JP5457347B2 - 弁棒を弁体に接続するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に弁棒を弁体に接続するための装置に関するものであり、とくにネジ切りされた弁棒を制御弁の弁体に接続するための装置に関するものである。

処理プラントでは、たとえば食品処理プラントにおける製品の流れの管理や大規模なタンク施設群における流体レベルの維持などの如きさまざまな用途において制御弁が用いられている。可変流路のように機能することによって製品の流れの管理または流体レベルの維持をするために自動制御弁が用いられている。弁部材（たとえば、弁体）を精密に移動させることによって、自動制御弁の弁箱を流れる液体の量を正確に制御することができる。制御弁（たとえば、スライド式弁棒を用いた弁）は、弁棒が弁体に対してほぼ垂直になるように、弁体のネジ切りされた開口部でネジ山を介して弁体に接続される弁棒を有しうる。弁棒は、当該弁棒と弁体とを一緒に溶接することにより、弁体に回転不能に固定されうる。しかしながら、弁棒もしくは弁体が溶接不能な材料からなっている場合、または、充填剤が、弁棒もしくは弁体の基材と互換性のない場合、弁棒と弁体とを一緒に溶接することはできない。これに代えて、駆動ピンを用いて、弁棒を弁体に回転不能に固定してもよい。しかしながら、駆動ピンを用いて弁棒を弁体に接続すると、弁棒と弁体との間の配列に狂いを引き起こし、弁体の完全性に影響を与えてしまうこともある。

図１は、公知となっているスライド式弁棒を用いた弁組立体１００を部分的に示す断面図である。アクチュエータ１１０が、弁組立体１７０の中に延びる弁棒１４０と結合されている。図２は、弁棒１４０を含む、図１の弁組立体１７０の一部を示す拡大図である。図２においてさらに明確に示されているように、弁棒１４０の端部１４８は、ネジ山１４３と、ある角度に傾斜した開口部１４６とを有している。弁組立体１７０は、弁オリフィス１７４および流出口１７６と連通する流入口１７２を有している。弁オリフィス１７４を流れる流体の流れは弁要素または弁体１８０により制御されるようになっている。弁体１８０は、ネジ山１８３が設けられた中央貫通孔１８２と、弁体孔１８４と、弁面１８５からある角度で弁面１８７に向けて延びる座ぐり孔１８６とを有している。弁棒１４０の端部１４８のネジ山１４３は、弁体１８０のネジ山１８３により受けられるようになっている。図２から明らかなように、ピン１９０は、座ぐり孔１８６の直径よりわずかに大きくなっているが、弁体１８０の座ぐり孔１８６および弁棒１４０のある角度で傾斜した開口部１４６の内部に設けられている。

弁棒１４０は、当該弁棒１４０を弁体１８０に対してほぼ垂直となるようにネジ山１４３を中央貫通開口部１８２のネジ山１８３に螺合させることによって、弁体１８０と結合されている。弁棒１４０が貫通開口部１８２の中へ堅固に螺合されたあと、座ぐり孔１８６が弁体１８０の中に開けられ、開口部１４６が弁棒１４０の端部１４８の中に開けられる。次いで、ピン１９０が、座ぐり孔１８６および開口部の中に圧入され、弁棒１４０を弁体１８０に固定し、弁体１８０が弁棒１４０に対して回転できないようにする（すなわち、回転不能）。弁棒１４０は、中央貫通開口部１８２の最上部のネジ山１８３と最上部のネジ山１４３との係合によって、堅固に接触した一直線上に並ぶ配列構造を有している。しかしながら、ピン１９０と弁棒１４０の端部１４８との係合部は弁面１８７の近傍にある。ピン１９０が弁棒１４０の中へ圧入される力により、弁棒１４０が弁体１８０に対して垂直とならない角度（たとえば、配列に狂いが生じた状態）で設けられてしまうる恐れがある。弁棒１４０が弁体１８０に対して垂直とならない配列の狂いが生じると、弁体１８０の弁棒１４０への結合の完全性に影響を与えてしまう恐れがある。

装置が弁棒を弁体に接続させるように構成されており、弁体が内面を有する開口部を備えており、弁棒が外面を有しており、これらの面のうちの少なくとも一方の面が凹部を有しており、これらの面のうちの他方の面が一方の面の凹部により受けられる凸部を有している。隣接する開口部が、弁体の開口部または弁棒の外面のうちの少なくとも一つから延びており、固定部材が、隣接する開口部内に受けられることにより、弁棒と弁体とを回転不能に一緒に固定するように構成されている。

公知となっているスライド式弁棒を用いた弁組立体の概略を示す部分断面図である。 図１の弁組立体の一部を示す拡大図である。 弁棒を弁体に接続させるための装置の一例を部分的に示す図である。 図３に示された装置の一例を示す拡大図である。 弁棒を弁体に接続するための装置の他の一例を部分的に示す図である。

一般的に、本明細書に記載の弁体に弁棒を接続するための例示の装置をさまざまなタイプの組立体またはデバイスの部品間の接続に用いることが可能である。これに加えて、本明細書に記載の実施例が、生産加工産業のための製品の流れの制御に関して記述されているものの、より一般的にいえば、本明細書に記載の実施例は、さまざまな目的のためにさまざまな制御操作に対して適用することが可能である。

