JP5528805B2

JP5528805B2 - 弁組立体

Info

Publication number: JP5528805B2
Application number: JP2009526793A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムエベレットウェアズ，
Original assignee: フィッシャーコントロールズインターナショナルリミテッドライアビリティーカンパニー
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: CN104132153B; CN101506555A; CN104132153A; CN102606784B; RU2012113415A; RU2457381C2; CA2824675C; CN102606784A; MX2009002423A; AU2007292535A1; RU2610353C2; EP2066935B1; AU2007292535B2; NO20090435L; EP2472149B1; CA2662158C; US7832426B2; WO2008030686A1; JP2010502912A; CA2662158A1

Description

本発明は、流体制御デバイスに関するものであり、さらに詳細には、流体の流れを制御しボンネットを貫通して摺動可能に配設される制御部材を備えた流体制御デバイスに関するものである。

あるプロセス用途において、流れを混合するため又は流れを分流するために二つ以上のパイプラインを接続する場合があることが一般に知られている。例えば、三つのパイプラインを接続することにより一般的な混合（流れの合流）サービスまたは分岐（流れの分流）サービスを提供することが可能である。このような用途に三方弁を用いることが可能である。一般的に、三方弁は三つの流れの接続をおこなう。例えば、二つの流れが流入口として一つの流れの流出口に接続されて混合がおこなわれ、三つのうちの一つの流れが流入口として残りの二つの流れが流出口として流れの分岐がおこなわれることがある。

図１を参照すると、流れを分流する用途のための従来型の三方制御弁１０が記載されている。この三方制御弁１０は、バルブボディ１２と、制御部材１４と、アクチュエータ１６（部分断面図に示されている）とを備えている。前記バルブボディ１２には、流体のための流路１８が形成されている。図示されているように、この流路１８は、単一の流入口１８ａと、二つに分岐した流出口１８ｂ、１８ｃとを有している。他の三方制御弁（図示せず）では、流路が単一の流出口と、かかる流出口に合流する二つの流入口を有していてもよい。いずれの構造であっても、制御部材１４は、バルブボディ１２内に配設され、流路１８を流れる流体の流れを選択的に制御すべく、縦方向に変位可能に構成されている。アクチュエータ１６（部分断面図に示されている）は、前記制御部材１４を動作させることが可能に連結され、ある信号又は条件に応じてかかる制御部材１４の位置を決めるように構成されている。これらの一般的な部品に加えて、図１に示されている従来型の三方制御弁１０は、アクチュエータ１６とバルブボディ１２との間に配設されるボンネット２０を備えている。このボンネット２０は、アクチュエータ１６をバルブボディ１２に組み込み、制御部材１４に対してシールするのみならず支持する役目をも負っている。従来、前記ボンネット２０は、制御部材１４のまわりをシールするためのパッキン組立体２４を収納するためのパッキン用の孔２２を有している。

前記制御部材１４は、弁体２８に連結される弁棒２６を有している。この弁棒２６は、ボンネット２０を貫通して摺動可能に配設され、前記アクチュエータ１６によって動作させられることが可能に接続されている。前記弁体２８は、流路１８を流れる流体の量を選択的に制御することができるように、バルブボディ１２の流路１８内に配設されている。この弁体２８は、上側着座面２８ａと下側着座面２８ｂとを有している。かかる弁体２８は、上側着座位置または下側着座位置におかれているとき、流体が流れて行かないように流出口１８ｂ又は１８ｃを閉じることができなければならない。このことを達成するために、図１に示された従来型の三方弁組立体１０は、ケージ３０内の上側窓部１２ａに隣接して形成された上側弁座３２ａと、流入口１８ａに隣接してクランプ締めされた弁座３１内に形成されている下側弁座３２ｂとを有する、バルブボディ１２に配設されるケージ３０を、さらに備えている。このケージ３０は、前記バルブボディ１２の流路１８内に固定され、弁体２８が弁棒２６により、規定された軸に沿って移動するに従って、上側ケージ窓部１２ａから上側流出口１８ｃへおよび下側ケージ窓部１２ｂから下側流出口１８ｂへ流れる、流体を制御するようになっている。図１に示されている下側流出口１８ｂからの流れを制限するために、弁体２８の下側着座面２８ｂは、下側着座位置におかれているとき、クランプ締めされた弁座３１の着座面３２ｂとの間でシール状態を形成するように接合する。同様に、図１に示されている上側流出口１８ｃからの流れを制限するために、弁体２８の上側着座面２８ａは、上側着座位置におかれているとき、弁ケージ２８の上側着座面３２ａとの間でシール状態を形成するように接合するようになっている。

