JP2010537138A - バルブ軸をバルブ部材に接続するための装置 - Google Patents

Abstract

バルブ軸（２０）をバルブ部材（４０）に接続するための装置が開示される。実例装置は、横方向に延びる開口部を持つバルブ軸、横方向に延びる開口部を持つバルブ部材、及び、一端に隣接して、バルブ軸の横方向延長開口部に収容される延長部を持ち、且つ反対端に隣接して、バルブ部材の横方向延長開口部に収容される延長部を持つカップリング（７０）を含む。弾性部材(３０)は、バルブ軸とバルブ部材との間に配置される。
【選択図】 図２

Description

本発明は一般に、バルブ軸をバルブ部材に接続するための装置に関し、特に、金属バルブ軸を非金属バルブ部材に接続するための装置に関する。

加工工場では、例えば、食品加工工場における製品の流れの制御、大規模貯油施設等における流体レベルの維持等の広範囲の種々の適用において制御バルブが使用される。自動制御バルブは、可変通路のように機能することにより製品の流れを管理するため又は流体レベルを維持するために使用される。自動制御バルブのバルブ本体を通る流体流量は、バルブ部材（例えば、プラグ）の精密な動きにより正確に制御可能である。幾つかの制御バルブにおいて、制御バルブ（例えば、滑りバルブ軸バルブ）は、金属バルブ軸が金属バルブ部材に対して実質上垂直に向くようにねじ山経由で金属バルブ部材のねじ込み開口部に接続された金属バルブ軸を含んでも良い。金属バルブ軸は、金属バルブ軸と金属バルブ部材とを一緒に溶接することにより金属バルブ部材に固定されても良い。しかし、バルブ軸又はバルブ部材が溶接不可材料でできているか、又は充填材がバルブ軸又はバルブプラグの基材と不適合である場合、バルブ軸及びバルブ部材は、一緒に溶接され得ない。例えば、バルブ軸は、例えば３１６歪み硬化ステンレス鋼のような溶接可能材でできていてもよく、バルブ部材は、例えば、モネル（登録商標モネル合金）のような溶接不可鋳造材でできていてもよい。代替的に、駆動ピンを使う事によりバルブ軸はバルブ部材に固定されても良い。しかし、駆動ピンを使う事によりバルブ軸をバルブ部材に接続することは、バルブ軸とバルブ部材との間で不整合を生じる可能性があり、バルブ部材の一体化に影響を与えうる。

金属バルブ軸と金属、または例えばセラミックバルブ部材のような非金属バルブ部材との組み合わせは、ある複数のプロセスに使われても良い。制御バルブの操作の間、複数の張力が、金属バルブ軸のねじ部によってセラミックバルブ部材のねじ部に加えられる。金属バルブ軸のねじ部とセラミックバルブ部材のねじ部とのかみ合わせは、結果的にセラミックバルブ部材の破損となりうる。

バルブ軸をバルブ部材に接続するための装置は、横方向に延びる開口部を持つバルブ軸と横方向に延びる開口部を持つバルブ部材とを含む。カップリングは、一端に隣接して、バルブ軸の横方向延長開口部に収容される延長部を持ち、且つ反対端に隣接して、バルブ部材の横方向延長開口部に収容される延長部を持つ。弾性部材は、バルブ軸とバルブ部材との間に配置される。

バルブ軸をバルブ部材に接続するための実例装置を持つ制御バルブの断面図である。 図１の実例装置の分割カップリングの拡大簡略図である。 図１のバルブ軸をバルブ部材に接続するための実例装置の拡大部分断面簡略図である。 バルブ軸をバルブ部材に接続するための別の実例装置の部分断面簡略図である。 バルブ軸をバルブ部材に接続するための別の実例装置の部分断面簡略図である。 バルブ軸をバルブ部材に接続するための更に別の実例装置の部分断面簡略図である。 バルブ軸をバルブ部材に接続するための別の実例装置の部分断面簡略図である。

一般に、ここに開示されたバルブ軸をバルブ部材に接続するための実例装置は、種々のタイプのアセンブリー又は装置における部品間の接続に使用することができる。加えて、ここに開示された例は、加工産業の製品の流れの制御に関し記述されるが、ここに記述された例は、異なる目的の種々の制御操作において一般に適用されても良い。

