JP2016540937A - 制御弁のための多段トリム - Google Patents

Abstract

第１の開口部（３）および第２の開口部（４）の間の軸に沿って延在する内腔（５）を画成する円筒形中空トリム（２）を備える制御弁であって、前記第１の開口は、前記制御弁の入口を画成し、前記トリムは、前記軸に沿って延在し、かつ出口を画成する第１の複数の半径方向貫通孔（１４）を備える第１の外側シリンダ（１１）と、前記第１のシリンダ内に収容され、それと同軸であり、かつ第２の複数の半径方向貫通孔（１５）を備える第２のシリンダ（１２）とを備え、前記第１の複数の孔は、前記第２の複数の孔よりも小さく、かつ数が多く、前記第１および第２のシリンダのうち一方の各孔について、前記第１および第２のシリンダのうち他方の半径方向に沿った突起は、前記第１および第２の複数の孔の各孔から離間して配置されており、前記トリムは、内腔）内に嵌合する寸法に作られ、かつ前記軸に沿って摺動可能であるプラグ（６）を備える、制御弁。【選択図】図３ａ

Description

本発明は、多段制御弁に関する。

制御弁用の多段トリムの現時点の技術水準は、多くの可能な構成を有している。最も一般的な種類の１つは、同心円状の穿孔された中空シリンダで構成されている。

この種類のトリムは、以下の２つの主な解決手段を有する。

ａ）第１の解決手段において、添付の図１ａおよび図１ｂに示すように、ストロークは別個の軸方向レベルに分割されている。中央プラグは、トリムの、バルブ全閉位置に対応した軸方向一方の端部から、バルブ全開位置に対応した軸方向他方の端部へ、最も内側のシリンダ内を摺動する。そのストロークに沿って、プラグは、弁の軸方向のレベルで最初から最後まで順に、漸進的に開放される。

ｂ）第２の解決手段は、ＥＰ１４０８２６５に記載されている。この場合には、中央プラグは、内側シリンダに沿って設けられた複数の孔を漸進的に開く最内側シリンダ内を摺動する。内側シリンダと第２の複数の孔が設けられた第２の外側シリンダとの間に、環状プレナムが設けられる。環状プレナムは、内側シリンダおよび外側シリンダのすべての孔に連通している。内側シリンダの孔を通過したガスは、環状プレナム内で膨張し、その後、外側シリンダ内の孔を通過することによってトリムから出る。

これらの解決手段の不利な特徴は、それぞれ以下のとおりである。

ａ）ガスはトリムを通過して膨張するという一定の制限のもとで流体の速度を維持するために、孔の大きさは、入口から出口シリンダへ行くにつれて大きくならなければならない。このため、トリムにおける最終段のノイズは、最外側シリンダに対応して増大する。

ｂ）プラグが摺動するにつれて、各段の間における圧力降下の分布が変化する。特に低弁開口部では、第１の段が非常に高い圧力損失およびノイズ発生の影響を受ける。加えて、最終段のジェット気流は完全には外れず、マスクされない。

同様な不都合は、ＣＡ１００３７２７およびＵＳ４６１７９６３で述べられた解決手段にも存在する。したがって、利点を維持しつつ上記二点の解決手段における不具合を避けることができる改良された弁を提供することが望ましい。

国際公開第２０１２／１１２８４５号

このような目的は、
第１の開口部および第２の開口部の間の軸に沿って延在する内腔を画成する円筒形中空トリムを備える制御弁であって、前記第１の開口部は前記制御弁の入口を画成し、前記トリムは、
前記軸に沿って延在し、前記トリムの出口を画成する第１の複数の半径方向の貫通孔を備える第１の外側シリンダと、
前記第１のシリンダに収容され、それと同軸であり、かつ第２の複数の半径方向の貫通孔を備える、第２のシリンダと、
内腔内に嵌合する寸法に作られたプラグであって、複数の部分的開放位置を通って、前記第１の開口に近接した閉鎖位置と前記第２の開口に近接した完全な開放位置との間で前記軸に沿って摺動可能なプラグとを備え、前記完全な開放位置において、前記第１および第２の複数の貫通孔のすべての前記孔は、前記内腔と連通し、前記部分的開放位置の各々において、前記第１および第２の複数の貫通孔の孔のそれぞれの部分のみが、前記内腔と連通し、
前記第１の複数の前記孔は、前記第２の複数の孔の直径よりも小さく、
前記第１の複数の前記孔は、前記第２の複数の孔の数よりも多く、
前記第１および第２のシリンダのうちの一方の各孔について、前記第１および第２のシリンダの他方の半径方向に沿った突起は、前記第１および第２の複数の他方の各孔から離間して配置されることを特徴とする、制御弁によって達成できる。

上述の解決手段は、以下のような利点を達成することを可能にする。

すべての流動様式で、第１の従来技術（図１ａおよび図１ｂ）の解決手段よりもノイズが低いこと。

部分弁開口部の第２の従来技術（ＥＰ１４０８２６５）の解決手段よりもノイズが低いこと。
本発明の他の目的と利点は、添付の図面と関連させてなした本発明の実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。

