JP6986023B2 - ボール弁およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも三方を有するボール弁およびボール弁の製造方法に関する。

三方ボール弁の従来の製造方法は、外部構造の形成、構造への封止手段の位置決め、および３つの別個のロック要素（いわゆる「ボール押圧要素」）によるそのような手段の保持を提供する。

後者は本質的に環状要素であり、いったん外部構造に接続されると、ボールの様々な位置における弁の封止を保証するように封止手段を圧縮して保持する。

そのような解決策は、ボールが外部構造内に配置された後に封止手段の位置決めを可能にするという利点を有する。

しかしながら、公知の解決策は、ボール押圧要素の接続に必要なネジ山の間の望ましくない相互作用を防止するために、とりわけ構造に関連する構成要素の数が多いこと及び後者の相当なサイズ、という一連の欠点を伴う。

本発明は、上述した欠点を克服することができる弁および方法を提供するというような文脈（事情）に沿ったものである（例えば特許文献１〜４は、本発明の前提となるボール弁を開示する）。特に、本発明は、弁の正確な動作に必要な部品の総数を削減すると共に、少なくともその内部に供給される流体（のパリティ）において弁の負担（負荷）および重量を著しく制限するという付随的効果を得ることを可能にする。

ドイツ特許公報ＤＥ３９４１１５３Ａ１ ヨーロッパ特許公報ＥＰ２２９９１５２Ａ２ 国際公開公報ＷＯ８４／０１７９９Ａ１ 米国出願公開公報ＵＳ２０１０／１９３０４３Ａ１

そのような目的は、請求項１に記載のボール弁と、請求項９に記載の方法によって達成される。それらに従属する請求項は、好ましい実施形態の変形を提示している。

本発明の目的は、添付図面の助けを借りてここで詳細に説明される。

可能な実施形態に従う、本発明の対象たるボール弁の分解図である。 ３つの流体ダクトの展開軸が配置されるところの平面Ｐに沿った図１の組み立てられた弁の断面図である。

上記図面を参照すると、参照符号１は、全体としてボール弁を示している。

そのような弁１は、弁本体２と、少なくとも１つの中空ボール１４と、２つ以上の封止要素１０、１０’、１２と、ボール圧縮要素１６とを備える。

弁本体２は、少なくとも１つの封止座４、４６と、ボール座６と、ボール座６内に収束する少なくとも３つの流体ダクト８、８’、８”とを画定（区画）する。

変形例によれば、弁本体２は、単一のボール座６を画定する。

さらなる変形例によれば、弁本体２は、２つまたは３つの封止座４、４６を画定する。そのような変形例によれば、弁１は、好ましくは、そのような座４、４６の数に対して等しい数の封止要素１０、１２を備える。

さらに別の変形例によれば、弁本体２は、３つまたは４つの流体ダクト８、８’、８”を画定する。

少なくとも三方を有する弁の実施形態では、少なくとも３つの流体ダクト８、８’、８”は、好ましくは、例えば図２において概説されるように、略同一平面Ｐにある展開軸Ｘ、Ｘ’、Ｘ”の周囲に展開する。

図示されていない実施形態では、少なくとも四方を有する弁に関連して、そのような弁は、前述の平面Ｐに対して好ましくは直交して入射する（例えば、図１、図２において概説される）更なる展開軸Ｚの周囲に展開する任意の第４のダクトを備えてもよい。

図示されていない更なる実施形態では、少なくとも四方を有する弁に関して、そのような弁は、他の流体ダクト８、８’、８”の展開軸Ｘ、Ｘ’、Ｘ”が配置される同一平面Ｐにある更なる展開軸Ｚの周囲に展開する任意の第４のダクトを備えてもよい。

好ましくは、弁本体２は、２つの流体ダクト８’、８”のみの近位入口４２、４４に封止座４’を画定する。ここで、用語「近位」はボール座６への接近または近接を指す。

必要に応じて、流体ダクト８’の１つは、展開軸Ｘ’に沿ってそのようなダクト８’の通路部分に広くまたは完全にオーバーラップするところの弁本体２の本体壁４８に面していてもよい。