図１は、バルブ軸２０をバルブ部材４０に接続するための実例装置１０を持つ制御バルブ１の断面図である。制御バルブ１は、弁座５０及びバルブ部材４０経由で出口４に流体を通わせる取り入れ口３を持つ本体２を含む。アクチュエータ５は、本体２に接続され、バルブ軸２０を変位させるために操作できる。分割カップリング７０(図１ａを参照)は、ハウジング又はボンネットポスト８０内に配置され、バルブ軸２０をバルブ部材４０に接続する。アクチュエータ５は、弁座５０を通る流体流を制御するためにバルブ軸２０とバルブ部材４０とを変位させることができる。制御バルブ１は、制御バルブの球体型として描かれるが、制御バルブ１は、バルブ部材に接続されたバルブ軸を含む制御バルブの多数の如何なるタイプでもよい。

図２は、図１の制御バルブ１のバルブ軸２０をバルブ部材４０に接続するための実例装置１０の拡大部分断面簡略図で、弁座５０とかみ合うバルブ部材４０を描く。バルブ軸２０は、例えば、３１６歪み硬化ステンレス鋼のような金属でできており、且つバルブ軸２０の一端２２に配置された横方向又は放射状の延長開口部２４を含む。バルブ部材４０は、金属材料又は例えばセラミックのような非金属材料でできている。バルブ部材４０は、バルブ部材４０の一端４２に配置された横方向又は放射状の延長開口部４４を含む。反対端４６で、バルブ部材４０は、制御バルブの弁座５０に収容される。図２に明らかに示されるように、弁座５０内のバルブ部材４０の端４６の収容は、制御バルブ１の矢印Ａの方向に流体が流れるのを防ぐ。

弾性部材又はベルビル（Belleville）ばね３０及び座金３２は、バルブ軸２０とバルブ部材４０との間に配置される。弾性部材３０は、バルブ軸２０の一端２２にかみ合い、座金３２は、バルブ部材４０の一端４２にかみ合う。

図１、図１ａ及び図２を参照すると、分割カップリング７０は、一般に円筒形で、カップリング７０の一端７６に、各々対向延長部７２ａ及び７４ａを有し、カップリング７０の反対端７８（図２参照）に対向延長部７２ｂ及び７４ｂを有する２つの対向部又は対向部材７２及び７４を含む。制御バルブ１のハウジング又はボンネットポスト８０は、バルブ軸２０、バルブ部材４０、弾性部材３０、座金３２及びカップリング７０が、往復運動のために位置付けられる穴８２を含む。図２に明らかに見られるように、バルブ部材４０が、弁座５０内に位置している時に、バルブ部材４０のバルブ軸２０、カップリング７０及び端４２は、ハウジング８０の下端８３を越えて延びない。カップリング７０と、ハウジング８０と、バルブ部材４０と、バルブ軸２０との間の許容誤差及び／又は隙間によっては、通風孔８６を、穴８２内に流体が溜まるのを防ぐためにハウジング８０に設けてもよい。

制御バルブ１の実例装置１０を組み立てるために、弾性部材３０及び座金３２が、バルブ軸２０とバルブ部材４０との間に配置される。バルブ軸２０とバルブ部材４０とは、互いに向かって動かされ（すなわち、弾性部材３０は圧縮され）、カップリング７０の２つの部材７２及び７４はそれぞれ、バルブ軸２０の一端２２及びバルブ部材４０の一端４２のあたりに配置され且つ２２及び４２に向かい動かされるので、延長部７２ａ及び７４ａは横方向延長開口部２４に収容され、延長部７２ｂ及び７４ｂは、横方向延長開口部４４に収容される。バルブ軸２０、弾性部材３０、座金３２、カップリング７０及びバルブ部材４０は、ハウジング８０の穴８２内に配置され又は位置付けされる。ハウジング８０は、延長部７２ａ、７４ａ、７２ｂ及び７４ｂが各々横方向延長開口部２４及び４４に留まるように、穴８２内のカップリング７０の２つの部分又は部材７２及び７４を保持する又は捕らえる。バルブ軸２０が穴８２内に留まることで、バルブ部材４０がバルブ軸２０に結合したままになるように、バルブ軸２０は、例えば、バルブ軸２０の上部にある溝２９内の止め輪９０のような保持手段を含んでも良い。このように、一旦実例装置１０が組み立てられると、ハウジング８０、バルブ軸２０、弾性部材３０、座金３２、カップリング７０及びバルブ部材４０は、バルブ軸２０及びバルブ部材４０がハウジング８０の穴８２の外に滑り落ちることなしに制御バルブ１に挿入されることができる又は制御バルブ１から取り除かれることができる。

