特許 5787906 弁棒および閉鎖部材の接続のための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5787906

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】弁棒および閉鎖部材の接続のための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/22 20060101AFI20150910BHJP

   F16K 1/32 20060101ALI20150910BHJP

   F16K 1/48 20060101ALI20150910BHJP

   F16B 21/12 20060101ALI20150910BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/22 E

   F16K1/32 C

   F16K1/48 Z

   F16B21/12 B

【請求項の数】16

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-556071(P2012-556071)

(86)(22)【出願日】2011年1月13日

(65)【公表番号】特表2013-521451(P2013-521451A)

(43)【公表日】2013年6月10日

(86)【国際出願番号】US2011021163

(87)【国際公開番号】WO2011109120

(87)【国際公開日】20110909

【審査請求日】2014年1月7日

(31)【優先権主張番号】12/716,934

(32)【優先日】2010年3月3日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591055436

【氏名又は名称】フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100098914

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 伸行

(72)【発明者】

【氏名】ダラージェ， ポール， ラッセル

(72)【発明者】

【氏名】ロング， ロス， イー．

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０５−０２５０７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０５３６１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０６３５７９６０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 実開昭５９−０８３２０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−１４４６１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−１２６６７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０６−０５８２７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−０２２８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０３６７３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−１７２５６５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １／００

Ｆ１６Ｂ ２１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体弁と共に用いられる連結装置であって、
受容ボア部内に配置された拡張ピンであって、前記受容ボア部が弁棒の第１のアパチャおよび閉鎖部材の第２のアパチャによって規定され、前記弁棒が前記閉鎖部材へと接続されると、前記第１のアパチャおよび第２のアパチャが同軸に整列され、前記閉鎖部材が周縁によって規定された面を有し、前記流体弁が閉位置にあるとき、前記面が環状シール面に係合して前記流体弁を通じた流体の流れを阻止する、拡張ピンと、
前記拡張ピンの第１の端部に隣接する前記拡張ピンの第１の開口部内に配置された第１のテーパーピンであって、前記閉鎖部材の前記面に隣接した前記受容ボア部の面に係合する第１のテーパーピンと、
前記拡張ピンの第２の端部に隣接する前記拡張ピンの第２の開口部内に配置された第２のテーパーピンであって、前記第１のテーパーピンが前記第１の開口部内に配置されると、前記第１のテーパーピンに起因して前記拡張ピンが第１の位置において拡張し、前記第２のテーパーが前記第２の開口部内に配置されると、前記第２のテーパーピンに起因して前記拡張ピンが第２の位置において拡張する、第２のテーパーピンと、
を備えた連結装置。

【請求項2】

前記拡張ピンの第１の開口部は第１のテーパー外形を含み、前記拡張ピンの第２の開口部は第２のテーパー外形を含む、請求項１に記載の連結装置。

【請求項3】

前記第１のテーパー外形は、前記第２のテーパー外形と異なる、請求項２に記載の連結装置。

【請求項4】

前記第１のテーパーピンまたは前記第２のテーパーピンは、第３のテーパー外形を含み、前記第３のテーパー外形は、前記第１のテーパー外形または前記第２のテーパー外形に対して相補的である、請求項２に記載の連結装置。

【請求項5】

前記第１のテーパーピンまたは前記第２のテーパーピンは、第３のテーパー外形を含み、前記第３のテーパー外形は、前記第１のテーパー外形または前記第２のテーパー外形と異なる、請求項２に記載の連結装置。

【請求項6】

前記第１のテーパーピンまたは前記第２のテーパーピンは、第３のテーパー外形を含み、前記第３のテーパー外形は、前記第１のテーパー外形または前記第２のテーパー外形と噛み合い可能な様態で係合する、請求項２に記載の連結装置。

【請求項7】

前記弁棒の第１のアパチャまたは前記閉鎖部材の第２のアパチャは、現場において形成される、請求項１に記載の連結装置。

【請求項8】

前記受容ボア部は、前記閉鎖部材の前記面に対して実質的に垂直である、請求項１に記載の連結装置。

【請求項9】

前記拡張ピンの第１の開口部および第２の開口部はそれぞれ、前記拡張ピンの全長よりも短い深さを有する、請求項１に記載の連結装置。

【請求項10】

閉鎖部材および弁棒を連結する方法であって、
前記閉鎖部材が周縁によって規定された面を有し、流体弁が閉位置にあるとき、前記面が環状シール面に係合して前記流体弁を通じた流体の流れを阻止する、前記方法は、
拡張ピンの第１の端部に隣接する前記拡張ピンの第１の部分が拡張しないように、前記第１の端部に隣接する第１の開口部に第１のテーパーピンを挿入するステップと、
前記拡張ピンおよび前記第１のテーパーピンを閉鎖部材内および弁棒内に規定された受容ボア部に配置するステップであって、前記第１のテーパーピンが前記閉鎖部材の前記面に隣接する前記受容ボア部の面と係合する、ステップと、
前記拡張ピンを前記第１のテーパーピンに向けて送り込み、前記拡張ピンの第１の端部に隣接する前記第１の部分を第１の位置にて前記受容ボア部の内面に向けて拡張させるステップと、
前記拡張ピンの第２の端部に隣接する第２の開口部内に第２のテーパーピンを配置して、前記拡張ピンの第２の端部に隣接する第２の部分を前記第１の位置とは異なる第２の位置にて前記受容ボア部の前記内面に向けて拡張させるステップと、
を備えた方法。

