(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリマー製バルブ本体部がソレノイド本体に着脱自在に接続されるノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブを提供する。【解決手段】ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ１０は、コイル３８と磁極片４２とを収容するソレノイド本体を備える。ソレノイド本体とバルブ本体部との双方に摺動可能に配置された電機子/バルブ部材５２は、ポリマー材料からなる螺入ポペット/バルブ部材１６と係合して電機子/バルブ部材５２に保持する。弾性材バルブリング８６が、螺入ポペット/バルブ部材１６上に保持される。円筒状チューブ部は、電機子/バルブ部材５２のロッド部を収容する。付勢部材７８が、電機子/バルブ部材５２に作用して、通常時、バルブリング８６をバルブ本体部に形成される弁座面から接触しなくなる方向に付勢して、モジュラーバルブ１０のバルブノーマルオープン位置を規定する。【選択図】図３
2014122701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、
コイルと磁極片の双方を収容するソレノイド本体と、
前記ソレノイド本体に接続されるバルブ本体部と、
前記バルブ本体部内に配置されるねじ付端部シャンクを備える電機子/バルブ部材と、
螺入ポペット/バルブ部材であって、前記ねじ付端部シャンクと係合して前記螺入ポペット/バルブ部材を前記電機子/バルブ部材に保持するねじ部と、前記螺入ポペット/バルブ部材上に保持されるバルブリングとを備える螺入ポペット/バルブ部材と、
前記電機子/バルブ部材に作用して、通常時、前記バルブリングを前記バルブ本体部に形成される弁座面から接触しなくなる方向に付勢して、前記モジュラーバルブのバルブノーマルオープン位置を規定する付勢部材とを備えることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項２】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記ソレノイド本体はさらに、前記コイルを支持し、前記磁極片が摺動自在に収容されたボビンを有することを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項３】
請求項2に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記磁極片は前記ボビン内に移動可能に配置され、さらに前記磁極片を前記ソレノイド本体に係合させるねじ付端部を有し、前記磁極片を前記ねじ付端部に対して回転することにより前記磁極片の軸方向位置を選択可能とされることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項４】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記螺入ポペット/バルブ部材は、前記電機子/バルブ部材のロッド部を摺動可能に収容する円筒チューブ部を備え、前記ロッド部は前記端部シャンクの近傍に配置されることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項５】
請求項4に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記ロッド部は、前記円筒チューブ部の内壁に摺動可能に当接して前記モジュラーバルブ内の流体が前記電機子/バルブ部材のねじ付端部シャンクを越えて流出するのを防ぐシール部材を備えることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項６】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記電機子/バルブ部材は前記ソレノイド本体及び前記バルブ本体部の双方に摺動可能に配置され、かつ前記コイルに通電されたとき前記コイルにより形成され前記電機子/バルブ部材及び前記磁極片を介して作用する磁界によって前記磁極片に向けて変位し、これにより前記螺入ポペット/バルブ部材の前記バルブリングが前記弁座面に当接してバルブ閉位置を規定するまで前記付勢部材を圧縮することを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項７】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、前記モジュラーバルブは2方向バルブであることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作バルブ。
【請求項８】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、前記モジュラーバルブは前記螺入ポペット/バルブ部材がスナップインカートリッジ部と螺入カートリッジ部とを有する3方向バルブであることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作バルブ。
【請求項９】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記スナップインカートリッジ部は、前記スナップインカートリッジ部を前記バルブ本体部に係合させる互いに対向する第1及び第2返しを備えることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項１０】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブにおいて、前記モジュラーバルブとモジュラーボア端面とを収容するマニホルドボアを有するマニホルドを備え、前記バルブ本体部が前記マニホルドボア端面の弁座本体端面に直接当接することを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。 
【請求項１１】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記螺入ポペット/バルブ部材は、前記バルブリングがその間に配置される第1及び第2リング保持部を備えることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項１２】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記ノーマルオープン位置において、前記バルブリングは前記弁座面から離隔され、前記螺入ポペット/バルブ部材を前記電機子/バルブ部材の端部シャンクに対して回転して前記螺入ポペット/バルブ部材を軸方向に変位させることで調節可能な弁座クリアランス距離を規定することを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項１３】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、前記バルブ本体部はポリマー材料からなることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作バルブ。
【請求項１４】
請求項1に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、前記螺入ポペット/バルブ部材はポリマー材料からなり、前記バルブリングは弾性材からなることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作バルブ。  
【請求項１５】
ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、
コイルと磁極片の双方を収容するソレノイド本体と、
前記ソレノイド本体に着脱自在に接続されるポリマー製バルブ本体部と、
前記モジュラーバルブ内に摺動可能に配置され、雄ねじ付端部シャンクを備える電機子/バルブ部材と、
ポリマー材料からなる螺入ポペット/バルブ部材であって、前記雄ねじ付端部シャンクと係合して前記螺入ポペット/バルブ部材を前記電機子/バルブ部材に保持する雌ねじ部と、前記螺入ポペット/バルブ部材上に保持される弾性材バルブリングと、前記電機子/バルブ部材のロッド部を収容する円筒状チューブ部とを備える螺入ポペット/バルブ部材と、
前記電機子/バルブ部材に作用して、通常時、前記バルブリングを前記バルブ本体部に形成される弁座面から接触しなくなる方向に付勢して、前記モジュラーバルブのバルブノーマルオープン位置を規定する付勢部材とを備えることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項１６】
請求項15に記載のノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記電機子/バルブ部材は前記ソレノイド本体と前記バルブ本体部との双方の中に摺動自在に配置され、かつ前記コイルに通電した時に形成される磁界により前記磁極片に向けて変位することを特徴とするソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項１７】
請求項16に記載のソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記電機子/バルブ部材は前記バルブ本体部のピストンシリンダ部に摺動自在に収容されるピストンを有することを特徴とするソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項１８】
請求項17に記載のソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記モジュラーバルブ内の流体を前記ソレノイド本体から遮断するバルブシール部材が、前記ピストンシリンダ部のボア壁と摺接して前記ピストン上に支持されることを特徴とするソレノイド動作モジュラーバルブ。 
【請求項１９】
請求項17に記載のソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記付勢部材は、前記ピストンと前記電機子/バルブ部材を軸方向に案内するシリンダスリーブのフランジとの間に双方に当接して配置されることを特徴とするソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項２０】
請求項15に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、前記ロッド部は前記端部シャンクの近傍に配置されることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作バルブ。
【請求項２１】
