(57)【要約】      （修正有）【課題】製造時の手動調整が必要なく、かつ製造コストが低く小型の弁解放メカニズムを提供する。【解決手段】弁解放メカニズムが、アクチュエータ２２、リング１８、複数のボールベアリング２０および保持装置２６を備える。リング１８は、リング内径部に沿って配置されたチャネルおよびランド部を備える。保持装置２６は、その周囲に互いに離間して配置された複数の穴３８を備えており、ボールベアリング２０は、複数の穴３８内で受けられる。リング１８が第１の位置にあるときには、ボールベアリング２０が、リング１８の内径部のランド部によって溝４２へと押される。心受台３０とのボールベアリング２０の残りの干渉が第１の閉位置に心受台３０をロックする。リング１８が第２の位置にあるときには、チャネル５２はボールベアリング２０を受ける。【選択図】図３Ａ
2012145225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータと、
リング内径部に沿って配置されたチャネルおよびランド部を有し、前記アクチュエータによって第１の位置から第２の位置へと移動可能とされたリングと、
複数のボールベアリングであって、各々が、前記リングが前記第１の位置にあるときに前記ランド部の１つと接触し、前記リングが前記第２の位置へと移動したときに前記チャネルの１つ内で受けられる、複数のボールベアリングと、
を備えた弁解放メカニズム。
【請求項２】
前記リングは、作動ピンを備え、該作動ピンは、前記第１の位置から前記第２の位置へと前記リングを移動させるように前記アクチュエータと接触することを特徴とする請求項１に記載の弁解放メカニズム。
【請求項３】
前記アクチュエータは、パイロットピストン式アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の弁解放メカニズム。
【請求項４】
前記リング内径部に隣接して配置された保持装置をさらに有し、該保持装置は、内部で前記複数のボールベアリングを受けるための複数の周方向に離間した穴を備えることを特徴とする請求項１に記載の弁解放メカニズム。
【請求項５】
内部を貫通する流路を有するとともに、少なくとも１つの停止部を備えてなる弁本体と、
前記保持装置を貫通して延びるように前記弁本体内に配置され、周方向溝を有する心受台であって、この心受台が前記流路を遮断する第１の位置と第２の位置との間で移動可能とされた心受台と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の弁解放メカニズム。
【請求項６】
前記保持装置は、前記リングが前記第１の位置にあるときに、前記溝が前記保持装置の前記複数の周方向に離間した穴と整列し、かつ前記ボールベアリングが前記ランド部によって前記心受台の前記溝へと押されるように、前記心受台の周囲に配置されることを特徴とする請求項５に記載の弁解放メカニズム。
【請求項７】
前記リングが前記アクチュエータによって前記第２の位置へと移動したときに、前記リングの前記チャネルは、前記保持装置の複数の穴と相互作用し、前記ボールベアリングは、前記心受台から離れて、前記リングの前記チャネル内で受けられることを特徴とする請求項５に記載の弁解放メカニズム。
【請求項８】
前記保持装置は、前記リングに対して前記保持装置の前記複数の穴を整列させるように前記弁本体の刻時穴内で受けられる割出しピンを備え、前記リングが前記第１の位置にあるときに、前記ランド部は、前記保持装置の前記複数の穴と相互作用し、前記リングが前記第２の位置にあるときに、前記リングの前記チャネルは、前記保持装置の前記複数の穴と相互作用することを特徴とする請求項５に記載の弁解放メカニズム。
【請求項９】
前記弁本体は、カバーおよび主本体部を有し、前記カバーおよび前記主本体部の双方は、前記リングが前記第２の位置へと移動したときに前記リングの作動ピンと接触する停止部を備えることを特徴とする請求項８に記載の弁解放メカニズム。
【請求項１０】
内部を貫通する流路を有した弁本体と、
前記弁本体内に配置された心受台であって、この心受台が前記流路を遮断する第１の位置と第２の位置との間で移動可能とされた心受台と、
前記弁本体内に前記心受台に隣接して位置決めされたアクチュエータと、
リング内径部に沿って配置されたチャネルおよびランド部を有し、前記アクチュエータによって第１の位置から第２の位置へと移動可能とされたリングと、
複数のボールベアリングであって、各々が、前記心受台と干渉して前記流路を遮断する前記第１の位置に前記心受台を維持するように、前記リングが前記第１の位置にあるときに前記ランド部の１つと接触する、複数のボールベアリングと、
