(57)【要約】弁用の回転アクチュエーターは、閉鎖用バネの強制力に対抗して弁部材を弁座から離すように動かすために作動力を伝達するカム機構を備える。カム機構は、弁部材が閉鎖位置に動いているとき又は閉鎖位置にあるときは、弁部材にバネ力を伝達しない。また、カム機構の諸部分は弁が開口位置にあるときは大きい接触面積を有し、カム面の単位荷重を最小にする。可動のカムは、アクチュエーターハンドルに関して軸方向で動くことができる。可動の弁部材は、弁胴に関する回転が阻止される。カム機構は、弁部材が閉鎖位置にあるときは、可動の弁部材にバネ力を伝達しない。
2005531729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座及び弁を通って流体が流れ得る開口位置と弁を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置との間を弁座に関して動き得る可動の弁部材を有する回転弁用の弁アクチュエーターであって、
可動の弁部材を閉鎖位置に向かって強制しているバネ、
作動力を受け入れるためのハンドルであって、軸線まわりに開口方向及び閉鎖方向で弁座に関して回転するように支持されている前記ハンドル、
弁座に関して定位置に固定された第１のカム、及び
前記第１のカムと組み合うことができる軸方向で可動の第２のカムであって、更に前記ハンドルへの作動力の適用に応答して前記バネのバイアスに対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために開口方向の前記ハンドルの回転に応答して回転可能である前記第２のカム
を備え、
前記第２のカムは前記ハンドルに関して軸方向で動くことができ、
前記第１及び第２のカムの各が円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する
弁アクチュエーター。
【請求項２】
前記カム面及び前記第１と第２のカムの各及びカムプロフィルが、円周方向で少なくも約２０゜伸びる請求項１に示された弁アクチュエーター。
【請求項３】
前記カム面の各及び前記第１と第２のカムのカムプロフィルが、円周方向で約９０゜から約１２０゜の範囲の大きさで伸びる請求項２に示された弁アクチュエーター。
【請求項４】
前記第１及び第２のカムの前記カム面が、開口位置にあるとき少なく約２０゜にわたり互いに組み合っている請求項１に示された弁アクチュエーター。
【請求項５】
前記ハンドルが、弁座に関する軸方向運動に対して固定される請求項１に示された弁アクチュエーター。
【請求項６】
前記ハンドルと前記第２のカムとの間で回転力を伝達している少なくも１個のスプライン連結を備え、前記スプライン連結が前記ハンドルに関する前記第２のカムの軸方向運動を可能とする請求項６に示された弁アクチュエーター。
【請求項７】
可動の弁部材が弁座に関する回転を阻止される回転弁用の請求項１に示された弁アクチュエーター。
【請求項８】
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを通して可動の弁部材に伝達することなしに、可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように作用する請求項１に示された弁アクチュエーター。
【請求項９】
弁座及び弁を通って流体が流れ得る開口位置と弁を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置との間を弁座に関して動き得る可動の弁部材を有し、可動の弁部材が弁座に関する回転に対して固定される回転弁用の弁アクチュエーターであって、
可動の弁部材を閉鎖位置に向かって強制しているバネ、
作動力を受け入れるためのハンドルであって、軸線まわりに開口方向及び閉鎖方向で弁座に関して回転するように支持されている前記ハンドル、
弁座に関して定位置に固定された第１のカム、及び
前記第１のカムと組み合うことができる軸方向で可動の第２のカムであって、更に前記ハンドルへの作動力の適用に応答して前記バネのバイアスに対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために開口方向の前記ハンドルの回転に応答して回転可能である前記第２のカム
を備え、
前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動くことができる
弁アクチュエーター。
【請求項１０】
前記固定カムが弁座に固定された板部材の部分として形成され、更に可動の弁部材と前記板部材との間にスプライン連結を備え、前記スプライン連結が前記板部材に関する可動の弁部材の軸方向運動を可能とし、前記スプライン連結が前記板部材に関する可動の弁部材に回転を阻止する請求項９に示された弁アクチュエーター。
【請求項１１】
前記第１及び第２のカムの各が、円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する請求項９に示された弁アクチュエーター。
【請求項１２】
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを経て可動の弁部材に伝達することなしに、可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように可動の弁部材に作用する請求項９に示された弁アクチュエーター。
【請求項１３】
弁座及び弁を通って流体が流れ得る開口位置と弁を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置との間を弁座に関して動き得る可動の弁部材を有する回転弁用の弁アクチュエーターであって、
可動の弁部材を閉鎖位置に向かって強制しているバネ、
作動力を受け入れるためのハンドルであって、軸線まわりに開口方向及び閉鎖方向で弁座に関して回転するように支持されている前記ハンドル、
弁座に関して定位置に固定された第１のカム、及び
前記第１のカムと組み合うことができる軸方向で可動の第２のカムであって、更に前記ハンドルへの作動力の適用に応答して前記バネのバイアスに対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために開口方向の前記ハンドルの回転に応答して回転可能である前記第２のカム
を備え、
前記第１及び第２のカムの各が円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有し、
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを経て可動の弁部材に伝達することなしに、可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように可動の弁部材に作用する
弁アクチュエーター。
【請求項１４】
可動の弁部材が閉鎖位置にあるとき、前記第２のカムが前記第１のカムに関して自由に浮動している請求項１３に示された弁アクチュエーター。
【請求項１５】
前記第２のカムの前記第１のカムに関する開口方向の回転に応答して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために、前記第２のカムが可動の弁部材に軸方向の力を伝達するためのショルダーを有し、前記第２のカムは可動の弁部材が弁座に座った状態で前記第１のカムに関して軸方向で動くことができる請求項１３に示された弁アクチュエーター。