当業者にとって明らかなように、前記弁体２８が上側弁座３２ａと下側弁座３２ｂとの間の中間位置にあるとき、アクチュエータ１６は、下側流出口１８ｂおよび上側流出口１８ｃを通る流れの量がさまざまな比率で変化し得るように、下側着座位置と上側着座位置の間で、弁体２８を移動させることができるように構成されている。

本発明の一つの態様は、流体制御デバイス用のボンネットを備えている。このボンネットは、ほぼシリンダ形状の内面と、フランジと、突出部とを有している。かかるほぼシリンダ形状の内面は、制御部材を受けるための貫通孔を形成している。前記フランジは、アクチュエータとバルブボディとの間に結合されるように構成されている。前記突出部は、この流体制御デバイスを通過する流体の流れを導くようになっている。

他の態様によれば、前記突出部は前記貫通孔とほぼ同軸上に並ぶように延びている。

他の態様によれば、前記突出部は、ほぼ放物線状の断面部分を有している。

他の態様によれば、前記突出部はほぼ円錐台状の断面部分を有している。

さらに他の態様によれば、前記突出部は、制御部材に連結された弁体により着座されてシールを形成するように構成された外面を有している。

さらに他の態様によれば、前記突出部は、バルブボディの中にまで少なくとも部分的に延びるように構成されている。

さらに他の態様によれば、前記ほぼシリンダ形状の面は、パッキンを受けて制御部材をシールするためのパッキン用穴をさらに形成している。

中間位置に配設された弁体を有する、従来型の三方弁組立体を示す側断面図である。本発明の原理に従って製造されたボンネットと、下側着座位置にある弁体とを有している、三方弁組立体を示す側断面図である。弁体が中間位置におかれた状態の、図１の三方弁組立体を示す側横断面である。弁体が上側着座位置におかれた状態の、図１の三方弁組立体を示す側断面図である。他のケージ構成を有する本発明の原理に従って製造されたボンネットを備えた、三方弁組立体を示す側断面図である。他のボンネットおよび弁体の構成を有する、本発明の原理に従って製造された三方弁を示す部分断面図である。

図２〜図４には、本発明の原理に従って製造され、流れを分流する用途のための三方制御弁組立体１００を有する、流体制御デバイスが示されている。一般的に、前記三方制御弁組立体１００は、バルブボディ１１０と、トリム組立体１１２と、アクチュエータ１１４（部分断面図で示されている）とを備えている。前記バルブボディ１１０には、流入口１１０ａと、第一の流出口１１０ｂと、第二の流出口１１０ｃとが形成されている。後で詳述するように、前記アクチュエータ１１４は、矢印１１６により表わされ得る流体の流れを、流入口１１０ａから、流出口１１０ｂおよび流出口１１０ｃのうちの一方または両方とに、選択的に導くために、該バルブボディ１１０内の一または複数の位置の間でトリム組立体１１２の制御部材１１３を移動させることができるように連結されている。

図２〜図４を参照して、さらに三方制御弁組立体１００の一つの形態を詳細に説明する。上述のバルブボディ１１０は、流入口１１０ａと、第一の流出口１１０ｂと、第二の流出口を１１０ｃとを有している。これに加えて、前記バルブボディ１１０は、下側流路１１８と上側流路１２０とを有している。この下側流路１１８は、バルブボディ１１２内の中央に配設され、流入口１１０ａ、第一の流出口１１０ｂおよび第二の流出口１１０ｃの各々を連通させるように機能する。この下側流路１１８は、概ねシリンダ形状をした開口部をバルブボディ１１０内に有し、上側シリンダ形状面１１８ａとシリンダ形状の下面１１８ｂとを規定している。図２〜図４に記載されている形態では、前記シリンダ形状の下面１１８ｂは雌ネジ山を有している。前記上側流路１２０は、流入口１１０ａとは下側流路１２０の真反対側に配設されている。前記上側流路１２０は、概ねシリンダ形状をした開口部１２４と、段付きの肩部１２６とを有している。前記開口部１２４および肩部１２６はアクチュエータ１１４に連結されており、このアクチュエータ１１４はトリム組立体１１２の制御部材１１３を駆動する。

