(57)【要約】電動アクチュエータ（１０２）とともに使用するための結合装置が、本明細書に記載される。本明細書に記載された例示的結合装置は、流体弁（１０４）の流体流れ制御部材（１１６）に作動可能に結合する結合組立体（１０６）および電動アクチュエータの駆動装置を含む。駆動装置が第１の回転方向（３０４）に回転することによって、結合組立体が第１の直線方向に移動し、駆動装置が第２の回転方向に回転することによって、結合組立体が第１の方向に対向する第２の直線方向に移動する。結合組立体は、流体流れ制御部材が、流体弁の弁座と密封的に係合し、電動アクチュエータへの電力が除去されたとき、着座負荷を流体流れ制御部材に提供するために撓まされる付勢要素（２０６）を含む。【選択図】図３
2013511006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動アクチュエータとともに使用するための結合装置であって、
流体弁の流体流れ制御部材と前記電動アクチュエータの駆動装置を作動可能に結合させるために結合組立体を備え、
前記駆動装置が第１の回転方向に回転することによって、前記結合組立体が第１の直線方向に移動し、前記駆動装置が第２の回転方向に回転することによって、前記結合組立体が前記第１の方向に対向する第２の直線方向に移動し、
前記結合組立体は、前記流体流れ制御部材が前記流体弁の弁座と密封的に係合し、かつ前記電動アクチュエータへの電力が除去されたときに、撓まされて着座負荷を前記流体流れ制御部材に提供する付勢要素を含む、結合装置。
【請求項２】
前記結合組立体は、筐体および駆動部材を備え、前記筐体は前記駆動部材を摺動可能に受け入れ、前記駆動部材は、前記電動アクチュエータの前記駆動装置の螺刻された出力軸に螺合可能に結合される、請求項１に記載の結合装置。
【請求項３】
前記筐体は、前記駆動部材を摺動可能に受け入れるために開口を有する本体を備え、前記筐体は、前記流体流れ制御部材に結合された弁茎を螺合可能に受け入れるために、前記筐体の第１の端部に隣接する段付面および前記筐体の第２の端部に隣接する螺刻された部分を含む、請求項２に記載の結合装置。
【請求項４】
前記駆動部材は、内側に螺刻された穴、および前記駆動部材と前記筐体を作動可能に結合させるために、前記筐体の前記段付面を係合する第３の端部に隣接するフランジを有する本体を備える、請求項３に記載の結合装置。
【請求項５】
前記弁茎を前記筐体に結合させるために、前記筐体の前記螺刻された部分によって受け入れられる挿入部材をさらに備える、請求項４に記載の結合装置。
【請求項６】
前記付勢要素は、前記駆動部材の前記フランジと前記挿入部材との間の前記筐体の前記開口内に配置され、前記付勢要素は、前記流れ制御部材が前記弁座と密封的に係合され、かつ前記駆動部材の前記フランジが前記筐体の前記段付面から離れるように移動する場合、撓まされる、請求項５に記載の結合装置。
【請求項７】
前記付勢要素は、ベルビルばねを備える、請求項１に記載の結合装置。
【請求項８】
電動アクチュエータとともに使用するための結合装置であって、
前記電動アクチュエータの駆動装置に作動可能に結合される駆動部材であって、前記駆動装置は、前記駆動部材を第１の位置と第２の位置と第３の位置との間で移動させる、駆動部材と、
前記駆動部材の少なくとも一部を摺動可能に受け入れる筐体と、
前記駆動部材が前記第３の位置にあるとき、前記電動アクチュエータへの電力が除去された場合に、着座負荷を流動弁の弁座と密封的に係合された流体流れ制御部材にかけるために、前記付勢要素が撓まされるように、表面と前記駆動部材との間に配置された付勢要素と、を備える結合装置。
【請求項９】
前記駆動部材は、前記駆動装置の螺刻された出力軸を第１の端部で受け入れるために螺刻された穴を有する本体を備え、前記筐体に第２の端部で摺動可能に結合される、請求項８に記載の結合装置。
【請求項１０】
前記駆動部材は、前記本体の前記第２の端部に隣接するフランジ部を含む、請求項９に記載の結合装置。
【請求項１１】
前記筐体は、そこを通る開口を有する本体、第１の端部に隣接する段付面、および弁茎を螺合可能に受け入れる第２の端部に隣接する螺刻された部分を備える、請求項１０に記載の結合装置。
【請求項１２】
前記駆動部材は、前記駆動部材の前記フランジ部が前記筐体の前記段付面から離れるように移動するとき、前記付勢要素を撓ませる、請求項１１に記載の結合装置。
