JP5543965B2 - 流体計測装置用シールリテイニングバルブ - Google Patents

Description

本発明は、流量調整弁に係り、特に流体分配装置に用いられる線形作動弁に関する。

携帯装置は、大きな容器から流体の計測量を分配するためにしばしば用いられている。例えば、自動車の給油所は、大きなドラム缶から自動車のエンジンの中に少量の潤滑油を分配するために携帯測定器をしばしば用いている。そのような携帯測定器や他の同様の流体分配装置は、バルブカートリッジの中に設けられた線形作動バルブステムを有するバルブを一般的に含んでいる。バルブカートリッジは、バルブカートリッジを通って、加圧流体の流れを規制するためにオペレータによってバルブステムが作動される間、流体分配装置の中で加圧流体源に液体的に接続されている。バルブステムは、バルブステムが閉位置にあるときに、バルブを通る流体の洩れを防ぐためのＯリングのようなシールを一般的に含んでいる。

しかしながら、操作中、シールは、特にオペレータが高圧下でバルブステムを突然作動させ、バルブステムがバルブカートリッジの中に押し込まれるようなときには着座しないことがある。着座しないシールは、分配された流体の流れを乱すだけではなくバルブを通って流体が洩れることを許容する。そして、流体分配装置の精度が悪影響をうけることとなる。その後、シールの回収、再着座或いは交換するために流体分配装置およびバルブの分解が必要とされ、流体分配装置を利用する作業が中断される。

従って、線形作動弁及び流体分配装置において、これらの問題やその他の問題を解決するように改良されたバルブの設計が必要である。

本発明は、シール保持機構を有したバルブに関するものである。前記バルブは、バルブカートリッジと、バルブステムと、バルブシールとで構成されている。前記バルブカートリッジは、円筒形状のカートリッジボディと、前記カートリッジボディを通って、縦に延びるボアと、前記ボアに交差するように前記カートリッジボディの側壁を通って延びる出口通路と、前記ボアに交差するように前記カートリッジボディの側壁を通って延び、第１端壁に凹凸状エッジを形成する断続入口通路とで構成されている。前記バルブステムは、前記ボアの中で滑動可能に構成される細長い本体と、前記細長い本体の外周を取り囲む首部とシール溝とで構成されている。前記バルブシールは、前記シール溝の中に着座している。前記バルブステムは、前記シール溝が前記断続入口通路を越えて移動するために前記ボアの中で滑動される。前記断続入口通路の間の前記バルブカートリッジの部分は、前記断続入口通路が前記首部に開くまで前記シール溝の中で前記バルブシールを保持している。一つの実施例では、前記断続入口通路は、複数の凸部と凹み部とを有する凹凸状エッジで形成されている。他の実施例では、前記断続入口通路は、複数のボアを有する穴あきエンドで形成されている。

本発明のシールリテイニングバルブを用いた携帯式流体分配装置の斜視図である。 本発明のシールリテイニングバルブを示す図１の携帯式流体分配装置の分解図の後方視図である。 本発明の図１の携帯式流体分配装置の分解図の前方視図である。 キャッスルトップバルブカートリッジとバルブステムとバルブスプリングを示す図２のシールリテイニングバルブの分解図の斜視図である。 キャッスルトップバルブカートリッジを有する図１の携帯式流体分配装置の断面図である。 図５の携帯式流体分配装置で用いられるキャッスルトップバルブカートリッジ内で閉位置にあるバルブステムを示す図である。 図５の携帯式流体分配装置で用いられるキャッスルトップバルブカートリッジ内で開位置にあるバルブステムを示す図である。 凹み部がバルブシールの周囲を液体が通過することを可能とする一方、凸部がバルブステムのシール溝の中に拘束するようにキャッスルトップバルブカートリッジ内の中間に位置する図５Ａ及び図５Ｂのバルブステムを示す図である。 穴あきトップを有する本発明のバルブカートリッジの第２実施例を示す図である。

図１は、携帯式流体分配装置１０からの流体の漏れを制限する為に本発明のシールリテイニングバルブが用いられる携帯式流体分配装置１０の斜視図である。
携帯式燃料分配装置１０は、プラットホーム１２と、カバー１４と、高圧流体継手１６と、分配配管１８と、トリガーレバー２０と、ユーザーインターフェース２２と、ディスプレイ２４とで構成されている。

携帯式流体分配装置１０は、大容量の容器に貯蔵された流体の小容量容器への分配を便利な方法で可能にするものである。例えば、一つの具体例として、携帯式流体分配装置１０は、貯蔵ドラムから車両のエンジンに少量の潤滑油を供給する時に潤滑油販売店で用いられる計量器を構成している。
高圧流体継手１６は、図示しない流体供給ホースを介して例えば空圧ポンプで加圧された大容量の容器に接続されている。

流体供給ホースの長さは、移動することが不可能な大容量の容器と携帯式流体分配装置１０とを届かせることを可能とし、便利にしている。
分配配管１８は、測定された量の流体が分配されるようなエンジンのクランクケース等の小容量の容器の開口部内に容易に挿入可能に構成される。

トリガーレバー２０は、分配配管１８で大容量の容器から小容量の容器に流体を分配するためのオペレータによって操作される。
ユーザーインターフェース２２とディスプレイ２４は、カバー１４の中の電子部品と接続されている。そして、ユーザーインターフェース２２とディスプレイ２４は、分配流体の容量、処理作業指令、請求額及び収集した情報等を表示し、オペレータを補助するものである。

