JPS59218517A - 流体流変換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくとも正５常時に一方向性の流体流の流量
に応答して′差圧力を発生するための流体流変換器に関
する。

よシ詳細には、本発明は、正常時の下流方向、に次第に
広がったのど部１３を形成しである流体用の流路１２を
形成するハウジングと、流れが全くないとき、あるいは
非常にわずかな流れしかないときに、のど部の小径端部
を塞ぐようにし、かつこのために配置された弁部材とを
備え；弁部材がスピンドルに取付けられ、スキンドルが
のど部から正常時の上流方向に延び、かつのど部の上流
でのど部と隣接した軸受によって摺動０］′能に支持さ
れ、軸受が軸受支持体によってハウジング１ノして固定
支持されておｐ；弁部材をのど都に接近するようにハウ
ジングに対して上流方向に付勢するための軸方向に延び
た圧縮スゲリングを備え；ハウシングが流体流によって
のど部に生じた差圧力を検出するために二つのポートを
夫々のど部の上流および下流に有する、少なくとも正常
時に一方向性の流体流の流量に応答して差圧力を発生さ
せるための流体流変換器に関する。

英国特杵明細書第１４９０９８９号はこの特許の図面の
第１図にこのような流体流変換器を開示している。しか
しながら、この変＃！器は多くの欠点すなわち不都合を
有している。第一に、「ハウジング」は上流端部および
下流端部が（多分）のど部２５から遠く離れている／４
′イグ・ラインで必シ、故に、特にのど部が簡単な円錐
台形ののど部ではなく複雑な曲率を有しているので、の
ど部がどのようにして作られたかは明らかでない。第二
に、弁部材を上流方向に付勢する圧縮スゲリングは弁部
材自身の下流に位置しているが、圧縮スプリングの下流
端部が流路を厳しく制限する効果を有する支持体（開示
されていない′）による以外はどのようにして支持され
るかは明らかでない。第三に、軸受は軸方向の長さが比
較的に短いスピンドルに係合するのみであシ、従ってぐ
らぐらしやすい。このぐらぐらする傾向は、弁部材がの
ど部の小径端部を塞ぐか、あるいはほとんど塞ぎつつあ
るときの非常にわずかな流量については特に不都合であ
る＠何故なら、弁部材とのど部との間の流体が流れる隙
間が比較的大きく変化し、その結果、流量が非常にわず
かであるとき、流体流によって生じる差圧力が変化する
からである。

さらに、英国特許明細書第１４９０９８９号は弁部材と
のど部の小径端部との正確な同心性をどのようにして達
成するかについて示してない。

英国特許明細書第１４９０９８９号の第３図には、逆方
向の流体流を可能にするために二方向性の構成が提案さ
れている。しかしながら、提案された構成は多くの理由
で非実用的である。

第一に、軸受がのど部の小径端部の上流で間隔なへだて
ているので、スピンドルは大きく突出し、その結果弁部
材は最も正確に位置決めされることを必要とする箇所、
すなわち、のど部の最も狭幅の部分（すなわら、いずれ
かののど部）に不正確に位置決めされることになる。第
二に、弁部材の初期位置すなわちゼロの流れ位置をいか
に調節するかについての提案がなく、かつそうする明白
な方法がない。

他のそれほど関連していない先行技術には、英国特許明
細書第１１９０９１２号および第１５６６２５１号（共
にＧｅｒｖａｓｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｌｔｄ、
）および米国特許明細書第３５５４０３１号（Ｄ。

Ｔｕｒｎｅｒ　）がある。

本発明は１、好ましくは、高圧流体圧システムに組入れ
るようにした流体流変換器に適用される。

少なくとも正常時に一方向性の流体流の流量に応答して
差圧力を発生させるための流体流変換器を合理的なコス
トでの非常に広い範囲の流量で流体圧システムに設ける
ことは本発明によって可能であると思われる。

