JP5717856B2

JP5717856B2 - 内部通気弁

Info

Publication number: JP5717856B2
Application number: JP2013523141A
Authority: JP
Inventors: リョーダンコーマニッククリストファー
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: EP2598781A1; US20120024407A1; JP2013535633A; BR112013002344A2; EP2598781B1; US9528615B2; CN103119345A; CN103119345B; WO2012015445A1

Description

本発明は、広くは、内部通気弁に関する。

二方弁は、弁本体内の弁スプールの位置に基づいて体積が変化する領域が、２つのシール間に形成される状態を有している。通常、通気孔は、弁本体の外側から内側に向かってドリル穿孔される。弁スプールが弁本体内で移動するとき、空気は、通気孔内に吸引されまたは吹き出される。体積がその圧力を通気できないすなわち均等化できない場合には、弁は適正に機能しなくなる。通気孔は、汚染物質が弁に入り得る開放通路を形成してしまうため、後で浄化が必要になる。

弁は、第１体積および第２体積を形成する主通路を備えた弁本体を有している。弁はまた、弁本体に対して移動可能な弁スプールを有している。弁スプールは、第１体積および第２体積の各々に流体連通できる中央通気通路を有している。弁スプールが弁本体に対して移動するとき、および弁が作動位置と非作動位置との間で変化するとき、空気が、中央通気通路を通って第１体積と第２体積との間で流れる。

他の例示実施形態では、弁は、第１体積および第２体積を形成する主通路を備えた弁本体を有している。弁はまた、弁本体に対して移動可能な弁スプールを有している。弁スプールは、中央通気通路と、該中央通気通路に対して実質的に横断方向に配置されかつ該中央通気通路に流体連通する第１通気通路および第２通気通路とを有している。第１通気通路は第１体積に流体連通でき、第２通気通路は第２体積に流体連通できる。弁スプールが弁本体に対して移動されると、空気が、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を通って、第１体積と第２体積との間で流れる。弁スプールは弁本体に対して移動し、弁は作動位置と非作動位置との間で変化する。弁はまた、弁スプールに取付けられた第１外側スプール延長部および第２外側スプール延長部を有している。弁が作動位置にあるとき、第１通気通路は第１体積に流体連通せず、第２通気通路は第２体積に流体連通する。弁が非作動位置にあるとき、第１通気通路は第１体積に流体連通し、第２通気通路は第２体積に流体連通しない。弁が作動位置にあるとき、第１体積は空気を全く収容せず、第２体積は空気を収容し、弁が非作動位置にあるとき、第１体積は空気を収容し、第２体積は空気を全く収容しない。弁スプールが弁本体に対して移動すると、空気は、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を通って、第１体積と第２体積との間で搬送される。

他の例示実施形態では、弁内の空気を通気させる方法が、弁スプールを弁本体に対して移動させる段階を有し、弁本体が、第１体積および第２体積を形成する主通路を有し、弁スプールが、第１体積および第２体積の各々に流体連通できる中央通気通路を有する。この方法はまた、弁スプールの移動中に、空気を、中央通気通路を通して第１体積と第２体積との間に流す段階を有している。

本発明の上記および他の特徴は、以下の説明および添付図面から最も良く理解されよう。

本発明の種々の特徴および長所は、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。詳細な説明を補助する添付図面を簡単に説明する。

作動位置にある弁を示す。弁のシールを示す。作動位置と非作動位置との間の第１中間位置にある弁を示す。作動位置と非作動位置との間の第２中間位置にある弁を示す。非作動位置にある弁を示す。

