特許 7465408 弁内での弁座の固定

(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】2024-04-02

(45)【発行日】2024-04-10

(54)【発明の名称】弁内での弁座の固定

(51)【国際特許分類】

   F16K 27/00 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

F16K27/00 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023505409

(86)(22)【出願日】2021-08-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-21

(86)【国際出願番号】 US2021071229

(87)【国際公開番号】W WO2022047461

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2023-01-25

(31)【優先権主張番号】17/000,420

(32)【優先日】2020-08-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502122473

【氏名又は名称】ドレッサ エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｄｒｅｓｓｅｒ，ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】ベトリー、ジャスティン ウォルター

(72)【発明者】

【氏名】ゴセリン、ピーター デイヴィッド

【審査官】冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２０３９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００６０３４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流量制御装置（１０８）であって、
内部チャンバ（１１２）と、前記内部チャンバの入口と、前記入口と垂直な前記内部チャンバの出口と、を有する弁本体（１１０）と、
前記内部チャンバ（１１２）内に配設された弁座（１２０）と、
前記弁本体（１１０）を通って前記弁座（１２０）内に挿入される第１の端部（１２８）を有するピン（１２４）と、
前記ピン（１２４）を前記弁座（１２０）に保持するための保持アセンブリであって、ピンクランプ（１４６）と、ディスク（１６８）と、ばねアセンブリ（１７４）と、を有し、当該ピンクランプ（１４６）、当該ディスク（１６８）、および当該ばねアセンブリ（１７４）が、前記ピン（１２４）上に、前記ピン（１２４）の前記第１の端部（１２８）から第２の端部（１４２）に向かってこの順に配置される、保持アセンブリ（１４４）と、を備える、流量制御装置（１０８）。

【請求項2】

前記ピン（１２４）の前記第１の端部（１２８）はテーパ状である、請求項１に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項3】

前記ピン（１２４）の前記第２の端部（１４２）は、前記弁本体（１１０）の外側からアクセス可能である、請求項１又は２に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項4】

前記ピン（１２４）が前記弁本体（１１０）から後退して外れることを防止するために前記弁本体（１１０）に取り付けられたカバー（１８４）を更に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項5】

前記ピン（１２４）は、前記弁座（１２０）の流れ軸に対して垂直に延在する、請求項１から４のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項6】

前記弁本体（１１０）は、前記ピン（１２４）を受容するために前記内部チャンバ（１１２）まで貫通するボア（１８０）を有するボス部材（１７８）を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項7】

前記弁座（１２０）は、前記ピン（１２４）の前記第１の端部（１２８）を受容するためにスロット（１９４）を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項8】

前記弁座（１２０）は、前記弁座（１２０）の中心軸の周りで互いから周方向に離間配置された複数の前記スロット（１９４）を含む、請求項７に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項9】

前記弁本体（１１０）が流れを受容するために隣接する導管（１０６）に接続されるとき、前記ピン（１２４）は、前記弁座（１２０）の下流側に存在する、請求項１から８のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項10】

流量制御装置（１０８）であって、
入口と該入口に対して垂直な出口とを有する内部流路（１１２）を有する弁本体（１１０）と、
前記内部流路（１１２）内に配設された弁座（１２０）であって、前記弁座（１２０）は、開口部を形成するフランジ付き端部（１８８）及び中心軸を有する円筒形本体（１８６）を有し、前記弁座（１２０）は、前記フランジ付き端部（１８８）の第１の側に見出され、前記弁座を貫通する細長いスロット（１９４）の形態の複数の係合点で前記弁本体（１１０）内に固定され、前記細長いスロット（１９４）は、前記円筒形本体（１８６）の前記中心軸に沿った方向よりも前記円筒形本体（１８６）の周方向に長く延びるように構成される、弁座（１２０）と、
前記弁座（１２０）の前記フランジ付き端部（１８８）の第２の側に配設された閉鎖部材（１１８）であって、前記閉鎖部材（１１８）は、前記フランジ付き端部（１８８）の前記開口部を通る流れを制限するように移動可能である、閉鎖部材（１１８）と、を備え、
前記弁本体（１１０）は、外側に延びるボス部材（１７８）を備え、当該ボス部材（１７８）は、前記弁座（１２０）内に延びるピン（１２４）を受け入れる開口部（１８２）を有する、流量制御装置（１０８）。

