JP6987771B2 - リーディングスレッドバルブ - Google Patents

Description

本発明は、電動バルブの分野に関し、さらに詳細には、回転可能なねじによって作動する電動バルブに関し、さらに具体的には、ねじの無負荷回転始動が可能な電動バルブに関する。

電動で作動するバルブは、一般的には、通常は減速ギアであるギアを介してねじを駆動する電動モータを備える。場合によっては、電動モータはギアの存在なく、直接ねじを駆動する。ねじはナット内に螺合されている。ナットは固定されており、つまり、ねじの周りを回転することができない。従って、ねじを回転させるとナットが動く。ナットが閉弁（前方）のストロークの終わりに達すると、ナットは、通常シリコン製のバルブシールをバルブ本体のリップに対し押圧し、それによってバルブが閉まる。

しかしながら、シールがリップに対し押し付けられると、電動モータはシールをバルブ本体のリップから外す十分な力を持たないことがある。この課題に対する１つの解決法は、電動モータの動力を増加させることである。しかし、そのようなモータはより高価であり、より電力を消費し、一般に寸法が大きいためバルブもより大きくなる。

本発明の目的は、前述した欠点を大幅に低減又は、克服するバルブを提供することである。

本発明の更なる目的は、両方向、すなわち閉弁方向でねじの無負荷回転始動が可能なバルブを提供することである。

本発明の一実施形態によると、電動バルブと共にバルブ本体が提供される。バルブ本体は、中心軸を有するナットと、ナット内に螺合されたねじであって、ナットがねじの周りを回転しないよう固定されているねじと、中心軸に取り付けられ、中心軸に対して軸方向及び回転可能にそれぞれ自由に動くよう構成されたシールとを備える。バルブは更に、ナットとシールとの間及びナットとねじの基部との間に配置されたスライドベアリングと、シールに対応して配置され、シールに可逆的に係合可能に配置されたリップとを備える。ナットの周囲に突起が取り付けられ、リミッタはバルブ本体の内側に位置しており、突起が当接可能に構成されている。スライドベアリングにより、バルブの開弁中と閉弁中のいずれにもシールがリップ上を摺動しない。

本発明をより理解するため及び実際にどのように実施し得るかを示すため、添付の図面を参照する。

本発明の実施形態に係る電動バルブの開位置を示す斜視図。 図１の電動バルブが閉弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが閉弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが閉弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが閉弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが閉弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが閉弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが開弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが開弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが開弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが開弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが開弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブが開弁する様々な段階を示す斜視図。 図１の電動バルブの閉位置における長手方向断面図。

図１〜図１４は、本発明にかかるバルブ１０の閉弁時、閉じつつあるとき、開きつつあるとき、及び開弁時での様々な段階を示す。バルブ１０はシール１６が取り付けられた中心軸１４を有するナット１２を備える。シール１６は中心軸１４に対し軸方向及び中心軸の周りを回転可能に自由に動き得る。

ここで注意しておくべきことは、本明細書及び特許請求の範囲を通して見られる、方向の用語、例えば、「前方」、「後方」、「上方」、「下方」等は様々な表面の位置を互いに区別するための便宜上の用語として使用される。これらの用語は、図面を参照して定義されているが、説明する目的のためにのみ使用され、本発明の範囲を限定する意図のものではない。

スライドベアリング１８はナット１２とシール１６との間に配置されている。スライドベアリング１８は一般的には２つ以上のリングであって、リングは摩擦係数の低い材料で作られており（又は当該材料で被覆されており）、これらのリングも又、中心軸１４に対し軸方向に自由に動き又、回転し得る。

ナット１２は、その周囲に取り付けられた１つ又は、２つの突起２２を有する。ナット１２とシール１６との間のスライドベアリング１８と同様に、ナット１２とねじ軸線Ａを有するねじ２０の基部との間にもスライドベアリング１８が配置されている。