【請求項１６】
可動の弁部材が弁座に関する回転を阻止される回転弁用の請求項１３に示された弁アクチュエーター。
【請求項１７】
前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動き得る請求項１３に示された弁アクチュエーター。
【請求項１８】
弁座及び弁を通って流体が流れ得る開口位置と弁を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置との間を弁座に関して動き得る可動の弁部材を有し、可動の弁部材が弁座に関する回転に対して固定される回転弁用の弁アクチュエーターであって、
可動の弁部材を閉鎖位置に向けて強制しているバネ、
作動力を受け入れるためのハンドルであって、軸線まわりに開口方向及び閉鎖方向で弁座に関して回転するように支持されている前記ハンドル、
弁座に関して定位置に固定された第１のカム、及び
前記第１のカムと組み合うことができる軸方向で可動の第２のカムであって、更に前記ハンドルへの作動力の適用に応答して前記バネのバイアスに対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために開口方向の前記ハンドルの回転に応答して回転可能である前記第２のカム
を備え、
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを経て可動の弁部材に伝達することなしに、可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように可動の弁部材に作用する
弁アクチュエーター。
【請求項１９】
前記第１及び第２のカムの各が、円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する請求項１８に示された弁アクチュエーター。
【請求項２０】
前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動き得る請求項１８に示された弁アクチュエーター。
【請求項２１】
弁座及び弁を通って流体が流れ得る開口位置と弁を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置との間を弁座に関して動き得る可動の弁部材を有し、可動の弁部材が弁座に関する回転に対して固定される回転弁用の弁アクチュエーターであって、
可動の弁部材を閉鎖位置に向けて強制しているバネ、
作動力を受け入れるためのハンドルであって、軸線まわりに開口方向及び閉鎖方向で弁座に関して回転するように支持されている前記ハンドル、
弁座に関して定位置に固定された第１のカム、及び
前記第１のカムと組み合うことができる軸方向で可動の第２のカムであって、更に前記ハンドルへの作動力の適用に応答して前記バネのバイアスに対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために開口方向の前記ハンドルの回転に応答して回転可能である前記第２のカム
を備え、
前記第１及び第２のカムの各が円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する
弁アクチュエーター。
【請求項２２】
前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動き得る請求項２１に示された弁アクチュエーター。
【請求項２３】
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを経て可動の弁部材に伝達することなしに、可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように可動の弁部材に作用する請求項２１に示された弁アクチュエーター。
【請求項２４】
弁座及び弁を通って流体が流れ得る開口位置と弁を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置との間を弁座に関して動き得る可動の弁部材を有する回転弁用の弁アクチュエーターであって、
可動の弁部材を閉鎖位置に向かって強制しているバネ、
作動力を受け入れるためのハンドルであって、軸線まわりに開口方向及び閉鎖方向で弁座に関して回転するように支持されている前記ハンドル、
弁座に関して定位置に固定された第１のカム、及び
前記第１のカムと組み合うことができる軸方向で可動の第２のカムであって、更に前記ハンドルへの作動力の適用に応答して前記バネのバイアスに対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすために開口方向の前記ハンドルの回転に応答して回転可能である前記第２のカム
を備え、
前記バネは、前記第１及び第２のカム間で伝達されたときに前記第１及び第２のカム間の面圧力を作る力であって、前記第１及び第２のカムの回転方向相対位置に依存した大きさで変化する力を出し、
弁部材が閉鎖位置にあるとき、バネ力から生ずる前記第１及び第２のカム間の面圧力がゼロである
弁アクチュエーター。
【請求項２５】
バネ力から生ずる前記第１及び第２のカム間の面圧力が、弁部材の閉鎖位置から開口位置に向かう運動中に最高値に達し、そして
弁部材が開口位置にあるときのバネ力から生ずる前記第１及び第２のカム間の面圧力が最高面圧力の約５％から１０％より大きくない
請求項２４に示された弁アクチュエーター。
【請求項２６】
バネ力から生ずる前記第１及び第２のカム間の面圧力が、弁部材の閉鎖位置から開口位置に向かう運動中に最高値に達し、そして
弁部材が開口位置にあるときのバネ力から生ずる前記第１及び第２のカム間の面圧力が最高面圧力の約５％から１０％より大きくない
請求項２４に示された弁アクチュエーター。
【請求項２７】
前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動き得る請求項２４に示された弁アクチュエーター。
【請求項２８】
可動の弁部材が弁座に関する回転を阻止される回転弁用の請求項２４に示された弁アクチュエーター。
【請求項２９】
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを経て可動の弁部材に伝達することなしに、可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように可動の弁部材に作用する請求項２４に示された弁アクチュエーター。
【請求項３０】
前記第１及び第２のカムの各が、円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する請求項２４に示された弁アクチュエーター。
【請求項３１】
バネ、
可動の弁部材を開口位置と閉鎖位置との間で動かすようにされたアクチュエーター部材、
第１のカム、及び
前記第１のカムと結合可能でありかつ前記バネの強制力に対抗して前記アクチュエーター部材を閉鎖位置から開口位置に向けて運動させるために回転可能である第２のカム
を備え、
前記バネが、前記第２のカムを通してバネ力を伝達することなしに、前記アクチュエーター部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように前記アクチュエーター部材に作用している