【請求項11】

前記係合点は、前記フランジ付き端部（１８８）の前記開口部を囲むように前記弁座（１２０）の中心線の周りで互いから周方向に離間配置されている、請求項１０に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項12】

前記弁座（１２０）は、前記フランジ付き端部（１８８）の前記第１の側に穿孔された領域を含む、請求項１０又は１１に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項13】

前記弁本体（１１０）は、前記弁座（１２０）内に延びるピン（１２４）を受け入れるために、前記弁座（１２０）の中心線の周りで互いから周方向に離間配置された複数のロック位置を含む、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項14】

前記弁座（１２０）内に延びる複数の前記ピン（１２４）を備え、当該ピン（１２４）は、前記弁座（１２０）の中心線の周りで互いから周方向に離間配置されている、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項15】

前記弁本体（１１０）が流れを受容するために隣接する導管（１０６）に接続されるとき、前記係合点は、前記フランジ付き端部（１８８）の下流側に存在する、請求項１０から１４のいずれか１項に記載の流量制御装置（１０８）。

【請求項16】

弁座を蒸気調整弁に固定するシステムであって、
中心軸を有する円筒形本体（１８６）と前記中心軸の周りに配置された複数の細長いスロット（１９４）とを有する弁座（１２０）と、
前記弁座（１２０）の前記細長いスロット（１９４）と係合するロック機構であって、前記ロック機構が、前記細長いスロット（１９４）内に嵌合するテーパ状の端部（１２８）を有するピン（１２４）を有する、ロック機構と、
ピンクランプ（１４６）と、ディスク（１６８）と、ばねアセンブリ（１７４）と、カバー（１８４）と、を備えるピン保持アセンブリ（１４４）と、を備え、
前記ピンクランプ（１４６）は前記ピン（１２４）のねじ付き部分にねじ込まれ、前記ディスク（１６８）は前記ピン（１２４）が挿入されるとともに前記ピンクランプ（１４６）に接触し、前記ばねアセンブリ（１７４）は前記ディスク（１６８）と前記カバー（１８４）に接触し、前記カバー（１８４）は前記蒸気調整弁の一部に取り付けられて前記ピン（１２４）の移動を防ぐように構成されている、システム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

流量制御装置は、多くの産業施設において大きな役割を果たす。例えば、発電プラント及び産業処理施設は、パイプ、タンク、発電機、及び他の機器の広大なネットワーク全体にわたって材料、典型的には流体の流れを管理するために、異なるタイプの流量制御装置を使用する。蒸気調整弁は、蒸気の圧力及び温度を低下させるのに有用である。これらの弁は、多くの用途に典型的な極めて高い温度（最大６５０℃）及び圧力に適応するために、特に堅固な設計を必要とする。この設計は、ケージ、可動プラグ（又は閉鎖部材）、及び固定弁座を収容する弁本体のような特定の構成要素を含む。

【0002】

固定弁座を弁本体内に固定するための様々な技術が知られている。これらの技術は、弁座をその位置に保持するためにケージを使用し得る。しかしながら、この設計は、多くの場合、構成要素の熱膨張（及び収縮）を考慮していない。また、「吊り下げ」ケージ用途に適応することができない。他の例では、締結具は、弁座の周囲にリテーナリングを固定し得る。しかし、この設計におけるねじは、振動のために緩むか、又はより高い可能性として、時間が経つにつれてリテーナ内に焼き付くかのいずれかであることが知られている。この後者の問題は、保守及び修理に支障をきたし得る。いくつかの他の可能な構成は、弁座と弁本体との両方に溶接又は相補的な（complimentary）ねじ山を使用して、弁座をその位置に固定することである。しかしながら、ねじの焼き付きと同様に、これらの設計は両方とも、複雑で労働集約的な機械加工及び溶接が現場で行われることを必要とするため、保守及び修理に非常に手間がかかる傾向がある。

