JPH06257677A - 非回転式ニードル弁 - Google Patents

非回転式ニードル弁

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JPH06257677A
JPH06257677A JP6022728A JP2272894A JPH06257677A JP H06257677 A JPH06257677 A JP H06257677A JP 6022728 A JP6022728 A JP 6022728A JP 2272894 A JP2272894 A JP 2272894A JP H06257677 A JPH06257677 A JP H06257677A
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JP
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needle
valve
valve seat
adjusting means
proximal end
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JP6022728A
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Wilfried R Peickert
アール ペイッカート ウィルフリード
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Ohmeda Inc
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
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    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K1/32—Details
    • F16K1/52—Means for additional adjustment of the rate of flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/50—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明によれば、弁座および調節手段に対する
ニードルの整列が容易で、製造、組み立が比較的容易で
あるニードル弁を提供することができる。 【構成】製造および組み立てが経済的なニードル弁を開
示する。本発明のニードル弁は、ニードルがテーパ端部
を有し、また回転せず、円筒状の開口部を有する弁座に
対して軸線方向に移動する。他方、調節手段は回転し、
ニードルと、好ましくは球体であって、かつニードルと
調節手段との間に設けられ、両部品間の整列をする整列
手段を軸線方向に移動させる。ニードル自体は、また、
弁座から遠ざかるように、ばねにより付勢される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流量制御弁に関し、特
に、同心の円筒状ボア内で主軸線に沿って軸線方向移動
して、流体の流量を制御する非回転式テーパニードルを
有するニードル弁に関する。
【０００２】
【従来技術】現在、ニードル弁は、流体の流量を制御す
るのに精密さおよび正確さが必要とされるような相当に
広範囲の応用に使用されている。このような用途のうち
の１例は、ブラーツ(Braatz)の米国特許第４，２２６，
５７３号に記載されているように、医療用麻酔機械の分
野である。このような現在のニードル弁では、ニードル
は、使用者によって回されるテーパ部材であり、かかる
回転により、ニードルをハウジング内でのニードルの螺
合で、その座に対して移動させる。ニードルが座に対し
て移動するとき、明らかに、流体の流量は制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるニード
ル弁についての１つの欠点は、流体が流れる環状（ドー
ナツ形）の開口部である座に対して、ニードルの正確な
同心性を達成する上でのものである。ニードルを座に対
して軸線方向に移動させるとき、従来のニードルは回転
するので、もしもニードルが丸くないとするならば、わ
ずかな回転でも予知できない態様で流量を変化させてし
まうことがあり、また、意図的に流量を減少させようと
したのに、実際には弁の中を通る流量を増加させてしま
う。ニードルが、わずかに曲がっていることにより、ま
たは弁ハウジングとニードルとの間の螺合の長手方向軸
