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特表2024-540496スロットルモジュールを有するアーマチュア組立体

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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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】2024-10-31

(54)【発明の名称】スロットルモジュールを有するアーマチュア組立体

(51)【国際特許分類】

F16K 15/04 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

F16K15/04 D

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024529387

(86)(22)【出願日】2022-11-17

(85)【翻訳文提出日】2024-07-09

(86)【国際出願番号】 EP2022082287

(87)【国際公開番号】W WO2023089034

(87)【国際公開日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】102021129947.0

(32)【優先日】2021-11-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102022101917.9

(32)【優先日】2022-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102022101922.5

(32)【優先日】2022-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591040649

【氏名又は名称】カーエスベーソシエタスヨーロピアウントコンパニーコマンディートゲゼルシャフトアウフアクチェン

【氏名又は名称原語表記】ＫＳＢＳＥ＆Ｃｏ．ＫＧａＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中祐

(74)【代理人】

【識別番号】100169018

【弁理士】

【氏名又は名称】網屋美湖

(72)【発明者】

【氏名】ラウホ，グレガー

(72)【発明者】

【氏名】ハネヴァルト，ディーター

【テーマコード（参考）】

3H058

【Ｆターム（参考）】

3H058AA04

3H058BB14

3H058CD16

3H058CD17

3H058EE02

3H058EE05

3H058EE06

(57)【要約】

本発明は、少なくとも２つの開口（２、３）と、チャネル（４）とを有するハウジング（１）を有するアーマチュア組立体に関する。流れを流れ方向に通過させることができる少なくとも１つのスロットルモジュール（１２）がチャネル（４）内に配置されている。スロットルモジュール（１２）は、少なくとも１つの逆流防止器が内部に配置された少なくとも１つの流れチャンバ（１９）を備える。逆流防止器は、少なくとも１つの要素と、要素用の、流れ方向とは反対方向のストッパとを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つの開口（２、３）とチャネル（４）とを有するケーシング（１）を含み、流れが流れ方向に通過することができる少なくとも１つのスロットルモジュール（１２）が前記チャネル（４）内に配置されたアーマチュア組立体であって、
前記スロットルモジュール（１２）が、少なくとも１つの逆流防止器（２０）が内部に配置された少なくとも１つの流れチャンバ（１９）を有し、前記逆流防止器（２０）が、少なくとも１つの要素（２３）と、前記要素（２３）用の、前記流れ方向とは反対方向のストッパ（２２）とを有する
ことを特徴とする、アーマチュア組立体。

【請求項2】

前記スロットルモジュール（１２）が複数の流れチャンバ（１９）を有することを特徴とする、請求項１に記載のアーマチュア組立体。

【請求項3】

各流れチャンバ（１９）に逆流防止器（２０）が配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のアーマチュア組立体。

【請求項4】

前記流れチャンバ（１９）が平行な流れ用に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項5】

各流れチャンバ（１９）は流れが通過することができるチャネルとして設計されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項6】

各流れチャンバ（１９）が湾曲したチャネルとして設計されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項7】

前記要素（２３）が、物体として、特にボールとして設計されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項8】

前記逆流防止器（２０）が前記要素（２３）用の前記流れ方向のストッパ（２５）を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項9】

前記ストッパ（２５）が前記流れ方向においてセンタリング手段を有することを特徴とする、請求項８に記載のアーマチュア組立体。

【請求項10】

前記ストッパ（２５）が支柱状の要素（２４）を有することを特徴とする、請求項８または９に記載のアーマチュア組立体。

【請求項11】

前記逆流防止器（２０）が空胴（２１）を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項12】

前記要素（２３）が統合的な製造によって前記空胴（２１）の中に閉じ込められていることを特徴とする、請求項１１に記載のアーマチュア組立体。

【請求項13】

前記スロットルモジュール（１２）が前記逆流防止器（２０）を組み込むために付加製造されるように設計されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項14】

前記要素（２３）と、前記ストッパ（２２）を有する前記流れチャンバ（１９）とが、金属表面を有し、前記金属表面の平均粗さＲａが、６．４μｍ未満であり、好ましくは３．２μｍ未満、特に１．６μｍ未満であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体。

【請求項15】

流れが通過することができるスロットルモジュール（１２）を有するアーマチュア組立体を製作するための方法であって、構成材料を、放射線に対して選択的に暴露することによって、空胴（２１）の中に要素（２３）が製作されることを特徴とする方法。

