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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-31
(54)【発明の名称】安全弁
(51)【国際特許分類】
F16K 17/06 20060101AFI20240724BHJP
F16K 17/04 20060101ALI20240724BHJP
【ＦＩ】
F16K17/06 A
F16K17/04 H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024501878
(86)(22)【出願日】2022-06-27
(85)【翻訳文提出日】2024-03-06
(86)【国際出願番号】 IL2022050689
(87)【国際公開番号】W WO2023286045
(87)【国際公開日】2023-01-19
(31)【優先権主張番号】284806
(32)【優先日】2021-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500211542
【氏名又は名称】ハム－レット （イスラエル－カナダ） リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ホーナー，ガル
【テーマコード（参考）】
3H059
【Ｆターム（参考）】
3H059AA14
3H059BB06
3H059CA13
3H059CD05
3H059CE01
3H059DD09
3H059DD12
3H059FF04
(57)【要約】
ノーマルクローズ弁は、流体入口および流体出口を有するシートと、ダイヤフラムと、外部ハンドルと、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、を備える。弁は第１の方向にハンドルを押し進めることを可能にし、それにより少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して内部安全機構を移動させる。第１のステージの間には、ダイヤフラムはシート上へ押圧され、内部安全機構を通る加圧空気の流れが遮断され、弁内に閉じ込められた空気が通気され、それにより弁を閉状態にするかまたは閉状態で維持する。第２のステージの間には、内部安全機構を通る加圧空気の流れが可能となり、そこを通過した後の加圧空気は、シート上へダイヤフラムを押圧することに逆らうように作用し、空気の排出は低減され、それにより弁を開状態にするかまたは開状態に維持する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ノーマルクローズ弁であって、流体入口および流体出口を有するシートと、
ダイヤフラム、外部ハンドル、ならびに、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、
を備え、
弁はハンドルを第１の方向へ押し進めることを可能にするように構成され、それにより、少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して内部安全機構を移動させ、
第１のステージの間、
ダイヤフラムはシート上へ押圧され、
内部安全機構を通る加圧空気の流れは阻止され、
弁内に閉じ込められた空気は放出され、
それにより弁を閉状態にするか、または閉状態に維持し、
第２のステージの間、
内部安全機構を通る加圧空気の流れ可能となり、そこを通過した後の加圧空気は、シート上へダイヤフラムを押圧することに抗するように作用し、かつ空気の放出は低減され、
それにより弁を開状態にするかまたは開状態に維持する、
ノーマルクローズ弁。
【請求項2】
弁は、第１の方向とは反対の第２の方向にハンドルを押し進めることを可能にするようにさらに構成され、それにより、少なくとも第２のステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構を移動させる、請求項１に記載の弁。
【請求項3】
弁は、中間ステージを通して内部安全機構を移動させることを可能にするようにさらに構成される、請求項１に記載の弁。
【請求項4】
弁は、中間ステージを通して内部安全機構を移動させることを可能にするようにさらに構成される、請求項２に記載の弁。
【請求項5】
内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに向けてピストンを押す、請求項１に記載の弁。
【請求項6】
内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに向けてピストンを押す、請求項２に記載の弁。
【請求項7】
内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに向けてピストンを押す、請求項３に記載の弁。
【請求項8】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項１に記載の弁。
【請求項9】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項２に記載の弁。
【請求項10】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項３に記載の弁。
【請求項11】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項４に記載の弁。
【請求項12】
内部安全機構は、制御シャフトに向けて動作停止機構を付勢するための弾性手段をさらに備える、請求項８に記載の弁。
【請求項13】
内部安全機構は、動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段をさらに備える、請求項５に記載の弁。
【請求項14】
内部安全機構は、動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段をさらに備える、請求項８に記載の弁。
【請求項15】
ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトはハウジングチャンバの壁を通って延在し、かつ一連のダクトの一要素である、ねじ付ストッパをさらに備え、動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
制御シャフトに向けて動作停止シャフトを付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える、請求項８に記載の弁。
【請求項16】
ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトはハウジングチャンバの壁を通って延在し、かつ一連のダクトの一要素である、ねじ付ストッパをさらに備え、動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
制御シャフトに向けて動作停止シャフトを付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える、請求項１２に記載の弁。
【請求項17】
ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトがハウジングチャンバの壁を通って延在し、連続するダクトの一要素である、ねじ付ストッパ、をさらに備え、 動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
制御シャフトに向けて動作停止シャフトを付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える、請求項１３に記載の弁。
【請求項18】
ねじ付ストッパは、第１の領域および第２の領域を各々具備する少なくとも１つの溝と、
内部安全機構であって、少なくとも１つの軸受球を具備し、軸受球の各々は制御シャフト上で保持されて少なくとも１つの溝のうちの１つの溝内に位置する内部安全機構と、
をさらに備え、
外部ハンドルを回すことにより、少なくとも１つの軸受球は少なくとも１つの溝に沿って移動し、
少なくとも１つの軸受球が第１の領域にあるとき、内部安全機構は第１のステージを経て移動し、少なくとも１つの軸受球が第２の領域にあるとき、内部安全機構は第２のステージを経て移動する、請求項１５に記載の弁。
【請求項19】
少なくとも１つの溝は中間領域をさらに備え、少なくとも１つの軸受球が中間領域にあるとき、内部安全機構は中間ステージを経て移動する、請求項１８に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、安全弁に関する。
【背景技術】
【0002】
配管を通るガスおよび液体の流れにおいて管理を必要とするとき、弁などの制御機器に対する信頼が存在する。これらの弁およびガス／液体（一般に、プロセス流体と称される）は、大量化学製造、石油精製、ならびに製薬業および半導体産業を含むプロセスにおいて広範囲の用途を見出している。一般には、より小さいスケールではあるが同様の弁が研究でも使用され、さらには例えば、家庭用配管および自動車エンジン内での加熱システムでも使用される。
【0003】
空気作動式弁は、配管を通るプロセス流体などの媒体の流れを制御または調節するのに圧縮空気を使用するデバイスである。
【0004】
弁ポートを通って流れる媒体は、しばしば有害および有毒となり得るガスである可能性がある。
【0005】
しばしば、特には、可燃性であり、高い有毒性のまたは他の危険な物質が使用される場合、空気作動式弁はフェイルセーフを有さなければならず、また、例えば、機械的振動などにより、あるいは不慮のまたは認可されていない人間の介入などにより流れが誤って再開されることが不可能となるように、空気作動式弁が完全な閉位置でロックされ得ることを保証することが非常に重要である。これは、ロック可能な弁を使用することによって達成され得る。弁がエアツゥオープン（ＡＴＯ：ａｉｒ－ｔｏ－ｏｐｅｎ）である場合、弁はノーマルクローズ（ＮＣ：ｎｏｒｍａｌｌｙ ｃｌｏｓｅｄ）としても知られているフェイルクローズ（ＦＣ：ｆａｉｌ ｃｌｏｓｅｄ）となり、対して弁がエアツゥクローズ（ＡＴＣ：ａｉｒ－ｔｏ－ｃｌｏｓｅ）であるように設計されている場合、弁はフェイルオープン（ＦＯ：ｆａｉｌ ｏｐｅｎ）となる。
【0006】
一部の弁は、完全な開位置または完全な閉位置のいずれかで弁ハンドルをロックするためのパッドロックなどを含む。このようにロックすることは弁の不正操作および認可されていない操作を阻害することができるが、弁が修理または別の手動の操作を必要とする場合、弁はロック解除され、開状態から閉状態へのまたは閉状態から開状態への誤った切り替えが生じやすくなる。加えて、閉鎖／開放自体で不具合が生じた場合、例えば弁内に閉じ込められた空気を通気させることが失敗したり、または弁の中への加圧空気の流れを完全に止めることが失敗したりすることにより、これらの各々で、閉じることが意図される場合でも弁が開く可能性があるか、または弁が開いた状態が維持される可能性があり、ロックすることが役に立たなくなる。
【0007】
したがって、弁を開けた状態に維持するのに使用される加圧空気を遮断したり通気させたりしながらＮＣ弁を同時に手動で機械的に閉じることを可能にする機構を提供することにより、弁の状態の不慮の変化を防止する、さらには、弁が所望の状態であることおよび、弁が所望の状態を維持することを保証する、内部安全機能が依然として求められる。以下で説明される本発明は、安全で高い信頼性の手法でこの問題に対処する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、閉じている弁が不用意に開くのを防止することができる機構および弁を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
弁および機構は、さらに、弁が開状態にあることが意図される場合に、弁が不用意に閉じるのを防止することが可能となり得る。
【0010】
このような能力は、弁が以下のこと、すなわち機械的手段を用いて弁を内部でロックすること、弁空気圧操作に使用される空気供給を遮断すること、および弁を通気すること（これらのすべてが弁を閉じることである）、例えば、これらのすべてが、弁の第１の方向の１回の手動操作によるものであること、のすべてを同時に可能にするように構成される、ことをさらに含むことができる。
【0011】
「機械的手段を用いて弁をロックする」とは、弁をロックすることなどのために、互いに物理的に接触する一連の構成要素を介して力を伝達することを意味する。
【0012】
加えて、このような能力は、弁が以下のこと、すなわち、弁を機械的に内部でロック解除すること、弁の空気圧操作に使用される空気供給を接続すること、および弁の通気を低減するかまたは排除すること（これらのすべてが弁を開けることである）、例えば、これらのすべてが、第１の方向と反対となり得る弁の第２の方向の１回の手動操作によるものであること、のすべてを同時に可能にするように構成される、ことをさらに含むことができる。
【0013】
弁は、第２の方向の弁の操作において、限定された動作範囲にわたって弁を閉じたままとするのを可能にすることにより、閉じている弁を不用意に開くのを防止することを可能にするようにさらに構成され得る。
【0014】
弁は、第１の方向の弁の操作において、限定された動作範囲にわたって弁を開いたままとするのを可能にすることにより、開いている弁を不用意に閉じるのを防止することを可能にするようにさらに構成され得る。