【発明の概要】

【0003】

本開示の主題は、弁座を弁本体内に固定する技術に関する。ここで特に興味深いのは、本質的に可動プラグが弁座に接触して、弁を通る流れを防止するプラグ／弁座境界面の「下」又は下流の点で弁座を固定するという改良点である。これらの改良点は、弁本体の外側から容易にアクセス可能な機構を含み得る。この機構は、保守及び修理に支障をきたし得るハードウェアを回避するため、有益である。

【図面の簡単な説明】

【0004】

ここで、添付図面を簡単に参照する。

【図1】保持機構の例示的な実施形態の概略図を示す。

【図2】図１の保持機構のための例示的な構造の斜視図を分解された形で示す。

【図3】図２の保持機構におけるロックデバイス又は使用の斜視図を示す。

【図4】流量制御装置の一例の断面の立面図を示す。

【図5】図４の流量制御装置の後側からの斜視図を示す。

【図6】図４の流量制御装置の断面を示す。

【0005】

適用可能な場合、同様の参照文字は、他の指示がない限り、縮尺どおりではない、いくつかの図全体を通して同一又は対応する構成要素及びユニットを指定する。本明細書に開示される実施形態は、いくつかの図のうちの１つ以上に、又は複数の図の組み合わせで現れる要素を含み得る。その上、方法は単なる例示であり、例えば、個々の段階を順序換え、追加、除去、及び／又は変更することによって修正され得る。

【0006】

本明細書における図面及び任意の説明は、本発明を開示するために実施例を使用する。これらの実施例は、最良の形態を含み、当業者が、任意のデバイス又はシステムを作製及び使用することと、任意の組み込まれた方法を実行することと、を含む、本発明を実施することを可能にする。単数形で記載され、「ａ」又は「ａｎ」という語で進められた要素又は機能は、そのような排除が明示的に記載されていない限り、複数の当該要素又は機能を除外しないものとして理解されるべきである。「一実施形態」又は「一実施態様」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態又は実施態様の存在を除外するものとして解釈されるべきではない。

【発明を実施するための形態】

【0007】

次に、上記図面に示される実施形態の特徴について説明する。これらの特徴は、弁座を弁上の所定の位置に確実に係合させる。他の実施形態は、本開示の範囲内であり得る。

【0008】

図１は、保持機構１００の一実施例の概略図を示す。この例は、典型的には導管１０６のネットワーク全体に材料１０４を運ぶように設計された分配システム１０２に見られる。保持機構１００は、流量制御装置１０８の一部であってもよく、本明細書では内部チャンバ１１２及び開口部（例えば、入口Ｉ及び出口Ｏ）を有する弁本体１１０と共に示される。流量制御装置１０８はまた、弁本体１１０の内側の閉鎖部材１１８と結合するステム１１６を有するアクチュエータ１１４を含み得る。閉鎖部材１１８は、材料１０４の流れを調節するために弁座１２０に対して移動可能である。また示されるように、保持機構１００は、弁座１２０と係合するロックデバイス１２２を含み得る。

【0009】

概して、保持機構１００は、弁の製造及び保守を容易にするように構成され得る。これらの構成は、技術者が部品に容易にアクセスできるようにするデバイスを具体化し得る。技術者は、特定の部品を取り外してアクセスを得ることのみを必要とするか、又は以下で述べるように、必要に応じて、特定の部品を解放して取り外し、交換するため、この特徴は修理を容易にし得る。本明細書で述べたように、これらのデバイスは、弁の動作寿命にわたって固着又は焼き付きを起こす可能性がはるかに低い。蒸気調整弁の場合、これらの態様は、その設置場所における弁に対する迅速な動作を可能にし、ひいては電力産業及び資源産業において一般的な、高価なインフラストラクチャを維持するための労力、最終的にはコストを低減し得る。