請求項15に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、前記ロッド部の直径は、前記円筒状チューブ部に摺動可能に嵌入する大きさとされることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作バルブ。 
【請求項２２】
ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブであって、
コイルと磁極片の双方を収容するソレノイド本体と、
前記ソレノイド本体に着脱自在に接続されるポリマー製バルブ本体部と、
前記モジュラーバルブ内に摺動可能に配置され、雄ねじ付端部シャンクとロッド部とを備える電機子/バルブ部材と、
ポリマー材料からなる螺入ポペット/バルブ部材であって、 前記雄ねじ付端部シャンクと係合して前記螺入ポペット/バルブ部材を前記電機子/バルブ部材に調節可能に位置決めする雌ねじ部と、前記螺入ポペット/バルブ部材上に保持される弾性材バルブリングと、前記電機子/バルブ部材の前記ロッド部を収容する円筒状チューブ部とを備える螺入ポペット/バルブ部材と、
前記ロッド部内に形成されたスロット内に配置され、前記ロッド部と前記円筒状チューブ部の内ボアの内壁との間の流体障壁を形成する弾性材シール部材とを有することを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項２３】
請求項22に記載のノーマルオープンソレノイド動作バルブにおいて、さらに、前記電機子/バルブ部材に作用して、通常時、前記バルブリングを前記バルブ本体部に形成される弁座面から接触しなくなる方向に付勢して、前記モジュラーバルブのバルブノーマルオープン位置を規定する付勢部材を備えることを特徴とするノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項２４】
請求項22に記載のソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記電機子/バルブ部材は、さらに前記バルブ本体部のピストンボアに摺動自在に収容される一体的に接続されたピストンを有することを特徴とするソレノイド動作モジュラーバルブ。
【請求項２５】
請求項22に記載のソレノイド動作モジュラーバルブであって、前記磁極片の軸方向位置は、前記磁極片上に形成されたねじを用いて前記磁極片を前記ソレノイド本体に対して軸方向に移動することにより調整され、前記磁極片の軸方向変位により、前記磁極片と前記電機子/バルブ部材との間にクリアランスが形成されてバルブストローク長さが規定されることを特徴とするソレノイド動作モジュラーバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ソレノイド動作ポペットバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
本セクションは、必ずしも先行技術ではない本願開示事項に関連する背景情報を示すものである。
【０００３】
ポペットバルブなどのソレノイド動作バルブは、ソータ、包装機械、フードプロセッサ等の追加機器を動作させる際に加圧空気などの流体を制御するものとして公知である。これらのバルブは、数百万回にわたり動作する可能性がある。ソレノイドに通電されなくなった時点で、このソレノイド動作バルブを閉位置に保持するため、ばねなどの付勢部材が用いられる。また、例えば特許文献１により、バルブ内で流体圧力を均衡可能としてバルブ部材が閉位置と開位置との間を動くのに必要な電磁力を低減することも公知である。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４５９８７３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知のバルブにおいて弁座領域に直接アクセスすることは、一般に不可能である。バルブ部材又は弁座が摩耗した場合、公知のバルブ設計では、バルブ全体を分解するか、バルブを全体として交換する必要がある。スナップイン取付部品を備えることで、バルブ部品により簡単にアクセスできるようにしたバルブ設計も知られているが、バルブ動作特性を柔軟に変更できるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本セクションは、開示事項の全般的概要を示すものであり、その範囲全体又はその特徴の全ての包括的開示ではない。
【０００７】
いくつかの発明側面によれば、ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブは、コイルと磁極片とを収容するソレノイド本体を備える。バルブ本体部が着脱可能にソレノイド本体に接続される。バルブ本体部内の電機子/バルブ部材は、ねじ付端部シャンクを備える。螺入ポペット/バルブ部材は、ねじ付端部シャンクと係合して螺入ポペット/バルブ部材を電機子/バルブ部材に保持するねじ部を備える。バルブリングが、螺入ポペット/バルブ部材上に保持される。付勢部材が電機子/バルブ部材に作用して、通常時、バルブリングをバルブ本体部に形成される弁座面から接触しなくなる方向に付勢して、モジュラーバルブのバルブノーマルオープン位置を規定する。 
【０００８】
別の発明側面によれば、ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブは、コイルと磁極片とを収容するソレノイド本体を備える。バルブ本体部が着脱可能にソレノイド本体に接続される。電機子/バルブ部材はソレノイド本体とバルブ本体部との双方に摺動可能に配置され、雄ねじ付端部シャンクを備える。螺入ポペット/バルブ部材は、雄ねじ付端部シャンクと係合して螺入ポペット/バルブ部材を電機子/バルブ部材に保持する雌ねじ部を備える。弾性材バルブリングが、螺入ポペット/バルブ部材上に保持される。円筒状チューブ部が電機子/バルブ部材のロッド部を収容する。付勢部材が電機子/バルブ部材に作用して、通常時、バルブリングをバルブ本体部に形成される弁座面から接触しなくなる方向に付勢して、モジュラーバルブのバルブノーマルオープン位置を規定する。
【０００９】
さらなる発明側面によれば、ノーマルオープンソレノイド動作モジュラーバルブは、コイルと磁極片の双方を収容するソレノイド本体を備える。ポリマー製バルブ本体部がソレノイド本体に着脱自在に接続される。モジュラーバルブ内に摺動可能に配置された電機子/バルブ部材は、雄ねじ付端部シャンクとロッド部とを備える。螺入ポペット/バルブ部材は、雄ねじ付端部シャンクと係合して螺入ポペット/バルブ部材を電機子/バルブ部材に保持する雌ねじ部を備える。弾性材バルブリングが、螺入ポペット/バルブ部材上に保持される。円筒状チューブ部が電機子/バルブ部材のロッド部を収容する。弾性材シール部材がロッド部内に形成されたスロット内に配置され、ロッド部と円筒状チューブ部の内ボアの内壁との間の流体障壁を形成する。
【００１０】
さらなる利用分野は、本願明細書に示される記載から明らかになるであろう。この概要における説明および特定の実施例は、説明のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
ここに示される図面は、選択された実施形態の説明のみを目的とするものであり、可能な全ての実施を示すものではなく、本願開示事項の範囲を限定することを意図するものでもない。
【図１】本願開示にかかるマルチポートノーマルオープンモジュラーバルブの上正面斜視図。
【図２】図1のモジュラーバルブの上平面図。
【図３】図2の断面3における正面断面図。
【図４】図3の領域4でのノーマルオープン位置にあるモジュラーバルブの正面断面図。
【図５】閉位置にあるモジュラーバルブをさらに示す図4に類似の正面断面図。
【図６】マニホルドアセンブリに取り付けられたモジュラーバルブをさらに示す図3に類似の正面断面図。
【図７】本願開示にかかる3方向マルチポートノーマルオープンモジュラーバルブを示す図3に類似の正面断面図。
【図８】マニホルドアセンブリに取り付けられた3方向モジュラーバルブを示す図6に類似の正面断面図。
【００１２】
いくつかの図面を通じて、対応する参照番号は、対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付の図面を参照して、例示的実施形態をより詳細に説明する。
【００１４】
図1に示されるように、マルチポートノーマルオープンモジュラーバルブ10は、ポリマー製バルブ部14に着脱可能に接続されたソレノイド部12を有する。螺入ポペット/バルブ部材16が、バルブ部14の自由端において、モジュラーバルブ10に着脱可能に接続される。電力を供給してソレノイド部12を動作させるための複数の電気コネクタ22、24を有する接続ポート20が設けられた端部カバー18がソレノイド部12に取り付けられる。ソレノイド部12は、図2を参照して図示・説明されるソレノイドアセンブリを収容するソレノイドケース26を備える。バルブ部14は、Oリング又はDリングなどの第1シール部材28及び第2シール部材30を備える。第1及び第2シール部材28、30は、バルブ流入ポート32を中心にして反対側に配置される。その機能は、図6を参照して後で説明される。 
図2に示されるように、モジュラーバルブ10は、モジュラーバルブ10を取付しやすくするための対向端部カバー平面34、36を備えても良い。電気コネクタ22、24は、ソレノイド部12に対して、端部カバー18の動作空間(space envelope)内でモジュラーバルブ10への電気的接続がなされうるよう、軸方向に揃えられる。これにより、モジュラーバルブ10の動作空間を最小化し、図6を参照してより詳細に図示・説明されるマニホルドアセンブリなどの構造中で、複数の他のモジュラーバルブ10を横方向に位置揃えした場合の数を最大化することができる。
【００１５】
図3及び再び図1を参照して示されるように、ソレノイド部12内のソレノイドアセンブリ37の構成要素には、ボビン40内に収容されるソレノイドコイル38が含まれる。通電されると、ソレノイドコイル38は、軸方向に調整可能かつ通常静止した磁極片42を介して磁界を形成する。磁極片42は、ソレノイドケース26のねじ付開口45と係合するねじ付端部44を備え、磁極片42を回転することにより、磁極片42の軸方向位置を手動で調整可能となっている。磁極片42は、磁極片42を貫通する通気路を形成する軸方向ボア48をも含むものとすることができる。図示されるモジュラーバルブ10のノーマルオープン位置において、空隙50が磁極片42と、複合電機子/バルブ部材52との間に形成される。この空隙50により形成されるクリアランスにより、電機子/バルブ部材52がノーマルオープン位置から閉位置まで変位可能となる。電機子/バルブ部材52と磁極片42の双方は、モジュラーバルブ10の長手方向中央軸54に対して同軸配置され、かつ独立に変位する。ソレノイドコイル38に通電することにより形成される磁界が磁極片42を介して作用し、電機子/バルブ部材52を、その図示されるノーマルオープン下方変位位置から長手方向中央軸54と同軸の第1方向「A」に軸方向変位させ、モジュラーバルブ10を閉じる。したがって、ソレノイドコイル38を継続して動作させることが、モジュラーバルブ10をバルブ閉位置に維持するのに必要となる。 
