JP5564245B2 - 同心通路を通る流れを制御することに関する方法、装置及び/又はシステム - Google Patents

同心通路を通る流れを制御することに関する方法、装置及び/又はシステム Download PDF

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Description

本出願は、総括的には同心中空通路を通る流れを制御することに関連する装置、方法及び/又はシステムに関する。より具体的には、それに限定されないが、本出願は、共通出口流れストリームへの2つの独立した供給流れストリームを受動的に制御する環状型の逆止弁に関連する装置、方法及び/又はシステムに関する。
一部の産業用途では、同心装置として構成されかつ共通出口を有する供給ラインの流れを制御する必要性が存在する。一部の従来型のシステムでは、このタスクを機能的に実行するように構成することができるが、それらシステムは、巨大であり、非効率的であり、高価でありかつ/又は能動制御を必要とする。
その結果、同心構成の供給ラインを通る流れのより効率的かつ費用効果がある制御に関連する改良型の装置、方法及び/又はシステムに対する必要性が依然として存在する。
従って、本出願は、共通出口を有する同心チャネルを通る流れを制御するための環状二系統流れ逆止弁について記述しており、本環状二系統流れ逆止弁は、その中に形成された外側チャネル及び内側チャネルを含みかつ同心チャネルを形成した外側本体及び内側本体と、外側チャネル内に位置しかつ軸方向の可動域を有するバネ作動環状ポペット弁と、内側本体を貫通して外側チャネルを内側チャネルに連結した開口部とを含み、環状ポペット弁の軸方向移動は、外側チャネル内の該環状ポペット弁の上流の流れの圧力によって制御され、また環状ポペット弁の軸方向可動域は、少なくとも2つの軸方向位置、すなわち該環状ポペット弁が開口部を実質的に覆う閉鎖位置及び開口部の少なくとも一部分が該環状ポペット弁によって覆われてない開放位置を含む。
本出願はさらに、共通出口を有する同心チャネルを通る流れを制御するための環状二系統流れ逆止弁について記述しており、本環状二系統流れ逆止弁は、その中に形成された外側チャネル及び内側チャネルを含みかつ同心チャネルを形成した外側本体及び内側本体と、外側チャネル内に位置しかつ軸方向の可動域を有するバネ作動環状ポペット弁と、内側本体を貫通して外側チャネルを内側チャネルに連結した開口部とを含み、環状ポペット弁の軸方向移動は、外側チャネル内の該環状ポペット弁の上流の流れの圧力が該環状ポペット弁を押すことによってバネを押圧する程度により制御され、環状ポペット弁の軸方向可動域は、少なくとも2つの軸方向位置、すなわち該環状ポペット弁が開口部を実質的に覆う閉鎖位置及び開口部の少なくとも一部分が該環状ポペット弁によって覆われてない開放位置を含み、またバネ及び環状ポペット弁は、該環状ポペット弁の上流の流れの圧力レベルが第1の所定の圧力レベル以下である時に該環状ポペット弁は閉鎖位置に位置しまた該環状ポペット弁の上流の流れの圧力レベルが第2の所定の圧力レベル以上である時に該環状ポペット弁は開放位置に位置するように構成される。
本出願のこれらの及び他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と関連させてなした好ましい実施形態の以下の詳細な説明を精査することにより、明らかになるであろう。
本発明のこれら及びその他の目的及び利点は、添付図面と関連させて行った本発明の例示的な実施形態の以下のより詳細な説明を慎重に検討することによって、より完全に理解されかつ認識されるであろう。
本出願の例示的な実施形態による環状二系統流れ逆止弁の断面図。 図1の環状二系統流れ逆止弁の別の断面図。
次に図を参照すると、図1は、本発明の例示的な実施形態による環状二系統流れ逆止弁10の断面図を示している。図示するように、環状二系統流れ逆止弁10は、同心流れチャネル、すなわち外側チャネル16及び内側チャネル18を形成した外側本体12及び内側本体14を含むことができる。環状二系統流れ逆止弁10はさらに、組立体端部キャップすなわち端部キャップ20、バネ22、及び環状逆止ポペット弁すなわち環状ポペット弁24を含むことができ、それらについては、より詳細に後述する。