【請求項16】

流体が流れるシステムに逆流防止を組み込んだスロットル組立体としての、請求項１から１４のいずれか１項に記載のアーマチュア組立体の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも２つの開口と、チャネルとを有するケーシングを含み、流れが流れ方向に通過することができる少なくとも１つのスロットルモジュールがチャネル内に配置されている、アーマチュア組立体（Armaturanordnung、バルブ構造）に関する。

【0002】

そのようなアーマチュア組立体は、通常は、液体、蒸気またはガスなどの流体を搬送するためのシステムにおいて、目標とする方法で搬送の調整または制御を可能にするために使用される。アーマチュア組立体は、完全に遮断することも可能であり、その結果として、当該流体の搬送が中断される。

【0003】

そのようなアーマチュア組立体は、一方では安全に関連する側面に基づいて、他方では流体の考慮事項に基づいて設計されている。たとえば、全開の動作状態では、流れへの影響を可能な限り小さくするべきである。影響は、一般に、抵抗係数または圧力損失係数の形で示される。この係数は、流れが通過する部品における圧力損失の尺度であって、通常は無次元指数ゼータによって表され、ゼータは、アーマチュア組立体の入口と出口との間の圧力差を動的圧力に対する比率で表現するものである。

【背景技術】

【0004】

流れに、たとえばチャネルの偏向または遮断の形で何らかの乱れがあると、それに応じて圧力損失が生じ、結果的に抵抗係数が増加する。ボールコックなどの既知のアーマチュア組立体の設計は、ゲートが直線であるため、全開の動作状態では非常に小さい抵抗係数（ゼータ＝０．１１）を有する。球形弁などの他の設計は、流れの偏向によって、はるかに大きい抵抗係数（ゼータ＝８．５）を有する。

【0005】

しかしながら、アーマチュア組立体の設計の基礎となる基準は抵抗係数だけではない。特に、アーマチュア組立体が主に調整目的で使用される場合には、全開状態でないときは、アーマチュア組立体の入口と出口との間に一定の圧力差を生じさせる必要がある。この圧力差は、スロットルモジュールが、位置に応じてチャネルの断面積を制限することで達成される。この制限は圧力の低下をもたらす。

【0006】

したがって、断面積の制限、ひいては流れに対する影響は、スロットルモジュールの位置に大きく依存し、通常、スロットルモジュールの位置に対して流量をプロットする特性曲線を使用して説明される。標準として使用される特性曲線は、同一の相対距離の変化が同一の相対流量の変化をもたらす線形特性曲線である。代替として、等比率特性曲線が既知であり、これは、同一の相対距離の変化が同一の相対流量の変化率をもたらすものである。線形特性曲線と等比率特性曲線とは、どちらも標準である。これらは同等である。

【0007】

定義された特性曲線を有するこれらのアーマチュアは、流れ伝導システムを調整または制御するために使用される。しかしながら、アーマチュアは、影響力が大きいときに限ってシステムの調整機能を担うことができる。これは、アーマチュアが流れ伝導システムの圧力損失を有意に決定することを意味する。したがって、アーマチュアによって達成可能な圧力損失が大きければ、影響力も大きくなる。しかしながら、他方では、大きな影響力を有するアーマチュア組立体は、全開の動作状態でも依然として非常に大きな抵抗係数を伴うという問題がある。他方では、たとえば、フラップ、スライド弁またはコックは、大きな影響力を有さず、すなわち調整には有効に使用できないが、全開状態のときの圧力損失も小さい。

【0008】

したがって、用途および意図された使用に応じて、選択される抵抗係数や、結果としての必要な影響力が、アーマチュアの設計を決定する。選択された抵抗係数が影響力を定義する。

【0009】

ＤＥ１０２０１８２０９１６６Ａ１は、遮断体を有するアーマチュアを提示しており、遮断体は、媒体を流す複数の穴が備わっている要素を有する。穴の内部の流れ断面積は変化する。穴の形態のゲートによる流れ断面積のこの変化により、流れを目標とする方法で導くことが可能となる。それによって、キャビテーション、偏流、または乱流渦から生じる、アーマチュアまたは遮断体の壁への、摩耗とも称することができる損傷が、目標どおりに防止される。

【0010】

ＤＥ１０２０２０００３７５３Ａ１は、チャネル内に移動可能に配置されたスロットル部分を含む弁ケーシングを有する弁を開示している。チャネルの、少なくともスロットル部分には湾曲部がない。スロットル部分には湾曲部がないので、そこで流れが大幅に偏向されないことが保証される。