そのような実施形態によれば、封止座４６は、本体壁４８において、より正確には、本体壁４８と中空ボール１４との間において識別（又は確認）され得る。

少なくとも四方を有する弁の可能な変形例によれば、任意の第４のダクトは、ちょうど説明した本体壁４８に（具体的には、部分的にまたは完全に置き換えて）配置されてもよい。

中空ボール１４は、ボール座６内に収容されると共に、例えばダクト対間で、前述した流体ダクト８、８’、８”の間の流体連通を許容／防止するように、弁本体２に対して移動可能である。

好ましい変形例によれば、弁１は、弁本体２によって画定されたボール座６に対して等しい数で中空ボール１４を備える。

好ましくは、中空ボール１４は、回転軸Ｒを中心として弁本体２に対して回転可能である。例えば、回転軸Ｒは、平面Ｐに直交していてもよい。

より正確には、ボール弁１は、そのような本体から部分的に突出するように弁本体２によって画定されたロッド座３０内に挿入される中空ボール１４の制御ロッド２８を備えることができる。好ましくは、ロッド座３０は、ボール座６に隣接している。

図１に概説される実施形態では、制御ロッド２８は、好ましくは、中空ボール１４の外側スリット３２内に、特にその第１の端部２８’にて挿入／係合される。有利には、そのような第１の端部２８’は、外側スリット３２に形状および／または力によって結合されるように適合（一致）される。

必要に応じて、制御ロッド２８は、弁本体２の内面（図では見えないが、ボール座６に面している）に当接するように構成された環状面３８を画定するロッド突起４０を備えてもよい。例えば、ロッド突起４０は、第１の端部２８’に配置される。

制御ロッド２８の第２の端部２８”には、好ましくは回転において中空ボール１４を移動させるために、例えばノブまたはレバーなどのアクチュエータ要素が固定されてもよい（図示しない）。

相互に連通することができるダクトの数に関しては、これは、中空ボール１４がその内部を識別する貫通キャビティ１８のタイプに依存する。

様々な実施形態によれば、貫通キャビティ１８は、「Ｌ」または「Ｔ」字の形状を有する略円筒形とすることができ、後者の変形例は、例えば図に示されている。

特に好ましい実施形態によれば、貫通キャビティ１８は、弁本体２に収容される封止要素１０、１２の少なくとも内側端縁２２以上のサイズの少なくとも１つの環状入口２０（好ましくは、その全ての入口）を有する。

その結果、そのような変形例によれば、環状入口２０は流体ダクト内に突出しない。

流体ダクト８、８’、８”に関して、１つ以上のダクトは、好ましくは、本弁１が接合可能な１つ以上の外部ダクト（図示しない）と結合するための機械的手段を備える。

一例として、機械的結合手段は、流体ダクト８、８’、８”の内側ネジ山、外側ネジ山、または（「ナットアンドテール」型の）ナット継手を備えることができる。

２つ以上の封止要素１０、１０’、１２のうちの少なくとも１つは、中空ボール１４に当接して封止座４、４６内に配置され、より正確には、中空ボールの外面３４と当接する。

前述した流体ダクトのうちの１つのみが、そのような要素１０、１２およびそのようなボール１４をそれぞれ封止座４、４６およびボール座６内に位置決めするために、弁本体２の内部の封止要素１０、１２および中空ボール１４の導入ダクト８として作用する。

その結果、好ましくは、導入ダクト８は、中空ボール１４の障害（妨害）よりも大きく、且つ弁本体２に関連する封止要素１０、１２、または複数の封止要素の障害（妨害）よりも大きな遷移部３６を囲む。

これにより、上述した全ての構成要素は、導入ダクト８によって弁本体の同じ側から導入されることができる。

ボール弁１は更に、他の封止要素１０’を収容するためにさらなる封止座４’を画定し且つ弁本体２の導入ダクト８に接続されて中空ボール１４に対してそのような要素１０’を押圧するボール圧縮要素１６を備える。

したがって、上述した封止要素１０、１２に加えて、弁は、ボール圧縮要素に配置された別の封止要素１０’を備え、ボール圧縮要素は中空ボールに対して要素１０’を押圧してもよい。