弁アクチュエーター。
【請求項３２】
前記第２のカムが前記アクチュエーター部材に関して軸方向で動き得る請求項３１に示された弁アクチュエーター。
【請求項３３】
前記第１及び第２のカムの各が、前記第１及び第２のカムの他方のもののカムプロフィルと組み合い得る円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する請求項３１に示された弁アクチュエーター。
【請求項３４】
前記第２のカムを回転させるための作動力を受け入れるためのハンドルを更に備え、前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動き得る請求項３１に示された弁アクチュエーター。
【請求項３５】
前記アクチュエーター部材が、可動の弁部材を回転なしに軸方向で動かすようにされた請求項３１に示された弁アクチュエーター。
【請求項３６】
バネ、
可動の弁部材を開口位置と閉鎖位置との間で動かすようにされたアクチュエーター部材、
第１のカム、及び
前記第１のカムと結合可能でありかつ前記バネの強制力に対抗して前記アクチュエーター部材を閉鎖位置から開口位置に向けて運動させるために軸線まわりで回転可能である第２のカム
を備え、
前記第２のカムが前記アクチュエーター部材に関して軸方向で動くことができる
弁アクチュエーター。
【請求項３７】
前記バネが、バネ力を前記第２のカムを経て伝達することなしに、前記アクチュエーター部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすように前記アクチュエーター部材に作用する請求項３６に示された弁アクチュエーター。
【請求項３８】
前記第１及び第２のカムの各が、前記第１及び第２のカムの他方のもののカムプロフィルと組み合い得る円周方向で伸びているカムプロフィルを定めているカム面を有する請求項３６に示された弁アクチュエーター。
【請求項３９】
前記第２のカムを回転させるための作動力を受け入れるためのハンドルを更に備え、前記第２のカムが前記ハンドルに関して軸方向で動き得る請求項３６に示された弁アクチュエーター。
【請求項４０】
前記アクチュエーター部材が、可動の弁部材を回転なしに軸方向で動かすようにされた請求項３６に示された弁アクチュエーター。
【請求項４１】
可動の弁部材を有する弁を作動させる方法であって、
第１のカムを第２のカムと組み合わせ、
第２のカムの軸方向運動をさせるために第２のカムを第１のカムに対して軸線まわりで回転させ、
バネの強制力に対抗してアクチュエーター部材を動かすために軸方向の力を第２のカムからアクチュエーター部材に伝達し、アクチュエーター部材はバネの強制力に対抗して可動の弁部材を閉鎖位置から開口位置に向けて動かすようにされており、更に
可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすために、バネからのバネ力を第２のカムを通すことなくアクチュエーター部材に伝達する
諸段階を含む方法。
【請求項４２】
前記第２のカムが、閉鎖位置にあるとき、前記アクチュエーター部材に関して軸方向で動くことができる請求項４１に示された方法。
【請求項４３】
第２のカムの軸方向運動をさせるために第２のカムを第１のカムに対して軸線まわりで回転させる前記段階が、第２のカムが軸方向で可動であることに関連してハンドルにより第２のカムに作動力を適用することを含む請求項４１に示された方法。
【請求項４４】
第１のカムを第２のカムと組み合わせる前記段階が、円周方向で伸びてるカムプロフィルを定めているカム面を有する第１のカムを、円周方向で伸びてるカムプロフィルを定めているカム面を有する第２のカムと組み合わせることを含む請求項４１に示された方法。
【請求項４５】
可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすためにバネからのバネ力を第２のカムを通すことなくアクチュエーター部材に伝達する前記段階が、可動の弁部材の回転運動なしに可動の弁部材の軸方向運動を生ずる請求項４１に示された方法。
【請求項４６】
強制用部材、
第１の位置と第２の位置との間を動くようにされたアクチュエーター部材、
第１のカム、及び
前記第１のカムと結合可能でありかつ前記強制用部材の強制力に対抗して前記アクチュエーター部材を前記第１の位置から前記第２の位置に運動させるために回転可能である第２のカム
を備え、
前記強制用部材が、前記第２のカムを通して強制力を伝達することなしに、前記アクチュエーター部材を前記第１の位置から前記第２の位置に向けて動かすように前記アクチュエーター部材に作用している
アクチュエーター。
【請求項４７】
可動の弁部材を有する弁を作動させる方法であって、
第１のカムを第２のカムと組み合わせ、
第２のカムを軸方向運動させるために第２のカムを第１のカムに対して軸線まわりで回転させ、
強制力に対抗してアクチュエーター部材を動かすために軸方向の力を第２のカムからアクチュエーター部材に伝達し、アクチュエーター部材は可動の弁部材を強制力に対抗して第１の位置から第２の位置に向けて動かすようにされ、更に
可動の弁部材を開口位置から閉鎖位置に向けて動かすために、強制力を第２のカムを通すことなくアクチュエーター部材に伝達する
諸段階を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁及び弁用のアクチュエーターに関する。特に、本発明は、第１の弁部品を第２の弁部品に関して軸方向で開口位置と閉鎖位置との間を動かすために、回転方向の入力に応答するアクチュエーターを有する弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業用弁は、弁座から離れかつ流れが弁を通過し得る開口位置と、弁座と組み合っている閉鎖位置との間を、弁座に関して動き得る弁棒のような弁部材を持つ。この可動の弁部材は、バネにより弁座と組み合った状態で保持されることが多い。弁部材及び／又は弁座は、特にプラスチック製である場合は、摩耗し、或いは連続負荷の下で材料のクリープを受けることがある。弁部材が、かかる摩耗又はクリープを補償するために弁座に向かって更に動くことができない場合は、弁は、ある状況下では完全に閉鎖しないことがある。
【０００３】
ある種の弁は、弁を開閉するためにカム機構を持つ。カム機構が閉鎖用バネと可動の弁部材との間に入れられた場合は、カム機構が弁部材の補償の動きを限定し望ましくない。更に、カム機構の部品自体がプラスチック製である場合、長期にわたる閉鎖用バネの力を受けるならば材料クリープ及び／又は変形を蒙ることがある。
【特許文献１】米国特許出願第１０／１０９，４１３号  明細書
【特許文献２】米国特許第５，５４９，１３４号  明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、弁及び弁用の回転アクチュエーターに関する。このアクチュエーターは、閉鎖用バネの力に対抗して弁部材を弁座から離すように動かすために、可動の弁部材に回転力を伝達するためのカム機構を備える。このカム機構は、弁部材が閉鎖位置に向かって動いているとき又は閉鎖位置にあるときは、弁部材に閉鎖用バネ力を伝達しない。従って、バネは、弁部材又は弁座におけるいかなる材料クリープ又は変形も補償することができる。
【０００５】