【0011】

ＤＥ１０２０２０００３７５６Ａ１は、チャネル内にスロットル部分を有するアーマチュア組立体を説明している。チャネルは、１次スロットルモジュールおよび２次スロットルモジュールを有する。２次スロットルモジュールは、少なくとも第１のスロットル要素および第２のスロットル要素からなり、第１のスロットル要素と第２のスロットル要素とは、動作状態において、流れる流体の流体抵抗がこれらの位置に応じて変化するように、互いに対して移動することができる。それによって、弁リフトと無関係に抵抗の可変設定が達成され得る。

【0012】

流体流れにおける方向依存性を保証するために、逆止弁が使用される。逆止弁は、一方向の流体の流れのみを許容する部品であり、他の機能をもたらすものではない。

【0013】

ばね荷重の逆止弁では、閉鎖要素は、ばねによって一方向に閉じられるが、他の方向に流れる流体の圧力によって開かれる。この場合、ボール、円錐体、フラップまたはダイヤフラムが、対応するシール座に押しつけられる。流れ方向に、ばねの復元力に打ち勝つことができる圧力が存在すると、シール要素がシールから持ち上げられて流れが解放される。

【0014】

ばねなしの逆止弁では、シール要素は、重力または流れる流体の流れ圧力のいずれかによってシール座に押しつけられる。

【発明の概要】

【0015】

この背景技術に対して、本発明の目的は、流れ伝導システムにおいて逆流回避を含む汎用的な使用を可能にするアーマチュア組立体を明示することである。

【0016】

この目的は、本発明により、ケーシングを有するアーマチュア組立体によって達成される。好ましい変形形態は、さらなる主請求項、従属請求項、明細書および図面において見いだされ得る。

【0017】

本発明によれば、スロットルモジュールは、少なくとも１つの逆流防止器が内部に配置された少なくとも１つの流れチャンバを有し、逆流防止器は、少なくとも１つの要素と、該要素用の、流れ方向とは反対方向のストッパとを有する。

【0018】

流れチャンバは、流体が流れることができるチャンバを意味し、最も簡単な場合にはチャネル状のラインに類似する。流れチャンバは、好ましくは絞り作業（Drosselaufgabe）が実行されるように設計されており、したがって、流れチャンバは、断面積、長さ、形状および表面特性に関してこの作業に適合されている。流れチャンバを有するスロットルモジュールは、好ましくは付加的に製作される複雑な部品であり、その結果、以前は従来の製造によって製作するのが困難または不可能であった形状を有し得る。

【0019】

本発明の特に好ましい変形形態では、スロットルモジュールは複数の流れチャンバを有する。スロットルモジュールは、たとえば小さくて複雑に絡み合う非常に多数の流れチャンバを有する構造として設計され得る。好ましくは、アーマチュア組立体の互いに移動可能な部分が移動することによって、より多くの流れチャンバが、流れを通すように部分的かつ漸進的に開かれ得、その結果として、意図された絞り作業が効率的に実行され得る。

【0020】

複数の流れチャンバを有する変形形態では、特に好ましくは、各流れチャンバに逆流防止器が配置される。これによって、スロットルモジュールは、一方向の流体流れのみを確実に保証することができる。圧力差を広範囲にわたって設定可能であると同時に流れ方向の反転を防止可能であるスロットルモジュールは、従来の方法で製作するには非常に複雑であるか、または今まで未知であった。付加製造と、それによって複数の非常に微細なチャネルを製作するという利点とによって、好ましい可能性が提供される。結果として、複数の流れチャンバを有し、各流れチャンバに逆流防止器を含む、複雑なスロットルモジュールが達成され得、同時に、広範囲にわたる圧力差の正確な設定が実現され得る。

【0021】

理想的には、各流れチャンバは、この目的のために流れが通過することができるチャネルとして設計される。この目的のために、流れチャンバはチャネル状のラインとして設計され得る。流れチャンバは、円形、長方形、正方形、台形、多角形、クローバ形、または複雑な形状の断面を有し得る。

【0022】

本発明の特に有利な変形形態では、流れチャンバまたは各流れチャンバは、流れが通過することができるチャネルとして設計され、好ましくはハニカム構造を有する。流れチャンバのそのようなハニカム形状は、好ましくは六角形の断面を有し得る。多くの流れチャンバが互いに隣接する配置では、六角形の断面設計が空隙のない配置を提供し、その結果として、最大の流体流量面積が、したがって最大の流体流量が実現され得る。