図３には、弁棒２４０を弁体２８０に接続する例示の装置２００が示されている。例示の装置２００のいくつかの要素は、図１および図２に関して示され記述された要素と実質的に同一である。したがって、簡潔さのために、図１および図２の要素と同一である要素の記述は繰り返さないこととする。より正確にいえば、読者は、必要に応じて、図１および図２の対応する記載を参照されたい。この参照を容易とするために、図３および図４の同様の部品には、図１および図２の対応する部品の参照番号に１００を加えた参照番号が付与されている。

図３および図４では、弁棒２４０は、たとえば３１６の歪み硬化ステンレス綱などの如き溶接可能な材料からなっており、また、弁棒２４０の端部２４２の外面２４１のまわりに設けられたネジ山２４３を有している。ネジ山２４３は、弁棒２４０の端部２４２に、一連の半径方向に延設された凸部２４３ａおよび凹部２４３ｂを備えている。弁棒２４０は長手方向の中心線または軸線Ａ−Ａを有している。弁体２８０は、たとえばＭｏｎｅｌ（登録商標）の如き溶接不能な鋳物材料からなっている。弁体２８０は、面２８５から延びかつ内部にネジ山２８３を有している中央開口部２８２を備えている。ネジ山２８３は、弁体２８０の中央開口部２８２内において一連の半径方向に延設された凸部２８３ａおよび凹部２８３ｂを備えている。隣接する開口部２８７は、中央開口部２８２から横方向にかつ面２８５の方向とは反対側に向けて延びている。隣接する開口部２８７は、弁体２８０の中にフライス加工されてもよいし、または、弁体２８０のキャスト成型時に形成されてもよい。

凸部２４３ａが凹部２８３ｂに受けられかつ凸部２８３ａが凹部２４３ｂに受けられるように、中央開口部２８２のネジ山２８３にネジ山２４３を螺合して弁棒２４０を弁体２８０に結合することによって、例示の装置２００が組み立てられる。図３および図４に示されているように、弁棒２４０は、弁棒２４０の長手方向の軸線Ａ−Ａに対して面２８５がほぼ直角（たとえば、図３の角度Ｚを参照）となるように中央開口部２８２の中へ挿入されるように位置決をされ、その中に螺合または着座される。弁棒２４０のネジ山２４３が中央開口部２８２のネジ山２８３の中に螺合された後、固定部材または溶接部２９０が、弁棒２４０にかつ隣接する開口部２８７内に形成される（図４を参照）。溶接部２９０が弁棒２４０に付着して隣接する開口部２８７の中に延びて行くように、弁棒２４０は溶接可能な材料からなっている。隣接する開口部２８７内に溶接部２９０を受けることにより、弁棒２４０が弁体２８０に対して回転しないようになしてある。このように、溶接部２９０は、弁棒２４０および弁体２８０を回転不能となるように一緒に固定している。

溶接部２９０により、弁棒２４０を弁体２８０に対してほぼ垂直にまたは直角になるように位置決めしかつ弁体２８０と同軸上に並ぶように配置することができるようになる。このように、溶接部２９０により、弁棒２４０と弁体２８０との間の配列に狂いが生じなくなる。それに加えて、隣接する開口部２８７内に溶接部２９０を受けて溶接部２９０を弁体２８０の面２８５よりも実質的に下方に設けることにより、溶接部２９０に例示の装置２００の他の部品と係合させないようにまたは流体の流れに影響を与えさせないようにすることができるようになる。

図５は、弁棒を弁体に接続するための他の例示の装置３００を部分的に示す図である。例示の装置３００のいくつかの要素は、図１〜図４に関して示され記述された要素と実質的に同一である。したがって、簡潔さのために、図１〜図４の要素と同一である要素の記述は繰り返さないこととする。より正確にいえば、読者は、必要に応じて、図１〜図４の対応する記載を参照されたい。この参照を容易にするために、図５の類似の要素には、図１〜図４の対応する要素の参照番号に対応する３００台の参照番号が付与されている。

図５では、弁棒３４０は溶接不能な材料からなっており、また、弁体３８０は溶接可能な材料からなっている。弁棒３４０は、弁棒３４０の端部３４２の外面３４１のまわりに設けられたネジ山３４３を有している。ネジ山３４３は、弁棒３４０の端部３４２において一連の半径方向に延設された凸部３４３ａおよび凹部３４３ｂを備えている。隣接する開口部３４７は、外面３４１から横に延びている。隣接する開口部３４７は、弁棒３４０の中にフライス加工されてもよいし、または、弁棒３４０が鋳物ならば、弁棒３４０のキャスト成型時に形成されてもよい。弁棒３４０は長手方向の中心線または軸線Ａ−Ａを有している。弁体３８０は、面３８５から延びかつ内部にネジ山３８３を有している中央開口部３８２を備えている。ネジ山３８３は、弁体３８０の中央開口部３８２内において一連の半径方向に延設された凸部３８３ａおよび凹部３８３ｂを備えている。