本発明のシールリテイニングバルブは、カバー１４の下のプラットホーム１２に取り付けられている。また、シールリテイニングバルブは、流体の正確な量が洩れ或いは浪費なく分配されることを可能とするためにトリガーレバー２０と相互に作用するものである。

図２及び図３は、図１の携帯式流体分配装置１０の分解図である。そして、図２は、シールリテイニングバルブ２６、流量計２８及びトリガーリリース３０が示される携帯式流体分配装置１０の後方視図である。また、図３は、カバー１４、流量計２８、トリガーリリース３０、バッテリ３１及びソレノイド３２が示される携帯式流体分配装置１０の前方視図である。

高圧流体継手１６は、スイベル締結具３３、フィルタ３４及びホースシュラウド３５で構成され、プラットホーム１２のハンドル部３６に接続されている。詳しくは、スイベル締結具３３の雄ネジは、高圧流体通路３９の雌ネジとハンドル部３６内で螺合されている。

ハンドル部３６は、シールリテイニングバルブ２６の予期しない作動を防ぐためのトリガーガード３７を含んで構成されている。トリガーガード３７は、パッド３８Ａ，３８Ｂを含んで構成されている。
シールリテイニングバルブ２６は、バルブカートリッジ４０と、バルブステム４２と、バルブスプリング４４とを含み、高圧流体通路３９と分配配管１８との間の流れを遮断するようにプラットホーム１２の中に配設されている。

流量計２８は、ギヤセット４６と、カバー４８と、締結具５０とを含んで構成されている。
ギヤセット４６は、高圧流体継手１６とシールリテイニングバルブ２６との間を流れている流体を引き込むように、ギヤボックス５２の中に配設されている。

ギヤボックス５２は、締結具５０によって固定されるカバー４８によって密封されている。
トリガーリリース３０は、トリップロッド５３と、スプリング５４と、カラー５５と、ベアリング５６とを含み、ボア５７の中に底部でトリップロッド５３がトリガーレバー２０に接続するように配設されている。

トリガーレバー２０は、トリップロッド５３にピン５８によって回動可能に接続されており、ガード５９によってプラットホーム１２の中に囲まれている。そして、トリガーレバー２０は、ハンドル部３６とトリガーガード３７との間にプラットホーム１２を通って伸びている。

分配配管１８は、ノズル６０と結合部６１とで構成され、プラットホーム１２の中の低圧流体通路６２に接続されている。詳しくは、カップリング６１の雄ネジは、低圧流体通路６２の雌ネジに螺合されている。

トリガーレバー２０は、流体を一連の割合範囲で分配するためにシールリテイニングバルブ２６を作動させるものであり、トリガーレバー２０が移動させられるほど分配配管１８に多くの流体が分配される。また、トリガーレバー２０は、トリガーロック６３とロックスプリング６４を用いることにより、シールリテイニングバルブ２６が開いた状態の作動位置で保持される。トリガーロック６３とロックスプリング６４は、ピン６５によってトリガーレバー２０に接続されている。

計測電子部品に関連して、流量計２８は、トリガーレバー２０の操作によって正確な流体の量が的確に分配されるようにシールリテイニングバルブ２６を通って流れる流体の量を監視するものである。また、計測電子部品に関して、トリガーリリース３０は、予め設定した流量が分配された後、トリガーレバー２０の不作動によって過分配を防止し、流出を縮小するものである。このように、携帯式流体分配装置１０は、大容量の貯蔵の使用、分配量の測定及び無駄な液を抑制し流体の在庫の十分な調整を維持するような流量管理を可能にする。

携帯式流体分配装置１０のシールリテイニングバルブ２６は、高い液体の圧力を用いることで達するような１４ｇｐｍ（gallons per minute）［〜８８３．６ｃｃ／ｓ（cubic centimeters per second）］或いはそれ以上の高排出容積の液体を分配するような大きさに設定されている。高い流体の圧力は、携帯式流体分配装置１０が時間を節約するためにより速く流体を分配し、容易に高粘着性流体を分配することを可能にする。本発明のシールリテイニングバルブ２６は、携帯式流体分配装置１０の作動中に携帯式流体分配装置１０を通過した加圧流体によりバルブシール６６が外れるのを防ぐ特徴を含んでいる。バルブシール６６の適切な着座と保持は、携帯式流体分配装置１０からの流体の洩れを抑制し、携帯式流体分配装置１０の精度の改善と液の無駄を抑制する。

図４は、バルブカートリッジ４０と、バルブステム４２と、バルブスプリング４４と、バルブシール６６とを含むシールリテイニングバルブ２６の分解図である。
バルブカートリッジ４０は、収容孔６７と、雄ネジ６８と、排出口６９と、カートリッジシール７０Ａ，７０Ｂとキャッスルトップ７２を有する円筒形状で構成されている。

キャッスルトップ７２は、凸壁（或いはフランジ部）７４と、凹み（或いは貝殻形状部）部７６とからなる凹凸状エッジで構成されている。具体例に示すように、凹み部７６は、バルブカートリッジ４０の本体の端部から半円状に切り取られ、収容孔６７の中へ横方向の入口通路を形成している。凸壁７４は、凹み部７６の間で突出するバルブカートリッジ４０の本体の一部であって、湾曲した側面と平らな上面とで形成されている。従って、凹凸状エッジは、頂部が切り詰められた波状に形成されている。他の具体例として、キャッスルトップ７２は、他の形態を有してもよく、図７に関連するような、バルブカートリッジ４０の円筒形状の端部に側壁を通る複数の入口通路を形成したものであってもよい。

