| 【発明の名称】 |
着座弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】ルドルフ ブラナー
【氏名】マーティン ホイサー
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| 【要約】 |
【課題】着座弁の鋼製球が種々のサイズが合理的コストで入手可能であり、閉止要素の球状封止面および弁座の環状封止面間の完全な漏洩のない閉止状態を実現する。
【解決手段】着座弁はハウジング１と弁座４から成る。作動のための円筒ブッシングＺおよび閉止要素Ｅが、ハウジングのボア２内に設けられる。閉止要素は弁座に対してアクチュエータＡによって、移動可能である。閉止要素は同心の腰部Ｔを有する球６であり、その腰部の直径ｄ１は弁の直径ｋよりより大きいがシリンダ・ブッシングの内側の案内直径ｄ３より小さい。円筒ブッシングの直径は球の直径より小さいので、ハウジングの外部から円筒ブッシング内の閉止要素を挿入・除去可能である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ハウジング（１）と、その内部に弁座（４）、円筒ブッシング（Ｚ）およびアクチュエータ（Ｂ）を備えたハウジング・ボア（２）を有してなる着座弁において、 前記閉止要素（Ｅ）は球形の封止表面（５）を備えるとともに前記円筒ブッシング内で軸方向に可動に受容され、 前記アクチュエータ（Ｂ）は前記円筒ブッシング内で密封して案内されるとともに、ハウジング外側（１１）から、自由にアクセス可能であり、 前記円筒ブッシング（Ｚ）はハウジング（１）の材料のコールド・フロー変形によって、前記外側のハウジング側（１１）の定められた位置にで固定され、前記閉止要素（Ｅ）は同心の腰部（Ｔ）を有する球体（６）からなり、該腰部の直径（ｄ１）は球直径（ｋ）より小さいが、前記弁座（４）の直径（ｄ）より大きく、前記閉止要素（Ｅ）は、ハウジング外側（１１）から前記円筒ブッシング内へ嵌入され、かつ、円筒ブッシング（Ｚ）の前記ハウジングボア（２）内における定められた位置への固定状態を維持したままで除去され得ることを特徴とする着座弁。
【請求項２】 前記直径（ｄ１）は、好ましくは０．１から０．２ｍｍ、円筒ブッシング（Ｚ）の内側の封止・案内部直径（ｄ３）より小さいことを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項３】 円筒ブッシング（Ｚ）の内側の封止・案内部直径（ｄ３）は、前記弁座（４）に隣接した端部から前記ハウジング外側（１１）にかけて一定であるか、一つの段差（１３）によって、拡径ることを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項４】前記閉止要素（Ｅ）の前記腰部（Ｔ）は円筒状に、好ましくはセンタレス研削により研削されることを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項５】 前記閉止要素（Ｅ）の前記腰部（Ｔ）が円周の溝（８）により形成されることを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項６】 前記腰部（Ｔ）の前記直径（ｄ１）は球直径（Ｋ）のほぼ７５％から９０％であることを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項７】 前記弁座（４）は、硬化された、または非硬化の鋼で作成されたインサート（３）に設けられ、前記インサートは前記ハウジングボア（２）に押圧され、円筒ブッシング（Ｚ）は定位置に固定された際には前記インサートに軸方向に当接することを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項８】 前記円筒ブッシング（Ｚ）の外端部には好ましくは肩部（１４）が形成され、ほぞ継ぎによって、定位置に固定されることを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項９】 前記弁座（４）の直径（ｄ）に対し、前記腰部の直径（ｄ１）は約１２５％の、前記球の直径（ｋ）は約１１３％であることを特徴を描写される）請求項１に記載の着座弁。
