JPH0450470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は最高圧力選択装置に関し、特にサージ
流制御の新規改良手段に関する。

サージ流系統において望ましいことは、系統内
の流体の流れを制御するために出口を入口から隔
離しうる手段を提供することである。従来、この
流れ制御は最高圧力選択装置の使用によつて達成
されてきた。

通例、従来の最高圧力選択装置は、チヤンバに
内蔵されかつ２つの対向する入口間に配置された
弁球を含むように構成される。チヤンバの両端の
いずれかに比較的高圧の信号を加えると、弁球が
反対側の弁座に駆動され、かくて他の入口からの
比較的低圧の信号を遮断する。この弁作用は中間
に設けた出口を通る流れを制御する。

通例の最高圧力選択装置において、弁球に作用
する中間位置力（弁球が２つの入口の中間に位置
している際に、流れが弁球に作用する力）は比較
的弱く、従つて、弁球はそれとチヤンバ壁との間
の空間に堆積する汚物によつて制止される。この
ような制止に起因する過度のサージ流の諸問題
は、共通の調整された供給圧力で働く重要装置の
作用を妨げる。また、ある種の従来装置は、用途
によつては、所望される程迅速には制御圧力に対
して応答しない。

本発明の一態様における最高圧力選択装置は、
チヤンバと、このチヤンバに連通する１対の相隔
たる入口とを有する。また、１対の相隔たる弁座
が両入口間に配設される。さらに、出口が両弁座
間に設けられ、チヤンバと連通する１対の相隔た
るオリフイスを含む。両オリフイスの少なくとも
一方は、両入口間のサージ流を減らすために所定
最大流体流量を通しうる所定断面積を有する。両
弁座間には弁要素が配置されそして両弁座のいず
れかに向かつて圧動されうる。この弁要素は両オ
リフイス間の距離より少ない行程を有する。ま
た、密封手段がチヤンバ内において弁要素の周囲
に配置されそして弁要素の全行程にわたつてそれ
と密封係合をなす。

第１図に示すように、本発明の一態様におい
て、最高圧力選択装置１０は筒形チヤンバ１２を
有する本体部材１１を含む。チヤンバ１２はそれ
と連通する１対の長手方向に相隔たる入口１４，
１６を有する。弁要素がチヤンバ内において両入
口１４，１６間で制限された運動をなすように拘
束され、この弁要素は弁球１８であることが有利
である。出口２０が長手方向に所定間隔をおいて
設けた１対のオリフイス２２，２４を含み、これ
らのオリフイスもチヤンバ１２と連通している。
オリフイス２２，２４は弁球１８の中央位置の両
側に配設され、そして互いに協働して、チヤンバ
１２から、出口２０に接続した外部装置（図示せ
ず）までの唯一の出力手段となる。後により十分
理解されるように、両オリフイスの少なくとも一
方は両入口１４，１６間のサージ流を減らすよう
に所定許容最大流体流量を通しうる所定断面積、
例えば、0.001平方インチの断面積を有する。オ
リフイス２２，２４は両方共選定断面積を有する
ことが好ましい。

筒形チヤンバ１２は１対の長手方向に相隔たる
筒形域２６，２８を含む。両域２６，２８は、流
体が装置１０の作用中に循環する空間を画成す
る。中間筒形域３０が両域２６，２８間に設けら
れ、両域２６，２８の直径より大きな直径を有す
る。弁球１８は中間筒形域３０内に収納され、そ
してその運動または正常行程は中間域３０の両外
端によつて制限される。該行程中オリフイス２
２，２４は弁球１８の両側にある。さらに詳述す
ると、チヤンバ１２の諸協働域の接合部におい
て、環状弁座３４，３６が画成されている。弁座
３４，３６間には筒形空間３８が存し、この空間
内に弁球１８が保持されている。弁球がいずれか
の方向に動くと、その運動は片側の弁座３４また
は他側の弁座３６によつて停止される。

弁球１８は弁球の動作行程を決定するための両
弁座３４，３６の長手方向間隔に対してあらかじ
め定められた直径を有する。本発明は用途に応じ
て相異なる球寸法を用いるという多様性を包含す
るものであることに注意されたい。