図示の実施形態では、ボール圧縮要素１６は、導入ダクト８に固定される環状体を備える。

説明した変形例によれば、封止要素１０、１０’、１２のいずれか１つは、環状または管状の形状であってもよい。好ましくは、封止要素１０、１０’、１２のうちの１つ以上は、各展開軸Ｘ、Ｘ’、Ｘ”の周囲に展開し、好ましくは流体ダクトに同軸に取り付けられる。

単なる一例として、ボール圧縮要素１６は、弁本体２に対して例えば螺合および／または溶接などの不可逆的な方法で接合される。

有利な変形例によれば、弁１は、少なくとも１つの封止座４、４’、４６において、より正確には封止要素１０、１２と弁本体２との間および／または他の封止要素１０’とボール圧縮要素１６との間において弾性要素２４を備える。

弾性要素２４は、有利には、中空ボールをボール座６に挿入し、場合によってはボール座から取り外すように中空ボール１４によって圧縮可能である。

具体的には、１つ以上の封止要素１０、１２が配置された後に、中空ボール１４がその座６に挿入されるため、既に弁本体内に位置決めされた要素の障害（妨害）に起因してボールの挿入の収まりが良くないことがある。

好ましい変形例によれば、１つ以上の封止要素１２は、ボール座６内の中空ボール１４の移動時に前記封止要素１２の変形を制限するように、封止座４、４６に少なくとも部分的に挿入される補強要素２６（例えば、環状または管状形状）に結合される。

図示の実施形態では、補強要素２６は、封止要素１２内に少なくとも部分的に収容される。好ましくは、展開軸Ｘ、Ｘ’、Ｘ”に関して、補強要素２６は、封止要素１２に対して半径方向の内側に配置される。

有利には、弾性要素２４および／または補強要素２６は、−仮に設けられている場合−導入ダクト８によって封止座４、４６にて弁本体２内に導入される。

上述した目的はまた、以下に説明されるようなボール弁の製造方法によっても達成される。

好ましくは、そのような製造方法は、先の実施形態のいずれかに記載のボール弁１を得ることを目的とする。結果として、このことが明示的に述べられていない場合であっても、そのような方法は、上記の説明から−プロセスまたは構造の観点から−任意の好ましい又は二次的な、控除可能な特徴（非必須の特徴）を含むことができる。

本製造方法は、以下のステップを備える。即ち、

ｉ） 少なくとも１つの封止座４、４６と、ボール座６と、ボール座６内に収束する少なくとも３つの流体ダクト８，８’，８”とを画定する弁本体２を設けるステップと、

ｉｉ） 弁本体２内の少なくとも１つの封止要素１０、１２の導入ダクト８として作用するそのような流体ダクトのうちの１つのみを介して、要素１０、１２を封止座４、４６内に位置決めするステップと、

ｉｉｉ） 導入ダクト８を介して、封止要素１０、１２に当接させて少なくとも１つの中空ボール１４をボール座６内に位置決めすることにより、様々なダクト８，８’，８”間の流体連通を許容／防止するようにボール１４が弁本体２に対してその座６内で移動可能となるステップと、

ｉｖ） 別の封止要素１０’を収容する更なる封止座４’を画定するボール圧縮要素１６を弁本体２の導入ダクト８に接続し、中空ボール１４に対してそのような要素１０’を押圧するステップと、を備える。

特に有利な実施形態によれば、ステップｉｉ）は、とりわけ、封止要素１０、１２と弁本体２との間および／または封止要素１０’とボール圧縮要素１６との間において、少なくとも１つの封止座４、４’、４６に弾性要素２４を位置決めするステップを備える。

そのような解決策の有利な態様によれば、弾性要素２４は、ボール座６に挿入し、場合によってはボール座から取り外すステップｉｉｉ）の間に中空ボール１４によって圧縮可能である。

更なる変形例によれば、本方法は、以下のサブステップを備えてもよい。即ち、
ａ）ステップｉｉｉ）の上流において且つ導入ダクト８によって制御ロッド２８を弁本体２内に挿入するサブステップと、
ｂ）弁本体２から部分的に突出するように、ボール座６に隣接する弁本体２によって画定されたロッド座３０にロッドを配置するサブステップと、
ｃ）ステップｉｉｉ）の間において、制御ロッド２８を中空ボール１４の外側スリット３２に係合させるサブステップと、を備えてもよい。

