JP2006009944A - バイアスハウジングを備えた定量ボールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】定量ボールバルブにて粒状物質を分配する時に、ボールの表面に粒状物質が付着して、ボールの回転が妨げられて詰まりが生じる事を改良した定量ボールバルブを提供する。
【解決手段】定量ボールバルブ１０はバルブ本体とボール２０を有している。バルブ本体は上部半部材１４を通る入口通路３２と下部半部材１６を通る出口通路３４を有している。ボール２０は軸１１の周りを回転するよう半部材１４及び１６を通る円筒形座面２８及び３０に軸支されている。上部及び下部の２つのＯリング４６及び４８は軸４０と同軸に配置されボール２０の外部球面５０と、キャビティ１８の内部球面５２とのあいだでシールを形成する。ボール２０の表面に粒状物質４４が付着して場合に、ボール２０を収納するバルブ本体が、弾性的にともに傾けられる２つの半部材１４及び１６であって、そのような傾きに対して互いから分離するように調整されいる。
【選択図】図２

Description

本発明は、単位体積を分配する定量ボールバルブ、及び、より具体的には、弾性スプリットハウジング内に収納される際のそのようなボールバルブに関する。

定量ボールバルブは、ハウジング内のボールバルブの回転によって、ボール中の止まり穴が、分配する物質を受ける位置から、受けた物質を分配可能な別の位置に移動することができるものとして知られている。

従来公知のボールバルブには、特に粒状物質を分配するのに使用した際に、ボールの表面に付着してしまう物質があるとボールの回転が妨げられて、詰まり状態が生じ得るという欠点があった。このような状態は、特に、分配する物質がボールに対して粘着性であったり又は融合し得る粒状物質や、加湿条件下等で吸湿する粒状物質を含んでいる場合に起こり得る。

従来公知の装置が持つこれらの欠点を、少なくとも部分的に克服するために、本発明は、ハウジンクが、弾性的にともに傾けられる２つの相補的な半部材であってお互いから分離するように調整されたものからなる分配用ボールバルブを提供する。

本発明の目的は、改良された分配用ボールバルブを提供することである。

本発明の他の目的は、ボールを内部に収納するハウジングが、弾性的にともに傾けられる２つの相補的な半部材であってその傾きに対してお互いから分離するように調整されたものからなる分配用ボールバルブを提供することである。

１つの態様において、本発明は、
ハウジングが内部球形キャビティを有し、第一ポートが上記ハウジングの第一側面から上記キャビティへと開き、第二ポートが上記ハウジングの第二反対側面から上記キャビティへと開いており、
ボールが、上記球形キャビティの中心を貫く第一軸の周りを回転するよう、上記キャビティ内で上記ハウジングに同心的に収納されており、
上記ボールは、上記キャビティ内部で密閉連結のため、球形外表面を有しており、
上記ボールは、容積が分かっている止まり穴を有しており、
上記ボールは、上記止まり穴が上記第一ポートと連関する第一の位置と、上記止まり穴が上記第二ポートと連関する第二の位置との間で、上記第一軸の周りを回転するよう調整されており、
上記ボールの上記球形外表面と上記キャビティとの間の上記密閉連結は、上記第一の位置と上記第二の位置との間で上記ボールが回転するあいだ維持されることによって、上記第一の位置と上記第二の位置との間での上記ボールの回転が、上記第一ポートとの連関から上記第二ポートとの連関へと所定の体積を動かすよう調整されており、
上記ハウジングは相補的な２つの半部材からなり、第一半部材が上記第一ポートを有し、第二半部材が上記第二ポートを有し、各半部材は上記キャビティのおよそ半分を有しており、
上記第一及び第二半部材は互いに組み合わされてそのあいだに上記キャビティを形成し、上記第一半部材における全般的に水平な第一合わせ面が、上記第二半部材の全般的に水平な第二合わせ面と、回転可能かつ密閉可能な状態で連結するよう調整されており、
バイアス機構が上記第一及び第二半部材をともに弾性的に傾けて、上記全般的に水平な第一合わせ面を上記全般的に水平な第二合わせ面と密閉連結させ、
上記第一及び第二半部材は、上記バイアス機構の傾きに対してそれらの水平な合わせ面で互いから分離するよう調整されている
ことからなるボールバルブを提供する。

