特許 7350089 作動弁のためのナットロッキング結合

(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】

(24)【登録日】2023-09-14

(45)【発行日】2023-09-25

(54)【発明の名称】作動弁のためのナットロッキング結合

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20230915BHJP

   F16K 31/44 20060101ALI20230915BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

F16K31/44 H

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021564781

(86)(22)【出願日】2020-04-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-06

(86)【国際出願番号】 US2020030023

(87)【国際公開番号】W WO2020223139

(87)【国際公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】62/842,120

(32)【優先日】2019-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】518337784

【氏名又は名称】スウェージロック カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】ロジットスキー，ヴヤストラフ

(72)【発明者】

【氏名】ヘディングス，ロバート スコット

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５６３４４８６（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０３２３７５２８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００４－０６０６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０４２４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２１５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１５９３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １／００－ １／５４

１１／００－１１／２４

３１／００－３１／０５

３１／４４－３１／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作動弁アセンブリであって、前記アセンブリが、
弁本体、前記弁本体内に配置されておりかつ第一の位置と第二の位置との間を回転可能な弁要素、前記弁要素と動作可能に接続されておりかつ前記弁本体内のステム穴を通って延伸する弁ステム、及び前記弁本体の外部において前記弁ステムと組み立てられたステムナットを備える弁と、
回転式の出力機構を保持するハウジング、及び前記回転式の出力機構に動作可能に接続されており、かつ、前記ハウジングからそれとの共回転のために前記弁ステムと結合係合してその中に延伸する結合部材を備えるアクチュエータと、
前記結合部材の一部を密接に収容して共に回転するサイズに形成された第一の穴部、及び前記ステムナットの少なくとも一部を密接に収容し共に回転するサイズに形成された第二の穴部を有するナット保持スリーブであって、前記ナット保持スリーブが、前記第二の穴部が前記ステムナットと係合して前記ステムナットを前記結合部材と回転固定するナット保持位置と、前記第二の穴部が前記ステムナットから解放されて前記弁ステム上で前記ステムナットの回転を可能にするナット調節位置との間でスライド可能である、ナット保持スリーブと、
を備える、アセンブリ。

【請求項2】

前記第一の穴部が実質的に均一であり、前記第二の穴部と連続的である、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項3】

前記第一の穴部及び前記第二の穴部のうち少なくとも一つが、１２頂点の六角穴を備える、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項4】

前記ナット保持スリーブを前記ナット保持位置に付勢するように位置付けられた付勢部材をさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項5】

前記付勢部材が、前記結合部材に係合する第一の端部及び前記ナット保持スリーブに係合する第二の端部を有する圧縮バネを備える、請求項４に記載のアセンブリ。

【請求項6】

前記圧縮バネが、前記結合部材上のフランジと前記ナット保持スリーブ上のへりとの間に配置されている、請求項５に記載のアセンブリ。

【請求項7】

前記結合部材の一部が六角形状である、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項8】

前記弁ステムの平坦端部が前記結合部材内の対応する形状のスロット内に収容され、前記弁ステムとの前記結合部材の結合係合を維持する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項9】

前記ハウジングが、マウンティングブラケットによって前記弁本体に固定されている、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項10】

前記マウンティングブラケットが、前記ハウジングに付けられている第一の側壁、及び前記弁本体に付けられている第二の側壁を有するＵ形状のマウンティングブラケットであり、前記ナット保持スリーブが、前記第一の側壁と前記第二の側壁との間に配置されている、請求項９に記載のアセンブリ。

【請求項11】

前記ナットの少なくとも一部が、前記ナット保持スリーブが前記ナット調節位置に動かされるときに、ユーザアクセスのために前記マウンティングブラケットの第二の側壁を越えて延伸する、請求項１０に記載のアセンブリ。

【請求項12】

前記アクチュエータが空気圧式アクチュエータを備える、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項13】