【請求項１３】
前記駆動部材の前記フランジ部は、前記筐体の前記開口内に配置され、前記駆動部材が前記筐体を前記第１の位置と第２の位置との間で移動させるとき、前記筐体の前記段付部を係合する、請求項１１に記載の結合装置。
【請求項１４】
前記弁茎を前記筐体の前記螺刻された部分に結合させるための挿入部材をさらに備え、前記挿入部材は、前記弁茎を螺合可能に受け入れるために外側に螺刻された本体および内側に螺刻された穴を含む、請求項１１に記載の結合装置。
【請求項１５】
前記付勢要素は、前記挿入部材と前記駆動部材の前記フランジ部との間の前記筐体の前記開口内に配置されたベルビルばねを備える、請求項１４に記載の結合装置。
【請求項１６】
電動アクチュエータとともに使用するための結合装置であって、
駆動装置の回転運動を結合組立体の直線運動に変換する手段と、
前記変換する手段を弁茎に結合する手段であって、前記結合する手段は、前記変換する手段を前記結合する手段の第１の端部を介して摺動可能に受け入れ、前記弁茎を前記結合する手段の第２の端部を介して受け入れるために開口を含む、結合する手段と、
前記流れ制御部材が前記流体弁の弁座と密封的に係合し、着座負荷を提供する前記手段が撓まされ、前記電動アクチュエータへの電力が除去されたとき、着座負荷を前記弁茎に結合された流体弁の流体流れ制御部材に提供する手段と、を含む結合装置。
【請求項１７】
弁茎に結合する前記手段は筐体を備える、請求項１６に記載の結合装置。
【請求項１８】
前記筐体は、前記弁茎を前記筐体に結合するために挿入部を受け入れるための手段を含む、請求項１７に記載の結合装置。
【請求項１９】
変換する手段は、前記電動アクチュエータの前記駆動装置の出力軸を受け入れるための手段を含み、前記駆動装置が第１の回転方向に回転することによって、前記駆動部材が第１の直線方向に移動し、前記駆動装置が第２の方向に回転することによって、前記駆動部材が前記第１の方向に対向する第２の直線方向に移動する、請求項１６に記載の結合装置。
【請求項２０】
着座負荷を提供する前記手段は、前記結合する手段の表面と前記変換する手段の表面との間に配置された付勢する手段を含む、請求項１９に記載の結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して電動アクチュエータに関し、より具体的には、電動アクチュエータとともに使用するための結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御弁（例えば、スライディングステム弁）は、流体の流れを制御するためにプロセス制御装置に一般的に使用される。制御弁は、一般的に制御弁の作動を自動化するアクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ、油圧アクチュエータなど）を含む。ゲート弁、グローブ弁、ダイヤフラム弁、ピンチ弁、およびアングル弁などのスライディングステム弁は、一般的に開位置と閉位置との間の流体流れ制御部材（例えば、弁体）を駆動する弁茎（例えば、スライディングステム）を有する。
【０００３】
電動アクチュエータは、駆動装置（例えば、１つまたは複数の歯車）を介して流れ制御部材に作動可能に結合されたモータを利用することが多い。作動中、電力がモータに供給されたときに、電動アクチュエータは、弁を通って流れる流体を調節するために、閉位置と開位置との間の流れ制御部材を移動させる。弁が閉じられたときに、流れ制御部材は、一般的に弁の入口と出口との間で流体の流れを防止するために、流れ経路内に配置された環状シールまたは円周シール（例えば、弁座）を密封的に係合するように構成される。
【０００４】
