JP5205467B2 - 故障状態時に出口圧力が低下する高流量二重弁 - Google Patents

Description

本発明は、広くは流体動力システム用の弁の制御に関し、より詳しくは、作動状態時の高い入力／出力流量係数（input to output flow coefficient）の比および故障状態（faulted state）時の非常に低い出口圧力を同時に達成できる二重弁に関する。

種々の形式の工作機械は、流体動力制御形クラッチおよび／またはブレーキ組立体と相互作用する弁システムを介して作動する。これらの工作機械を作動させるのに使用される制御弁は、作動サイクルが開始されたときにオペレータの手または他の障害物が工作機械の移動するコンポーネンツに触れないことを確保するには、オペレータが、２つの別々の制御スイッチを実質的に同時に付勢する必要がある。一般に、２つの制御スイッチに応答する電子回路は、工作機械の作動サイクルを遂行すべく、弁の主流体回路を切換えるアクチュエータに入力される制御信号を発生して、工作機械への圧縮空気または他の流体の供給を制御する。

工作機械の作動サイクルの反復またはオーバーランが単一弁ユニットの故障により引起こされないことを確保すべく、１つの主弁本体内で並列で作動する２つの別々の弁ユニットを備えた二重弁が開発されている。例えば、１つの弁ユニットが適正時点で除勢することに失敗した場合、または弁ユニットが非同期的態様で付勢される場合には、二重弁は、流体動力源を工作機械から連続的にそらせる故障態様となる。例えば、共有に係る下記特許文献１および２（これらは本願に援用する）には、二重弁が開示されている。

プレスまたは他の工作機械を作動させる既知の二重弁では、弁が除勢されたときに、圧力流体を出口から迅速に排出させ、ブレーキ機構を付勢できる圧力に迅速に低下させることが望まれる。流量係数Ｃ_Ｖは、流体が流れることができる装置の効率の基準であり、測定された流量およびオリフィスを横切る圧力差に基いて計算される。一般に、二重弁での入口から出口に向かって測定される流量係数Ｃ_Ｖは、出口から排出口に向かって測定される流量係数Ｃ_Ｖに等しくはない。プレス用途に使用される二重弁は、一般に、入口／出口流量係数Ｃ_Ｖの比より高い出口／排出口流量係数Ｃ_Ｖ（outlet-to-exhaust C_V ）の比を有する。

二重弁内のクロスオーバー通路を通る流体の流れは一方の弁ユニットの移動を引起こして、他方の弁ユニットの移動に影響を与える。クロスオーバー通路は、弁の付勢状態および除勢状態の両状態において常時加圧されている。弁の故障状態では、一方のクロスオーバー通路が加圧されかつ他方のクロスオーバー通路が出口に開放され、更に該出口を通って排出ポートに開放される。出口に開放されたクロスオーバー通路内に流入する入口圧力は、故障状態でも出口内に或る大きさの圧力が存在する状態を続けさせる。工業規格では、このような圧力は、流体供給源の圧力の１％より低く維持されるべきであると定められている。排出流容量は比較的大きいため、プレスおよび工作機械用の従来技術の二重弁は、１％より低いという目的には適合する。

非プレス用途では、二重弁のロックアウト能力およびダイナミックモニタリング特徴を利用することが望まれている。このような用途では、一般に、入口と出口との間に連続的で比較的大きい流量係数Ｃ_Ｖを用いており、これは、入口、出口および弁ユニットのサイズをスケールアップすることにより達成される。しかしながら、入口／出口流量係数Ｃ_Ｖをスケールアップすると、故障状態時に出口への流入が増大する傾向が生じ、これは、上記理由から好ましくない。出口への流入が増大する理由の一部は、クロスオーバー通路と入口との間に設けられたそれぞれのフローリストレクタ（絞り）を通るクロスオーバー通路が加圧されることにある。フローリストレクタは、入口と出口との間の主流路の一部でもある。高い流量係数Ｃ_Ｖを得るため入口、出口および弁ユニットをスケールアップすると、クロスオーバー通路に供給するフローリストレクタ通路も同様にスケールアップされ、したがってこれらの種々の弁要素がスケールアップされるため、故障状態時にクロスオーバー通路から出口への流れを有効に制限すなわち制御することは不可能である。

出口圧力を入口圧力の１％より低く維持することは排出ポートおよび排出ポペットのスケールアップにより達成されるが、これらの段階は、コストが嵩みかつ二重弁のパッケージサイズが増大されるため好ましくない。

米国特許第６，８４０，２５８号明細書 米国特許第６，８４０，２５９号明細書

本発明は、二重弁の入口通路とクロスオーバー通路との間に改善された相互作用を付与して、故障状態時に出口圧力を入口圧力の１％より低く維持すると同時に、小さい全物理的弁サイズにより比較的小さい排出を維持する長所をもたらす。本発明は、非プレス用途での二重弁の使用、および除勢状態での排出流量係数Ｃ_Ｖ／付勢状態での入口流量係数Ｃ_Ｖの比（約２．５より小さい）をもつ二重弁の使用に特に有益である。