上述のように、前記トリム組立体１１２は、前記制御部材１１３を有し、さらに、ケージ１１５とボンネット１１７とを有している。前記ケージ１１５は、動作中の制御部材１１３の適切な位置調整を維持するよう機能する。この制御部材１１３は、弁棒１２８と、ウェブ部１３０と、弁体１３２とを有している。この弁棒１２８は、前記アクチュエータ１１４へ作用可能に連結されバルブボディ１１０に対して鉛直方向に沿って変位する、ほぼシリンダ形状をしたロッドを有している。詳細には図示されていないが、前記アクチュエータ１１４は、弁棒１２８を通じて制御部材１１４を変位させることができるいかなるタイプのアクチュエータから構成されていてもよい。例えば、前記アクチュエータ１１４は、ネジ駆動式のアクチュエータ、ラックとピニオン式のアクチュエータ、ダイヤフラム式のアクチュエータまたはその他のタイプのアクチュエータであってもよい。前記アクチュエータ１１４の下方で、弁棒１２８は、バルブボディ１１０の上側流路１２０をとおり抜けて、ウェブ部１３０で終端している。このウェブ部１３０は、ハブ１３６と、複数のウェブ１３８とを有している。図４において最も分かり易く示されているように、ウェブ１３８は、ハブ１３６から半径方向外側に向けて延び、複数の開口部１４０を形成している。この開口部１４０は、図２および図３に矢印で示されているように、弁体１１２を通過して流体１１６を流すことを可能とする。前記ウェブ１３８は弁体１３２で終端している。

図３においてより明確に特定できるように、前記弁体１３２は、内面１４２と、外面１４４と、上側リム１４６と、下側リム１４８とを具備した中空のほぼシリンダ形状をした部材から構成されている。この上側リム１４６と下側のリム１４８は、前記弁体１３２の上側開放端部および下側開放端部を形成している。前記上側リム１４６は上側面１４６ａと円錐台形状の面１４６ｂとを有しており、これらの面は図３において明らかにされている。前記上側リム１４６の円錐台形状の面１４６ｂは、前記外面１４４の内側に配設され、上側面１４６ａから内面１４２に向けて先細になっている。同様に、前記下側リム１４８は、下側面１４８ａと円錐台形状の面１４８ｂとを有している。この下側リム１４８の円錐台形状の面１４８ｂは、内面１４２の外側に配設され、外面１４４から下側面１４８ａに向かって先細になっている。

前記ケージ１１５は、中空の概ねシリンダ形状をした部材で構成されており、この中空の概ねシリンダ形状をした部材は、上述のように、前記制御部材１１３、さらに詳細には弁体１３２を摺動可能に受容するようになっている。前記ケージ１１５は、上部１５０と、下部１５２と、複数のケージ窓部１５４とを有している。これらのケージ窓部１５４は、前記上部１５０と下部１５２との間に形成されている。後でより詳細に説明されるように、前記ケージ窓部１５４により、流体は、第一の流出口１１０ｂおよび第二の流出口１１０ｃに対する弁体１３２の位置に応じて、弁体１３２を通り抜けて流れることができるようになっている。前記ケージ１１５の上部１５０は、外面１５０ａと内面１５０ｂとを有している。前記外面１５０ａは、前記バルブボディ１１０の下側流路１１８の上側シリンダ形状面１１８ａとシール状態で係合している。前記上部１５０の内面１５０ｂは、弁体１３２と軸方向に沿って一直線上に並ぶ配置を維持するべく補助するように、前記制御部材１１３の弁体１３２と摺動可能な状態になっている。前記ケージ１１５の下部１５２は、外面１５２ａと内面１５２ｂとを有している。この内面１５２ｂは、円錐台形状の着座面１５３を有している。後でより詳細に説明されるように、この円錐台形状の着座面１５３は、弁体１３２の下側リム１４８の円錐台形状の面１４８ｂに当接されるように構成されている。前記外面１５２ａは、バルブボディ１１０の下側流路１１８のシリンダ形状をした下面１１８ａの雌ネジ山１２１と係合するための、雄ネジ山を有している。この螺合により、前記ケージ１１５がバルブボディ１１０内に固定され、このことにより、前記制御部材１１４が、ボンネット１１７を含むトリム組立体１１２のその他の部分に対して、移動可能となっている。

