特許 6333258 上部フローダイバータを備えるバルブ本体

(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】6333258

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】上部フローダイバータを備えるバルブ本体

(51)【国際特許分類】

   F16K 3/32 20060101AFI20180521BHJP

   F16K 3/24 20060101ALI20180521BHJP

   F16K 27/00 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   F16K3/32 D

   F16K3/24 E

   F16K27/00 Z

【請求項の数】20

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-529976(P2015-529976)

(86)(22)【出願日】2013年8月28日

(65)【公表番号】特表2015-528550(P2015-528550A)

(43)【公表日】2015年9月28日

(86)【国際出願番号】US2013056968

(87)【国際公開番号】WO2014036069

(87)【国際公開日】20140306

【審査請求日】2016年8月10日

(31)【優先権主張番号】13/599,474

(32)【優先日】2012年8月30日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(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】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100123319

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 武彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】デイヴィス，ロニー オー．

(72)【発明者】

【氏名】ヒルサベック，ジェレミー ロバート

(72)【発明者】

【氏名】イングル，チャド マイケル

【審査官】 鈴木 貴雄

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭６１−０４５４０７（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実公昭６２−０４６０４８（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実公昭６３−０３７５７５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１７９１６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６０−２０１１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 西独国特許出願公告第０１０５３２６３（ＤＥ，Ｂ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３／２４

Ｆ１６Ｋ ３／３２

Ｆ１６Ｋ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の開口部と、
第２の開口部と、
トリムアセンブリを収容するために前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置されるギャラリーと、
前記第１の開口部と前記ギャラリーの側開口部との間に延在する第１の流路部と、
前記第２の開口部と前記ギャラリーの底部開口部との間に延在する第２の流路部と、
前記第１の流路部の上壁部により担持され、前記第１の流路部に延びる上部フローダイバータであって、前記第１の流路部を通って前記ギャラリーに入る流体の流れを変えるために、前記第１の開口部と前記ギャラリーとの間に少なくとも部分的に延在する長尺状構造を備える上部フローダイバータと、
を備え、
前記上部フローダイバータは、前記ギャラリーから隔間された第１の端および前記ギャラリーの近くに配された第２の端を含み、前記上部フローダイバータは、前記第１の端から前記第２の端に向かって広がる幅寸法を有するバルブ本体。

【請求項2】

前記上部フローダイバータの前記幅寸法は前記第１の端から前記第２の端に均一に広がる、請求項１に記載のバルブ本体。

【請求項3】

前記上部フローダイバータの前記幅寸法は前記第１の端から前記第２の端に不均一に広がる、請求項１に記載のバルブ本体。

【請求項4】

前記上部フローダイバータは側壁面を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ本体。

【請求項5】

前記側壁面は平面である、請求項４に記載のバルブ本体。

【請求項6】

前記側壁面は少なくとも部分的に互いの方へ内側に湾曲する、請求項４に記載のバルブ本体。

【請求項7】

前記上部フローダイバータは隆起を更に備え、前記側壁面は前記第１の流路部の前記上壁部から離れるように延在し、前記隆起で終端する、請求項４〜６のいずれか一項に記載のバルブ本体。

【請求項8】

前記隆起は線に沿って延在する、請求項７に記載のバルブ本体。

【請求項9】

前記上部フローダイバータは、前記第１の端から前記第２の端に向かって広がる深さ寸法を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバルブ本体。

【請求項10】

前記ギャラリーの後壁部により担持され、前記ギャラリーに延びる後部フローダイバータを更に備え、前記ギャラリーの前記後壁部は前記ギャラリーに前記第１の流路部と反対側で配置され、前記後部フローダイバータは、前記上部フローダイバータに直交する方向に延在する長尺状構造を備え、前記ギャラリーの前記底部開口部の方へ前記ギャラリー内を流れる流体の流れを変えるものである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバルブ本体。

【請求項11】

第１の開口部、第２の開口部、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置されたギャラリー、前記第１の開口部と前記ギャラリーの側開口部との間に延在する第１の流路部、前記第２の開口部と前記ギャラリーの底部開口部との間に延在する第２の流路部、および前記第１の流路部の上壁部により担持され、前記第１の流路部に延びる上部フローダイバータを備えるバルブ本体と、
前記バルブ本体によって流体の流量を制御するために前記ギャラリー内に移動可能に配置された制御要素と、
を備える流体流量制御装置であって、
前記バルブ本体の前記上部フローダイバータは、前記第１の流路部を通って前記ギャラリーの周りで前記ギャラリーに流入する前記流体の流れを変えるために、前記第１の開口部と前記ギャラリーとの間に少なくとも部分的に延在する長尺状構造を備え、
前記上部フローダイバータは、前記ギャラリーから隔間された第１の端および前記ギャラリーの近くに配された第２の端を含み、前記上部フローダイバータは、前記第１の端から前記第２の端に向かって広がる幅寸法を有する流体流量制御装置。