を備えた高速弁。
【請求項１１】
前記複数のボールベアリングは、前記リングが前記第２の位置へと移動したときに、前記チャネル内で受けられることを特徴とする請求項１０に記載の高速弁。
【請求項１２】
前記リングと前記心受台との間に配置された保持装置をさらに備え、該保持装置は、内部に前記複数のボールベアリングを受けるための複数の周方向に離間した穴を備え、前記保持装置は、前記リングに対して前記保持装置の前記複数の穴を整列させるように前記弁本体の刻時穴内で受けられる割出しピンを備え、前記リングが前記第１の位置にあるときに、前記ランド部は、前記保持装置の前記複数の穴と相互作用し、前記リングが前記第２の位置にあるときに、前記リングの前記チャネルは、前記保持装置の前記複数の穴と相互作用することを特徴とする請求項１０に記載の高速弁。
【請求項１３】
前記リングは、作動ピンを備え、該作動ピンは、前記リングを前記第１の位置から前記第２の位置へと移動させるように前記アクチュエータと接触し、前記作動ピンは、前記リングが前記第２の位置にあるときに前記弁本体の少なくとも１つの停止部と接触することを特徴とする請求項１０に記載の高速弁。
【請求項１４】
前記弁本体は、カバーおよび主本体部を有し、該主本体部は、前記心受台の周囲に配置される前記リングを受けるための周方向溝を有し、前記カバーおよび前記主本体部の一方または双方は、前記第１の位置と前記第２の位置との間で回転することができる前記作動ピンを受けるためのスロットを備えることを特徴とする請求項１３に記載の高速弁。
【請求項１５】
前記アクチュエータは、パイロットピストン式アクチュエータであることを特徴とする請求項１０に記載の高速弁。
【請求項１６】
リング内径部に沿って配置されたチャネルおよびランド部を有し、第１の位置から第２の位置へと移動可能とされたリングと、
前記リング内径部に隣接して配置され、複数の周方向に離間した穴を有した保持装置と、
複数のボールベアリングであって、各々が、前記複数の周方向に離間した穴の１つ内に移動可能に配置され、前記リングが前記第１の位置にあるときに前記ランド部の１つと接触し、前記リングが前記第２の位置へと移動したときに前記チャネルの１つ内で受けられる、複数のボールベアリングと、
を備えた弁解放メカニズム。
【請求項１７】
前記保持装置は、前記リングに対して前記保持装置の前記複数の穴を整列させるように前記弁本体の刻時穴内で受けられる割出しピンを備え、前記リングが前記第１の位置にあるときに、前記ランド部は、前記保持装置の前記複数の穴と相互作用し、前記リングが前記第２の位置にあるときに、前記リングの前記チャネルは、前記保持装置の前記複数の穴と相互作用することを特徴とする請求項１６に記載の弁解放メカニズム。
【請求項１８】
内部を貫通する流路を有するとともに、少なくとも１つの停止部を備えてなる弁本体と、
前記保持装置を貫通して延びるように前記弁本体内に配置され、周方向溝を有する心受台であって、この心受台が前記流路を遮断する第１の位置と第２の位置との間で移動可能とされた心受台と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の弁解放メカニズム。
【請求項１９】
前記保持装置は、前記リングが前記第１の位置にあるときに、前記溝が前記保持装置の前記複数の周方向に離間した穴と整列し、かつ前記ボールベアリングが前記ランド部によって前記心受台の前記溝へと押されるように、前記心受台の周囲に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の弁解放メカニズム。
【請求項２０】
前記リングが前記アクチュエータによって前記第２の位置へと移動したときに、前記リングの前記チャネルは、前記保持装置の複数の穴と相互作用し、前記ボールベアリングは、前記心受台から離れて、前記リングの前記チャネル内で受けられることを特徴とする請求項１８に記載の弁解放メカニズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁に関し、特に、火災の抑止または他の高質量流量用途のために吐出性能を改良した弁解放メカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速かつ高質量流量弁解放メカニズムが、火災の抑止および他の用途のために、弁を迅速に開くように作動する。火災の抑止のために、高速弁（ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｖａｌｖｅ）によって、加圧気体が、早く広がる炎または爆発を抑止するように解放される。迅速な弁の開きを達成するために、一般に、従来の高速弁は、（一般に１０アンペアよりも高い）高電流で駆動する大型のソレノイドを用いている。さらに、弁の迅速な開きを許容するために、心受台を拘束する種々の構成要素、例えば、コレットを厳しい公差で製作し、他の構成要素に対して厳密に離間するように配置する必要がある。構成要素に対する上記厳密な離間を達成するために、製造時に、種々の重要な手動調整を実施する必要がある。上記の要求を考慮することにより、従来の高速弁は、製造コストが高くなり、大型のものとなり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