排出口６９は、液体が収容孔６７に入り、バルブステム４２を介してバルブ２６から離れることを可能とする複数の放出通路すなわち排出通路を構成する。
バルブステム４２は、スプリング穴７８と、作動部８０と、分配部８２と、第１シール部８４Ａと、第２シール部８４Ｂと、第１ステムシール８６Ａと、第２ステムシール８６Ｂと、バルブシール６６とを備えている。

バルブスプリング４４は、バルブステム４２のスプリング穴７８内に遊挿されている。一方、バルブステム４２は、バルブカートリッジ４０の収容孔６７内に摺動可能に嵌挿されている。詳しくは、第１及び第２シール部８４Ａ，８４Ｂは、排出口６９の上下に位置する収容孔６７内に接するような外径を有している。

しかしながら、第１及び第２シール部８４Ａ，８４Ｂは、バルブステム４２とバルブカートリッジ４０との間で流体の流れを防ぐようには収容孔６７内にそれほどきつく挿入されていない。
上記の第２ステムシール８６Ｂとバルブシール６６は、バルブステム４２を周回するシール溝に設けられ、バルブカートリッジ４０内で分配部８２を封鎖する。

第１ステムシール８６Ａもシール溝内に配設され、プラットホーム１２内でバルブステム４２を封鎖する。
分配部８２は、第１シール部８４Ａと第２シール部８４Ｂとの間にくびれ状に構成され、バルブステム４２とバルブカートリッジ４０との間に排出口を形成するために第１シール部８４Ａから第２シール部８４Ｂまでの間に半径方向内側に凹んだ表面を有している。

バルブカートリッジ４０は、雄ネジ６８を使用して、携帯式流体分配装置１０のプラットホーム１２に接続されている。そしてカートリッジシール７０Ａ，７０Ｂは、接続部を封鎖している。
このように挿入されて、バルブスプリング４４は、プラットホーム１２に抗してバルブステム４２をバルブカートリッジ４０の中に付勢している。

凸壁７４は、トリガーレバー２０がシールリテイニングバルブ２６を作動させるとバルブステム４２に抗してバルブシール６６の着座を維持する。
図５は、図１の線５−５での携帯式流体分配装置１０の断面図である。

携帯式流体分配装置１０は、プラットホーム１２と、カバー１４と、高圧流体継手１６と、分配配管１８と、トリガーレバー２０と、ユーザーインターフェース２２と、ディスプレイ２４と、シールリテイニングバルブ２６と、流量計２８と、トリガーリリース３０と、電子部品９０とで構成されている。
プラットホーム１２は、高圧流体通路３９を有するハンドル部３６と、低圧流体通路６２（図５中では破線で及び図３中では分配部９２の後方に示されている）を有する分配部９２とを含んで構成されている。

高圧流体通路３９は、高圧流体継手１６から分配配管１８まで流体を管理するためのシールリテイニングバルブ２６を通じて低圧流体通路６２と流体連通している。また、高圧流体通路３９は、ハンドル部３６の中でプラットホーム１２を通って中央まで延びており、シールリテイニングバルブ２６と交差している。

低圧流体通路６２は、シールリテイニングバルブ２６から離れ、高圧流体配管３９と平行に、ボア５７を越えて分配配管１８に延びている。
高圧流体継手１６は、ネジ締結部にて高圧流体通路３９の上流端に接続されている。
流量計２８のギヤセット４６は、高圧流体通路３９の中間に位置するギヤボックス５２内に配設されている。

ギヤボックス５２は、カバー４８によって覆われて封鎖されている。
シールリテイニングバルブ２６とトリガーリリース３０は、それぞれプラットホーム１２に延びるバルブボア９６とボア５７の中に配設されている。
ボア５７は、高圧流体通路３９或いは低圧流体通路６２と交差することなく、高圧流体通路３９に対して垂直からわずかな傾斜角でプラットホーム１２の中へ延びている。

バルブボア９６は、高圧流体通路３９にほぼ垂直に交差するようほぼ横切るようにプラットホーム１２の中へ延びている。また、バルブボア９６の上部は、高圧流体通路３９の下流端に接続され、バルブボア９６の下部は、低圧流体通路６２の上流端に接続されている。
シールリテイニングバルブ２６は、高圧流体通路３９と低圧流体通路６２との間で流量を調整するためにバルブボア９６内に配設されている。

トリガーリリース３０は、ソレノイド３２と、トリップロッド５３と、スプリング５４と、カラー５５と、ベアリング５６と、首部９８と、プランジャピン１００とを有しており、流体の閾値量が流量計２８を通過した後にトリガーレバー２０を無効とするように構成されている。

結合部６１は、携帯式流体分配装置１０から分配配管１８まで流体を誘導するために低圧流体通路６２の下流端に接続されている。
バルブカートリッジ４０の雄ネジ６８は、バルブステム４２に挿入されたバルブスプリング４４と、バルブカートリッジ４０に挿入されたバルブステム４２と共にプラットホーム１２の中でバルブボア９６に螺合されている。

このように挿入されて、バルブスプリング４４は、プラットホーム１２の中でバルブボア９６の終端に係止され、バルブステム４２をバルブカートリッジ４０に付勢している。
バルブカートリッジ４０は、バルブステム４２がバルブカートリッジ４０を通り抜けることを防ぐためにバルブステム４２の第２シール部８４Ｂと係合するリップ１０４を含んで構成されている。