前記弁がクォーターターンの弁である、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項14】

前記弁がボール弁である、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項15】

前記弁が、前記ステム穴内に取り付けられたステムシーリング配置をさらに備え、前記ステムナットが前記ステムシーリング配置に対して締められ、前記弁ステムと前記ステム穴との間のシールをもたらす、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項16】

作動弁アセンブリのステムナットを選択的に調節する方法であって、前記作動弁アセンブリが、ネジ込み弁ステムを有する弁、及びそれとの共回転のために前記弁ステムと結合係合する結合部材を有するアクチュエータを含み、前記方法が、
前記結合部材及び前記ステムナットの一部を覆うように取り付けられて共に回転可能に固定され、それによって前記ステムナットを前記結合部材と回転可能に固定するナット保持位置にナット保持スリーブを設けることと、
前記ナット保持スリーブが前記ステムナットから解放されるナット調節位置に前記ナット保持スリーブをスライドすることと、
前記弁ステム上で前記ステムナットを所望の位置に調節することと、
前記ナット保持スリーブを前記ナット保持位置に戻るようにスライドして、前記ステムナットを前記所望の位置に固定することと、
を備える、方法。

【請求項17】

前記ナット保持スリーブを前記ナット調節位置に戻るようにスライドすることが、前記結合部材と前記ナット保持スリーブとの間に配置されている付勢バネに対して軸方向の力を加えることを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記保持スリーブを前記ナット保持位置に戻るようにスライドすることが、前記ステムナットの六角形状の部分を、前記ナット保持スリーブ内の六角形状の穴で収容することを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記アクチュエータが空気圧式アクチュエータを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記弁がクォーターターンの弁である、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、ＮＵＴ ＬＯＣＫＩＮＧ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＦＯＲ ＡＣＴＵＡＴＥＤ ＶＡＬＶＥという題名の２０１９年５月２日に出願された、米国仮特許出願第６２／８４２，１２０号の優先権及びすべての利益を主張し、その開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

回転弁などの流量制御装置は、一般的に、例えば、ステムを越える外部又は外郭構造への漏れを防止するように流体システム圧力に対してシールされた回転可能なアクチュエータステムを有する。ステムシール又はステムパッキングコンポーネントは、多くの場合、弁本体の上部（例として、カウンターボア）に対して堅く締められたネジ込みナットによって、アクチュエータステムと弁本体におけるステム収容穴との間にシーリング係合するように押し付けられる又は装着される。

【0003】

迅速な又は高サイクルの用途、又は振動にさらされた弁において、アクチュエータステムナットは、ステムシーリングコンポーネントから緩む又は後退する傾向がある。結果として、ステムを越えた漏れ及びステムシーリングコンポーネントの摩耗の増大を引き起こす場合がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の一態様に従い、作動弁アセンブリは、弁、アクチュエータ、及びナット保持スリーブを含む。ナット保持スリーブは、アクチュエータから延伸する結合部材の一部を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第一の穴部と、弁の弁ステムに組み立てられたステムナットの少なくとも一部を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第二の穴部と、を有する。ナット保持スリーブは、第二の穴部がステムナットと係合してステムナットを結合部材に回転固定するナット保持位置と、第二の穴部がステムナットから解放されて弁ステムにおけるステムナットの回転が可能になるナット調節位置との間をスライド可能である。

【0005】

本開示の別の態様に従い、作動弁アセンブリのステムナットを選択的に調節する方法が、ネジ込み弁ステムを有する弁を含む作動弁アセンブリと、それと共に回転するように弁ステムと結合係合する結合部材を有するアクチュエータとのために企図される。例示的な方法において、ナット保持スリーブが、結合部材及びステムナットの一部を覆うように取り付けられかつそれに回転可能に固定されることによってステムナットを結合部材に回転可能に固定するナット保持位置において付与される。ナット保持スリーブは、ナット保持スリーブがステムナットから解放されたナット調節位置にスライドする。ステムナットは、弁ステムにおける所望の位置に調節される。ナット保持スリーブは、ナット保持位置に後方にスライドして、ステムナットを所望の位置に固定する。