作用中、相異なる圧力の流体はそれぞれ入口１
４，１６を通つて装置１０に入り、チヤンバ１２
の両長手方向離隔域２６，２８内に達する。両流
体の圧力差により、球１８はそれに作用する流体
の圧力が比較的高い方向に従つて動く。例えば、
もし入口１４における流体の圧力が入口１６にお
ける流体圧より高ければ、球１８に作用する力
は、入口１６からの流体によつて生ずる移動抑制
力より大きくなる。その結果、球１８は図内の右
方に動いて弁座３６に着座する。逆に、もし入口
１６の流体圧が入口１４のそれより高ければ、球
は左方に動いて弁座３４に着座する。

すなわち、弁球１８はその両側間の流体圧力差
に応じて弁座３４，３６の一方または他方と択一
的に係合しうる。球１８が弁座の一方から他方へ
移動している間、オリフイス２２，２４によつて
その時高圧の入口からその時低圧の入口まで開通
する流路が存在する。しかし、オリフイス２２，
２４は直列になるので、チヤンバ１２内の高圧域
から低圧域への上記の過渡流を制限する。また、
前述のように、オリフイス２２，２４は、装置１
０の適用に当たつて許容しうる所定最大流体流量
を通しうる断面積をもつ。例えば、代表的な用途
の場合、最大流体流量は毎秒約１立方インチでよ
い。

流体出口２０は中間域３０に接続された両出力
オリフイス２２，２４を介して中間域３０と連通
する。各オリフイスは弁球１８の中央位置の片側
に位置しかつそれと対応する弁座に隣接してい
る。この構成の結果、球１８が空間３８内のほぼ
中央にある時はいつでも、流体が両域２６，２８
から両オリフイス２２，２４を通流し、出口２０
を通つて装置１０から出るような直流路が存在す
る。

長手方向離隔域２６は本体部材１１内の筒形孔
４０によつて画成され、同様に、中間域３０は本
体部材１１内の端ぐり４４によつて画成される。
第１図に示すように、端ぐり４４の直径は孔４０
の直径より大きい。その結果、弁座３４は孔４０
が終りかつ端ぐり４４が始まる筒所に形成されて
いる。残りの離隔域２８は端ぐり４４内に固定し
た管形プラグ５０によつて画成される。これにつ
いては後に詳述する。

第２図に示すように、中間筒形域３０は環状溝
５２を有する。環状溝５２は両弁座３４，３６間
の中央にある。環状溝５２は環状密封装置５４を
収容し、この密封装置はＯリング５６と密封部材
５８からなる。密封部材５８は比較的低摩擦の弾
性材料、例えば、テフロンという商品名で市販さ
れているようなテトラフルオロエチレンフルオロ
カーボン重合体からなり、密封部材５８の内側に
は球１８がその全動作行程にわたつて密封状に置
かれている。すなわち、球１８が移動しうる距離
である行程は、球１８が環状密封装置５４と常に
接触する範囲に限られる。第２図に示すように、
環状密封装置５４は、環状溝５２の外周部に設け
た弾性の、例えば、エラストマー製のＯリング５
６と、溝５２の内周部に設けた密封部材５８とか
らなりうる。すなわち、球１８は、それが弁座３
４または弁座３６に着座する位置を含めてその正
常行程中常に密封部材５８と接触を保つ。

密封部材５８とＯリング５６と弁座３４，３６
と弁球１８とオリフイス２２，２４の組合わせに
より、球１８を駆動する際の弾発作用（急な動
き）が生ずる。さらに詳述すると、球がある時点
で高圧の弁座から離脱すると、その時点で高圧に
なつている区域２６または２８が球１８の増加表
面積と協働するので追加力が球１８にかかる。例
えば、区域２６が区域２８より高い圧力をもつ場
合、追加弾発力は第２図の矢印Fs（仮想線）で示
される。これは再生作用である。すなわち、追加
力は球が高圧弁座を離れると増加して球に弾発作
用特性を与える。例えば、球が直径0.50インチで
圧力差が215psiの場合の中央位置力は約42ポンド
である。これらの条件の下では、球が高圧弁座に
着座している際に球の移動に利用しうる力は約21
ポンドである。