本発明の一特徴により、カム機構は、カム面における単位負荷を減らすために、カム及び従動子ではなくて各が完全カムプロフィルを有する２個のカムを備える。例えば、弁が開口位置にあるときに、接触面積が大きい。本発明の別の特徴により、可動カムは、アクチュエーターハンドルに関して軸方向で動くことができる。
【０００６】
本発明の更なる特徴により、可動のカム部材は、弁座の摩耗及び弁部材の弁座と組み合う部分の摩耗を最小にするために、弁胴に関する回転が阻止される。本発明の更に別の特徴により、カム機構は、弁部材が閉鎖位置にあるときに可動の弁部材にバネ力を伝達しない。
【０００７】
以上及びその他の特徴は付属図面を参照した以下の説明から本技術熟練者に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、弁及び弁用のアクチュエーターに関する。特に、本発明は、第１の弁部品を第２の弁部品に関して軸方向で開口位置と閉鎖位置との間で動かすための、回転方向の入力に応答する弁アクチュエーターに関する。本発明は、種々の弁アクチュエーター構造に適用することができる。本発明の典型として、図１は本発明の一実施例による弁１０を示す。弁１０は、手動で操作し得る１／４回転型弁アクチュエーター１２を有する放射状ダイヤフラム弁である。
【０００９】
本発明は、放射状ダイヤフラム弁を有する１／４回転型弁アクチュエーターに関して図解されるが、本発明は、その他の弁アクチュエーターデザイン及び弁に使用することができる。ここに説明される本発明の種々の態様は個々に使用し、或いは互いに組み合わせて使用し、他の弁及び弁アクチュエーターデザインと組み合わせて使用することができる。図示実施例は例示を意図したものであり、その用途を限定するものではない。
【００１０】
弁１０は弁胴２０を備える。図示の弁胴２０は、成型プラスチックの一体品から作られるが、別の方法及び／又は別の材料で作ることができる。（図面においては、弁胴２０は明瞭化のために、金属として断面で示される。）弁胴２０は、弁胴内のボウル状の弁空洞部２２を定める。弁空洞部の広い方の端部は図１で見たとき最も上である（便宜上、ここでは、この方向を「上向き」と呼ぶ。弁１０は種々の向きで使用し得ることを理解すべきである）。
【００１１】
弁胴２０は流体入口２６を備える。流体入口２６は、流体を弁１０に流入させるように導くための流体管路を受け入れるようにされる。弁胴２０は、流体出口２４も備える。流体出口２４は、流体を弁１０から流出させるように導く流体管路を受け入れるようにされる。流体入口２６、流体出口２４、及び弁空洞部２２は、一緒に弁１０における流体流路２８を形成する。
【００１２】
弁胴２０は弁座３０を定め、これは可変オリフィス３２の周りを伸びこのオリフィスを定める。オリフィス３２は流体流路２８内に置かれる。弁１０を取り付けるために、３４により略図で部分的に示される弁取付用組立体が弁胴２０に固定される。
【００１３】
弁１０は弁棒４０を備える。弁棒４０は、弁１０の長手方向中心軸線４４を中心とする一般に円柱状の主ボデー部分４２を持つ。主ボデー部分４２は先端部４６において終わる。弁棒４０の主ボデー部分４２及び先端部４６は、弁胴２０内の弁空洞部２２内に配置される。弁棒４０は、主ボデー部分４２から軸方向に伸びる雄ネジ４８を持つ。
【００１４】
弁棒４０は、図１及び２に示された第１の位置と、図３に示された第２の位置との間を軸方向に動くことができる。弁棒４０が第１の位置にあるときは、弁棒の先端部４６が弁胴２０の弁座３０と組み合う。オリフィス３２を通り、従って流体流路２８を通過して流れる流体は阻止される。弁１０が閉鎖される（閉鎖状態）。弁棒４０が第２の位置にあるときは、弁棒の先端部４６が、弁胴２０の弁座３０から軸方向で間隔を空けて離される。流体はオリフィス３２を通って流れ、これにより流体流路２８を通ることができる。弁１０は開かれる（開口状態）。
【００１５】
弁１０は、ダイヤフラム５０も備える。図示実施例においては、ダイヤフラム５０は、弁棒４０と一体に形成され、ポリテトラフルオルエチレンより形成されることが好ましい。ダイヤフラム５０は、外縁部分５２を有する薄くて可撓性の放射状の形状を持つ。ダイヤフラム５０は、弁棒先端部４６が弁座３０と組み合ったときに弁空洞部を密閉するように弁空洞部２２を閉鎖する。
【００１６】
ダイヤフラム５０は、出願人の同時係属出願２００２年３月２８日付け特許文献１「衛生用ダイヤフラム弁」に記載された方法で作ることができる。或いは、ダイヤフラム５０は、全文が参考文献としてここに組み込まれた特許文献２に記載された方法で作ることができる。
【００１７】
弁アクチュエーター１２はアクチュエーターステム６０を備える。アクチュエーターステム６０は、プラスチックで作られることが好ましいが明確化のために、金属として断面で示される。アクチュエーターステム６０は、円板状の端部部分６４を頂端部とし外側にスプラインの設けられた主ボデー部分６２を持つ。アクチュエーターステム６０の端部６４は、主ボデー部分６２から半径方向外向きに突き出た環状ショルダー６６を持つ。ショルダー６６は環状のショルダー面６８を持つ。
【００１８】
アクチュエーターステム６０は、弁棒４０上にネジ止めされる。結果として、弁棒４０はアクチュエーターステム６０と一緒に軸方向運動するようにこれに固定される。アクチュエーターステム６０と弁棒４０とが、このようにして一緒に固定されたとき、アクチュエーターステムのショルダー６６は、軸方向で弁棒の先端部４６の方を向きかつ弁空洞部２２の方を向いて与えられる。
【００１９】
弁アクチュエーター１２は、プラスチック製であることが好ましいボンネット板７０を備える。ボンネット板７０は、多数のネジ（図示せず）により弁胴２０に固定される。ボンネット板７０は、軸線４４を中心としかつアクチュエーターステム４０の外側スプラインと組み合うスプラインを有する内面７２を持つ。ボンネット板７０の内面７２が、アクチュエーターステム６０を、従って弁棒４０をボンネット板及び弁胴２０に関して軸方向で運動するように支持する。ボンネット板７０とアクチュエーターステム６０との間のスプライン結合が、アクチュエーターステム及び弁棒４０を、軸線４４まわりの回転に対して固定する。
【００２０】
ボンネット板７０は、弁胴２０から離れて置かれた上面７４を持つ。ボンネット板７０は、弁空洞部２２に向かって置かれた反対側の下面７６を持つ。ダイヤフラム５０の外縁部分５２は、ボンネット板７０と弁胴２０との間に把持される。
【００２１】
ボンネット板７０上に、その部分として上面７４の半径方向内側の固定カム８０が形成される。固定カム８０は弁アクチュエーター１２の部分である。固定カム８０は、軸線４４を中心とする円形アレイに等間隔に配置された３個の同様なカム面８２を持つ（図５）。カム部分８２のそれぞれは、軸線４４まわりで１２０゜の中心角を持つ。本発明による弁アクチュエーターは、３個より多くの又は３個より少ない固定カムを備えることができる。
【００２２】
固定カム８０の３個のカム部分８２の各は、数個の隣接しているカム面部分を備える外側カム面８４を持つ。カム面８４の比較的短い始めの平らな部分、又は第１の部分８６は、軸方向でボンネット板７０の上面７４から最も遠くに配置される。第１のカム面部分８６は、軸線４４に垂直に伸びる平面内にある。そこで、第１のカム面部分８６は、これが隣接カム面８２から離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、同じ軸方向位置を持つ。一つのデザインにおいては、この第１のカム面部分８６は、軸線４４まわりで約２３゜の中心角を持つ。