図４に、より分かり易く表されているように、前記ボンネット１１７は、上側シリンダ形状部１５８と下側湾曲部１６０と外周フランジ部１６２とを備えた、一体状の部材である。このボンネット１１７には、相互に連通するネジ切りされた穴１６４と、パッキン用の穴１６６と、貫通孔１６８とが形成されている。前記ネジ切りされた穴１６４は、上側シリンダ形状部１５８に配設されている。前記パッキン用穴１６６および貫通孔１６８は、下側湾曲部１６０に配置されている。前記制御部材１１３の弁棒１２８は、ウェブ部１３０からボンネット１１７を通りアクチュエータ１１４まで延びている。前記パッキン用穴１６６は、パッキン１７０を収納しており、このパッキン１７０はバルブボディ１１０内の流体１１６がボンネット１１７を通ってアクチュエータ１１４まで漏洩しないように弁棒１２８のまわりにシールを形成している。前記ネジ切りされた穴１６６は、パッキン用穴１６８内にパッキン１７０を保持するために、ネジ切りされた穴１６６に螺合するパッキン用ナット１７２を受容するようになっている。

前記ボンネット１１７の下側湾曲部１６０は、外側着座面１７４により形成される断面が放物線形状の突出部を有している。この下側湾曲部１６０は、上側流路１２０を越えてバルブボディ１１０の中まで延びている。図４に示されているように、外側着座面１７４は、前記弁体１３２の上側リム１４６上の円錐台形状の面１４６ｂに、より当接されるように構成されている。このことは、制御弁組立体１００の動作に関連させて、より詳細に述べる。

詳細に述べれば、動作中、前記アクチュエータ１１４は、弁棒１２８および弁体１３２を含む制御部材１１２を、バルブボディ１１０、ケージ１１５およびボンネット１１７に対して変位させ、流体１１６の流量を制御するように動作可能となっている。前記アクチュエータ１１４は、前記制御部材１１３を図２に示されている下側着座位置、図３に示されている中間位置、および図４に示されている上側着座位置の間で移動させるように、動作可能となっている。図２に示されている下側着座位置では、前記弁体１３２の下側リム１４８上の円錐台形状の面１４８ｂは、前記ケージ１１５の下部１５２上の円錐台形状の着座面１５３とシール状態を形成するように係合している。ここに記載する形態では、前記弁体１３２の下側リム１４８の円錐台形状の面１４８ｂと、前記ケージ１１５上の円錐台形状の着座面１５３とは、ほぼ平行に配置されている。したがって、リム１４８およびケージ１１５はほぼ二次元の流体密封シールを形成する。したがって、この位置では、弁体１３２は、第一の流出口１１０ｂへの流体１１６の流れを妨げる。したがって、図２において矢印で表されているいるように、流体１１６は、前記流入口１１０ａに流入し、前記ウェブ部１３０の開口部１４０を通り抜けて中空の弁体１３２を通り、前記上側リム１４６を越え、流出口１１０ｃから外方へと流出してゆく。流体１１６は、前記上側リム１４６を通り抜けると、前記ボンネット１１７の下側湾曲部１６０から離れて曲がり、前記第二の流出口１１０ｃの中へ、流れに沿って分散していく。したがって、前記ボンネット１１７の下側湾曲部１６０は、その流れ経路に沿って流体１１６の流れを制御し、第二の流出口１１０ｃの中へと、導く働きをしている。

これに代えて、図４に示されているように、制御部材１１４が上側着座位置にある場合、弁体１３２の上側リム１４６上の円錐台形状の面１４６ｂは、ボンネット１１７の下側湾曲部１６０の外側着座面１７４とシール状態を形成するように係合している。前記下側湾曲部１６０の放物線状の断面形状によって、外側着座面１７４とリム１４６との間にシール状態を形成する係合が、最適化におこなわれる。ここに記載の形態では、前記外側着座面１７４は、係合点において上側リム１４６上の円錐台形状の面１４６ｂとほぼ平行に配設されている。したがって、リム１４６およびボンネット１１７は、ほぼ二次元の流体密封シールを形成する。したがって、この位置では、前記弁体１３２は、前記ボンネット１１７との間にシールを形成し、前記第二の流出口１１０ｂへの流体１１６の流れを妨げる。これに加えて、前記弁体１３２がケージ窓部１５４の上方に少なくとも部分的に上昇することによって、流体１１６が、前記ケージ１１５の下部１５２を通り、ケージ窓部１５４の少なくとも一つを通り、前記第一の流出口１１０ｂの中へと導かれるようになっている。