【請求項12】

前記上部フローダイバータの前記幅寸法は前記第１の端から前記第２の端に均一に広がる、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記上部フローダイバータの前記幅寸法は前記第１の端から前記第２の端に不均一に広がる、請求項１１に記載の装置。

【請求項14】

前記上部フローダイバータは側壁面を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

前記側壁面は平面である、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記側壁面は少なくとも部分的に互いの方へ内側に湾曲する、請求項１４に記載の装置。

【請求項17】

前記上部フローダイバータは隆起を更に備え、前記側壁面は前記第１の流路部の前記上壁部から離れるように延在し、前記隆起で終端する、請求項１５又は１６に記載の装置。

【請求項18】

前記隆起は線に沿って延在する、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記上部フローダイバータは前記第１の端から前記第２の端に向かって広がる深さ寸法を含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項20】

前記ギャラリーの後壁部により担持され、前記ギャラリーに延びる後部フローダイバータを更に備え、前記ギャラリーの前記後壁部は前記ギャラリーに前記第１の流路部と反対側で配置され、前記後部フローダイバータは、前記上部フローダイバータに直交する方向に延在する長尺状構造を備え、前記ギャラリーの前記底部開口部の方へ前記ギャラリー内を流れる前記流体の流れを変えるものである、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流体流量制御装置に関し、より詳細には、流体流量制御装置用のバルブ本体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の流体流量制御装置は、ギャラリーで合流する入口流路と出口流路とを画定するバルブ本体を備え、ギャラリーは装置を通る流体の流量を制御するためのトリムアセンブリを収容する。スライディングステム型の流体流量制御装置において、トリムアセンブリは、従来、シートリングに選択的に当接するためにケージ内に移動可能に配置されたスライディングステム制御要素を含む。ケージは、制御要素を案内するための中空円筒部材を含み、それは、流体がギャラリーを通過できるように複数の開口部を画定する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

バルブ本体壁およびケージの特定の形状によっては、この従来の構成が、必ずしも流体の最も効果的な運動を可能にするとは限らない。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の一態様は、第１の開口部、第２の開口部、ギャラリー、第１の流路部、第２の流路部、および上部フローダイバータを含むバルブ本体を提供する。ギャラリーは第１の開口部と第２の開口部との間に配置される。第１の流路部は、第１の開口部とギャラリーの側開口部との間に延在する。第２の流路部は、第２の開口部とギャラリーの底部開口部との間に延在する。上部フローダイバータは、第１の流路部の上壁部により担持され、第１の流路部に延びる。一形態では、上部フローダイバータは、第１の流路部を通ってギャラリーに流入する流体の流れを変えるために、第１の開口部とギャラリーとの間に少なくとも部分的に延在する長尺状構造を含む。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本開示に従って構成された流体流量制御装置の一形態の側面断面図である。

【図2】本開示の上部フローダイバータの詳細図を含む線２−２で切断した図１のバルブ本体の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

図１は、本開示に従って構成された、バルブ本体１２、制御要素１４、ケージ１６、およびシートリング１８を含む流体流量制御装置１０を示す。バルブ本体１２は、入口２０、出口２２、および入口２０と出口２２との間に配置されたギャラリー２４を含む。ケージ１６およびシートリング１８はギャラリー２４内に取り付けられ、制御要素１４は、従来の方法でバルブ本体１４を通る流体の流量を制御するためにケージ１６内に摺動可能に配置される。より詳細には、ケージ１６は、流体がケージ１６を通過することを可能にするための複数の開口部２６を画定する中空円筒部材を含み、そのうちの一つのみが図１に示されている。シートリング１８は、ケージ１４の底端部とバルブ本体１２の段部２８との間に挟まれている。そのように配置される場合、制御要素１４が、入口２０と出口２２との間の流体の流れを阻止するために閉位置を占有するとき、シートリング１８は、制御要素１４の端面３０によって選択的に係合するように適合される。示された流体流量制御装置１０がケージ１６を含むが、これは一例に過ぎず、本開示の範囲内の他の流体流量制御装置はケージを必ずしも必要としない。