線と円筒状の座の長手方向軸線との間のわずかな不整合
により、ニードルが丸でなくなることがある。いずれに
しても、非円形の問題は、流量を正確に制御する上で、
より大きな問題となる。この問題を解決するには、製造
工程中正確な機械加工、検査、および不整列の矯正に、
かなりの費用を必要とすることがある。この問題に対す
る１つの解決手段がブラーツ(Braatz)の米国特許４，５
７５，０４３号に提案されており、この特許では、流量
の制御において、常にニードルが弁座に物理的に接触す
るように、ニードルがわざと曲げられた。流体が流れる
通路の形態自体は同じであるが、ブラーツのニードル弁
は長い可撓性のニードルを利用しており、弁座の内面と
の接触は、やや軽い接触である。しかしながら、本願で
問題としている型のニードル弁はニードルがもっと剛性
であり、長時間、弁座の内面の連続的なこすりにより、
座の磨耗を引起し、開口部を拡張させることがある。従
って、ニードルを同じように設定しても、時がたつにつ
れて、現在の型のニードル弁を流れる流量が増加する可
能性がある。
【０００４】従って、問題は、ほぼ完全な同心のニード
ルの製造には費用がかかり、大変難しい。ほとんどのニ
ードルは細心の注意をはらって製造しても、個々に品質
検査、および更に、特別のくせ取り作業を必要する。従
って、製造工程をどんなに注意深く行っても、ほとんど
のニードルはくせ取りを必要とする。また、以上で説明
したように、現在のニードル弁はニードル自体に固定さ
れ、、ニードルハウジング内に螺合するスピンドルを有
する。スピンドルはまた、完全に真っ直ぐでなければな
らず、弁座の中心線とハウジングに正確に整列させなけ
ればならず、さもなければ、ニードルに影響を及ぼし、
ニードルは、中心がずれ、前述のような問題に悩まされ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のニードル弁は、
流体の流量を制御するためにニードルが弁座に対して軸
線方向に移動するとき、ニードル自体が回転しない、弁
を提供することにより、上記の問題点を解決する。その
代わり、テーパニードルは円筒状の座内で長手方向軸線
に沿って軸線方向にのみ移動する。ニードル自体は第２
の部品、すなわち弁ハウジングに螺合した調節ねじによ
って移動させられ、調節ねじを回転させ、ニードルを座
に対し前進させ、または引込ませる。好ましくは球形で
ある自動調心手段が、費用および時間のかかる工程なし
で調節ねじとニードルとの整列が容易に達成されるよう
に、調節ねじとニードルとの間に介在される。更に、ば
ね付勢手段がニードルを引込め位置に向かって押し、す
なわち、ニードルを弁座から遠ざけるように押す。ニー
ドルは、ニードルをニードルの遠位端に近い、すなわち
弁座に隣接した、またはそれに近い位置に制限する内ガ
イドにより、座に対して物理的に整列される。更に、ガ
イドはニードルが弁ハウジング内に、弁座に対して正確
に移動できるように、良好に支持されるように、ニード
ルの近位端を収容する。
【０００６】
【作用】かくして、ニードルが座に対し移動するとき、
ニードル自体は回転しないから、非同心のニードルと関
連した問題は少なくなり、従って、いったん内方ガイド
に整列されると、ニードルの移動は、弁ハウジング内
で、かくして弁座に対して正確に維持される。更に、調
節ねじの不整列は、また、調節ねじとニードルとの間に
設けられた球体などの自動調心手段を有することにより
補正される。本発明の上記の、および他の利点は、下記
の記載から容易に明らかになるであろう。
【０００７】
【実施例】図１には、本発明によるニードル弁の断面図
が示されており、このニードル弁は、好ましくは、青銅
製の弁ハウジング１０を有する。雄ねじ１２が弁ハウジ
ング１０の外側に形成され、そして弁ハウジングを、流
体をニードル弁に、またニードル弁から導くのに適当な
通路（図示せず）を有する弁ブロックに固定するのに使
用される。ここに使用されるように、弁ブロックに固定
されるニードル弁の端を遠位端と称し、反対側の端を近
位端と称し、ここに、説明するすべての部品に、このよ
うな名称を適用する。弁ハウジング１０の遠位端には、
弁座ボア１４が形成され、そこに弁座１６が圧入されて
いる。弁座１６は、好ましくは、商標名ケルＦ(kel-F)
で市販されているフルオロカーボンポリマー材料で形成
され、貫通した円筒状の開口部１８を有する。弁座１６
が図１に示す位置にあるとき、流入口２０が、弁座１６
の遠位端に形成され、流出口２２は弁ハウジング１０内
の開口部からなる（図１では、部分的に隠れている）。
かくして、制御される流体の流路が、流入口２０と流出
口２２との間に弁座１６を貫通して存在する。