まず定量ボールバルブ１０の第一態様を示した図１〜４を参照する。ボールバルブ１０は、上部半部材１４及び下部半部材１６から構成されたバルブ本体１２、並びに、ボール２０を持つものとして示される。バルブ本体１２はその中心に球形キャビティ１８を有しており、その内部で、ボール２０が、ボールから軸１１と同軸的に伸びる円筒形スタブアクスル２２及び２４によって、軸１１を回転可能にジャーナルされる。軸１１は球形キャビティ１８の中心２６を貫いている。スタブアクスル２２及び２４は、軸１１と同軸的な円筒形アクスル座面２８及び３０において回転可能にジャーナルされている。座面２８及び３０それぞれの半分は、半部材１４及び１６それぞれに形成される。

バルブ本体１２は、上部半部材１４を通る入口通路３２をその上部に、下部半部材１６を通る出口通路３４をその下部に有する。ボール２０は、バルブ本体１２内の球形キャビティ１８内部に配置される。ボール２０は、球形キャビティ１８の中心２６を貫く軸４０の周りに、軸１１と垂直に形成された円筒形止まり穴３６を有する。止まり穴３６はひとつの止まり末端３８で閉じられ、他方の止まり末端４０で開口している。ボール２０は、半部材１４及び１６を通る円筒形座面２８及び３０にジャーナルされているボール２０の反対側における円筒形スタブアスクル２２及び２４のために半部材１４及び１６の間でジャーナルされるよう軸１１の周りを回転するよう配置される。円筒形スタブ部材１４のひとつはキーホールを有しており、これはシャフト４４を受けてボール２０を回転するよう調整される。

ボール２０は、図２で示したように充填又は受け止め位置から回転可能である。ここで、ボール２０内の穴３６はホッパ４３に向けて開かれ、固体物質４４等の、ホッパ４３内にある物質４４は、重力によって、入口通路３２を通って落下し、ボール２０内部の穴３６を充填することができる。この位置から、ボール２０は図３で示したように、供給又は分配位置へと軸１１に沿って回転することができる。ここで、ボール２０はホッパ４３との連関を閉じ、ボール２０内の穴３６はバルブ本体１２の外へ出口通路３４に向けて開口することによって、ボール２０の穴３６内に受け止められている物質４４が重力下で分配される。このように、モーター又は手動等でシャフト４４によりボールが回転することによって、ボール２０はホッパ４３から物質４４を受け止め、次にこれを分配するものと理解されたい。

ボール２０とバルブ本体１２とのあいだを密閉させるために、上部及び下部の２つのＯリング４６及び４８は、Ｏリングが連結する入口通路３２及び出口通路３４それぞれについて軸４０と同軸的に配置され、ボール２０の外部球面５０と、キャビティ１８の内部球面５２とのあいだでシールを形成する。Ｏリング４６及び４８は、キャビティ１８の内部球面５２に形成された溝に収められる。

バルブ本体１２は、ハウジングの片面にひとつずつ２つの外部突起５４及び５６を有する。各突起５４及び５６は、軸１１及び軸４０のそれぞれに対して垂直な軸５８と同軸的に配置される。各突起の上半分５４ａ及び５６ａは上部半部材１４の一部からなり、各突起の下半分５４ｂ及び５６ｂは下部半部材１６の一部からなる。図で示すように、突起５４と５６はともに、軸５８と同軸的に配置された円筒形部材からなり、各突起の上半分５４ａ及び５６ａは、一般に断面が半円形の部材からなり、同じく断面が半円形である各突起の下半分５４ｂ及び５６ｂとかみ合っている。突起５４及び５６それぞれは、軸５８からの半径に対してそれぞれ垂直に向いた円形肩面５５及び５７を与える。この点で、環状溝が、軸５８に対して垂直に向いた円形肩面における各突起５４及び５６の周りに設けられる。