図１、図１ａ及び図２に示す実例装置１０において、弾性部材３０は、バルブ軸２０、バルブ部材４０及びカップリング７０の寸法許容誤差の蓄積から生じる遊び又はゆるみを取り除くために、バルブ軸２０及びバルブ部材４０を強制的に互いから遠ざけてカップリング７０とかみ合わせる。しかし、カップリング７０と弾性部材３０によって、バルブ部材４０がバルブ軸２０に向かって移動し、弾性部材３０を圧縮することが可能になる。バルブ軸２０がバルブ部材４０に向かって下方に動くとき、実例装置１０は、バルブ軸２０の下方に向かう力と動きとをバルブ部材４０に移し、これによりバルブ部材４０が弁座５０とかみ合う。加えて、バルブ軸２０が上方へ動くことにより、バルブ部材４０が弁座５０から離れて移動する。カップリング７０を介したバルブ部材４０へのバルブ軸２０の遮断荷重の移動により、バルブ部材４０のより大きい表面積に亘って遮断荷重を分布させることが可能になる。又、弾性部材３０の弾力性又は柔軟性により、弁座５０とかみ合っている間にバルブ部材４０が自己調整することが可能になり、弁座５０において流体流をよりよく遮断するために、バルブ部材４０を配列し又は据え付けることが可能になる。

実例装置１０は、金属バルブ部材にとって不利な環境における制御バルブ１の操作を可能にする。セラミックバルブ部材４０は、制御バルブが高振動、高温、高圧、高速媒体、混合媒体、多相流、及び／又は厳しいサービス条件を有する環境において操作することを可能にする。加えて、ハウジング８０の下端８３は、通風孔８６のないところで、流体が穴８２から入りバルブ軸２０に影響を及ぼすことを予防する流体障壁となる。これは制御バルブ内の流体が侵食性及び／又は固体の粒を含む場合に、特に重要である。ハウジング８０の穴８２は、カップリング７０の経路を提供し実例装置１０に作用しうる振動にも抵抗しうる。

付加的に又は代替的にカップリング７０の２つの部材７２及び７４がバルブ軸２０の周りに組み立てられた後、弾性部材３０、座金３２、バルブ部材４０及び２つの部材７２及び７４は、例えば、溶接、機械的かみ合わせ、又は接着剤適用のような種々の結合技術により統一構造を形成するために互いに結合させることができる。このように、カップリング７０が軸受部８０の穴８２の外側に位置するときに、バルブ軸２０のバルブ部材４０への接続を維持することにより、溝２９及び止め輪９０の使用をなくすことができる。

図３、図４及び図５はそれぞれ、バルブ軸をバルブ部材に接続するための更なる実例装置１１０、２１０及び３１０の部分断面簡略図である。図３、図４及び図５の実例装置１１０、２１０及び３１０の幾つかの要素は、実質上図１及び図２に関係して示され記述された要素と同じである。このため、簡略のために、図１及び図２の要素と同じ要素の記述は、繰り返されない。その代わり、興味ある読者は、図１及び図２の記述に戻って参照されたい。このプロセスを容易にするために、図３、図４及び図５の類似要素は、図１及び図２の対応要素各々に１００、２００及び３００だけ増加した参照番号が付されている。