弁が閉位置にあり、電力がモータに提供されたとき、モータは、一般的に流体流れ制御部材が弁の弁座と密封的に係合することを確実にするために、十分な着座負荷を流体流れ制御部材に提供する。電力がモータから除去されたとき、駆動装置（例えば、ウォーム歯車）は、弁座に対して流体流れ制御部材の位置を維持し、流体流れ制御部材が逆方向または反対方向（例えば、弁座から離れる）に実質的に移動することを防止する場合がある。しかし、駆動装置は、流体流れ制御部材が弁座と密封的に係合することを確実にするために、適切なまたは十分な着座負荷を流体流れ制御部材に提供できない恐れがある。結果として、流体は、弁の入口と出口との間の弁を通って漏れる恐れがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一例では、結合装置は、流体弁の流体流れ制御部材と電動アクチュエータの駆動装置を作動可能に結合させるために結合組立体を含む。駆動装置が第１の回転方向に回転することによって、結合組立体が第１の直線方向に移動し、駆動装置が第２の回転方向に回転することによって、結合組立体が第１の方向に対向する第２の直線方向に移動する。結合組立体は、流体流れ制御部材が流体弁の弁座と密封的に係合し、電動アクチュエータへの電力が除去されたときに、着座負荷を流体流れ制御部材に提供するために撓まされる付勢要素を含む。
【０００６】
別の例では、結合組立体は、電動アクチュエータの駆動装置に作動可能に結合される駆動部材を含む。駆動装置は、駆動部材を第１の位置と第２の位置と第３の位置との間を移動させる。筐体は、駆動部材の少なくとも一部を摺動可能に受け入れる。付勢要素は、表面と駆動部材との間に配置されて、駆動部材が第３の位置にあるときに、電動アクチュエータへの電力が除去されると、付勢要素が撓んで、着座負荷を流体弁の弁座と密封的に係合した流体流れ制御部材にかける。
【０００７】
さらに別の例では、結合装置は、駆動装置の回転運動を結合組立体の直線運動に変換する手段を含む。結合組立体は、変換する手段を弁茎に結合する手段を含む。結合する手段は、変換する手段を結合する手段の第１の端部を介して摺動可能に受け入れ、弁茎を結合する手段の第２の端部を介して受け入れるために開口を含む。また、結合組立体は、流れ制御部材が流体弁の弁座と密封的に係合し、着座負荷を提供する手段が撓まされ、電動アクチュエータへの電力が除去されたとき、着座負荷を弁茎に結合された流体弁の流体流れ制御部材に提供する手段も含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書に記載された例示的制御弁組立体を示す図である。
【図２】図１の例示的制御弁組立体を実装するために使用される、本明細書に記載された例示的結合組立体を示す図である。
【図３】図１の例示的制御弁組立体を開位置で示した図である。
【図４】図１の例示的制御弁組立体を中間位置で示した図である。
【図５】図１の例示的制御弁組立体を閉位置で示した図である。
【図６Ａ】図１〜図５の例示的アクチュエータとともに実装される、別の例示的制御弁組立体を示す図である。
【図６Ｂ】図１〜図５の例示的アクチュエータとともに実装される、別の例示的制御弁組立体を示す図である。
【図６Ｃ】図１〜図５の例示的アクチュエータとともに実装される、別の例示的制御弁組立体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
一般に、本明細書に記載された例示的電動アクチュエータは、アクチュエータの駆動モータへの電力が除去されたときに、着座負荷を流体弁に提供する。本明細書に記載された例示的電動アクチュエータは、電力を消費することなく着座負荷を提供する。より具体的には、例示的電動アクチュエータは、流体流れ制御部材が弁座と密封的に係合し、電動アクチュエータ（例えば、電動モータ）が電力を受け入れていないとき、着座負荷を弁の流体流れ制御部材に提供するために付勢要素を含んでもよい。例えば、付勢要素は、流体流れ制御部材が弁座と密封的に係合され（例えば、閉位置）、電力供給源が電力を電動アクチュエータのモータに提供できないとき、着座負荷を電動アクチュエータに作動可能に結合された流体流れ制御部材（例えば、弁体）に提供するために、力を加える１つまたは複数のばねとして実装されてもよい。
【００１０】
一方、一部の公知の電動アクチュエータは、電動アクチュエータがフェールセーフ状態にあるとき、十分な着座負荷を提供する付勢要素、クラッチおよびブレーキ装置の複雑な組合せを使用する。換言すると、公知の電動アクチュエータは、弁の流れ制御部材を、例えば、電力障害中、閉位置に移動させる付勢要素を含んでもよい。従って、流体弁が、電力障害が発生したときに開位置にある場合、付勢要素は、流体流れ制御部材を閉位置に移動させる。しかし、これらの公知のアクチュエータは、複雑な組立体を含むことが多い。さらに、フェールセーフ装置を有するこれらの公知の作動システムの一部は、一般的にフェールセーフ装置の作動を可能にする、クラッチを切断可能な歯車箱を含む。換言すると、駆動組立体は、一般的に、例えば、フェールセーフ装置の作動を可能にする歯車伝導部から作動可能に分離されなければならない。しかし、クラッチを切断可能な歯車箱は、比較的高価であり、操作が困難であり、弁およびアクチュエータ組立体の外径寸法が増大し、アクチュエータをともなう複雑な組立体を含む。さらに、このようなフェールセーフ装置は、一部の用途には必要とされない、かつ／または所望されないことがあり、それによって制御弁組立体のコストを不必要に増加させる。