【0010】

分配システム１０２は、資源を送達又は移動するように構成され得る。これらの構成は、広大なインフラストラクチャを具現化し得る。この例では、材料１０４は高圧高温蒸気であるが、材料１０４は、他の気体、液体、固体、又は混合物も含み得る。導管１０６は、多くの場合、タービン、凝縮器、ボイラなどに接続されるパイプ又はパイプラインを含み得る。他の実施態様では、パイプは、タンク若しくはリザーバに、又は更には住宅若しくは商業施設に接続する入り組んだネットワークを形成し得る。

【0011】

流量制御装置１０８は、導管１０６を通る蒸気の流れを調節するように構成され得る。これらの構成は、蒸気調整弁及び同様のデバイスを含み得る。このようなデバイス内の弁本体１１０は、鋳造又は機械加工された金属で作られることが多い。フランジは、隣接するパイプ１０６に接続するために開口部Ｉ、Ｏに形成されることが多い。所定の位置にあるとき、蒸気１０４は、内部チャンバ１１２を通って流れ、弁座内の開口部への流路を形成し得る。流れは、典型的には、「上流」開口部Ｉから「下流」開口部Ｏへの方向である。アクチュエータ１１４は、空気圧又は油圧を使用するデバイスを組み込んでもよい。これらのデバイスは、閉鎖部材１１８、例えば、金属ディスク又は金属「プラグ」の移動を調節するのに有用である。プラグ１１８の位置は、弁座１２０を通る蒸気の流れを管理する少なくとも一対の動作状態に対応し得る。第１の状態、すなわち「開」状態は、蒸気１０４が弁座１２０内の開口部を通って流れることを可能にする。プラグが弁座と接触する第２の状態、すなわち「閉」状態は、形成された「プラグ／弁座境界面」が弁座１２０内の開口部を通る蒸気１０４の流れを全面的に禁止する。一実施態様では、デバイスは、圧力の変化に反応して、その動作状態間を移動し得る。この変化は、デバイスを通常、開状態からその閉状態へと作動させて、弁本体１１０の下流で蒸気の流れを直ちに遮断し得る。

【0012】

ロックデバイス１２２は、弁座１２０の移動を防止するように構成され得る。これらの構成は、弁座１２０をその下流側Ｄ（図１）に固定し得るデバイスを含み得る。下流側は、蒸気が弁座１２０に入り、例えば上述の開口部を通ってプラグ／弁座境界面を通過した後の蒸気１０４の流れに対応する、弁座１２０上の位置で完成し得る。これらのデバイスはまた、弁本体１１０の外側又は周辺部の点からアクセス可能であり得る。本明細書で述べたように、これらの概念は、構成要素の焼き付き又は固着を防止して、弁１０８の修理又はメンテナンス時の費用のかかる機械加工及び溶接を回避することを意図している。

【0013】

図２は、図１の保持機構１００のための例示的な構造の斜視図を分解された形で示す。ロックデバイス１２２は、弁座１２０（図１）と係合し得る係合ピン１２４を利用し得る。ピン１２４は、技術者が（多くの場合、流量制御装置１０８（図１）がその設置位置にある状態で）弁座１２０（図１）をより容易に修理又は保守するためのより良好な機会を提供する一方、弁本体１１０（図１）に挿入して弁座１２０（図１）の移動を防止するように構成され得る。これらの構成は、好ましくは硬化鋼のような金属（複数可）で作られた細長い円筒形ピン１２６を含み得る。ピン１２６は、少なくとも１つのテーパ状表面を有する近位端１２８を有し得る。端部１２８を形成する技術は、この目的のために有用である錐体又は円錐形状をもたらし得る。テーパ状端部１２８から続いて、ピン１２６は、肩部１３２で終端するボア部分１３０を形成するために増大する直径を有し得る。直径は、中間部分１３４を形成するために肩部１３２で減少する。ねじ付き部分１３６は、中間部分１３４に当接し得る。次いで、ピン１２６の直径は、遠位端１４２で終端する平坦部１４０を有する平坦部分１３８を形成するために、ねじ付き部分１３６の後に減少する。