【0015】
弁はさらに、例えば、ロック装置を用いて外部弁ハンドルをロックすることにより、弁を手動でロックするのを可能にするように構成されてもよく、ロックすることは、弁の上記の操作を防止することを含む。
【0016】
別の態様によると、方法および弁が提供され、ここでは、外部ハンドルの１回の回転が前述の機能を実行する。好適な実施形態では、記載された機構は、任意選択で、小さい設計調整ならびに機構および弁の両方の拡大縮小を通して、多くの異なるデザインの、現在市販されている空気圧動作式弁に適用（改造）され得る。
【0017】
別の態様によると、本機構は、
下側制御シャフトダクトを有し、外部ハンドルを操作することにより内部軸線に対して回転可能である、制御シャフトと、
ストッパダクトおよび、その中に配設された動作停止機構、を有する、ねじ付固定ストッパと、
を備える。
下側制御シャフトダクトを有し、外部ハンドルを操作することにより内部軸線に対して回転可能である、制御シャフトと、
ストッパダクトおよび、その中に配設された動作停止機構、を有する、ねじ付固定ストッパと、
を備える。
【0018】
動作停止機構は、ストッパダクトからストッパの外側まで延在する動作停止機構ダクトを含む。
【0019】
制御シャフトおよびねじ付ストッパは、弾性手段によって一体に付勢され得る。
【0020】
弁は、下側ダクトおよび動作停止機構ダクトが位置合わせされると開く。圧縮空気は、動作停止機構ダクトから下側ダクトまで通過することができる。下側ダクトを通過する圧縮空気は、例えば、プロセス流体入口およびプロセス流体出口を有するシート上にあるダウやフラムを押圧しないようにばねに力を加えることができ、それにより弁を介してプロセス流体が通過することを可能にする。
【0021】
ハンドルを操作して制御シャフトを回転させることにより、複数の事を同時かつ相乗的に引き起こすことができる。
１．下側ダクトが動作停止機構ダクトと位置をずらされ、圧縮空気は動作停止機構ダクトから下側ダクトまで通過することができない。
２．ストッパの構造により、ハンドルの操作により、制御シャフトおよびストッパが強制的に分離されてもよく、それによりそれらの間に隙間が形成され、したがって、下側ダクト内に閉じ込められた空気が隙間を介して通気することができる。
３．ハンドルの操作によって回転する間、制御シャフトはさらに下方に移動し（回転軸線に平行に）、結果として弁を機械的に閉じる（例えば、ダイヤフラムを下方に押す）。
これらの動きは弁を閉じるように一体に作用する。
１．下側ダクトが動作停止機構ダクトと位置をずらされ、圧縮空気は動作停止機構ダクトから下側ダクトまで通過することができない。
２．ストッパの構造により、ハンドルの操作により、制御シャフトおよびストッパが強制的に分離されてもよく、それによりそれらの間に隙間が形成され、したがって、下側ダクト内に閉じ込められた空気が隙間を介して通気することができる。
３．ハンドルの操作によって回転する間、制御シャフトはさらに下方に移動し（回転軸線に平行に）、結果として弁を機械的に閉じる（例えば、ダイヤフラムを下方に押す）。
これらの動きは弁を閉じるように一体に作用する。
【0022】
或る実施形態では、供給される加圧空気はハンドルポジショナを通って移動し、継続して制御シャフトの上側ダクトを通過し、ねじ付ストッパのストッパダクトの中に入り、次いで、そこを通過する動作停止機構ダクトを有する空気圧式動作停止機構の中に入る。その後、加圧空気は、下側ダクトおよび動作停止機構ダクトが位置合わせされている場合は、継続して制御シャフトの外側まで延在する制御シャフトの下側ダクトの中に戻り、弁の主ボディのいたるところに到達する可能性があり、下側ダクトおよび動作停止機構が位置合わせされていない場合は、加圧空気は遮断される。
【0023】
制御シャフトの下方にあるばねは、制御シャフトおよびねじ付ストッパを一体に維持することにより、制御シャフトの所定の溝内に着座する軸受球およびねじ付ストッパの傾斜チャネルを保持する。軸受球および角度付溝はシステムの内部ロック機構を形成するように構成され、それにより制御シャフトの望ましくない回転を防止する。角度付溝は３つのセクションに分割される。第１のセクションおよび最後のセクションは回転軸線に対して垂直であり、対して中間セクションは傾斜しており、これら３つのセクションの角度の大きさは異なる態様で変化する。このカスタムデザインは、溝の垂直領域に一定程度の安全性を生成し、ここでは、開放方向および閉鎖方向の制御シャフトのいずれの方向の回転もシステムを、その動作位置または動作停止位置から変えさせない。
【0024】
上記の概要は、単に、新規の弁の構造および動作ならびに動作および使用の方法の主要な原理を説明するものである。本概要は、クレームされる発明を限定するものとみなされるべきではなく、本発明の範囲はクレームの範囲のみによって決定されるべきである。
【0025】
後述の説明では、以下の用語は実施形態を説明するために使用されるものである。
【0026】
実質的に密閉するとは、無視できる程度の量の内部空気しか環境へ逃げない状況を意味する。
【0027】
システムの状態とは、開いているかまたは閉じられている弁の状態を意味する。開状態は、プロセス流体が弁を通って流れることができることを意味し、閉状態は、プロセス流体の流れが実質的に遮断されることを意味する。
【0028】
空気圧手段とは、加圧空気を開示される弁に提供する機器およびシステムを意味する。
【0029】
一態様によると、ノーマルクローズ弁が提供され、このノーマルクローズ弁は、
流体入口および流体出口を有するシートと、
ダイヤフラム、外部ハンドルならびに、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、
を備え、
弁はハンドルを第１の方向に押し進められることを可能にするように構成され、それにより、内部安全機構を少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して移動させ、
第１のステージの間、
ダイヤフラムはシート上へ押圧され、
内部安全機構を通る加圧空気の流れは遮断され、
弁内に閉じ込められた空気は放出され、
それにより、弁を閉状態にするか、または閉状態に維持し、
第２のステージの間、
内部安全機構を通る加圧空気の流れが可能となり、そこを通過した後の加圧空気が、シートの上へダイヤフラムを押圧することに逆らうように作用し、空気の放出が低減され、
それにより、弁を開状態にするか、または開状態に維持する。
流体入口および流体出口を有するシートと、
ダイヤフラム、外部ハンドルならびに、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、
を備え、
弁はハンドルを第１の方向に押し進められることを可能にするように構成され、それにより、内部安全機構を少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して移動させ、
第１のステージの間、
ダイヤフラムはシート上へ押圧され、
内部安全機構を通る加圧空気の流れは遮断され、
弁内に閉じ込められた空気は放出され、
それにより、弁を閉状態にするか、または閉状態に維持し、
第２のステージの間、
内部安全機構を通る加圧空気の流れが可能となり、そこを通過した後の加圧空気が、シートの上へダイヤフラムを押圧することに逆らうように作用し、空気の放出が低減され、
それにより、弁を開状態にするか、または開状態に維持する。
【0030】
或る実施形態では、弁はさらに、第１の方向に反対である第２の方向にハンドルを押し進めるのを可能にするように構成され、それにより、少なくとも第２のステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構を移動させる。
【0031】
或る実施形態では、弁はさらに、中間ステージを通して内部安全機構を移動させることを可能にするように構成される。
【0032】
或る実施形態は、内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、ここでは、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに接触させてピストンを押す。
【0033】
或る実施形態では、内部安全機構は、
空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを備え、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる。
空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを備え、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる。
【0034】
或る実施形態では、内部安全機構は、
動作停止機構を制御シャフトに向けて付勢するための弾性手段、
をさらに備える。
動作停止機構を制御シャフトに向けて付勢するための弾性手段、
をさらに備える。
【0035】
或る実施形態では、内部安全機構は、
動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段、
をさらに備える。
動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段、
をさらに備える。
【0036】
或る実施形態は、ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトはハウジングチャンバの壁を通って延在し、かつ一連ダクトの一要素である、ねじ付ストッパ、をさらに備え、
動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
動作停止シャフトを制御シャフトに向けて付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに、動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える。
動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
動作停止シャフトを制御シャフトに向けて付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに、動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える。
【0037】
或る実施形態では、ねじ付ストッパは、
第１の領域および第２の領域を各々備える少なくとも１つの溝、
をさらに備え、
内部安全機構は、少なくとも１つの軸受球を備え、その各々は制御シャフト上で保持されて少なくとも１つの溝のうちの１つの溝内に位置すし、
外部ハンドルを回すことにより、少なくとも１つの軸受球が少なくとも１つの溝に沿って移動し、
少なくとも１つの軸受球が第１の領域にあるとき、内部安全機構は第１のステージを経て移動し、少なくとも１つの軸受球が第２の領域にあるとき、内部安全機構は第２のステージを経て移動する。
第１の領域および第２の領域を各々備える少なくとも１つの溝、
をさらに備え、
内部安全機構は、少なくとも１つの軸受球を備え、その各々は制御シャフト上で保持されて少なくとも１つの溝のうちの１つの溝内に位置すし、
外部ハンドルを回すことにより、少なくとも１つの軸受球が少なくとも１つの溝に沿って移動し、
少なくとも１つの軸受球が第１の領域にあるとき、内部安全機構は第１のステージを経て移動し、少なくとも１つの軸受球が第２の領域にあるとき、内部安全機構は第２のステージを経て移動する。
【0038】
或る実施形態では、少なくとも１つの溝は、中間領域をさらに備え、
少なくとも１つの軸受球が中間領域にあるとき、内部安全機構は中間ステージを経て移動する。
少なくとも１つの軸受球が中間領域にあるとき、内部安全機構は中間ステージを経て移動する。
【0039】
本発明をより良好に理解することができるように、および、本発明を実行することが可能である手法を示すために、次に添付図面を例として参照する。添付図面では、本発明の一実施形態が示され、それにより、本発明が実際に具現化され得る手法が当業者および非当業者に明らかとなる。示される細部は例であり、説明的な考察のみを目的としており、本発明の原理および概念的見地の最も有用であって容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示されるものである、ことを強調しておく。これに関連して、本発明を根本的に理解するのに必要であるよりも詳細に構造的細部を示すことを試みない。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】従来技術の自動－手動複合弁を示す垂直方向断面図である。
【図2】新規のノーマルクローズ空気圧作動式弁の一実施形態のための組み立てを示す図であり、複数の主要な機構部品を示している。
【図3】動作停止位置にある、ノーマルクローズ空気圧作動式弁となるように組み立てられた一実施形態を示す図である。
【図4a】閉じており、動作停止状態にある空気圧作動弁を示す図である。
【図4b】その動作状態、すなわち（弁が開いている状態にある空気圧作動弁を通る空気の流れを示す図である。
【図5a】組立体の一実施形態を示す概略側断面図である。この図は空気流のための内部チャンバ、さらにはボールと傾斜溝との間の関係に焦点を当てている。弁は閉じられている。