本発明によれは、以Ｆのような、少なくとも正常時に一
方向性の流体流の流量に応答して差圧力を発生させるた
めの流体流変換器が提供される。すなわち、この流体流
変換器抵正常時の下流方向に次第に広がったのど部を形
成しである流体用の流路を形成するハウジングと、流れ
が全くないときあるいは非常にわずかな流れしかないと
きに、のど部の小径端部を塞ぐようにし、かつこのため
に配置された弁部材とを備えている。弁部材はスピンド
ルに取付けられ、スピンドルはのど部から正常時の上流
方向に延び、かつのど部の上流だがのど部と隣接した軸
受によって摺動可能に支持されている。軸受は軸受支持
体によってハウーゾングに対して固定支持されている。

さらに、この変換器は弁部材をのど部に接近するように
ハウジングに対して上流方向に付勢するための軸方向に
延びた圧縮スゲリングを調えている。ハウジングは流体
流によってのど部に生じた差圧力を検出するために二つ
のポートを夫々のど部の上流および下流に有する。本発
明の流体流変換器は、ハウジングが連結手段をハウジン
グの上流端部および下流端部に有することによって流体
流システム中に絹入れ自在になっていること、スゲリン
グが弁部材の上流に配置されかつスピンドルの上流端部
に作用すること、ハウジングの下流端部を通ってのど部
および弁部材までの通路が実質的に妨げられていないこ
と、および特に弁部材がのど部をほとんど閉じつつある
とき、弁部材に非常に正確に整合するために、軸受がの
ど部の小径端部に密に隣接した実質的な長さのスピンド
ルに係合することを特徴としている。

ハウジングが２個以上の部片で作られた場合の可能性の
ある漏れ問題および構造上の弱さを回避するために、好
ましくは、ハウジングは一部片で作られる。

好ましくは、ハウジングの上流端部および下流端部のと
ころの連結手段はめねじである。ハウジングを組入れる
流体流システムに留意して、これらねじが標準サイズの
ものであるならば、これらねじをめねじ（おねじに対向
するような）にすることにより、ハウジングの内部の接
近性を最大にする。

好ましくは、のど部は実質的に円錐台形である。これに
より、流体流の非常に小い流量で流体流の流量の比敦的
小さい変化に対して比較的広い差圧力変化が得られ、よ
シ大きい流量では、差圧力の変化は比較的より小さくな
る。差圧力を比例電気信号に変換して情報をある距離伝
送するか、デジタル型標示器を駆動するか、あるいはデ
ータをコンピュータ等に入力することを望むならば、プ
ログラム・リード・オンリー・メモリー・（ｒＰＲＯＭ
Ｊ　）型グロセ、サーを使用して、言わば、曲線を直線
に変換すればよい。

好ましくは、弁部材は正常時の下流方向にチー／？状に
なった円錐台形状である。このことは、変換器が弁部材
とスピンドルとの間に作用して逆方向の流体流を可能に
する第二スゲリング（以下を参照せよ）を組入れるなら
ば、特に有利なものである。

好ましくは、軸受支持体はハウツノグー１１１！１面の
みから実質的に半径方向内方に延びている。

好ましくは、ハウジングは流路の拡大部をのど部の小径
端部の実質的にすぐ上流に形成しており、弁部材はこれ
とスピンドルとの間に作用して逆方向の流体流を可能に
する第二スノリング（上記を参照）の予負荷付勢に対向
してのど部の小径端部から上記拡大部内に上流方向に可
動である。弁部材は、正常時の下流方向にチーツク状に
なった実質的に円錐台形であるならば、少なくとも第ニ
スプリングが十分に圧縮されたときにこの第ニスプリン
グに順応することができる。

上記の流体流変換器を製造する好ましい方法は、＆）ハ
ウジング、軸受および軸受支持体を互いに組立て、かつ
固定して一副組立体を形成する工程と；ｂ）のど部およ
び軸受を少なくとも部分的に仕上げ加工する工程と；ｃ
）弁部材およびスピンドルを互いに組立てて他の組立体
を形成する工程と；ｄ）弁部材およびスピンドルを少な
くとも部分的に仕上げ加工する工程とを含み、工程ｂ）
が工程ａ）に続いてのど部と軸受との正確な相互同心性
を達成すること、および工程ｄ）が工程Ｃ）に続いて弁
部材とスピンドルとの正確な相互同心性を達成すること
を特徴として込る。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例について説明
する。