【0014】

ピン保持アセンブリ１４４は、ピン１２６を弁本体１１０（図１）内に保持し、技術者に、弁本体１１０（図１）の外側からのピン１２６へのアクセスを提供するように構成され得る。これらの構成は、ピン１２６の遠位端１４２上に挿入し得るピンクランプ１４６を含み得る。ピンクランプ１４６は、端部１５０、１５２を有する円筒形本体１４８を有し得る。貫通ボア１５４は、本体１４８を通って延在し得る。貫通ボア１５４は、ねじ山１５８で終端する第１の端部１５０に第１の座ぐり１５６を有し得る。第２の座ぐり１６０は、第２の端部１５２から本体１４８を貫通し、ねじ山１５８で終端し得る。第２の端部１５２は、第２の座ぐり１６０の周りに円周方向に配設された開口部１６４を有する露出面１６２を有し得る。一実施態様では、アセンブリ１４４はまた、本明細書では「Ｄ」字型の開口部と、そこに配設された、ピンクランプ１４６に向かって延在するピン１７０と、を有するディスク１６８として示されているピンロッカー１６６を含み得る。ピン１７０は、互いに直径方向に対向して存在してもよいが、ピン１７０の他の配向も優勢であり得る。一実施態様では、ピン１７０は、ピンクランプ１４６の露出面１６２上の開口部１６４内に挿入し得る。アセンブリ１４４はまた、荷重１７２を利用して、ピン１２６を弁座１２０（図１）と係合した状態に保持する保持力をピン１２６に加え得る。荷重１７２は、ばねアセンブリを形成する１つ以上のばね１７４を含み得る。ばね１７４は、皿ばね又は同様の定力デバイスを具現化し得る。しかしながら、圧縮ばねのような代替物もここで使用できる可能性がある。

【0015】

図３は、図２のロックデバイス１２２の斜視図を、流量制御装置１０８の例示的な構造と共に示す。この実施例では、弁本体１１０は、１つ以上のロック位置１７６を有してもよく、それぞれが、内部チャンバ１１２まで延在する中央に位置するボア１８０を有するボス１７８を備える。中央に位置するボア１８０は、ピン１２６及びピン保持アセンブリ１４４の部品を受容するための直径を有し得る。ボス１７８はまた、ボア１８０を取り囲む開口部１８２を有し得る。開口部１８２は、エンドキャップ１８４をボス１７８に固定する締結具Ｆに対して相補的なねじ山を有し得る。一実施態様では、弁座１２０は、フランジ付き端部１８８及び閉鎖底端部１９０を備えた円筒形本体１８６を有し得る。開口部Ｐを有する穿孔部１９２は、端部１８８、１９０の間の空間を占有し得る。本体１８６はまた、本明細書ではフランジ付き端部１８８と穿孔部１９２との間に存在する細長いスロットとして示される開口部１９４を含み得る。細長いスロット１９４は、円筒形本体１８６の中心軸Ｃ_Ｓの周りで互いから半径方向に離間配置され得る。