【0006】

さらなる利点及び利益が、付随の図面と併せて以下の記述及び添付の特許請求の範囲を熟考した後の当業者に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の例示的な実施形態に従う、作動弁アセンブリの斜視図である。

【図2】図１の作動弁アセンブリの垂直断面図である。

【図3A】本開示の例示的な実施形態に従う、ナット保持スリーブがナット保持位置にあり、配置の追加の特徴を図示するためにファントムで示されている、アクチュエータステム結合配置の斜視図である。

【図3B】ナット保持スリーブがナット調節位置にあり、配置の追加の特徴を図示するためにファントムで示されている、図３Ａのアクチュエータステム結合配置の斜視図である。

【図3C】図３Ａのアクチュエータステム結合配置の分解斜視図である。

【図4】図３Ａの配置のナット保持スリーブの斜視図である。

【図5】図３Ａの配置のアクチュエータ結合部材の斜視図である。

【図6】図３Ａの配置の弁ステムの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明のさまざまな独創的な態様、概念及び特徴を、例示的な実施形態において組み合わせて具現したものとして本明細書に記述及び図示し得るが、これらのさまざまな態様、概念及び特徴は、個別に又はそのさまざまな組み合わせ及びサブコンビネーションのいずれでも、多くの代替的な実施形態において使用することができる。本明細書において明確に排除しない限り、すべてのそのような組み合わせ及びサブコンビネーションは、本発明の範囲内にあると意図される。なおもさらに、代替的な物質、構造、構成、方法、回路、装置及びコンポーネント、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、そして形成、適合及び機能に関する代替方法などその他の、本発明のさまざまな態様、概念及び特徴に関するさまざまな代替的な実施形態を本明細書に記述し得るが、そのような記述は、現在既知の又は後に開発されたものいずれにおいても、利用可能な代替的な実施形態の完全な又は包括的なリストであることは意図しない。当業者は、独創的な態様、概念又は特徴の一つ以上を追加の実施形態に容易に採用し、そのような実施形態が本明細書に明確に開示されていない場合でさえも、本発明の範囲内にあるものとして使用することができる。追加的に、本発明のいくつかの特徴、概念又は態様は、好ましい配置又は方法として本明細書に記述したとしても、そのような記述は、そのように明確に記載されていない限りそのような特徴が必要又は必須であることを提案することは意図しない。なおもさらに、例示的な又は代表的な値及び範囲が本開示の理解を援助するために含まれ得るが、しかしながら、そのような値及び範囲は限定的な意味には解釈されず、そのように明確に記載されている場合にのみ、決定的な値又は範囲であると意図される。なおもさらに、例示的な又は代表的な値及び範囲が本開示の理解を援助するために含まれ得るが、しかしながら、そのような値及び範囲は限定的な意味には解釈されず、そのように明確に記載されている場合にのみ、決定的な値又は範囲であると意図される。「おおよそ」又は「約」として規定された値として特定されたパラメータは、別の様に明確に記載されていない限り、規定された値及び規定された値の１０％以内の値の両方を含むように意図される。さらに、本開示に付随している図面が、原寸に比例していなくてもよいことが理解され、それ故に、図面において明白なさまざまな比率及び割合を教示するものとして理解することができる。なおも、さまざまな態様、特徴及び概念を、独創的な又は発明の一部を形成するものとして本明細書に明確に特定し得るが、そのような特定は排他的であることは意図せず、そのようなものとして又は具体的な発明の一部として明確に特定されずに本明細書に完全に記述された独創的な態様、概念及び特徴が存在し得、本発明はその代わりに添付の特許請求の範囲で説明される。例示的な方法又はプロセスの記述は、そのように明確に記載されていない限り、すべての場合において必要であるものとしてすべてのステップを包含するようには限定されないし、ステップが提起されている順序も、必要又は必須であるとして解釈されない。