外側本体12は一般的に、その形状がほぼ円筒形である中空チャンバを形成し、かつ外側本体12の内壁は、外側チャネル16の外側境界を形成する。外側本体12の内壁は、その中に形成された溝26又は段部28を有することができ、それらは、より詳細に後述するように、外側本体12内にその他の構成要素の軸方向位置を確保又は固定するために使用することができるが、当業者には分かるように、その他の従来型の方法又は機械的連結もまた使用することができる。外側本体12の上流端部には、例えばネジ付き外表面30のような連結手段を形成することができ、これら連結手段を使用して外側本体12を他の管に連結することができる。その他の取付け手段もまた使用することができる。図1の環状二系統流れ逆止弁10の図の場合には、作動中に、弁を通る流れは、ほぼ左から右方向に移動することになることに留意されたい。構成要素の相対位置は、「上流」又は「下流」という表現で説明することができる。従って、左側の構成要素は、「上流」側にあると表現することができ、他方、右側の構成要素は、「下流」側にあると表現することができる。この記述は、環状二系統流れ逆止弁10を通る流れの方向に関連していることを理解されたい。加えて、環状二系統流れ逆止弁10は、気体又は液体の流れ、或いは液体流れと気体流れとの組合せを流すように使用することができる。
内側本体14は一般的に、その形状が円筒形状である中空チャンバを形成する。内側本体14の外表面は一般的に、外側チャネル16の内側境界を形成し、かつ内側本体14の内表面は一般的に、内側チャネル18の外側境界を形成する。内側本体14は、該内側本体14を外側本体12内に挿入することができるような寸法にされかつそのように構成される。(図1の好ましい実施形態は、別個の部品の組立体を含むものとして説明していることに留意されたい。これは、単なる例示に過ぎない。外側本体12は、該外側本体12が内側本体14と及び/又は記載したその他の部品の幾つかと一体形になるように構成することができることは、当業者には分かるであろう。)一般的に、上流端部から下流端部に移動すると、内側本体14は、入口32、フランジ34、中央体36及び出口38を含むことができ、これら全ては、それを貫通して形成された内側チャネル18を有する。(内側本体14のこれら幾つかの部品の説明は、明瞭な説明のためのものであって、決して限定を意図するものではないことに留意されたい。)入口32は一般的に、内側本体14を貫通して延びる内側チャネル18への入口を形成し、かつ中空円筒形通路を形成した比較的薄いスリーブ又は壁を含む。入口32は、所望の距離だけ上流に延びることができ、かつ図示するように、例えば別の管又は中空通路に連結するために使用することができる外側ネジ付き表面39のような連結手段で終端することができる。
フランジ34は、内側本体14から半径方向外向きに延び、かつ外側本体12内に内側本体14の軸方向位置を実質的に確保又は固定する該外側本体14との間の連結を形成する。例えば、図示するように、フランジ34は、外側本体12の内壁内に形成された狭い箇所すなわち円周方向段部28における直径より大きい直径を有することができる。それによって、段部28は、1つの軸方向におけるフランジ34(従って、内側本体14)の軸方向移動を制限する(図示するように、段部は下流方向へのフランジ34の移動を制限する)ことができる。フランジ34の上流端部のすぐ上流には、溝26を配置することができ、次に挿入体40を使用して、溝26に係合させかつ段部28の機能と同様に外側チャネル16の直径を狭めることができる。それによって、図示するように、溝26/挿入体40組立体は、上流方向のフランジ34(従って、内側本体14)の移動を制限することができる。すなわち、挿入体40は、フランジ34が上流方向に移動するのを防止するように半径方向内向きに延びることができる。その他の機械的連結又は構成を使用してフランジ34/内側本体14の軸方向移動を制限することができることは、当業者には分かるであろう。フランジ34内には、幾つかのフランジチャネル42を形成することができる。フランジチャネル42には、フランジ34を貫通して軸方向に配向したチャネル又は開口部を設けて、外側チャネル16を通る流れがフランジ34を通って流れることができる、すなわちフランジ34が外側チャネル16を通る流れを遮断しないようにすることができる。フランジチャネル42は、所望の性能に応じた寸法及び構成とすることができる。