本発明の一態様では、弁システムは、入口、出口および排出口が形成された本体を有している。第一弁ユニットは除勢位置に移動でき、該除勢位置では、第１入口ポペットがその閉位置にありかつ第１排出ポペットがその開位置にある。第２弁ユニットは除勢位置に移動でき、該除勢位置では、第２入口ポペットがその閉位置にありかつ第２排出ポペットがその開位置にある。弁システムは、第１および第２弁ユニットの一方が除勢位置にありかつ他方が除勢位置にないときに故障状態になる。

弁システムは更に、第１および第２クロスオーバー通路および第１および第２クロスオーバーポペットを有している。第１バイパス通路は、入口と第１クロスオーバー通路とを連結し、この場合、第１バイパス通路は所定の流量が得られる所定の横断面積を有し、これにより、弁システムが故障状態にありかつ第２弁ユニットが除勢位置にないときは、第１バイパス通路を通る加圧流体が、出口を、加圧流体源の圧力の１％を超えない圧力に加圧するように構成されている。第２バイパス通路は、入口と第２クロスオーバー通路とを連結し、この場合、第２バイパス通路は所定の流量が得られる所定の横断面積を有し、これにより、弁システムが故障状態にありかつ第１弁ユニットが除勢位置にないときは、第１バイパス通路を通る加圧流体が、出口を、加圧流体源の圧力の１％を超えない圧力に加圧するように構成されている。

クロスオーバー通路に供給するフローリストレクタを備えた従来技術の二重弁の断面図であり、弁がその除勢状態にあるところを示すものである。 図１の従来技術の二重弁が付勢状態にあるところを示す断面図である。 図１の従来技術の二重弁が故障状態にあるところを示す断面図である。 従来技術の二重弁を通る流体の流路を示す概略図である。 従来技術の二重弁の作動中のクロスオーバー通路およびタイミングチャンバ内の圧力を示すグラフである。 図６Ａは、従来技術のフローリストレクタを示す側断面図である。図６Ｂは、図６Ａのフローリストレクタを示す平面図である。 本発明の第１実施形態による二重弁を示す側断面図である。 本発明の第２実施形態によるポペット弁およびバイパス通路を示す側断面図である。 スプリングリターンを用いた本発明による２位置二重弁を示す断面図であり、除勢状態にあるところを示すものである。 図９の二重弁が故障状態にあるところを示す断面図である。 本発明による３位置二重弁を示す断面図であり、故障状態にあるところを示すものである。 改善されたリセットピストンを備えた本発明による３位置二重弁を示す断面図であり、故障状態にあるところを示すものである。

ここで図１を参照すると、従来技術において知られておりかつ二重弁１０の形態で示された制御弁システムは本体１１を有し、該本体１１は、入口チャンバ１３に通じる入口ポート１２と、出口チャンバ１５に通じる出口ポート１４と、排出チャンバ１７に通じる排出ポート１６とを備えている。

チャンバ１３、１５、１７は、第１弁ユニット１８および第２弁ユニット２０を受入れるボアを形成すべく、種々の通路により結合されている。第１クロスオーバー通路２１は、外部供給源（図示せず）から入口１２に供給され、次に入口チャンバ１３を通り、更にオリフィス２３内に受入れられた第１弁ユニット１８のショルダ２２により形成された第１フローリストレクタ３２を通って供給される流体により加圧される。第２クロスオーバー通路２５は、外部供給源から入口１２に供給され、次に入口チャンバ１３を通り、更にオリフィス２７内に受入れられた第２弁ユニット２０のショルダ２６により形成された第２フローリストレクタ３３を通って供給される流体により加圧される。第１弁ユニット１８はまた、クロスオーバー通路２５の出口端に入口ポペット３０を有している。第２弁ユニット２０は、クロスオーバー通路２１の出口端に入口ポペット３１を有している。弁ユニット１８、２０はこれらの除勢位置にあるところが示されており、ショルダ２２、２６がそれぞれオリフィス２３、２７と機械的に接触している。このため、入口チャンバ１３からの加圧流体は、付勢位置と比較して低速で、それぞれクロスオーバー通路２１、２５内に流入する。クロスオーバー通路２１、２５内の圧力は、入口ポペット３０、３１が除勢位置に座合した状態に維持されることを補助する。

図２には、弁ユニット１８、２０が付勢位置にある二重弁１０が示されている。弁ユニット１８、２０は、アクチュエータ６、７（これらは、好ましくはパイロット弁で構成される）により供給される圧力により、図２で見て下方に押圧されている。アクチュエータの圧力は、それぞれ、タイミングチャンバ８、９から得られる。弁ユニット１８、２０がこれらの付勢位置にあると、流体は、入口１２から、入口チャンバ１３、フローリストレクタ３２、３３、クロスオーバー通路２１、２５および入口ポペット３０、３１を通って、出口チャンバ１５へと流れる。