【００１６】
電機子/バルブ部材52は、ボビン40内に配置されたシリンダスリーブ56内を摺動自在に案内される。シリンダスリーブ56に対し、フランジ58が一体的に接続され、横方向に延出する。フランジ58は、ボビン端部壁60と、Oリングなどの弾性材シール部材62との間に捕捉される。シール部材62が、バルブ部14の第1本体端部64と接触して部分的に圧縮されると、シール部材62の付勢力により、フランジ58の位置、及び結果的にボビン40の位置が保持される。OリングまたはDリングなどの端部シール部材66も外方向に延びる本体フランジ68に設けられるが、この機能は図6を参照して後で説明する。バルブ部14の第1本体端部64は、螺合部70を用いてソレノイドケース26に着脱可能に係合される。第1及び第2シール部材28、30は、バルブ部14の反対側の端部に形成された第1及び第2スロット72、74中に個別に保持される。第1スロット72は第1本体端部64に形成され、第2スロット74は第2本体端部76に形成される。
【００１７】
フランジ58と直接当接する圧縮ばねなどの付勢部材78により、通常、第1方向「A」と反対の第2方向「B」に作用する付勢力が与えられ、これにより電機子/バルブ部材52が図示されるノーマルオープン位置に保持される。電機子/バルブ部材52は主にバルブ部14内に配置され、螺入ポペット/バルブ部材16の管状部82に螺合されるバルブ部材部80を備える。いくつかの発明側面によれば、バルブ部14はポリマー材料からなり、モジュラーバルブ10の重量及びコストを低減する。管状部82及びバルブ部材部80は、それぞれバルブ部14の流体流路84中に配置され、これによりモジュラーバルブ10の動作により制御される水、空気又は加圧流体などの流体に露出される。弾性材バルブリング86が、ともに螺入ポペット/バルブ部材16の径方向外側に延出する一体部分である第1リング保持部88と第2リング保持部89との間に保持される。バルブリング86は、バルブ流入ポート「C」中の流体をバルブ流出ポート「D」に対して遮断するため、(図5に示される)バルブ閉位置において用いられる。図示されるバルブ開位置においては、バルブ流入ポート「C」中の流体は、バルブ流出ポート「D」と連通する。 
【００１８】
図4及び再び図3を参照して示されるように、付勢部材78は電機子/バルブ部材52の周囲に同心円状に収容され、第1端部においてフランジ58のフランジ面90と直接当接し、第2端部においてピストン92と直接当接する。ピストン92は電機子/バルブ部材52と一体化された部分であり、バルブ部14のピストンシリンダ部94に摺動自在に収容され、各第1及び第2方向「A」及び「B」に摺動変位する。この付勢部材78の付勢力は、通常、ピストン92、及びひいては電機子/バルブ部材52を第2方向「B」に変位させるよう作用する。弾性材シール部材96がピストン92のシールリング98に設けられる。この弾性材シール部材96は、ピストンシリンダ部94のボア壁100と摺接し、流入ポート「C」中の流体がソレノイドケース26中に封止されるモジュラーバルブ10のソレノイド部材に到達するのを防ぐ。モジュラーバルブ10が図示されるノーマルオープン位置にあるとき、内向きに延びるバルブ部14の壁104の端面102はピストン92に配置される圧縮可能シール103に対して直接当接して設けられる。
【００１９】
壁104を通して形成される開放流路106により、電機子/バルブ部材52のロッド部108が流入ポート「C」内に延出するためのクリアランスが形成される。このロッド部108は、螺入ポペット/バルブ部材16の円筒チューブ部110内に摺動可能に嵌入する大きさの直径「E」を有する。OリングまたはDリング113などの弾性材シール部材112が、円形ロッド部108に形成される収容スロット113内に設けられ、これにより円筒状チューブ部110の内ボア115の内壁114に対する流体境界シールが形成される。これにより、シール部材112は流入ポート「C」中の流体が内ボア115を介してモジュラーバルブ10外に流出することを防止するよう作用する。この螺入ポペット/バルブ部材16の円筒状チューブ部110は、流入ポート「C」の最小径部116に摺動可能に嵌入するような大きさとされる。 
【００２０】
電機子/バルブ部材52はさらに雄ねじ120がその上に形成されたエンドシャンク118を備える。雄ねじ120は、螺入ポペット/バルブ部材16の雌ねじ部124に設けられた雌ねじ122と螺合する。螺入ポペット/バルブ部材16の長手方向中央軸54に対する長手方向位置は、螺入ポペット/バルブ部材16を雄ねじ120に対して軸を中心として回転させることで調整可能である。バルブリング86は、螺入ポペット/バルブ部材16に一体的に設けられた端部フランジ126のフランジ面125に直接当接し、反対側で同様に螺入ポペット/バルブ部材16上に一体的に設けられた第2保持リング89のリング面128と直接当接することにより、螺入ポペット/バルブ部材16上に位置決め保持される。バルブリング86は、したがって電機子/バルブ部材52が第1及び第2方向「A」、「B」に変位する際に、端部フランジ126とリング面128との間に保持される。
【００２１】
図示されるバルブノーマルオープン位置において、電機子/バルブ部材52のピストン92は、付勢部材78の付勢力により、圧縮可能シール103と直接当接するよう維持される。この付勢作用により、バルブリング86の平坦接触面130は、バルブ部14に形成された弁座面132から弁座クリアランス距離「F」だけ離れた位置に配置される。これにより、流体流路134がバルブ流入ポート「C」と、バルブ流出ポート「D」を形成する流出流路136との間に開口する。  
【００２２】
上述したとおり、弁座クリアランス距離「F」は、螺入ポペット/バルブ部材16を電機子/バルブ部材52の雄ねじ120に対して軸を中心として回転させることにより増加又は減少させるように調整可能である。バルブ開閉時間及び/又はバルブストロークも、弁座クリアランス距離「F」により制御される。螺入ポペット/バルブ部材16にモジュラーバルブ10の操作者がアクセス可能であることから、弁座クリアランス距離「F」は、モジュラーバルブ10が取付位置にない任意の時点において調整可能である。バルブリング86が経時的及び使用により摩耗した場合、螺入ポペット/バルブ部材16を第1方向「A」に軸方向調整し、この摩耗を補償するか、又は長手方向中央軸54と同軸の第2方向「B」に取り外して、第1方向「A」に変位させて新たな螺入ポペット/バルブ部材16と交換し、又は新たなバルブリング86と交換することができる。
【００２３】
図5及び再び図3-4を参照すると、ソレノイドコイル38に通電され、電機子/バルブ部材52を第1方向「A」に引き寄せ、同時に付勢部材78を圧縮したときの、バルブ閉位置に達したモジュラーバルブ10が示される。内向きに延びる壁104が圧縮可能シール103と接触しなくなる方向に離隔変位する。バルブリング86の平坦接触面130がバルブ部14に形成される弁座面132に直接当接する時、バルブ流入ポート「C」はバルブ流出ポート「D」から遮断される。上述のように、モジュラーバルブ10は、ソレノイドコイル38に通電されている限り、バルブ閉位置に保持される。ソレノイドコイル38に通電されなくなると、付勢部材78の付勢力により、図3-4に示されるバルブ開位置まで電機子/バルブ部材52及び螺入ポペット/バルブ部材16が第2方向「B」に戻される。    
【００２４】
図6及び再び図3-5を参照すると、通常の取付態様として、2方向型モジュラーバルブ10が、マニホルド140に設置された形で示される。モジュラーバルブ10は、保持板142の開口を通して収容され、保持板142により保持される。保持板142はマニホルド140に直接当接し、部分的に端部シール部材66を圧縮し、これによりモジュラーバルブ10を図示される完全取付位置に保持する付勢力を付与する。バルブ部14は、マニホルド140のメインキャビティ146のボア壁144 内に当接して収容され、その内部に第1シール部材28により封止される。バルブ部14の第2本体端部76は、マニホルド140の第2キャビティ150のボア壁148と当接して摺動自在に収容され、第2シール部材30により封止される。バルブ部14の自由端152は、第2キャビティ150の端部壁154と直接当接し、モジュラーバルブ10の取付位置を固定する。螺入ポペット/バルブ部材16がマニホルド140の流路156内に配置され、その内部で軸方向に自由に変位可能とされる。モジュラーバルブ10が図示されるノーマルオープン位置にあるとき、流入ポート「C」はマニホルド140の流入接続ポート158と連通し、流出ポート「D」はマニホルド140の流出接続ポート160と連通する。
【００２５】
図7及び再び図1、3-6を参照して示されるように、3方向型のノーマルオープンモジュラーバルブ162のソレノイド部品の多くは、モジュラーバルブ10と同じである。ソレノイド部12'内のソレノイドアセンブリの構成要素は実質的に同一であり、したがって本明細書中ではさらに記載されない。ポリマー製バルブ部164がソレノイド部12'に螺合される。図示されるモジュラーバルブ162のノーマルオープン位置において、空隙50と類似の空隙が磁極片と、複合電機子/バルブ部材166との間に同様に形成される。この空隙により形成されるクリアランスにより、電機子/バルブ部材166がノーマルオープン位置から閉位置まで変位可能となる。  
【００２６】
電機子/バルブ部材166は、通常時、電機子/バルブ部材52と同様に、電機子/バルブ部材166の径方向に延出する一体化されたピストン170と直接当接するよう配置された付勢部材168を用いて付勢される。ピストン170は、バルブ部164の上又は第1本体部172内で摺動可能に案内される。下又は第2本体部174は、第1本体部172からの一体的延出部であり、さらに本体端部176を備える。カートリッジアセンブリ178が本体端部176に着脱可能に接続される。カートリッジアセンブリ178は、本体端部176への取付時にまず曲がり、次いで外側に閉じて本体端部176と係合する、互いに対向する第1及び第2返し182、184を一体的に備えるスナップインカートリッジ部180を有する。モジュラーバルブ162の組立後、取付前の状態においては、付勢部材168の付勢力により、クリアランス「G」がスナップイン部180と本体端部176との間に形成される。クリアランス「G」は、モジュラーバルブ168が図8を参照して説明されるマニホルドなどに取り付けられる際にほぼ解消される。
【００２７】