カートリッジシール７０Ａ及び７０Ｂ（図４参照）は、バルブカートリッジ４０に抗してバルブボア９６の下端を封鎖し、一方第１ステムシール８６Ａ（図４参照）は、バルブステム４２に抗してバルブボア９６の上端を封鎖するようにしている。
バルブステム４２の作動部８０は、トリガーレバー２０と当接するようにバルブカートリッジ４０の収容孔６７（図４参照）から延びている。

トリガーレバー２０は、トリガーリリース３０のトリップロッド５３とピン５８で作動可能に接続され、プラットホーム１２に渡り横方向に延びており、バルブステム４２の作動部８０と当接し、ハンドル部３６に渡り横方向にさらに延びている。
トリップロッド５３はピン５８から上方にボア５７に延びており、カラー５５がベアリング５６に係合している。

ベアリング５６は、カラー５５の上部のベアリングボア内に配設されている。そして、ベアリング５６は、カラー５５内に等間隔に配設される３つのベアリングの一つからなる。
首部９８は、ピストンピン１００がボア５７の中に延びるようにしてソレノイド３２をプラットホーム１２に接合すべくボア５７に螺合されている。

ソレノイド３２は、ピストンピン１００の位置をソレノイド３２内への引き込みとボア５７内への延長とを交互に行うべく電子部品９０で作動される２方向の電磁装置で構成されている。
一つの具体例では、ソレノイド３２は、TLX Technologies, Waukesha, WIに譲渡されたWard et alの米国特許番号６，３９２，５１６に記述されているようなラッチングソレノイドで構成されている。

ピストンピン１００がソレノイド３２によってボア５７内に延長されるとき、ピストンピン１００は、ベアリング５６と噛み合い、ベアリング５６をカラー５５の中へボア５７の壁に当接するように押している。ベアリング５６は、このようにピストンピン１００とボア５７との間に押し込まれている。そして、トリップロッド５３は、ベアリング５６によって下方への移動が抑制されている。ピストンピン１００がボア５７から引き込まれるとき、ベアリング５６はカラー５５を解放することが許可される。そして、トリップロッド５３はボア５７内の移動が許可される。

ピストンピン１００がボア５７内に延ばされると、トリガーレバー２０は、例えば、オペレータによってピン５８周りに回動しバルブカートリッジ４０の中へバルブステム４２を押して流体が高圧流体通路３９から低圧流体通路６２の中に流れるよう、ハンドル部３６に向けて作動可能とされる。

トリガーロック６３とロックスプリング６４は、シールリテイニングバルブ２６を開状態に維持する位置にトリガーレバー２０を保持するために利用される。
トリガーリリース３０は、流体の設定量がシールリテイニングバルブ２６を通過したことが流量計２８によって検出された後、トリガーレバー２０の噛み合いを解除するために電子部品９０によって作動させられる。

ソレノイド３２は、携帯式流体分配装置１０を制御するためにプログラムを組めるソフトウェア、電子回路及びその他の部品を内蔵した電子部品９０に接続されている。例えば、オペレータは、ユーザーインターフェース２２とディスプレイ２４を使用して、予め設定した量の流体を分配するために携帯式流体分配装置１０にプログラムすることができる。さらに、他の具体例では、電子部品９０は、携帯式流体分配装置１０がコンピュータシステムと処理作業指令及び流体の消費などの情報を送受信することができるように、ワイヤレスネットワーク或いはラジオ放送網によって通信するためのその他の部品を有している。また、携帯式流体分配装置１０は、ユーザーインターフェース２２、ディスプレイ２４、電子部品９０、携帯式流体分配装置１０のその他の電装部品を作動させるためのバッテリ３１（図３参照）を有している。

携帯式流体分配装置１０から予め設定した量の流体が分配された後に、ソレノイド３２は、ベアリング５６からピストンピン１００を引き込むように作動される。そのようにトリップロッド５３は、ピストンピン１００から開放され、ボア５７内を自由に移動することができる。バルブスプリング４４は、それぞれ、バルブステム４２とともにトリガーレバー２０をボア５７から引き下がったトリップロッド５３まで押し下げ、シールリテイニングバルブ２６を閉じる。このように、トリガーリリース３０は、流体の自動分配を容易にし、更に分配過多と流体の流出を抑制することができる。

スプリング５４は、ボア５７の中においてプラットホーム１２とカラー５５との間で縮設されており、ピストンピン１００との再接続のために首部９８にトリップロッド５３を戻し、トリガーレバー２０が次の充填作業を行うためにリセットされるようにトリガーロッド６３を解放する。

流体を正確に分配するための携帯式流体分配装置１０の能力は、予め設定した量の流体が分配された後にトリガーリリース３０を作動させるための電子部品９０の能力に依存している。トリガーリリース３０に関する更なる詳細な説明は、「流体計量装置用トリガーリリース機構」と題する前記同時係属中の出願により得られ、ここに参照される。トリガーリリース３０の精度は、流量計２８が高圧流体通路３９を通過した流体の流量を検出できる精度に依存している。流量計２８に関する更なる詳細な説明は、「流体計量装置用インボリュートギヤ歯」と題する前記同時係属中の出願により得られ、ここに参照される。トリガーリリース３０と流量計２８の精度は、シールリテイニングバルブ２６が閉じたときの高圧流体通路３９と低圧流体通路６２との間で流体の流れを遮断するシールリテイニングバルブ２６の能力に依存している。本発明のシールリテイニングバルブ２６は、バルブシール６６のバルブステム４２への着座を保持することによってシールリテイニングバルブ２６を通過する流体の洩れを抑制している。具体例に示すように、シールリテイニングバルブ２６は、流体がバルブカートリッジ４０に入るのを許可する一方でバルブステム４２に向かってバルブシール６６を押し付ける凹凸状エッジ７２を有したバルブカートリッジ４０を含んで構成されている。