従来技術に係る弁の構成要素の直軸断面図である。 従来技術に係る弁の構成要素の直軸断面図である。 本発明に係るバルブの断面直軸図である。 図２における弁の構成要素の実施形態の断面図である。 図２における弁の構成要素の異なる実施形態の断面図である。 図３ａ内の構成要素の詳細図である。 図３ａ内の構成要素の詳細図である。

本発明の第１の実施形態（図２、３ａ、４および５）を参照すると、制御多段弁１は、長手方向軸Ｙに沿って延在する中空トリム２と、内腔５内に嵌合する寸法に作られ、軸Ｙに沿って摺動可能なプラグ６とを備えている。中空トリム２は、第１の円形開口部３と第２の円形開口部４との間の軸Ｙに沿って配向された内腔５を画成する。第１の開口部３は、弁１の入口を画成する。トリム２は、軸Ｙに沿って延在する第１の外側シリンダ１１を備え、弁１の出口を画成する第１の複数の半径方向貫通孔１４を備えている。トリム２はさらに、第１のシリンダ１１内に収容され、かつそれと同軸である、第２のシリンダ１２を備える。第２のシリンダ１２は、第２の複数の半径方向貫通孔１５を備える。

プラグ６は、複数の部分的開放位置を通って、第１の開口部３に近接した閉鎖位置と、第２の開口部４に近接した完全な開放位置との間で摺動する。完全開放位置では、第１および第２の複数の貫通孔１４、１５は、すべて内腔５に連通している。前記部分的開放位置のそれぞれでは、第１および第２の複数の貫通孔１４、１５の孔のそれぞれの部分のみが、前記内腔５と連通している。

第１および第２の開口部３、４の間の軸Ｙに沿って軸方向に分布する、添付の図２〜４の実施形態における複数のレベル（９レベル２ａ〜ｉ）に前記トリム２を分割するために、トリム２はさらに、軸Ｙに直交し、前記第１および第２のシリンダ１１、１２の一方から他方に環状隙間１１ａを貫通して延在する複数の環状隔壁２０を備える。各レベル２ａ〜ｉは、第１および第２のシリンダ１１、１２の各部分と、第１および第２の複数の孔１４、１５の各部とを備える。２ａ〜ｉの各レベルは、部分的開放位置の１つを画成する。

本発明の第１の実施形態では、弁１は、段を２つ備え、トリム２は排他的に、第１および第２のシリンダ１１、１２を備えている。弁１が完全にまたは部分的に開放状態にある時、すなわちプラグ６が第１の開口部３から離れている時、流体は、そのエネルギーを減圧して、第１の開口部３からレベル２ａ〜ｉの少なくとも一部に流れる。トリム２をいくつかのレベルに分割して、圧力をより効率的に低減することは、ノイズの低減とともに実現される。流体は、圧力降下の第１の段を構成する第２の内部シリンダ１２をまず通り、ついで環状隙間１１ａを通り、最後に圧力降下の第２および最終の段を構成する第１の外側シリンダ１１を通過する。

第１および第２の複数の孔１４、１５は、以下のように寸法決めされ、配置されている。

ａ）第１の複数の孔１４は、第２の複数の孔１５の直径よりも小さい。

ｂ）第１の複数の孔１４は、前記第２の複数の孔よりも数が多い。

ｃ）前記第１および第２のシリンダ１１、１２の一方の各孔１４、１５について、第１および第２のシリンダ１２、１１の他方の半径方向に沿った突起は、前記第１および第２の複数の孔の各孔１５、１４から離間して配置される。

以上のような構成の第１の複数の孔１４は、軸Ｙに直交する半径方向に沿って、第２の複数の孔１５とともに部分的に整列されない。

第１および第２の複数の孔１４、１５は、以下のように寸法決めされ、配置される。

−第１の複数の隣接する孔１４の２つの中心間の距離ｌは、１．３ｄと３ｄとの間で構成され、ここで、ｄは、第１の複数の隣接する孔１４の平均直径である。具体的には、本発明の可能な実施形態によれば、第１の複数の孔１４はすべて同じ直径ｄを有する。

各レベル２ａ〜ｉで、第１の複数の孔１４の総断面積Ａは、１．１Ｂ〜３Ｂの間で構成され、ここで、Ｂは第２の複数の孔１５の総断面積Ｂである。

本発明の第２の実施形態（図３ｂ）では、弁１は段を３つ備え、トリム２は、第２のシリンダ１２内に収容され、かつそれと同軸の第３のシリンダ１３を備えている。第３のシリンダ１３は、第３の複数の半径方向貫通孔１６を備えている。第１および第２のシリンダ１１、１２と同様に、第２および第３のシリンダ１２、１３によって構成された隣接するシリンダのいくつかの孔も、第２および第３のシリンダのうちの一方の各孔について、第２および第３のシリンダの他方の半径方向に沿った突起が、前記第２および第３の複数の孔の各孔から離間して配置されるように、配置されている。第２の実施形態のトリムは、前記第２および第３のシリンダ１２、１３の一方から他方へと、第２の環状隙間１２ａを備えている。このような第２の実施形態では、流体は、第１の開口部３から、エネルギーを減圧してレベル２ａ〜ｉの少なくとも一部に流れる。流体は、まず圧力降下の第１の段を構成する第１〜第３のシリンダ１３を通り、ついで第２の環状隙間１２ａを通る。第２の環状隙間１２ａから、流体は、圧力降下の第２の段を構成する、第２の内部シリンダ１２へと流れ、ついで環状隙間１１ａを通って、最終的に圧力降下の第３および最後の段を構成する第１の外側シリンダ１１を通過する。