電機子/バルブ部材166は、さらにピストン170から一体的に延出するロッド部186を備え、このロッド部186から第1径方向フランジ188が外向きに延びる。弾性材第1バルブリング190が径方向フランジ188により保持される。図示されるバルブ開位置では、第1バルブリング190は第2本体部174に形成される第1弁座面192からリングクリアランス「H」だけ離隔される。電機子/バルブ部材166は、機能的にバルブ部材部80と類似の、バルブ部164内に主に配置されるバルブ部材部194も備え、このバルブ部材部194は、カートリッジアセンブリ178の螺合ポペット/バルブ部材部200の雌ねじ付管状部198に螺合される雄ねじ付エンドシャンク196を備える。いくつかの発明側面によれば、スナップインカートリッジ部180はポリマー材料からなり、モジュラーバルブ10の重量及びコストを低減する。Oリング又はDリングなどのシール部材202が螺合ポペット/バルブ部材部200に設けられ、螺入ポペット/バルブ部材200がスナップインカートリッジ部180内に摺動可能に収容される際に、スナップインカートリッジ部180のシリンダ端部204をシールする。
【００２８】
ポペット/バルブ部材200は、さらに弾性材第2バルブリング206を支持する第2径方向フランジ205を備える。バルブ開位置において、第2バルブリング206はスナップインカートリッジ部180に形成される第2弁座面208に当接する。螺合ポペット/バルブ部材部200の雌ねじ付管状部198に螺合された雄ねじ付エンドシャンク196により、螺入ポペット/バルブ部材200を回転することで螺入ポペット/バルブ部材200を軸方向に調整可能とされる。これにより、バルブ距離又はリングクリアランス「H」を、モジュラーバルブ162の組立後、取付前の状態において調整可能である。
【００２９】
図8及び再び図3-7を参照すると、通常の取付態様として、3方向型モジュラーバルブ162が、マニホルド210に設置された形で示される。モジュラーバルブ162は、保持板212の開口を通して収容され、保持板212により保持される。保持板212はマニホルド210に直接当接し、部分的に端部シール部材66を圧縮し、これによりモジュラーバルブ162を図示される完全取付位置に保持する付勢力を付与する。モジュラーバルブ162の設置は、その他の点ではモジュラーバルブ10をマニホルド140に設置するのとほぼ同様である。バルブ部164の自由端152は、第2キャビティ210の端部壁と直接当接し、モジュラーバルブ162の取付位置を固定する。螺入ポペット/バルブ部材200及びスナップインカートリッジ部180がマニホルド210の流路内に配置され、螺入ポペット/バルブ部材200はその内部で軸方向に変位するよう調整可能である。第2バルブ部材ピストン200の軸方向変位を可能とするため、マニホルド210には、外気に開放されたポペット/バルブ部材20と位置が揃えられた通気流路220が設けられる。モジュラーバルブ162が図示されるノーマルオープン位置にあるとき、流入ポート「J」はマニホルド210の流入接続ポート214と連通し、流出ポート「L」はマニホルド210の流出接続ポート218と連通する。排出ポート「K」は、排出接続ポート216と連通し、これらはノーマルオープンバルブ位置において流入ポート「J」及び 流出ポート「L」から遮断される。モジュラーバルブ162は、ポート「J」を排出ポートとし、ポート「K」を流入ポートとして用いることにより、ノーマル閉位置においても使用可能である。
【００３０】
例示的実施形態を、本願開示を十全なものとし、当業者にその範囲を十分に伝えるよう示している。本願開示の実施形態の十全な理解を提供するため、具体的な構成要素、素子及び方法の例など、数多くの具体的詳細を記載している。当業者にとって、具体的な詳細を用いる必要はなく、例示的実施形態は多くの異なる形態で実装可能であり、また本願開示を限定するものと解釈すべきでないことは明らかであろう。いくつかの例示的実施形態において、公知の方法、公知の素子構造及び公知の技術は、詳細に記載されない。  
【００３１】
本明細書中で用いられる用語は、具体的な例示的実施形態を記述することのみを目的とするものであり、限定的であることを意図しない。本明細書で使用される際、単数形は、明示されていない限り複数形も含むことを意図する。用語「備える」、「備えて」、「含んで」および「有して」は包括的であり、述べられた特徴、整数、工程、操作、要素、および／または部品の存在を特定する。しかし、１以上の特徴、整数、工程、操作、要素、部品および／または群の存在または追加を排除するものではない。本明細書で記載される方法工程、プロセスおよび操作は、実行順序として詳細に特定されない限り、必ずしも記載または図示された特定の順序で実行を要するものと解釈されるべきではない。追加工程または代替工程が用いられてもよいことも理解されるであろう。
【００３２】
要素または層が、他の要素または層「上に」ある、「に係合」、「に接続」または「に連結」すると記される場合、この要素または層は直接に他の要素または層上にあるか、係合、接続、または連結してもよい。または、介在要素または層があってもよい。一方、要素が、他の要素または層の「直接上に」ある、「に直接係合」、「に直接接続」または「に直接連結」すると記される場合、介在要素または層は存在しなくてよい。要素同士の関係を説明するのに使用される他の文言（例えば、「の間に」と「直接…の間に」、「隣接して」と「直接隣接して」など）は、同様に解釈されるべきである。本明細書で用いられる際、用語「および／または」は１以上の関連づけられたリスト項目の全ての組み合わせを含む。
【００３３】
第一、第二、第三等の用語が各種要素、部品、領域、層および／または切断面を説明するために本明細書で使用されるが、これらの要素、部品、領域、層および／または切断面はこれらの用語により限定されるものではない。これらの用語は、ある要素、部品、領域、層および／または切断面を他の領域、層または切断面から区別するためにのみ使用されてもよい。本明細書で使用される際の「第一」「第二」のような用語および他の数に関する用語は、文脈で明示されない限り、配列または順序を意味しない。したがって、下記で論じられる第一要素、部品、領域、層および／または切断面は、実施例の教示から逸脱することなく第二要素、部品、領域、層および／または切断面と称されることも可能である。
【００３４】
「インナー」、「アウター」、「真下に」、「下に」、「下側の」「上に」、「上部に」等のような空間的に相対的な用語が、図示する際、ある要素または特徴と他の要素または特徴との関係の記載を容易にするために、本明細書で使われてもよい。空間的に相対的な用語は、図示される向きに加えて、使用時または操作時における装置の異なる向きを包含するとしてもよい。例えば、図の装置がひっくり返ると、他の要素または特徴の「下に」または「真下に」と記載される要素は、他の要素または特徴の「上に」置かれるだろう。このように、例示の用語「下に」は上と下両方への向きを包含することが可能である。装置は他方向に向かされてもよい（９０度回転または他の向きに）。本明細書で使用される空間関連記述子は適宜解釈される。
【００３５】
実施形態に関する上記記載は、図解および説明の目的で提供される。網羅的または開示事項を限定することを意図しない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合には、詳細に図示または説明されないとしても選択された実施形態で交換可能であり、使用可能である。同じものが多くの点で変更されてもよい。そのような変更は本開示事項からの逸脱とはみなされない。そのような修正は全て本開示事項の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
MULTI-PORT NORMALLY OPEN MODULAR VALVE WITH THREAD-IN SEAT
FIELD
【０００１】The present disclosure relates to solenoid operated poppet valves.
BACKGROUND
【０００２】This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art.
【０００３】Solenoid operated valves such as poppet valves are known which provide control of a fluid such as pressurized air in operating additional equipment such as sorters, packaging machines, food processors, and the like.  These valves may be operated for millions of cycles.  In order to retain the solenoid operated valve in a closed position when the solenoid is de-energized, biasing members such as springs are used.  It is also known, for example in United States Patent 4,598,736 to Chorkey, that fluid pressure can be balanced within the valve to reduce a solenoid force required to move a valve member between closed and open positions.  
【０００４】Direct access to the valve seat area in known valves is generally not available.  When wear of the valve member or seat occurs, known valve designs either require the entire valve to be disassembled or the valve is entirely replaced.  Valve designs having snap-in component parts for easier access to valve components are known, but do not provide flexibility in changing valve operating characteristics.
SUMMARY
【０００５】This section provides a general summary of the disclosure, and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features.