【請求項１０】 前記アクチュエータ（Ｂ）はプッシュロッド（１０）を備え、該プッシュロッドの直径（ｄ２）は前記弁の直径（ｄ）に対して約６０％であることを特徴とする請求項１に記載の着座弁。
【請求項１１】 前記閉止要素（Ｅ）と同じ形式およびサイズを有している更なる閉止要素（２０）がインサート（３）の閉止要素（Ｅ）の側と反対の側に設けられ、該更なる閉止要素はバネにより付勢され閉止要素と圧力伝達方向に共働する。
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【発明の詳細な説明】【０００１】本発明は、請求項１の前文にて開示したように、着座弁に関する。DEU−298 10 860の図４から公知であるように、３／２方向のソレノイド動作着座弁においては、弁座と共働する閉止要素は鋼製の球である。球は種々のサイズが合理的なコストで入手可能であり、閉止要素の球状封止面および弁座の環状封止面間の完全な漏洩のない閉止状態を実現する。
【０００２】弁座の直径は着座弁に要求される性能に支配される。例えば最大流量及び最大流量時の許容抵抗である。最適の共働状態を保証するために、球形の封止要素表面の半径は弁座の直径にマッチしなければならない。他方、閉止要素背後の圧力によって、生じたアクチュエータに加わる力及び閉止要素の弁座に対する調整のための力を弱めるために、円筒ブッシング内部の案内・封止径はなるべく最小とすることが求められる。閉止要素として使用する適当な価格の球の直径は前記意図と正反対にある。その理由は、前記球直径は弁座の直径よりかなりより大きいからである。この理由から、従来の円筒ブッシング内側のボアは、アクチュエータと弁座の間に球を受容するための拡径部分を有する。
【０００３】前記拡径部は、球閉止要素を、既に前記円筒ブッシングと一体となった着座弁に嵌入することを要求する。かくして、閉止要素は、前記拡径部の内で捕捉されたままとなる。ハウジング・ボアおよび円筒ブッシングの単純で低廉な製造及び組立の容易さのために、従来は、円筒ブッシングはハウジング・ボアに圧入され、ハウジングの外側をハウジング・ボアの周囲にほぞ継ぎすることによって、所定の位置に固定している。前記ほぞ継ぎによる所定位置への固定は、破壊することなくこれを解除することは出来ない。
【０００４】ハウジング・ボアの内側に弁座を形成し、円筒ブッシングを組み立てる際に、弁座の環状エッジが損傷または変形を受けることがあるが、これは、閉止要素および弁座の球形封止表面間の漏洩のない共働のためには極めて有害である。他の影響（例えば腐食）も弁座の新円度または弁座のテーパー面の精密度を悪化させ得る。
【０００５】長時間動作の後、衝撃や摩耗等によっても着座弁の漏洩のない共働状態が劣化する。従来のごとく円筒ブッシング内に球全体が捕捉されていると、円筒ブッシングを定位置に配置するために用いられたコールドフロー形成を破壊することなく、弁座の後処理を行うことは前記ケースの全てにおいて、不可能である。
【０００６】閉止要素としてセンターレス研削で形成した球を用いた別の従来技術としてはDE-U-295 13 944がある。
【０００７】本発明の目的は、上記の如き形式の着座弁において、アクチュエーション手段方向に向いた弁座面の後処理を可能としつつ、加工及び組立の容易さ及びコールドフロー成形による円筒ブッシングの位置決めを維持することにある。
【０００８】前記目的は、請求項1に規定した特性により達成される。
【０００９】閉止要素はその球形の封止表面によって、環状の弁座と最適に共働するが（閉止ポジションにおいて、漏れを生じない）、腰部を備えているために、閉止要素はいかなる時もすでに配置された円筒ブッシングに嵌入されることができ、またはそこから除去することができ、さらに、円筒ブッシングシングの内の封止直径は可能な限り最小とすることが出来る。弁座の後処理は、円筒ブッシングを位置決めしているコールドフロー変形を破壊することなく、いつでも可能である。さらに、前記腰部によって、円筒ブッシング内のボアの範囲内の閉止要素の案内が適切に行われるために、たびたび経験される球体閉止要素の「ダンス」が防止されることから、大きなノイズと摩耗の発生が防止される。安価な球体閉止要素に対して簡単にかつ非常に精密に形成された腰部は該閉止要素の挿入・除去を容易にする。