図６Ａは、図５のシールリテイニングバルブ２６の拡大部を示す図であって、シールリテイニングバルブ２６を通過した流体の流れを遮断するためにバルブカートリッジ４０内でバルブステム４２が閉位置にある場合の図である。
シールリテイニングバルブ２６は、バルブカートリッジ４０と、バルブステム４２と、バルブスプリング４４とを含んで構成されている。

バルブスプリング４４は、バルブステム４２のスプリング穴７８に挿入されている。
バルブステム４２は、バルブカートリッジ４０の収容孔６７に挿入されている。
バルブカートリッジ４０は、プラットホーム１２のバルブボア９６に挿入されており、下部１１０と上部１１２とを構成している。

下部１１０は、低圧流体通路６２（図５参照）と流体連通され、上部１１２は、高圧流体通路３９と流体連通されている。
バルブボア９６の上部１１２は、バルブステム４２の周囲で第１ステムシール８６Ａ（図４参照）により封鎖されている。
バルブボア９６の下部１１０は、バルブカートリッジ４０の周囲で第２ステムシール８６Ｂ（図４参照）により封鎖されている。

バルブカートリッジ４０は、バルブステム４２の周囲でバルブシール６６を用いて封鎖されている。詳しくは、図６Ａに示す全閉位置では、バルブステム４２は、バルブシール６６が凹み部７６より下でシール溝１１４に位置されるように、バルブスプリング４４によってバルブカートリッジ４０内で押し下げられている。従って、バルブカートリッジ４０は、シール溝１１４の中にバルブシール６６を押し込むために、バルブシール６６の３６０度全周と当接している。

高圧流体通路３９からの流体は、バルブボア９６の上部１１２に供給され、バルブステム４２の第１シール部８４Ａを取り囲み、凹み部７６を満たす。
バルブシール６６は、流体の収容孔６７への流入を防止し、カートリッジシール７０Ｂは流体のプラットホーム１２とバルブカートリッジ４０との間での流通を防止している。

バルブステム４２の第１シール部８４Ａは、バルブカートリッジ４０の収容孔６７に対して封鎖せず、流体はシール溝１１４への流入が許容され、その結果、高圧流体通路３９内の流体からの圧力がバルブシール６６に加わる。
バルブシール６６は、バルブカートリッジ４０の本体によって、シール溝１１４と収容孔６７とを封鎖するように圧縮され、シール溝１１４内に保持される。従って、流体は、収容孔６７或いは下部１１０及び最終的には低圧流体通路６２から妨げられている。

トリガーレバー２０（図５参照）は、凹み部７６と高圧流体通路３９と流体連通するよう分配部８２を押し込むために収容孔６７内でバルブステム４２を上方に移動させるべく作動される。
図６Ｂは、図５のシールリテイニングバルブ２６の拡大部を示す図であって、シールリテイニングバルブ２６を通過した流体の流れを可能とするためにバルブカートリッジ４０内でバルブステム４２が開位置にある場合の図である。

開位置では、トリガーレバー２０（図４参照）は、プラットホーム１２とバルブステム４２との間でバルブスプリング４４を圧縮するようにバルブステム４２を上方に押している。
バルブステム４２は、シール溝１１４とバルブシール６６が凹み部７６と凸部７４の両方より上となるように変位される。そして、分配部８２は、凹み部７６と凸部７４とに隣接して位置される。

バルブシール６６は、バルブカートリッジ４０の内周に配置されずに、高圧流体通路３９から分配部８２を封鎖していない。

カートリッジシール７０Ｂは、バルブカートリッジ４０の外周面と収容孔６７の上部１１２との間の封鎖を保持している。そして、第１ステムシール８６Ａと第２ステムシール８６Ｂ（図４参照）は、それぞれプラットホーム１２とバルブカートリッジ４０との封鎖を保持している。従って、分配部８２が、排出口６９に開かれて、高圧流体通路３９からの流体は、バルブステム４２とバルブカートリッジ４０との間の排出口及び最終的には低圧流体通路６２（図５参照）に流れることが可能となる。

図６Ｂは、高圧流体通路３９からの最大の液体量を収容孔６７に流れることが可能となるようなバルブステム４２の全開或いは全開近傍を示している。
図６Ａから図６Ｂまでのバルブステム４２に位置変化は、シールリテイニングバルブ２６のストローク範囲を規定している。

バルブシール６６は、バルブカートリッジ４０から離れて位置しており、また流体が高圧流体通路３９と低圧流体通路６２との間の圧力差によって押されて流れる方向から離れて位置している。開位置では、バルブシール６６上に作用する力の合計は、バルブシール６６がシール溝１１４の中で着座し保持するように作用する。例えば、バルブシール６６の本来の弾力性は、バルブシール６６をバルブステム４２の内方に向かって引っ張っている。高圧流体からバルブシール６６に作用する力は、さらにシール溝１１４の中へバルブシール６６を押し込める内方への力を引き起こす。流体は、バルブシール６６を囲んで外へ向かう圧力を発生させるようにシール溝１１４の中でさらにバルブシール６６の周囲を流れる。しかしながら、バルブシール６６は、流体の流れの方向から離れて配置されているので、外側方向への力が流体とバルブシール６６によって発生する内側方向への力に打ち勝つには十分ではない。従って、バルブシール６６は、シール溝１１４の中で着座し保持される。