前記弁体１３２の下側リム１４８が、ケージ１１５上の円錐台形状の着座面１５３とシール状態を形成するよう接合するように構成された円錐台形状の着座面１４８ｂを有する形態のものとして開示され、前記上側リム１４６ｂがボンネット１１７の外側着座面１７４をシール状態を形成するよう接合するように構成された円錐台形状の着座面１４６ｂを有している形態のものとして開示されているが、弁組立体１００にかかる他の形態としては円錐台形状の面を有していなくともよい。例えば、一つの他の形態としては、軸方向の端部面１４６ａ、１４８ａのみを有したリム１４６、１４８を備えたものであってもよい。このように構成すると、前記リム１４６および１４８がそれぞれ対応するボンネット１１７およびケージ１１５の円錐台形状の着座面１５３に対して、リングシールを形成することになる。このようなリングシールは、実質的に一次元であり得る。他の形態では、リム１４６、１４８は、ボンネット１１７およびケージ１１５とシール状態を形成するよう係合するように構成された球状の面を有しているものであってもよいし、または、与えられた用途に対して望むように流体を導くために、上述の構成部品の間に一次元または二次元のシールを形成することができる、その他のいかなる形状を有するようなものであってよい。

図３には、図４に示されている上側着座位置と、図２に示されている下側着座位置との間に位置する中間の位置におかれた制御部材１１３が示されている。この中間の着座位置では、前記上側リム１４６および下側リム１４８は、それぞれ対応して、ボンネット１１７の外側着座面１７４およびケージ１１５の円錐台形状の着座面１５３から離脱している。従って、流体１１６が流入口１１０ａに流入すると、その一部は、ウェブ部１３０の開口部１４０を通り抜け、中空の弁体１３２を通り、上側リム１４６を越え、第二の流出口１１０ｃから外へ流出してゆく。図２に関して上述したのと同様に、流体１１６は、前記上側リム１４６を通り抜けると、前記ボンネット１１７の下側湾曲部１６０から離れて曲がり、前記第二の流出口１１０ｃの中へ流れに沿って分散してゆく。流体１１６のその他のは、ケージ１１５の下部１５２を通り、ケージ窓部１５４の少なくとも一つを通り、第一の流出口１１０ｂの中へと流れる。このボンネット１１７に対する弁体１３２の位置、さらに詳細にいえば弁体１３２の上側リム１４６の位置により、第二の流出口１１０ｃの中に流れ込む流体１１６の量が制御されることになる。同様に、ケージ１１５の円錐台形状の着座面１５３に対する弁体１３２の位置、さらに詳細には弁体１３２の下側リム１４８の位置により、ケージ窓１１５を通り、第一の流出口１１０ｂの中へ流れ込む流体１１６の量が制御される。

図５には、本発明の原理に従って製造された、三方弁組立体２００の他の形態が示されている。かかる三方弁組立体２００は、図２〜図４に関して先に述べた三方弁組立体１００とほぼ同じであるので、同様の構成部品は同様の参照番号に１００を加えた番号で表す。

この三方弁組立体２００は、バルブボディ２１０と、トリム組立体２１２と、アクチュエータ２１４とを備えている。図５に示されている三方弁組立体２００の形態と図２〜図４に示されている三方弁組立体との間の主要な差は、トリム組立体２１２およびバルブボディ２１０の連携動作および構成であるので、これらの構成部品の詳細な説明のみを述べる。

かかるバルブボディ２１０は、流入口２１０ａと、第一の流出口２１０ｂと、第二の流出口２１０ｃとを有している。これに加えて、バルブボディ２１０は、下側流路２１８と、上側流路２２０とを有している。前記下側流路２１８は、バルブボディ２１２内の中央に配設され、流入口２１０ａと、第一の流出口２１０ｂと、第二の流出口２１０ｃとの間の連通を可能にしている。この下側流路２１８は、シリンダ形状の上面２１８ａおよびシリンダ形状の下面２１８ｂを形成するバルブボディ２１０内の、概ねシリンダ形状をした開口部を有している。図５に示されている形態では、シリンダ形状をした上面２１８ａは雌ネジ山を有している。