【0007】

図１を引き続き参照すると、入口２０、出口２２、およびギャラリー２４に加えて、本開示のバルブ本体１２は、第１の開口部３２、第２の開口部３４、第１の流路部３６、および第２の流路部３８を含む。図に示した形態では、第１および第２の開口部３２，３４は、パイプラインで連結するためのフランジ付き開口部であってよいが、他の形態は、溶接端に適応する開口部または他のタイプの連結に適応する開口部を提供することができる。ギャラリー２４は、入口２０と出口２２との間のバルブ本体１２の中心部にほぼ位置するギャラリー軸Ａｇに沿って垂直に延在する略円筒状の空間を含む。開示の形態において、第１の開口部３２はバルブ本体１２の入口２０に配置され、第１の流路部３６は第１の開口部２０とギャラリー２４の側開口部４０との間に延在する。さらに、第２の開口部３４はバルブ本体１２の出口２２に配置され、第２の流路部３８は第２の開口部３４とギャラリー２４の底部開口部４２との間に延在する。第１および第２の開口部３２，３４は、バルブ本体１２の共通の中心軸Ａｃに沿って配置されて、流体が入口２０と出口２２との間を流れることができるように、例えば、従来の方法で、流体流量制御装置１０をパイプラインに連結するように構成される。流体流量制御装置１０の開示の形態において、バルブ本体１２の中心軸Ａｃはギャラリー軸Ａｇに対して垂直である。

【0008】

上記に加えて、以下に詳細に記載するように、バルブ本体１２は上部フローダイバータ４４および後部フローダイバータ４６をさらに含む。上部フローダイバータ４４は第１の流路部３６に配置され、流体の流れが第１の流路部３６からギャラリー２４の側開口部４０を通って移動するとき、ギャラリー２４および任意のケージ１６の周りで流体の流れを分割するように構成される。後部フローダイバータ４６はギャラリー２４に配置され、ギャラリー２４の底部開口部４２の方へギャラリー２４の周りに流れる流体の流れを変えるように構成される。開示の形態では、上部および後部のフローダイバータ４４，４６は、鋳造、機械加工、鍛造、または他の任意の製造プロセスのいずれによって製造されるかを問わず、バルブ本体１２と一体的に形成される。すなわち、バルブ本体１２およびダイバータ４４，４６は単一の部品である。他の形態では異なる構成も可能である。開示されたバルブ本体１２は上部フローダイバータ４４および後部フローダイバータ４６を含むが、後部フローダイバータ４６は任意であり、バルブ本体１２は上部フローダイバータ４４のみで構成することができる。

【0009】

さらに図１を参照して、第１の流路部３６および第２の流路部３８は、流体がそれを通って流れることができるように、例えば、様々な円形および／または楕円形の断面を有してもよい流路を画定する長尺状の空間を含む。さらに、前述のように、ギャラリー２４は、第１の流路部３６と第２の流路部３８との間に略垂直に配置され、それらと流体連通する略円筒状の空間を含むことができる。説明のために、第１の流路部３６は、上部フローダイバータ４４を担持する上壁部４８を含み、ギャラリー２４は、任意の後部フローダイバータ４６を担持する後壁部５０を含む。ギャラリー２４の後壁部５０はギャラリー２４に、第１の流路部３６および側開口部４０とは反対側で位置し、したがってギャラリーの壁のこの部分は、ギャラリー２４の「後部」にあると呼ばれてもよい。

【0010】

図１から分かるように、後部フローダイバータ４６は、ギャラリー２４の後壁部５０から離れて、ギャラリー２４に入って、ギャラリー軸Ａｇ、側開口部４０、および第１の流路部３６の方へ延在する。さらに、図に示すように、後部フローダイバータ４６は、ギャラリー軸Ａｇと平行で、バルブ本体１２の中心軸Ａｃに対して垂直で、線Ｌ１（それに沿って上部フローダイバータ４４は延在する）に直交する線Ｌ２に沿って延在する長尺状構造を含む。図２に示すように、後部フローダイバータ４６は、略均一の寸法の外側に湾曲する断面形状を有し、これにより、丸角型の面を有するギャラリー２４の後壁部５０から延在する垂直フィンに類似している。後部フローダイバータ４６の他の形態は様々な形状を有してもよい。