Ｏリング５６と密封部材５８との組合わせの目
的は２通りある。第１に、この組合わせは球１８
の周囲の過渡的な流体流を防止する。この特徴
は、球１８がその全行程にわたつて密封部材５８
と接触することによつて得られる。第２に、この
組合わせにより、球１８と密封部材５８とのはめ
合いは十分緊密になり、これもまた、両者間の汚
物および他の異物の堆積を減らすのに役立ち、従
つて、このような汚物と異物によつて球が中間位
置に制止されがちであるという前述の傾向を減ら
す。

装置１０では、非常に高い中間位置力（弁球１
８が弁座３４，３６から離脱してその中間域３０
に位置している際に、流体が弁球１８に作用する
力）が球１８に作用して球を適正な弁座に駆動す
るということに注意されたい。これは、中間位置
力が比較的小さくかつ球がそれとチヤンバ壁との
間〓内の汚物によつて制止されやすいような通例
の最高圧力選択装置とは大いに異なることであ
る。さらに、装置１０では、球の移動中の高圧入
力信号から低圧入力信号までの唯一の流路は直列
のオリフイス２２，２４を経るものである。これ
は装置を通るサージ流を許容しうる程度に制限す
る。従つて、過度のサージ流が共通の調整された
供給圧力によつて働く重要な諸制御装置を妨害す
るという傾向をなくする。

第１図を再び参照して管形プラグ５０をさらに
詳述すると、このプラグは弁座３６を画成する内
端部６２を有する着脱自在部材６０からなる。さ
らにプラグ５０には入口１６が設けられている。
プラグ５０は別に形成され得そして本体部材１１
内に挿入される。これらの構成部は互いに協働し
て最高圧力選択装置１０を構成する。

プラグ５０は止めピン６４の使用によつて本体
部材１１内に固定される。止めピン６４は本体部
材１１を半径方向に貫通している。これはプラグ
５０と本体部材１１とに設けた整合開口に止めピ
ン６４を挿入することによつて達成される。この
挿入方法は半径方向の挿入であるから、ピン６４
は実際に本件部材１１を全直径にわたつて貫通す
る。ピン６４はまた、必要に応じて装置を分解す
るために容易に除去されうる。止めピン６４はＯ
リング６８によつて固定される。Ｏリング６８は
エラストマー製でありそして環状溝６６内におい
てプラグ５０の周囲に緊密にはまつており、従つ
て、ピン６４の保持に有効である。

最高圧力選択装置１０は様々な特性の流体を効
果的に処理しうるものであり、従つて、大形の金
属片または他の異物が系内に詰まらないように
過手段を設けうる。これを設けるには、最高圧力
選択装置１０の全入力点にスクリーン要素６９を
用いればよい。スクリーン要素は過手段の一例
として開示したものであるが、他の任意の適当な
過装置も用いうることを理解されたい。

流体の健全性を確保するために、本体部材１１
はケーシング７０内に密封状に設置されている。
一般に、本体部材１１はその全体がケーシング７
０内に収納され、そして本体部材の入口と出口の
それぞれに連通する入口と出口を有する。

当業者に明らかなように、プラグ５０を本体部
材１１内にはめ込むような既述の型の装置では、
装置内に接合部が形成され、従つて、入口１４と
出口１６，２０間に漏れが生ずるおそれがある。
これを防ぐために、例えば、本体部材１１の適所
に設けた複数の環状溝内に着座するＯリングシー
ル７２を設ける。これらのＯリングの使用によ
り、流体が装置の外部に流出しなくなるととも
に、圧力が相異なる点相互間の流体流も生じなく
なるので、最高圧力選択装置の健全性が保たれ
る。

前述のように、本発明の最高圧力選択装置は所
定断面積を有する２個のオリフイスを含むことが
好ましいが、所望のサージ流低減を達成するには
一つのオリフイスだけが所定断面積をもてばよい
ことを理解されたい。また、本発明の装置は中間
筒形域の直径が隣接協働域の直径より大きいもの
として示してあるが、所望に応じ、中間域は、所
要弁座として役立つ適切な構造が設けられる限
り、協働域より直径が小さいものでよい。