バルブステム４２がストローク範囲を横断するとき、特定の状態下でバルブシール６６上の流体の力がバルブシール６６の弾力性に打ち勝つことがある。例えば、ストローク範囲を横切るバルブステム４２の素早い作動は、バルブシール６６がシール溝１１４から広がる原因となり得る。しかしながら、凸部７４は、流体の力がバルブシール６６の弾性力に打ち勝つほど十分に大きいときに、バルブシール６６のシール溝１１４からの脱落を防ぐように位置する。

図７は、図５のシールリテイニングバルブ２６の拡大部を示す図であって、分配部８２が高圧流体通路３９に開かれる直前でのバルブステム４２がキャッスルトップバルブカートリッジ４０の中の中間位置にある場合の図である。示された中間位置では、シール溝１１４は、凸部７４に隣接して位置している。従って、凹み部７６は、バルブシール６６をバルブカートリッジ４０の内面に連続的に接しないようにしている。即ち、バルブステム４２と、バルブシール６６と、バルブカートリッジ４０との間のシールは、部分的に破れており、流体は、凹み部７６を通過してバルブシール６６の下側を通過することが可能となる。そのようにして、流体は、シールリテイニングバルブ２６のバルブステム４２とバルブカートリッジ４０との間を通過して流れ始める。

流体の流れによるバルブシール６６における圧力差は、バルブシール６６の弾性力に打ち勝つような、全体としてバルブシール６６に外方向への力を与える。バルブシール６６は、凸部７４に接して位置しているので、バルブステム４２がストローク範囲の通過を続ける際、流体圧力によるバルブシール６６の伸び、シール溝１１４からの離脱や、分配部８２への押し下げが防止される。凸部７４は、図６Ｂに示されるように、バルブシール６６が流体の流路の上方の外に十分に移動し、分配部８２が高圧流体通路３９に流体的に接続されるまで、シール溝１１４の中にバルブシール６６を押えるために流体の外方向の力を打ち消している。このように、凸部７４と凹み部７６は、バルブステム４２の全開位置から全閉位置までの移行中におけるバルブシール６６における圧力差を減少させている。特に、凸部７４は、分配部８２が凹み部７６に開かれるまでバルブシール６６を押えている。

凸部７４は、収容孔６７の中にバルブカートリッジ４０の挿入を容易にさせるために外側面取り部１１６を有している。
収容孔６７の中では、バルブカートリッジ４０は、凸部７４を取り囲むバルブカートリッジ４０の端面が高圧流体通路３９の周囲とほぼ揃うよう配設されている。そして、排出口６９は、下部１１０の中に配設されている。

下部１１０は、流体が排出口６９を通過して流れるのを可能とするように上部１１２より大きな直径を有している。
また、凸部７４は、収容孔６７の内部にバルブステム４２の移動及びシール溝１１４が凸部７４の通過を容易にさせるために内側面取り部１１８を有している。
バルブステム４２は、分配部８２が排出口６９と位置が揃うように、またトリガーレバー２０によって凹み部７６と位置が揃うよう移動可能にバルブカートリッジ４０の内部に配設されている。

凹み部７６は、凸部７４がシール溝１１４の中にバルブシール６６を閉じこめ、流体がバルブシール６６の下側を通りバルブカートリッジ４０とバルブステム４２との間の境界面に達するよう、シール溝１１４の高さより深く形成されている。それによって、バルブシール６６を横切る圧力差を減少させている。シール溝１１４は、収容孔６７が高圧流体通路３９に最初に開かれ、例えば分配通路８２が最初に凹み部７６に開かれ、流体の圧力がバルブシール６６の弾性力に打ち勝とうとするときに、凸部７４がストローク範囲の部分に渡ってバルブシール６６を拘束できるようにバルブステム４２の分配部８２から凸部７４の高さより小さい距離ｄだけ離間して配置されている。他の具体例では、シール溝１１４は、バルブシール６６が収容孔６７の下向きの流れと収容孔６７が最初に高圧流体通路３９に開かれるときのストローク範囲の部分での結合した圧力とで遠くへ押されるように分配部８２から凸部７４の高さよりも大きな距離だけ離間して配置されている。分配通路８２が高圧流体通路３９に収容孔６７をより完全に開くとき、バルブシール６６は、流れ方向と流体の結合した圧力からバルブボア９６の中でさらに遠くに押し上げられる。従って、凸部７４の必要性が減少する。

凸部７４と凹み部７６の高さは、分配部８２が凹み部７６に開く前に、流体からの力がバルブシール６６に最も激しく作用する高圧流体通路３９の下及び下部の近傍にてバルブシール６６を押えるように寸法が決定されている。