バルブ１０を開くために、ねじ軸線Ａが右、すなわち図に見られる時計方向ＣＤに回転する。この段階では、ナット１２はねじ２０と共に動き、すなわち、ナット１２とねじ２０との間には個別の動きはない。従って、それらの間に摩擦力は生じない。スライドベアリング１８により、ナット１２は、シール１６がバルブ１０のリップ２４に押し付けられた状態で回転し、シール１６とリップ２４の間にいかなる相対運動もない。

ナット１２が勢いを得た約半回転後、ナット１２の周囲の突起２２は、バルブ１０のバルブ本体２８の内側に位置するリミッタ２６に到達し、リミッタ２６に当接する。リミッタ２６に当接した後、ナット１２は回転し続けることができず、その結果、ナットはねじ２０に対して、軸方向の後方、すなわち開弁する方向への運動を始める。

この段階では、電動モータ３０及びギア３２が勢いを得ているのに伴ってナット１２が勢いを得ており、それゆえに、軸方向の後方への運動は容易に行われる。

シール１６も軸方向の運動を得て、容易にリップ２４から外れる。これは、プロセス中の回転のいずれの段階でも、シール１６がリップ２４上を摺動しないので、それらの間で摩擦力が生じないためである。

バルブ１０の開弁プロセスの終了時、ナット１２が後方への完全なストロークを行ったとき、この開弁プロセスの終了は２つの方法のうちの１つで達成され得る。すなわち、（ａ）ナット１２の後部が、ナット１２とねじ２０の基部との間のスライドベアリング１８に対して摺動する。又は、（ｂ）ねじ２０の前部が尖っており、ねじ２０の鋭い縁により、ほぼ摩擦なくナット１２の内側部分に接触する。

バルブ１０を閉めるために、ねじ軸線Ａが左、すなわち図に見られる反時計方向ＣＣＤに回転する。この段階では、ナット１２はねじ２０と共に動き、すなわち、それらの間には相対運動はなく、従って、それらの間に摩擦力は生じない。

ナット１２が勢いを得た約半回転後、ナット１２の周囲の突起２２は、バルブ１０のバルブ本体２８の内側部分にあるリミッタ２６に当接する。リミッタ２６に当接した後、ナット１２は回転し続けることができず、その結果、ナットはねじ２０に対して、軸方向の前方であるバルブ１０が閉弁する方向への運動を始める。

この段階では、電動モータ３０及びギア３２が勢いを得ているのに伴ってナット１２が既に勢いを得ており、それゆえに、軸方向の前方への運動は容易に達成される。ナット１２の速い前方への運動によるバルブ１０の閉弁のストロークの終了時、シール１６はリップ２４に対し軸方向に動き、それらの間にいかなる相対運動もなく、すなわち、摩擦又は摩耗がない。ナット１２の前方への運動の継続において、ナットはスライドベアリング１８を介して軸方向にシール１６を押圧し、それによって、リップ２４に対するシール１６の完全かつ強力なシールが得られる。

これにより、バルブ１０は以下を含む様々な利点を提供する。（ａ）比較的小型の電動モータの使用可能としている。（ｂ）省エネルギー。（ｃ）バルブの動作が速い。（ｄ）多数回の作動でも摩擦、摩耗、又は故障がないか少ない。（ｅ）バルブ１０の開閉の制御にリミットスイッチが不要で、単純な構造。（ｆ）比較的小型のバルブで流体の流れのための比較的大きな断面を得ることが可能。

再度、それぞれの図を参照すると、図２はバルブ１０の閉弁の初期段階で、ナット１２が回転を開始し、突起２２がリミッタ２６と非係合であるところを示す。図３は開弁のプロセスの更なる段階のナット１２と突起２２の回転を示し、図４は開弁のプロセスの更なる段階において、突起２２がリミッタ２６に到達したときのバルブ１０を示し、図５は閉弁方向での軸方向の運動中のバルブを示す。図６はバルブの閉弁段階でシール１６がリップ２４へ到達したところを示し、そして図７はバルブの閉位置でシール１６がリップ２４へ押し付けられたところを示す。図１４はバルブ１０の閉位置を示す。