内側本体14の中央体36は一般的に、フランジ34から下流方向に軸方向に延びることができる。中央体36は、中空円筒形通路を形成した比較的薄いスリーブ又は壁を含むことができる。中央体36内には、内側チャネル18を形成したスリーブ又は壁を貫通して複数の通路又はアパーチャを形成することができる。図1に示すように、これら通路又はアパーチャは、一部の好ましい実施形態ではスロット44を含むことができる。一般的に、スロット44は、外側チャネル16と内側チャネル18との間に開口部を形成して、該外側チャネル16が該内側チャネル18と流体連通状態になるようにする。図1の実施形態に示すように、スロット44は、軸方向に配向した細長い開口部とすることができる。上述したように、例えば複数の円形アパーチャ又は孔のようなその他の形状の開口部もまた、使用することができる。以下でより詳細に説明するように、スロット44の軸方向位置は一般的に、環状ポペット弁24の軸方向位置及びその可動域と一致することになる。
出口38は一般的に、内側本体14を貫通して延びる内側チャネル18の出口を形成する。出口38は一般的に、中央体36から所望の距離だけ下流方向に延び、かつ図示するように、比較的短い距離をおいて例えばネジ付き外表面46のような連結手段で終端することができる。出口38のネジ付き外表面46は、内側チャネル18を下流に連続させるための管又はその他の取付け具に内側本体14を連結するのに使用することができる。
端部キャップ20は、外側本体12の下流端部に形成することができる。端部キャップ20は一般的に、それに対してバネ22の端部を置くことができる静止又は固定表面を備えており、この機能を果たすために、幾つかの異なる設計、寸法及び構成のものとすることができる。図示するように、端部キャップ20は、その形状が円筒形であり、内側本体を通すことができる中央孔又は通路を備えている。端部キャップ20は、溝26/挿入体40組立体によって所定の位置に保持することができるが、その他の機械的連結を使用して該端部キャップ20の軸方向位置を固定することができる。
上述したように、バネ22の一端部は、端部キャップ20に対して置くことができる。バネ22の他端部は、環状ポペット弁24に対して置くことができる。バネ22は、一般的に内側本体14を囲む従来型のバネ又は同等の機械装置とすることができる。図示するように、環状ポペット弁24は、外側チャネル16を通る流れの圧力が作用すると、バネ22に対してほぼ自由に軸方向に移動するドーナツ形状部品である。さらに、環状ポペット弁24は一般的に、外側本体12の内表面と内側本体14の外表面との間に延びる中実部品を構成する。内側本体14及び内側チャネル18は、環状ポペット弁24の中心の中空開口部を貫通して延びることができる。環状ポペット弁24はまた、その内表面及び外表面内に切込まれた幾つかのポペット弁溝48を有することができ、これらの溝48にガイド50及び/又はOリング52を設置することができる。ガイド50は、テフロン(商標)又はその他の適当な材料で構成することができ、当業者には分かるように、環状ポペット弁24の移動を補助するように作動することができる。Oリング52は、あらゆる適当な材料で作ることができ、当業者には分かるように、環状ポペット弁24をシールするように機能して、ポペット弁24の周りの軸方向流れを実質的に阻止するようにすることができる。
端部キャップ20、バネ22及び環状ポペット弁24は、外側本体12内でかつ内側本体14の周りで、1)バネ22が圧縮されていない時には、該ポペット弁24がスロット44を覆う(従って、スロット44を通しての外側チャネル16から内側チャネル18への流れを阻止する)軸方向位置に位置し、また2)バネ22が圧縮された時には、該ポペット弁24がスロット44の下流に位置して該スロット44の1つ又はそれ以上が非被覆状態になる(従って、スロット44を通しての外側チャネル16から内側チャネル18への流れを可能にする)ように、構成することができる。端部キャップ20の上流にドレーン54を設置することができる。ドレーン54は、外側本体12を貫通するアパーチャ又は孔を含み、これらアパーチャ又は孔は、ポペット弁24の下流で外側チャネル16に流入するあらゆる流体又は気体のための出口を構成することができる。