【００１１】
図１は、本明細書に記載された例示的な制御弁組立体１００を示す。制御弁組立体１００は、結合組立体１０６を介して流体弁１０４に作動可能に結合された電動アクチュエータ１０２を含む。流体弁１０４は、入口１１２と出口１１４との間の流体流れ通路１１０を画定する弁本体１０８を含む。流体流れ制御部材１１６（例えば、弁体）は、流体流れ通路１１０内に配置され、入口１１２と出口１１４との間の弁口領域すなわち開口１２２を通って流れる流体を制御するために、弁座１２０と密封的に係合する座面１１８を含む。弁茎１２４は、流体流れ制御部材１１６に第１の端部１２６で結合され（例えば、螺合可能に結合され）、電動アクチュエータ１０２に結合組立体１０６を介して第２の端部１２８で作動可能に結合される。弁帽１３０は、弁本体１０８に結合され、弁茎１２４を摺動可能に受け入れるために穴部１３２を含む。弁帽１３０は、弁茎１２４を通過するプロセス流体の漏れを防止するために、および／または有害なもしくは汚染した流体の排出に対して環境を保護するために、流体弁１０４を通って流れるプロセス流体の圧力に対向するためにシールを提供する、弁パッキン組立体１３４を収容する。
【００１２】
この例では、電動アクチュエータ１０２は、例えば、締結具１４０および／または任意の他の適切な締結機構（複数可）を介して、電動アクチュエータ１０２の筐体１３８に結合されたモータ１３６を含む。モータ１３６は、例えば、交流（ＡＣ）モータ、直流（ＤＣ）モータ、可変周波数モータ、ステッピング・モータ、サーボ・モータ、または任意の他の適切なモータもしくは駆動部材などの任意のモータであってもよい。
【００１３】
モータ１３６は駆動装置１４２に作動可能に結合される。駆動装置１４２は、モータ１３６に電動アクチュエータ１０２の筐体１３８内に配置された伝送部（図示せず）（例えば、歯車伝送部）を介して作動可能に結合された駆動部材、即ち出力軸１４４を含む。示されたように、出力軸１４４は、ねじである。しかし、他の例では、出力軸１４４は、モータ１３６の回転運動を弁茎１２４の直線運動に変換するために、歯車装置、ボールねじ装置、送りねじ装置、および／または任意の他の適切な伝送装置でもよい。
【００１４】
示されていないが、伝送部は、歯車伝送部、または平歯車、遊星歯車、もしくは任意の他の適切な伝送部を有する歯車箱であってもよい。伝送部は、モータ１３６によって生成されるトルクを増幅するように構成され、増幅されたトルクを出力軸１４４に伝送してもよい。出力軸１４４に伝送された増幅されたトルクによって、流れ制御部材１１６をより大きい力で弁座１２０に係合することができ、したがって、流れ制御部材１１６が弁座１２０と密封的に係合され、かつ電力がモータ１３６に提供されるときに、弁本体１０８を通る流体流れを防止するために、弁座１２０とより緊密に密封的に係合させる。また、比較的小さくサイズ化されたモータ１３６を使用して、流れ制御部材１１６をモータ１３６によって生成されたトルクを増幅するように構成された伝送部で駆動してもよい。例えば、伝送部によって提供されたトルクの増幅量は、歯車のサイズ（例えば、歯車の歯の直径、歯の数など）に基づいて変化させることができる。さらに他の例では、モータ１３６は、出力軸１４４または弁茎１２４の第２の端部１２８に直接結合されてもよい。こうした直接駆動構造では、モータ１３６は、伝送部などのようないかなる他の中間機構またはデバイスもなしに、駆動軸１４４または弁茎１２４を直接駆動する。
【００１５】