【請求項11】

前記拡張ピンの第１の端部に隣接して前記第１の開口部を予め形成する準備ステップと、前記第１の端部と反対側の前記拡張ピンの第２の端部に隣接して前記第２の開口部を予め形成する準備ステップとをさらに備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の開口部を第１のテーパー内面を含むように予め形成する準備ステップと、前記第２の開口部を第２のテーパー内面を含むように予め形成する準備ステップとをさらに備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記弁棒内に第１のアパチャおよび前記閉鎖部材内に第２のアパチャを予め形成することで、前記弁棒が前記閉鎖部材に連結された際、前記第１のアパチャおよび第２のアパチャが同軸に整列して前記受容ボア部を規定するようにする準備ステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記第１のアパチャおよび前記第２のアパチャは、前記閉鎖部材の前記面に対して実質的に垂直である、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第１のテーパーピンを前記第１の開口部内に挿入するステップは、前記第１のテーパーピンを前記拡張ピンの第１の開口部内にて手で締結して連結するステップを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

前記第２のテーパーピンまたは前記拡張ピンが前記閉鎖部材の前記面と反対側の前記閉鎖部材の外面と同一平面となるように、前記第２のテーパーピンおよび前記拡張ピンを前記受容ボア部の前記面に向かって送り込むステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に流体弁に関し、より詳細には、弁棒および閉鎖部材を接続するための方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

弁は、プロセス流体の流れを制御するためのプロセス制御システムにおいて一般的に用いられている。回転弁（例えば、バタフライ弁）においては、流体経路内に閉鎖部材（例えば、ディスク）が配置されていることが多い。シャフトにより、前記閉鎖部材はアクチュエータへと動作可能に接続される。前記アクチュエータは、開口位置と閉口位置との間において前記閉鎖部材を回転させることで、前記弁の入口と出口との間の流体流れを許容または制限する。前記閉鎖部材が前記閉口位置へと回転すると、前記閉鎖部材は、弁座またはシール面（例えば、弁本体に固定されたシールリング）と気密的に係合して、前記弁内を流れる流体流れを制限する。

【0003】

前記弁棒および前記閉鎖部材を接続するために、前記閉鎖部材の一部内に前記閉鎖部材の面に平行に穴部またはアパチャを形成することが多い。少なくとも１つの締結具（例えば、ピン）を用いて、前記弁棒および前記閉鎖部材を接続する。詳細には、前記閉鎖部材のアパチャおよび前記弁棒の同軸に整列されたアパチャ内に前記締結具を配置することで、前記弁棒および前記閉鎖部材を接続することができる。

【0004】

しかし、比較的より大型の弁（例えば、直径が１２インチを越える弁）の場合、（例えば、ドリルを介して）アパチャ（例えば、止まり穴）を前記閉鎖部材の面に平行に形成することができない場合がある。その代わりに、前記アパチャ内に配置された前記閉鎖部材および前記締結具の面に対して実質的に垂直に前記アパチャが形成されることが多く、これにより、前記弁棒および前記閉鎖部材が接続される。しかし、このような接続または連結の場合、前記弁棒と前記閉鎖部材との間の動きが失われる場合がある。なぜならば、動作時における弁振動に起因して、前記締結具が前記アパチャから退出し得るからである。そのため、このような接続の場合、前記締結具から前記弁棒および／または前記閉鎖部材への恒久的取付（例えば、溶接）が必要となることが多い。

【発明の概要】

【0005】

本明細書中に記載される連結装置は、拡張ピンを含む。前記拡張ピンは、弁棒の第１のアパチャおよび閉鎖部材の第２のアパチャによって規定されたボア内に設けられる。前記弁棒が前記閉鎖部材へと接続されると、前記第１のアパチャおよび第２のアパチャは同軸に整列される。第１のテーパーピンは、前記拡張ピンの第１の端部に隣接する前記拡張ピンの第１の開口部内に配置され、第２のテーパーピンは、前記拡張ピンの第２の端部に隣接する前記拡張ピンの第２の開口部内に配置される。前記第１のテーパーピンが前記第１の開口部内に配置されると、前記第１のテーパーピンに起因して前記拡張ピンが第１の位置において拡張する。前記第２のテーパーピンが前記第２の開口部内に配置されると、前記第２のテーパーピンに起因して前記拡張ピンが第２の位置において拡張する。前記第２の位置は、前記第１の位置と異なる。