上述した環状二系統流れ逆止弁10組立体は、該組立体を費用効果がありかつ効率的な方法で製作しかつ組立てることができるように構成される。例えば、端部キャップ20は、上流端部を通して外側本体12内に挿入し、かつその軸方向移動が外側本体12の下流端部近くに配置した溝26/挿入体40組立体によって阻止されるまで下流方向に摺動させることができる。次に、バネ22は、該バネ22が端部キャップ20に対して置かれる(に支えられる)ようになるまで、外側本体12内に挿入することができる。次に、環状ポペット弁24は、該ポペット弁24がバネ22に対して置かれるようになるまで、外側本体12内に挿入することができる。次に、内側本体14は、フランジ34が段部28に対して置かれるようになるまで、挿入することができる。フランジ34は次に、段部28と該フランジ34の上流に配置した別の溝26/挿入体40組立体との間でブラケット保持し、それによって外側本体12内における内側本体14の軸方向位置を固定することができる。このようにして一般的に、本発明の例示的な実施形態による環状二系統流れ逆止弁10の組立てが完了する。当業者には分かるように、幾つかの機械的連結の細部は、そのような便利な組立体を可能にする全体設計から逸脱せずに変更することができる。
使用中に、環状二系統流れ逆止弁10は、以下のように作動することができる。図1に示すように、外側チャネル16内への流れの圧力は、バネ22に抗して環状ポペット弁24を移動させるには不十分である場合がある、すなわち流れは、バネ22を押圧するには不十分である場合がある。この場合には、環状ポペット弁24は、「閉鎖位置」に位置している。閉鎖位置では、環状ポペット弁24は、スロット44とほぼ同じ軸位置に位置し、それによってスロット44を覆うことができる。内側チャネル18を通る流れが生じることができるが、外側チャネル16から内側チャネル18への及び内側チャネル18から外側チャネル16への流れは、環状ポペット弁24によって実質的に遮断される。当業者には分かるように、そのような流れは、スロット44の両側、すなわちスロット44の上流側及び下流側に配置したOリング52の使用によりポペット弁24によってより完全に遮断することができる。幾らかの流れが、内側チャネル18からスロット44を通して生じ、かつポペット弁24に対して圧力を加える可能性があることが分かるであろう。しかしながら、スロット44を通りかつポペット弁24に対して加わる流れの圧力は、バネ22に抗してポペット弁24に作用し又は移動させる方向には配向されない。従って、ポペット弁24は、スロット44を覆う位置に依然として保たれ、かつ内側チャネル18から外側チャネル16への流れを阻止するか又は実質的に阻止する。この場合にもまた、Oリング52の使用により、あらゆるそのような流れをより完全に遮断することができる。
それに代えて、図2に示すように、外側チャネル16内への加圧流れは、ポペット弁24がバネ22を押圧し、それによって軸方向下流方向に移動するようになるのに十分な圧力を該環状ポペット弁24に対して加えることができる。環状ポペット弁24が、スロット44が少なくとも部分的に非被覆状態になるように下流方向に移動した時、ポペット弁24は、「開放位置」に位置すると記述することができる。開放位置において、外側チャネル16からの気体又は液体は、スロット44を介して内側チャネル18内に流入することができる。内側チャネル18内の上流弁(図示せず)は、内側本体14の入口32への流れを停止させることができる。この場合には、スロット44を通しての外側チャネル16からの流れは、内側本体14を通るほぼ全体流れとなる。内側本体14の入口32への流れが、ポペット弁24が開放位置に位置している間に持続される場合には、内側チャネル18及び外側チャネル16を通る流れは、混合することができる。一部の場合には、このタイプの作動が、有利である場合がある。
上述したように、スロット44は、最適な作動に合わせて異なる構成とすることができる。図示するように、スロット44は一般的に、軸方向に配向した細長い開口部を含む。好ましい実施形態では、スロット44は、内側本体14の外表面内のそれらの開口部から下流方向に傾斜させることができる。好ましい実施形態では、スロット44の軸線と内側チャネル18の軸線とは、30度〜60度の角度を形成することができる。他の利点の中でも特に、この構成は、外側チャネル16から内側チャネル18への流れを増強しかつより効率的にするのを可能にすることができる。図示するように、スロット44の上流では、内側本体14の外表面の直径は、スロット44の上流端部に達するまで徐々に狭くなるようにすることができる。従って、スロット44は、内側本体14の一般的直径としての減少直径を有するセクション内に位置することができる。スロット44の上流でこのように徐々に狭くすることにより、外側チャネル16からスロット44内へのより効率的な流れを生じさせることができる。加えて、徐々に狭くすることにより、ポペット弁24が開放位置に移動した時に、Oリング52に漸増的に又は徐々に荷重が加わるのを可能にし、それによって一般的に、そうでなければ発生することになった外側チャネル16からの加圧流れの急激な荷重作用によってOリング52が位置ずれするのを防止することになるのを可能にする。図示するように、スロット44の下流では、内側本体14の外表面の直径は、該内側本体14の一般的直径が得られるまで徐々に広くなるようにすることができる。