図２に示されたように、結合組立体１０６は、筐体２０２、筐体２０２に摺動可能に結合された駆動カプラすなわち駆動部材２０４、および付勢要素２０６を含む。筐体２０２は、筐体２０２の第１の端部２１０と第１の端部２１０に対向する筐体２０２の第２の端部２１２との間を通る孔、即ち開口２０８を有する本体２０７（例えば、円筒形状の本体、矩形形状の本体など）を含む。示されたように、第１の端部２１０に隣接する開口２０８は、段付面すなわち肩部２１４（例えば、筐体２０２と一体形成される）を提供するために、第２の端部２１２に隣接する開口２０８の直径より小さい直径を有する。他の例では、フランジ（図示せず）は、段付面すなわち肩部２１４を提供するために筐体２０２に結合されてもよい。また、示されたように、第２の端部２１２に隣接する開口２０８は、挿入部２１８（例えば、締結具、ナットなど）、螺刻された部分２２２および外側に螺刻された外周部２２４を受け入れるために、内側に螺刻された孔を有する本体部２２０を含む。外側に螺刻された外周部２２４は、挿入部２１８を開口２０８の螺刻された部分２１６を介して筐体２０２に螺合可能に結合させ、それによって弁茎１２４が筐体２０２に結合する。
【００１６】
しかし、他の例では、筐体２０２は、弁茎１２４の螺刻された部分２２２を受け入れるように構成されてもよい。さらに他の例では、挿入部材２１８は、筐体２０２に（例えば、筐体２０２の第２の端部２１２に）締結具（例えば、ボルト、リベット、ピンなど）、締まり嵌め、圧入、および／または任意の他の適切な締結機構（複数可）を介して締結されてもよい。
【００１７】
駆動部材２０４は、本体部２２６（例えば、円筒形状本体部）およびフランジ部２２８を含む。本体部２２６は、出力軸１４４の螺刻された部分２３２を螺合可能に受け入れるために、螺刻された穴２３０を含む。フランジ部２２８は、付勢要素２０６と筐体２０２の肩部２１４との間の筐体２０２の開口２０８内に配置または捕捉される。フランジ部２２８は、駆動部材２０４を筐体２０２に作動可能に結合するために、駆動部材２０４を保持する。
【００１８】
付勢要素２０６は、挿入部材２１８（または弁茎）と駆動部材２０４のフランジ部２２８との間の筐体２０２内に配置される。この例では、付勢要素２０６は、ベルビルばねの重なりを含む。概して、ベルビルばねは、ベルビルばね上に付与された移動距離すなわち撓みに対して比較的高い負荷を提供する。したがって、結果として、例示的な結合組立体１０６は、比較的小さい占有面積を有するように構成されてもよく、それによって制御弁組立体１００の全体の外径または占有面積が低減する。他の例では、付勢要素２０６は、コイルばね、ばね座金、および／または任意の他の適切な付勢要素（複数可）であってもよい。
【００１９】
他の例では、付勢要素２０６は、フランジ２２８と肩部２１４との間の筐体２０２内に配置されてもよい。さらに別の例では、付勢要素（たとえば、ばね）は、筐体１３８の端部２３４と駆動部材２０４との間に配置されてもよい。さらに他の例では、結合組立体１０６および／または付勢要素２０６は、図２に示された例示的結合組立体１０６内に提供された着座負荷の方向と反対方向に着座負荷を提供するように構成されてもよい。このような構成によって、結合組立体１０６が、流体制御部材および図１に示された弁座（たとえば、押して開く流体弁）と反対の構成の弁座を有する流体弁とともに使用されることが可能になる。
【００２０】
図３を参照すると、流体弁１０４は、開位置３００で示されており、結合組立体１０６の付勢要素２０６は、第１の状態または実質的に撓まされていない状態３０２にある。図４は、閉位置４００にある流体弁を示すが、結合組立体１０６の付勢要素２０６は実質的に撓まされていない状態４０２にあることを表す。図５は、閉位置５００にある流体弁を示し、着座負荷５０４を流れ制御部材１１６に提供するために、実質的に撓まされた状態５０２にある付勢要素２０６を表す。
【００２１】
図３乃至図５を参照すると、作動時、モータ１３６は、流体弁１０４を、図３に示されたような開位置３００に向かって移動させるために、出力軸１４４を第１の方向３０４（例えば、時計回りの方向）に軸３０６を中心に、また流体弁１０４を図４および図５に示されたような閉位置４００および５００に向かって移動させるために、第１の方向３０４に対向する第２の方向４０４（例えば、反時計方向）に軸３０６を中心に、駆動または回転させる。
【００２２】