【0006】

別の例において、本明細書中に記載される、閉鎖部材および弁棒を連結する方法は、前記第１の端部に隣接する前記拡張ピンの第１の部分が拡張しないように、拡張ピンの第１の端部に隣接する第１の開口部に第１のテーパーピンを挿入するステップを含む。前記方法は、前記第１のテーパーピンが前記閉鎖部材の面に隣接する前記受容ボア部の表面と係合するように、前記拡張ピンおよび前記第１のテーパーピンを閉鎖部材の受容ボア部および弁棒内に配置するステップを含む。前記方法は、前記拡張ピンを前記第１のテーパーピンに向かって移動させて、前記拡張ピンの第１の端部に隣接する前記第１の部分を前記受容部の内面に向かって第１の位置において拡張させるステップと、第２のテーパーピンを前記拡張ピンの第２の開口部内に配置して、前記拡張ピンの第２の端部に隣接する第２の部分を前記受容ボア部の内面に向かって第２の位置において拡張させるステップとをさらに含む。前記第２の位置は、前記第１の位置と異なる。

【0007】

さらに別の例において、本明細書中に記載される連結装置は、弁棒および閉鎖部材を連結する手段を含む。前記連結手段は、前記弁棒のボア内に配置された拡張ピンおよび前記閉鎖部材を前記ボアの第１の位置において拡張させる第１の手段と、前記拡張ピンを前記ボアの第２の位置において拡張させる第２の手段とを含む。前記第２の位置は、前記第１の位置と異なる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】公知の連結装置を有する公知の流体弁を示す。前記連結装置は、閉鎖部材の面に対して実質的に平行である。

【図1B】公知の連結装置を有する公知の流体弁を示す。前記連結装置は、閉鎖部材の面に対して実質的に平行である。

【図2A】閉鎖部材の面に対して実質的に垂直である別の公知の連結装置を有する別の公知の例示的流体弁を示す。

【図2B】閉鎖部材の面に対して実質的に垂直である別の公知の連結装置を有する別の公知の例示的流体弁を示す。

【図3】本明細書中に記載される例示的連結装置の斜視図である。

【図4】図３に示す例示的連結装置の部分的組み立て状態を示す断面図である。

【図5】図３および図４に示す例示的連結装置の組み立て状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

一般的に、本明細書中に記載される例示的方法および装置は、閉鎖部材を回転弁の弁棒へと機械的に連結する際に用いることができる。本明細書中に記載される例示的連結装置は、比較的大きな直径および表面積を有する閉鎖部材（例えば、直径が１２インチを越える閉鎖部材）と共に特に有利に用いられる。しかし、前記例示的方法および装置は一般的には、任意のサイズ、種類および／またはジオメトリの流体弁と共に用いることができる。一例において、前記弁棒および前記閉鎖部材の各ボアまたは開口部が前記閉鎖部材の面に対して実質的に垂直でありかつ前記連結装置を受容するようにサイズおよび寸法決めされている。前記連結装置は、拡張ピンと、少なくとも２つの締結具またはテーパーピンとを含み得る。前記少なくとも２つの締結具またはテーパーピンは、前記拡張ピンの各第１の開口部および第２の開口部によって受容される。前記閉鎖部材および前記弁棒を連結するには、前記拡張ピンおよび前記テーパーピンを前記閉鎖部材および前記弁棒の同軸整列されたボア内に配置する。詳細には、前記テーパーピンにより前記拡張ピンを拡張させ、前記拡張ピンと、前記閉鎖部材のボアおよび前記弁棒とを２つ以上の異なる位置において摩擦係合させる。換言すれば、第１のテーパーピンにより前記拡張ピンの第１の部分を第１の位置において拡張させ、第２のテーパーピンにより前記拡張ピンの第２の部分を第２の位置において拡張させる。前記第２の位置は、前記第１の位置と異なる。

【0010】

さらに、前記テーパーピンおよび前記拡張ピンの内面を構成する（例えば、噛み合い可能に係合する）際、前記拡張ピンが前記テーパーピンのうち１つに向かって移動またはスライドした場合、前記テーパーピンのうち他方に起因して前記拡張ピンが拡張し、これにより前記拡張ピンが前記テーパーピンに向かってこれ以上移動することを回避するように、構成を行う。このようにして、前記連結装置はセルフロック式アセンブリを提供し、これにより、前記連結装置を例えば溶接を介して前記閉鎖部材および前記弁棒へと恒久的に取りつける必要性を無くすことができる。さらに、本明細書中に記載される例示的連結装置は、前記閉鎖部材および弁棒間の界面の最重要部位において拡張して、前記閉鎖部材と前記弁棒との間の 動きが失われるのを実質的に低減または排除することができる。

【0011】

例示的方法および装置について説明する前に、公知の流体弁１００について、図１Ａおよび図１Ｂを参照して簡単に説明する。図１Ａは、流体弁１００の断面図である。図１Ｂは、図１Ａの公知の連結装置１０２の斜視図を示す。