弁解放メカニズムが、アクチュエータ、リング、複数のボールベアリングおよび保持装置を備えている。保持装置は、リング内径部に隣接して位置決めされており、複数の周方向に離間した穴を備えている。周方向に離間した穴の各々は、内部で移動可能な複数のボールベアリングの１つを受ける。リングは、リング内径部に沿って配置されたチャネルおよびランド部を備えており、これにより、ボールベアリングは、保持装置に対して異なる距離だけ移動することができる。リングが第１の位置にあるときには、ランド部はボールベアリングと接触し、リングが第２の位置にあるときには、チャネルはボールベアリングを受ける。心受台は、溝を有しており、この溝は、心受台が第１の閉位置にあるときに保持装置の周方向に離間した穴と垂直方向に整列する。ボールベアリングは、リングのランド部によって心受台の溝へと押される。心受台とのボールベアリングの残りの干渉によって、心受台が第１の閉位置にロックされる。リングは、アクチュエータによって第１の閉位置から第２の位置へと移動し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】高速弁の一実施例の分解図である。
【図２Ａ】開口部の周囲に配置されたスロットを示す高速弁の主本体部の上面図である。
【図２Ｂ】作動ピンを有したアクチュエータリングの上面図である。
【図２Ｃ】開口部に隣接して配置されたスロットを示す高速弁のカバーの底面図である。
【図３Ａ】心受台が第１の閉位置にあるときの高速弁を示した断面図である。
【図３Ｂ】心受台が第２の開位置にあるときの高速弁を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１には、高速弁１０の一実施例の分解図が示されている。高速弁１０は、主本体部１４およびカバー１６を有した弁本体１２を備えている。また、高速弁１０は、リング１８、ボールベアリング２０、アクチュエータ２２、蓋２４、保持装置２６、緩衝器２８および心受台３０も備えている。主本体部１４は、開口部３２および周方向溝３４を備えている。リング１８は、作動ピン３６を備えている。保持装置２６は、穴３８および割出しピン４０を備えている。心受台３０は、溝４２を備えている。
【０００６】
図１に示したように、高速弁１０の弁本体１２は、主本体部１４およびカバー１６を備えている。カバー１６は、リング１８と、ボールベアリング２０と、該リング１８とボールベアリング２０との間に配置された他の構成要素とを取り囲むように主本体部１４に固定される。リング１８は、主本体部１４上に置かれており、作動時に、主本体部１４およびカバー１６に対して所定の角度で自由に回転することができる。同様に、ボールベアリング２０は、リング１８との接触によって移動することができる。ボールベアリング２０は、主本体部１４およびカバー１６の対称軸に対して半径方向および軸方向に移動する。アクチュエータ２２は、カバー１６内に配置されるとともに、蓋２４によって取り囲まれている。アクチュエータ２２は、作動時に、ピン３６と接触するようにリング１８に隣接して配置されている。
【０００７】
保持装置２６は、主本体部１４内に配置されており、保持装置２６の一部は、主本体部１４からカバー１６へと上方に延びる。保持装置２６は、リング１８の半径方向内周側に配置されている。リング１８は、保持装置２６に対して回転することができる。緩衝器２８は、主本体部１４内において、保持装置２６の内側部分と接触する。保持装置２６および緩衝器２８は、心受台３０を受けるように開口部と適合する。心受台３０は、主本体部１４の流路（図示せず）を通流する流体流を制限するように、保持装置２６、緩衝器２８および主本体部１４に対して直線的に移動することができる。
【０００８】