２つの弾性Ｏリング６０及び６２が、突起５４及び５６それぞれに対して環状溝内に取り付けられることによって、Ｏリングそれぞれが円形肩面に連結し、圧縮下で第一及び第二半部材１４及び１６をともに傾けることになる。

示される好ましい態様では、突起５４及び５６の周りに収納されることで半部材１４及び１６をともに動かすＯリング６０及び６２は、ボール２０とキャビティ１８とのあいだに配置されたＯリング４６及び４８と同じ大きさのものである。

突起５４及び５６の周りに配置されたＯリング６０及び６２の大きさは、その周りがしっかりと固定され、かつ、第一及び第二半部材１４及び１６を一緒に傾けて、上部半部材１４上にある全般的に水平な第一合わせ面６４を、下部半部材１６上にある全般的に水平な第二合わせ面６６と実質的な密閉連結させるようなものである。

上部及び下部半部材１４及び１６が弾性的にともに傾けられるという事実には、潜在的な詰まり状態で起こり得るものとして、ボール２０又は半部材１４及び１６に生じる損傷というよりは、例えば粒状物質４４の粒子が、ボール２０を回転させた際にボール２０の外部球面５０に付着した場合に、付着した物質によって事実上引き延ばされた半径を持つボール２０の回転によって、バルブ本体１２の２つの半部材１４及び１６が弾性Ｏリング６０及び６２の傾きに対して離れて広がるという利点がある。

本発明の分配用ボールバルブは、特に、ホッパ４３から粒状物質を分配する際の使用に向けられたものである。シャフト４４は、好ましくは、なんらかの回転用機械的機構によって、単位体積の物質４４を分配するのが望まれる時であればいつでも、連続的に、又は、より典型的には周期的に回される。好ましい回転モーターとしては、例えば、正確に制御されたステップ電気モーター等の電気機械的装置であってよい。あるいは、好ましいモーターとしては、空気圧で駆動する空気モーターからなるものでもよく、これにはボールの回転に逆らう力が大きすぎる場合に失速するという利点がある。

本発明の分配用ボールバルブが特に粒状固体物質及び粉末を分配するのに使用できるよう調整されるが、この装置は液体及びスラリーを分配するのにも有用である。

必要ではないが、ボール２０がバルブ本体１２内で正しい位置に確実に向くよう補助するために、スタブアクスル２２及び２４は異なる直径を持つことが好ましい。

次に、射出成形の際のように各種成分を形成させるように調整される際の、本発明の分配用ボールバルブ１０の第二態様を示した図５、６及び７を参照する。

図６では、簡略化のためにＯリング６０及び６２を示していない。図６は、バルブ半部材１４及び１６上で突起５４及び５６の周りに固定されたＯリング６０及び６２を示す。

スタブアクスル２２にはその末端において、ボール２０の相関的位置を指し示す矢印７０が示されている。スタブアクスル２２の末端周りのバルブ本体１２の外部側面には、ボールバルブが受け止め「ＦＩＬＬ（充填）」位置にあるか、又は、分配「ＦＥＥＤ（供給）」位置にあるか、又は、２つのあいだの、分配が生じ得ない「ＲＥＳＴ（休止）」位置にあるかを示す印が与えられる。第二の態様は、ボール２０を通常ＲＥＳＴ位置に維持しておくが、供給物を分配したいときにはまずＦＩＬＬ位置に動かして充填し次にＦＥＥＤ位置に動かして分配するというように、ボールをＦＩＬＬ位置とＦＥＥＤ位置とのあいだの１８０度を単に回転させるという使用に向けて調整されてもよい。分配後、バルブの再度の使用が望まれるまで、物質をＲＥＳＴ位置に動かす。