【００２３】
カム面８４の比較的長いランプ部分又は第２の部分８８は、第１の部分８６から離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、軸方向でボンネット板７０の上面７４に向かって伸びる。一つのデザインにおいては、この第２のカム面部分８８は、軸線４４まわりで約８０゜の中心角を持つ。
【００２４】
カム面８４の比較的短い下向き部分又は第３の部分９０は、ランプ部分８８から離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、軸方向でボンネット板７０の上面７４から離れるように伸びる。一つのデザインにおいては、この第３のカム面部分９０は、軸線４４まわりで約１０゜の中心角を持つ。第２のカム面部分８８と第３のカム面部分９０との間の高い点９２が、カム部分８２のリッジを形成する。
【００２５】
カム面８４の比較的短い上向き部分又は第４の部分９４は、下向きの部分９０から離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、軸方向でボンネット板７０の上面７４に向かって伸びる。一つのデザインにおいては、この第４のカム面部分９４は、軸線４４まわりで約５゜の中心角を持つ。第３のカム面部分９０と第４のカム面部分９４とは、一緒にカム部分８２のノッチ９６を形成する。
【００２６】
カム面８４の非常に短い終わりの平坦部分又は第５の部分９８は、軸方向でボンネット板７０の上面７４に最寄りに配置される。一つのデザインにおいては、この第５のカム面部分９８は、軸線４４まわりで約２゜の中心角を持つ。
【００２７】
図６は、始めの第１のカム面部分８６から測定したときのカム面８４の（隣接しているカム面８４に対して示された）垂直方向変位に対するカム８０及び軸線４４まわりの動きの角度を示すグラフである。カム面８４の第２の面又はランプ面８８が、連続的に増加して行く垂直方向変位を作る。カム面８４の第３の部分９０は、短い負の垂直方向変位を作る。カム面８４の第４の部分９４は、短い正の垂直方向変位を作る。カム面８４の第５の部分９８は、垂直方向変位のほとんど無い短い部分を作る。グラフの終りの水平部分８６は隣接しているカム面８４の始めの平らな部分又は第１の部分を表す。
【００２８】
従って、固定カム８０は、固定カム上に円周方向でかなりの距離を伸びるカムプロフィルのあるカム面８４を持つことが分かる。固定カム８０は、カム従動子のもののような隆起又はリッジのある円周方向で短いプロフィルは持たない。
【００２９】
弁アクチュエーター１２は、上方ボンネット１００も備える（図２）。上方ボンネット１００は、多数のネジ（図示せず）によりボンネット板７０に固定される。上方ボンネット１００は、軸線４４を中心にした一般に円筒状の形状を持つ。
【００３０】
上方ボンネットは、力を受ける部材又はハンドル１１０を、軸線４４まわりで上方ボンネット１００に関して回転運動ができるように支持する。ハンドル１１０は、上方ボンネット１００上の軸方向位置に固定される。従って、ハンドル１１０は、弁胴２０に関して軸方向位置に固定される。プラスチック製のハンドル１１０及び上方ボンネット１００は、図面において、金属として断面で明らかに示される。
【００３１】
力を受ける部材又はハンドル１１０は、弁アクチュエーター１２のための回転力を受けるための器具である。図示実施例においては、力を受ける部材又はハンドル１１０は、操作者からの力を受けるために手と組み合うようにされる。用語「ハンドル」は、ここでは、弁１０を作動させるために力を受けるための器具を意味するとして使用される。力を受ける部材又はハンドル１１０は、弁アクチュエーター１２のための回転力を受けるようにされた別形式の器具とすることができる。
【００３２】
図示実施例におけるハンドル１１０は、半径方向に伸びている端部壁１１２及び軸方向に伸びている側壁１１４を備えたキャップ状の形状を持つ。取付用のボス１１６及び内側リム１１８が端部壁１１２の中心部に従属する。ハンドル１１０は、上方ボンネット１００の対応した停止用部分（図示せず）と組み合うことができる部分（図示せず）を備え、公知の方法でハンドルの回転運動を弁１０の開口位置と閉鎖位置との間の約９０゜に制限する。
【００３３】
弁アクチュエーター１２は、駆動スリーブ１２０を更に備える。この駆動スリーブ１２０は、プラスチックで作られることが好ましいが、明らかにするために金属として示される。駆動スリーブ１２０は中空の形状を持つ。駆動スリーブ１２０の中心部分１２２は上方ボンネット１００と組み合い、かつ駆動スリーブを上方ボンネットに関して回転できるように支持する。
【００３４】
駆動スリーブ１２０の上方端部部分１２４は、ネジ１２６によりハンドル１１０の取付用ボス１１６に固定される。上方端部部分１２４も外部スプラインが設けられ、そして１２８におけるスプライン連結によりハンドル１１０の内側リム１１８に連結される。その結果、ハンドル１１０は、上方ボンネット１００、ボンネット板７０、及び弁胴２０に関して軸線４４まわりで回転するように固定される。
【００３５】
駆動スリーブ１２０の下方側壁１３０は、１３２において内部スプラインが設けられる。駆動スリーブ１２０のショルダー面１３４が上方ボンネット１００のショルダー面１３６と組み合って、駆動スリーブ１２０及びハンドル１１０の弁胴２０から離れる方向の軸方向の運動、即ち図１で見て上向きの運動を阻止する。駆動スリーブ１２０の上方端部面１３８がハンドル１１０の端部壁１１２に隣接して駆動スリーブ及びハンドルの弁胴２０に向かう方向の運動、即ち図１で見て下向きの運動を阻止する。
【００３６】
弁アクチュエーター１２は、駆動スリーブ１３０の内側に受け入れられるステムバネ１４０を備える。ステムバネ１４０は、円筒状の圧縮バネである。バネ１４０の第１の端部１４２はネジ１２６に当たる。バネ１４０の第２の端部１４４はアクチュエーターステム６０の端部６４に当たる。
【００３７】
バネ１４０は、アクチュエーターステム６０と駆動スリーブ１２０との間で作用する。バネ１４０は、アクチュエーターステム６０を、弁座３０に向かう方向、即ち図１で見て下向きに押す。従って、バネ１４０は、アクチュエーターステム６０と共に動くように固定された弁ステム４０を強制して、図１に示されるように弁座３０と組み合わせせる。
【００３８】
弁アクチュエーター１２は、可動カム１５０を備える。この可動カム１５０は、駆動ステム１２０と固定カム８０との間に置かれる。可動カム１５０は、以下説明されるように、開口する力を駆動ステム１２０からアクチュエーターステムに伝達するように機能する。可動カム１５０は、ハンドル１１０により軸線４４まわりで回転させることができる。可動カム１５０も、ハンドル１１０に関して軸方向で（軸線４４と平行な方向で）動くことができる。
【００３９】
図示実施例の可動カム１５０は、円筒状のスリーブ部分１５２（図４）及びスリーブ部分の一方の端部の一般に環状のボデー部分１５４を有する成型プラスチック部品である。可動カム１５０のスリーブ部分１５２は、円筒状の内面１５６と軸方向のスプラインの設けられた外面１５８とを有する薄壁の筒状の形を持つ。駆動スリーブにより可動カムを回転させるように結合させるために、可動カム１５０のスリーブ部分１５２のスプラインを設けられた外面１３２が、駆動スプライン１２０のスプラインを設けられた内面１３２と組み合う。このスプライン結合は、可動カム１５０と駆動スリーブ１２０との間の軸方向の相対運動を許す。駆動スリーブ１２０はハンドル１１０に固定されているため、このスリーブ結合は可動カム１５０とハンドルとの間の軸方向の相対運動を許す。