【図5b】空気圧式動作停止機構の従属パートに焦点を当てている、制御シャフトおよび空気圧式動作停止機構の一実施形態を示す別の概略側断面図である。弁は閉じられている。
【図6】組立体内にある制御シャフト、具体的にはボールおよびそのハウジングを示す拡大図である。
【図7】傾斜溝およびその中での角度の変化を強調している、組立体内にあるねじ付ストッパを示す内部図である。
【図8a】ストッパを示す底面図である。
【図8b】空気の流れのための角度付ダクトおよび空気圧式動作停止機構を収容するのに使用されるオリフィスに焦点を当てている、ねじ付ストッパを示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
図１は従来技術の複合弁の垂直方向断面図であり、ここでは、弁ボディがダイヤフラムである「弁本体」２４を含む。ダイヤフラム２４が閉状態にあるとき、弁は「閉」状態にある。
【0042】
ダイヤフラム２４の状態に従って、上流流路２２および下流流路２１が接続されているかまたは切断されている。
【0043】
摺動体２８がダイヤフラム２４に向けて付勢され、それにより弁座２３に向けてダイヤフラム２４を下方に押す。
【0044】
弁本体１１内では、ダイヤフラム２４を閉じる方向にピストン２７をスナップ移動させるためのスナップ力を有するばね３９が、中間ケーシング１７とピストン２７との間に取り付けられ、通常は、ダイヤフラム２４を閉状態に維持するためにピストン２７を弾性的に付勢する。
【0045】
ピストン２７は、ステム３０の貫通孔３０ａを通過して弁本体１１内の第１の空気チャンバ３６の中に供給されて、弁本体１１の第１の空気チャンバ３６から排出される供給作動空気に反応して、弁開閉を可能にするために、ダイヤフラム２４から離れる方向に摺動する。
【0046】
弁は、手動操作ハンドル３３と、ステム３０と、ステム３０の外周部に取り付けられた一対のＯリング３０ｂと、を含む手動機構部分１３を有する。手動操作ハンドル３３の押圧動作が、弁本体１１内の作動空気をパージすることを可能にする。
【0047】
複合弁は、ピストン２７が上方に移動するのを可能にするように、弁本体１１内に設けられたピストン２７の一方側に作動空気を供給し、それによりダイヤフラム２４を弁座２３から切り離し、空気スイッチ弁を閉じて弁本体１１内の作動空気をパージするために手動機構部分１３の押圧動作を利用する。
【0048】
ケーシング１５は、上側ケーシング１６と、中間ケーシング１７と、下側ケーシング１８と、を含む。上側ケーシング１６の環状突出部分１６ａがロックねじ６０を用いて中間ケーシング１７の環状凹部分１７ａに締結されて堅固に固定され、ここでは環状突出部分１６ａは環状凹部分１７ａに嵌め込まれた状態にある。他方で、中間ケーシング１７および下側ケーシング１８は、中間ケーシング１７内に形成された雌ねじ１７ｂと下側ケーシング１８上に形成された雄ねじ１８ａとの間のねじ係合により互いに堅固に固定される。さらに、基部２０は、基部２０の雌ねじ部分２０ｃと下側ケーシング１８の下側部分上に形成された雄ねじ部分１８ｂとの間のねじ係合により、堅固に固定される。
【0049】
押圧部材３５および雄ねじ１８ａを含めた外周部のねじ構造が形成される。この構造は、押圧部材３５を回転させるときに押圧部材３５が中間ケーシング１７に対して上方および下方に移動させられるのを可能にする。押圧部材３５は、ピストン２７を押圧部材３５の下側端部分３５ｃに向けて押圧するように、弁本体１１内で軸線方向に移動させられる。
【0050】
図１に示される操作ハンドル３３は、作動空気の供給および排出が可能である開状態にあり、空気スイッチ弁部分１４を用いてダイヤフラム２４の開閉動作を実行することが可能な状態にある。手動操作ハンドル３３が閉状態にある場合では、弁本体１１内に設けられた空気スイッチ弁部分１４が、手動機構部分１３を介して弁本体１１に対する作動空気の供給を停止する。
【0051】
図１では、手動操作ハンドル３３を下方に押圧するとき、手動操作ハンドル３３に接続されたステム３０が、上側ケーシング１６に嵌め込まれた環状部材３１に対して摺動する。この時点で、空気供給ポート１４ａがステム３０に取り付けられたＯリング３０ｂによってシールされ、それにより、手動機構部分１３に対する作動空気の供給を強制的に停止することが可能となる。さらに、この時点で、手動操作ハンドル３３を動作させる前にＯリング３０ｂによってシールされたパージ孔３１ｂが周囲空気に連通されるために、ステム３０の貫通孔３０ａの中などで弁本体１１内に保管された作動空気がパージ孔３１ｂを通して放出される。さらに、押圧状態において手動操作ハンドル３３の回転動作が実行されると、ステム３０および押圧部材３５が接続部分６２によって連結されているために押圧部材３５が回転することになる。
【0052】
明確にこれまで認識されていない安全問題を重要視するために、解決策を提供する本発明の実施形態のうちのいくつかの実施形態を説明する。本発明の実施形態は上で説明した従来技術のデバイスといくつかの共通の特徴を共有するが、弁の不用意な開閉の問題を解決するなどの、追加の独自の設計の特徴を有する。
【0053】
図２は、位置ロック能力を有するノーマルクローズ空気圧式作動弁の実施形態１０００の組み立てを示す分解図である。
【0054】
図３は、動作停止位置にある組み立てられた実施形態１０００の断面図を示す。
【0055】
弁１０００はダイヤフラム１０１７を備える。上で説明した従来技術の弁と同様に、ダイヤフラム１０１７が下方に押圧されるとき、弁は機械的に閉じられ、ダイヤフラム１０１７が下方に押圧されないとき、弁が機械的に開く。
【0056】
弁１０００は、外部ハンドル１００２と、外部ラッチ１００３と、ねじ付ストッパ１００６と、空気圧式動作停止機構１００７と、制御シャフト１００９と、一連のダクト１０４３と、上側ガイド１０１２と、アクチュエータ１０１３と、ボディ１０１４と、をさらに備える。これらの部品は、ロッキングボルト１０１１、ならびに、第１のばね１０１０、第２のばね１０２５、および第３のばね１０１５、あるいは他の弾性部材を用いて、組み立てられて所定位置で保持される。これらの構成要素および他の構成要素の間の関係および相互作用を本明細書の以下で説明する。
【0057】
一態様によると、空気圧手段（加圧空気を提供する（図４ａ、４ｂの「空気」を参照されたい））によって開けられ得るノーマルクローズ弁１０００が提供される。
【0058】
弁１０００は、
流体入口１０１８および流体出口１０１９を有するシート１０１６、
ダイヤフラム１０１７、外部ハンドル１００２、ならびに、外部ハンドル１００２およびダイヤフラム１０１７に動作可能に連結された内部安全機構１０４４、
を含む。
流体入口１０１８および流体出口１０１９を有するシート１０１６、
ダイヤフラム１０１７、外部ハンドル１００２、ならびに、外部ハンドル１００２およびダイヤフラム１０１７に動作可能に連結された内部安全機構１０４４、
を含む。
【0059】
【0060】
弁はハンドル１００２を第１の方向（矢印Ｔ）へ押し進めるのを可能にするように構成され、それにより、少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して内部安全機構１０４４を移動させ、
第１のステージの間、ダイヤフラム１０１７への加圧空気の流れが動作停止され、弁１０００内の加圧空気が周囲へ放出され、それによりダイヤフラム１０１７および弁１０００を閉状態にするかまたは閉状態を維持し、
第２のステージの間、ダイヤフラム１０１７および弁１０００が開状態にあり、空気圧手段を介して内部安全機構１０４４を通って加圧空気が流れ、それによりダイヤフラム１０１７を開状態へ移行させる。
第１のステージの間、ダイヤフラム１０１７への加圧空気の流れが動作停止され、弁１０００内の加圧空気が周囲へ放出され、それによりダイヤフラム１０１７および弁１０００を閉状態にするかまたは閉状態を維持し、
第２のステージの間、ダイヤフラム１０１７および弁１０００が開状態にあり、空気圧手段を介して内部安全機構１０４４を通って加圧空気が流れ、それによりダイヤフラム１０１７を開状態へ移行させる。
【0061】
弁が「閉状態」にあるとは、プロセス流体が弁を通過することが停止されていることを意味し、ダイヤフラムが「閉状態」にあるとは、弁を通るプロセス流体の通過を阻止するためにダイヤフラムが十分に下方に押圧されていることを意味する。弁が「開状態」にあるとは、プロセス流体が弁（ボディ）を通過することが実質的に可能であることを意味する。ダイヤフラムが「開状態」にあるとは、プロセス流体の通過を阻止するくらいに十分にはダイヤフラムが下方に押されていないことを意味する。
【0062】
第１のステージおよび第２のステージは離散的なポイントではなく、つまり、ハンドルは、弁の状態を何ら変えることなく、例えば２０°の範囲といったように、実質的に各ステージで一定の範囲に沿って回される。
【0063】
或る実施形態では、弁１０００は、第１の方向Ｔとは反対の第２の方向にハンドル１００２を強制することを可能にするようにさらに構成され、それにより少なくとも第２のステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構１００７を移動させる。
【0064】
弁１０００は、図３に示されるように、ピストン１０３４（図４ａ）に回転可能に取り付けられた中空制御シャフト１００９を含む。ピストン１０３４は内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結し、ここでは、第１のステージの間、内部安全機構がダイヤフラムに向けてピストン１０３４を押す。
【0065】
中空制御シャフト１００９は中空ハンドルポジショナ１０４４に係合される。空気圧式動作停止機構１００７および制御シャフト１００９は、ａ）軸線Ａ周りに制御シャフト１００９を手動で回転させることにより、制御シャフト１００９に対する加圧空気の供給を停止して連続するダクト１０４３内から環境へ空気を排出することと、ｂ）制御シャフトに対して加圧空気を供給することであって、それにより、ダイヤフラム１０１７を下方に付勢する第３のばね１０１５を上方に押すことができ、ここでは連続するダクト１０４３内から環境まで空気を排出しない、制御シャフトに対して加圧空気を供給することと、を可能にするように協働する。このような排出が行われない場合、ダイヤフラム１０１７が不所望に開けられる可能性があり、それにより有害物質が放出される可能性がある。
【0066】
或る実施形態では、弁は、内部安全機構１０４４が第１のステージと第２のステージとの間の中間である第３のステージを通過できるようにさらに構成される。弁１０００は、第１の方向Ｔとは反対の第２の方向にハンドル１００２を強制するのを可能にするようにさらに構成されてもよく、それにより、第２のステージならびにその後の中間ステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構１０４４を移動させ、同様にハンドル１００２が第１の方向に押し進めることができ、ここでは内部安全機構１０４４が、第１のステージ、中間ステージ、さらには第２のステージを通過する。
【0067】
中間ステージの間、制御シャフト１００９は回転させられ、好適な実施形態では、ダイヤフラム１０１７および弁１０００は閉状態であり、空気圧手段を介して内部安全機構１０４４を通って加圧空気は流れず、それによりダイヤフラム１０１７は閉状態を維持する。
【0068】
或る実施形態では、内部安全機構１０４４は、
空気圧式動作停止機構１００７、制御シャフト１００９、ならびに、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを具備する一連のダクト１０４３を備え、
内部安全機構１０４４を移動させることは、動作停止機構１００７に対して制御シャフト１００９を移動させることを含み、
動作停止機構１００７および制御シャフト１００９は、第１のステージの間に動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを位置合わせして、それにより一連のダクト１０４３を位置合わせするように、配置される。
空気圧式動作停止機構１００７、制御シャフト１００９、ならびに、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを具備する一連のダクト１０４３を備え、
内部安全機構１０４４を移動させることは、動作停止機構１００７に対して制御シャフト１００９を移動させることを含み、
動作停止機構１００７および制御シャフト１００９は、第１のステージの間に動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを位置合わせして、それにより一連のダクト１０４３を位置合わせするように、配置される。
【0069】
内部安全機構１０４４は、或る実施形態では、
空気圧式動作停止機構１００７および制御シャフト１０００９を互いに対して付勢するための第１のばね１０１０および第２のばね１０２５をさらに備え、その結果、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされ、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間からの圧空気の漏洩が、もし存在する場合、ダイヤフラム１０１７が開けられるのを防止しない。