図１は、作動位置（すなわち開位置）にある弁１０を示す。一例では、弁１０は２”弁である。弁１０は、任意の環境、例えば製薬、食品または海洋掘削環境で使用できる。

弁１０は、弁本体１２と、該弁本体１２内で摺動可能な弁スプール１４とを有している。一例では、弁本体１２は金属で作られている。弁本体１２は、入口１６と、出口１８と、排出口２０とを有している。弁本体１２はまた、第１体積２２および別の第２体積２４を形成しており、これらの両体積２２、２４は、弁本体１２に対する弁スプール１４の移動中に互いに流体連通しており、したがって変化できる。一例では、第１シールリテーナ２６が弁本体１２の第１端部３０に配置され、第２シールリテーナ２８が弁本体１２の反対側の第２端部３２に配置されている。一例では、両シールリテーナ２６、２８はステンレス鋼で作られている。弁スプール１４と各シールリテーナ２６、２８との間には少なくとも１つのシール７０が配置されている。シールリテーナ２６、２８は弁本体１２に取付けられている。一例では、シール７０は、シールリテーナ２６、２８の溝（図示せず）内に配置されたＯ−リングである。一例では、シール７０はゴムのようなエラストマーで作られている。

弁本体１２は、この第１端部３０から第２端部３２まで長手方向に延びている主通路３４を有している。主通路３４は、第１体積２２と、第２体積２４と、入口１６と出口１８との間および第１体積２２と第２体積２４との間に配置された空気通路３６とを有している。

弁スプール１４は、第１シールリテーナ２６の通路３７と、弁本体１２の主通路３４と、第２シールリテーナ２８の通路３８とを通って延びている。一例では、弁スプール１４はステンレス鋼で作られている。弁スプール１４は、第１シールリテーナ２６および弁本体１２の第１端部３０の近くに位置する第１端部４０と、第２シールリテーナ２８および弁本体１２の第２端部３２の近くに位置する反対側の第２端部４２とを有している。弁スプール１４の第１端部４０にはハンドル４４が取付けられている。弁１０は、ハンドル４４の手動操作により、図１の作動位置から、図５の非作動位置（閉位置）まで変化される。弁スプール１４には第１外側スプール延長部４６および第２外側スプール延長部４８が取付けられかつ弁本体１２内に配置されている。一例では、両外側スプール延長部４６、４８は弁スプール１４に螺着されている。弁スプール１４と各外側スプール延長部４６、４８との間には、少なくとも１つのシール７２が配置されている。一例では、シール７２は、弁スプール１４の溝（図示せず）内に配置されたＯ−リングであり、ゴムのようなエラストマーで作られている。

中央通気通路５０が、弁スプール１４の第１端部４０から第２端部４２まで長手方向に延びている。中央通気通路５０の第１端部４０で、中央通気通路５０内にはボールベアリング６８が配置され、中央通気通路５０の第２端部４２で、中央通気通路５０内にはボールベアリング５２が配置されている。弁スプール１４はまた、中央通気通路５０を横断している第１通気通路５４および第２通気通路５６を有している。一例では、第１通気通路５４および第２通気通路５６は、中央通気通路５０に対して垂直である。

弁スプール１４はまた、この第２通気通路５６と第２端部４２との間に配置されたロック通路５８を有している。ロック通路５８と第２通気通路５６との間でロック通路５８の上方にはボールベアリング７７が配置されている。ボールベアリング５２、６８、７７は、中央通気通路５０をシールして、空気の漏洩を防止する。

第１内側スプール延長部６０および第２内側スプール延長部６２が弁スプール１４を包囲している。第１内側スプール延長部６０は、第１外側スプール延長部４６と弁スプール１４の環状突出部６４との間に配置されかつ保持され、第２内側スプール延長部６２は、第２外側スプール延長部４８と弁スプール１４の環状突出部６６との間に配置されかつ保持されている。内側スプール延長部６０、６２は、弁スプール１４に螺着されてはいない。

弁本体１２と各外側スプール延長部４６、４８との間には、少なくとも１つのシール７４が配置されている。一例では、シール７４は、外側スプール延長部４６、４８の溝（図示せず）内に配置されたＯ−リングである。図２に示すように、各シール７４は、エラストマー（例えばゴム）で作られた第１部分７６と、テフロン（デラウェア州、WilmingtonのE. I. du Pont de Nemours and Company社が保有する登録商標）等の非粘着性材料で作られた第２部分７８とからなる。各シール７４の第２部分７８は、弁本体１２と接触し、弁本体１２に対する弁スプール１４の滑らかな移動を可能にしている。