【0023】

ドリルなどの従来のツールでは円形断面しか製作することができないので、上記の断面形状は、有利には付加製造され得る。本発明の一変形形態では、絞り作業を形成するために、流れチャンバの断面形状がチャネル長さにわたって変化し得る。

【0024】

本発明の特に好ましい変形形態では、各流れチャンバは、湾曲したチャネルとして設計される。この場合、流れチャンバは径方向の入口開口および軸方向の出口開口を有する。好ましくは、流体は径方向に流れて軸方向に出る。流れチャンバは、好ましくは複雑な形状を有し、好ましくは付加製造され得る。湾曲したチャネルは、従来、たとえばドリルを使用したのでは製作され得ない。

【0025】

逆流防止器は、理想的には、流れの反転の防止および回避に関与するとともにそのために必要な部品をすべて備える。

【0026】

逆流防止器の中心となる構成要素は、１つの要素である。この要素は、好ましくは物体（立体、Ｋｏｒｐｅｒ）として設計される。この物体は、好ましくはボールの形状を成す。有利には、このボールの直径は、流れチャンバの直径よりも少なくとも少し大きく、その結果として、流れの反転の場合には確実に密封され得る。

【0027】

本発明のさらなる変形形態では、逆流防止器の前記要素は、フラップとして設計され得て、密封および流体の逆流の回避のためにストッパと相互作用する。

【0028】

本発明の代替変形形態では、逆流防止器の前記要素は、ばね要素をさらに備えることができる。好ましくは、前記要素は、ばね要素と結合される。そのような結合は、好ましくは接続部として設計される。この目的のために、ばね要素を含む前記要素は、付加的かつ同時に製造され得る。

【0029】

本発明の可能な実施形態では、前記要素は、ばね要素と一体的に形成される。

【0030】

有利には、ばね要素は、スパイラルばねまたは板ばねとして設計され得る。

【0031】

好ましくは、ばね要素は、流れチャンバの壁または空胴の壁に対する接続部を有する。それにより、前記要素は、ガイドされ、もはや流れチャンバの内部で自由に移動することはできない。有利には、前記要素は、流れ方向のストッパと、流れ方向とは反対方向のストッパとの間のガイドされた経路上のみを流れとともに移動することができる。

【0032】

理想的には、逆流防止器の作業に適合された種々のばね剛性を製作するために、付加製造が使用され得る。

【0033】

本発明の代替変形形態では、要素は、流体の逆流の密封および回避のために流れチャンバの断面と有利に相互作用するように、立方体もしくは直方体、または頂部が切断された円錐体もしくは角錐、または複雑な物体として設計され得る。

【0034】

好ましくは、逆流防止器は、逆流を密封したり回避したりするための、流れ方向とは反対方向の、要素用のストッパを有する。理想的には、流れ方向とは反対方向の、要素用のストッパは、前記要素のネガティブ（Ｎｅｇａｔｉｖ）として成形された停止面を備える。さらに、ストッパのまわりの前記面は、好ましくは、前記要素がストッパ上の位置を検出して効率的に逆流を防止するように成形され得る。

【0035】

本発明の特に好ましい変形形態では、逆流防止器は、前記要素用の流れ方向のストッパを有する。理想的には、前記要素は、流体流れが流れ分離や渦なしで前記要素のまわりを流れることができるように配置される。

【0036】

好ましくは、要素用の流れ方向のストッパは、たとえば流れ方向の膨らみ（Ｗｏｅｌｂｕｎｇ、アーチ形状）の形態のセンタリング手段を有する。膨らみは有利には凸状であり、その結果として、要素は、単に流体の流れの結果として、ストッパの内部の規定の位置を得る。本発明の特に好ましい変形形態では、要素は、球形体として設計され、流体が流れ方向に流れる限り、流体によって、膨んでいるストッパの最も外側の部分に配置される。

【0037】

理想的には、流れ方向のストッパは、複数の支柱状の要素を有し、これらの支柱状の要素が、中心点において星状に相互接続して分流器を形成する。好ましくは、凸状の膨らみを有する３本の支柱が、それぞれ１２０°オフセットして配置され、流れ方向のストッパを形成する。結果として、前記要素は、ストッパの内部で中央に配置され、流体は、著しい乱れまたは圧力損失なしで前記要素のまわりを流れることができる。