革新的なことに、本発明の対象たる弁および方法は、従来技術に関連して言われている欠点を効果的に克服することを可能にする。

より正確には、本弁および本方法は、弁本体に関連するボール圧縮要素の数を削減し、そのような弁を製造するために必要な材料の負担（負荷）および使用を著しく制限するように設計されている。

有利には、本発明の対象たる弁および方法は、ダクトがボールの上流および下流の双方において本質的にボトルネックがないので、弁内部の流体のほぼ完全な通過を得ることを可能にする。

有利には、供給される流体のパリティにおいて、本発明の弁および方法は、より経済的な方法で製造されたより小さくて軽い弁を実現することを可能にする。

有利には、本発明の弁は、互いに完全に整列した封止座を得ることを可能にし、結果として信頼性を高める。

有利には、本発明の弁は、様々な種類の設備への接続の可能性に関して極めて多用途である。

有利には、本発明の弁および方法は、弁本体内にボールを挿入する際に封止に応力がかからない（したがって、劣化の危険性がない）ため、極めて容易な取り付けを得ることを可能にする。

有利には、本発明の弁は、特に上述した手段のおかげで、極めて信頼性が高く再現性のある動作を有する。

当業者であれば、特定の必要性を満たすために、他の機能的に等価な要素の変更および変形または置換をボール弁の及び前述した方法の実施形態に導入することができよう。

更に、そのような変形例は、以下の特許請求の範囲によって定義される保護の範囲内に含まれる。

更にまた、可能な実施形態に属すると記載された各変形例は、他の記載された変形例とは独立して実行可能である。

１ ボール弁
２ 弁本体
４，４’ 封止座
６ ボール座
８，８’，８” 流体ダクト（８は「導入ダクト」でもある）
１０，１０’ 封止要素
１２ 封止要素
１４ 中空ボール
１６ ボール圧縮要素
１８ 貫通キャビティ
２４ 弾性要素
２６ 補強要素
３６ 遷移部
４６ 封止座

Claims (10)