【0012】

図１Ａおよび図１Ｂを参照して、弁１００は、弁本体１０４を含む。弁本体１０４は、弁トリム（trim）１０６を収容する。弁本体１０４は概して円筒形状であり、中央開口部１０８を有する。中央開口部１０８は、入口１１０と（入口１１０と反対側の）出口との間の流体流路を規定する。図示のように、弁トリム１０６は、弁棒１１２と、閉鎖部材１１４（例えば、ディスク）と、追随シャフト１１６とを含む。いくつかの例において、弁棒１１２および追随シャフト１１６は、単一の一体形成構造であり得る。弁棒１１２の第２の端部１１８（例えば、スプライン端部、四角端部）により、閉鎖部材１１４が（例えばレバー（図示せず）を介して）アクチュエータ（図示せず）へと動作可能に接続される。閉鎖部材１１４は、前記流体流路内に配置され、周囲縁部１２０を有する。弁１００が閉口位置に来た際、周囲縁部１２０は、中央開口部１０８内に配置された弁座または環状シール面１２２（例えば、シールリング）と気密的係合して、弁１００内を流れる流体流れを阻止する。図示の例において、閉鎖部材１１４はディスクとして図示されている。しかし、他の例において、閉鎖部材１１４は、任意の適切な閉鎖部材１１４であってもよい（例えば、ボール弁、分割ボール弁、ヴィーボール弁）。

【0013】

また、弁本体１０４は、駆動端開口部１２４および追随端開口部１２６を有する。駆動端開口部１２４および追随端開口部１２６は、概して同軸に整列され、弁棒１１２および追随シャフト１１６をそれぞれ受容するように適合される。軸受１２８および１３０は、弁本体１０４と弁棒１１２との間の開口部１２４内および弁本体１０４と追随シャフト１との間の開口部１２６内に配置される。軸受１２８および１３０は、閉鎖部材１１４を軸線１３２に沿って整列させ、軸受フランジ１３４ａおよび１３４ｂは、閉鎖部材１１４を中央開口部１０８および弁本体１０４に対して整列させる（すなわち、中央に整列させる）。軸受１２８および１３０はまた、シャフト１１２および１１６の整列および回転を支援し、各シャフト１１２および１１６と弁本体１０４との間の摩擦を低減する。

【0014】

弁１００は、パッキング１３６を含み得る。パッキング１３６は、弁本体１０４の開口部１２４内に配置され、弁棒１１２と係合して気密状態を提供し、軸１３２に沿って弁棒１１２を通過するプロセス流体の漏れを回避する。パッキングフランジ１３８は、パッキング１３６を弁本体１０４内に調節および保持し、パッキングフランジスタッド１４０およびナット１４２を介して弁本体１０４へと連結する。後端キャップ１４４は、追随シャフト１１６を開口部１２６内に保持し、締結具１４６を介して弁本体１０４へと接続される。図示していないが、開口部１２６内にパッキングを設けてもよい。

【0015】

動作時において、前記アクチュエータは、レバーを介してトルクを弁棒１１２へと付加または付与して、開口位置と閉口位置との間で閉鎖部材１１４を移動させる（例えば、回転させる）。前記開口位置においては、弁１００内の流体の流れが許容され、前記閉口位置においては、弁１００内を通して流体の流れが制限または阻止される。閉鎖部材１１４は、シール面１２２（例えば、シールリング）と密閉係合して気密状態を提供して、遮断状態を提供する（すなわち、弁１００内の流体流れを阻止する）。

【0016】

この例において、閉鎖部材１１４は、開口部またはアパチャ１５０ａおよび１５０ｂを含む（例えば、テーパーアパチャまたは直線アパチャ）。これらのアパチャ１５０ａおよび１５０ｂは、閉鎖部材１１４の周囲縁部１２０に隣接し、閉鎖部材１１４の面１５２に実質的に平行である。さらに、閉鎖部材１１４は、開口部１５４ａおよび１５４ｂを含む。開口部１５４ａおよび１５４ｂは、アパチャ１５０ａおよび１５０ｂに対してそれぞれ実質的に垂直である。弁棒１１２は、アパチャまたはボア１５６ａを含む（例えば、テーパーアパチャまたは直線開口部）。アパチャまたはボア１５６ａは、弁棒１１２の端部１５８ａに隣接する。追随シャフト１１６は、アパチャまたはボア１５６ｂを含む（例えば、テーパーアパチャまたは直線開口部）。アパチャまたはボア１５６ｂは、追随シャフト１１６の端部１５８ｂに隣接する。

【0017】

弁棒１１２および追随シャフト１１６を閉鎖部材１１４へと連結するには、弁棒１１２の端部１５８ａおよび追随シャフト１１６の端部１５８ｂを閉鎖部材１１４の開口部１５４ａおよび１５４ｂのそれぞれに受容する。弁棒１１２のアパチャ１５６ａは、閉鎖部材１１４のアパチャ１５０ａと共に整列され、ピン１６０ａをアパチャ１５０ａおよび１５６ａ内に配置することで、弁棒１１２および閉鎖部材１１４を接続する。さらに、図示のように、ピン１６０ａを受容する拡張ピン１６２ａをアパチャｓ１５０ａおよび１５６ａ内に配置することができる。ピン１６０ａの外面はテーパー形状を持ち得、拡張ピン１６２ａの内面もテーパー形状となっており、これにより、ピン１６０ａが拡張ピン１６２ａ内に押圧されると、拡張ピン１６２ａが拡張して、拡張ピン１６２ａの外面がアパチャ１５０ａの内面および／またはアパチャ１５６ａと強制接触し、これにより、閉鎖部材１１４および弁棒１１２が接続される。

