JP6366584B2 - 改善された下方流空洞を有する弁体 - Google Patents

Description

本開示は、弁体に関し、特に、球型弁体に関する。

球型弁体は、一般的に、多くの流体の非効率性をもたらす蛇行流路を有する。さらに、球型弁体は、入口／出口開口部における円形断面から、弁口の下の位置における楕円形断面に変化する、流路を備える傾向にある。流路の楕円形部分は、一般に、弁口の直径よりも寸法がはるかに大きく、これにより、効率性をさらに低減させる流路における急激な制限が生じる。この形状の変化はまた、流体の流れにおいて乱れを引き起こし、これは、ノイズおよび振動を発生および／または増大させ得る。流れの効率性に対するマイナス効果は、任意の所与の球型弁体の全体的なフランジからフランジまでの長さが短くなるとさらに大きくなる。これは、結局、流路が圧縮され、より蛇行するからである。

本開示の一態様は、第１の開口部と、第２の開口部と、坑道と、第１の流導管部と、第２の流導管部と、を備える弁体を提供する。第１の開口部および第２の開口部は、弁体の中心軸上の中心に配置される。坑道は、トリムアセンブリを収容するために、第１の開口部と第２の開口部との間に配置され、中心軸に垂直な坑道軸上に位置する円筒状空間を備える。第１の流導管部は、第１の開口部と坑道の側面開口部との間に延在する。第２の流導管部は、第２の開口部と坑道の底面開口部との間に延在する。さらに、第２の流導管部は、底面開口部の直下に配置される下方空洞副部と、下方空洞副部と第２の開口部との間に配置される側面空洞副部とを備える。下方空洞副部は、エルボ導管部と、エルボ導管部と坑道の底面開口部との間に配置される直円筒状導管部とを備える。直円筒状導管部は、坑道の底面開口部から離れて延在し、坑道の底面開口部の坑道直径以下の導管直径を有する。エルボ導管部は、湾曲軸に沿って直円筒状導管部から離れて側面空洞副部まで延在する。

本開示の別の態様は、第１の開口部と、第２の開口部と、坑道と、第１の流導管部と、第２の流導管部と、第１の流れ軸と、第２の流れ軸と、を備える弁体を提供する。第１の開口部および第２の開口部は、弁体の中心軸上の中心に配置される。坑道は、トリムアセンブリを収容するために、第１の開口部と第２の開口部との間に配置され、中心軸に垂直な坑道軸上に位置する円筒状空間を備える。第１の流導管部は、第１の開口部と坑道の側面開口部との間に延在する。第２の流導管部は、第２の開口部と坑道の底面開口部との間に延在する。第１の流れ軸は、第１の開口部と坑道の側面開口部との間の第１の流導管部の中心に沿って延在する。第２の流れ軸は、第２の開口部と坑道の底面開口部との間の第２の流導管部の中心に沿って延在する。第２の流れ軸の少なくとも一部は、坑道の底面開口部に直接隣接した位置において坑道軸と位置合わせされる。

本開示の原理に従って構成された球型弁体の断面側面図である。 図１が完全な弁体であるとした場合の、図１の線２〜２の断面図であって、代替のバージョンを示す。

図１は、本開示の原理に従って構成された球型弁体１０の断面側面図を示す。弁体１０は、第１の開口部１２と、第２の開口部１４と、第１の開口部１２と第２の開口部１４と
の間に配置された坑道１６と、を備える。開口部１２，１４はそれぞれ、水平な弁体１０の中心軸Ａｃ上の中心に配置される円形開口部を備える。示されたバージョンでは、第１の開口部１２および第２の開口部１４は、配管系において接続するためのフランジ付開口部であるが、他のバージョンは、溶接端部に適合した開口部、または他のタイプの接続に適合した開口部を提供してもよい。坑道１６は、既知の方法で、シートリング、ケージなどのトリムアセンブリ（図示しない）および可動制御要素（図示しない）を収容するように適合される。坑道１６は、垂直な、ゆえに弁体１０の中心軸Ａｃに垂直である坑道軸Ａｇ上に位置する略円筒状の空間を備える。