【０００６】According to several aspects, a normally open solenoid operated modular valve includes a solenoid body receiving both a coil and a pole piece.  A valve body portion is releasably connected to the solenoid body.  An armature/valve member within the valve body portion has a threaded end shank.  A thread-in poppet/valve member includes a threaded portion engaging the threaded end shank to retain the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member.  A valve ring is retained on the thread-in poppet/valve member.  A biasing member acts against the armature/valve member to normally bias the valve ring away from contact with a valve seat surface created in the valve body portion, thereby creating a valve normally open position of the modular valve. 
【０００７】According to other aspects, a normally open solenoid operated modular valve includes a solenoid body receiving both a coil and a pole piece.  A valve body portion is releasably connected to the solenoid body.  An armature/valve member is slidably disposed in both the solenoid body and the valve body portion and has a male threaded end shank.  A thread-in poppet/valve member includes an internal threaded portion engaging the male threaded end shank to retain the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member.  A resilient material valve ring is retained on the thread-in poppet/valve member.  A cylindrical tube portion receives a rod portion of the armature/valve member.  A biasing member acts against the armature/valve member and thereby acts to normally bias the valve ring away from contact with a valve seat surface created in the valve body portion thereby defining a valve normally open position of the modular valve.
【０００８】According to further aspects, a normally open solenoid operated modular valve includes a solenoid body receiving both a coil and a pole piece.  A polymeric material valve body portion is releasably connected to the solenoid body.  An armature/valve member slidably disposed in the modular valve includes a male threaded end shank and a rod portion.  A thread-in poppet/valve member includes an internal threaded portion engaging the male threaded end shank to retain the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member.  A resilient material valve ring is retained on the thread-in poppet/valve member.  A cylindrical tube portion receives the rod portion of the armature/valve member.  A resilient material seal member is positioned in a slot created in the rod portion creating a fluid barrier between the rod portion and an inner wall of an inner bore of the cylindrical tube portion.
【０００９】Further areas of applicability will become apparent from the description provided herein.  The description and specific examples in this summary are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
DRAWINGS
【００１０】The drawings described herein are for illustrative purposes only of selected embodiments and not all possible implementations, and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
【００１１】FIG. 1 is a top front perspective view of a multi-port normally open modular valve of the present disclosure;
【００１２】FIG. 2 is a top plan view of the modular valve of FIG. 1;
【００１３】FIG. 3 is a front elevational cross sectional view taken at section 3 of FIG. 2;
【００１４】FIG. 4 is a front elevational cross sectional view taken at area 4 of FIG. 3 showing the modular valve in its normally open position;
【００１５】FIG. 5 is a front elevational cross sectional view similar to FIG. 4 further showing the modular valve in a closed position; 
【００１６】FIG. 6 is a front elevational cross sectional view similar to FIG. 3 further showing the modular valve installed in a manifold assembly;
【００１７】FIG. 7 is a front elevational cross sectional view similar to FIG. 3 of a 3-way multi-port normally open modular valve of the present disclosure; and
【００１８】FIG. 8 is a front elevational cross sectional view similar to FIG. 6 showing the 3-way modular valve installed in a manifold assembly.
【００１９】Corresponding reference numerals indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.
DETAILED DESCRIPTION
【００２０】Example embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings.
【００２１】Referring to FIG. 1, a multi-port normally open modular valve 10 includes a solenoid portion 12 releasably connected to a polymeric material valve portion 14.  A thread-in poppet/valve member 16 is releasably connected to modular valve 10 at a free end of the valve portion 14.  An end cover 18 is attached to solenoid portion 12 which provides a connecting port 20 having multiple electrical connectors 22, 24 providing electrical power to operate solenoid portion 12.  The solenoid portion 12 includes a solenoid can 26 which houses a solenoid assembly shown and described in reference to FIG. 2.  The valve portion 14 is provided with a first seal member 28 and a second seal member 30 such as O-rings or D-rings.  The first and second seal members 28, 30 are oppositely positioned about a valve inlet port 32 and will be functionally further described in reference to FIG. 6. 