本発明の好ましい実施形態の上記の説明から、当業者は、改良、変更及び修正に想到するであろう。当業者によるそのような改良、変更及び修正は、特許請求の範囲で保護されることになることを意図している。さらに、上述の説明は、本出願に記載した実施形態のみに関するものであること、並びに提出した特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本出願の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本明細書において多くの変更及び修正を行うことができることを理解されたい。
10 環状二系統流れ逆止弁
12 外側本体
14 内側本体
16 外側チャネル
18 内側チャネル
20 端部キャップ
22 バネ
24 環状ポペット弁
26 溝
28 段部
30 ネジ付き外表面
32 入口
34 フランジ
36 中央体
38 出口
39 ネジ付き外表面
40 挿入体
42 フランジチャネル
44 開口部又はスロット
46 ネジ付き外表面
48 ポペット溝
50 ガイド
52 Oリング
54 ドレーン

Claims (10)

  1. 共通出口を有する同心チャネルを通る流れを制御するための環状二系統流れ逆止弁(10)であって、
    その中に形成された外側チャネル(16)及び内側チャネル(18)を含みかつ同心チャネルを形成した外側本体(12)及び内側本体(14)と、
    前記外側チャネル(16)内に位置しかつ軸方向の可動域を有するバネ(22)作動環状ポペット弁(24)と、
    前記内側本体(14)を貫通して前記外側チャネル(16)を前記内側チャネル(18)に連結した開口部(44)と、を含み、
    前記環状ポペット弁(24)の軸方向移動が、前記外側チャネル(16)内の該環状ポペット弁(24)の上流の流れの圧力によって制御され、また
    前記環状ポペット弁(24)の軸方向可動域が、少なくとも2つの軸方向位置、すなわち該環状ポペット弁(24)が前記開口部(44)を実質的に覆う閉鎖位置及び前記開口部(44)の少なくとも一部分が該環状ポペット弁(24)によって覆われてない開放位置を含
    前記内側本体(14)が、
    所望の距離だけ上流方向に延びかつ終端するための手段で終端した、前記内側チャネル(18)への入口(32)と、
    前記内側本体(14)から前記外側本体(12)の内壁まで半径方向に延びかつそれを貫通した1つ又はそれ以上のフランジ(34)チャネルを含むフランジ(34)と、
    前記開口部(44)を備えた中央体(36)と、
    所望の距離だけ下流方向に延びかつ連結するための手段で終端した、前記内側チャネル(18)からの出口(38)と、を含む、
    環状二系統流れ逆止弁(10)。
  2. 前記環状ポペット弁(24)の軸方向移動が、前記外側チャネル(16)内の該環状ポペット弁(24)の上流の流れの圧力が該環状ポペット弁(24)を押すことによって前記バネ(22)を押圧する程度により制御され、また
    前記バネ(22)及び環状ポペット弁(24)が、該環状ポペット弁(24)の上流の流れの圧力レベルが第1の所定の圧力レベル以下である時に該環状ポペット弁(24)が閉鎖位置に位置しまた該環状ポペット弁(24)の上流の流れの圧力レベルが第2の所定の圧力レベル以上である時に該環状ポペット弁(24)が開放位置に位置するように構成される、
    請求項1記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  3. 前記外側本体(12)が、その形状がほぼ円筒形である中空チャンバを形成し、かつ該外側本体(12)の内壁が前記外側チャネル(16)の外側境界を形成し、
    前記外側本体(12)の上流端部が、連結手段を含み、また
    前記内側本体(14)が、その形状がほぼ円筒形である中空チャンバを形成し、該内側本体(14)の外壁が前記外側チャネル(16)の内側境界を形成し、かつ該内側本体(14)の内壁が前記内側チャネル(18)の外側境界を形成する、
    請求項1または2に記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  4. 前記外側本体(12)が、前記外側チャネル(16)内において、前記フランジ(34)の上流に配置された溝(26)を備え、