図３には、第１弁ユニット１８が付勢位置にありかつ第２弁ユニット２０が除勢位置にあって、二重弁１０が故障状態にあるところが示されている。第１クロスオーバー通路２１は、フローリストレクタ３２を通って入口チャンバ１３に開放しており、この結果得られる圧力によって第２入口ポペット３１が座合した状態に維持され、これにより、第２弁ユニット２０がその除勢位置に維持されている。第２クロスオーバー通路２５は、第１入口ポペット３０を通って出口チャンバ１５に開放しておりかつ開いた排出ポペット１９Ｂを通って排出チャンバ１７に開放している。クロスオーバー通路２５内の圧力が真空引きされると、リターンチャンバ２４Ｂおよびタイミングチャンバ９（タイミングチャンバは第２弁ユニット２０を付勢すべくアクチュエータ７により使用される）への圧力が喪失される。これにより、弁１０は、該弁が積極的にリセットされるまで故障状態に維持される。二重弁１０はまた、第１弁ユニット１８が除勢位置にありかつ第２弁ユニット２０が付勢位置にあるときも故障状態にあり、この場合にも、上記と同様な流れ分析が適用される。

図４を参照すると、ここには、付勢状態について、弁の入口１２と出口１４との間の流体流路が概略的に示されている。付勢状態では、流れは、二重弁１０の両側を通る。入口１２内への流体の流れは、入口チャンバ１３およびフローリストレクタ３２、３３を通って、それぞれ第１クロスオーバー通路２１および第２クロスオーバー通路２５内に流入する。流体の流れは、クロスオーバー通路２１、２５を出て、入口ポペット３０、３１を通って出口チャンバ１５内に流入し、更に出口１４を通って制御された装置または回路へと流れる。クロスオーバー通路２１、２５は、故障していない弁作動時には加圧される。加圧された流体は、入口１２から入口チャンバ１３を通ってタイミングチャンバ８およびリターンチャンバ２４Ａへと流れる。加圧された流体はまた、入口１２から入口チャンバ１３を通ってタイミングチャンバ９およびリターンチャンバ２４Ｂへと流れる。かくして、タイミングチャンバ８は、第１弁ユニット１８の付勢を制御するアクチュエータ６用および第２弁ユニット２０に対して戻り力を与えるリターンチャンバ２４Ａ用の加圧流体源を維持する。

弁１０が故障状態になると、一方のクロスオーバー通路２１または２５が加圧されかつ他方のクロスオーバー通路２５または２１が減圧される。これにより、一方のタイミングチャンバ８または９および一方のリターンチャンバ２４Ｂまたは２４Ａは付勢に要する圧力をもたず、したがって弁ユニット１８、２０に外部からリセット力が加えられることに応答してリセット作動が遂行されるまで、弁１０は故障状態に維持される。

クロスオーバー通路２１、２５およびタイミングチャンバ８、９の加圧を更に示すため、図５には、弁１０のサイクル中のタイミングチャンバ８、９およびクロスオーバー通路２１、２５での圧力のプロットが示されている。曲線３４は、全圧力とほぼゼロ圧力との間のクロスオーバー通路２１内の圧力を示すものである。同様に、曲線３５はタイミングチャンバ８に対応し、曲線３６はクロスオーバー通路２５に対応し、曲線３７はタイミングチャンバ９に対応する。最初は、クロスオーバー通路２１、２５およびタイミングチャンバ８、９は全入口圧力を有している。弁１０の付勢は時点ｔ_１で開始される。弁ユニット１８、２０が移動し始めると、クロスオーバー通路２１、２５内の圧力は急速に低下する。なぜならば、入口ポペット３０、３１が最初に開き始めるとき、排出ポペット１９Ａ、１９Ｂは未だ閉じられておらず、クロスオーバー通路２１、２５から排出ポート１６への通路が存在するからである。タイミングチャンバ８、９はそれぞれのリストレクタ３２、３３を介してクロスオーバー通路２１、２５に連結されているので、タイミングチャンバ８、９内の圧力は、時点ｔ_１でよりゆっくりと低下し始める。弁要素１８、２０が移動し続けると、排出ポペット１９Ａ、１９Ｂが最終的に閉じ、クロスオーバー通路２１、２５内の圧力は急速に全圧力に戻る。よりゆっくりとではあるが、タイミングチャンバ８、９内の圧力も同様に全圧力に戻る。