【００２２】Referring to FIG. 2, modular valve 10 can include opposed end cover flats 34, 36 to assist in installation of modular valve 10.  The electrical connectors 22, 24 are axially aligned with respect to the solenoid portion 12 such that electrical connection to modular valve 10 can be made within the space envelope of end cover 18.  This minimizes the space envelope of modular valve 10 to maximize its side-to-side alignment with multiple other modular valves 10 in a configuration such as in a manifold assembly, shown and described in greater detail in reference to FIG. 6.
【００２３】Referring to FIG. 3 and again to FIG. 1, the components of a solenoid assembly 37 within the solenoid portion 12 include a solenoid coil 38 which is contained in a bobbin 40.  When energized, the solenoid coil 38 creates a magnetic field acting through an axially adjustable but normally stationary pole piece 42.  Pole piece 42 includes a threaded end 44 which is engaged with a threaded aperture 45 of a solenoid can 26, allowing the axial position of pole piece 42 to be manually adjusted by rotation of pole piece 42.  Pole piece 42 can also include an axial bore 48 providing a vent path through pole piece 42.  A clearance gap 50 is provided between pole piece 42 and a combination armature/valve member 52 with modular valve 10 in a normally open position shown.  The clearance provided by clearance gap 50 allows armature/valve member 52 to displace from the normally open position to a closed position.  Both armature/valve member 52 and pole piece 42 are coaxially aligned with and independently displaced with respect to a longitudinal central axis 54 of modular valve 10.  The magnetic field when created by energizing solenoid coil 38 acts through pole piece 42 to axially displace armature/valve member 52 in a first direction “A” from its normally open downwardly displaced position shown, co-axial with respect to the longitudinal central axis 54, to close modular valve 10.  Continuous operation of solenoid coil 38 is therefore required to maintain modular valve 10 in the valve closed position. 
【００２４】Armature/valve member 52 is slidably guided within a cylinder sleeve 56 positioned within bobbin 40.  A flange 58 is integrally connected to and is transversely oriented with respect to cylinder sleeve 56.  Flange 58 is captured between a bobbin end wall 60 and a resilient material seal member 62 such as an O-ring.  When seal member 62 is partially compressed by contact with a first body end 64 of valve portion 14 a biasing force of seal member 62 retains the position of flange 58 and therefore bobbin 40.  An end seal member 66 such as an O-ring or D-ring is also provided at an outwardly extending body flange 68, whose function will be described in reference to FIG. 6.  First body end 64 of valve portion 14 is releasably engaged to solenoid can 26 using a threaded connection 70.  The first and second seal members 28, 30 are individually retained in first and second slots 72, 74 created at opposite ends of valve portion 14.  First slot 72 is created in first body end 64 and second slot 74 is created in a second body end 76.
【００２５】A biasing member 78 such as a compression spring in direct contact against flange 58 normally provides a biasing force acting in a second direction “B” opposite to first direction “A”, which holds the armature/valve member 52 in a normally open position shown.  Armature/valve member 52 includes a valve member portion 80 positioned predominantly within valve portion 14 which is threadably coupled to a tubular portion 82 of thread-in poppet/valve member 16.  According to several aspects, valve portion 14 is made of a polymeric material, reducing both a weight and a cost of modular valve 10.  Tubular portion 82 and valve member portion 80 are each positioned in a fluid passage 84 of valve portion 14 and are therefore exposed to a fluid such as water, air, or pneumatic fluid controlled by operation of modular valve 10.  A resilient material valve ring 86 is retained between a first ring retainer 88 and a second ring retainer 89 both outwardly radially extending integral portions of thread-in poppet/valve member 16.  Valve ring 86 is used in a valve closed position (shown in FIG. 5) to isolate fluid in a valve inlet port “C” from a valve outlet port “D”.  In the valve open position shown, fluid in valve inlet port “C” is in communication with valve outlet port “D”. 
【００２６】Referring to FIG. 4 and again to FIG. 3, the biasing member 78 is received concentrically about armature/valve member 52 and is in direct contact at a first end with a flange face 90 of flange 58, and at a second end with a piston 92.  Piston 92 is an integral portion of armature/valve member 52 which is slidably received in a piston cylinder portion 94 of valve portion 14, and slidably displaces in each of the first and second directions “A” and “B”.  The biasing force of biasing member 78 normally acts to displace piston 92 and thereby armature/valve member 52 in the second direction “B”.  A resilient material seal member 96 is provided in a seal ring 98 of piston 92 which is in sliding contact with a bore wall 100 of piston cylinder portion 94 to prevent fluid present in inlet port “C” from reaching the solenoid components of modular valve 10 contained in solenoid can 26.  When modular valve 10 is in the normally open position shown, an end face 102 of inwardly extending wall 104 of valve portion 14 directly contacts is seated against a compressible seal 103 seated on piston 92.
【００２７】An open passage 106 created through wall 104 provides clearance for a rod portion 108 of armature/valve member 52 to extend into inlet port “C”.  The rod portion 108 has a diameter “E” which is sized to slidably fit within a cylindrical tube portion 110 of thread-in poppet/valve member 16.  A resilient material seal member 112 such as an O-ring or D-ring is provided in a receiving slot 113 created in circular rod portion 108 which provides a fluid boundary seal against an inner wall 114 of an inner bore 115 of cylindrical tube portion 110.  Seal member 112 thereby acts to prevent fluid present in inlet port “C” from flowing out of modular valve 10 via inner bore 115.  The cylindrical tube portion 110 of thread-in poppet/valve member 16 is sized to slidably fit within a smallest diameter portion 116 of inlet port “C”. 
【００２８】The armature/valve member 52 further includes an end shank 118 having male threads 120 created thereon.  The male threads 120 are mated with female threads 122 provided in an internal threaded portion 124 of thread-in poppet/valve member 16.  The longitudinal position of thread-in poppet/valve member 16 with respect to longitudinal central axis 54 can be adjusted by axial rotation of thread-in poppet/valve member 16 with respect to male threads 120.  The valve ring 86 is held in position on thread-in poppet/valve member 16 by direct contact with a flange face 125 of an end flange 126 integrally provided with thread-in poppet/valve member 16 and oppositely by direct contact with a ring face 128 of second retainer ring 89 also integrally provided with thread-in poppet/valve member 16.  The valve ring 86 is therefore retained between end flange 126 and ring face 128 as armature/valve member 52 displaces in the first and second directions “A”, “B”.
【００２９】In the valve normally open position shown, the piston 92 of armature/valve member 52 is maintained in direct contact with compressible seal 103 by the biasing force of biasing member 78.  This biasing action positions a flat contact surface 130 of valve ring 86 at a seat clearance distance “F” away from a valve seat surface 132 created in valve portion 14.  A fluid flow passage 134 is thereby opened between valve inlet port “C” and an outlet passage 136 defining valve outlet port “D”.  
【００３０】As previously noted, the seat clearance distance “F” is adjustable to increase or decrease seat clearance distance “F” by axial rotation of thread-in poppet/valve member 16 with respect to male threads 120 of armature/valve member 52.  A valve opening/closing time and/or a valve stroke is also controlled by the seat clearance distance “F”.  Because thread-in poppet/valve member 16 is accessible to an operator of modular valve 10, adjustment of the seat clearance distance “F” is provided any time the modular valve 10 is not in an installed position.  As valve ring 86 wears over time and use, thread-in poppet/valve member 16 can be axially adjusted in the first direction “A” to accommodate the wear, or removed in the second direction “B” coaxial to longitudinal central axis 54 and replaced by a new thread-in poppet/valve member 16 or with a new valve ring 86 by displacement in first direction “A”.