空気圧式動作停止機構１００７および制御シャフト１０００９を互いに対して付勢するための第１のばね１０１０および第２のばね１０２５をさらに備え、その結果、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされ、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間からの圧空気の漏洩が、もし存在する場合、ダイヤフラム１０１７が開けられるのを防止しない。
【0070】
内部安全機構１０４４は、或る実施形態では、
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための（ここからの加圧空気の漏洩を低減／排除するための）、Ｏリング１０２４などのシール手段をさらに備える。
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための（ここからの加圧空気の漏洩を低減／排除するための）、Ｏリング１０２４などのシール手段をさらに備える。
【0071】
或る実施形態では、弁はねじ付ストッパ１００６をさらに備え、ねじ付ストッパ１００６は、ストッパダクト１０２９（図８ｂ）およびハウジングチャンバ１０２３（図８ａ、図８ｂ）を備え、ストッパダクト１０２９はハウジングチャンバ１０２３の壁１０３０を通って延在し、連続するダクト１０４３（図３）の一要素であり、
（適切な図に１０３０を追加されたい）
空気圧式動作停止機構１００７はハウジングチャンバ１０２３内に配置され、
動作停止機構１００７は、
動作停止機構ダクト１０４５を具備する動作停止シャフト１０５０（図５ｂ）と、
動作停止シャフト１０５０および制御シャフト１００９を一体に付勢するための第１のばね／弾性手段１０１０および第２のばね／弾性手段１０２５と、
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための少なくとも１つのシール手段１０２４と、
を備える。
（適切な図に１０３０を追加されたい）
空気圧式動作停止機構１００７はハウジングチャンバ１０２３内に配置され、
動作停止機構１００７は、
動作停止機構ダクト１０４５を具備する動作停止シャフト１０５０（図５ｂ）と、
動作停止シャフト１０５０および制御シャフト１００９を一体に付勢するための第１のばね／弾性手段１０１０および第２のばね／弾性手段１０２５と、
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための少なくとも１つのシール手段１０２４と、
を備える。
【0072】
或る実施形態では、ねじ付ストッパ１００６は、
第１の領域１０６２および第２の領域１０６６を各々備える少なくとも１つの溝１０２２をさらに備え、
内部安全機構１０４４は、各々が制御シャフト１００９上で保持されて少なくとも１つの溝１０２２内に位置する少なくとも１つの軸受球１００８を具備し、
外部ハンドル１００２を回すことにより、少なくとも１つの軸受球１００８は、少なくとも１つの溝１０２２に沿って摺動し、
少なくとも１つの軸受球１００８が第１の領域１０６２にあるとき、内部安全機構１０４４は第１のステージを通って移動し、少なくとも１つの軸受球１００８が第２の領域１０６６にあるとき、内部安全機構１０４４は第２のステージを通って移動し、
第１のステージは、第１の領域１０６２の長さ１０６３に比例する大きさの角度θで軸線Ａ周りに外部ハンドル１００２を回すことに関連し、第２のステージは、第２の領域１０６６の長さ１０６７に比例する大きさの角度βで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
第１の領域１０６２および第２の領域１０６６を各々備える少なくとも１つの溝１０２２をさらに備え、
内部安全機構１０４４は、各々が制御シャフト１００９上で保持されて少なくとも１つの溝１０２２内に位置する少なくとも１つの軸受球１００８を具備し、
外部ハンドル１００２を回すことにより、少なくとも１つの軸受球１００８は、少なくとも１つの溝１０２２に沿って摺動し、
少なくとも１つの軸受球１００８が第１の領域１０６２にあるとき、内部安全機構１０４４は第１のステージを通って移動し、少なくとも１つの軸受球１００８が第２の領域１０６６にあるとき、内部安全機構１０４４は第２のステージを通って移動し、
第１のステージは、第１の領域１０６２の長さ１０６３に比例する大きさの角度θで軸線Ａ周りに外部ハンドル１００２を回すことに関連し、第２のステージは、第２の領域１０６６の長さ１０６７に比例する大きさの角度βで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
【0073】
或る実施形態では、少なくとも１つの溝１０２２は中間領域１０６４をさらに備え、
少なくとも１つの軸受球１０８８が中間領域１０６４にあるとき、内部安全機構１０４４が中間ステージを通って移動し、
中間ステージは、中間領域１０６４の長さ１０６５に比例する大きさの角度αで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
少なくとも１つの軸受球１０８８が中間領域１０６４にあるとき、内部安全機構１０４４が中間ステージを通って移動し、
中間ステージは、中間領域１０６４の長さ１０６５に比例する大きさの角度αで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
【0074】
第１の領域１０６２および第２の領域１０６６は実質的に同一平面上にあり、回転軸線Ａに対して垂直である。結果として、領域１０６２、１０６６に沿う軸受球１００８の移動が軸線方向Ａにおける制御シャフト１００９の位置を変えない。この特徴を以下でさらに説明する。
【0075】
ハンドルポジショナ１００４はハンドル１００２の内部に収容され、第１の端部１０３５の給気口１００１に直接に接続され、第２の端部１０３６で制御シャフト１００９に直接に接続される。制御シャフト１００９は垂直方向に所定位置で保持され、第１の圧縮ばね１０１０により上方に付勢され、それにより中心軸線Ａ周りのシャフト１００９の回転を可能にする。制御シャフト１００９は、中心軸線Ａの方向に沿う短い長さの直線移動の能力を有し、これは、回転軸線Ａに対して垂直な方向にのみ移動することが可能となり得るハンドル１００２の移動による直接的なものであはなく、後で説明するようにねじ付ストッパ１００６に対するシャフト１００９の移動に起因するものである。
【0076】
制御シャフト１００９は、２つの傾斜溝１００２（図８ａ）に沿ってねじ付ストッパ１００６の下方にある２つの軸受球１００８によって軸線Ａ周りに回転させられることができ、それにより軸受として機能する円滑で方向性を有する移動を保証する。
【0077】
連続するダクト１０４３の位置ずれにより閉じたダイヤフラム１０１７への加圧空気の流れが妨げられる場合、第１のステージおよび中間ステージを通して軸線Ａ周りにハンドル１００２を回すことにより、ダイヤフラム１０１７はその閉状態を維持する。軸線Ａ周りにハンドル１００２を回す第３のステージが一連のダクト１０４３を位置合わせし、それにより加圧空気の流れがダイヤフラム１０１７を開くことが可能となる。
【0078】
【0079】
【0080】
制御シャフト１００９は、その下にある第１のばね１０１０により所定位置に維持される。第１のばね１０１０は、第２のばね１０２５と共に、使用者によって決定されるその動作停止状態／閉状態（図４ａ）またはその動作状態／開状態（図４ｂ）のいずれかに弁１０００を維持するために、ねじ付ストッパ１００６に向けて制御シャフト１００９を付勢するのに十分な力を提供する。
【0081】
図４ａおよび４ｂを通して、空気圧作動式弁１００を通る空気の流れおよび説明される機構の機能をさらに理解することができる。
【0082】
空気圧手段からの空気は、弁の制御シャフト１００９内まで流れることができ、ここでは、給気口１００１を通り、ハンドルポジショナ１００４の内部ダクトを通り、制御シャフト１００９の上側制御シャフトダクト１０２８ａを通り、迂回してねじ付ストッパダクト１０２９を通り、下方の空気圧式動作停止機構ハウジングチャンバ１０２３に入り、動作停止機構シャフト１０５０の動作停止機構ダクト１０４５（図５ｂ）を通り、下側制御シャフトダクト１０２８ｂ（図４ｂ）を通って制御シャフト１００９へと戻る。
【0083】
【0084】
制御シャフト１００９およびねじ付ストッパ１００６は離間しており、加圧空気が弁１０００の底部に到達しない。
【0085】
弁１０００が閉状態にあるとき、空気が制御シャフト１００９とねじ付ストッパ１００６との間の隙間から抜け出す。
【0086】
図８ａおよび図８ｂにさらに示されるように、ハウジングチャンバ１０２３はねじ付ストッパ１００６と制御シャフト１００９との間に位置し（図５ａ、図５ｂを参照）、チャンバ１０２３内に位置する２つのＯリング１０２４によって密閉され（図８ａおよび図８ｂ）、Ｏリング１０２４は動作停止機構シャフト１０５０をハウジングチャンバ１０２３にぴったりと係合させる。
【0087】
弁１０００が開状態にあるとき、制御シャフト１００９およびねじ付ストッパ１００６は第１のばね１０１０および第２のばね１０２５により一体に押し付けられ、第１のばね１０１０および第２のばね１０２５は制御シャフト１００９の面１０３７（図６）に向けて空気圧式動作停止機構シャフト１０５０を押圧し、その結果、Ｏリング１０２４が面１０３７に向けて強固に保持され、制御シャフト下側ダクト１０２８ｂを用いて動作停止ダクト１０４５を実質的に密閉する。
【0088】
弁１０００が開状態にあるとき、抜け出る空気は減り、ねじ付ストッパ１００６および制御シャフト１００９は位置合わせされる。
【0089】
ハンドル１００２が不慮の衝撃などによりわずかに（θ°未満）回転させられるとき、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御ダクト１０２８ｂは部分的に位置合わせされた状態を維持することができ、それにより加圧空気がそこを通るのを可能にし、最初にハンドル１００２を回転させるとき、動作停止機構シャフト１０５０およびそのＯリング１０２４が制御シャフト１００９の面１０３７（図６）に沿って摺動することができる。
【0090】
弁１０００を動作停止するために、ハンドル１００２を（θ°を超えて）さらに回転させることにより、制御シャフト１００９がさらに回され、その結果、２つの軸受球１００８が傾斜溝１００２に沿ってさらに移動し（図８ａ）、したがって面１０３７とねじ付ストッパ１００６との間に隙間１０７０が形成される（図４ａから図４ｂを比較されたい）。隙間１０７０が弁１０００の周囲環境に連通される。制御シャフト１００９内の下側ダクト１０２８ｂは空気圧式動作停止機構ダクト１０４５と整列しないが、隙間１０７０に連通され、それにより下側ダクト１０２８ｂ内のおよびアクチュエータ１０１３内の空気が周囲環境へ抜け出ることになる。
【0091】
加えて、ねじ付ストッパ１００６が弁１０００内で移動不可であるため、ストッパ１００６に対する制御シャフト１００９の移動がシャフトの下方への移動に変換され、それによりピストン１０３４を下方に押し、それにより弁１０００を機械的に閉じるようにダイヤフラム１０１７を押す。
【0092】
弁１０００を動作可能にするために制御シャフト１００９が軸線Ａ周りに逆方向に回転させられると、制御シャフト１００９が上昇して、ダイヤフラム１０１７への押圧を停止する。同時に、図４ｂに示すように、空気圧式動作停止機構１００７を通って流れる加圧空気が、位置合わせされたシャフト１００９およびアクチュエータ１０１３へ流入することができ、それにより、制御シャフトの上昇と共にダイヤフラム１０１７を上昇させて弁１０００が開くことを可能にする。
【0093】
４つのダクト１０４５、１０２８ａ、１０２８ｂおよび１０２９は、一連のダクト１０４３の一部材である。弁１０００は、第２のステージの間、軸線Ａ周りにハンドル１００２を回し、かつ、それぞれ制御シャフト１００９を回しても、加圧空気のダイヤフラム１０１７までの継続的な流れを可能にするように構成され、ダクト１０２８ａ、１０２８ｂ、１０２９、および１０４５の位置合わせが実質的に維持され、一連のダクト１０４３からの漏洩が、Ｏリング１０２４に対する第２のばね１０２５の作用によって防止される。
【0094】
制御シャフト１００９のノズル１０４６はねじ付ストッパ１００６の中間孔１０３２の中に嵌め込まれ、２つの軸受球１００８は傾斜溝１０２２の中に嵌め込まれる。ねじ付ストッパ１００６は雄ねじ１０１１により所定位置に保持され、それにより垂直方向の移動および回転方向の移動を受けないことが保証される。制御シャフト１００９は第１の圧縮ばね１０１０により所定位置に保持され、それによりねじ付ストッパ１００６および制御シャフト１００９は第１の圧縮ばね１０１０に係合されることが保証される。制御シャフト１００９は、傾斜溝１０２２の一方の端部からもう一方の端部までの角度の変化によって決定される分だけ、軸線Ａ周りに回転することができる（図７）。弁の状態は、動作停止状態／閉状態（図４ａ）から動作状態／開状態（図４ｂ）へ、およびその逆で、変化する。システムは状態を変化させることはなく、この間、図７に示されるように、軸受球１００８は依然として第１の領域１０６２または第３の領域１０６６内にあり、それにより使用者の追加の安全性を提供し、ハンドル１００２の不慮の／意図されない小さい移動により弁１０００が閉状態（図４ａ）から開状態（図４ｂ）へおよびその逆で変化することが防止される。
【0095】
図６、図７、および図８ａ、図８ｂは、制御シャフト１００９およびねじ付ストッパ１００６の追加の図を提供するものであり、ねじ付ストッパ１００６の内部ダクト１０２９と、制御シャフト１００９の一部分がそこを貫通して延在する孔１０３２と、を示しており、また、動作停止機構１００４の機械的デザインのより良好な着想を提供する。