図面を参照すると、少なくとも普通一方向性流体流の流
量に応答して差圧を生じさせるための図示の流体流変換
器１ｏは流体用の流路１２を形成する一体ハウジング１
１を備え、流通１２には、正常時の下流方向に（すなわ
ち、第１図において左側から右側へ）次第に広がったの
ど部１３を形成しである。流れが全くないかあるいは非
常にわずかな流れしかないときに、のど部１３の小径端
部１５を塞ぐようにし念弁部材１４が配置されておシ、
弁部材１４はスピンドルＪ６に取付けられ（かつ固定さ
れ）でいる。スピンドル１６はのど部１３から正常時の
上流方向に延び、かつのど部１３の上流で、のど部１３
に隣接した軸受１７によって摺動可能に支持されている
。軸受１７は一体の軸受支持体２６によってハウジング
１ノに対して固定支持されている。軸方向に延びた第一
圧縮コイルスプリング１８はのど１小１３を閉じるよう
に弁部材１４をハウジングに対して上流方向に付勢して
いる。ハウジング１１は流体流によってのど部１３に生
じた差圧の検出用の二つのホード１９．２０を夫々のど
部１３の上流および下流に有している。

ハウジング１１は、めねじ２１，２２の形態をなす連結
手段を夫々ハウシング１１の上流端部２３および下流端
部２４に有することによって、流体流システム（図示せ
ず）、好ましくは高圧流体圧システム中に組入れるよう
にしである。第１図に示すように、第一メグリング１８
は弁部材１４の上流に配置され、かつスピンド９ルノ６
の上流端（部分）２５に作用する□第１図および第３図
にはっきシ示すように、ハウジング１１の下流端部２４
を通ってのど部１３および弁部材１４までの出入９は実
質的に妨げられない。そのうえ、軸受１７は、特に弁部
材１４がのど部１３′！、たけのど部１３の小径端部１
５をほとんど閉じつつあるとき、弁部材１４に非富に正
確に整合するために、のど部１３の小径部分１５に密に
隣接した実質的な長さのスピンドル１６に係合スル。

第１図および第３図に示すように、のど部１’３ｆよ正
常時の下流方向に広がった（上述の如く）実′べ的に円
錐台形である。

弁部材１４は（Ｆ常時の下流方向にチー／や状になった
実冴的に円錐台形である。軸受支持体２６はハウジング
１１の一画面２７のみから実質的に半径方向に内方に延
びている。

ハウソング１）はのど部１３の小径端部１５の実Ｊ（的
にすぐ上流に流路１２の拡大部２８を形成している。弁
部材１４は弁部材１４とスピンドル１６との間に作用し
て逆方向の流体流を可能ニスる第ニスプリング２９の予
負訝嚇に対向してのど部１３の小径端部１５から拡大部
２８内に上流方向に（ｉｌ１図では右側から左側へ）可
動である。弁部材１４は、正常時の下流方向にテーパ状
になった実質的に円錐台形であるため、少なくとも第ニ
スプリング２９が十分に圧縮されたとき、第二スゲリン
グ２９に順応することができる。

特に第３図を参照すると、のど部１３の小径端部１５を
拡大部２８と相互に連結する流路１２の比咬的短い平行
辺付き部分３０が設けられている。上流ｙＪ？−ト１９
が拡大部２８内に開口し、下流ポート２０がのど部１３
の下流端部とねじ２２の下流端部との中間にある他の拡
大部３１内に開口している。

ハウジング１１の拡大部２８はアームの部分環状リプす
なわち軸受台２６をキー止めする環状または部分環状の
溝３３を備えて軸受台２６がハウシング１ノに対してね
じれることを防止する。ヘッド付きねじ３５は図示のよ
うに軸受支持体２６のねじ穴にねじ込まれ、そして工業
用嫌気性接着剤を使用してそれらを互いに永久的に固定
しているので、軸受支持体２６はハウジング１ノに対し
て不動になっている。いわゆる「ダウティシール（Ｄｏ
ｗｔｙ　５ｅａｌ　）　ｊ　３６　（金属製外ワッシャ
に接合された矩形の分割内ゴムリングよりなる）がねじ
３５のヘッドとハウジング１１の環状肩部との間に設け
られて周知のようにして流体密シールをなしている。