【0038】

本発明の代替変形形態では、凸状の膨らみを有する互いに等間隔の６本の支柱も、流れ方向のストッパを形成することができる。

【0039】

好ましくは、逆流防止器は空胴を有する。空胴は、流れが通過することができ、両方のストッパによって境界が定められた中空チャンバである。空胴は、前記要素が空胴の内部に配置されるように前記要素を囲む。流れが通過することができる中空チャンバの形状または構造は、好ましい付加製造によって、絞り機能に適合され、特に、圧力差の設定に適合される。

【0040】

したがって、空胴は、好ましくは、流れ方向とは反対方向のストッパから流れ方向のストッパへと延びる。逆流防止器の配置に応じて、流れチャンバは、逆流防止器に開口するかもしくは逆流防止器から始まり、または逆流防止器が流れチャンバの内部の位置に配置される。それによって、流れチャンバと逆流防止器は、流れが通過することができるユニットを形成する。

【0041】

特に好ましい変形形態では、逆流防止器は、流れ方向に見ると流れチャンバの終端に配置される。したがって、逆流防止器は、必要に応じて、後加工のためにもアクセス可能である。

【0042】

理想的には、前記要素は、統合的な製造によって、したがって付加製造によって空胴の中に閉じ込められる。付加製造中に、２つのストッパを有し絞り機能に適合された複雑な形状の空胴が、同時に形成された前記要素のまわりに形成される。

【0043】

好ましい変形形態では、逆流防止器の壁は１つの部品として製作され、空胴のケーシングの内部の前記要素は、２つのストッパよりも大きな直径を有し、好ましくは付加的に製造され得るが、これは、空胴のケーシングの中へ要素を後から導入することが不可能である従来の製造とは対照的である。

【0044】

本発明の有利な変形形態では、スロットルモジュールは、いずれの場合にも逆流防止器を備える少なくとも１つの流れチャンバと一体的に形成される。有利には、スロットルモジュールは複数の流れチャンバを有する。それぞれの要素を含む流れチャンバの壁は、一体のスロットルモジュールを形成するために、統合的な付加製造によって成形される。

【0045】

好ましくは、空胴すなわち流れチャンバは一体の壁によって形成され、要素は、空胴内に形状接続（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓｉｇ）の方法で組み込まれる。

【0046】

この、形状接続の組み込みは、要素と空胴をかみ合わせることによってもたらされる。結果として、要素は空胴から出ることができない。さらに、要素は、その後に空胴に挿入されることも不可能であろう。この点で、空洞の壁は、少なくとも要素が空胴を出ることができない範囲で、要素の妨げとなる。

【0047】

この特別な、形状接続の組み込みは、好ましくは付加製造の利用によって達成され得る。この場合、要素と空胴の壁とが１つの作業ステップで同時に形成され、その結果として、要素の取出しおよび／または後からの挿入は不可能である。

【0048】

理想的には、ストッパを含む空胴の壁は、同時に一体的に形成される。結果として、壁および個々のストッパは、好ましくは付加的に、１つの工程で分離不能に製作される。

【0049】

特に好ましい変形形態では、球状の要素が、流れが通過可能な中空チャンバの内部に組み込まれる。中空チャンバは、たとえば楕円形のポケットの形態であり、流れ方向とは反対方向のストッパによって境界が定められ、流れチャンバは中空チャンバに開口し、３本の星状の支柱を有する分流器の形態の流れ方向のストッパによってさらに境界が定められる。

【0050】

本発明の好ましい変形形態では、それぞれが逆流防止器を備える複数の流れチャンバを有するスロットルモジュールの全体が、付加製造される。スロットルモジュールの複雑な形成は、付加製造により、逆流防止器を一体化するために特に有利に実現され得る。

【0051】

理想的には、要素と、少なくとも１つのストッパを含む流れチャンバの壁とが、金属表面を有する。金属表面は、逆流回避の点から密封を達成することができる平均粗さを有する。球状の要素は、ストッパにおいて非常に滑らか且つ密封的に位置するため、優れた密封が実現され得る。平均粗さＲａは、６．４μｍ未満であり、好ましくは３．２μｍ未満、特に１．６μｍ未満である。

【0052】

特に滑らかな金属表面は、好ましくは電解研磨によって達成される。表面の平均粗さは、電解研磨によって小さくなる。鉱酸混合物による電解研磨では、表面の前に粗さの山の除去を優先する搬送制限研磨層（ｔｒａｎｓｐｏｒｔｌｉｍｉｔｉｅｒｅｎｄｅＰｏｌｉｅｒｓｃｈｉｃｈｔ、不動態化研磨層）が形成されるので、粗さの山が粗さの谷よりも速く除去される。同様にナノ粗さが軽減される。この場合、研磨は電気化学的に実行される。光沢は、可視光の波長の数分の１の範囲内での粗さの結果である。