トリム組立体２１２は、制御部材２１３と、ケージ２１５と、ボンネット２１７とを有している。この制御部材２１３およびボンネット２１７は、上述の制御部材１１３およびボンネット１１７と同一である。前記ケージ２１５は、前記制御部材２１３を摺動可能に受容する中空の概ねシリンダ形状をした部材を有している。このケージ２１５は、上部２５０と、下部２５２と、複数のケージ窓部２５４とを有している。ケージ窓部２５４は、上部２５０と下部２５２との間に形成されている。これらのケージ窓部２５４により、流体が流入口２１０ａと第一の流出口２１０ｂとの間を流れることが可能となっている。前記ケージ２１５の下部２５２は、外面２５２ａと内面２５２ｂとを有している。この内面２５２ｂは、図２〜図４に記載され示された円錐台形状の着座面と同一の円錐台形状の着座面２５３を有している。このケージ２１５の上部２５０は、外面２５０ａと内面２５０ｂとを有している。この内面２５０ｂは、制御部材と軸方向に沿って一直線上に並ぶ配置を維持するように補助すべく、制御部材２１４と摺動可能に係合するようになっている。前記外面２５０ａは、バルブボディ２１０の下側流路２１８のシリンダ形状をした上面２１８ｂの雌ネジ山と係合するための、雄ネジ山を有している。この螺合により前記ケージ２１５がバルブボディ２１０内に固定され、このことにより、前記制御部材２１４がボンネット２１７を含むトリム組立体２１２のその他の部分に対して移動可能となる。したがって、明らかなように、かかる三方弁組立体２００は、組み立てた後、上述の三方弁組立体１００と実質的に同様に動作するので、これ以上の説明は行わない。

図６は、本発明の原理に基づく、三方弁組立体３００の他の形態を示す部分断断面図である。この三方弁組立体３００は、バルブボディ３１０とトリム組立体３１２とを備えている。図６に示されている三方弁組立体３００は、明らかにアクチュエータを備えていないが、言うまでもなく、この三方弁組立体３００は、任意の所望の用途に適応することができるように、いかなるタイプのアクチュエータとも結合できるように、構成されてよい。

上述のように、この三方弁組立体３００は、バルブボディ３１０とトリム組立体３１２とを有している。前記バルブボディ３１０は、流入口３１０ａと、第一の流出口３１Ｏｂと、第二の流出口３１０ｃとを有している。これに加えて、前記バルブボディ３１０は下側流路３１８と上側流路３２０とを有している。この下側流路３１８は、前記バルブボディ３１２内の中央に配設され、流入口３１０ａと、第一の流出口３１０ｂと、第二の流出口３１０ｃとの間の連通を可能なものとしている。前記下側流路３１８は、シリンダ形状をした上面３１８ａおよびシリンダ形状をした下面３１８ｂを形成するバルブボディ３１０内の概ねシリンダ形状をした開口部を有している。図６に図示されている形態では、シリンダ形状をした下面３１８ｂは、リップ部３１９と肩部３２１とを備えている。このリップ３１９は、下側流路３１８のシリンダ形状の下面３１８ｂの半径方向内側に向けて延びている。

上述のトリム組立体と同様に、トリム組立体３１２は、制御部材３１３と、ケージ３１５と、ボンネット３１７とを備えている。前記制御部材３１３は、弁棒３２３とウェブ部３３０と弁体３３２とを有する一体状の本体を備えている。前記弁棒３２３は、アクチュエータ（図示せず）に駆動可能に結合されるように構成された、細長いほぼシリンダ形状のロッドの形態をしている。前記ウェブ部３３０は、複数の開口部３４０を形成する複数のウェブ３３８を有している。かかるウェブ３３８は、弁棒３２３と弁体３２３との間で半径方向に沿って延びている。前記弁体３２３は、ケージ３１５内に摺動可能に配設され、図２〜図４に関して前述した形態と同様の形態で、三方弁組立体３００を流れる流体の流れを、制御するようになっている。さらに詳細に言えば、弁体３３２と、ウェブ部３３０のウェブ３３８間の開口部３４０とが一緒になって、流体の流れを制御するように構成されている。前記弁体３２３は、上側リム３４６と下側リム３４８とを有したほぼシリンダ形状をした本体を備えている。図２〜図５に関して上述した弁体１３２、２３２と同様に、弁体３２３の上側リム３４６が円錐台形状の内面３４６ｂを有し、下側リム３４８が外側円錐台形状の面３４８ｂを有している。上述のように、円錐台形状の内面３４６ｂおよび外側円錐台形状の面３４８ｂは、それぞれ対応して、ボンネット３１７およびケージ３１５をシール状態を形成するように係合するべく構成されている。