組立ての目的で、軸受１７およびその一体支持体２６を
上流のねじ部分２２を通して拡大部２８内に導入するこ
とは全く容易である。

正確な相互同心性を確保するためには、のど部１３、平
行辺付きの部分３０および軸受１７の内表面３７をすべ
て仕上げ機の一回のセットで仕上は加工するのは軸受支
持体２６がハウジング１ノに不動に固定された後のみで
ある。

「−回のセット」と（ｒｉ、ハウジング１１と、軸受１
７と、支持体２６とよりなる組立てられ、かつ互いに固
定された副組立体３８が仕上げ機で組立てられ、次いで
、のど部１３、平行辺付きの部分３０および軸受の内表
面３７の加工がすべて仕上げ機の生成軸に対して副組立
体の位置を調節することなしに行なわれることを意味す
る。

第４図において、第二副組立体３９がなかんスく弁部材
１４とスピンドル１６とによって形成されている。よ勺
詳細には、スピンドル１６はその上流端部２５に隣接し
たねじ４０とその下流端部４１に隣接した他のねじ４２
で形成されている。下流端のねじ４２は直径の減少した
部分４４によってスピンドル１６の主部分４３から間隔
をへだてている。弁部材１４は、段付きスゲリング台４
５を予め装着した後、ねじ４２に永久的にねじ止めして
接合（例えば、工業用嫌気性接着剤によって）される。

なお、段付きスプリング台４５は部分４４および第二ス
ゲリング２９の境界内でスピンドル１６上を自由に摺動
することができ、第ニスプリング２９は予め負荷され、
かつ弁部材１４とスゲリング台４５との間に作用する。

副組立体３９は弁部材１４がスピンドル１６に接合され
た後に一回のセットで部分的に仕上げ加工されるので、
スピンドル１６の主部分４３０表面（これ？ｉ軸受１７
の内表面３７に摺動係合するようになっている）と弁部
材１４の外リム４６（これはのど部１３の小径端部１５
および流路１２の平行辺付き部３０に保合するようにな
っている）との正確な同心性が達成される。

副組立体３９の仕上げ加工および軸受１７におけるその
位置決め後、第一スプリング１８がスピンドル１６に装
着され、８１肩節可能なスプリング台４７がスピンドル
１６の上流端部のねじ４０にねじ市めされるので、第一
スプリング１８はスプリング台４７と軸受１７の円形の
突出部４８によって形成された肩部との間に（故に、ス
ピンドル１６の上流端部２５に）作用する。

すでに述べたように部分４４の境界内で自由に摺動する
ことができる段付きスプリング台４５は、普通、スピン
ドル１６の主部分４３と部分’　４　（！：の間でスピ
ンド９ル１６に形成された肩部とのその保合によって位
置決めされる。

使用中、スゲリング台４７は、第一スプリング１８が軸
受１７（すなわち、その突出部４８によって形成された
肩部）とスプリング台４ン自身とに接触状態にあるが、
それら両者間で圧縮されないように調節され、弁部材１
４の比較的鋭い外リム４６がのど部１３の小径端部ノ５
と流路１２の平行辺付き部分３０との中間平面で軸方向
に位置決めされるようになっている。

弁部材１４およびのど部１３の相互の位置決めが極めて
直接的かつ剛性であるため、これら部分間の初めの直径
遊隙は非常に小さくてもよい。

流体流がハウジング１１の上流端部２３のところの入−
口から流通１２を通って７・ウジフグ１ノの下流端部２
４のところの出口まで増大するにつれて、弁部材１４は
漸次下流に（第１図では右側に）動いてその外リム４６
とのど部１３の成形壁との間の環状オリフィス面積を次
第に増すと同時に、第一メグリング１８を圧縮する０か
くして、変化する差圧力が第一スジリング１８の割合お
よびのど部１３の所定の断面形状に応じてのど部１３に
生じる。この差圧力は上流ポート１９および下流ボート
２ｏでの配管（ｔａｐｐｉｎｇ　）によって検出するこ
とができる。