1. ボール弁（１）であって、
   少なくとも１つの封止座（４，４６）、ボール座（６）、および前記ボール座（６）に収束する少なくとも３つの流体ダクト（８，８’，８”）を画定する弁本体（２）と、
   前記ボール座（６）内に受容されると共に、前記流体ダクト（８，８’，８”）の間における流体連通を許容／防止するべく前記弁本体（２）に対して移動可能である少なくとも１つの中空ボール（１４）と、
   ２つ以上の封止要素（１０，１２）であって、そのうちの少なくとも１つが前記中空ボール（１４）に当接した状態で前記封止座（４，４６）に配置される、２つ以上の封止要素と、
   を備えており、前記流体ダクトのうちの１つだけが、前記封止座（４，４６）および前記ボール座（６）内にそれぞれ前記封止要素（１０，１２）および前記中空ボール（１４）を位置決めするために、前記弁本体（２）内で前記封止要素（１０，１２）および前記中空ボール（１４）の導入ダクト（８）として作用するものであり、
   当該ボール弁（１）は更に、
   他の封止要素（１０’）を収容するべく更なる封止座（４’）を画定すると共に、前記弁本体（２）の前記導入ダクト（８）に接続されて前記中空ボール（１４）に対して前記封止要素（１０’）を押圧するボール圧縮要素（１６）、
   を備えてなり、
   前記弁本体（２）によって、３つの封止座（４，４６）が画定され、前記ボール圧縮要素（１６）によって、別の１つの封止座（４’）が画定されており、その結果、当該ボール弁（１）は、合計４つの封止座（４，４’，４６）と、これらの封止座に対応する４つの封止要素（１０，１０’，１２）とを備えている、ボール弁（１）において、
   当該ボール弁（１）は更に、
   １つ以上の封止要素（１２）に結合された補強要素（２６）であって、前記ボール座（６）における前記中空ボール（１４）の運動時に、前記封止要素（１２）の変形を抑制すべく前記封止座（４，４’，４６）に少なくとも部分的に挿入される補強要素（２６）、
   を備えており、
   前記補強要素（２６）は、封止要素（１２）内に少なくとも部分的に受容されており、前記流体ダクト（８，８’，８”）の１つ以上がその周りに展開するところの展開軸（Ｘ，Ｘ’，Ｘ”）に関して、前記補強要素（２６）は、前記封止要素（１２）に対し半径方向の内側にのみ配置されていることを特徴とする、ボール弁。
2. 前記導入ダクト（８）は、前記中空ボール（１４）の妨害よりも大きく、且つ、前記弁本体（２）に関連する前記封止要素（１０，１２）の妨害よりも大きい遷移部（３６）を取り囲んでいる、請求項１に記載のボール弁。
3. 前記中空ボール（１４）は、前記弁本体（２）内に受容される前記封止要素（１０）の内側端縁（２２）に少なくとも等しいか又はそれよりも大きいサイズの環状入口（２０）を少なくとも１つ有する貫通キャビティ（１８）を、それ自体の内部に確保する、請求項１または２に記載のボール弁。
4. 前記封止要素（１０，１２）と弁本体（２）との間、及び／又は前記封止要素（１０’）と前記ボール圧縮要素（１６）の間において、少なくとも１つの封止座（４，４’，４６）に対応する弾性要素（２４）を備え、
   当該弾性要素（２４）は、前記中空ボール（１４）によって圧縮可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボール弁。
5. 前記補強要素（２６）は、環状または管状の形状をなしている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のボール弁。
6. 少なくとも３つの流体ダクト（８，８’，８”）は、略同一平面（Ｐ）にある展開軸（Ｘ，Ｘ’，Ｘ”）の周囲に展開しており、
   前記平面（Ｐ）に対し入射又は直交する更なる展開軸（Ｚ）の周囲に展開するところの第４のダクトを備えてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のボール弁。
7. 前記弁本体（２）は、３つまたは４つの流体ダクト（８，８’，８”）を画定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のボール弁。
8. 前記中空ボール（１４）はそれ自体の内部に、略円筒形の、または「Ｌ」もしくは「Ｔ」字の形状を有する貫通キャビティ（１８）を確保している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のボール弁。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のボール弁（１）の製造方法であって、
   ｉ） ３つの封止座（４，４６）、ボール座（６）、および前記ボール座（６）に収束する少なくとも３つの流体ダクト（８，８’，８”）を画定する弁本体（２）を提供するステップと、
   ii.a） 前記弁本体（２）内で、前記３つの封止座（４，４６）の数と等しい数の封止要素（１０，１２）の導入ダクト（８）として機能するところの前記流体ダクトのうちの１つだけを介して、前記封止座（４，４６）に前記封止要素（１０，１２）を位置決めするステップと、
   ii.b） 前記導入ダクト（８）により、前記封止座（４，４６）にて、前記弁本体（２）内に補強要素（２６）を導入するステップであって、前記補強要素（２６）は、封止要素（１２）内に少なくとも部分的に受容されており、前記流体ダクト（８，８’，８”）の１つ以上がその周りに展開するところの展開軸（Ｘ，Ｘ’，Ｘ”）に関して、前記補強要素（２６）は、前記封止要素（１２）に対し半径方向の内側にのみ配置される、ステップと、
   iii） 前記導入ダクト（８）を介して、少なくとも１つの中空ボール（１４）を前記ボール座（６）に、前記封止要素（１０，１２）に当接状態で位置決めするステップであって、前記中空ボール（１４）が、前記ダクト（８，８’，８”）間の流体連通を許容／防止するべく前記弁本体（２）に対して移動可能である、ステップと、
   iv） 別の一つの封止要素（１０’）を受容するように更なる封止座（４’）を画定するボール圧縮要素（１６）を、前記弁本体（２）の前記導入ダクト（８）に接続して、前記別の一つの封止要素（１０’）を前記中空ボール（１４）に対して押圧するステップと、
   を備えてなる方法。
10. 前記ステップii）が、
    前記封止要素（１０，１２）と弁本体（２）との間、及び／又は前記別の一つの封止要素（１０’）と前記ボール圧縮要素（１６）との間に、少なくとも１つの封止座（４，４’，４６）に対応する弾性要素（２４）を位置決めするステップを備え、
    当該弾性要素（２４）が、前記ステップiii）の際に前記中空ボール（１４）によって圧縮可能である、請求項９に記載の方法。

Images