二重弁１０の除勢が、時点ｔ_２で開始する。これと実質的に同時に、弁ユニット１８、２０がこれらの入口ポペット３０、３１および排出ポペット１９Ａ、１９Ｂを開くため、クロスオーバー通路２１、２５について曲線３４、３６で示す圧力レベルはほぼゼロまで急速に低下する。ひとたび入口ポペット３０、３１が時点３９で閉じると、クロスオーバー通路２１、２５は再加圧されるが、クロスオーバー通路２１、２５は今やフローリストレクタ３２、３３を介して再加圧されているため、クロスオーバー通路２１、２５の再加圧は、次の付勢作動よりもゆっくりと行われる。再びクロスオーバー通路２１、２５が再加圧されると、タイミングチャンバ８、９内の圧力が全圧力に復帰する。

弁ユニット１８を含む故障事態が時点ｔ_３で生じた一例が示されている。弁要素１８は移動できず、クロスオーバー通路２５内の圧力およびクロスオーバー通路２５により供給されるタイミングチャンバ９内の圧力はこれらの全圧力に維持される。弁ユニット２０は付勢位置に拘束されるため、クロスオーバー通路２１およびタイミングチャンバ８内の圧力は、ほぼゼロに低下する。

図５から明らかになるように、弁１０の種々のサイクル中にクロスオーバー通路２１、２５を加圧するフローリストレクタ３２、３３は、タイミングチャンバの圧力が非常に大きく低下しないように維持するのに充分な速い速度であるが、故障状態時に一方のタイミングチャンバを通って出口１４内に逃散する流体が入口圧力の１％を超えないようにするのに充分なゆっくりした速度で、クロスオーバー通路２１、２５を加圧する必要がある。

図６Ａおよび図６Ｂには従来技術のフローリストレクタがより詳細に示されており、このフローリストレクタでは、スプール形弁ユニット１８が、弁本体１１のオリフィス２３を選択的に閉塞するためのショルダ２２を有している。ショルダ２２がオリフィス２３内に完全に受入れられたとき、ギャップ３８は制限された流れを与え、この流れは、対応弁ユニット１８がその除勢位置にある間それぞれのクロスオーバー通路２１を加圧するのに使用される。オリフィス２３がショルダ２２により閉塞されないとき、および二重弁が付勢状態にあるときは、オリフィス２３は、弁を通って出口１４に流れる全流体の流れの約１／２を維持する。弁により高い流れ容量が要求されるときは、オリフィス２３は必然的に大きくされる。オリフィス２３が大きくなると、ショルダ２２の外周も同様に大きくなる。ギャップ３８の横断面積は、除勢位置におけるクロスオーバー通路２１内への全流れを決定する。大きいオリフィスの場合には、ギャップ３８の所望の面積を得るのに非常に細いギャップ３８を維持することが必要になる。これは、通常の製造公差で容易に得られるものではなく、弁ユニット１８の運動を妨げる結果を招く虞れがある。したがって、従来技術の二重弁は、上記のような或る高流量用途には使用されていない。

図７は、弁ユニット１８がクロスオーバーポペット４０と機械的に接触する本発明の構造を示すものである。弁ユニット１８がその除勢位置にあるとき、シール４１が弁本体１１′のシーリング面４２に当接してオリフィス４３をシールする。加圧流体をクロスオーバー通路２１に供給するため、弁本体１１′には、入口チャンバ１３とクロスオーバー通路２１とを連結するためのバイパス通路４４が形成されている。バイパス通路４４は、時間制限内にかつ故障状態時に出口１４を過度に加圧する虞れのある過度の流体を導入することなくクロスオーバー通路２１を適正加圧できる任意の所望の横断面形状（例えば、円形または他の横断面等の流れプロファイル）をもつように製造できる。入口チャンバ１３が加圧されておりかつクロスオーバー通路２１が低い圧力にある任意の時点で、弁１０′が付勢状態にあるか、除勢状態にあるかまたは故障状態にあるかにかかわらず、加圧流体はバイパス通路４４を通ってクロスオーバー通路２１内に流入する。

引続き図７を参照すると、弁ユニット２０は、クロスオーバーポペット１５３と機械的に接触している。弁ユニット２０がその除勢位置にあるとき、シール１５４はシーリング面１５０に当接して、オリフィス１５１をシールする。加圧流体をクロスオーバー通路２５に供給するため、弁本体１１′には、入口チャンバ１３とクロスオーバー通路２５とを連結するためのバイパス通路１５２が形成されている。バイパス通路１５２は、時間制限内にかつ故障状態時に出口１４を過度に加圧する虞れのある過度の流体を導入することなくクロスオーバー通路２５を適正加圧できる任意の所望の横断面形状をもつように製造できる。入口チャンバ１３が加圧されておりかつクロスオーバー通路２５が低い圧力にある任意の時点で、弁１０′が付勢状態にあるか、除勢状態にあるかまたは故障状態にあるかにかかわらず、加圧流体はバイパス通路１５２を通ってクロスオーバー通路２５内に流入する。