【００１０】閉止要素のなめらかな動作及び簡単な挿入・除去を保証するために、閉止要素の腰部の直径は、わずかにシリンダ・ブッシングの内側及びシーリング部の直径より小さくあるべきである。円筒ブッシングの内側シール部及びガイド部の直径は軸方向全長に渡って一様であるか、拡大するとしても外側方向に向けて少なくとも一段だけの段差があることが製造には好都合である。前記段差は、ハウジングの外側の側面に面した円筒ブッシングの端部領域に設けることが出来、閉止リングを当該部に備えることが出来る。円筒ブッシングの最少内径部は閉止要素が受容されるべき箇所である。
【００１１】閉止要素を適切に案内するために、閉止要素の腰部は円筒状に研削される球を効率的に研削するために、センタレス研削を採用する。センタレス研削においては、被駆動円筒研削ディスクがもう一つの被駆動円筒研削ディスクに対向して配置され、その間隔は両ディスクを互いに調節することで調整可能とする。前記ディスクの中間すきまに、１個または複数の球が案内ロッドで並列に支持されて配置される。他の補助装置は不要である。研削工程は、例えば硬化された鋼製の直径８ｍｍの球の場合には１０分の数秒で終了する。
【００１２】あるいは、前記腰部は、チッピング加工や研削加工による（例えば旋盤による切削加工）円周溝によって、形成してもよい。
【００１３】閉止要素の腰部の直径は、球直径の約７５％および９０％の間が好ましい。
【００１４】ハウジングのボアに圧入されるインサート上に弁座を設けることが加工上、組立上有利である。前記インサートを圧入する際に、あるいは上記の理由（例えば、長期の使用）によって、弁座はその真円形状を失うことがあるが、閉止要素の挿入の前であってもまたその後であっても弁座を適宜後処理することが可能である。
【００１５】円筒ブッシングが軸方向の圧力で前記インサートに当接しているかどうかは次に重要である。このような後処理は弁座の如何なる変形も修復し得るからである。この種の後処理が円筒ブッシングおよびインサートがすでに最終的な動作位置にある状態で行われ得ることに留意すべきである。
【００１６】コールドフロー変形によって、円筒ブッシングを最も簡単に適正位置に固定するために、円筒ブッシングの端を囲んでいるハウジングの外側の側面がほぞ継ぎされる。これは、更に効率的な封止効果をもたらす。
【００１７】球の直径は、弁座の直径の約１１３％、腰部の直径約１２５％でなければならない。作動力が加わるとともに、外部に対して封止されなければならないアクチュエータのプッシュ・ロッドは、弁座直径の約６０％の直径を有することが望ましい。ある種の着座弁の単一閉止要素タイプを使用するために、複数の弁装置が共働する場合であっても、アクチュエータ側とは反対側のバネ側に位置している他の閉止要素は、アクチュエータ側の閉止要素と同じ形式およびサイズでなければならない。
【００１８】
【実施例】着座弁の実施例を長手方向断面図として示した図1に基づいて説明する。
【００１９】ボア２がハウジング１（例えば鋼製）内に形成される。前記ボアは、ハウジング１のアクチュエータ外側の側面１１から開口する。
【００２０】リング形のインサート３（鋼製）がボア２に圧入されて、アクチュエータの側面１１側に円環状の弁座４を備えている。円筒ブッシングＺは、前記ボア２内に、前記インサート３の後に、アクチュエータ外側の側１１から圧入される。
【００２１】前記円筒ブッシングＺはその内側端部でインサート３に当接すると共に、その外側端部はコールドフロー変形、特にほぞ継ぎによって、１５に示した箇所で定位置に固定され、ハウジング１の材料が円筒ブッシングＺの外側肩部１４の背後に移動される。
【００２２】少なくとも一つの球形の封止表面５を有する閉止要素Ｅが、円筒ブッシングＺ内に受容される。前記封止表面５は、弁座４に対して押圧され、ボア２のポート１７および１８と間の流体結合を封止する。閉止要素６は、同心の腰部Ｔを有する球６からなり、該腰部の直径ｄ１は前記球の直径ｋより小さい。前記腰部Ｔは、例えば円筒形であり、研削 ― 特にセンタレス研削によって、製造する。あるいはまた、前記腰部Ｔは、球６上の円周溝８によって、形成してもよい（点線によって、示した）。本実施例においては、前記腰部Ｔが正確な円筒案内表面７を形成している。円筒ブッシングＺのボア１２内に、アクチュエータＢが摺動可能に案内され、かつ封止されて、閉止要素Ｅの後に配置される。