【0018】

同様に、追随シャフト１１６のアパチャ１５６ｂは、閉鎖部材１１４のアパチャ１５０ｂと実質的に同軸に整列され、ピン１６０ｂおよび／または拡張ピン１６２ｂがアパチャｓ１５０ｂおよび１５６ｂに挿入または配置され、これにより、追随シャフト１１６および閉鎖部材１１４が接続される。その結果、閉鎖部材１１４がピン１６０ａ、１６２ａおよび１６０ｂおよび１６２ｂをそれぞれ介して弁棒１１２の第１の端部１５８ａおよび追随シャフト１１６の第１の端部１５８ｂへと動作可能に接続される。

【0019】

図示のように、閉鎖部材１１４の直径は比較的小さい（例えば、１２インチ未満）ため、閉鎖部材１１４のアパチャ１５０ａおよび１５０ｂは、周囲縁部１２０に隣接し得、閉鎖部材１１４の面１５２に対して実質的に平行である。このようにして、ピン１６０ａおよび１６０ｂが閉鎖部材１１４の面１５２に対して平行となり、シャフト１１２および１１６の外径においてシャフト１１２および１１６と閉鎖部材１１４との間のきっちりした係合が可能となり、その結果、閉鎖部材１１４の回転軸１３２から空間を空けて配置される。その結果、アクチュエータから弁棒１１２へとトルクが付加された際に弁棒１１２と閉鎖部材１１４との間の動きが失われる事態が大幅に低減または回避される。

【0020】

しかし、このような連結構成の場合、長さ／直径比（すなわち、アパチャ１５０ａおよび１５０ｂの深さ／閉鎖部材１１４の直径）が比較的大きくなるかまたは過大となるため、比較的大きな直径（例えば、１２インチを越える直径）を有する閉鎖部材においては利用することが不可能である。例えば、直径が１２インチを越える閉鎖部材へと弁棒を適切に連結するためには、閉鎖部材の面（例えば、面１５２）に対して実質的に平行に形成されたアパチャ（例えば、アパチャ１５０ａ）の深さまたは長さを比較的大きな深さにする必要があり得る。その結果、このような長さ／直径比に起因して、このようなアパチャを形成する際に用いられる器具（例えば、ドリル）の利用が困難になる場合が多い。

【0021】

さらに、比較的大きな長さ／直径比に対して用いられる連結装置においては、長さが比較的長いピンが設けられることが多い。その結果、長さが比較的より長いピンの場合、閉鎖部材を回転させるためのトルクがアクチュエータから弁棒へと付加された際、弁棒および閉鎖部材の動作時においてピンにかかる応力レベルに起因して破損し易くなる。そのため、弁棒回転時において発生し得るアクチュエータからのトルク負荷に耐えるために、前記ピンのサイズおよび／または直径を比較的大きくする必要がある。そのため、閉鎖部材の直径が比較的大きい場合（例えば、１２インチを越える場合）、閉鎖部材の面に対して平行なピンを介して前記閉鎖部材および弁棒を連結することが不可能である場合がある。

【0022】

図２Ａおよび図２Ｂは、別の公知の弁２００を示す。弁２００は、直径が１２インチを越える閉鎖部材と共に用いられることの多い公知の連結装置２０２を有する。図２Ａは、流体弁２００の断面図を示す。図２Ｂは、公知の弁棒２０６、閉鎖部材２０４および連結装置２０２の部分的分解斜視図である。

【0023】

図２Ａおよび図２Ｂを参照して、閉鎖部材２０４（例えば、直径が１２インチを越えるディスク）が、弁本体２１０の流体流路２０８内に配置される。流体流路２０８は、入口２１２と、出口２１４との間に設けられる。閉鎖部材２０４は、第１の位置と、第２の位置との間を移動する。前記第１の位置において、通路２０８内の流体の通過が許容される。前記第２の位置において、通路２０８内の流体の通過が阻止される。弁２００が閉口位置に来ると、閉鎖部材２０４の周囲縁部２１６は、通路２０８内に設けられた弁座または環状シール面２１８（例えば、シールリング）と気密的係合して、弁２００内の流体通過を阻止する。アクチュエータ（図示せず）により、閉鎖部材２０４が弁棒２０６およびレバー（図示せず）を介して前記第１位置と前記第２の位置との間で移動する。

【0024】

閉鎖部材２０４は、弁棒２０６をスライド可能に受容する本体部分２２０を含む。図１Ａおよび図１Ｂの閉鎖部材とは対照的に、図２Ａおよび図２Ｂの閉鎖部材２０４は、アパチャ２２２ａおよび２２２ｂを含む。アパチャ２２２ａおよび２２２ｂは、閉鎖部材２０４の面２２４に対して実質的に垂直である。弁棒２０６もまた、アパチャ２２６ａおよび２２６ｂを含む。弁棒２０６が閉鎖部材２０４へと連結されると、アパチャ２２６ａおよび２２６ｂは、本体部分２２０のアパチャ２２２ａおよび２２２ｂそれぞれと実質的に整列される。ピン２２８ａおよび２２８ｂは、閉鎖部材２０４のアパチャ２２２ａおよび２２２ｂそれぞれならびに弁棒２０６のアパチャ２２６ａおよび２２６ｂ内に配置され、これにより、弁棒２０６および閉鎖部材２０４が連結される。