【００４０】
可動カム１５０は、環状で軸方向外向きのショルダー面１６２を有する内側ショルダー１６０（図２）を持つ。ショルダー面１６２は、アクチュエーターステム６０のショルダー面６８と組み合うことができ、これにより、以下説明されるような方法で、アクチュエーターステムと可動カムとを上向き運動に対して結合させる。
【００４１】
可動カム１５０のボデー部分１５４は、軸線４４を中心とする円形アレイに等しい間隔で置かれた３個の同様なカム部分８２ａを持つ。可動カム１５０上のカム部分８２ａは、固定カム８０上の部分８２と同じである。従って、可動カムのカム部分８２ａ及びその構成部分は、固定カムの対応するカム部分８２において使われた番号と同じ番号が与えられる。
【００４２】
カム部分８２ａの各は１２０゜の中心角を持つ。本発明による弁アクチュエーターは、３個より多い又は３個より少ないカム部分を有する可動カムを備えることができる。各カム部分８２ａは、数個の隣接しているカム表面部分を含んだ外側カム面８４ａを持つ。
【００４３】
カム面８４ａの比較的短い始めの平らな部分、又は第１部分８６ａは、軸方向で可動カム１５０のスリーブ部分１５２に最も近くに配置される。第１のカム面部分８６ａは、軸線４４に垂直に伸びる平面内にある。そこで、第１のカム面部分８６ａは、これが隣接カム面８２ａから離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、同じ軸方向位置を持つ。一つのデザインにおいては、この第１のカム面部分８６ａは、軸線４４まわりで約２３゜の中心角を持つ。
【００４４】
カム面８４の比較的長いランプ部分又は第２の部分８８ａは、第１の部分８６ａから離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、軸方向で可動カム１５０のスリーブ部分１５２から離れて伸びる。一つのデザインにおいては、この第２のカム面部分８８ａは、軸線４４まわりで約８０゜の中心角を持つ。
【００４５】
カム面８４ａの比較的短い下向き部分又は第３の部分９０ａは、ランプ部分８８ａから離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、軸線方向で可動カム１５０のスリーブ部分１５２に向かって伸びる。一つのデザインにおいては、この第３のカム面部分９０ａは、軸線４４まわりで約１０゜の中心角を持つ。第２のカム面部分８８ａと第３のカム面部分９０ａとの間の高い点９２ａが、カム部分のリッジを形成する。
【００４６】
カム面８４ａの比較的短い上向き部分又は第４の部分９４ａは、第３の部分９０ａから離れるように軸線４４まわりに円周方向で伸びるとき、軸方向で可動カム１５０のスリーブ部分１５２から離れるように伸びる。一つのデザインにおいては、この第４のカム面部分９４ａは、軸線４４まわりで約５゜の中心角を持つ。第３のカム面部分９０ａと第４のカム面部分９４ａとは、一緒にカム部分８２ａのノッチ９６ａを形成する。
【００４７】
カム面８４ａの非常に短い終わりの平坦部分又は第５の部分９８ａは、軸方向で可動のカム１５０のスリーブ部分１５２から最も遠くに配置される。一つのデザインにおいては、この第５のカム面部分９８ａは、軸線４４まわりで約２゜の中心角を持つ。
【００４８】
図６のグラフは、固定カム８０上のカムのプロフィルにされたカム面８４を示すと共に、可動カム１５０のカム面８４ａのカムプロフィルも示す。可動カム１５０が可動カム上のかなりの長さを円周方向で伸びているカムプロフィルを有することを見ることができる。可動カム１５０は、隆起又はリッジのような短い円周方向の長さを有する単なるカム従動子ではない。
【００４９】
図１及び２は、閉鎖位置にある弁１０を示す。弁１０が閉鎖位置にあるときは、弁アクチュエーター１２のハンドル１１０は弁胴２０に関する軸線４４まわり回転の第１の位置にある。ハンドル１１０と共に回転するように固定された駆動スリーブ１２０も、弁胴２０に関する軸線４４まわり回転の第１の位置にある。
【００５０】
ステムバネ１４０は比較的伸びた状態にある。ステムバネ１４０が駆動ステム１２０とアクチュエーターステム６０との間で作用して、弁棒４０を、軸方向で弁座３０に向ける方向で、図１で見て下向きに強制する。弁棒４０の先端部４６は、弁胴２０の弁座３０と組み合う。この組み合いがオリフィス３２を閉鎖する。弁空洞部２２を含んだ流体流路２８を通る流体入口２６から、流体出口２８に至る流体の流れが阻止される。
【００５１】
弁１０が閉鎖位置にあるときは、ハンドル１１０にスプライン結合された可動カム１５０は、弁胴２０に関して及びボンネット板７０上の固定カム８０に関して、軸線４４まわり回転の第１の位置にある。
【００５２】
可動カム１５０が回転の第１の位置にあるとき、可動カムは、軸方向で弁胴２０に比較的近い位置にある。この位置は図８にグラフで示される。可動カム１５０の３個のカム面８２ａ上の３個のランプ面部分８８ａ（図８）は、固定カム８０の３個のカム面８２上の３個のランプ面部分８８の上にある。可動カム１５０のカム面８２ａ上のリッジ９２ａは、以下更に詳細に説明されるように、固定カム８０のカム面８２上の始めの平坦部８６に隣接して配置される。同様に、固定カム８０のカム部分８２上のリッジ９２は、可動カム１５０のカム面８２ａ上の始めの平坦部８６ａに隣接して配置される。しかし、カム８０と１５０とを通るバネ力はなく、これらは、以下詳細に説明されるであろうように、単に互いに隣接しているだけである。
【００５３】
弁を閉鎖位置から開口位置（図３）に動かすために、ハンドル１１０が手操作により軸線まわりで開口方向に回される。ハンドル１１０が回されると、ハンドルとスプライン結合された駆動スリーブ１２０が、ハンドルと共に軸線４４まわりで回転する。駆動スリーブ１２０が回されると、駆動スリーブとスプライン結合された可動カム１５０が、駆動スリーブと共に軸線４４まわりで回転する。
【００５４】
軸線４４まわりの可動カム１５０の回転が、可動カム上のカム部分８２ａを固定カム８０に関して回転させる。可動カム１５０が回転すると、これは固定カム８０と組み合いそして固定カムに沿って滑り始める。可動カム１５０は、回転と同時に、弁胴２０から離れるように駆動される（弁胴から軸方向で離れるように動く）。特に、可動カム部分８２ａ上のカム面８８ａが、固定カム部分８２上のランプ面８８に沿って滑る。可動カム１５０のカム面８２ａ上のリッジ９２ａは、固定カム８０のカム部分８２上のノッチ９６に向かって動く。
【００５５】
このようにして、可動カム１５０が回転しながら軸方向で弁胴２０から離れるように動くと、可動カム上のショルダー面１６２（図２）が、アクチュエーターステム６０上のショルダー面６８と組み合う。可動カム１５０のショルダー１６０は、可動カムの軸方向及び回転方向の力をアクチュエーターステム６０に伝達する。これにより、アクチュエーターステム６０は、軸方向で弁胴２０から離れるように、即ち、図１で見て上向きに動くように強制される。
【００５６】