本発明の二重弁１０′の作動は次の通りである。付勢時には、弁ユニット１８は、流体が、開いたクロスオーバーポペット４０を通ってクロスオーバー通路２１内に流入するように変位する。二重弁１０′が適正に付勢される場合には、流体は、入口チャンバ１３からクロスオーバー通路２１へと流れ、次に出口チャンバ１５へと流れる。流体はまた、タイミングチャンバ８およびリターンチャンバ２４Ａへと流れる。除勢時には、弁ユニット１８は、クロスオーバーポペット４０が閉じるように変位する。流体は次に、入口チャンバ１３からバイパス通路４４を通ってクロスオーバー通路２１に流入する。流体は、タイミングチャンバ８およびリターンチャンバ２４Ａが完全に加圧されるまで、これらのチャンバ８、２４Ａに流れ続ける。

また付勢時には、弁ユニット２０は、流体が開いたクロスオーバーポペット１５３を通ってクロスオーバー通路２５内に流入するように変位する。二重弁１０′が適正に付勢されると、流体は、入口チャンバ１３からクロスオーバー通路２５へと流れ、次に出口チャンバ１５へと流れる。流体はまた、タイミングチャンバ９およびリターンチャンバ２４Ｂへと流れる。除勢時には、弁ユニット２０は、クロスオーバーポペット１５３が閉じるように変位する。流体は、次に、入口チャンバ１３からバイパス通路１５２を通ってクロスオーバー通路２５内に流入する。流体は、タイミングチャンバ９およびリターンチャンバ２４Ｂが完全に加圧されるまで、これらのチャンバ９、２４Ｂに流れ続ける。

弁１０′が故障状態になって弁ユニット１８がその付勢位置にある場合には、入口チャンバ１３からの流体がクロスオーバーポペット４０を通ってクロスオーバー通路２１内に流入し、このため、弁ユニット２０が、１）入口ポペット３１に作用するクロスオーバー通路２１内の流体により、および２）リターンチャンバ２４Ｂの加圧により除勢位置に保持される。

弁１０′が故障状態になって弁ユニット２０がその付勢位置にある場合には、入口チャンバ１３からの流体がクロスオーバーポペット１５３を通ってクロスオーバー通路２５内に流入し、このため、弁ユニット１８が、１）入口ポペット３０に作用するクロスオーバー通路２５内の流体により、および２）リターンチャンバ２４Ａの加圧により除勢位置に保持される。

弁１０′が故障状態になって弁ユニット１８がその除勢位置にある場合には、流体がクロスオーバーポペット４０で阻止される。しかしながら、流体はバイパス通路４４を通ってクロスオーバー通路２１内に流入し続ける。この流体は、入口ポペット３１および排出ポペット１９Ｂを通ってクロスオーバー通路２１から大気中に出る。大気に通気される結果として、圧力はタイミングチャンバ８内で低下し、このため、アクチュエータ６は、弁ユニット１８をその除勢位置から移動させることが不可能になる。クロスオーバーポペット４０は閉じられているので、出口チャンバ１５内に流入する主流体源はバイパス通路４４を通り、出口１４の加圧は、入口チャンバ１３内の圧力の１％より低く保持される。

弁１０′が故障状態になって弁ユニット２０がその除勢位置にある場合には、流体がクロスオーバーポペット１５３で阻止される。流体は、バイパス通路１５２を通ってクロスオーバー通路２５内に流入し続ける。この流体は、入口ポペット３０および排出ポペット１９Ａを通ってクロスオーバー通路２５から大気中に出る。大気に通気される結果として、圧力はタイミングチャンバ９内で低下し、このため、アクチュエータ７は、弁ユニット２０をその除勢位置から移動させることが不可能になる。クロスオーバーポペット１５３は閉じられているので、出口チャンバ１５内に流入する主流体源はバイパス通路１５２を通り、出口１４の加圧は、入口チャンバ１３内の圧力の１％より低く保持される。

図８は、クロスオーバーポペット４０、１５３およびバイパス通路４４、１５２の他の実施形態を示し、ここでは、バイパス通路４５がクロスオーバーポペット４６に設けられている。シャフト４８に固定されるか摺動可能に取付けられるスペーサ４７の存在により、スペーサ４７内の通路４９を使用して、入口チャンバ１３とクロスオーバー通路２１、２５との間のバイパスが完成される。加圧流体は、弁が付勢状態、除勢状態または故障状態にあるか否かにかかわらず、入口チャンバ１３が加圧されかつクロスオーバー通路２１、２５が低圧になる任意の時点で、バイパス通路４５（および使用される場合には、通路４９）を通って流れる。