    前記溝(26)に係合した挿入体(40)が、前記フランジ(34)が前記上流方向に移動することを制限する、
    請求項1乃至3のいずれかに記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  5. 前記フランジ(34)が、前記外側本体(12)に係合して該外側本体(12)に対する前記内側本体(14)の軸方向位置を固定するようになった半径方向延長部を含み、
    前記1つ又はそれ以上のフランジ(34)チャネルが、前記フランジ(34)を貫通して前記外側チャネル(16)を通る流れが該フランジ(34)を通って流れるのを可能にする通路を含み、また
    前記外側本体(12)の内壁が、前記フランジ(34)の直径より小さい直径を備えて該フランジ(34)の下流方向の軸方向移動を防止するようになった円周方向段部(28)を含む、
    請求項1乃至4のいずれかに記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  6. 前記開口部(44)が、軸方向に配向した細長い開口部を有する複数のスロットを含み、また
    前記スロットが、該スロットの各々を通る軸線が前記内側チャネル(18)を通る軸線との間で30度〜60度の角度を形成するように下流方向に傾斜した状態で前記内側本体(14)を貫通して延びる、
    請求項1乃至5のいずれかに記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  7. 前記内側本体(14)の外表面の直径が、前記スロットの上流で徐々に狭くなっており、
    前記スロットが、減少直径を有する前記内側本体(14)のセクション内に位置し、また
    前記内側本体(14)の外表面の直径が、スロットの下流で徐々に広くなっている、
    請求項6記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  8. 前記環状ポペット弁(24)が、実質的に前記外側本体(12)の内表面と前記内側本体(14)の外表面との間で延びる中実ドーナツ形状部品を含み、また
    前記環状ポペット弁(24)が、組立てた時に前記外側本体(12)及び内側本体(14)の隣接する表面に対して該環状ポペット弁(24)を実質的にシールする1つ又はそれ以上のOリング(52)と係合するように構成された1つ又はそれ以上のポペット溝(48)を含む、
    請求項1乃至7のいずれかに記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  9. 端部キャップをさらに含み、
    前記端部キャップが、組立てた時にその上に前記バネ(22)を置くことができる前記外側本体(12)内に固定された半径方向に配向した表面を含み、
    前記端部キャップ、バネ(22)及び環状ポペット弁(24)が、前記外側本体(12)内でかつ前記内側本体(14)の周りで、a)前記バネ(22)が所定の量を超えて圧縮されていない時には、該環状ポペット弁(24)が前記開口部(44)を覆う軸方向位置に位置し、それによって該開口部(44)を通しての前記外側チャネル(16)から前記内側チャネル(18)への流れ及び該開口部(44)を通しての前記内側チャネル(18)から前記外側チャネル(16)への流れを阻止し、またb)前記バネ(22)が所定の量を超えて圧縮された時には、該環状ポペット弁(24)が前記開口部(44)の下流である位置に位置して該開口部(44)の少なくとも幾らかが該環状ポペット弁(24)によって覆われないようにし、それによって該開口部(44)を通しての前記外側チャネル(16)から前記内側チャネル(18)への流れを可能にするように、構成される、
    請求項1乃至8のいずれかに記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
  10. 該環状二系統流れ逆止弁(10)の上流に設置されかつ前記外側チャネル(16)に流入する流れを制御する第1の弁と、
    該環状二系統流れ逆止弁(10)の上流に設置されかつ前記内側チャネル(18)に流入する流れを制御する第2の弁と、
    をさらに含む、請求項1乃至9のいずれかに記載の環状二系統流れ逆止弁(10)。
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