他の実施形態（図示せず）によると、弁１は、４つ以上の段を備え、トリム２は、圧力降下の各段にそれぞれ対応した４つ以上のシリンダを備えている。

しかしながら一般に、すべての実施形態について、第１および第２の複数の孔１４、１５は、上記条件ａ）、ｂ）およびｃ）を満たすように寸法決めされ、配置されていることが必要である。

１ 制御多段弁
２ 中空トリム
２ａ−ｉ レベル
３ 第１の開口部
４ 第２の開口部
５ 内腔
６ プラグ
１１ 第１のシリンダ
１１ａ 環状隙間
１２ 第２のシリンダ
１２ａ 第２の環状隙間
１３ 第３のシリンダ
１４ 第１の半径方向貫通孔
１５ 第２の半径方向貫通孔
１６ 第３の半径方向貫通孔
２０ 環状隔壁
Ｙ 長手方向軸

Claims (5)

1. 第１の開口部（３）および第２の開口部（４）の間の軸（Ｙ）に沿って延在する内腔（５）を画成する円筒中空トリム（２）を備える制御弁（１）であって、前記第１の開口部（３）は、前記制御弁（１）の入口を画成し、前記トリム（２）は、
   前記軸（Ｙ）に沿って延在し、かつ前記トリムの出口を画成する第１の複数の半径方向貫通孔（１４）を備える第１の外側シリンダ（１１）と、
   前記第１のシリンダ（１１）内に収容され、それと同軸であり、かつ第２の複数の半径方向貫通孔（１５）を備える、第２のシリンダ（１２）と、
   前記内腔（５）内に嵌合する寸法に作られたプラグ（６）であって、複数の部分的開放位置を通って、前記第１の開口部（３）へ近接する閉鎖位置と、前記第２の開口部（４）へ近接する完全な開放位置との間の前記軸（Ｙ）に沿って摺動可能なプラグ（６）と、
   を備え、
   前記完全な開放位置では、前記第１および第２の複数の貫通孔（１４，１５）のすべての孔は、前記内腔（５）と連通し、前記部分的開放位置の各々では前記第１および第２の複数の貫通孔（１４，１５）の孔のそれぞれの部分のみが、前記内腔（５）と連通し、
   前記第１の複数の前記孔（１４）は、前記第２の複数の前記孔（１５）の直径よりも小さく、
   前記第１の複数の前記孔（１４）は、前記第２の複数の前記孔（１５）よりも数が多く、
   前記第１および第２のシリンダ（１１，１２）のうちの一方の各孔（１４，１５）について、前記第１および第２のシリンダ（１２，１１）のうちの他方の半径方向に沿った突起は、前記第１および第２の複数の他方の各孔（１５，１４）から離間して配置され、
   前記第１および第２の開口部（３，４）の間の前記軸（Ｙ）に沿って軸方向に分布する複数のレベル（２ａ〜ｉ）に前記トリム（２）を分割するために、前記軸（Ｙ）に直交し、かつ前記第１および第２のシリンダ（１１，１２）の一方から他方に環状隙間（１１ａ）を通って延在し、前記レベル（２ａ〜ｉ）の各々が、前記部分的開放位置の１つを画成する、複数の環状隔壁（２０）を含む、制御弁（１）。
2. 前記トリム（２）は、さらに、少なくとも前記第２のシリンダ（１２）内に収容され、それと同軸である第３のシリンダ（１３）を備え、前記少なくとも第３のシリンダ（１３）は、それぞれの第３の複数の半径方向の貫通孔（１６）を含み、前記トリム（２）において隣接するシリンダの各対（１１，１２；１２，１３）の前記孔は、前記隣接するシリンダの一方（１１，１２；１２，１３）の各孔について、前記隣接するシリンダの他方（１２，１１；１３，１２）の半径方向に沿った突起は、前記隣接するシリンダの前記他方の前記複数の孔の各孔から離間するように配置されている、請求項１に記載の制御弁。
3. 前記第１の複数の２つの孔（１４）の中心間の距離（ｌ）が、１．３ｄよりも大きく、３ｄよりも小さく、ここで、ｄは、前記第１の複数の孔の平均直径である、請求項１または２に記載の制御弁。
4. 前記第１の複数の孔（１４）は、すべて同じ直径（ｄ）を有している、請求項３に記載の制御弁。
5. 各レベルにおいて、前記第１の複数の孔（１４）の総断面積（Ａ）は１．１Ｂよりも大きく、かつ３Ｂよりも小さく、ここで、Ｂは前記第２の複数の孔（１５）の総断面積（Ｂ）である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御弁。