図３は、制御バルブ１０１のハウジング１８０の溝１８５に収容される密封用充填材又はＯ−リング１８４を含む実例装置１１０の部分断面簡略図である。Ｏ−リング１８４は、流体が穴１８２に入りそしてバルブ軸１２０に影響を与えるのを防ぐことができる改良された流体障壁を作るために、ハウジング１８０とバルブ部材１４０との間の滑り界面密封用充填材となる。これは制御バルブ１０１内の流体が侵食性又は固体の粒を含む場合に、特に重要である。

図４は、制御バルブ２０１のハウジング２８０の切り込み２８７に収容されるパッキング２８４を含む実例装置２１０の部分断面簡略図である。パッキング２８４は、ハウジング２８０のねじ部２８１にねじ部２８９で接続された締め具２８８によりハウジング２８０の下端２８３で保持される。締め具２８８は、締め具２８８及び下端２８３に各々、整列通路２９３及び２９５に挿入された止めピン２９２により下端２８３に回転不能に固定される。パッキング２８４は、加圧下の流体がハウジング２８０の穴２８２に入るのを防ぐために使用可能である。

図５は、制御バルブ３０１のバルブ部材３４０とかみ合うためバルブ軸接合部又は長手方向延長部３２１を有するバルブ軸３２０を含む更に別の実例装置３１０の部分断面簡略図である。バルブ軸３２０の下方への運動の間、弾性部材３３０が圧縮し延長部３２１がバルブ部材３４０とかみ合ってバルブ部材３４０を直接変位させ、弁座３５０とかみ合わせるように、長手方向延長部３２１がバルブ部材３４０に近接して位置付けされる。弁座３５０とかみ合っている間の、バルブ軸３２０のバルブ部材３４０との直接かみ合いにより、バルブ部材３４０の振動を減らすことができる。もちろん、長手方向延長部３２１とバルブ部材３４０との間の分離又は距離量により、弾性部材３３０の最大圧縮点又は限界が得られる。

図６は、バルブ軸４２０をバルブ部材４４０に接続するための別の実例装置４１０の部分断面簡略図である。図６の実例装置４１０の幾つかの要素は、実質上図１〜図５に関連して示され及び記述された要素と同じである。したがって、簡略にするため、図１〜図５の要素と同じ要素の記述は、繰り返されない。代わりに、興味ある読者は、図１〜図５の記述に戻って参照されたい。このプロセスを容易にするために、図６の類似要素は、図１〜図５の対応要素に関して４００番台の参照番号が付されている。

制御バルブ４０１が、その構造及び／又は操作に影響しうる振動の影響を受けない場合、バルブ軸４２０とバルブ部材４４６との間のカップリング４７０は、保持手段４９４に保持開口部４９３を持つ環状保持手段４９２を含んでも良い。カップリング４７０は、カップリング４７０の一端４７６に各々対向延長部４７２ａ及び４７４ａ、及びカップリング４７０の対向端４７８に対向延長部４７２ｂ及び４７４ｂを持つ２つの部分又は部材４７２及び４７４を含む。制御バルブ４０１のハウジング又はボンネットポスト４８０は、内部にバルブ軸４２０、バルブ部材４４０及びカップリング４７０が往復運動のために位置している穴４８２を含む。

制御バルブ４０１の実例装置４１０を組み立てるために、環状保持手段４９２は、バルブ軸４２０に配置されるので、バルブ軸４２０の一端４２２は、保持開口部４９３を通り延びる。弾性部材４３０及び座金４３２は、一端４２２とバルブ部材４４０との間に配置される。バルブ軸４２０及びバルブ部材４４０は、互いに向かって移動し（つまり、弾性部材４３０が圧縮され）、カップリング４７０の２つの部材４７２及び４７４は、バルブ軸４２０の一端４２２及びバルブ部材４４０の一端４４２の辺りに位置するので、延長部４７２ａ及び４７４ａは、バルブ軸４２０の横方向延長開口部４２４に収容され且つ延長部４７２ｂ及び４７４ｂは、バルブ軸４２０の横方向延長開口部４４４に収容される。環状保持手段４９２はその後、バルブ軸４２０の一端４２２に沿って動くので、環状保持手段４９２は、部材４７２及び４７４がバルブ軸４２０及びバルブ部材４４０とかみ合い保持し、且つバルブ軸４２０とバルブ部材４４０との間に弾性部材４３０及び座金４３２を捕らえるようにカップリング４７０の上に配置される。環状保持手段４９２がカップリング４７０の上にとどまるように、止め輪４９６は、バルブ軸４２０の溝４２７に収容される。代替的に、例えば、リング、ピン、クランプ、接着剤等のような他の保持機構を、部材４７２及び４７４を互いに結合させるために止め輪４９６の代わりに使うことができる。このように、一旦実施装置４１０が組み立てられると、ハウジング４８０、バルブ軸４２０、弾性部材４３０、座金４３２、カップリング４７０、及びバルブ部材４４０は、バルブ軸４２０及び制御バルブ部材４４０がばらばらになることなしに、制御バルブ４０１に挿入されることができる、又は制御バルブ４０１から取り除くことができる。