弁体１０は、弁体１０を通る流路Ｐを規定する、第１の流導管部Ｐ１と第２の流導管部Ｐ２とを備える。示されるように、第１の流導管部Ｐ１は、第１の開口部１２と坑道１６の側面開口部１８との間の、その中心に沿って延在する第１の流れ軸Ａ１を備える。第２の流導管部Ｐ２は、第２の開口部１４と坑道１６の底面開口部２０との間の、その中心に沿って延在する第２の流れ軸Ａ２を備える。

図１において破線で示されるように、第２の流導管部Ｐ２は、坑道１６の底面開口部２０の直下に配置された下方空洞副部２２と、下方空洞副部２２と第２の開口部１４との間に配置された側面空洞副部２４とを備えるものとして説明され得る。さらに、破線でまた示されるように、下方空洞副部２２は、エルボ導管部２２ａと直円筒状導管部２２ｂとを備えるものとして説明され得る。直円筒状導管部２２ｂは、エルボ導管部２２ａと坑道１６の底面開口部２０との間に配置され、坑道軸Ａｇに沿って、坑道１６の底面開口部２０と連通し、および坑道１６の底面開口部２０から離れて延在する。すなわち、直円筒状導管部２２ｂは、坑道軸Ａｇと位置合わせされた中心軸Ａａを備える。エルボ導管部２２ａは、第２の流れ軸Ａ２の湾曲部に沿って直円筒状導管部２２ｂから離れて第２の流導管部Ｐ２の側面空洞副部２４に向かって延在する。

弁体１０の開示されたバージョンでは、直円筒状導管部２２ｂは、直径ｄ１および長手方向中心寸法Ｌを備えることができる。直円筒状導管部２２ｂの直径ｄ１は、一定、かつ坑道１６の底面開口部２０の直径ｄ２以下とすることができる。加えて、直円筒状導管部２２ｂの直径ｄ１は、第２の開口部１４の直径ｄ３以下とすることができる。さらに、弁体１０の示されたバージョンでは、直円筒状導管部２２ｂの長手方向寸法Ｌは、その直径ｄ１よりも小さく、または言い換えると、直円筒状導管部２２ｂの直径ｄ１は、その長手方向寸法Ｌよりも大きい。当然、他のバージョンでは、異なった寸法とすることができる。

１つのバージョンでは、直円筒状導管部２２ｂおよび坑道１６の底面開口部２０の直径ｄ１，ｄ２は、約６”（１５２．４ミリメートル）とすることができ、第２の開口部１４の直径ｄ３は、約７．５”（１９０ミリメートル）とすることができる。この直径の減少は、第２の流導管部Ｐ２において、第２の開口部１４から直円筒状導管部２２ｂにかけて一般に次第に現れ得る。

上述のように、開示された弁体１０の第１の開口部１２および第２の開口部１４は、円形開口部であり、直円筒状導管部２２ｂもまた、断面において円形である。１つのバージョンでは、第２の流導管部Ｐ２は、第２の開口部１４と坑道１６の底面開口部２０との間に延在する、その全体の長さに沿った円形断面を備える。開示された弁体１０の別のバージョンでは、第２の流導管部Ｐ２のエルボ導管部２２ａの一部は、長円形の断面を有することができる。本明細書で使用される用語「長円形」は、例えば、卵型、楕円、レーストラック形状等を含んで使用されてもよい、任意の非円形状を意味する。

弁体１０の１つのバージョンでは、第２の流導管部Ｐ２は、図１において線２〜２が弁
体１０を通るところに該当する領域において、長円形の断面を備えることができる。例えば、流体の流れの効率性を犠牲にすることなく、或る製造上の制約を満たすよう要求されることがあるため、図２に示すように、この代替バージョンでの線２〜２の領域における第２の流導管部Ｐ２の断面は、ごくわずかに長円形とすることができる。線２〜２をの断面は、このわずかな長円形を含むことができるが、その断面積は、それに直接隣接する第２の流導管部Ｐ２の円形断面領域に対しておおむね一定のままとなるであろう。このような、第２の流導管部Ｐ２が上述の長円形断面領域を備えるバージョンにおいてさえ、第２の流導管部Ｐ２の下方空洞副部２２および側面空洞副部２４の残りの部分は、全体にわたって円形断面を備える。