例えば、ｙｆ！−ト１９．；ｔｏに連結するための好適
な差圧計が本出願人の出願第Ｐ４６５３６号に開示され
ている。

典型的には、例えば、弁部材１４の外リム４６、のど部
１３の小径端部１５および流路１２の平行辺付き部分３
０が仮に直径２１ミリメートル（調）のものであるなら
ば、一方では外リム４６とのど部の小径端部１５との、
他方では流路の部分３０と小径端部１６との間の最小の
直径遊隙は余分の製造コストを招くことなしに０．０２
　ｔｍはどに小さくてもよい。これにより、正常流体圧
運転中、例えば、２ｏｏ：１の測定範囲を全く容易にか
つ経済的に達成することができる。

逆方向の流体流が流路１２に（）・ウノングの正常時の
下流端部２４から正常時の上流端部２３）起る場合、逆
圧が上昇してスプリング２９の予負荷に打ち勝つたびに
第ニスシリング２９が屈する。これは二つの主な効果が
ある。

一つは、逆の極性の著しい差圧信号（例えば、ｌポンド
／１ｎ２すなわち０．０７バール）がポート１９．２０
に現われて、逆流の割合が極めて小さくても逆流が生じ
ているということを示す点である。他の効果は、逆方向
の差圧力がスゲリング２９の予負荷に打ち勝つに十分に
上昇するたびに、弁部材１４の外リム４６は流路の部分
３０から急に流路の拡大部２８内に動くことができ、か
くして変換器１０の諸構成要素（ｔたは連結されている
ならば、差圧ｉｔ　＞のいずれも損傷することなしに、
あるいは校正精度を損失することなしによシ多くの逆流
を比較的容易に通すことができる点である。逆流が伴出
−すると、弁部材１４は再びその正常な初期位置につい
て弁部材１４と段付きスプリング台４５との間に作用す
る第ニスプリング２９の影響を受けてのど部の小径端部
１５を実質的に塞ぐ。

可能な変形例では、ハウジング１１の上流端部２３およ
び下流端部２４のところのねじ２１゜２２は変換器を流
体圧システム内に連結する目的でフランジ（図示せず）
と取シ替えてもよい。