弁スプール１４は、第１環状溝８４および第２環状溝８２を有している。第１シールリテーナ２６は、環状弾性部材８６を受入れる環状溝８８を有している。一例では、環状弾性部材８６はスプリングである。第１環状溝８４は、弁スプール１４を図１の作動位置に保持すべく環状弾性部材８６を受入れ、第２環状溝８２は、弁スプール１４を図５の非作動位置に保持すべく環状弾性部材８６を受入れる。環状溝８２、８４および環状弾性部材８６は、デテント（戻り止め）として機能する。

図１に示すように、弁１０が作動位置（すなわち開位置）にあるとき、例えば空気などの流体が、入口１６を通って弁１０に入り、空気通路３６を通って流れ、出口１８を通って弁１０から出る。第２外側スプール延長部４８が排出口２０を閉塞し、空気が排出口２０を通って流れることを防止する。弁スプール１４は、第１外側スプール延長部４６が、第１体積２２を形成する領域内にあり、かつ第２外側スプール延長部４８が、第２体積２４を形成する領域の上部に位置するように位置決めされる。すなわち、第１外側スプール延長部４６が第１シールリテーナ２６と接触し、第２外側スプール延長部４８が第２シールリテーナ２８から間隔を隔てて配置される。第１通気通路５４は第１シールリテーナ２６内に配置され、第１体積２２とは流体連通していない。第２通気通路５６は第２体積２４に流体連通している。弁１０が作動位置にあるとき、環状弾性部材８６は、弁スプール１４を所定位置に保持するデテントとして機能する第１環状溝８４内に配置される。第１体積２２は第１外側スプール延長部４６により占拠され、したがって空気を全く収容していない。一方、第２体積２４の底領域はいかなる構造物によっても占拠されず、したがって空気を収容している。作動位置では、第１体積２２はほぼ０％の空気を収容し、第２体積２４の上方領域はほぼ１００％の空気を収容している。

弁１０を図５に示す非作動位置（すなわち閉位置）に移動させるには、使用者がハンドル４４を掴み、図１の位置に対して押し下げる。第１外側スプール延長部４６が第１シールリテーナ２６から離れる方向に移動され、かつ第２外側スプール延長部４８が第２シールリテーナ２８に近づく方向に移動され、環状弾性部材８６が第１環状溝８４から取出される。弁スプール１４が下方に移動されると、弁スプール１４は一時的に図３に示す位置に移動する。第１外側スプール延長部４６が、入口１６を部分的に閉塞する。弁スプール１４が下方に移動すると、第２体積２４内の空気は、第２通気通路５６、中央通気通路５０および第１通気通路５４を通って第１体積２２内に流入する。通気通路５０、５４、５６は、空気が第１体積２２と第２体積２４との間で流れることを可能にする。この位置では、第１体積２２内にはｘ％の空気が存在し、第２体積２４内には（１００−ｘ）％の空気が存在する。

弁スプール１４を下方に移動し続けると、弁スプール１４は、一時的に図４に示す位置に移動する。この位置では、第１外側スプール延長部４６が、図３の位置よりも第１シールリテーナ２６から更に離れる方向に移動され、かつ第２外側スプール延長部４８が、図３の位置よりも第２シールリテーナ２８に近づく方向に移動される。第１外側スプール延長部４６は入口１６を完全に閉塞し、第２外側スプール延長部４８は排出口２０を部分的に閉塞するに過ぎない。弁スプール１４が下方に移動すると、第２体積２４内の空気は、第２通気通路５６、中央通気通路５０および第１通気通路５４を通って第１体積２２内に流入する。通気通路５０、５４、５６は、空気が第１体積２２と第２体積２４との間で流れることを可能にする。この位置では、第１体積２２内にはｙ％の空気が存在し、第２体積２４内には（１００−ｙ）％の空気が存在する（ここで、ｙはｘより大きい）。