【0009】

発明を実施するための形態は、単に例示的な実施形態を記述し、決して、特許請求の範囲の範囲を限定するようには意図されない。実際には、請求されている本発明は、例示的な実施形態よりも広く、それによって限定されない。特許請求の範囲に使用されている用語は、それらの完全な通常の意味を有する。例えば、図示した例示的な実施形態は空気圧式の回転弁アセンブリを含むが、他の実施形態では、他の種類の弁（例として、ベローズ又はダイヤフラム弁などの往復式の又は軸方向の作動弁）、又はアクチュエータ（例として、電動アクチュエータ又は手動アクチュエータ）を利用することができる。

【0010】

本開示の一態様に従い、ステムナットによって弁本体に固定されたアクチュエータで動作する弁ステムを有する作動弁アセンブリが、ステムナット及びアクチュエータで動作する結合部材の少なくとも一部を覆うように取り付けられたナット保持スリーブを持って付与され得る。ナット保持スリーブは、結合部材を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第一の穴部と、ステムナットを密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第二の穴部とを持って付与され得る。ナット保持スリーブは、第二の穴部がステムナットと係合してステムナットを結合部材に回転固定するナット保持位置と、第二の穴部がステムナットから解放されて弁ステムにおけるステムナットの回転が可能になるナット調節位置との間をスライド可能である。

【0011】

図１及び図２は、弁１１０及びアクチュエータ１５０を含む例示的な作動弁アセンブリ１００を図示する。多くの異なる種類の弁及びアクチュエータを利用できるが、図示する実施形態では、弁１１０は回転式のボール弁（例として、クォーターターンの遮断弁）であり、アクチュエータ１５０は回転式の空気圧式アクチュエータである。

【0012】

例示的な弁１１０は、弁を通る流路を共に画定する、弁本体１１１及び弁本体に配置された弁要素１１２（例として、ボール）を含む。弁要素１１２は、弁本体１１１におけるステム穴１１４を通って延伸する弁ステム１１３の内部端に動作可能に接続される。雌ネジのステムナット１１５が、弁ステム１１３のネジ部１１３ａ（図６）にネジ込まれてそれと組み立てられ、ステムシーリング配置１２０（図３Ｃに最もよく示すように、例として、上部及び下部パッキング部材１２１、１２２、パッキング支持材１２３、グランド１２４、及びベルビルバネワッシャ１２５、１２６）に対して堅く締められ、弁ステム１１３とステム穴１１４との間のシールをもたらす。弁本体１１１と弁ステム１１３のボール係合中子１１８との間におけるステム１１３にステムベアリング１１６、１１７を付与して、弁本体１１１に対する弁ステムの円滑な回転式の作動を容易にすることができる。

【0013】

アクチュエータ１５０は、（図２の１５２に概略を示す）回転式の出力機構を保持するハウジング１５１を含む。アクチュエータ１５０は、回転式の出力機構１５２に動作可能に接続されており、ハウジング１５１から、それと共に回転するように結合係合して弁ステム１１３内に延伸する結合部材１５３を含む。例えば、結合部材１５３の歯車式回転のためにラックギアを駆動する空気圧式のピストンを含む多くの異なる回転式の出力機構を利用することができる。示すように、弁本体１１１は、例えば、アクチュエータ１５０のための追加の支持材を付与するように、マウンティングブラケット１５５によってアクチュエータ１５０に固定することができる。

【0014】

結合部材と弁ステムとの間に多くの異なる種類の結合係合を付与できるが、図示する実施形態では、図２に明白に示すように、弁ステム１１３の上部平坦部１１９が、結合部材１５３における対応スロット１５９内に収容される。

【0015】

（例として、迅速な作動、高サイクル又はシステム振動に起因して）弁ステム１１３に対して緩むステムナット１１５を堅く締めた状態において固定するために、ナット保持スリーブ１３０が、結合部材１５３及びステムナット１１５の一部を覆うように取り付けられ、（例として、スリーブにおける適合又は連結穴部を使用して）かつそれに回転可能に固定される。それによって、上述のように、ステムナットを結合部材に回転可能に固定し、立ち代わって、これは弁ステムに回転可能に固定される。結合部材１５３とステムナット１１５との回転固定された状態によって、結合部材及び弁ステム１１３のより正確な位置合わせも付与することができる。例えば、ステム平坦部１１９と結合部材スロット１５９との間の間隙は、回転に関する軽微な不均衡又は２つのコンポーネントの間の遊びを可能にするであろう。