凸部７４と凹み部７６は、シール溝１１４からバルブシール６６が移動することを抑制している。図５Ａに示されるように、バルブステム４２が全閉位置に戻るときには、バルブシール６６は、シール溝１１４の中で再度正しく着座し、シールリテイニングバルブ２６を通過して流体が洩れることを防止する。このように、流量計２８（図４参照）の記録精度は、流体の洩れによって悪化することはない。また、凸部７４と凹み部７６は、より良い性能の材料から製作されたバルブシール６６によってシールリテイニングバルブ２６のシール能力を高める。例えば、バルブシール６６は、ゴムのＯリングから製作されるのがよい。ゴムは、高弾力性を有しており、ゴムシールが変形しバルブステム４２とバルブカートリッジ４０との間のような隙間を満たす能力により優れたシール能力を提供することを可能にしている

しかしながら、この弾力性は、シールリテイニングバルブ２６の内側にて流体の圧力によりシール溝１１４からバルブシール６６をより容易に移動させる。凸部７４は、バルブステム４２が開かれているときにバルブシール６６を拘束し、一方バルブシール６６の弾力性は、バルブステム４２が閉じられているときに収容孔６７を封鎖する。従って、シール保持力向上を目的とするための、弾力性を低減し低圧力差及び低温度でのシール能力が低減するような高硬度デュロメーターシールを使用する必要がない。高弾性力シールの使用は、凸部７４によって可能となり、バルブステム４２とバルブカートリッジ４０との間の寸法公差の低減を可能とし、製造を容易にしてコストを低減する。更にシール保持機能は、高圧力流体で携帯式流体分配装置１０を使用することを可能としている。本発明の利点は、凹凸状エッジを有したキャッスルトップのバルブカートリッジに関して説明されているが、その他の実施例は、その他の形状のシール保持機構を構成している。

図８は、穴あきトップ１２０とボア１２２を有している本発明のシールリテイニングバルブ２６のバルブカートリッジ４０の第２実施例を示す。
バルブカートリッジ４０は、収容孔６７と、雄ネジ６８と、排出口６９と、カートリッジシール７０Ａ，７０Ｂとを有した一般に円筒形状の本体のように、図４に記載されたバルブカートリッジ４０と類似した特徴を含んでいる。しかしながら、キャッスルトップ４２は、穴あきトップ１２０に置き換えられている。

穴あきトップ１２０は、バルブカートリッジ４０の本体の終端に形成されたボア１２２を含んでいる。
実施例に示すように、ボア１２２は、収容孔６７の中に流入通路を形成する円形の穴で構成されている。このように、ボア１２２は、バルブカートリッジ４０の本体の部分に間隔をあけて設けられている。ボア１２２は、バルブシール６６の下側に流体を流すことを可能にするという点で凹み部７６の機能と同様の機能を行っている。一方、凸部７４と同様にボア１２２間のバルブカートリッジ４０の本体の突き出た部分は、バルブシール６６の半径方向外側への膨張を抑制している。

本発明は、好ましい実施例に関して述べたが、技術に精通した労働者であれば発明の趣旨および範囲からはずれることなく形式及び細部を変更し得ることは分かるであろう。

１０ 携帯式流体分配装置
１２ プラットホーム
１４ カバー
２０ トリガーレバー
２６ シールリテイニングバルブ

Claims (17)