流体弁１０４を開位置３００に向かって移動させるために、電力がモータ１３６に提供される。伝送部（図示せず）によって、出力軸１４４が第１の方向３０４（例えば、時計回りの方向）に軸３０６を中心に回転する。出力軸１４４が第１の方向３０４に回転することによって、結合組立体１０６が軸３０６に沿って流体弁１０４から離れる方向に直線運動で移動する。より具体的には、出力軸１４４が第１の方向３０４に回転するにつれ、出力軸１４４の螺刻された部分２３２は、駆動部材２０４の螺刻された穴２３０内を回転することによって、フランジ部２２８が筐体２０２の肩部２１４を係合するように、駆動部材２０４が軸３０６に沿った方向に直線移動する。駆動部材２０４のフランジ部２２８が筐体２０２の肩部２１４を係合することによって、筐体２０２が流体弁１０４から直線方向に離れるように移動する。次いで、筐体２０２によって、流れ制御部材１１６が弁座１２０から離れるように移動し、入口１１２と出口１１４との間の流体流れ経路１１０を通る流体流れを可能にするまたは増加させる。
【００２３】
図４に示されたように流体弁１０４を閉位置４００に向かって移動させるために、電力がモータ１３６に供給され、出力軸１１４を第２の方向４０４（例えば、反時計方向）に伝送部を介して回転させる。出力軸１４４が第２の方向４０４に回転することによって、結合組立体１０６が軸３０６に沿って弁本体１０８に向かった方向に直線移動する。より具体的には、出力軸１４４の螺刻された部分２３２が駆動部材２０４の螺刻された穴２３０内を回転することによって、駆動部材２０４が軸３０６に沿った方向に直線移動する。次いで、結合組立体１０６によって、流れ制御部材１１６が、入口１１２と出口１１４との間の流体流れを制限または防止するために、弁座１２０に向かって移動する。
【００２４】
付勢要素２０６は、付勢力を提供し、駆動部材２０４が流体弁１０４に向かって移動するときは、略撓まされていない状態４０２にある。付勢要素２０６によって提供された付勢力によって、駆動部材２０４が筐体２０２を直線方向に流体弁１０４に向かって移動させることが可能になる。さらに、付勢要素２０６によって提供された付勢力は、そうでなければ駆動部材２０４、筐体２０２、弁茎１２４などの間で起こる場合があるロストモーションを実質的に低減する、またはなくす。換言すると、付勢要素２０６によって提供された付勢力によって、結合組立体１０６が図３に示された位置と図４に示された位置との間を移動するとき、結合組立体１０６が実質的に単一構造として移動することが可能になる。当然のことながら、他の例では、付勢要素２０６は、駆動部材２０４が筐体２０２を弁本体１０８に向かって移動させる前に撓むように構成されてもよい。これも筐体２０２、駆動部材２０４、弁茎１２４または制御弁組立体１００の任意の他の構成部品の間のロストモーションを実質的に低減する、または防止する。
【００２５】
弁１０２が閉位置４００にあるとき、流体流れ制御部材１１６の座面１１８は、弁１０２を通る流体流れを防止するために弁座１２０を密封的に係合する。この位置において、弁茎１２４は筐体２０２に挿入部材２１８を介して堅く結合され、流体流れ制御部材１１６は弁座１２０（たとえば、移動距離またはストローク位置の端部）と係合されるので、筐体２０２は、もはや弁座１２０に向かってさらに移動することはない。しかし、モータ１３６が駆動部材２０４を直線方向で弁座１２０に向かって駆動し続けることによって、駆動部材２０４は筐体２０２と摺動可能に結合するので、付勢要素２０６が図５に示されたように撓むまたは加圧される。換言すると、筐体２０２は、図４に示されたようにその位置に留まり、駆動部材２０４のフランジ部２２８は筐体２０２の肩部２１４から直線方向に離れるように移動して、図５に示されたように付勢要素２０６を撓ませるまたは加圧する。
【００２６】
図５に示されたように閉位置５００にあるときは、モータ１３６は、電力がモータ１３６に提供されたとき、着座負荷を流体流れ制御部材１１６に提供する。しかし、電力がモータ１３６から除去されたときは、流れ制御部材１１６は、弁座１２０を密封的に係合するために適切なまたは十分な着座負荷が不足することがある。モータ１３６および／もしくは伝送部の逆駆動抵抗はその位置を維持させるか、または駆動部材２０４の直線運動を防止するが、モータ１３６および／または伝送部の逆駆動抵抗は、電力がモータ１３６から除去されたときには、着座負荷を流れ制御部材１１６に維持または提供するために適切ではないかもしれない。流れ制御部材１１６が弁座１２０と密封的に係合されると、適切な、または十分な着座負荷が開口１２２を通る流体の漏れを防止する。換言すると、流体弁１０４の通路２１０を通る流体流れを実質的に防止するために、適切、または十分な着座負荷が、流体流れ制御部材１１６を、弁座１２０が密封的に係合した状態に維持する。このような着座負荷がないと、流体は、流体流れ制御部材１１６のシール面１１８が弁座１２０を係合しているときでさえ、開口１２２を通過して漏れるかもしれない。