【0096】
制御シャフトの下方の弁のすべての部品は標準的なものであることに留意されたい。したがって、新規のパートは多様な弁ボディに後付けされ得る。
【0097】
現在、これらの実施形態は最良に動作すると考えられるが、他の実施形態もまた満足できるものである。
【0098】
外部ラッチ１００３は、図２～図８に示されるように、空気圧式作動式１０００の多くの実施形態に含まれる。外部ラッチ１００３は、例えば弁１０００のおよび／または弁１０００の近傍にある設備の保守管理中に、安全性をさらに必要とする状況において、弁を閉状態でロックするのに使用される。
【0099】
図８ａに示されるように、ねじ付ストッパ１００６を通って延在する取付孔１０７２が、弁１０００の構築を支援するために、または、市販の弁に新しい機構を適切に後付けするために、使用され得る。組み立て中に制御シャフト１００９が誤った位置に回転しないように、制御シャフト１００９の固定を支援するためにねじまたはボルト（図示せず）が挿入されてもよい。
【0100】
他の実施形態が示される構造から有意に逸脱してもよく、特許請求の範囲に従って同じ効果を得るように同様の動作を実施することができること、ただし、これらの他の実施形態のすべてが現在知られていない我々の知識の最良の形態に対するものであること、およびこれらの他の実施形態のすべてが市販されていないこと、が認識されよう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、安全弁に関する。
【背景技術】
【0002】
配管を通るガスおよび液体の流れにおいて管理を必要とするとき、弁などの制御機器に対する信頼が存在する。これらの弁およびガス／液体（一般に、プロセス流体と称される）は、大量化学製造、石油精製、ならびに製薬業および半導体産業を含むプロセスにおいて広範囲の用途を見出している。一般には、より小さいスケールではあるが同様の弁が研究でも使用され、さらには例えば、家庭用配管および自動車エンジン内での加熱システムでも使用される。
【0003】
空気作動式弁は、配管を通るプロセス流体などの媒体の流れを制御または調節するのに圧縮空気を使用するデバイスである。
【0004】
弁ポートを通って流れる媒体は、しばしば有害および有毒となり得るガスである可能性がある。
【0005】
しばしば、特には、可燃性であり、高い有毒性のまたは他の危険な物質が使用される場合、空気作動式弁はフェイルセーフを有さなければならず、また、例えば、機械的振動などにより、あるいは不慮のまたは認可されていない人間の介入などにより流れが誤って再開されることが不可能となるように、空気作動式弁が完全な閉位置でロックされ得ることを保証することが非常に重要である。これは、ロック可能な弁を使用することによって達成され得る。弁がエアツゥオープン（ＡＴＯ：ａｉｒ－ｔｏ－ｏｐｅｎ）である場合、弁はノーマルクローズ（ＮＣ：ｎｏｒｍａｌｌｙ ｃｌｏｓｅｄ）としても知られているフェイルクローズ（ＦＣ：ｆａｉｌ ｃｌｏｓｅｄ）となり、対して弁がエアツゥクローズ（ＡＴＣ：ａｉｒ－ｔｏ－ｃｌｏｓｅ）であるように設計されている場合、弁はフェイルオープン（ＦＯ：ｆａｉｌ ｏｐｅｎ）となる。
【0006】
一部の弁は、完全な開位置または完全な閉位置のいずれかで弁ハンドルをロックするためのパッドロックなどを含む。このようにロックすることは弁の不正操作および認可されていない操作を阻害することができるが、弁が修理または別の手動の操作を必要とする場合、弁はロック解除され、開状態から閉状態へのまたは閉状態から開状態への誤った切り替えが生じやすくなる。加えて、閉鎖／開放自体で不具合が生じた場合、例えば弁内に閉じ込められた空気を通気させることが失敗したり、または弁の中への加圧空気の流れを完全に止めることが失敗したりすることにより、これらの各々で、閉じることが意図される場合でも弁が開く可能性があるか、または弁が開いた状態が維持される可能性があり、ロックすることが役に立たなくなる。
【0007】
したがって、弁を開けた状態に維持するのに使用される加圧空気を遮断したり通気させたりしながらＮＣ弁を同時に手動で機械的に閉じることを可能にする機構を提供することにより、弁の状態の不慮の変化を防止する、さらには、弁が所望の状態であることおよび、弁が所望の状態を維持することを保証する、内部安全機能が依然として求められる。以下で説明される本発明は、安全で高い信頼性の手法でこの問題に対処する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、閉じている弁が不用意に開くのを防止することができる機構および弁を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
弁および機構は、さらに、弁が開状態にあることが意図される場合に、弁が不用意に閉じるのを防止することが可能となり得る。
【0010】
このような能力は、弁が以下のこと、すなわち機械的手段を用いて弁を内部でロックすること、弁空気圧操作に使用される空気供給を遮断すること、および弁を通気すること（これらのすべてが弁を閉じることである）、例えば、これらのすべてが、弁の第１の方向の１回の手動操作によるものであること、のすべてを同時に可能にするように構成される、ことをさらに含むことができる。
【0011】
「機械的手段を用いて弁をロックする」とは、弁をロックすることなどのために、互いに物理的に接触する一連の構成要素を介して力を伝達することを意味する。
【0012】
加えて、このような能力は、弁が以下のこと、すなわち、弁を機械的に内部でロック解除すること、弁の空気圧操作に使用される空気供給を接続すること、および弁の通気を低減するかまたは排除すること（これらのすべてが弁を開けることである）、例えば、これらのすべてが、第１の方向と反対となり得る弁の第２の方向の１回の手動操作によるものであること、のすべてを同時に可能にするように構成される、ことをさらに含むことができる。
【0013】
弁は、第２の方向の弁の操作において、限定された動作範囲にわたって弁を閉じたままとするのを可能にすることにより、閉じている弁を不用意に開くのを防止することを可能にするようにさらに構成され得る。
【0014】
弁は、第１の方向の弁の操作において、限定された動作範囲にわたって弁を開いたままとするのを可能にすることにより、開いている弁を不用意に閉じるのを防止することを可能にするようにさらに構成され得る。
【0015】
弁はさらに、例えば、ロック装置を用いて外部弁ハンドルをロックすることにより、弁を手動でロックするのを可能にするように構成されてもよく、ロックすることは、弁の上記の操作を防止することを含む。
【0016】
別の態様によると、方法および弁が提供され、ここでは、外部ハンドルの１回の回転が前述の機能を実行する。好適な実施形態では、記載された機構は、任意選択で、小さい設計調整ならびに機構および弁の両方の拡大縮小を通して、多くの異なるデザインの、現在市販されている空気圧動作式弁に適用（改造）され得る。
【0017】
別の態様によると、本機構は、
下側制御シャフトダクトを有し、外部ハンドルを操作することにより内部軸線に対して回転可能である、制御シャフトと、
ストッパダクトおよび、その中に配設された動作停止機構、を有する、ねじ付固定ストッパと、
を備える。
下側制御シャフトダクトを有し、外部ハンドルを操作することにより内部軸線に対して回転可能である、制御シャフトと、
ストッパダクトおよび、その中に配設された動作停止機構、を有する、ねじ付固定ストッパと、
を備える。
【0018】
動作停止機構は、ストッパダクトからストッパの外側まで延在する動作停止機構ダクトを含む。
【0019】
制御シャフトおよびねじ付ストッパは、弾性手段によって一体に付勢され得る。
【0020】
弁は、下側ダクトおよび動作停止機構ダクトが位置合わせされると開く。圧縮空気は、動作停止機構ダクトから下側ダクトまで通過することができる。下側ダクトを通過する圧縮空気は、例えば、プロセス流体入口およびプロセス流体出口を有するシート上にあるダウやフラムを押圧しないようにばねに力を加えることができ、それにより弁を介してプロセス流体が通過することを可能にする。
【0021】
ハンドルを操作して制御シャフトを回転させることにより、複数の事を同時かつ相乗的に引き起こすことができる。
１．下側ダクトが動作停止機構ダクトと位置をずらされ、圧縮空気は動作停止機構ダクトから下側ダクトまで通過することができない。
２．ストッパの構造により、ハンドルの操作により、制御シャフトおよびストッパが強制的に分離されてもよく、それによりそれらの間に隙間が形成され、したがって、下側ダクト内に閉じ込められた空気が隙間を介して通気することができる。
３．ハンドルの操作によって回転する間、制御シャフトはさらに下方に移動し（回転軸線に平行に）、結果として弁を機械的に閉じる（例えば、ダイヤフラムを下方に押す）。
これらの動きは弁を閉じるように一体に作用する。
１．下側ダクトが動作停止機構ダクトと位置をずらされ、圧縮空気は動作停止機構ダクトから下側ダクトまで通過することができない。
２．ストッパの構造により、ハンドルの操作により、制御シャフトおよびストッパが強制的に分離されてもよく、それによりそれらの間に隙間が形成され、したがって、下側ダクト内に閉じ込められた空気が隙間を介して通気することができる。
３．ハンドルの操作によって回転する間、制御シャフトはさらに下方に移動し（回転軸線に平行に）、結果として弁を機械的に閉じる（例えば、ダイヤフラムを下方に押す）。
これらの動きは弁を閉じるように一体に作用する。
【0022】
或る実施形態では、供給される加圧空気はハンドルポジショナを通って移動し、継続して制御シャフトの上側ダクトを通過し、ねじ付ストッパのストッパダクトの中に入り、次いで、そこを通過する動作停止機構ダクトを有する空気圧式動作停止機構の中に入る。その後、加圧空気は、下側ダクトおよび動作停止機構ダクトが位置合わせされている場合は、継続して制御シャフトの外側まで延在する制御シャフトの下側ダクトの中に戻り、弁の主ボディのいたるところに到達する可能性があり、下側ダクトおよび動作停止機構が位置合わせされていない場合は、加圧空気は遮断される。
【0023】
制御シャフトの下方にあるばねは、制御シャフトおよびねじ付ストッパを一体に維持することにより、制御シャフトの所定の溝内に着座する軸受球およびねじ付ストッパの傾斜チャネルを保持する。軸受球および角度付溝はシステムの内部ロック機構を形成するように構成され、それにより制御シャフトの望ましくない回転を防止する。角度付溝は３つのセクションに分割される。第１のセクションおよび最後のセクションは回転軸線に対して垂直であり、対して中間セクションは傾斜しており、これら３つのセクションの角度の大きさは異なる態様で変化する。このカスタムデザインは、溝の垂直領域に一定程度の安全性を生成し、ここでは、開放方向および閉鎖方向の制御シャフトのいずれの方向の回転もシステムを、その動作位置または動作停止位置から変えさせない。
【0024】
上記の概要は、単に、新規の弁の構造および動作ならびに動作および使用の方法の主要な原理を説明するものである。本概要は、クレームされる発明を限定するものとみなされるべきではなく、本発明の範囲はクレームの範囲のみによって決定されるべきである。
【0025】
後述の説明では、以下の用語は実施形態を説明するために使用されるものである。
【0026】
実質的に密閉するとは、無視できる程度の量の内部空気しか環境へ逃げない状況を意味する。
【0027】
システムの状態とは、開いているかまたは閉じられている弁の状態を意味する。開状態は、プロセス流体が弁を通って流れることができることを意味し、閉状態は、プロセス流体の流れが実質的に遮断されることを意味する。
【0028】
空気圧手段とは、加圧空気を開示される弁に提供する機器およびシステムを意味する。
【0029】
一態様によると、ノーマルクローズ弁が提供され、このノーマルクローズ弁は、
流体入口および流体出口を有するシートと、
ダイヤフラム、外部ハンドルならびに、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、
を備え、
弁はハンドルを第１の方向に押し進められることを可能にするように構成され、それにより、内部安全機構を少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して移動させ、
第１のステージの間、
ダイヤフラムはシート上へ押圧され、
内部安全機構を通る加圧空気の流れは遮断され、
弁内に閉じ込められた空気は放出され、
それにより、弁を閉状態にするか、または閉状態に維持し、
第２のステージの間、
内部安全機構を通る加圧空気の流れが可能となり、そこを通過した後の加圧空気が、シートの上へダイヤフラムを押圧することに逆らうように作用し、空気の放出が低減され、
それにより、弁を開状態にするか、または開状態に維持する。
流体入口および流体出口を有するシートと、
ダイヤフラム、外部ハンドルならびに、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、
を備え、
弁はハンドルを第１の方向に押し進められることを可能にするように構成され、それにより、内部安全機構を少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して移動させ、
第１のステージの間、
ダイヤフラムはシート上へ押圧され、