1. バルブカートリッジとバルブステムとを備えたバルブであって、
   前記バルブカートリッジは、円筒形のカートリッジボディを有し、
   前記カートリッジボディは、
   一方の端部に周回するように凹凸部が設けられた第１の端部周壁と、
   前記第1の端部周壁から離間した第２の端部周壁と、
   前記第１の端部周壁と前記第２の端部周壁との間に設けられた排出口と、
   前記第１の端部周壁と前記第２の端部周壁までカートリッジボディを通り縦に延びる収容孔と、を備え、
   前記バルブステムは、前記第１の端部周壁から前記カートリッジボディの前記収容孔に挿入されるバルブステムであって、
   前記バルブステムが前記カートリッジボディに挿入されると、前記カートリッジボディから突出する先端部と、
   前記第１の端部周壁の位置で、流入する流体に対して前記収容孔をシールする第１のシール部分と、
   前記第２の端部周壁の位置で、前記バルブカートリッジの外部に対して前記挿入孔をシールする第２のシール部分と、
   前記第１のシール部分と前記第２のシール部分との間に外径が小さくなった小径部とを備え、
   前記第１のシール部分は、シール溝と当該シール溝に配設されるバルブシールとを備え、
   前記カートリッジボディの収容孔から前記排出口を通る流出通路が形成され、
   前記第１のシール部分が前記第１の端部周壁の前記凹凸部の位置にある時に、前記第１の端部周壁の凹凸部と前記第１のシール部分とによって、前記第１の端部周壁に前記カートリッジボディの収容孔への複数の断続的な断続入口通路が形成されることを特徴とするバルブ。
2. 前記凹凸部は、複数の半円形状の凹部と、前記凹部の間の複数の凸状のフランジ部とで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
3. 前記複数の断続入口通路は、前記第１のシール部分のバルブシールが前記第１の端部周壁の凹凸部を通り過ぎるときに形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
4. 前記複数の断続入口通路の間の前記第１の端部周壁の凹凸部の凸部は、前記バルブステムの小径部が前記第１の端部周壁の凹凸部の凹部に開かれるまで前記第１のシール部分のバルブシールを押圧することを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
5. 前記複数の断続入口通路のそれぞれの高さは、前記第１のシール部分のバルブシールと前記バルブステムの小径部との間の距離とほぼ等しいことを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
6. 前記複数の断続入口通路のそれぞれの深さは、前記第１のシール部分のシール溝の幅よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
7. 前記断続入口通路は、前記第１のシール部分のシール溝が前記断続入口通路を通り過ぎて移動するとき、前記収容孔および前記第１のシール部分で形成されるシール状態を破ることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
8. 前記断続入口通路は、前記第１のシール部分のシール溝が前記断続入口通路を通り過ぎて移動するとき、前記第１のシール部分での圧力差を徐々に減少することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
9. 前記断続入口通路は、前記第１のシール部分のシール溝が前記断続入口通路を通り過ぎて移動するとき、流体が前記収容孔と前記小径部との間で前記第１のシール部分の下部に流れることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
10. バルブステムであって、
    外周面を有するステムボディと、
    前記外周面に対して小径に形成される分配用の小径部と、
    前記外周面に形成されるシール溝と、
    前記シール溝内に配設されるバルブシールと、を有するバルブステムと、
    バルブカートリッジであって、
    長尺の側面を有するカートリッジボディと、
    前記カートリッジボディと前記ステムボディとの間に前記分配用の小径部が排出通路を形成するように、前記ステムボディが移動する際に前記バルブシールが前記カートリッジボディの内面に接触するよう内部に配設された、前記カートリッジボディを通って長手方向に延びる収容孔と、
    前記排出通路と交差するように前記バルブカートリッジ内に延びる排出口と、
    前記カートリッジボディの端部近傍に設けられたシール保持機構とを有するバルブカートリッジとを備え、
    前記シール保持機構は、前記カートリッジボディの端部に周回するように設けられた凹凸部を有し、
    前記凹凸部は、
    前記シール溝が前記凹凸部の位置にあるときに、前記収容孔と連通する流路部を形成する凹部と、
    前記凹部に隣接して設けられ、前記バルブシールを前記バルブ溝に押圧するように構成されたシール保持部を形成する凸部と、を有することを特徴とする線形作動バルブ。
11. 前記バルブステムは、前記排出通路を通って前記排出口に前記流路部を接続するために前記収容孔の中で滑動可能に配設され、前記シール保持部は、前記排出通路が前記凹部に開かれるまで前記バルブシールを前記シール溝に押圧するよう構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の線形作動バルブ。
12. 圧縮流体供給源に接続するための上流端と、分配配管を有する下流端とを含む内部通路を備えるプラットホームと、
    前記上流端と前記下流端との間の前記プラットホームに取り付けられた、請求項１に記載のバルブと、
    前記バルブを閉位置に付勢するために前記バルブステムと前記プラットホームとの間に配設されるバルブスプリングと、
    前記バルブを開くために前記バルブカートリッジの中で前記バルブステムを作動させるよう構成され、前記プラットホームに取り付けられるトリガーと、
    を備えることを特徴とする流体分配計量器。
13. 前記流体分配計量器に流体の流量を表示するためのディスプレイと、ユーザーインターフェースと、通信回路とで構成され、前記プラットホームに取り付けられる計量電子部品と、
    前記内部通路を通った流体の体積流量を計測するために前記計量電子部品に接続され、前記内部通路に配設される計量装置と、
    前記計量電子部品と前記トリガーとに接続され、前記バルブステムを作動させるのを防止するために配設されるトリガーリリース機構とを更に含んで構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の流体分配計量器。
14. バルブカートリッジとバルブステムとを備えたバルブであって、
    前記バルブカートリッジは、円筒形のカートリッジボディを有し、
    前記カートリッジボディは、
    一方の端部の周囲に複数の流入孔が設けられた第１の端部周壁と、
    前記第1の端部周壁から離間した第２の端部周壁と、
    前記第１の端部周壁と前記第２の端部周壁との間に設けられた排出口と、
    前記第１端部周壁と前記第２の端部周壁までカートリッジボディを通り縦に延びる収容孔と、を備え
    前記バルブステムは、前記第１の端部周壁から前記カートリッジボディの前記収容孔に挿入されるバルブステムであって、
    前記バルブステムが前記カートリッジボディに挿入されると、前記カートリッジボディから突出する先端部と、
    前記第１の端部周壁の位置で、流入する流体に対して前記挿入孔をシールする第１のシール部分と、
    前記第２の端部周壁の位置で、前記バルブの外部に対して前記挿入孔をシールする第２のシール部分と、
    前記第１のシール部分と前記第２のシール部分との間に外径が小さくなった小径部とを備え、
    前記第１のシール部分は、シール溝と当該シール溝に配設されるバルブシールとを備え、
    前記カートリッジボディの収容孔から前記排出口を通る流出通路が形成され、
    前記第１のシール部分が前記第１の端部周壁の前記複数の流通孔の位置にある時に、前記第１の端部周壁の複数の流入孔と前記第１のシール部分とによって、前記第１の端部周壁に前記カートリッジボディの収容孔への複数の断続的な断続入口通路が形成されることを特徴とするバルブ。
15. 前記カートリッジボディの前記第１の端部周壁は、前記バルブステムの前記小径部が前記第１の端部周壁の前記複数の流入孔に開かれるまで前記第１のシール部分の前記バルブシールを押圧することを特徴とする、請求項１４に記載のバルブ。
16. 前記複数の流入孔のそれぞれの直径は、前記バルブシールと前記小径部との間の距離とほぼ等しいことを特徴とする、請求項１４に記載のバルブ。
17. 前記複数の流入孔のそれぞれの直径は、前記シール溝の幅より大きいことを特徴とする、請求項１４に記載のバルブ。
    

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