本発明を好ましい態様を参照して開示したが、当業者は数多くの変更や変形を想起しよう。本発明の定義のために、添付の請求の範囲を参照する。

分配用ボールバルブの第一態様を示す概略透視図 ホッパと連結した状態の、受け止め位置にあるボールバルブを示した、図１の区分線２−２′に沿った断面図 ボールバルブが分配位置にある、図２と同様の断面図 図１の区分線４−４′に沿った断面図 バイアスＯリングを除いた、本発明のボールバルブの第二態様を示す鳥瞰図 バイアスＯリングが定位置にある図５のボールバルブを示す正面図 図５のボールバルブからボールを示す図

符号の説明

１０、定量ボールバルブ
１１、軸
１２、バルブ本体
１４、上部半部材
１６、下部半部材
１８、球形キャビティ
２０、ボール
２２及び２４、円筒形スタブアクスル
２６、球形キャビティ１８の中心
２８及び３０、円筒形アクスル座面
３２、入口通路
３４、出口通路
３６、円筒形止まり穴
３８、止まり末端
４０、他方の止まり末端
４０、中心２６を貫く軸
４３、ホッパ
４４、シャフト
４４、物質
４６及び４８、Ｏリング
５０、ボール２０の外部球面
５２、キャビティ１８の内部球面
５４及び５６、外部突起
５４ａ及び５６ａ、各突起の上半分
５４ｂ及び５６ｂ、各突起の下半分
５５及び５７、円形肩面
５８、軸
６０及び６２、Ｏリング
６４、全般的に水平な第一合わせ面
６６、全般的に水平な第二合わせ面
７０、矢印

Claims (14)