図８の実施形態を使用する全体的な弁作動は、図７に示した実施形態に関連して説明した弁作動と同様である。付勢時には、弁ユニット１８は、流体が、入口１２から入口チャンバ１３内に流入し、開いたクロスオーバーポペット４６を通ってクロスオーバー通路２１内に流入するように変位する。流体はまた、入口１２から、入口チャンバ１３、タイミングチャンバ８およびリターンチャンバ２４Ａに流入する。二重弁１０′が適正に付勢される場合には、流体は、クロスオーバー通路２１から出口チャンバ１５へと流れる。除勢時には、クロスオーバーポペット４６が閉じるように変位する。流体は、次に、入口１２から、（存在する場合には）バイパス通路４５、４９を通って、入口チャンバ１３およびクロスオーバー通路２１内に流入する。流体はまた、入口１２から、タイミングチャンバ８およびリターンチャンバ２４Ａが完全に加圧されるまで、入口チャンバ１３およびこれらのチャンバ８、２４Ａに流入する。付勢時の同様な種類の流体の流れが、弁ユニット２０に関して適用される。

弁１０′が故障状態になって弁ユニット１８がその付勢位置にある場合には、入口チャンバ１３からの流体がクロスオーバーポペット４６を通ってクロスオーバー通路２１内に流入する。このため、弁ユニット２０は、１）入口ポペット３１に作用するクロスオーバー通路２１内の流体により、および２）リターンチャンバ２４Ａの加圧により除勢位置に保持される。弁１０′が故障状態になり弁ユニット２０がその付勢位置にある場合には、同様な種類の流体の流れが適用される。

弁１０′が故障状態になって弁ユニット１８がその除勢位置にある場合には、流体がクロスオーバーポペット４６で阻止される。しかしながら、流体はバイパス通路４５、４９を通ってクロスオーバー通路２１内に流入し続ける。この流体は、入口ポペット３１および排出ポペット１９Ａを通ってクロスオーバー通路２１から大気中に出る。大気に通気される結果として、圧力はタイミングチャンバ８内で低下し、このため、アクチュエータ６は、弁ユニット１８をその除勢位置から移動させることが不可能になる。クロスオーバーポペット４６は閉じられているので、出口チャンバ１５内に流入する主流体源はバイパス通路４５、４９を通り、出口１４の加圧は、入口チャンバ１３内の圧力の１％より低く保持される。弁１０′が故障状態になり弁ユニット２０がその付勢位置にある場合には、同様な種類の流体の流れが適用される。

図９には、多くの非プレス用途に有効なスプリングリターンを用いた、他の実施形態による二重弁１００が示されている。二重弁１００は第１および第２弁ユニット５０、５１を有し、これらの弁ユニット５０、５１は、それぞれ入口ポペット５２、５３を備えている。第１および第２クロスオーバー通路５４、５５には、主弁本体を通るバイパス通路５６、５７により流体が供給される。弁ユニット５０、５１がこれらの除勢位置にあるときは、クロスオーバーポペット５８、５９が閉じられる。スプリング６０、６１が弁ユニット５０、５１と係合するように設けられており、弁ユニット５０、５１をこれらの除勢位置に押圧している。弁１００が付勢状態にあって、アクチュエータ１０５、１０６が除勢されると、弁ユニット５０、５１は、スプリング力によりこれらの除勢位置に移動される。前の実施形態におけるように、入口圧力がクロスオーバー圧力より高くなる任意の時点で、弁１００が付勢状態、除勢状態または故障状態にあるか否かにかかわらず、加圧流体はバイパス通路５６、５７を通って流れる。他の点では、流体は、図７および図８に関連して前述したのと同様な態様で弁１００内を流れる。

図１０は、図９の弁１００がその付勢中に故障が生じ、故障状態になっているところを示すものである。弁ユニット５１は付勢位置にありかつ弁ユニット５０は除勢位置にあり、このため、クロスオーバー通路５４内の圧力は低下しかつ対応するタイミングチャンバ（図示せず）内の圧力は低下し続ける。タイミングチャンバの圧力が入口圧力の約５０％まで低下すると、対応するアクチュエータ１０５が、もはや、付勢状態を作るのに充分な圧力をもたないため、弁ユニット５０は除勢位置に維持される。両アクチュエータ１０５、１０６が除勢されると、対をなすスプリング６０、６１によって内部弁ユニット５０、５１がこれらの除勢位置に移動される。また、クロスオーバー通路５４、５５がバイパス通路５６、５７を介して再加圧されるため、弁１００は自動的に他のサイクルを開始する。