アクチュエーターステム６０の軸方向の動きが、アクチュエーターステムと共に動くようにこれに固定される弁棒を引き、軸方向で弁座３０から離す。弁棒４０の先端部４６が弁座３０との結合から外れて動き、オリフィス３２を開き、流体流路２８を通る流体入口２６から流体出口２４に至る流体の連通を確立する。
【００５７】
アクチュエーターステム６０はボンネット板７０にスプライン結合されてるため、アクチュエーターステムは回転せず、弁棒４０も回転しない。そこで、説明された閉鎖位置からの弁１０の運動中、弁棒先端部４６と弁座３０との間の相対運動はない。この相対運動がないことが、弁棒先端部４６及び弁座３０の摩耗の最小化を支援する。
【００５８】
アクチュエーターステム６０の軸方向の動きが、ステムばね１４０をネジ１２６及び駆動スリーブ１２０に押し付ける。バネ１４０が圧縮されるので、開口方向のハンドル１１０の回転はバネ力による抵抗を受ける。このようにして、閉鎖位置から開口位置への弁１０の全体の動きはバネ１４０の力により抵抗を受ける。
【００５９】
図７に示されるように、開口方向におけるハンドル１１０の回転が、閉鎖位置から約７５゜から約８５゜、好ましくは約８０゜に達したとき、可動カム１５０のカム面８２ａ上のリッジ９２ａが、固定カム８０のカム部分８２上のリッジ９２の上に乗り、次いで固定カムのカム部分上のノッチ９６内に落ちる。同様に、固定カム８０のカム部分９２上のリッジ９２が、可動カム１５０のカム面８２ａ上のリッジ９２ａの上に乗り、次いで可動カム１５０のノッチ９６ａ内に落ちる。操作員に弁１０が開口位置にあることを示すために、この運動が生じたとき、明確でかつ可聴のスナップ音、クリック音が作られる。
【００６０】
ノッチ９６ａ及び９６内へのカム部分８２及び８２ａ上のリッジ９２及び９２ａのこの結合が回り止めとして作用する。可動カム１５０、駆動スリーブ１２０、及びハンドル１１０の更なる回転運動はない。弁１０の諸部品は、バネ１４０の力に対抗して開口位置に維持される。
【００６１】
こうして弁１０が開かれたとき、弁棒４０の先端部４６は弁座３０から最も遠くに離れ、そしてオリフィス３２を通過する流体が流れるための面積はその最大である。弁１０は、可動カム１５０のカム部分８２ａと固定カム８０のカム部分８２との結合により開口位置に維持される。
【００６２】
弁１０を開口状態から閉鎖状態に動かすために、ハンドル１１０が、軸線４４まわりで反対の閉鎖方向に回される。ハンドル１１０が回されると、ハンドルにスプライン結合された駆動スリーブ１２０がハンドルと共に回転する。駆動スリーブ１２０が回転すると、駆動スリーブにスプライン結合された可動カム１５０が、軸線４４まわりで駆動スリーブと共に回転する。
【００６３】
軸線４４まわりの可動カム１５０の回転が、可動カムのカム部分８２ａを、固定カム８０のカム部分８２に関して動かす（カム部分８２に沿って滑らす）。可動カム１５０のカム面８２ａ上のリッジ９２ａが、固定カム部分８２上のノッチ９６から円周方向で外れて動き、固定カム部分上のリッジ９２上に動き、更に固定カム部分のランプ面８８上に動く。
【００６４】
カム部分８２ａのランプ面８８ａが追随し、固定カム部分８２のランプ面８８との結合に動く。固定カム８０と可動カム１５０とのこの相対運動が生ずるため、カムは、可動カムが軸方向で第１の位置に向かって動き始めるに十分な位置、即ちハンドル１１０から離れかつ弁胴２０に向かう方向で動き出すに十分な位置に移動する。
【００６５】
同時に、バネ１４０の力がアクチュエーターステム６０、弁棒４０、及び可動カム１５０を、ハンドル１１０から離れかつ弁胴２０に向かう方向に強制する。可動カム１５０が回転すると、同時にこのバネ力が可動カムを軸方向で弁胴２０に向かう方向で動かす。アクチュエーターステム６０及び弁棒４０は、アクチュエーターステムとボンネット板７０との間のスプライン結合のため、軸方向において動くのみで回転はしない。
【００６６】
ステムバネ１４０からのバネ力は、アクチュエーターステム６０を経て弁棒４０に直接伝達される。バネ力が可動カム１５０を経て弁棒に伝達されることはない。可動カム１５０は、弁棒４０を閉鎖位置に駆動することはない。対比して、可動カム１５０は、弁棒４０を閉鎖位置から開口位置に駆動する。ハンドル１１０に加えられた開口のための力は、作動中、可動カム１５０を通って伝達される。
【００６７】
弁１０は、アクチュエーター１２が「開口」回り止めから外れて動くと、開口位置から閉鎖位置に自動的に動く。次いで、諸部品が開口位置から約７５ないし８０゜回転したとき、弁棒４０の先端部４６が弁座３０と組み合ってここに座る。この組合いが、弁棒４０及びアクチュエーターステム６０の閉鎖方向における更なる運動を阻止する。弁棒先端部４６は、弁棒４０が回転しないため、回転運動ではなくて軸方向の動きによってのみ弁座３０と組み合う。
【００６８】
弁１０が閉鎖位置になったとき、バネ１４０は完全には緩まず、従って弁を確り閉じた状態に維持する強制力を維持する。従って、弁棒４０を弁座３０上に実際に座らせるのはハンドル１１０に加えられた操作力ではなくてバネ４０の力である。これが弁１０の急激な閉鎖を緩和し、弁の置かれた流体システムにおける水力衝撃及び水力過渡現象を減少させる。更に、操作員は、弁１０が閉じられたことを確実化するためにハンドル１１０を完全閉鎖位置への回転力を加える必要がない。即ち、弁はバネ力により自動的に閉じられる。
【００６９】
弁１０が閉鎖状態にあるときは、可動カム１５０は、固定カム８０に向かうその運動範囲の終わりにはない。可動カム１５０のカム部分８２のランプ面８８ａは、固定カム８０のカム部分８２ａのランプ面８８と組合状態にある。可動カム１５０は、閉鎖方向においては固定カム８０に関して自由に回転できる。このように回転した場合は、これは軸方向でアクチュエーターステム６０から離れるように動き、このため弁１０が閉じられたとき、アクチュエーターステムと可動カム１５０との間の間隙１７０（図２）が存在する。可動カム１５０がこのように回転しない場合でも、可動カム１５０を経て弁部材４０にバネ力が伝達されることはない。
【００７０】
その結果、可動カム１５０は、固定カム８０とアクチュエーターステム６０（及び弁棒４０）との間に把持されず、固定カムとアクチュエーターステムとの間で「浮動」している。そこで、アクチュエーターステム６０はバネ１４０により閉鎖方向に強制されているが、アクチュエーターステムのショルダー６６は、可動カム１５０を固定カム８０と組み合うように強制することはない。可動カム１５０は、バネ１４０と弁部材４０との間の力伝達関係には置かれない。
【００７１】
弁座３０及び弁棒４０はプラスチックで作られるため、これらはやがては材料クリープ又はその他の変形を受ける。かかる材料クリープを補償しつつ弁棒先端部４６を弁座３０に対して保持するために、バネ１４０は、アクチュエーターステム６０と可動カム１５０との間の間隙１７０の存在により確実に閉鎖力を加える。弁先端部４６又は弁座３０が摩耗した場合、或いは材料クリープがある場合は、バネ１４０は、この摩耗を補償するために弁棒４０を閉鎖方向で更に下方に動かすことができる。これは、カム８０と１５０がこの運動を阻止しないためである。
【００７２】
図７は、弁１０が開口位置にあるときの固定カム１５０と可動カム８０との相対位置をグラフで示す。固定カム８０のカムプロフィルは実線で示される。可動カム１５０のカムプロフィルは破線で示される。
【００７３】