以上、本発明の特定実施例について詳述した
が、もちろん、本発明の範囲内で幾多の改良が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の最高圧力選択装置の一態様の
縦断面図、第２図は第１図の装置の弁要素と弁座
と密封構造の拡大部分断面図である。 １０……最高圧力選択装置、１１……本体部
材、１２……チヤンバ、１４，１６……入口、１
８……弁座、２０……出口、２２，２４……オリ
フイス、２６，２８……筒形域、３０……中間筒
形域、３４，３６……弁座、４０……筒形孔、４
４……端ぐり、５０……筒形プラグ、５２……環
状溝、５４……密封装置、５６……Ｏリング、５
８……密封部材、６２……内端部、６４……止め
ピン、６９……スクリーン要素、７０……ケーシ
ング、７２……Ｏリングシール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) チヤンバと、 (b) 該チヤンバと連通する１対の相隔たる入口
   と、 (c) 両入口間に配設した１対の相隔たる環状弁座
   と、 (d) 両環状弁座間に設けた出口であつて、前記チ
   ヤンバと連通する１対の相隔たるオリフイスを
   含み、両オリフイスの少なくとも一方が、両入
   口間のサージ流を減らすために所定最大流体流
   量を通しうる所定断面積を有する出口と、 (e) 両環状弁座間に配置され、両環状弁座のいず
   れかに向かつて圧動され得、両オリフイス間の
   距離より少ない行程を有する弁球要素と、 (f) 前記弁球要素の周りの弾性スリーブより成
   り、前記チヤンバにおいて前記弁要素の周囲に
   配置されそして前記弁要素の全行程にわたつて
   それと密封係合をなす密封手段とを含む最高圧
   力選択装置。 ２ 前記密封手段は、前記スリーブを囲みかつ前
   記スリーブと前記チヤンバの前記壁との間に配置
   されたエラストマー製Ｏリングをさらに含む、特
   許請求の範囲第１項記載の最高圧力選択装置。 ３ (a) １対の長手方向に離隔した筒形域と、両
   筒形域より直径が大きく、かつ両域と共に長手
   方向に相隔たる円形弁座を画成する中間筒形域
   とからなる筒形チヤンバを有する本体部材と、 (b) 両長手方向離隔域の各々と連通する別々の流
   体入口と、 (c) 前記中間域内に位置しそして両弁座のいずれ
   かに向かつて圧動されうる弁球と、 (d) 前記中間域と連通する１個の流体出口であつ
   て、各々が前記弁球の中央位置の片側において
   前記中間域と連通する１対のオリフイスを含
   み、両オリフイスの少なくとも一方が、両入口
   間のサージ流を減らすために最大流体流量を通
   しうる所定断面積を有するような流体出口と、 (e) 前記中間域において前記弁球の周囲に設けら
   れそして前記弁球の全行程にわたつて密封係合
   を保つのに十分な軸方向長さを有する密封部材
   とを含む最高圧力選択装置。 ４ 両長手方向離隔域の一方は前記本体部材に設
   けた筒形孔によつて画成され、前記中間域は前記
   本体部材に設けた端ぐりによつて画成され、そし
   て両長手方向離隔域の他方は前記端ぐり内に固定
   された管形部材によつて画成されている、特許請
   求の範囲第３項記載の最高圧力選択装置。 ５ 前記中間域は、前記流体出口の両オリフイス
   間に設けられかつ前記密封部材を内蔵する環状溝
   を有する、特許請求の範囲第３項記載の最高圧力
   選択装置。 ６ 両筒形域の一方は、前記端ぐり内に所定距離
   だけ突入しておりそして円形弁座を画成する内端
   部を有する管形部材によつて画成される、特許請
   求の範囲第４項記載の最高圧力選択装置。 ７ 前記管形部材は、それと前記本体部材とに設
   けた半径方向に整合する開口を貫通する着脱自在
   な止めピンによつて前記端ぐり内に固定されてい
   る、特許請求の範囲第６項記載の最高圧力選択装
   置。 ８ 前記環状密封手段は、前記環状溝の外周部に