図１１は、３位置二重弁１０１を用いた他の実施形態を示し、この実施形態では、リターンスプリング６５、６６は、弁ユニット６９Ａ、６９Ｂを付勢位置と除勢位置との間の中間位置に戻すだけなように構成されている。図１１は、故障状態にある二重弁１０１を示している。故障状態にある二重弁１０１から全ての圧力が除去されると、二重弁１０１は、既に中間位置にあるか、中間位置でバランスを保っている付勢位置にある弁ユニット６９Ａまたは６９Ｂにより故障状態を維持する。二重弁１０１をリセットするには、ピストン６７、６８が、弁ユニット６９Ａ、６９Ｂと整合されかつリセットパイロット７０（該リセットパイロットは、カップリングブロック７１を介してピストン６７、６８に連結されている）からの圧力により選択的に制御される。より詳しくは、二重弁１０１が故障状態になり、二重弁を除勢状態にリセットしたい場合には、リセットパイロット７０を付勢して、加圧流体をピストン６７、６８に供給し、該ピストン６７、６８を弁ユニット６９Ａ、６９Ｂに対して上方に押付けて、これらの弁ユニットが除勢位置に復帰されるようにする。

図１２には、保護すべき他の特徴を取入れた他の実施形態が示されており、この実施形態では、二重弁７５の作動前にリセット圧力が遮断されない限り、リセット圧力を付与した後でも二重弁７５は故障状態に維持される。故障状態にあるところが示された二重弁７５は、第１リセットピストン７６および第２リセットピストン７７を有している。リセットピストン７６は、リセットパイロット８５のような供給源からカップリングブロック７９を介してリセット圧力を受ける表面７８を有している。ピストン７７も同様に、供給源８５からカップリングブロック７９を介してリセット圧力を受ける表面８０を有している。表面７８は、付勢ピストン８１の表面と比較して大きい面積を有しており、このため、圧力が付勢ピストン８１に加えられた場合でも、第１弁ユニット８２はリセット中に除勢位置に移動する。第２リセットピストン７７の表面積８０は、第２弁ユニット８４の付勢ピストン８３の面積と比較して小さい。したがって、リセット作動中にアクチュエータ８６、８７が付勢されかつ付勢ピストン８３に圧力が加えられた場合に、弁ユニット８４をその除勢位置に移動させるべくリセットピストン７７が発生する力は不充分であり、付勢位置に移動させてしまう。かくして、二重弁７５は、付勢された供給源８５からのリセット圧力によってサイクル作動しない。二重弁７５がリセット圧力を受けかつアクチュエータ８６、８７も付勢される任意の時点で、二重弁７５は故障状態になる。また、二重弁７５がその除勢位置にあって、加圧流体源が入口８８に供給される場合には、供給源を遮断し、次に供給源を連結させることにより二重弁７５は除勢位置に維持される。二重弁７５が故障状態にある場合に、供給源を遮断し次に供給源を連結すると、二重弁７５は故障状態に維持される。したがって、二重弁７５は、加圧流体供給源を入口８８から遮断しかつ連結することによってはリセットされない。同様に、二重弁７５は、連結された供給源８５からの圧力によってはサイクル作動できないため、使用者は、通常の作動を続ける前に、任意の故障弁ユニット８２、８４を矯正する必要がある。

８、９ タイミングチャンバ
１０ 制御弁システム（二重弁）
１８ 第１弁ユニット
１９Ａ、１９Ｂ 排出ポペット
２０ 第２弁ユニット
２１ 第１クロスオーバー通路
２３、２７ オリフィス
２４Ａ、２４Ｂ リターンチャンバ
２５ 第２クロスオーバー通路
３２ 第１フローリストレクタ
３３ 第２フローリストレクタ

Claims (9)