弁スプール１４は、図５に示すように、第２外側スプール延長部４８が第２シールリテーナ２８に接触するまで下方に移動し続けられる。これにより、弁１０は非作動位置（すなわち閉位置）を占め、流体は排出口２０を通って排出される。第１外側スプール延長部４６は入口１６を閉塞し、空気が弁１０内に流入することを防止する。弁スプール１４が非作動位置に移動すると、第２体積２４内の空気は、第２通気通路５６、中央通気通路５０および第１通気通路５４を通って第１体積２２内に流入する。通気通路５０、５４、５６は、空気が第１体積２２と第２体積２４との間で流れることを可能にする。弁スプール１４は、第１外側スプール延長部４６が空気通路３６内に部分的に配置されかつ第２外側スプール延長部４８が、第２体積２４を形成する領域の下方部分内に位置するように位置決めされる。すなわち、第１外側スプール延長部４６は第１シールリテーナ２６から離れるように移動され、第２外側スプール延長部４８は第２シールリテーナ２８に接触する。第１通気通路５４は、第１体積２２に流体連通している。第２通気通路５６は第２シールリテーナ２８内に配置され、第２体積２４とは流体連通していない。弁１０が非作動位置にあるとき、環状弾性部材８６は、弁スプール１４を所定位置に保持するデテントとして機能する第２環状溝８２内に配置される。第１体積２２はいかなる構造物によっても占拠されておらず、したがって空気を収容している。一方、第２体積２４の底領域は第２外側スプール延長部４８により占拠され、したがって空気を全く収容していない。この非作動位置では、第１体積２２がほぼ１００％の空気を収容し、第２体積２４が収容する空気はほぼ０％である。

ひとたび弁１０が非作動位置を占めると、南京錠のようなロック８０（概略的に示す）をロック通路５８に挿入して、弁スプール１４を非作動位置に保持することができる。ロック８０は、弁本体１２に対する弁スプール１４の移動を防止する。

弁１０を作動させる場合には、使用者は、ロック通路５８からロック８０を取外し、ハンドル４４を掴んで図５の位置から上方に引き上げる。弁スプール１４が上方に移動されると、環状弾性部材８６が弁スプール１４の第２環状溝８２から取出され、弁スプール１４は一時的に図４に示す位置に移動する。弁スプール１４が移動すると、第２体積２４内の空気は、第２通気通路５６、中央通気通路５０および第１通気通路５４を通って第１体積２２内に流入する。通気通路５０、５４、５６は、空気が第１体積２２と第２体積２４との間で流れることを可能にする。この位置では、第１体積２２内にはｙ％の空気が存在し、第２体積２４内には（１００−ｙ）％の空気が存在する。

弁スプール１４を上方に移動し続けると、弁スプール１４は一時的に図３に示す位置に移動する。弁スプール１４が移動すると、第１体積２２内の空気は、第１通気通路５４、中央通気通路５０および第２通気通路５６を通って第２体積２４内に流入する。通気通路５０、５４、５６は、空気が第１体積２２と第２体積２４との間で流れることを可能にする。この位置では、第１体積２２内にはｘ％の空気が存在し、第２体積２４内には（１００−ｘ）％の空気が存在する。

弁スプール１４は、図１に示すように、第１外側スプール延長部４６が第１シールリテーナ２６に接触するまで上方に移動し続ける。これにより、弁１０は作動位置（開位置）を占める。環状弾性部材８６は、弁スプール１４の第１環状溝８４内に配置され、弁スプール１４を所定位置に保持する。流体は、入口１６から出口１８へと流れる。弁スプール１４が作動位置に移動すると、第１体積２２内の空気は、第１通気通路５４、中央通気通路５０および第２通気通路５６を通って第２体積２４内に流入する。通気通路５０、５４、５６は、空気が第１体積２２と第２体積２４との間で流れることを可能にする。作動位置では、第１体積２２はほぼ０％の空気を収容し、第２体積２４はほぼ１００％の空気を収容する。

通気は、弁本体１２に対して弁スプール１４が変位する間に重要である。弁スプール１４が弁本体１２に対して移動するとき、空気が、通気通路５０、５４、５６を通って第１体積２２および第２体積２４の間で流れるので、両体積２２、２４の体積は変化できる。弁本体１２に対して弁スプール１４が移動する間、第１体積２２および第２体積２４の体積は互いに反比例して変化する。一方の体積が減少すると、他方の体積が増大する（図１、３、４、５参照）。このとき、第１体積２２、第２体積２４および通気通路５０、５４、５６を含む１つの閉空間が形成されると共に該閉空間内と該閉空間外とは非連通とされて該閉空間内の空気が密封されている。したがって、第１体積２２および第２体積２４の全体積は一定である。通気通路５０、５４、５６は、外部通気孔の必要性を無くし、したがって外部汚染物質が弁１０に流入することを防止する。