図８はバルブ１０の開弁を開始する初期段階で、突起２２がリミッタ２６から外れるところを示す。図９は開弁プロセスでのナット１２の更なる回転を示し、図１０も、ナット１２の更なる回転を示す。図１１は突起２２がリミッタ２６に到達するときを図示している。図１２はバルブの開弁プロセスにおいて軸方向への移動の始まりを示し、そして図１３はナット１２が最も後方に位置に達した、完全に開弁した状態を示す。

本発明をある程度具体的に説明したが、以下に請求される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な代案及び変形を行い得ることを理解されたい。

Claims (9)

1. バルブ本体（２８）を備え、
   前記バルブ本体（２８）は、
   中心軸（１４）を有するナット（１２）と、
   前記ナット（１２）内に螺合されたねじ（２０）であって、前記ねじ（２０）が前記ナット（１２）を移動させるねじ軸線（Ａ）を有しているねじ（２０）と、
   前記中心軸（１４）に取り付けられ、前記中心軸（１４）に対して軸方向及び回転可能に自由に動くように構成されたシール（１６）と、
   前記ナット（１２）と前記シール（１６）との間及び前記ナット（１２）と前記ねじ（２０）の基部との間に配置されたスライドベアリング（１８）と、
   前記シール（１６）に対応して配置され、前記シール（１６）に可逆的に係合可能なリップ（２４）と、
   前記ナット（１２）の周囲に取り付けられた少なくとも１つの突起（２２）と、
   前記バルブ本体（２８）の内側に位置しており、前記少なくとも１つの突起（２２）が当接可能に構成されたリミッタ（２６）と、
   を格納し、
   前記ねじ（２０）の回転中、前記少なくとも１つの突起（２２）が前記リミッタ（２６）から離間しているとき、前記ねじ（２０）が前記ナット（１２）に固定され、前記ナット（１２）が前記ねじ（２０）と共に移動するように、前記ナット（１２）が前記ねじ（２０）を中心として回転するのを防止し、前記少なくとも１つの突起（２２）がリミッタ（２６）に当接しているとき、前記ナット（１２）は回転し続けることができず、前記ねじ（２０）がナット（１２）を軸方向に移動させ、
   前記スライドベアリング（１８）により、バルブ（１０）の開弁中と閉弁中のいずれにも前記シール（１６）が前記リップ（２４）上を摺動しない、電動バルブ（１０）。
2. 前記少なくとも１つの突起（２２）が前記リミッタ（２６）に当接する、請求項１に記載の電動バルブ（１０）。
3. 前記スライドベアリング（１８）は低摩擦材料で作られた、又は低摩擦材料で被覆された２つ以上のリングである、請求項１に記載の電動バルブ（１０）。
4. 前記スライドベアリング（１８）は前記中心軸（１４）に対して軸方向に自由に動き、回転するように構成された、請求項１に記載の電動バルブ（１０）。
5. 前記電動バルブ（１０）の開弁プロセスの終了時に、前記ナット（１２）の後部が前記スライドベアリング（１８）に対して摺動する、請求項１に記載の電動バルブ（１０）。
6. 前記電動バルブ（１０）の開弁プロセスの終了時に、前記ねじ（２０）の前部が前記ナット（１２）の内側部分と接する、請求項１に記載の電動バルブ（１０）。
7. 前記ねじ（２０）が前記ナット（１２）の内側部分と接する際に摩擦を無視できる、請求項６に記載の電動バルブ（１０）。
8. 前記電動バルブ（１０）の閉弁プロセスの終了時に、前記シール（１６）は前記リップ（２４）に対してそれらの間の相対運動なく軸方向に動く、請求項１に記載の電動バルブ（１０）。
9. 前記電動バルブ（１０）の閉弁プロセスの終了時に、前記ナット（１２）は前記スライドベアリング（１８）を介して軸方向に前記シール（１６）を押圧し、それにより前記シール（１６）が前記リップ（２４）に押し付けられる、請求項１記載の電動バルブ（１０）。

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