【００２３】図示した実施例において、アクチュエータＢは、プッシュ・ロッド１０を有するピストン９である。ブッシュ・ロッド１０は、その自由端が前記アクチュエータ外壁１１を越えて突き出る。アクチュエータＡは、実施例ではプッシュ・ロッド１０と係合している。アクチュエータＡは、例えばソレノイドによって、動かされるレバーであってもよい。また、レバー、プッシュ・ボタン、スイッチング・コンツアーまたは切換ソレノイド等の他の駆動アクチュエータを直接プッシュロッドに当接させ、閉止要素Ｅが図示した閉止位置から弁座４に当接するように動くようにすることもできる。
【００２４】円筒ブッシングＺの内側のボア１２の直径ｄ３は、インサート３から肩部１３にかけて均一である。前記肩部１３は、リング２１を固定する。該リング２１は封止手段を指示すると共に、プッシュ・ロッド１０と内壁１２の間の環状の隙間を閉止する。
【００２５】他の弁座が、インサート３の弁座４の反対側に形成される。前記更なる弁座は閉止要素Ｅと同じ形式同じ大きさの他の閉止要素２０と共働する。すなわち、閉止要素２０は球状の封止表面と円筒腰部Ｔを有し、球６からなっている。閉止要素２０は、スプリングで駆動される。該スプリングは、図１に示すように、アクチュエータＡが動作しない限り、動作伝達カップリングによって、閉止要素Ｅを円筒ブッシングＺの浮上位置に保持する。
【００２６】着座弁Ｓの組立に際しては、最初にインサート３をボア２に圧入する。次に、円筒ブッシングＺは、インサート３に当接するように押し込まれ、１５において、ほぞ継ぎされる。閉止要素Ｅの前にアクチュエータＢがシールと共に挿入される。
【００２７】弁座４は、インサート３および／または円筒ブッシングＺを圧入する際に生じた可能性がある弁座４の変形を除去する後処理を受けることが出来る。それから、閉止要素Ｅが挿入され、その後、シーリングを備えたアクチュエータＢとリング２１が嵌入される。
【００２８】着座弁の使用中に、閉止要素Ｅおよびその弁座間の漏洩のない密封が失われた場合には、上述の内部の構成要素を除去し、弁座４の後処理を行う。いずれの場合（使用前の後処理または動作後の後処理）においても、コールドフロー変形（例えば「ほぞ継ぎ」）による円筒ブッシングＺの位置決めは失われない。前記閉止要素Ｅ、２０は硬化され研削された鋼球であることが好ましい。使用条件が厳しくないならば、インサート３の弁座４かつ／または閉止要素を未硬化の鋼で作ることもできる。
【００２９】この種の着座弁の直径関係は、とりわけ、要求される弁座４の直径ｄにより支配される。好適な実施例にあっては、弁座４の直径に対し、球直径ｋは約１２５％、腰部直径ｄ１約１１３％、内側のボア直径ｄ３約１５０％、プッシュ・ロッド直径ｄ２は約６０％である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５００３４２８６８
【氏名又は名称】ハイルマイアー アンド ヴァインライン ファブリーク エフ．オール−ハイドロウリック ゲーエムベーハー アンド コ．ケーゲー
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| 【出願日】 |
平成１２年７月２４日（２０００．７．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４４４７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 正夫 （外１１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７４１６１（Ｐ２００１−７４１６１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２２２２０８（Ｐ２０００−２２２２０８） |
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