内部安全機構を通る加圧空気の流れは遮断され、
弁内に閉じ込められた空気は放出され、
それにより、弁を閉状態にするか、または閉状態に維持し、
第２のステージの間、
内部安全機構を通る加圧空気の流れが可能となり、そこを通過した後の加圧空気が、シートの上へダイヤフラムを押圧することに逆らうように作用し、空気の放出が低減され、
それにより、弁を開状態にするか、または開状態に維持する。
【0030】
或る実施形態では、弁はさらに、第１の方向に反対である第２の方向にハンドルを押し進めるのを可能にするように構成され、それにより、少なくとも第２のステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構を移動させる。
【0031】
或る実施形態では、弁はさらに、中間ステージを通して内部安全機構を移動させることを可能にするように構成される。
【0032】
或る好適な実施形態において、中間ステージの間、弁は閉状態にある。
【0033】
或る実施形態は、内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、ここでは、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに接触させてピストンを押す。
【0034】
或る実施形態では、内部安全機構は、
空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを備え、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる。
空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを備え、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる。
【0035】
或る実施形態では、内部安全機構は、
動作停止機構を制御シャフトに向けて付勢するための弾性手段、
をさらに備える。
動作停止機構を制御シャフトに向けて付勢するための弾性手段、
をさらに備える。
【0036】
或る実施形態では、内部安全機構は、
動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段、
をさらに備える。
動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段、
をさらに備える。
【0037】
或る実施形態は、ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトはハウジングチャンバの壁を通って延在し、かつ一連ダクトの一要素である、ねじ付ストッパ、をさらに備え、
動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
動作停止シャフトを制御シャフトに向けて付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに、動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える。
動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
動作停止シャフトを制御シャフトに向けて付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに、動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える。
【0038】
或る実施形態では、ねじ付ストッパは、
第１の領域および第２の領域を各々備える少なくとも１つの溝、
をさらに備え、
内部安全機構は、少なくとも１つの軸受球を備え、その各々は制御シャフト上で保持されて少なくとも１つの溝のうちの１つの溝内に位置すし、
外部ハンドルを回すことにより、少なくとも１つの軸受球が少なくとも１つの溝に沿って移動し、
少なくとも１つの軸受球が第１の領域にあるとき、内部安全機構は第１のステージを経て移動し、少なくとも１つの軸受球が第２の領域にあるとき、内部安全機構は第２のステージを経て移動する。
第１の領域および第２の領域を各々備える少なくとも１つの溝、
をさらに備え、
内部安全機構は、少なくとも１つの軸受球を備え、その各々は制御シャフト上で保持されて少なくとも１つの溝のうちの１つの溝内に位置すし、
外部ハンドルを回すことにより、少なくとも１つの軸受球が少なくとも１つの溝に沿って移動し、
少なくとも１つの軸受球が第１の領域にあるとき、内部安全機構は第１のステージを経て移動し、少なくとも１つの軸受球が第２の領域にあるとき、内部安全機構は第２のステージを経て移動する。
【0039】
或る実施形態では、少なくとも１つの溝は、中間領域をさらに備え、
少なくとも１つの軸受球が中間領域にあるとき、内部安全機構は中間ステージを経て移動する。
少なくとも１つの軸受球が中間領域にあるとき、内部安全機構は中間ステージを経て移動する。
【0040】
本発明をより良好に理解することができるように、および、本発明を実行することが可能である手法を示すために、次に添付図面を例として参照する。添付図面では、本発明の一実施形態が示され、それにより、本発明が実際に具現化され得る手法が当業者および非当業者に明らかとなる。示される細部は例であり、説明的な考察のみを目的としており、本発明の原理および概念的見地の最も有用であって容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示されるものである、ことを強調しておく。これに関連して、本発明を根本的に理解するのに必要であるよりも詳細に構造的細部を示すことを試みない。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】従来技術の自動－手動複合弁を示す垂直方向断面図である。
【図2】新規のノーマルクローズ空気圧作動式弁の一実施形態のための組み立てを示す図であり、複数の主要な機構部品を示している。
【図3】動作停止位置にある、ノーマルクローズ空気圧作動式弁となるように組み立てられた一実施形態を示す図である。
【図4a】閉じており、動作停止状態にある空気圧作動弁を示す図である。
【図4b】その動作状態、すなわち（弁が開いている状態にある空気圧作動弁を通る空気の流れを示す図である。
【図5a】組立体の一実施形態を示す概略側断面図である。この図は空気流のための内部チャンバ、さらにはボールと傾斜溝との間の関係に焦点を当てている。弁は閉じられている。
【図5b】空気圧式動作停止機構の従属パートに焦点を当てている、制御シャフトおよび空気圧式動作停止機構の一実施形態を示す別の概略側断面図である。弁は閉じられている。
【図6】組立体内にある制御シャフト、具体的にはボールおよびそのハウジングを示す拡大図である。
【図7】傾斜溝およびその中での角度の変化を強調している、組立体内にあるねじ付ストッパを示す内部図である。
【図8a】ストッパを示す底面図である。
【図8b】空気の流れのための角度付ダクトおよび空気圧式動作停止機構を収容するのに使用されるオリフィスに焦点を当てている、ねじ付ストッパを示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0042】
図１は従来技術の複合弁の垂直方向断面図であり、ここでは、弁ボディがダイヤフラムである「弁本体」２４を含む。ダイヤフラム２４が閉状態にあるとき、弁は「閉」状態にある。
【0043】
ダイヤフラム２４の状態に従って、上流流路２２および下流流路２１が接続されているかまたは切断されている。
【0044】
摺動体２８がダイヤフラム２４に向けて付勢され、それにより弁座２３に向けてダイヤフラム２４を下方に押す。
【0045】
弁本体１１内では、ダイヤフラム２４を閉じる方向にピストン２７をスナップ移動させるためのスナップ力を有するばね３９が、中間ケーシング１７とピストン２７との間に取り付けられ、通常は、ダイヤフラム２４を閉状態に維持するためにピストン２７を弾性的に付勢する。
【0046】
ピストン２７は、ステム３０の貫通孔３０ａを通過して弁本体１１内の第１の空気チャンバ３６の中に供給されて、弁本体１１の第１の空気チャンバ３６から排出される供給作動空気に反応して、弁開閉を可能にするために、ダイヤフラム２４から離れる方向に摺動する。
【0047】
弁は、手動操作ハンドル３３と、ステム３０と、ステム３０の外周部に取り付けられた一対のＯリング３０ｂと、を含む手動機構部分１３を有する。手動操作ハンドル３３の押圧動作が、弁本体１１内の作動空気をパージすることを可能にする。
【0048】
複合弁は、ピストン２７が上方に移動するのを可能にするように、弁本体１１内に設けられたピストン２７の一方側に作動空気を供給し、それによりダイヤフラム２４を弁座２３から切り離し、空気スイッチ弁を閉じて弁本体１１内の作動空気をパージするために手動機構部分１３の押圧動作を利用する。
【0049】
ケーシング１５は、上側ケーシング１６と、中間ケーシング１７と、下側ケーシング１８と、を含む。上側ケーシング１６の環状突出部分１６ａがロックねじ６０を用いて中間ケーシング１７の環状凹部分１７ａに締結されて堅固に固定され、ここでは環状突出部分１６ａは環状凹部分１７ａに嵌め込まれた状態にある。他方で、中間ケーシング１７および下側ケーシング１８は、中間ケーシング１７内に形成された雌ねじ１７ｂと下側ケーシング１８上に形成された雄ねじ１８ａとの間のねじ係合により互いに堅固に固定される。さらに、基部２０は、基部２０の雌ねじ部分２０ｃと下側ケーシング１８の下側部分上に形成された雄ねじ部分１８ｂとの間のねじ係合により、堅固に固定される。
【0050】
押圧部材３５および雄ねじ１８ａを含めた外周部のねじ構造が形成される。この構造は、押圧部材３５を回転させるときに押圧部材３５が中間ケーシング１７に対して上方および下方に移動させられるのを可能にする。押圧部材３５は、ピストン２７を押圧部材３５の下側端部分３５ｃに向けて押圧するように、弁本体１１内で軸線方向に移動させられる。
【0051】
図１に示される操作ハンドル３３は、作動空気の供給および排出が可能である開状態にあり、空気スイッチ弁部分１４を用いてダイヤフラム２４の開閉動作を実行することが可能な状態にある。手動操作ハンドル３３が閉状態にある場合では、弁本体１１内に設けられた空気スイッチ弁部分１４が、手動機構部分１３を介して弁本体１１に対する作動空気の供給を停止する。
【0052】
図１では、手動操作ハンドル３３を下方に押圧するとき、手動操作ハンドル３３に接続されたステム３０が、上側ケーシング１６に嵌め込まれた環状部材３１に対して摺動する。この時点で、空気供給ポート１４ａがステム３０に取り付けられたＯリング３０ｂによってシールされ、それにより、手動機構部分１３に対する作動空気の供給を強制的に停止することが可能となる。さらに、この時点で、手動操作ハンドル３３を動作させる前にＯリング３０ｂによってシールされたパージ孔３１ｂが周囲空気に連通されるために、ステム３０の貫通孔３０ａの中などで弁本体１１内に保管された作動空気がパージ孔３１ｂを通して放出される。さらに、押圧状態において手動操作ハンドル３３の回転動作が実行されると、ステム３０および押圧部材３５が接続部分６２によって連結されているために押圧部材３５が回転することになる。
【0053】
明確にこれまで認識されていない安全問題を重要視するために、解決策を提供する本発明の実施形態のうちのいくつかの実施形態を説明する。本発明の実施形態は上で説明した従来技術のデバイスといくつかの共通の特徴を共有するが、弁の不用意な開閉の問題を解決するなどの、追加の独自の設計の特徴を有する。
【0054】
図２は、位置ロック能力を有するノーマルクローズ空気圧式作動弁の実施形態１０００の組み立てを示す分解図である。
【0055】
図３は、動作停止位置にある組み立てられた実施形態１０００の断面図を示す。
【0056】
弁１０００はダイヤフラム１０１７を備える。上で説明した従来技術の弁と同様に、ダイヤフラム１０１７が下方に押圧されるとき、弁は機械的に閉じられ、ダイヤフラム１０１７が下方に押圧されないとき、弁が機械的に開く。
【0057】
弁１０００は、外部ハンドル１００２と、外部ラッチ１００３と、ねじ付ストッパ１００６と、空気圧式動作停止機構１００７と、制御シャフト１００９と、一連のダクト１０４３と、上側ガイド１０１２と、アクチュエータ１０１３と、ボディ１０１４と、をさらに備える。これらの部品は、ロッキングボルト１０１１、ならびに、第１のばね１０１０、第２のばね１０２５、および第３のばね１０１５、あるいは他の弾性部材を用いて、組み立てられて所定位置で保持される。これらの構成要素および他の構成要素の間の関係および相互作用を本明細書の以下で説明する。
【0058】
一態様によると、空気圧手段（加圧空気を提供する（図４ａ、４ｂの「空気」を参照されたい））によって開けられ得るノーマルクローズ弁１０００が提供される。
【0059】
弁１０００は、
流体入口１０１８および流体出口１０１９を有するシート１０１６、
ダイヤフラム１０１７、外部ハンドル１００２、ならびに、外部ハンドル１００２およびダイヤフラム１０１７に動作可能に連結された内部安全機構１０４４、
を含む。
流体入口１０１８および流体出口１０１９を有するシート１０１６、
ダイヤフラム１０１７、外部ハンドル１００２、ならびに、外部ハンドル１００２およびダイヤフラム１０１７に動作可能に連結された内部安全機構１０４４、
を含む。
【0060】
【0061】