心受台３０は、保持装置２６の開口部および緩衝器２８の開口部と、主本体部１４の開口部３２との内部で受けられる。心受台３０の上部が、開口部３２から延びており、カバー１６の対応した開口部（図示せず）内で受けられる。周方向溝３４が、開口部３２の周囲において主本体部１４の上部へと延びる。周方向溝３４は、リング１８の下側縁部（ｌｏｗｅｒ  ｌｉｐ）を受け、該下側縁部は、周方向溝３４上に置かれる。作動ピン３６が、心受台３０と平行に上方および下方の双方向に延びており、主本体部１４およびカバー１６のスロット（図示せず）内で受けられている。作動ピン３６は、アクチュエータ２２の作動時に、アクチュエータ２２が作動ピン３６と接触することができるように、アクチュエータ２２に隣接して配置されている。
【０００９】
保持装置２６は、その周囲に互いに離間して配置された複数の穴３８と、割出しピン４０とを備えている。以下に説明するように、割出しピン４０は、リング１８に対して複数の穴３８を整列させるための主本体部１４の刻時穴（ｃｌｏｃｋｉｎｇ  ｈｏｌｅ）（図示せず）内で受けられる。ボールベアリング２０は、複数の穴３８内で受けられ、これにより、主本体部１４の流路（図示せず）を通流する流れを阻止する第１の閉位置に心受台３０があるときに、リング１８のみと接触するか、またはリング１８および心受台３０の双方に同時に接触するように移動することができる。特に、心受台３０が第１の閉位置にあるときに、周方向溝４２は、保持装置２６の複数の穴３８と垂直方向に整列する。ボールベアリング２０は、リング１８の内径部分によって溝４２へと押される。心受台３０とのボールベアリング２０の残りの干渉が第１の閉位置に心受台３０をロックする。
【００１０】
図２Ａ〜図２Ｃには、主本体部１４、カバー１６およびリング１８が示されている。図２Ａには、主本体部１４の上部が示されている。開口部３２および周方向溝３４に加えて、主本体部１４は、上側面４４と、刻時穴４６と、停止部５０Ａおよび停止部５０Ｂを有したスロット４８とを備えている。図２Ｂには、リング１８が示されており、該リング１８は、作動ピン３６、チャネル５２およびランド部５４を備えている。図２Ｃには、カバー１６の底部が示されており、該底部は、底面５６と、開口部３２Ａと、周方向溝３４Ａ，３４ＡＡと、停止部５０ＡＡおよび停止部５０ＢＢを有したスロット４８Ａとを備えている。
【００１１】
図２Ａに示したように、開口部３２は、主本体部１４を通して垂直方向に延びており、内部で保持装置２６を受ける（図１）。全ての実施例に必要とされている訳ではないが、任意選択的な周方向溝３４が、開口部３２の周囲に延びており、リング１８の下側縁部を受ける大きさに形成される。周方向溝３４の底部が、上側面４４の下方に配置されている。上側面４４は、カバー１６と接触する。刻時穴４６は、主本体部１４の内側部分からスロット４８へと開口部３２に隣接して垂直方向上方に延びている。刻時穴４６は、その内部で保持装置２６（図１）の割出しピン４０（図１）を受ける。スロット４８は、作動ピン３６の下側部分を受け、かつ作動ピン３６の移動を許容する大きさに形成されている。スロット４８は、その内部で作動ピン３６を受けることができる深さへと、周方向溝３４の下方に延びている。実施例によってスロット４８の長さを変化させることができ、これにより、第１の位置と第２の位置との間でリング１８の回転を増加または減少させることができる。リング１８が第１の位置にあるときには、作動ピン３６の一部が停止部５０Ａに接触している。リング１８が作動するときには、作動ピン３６は、スロット４８に沿って移動し、第２の位置において停止部５０Ｂと接触する。
【００１２】
図示した実施例では、作動ピン３６は、リング１８の対称軸と平行に垂直方向の上方および下方の双方向に延びている。リング１８は、その内径部が保持装置２６（図１）および心受台３０（図１）の周囲に配置される大きさに形成されている。リング１８の内径部は、チャネル５２と、チャネル５２の間に配置されたランド部５４とからなる列を有している。チャネル５２は、リング１８が第２の位置へと移動するときにボールベアリング２０を受けるための回転止めとして機能する大きさに形成されている。ランド部５４は、チャネル５２の間に配置されており、リング１８の対称軸に向かってチャネル５２よりも半径方向内周側にさらに突出している。リング１８が第１の位置にあるときには、ランド部５４は、ボールベアリング２０を押して心受台３０（図１）と干渉するように、ボールベアリング２０と接触している。
【００１３】