【０００８】弁ハウジング１０は種々のボアを有し、そ
の理由は後述する。弁ハウジング１０の近位端には、外
方ボア２４が設けられ、外方ボア２４より小さい直径を
有する中間ボア２６へ、また、更に小さい直径を有する
内方ボア２８へとつながっている。内方ボア２８の遠位
端には、弁ハウジング１０の厳密な公差の円筒状ボアで
ある機械加工されたニードルガイド３０が設けられてい
る。ニードル３２が、弁ハウジング１０内に設けられ、
これを、図１およびニードル３２の拡大側面図である図
２の両方を参照して説明する。ニードル３２の遠位端
は、所定長さのテーパ部分３４を有し、一定な公差内で
特定の角にテーパ加工されている。図１に示すように、
テーパ部分３４は弁座１６の円筒状の開口部１８に入
り、弁座１６と関連して、流入口２０と流出口２２との
間を流れる流体の流量を制御するように作用する。見て
分かるように、テーパ部分３４が弁座１６から引き抜か
れ、または引込められるとき、テーパは、円筒状の開口
部１８内に、より大きな環状の開口部を作り出し、従っ
て流入口２０と流出口２２との間の流路を流れる流体の
流量を増大させる。他方、テーパ部分３４が弁座１６の
中へと移動するとき、流体の流量は減少する。
【０００９】ニードル３２はニードルガイド３０内に厳
密な公差の嵌合によって支持され、これにより、ニード
ル３２の中心線Ａが弁座１６の円筒状の開口部１８の長
手方向軸線の中心線と同心になることを確保する。かく
して、見てわかるように、ニードル３２は、その遠位端
に比較的近い点で、ニードルガイド３０によって支持さ
れる。ニードル３２の近位端には、弁ハウジング１０の
中間ボア２６内に嵌まる拡張円筒状ヘッド３６が設けら
れている。円筒状ヘッド３６は中間ボア２６内で自由に
移動し、かつ溝３８およびＯリング４０のような手段に
より、そこに密封されている。ニードル３２を弁座１６
に対してその引込み位置に向かって、すなわち弁座１６
から遠ざかるように押すばね付勢手段が設けられ、この
ような付勢手段は内方ボア２８の遠位端と円筒状ヘッド
３６の遠位面４４とに着座された圧縮ばね４２であるの
がよい。座ぐり４６がニードル３２の近位端に形成さ
れ、その好ましい形状は、切頭円錐形の凹状であり、そ
の目的は後述する。ニードル３２を軸線方向に移動させ
るために調整手段が設けられ、好ましくは、調整手段は
調節ねじ４８であるのがよい。調節ねじ４８は図１に示
され、また調節ねじ４８の拡大側面図である図３に、よ
り詳細に示されている。調整ねじ４８は、キャップ５０
によって弁ハウジング１０の外方ボア２４内に保持さ
れ、キャップ５０は、弁ハウジング１０の外方ボア２４
の内面に形成された雌ねじ５４と合う、キャップ５０の
雄ねじ５２によって、また外方ボア２４およびキャップ
５０の近位端の合致テーパにより、外方ボア２４内に固
定される。
【００１０】調節ねじ４８を回わして、調節ねじ４８を
キャップ５０に対して、従って、弁ハウジング１０に対
して軸線方向に移動させるように、キャップ５０はま
た、調整ねじ４８の対応する雄ねじ５８と螺合する雌ね
じ５６を有する。調節ねじ４８とキャップ５０との間の
螺合は、調節ねじ４８の所定回転数に対し所望の流量を
保証するピッチを有する。調節ねじ４８の遠位端には、
中間ボア２６内に嵌合って、この中間ボアで案内される
ように寸法決めされた外径を有するヘッド６０がように
形成されている。円筒状突出部６２がヘッド６０から遠
位方向に突出している。調節ねじ４８の近位端には、ノ
ブ６８の開口部６６内に嵌められた円筒状の端部に２つ
の向かい合ったレンチ係合面６４（図４）が形成されて
いる。さもなければ、ノブ６８は、調節ねじ４８の小さ
い直径部分７２に向かって締めつけられる止めねじ７０
等の手段により調節ねじ４８に固定される。従って、見
て分かるように、ノブ６８を単に回すことにより、使用
者は調節ねじ４８を回転させ、弁ハウジング１０内で調
節ねじ４８を軸線方向に移動させることができる。調節
ねじ４８の円筒状突出部６２とニードル３２の円筒状の
ヘッド３６との間には、整列手段が介在され、好ましい
実施例では、この整列手段は球体７４である。球体７４
はステンレスチール製であるのがよく、正確な寸法と公
差を有する種々の寸法のものが市販されているので、標
準的なボールベアリングのボールであってもよい。
【００１１】球体７４は色々な理由により、整列手段と
して好ましい。球体７４の移動する中間ボア２６の内径
と球との間の厳密な公差のため、球体７４の移動は正確
に中間ボア２６の長手方向軸線に沿う。また、球体７４
と調節ねじ４８との接触は、円筒状の突出部６２の平ら
な端面と球体７４の湾曲面との間でおきるので、基本的