1. 弁システムにおいて、
   入口（１３）、出口（１５）および排出口（１７）を形成する本体（１１）を有し、入口（１３）は加圧流体源に連結でき、
   第１排出ポペット（１９Ａ）および第１入口ポペット（３０）を備えた第１弁ユニット（１８）を有し、第１排出ポペット（１９Ａ）は、出口（１５）を排出口（１７）に連結する開位置と、出口（１５）を排出口（１７）から隔絶する閉位置との間で移動でき、第１入口ポペット（３０）は、出口（１５）を入口（１３）に連結する開位置と、出口（１５）を入口（１３）から隔絶する閉位置との間で移動でき、第１弁ユニット（１８）は、
   第１入口ポペット（３０）がその閉位置にありかつ第１排出ポペット（１９Ａ）がその開位置にある除勢位置に移動でき、
   第２排出ポペット（１９Ｂ）および第２入口ポペット（３１）を備えた第２弁ユニット（２０）を有し、第２排出ポペット（１９Ｂ）は、出口（１５）を排出口（１７）に連結する開位置と、出口（１５）を排出口（１７）から隔絶する閉位置との間で移動でき、第２入口ポペット（３１）は、出口（１５）を入口（１３）に連結する開位置と、出口（１５）を入口（１３）から隔絶する閉位置との間で移動でき、第２弁ユニット（２０）は、
   第２入口ポペット（３１）がその閉位置にありかつ第２排出ポペット（１９Ｂ）がその開位置にある除勢位置に移動でき、弁システムは、第１および第２弁ユニット（１８、２０）の一方が除勢位置にありかつ第１および第２弁ユニット（１８、２０）の他方が除勢位置にないときに故障状態にあり、
   入口（１３）と第２入口ポペット（３１）との間に第１流路を形成する第１クロスオーバー通路（２１、５４）と、
   入口（１３）と第１入口ポペット（３０）との間に第２流路を形成する第２クロスオーバー通路（２５、５５）とを更に有する弁システムにおいて、
   第１弁ユニット（１８）に含まれる第１クロスオーバーポペット（４０、４６、５８）であって、第１弁ユニット（１８）が除勢位置にないときに第１クロスオーバー通路（２１、５４）を入口（１３）に連結しかつ第１弁ユニット（１８）が除勢位置にあるときに第１クロスオーバー通路（２１、５４）を入口（１３）から遮断する第１クロスオーバーポペット（４０、４６、５８）と、
   第２弁ユニット（２０）に含まれる第２クロスオーバーポペット（４６、５９、１５３）であって、第２弁ユニット（２０）が除勢位置にないときに第２クロスオーバー通路（２５、５５）を入口（１３）に連結しかつ第２弁ユニット（２０）が除勢位置にあるときに第２クロスオーバー通路（２５、５５）を入口（１３）から遮断する第２クロスオーバーポペット（４６、５９、１５３）と、
   入口（１３）と第１クロスオーバー通路（２１、５４）とを連結する第１バイパス通路（４４、４５、４９、５６）とを有し、該第１バイパス通路（４４、４５、４９、５６）は、弁システムが故障状態にありかつ第２弁ユニット（２０）が除勢位置にないときには、第１バイパス通路（４４、４５、４９、５６）を通る加圧流体が、出口（１５）を、加圧流体源の圧力の１％を超えない圧力に加圧するような所定流量を与える所定横断面積を有し、
   入口（１３）と第２クロスオーバー通路（２１、５５）とを連結する第２バイパス通路（４５、４９、５７、１５２）を更に有し、該第２バイパス通路（４５、４９、５７、１５２）は、弁システムが故障状態にありかつ第１弁ユニット（１８）が除勢位置にないときには、第２バイパス通路（４５、４９、５７、１５２）を通る加圧流体が、出口（１５）を、加圧流体源の圧力の１％を超えない圧力に加圧するような所定流量を与える所定横断面積を有することを特徴とする弁システム。
2. 前記第１および第２バイパス通路（４４、５６、５７、１５２）は本体（１１）内に形成されていることを特徴とする請求項１記載の弁システム。
3. 前記第１および第２バイパス通路（４５、４９）は、それぞれ第１および第２弁ユニット（１８、２０）に形成されていることを特徴とする請求項１記載の弁システム。
4. 前記第１および第２弁ユニット（１８、２０）と接触するように配置された、第１および第２弁ユニット（１８、２０）をそれぞれの除勢位置に向けて押圧するための第１および第２リターンスプリング（６０、６１）を更に有することを特徴とする請求項１記載の弁システム。
5. 前記入口（１３）から出口（１５）への流量係数Ｃ_Ｖ１が与えられ、出口（１５）から排出口（１７）への流量係数Ｃ_Ｖ２が与えられ、Ｃ_Ｖ２／Ｃ_Ｖ１の比が約２．５より小さいことを特徴とする請求項１記載の弁システム。
6. 前記第１および第２弁ユニット（１８、２０）と整合してそれぞれ配置された、リセット圧力源（８５）に応答して第１および第２弁ユニット（１８、２０）をそれぞれの除勢位置に向けて押圧するための第１および第２リセットピストン（７６、７７）を更に有し、第１リセットピストン（７６）はリセット圧力を受ける第１表面積（７８）を有し、これにより、パイロット圧力から第１弁ユニット（１８）に作用するあらゆる力に打勝つ力が第１リセットピストン（７６）により発生され、第２リセットピストン（７７）はリセット圧力を受ける第２表面積（８０）を有し、これにより、パイロット圧力により第２弁ユニット（２０）に作用するあらゆる力より小さい力が第２リセットピストン（７７）により発生され、パイロット圧力およびリセット圧力が同時に存在する場合には弁システムが故障状態になることを特徴とする請求項１記載の弁システム。
7. 前記リセット圧力は、リセットパイロット（７０）を介して選択的に供給されることを特徴とする請求項６記載の弁システム。
8. 前記第１弁ユニット（１８）は中間位置に移動でき、該中間位置は、その開位置にある第１入口ポペット（３０）と、その開位置にある第１排出ポペット（１９Ａ）とを有することを特徴とする請求項１記載の弁システム。
9. 前記第２弁ユニット（２０）は中間位置に移動でき、該中間位置は、その開位置にある第２入口ポペット（３１）と、その開位置にある第２排出ポペット（１９Ｂ）とを有することを特徴とする請求項１記載の弁システム。
   

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