上記説明は、本発明の原理の単なる例示である。上記教示から本発明の多くの修正および変更が可能である。本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者ならば本発明の範囲内に包含される何らかの修正を考え得るであろう。したがって、本発明は、特別に説明されたもの以外でも、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で実施することができる。このことから、本発明の真の範囲および内容を判断するのに特許請求の範囲の記載を研究すべきである。

１０弁
１２弁本体
１４弁スプール
１６入口
１８出口
２０排出口
２２第１体積
２４第２体積
３４主通路
５０中央通気通路
５４第１通気通路
５６第２通気通路
８２第２環状溝
８４第１環状溝
８６環状弾性部材

Claims

第１体積および第２体積を形成する主通路を備えた弁本体と、
該弁本体に対して移動できかつ第１体積と第２体積との間に配置される弁スプールとを有し、該弁スプールが、第１体積および第２体積の各々に流体連通できる中央通気通路と、該中央通気通路を実質的に横断しかつ中央通気通路および第１体積に流体連通している第１通気通路と、中央通気通路を実質的に横断しかつ中央通気通路および第２体積に流体連通している第２通気通路とを備え、
前記第１体積、第２体積、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を含む１つの閉空間が形成されると共に該閉空間内と該閉空間外とは非連通とされて該閉空間内の空気が密封され、
弁を作動位置と非作動位置との間で変化させるべく弁スプールが弁本体に対して移動するとき、空気が中央通気通路を通って第１体積と第２体積との間を流れ、
弁スプールが非作動位置にあるとき、弁スプールの一部が弁本体の外部に配置されることを特徴とする弁。
弁が作動位置にあるとき、第１通気通路は第１体積に流体連通せずかつ第２通気通路は第２体積に流体連通し、弁が非作動位置にあるとき、第１通気通路は第１体積に流体連通しかつ第２通気通路は第２体積に流体連通しないことを特徴とする請求項２記載の弁。
前記第１体積と第２体積との間で空気を搬送すべく弁スプールが弁本体に対して移動するとき、空気が第１通気通路、第２通気通路および中央通気通路を通って流れることを特徴とする請求項２記載の弁。
弁が作動位置にあるとき、第１体積は空気を全く収容せずかつ第２体積は空気を収容し、弁が非作動位置にあるとき、第１体積は空気を収容しかつ第２体積は空気を全く収容しないことを特徴とする請求項２記載の弁。
前記第１通気通路および第２通気通路が中央通気通路に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１記載の弁。
前記弁スプールに取付けられた第１外側スプール延長部および第２外側スプール延長部を有し、第１外側スプール延長部および第２外側スプール延長部は別体でありかつ第１体積および第２体積を形成していることを特徴とする請求項１記載の弁。
前記第１外側スプール延長部と前記弁本体との間および前記第２外側スプール延長部と前記弁本体との間にはそれぞれシールを有し、該シールが、エラストマーで作られた部分と非粘着性材料で作られた部分とを有し、非粘着性材料が弁本体に接触することを特徴とする請求項６記載の弁。
弁が作動位置にあるとき、流体が入口を通って弁に流入し、出口を通って弁から流出しかつ第２外側スプール延長部が排出口を閉塞し、弁が非作動位置にあるとき、流体が排出口を通って弁から流出しかつ第１外側スプール延長部が入口を閉塞することを特徴とする請求項６記載の弁。
前記弁スプールがロック通路を有し、該ロック通路がロックを受入れて弁を非作動位置に保持することを特徴とする請求項１記載の弁。
前記第１体積と第２体積とを加えた体積は一定であることを特徴とする請求項１記載の弁。
前記弁本体の第１端部には第１シールリテーナが配置され、弁本体の反対側の第２端部には第２シールリテーナが配置されていることを特徴とする請求項１記載の弁。