には点接触である。従って、球体７４と調節ねじ４８と
の間の不整列は補正され、調節ねじ４８のねじ山の整列
の不正確な機械加工により、あるいは調節ねじ４８自体
の不正確さのため、調節ねじ４８が整列されていなくて
も、球体７４の移動は正確となる。また、流量調節中球
体７４と調節ねじ４８との間の摩擦により起きる抵抗値
は最小となる。ニードル３２の座ぐり４６は球体７４に
自動調心する。すでに説明したように、座ぐり４６は好
ましくは切頭円錐形状に形成され、球体７４はこれが円
形の線接触で座ぐり４６内に嵌るのに十分な直径である
ように選択され、それにより、ニードル３２の近位端と
ハウジング１０のボア２６との間の整列を確保する。従
って、見て分かるように、ニードル弁は、使用者がノブ
６８を回すことにより作動され、それにより調節ねじ４
８が回転し、球体７４を軸線方向に弁座１６に近づけた
り、遠ざけたりする。球体７４が軸線方向に移動する
と、ニードル３２をも弁座１６に対し軸線方向に移動さ
せて、流入口２０と流出口２２との間を流れる流体の流
量を制御する。圧縮ばね４２により及ぼされるばねの付
勢は、ニードルを弁座１６から押し離したり、球体７４
に向って押したりするのに役立ち、かくして、ニードル
３２と球体７４との間に良好な接触が確実に維持され
る。かくして、ニードル３２は、弁ハウジング１０内で
回転せずに、軸線方向にのみ移動し、そして、ニードル
３２は、正確に整列するために、ニードル３２の遠位端
の近くに位置決めされたニードルガイド３０内での嵌合
と、弁ハウジング１０内の中間ボア２６内で移動が案内
され、かくして、ニードル３２の近位端を支持する円筒
状のヘッド３６とにより支持される。
【００１２】本発明を特定の実施例をもとに述べてきた
が、ここに開示するニードル弁を当業者が修正、または
変更することができることは理解されよう。従って、本
発明は広く解釈すべきであり、添付の特許請求の範囲お
よび精神によってのみ限定されるべきである。
【００１３】
【発明の効果】従って、弁座１６に対するニードル３２
の整列は、確保され、しかも本発明のニードル弁全体
は、従来のニードル弁と関連した立会いの問題なく、製
造や組み立てが比較的容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるニードル弁の断面図である。
【図２】本発明に使用するニードルの拡大側面図であ
る。
【図３】本発明に使用される調節ねじの拡大側面図であ
る。
【図４】図３の線４−４に沿った調節ねじの端部断面図
である。
【符号の説明】
１０ 弁ハウジング １２ 雄ねじ １４ ボア １６ 弁座 １８ 開口部 ２０ 流入口 ２２ 流出口 ２４ 外方ボア ２６ 中間ボア ２８ 内方ボア ３０ ニードルガイド ３２ ニードル ３４ テーパ部分 ３６ 円筒状ヘッド ３８ 溝 ４０ Ｏリング ４２ 圧縮ばね ４４ 面 ４６ 座ぐり ４８ 調整ねじ ５０ キャップ ５２ 雄ねじ ５４ 雌ねじ ５６ 雌ねじ ５８ 雄ねじ ６０ ヘッド ６２ 円筒状突出部 ６４ レンチ係合面 ６６ 開口部 ６８ ノブ ７０ 止めねじ ７２ 直径部分 ７４ 球体

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流入手段と流出手段とそれらの間に形成さ
    れた流路を有する弁ハウジングと、弁座内の遠位端、お
    よび近位端を有するニードルとを有し、前記ニードルは
    前記弁ハウジング内に収容され、かつ、前記流入手段と
    前記流出手段との間を流れる流体の流量を制御するた
    め、前記弁座に対して軸線方向に移動するようになって
    おり、更に、前記弁ハウジング内に螺合され、かつ前記
    弁座に対して軸線方向に移動するように回転できる調節
    手段と、前記調節手段と前記ニードルとを整列させ、同
    じ軸線に沿って軸線方向に移動するように、前記ニード
    ルの近位端と前記調節手段との間に介在させた整列手段
    とを有するニードル弁。
  2. 【請求項２】前記ニードルの前記近位端は、そこに形成
    された切頭円錐形の凹状の座ぐりを有することを特徴と
    する請求項１に記載のニードル弁。
  3. 【請求項３】前記整列手段は、前記座ぐり内に、これと
    円形線接触して位置決めされた球体を有することを特徴
    とする請求項２に記載のニードル弁。
  4. 【請求項４】流入手段と流出手段とを有し、前記流入手
    段と前記流出手段との間に、気体の流れのための流路を
    構成する弁ハウジングと、前記流路内の弁座と、前記弁
    座内に位置決めされ、前記流入手段から前記流出手段ま