図６に描かれた実施装置４１０において、弾性部材４３０は、バルブ軸４２０、バルブ部材４４０及びカップリング４７０の寸法許容誤差の蓄積から生じた遊び又はゆるみを取り除くために、バルブ軸４２０及びバルブ部材４４０を強制的に互いから遠ざけてカップリング４７０とかみ合わせる。しかし、カップリング４７０と弾性部材４３０によって、バルブ部材４４０がバルブ軸４２０に向かって移動し、弾性部材４３０を圧縮することが可能になる。バルブ軸４２０がバルブ部材４４０に向かって下方に動くとき、実例装置４１０は、バルブ部材４４０を弁座４５０とかみ合わせるために、バルブ軸４２０の下方力と動きとをバルブ部材４４０に移動させる。加えて、バルブ軸４２０の上への動きにより、バルブ部材４４０が弁座４５０から離れて移動する。カップリング４７０を介したバルブ軸４２０の遮断荷重のバルブ部材４４０への移動により、バルブ部材４４０のより大きい表面積に亘って遮断荷重を分布させることが可能になる。又、弾性部材４３０の弾力性又は柔軟性により、弁座４５０とのかみ合いの間バルブ部材４４０が自己調整することが可能になり、弁座４５０における流体流のよりよい遮断のために、バルブ部材４４０を配列し又は据え付けることが可能になる。

特定の実例装置が本明細書に記載されているが、本特許の範囲はこれに限定されない。反対に、本特許は、字義通り又は均等論の下、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての装置及び製造品を含むものである。

Claims (29)