【００２７】
結合組立体１０６は、電力がモータ１３６から除去される一方で、流れ制御部材１１６が弁座１２０と密封的に係合される場合、流体流れ制御部材１１６を弁座１２０と密封的に係合した状態を維持または保持するために、機械的な着座負荷５０４を提供する。例えば、緊急事態の間、電力障害中、または電動アクチュエータ１０２（例えば、モータ１３６）への電力供給が除去または停止された場合、流出（例えば、化学物質流出）を防止するために、流体弁１０４を閉位置４００に維持または保持することが必要な場合がある。そうでなければ、適切なまたは十分な着座負荷を流体流れ制御部材１１６に、例えば停電中に提供することができないことによって、流体流れが入口１１２と出口１１４との間の弁１０４の開口１２２を通過する恐れがある。例えば、注入口１１２における加圧された流体の圧力は、流体流れ制御部材１１６のシール面１１８が弁座１２０から離れるように移動して、流体が出口１１４に向かって流れる、または漏れることが可能になるように、流体流れ制御部材１１６に対して（例えば、図５の配向において弁帽１３０の方向に）力を提供することがある。
【００２８】
従って、例示的な結合組立体１０６は、流体弁１０４が閉位置５００にあり、電力が電動アクチュエータ１０２から除去されたときに、流体流れ通路１１０を通る流体流れを防止するために、着座負荷５０４を流体流れ制御部材１１６に提供する。具体的には、結合組立体１０６は、着座負荷を無限に提供する。追加的にまたは代替的に、結合組立体１０６は、着座負荷（例えば、着座負荷５０４）を電力消費なしに（即ち、実質的に電力消費ゼロで）提供する。したがって、一部の例では、弁１０４が閉位置５００にあるときは、モータ１３６への電力はエネルギーを節約するために除去されてもよく、それによって電動アクチュエータ１０２の性能および／または効率が向上する。
【００２９】
さらに、結合組立体１０６は、電動アクチュエータ１０２への電力が除去されると、着座負荷を提供するためにクラッチ機構、付勢要素の複雑な組合せおよび／またはブレーキ装置を必要としないので、例示的電動アクチュエータ１０２は、製造費用を削減し、制御弁組立体１００の維持管理を簡単にする。
【００３０】
図示されていないが、例示的な結合組立体１０６は、フェールセーフ機構を有する制御弁組立体とともに実装されてもよい。たとえば、例示的な制御弁組立体１００は、付勢要素またはシステムとともに実装されてもよく、それによって流れ制御部材１１６が、たとえば電力障害の間、もしくは電力がモータ１３６に提供されないとき、図４の閉位置４００に移動される。こうしたフェールセーフ機構は、たとえばクラッチ機構を介して実装されてもよい。
【００３１】
例示的な電動アクチュエータ１０２は、他のタイプの弁または制御デバイスに実装するために使用されてもよい。例えば、図６Ａ〜図６Ｃは、回転弁６０２に結合された、図１〜図５の例示的電動アクチュエータ１０２を有する例示的制御弁組立体６００を示す。回転弁６０２は、注入口６１０と排出口６１２との間の流体流れ経路６０８内に介装した円盤すなわち流体制御部材６０６を有する弁本体６０４を含む。流れ制御部材６０６は、弁茎６１４を介して弁本体６０４に対して回転可能に結合される。弁茎６１４の一部６１６（たとえば、スプライン端部）は、回転弁６０２から延在してレバー６１８に受け入れられる。次いで、レバー６１８は、電動アクチュエータ１０２の駆動部材２０４と流れ制御部材６０６を作動可能に結合させる。ロッド端部軸受６２０は、弁茎１２４の第１の端部１２６（図１Ａ）に結合され（例えば、螺合可能に結合され）、レバー６１８のレバーアーム６２２に締結具６２４を介して結合して、レバー６１８と駆動部材２０４を作動可能に結合させる。レバー６１８は、駆動部材２０４の直線変位を弁茎６１４の回転変位に変換する。
【００３２】