前記第１シールリテーナは環状弾性部材を受入れる環状溝を有し、弁スプールは第１環状凹部および第２環状凹部を有し、環状弾性部材は、弁が作動状態にあるときに第１環状凹部内に受入れられ、弁が非作動状態にあるときに第２環状凹部内に受入れられることを特徴とする請求項１１記載の弁。
前記弁スプールは、第１シールリテーナの第１通路および第２シールリテーナの第２通路を通って延びていることを特徴とする請求項１１記載の弁。
第１体積および第２体積を形成する主通路を備えた弁本体と、
該弁本体に対して移動できかつ第１体積と第２体積との間に配置される弁スプールとを有し、該弁スプールが、中央通気通路と、該中央通気通路を実質的に横断しかつ中央通気通路および第１体積に流体連通している第１通気通路と、中央通気通路を実質的に横断しかつ中央通気通路および第２体積に流体連通している第２通気通路とを備え、
前記第１体積、第２体積、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を含む１つの閉空間が形成されると共に該閉空間内と該閉空間外とは非連通とされて該閉空間内の空気が密封され、
弁を作動位置と非作動位置との間で変化させるべく弁スプールが弁本体に対して移動するとき、空気は、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を通って第１体積と第２体積との間を流れ、
弁スプールに取付けられた第１外側スプール延長部および第２外側スプール延長部を更に有し、
弁が作動位置にあるとき、第１通気通路は第１体積に流体連通せずかつ第２通気通路は第２体積に流体連通し、弁が非作動位置にあるとき、第１通気通路は第１体積に流体連通しかつ第２通気通路は第２体積に流体連通せず、
弁が作動位置にあるとき、第１体積は空気を全く収容せずかつ第２体積は空気を収容し、弁が非作動位置にあるとき、第１体積は空気を収容しかつ第２体積は空気を全く収容せず、
弁スプールが非作動位置にあるとき、弁スプールの一部が弁本体の外部に配置されることを特徴とする弁。
前記第１体積と第２体積との間で空気を搬送すべく弁スプールが弁本体に対して移動するとき、空気が第１通気通路、第２通気通路および中央通気通路を通って流れることを特徴とする請求項１４記載の弁。
前記第１外側スプール延長部と前記弁本体との間および前記第２外側スプール延長部と前記弁本体との間にはそれぞれシールを有し、該シールが、エラストマーで作られた部分と非粘着性材料で作られた部分とを有し、非粘着性材料が弁本体に接触することを特徴とする請求項１４記載の弁。
弁が作動位置にあるとき、流体が入口を通って弁に流入し、出口を通って弁から流出しかつ第２外側スプール延長部が排出口を閉塞し、弁が非作動位置にあるとき、流体が排出口を通って弁から流出しかつ第１外側スプール延長部が入口を閉塞することを特徴とする請求項１４記載の弁。
前記第１体積と第２体積とを加えた体積は一定であることを特徴とする請求項１４記載の弁。
弁本体に対して弁スプールを移動させる段階を有し、弁本体は、第１体積および第２体積を形成する主通路を備え、弁スプールは、第１体積と第２体積との間に配置されかつ第１体積および第２体積の各々に流体連通できる中央通気通路を備え、該中央通気通路を実質的に横断しかつ中央通気通路および第１体積に流体連通している第１通気通路と、中央通気通路を実質的に横断しかつ中央通気通路および第２体積に流体連通している第２通気通路とを備え、前記第１体積、第２体積、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を含む１つの閉空間が形成されると共に該閉空間内と該閉空間外とは非連通とされて該閉空間内の空気が密封され、弁スプールは、弁を作動位置と非作動位置との間で変化させるべく弁本体に対して移動し、弁スプールが非作動位置にあるとき、弁スプールの一部が弁本体の外部に配置され、
前記弁スプールを移動させる段階中に、中央通気通路、第１通気通路および第２通気通路を通して第１体積と第２体積との間に空気を流す段階を更に有することを特徴とする弁内で通気する方法。