所望の動作上の構成に応じて、第２の開口部１４が弁体１０の入口となり、および第１の開口部１２が出口となるように、本開示の弁体１０を、逆流（ｆｌｏｗ−ｕｐ）構成に配置することができ、または、第１の開口部１２が入口となり、および第２の開口部１４が出口となるように、それを順流（ｆｌｏｗ−ｄｏｗｎ）構成に配置することができる。

上述の構造に基づいて、第１の流導管部Ｐ１、第２の流導管部Ｐ２、および坑道１６の配置は、弁１０を通じた流体の流れの効率性を合理化および増大させるように協調する。例えば、逆流構成では、流体は、第２の開口部１４において弁体１０に流れ込み、および第２の流れ軸Ａ２に沿って第２の流導管部Ｐ２を通って流れる。流体が下方空洞副部２２を通って流れる場合、坑道１６の底面開口部２０に到達する前に、それは最初に、エルボ導管部２２ａを通って流れ、その後、直円筒状導管部２２ｂを通って流れる。

直円筒状導管部２２ｂは一直線であり、かつ底面開口部２０の直径ｄ２以下である一定の直径ｄ１を備えるため、流体は、第２の流導管部Ｐ２から坑道１６へと自由に流れる。言い換えると、第２の流導管部Ｐ２と坑道１６との間を流れる流体を妨げるような弁体１０の態様はない。この流体の自由な流れは、第２の流れ軸Ａ２が、直円筒状導管部２２ｂの全体にわたる坑道軸Ａｇと位置合わせされるという事実によってさらに援助される。言い換えると、上述したように、直円筒状導管部２２ｂおよび坑道１６は、同軸的に位置合わせされる（すなわち、それらは共通の直線軸に沿って延在し、および共通の直線軸上の中心に配置される）。さらにまた、弁体１０を通る流体の自由な流れを援助する、本開示の別の態様は、下方空洞副部２２のエルボ導管部２２ａ全体が、断面において円形であり、それによって、それを通って流れる流体が、坑道１６の内または外への自然な湾曲流路をとることが可能となる、という事実である。

上述したことから、本開示は、少なくとも坑道の下の位置を含む種々の位置における流路に沿って乱れを効率的に低減および／または排除する、改善された弁体を有利に提供することを理解することができる。この乱れの低減および／または排除は有利にも、そのような乱れた流体の流れによって生じるノイズおよび振動を低減および／または排除することができる。

上述の開示は、本発明の弁体の種々のバージョンを提供するが、本開示は、開示された特定のものに限定されない。むしろ、本開示は本質的には例示にすぎない。本発明は、以下の特許請求の範囲および全てのその同等物の精神および範囲によって決定および定義される。

Claims (15)