凸部３４３ａが凹部３８３ｂに受けられかつ凸部３２８３ａが凹部３４３ｂに受けられるように、中央開口部３８２のネジ山３８３にネジ山３４３を螺合して弁棒３４０を弁体３８０に結合することによって、例示の装置３００が組み立てられている。図５に示されているように、面３８５が弁棒３４０の長手方向の軸線Ａ−Ａに対してほぼ直角となるように、弁棒３４０を中央開口部３８２の中に螺合するまたは着座させる。弁棒３４０のネジ山３４３を中央開口部３８２のネジ山３８３の中に螺合した後、固定部材または溶接部３９０が、弁棒３４０の隣接する開口部３４７内に形成される。溶接部３９０が弁体３８０に付着して隣接する開口部３４７の中に延びて行くように、弁体３８０は溶接可能な材料からなっている。隣接する開口部３８７内に溶接部３９０を受けることにより、弁棒３４０が弁体３８０に対して回転しないようになしてある。このように、溶接部３９０は、弁棒３４０および弁体３８０を回転できないように一緒に固定する。

溶接部３９０により、弁棒３４０を弁体３８０に対してほぼ垂直にまたは直角となるように位置決めしかつ弁体３８０と同軸上に並ぶように配置することができるようになる。このように、溶接部３９０により、弁棒３４０と弁体３８０との間の配列に狂いが生じなくなる。

当業者にとって明らかなように、溶接部の質および特性は一般的に基材と充填剤との組み合わせに依存する。したがって、上記の実施例が溶接可能な弁棒２４０の溶接不能な弁体２８０への固定および溶接可能な弁体３８０の溶接不能な弁棒３４０へ固定を開示しているものの、上述の開示は、溶接可能な弁棒または溶接可能な弁体の基材が特定の充填剤および／または溶接法に対して実質的に互換性がないような溶接可能な弁棒の溶接可能な弁体への固定をさらに含んでいる。換言すれば、ある充填剤および／または溶接法が用いられる場合に、弁棒または弁体の各々が溶接可能な基材からなっていてもよい。しかしながら、溶接可能な弁棒および／または溶接可能な弁体は、他の特定の充填剤および／または溶接法に対して互換性を有していないため、基材の結合または合金化が防止されることになる。

本明細書にはいくつかの装置が記載されているが、本発明の技術範囲はこれらに限定されるものではない。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲に文字通りにまたは均等論に従って正当に該当する製造の方法、装置および製品をすべて網羅する。

Claims (7)

1. 弁棒を弁体に接続する装置であって、
   ネジ切りされた開口部を有した弁体と、
   外面のまわりにネジ山を有する弁棒とを有し、
   前記弁体および弁棒のうちの一つを溶接不能な材料とし、かつ、他の一つを溶接可能な材料とし、
   前記ネジ切りされた開口部または前記外面のうちの少なくとも一つから延びている隣接する開口部を設け、
   前記弁棒と前記弁体とを回転できないように一緒に固定するために、溶接可能な前記弁体又は前記弁棒に付着された部材を前記隣接する開口部内に受け入れて固定部材となした、装置。
2. 前記固定部材が溶接部を介して前記弁棒又は弁体に付着されてなる、請求項１記載の装置。
3. 前記弁棒が長手方向の軸線を有しており、前記弁体が、前記ネジ切りされた開口部内に受けられる前記弁棒の前記長手方向の軸線に対してほぼ垂直に設けられた面を有しており、前記面内に配置された前記隣接する開口部が、前記弁棒のうちの前記面を越えて位置する部分に対するアクセスを可能とするように構成されてなる、請求項２に記載の装置。
4. 弁棒を弁体に接続する装置であって、
   内面を具備する開口部を有した弁体と、
   外面のまわりにネジ山を有する弁棒とを有し、
   前記弁体および弁棒のうちの一つを溶接不能な材料とし、かつ、他の一つを溶接可能な材料とし、
   前記ネジ切りされた開口部または前記外面のうちの少なくとも一つから延びている隣接する開口部を設け、
   前記弁棒と前記弁体とを回転できないように一緒に固定するために、溶接可能な前記弁体又は前記弁棒に付着された部材を前記隣接する開口部内に受け入れて固定部材となし、
   前記内面と前記外面のうちの少なくとも一方の面が凹部を有し、前記内面と前記外面のうちの他方の面が前記一方の面の前記凹部により受けられる凸部を有してなる、装置。
5. 前記隣接する開口部が前記弁体内にフライス加工されてなる、請求項４に記載の装置。
6. 前記弁棒が長手方向の軸線を有しており、前記弁体が、前記弁体の前記開口部内に受けられる前記弁棒の前記長手方向の軸線に対してほぼ垂直に設けられた面を有しており、該面内に配置された前記隣接する開口部が、前記弁棒のうちの前記開口部内に位置する部分に対するアクセスを可能とするように構成されてなる、請求項４に記載の装置。
7. 前記固定部材が溶接部を介して前記弁棒又は弁体に付着されてなる、請求項４に記載の装置。

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