   着座する弾性Ｏリングと、前記溝の内周部に位置
   しかつ前記弁球の動作行程より大きな幅をもつ比
   較的低摩擦の環状弾性密封部材とからなる、特許
   請求の範囲第５項記載の最高圧力選択装置。 ９ 前記ピンは前記本体部材の周囲にはめた環状
   部材によつて固定されている、特許請求の範囲第
   ７項記載の最高圧力選択装置。 １０ 前記本体部材は、それに設けた前記入口と
   前記出口のそれぞれと連通する流入路と流出路を
   有するケーシング内に密封状に配置されている、
   特許請求の範囲第３項記載の最高圧力選択装置。 １１ 前記入口と前記出口間および最高圧力選択
   装置外への流体流を阻止する複数のＯリングシー
   ルをさらに含む、特許請求の範囲第３項記載の最
   高圧力選択装置。 １２ 前記弁球はその両側間の流体圧力差に応じ
   て両弁座の一方または他方と択一的に係合し得、
   前記弁球は、それが両弁座の一方と係合する時か
   なりの流体流が前記筒形チヤンバの片側から両オ
   リフイスの一方だけを通つて前記出口に達するこ
   とを可能にし、また前記弁球は、それが両弁座の
   他方と係合する時かなりの流体流が前記筒形チヤ
   ンバの他側から両オリフイスの他方だけを通つて
   前記出口に達することを可能にする、特許請求の
   範囲第３項記載の最高圧力選択装置。 １３ 前記入口と前記出口は濾過手段を含む、特
   許請求の範囲第３項記載の最高圧力選択装置。 １４ (a) 本体部材が筒形チヤンバを有し、この
   チヤンバは１対の長手方向に離隔した筒形域
   と、両筒形域より直径が大きく、かつ両域と共
   に長手方向に相隔たる円形弁座を画成する中間
   筒形域とからなり、両長手方向離隔域の一方は
   前記本体部材に設けた筒形孔によつて画成さ
   れ、前記中間域は前記本体部材に設けた端ぐり
   によつて画成されかつ環状溝を有し、そして両
   長手方向離隔域の他方は前記端ぐり内に固定さ
   れた管形部材によつて画成されており、前記管
   形部材は一方の環状弁座を画成する内端部を有
   し、前記本体部材は、流入路と流出路を有する
   ケーシング内に密封状に配置されており、 (b) 別々の流体入口が前記ケーシングのそれぞれ
   の流入路から延在しそして両長手方向離隔域の
   各々と連通しており、 (c) 流体出口が前記ケーシングの出口から延在し
   かつ前記中間域と連通し、そして前記中間域と
   連通する１対のオリフイスを含み各オリフイス
   は前記中間域内の中央位置の片側に存しかつ両
   弁座の対応する方と隣接しており、 (d) 弁球が前記中間域内に配置されそしてその両
   側間の流体圧力差に応じて両弁座の一方または
   他方と択一的に係合し得、前記弁球は、それが
   両弁座の一方と係合する時かなりの流体流が前
   記筒形チヤンバの片側から両オリフイスの一方
   だけを通つてまた弁座の他方と係合する時かな
   りの流体流が前記筒形チヤンバの他側からオリ
   フイスの他方だけを通つて前記出口に達するこ
   とを可能にし、 (e) 環状密封装置が前記中間域において前記弁球
   の周囲に配置され、そして前記弁球の全行程に
   わたつてそれと密封係合を保つのに十分な軸方
   向長さを有し、前記環状密封装置は、前記中間
   域における前記溝の外周部に着座する弾性Ｏリ
   ングシールと、前記環状溝内において前記Ｏリ
   ングの内側かつ前記弁球の周囲に着座しかつ前
   記弁球の動作行程より大きな幅をもつ比較的低
   摩擦の弾性スリーブとからなり、従つて、前記
   弁球は、それが前記チヤンバ内の異物によつて
   制止される傾向を減らすのに有効な弾発作用を
   もつて動かされるようになつている最高圧力選
   択装置。 １５ 前記オリフイスは両入口間のサージ流れを
   減らすために所定最大流体流量を通しうる所定断
   面積を有する、特許請求の範囲第１４項記載の最
   高圧力選択装置。