弁１０が開口位置にあるときは、可動カム１５０の第３の面部分９０ａが、固定カム８０の第３の面部分９０と隣接して組み合う。可動カム１５０の第４の面部分９４ａは、固定カム８０の第２の（ランプ）面部分８８の小部分と隣接して組み合う。可動カム１５０の第２の（ランプ）面部分８８ａは、固定カム８０の第４の面部分９４と隣接して組み合う。
【００７４】
可動カム１５０部分のリッジ９２ａは、固定カム部分８０のノッチ９６内に配置される。固定カム８０上のリッジ９２は、可動カム１５０のノッチ９６ａ内に配置される。弁１０が開口位置にあるときの２個のカム部分８２と８２ａとの重なりの心角は約２２゜である。
【００７５】
図８は、弁１０が閉鎖位置にあるときの固定カム８０及び可動カム１５０の相対位置をグラフで示す。固定カム８０のカムプロフィルは実線で表される。可動カム１５０のカムプロフィルは破線で表される。
【００７６】
弁１０が閉鎖位置にあるときは、可動カム１５０の第２の（ランプ）面部分８８ａは、固定カム８０の第２の（ランプ）面部分８８の上に重なる。上述のように、２個のカム８０と１５０とは、これらが閉鎖位置において組み合っている場合は、バネ１４０のバネ力を受けない。可動カム１５０は自由浮動状態であり、固定カム８０上でそれ自体の重量で単に静止しているだけである。２個のカム部分８２とは８２ａとの重なりは約６８゜である。２個のカム部分８２と８２ａとが重なる他の部分はない。
【００７７】
図９は、固定カム８０と可動カム１５０との間の接触面積と角度方向変位との間の関係を示すグラフである。図９において、弁アクチュエーター１２の接触面積が破線で示される。比較のため、カム及びカム従動子式弁アクチュエーターの接触面積が実線で示される。この場合は、カム従動子は小さい有効中心角、例えば１０゜以下を有する単なる隆起又はリッジである。
【００７８】
図９において、原点は、角度方向変位「ゼロ」、即ち弁１０の閉鎖位置を表す。この位置においては、（カムが結合したと仮定した場合の）接触面積はその最高値である。本発明により構成された一つの弁１０においては、２個のカム８０と１５０との間の接触，面積は、約５４８ｍｍ２（約０．８５平方インチ）である。閉鎖位置においては、カムが互いに接触していてもカムがバネ力を受けないことは勿論である。
【００７９】
弁１０が閉鎖位置から開口位置に向かって動くと、固定カム８０と可動カム１５０との相対位置は、これらの間の接触面積が減少するような方法で変化する。接触面積は、角度方向の変位約８０゜において最小に達する。この点においては、可動カム上のリッジ９２ａが、固定カム８２上のリッジ９２に上に置かれる。
【００８０】
弁１０が開口位置に向かって動き続けると、接触面積は再び増加し、９０゜回転において最大となる。この最大は、弁１０が図３及び７に示されるような開口位置にあるときに生ずる。本発明により構成された上述の一つの弁１０においては、開口位置における接触面積は、約１２９ｍｍ２（約０．２平方インチ）のすぐ下である。この面積は、弁１０が閉鎖位置にあるときの接触面積の約１９％である。
【００８１】
図１０は、固定カム８０と可動カム１５０との間の接触区域における面圧力と角度方向変位との間の関係を示すグラフである。弁アクチュエーター１２における面圧力は、破線で示される。比較のため、カム及びカム従動子式の弁アクチュエーターの面圧力が実線で示される。
【００８２】
図１０において、原点は角度方向変位「ゼロ」、即ち弁１０の閉鎖位置を表す。この位置において、各８０と１５０との間の面圧力は最低である。特に、カム８０と１５０とにはステムバネ１４０の力が加えられないため、弁が閉鎖されたときの面圧力はゼロである。カム８０及び１５０は、ステムバネ１４０との力伝達係合状態にない。
【００８３】
弁１０が閉鎖位置から開口位置に動き始めると、バネ１４０の力が作用し、２個のカム８０と１５０とが互いに組み合う。固定カム８０と可動カム１５０との相対位置は、接触面における面圧力が増加するような方法で変化する。
【００８４】
面圧力は、角度方向変位が約７５゜まで徐々に増加し、次いで角度方向変位約８０゜における最高値に急激に増加する。この点においては、可動カム部分８２ａ上のリッジ９２ａが、固定カム部分８２上のリッジ９２の上に置かれる。本発明により構成された一つの弁１０においては、この最高値における接触区域の面圧力は約１，６００ｋｇ／ｃｍ２（約２２，７５０ｐｓｉ）である。
【００８５】
弁１０が開口位置に向かって動き続けると、各８０と１５０との間の接触面の表面圧力は、これが約９０゜回転の低い点に達するまで急速に減少する。この低い点は、開口位置に弁１０があるとき、即ち、固定カム８０のリッジ９２が可動カム１５０のノッチ９６ａ内に落ち、かつ可動カムのリッジ９２ａが固定カムのノッチ９６内に落ちたときに生ずる。本発明により構成された一つの弁１０においては、カム８０と１５０との間の接触面における面圧力は、開口位置において、約８０．９ｋｇ／ｃｍ２（約１１５０ｐｓｉ）である。この圧力は、最大の面圧力（カム８０と１５０とが「開口回り止め」位置になる直前）の約５％である。圧力は、変位が約６０゜と７０゜との間で先に経験したレベルに低下する。
【００８６】
弁１０は、殆どのとき、開口し、閉鎖し、或いは開口位置と閉鎖位置との間を動くことができる。開口状態と閉鎖状態との間の運動の時間は短くかつ一時的である。従って、弁１０は、大部分の間、閉鎖位置或いは開口位置のいずれかにある。弁１２を作るプラスチック材料は、継続した圧縮荷重下では必然的にクリープを受ける。この荷重は弁１０が開かれているときに生ずる。この弁アクチュエーター１２では、カム８０及び１５０上の単位荷重は、開口位置における大きい接触面積のため、図示されかつ上述されたように弁１０が開口位置にあるとき非常に低い。加えて、カム８０及び１５０における単位荷重は、バネ力が伝達されないため、弁１０が閉鎖状態にあるとき、効果的にゼロである。この低い単位荷重のため、ただ１個のカム面及びカム従動子として組み合わせられた隆起／リッジを使用する弁アクチュエーターと比較して、弁棒、弁座、及びカム自体を含んだ弁アクチュエーター１２の材料のクリープ又はその他の変形は最小である。
【００８７】
本発明の以上の説明より、本技術熟練者は、本発明における改良、変化、及び変更に気づくであろう。熟練者のかかる改良、変化、及び変更は、特許請求の範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施例による手動式弁アクチュエーターを備えた放射状ダイヤフラム弁の、閉鎖位置において示された長手方向断面図である。
【図２】図１の一部分の拡大図である。
【図３】開口位置において示された図と同様な図である。
【図４】図１の弁の一部分を形成する可動カムの下方から見た斜視図である。
【図５】図１の弁の部分を形成する固定カムの上方から見た斜視図である。
【図６】カムの変位対回転角度を示すグラフである。
【図７】弁が開口位置にあるときの固定カムと可動カムとの相対位置を示すグラフである。
【図８】弁が閉鎖位置にあるときの固定カムと可動カムとの相対位置を示すグラフである。
【図９】固定カムと可動カムとの間の角度方向変位と接触面積との関係を示すグラフである。
【図１０】固定カムと可動カムとの接触区域における変位と面圧力との関係を示すグラフである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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