弁はハンドル１００２を第１の方向（矢印Ｔ）へ押し進めるのを可能にするように構成され、それにより、少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して内部安全機構１０４４を移動させ、
第１のステージの間、ダイヤフラム１０１７への加圧空気の流れが動作停止され、弁１０００内の加圧空気が周囲へ放出され、それによりダイヤフラム１０１７および弁１０００を閉状態にするかまたは閉状態を維持し、
第２のステージの間、ダイヤフラム１０１７および弁１０００が開状態にあり、空気圧手段を介して内部安全機構１０４４を通って加圧空気が流れ、それによりダイヤフラム１０１７を開状態へ移行させる。
第１のステージの間、ダイヤフラム１０１７への加圧空気の流れが動作停止され、弁１０００内の加圧空気が周囲へ放出され、それによりダイヤフラム１０１７および弁１０００を閉状態にするかまたは閉状態を維持し、
第２のステージの間、ダイヤフラム１０１７および弁１０００が開状態にあり、空気圧手段を介して内部安全機構１０４４を通って加圧空気が流れ、それによりダイヤフラム１０１７を開状態へ移行させる。
【0062】
弁が「閉状態」にあるとは、プロセス流体が弁を通過することが停止されていることを意味し、ダイヤフラムが「閉状態」にあるとは、弁を通るプロセス流体の通過を阻止するためにダイヤフラムが十分に下方に押圧されていることを意味する。弁が「開状態」にあるとは、プロセス流体が弁（ボディ）を通過することが実質的に可能であることを意味する。ダイヤフラムが「開状態」にあるとは、プロセス流体の通過を阻止するくらいに十分にはダイヤフラムが下方に押されていないことを意味する。
【0063】
第１のステージおよび第２のステージは離散的なポイントではなく、つまり、ハンドルは、弁の状態を何ら変えることなく、例えば２０°の範囲といったように、実質的に各ステージで一定の範囲に沿って回される。
【0064】
或る実施形態では、弁１０００は、第１の方向Ｔとは反対の第２の方向にハンドル１００２を強制することを可能にするようにさらに構成され、それにより少なくとも第２のステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構１００７を移動させる。
【0065】
弁１０００は、図３に示されるように、ピストン１０３４（図４ａ）に回転可能に取り付けられた中空制御シャフト１００９を含む。ピストン１０３４は内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結し、ここでは、第１のステージの間、内部安全機構がダイヤフラムに向けてピストン１０３４を押す。
【0066】
中空制御シャフト１００９は中空ハンドルポジショナ１０４４に係合される。空気圧式動作停止機構１００７および制御シャフト１００９は、ａ）軸線Ａ周りに制御シャフト１００９を手動で回転させることにより、制御シャフト１００９に対する加圧空気の供給を停止して連続するダクト１０４３内から環境へ空気を排出することと、ｂ）制御シャフトに対して加圧空気を供給することであって、それにより、ダイヤフラム１０１７を下方に付勢する第３のばね１０１５を上方に押すことができ、ここでは連続するダクト１０４３内から環境まで空気を排出しない、制御シャフトに対して加圧空気を供給することと、を可能にするように協働する。このような排出が行われない場合、ダイヤフラム１０１７が不所望に開けられる可能性があり、それにより有害物質が放出される可能性がある。
【0067】
或る実施形態では、弁は、内部安全機構１０４４が第１のステージと第２のステージとの間の中間である第３のステージを通過できるようにさらに構成される。弁１０００は、第１の方向Ｔとは反対の第２の方向にハンドル１００２を強制するのを可能にするようにさらに構成されてもよく、それにより、第２のステージならびにその後の中間ステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構１０４４を移動させ、同様にハンドル１００２が第１の方向に押し進めることができ、ここでは内部安全機構１０４４が、第１のステージ、中間ステージ、さらには第２のステージを通過する。
【0068】
中間ステージの間、制御シャフト１００９は回転させられ、好適な実施形態では、ダイヤフラム１０１７および弁１０００は閉状態であり、空気圧手段を介して内部安全機構１０４４を通って加圧空気は流れず、それによりダイヤフラム１０１７は閉状態を維持する。
【0069】
或る実施形態では、内部安全機構１０４４は、
空気圧式動作停止機構１００７、制御シャフト１００９、ならびに、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを具備する一連のダクト１０４３を備え、
内部安全機構１０４４を移動させることは、動作停止機構１００７に対して制御シャフト１００９を移動させることを含み、
動作停止機構１００７および制御シャフト１００９は、第１のステージの間に動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを位置合わせして、それにより一連のダクト１０４３を位置合わせするように、配置される。
空気圧式動作停止機構１００７、制御シャフト１００９、ならびに、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを具備する一連のダクト１０４３を備え、
内部安全機構１０４４を移動させることは、動作停止機構１００７に対して制御シャフト１００９を移動させることを含み、
動作停止機構１００７および制御シャフト１００９は、第１のステージの間に動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂを位置合わせして、それにより一連のダクト１０４３を位置合わせするように、配置される。
【0070】
内部安全機構１０４４は、或る実施形態では、
空気圧式動作停止機構１００７および制御シャフト１０００９を互いに対して付勢するための第１のばね１０１０および第２のばね１０２５をさらに備え、その結果、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされ、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間からの圧空気の漏洩が、もし存在する場合、ダイヤフラム１０１７が開けられるのを防止しない。
空気圧式動作停止機構１００７および制御シャフト１０００９を互いに対して付勢するための第１のばね１０１０および第２のばね１０２５をさらに備え、その結果、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされ、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間からの圧空気の漏洩が、もし存在する場合、ダイヤフラム１０１７が開けられるのを防止しない。
【0071】
内部安全機構１０４４は、或る実施形態では、
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための（ここからの加圧空気の漏洩を低減／排除するための）、Ｏリング１０２４などのシール手段をさらに備える。
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための（ここからの加圧空気の漏洩を低減／排除するための）、Ｏリング１０２４などのシール手段をさらに備える。
【0072】
或る実施形態では、弁はねじ付ストッパ１００６をさらに備え、ねじ付ストッパ１００６は、ストッパダクト１０２９（図８ｂ）およびハウジングチャンバ１０２３（図８ａ、図８ｂ）を備え、ストッパダクト１０２９はハウジングチャンバ１０２３の壁１０３０を通って延在し、連続するダクト１０４３（図３）の一要素であり、
（適切な図に１０３０を追加されたい）
空気圧式動作停止機構１００７はハウジングチャンバ１０２３内に配置され、
動作停止機構１００７は、
動作停止機構ダクト１０４５を具備する動作停止シャフト１０５０（図５ｂ）と、
動作停止シャフト１０５０および制御シャフト１００９を一体に付勢するための第１のばね／弾性手段１０１０および第２のばね／弾性手段１０２５と、
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための少なくとも１つのシール手段１０２４と、
を備える。
（適切な図に１０３０を追加されたい）
空気圧式動作停止機構１００７はハウジングチャンバ１０２３内に配置され、
動作停止機構１００７は、
動作停止機構ダクト１０４５を具備する動作停止シャフト１０５０（図５ｂ）と、
動作停止シャフト１０５０および制御シャフト１００９を一体に付勢するための第１のばね／弾性手段１０１０および第２のばね／弾性手段１０２５と、
動作停止機構ダクト１０４５および下側制御シャフトダクト１０２８ｂが位置合わせされるとき、動作停止機構ダクト１０４５と下側制御シャフトダクト１０２８ｂとの間を密閉するための少なくとも１つのシール手段１０２４と、
を備える。
【0073】
或る実施形態では、ねじ付ストッパ１００６は、
第１の領域１０６２および第２の領域１０６６を各々備える少なくとも１つの溝１０２２をさらに備え、
内部安全機構１０４４は、各々が制御シャフト１００９上で保持されて少なくとも１つの溝１０２２内に位置する少なくとも１つの軸受球１００８を具備し、
外部ハンドル１００２を回すことにより、少なくとも１つの軸受球１００８は、少なくとも１つの溝１０２２に沿って摺動し、
少なくとも１つの軸受球１００８が第１の領域１０６２にあるとき、内部安全機構１０４４は第１のステージを通って移動し、少なくとも１つの軸受球１００８が第２の領域１０６６にあるとき、内部安全機構１０４４は第２のステージを通って移動し、
第１のステージは、第１の領域１０６２の長さ１０６３に比例する大きさの角度θで軸線Ａ周りに外部ハンドル１００２を回すことに関連し、第２のステージは、第２の領域１０６６の長さ１０６７に比例する大きさの角度βで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
第１の領域１０６２および第２の領域１０６６を各々備える少なくとも１つの溝１０２２をさらに備え、
内部安全機構１０４４は、各々が制御シャフト１００９上で保持されて少なくとも１つの溝１０２２内に位置する少なくとも１つの軸受球１００８を具備し、
外部ハンドル１００２を回すことにより、少なくとも１つの軸受球１００８は、少なくとも１つの溝１０２２に沿って摺動し、
少なくとも１つの軸受球１００８が第１の領域１０６２にあるとき、内部安全機構１０４４は第１のステージを通って移動し、少なくとも１つの軸受球１００８が第２の領域１０６６にあるとき、内部安全機構１０４４は第２のステージを通って移動し、
第１のステージは、第１の領域１０６２の長さ１０６３に比例する大きさの角度θで軸線Ａ周りに外部ハンドル１００２を回すことに関連し、第２のステージは、第２の領域１０６６の長さ１０６７に比例する大きさの角度βで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
【0074】
或る実施形態では、少なくとも１つの溝１０２２は中間領域１０６４をさらに備え、
少なくとも１つの軸受球１０８８が中間領域１０６４にあるとき、内部安全機構１０４４が中間ステージを通って移動し、
中間ステージは、中間領域１０６４の長さ１０６５に比例する大きさの角度αで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
少なくとも１つの軸受球１０８８が中間領域１０６４にあるとき、内部安全機構１０４４が中間ステージを通って移動し、
中間ステージは、中間領域１０６４の長さ１０６５に比例する大きさの角度αで外部ハンドル１００２を回すことに関連する。
【0075】
第１の領域１０６２および第２の領域１０６６は実質的に同一平面上にあり、回転軸線Ａに対して垂直である。結果として、領域１０６２、１０６６に沿う軸受球１００８の移動が軸線方向Ａにおける制御シャフト１００９の位置を変えない。この特徴を以下でさらに説明する。
【0076】
ハンドルポジショナ１００４はハンドル１００２の内部に収容され、第１の端部１０３５の給気口１００１に直接に接続され、第２の端部１０３６で制御シャフト１００９に直接に接続される。制御シャフト１００９は垂直方向に所定位置で保持され、第１の圧縮ばね１０１０により上方に付勢され、それにより中心軸線Ａ周りのシャフト１００９の回転を可能にする。制御シャフト１００９は、中心軸線Ａの方向に沿う短い長さの直線移動の能力を有し、これは、回転軸線Ａに対して垂直な方向にのみ移動することが可能となり得るハンドル１００２の移動による直接的なものであはなく、後で説明するようにねじ付ストッパ１００６に対するシャフト１００９の移動に起因するものである。
【0077】
制御シャフト１００９は、２つの傾斜溝１００２（図８ａ）に沿ってねじ付ストッパ１００６の下方にある２つの軸受球１００８によって軸線Ａ周りに回転させられることができ、それにより軸受として機能する円滑で方向性を有する移動を保証する。
【0078】
連続するダクト１０４３の位置ずれにより閉じたダイヤフラム１０１７への加圧空気の流れが妨げられる場合、第１のステージおよび中間ステージを通して軸線Ａ周りにハンドル１００２を回すことにより、ダイヤフラム１０１７はその閉状態を維持する。軸線Ａ周りにハンドル１００２を回す第３のステージが一連のダクト１０４３を位置合わせし、それにより加圧空気の流れがダイヤフラム１０１７を開くことが可能となる。