【００３１】Referring to FIG. 5 and again to FIGS. 3-4, modular valve 10 is shown in a valve closed position reached when solenoid coil 38 is energized thereby pulling armature/valve member 52 in the first direction “A”, and simultaneously compressing biasing member 78.  Inwardly extended wall 104 displaces away from contact with compressible seal 103.  Valve inlet port “C” is isolated from valve outlet port “D” when the flat contact surface 130 of valve ring 86 directly contacts the valve seat surface 132 created in valve portion 14.  As previously noted, modular valve 10 is held in the valve closed position as long as the solenoid coil 38 is energized.  When solenoid coil 38 is de-energized, the biasing force of biasing member 78 returns the armature/valve member 52 and thread-in poppet/valve member 16 in the second direction “B” to the valve open position shown in FIGS. 3-4.    
【００３２】Referring to FIG. 6 and again to FIGS. 3-5, in a typical installation, a two-way version of modular valve 10 is shown with modular valve 10 installed in a manifold 140.  Modular valve 10 is received through an aperture of and retained by a hold down plate 142.  Hold down plate 142 directly contacts manifold 140 and partially compresses end seal member 66, thereby providing a biasing force holding modular valve 10 in the fully installed position shown.  The valve portion 14 is received in contact with a bore wall 144 of a main cavity 146 of manifold 140 and sealed therein by first seal member 28.  The second body end 76 of valve portion 14 is slidably received in contact with a bore wall 148 of a second cavity 150 of manifold 140 and sealed by second seal member 30.  A free end 152 of valve portion 14 directly contacts an end wall 154 of second cavity 150, fixing the installed position of modular valve 10.  The thread-in poppet/valve member 16 is positioned within a flow passage 156 of manifold 140 and is free to axially displace therein.  With modular valve 10 in the normally open position shown, the inlet port “C” is in communication with an inlet connecting port 158 of manifold 140, and the outlet port “D” is in communication with an outlet connecting port 160 of manifold 140.
【００３３】Referring to FIG. 7 and again to FIGS. 1 and 3-6, a three-way version of a normally open modular valve 162 includes many of the same solenoid components as modular valve 10.  The components of the solenoid assembly within the solenoid portion 12’ are substantially identical and are therefore not further discussed herein.  A polymeric material valve portion 164 is threadably connected to solenoid portion 12’.  A clearance gap similar to clearance gap 50 is similarly provided between the pole piece and a combination armature/valve member 166 with modular valve 162 in a normally open position shown.  The clearance provided by the clearance gap allows armature/valve member 166 to displace from the normally open position to a closed position.  
【００３４】Armature/valve member 166 is normally biased similar to armature/valve member 52 using a biasing member 168 positioned in direct contact with an integral, radially extending piston 170 of armature/valve member 166.  Piston 170 is slidably guided within an upper or first body portion 172 of valve portion 164.  A lower or second body portion 174 is an integral extension of first body portion 172, and further includes a body end portion 176.  A cartridge assembly 178 is releasably connected to body end portion 176.  Cartridge assembly 178 includes a polymeric material snap-in cartridge portion 180 that integrally includes opposed first and second barbs 182, 184 that initially deflect upon installation into body end portion 176 and then snap outwardly to engage body end portion 176.  In the assembled but un-installed condition of modular valve 162, a clearance “G” is provided between the snap-in portion 180 and body end portion 176 due to the biasing force of biasing member 168.  Clearance “G” is substantially eliminated when modular valve 168 is installed such as in a manifold as described in reference to FIG. 8.
【００３５】Armature/valve member 166 further includes a rod portion 186 extending integrally from piston 170, from which a first radial flange 188 outwardly extends.  A resilient material first valve ring 190 is retained by radial flange 188.  In the valve open position shown, first valve ring 190 is separated by a ring clearance “H” from a first seat surface 192 created in second body portion 174.  Armature/valve member 166 also includes a valve member portion 194 which is functionally similar to valve member portion 80, positioned predominantly within valve portion 164 which includes a male threaded end shank 196 threadably coupled to an internally threaded tubular portion 198 of a thread-in poppet/valve member portion 200 of cartridge assembly 178.  According to several aspects, the snap-in cartridge portion 180 is made of a polymeric material, reducing both a weight and a cost of modular valve 10.  A seal member 202 such as an O-ring or a D-ring is provided with thread-in poppet/valve member portion 200 to seal against a cylinder end 204 of snap-in cartridge portion 180 when thread-in poppet/valve member 200 is slidably received within snap-in cartridge portion 180.
【００３６】Poppet/valve member 200 additionally includes a second radial flange 205 which supports a resilient material second valve ring 206.  In the valve open position, second valve ring 206 is seated against a second seat surface 208 created in snap-in cartridge portion 180.  The male threaded end shank 196 threadably coupled to internally threaded tubular portion 198 of thread-in poppet/valve member portion 200 allows the thread-in poppet/valve member 200 to be axially adjusted by rotation of thread-in poppet/valve member 200.  The valve throw or ring clearance “H” can thereby be adjusted with modular valve 162 in the assembled, but un-installed condition.
【００３７】Referring to FIG. 8, and again to FIGS. 3-7, in a typical installation, the three-way version of modular valve 162 is shown with modular valve 162 installed in a manifold 210.  Modular valve 162 is received through an aperture of and retained by a hold down plate 212.  Hold down plate 212 directly contacts manifold 210 and partially compresses end seal member 66’, thereby providing a biasing force holding modular valve 162 in the fully installed position shown.  Installation of modular valve 162 is otherwise substantially similar to the installation of modular valve 10 in manifold 140.  A free end of valve portion 164 directly contacts an end wall of a second cavity of manifold 210, fixing the installed position of modular valve 162.  The thread-in poppet/valve member 200 and the snap-in cartridge portion 180 are positioned within a flow passage of manifold 210 and the thread-in poppet/valve member 200 is adjustable to axially displace therein.  To allow axial displacement of poppet/valve member 200, the manifold 210 is provided with a vent passage 220 aligned with poppet/valve member 20 which is open to atmosphere.  With modular valve 162 in the normally open position shown, the inlet port “J” is in communication with an inlet connecting port 214 of manifold 210, and the outlet port “L” is in communication with an outlet connecting port 218 of manifold 210.  The exhaust port “K” is in communication with an exhaust connecting port 216, which are isolated from the inlet port “J” and outlet port “L” in the normally open valve position.  Modular valve 162 may also be used in the normally closed position, by using port “J” as the exhaust port and using port “K” as the inlet port.
【００３８】Example embodiments are provided so that this disclosure will be thorough, and will fully convey the scope to those who are skilled in the art.  Numerous specific details are set forth such as examples of specific components, devices, and methods, to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure.  It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be employed, that example embodiments may be embodied in many different forms and that neither should be construed to limit the scope of the disclosure.  In some example embodiments, well-known processes, well-known device structures, and well-known technologies are not described in detail.  
【００３９】The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting.  As used herein, the singular forms "a,” "an," and "the" may be intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.  The terms "comprises," "comprising," “including,” and “having,” are inclusive and therefore specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, and/or components, but do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and/or groups thereof.  The method steps, processes, and operations described herein are not to be construed as necessarily requiring their performance in the particular order discussed or illustrated, unless specifically identified as an order of performance.  It is also to be understood that additional or alternative steps may be employed.
【００４０】When an element or layer is referred to as being "on," “engaged to,” "connected to," or "coupled to" another element or layer, it may be directly on, engaged, connected or coupled to the other element or layer, or intervening elements or layers may be present.  In contrast, when an element is referred to as being "directly on," “directly engaged to,” "directly connected to," or "directly coupled to" another element or layer, there may be no intervening elements or layers present.  Other words used to describe the relationship between elements should be interpreted in a like fashion (e.g., “between” versus “directly between,” “adjacent” versus “directly adjacent,” etc.).  As used herein, the term "and/or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.