【0025】

図２Ａおよび図２Ｂの公知の連結装置２０２の場合、セルフロック式構成は用いられていないため、アクチュエータによって閉鎖部材２０４が移動した際、弁棒２０６と閉鎖部材２０４との間の動きが失われる場合がある。換言すれば、動作時において弁棒２０６にかかり得る比較的高いトルク負荷を支持できるだけの摩擦係合をピン２２８ａおよび２２８ｂが提供できない場合がある。いくつかの例において、ピン２２８ａおよび２２８ｂは、所定位置に（例えば、溶接、機械的変形、化学結合を介して）弁棒２０６および閉鎖部材２０４へと恒久的に配置または固定され、これにより、流体弁２００の動作時における振動に起因してピン２２８ａおよび／または２２８ｂが前記アパチャ２２２ａおよび２２６ａならびに／あるいは２２２ｂおよび２２６ｂから退出する事態を回避する。ピン２２８ａおよび２２８ｂは、アパチャ２２２ａおよび２２６ｂならびに／あるいは２２２ａおよび２２６ｂそれぞれの内部に溶接され、これにより、アクチュエータから弁棒２０６へと付与されるトルク負荷に耐えることが可能な接続が得られる。その結果、閉鎖部材２０４および弁棒２０６を分解する際、ピン２２８ａおよび２２８ｂを例えば器具（例えば、ドリル、リーマー）を介して取り外す必要が出てくる。

【0026】

さらに、単一のテーパーピンおよびテーパー拡張ピンが図２Ａおよび図２Ｂの構成と共に用いられた場合、前記テーパーピンに起因して前記拡張ピンの一部のみが拡張し、弁棒２０６が閉鎖部材２０４と係合している一つの位置のみにおいて、閉鎖部材２０４および／または弁棒２０６と係合する。換言すれば、前記テーパーピンに起因して前記拡張ピンが第１の部分または前記拡張ピンの端部においてのみ拡張し、弁棒２０６と閉鎖部材２０４との間の接続部の第２の端部または部分の接続が比較的緩くなり、その結果、動作時において、弁棒２０６と閉鎖部材２０４との間の 動きが失われ得る。

【0027】

図示しないが、直径が１２インチを越える閉鎖部材と共に用いられる他の例示的連結装置を挙げると、例えば弁棒のノッチ部分または外面と接線方向に界面して前記弁棒および前記閉鎖部材を接続する直線ピンがある。しかし、このような連結装置の場合、前記ピン（単数または複数）と前記弁棒外面のノッチ部分との係合解除を回避するための恒久的取付が必要となる場合が多い。さらに、このような構成の場合、前記弁棒のノッチ部分に起因して、閉鎖部材、ディスクシャフトおよびピンを一揃え利用しなければならず、また、他の公知の構成の場合と同様に、動作時において弁棒と閉鎖部材との間の動きが失われる。

【0028】

図３〜図５は、本明細書中に記載される例示的連結装置３００を示す。図３は、本明細書中に記載される、閉鎖部材３０２および弁棒３０４が連結装置３００を介して連結されている様子を示す、部分分解斜視図である。図４は、図３の閉鎖部材３０２および弁棒３０４の断面図であり、連結装置３００が部分的に組み立てられた状態４００を示す。図５は、図３および図４の閉鎖部材３０２および弁棒３０４の断面図であり、連結装置３００が組み立てられた状態５００を示す。

【0029】

図３〜図５を参照して、例示的閉鎖部材３０２は、本体部分３０６を含む。本体部分３０６は、弁棒３０４をスライド可能な様態で受容するための長手方向アパチャまたは開口部３０８を有する。開口部３０８は、閉鎖部材３０２の面３１０に対して実質的に平行である。さらに、本体部分３０６は、少なくとも１つのアパチャ３１２を含む。少なくとも１つのアパチャ３１２の軸３１４は、閉鎖部材３０２の面３１０に対して実質的に垂直である。しかし、図４および図５に示すように、閉鎖部材３０２のアパチャ３１２は、面３１０に対して垂直になっているものの、閉鎖部材３０２の面３１０を貫通しておらず、閉鎖部材３０２の本体部分３０６内において凹形状となっており、これにより、前記アパチャの表面３１６が面３１０に隣接している。さらに、弁棒３０４は、アパチャ３１８を含む。弁棒３０４が閉鎖部材３０２へと連結された際、アパチャ３１８は、閉鎖部材３０２のアパチャ３１２と実質的に整列する。アパチャ３１２および／またはアパチャ３１８は、製造時または現場において形成することができる。整列された状態となると、アパチャ３１２および３１８は受容ボア部３２０を規定または形成する。連結装置３００は、受容ボア部３２０に連結されるかまたは受容ボア部３２０内へと配置されて、これにより、以下により詳細に説明するように弁棒３０４および閉鎖部材３０２を連結させる。他の例において、アパチャ３１２および３１８は、閉鎖部材３０２の面３１０に対して任意の角度で形成することができ、これにより、ボア３２０を閉鎖部材３０２の面３１０に対して傾斜、勾配付け、角度付けすることが可能となる。