【0016】

図４は、図３の流量制御装置１０８の断面の立面図を組み立てられた形で示す。一実施態様では、ピン１２６は、ボア１８０を通って延在して、テーパ状端部１２８をスロット１９４のうちの１つの内側に配置する。ピン１２６のボア部分１３０は、例えば、滑り嵌め又は僅かな締まり嵌めでボア１８０の表面に接触し得る。この特徴は、ボア１８０内のピン１２６の軸方向位置を維持する。次に、ピンクランプ１４６は、ピン１２６のねじ付き部分１３６にねじ込まれ得る。次いで、ピンロッカー１６６は、好ましくは「ｄ」字型開口部の「平坦」部分が平坦部１４０と整列した状態で、ピン１２６の平坦部分１３８上に摺動し得る。ピンロッカー１６６上のピン１７０は、ピンクランプ１４６の露出面１６２上の開口部１６４と係合し得る。ばね１７４は、平坦部分１３８上を摺動してピンロッカー１６６に接触し得る。ピン１２６の遠位端１４２及びばね１７４を受容し得る凹部１９６を有することは、エンドキャップ１８４の設計に有益であり得る。締結具Ｆは、端部キャップ１８４をボス１７８上に固定する。好ましくは、凹部１９６は、端部キャップ１８４が所定の位置にある状態でばね１７４を圧縮する深さを有する。この特徴によってピンロッカー１６４に負荷がかかり、ピン１２６が弁座１２０との係合位置に維持される。

【0017】

図５は、図４の流量制御装置１０８の後側からの斜視図を示す。弁本体１１０は、例えば、蒸気調整用途において優勢であり得る極端な圧力及び温度に適応し得る。一実施態様では、ロック位置１７６は、中心軸Ｃ_Ｖの周りで互いから半径方向に離間配置される。上述したように、ロック位置１７６は、弁座１２０（図４）上のスロット１９４（図４）と整列し得る。この特徴は、いくつかの別個のピン１２６（図４）を使用して、弁座１２０（図４）を内部チャンバ１１２内の所定の位置に確実に維持することを可能にする。一実施例では、デバイスは、弁座を弁本体１１０内に固定するための３つの係合位置を提供する３つのロック位置１７６を有し得る。これらの位置１７６は、中心軸Ｃ_Ｖに対して測定されたとき、互いに１２０°離間配置され得る。

【0018】

図６は、図５の流量制御装置１０８の断面の立面図を示し、明確にするために流量制御装置１０８の追加の構成要素２００が示されている。ステム１１６は、ボンネット２０４の上部に見られるパッキンアセンブリ２０２を通って延在する。パッキンアセンブリ２０２は、ブッシング２０８の間に配設されたパッキン材料２０６を含み得る。リテーナアセンブリ２１０は、ボンネット２０４を弁本体１１０内の所定の位置に固定する。リテーナアセンブリ２１０は、リテーナ２１２及びバックアップリング２１４を含み得る。圧力シール２１６も同様に含まれ得る。閉鎖部材１１８は、パイロット２２０が中に配設されたプラグ２１８を含み得る。パイロットばね２２２は、パイロット２２０の一方の側でプラグ２１８に挿入される。他方では、リテーナ２２４が、パイロット２２０をプラグ２１８内の所定の位置に保持するために使用される。

【0019】

前述のことを考慮して、本明細書における改良点は、蒸気調整弁のような弁内の弁座の取り外し及び保守を容易にする。実施形態は、弁座上の相補的特徴と係合する解放式のピンを利用し得る。構成要素は、弁座開口部（又は上述の「プラグ／弁座境界面」）の下流側にあり得る。この概念は、弁座を弁内のその位置に固定するための主要な方法としてのねじ（及び他の締結具）又は溶接を回避する。技術的効果は、焼き付きを回避することであり、焼き付きは、他の締結技術に見られることが多く、弁の修理及びメンテナンスに支障をきたし得る。

【0020】

特定の要素又は項目（それらのうちの１つ以上を他の要素及び項目と組み合わせ得る）実施例が以下に現れ、本開示の範囲及び趣旨内で想到される実施形態を説明する。この範囲は、当業者に着想される他の実施例を含み、かつ想到し得る。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字どおりの文言と異ならない構造的要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文字どおりの文言とほとんど相違がない同等の構造的要素を有する場合、特許請求の範囲の範囲内にあると意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】