1. バルブ軸をバルブ部材に接続するための装置であって、
   横方向に延びる開口部を持つバルブ軸と、
   横方向に延びる開口部を持つバルブ部材と、
   一端に隣接する、前記バルブ軸の前記横方向延長開口部に収容される延長部を持ち、且つ反対端に隣接する、前記バルブ部材の前記横方向延長開口部に収容される延長部を持つカップリングと、
   前記バルブ軸と前記バルブ部材との間に配置された弾性部材と、
   を含む装置。
2. 前記バルブ部材は、非金属材料でできた請求項１に記載の装置。
3. 前記バルブ部材は、セラミックでできた請求項２に記載の装置。
4. 前記弾性部材と前記バルブ部材との間に配置された横方向に延びる金属部材を更に含む請求項１に記載の装置。
5. 結合することは、前記バルブ軸の長手方向の動きを前記バルブ部材に伝えることである請求項４に記載の装置。
6. 長手方向の穴を有するハウジングを更に含み、前記弾性部材と、前記バルブ軸及び前記バルブ部材の少なくとも一部分が前記穴に配置される請求項１に記載の装置。
7. 前記カップリングは、前記穴に配置された少なくとも２つの部分を含み、前記ハウジングは、前記バルブ軸及び前記バルブ部材の前記横方向に延びる開口部で前記延長部を保持する請求項６に記載の装置。
8. 前記ハウジングは、密封式に前記バルブ部材とかみ合うための密封部材を含む請求項６に記載の装置。
9. 前記密封部材が、少なくとも１つのＯ−リングまたはパッキングを含む請求項８に記載の装置。
10. 前記パッキングを保持するために前記ハウジングに接続された付属部材を更に含む請求項９に記載の装置。
11. 前記バルブ軸は、前記バルブ部材に隣接して配置された長手方向延長部を含み、前記弾性部材は、前記バルブ軸の運動の間前記長手方向延長部が前記バルブ部材とかみ合うことを可能にするように柔軟性を有する請求項１に記載の装置。
12. 前記カップリングは、前記２つの部材が互いから分離することを防ぐため一緒に接続された２つの部分を含む請求項１に記載の装置。
13. 前記２つの部分の周囲に配置された保持手段を更に含む請求項１２に記載の装置。
14. 前記保持手段は環状で、前記バルブ軸を収容するため開口部を持つ請求項１３に記載の装置。
15. バルブ軸をバルブ部材に接続するための装置を有する制御バルブであって、
    放射状に延びる開口部を持つバルブ軸と、
    放射状に延びる開口部を持つバルブ部材と、
    一端に隣接する、前記バルブ軸の前記放射状延長開口部に収容される放射状延長部を持ち、且つ反対端に隣接する、前記バルブ部材の前記放射状延長開口部に収容される放射状延長部を持つカップリングと、
    前記バルブ軸と前記バルブ部材との間に配置された弾性部材と、
    前記カップリング、前記弾性部材、並びに前記バルブ軸及び前記バルブ部材の少なくとも一部分が配置された長手方向の穴を有するハウジングと、
    を含む制御バルブ。
16. 前記バルブ軸は、金属でできており且つ前記バルブ部材はセラミックでできている請求項１５に記載の制御バルブ。
17. 前記弾性部材は、横方向に延びる金属部材とかみ合う請求項１５に記載の制御バルブ。
18. 前記カップリングは、前記長手方向の穴に配置された少なくとも２つの部材を含み、前記ハウジングは、前記バルブ軸及び前記バルブ部材の前記横方向に延びる開口部に前記延長部を保持する請求項１５に記載の制御バルブ。
19. 前記ハウジングは、密封式に前記バルブ部材とかみ合うための密封部材を含む請求項１５に記載の制御バルブ。
20. 前記密封部材は、１つのＯ-リングまたは１つのパッキングのうち少なくとも１つを含む請求項１９に記載の制御バルブ。
21. 前記パッキングを前記バルブ部材とかみ合うように位置付けるための前記ハウジングに接続された付属部材を更に含む請求項２０に記載の制御バルブ。
22. 前記バルブ軸は、前記バルブ部材に隣接して配置された長手方向延長部を含み、前記弾性部材は、前記バルブ軸の運動の間前記長手方向延長部が前記バルブ部材とかみ合うことを可能にするように柔軟性を有する請求項１５に記載の制御バルブ。
23. 前記カップリングは、互いに接続された２つの部分を含む請求項１５に記載の制御バルブ。
24. 弁座を更に含み、前記バルブ部材は、前記弁座と自己整合するように動くことができる請求項１５に記載の制御バルブ。
25. バルブ軸をバルブ部材に接続するための装置を有する制御バルブであって、
    放射状に延びる開口部を持つバルブ軸と、
    放射状に延びる開口部を持つバルブ部材と、
    一端に隣接する、前記バルブ軸の前記放射状延長開口部に収容される放射状延長部を持ち、且つ反対端に隣接する、前記バルブ部材の前記放射状延長開口部に収容される放射状延長部を持つカップリングと、
    前記バルブ軸と前記バルブ部材との間に配置された弾性部材と、
    前記放射状延長開口部に前記カップリングの前記放射状延長部を保持する保持手段と、
    を含む制御バルブ。
26. 前記カップリングは、各々放射状延長部を持つ２つの部分を含む請求項２５に記載の制御バルブ。
27. 前記保持手段は、前記２つの部分の周囲に配置される請求項２６に記載の制御バルブ。
28. 前記保持手段は環状で、前記バルブ軸を収容するため開口部を持つ請求項２７に記載の制御バルブ。
29. 弁座を更に含み、前記バルブ部材は、前記弁座と自己整合するように動くことができる請求項２５に記載の制御バルブ。

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