【0030】

図３〜図５の例において、連結装置３００は、拡張ピン３２２を含む。拡張ピン３２２のボア３２４は、拡張ピン３２２を貫通して、第１の締結具またはテーパーピン３２６および第２の締結具またはテーパーピン３２８を受容する。図示のように、ボア３２４の内面３３０は、テーパー形状を含む。他の例において、ボア３２４は、直線形状外形または任意の他の外形にしてもよい。内面３３０の第１の部分または開口部３３２をテーパー形状にする（例えば、テーパーリーマーを介して形成する）ことで第１のテーパー外形とし、内面３３０の第２の部分または開口部３３４をテーパー形状にすることで、第２のテーパー外形とすることができる。図示のように、第１の部分３３２に含まれるテーパー部分は、第２の部分３３４のテーパー外形と逆の鏡像関係にある。

【0031】

図３〜図５の構成により、拡張ピン３２２の製造が大幅に簡単になる。なぜならば、第１のテーパー部分３３２および第２のテーパー部分３３４を第１の端部３３６および第２の端部３３８からそれぞれリーマーで穴空けすることが可能となるからである。換言すれば、第１のテーパー部分３３２および第２のテーパー部分３３４が第１の端部３３６および第２の端部３３８からそれぞれリーマーで穴空けされるため、拡張ピンの一端からリーマーで穴空けされた開口部を含む拡張ピンと比較して（すなわち、拡張ピン３２２の全長をリーマーで穴空けするのではなく拡張ピン３２２の長さの半分をリーマーで穴空けすることにより）、内面３３０の第１のテーパー部分３３２および第２のテーパー部分３３４それぞれをリーマーで穴空けするために必要な深さが大幅に小さくなる。第１テーパー外形および第２のテーパー外形は、実質的に同じであってもよいし、あるいは異なってもよい。

【0032】

さらに、この例において、第１のテーパーピン３２６および第２のテーパーピン３２８の外面は、テーパー外形または形状である。第１のテーパーピン３２６は、拡張ピン３２２の第１の端部３３６に隣接して、開口部３２４の第１の部分３３２内に配置される。同様に、第２のテーパーピン３２８は、第１の端部３３６の反対側の拡張ピン３２２の第２の端部３３８に隣接して、開口部３２４の第２の部分３３４内に配置される。この例において、第１のテーパーピン３２６のテーパー形状または外形は、内面３３０の第１の部分３３２のテーパー外形または形状に対して相補的である。同様に、第２のテーパーピン３２８のテーパー形状または外形（単数または複数）は、内面３３０の第２の部分３３４のテーパー外形または形状に対して相補的である。しかし、他の例において、第１のテーパーピン３２６および／または第２のテーパーピン３２８のテーパー外形（単数または複数）は、内面３３０の第１の部分３３２および／または第２の部分３３４のテーパー外形（単数または複数）と異なっていてもよい。

【0033】

図４を参照して、弁棒３０４を閉鎖部材３０２へと組み付けおよび接続する際、弁棒３０４を本体部分３０６の開口部３０８内へと配置するかまたは受容させて、弁棒３０４のアパチャ３１８が閉鎖部材３０２のアパチャ３１２と実質的に整列するようにし、これにより、受容ボア部３２０を規定または形成する。拡張ピン３２２の第１の端部３３６に隣接して第１のテーパーピン３２６の第１の部分または縁部３４０を（例えば手で締結することにより）開口部３２４の第１の部分３３２内に挿入または配置した後、拡張ピン３２２を受容ボア部３２０に挿入する。換言すれば、拡張ピン３２２の第１の端部３３６に隣接して第１のピン３２６を開口部３２４の第１の部分３３２に配置し、これにより、第１のテーパーピン３２６に起因して拡張ピン３２２の第１の端部３３６が軸３１４に対してラジアル方向に拡張しないようにする。そうしないと、第１のテーパーピン３２６に起因して拡張ピン３２２の第１の端部３３６が受容ボア部３２０の直径を越えて拡張した場合、拡張ピン３２２が組み立て時においてボア３２０内に嵌まらない場合がある。