【0079】
【0080】
【0081】
制御シャフト１００９は、その下にある第１のばね１０１０により所定位置に維持される。第１のばね１０１０は、第２のばね１０２５と共に、使用者によって決定されるその動作停止状態／閉状態（図４ａ）またはその動作状態／開状態（図４ｂ）のいずれかに弁１０００を維持するために、ねじ付ストッパ１００６に向けて制御シャフト１００９を付勢するのに十分な力を提供する。
【0082】
図４ａおよび４ｂを通して、空気圧作動式弁１００を通る空気の流れおよび説明される機構の機能をさらに理解することができる。
【0083】
空気圧手段からの空気は、弁の制御シャフト１００９内まで流れることができ、ここでは、給気口１００１を通り、ハンドルポジショナ１００４の内部ダクトを通り、制御シャフト１００９の上側制御シャフトダクト１０２８ａを通り、迂回してねじ付ストッパダクト１０２９を通り、下方の空気圧式動作停止機構ハウジングチャンバ１０２３に入り、動作停止機構シャフト１０５０の動作停止機構ダクト１０４５（図５ｂ）を通り、下側制御シャフトダクト１０２８ｂ（図４ｂ）を通って制御シャフト１００９へと戻る。
【0084】
【0085】
制御シャフト１００９およびねじ付ストッパ１００６は離間しており、加圧空気が弁１０００の底部に到達しない。
【0086】
弁１０００が閉状態にあるとき、空気が制御シャフト１００９とねじ付ストッパ１００６との間の隙間から抜け出す。
【0087】
図８ａおよび図８ｂにさらに示されるように、ハウジングチャンバ１０２３はねじ付ストッパ１００６と制御シャフト１００９との間に位置し（図５ａ、図５ｂを参照）、チャンバ１０２３内に位置する２つのＯリング１０２４によって密閉され（図８ａおよび図８ｂ）、Ｏリング１０２４は動作停止機構シャフト１０５０をハウジングチャンバ１０２３にぴったりと係合させる。
【0088】
弁１０００が開状態にあるとき、制御シャフト１００９およびねじ付ストッパ１００６は第１のばね１０１０および第２のばね１０２５により一体に押し付けられ、第１のばね１０１０および第２のばね１０２５は制御シャフト１００９の面１０３７（図６）に向けて空気圧式動作停止機構シャフト１０５０を押圧し、その結果、Ｏリング１０２４が面１０３７に向けて強固に保持され、制御シャフト下側ダクト１０２８ｂを用いて動作停止ダクト１０４５を実質的に密閉する。
【0089】
弁１０００が開状態にあるとき、抜け出る空気は減り、ねじ付ストッパ１００６および制御シャフト１００９は位置合わせされる。
【0090】
ハンドル１００２が不慮の衝撃などによりわずかに（θ°未満）回転させられるとき、動作停止機構ダクト１０４５および下側制御ダクト１０２８ｂは部分的に位置合わせされた状態を維持することができ、それにより加圧空気がそこを通るのを可能にし、最初にハンドル１００２を回転させるとき、動作停止機構シャフト１０５０およびそのＯリング１０２４が制御シャフト１００９の面１０３７（図６）に沿って摺動することができる。
【0091】
弁１０００を動作停止するために、ハンドル１００２を（θ°を超えて）さらに回転させることにより、制御シャフト１００９がさらに回され、その結果、２つの軸受球１００８が傾斜溝１００２に沿ってさらに移動し（図８ａ）、したがって面１０３７とねじ付ストッパ１００６との間に隙間１０７０が形成される（図４ａから図４ｂを比較されたい）。隙間１０７０が弁１０００の周囲環境に連通される。制御シャフト１００９内の下側ダクト１０２８ｂは空気圧式動作停止機構ダクト１０４５と整列しないが、隙間１０７０に連通され、それにより下側ダクト１０２８ｂ内のおよびアクチュエータ１０１３内の空気が周囲環境へ抜け出ることになる。
【0092】
加えて、ねじ付ストッパ１００６が弁１０００内で移動不可であるため、ストッパ１００６に対する制御シャフト１００９の移動がシャフトの下方への移動に変換され、それによりピストン１０３４を下方に押し、それにより弁１０００を機械的に閉じるようにダイヤフラム１０１７を押す。
【0093】
弁１０００を動作可能にするために制御シャフト１００９が軸線Ａ周りに逆方向に回転させられると、制御シャフト１００９が上昇して、ダイヤフラム１０１７への押圧を停止する。同時に、図４ｂに示すように、空気圧式動作停止機構１００７を通って流れる加圧空気が、位置合わせされたシャフト１００９およびアクチュエータ１０１３へ流入することができ、それにより、制御シャフトの上昇と共にダイヤフラム１０１７を上昇させて弁１０００が開くことを可能にする。
【0094】
４つのダクト１０４５、１０２８ａ、１０２８ｂおよび１０２９は、一連のダクト１０４３の一部材である。弁１０００は、第２のステージの間、軸線Ａ周りにハンドル１００２を回し、かつ、それぞれ制御シャフト１００９を回しても、加圧空気のダイヤフラム１０１７までの継続的な流れを可能にするように構成され、ダクト１０２８ａ、１０２８ｂ、１０２９、および１０４５の位置合わせが実質的に維持され、一連のダクト１０４３からの漏洩が、Ｏリング１０２４に対する第２のばね１０２５の作用によって防止される。
【0095】
制御シャフト１００９のノズル１０４６はねじ付ストッパ１００６の中間孔１０３２の中に嵌め込まれ、２つの軸受球１００８は傾斜溝１０２２の中に嵌め込まれる。ねじ付ストッパ１００６は雄ねじ１０１１により所定位置に保持され、それにより垂直方向の移動および回転方向の移動を受けないことが保証される。制御シャフト１００９は第１の圧縮ばね１０１０により所定位置に保持され、それによりねじ付ストッパ１００６および制御シャフト１００９は第１の圧縮ばね１０１０に係合されることが保証される。制御シャフト１００９は、傾斜溝１０２２の一方の端部からもう一方の端部までの角度の変化によって決定される分だけ、軸線Ａ周りに回転することができる（図７）。弁の状態は、動作停止状態／閉状態（図４ａ）から動作状態／開状態（図４ｂ）へ、およびその逆で、変化する。システムは状態を変化させることはなく、この間、図７に示されるように、軸受球１００８は依然として第１の領域１０６２または第３の領域１０６６内にあり、それにより使用者の追加の安全性を提供し、ハンドル１００２の不慮の／意図されない小さい移動により弁１０００が閉状態（図４ａ）から開状態（図４ｂ）へおよびその逆で変化することが防止される。
【0096】
図６、図７、および図８ａ、図８ｂは、制御シャフト１００９およびねじ付ストッパ１００６の追加の図を提供するものであり、ねじ付ストッパ１００６の内部ダクト１０２９と、制御シャフト１００９の一部分がそこを貫通して延在する孔１０３２と、を示しており、また、動作停止機構１００４の機械的デザインのより良好な着想を提供する。
【0097】
制御シャフトの下方の弁のすべての部品は標準的なものであることに留意されたい。したがって、新規のパートは多様な弁ボディに後付けされ得る。
【0098】
現在、これらの実施形態は最良に動作すると考えられるが、他の実施形態もまた満足できるものである。
【0099】
外部ラッチ１００３は、図２～図８に示されるように、空気圧式作動式１０００の多くの実施形態に含まれる。外部ラッチ１００３は、例えば弁１０００のおよび／または弁１０００の近傍にある設備の保守管理中に、安全性をさらに必要とする状況において、弁を閉状態でロックするのに使用される。
【0100】
図８ａに示されるように、ねじ付ストッパ１００６を通って延在する取付孔１０７２が、弁１０００の構築を支援するために、または、市販の弁に新しい機構を適切に後付けするために、使用され得る。組み立て中に制御シャフト１００９が誤った位置に回転しないように、制御シャフト１００９の固定を支援するためにねじまたはボルト（図示せず）が挿入されてもよい。
【0101】
他の実施形態が示される構造から有意に逸脱してもよく、特許請求の範囲に従って同じ効果を得るように同様の動作を実施することができること、ただし、これらの他の実施形態のすべてが現在知られていない我々の知識の最良の形態に対するものであること、およびこれらの他の実施形態のすべてが市販されていないこと、が認識されよう。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ノーマルクローズ弁であって、流体入口および流体出口を有するシートと、
ダイヤフラム、外部ハンドル、ならびに、外部ハンドルおよびダイヤフラムに動作可能に連結された内部安全機構と、
を備え、
弁はハンドルを第１の方向へ押し進めることを可能にするように構成され、それにより、少なくとも第１のステージおよびその後の第２のステージを通して内部安全機構を移動させ、
第１のステージの間、
ダイヤフラムはシート上へ押圧され、
内部安全機構を通る加圧空気の流れは阻止され、
弁内に閉じ込められた空気は放出され、
それにより弁を閉状態にするか、または閉状態に維持し、
第２のステージの間、
内部安全機構を通る加圧空気の流れ可能となり、そこを通過した後の加圧空気は、シート上へダイヤフラムを押圧することに抗するように作用し、かつ空気の放出は低減され、
それにより弁を開状態にするかまたは開状態に維持する、
ノーマルクローズ弁。
【請求項2】
弁は、第１の方向とは反対の第２の方向にハンドルを押し進めることを可能にするようにさらに構成され、それにより、少なくとも第２のステージおよびその後の第１のステージを通して内部安全機構を移動させる、請求項１に記載の弁。
【請求項3】
弁は、中間ステージを通して内部安全機構を移動させることを可能にするようにさらに構成される、請求項１または２に記載の弁。
【請求項4】
中間ステージの間、弁は閉状態にある、請求項３に記載の弁。
【請求項5】
内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに向けてピストンを押す、請求項１または２に記載の弁。
【請求項6】
内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに向けてピストンを押す、請求項３に記載の弁。
【請求項7】
内部安全機構をダイヤフラムに機械的に連結するピストンをさらに備え、第１のステージの間、内部安全機構はダイヤフラムに向けてピストンを押す、請求項４に記載の弁。
【請求項8】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項１または２に記載の弁。
【請求項9】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項３に記載の弁。
【請求項10】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項４に記載の弁。
【請求項11】
内部安全機構は、空気圧式動作停止機構と、制御シャフトと、動作停止機構および制御シャフトを通って延在する一連のダクトと、
を備え、
内部安全機構を移動させることは、動作停止機構に対して制御シャフトを移動させることを含み、
第２のステージの間、一連のダクトは位置合わせされる、請求項５に記載の弁。
【請求項12】
内部安全機構は、制御シャフトに向けて動作停止機構を付勢するための弾性手段をさらに備える、請求項８に記載の弁。
【請求項13】
内部安全機構は、動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段をさらに備える、請求項８に記載の弁。
【請求項14】
内部安全機構は、動作停止機構と制御シャフトとの間を密閉するためのシール手段をさらに備える、請求項１２に記載の弁。
【請求項15】
ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトはハウジングチャンバの壁を通って延在し、かつ一連のダクトの一要素である、ねじ付ストッパをさらに備え、動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
制御シャフトに向けて動作停止シャフトを付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える、請求項８に記載の弁。
【請求項16】
ねじ付ストッパであって、ストッパダクトおよびハウジングチャンバを具備し、ストッパダクトはハウジングチャンバの壁を通って延在し、かつ一連のダクトの一要素である、ねじ付ストッパをさらに備え、動作停止機構はハウジングチャンバ内に位置し、
動作停止機構は、
動作停止機構ダクトを具備する動作停止シャフトと、
制御シャフトに向けて動作停止シャフトを付勢するための動作停止ばねと、
動作停止機構ダクトおよび制御シャフトダクトが位置合わせされるときに動作停止機構ダクトと制御シャフトダクトとの間を密閉するための少なくとも１つのＯリングと、
を備える、請求項１２に記載の弁。
【請求項17】
ねじ付ストッパは、
第１の領域および第２の領域を各々具備する少なくとも１つの溝と、
内部安全機構であって、少なくとも１つの軸受球を具備し、軸受球の各々は制御シャフト上で保持されて少なくとも１つの溝のうちの１つの溝内に位置する内部安全機構と、
をさらに備え、
外部ハンドルを回すことにより、少なくとも１つの軸受球は少なくとも１つの溝に沿って移動し、
少なくとも１つの軸受球が第１の領域にあるとき、内部安全機構は第１のステージを経て移動し、少なくとも１つの軸受球が第２の領域にあるとき、内部安全機構は第２のステージを経て移動する、請求項１５に記載の弁。
【請求項18】
少なくとも１つの溝は中間領域をさらに備え、
少なくとも１つの軸受球が中間領域にあるとき、内部安全機構は中間ステージを経て移動する、請求項１７に記載の弁。
【国際調査報告】