図６の断面図に示されているように、ウェブ３３８はかなり複雑な幾何学形状を有することによって、かなり複雑な幾何学形状を有する開口部３４０を形成しており、図示されている形態で、これらの幾何学形状は、そこを流れる流体の流れを制御するように構成されている。詳細にいえば、ウェブ３３８、すなわち開口部３４０は、流体の流れを流線型にすることにより効率的な三方弁組立体３００を実現するように構成されている。各ウェブ３３８は、内周部３３８ａと外周部３３８ｂとを有している。この内周部３３８ａは、弁棒３２３に一体状に連結されている。前記外周部３３８ｂは、弁体３２３に一体状に連結されている。前記内周部３３８ａは、外周部３３８ｂの軸方向の寸法より著しく小さな軸方向の寸法を有している。したがって、図６に示されているように、各ウェブ３３８は、上面３４１および下面３４３により部分的に形成された概ね三角形状をした縦断面を有している。前記上面３４１は、隣接するウェブ３３８の間に円周方向に延びる凹面を有している。前記下面３４３は、隣接するウェブ３３８の間に延びる部分円錐台形状の面を有している。したがって、ウェブ３３８は、弁棒３２３、弁体３３２ならびにウェブ３３８の上面３４１および下面３４３の間に形成される、概ね三角形状をした縦断面を有しているような開口部３４０を形成している。したがって、特筆すべき点は、凹面ならびに円錐台形状の上面３４１および下面３４３のそれぞれ対応する角度により、干渉が削減され層流が促進されて、制御部材３１３を流れる流体の流れが良好なものとなるということである。

同様に、ボンネット３１７は、バルブボディ３１０を流れる流体の流れを制御するように構成されている。このボンネット３１７は、上側シリンダ形状部３５８、下側湾曲部３６０および外周フランジ部３６２を有する一体状の部材である。制御部材３１３の弁棒３２３は、ウェブ部３３０から前記ボンネット３１７を通りアクチュエータ（図示せず）にまで延びている。このアクチュエータは上側シリンダ形状部３５８に対向する位置に設けられている。部分断面図で示されているが、上側シリンダ形状部３５８は、ボンネット３１７内にパッキンを保持するためにパッキンナットを螺合するように構成されているという点において、上述のものと同様である。

前記ボンネット３１７の下側湾曲部３６０は、外側着座面３７４を有する突出部を備えている。この外側着座面３７４は、上部３７４ａと、中間部３７４ｂと、端部３７４ｃと、端面３７４ｄとを有している。この上部３７４ａはほぼシリンダ形状である。前記中間部３７４ｂは、ほぼ円錐台状で、前記上部３７４ａから端部３７４ｃの方向に向かって先細になっている。また、前記端部３７４ｃは、ほぼ円錐台で、中間部３７４ｂから端面３７４ｄに向かって先細になっている。前記中間部３７４ｂは、端部３７４ｃが先細になる角度よりも小さな角度で先細になっている。したがって、上述の外側着座面３７４の形状により形成される下側湾曲部３６０の断面は、おおむね放物線形状を示すことになる。しかしながら、この断面は、直線的に先細になってゆく部分から構成される。したがって、動作中、弁体３２３の上側リム３４６上の円錐台形状の内面３４６ｂは、ボンネット３１７の着座面３７４と選択的にシール状態を形成するように接合することができる。さらに詳細に述べると、図６には、円錐台形状の内面３４６ｂが着座面３７４の中間部３７４ｂとシール状態を形成するように接合してそれとの間に実質的に二次元のシールを形成していることが示されている。

しかしながら、前記弁体３３２がボンネット３１７から離れると、流体は、流入口３１０ａの中に流入し、制御部材３１３のウェブ部３３０を通り、流出口３１０ｃへと抜けてゆく。この流体は、前記バルブボディ３３２の上側リム３４６を通り抜けるとき、着座面の３７４から離れて曲がる。ボンネット３１７の着座面３７４の概ね湾曲形状部により、流れに対して概ね平行になっている偏向面を提供することで、流体の流れを流線型にする補助をしている。このことにより、干渉が削減され、層流が促進され、効率的な三方弁組立体３００が実現される。

上述の弁組立体１００、２００と同様に、図６に記載の三方弁組立体３００のケージ３１５は、制御部材３１３と軸方向に沿って一直線上に並ぶ配置を維持するように補助すべく、弁体３２３を摺動可能に受容するようになっている。さらに詳細にいえば、ケージ３１５は、上部３５０、下部３５２および複数のケージ窓部３５４を有する中空状の概ねシリンダ形状の部材を備えている。このケージ窓部３５４は、上部３５０と下部３５２との間に形成されている。これらのケージ窓部３５４により、流体が流入口３１０ａと第一の流出口３１０ｂとの間を流れることが可能となっている。前記ケージ１１５の下部３５２は、外面３５２ａと内面３５２ｂとを有している。前記内面３５２ｂは着座面３５３を有している。前記外面３５２ａは環状の凹部３５５とフランジ３５７とを有している。環状の凹部３５５は、バルブボディ３１０の下側流路３１８のシリンダ形状の下面３１８ｂ上のリップ３１９を受けるようになっている。前記フランジ３５７は、バルブボディ３１０の下側流路３１８のシリンダ形状の下面３１８ｂ上で肩部３２１と軸方向にそって係合するようになっている。環状の凹部３５５とリップ３１９との間の係合および肩部３２１とフランジ３５７との間の係合により、下側流路３１８内にケージ３１５が固定されている。