【0034】

第１のテーパーピン３２６の第１の部分３４０を第１の部分３３２内に配置した後、拡張ピン３２２および第１のテーパーピン３２６のアセンブリを受容ボア部３２０内に配置し、これにより、第１のテーパーピン３２６の第２の端部３４２が閉鎖部材３０４のアパチャ３１２の表面３１６と係合する。図４に示すこの組み立て段階において、例えば器具などによって拡張ピン３２２をさらに受容ボア部３２０に送ることができ、これにより、第１のテーパーピン３２６を拡張ピン３２２の開口部３２４の第１の部分３３２内へとさらに送り込むことができる。例えば、拡張ピン３２２の第２の端部３３８を器具を介して押圧つまり送り込んで、拡張ピン３２２をアパチャ３１２の表面３１６へと送ることができる。このようにして、第１のテーパーピン３３６のテーパー外面は、第１の部分３３２のテーパー内面と係合して、これにより、拡張ピン３２２を拡張させる。その結果、図５に示すように、拡張ピン３２２の第１の端部３３６に隣接する第１の位置３５０において拡張ピン３２２の外面３４４が少なくともアパチャ３１２の内面３４６およびアパチャ３１８の内面３４８と係合するように、拡張ピン３２２の第１の端部３３６が拡張する。第１の位置３５０は、第１の（すなわち、重要な）弁棒／閉鎖部材の界面である。

【0035】

図５に示すように、その後、拡張ピン３２２の第２の端部３３８に隣接して、第２のテーパーピン３２８を開口部３２４に挿入または開口部３２４内に配置する。例えば器具を介して第２のテーパーピン３２８を押圧または駆動して、第２のテーパーピン３２８を開口部３２４の第２の部分３３４内において表面３１６に向かって移動させて、拡張ピン３２２の第２の部分３５２を拡張させる。第２のテーパーピン３２８のテーパー外面は、第２の部分３３４のテーパー内面と係合して、拡張ピン３２２の第２の部分３５２を拡張させる。拡張ピン３２２の第２の部分３５２が拡張すると、拡張ピン３２２の外面３４４は、第２の位置３５４において、少なくとも各アパチャ３１２および３１８の内面３４６および３４８と係合する。第２の位置３５４は、第１の位置３５０と異なる。第２の位置３５４は、第２の（すなわち、重要な）弁棒／閉鎖部材の界面である。

【0036】

テーパーピン３２６および３２８が開口部３２４の各第１の部分３３２および第２の部分３３４内に配置されると、拡張ピン３２２は、異なる位置３５０および３５４において、アパチャ３１２および３１８それぞれの内面３４６および３４８に向かってぴったりと拡張し、これによりセルフロック式装置またはアセンブリが可能となり、その結果、（例えば、溶接を介して）テーパーピン３２６および３２８を拡張ピン３２２へと恒久的に取りつける必要が無くなる。換言すれば、拡張ピン３２２が（例えば弁振動に起因して）表面３１６から遠離方向において第１のテーパーピン３２６に向かって移動またはスライドすると、第２のテーパーピン３２８に起因して拡張ピン３２２がさらに拡張し、これにより、拡張ピン３２２はそれ以上移動しなくなる。同様に、拡張部３２２が第２のテーパーピン３２８に対して表面３１６に向かって移動すると、第１のテーパーピン３２６に起因して拡張ピン３２２が拡張し、これにより、拡張ピン３２２はそれ以上移動しなくなる。このようにして、本明細書中に記載される例示的連結装置３００により、セルフロック式アセンブリが可能となる。

【0037】

さらに、前記拡張ピンは２つの異なる位置３５０および３５４において拡張してセルフロック式アセンブリを可能とするため、連結装置３００により、アクチュエータによって弁棒３０４が回転した際、弁棒３０４と閉鎖部材３０２との間の動きが失われる事態が実質的に低減または排除される。

【0038】

図５に示すように、第１のテーパーピン３２６および第２のテーパーピン３２８ならびに拡張ピン３２２は、受容ボア部３２０内に収まるように寸法またはサイズ決めすることができ、これにより、連結装置３００は、閉鎖部材３０２の表面３５６と噛み合いかつ／または凹状に収められる。追加的にまたは代替的に、必要ではないが、受容ボア部３２０は、キャップまたは締結具（例えば、溶接、接着材、ペーストなど）を受容して、連結装置３００をボア３２０内に包囲することができる。例示的連結装置３００は、工場において取りつけてもよいし、かつ／または、分当該野の流体弁によって実行してもよい。例えば、閉鎖部材３０２、弁棒３０４および連結装置３００を用いて、図２Ａおよび図２Ｂの例示的弁２００を実行することができる。

【0039】

テーパーピン３２６および３２８ならびに拡張ピン３２２は、ステンレス鋼（例えば、硬質ステンレス鋼）および／または他の任意の適切な材料（単数または複数）で構成することができる。さらに、テーパーピン３２６および３２８ならびに／または拡張ピン３２２が弁棒３０４と異なる材料と構成されている場合に発生し得る熱膨張効果を排除または実質的に低減するために、弁棒３０４と同じ材料から構成されたテーパーピン３２６および３２８ならびに拡張ピン３２２を用いることができる。この例において、弁棒３０４および閉鎖部材３０２はステンレス鋼製である。しかし、他の例において、弁棒３０４および閉鎖部材３０２は、他の任意の適切な材料（単数または複数）で構成することもできる。

【0040】

本明細書中、特定の方法、装置および製造物品について記載してきたが、本特許の範囲はこれに限定されない。すなわち、本特許は、添付の特許請求の範囲の文言または均等論下のその対応物の範囲内に収まる全ての方法、装置および製造物品を網羅する。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】