第５図は流体流の非常に小さい流量における流体流量の
比較的小さい変化に対しての差圧力の比較的広い変化を
示しており、流体流のよシ大きい流量では、流体流量の
同じ変化に対して差圧力の変化が比較的小さくなり、こ
れはのど部１３の円錐台形状の特徴を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化する流体流変換器の長さ方向の
断面図；第２図は第１図の線■−■で示される平面に沿
った断面図；第３図はハウジングと、軸受と、軸受支持
体とよシなる副組立体の第１図に相当する図；第４図は
他の副組立体、すなわち、弁部材とスピンドルとよりな
る副組立体の第１図に相当する図；および第５図は流体
流の流量の変化率チに対する差圧力の誉化率チを示す図
である。 １０・・・流体流変換器、１１・・・ノ・ウゾング、１
２・・・流路、１３・・・のど部、１４・・・弁部材、
１５・・・のど部の小径端部、１６・・・スピンドル、
１７・・・軸受、１８・・・第一スゲリング、１９．２
０・・・ボート、２１．２２・・・めねじ、２３・・・
ノ・ウゾングの上流端部、２４・・・ノ・ウジングの下
流端部、２５・・・スピンドルの上流端部、２６・・・
軸受支持体、２８・・・流路の拡大部、２９・・・第ニ
スシリング、３０・・・流路の平行辺付き部分、３１・
・・池の拡大部、３５・・・ねじ、４０．４２・・・ね
じ、４５・・・段付きスプリング台、４７・・・スゲリ
ング台。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦図面の浄書（
内容に変更なし） Ｆｉｇ、２゜ Ｆｉｇ、３　。 ５ Ｆｉｇ、４゜ 特許庁長篇　　若　　杉　　和　　夫　　　殿１．事件
の表示 ＩｆＳ願昭５９−０４１２１８号 ２、発明の名称 流体流親換器及びその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 フルーイド・デバイシーズ争リミテッド４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　正常時の下流方向に次第に広がったのど部１３を
   形成しである流体用の流路１２を形成するハウシング１
   １と、流れが全くないとき、あるいは非常に→フずかな
   流れしかないときに、のど部１３の小径端一部１５を塞
   ぐようにし、かつこのために配置された弁部材とを備え
   ；弁部材１４がスピン１ル１６に取付けられ、スピンド
   ゛ル１６がのど部１３から正常時の上流方向に延びかつ
   のど部１３の上流でのど部１３と隣接した軸受１７によ
   って摺動可能に支持され、軸受１７が軸受支持体２６に
   よってハウシング１１に対して同市支持されておシ；弁
   部材１１をのど部１３に接近するようにハウジング１ノ
   に対して上流方向に付勢するだめの軸方向に延びた圧縮
   コイルスプリング１８を備え；ハウ・ジンク１１が流体
   流によってのど部１３に生じた差圧力を検出するために
   二つのポート１９．２０を夫々のど部１３の上流および
   下流に有する、少なくとも正常時に一方向性の流体流の
   流量に応答して差圧力を発生させるための流体流変換器
   において、ハウジング１１が連結手段２ノ。 ２２をハウシング１１の上流端部２３および下流端部２
   ４に有することによって流体流システム中に組入れ自在
   になっていること；スゲリング１８が弁部材１４の上流
   に配置されかつスピンドル１６の上流端部２５に作用す
   ること；ハウジング１１の下流端部２４を通ってのど部
   １３および弁部材１４までの出入りが実質的に妨げられ
   ていないとと；および特に弁部材１４がのど部１３をほ
   とんど閉じつつあるとき、弁部材１４に非常に正確に整
   合するために、軸受１７がのど部１３の小径端部１５に
   密に隣接した実質的な長さのスピンドル１６に係合する
   ことを特徴とする流体流変換器。 ２、　ハウジング１１が一部片で作られていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流体流変換器。 ３．　ハウジング１１の上流端部２３および下流端部２
   ４部位の連結手段２１．２２かめねじであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の流体
   流変換器。 ４、　のど部Ｊ３が実質的に円錐台形であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項
   に記載の流体流変換器。 ５、弁部材１４が正常時の下流方向にテーパ状になった
   実質的に円錐台形であることを特徴とする７Ｉ？昨請求
   の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の流体流
   変換器。 ６、　軸受支持体２６がハウジング１ノの一側面２７の
   みから実質的に半径方向に内方に延びていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか、１
   項に記載の流体流変換器。 ７、　ハウジング１ノがのど部１３の小径端部１５の実
   ゛シ的にすぐ上流に流路１２の拡大部２８を形成してい
   ること、および弁部材１４がこれとスピンドル１６との
   間に作用して逆方向の流体流を可能にする第二スゲリン
   グ２９の予負荷付勢に対向してのど部１３の小径端部か
   ら上記拡大部２８内に上流方向に可動であることを特徴
   とする特許請求のゆα囲第１項乃至第６項のいずれか１
   項に記載の流体流変換器。 ８、少なくとも第ニスシリング２９が十分に圧縮された
   とき、弁部材１４が第ニスプリング２９に順応すること
   ができることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の流体流変換器。 ９、ａ）ハウジング１１、軸受１７および軸受支持体２
   ６を互いに組立てかつ固定して一副組立体を形成する工
   程と；ｂ）のど部１３および軸受１７を少なくとも部分
   的に仕上げ加工する工程と；ｃ）弁部材１４およびスピ
   ンドル１６を互いに組立てて他の副組立体３９を形成す
   る工程と；ｄ）弁部材Ｉ４およびスピンドル１６を少な
   くとも部分的に仕上げ加工する工程と含む流体流変換器
   の製造方法において、工ａｂ）が工程ａ）に続いてのど
   部１３と軸受１７との正確な相互同心性を達成すること
   ；および工程ｄ）が工程Ｃ）に続いで弁部材１４とスピ
   ンドル１６との正確な相互同心性を達成することを特徴
   とする流体流変換器の製造方法。