【0011】

さらに図２を参照すると、ここに開示されるバルブ本体１２の上部フローダイバータ４４は、ギャラリー２４から隔間された第１の端部５２、およびギャラリー２４の近くに配された第２の端部５４を含む。上部フローダイバータ４４は略くさび形であり、反対側の側壁面５６，５８および隆起６０を含む。図１に示すように、隆起は、バルブ本体１２の中心軸Ａｃに対して角度αで延びる線Ｌ１に沿って延在する。開示の形態において、角度αは、バルブ本体１２の所望の動作特性に依存して、約０度〜約１５度の範囲かそれ以上であってよい。角度αが０より大きいときに、図に示すように、上部フローダイバータ４４の第２の端５４が、第１の端５２よりバルブ本体１２の中心軸Ａｃから更に離れて配置されるように、隆起６０は配置される。実際、必要に応じて、角度αは負の値であってもよい。そうすると、上部フローダイバータ４４の第２の端５４は第１端５２より中心軸Ａｃにより近く延在する。

【0012】

図２を引き続き参照すると、上部フローダイバータ４４の側壁面５６，５８は、第１の流路３６の上壁部４８から離れるように下方に延在し、隆起６０で終端する。バルブ本体１２の所望の動作特性に応じて、隆起６０は、反対側の側壁面５６，５８の直接の交差により画定される鋭い尖端を含むことができる。あるいは、隆起６０は湾曲形状または他の形状を有してもよい。すなわち、隆起６０は、丸角型の加工または本開示の意図された目的を達成するのに適している他の外形を有してもよい。そのように構成される場合、上部フローダイバータ４４の断面は、バルブ本体１２の少なくとも一つの形態では略三角形であってよい。加えて、開示の形態において、側壁面５６，５８は互いの方へ内向きに少なくとも部分的に湾曲するが、それらはまた、特定のアプリケーションおよび所望の分流特性に応じて、少なくとも部分的に平らであるか、または互いから離れて外向きに少なくとも部分的に湾曲してもよい。

【0013】

図示するように、上部フローダイバータ４４の幅寸法Ｗ（すなわち、側壁面５６と６８との間の最大距離）は第１の端５２から第２の端５４へと増大し、深さ寸法ｄ（すなわち、上壁部４８と隆起６０との間の距離）は、第１の端５２から第２の端５４に広がる。このように、開示された上部フローダイバータ４４の形状が第１の端５２でより狭いように、それは第１の端５２から第２の端５４へと広がり、第１の端５２は入口２０の第１の開口部３２により近く、入口２０は開示された構成で流体を供給する。上部フローダイバータ４４の側壁面５６，５８が少なくとも部分的に平面である形態では、幅寸法Ｗが第１の端５２から第２の端５４に均一に広がると言える。側壁面５６，５８が少なくとも部分的に非平面である（例えば、内側または外側に湾曲している）形態では、前記幅寸法Ｗが第１の端５２から第２の端５４に不均一に広がると言える。

【0014】

記載のように構成されたバルブ本体１２によって、入口２０からギャラリー２４に流れる流体が第１の流路部３６からギャラリー２４の側開口部４０を通過するとき、上部フローダイバータ４４はそれを有利に分割する。上部ダイバータ４４は、ギャラリー２４の壁に沿って、ギャラリー２４の周りで、任意のケージ１６（存在する場合）の周りで流体を分割し、それがギャラリー２４の後壁部５０に延びるとき、後部フローダイバータ４６は、流体の流れをギャラリー２４の底部開口部４２の方へ、かつ外の第２の流路部３８に向ける。本開示の上部フローダイバータ４４は、従って、入口２０からギャラリー２４までの流路効率を有利に上昇させ、それは、ギャラリー２４の周りで、任意のケージ１６（存在する場合）の周りで、後壁部５０の方へ、任意の後部フローダイバータ４６を含む形態では後部フローダイバータ４６の方へ、流れをさらに均一に分配する。これはギャラリー２４内の乱流を最小化するという結果になり、任意のケージ１６の開口部２６（存在する場合）が最大限活用される。さらに、これは任意のケージ１６の円周周辺で圧力変動を減らし、それは能力および全体の望ましい性能を向上させる。このように、以上により、バルブ本体１２の上部フローダイバータ４４は、流体が第１の流路部３６から側開口部４０を通ってギャラリー２４に入るとき、ギャラリー２４の周りで流体を分割するための手段
であると称することができる。加えて、後部フローダイバータ４６は、ギャラリー２４の周りに流入する流体をギャラリー２４の底部開口部４２の方へ押しやるための手段と称することができる。

【0015】

前述の説明は、本発明を実施する例として提供したが、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により定義され、全体として請求項および開示の趣旨および範囲に包含されるそのすべての等価物を含む。

【図1】

【図2】