    で流れる前記座の中を通る気体の流量をそれぞれ減少さ
    せたり、増加させたりするため、前記座に、近づいた
    り、遠ざかったりする遠位テーパ端および近位端を有す
    るニードルと、前記ニードルを前記弁座から遠ざけるよ
    うに押すようになった付勢手段と、前記弁ハウジング内
    に螺合された調節手段とを有し、該調節手段は、前記調
    節手段を、前記弁ハウジング内で前記弁座に対して横方
    向に移動させるため、前記ハウジングに対して回転で
    き、前記ニードルの近位端と前記調節手段との間に整列
    手段を位置決めし、前記調節手段は、前記調節手段およ
    び前記ニードルの前記近位端を整列させ、流れる流体の
    流量を制御させるため、前記ニードルを前記弁座に対し
    て横方向に移動するように、前記調節手段の横方向運動
    を許すがその回転運動を許さない、気体の流量制御用の
    ニードル弁。
  5. 【請求項５】前記整列手段は、切頭円錐形の座ぐりに円
    形の線接触で接触する球体からなることを特徴とする請
    求項４に記載のニードル弁。
  6. 【請求項６】前記球体が前記調節手段と点接触で接触す
    ることを特徴とする請求項５に記載のニードル弁。
  7. 【請求項７】前記ばねの押し力が、前記球体と前記ニー
    ドルとの間、および前記球体と前記調節手段との間の前
    記接触を維持することを特徴とする請求項６に記載のニ
    ードル弁。
  8. 【請求項８】流入手段と流出手段とを有し、前記流入手
    段と前記流出手段との間に、気体の流れのための流路を
    構成する弁ハウジングと、前記流路内の弁座と、前記弁
    座内に位置決めされ、前記流入手段から前記流出手段ま
    で流れる前記座の中を通る気体の流量をそれぞれ減少さ
    せたり、増加させたりするため、前記座に近づいたり、
    遠ざかったりする遠位テーパ端および切頭円錐形の凹状
    に形成された座ぐりを備える近位端を有するニードル
    と、前記ニードルを前記弁座から遠ざけるように押すよ
    うになった付勢手段と、前記弁ハウジング内に螺合され
    た調節手段とを有し、該調節手段は、前記調節手段を、
    前記弁ハウジング内で前記弁座に対して横方向に移動さ
    せるため、前記ハウジングに対して回転でき、前記ニー
    ドルの近位端と前記調節手段との間に位置決めされた球
    体とを有し、前記調節手段は前記球体に点接触し、また
    前記球体は前記ニードルの前記近位端の前記切頭円錐形
    の座ぐりに円形の線接触し、前記調節手段と前記ニード
    ルの前記近位端とを整列させ、また、流れる流体の流量
    を制御させるため、前記ニードルを前記弁座に対して横
    方向に移動するように、前記調節手段の横方向運動を許
    すがその回転運動を許さない、気体の流量制御用のニー
    ドル弁。
JP6022728A 1993-02-19 1994-02-21 非回転式ニードル弁 Pending JPH06257677A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/019724 1993-02-19
US08/019,724 US5324000A (en) 1993-02-19 1993-02-19 Non-rotating needle valve

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Publication Number Publication Date
JPH06257677A true JPH06257677A (ja) 1994-09-16

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ID=21794687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6022728A Pending JPH06257677A (ja) 1993-02-19 1994-02-21 非回転式ニードル弁

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5324000A (ja)
EP (1) EP0611906A1 (ja)
JP (1) JPH06257677A (ja)
CA (1) CA2110773A1 (ja)

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