作動時、モータ１３６は、出力軸１４４を第１の方向６２６（例えば、時計回りの方向）に軸６２８を中心に回転させる。出力軸１４４が第１の方向６２６に回転することによって、結合組立体１０６が直線運動６３０で軸６２８に沿って移動する。より具体的には、出力軸１４４が第１の方向６２６に回転するにつれ、出力軸１４４の螺刻された部分２３２は、フランジ部２２８が筐体２０２の肩部２１４を係合するように、駆動部材２０４が第１の方向６３０に軸６２８に沿って直線的に移動するために、駆動部材２０４の螺刻された穴２３０内を回転する。駆動部材２０４のフランジ部２２８は、筐体２０２を第１の直線方向６３０に移動するために、筐体２０２の肩部２１４を係合する。次いで、駆動部材２０４によって、レバー６１８が第１の方向６３２に軸６３４を中心に回転する。弁軸６１４が第１の方向６３２に軸６３４を中心に回転することによって、流れ制御部材６０６がシール面６３６（例えば、開位置）から回転して離れ、入口６１０と出口６１２との間の弁本体６０４を通る流体流れが可能になる。
【００３３】
モータ１３６が出力軸１４４を第２の方向６３８（例えば、反時計方向）に軸６２８を中心に回転させると、出力軸１４４の螺刻された部分２３２は、駆動部材２０４が第２の直線方向６４０に移動するために、駆動部材２０４の螺刻された穴２３０内を回転する。駆動部材２０４が第２の直線方向６４０に移動するとき、結合組立体１０６によって、レバー６１４が第２の方向６４２に軸６３４を中心に回転する。弁軸６１４が第２の方向６４２に軸６３４を中心に回転することによって、流れ制御部材６０６がシール面６３６（例えば、閉位置）に向かって回転して、流体が注入口６１０と排出口６１２との間の弁本体６０４を通って流れることを防止または制限する。閉位置にあるときは、モータ１３６は、出力軸１４４を第２の方向６３８に回転させ続ける。しかし、筐体２０２は、流れ制御部材６０６がシール面６３６に密封的に係合すると、第２の直線方向６４０にさらに移動することはできない（即ち、筐体はストローク位置の端部に到達した）。結果として、モータ１３６は出力軸１４４を駆動部材２０４に対して第２の方向６３８に回転させ続け、駆動部材２０４を第２の直線方向６４０に軸６２８に沿って付勢要素２０６に向かって移動させて、結合組立体１０６の付勢要素２０６を加圧するまたは撓ませる。換言すると、この例では、流れ制御部材６０６が、シール面６３６と密封的に係合し、モータ１３６が駆動部材２０４を第２の直線方向６４０に駆動し続ける場合、駆動部材２０４の肩部２２８は、付勢要素２０６を加圧し、着座負荷を流れ制御部材６０６に提供するために、筐体２０２の肩部２１４から離れるように移動する。
【００３４】
伝送部および／またはモータ１３６の逆駆動抵抗は、モータ１３６への電力が除去されたとき、レバー６１８が第１の方向６３２に軸６３４を中心に回転するのを防止するが、伝送部および／またはモータ１３６の逆駆動抵抗は、回転弁６０２が閉位置にあるとき、径路６０８を通る流体の漏れを防止するために、適切なまたは十分な着座負荷を提供できない恐れがある。たとえば、流れ制御部材６０６に提供される着座負荷が不十分である場合、入口６１０における流体の圧力は、流れ制御部材６０６とシール面６３６との間の流体漏れを生じる恐れがある。しかし、付勢要素２０６が撓まされた状態または加圧された状態のとき、電力がモータ１３６から除去され、流れ制御部材６０６が密封的に面６３６と密封的に係合された場合、付勢要素２０６は、流体流れ制御部材６０６をシール面６３６と密封的に係合した状態に維持または保持するために、適切なまたは十分な機械的な着座負荷を提供する力を加える。換言すると、たとえば付勢要素２０６は、撓むまたは加圧されたとき、流体流れ制御部材６０６がシール面６３６を密封的に係合し、モータ１３６への電力が除去された場合、注入口６１０において比較的高圧力の流体が流れ制御部材６０６とシール面６３６との間で、および径路６０８を通じて漏れることを実質的に制限または防止する力を提供する。
【００３５】
ある特定の例示的装置が本明細書に記載されてきたが、本発明の網羅する範囲はそれに限定されない。反対に、本発明は、添付された特許請求の範囲の範囲内に、文字通りに、または均等論のもとで適正に含まれるすべての装置および製造物品を網羅する。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【国際調査報告】
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