1. 弁体であって、
   前記弁体の中心軸上の中心に配置される第１の開口部と、
   前記中心軸上の中心に配置される第２の開口部と、
   トリムアセンブリを収容するために前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置された坑道であって、前記中心軸に垂直な坑道軸上に位置する円筒状空間を備える、坑道と、
   前記第１の開口部と前記坑道の側面開口部との間に延在する第１の流導管部と、
   前記第２の開口部と前記坑道の底面開口部との間に延在する第２の流導管部であって、前記底面開口部の直下に配置された下方空洞副部と、前記下方空洞副部と前記第２の開口部との間に配置された側面空洞副部とを含む、第２の流導管部と、
   を備え、
   前記下方空洞副部は、エルボ導管部と、前記エルボ導管部と前記坑道の前記底面開口部との間に配置された直円筒状導管部とを備え、前記直円筒状導管部は、前記坑道の前記底面開口部から離れて前記エルボ導管部まで延在し、かつ前記坑道の前記底面開口部の坑道直径以下である導管直径を有し、前記エルボ導管部は、湾曲軸に沿って前記直円筒状導管部から離れて前記側面空洞副部まで延在し、
   前記第２の流導管部は、前記坑道の前記底面開口部から前記第２の開口部に、その全体の長さに沿った円形断面を備え、
   前記直円筒状導管部の前記導管直径は前記第２の開口部の直径よりも小さく、
   前記第２の流導管部の前記円形断面の直径は、前記直円筒状導管部で前記第２の開口部の前記直径から前記導管直径に次第に減少する、
   弁体。
2. 前記下方空洞副部の前記直円筒状導管部は、前記坑道軸上の中心に配置される、請求項１に記載の弁体。
3. 前記側面空洞副部は、前記直円筒状導管部の前記導管直径よりも大きい側面空洞直径を有する、請求項１または２に記載の弁体。
4. 前記第１の開口部は、前記弁体の入口であり、かつ前記第２の開口部は、前記弁体の出口である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁体。
5. 前記第２の開口部は、前記弁体の入口であり、かつ前記第１の開口部は、前記弁体の出口である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁体。
6. 前記直円筒状導管部は、前記導管直径よりも小さい長手方向寸法を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の弁体。
7. 弁体であって、
   前記弁体の中心軸上の中心に配置される第１の開口部と、
   前記中心軸上の中心に配置される第２の開口部と、 トリムアセンブリを収容するために、前記第１の開口部と第２の開口部との間に配置された坑道であって、前記中心軸に垂直な坑道軸上に位置する円筒状空間を備える、坑道と、
   前記第１の開口部と前記坑道の側面開口部との間に延在する第１の流導管部と、
   前記第２の開口部と前記坑道の底面開口部との間に延在する第２の流導管部と、
   前記第１の開口部と前記坑道の前記側面開口部との間の前記第１の流導管部の中心に沿って延在する第１の流れ軸と、
   前記第２の開口部と前記坑道の前記底面開口部との間の前記第２の流導管部の中心に沿って延在する第２の流れ軸であって、前記第２の流れ軸の少なくとも一部は、前記坑道の前記底面開口部に直接隣接する位置において、前記坑道軸と位置合わせされる、第２の流れ軸と、を備え、
   前記第２の流導管部は、エルボ導管部及び前記エルボ導管部と前記坑道の前記底面開口部との間の直円筒状導管部を備え、前記直円筒状導管部は、前記坑道の前記底面開口部から前記エルボ導管部へ延在し、
   前記第２の流導管部は、前記坑道の前記底面開口部から前記第２の開口部に、その全体長さに沿った円形断面を有し、
   前記直円筒状導管部は、前記第２の開口部の直径より小さい導管直径を有し、
   前記第２の流導管部の前記円形断面の直径は、前記直円筒状導管部で前記第２の開口部から前記導管直径に次第に減少する、
   弁体。
8. 前記第２の流導管部は、前記坑道の前記底面開口部の直下に配置された下方空洞副部と、前記下方空洞副部と前記第２の開口部との間に配置された側面空洞副部とを含み、
   前記下方空洞副部は、前記直円筒状導管部を備え、前記直円筒状導管部は、前記坑道の前記底面開口部に隣接して配置され、かつ前記第２の流れ軸および前記坑道軸に沿って中央配置される、請求項７に記載の弁体。
9. 前記側面空洞副部は、前記直円筒状導管部の前記導管直径よりも大きい側面空洞直径を有する、請求項８に記載の弁体。
10. 前記直円筒状導管部の前記導管直径は、前記坑道の前記底面開口部の坑道直径以下である、請求項７〜９のいずれか一項に記載の弁体。
11. 前記第１の開口部は、前記弁体の入口であり、かつ前記第２の開口部は、前記弁体の出口である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の弁体。
12. 前記第２の開口部は、前記弁体の入口であり、かつ前記第１の開口部は、前記弁体の出口である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の弁体。
13. 前記直円筒状導管部は、前記導管直径よりも小さい長手方向寸法を備える、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の弁体。
14. 前記直円筒状導管部の前記導管直径は、前記坑道の前記底面開口部の前記坑道直径と等しい、
    請求項１に記載の弁体。
15. 前記第１の流導管部の断面の直径は、前記第１の開口部から前記坑道の前記側面開口部に減少する、
    請求項１に記載の弁体。

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