【0053】

理想的には、金属表面の平均粗さは、電解研磨の持続時間を用いて目標どおりに設定することができ、したがってスロットルモジュールの作業に適合され得る。

【0054】

本発明によれば、流れが通過することができるスロットルモジュールを有するアーマチュア組立体を製作するための方法において、前記要素は、構成材料を放射線に対して選択的に暴露することによって、空胴と同時に空胴の中に製作される。

【0055】

本発明によれば、スロットルモジュールは、好ましくは付加製造される。この特別な製造技術によって、非常に少ない材料の使用で柔軟性のある構造を非常に迅速に製作することができる。特に、好ましい１つの流れ方向だけの流体流れを保証するために空胴の内部で移動可能な空洞内の要素は、付加製造技術によって理想的に達成され得る。

【0056】

付加製造されるスロットルモジュールは、付加製造方法を使用して製作される。付加製造方法という用語は、材料が層単位で与えられ、したがって３次元の要素、空胴および流れチャンバが製作されるすべての製造方法を含む。層単位の構築は、事前に定義された寸法および形状に応じて、１つまたは複数の液体または固体の材料から、コンピュータ制御の方法で行われる。構築中に、物理的硬化もしくは化学的硬化、または溶融プロセスが行われる。３Ｄ印刷用の一般的な材料には、プラスチック、合成樹脂、セラミックス、金属、炭素およびグラファイト材料がある。

【0057】

付加製造方法は、スロットルモジュール内の複数の３次元流れチャンバを製作するために、材料が層単位で与えられる方法を意味する。本発明によれば、逆流防止器は、好ましくは付加製造されるように設計される。スロットルモジュールを形成するために、特に、堆積溶接としても知られている選択的レーザ溶融およびクラッディングが使用される。本発明の代替変形形態では、溶融可能プラスチックの適用と組み合わせた押出成形も、使用され得る方法である。

【0058】

選択的レーザ溶融では、最初に下層に対して構成材料の層が与えられる方法を使用して、スロットルモジュールの内部に逆流防止器を有する流れチャンバが製作される。流れチャンバを製作するための構成材料は、好ましくは金属粉末粒子である。本発明の変形形態では、この目的のために鉄含有粉末粒子および／またはコバルト含有粉末粒子が使用される。これらは、クロム、モリブデンまたはニッケルなどの添加剤を含有し得る。金属の構成材料は、板に対して粉末の形態で薄い層状に与えられる。次いで、粉末状の材料は、放射線によって、それぞれ所望のポイントにおいて局所的に完全に溶融され、固化した後に固体材料層が形成される。次いで、下層が層厚さの量だけ引き下げられ、粉末が再度与えられる。このサイクルは、すべての層が製作されて完成した流れチャンバまたは完成したスロットルモジュールが作成されるまで繰り返される。

【0059】

使用される放射線は、たとえば個々の粉末層からスロットルモジュールを生成するレーザビームであり得る。レーザビームをガイドするためのデータは、ソフトウェアによって、３Ｄ－ＣＡＤボディに基づいて生成される。選択的レーザ溶融の代わりに電子ビーム（ＥＢＮ）も使用され得る。

【0060】

堆積溶接またはクラッディングでは、スロットルモジュールは、開始部品を溶接によってコーティングする方法を使用して製作される。ワイヤまたは粉末の形態の溶接充填材料を使用して、堆積溶接は、スロットルモジュールの特に微細で最適化された形状を実現する体積を構築する。

【0061】

本発明の特に有利な変形形態では、流れチャンバおよび逆流防止器を有するスロットルモジュールは、構成材料から、放射線による層の連続した溶融および固化によって製作される。流れチャンバ、空胴および要素、ならびにストッパの種々の特性は、放射線を変化させることによって生成される。材料特性の変更は、構築中に、局所的熱入力の目標とする制御によって既に実行されている。これによって、化学的に均質な材料の種々の材料状態のゾーンおよび微細構造を生成することが可能になり、したがってスロットルモジュールの領域における種々の特性を生成することが可能になる。