図２Ｃには、カバー１６の底面５６が示されている。底面５６は、主本体部１４の上側面４４と接触する。開口部３２Ａは、カバー１６へと延びており、主本体部１４（図２Ａ）の開口部３２と接触している。開口部３２Ａは、心受台３０（図１）の上部を受け、心受台３０が第１の閉位置から第２の位置へと移動するのに十分な深さを有している。任意選択的な周方向溝３４Ａ，３４ＡＡが、それぞれ異なる距離だけ、底面５６から内側へと延びる。周方向溝３４Ａはリング１８の上部を受けており、溝３４ＡＡは保持装置２６（図１）の上部を受けており、これにより、これらの構成要素は、主本体部１４とカバー１６との間に配置される。スロット４８Ａは、周方向溝３４ＡＡの深さよりも深く延びている。この深さにより、作動ピン３６（図２Ｂ）の上方に延びる部分をスロット４８Ａ内で受けることができる。スロット４８と同様に、実施例によってスロット４８Ａの長さを変化させることができ、これにより、ボールベアリング２０（図１）の数に基づいて第１の位置と第２の位置との間でリング１８の回転を増加または減少させることができる。特に、リング１８が第１の位置にあるときには、作動ピン３６の一部が停止部５０ＡＡと接触している。リング１８が作動するときには、作動ピン３６はスロット４８Ａに沿って移動し、第２の位置において停止部５０ＢＢと接触する。図示した高速弁１０の実施例には、主本体部１４およびカバー１６に停止部５０Ａ，５０Ｂ，５０ＡＡ，５０ＢＢを用いているが、他の実施例においては、主本体部１４またはカバー１６の一方のみに１つまたは複数の停止部を用いることもできる。
【００１４】
図３Ａおよび図３Ｂには、第１の閉位置および第２の開位置における組立状態の高速弁１０が示されている。図３Ａには、第１の閉位置にある心受台３０が流路４３を通流する流れを阻止した状態とされた高速弁１０が示されている。より良いシールを提供するために、心受台３０のピストン部分は、流路４３の側部と接触する１つまたは複数のガスケット５８を備えることができる。図３Ａに示したように、心受台３０は、周方向溝４２が保持装置２６の複数の穴３８と垂直方向に整列するように位置決めされている。（図３Ａには１つのみが示されている）ボールベアリング２０が、リング１８の内径部のランド部５４（図２Ｂ）によって溝４２へと押される。心受台３０とのボールベアリング２０の残りの干渉が第１の閉位置に心受台３０をロックする。
【００１５】
ランド部５４は、保持装置２６に対してリング１８を正確に位置決めすることにより、複数の穴３８と相互作用するとともにボールベアリング２０と接触するように整列する。特に、主本体部１４において心受台３０の周囲に保持装置２６を取り付けるときに、割出しピン４０（図１）は、刻時穴４６（図２Ａ）内で受けられる。割出しピン４０は、リング１８に対して、穴３８を有した保持装置２６を固定位置に固定するように機能する。リング１８は、主本体部１４およびカバー１６の各々の停止部５０Ａ，５０ＡＡによってランド部５４が複数の穴と相互作用するように整列する、アクチュエータ２２に隣接した所定の第１の位置に配置される。特に、第１の位置においては、作動ピン３６は、停止部５０Ａ，５０ＡＡと接触し、リング１８を位置決めする。
【００１６】
一実施例では、アクチュエータ２２は、本技術分野において周知のパイロットピストン式アクチュエータを備える。電気作動時には、パイロットピストン式アクチュエータは、制御された爆発にさらされ、高速でピストン６０を迅速に拡張して作動ピン３６と接触させ、リング１８を第１の位置から第２の位置へと移動させる。
【００１７】
図３Ｂに示したように、ピストン６０は、スロット４８，４８Ａ（図２Ａおよび図２Ｃ）に沿って作動ピン３６を移動し、第２の位置においてこの作動ピン３６を停止部５０Ｂ，５０ＢＢと接触させる。スロット４８，４８Ａは、リング１８を所定の回転角だけ回転させてチャネル５２（図２Ｂ）を複数の穴３８と相互作用するように整列させ、かつチャネル５２内でボールベアリング２０を受ける大きさに形成されている。この所定の回転角は、実施例によって変化し得る。特に、第２の位置において、ランド部５４（図２Ｂ）がボールベアリング２０と接触していないときには、ボールベアリング２０は、心受台３０から離れて、加圧コンテナから生じる流路４３内の圧力によって移動する。この圧力により心受台３０に垂直方向上方の力が加えられ、これにより、ボールベアリング２０と心受台３０との接触が減少し、ボールベアリング２０は、複数の穴３８を通してチャネル５２へと移動する。
【００１８】
従来の高速弁と比較して、開示した高速弁１０は、部品数、大きさおよび重量を減少しつつ、重要な設計基準、例えば、弁を開く時間を維持する。高速弁１０によって、従来技術に関連した製造時の手動調整が必要なくなる。さらに、特徴部、例えば、割出しピン４０、停止部５０Ａ，５０Ｂ，５０ＡＡ，５０ＢＢによって、誤った組立が行われる可能性が減少し、弁１０の信頼性が向上する。
【００１９】
本発明の例示的な実施例について説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2012145225.tif 000008