【００４１】Although the terms first, second, third, etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers and/or sections, these elements, components, regions, layers and/or sections should not be limited by these terms.  These terms may be only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section.  Terms such as “first,” “second,” and other numerical terms when used herein do not imply a sequence or order unless clearly indicated by the context.  Thus, a first element, component, region, layer or section discussed below could be termed a second element, component, region, layer or section without departing from the teachings of the example embodiments.
【００４２】Spatially relative terms, such as “inner,” “outer,” "beneath," "below," "lower," "above," "upper," and the like, may be used herein for ease of description to describe one element or feature's relationship to another element(s) or feature(s) as illustrated in the figures.  Spatially relative terms may be intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the figures.  For example, if the device in the figures is turned over, elements described as "below" or "beneath" other elements or features would then be oriented "above" the other elements or features.  Thus, the example term "below" can encompass both an orientation of above and below.  The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations) and the spatially relative descriptors used herein interpreted accordingly.
【００４３】The foregoing description of the embodiments has been provided for purposes of illustration and description.  It is not intended to be exhaustive or to limit the disclosure.  Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that particular embodiment, but, where applicable, are interchangeable and can be used in a selected embodiment, even if not specifically shown or described.  The same may also be varied in many ways. Such variations are not to be regarded as a departure from the disclosure, and all such modifications are intended to be included within the scope of the disclosure.
1.     A normally open solenoid operated modular valve, comprising:
a solenoid body receiving both a coil and a pole piece;
a valve body portion connected to the solenoid body;
an armature/valve member including a threaded end shank positioned in the valve body portion; 
a thread-in poppet/valve member having: 
a threaded portion engaging the threaded end shank to retain the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member; and
a valve ring retained on the thread-in poppet/valve member; and 
a biasing member acting against the armature/valve member to normally bias the valve ring away from contact with a valve seat surface created in the valve body portion thereby defining a valve normally open position of the modular valve.  
2.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the solenoid body further includes a bobbin supporting the coil and having the pole piece slidably received in the bobbin.
3.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 2, wherein the pole piece is movably positioned in the bobbin and further includes a threaded end engaging the pole piece to the solenoid body permitting an axial position of the pole piece to be selected by rotation of the pole piece with respect to the threaded end.
4.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the thread-in poppet/valve member includes a cylindrical tube portion slidably receiving a rod portion of the armature/valve member, the rod portion positioned proximate to the end shank.
5.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 4, wherein the rod portion includes a seal member slidably contacting an inner wall of the cylindrical tube portion preventing fluid in the modular valve from exiting past the threaded end shank of the armature/valve member.
6.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the armature/valve member is slidably disposed in both the solenoid body and the valve body portion and is displaced toward the pole piece by a magnetic field created by the coil when the coil is energized and acting through the armature/valve member and the pole piece thereby compressing the biasing member until the valve ring of the thread-in poppet/valve member contacts the valve seat surface defining a valve closed position.
7.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the modular valve is a 2-way valve.
8.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the modular valve is a 3-way valve having the thread-in poppet/valve member provided having a snap-in cartridge portion and a thread-in cartridge portion.
9.     The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the snap-in cartridge portion includes opposed first and second barbs engaging the snap-in cartridge portion to the valve body portion.
10.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, further including a manifold having a manifold bore receiving the modular valve and a modular bore end face, wherein the valve body portion directly contacts a seat body end face of the manifold bore end face. 
11.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the thread-in poppet/valve member includes first and second ring retainers having the valve ring positioned between the first and second ring retainers.
12.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein in the normally open position the valve ring is spaced from the valve seat surface defining a seat clearance distance, the seat clearance distance being adjustable by rotation of the thread-in poppet/valve member with respect to the end shank of the armature/valve member acting to axially displace the thread-in poppet/valve member.
13.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the valve body portion is a polymeric material.
14.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 1, wherein the thread-in poppet/valve member is a polymeric material and the valve ring is a resilient material.  
15.    A normally open solenoid operated modular valve, comprising:
a solenoid body receiving both a coil and a pole piece;
a polymeric material valve body portion releasably connected to the solenoid body;
an armature/valve member slidably disposed in the modular valve and having a male threaded end shank; 
a polymeric material thread-in poppet/valve member having: 
an internal threaded portion engaging the male threaded end shank to retain the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member; 
a resilient material valve ring retained on the thread-in poppet/valve member; and 
a cylindrical tube portion receiving a rod portion of the armature/valve member; and
a biasing member acting against the armature/valve member and thereby acting to normally bias the valve ring away from contact with a valve seat surface created in the valve body portion thereby defining a valve normally open position of the modular valve.
16.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 15, wherein the armature/valve member is slidably disposed in both the solenoid body and the valve body portion, the armature/valve member displaced toward the pole piece by a magnetic field created when the coil is energized.
17.    The solenoid operated modular valve of Claim 16, wherein the armature/valve member includes a piston slidably received in a piston cylinder portion of the valve body portion.
18.    The solenoid operated modular valve of Claim 17, wherein a valve seal member is supported on the piston in sliding contact with a bore wall of the piston cylinder portion, the valve seal member isolating a fluid in the modular valve from the solenoid body. 
19.    The solenoid operated modular valve of Claim 17, wherein the biasing member is positioned between and in contact with both the piston and a flange of a cylinder sleeve axially guiding the armature/valve member.
20.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 15, wherein the rod portion is positioned proximate to the end shank.
21.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 15, wherein a diameter of the rod portion is sized to slidably fit within the cylindrical tube portion. 
22.    A normally open solenoid operated modular valve, comprising:
a solenoid body receiving both a coil and a pole piece;
a polymeric material valve body portion releasably connected to the solenoid body;
an armature/valve member slidably disposed in the modular valve and having a male threaded end shank and a rod portion; 
a polymeric material thread-in poppet/valve member having: 
an internal threaded portion engaging the male threaded end shank to adjustably position the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member; 
a resilient material valve ring retained on the thread-in poppet/valve member; and
a cylindrical tube portion receiving the rod portion of the armature/valve member; and
a resilient material seal member positioned in a slot created in the rod portion creating a fluid barrier between the rod portion and an inner wall of an inner bore of the cylindrical tube portion.
23.    The normally open solenoid operated modular valve of Claim 22, further including a biasing member acting against the armature/valve member and thereby acting to normally bias the valve ring away from contact with a valve seat surface created in the valve body portion thereby defining a valve normally open position of the modular valve.
24.    The solenoid operated modular valve of Claim 22, wherein the armature/valve member further includes an integrally connected piston slidably received in a piston bore of the valve body portion.
25.      The solenoid operated modular valve of Claim 22, wherein an axial position of the pole piece is adjusted using threads created on the pole piece to axially move the pole piece with respect to the solenoid body, wherein axial displacement of the pole piece creates a clearance between the pole piece and the armature/valve member defining a valve stroke length.
A normally open solenoid operated modular valve includes a solenoid body receiving a coil and pole piece.  A polymeric material valve body portion is releasably connected to the solenoid body.  An armature/valve member slidably disposed in both the solenoid body and the valve body portion has a male threaded end shank.  A polymeric material thread-in poppet/valve member includes an internal threaded portion engaging the male threaded end shank to retain the thread-in poppet/valve member on the armature/valve member.  A resilient material valve ring is retained on the thread-in poppet/valve member.  A cylindrical tube portion receives an armature/valve member rod portion.  A biasing member acts against the armature/valve member and thereby acts to normally bias the valve ring away from contact with a valve seat surface created in the valve body portion defining a modular valve valve normally open position.
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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