前記ケージ３１５の上部３５０は、外面３５０ａと内面３５０ｂとを有している。内面３５０ｂは、制御部材と軸方向に沿って一直線上に並ぶ配置を維持するように補助すべく制御部材３１３と摺動可能に係合している。外面３５０ａは、下側流路３１８のシリンダ形状の上面３１８ａとシール状態を形成するように係合している。したがって、明らかなように、図６に示されている三方弁組立体３００は、組み立てたあと、上述の三方弁組立体１００、２００と実質的に同様に動作するので、さらなる説明は行わないこととする。

言うまでもなく、上記に記載された弁組立体のさまざまな形態の詳細な説明は例示することを意図したものであり、本発明は、前記した記載の形態に限定されることを意図したものでなく、記載の形態に対するさらなる変形を含むものである。たとえば、上記に記載された三方弁組立体の形態が概ね放物線状に形成されたボンネットを有するものとして開示されているが、三方弁組立体の他の形態は、本発明の原理に属する半球状のボンネット、異形形状のボンネットまたはその他の幾何学形状のボンネットを有するものであってもよい、さらに、図２〜図５に示されている形態が、バルブボディ１１０および２１５にそれぞれ対応して螺合されるケージ１１５および２１５を有するものとして開示されているが、これらの弁組立体１００、２００の他の形態は、本発明の原理に属する、図６に関して図示および記載した係合に類似するスナップばめにより、または、接着剤、締まりばめもしくはその他のデバイスにより、バルブボディ１１０、２１０に結合されるケージ１１５、２１５を有していてもよい。

Claims

弁組立体であって、
流体のための流路が形成されたバルブボディと、
前記バルブボディ内に配設され、少なくとも第一の位置と第二の位置との間で変位するように構成され、上側リムを形成した中空のシリンダ状部材を備えた弁体を有し、該弁体はバルブボディ内にスライド可能に配備された制御部材と、
前記バルブボディに結合され、前記流路の中にまで延びる湾曲した突出部を有し、前記湾曲した突出部は、前記制御部材が前記第一の位置と前記第二の位置との間に配置されたとき、前記流路に沿って流れる流体のうちの少なくとも一部を導くように配置されており、前記制御部材が前記湾曲した突出部を通って延びているボンネットとを備え、
前記湾曲した突出部に、前記制御部材の一部を摺動可能に受容する貫通孔が形成され、
前記湾曲した突出部は、前記制御部材が第二の位置にあるときに、弁体の中空のシリンダ状部材の上側リムにてシール状態で接する放物線状の断面部分を有する外側着座面を形成し、
前記制御部材が第二の位置にあるときに、前記湾曲した突出部の外側シール面の一部は、中空のシリンダ状部材の上側リムの円錐面と平行であって該円錐面とシール状態で係合して、前記リムとボンネットは流体が漏れないシールを形成している弁組立体。
前記貫通孔が、パッキンを受けて前記制御部材をシールするためのパッキン用穴を有している、請求項１記載の弁組立体。
前記バルブボディ内に固定され前記弁体を摺動可能に導くケージをさらに備えている、請求項２記載の弁組立体。
前記ケージは、前記制御部材が少なくとも前記第二の位置におかれているとき、前記バルブボディ内を流体が流れることを可能とする少なくとも一つのケージ窓部を有している、請求項３に記載の弁組立体。
前記弁体は、前記制御部材が少なくとも前記第一の位置におかれているとき、前記弁体を流体が流れることを可能とする弁体開口部が形成されたウェブ付き弁体を有している、請求項４記載の弁組立体。
前記湾曲した突出部は剛性を有する、請求項１に記載の弁組立体。
前記湾曲した突出部の第一の部分は、前記弁体のシリンダ状部材の内径よりも大きな直径を有し、前記湾曲した突出部の第二の部分は、前記弁体のシリンダ状部材の内径よりも小さな直径を有し、前記制御部材が第二の位置にあるとき、前記弁体の上側リムは前記湾曲した突出部の外面に係合し、前記湾曲した突出部の第二の部分は、前記弁体によって受け入れられ、前記湾曲した突出部の第一の部分は、前記弁体の外側に配備された、請求項１に記載の弁組立体。