1. ハウジングが内部球形キャビティを有し、第一ポートが前記ハウジングの第一側面から前記キャビティへと開き、第二ポートが前記ハウジングの第二反対側面から前記キャビティへと開いており、
   ボールが、前記球形キャビティの中心を貫く第一軸の周りを回転するよう、前記キャビティ内で前記ハウジングに同心的に収納されており、
   前記ボールは、前記キャビティ内部で密閉連結のため、球形外表面を有しており、
   前記ボールは、容積が分かっている止まり穴を有しており、
   前記ボールは、前記止まり穴が前記第一ポートと連関する第一の位置と、前記止まり穴が前記第二ポートと連関する第二の位置との間で、前記第一軸の周りを回転するよう調整されており、
   前記ボールの前記球形外表面と前記キャビティとの間の前記密閉連結は、前記第一の位置と前記第二の位置との間で前記ボールが回転するあいだ維持されることによって、前記第一の位置と前記第二の位置との間での前記ボールの回転が、前記第一ポートとの連関から前記第二ポートとの連関へと所定の体積を動かすよう調整されており、
   前記ハウジングは相補的な２つの半部材からなり、第一半部材が前記第一ポートを有し、第二半部材が前記第二ポートを有し、各半部材は前記キャビティのおよそ半分を有しており、
   前記第一及び第二半部材は互いに組み合わされてそのあいだに前記キャビティを形成し、前記第一半部材における全般的に水平な第一合わせ面が、前記第二半部材の全般的に水平な第二合わせ面と、回転可能かつ密閉可能な状態で連結するよう調整されており、
   バイアス機構が前記第一及び第二半部材をともに弾性的に傾けて、前記全般的に水平な第一合わせ面を前記全般的に水平な第二合わせ面と密閉連結させる
   ことからなることを特徴とするボールバルブ。
2. ハウジングはハウジングの片面にひとつずつ２つの外部突起を有しており、各突起は球形キャビティの中心を貫く第二軸と同軸に配置され、上記軸からの半径に対して垂直に向いた円形肩面を与えており、
   各突起は２つの半突起からなり、各突起の第一半突起は第一半部材の一部からなり、各突起の第二半突起は第二半部材の一部からなり、
   バイアス機構は２つの弾性環状リングからなり、ひとつのリングはそれぞれの突起の第一及び第二半突起双方における円形肩の部分を連結する突起それぞれに積載されており、それぞれの突起の第一及び第二半突起を動かすことによって、２つの半部材をともに動かすものである
   請求項１記載のボールバルブ。
3. 第一軸と同軸にキャビティ内に開口部を有し、これを通じて、ボールと、上記軸を中心にボールを回転させるボールバルブの外部機構とのあいだの連結がなされる
   請求項１記載のボールバルブ。
4. 開口部は、第一軸を中心に回転させるためボールをジャーナルする軸と同軸にジャーナル面を有する
   請求項３記載のボールバルブ。
5. ボールは、球形核、及び、核の片面にひとつずつ、第一軸と同軸に核から外に向けて伸長する２つのスタブアクスルを有し、
   各スタブアクスルは第一軸と同軸に外部ジャーナル面を有し、
   ハウジングは、第一軸と同軸にハウジングの片面にひとつずつ２つのアクシルベアリングを有し、これらはスタブアクスル上の外部ジャーナル面と相補的に、第一軸と同軸にジャーナル面を与えるもので、第一軸を中心とした回転のためにハウジング内にボールをジャーナルするためそれに連結するものであり、
   各アクシルベアリングは２つの半ベアリングを有し、各アクシルベアリングの第一半ベアリングは第一半部材の一部からなり、各アクシルベアリングの第二半ベアリングは第二半部材の一部からなる
   請求項１記載のボールバルブ。
6. ボールは、球形核、及び、核の片面にひとつずつ、第一軸と同軸に核から外に向けて伸長する２つのスタブアクスルを有し、
   各スタブアクスルは第一軸と同軸に外部ジャーナル面を有し、
   各突起は、上記軸と同軸にキャビティ内に開口部を有し、スタブアクスル上の外部ジャーナル面と相補的に、第一軸と同軸にジャーナル面を与えるもので、第一軸を中心とした回転のためにハウジング内にボールをジャーナルするためそれに連結するものである
   請求項２記載のボールバルブ。
7. 第一のスタブアクスルは、外部ジャーナル面が、第二スタブアクスルの外部ジャーナル面の半径とは異なる半径を有する
   請求項６記載のボールバルブ。
8. 各突起の面は、断面が第二軸を中心とした円形である
   請求項７記載のボールバルブ。
9. キャビティは球形内表面を有し、２つの弾性Ｏリングはそれぞれ、第一ポート及び第二ポートの各側面に、第一軸周辺で球形内表面の各凹所に配置されることで、
   ボールを連結して、軸周りのボールの回転時にそれでシールを形成する
   請求項１記載のボールバルブ。
10. キャビティは球形内表面を有し、２つの弾性Ｏリングはそれぞれ、第一ポート及び第二ポートの各側面に、第一軸周辺で球形内表面の各凹所に配置されることで、
    ボールを連結して、軸周りのボールの回転時にそれでシールを形成し、
    ２つの弾性Ｏリング及び２つのシーリングリングは交換可能である
    請求項２記載のボールバルブ。
11. 第一の位置と第二の位置とのあいだでボールを回転させる機構をさらに含む
    請求項１記載のボールバルブ。
12. ボールを回転させる機構は、シャフトによって連結されるよう調整された、上記ボールに刻み目を含む
    請求項１１記載のボールバルブ。
13. 第一末端は流動性物質を含む第一容器と連関し、第二末端は出口と連関し、
    これによって第一の位置から第二の位置に至るボールの回転が、前記第一容器から前記出口に所定量の前記物質を移動させる
    請求項１記載のボールバルブ。
14. 第一末端は第一流動性物質を含む第一容器と連関し、第二末端は第二容器と連関し、
    これによって、第一の位置から第二の位置に至るボールの回転が、前記第一容器から前記第二容器に、止まり穴の容積に等しい所定量の物質を移動させる
    請求項１記載のボールバルブ。

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