【0062】

本発明の変形形態では、スロットルモジュールは種々の構成材料から形成され得る。構成材料は、好ましくは金属粉末粒子を含み、特に、低合金および／もしくは高合金の鋼粉末粒子、ならびに／または、溶融可能なプラスチックおよび／もしくは金属ポリマーハイブリッド材料を含む。

【0063】

本発明の変形形態では、スロットルモジュールは、好ましくは、複数の点の格子が、溶融可能なプラスチックから表面上に与えられる付加製造方法を使用して製作される。ノズルによる押出しと、その後の所望位置における冷却による硬化とによって、耐荷重構造が製作される。スロットルモジュールは、通常、作業面をライン単位で繰り返し移動し、次いで、作業面を積み重ねるように上方へ移動させてスロットルモジュールを製作することによって構築される。

【0064】

本発明の特に有利な変形形態では、アーマチュア組立体は、１次スロットルモジュールによって、必要な調整作業を同時に実行する。

【0065】

１次スロットルモジュールは、好ましくは遮断体および弁座を有する弁として設計され、遮断体は、弁が開くときに流れ方向に移動し、弁が閉じるときに流れ方向とは反対方向に移動する。

【0066】

代替として、１次スロットルモジュールはまた、遮断体としてボールコック、フラップまたはスライド弁を用いて設計され得、その場合、遮断体は、好ましくは流れ方向に対して垂直に移動する。

【0067】

本発明によれば、アーマチュア組立体は、流れが通過することができるシステムに組み込まれた逆流防止を用いて流体の流れを絞るために使用される。

【0068】

本発明のさらなる特徴および利点は、図面を参照する例示的な実施形態の説明および図面自体に見いだされ得る。

【図面の簡単な説明】

【0069】

【図1】アーマチュア組立体の例示的な実施形態の断面図である。

【図2】逆流防止器を通る断面図である。

【図3】要素が配置された状態の流れ方向のストッパを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0070】

図１は、それだけに明確に限定されるものではないが、調整作業およびスロットル機能を有する弁としてのアーマチュア組立体の例示的な実施形態を示すものであり、１次スロットルモジュール６および２次スロットルモジュール１２によってスロットル機能が実行される。

【0071】

アーマチュア組立体はケーシング１を有し、ケーシング１は、両端において、それぞれのフランジ９を介して、たとえばパイプラインである流れ伝導システムに設置され得る。フランジ９は、固定手段を受けるための穴部を有する。これらは、好ましくはねじ接続である。

【0072】

ケーシング１にはチャネル４が設けられており、ケーシング１の端部において第１の開口２に開口し、他端において第２の開口３に開口する。動作状態において、アーマチュア組立体は、第１の開口２が流れのための入口開口として構成され、第２の開口３が出口開口として構成されるように、動作する。したがって、作動媒体は、図示されたチャネル方向Ｌとは逆に流れる。

【0073】

チャネル４には、チャネル方向Ｌに沿った湾曲部はない。これは、ケーシングが流れの偏向をもたらすことはないこと、および、チャネル４の断面積の面積中心点は、長手方向Ｌに沿って１つの高さに配置されること、を意味する。この構成は、アーマチュア組立体の全開状態において開口２と開口３との間に非常に小さな圧力損失しか形成されないことを意味する。チャネル４は、湾曲部なしに形成されているが、チャネル方向Ｌにおいて、第２の開口３から第１の開口２の直前まで広がり、次いでチャネル４は、第１の開口２へと先細りになる。

【0074】

アーマチュア組立体を絞るために、スロットルヘッド７および駆動ロッド８からなる１次スロットルモジュール６は、チャネル４のスロットル部分５に配置され、スロットル部分５に対して平行にチャネル方向Ｌに移動することができる。スロットル部分５は湾曲部なしで形成されており、図示されたアーマチュア組立体には、既に説明したように、チャネル４の全体に沿って湾曲部がない。

【0075】

スロットルヘッド７は、放物線状の円錐体の形をしており、アーマチュア組立体の全閉状態では、弁座で密封された状態で終端する。この弁座は、第１の開口２の中に配置されている別個の弁座部１０上に形成されている。アーマチュア組立体内において流れが通過することができる最も狭いポイントは、常に、スロットルヘッド７と弁座部１０との間に形成され、そのため、これらの部品の特定の構成により、必要な圧力損失は、アーマチュア組立体によって、１次スロットルモジュール６の位置に応じて決定され得る。