【0016】

ナット保持スリーブと結合部材及びステムナットとの回転固定された係合を付与するために、スリーブは、結合部材を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第一の（例として、上部）穴部と、ステムナットを密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第二の（例として、下部）穴部と、を含むことができる。図示する実施形態では、ナット保持スリーブ１３０は、結合部材１５３を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第一の（例として、上部）穴部１３３ａと、ステムナット１１５を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された第二の（例として、下部）穴部１３３ｂと、を有する均一に成形された穴１３３を含む。他の実施形態では、上部及び下部穴部は、例えば、異なる形状の結合部材及びステムナットを収納するように、（例として、異なる断面寸法及び／又は形状を有するように）不均一であってもよい。図示する実施例では、スリーブ穴１３３は、結合部材１５３の六角形状の部分１５４及び六角形状のステムナット１１５を密接に収容しそれと共に回転するサイズに形成された１２頂点の又はバイヘックスの穴である。スリーブ穴１３３の１２頂点の形状は、例えば、ステムナットを所望のパッキングのトルクで堅く締めるための、弁ステム１１３及び結合部材１５３に対するステムナット１１５の回転に関する軽微な程度の調節を可能にする（すなわち、ステムナット及び結合部材の六角形平坦の回転オフセットの余裕を認める）。

【0017】

別の実施形態（図示せず）では、弁ステムは、（例として、スプライン接続などによって、ステムに回転可能に固定できるように一体化された又は取り付けられた）、ナット保持スリーブの第一の穴部と連結するように成形された部分を持って付与することができる。この部分は、アクチュエータ結合部材と係合せずに、弁ステムとステムナットとを直接に回転固定するように、ナット保持スリーブの第一の穴部と連結することができる。

【0018】

作動弁アセンブリ１００におけるステムナット１１５の調節を可能にするために、ナット保持スリーブ１３０は、ステムナットの少なくとも一部に第二の穴部１３３ｂが係合するナット保持位置（図３Ａ）から、（例として、付勢バネに対してユーザが加える軸方向の引く又は押す力によって）第二の穴部１３３ｂがステムナットから解放されたナット調節位置（図３Ｂ）まで、スライド又は別の様に動くことができる。ナット保持スリーブ１３０のナット調節位置において、ステムナット１１５を弁ステム１１３において調節する（例として、堅く締める又は緩める）ことができる。ステムナットが（例として、所望のトルクに基づく）所望の位置に調節されているときには、ナット保持スリーブ１３０がナット保持位置に後方にスライドし、第二の穴部１３３ｂがステムナット１１５に再係合して、ステムナットを調節された位置に固定することができる。

【0019】

ナット保持位置におけるナット保持スリーブ１３０の維持を容易にするために、結合部材１５３とナット保持スリーブ１３０との間に付勢部材（例として、圧縮バネ１４０）を付与して、ナット保持スリーブをナット保持位置の方に付勢することができる。図示する実施形態では、付勢バネ１４０は、（例として、六角形状の部分１５４の上側及びそれに隣接する）結合部材１５３におけるフランジ１５６と、ナット保持スリーブ１３０における上部へり１３６との間に配置されている。他の実施形態では、他のバネ係合部を付与することができる。なおも他の実施形態では、他の配置を追加的又は代替的に使用して、ナット保持スリーブをナット保持位置に維持することができる。例えば、調節を容易にするようにナット保持スリーブをナット調節位置において選択的に保持することもできる、例えば、戻り止め又は磁石を含む配置を使用できる。

【0020】

例示的な実施形態を参照して独創的な態様を記述した。本明細書を熟読及び理解した他者は、修正及び変更を思い付く。添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限りにおいて、すべてのそのような修正及び変更を含むことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】