【0076】

１次スロットルモジュール６の位置を設定するため、または１次スロットルモジュール６を移動可能とするために、駆動ロッド８の一端にスロットルヘッド７が配置され、駆動ロッド８の一部分はリフト運動システム１１として形成される。駆動ロッド８は、共通の１次スロットルガイドレールと２次スロットルガイドレールとを同時に形成する。リフト運動システム１１は、スライド可能に取り付けられた３つの構造要素を有する。このリフト運動システム１１は、チャネル４の中にスライド可能に取り付けられ外部から作動され得るロッド駆動装置１６と相互作用する。結果として、外部動作が、１次スロットルモジュール６の、チャネル方向Ｌまたはその反対方向の直線移動をもたらす。移動方向は、ロッド駆動装置１６の回転方向によって決まる。

【0077】

ロッド駆動装置１６を作動させるために、これに駆動装置（図示せず）が接続され、１次スロットルモジュール６は、ロッド駆動装置１６の回転によって全閉位置と全開位置の間で移動される。

【0078】

駆動ロッド８は、全体的にチャネル４の内部に配置され、２次スロットルモジュール１２およびスロットルヘッド７によって、チャネル方向Ｌまたはその反対方向に直線的に案内される。２次スロットルモジュール１２は、原則的に様々な方法で設計され得、図示された例では、２次スロットルモジュール１２は、チャネル方向Ｌに互いに対して相対的に移動可能な２つのスロットル要素１３、１４によって実現されており、第２のスロットル要素１４はチャネル壁１５にしっかりと固定されており、第１のスロットル要素１３は駆動ロッド８の一部分に形成されている。駆動ロッド８が移動することにより、２次スロットルモジュール１２内の流れチャンバ１９が部分的に開かれるかまたは遮断され、そのため、駆動ロッド８の位置に応じて流体抵抗が変化する。

【0079】

スロットルモジュール１２は複数の流れチャンバ１９を有し、ほとんどの流れチャンバ１９が径方向（放射状）の入口開口および軸方向の出口開口を有する。したがって、流れチャンバ１９は、流れが通過することができるチャネルとして形成され、主として湾曲したチャネルとして、場合によっては流れが水平に通過することができるチャネルとして、設計される。各流れチャンバ１９に逆流防止器２０が配置されている。

【0080】

図２は、例示的な逆流防止器２０を通る断面を示す。逆流防止器２０は、流れが通過することができ、その中に要素２３が配置された中空チャンバとしての空胴２１を備える。この例示的な変形形態では、要素２３はボールとして設計されている。

【0081】

流れチャンバ１９は、流れ方向とは反対方向のストッパ２２を介して逆流防止器２０に開口している。空胴２１は、流れ方向とは反対方向のストッパ２２から流れ方向のストッパ２５へと延びる。流れ方向のストッパ２５は支柱状（strebenartigen）の複数の要素２４から形成され、要素２４は、流れ方向の膨らみを有し、したがって、流体が流れるとき要素２３を流れに最適化された位置に保持する。

【0082】

流れ出口２６は、流れ方向のストッパ２５に隣接する。図示された本発明の変形形態では、逆流防止器２０は、流れチャンバ１９の終端に、したがってスロットルモジュール１２の流れ出口に配置されている。

【0083】

要素２３は、付加製造によって空胴２１の中に閉じ込められている。付加製造中に、空胴２１は、要素２３の形成と同時に２つのストッパ２２、２５とともに形成され、絞り作業に適合した形状を有する。要素２３の直径は２つのストッパ２２、２５の直径よりも大きいので、空胴２１に要素２３を後から導入するのは不可能であり、そのため、複雑な形状の逆流防止器２０が、付加製造を使用して良好に製作され得る。

【0084】

流体の流れが反転した場合には、要素２３は、流れ方向のストッパ２５の位置から、空胴２１を通って流れ方向とは反対方向のストッパ２２まで移動され、このプロセスにおいて、流れチャンバ１９内の流体の経路を閉じる。それによって流体の逆流が防止される。

【0085】

図３は、位置決めされた要素２３を伴う流れ方向のストッパ２５の例示的な図を示す。流れ方向のストッパ２５は、３本の支柱状の要素２４を有し、これら要素２４は、中心点において星状に相互接続して、したがって分流器を形成する。３本の支柱状の要素２４は、流れ方向の凸状の膨らみ（konvexe Woelbung）を有し、それぞれ１２０°オフセットして配置されている。結果として、要素２３は、ストッパ２５の内部で中央に位置決めされ、流体は、著しい乱れまたは圧力損失なしで要素２３のまわりを流れることができる。

【図1】