(57)【要約】      （修正有）【課題】バタフライバルブと共に用いられる流量制御装置を提供すること。【解決手段】バルブボディ１２、及び、閉位置と開位置との間を可動であるバルブディスク２２を有するバタフライバルブ１０を用いる制御バルブアセンブリ８で、バタフライバルブ１０の下流に置かれる流量制御装置３６を含む。流量制御装置３６は、一連の流量制御チャネル群６２によって間隔を空けられた一連の歯群６６を含み、流量制御チャネル群６２を徐々に露出させるべく、バルブディスク２２が着座位置から完全に開いた位置まで動いたときに、バルブディスク２２の外側密封端が一連の歯群６６を通り過ぎるようにする。制御装置３６は、キャビテーションの低減に役立ち、低減された動トルクをもたらし、且つ、制御バルブアセンブリ８が流入パイプ３８と流出パイプ４０との間に挿入され得るようにする。【選択図】図１
2010091110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を運ぶ流入パイプと流出パイプとの間に取り付ける制御バルブアセンブリであって：
平面的な上流面から下流面へ延びる開放通路を有するバルブボディ：
前記開放通路内に置かれ、前記バルブボディを通じた流体の流れを選択的に許容すべく開位置と閉位置との間で回転可能なバルブディスク；及び
前記バルブボディの前記下流面に取り付けられる上流面と平面的な下流面とを有する流量制御装置であり、該流量制御装置の該上流面と該下流面との間に開放流路を定義する内壁を含み、当該制御バルブアセンブリを通じた流体の流量を変更すべく該内壁から前記開放通路内に延びる複数の制御部材を更に含む流量制御装置；
を有する制御バルブアセンブリ。
【請求項２】
前記バルブディスクが前記閉位置にある場合、当該制御バルブアセンブリの全体は、前記バルブボディの前記平面的な上流面と前記流量制御装置の前記平面的な下流面との間に収められ、前記流量制御装置が前記流入パイプと前記流出パイプとの間に滑り込まされ得るようにする、
請求項１の制御バルブアセンブリ。
【請求項３】
前記流量制御装置は、それぞれ前記内壁から前記開放通路内に延びる複数の歯群を含み、前記複数の歯群のそれぞれは、流量制御チャネルによって互いに隔てられる、
請求項１の制御バルブアセンブリ。
【請求項４】
前記複数の歯群は、前記バルブディスクが前記開位置と前記閉位置との間を動くときに、前記複数の歯群の間に配置された前記流量制御チャネル群を露出させるべく、前記バルブディスクの外側密封端が前記歯群を通過するよう、前記内壁に配置される、
請求項３の制御バルブアセンブリ。
【請求項５】
前記歯群のそれぞれは、傾斜面を含み、前記バルブディスクが前記開位置と前記閉位置との間を動くときに、前記バルブディスクの前記外側密封端が該傾斜面に沿って移動できるようにする、
請求項４の制御バルブアセンブリ。
【請求項６】
前記流量制御チャネル群のそれぞれは、前記上流面からピークまでは外壁から離れて前記流量制御チャネル内に延び、該ピークから前記下流面までは前記外壁に向かって延びる流れ制限壁を含む、
請求項３の制御バルブアセンブリ。
【請求項７】
前記流量制御チャネル群のそれぞれは、前記流入パイプの直径の４％未満の幅を有する、
請求項３の制御バルブアセンブリ。
【請求項８】
前記流量制御チャネル群は、前記閉位置から前記開位置までの前記バルブディスクの移動の少なくとも５０％の間は、バルブにおける等しい割合の流れを供給するよう構成される、
請求項３の制御バルブアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の歯群に形成された湾曲逆行部を更に有し、
前記湾曲逆行部は、前記バルブディスクが前記開位置と前記閉位置との間を動くときに、前記バルブディスクの外側密封端の弧状を描く動作にほぼ一致する逆行面を有する、
請求項３の制御バルブアセンブリ。
【請求項１０】
前記湾曲逆行部は、前記バルブディスクが前記開位置のほうに動くときに、前記バルブディスクの前記外側密封端が前記逆行面から離れるように、形成される、
請求項９の制御バルブアセンブリ。
【請求項１１】
バタフライバルブを通じて流体が流れるよう開位置と閉位置との間を可動であるバルブディスクを有するバタフライバルブと共に用いられる流量制御装置であり、該バタフライバルブの流量特性を変更するよう構成される流量制御装置であって：
前記バタフライバルブからの流体の流れを受け入れる開放通路を定義する内壁；
前記開放通路内に延びる複数の歯群；及び
前記複数の歯群の間に形成される一連の流量制御チャネル群；を有し、
前記流体の流れは、前記バルブディスクが前記閉位置から前記開位置に動くと、前記流量制御チャネル群を通過する、
流量制御装置。
【請求項１２】
前記複数の歯群は、前記バルブディスクが前記開位置と前記閉位置との間を動くときに、前記複数の歯群の間に配置された前記流量制御チャネル群を露出させるべく前記バルブディスクの外側密封端が前記歯群を通過するよう、前記内壁に配置される、
請求項１１の流量制御装置。
【請求項１３】
前記歯群のそれぞれは、傾斜面を含み、前記バルブディスクが前記開位置と前記閉位置との間を動くときに、前記バルブディスクの前記外側密封端が該傾斜面に沿って移動できるようにする、
請求項１２の流量制御装置。
【請求項１４】
前記流量制御チャネル群のそれぞれは、前記上流面からピークまでは外壁から離れて前記流量制御チャネル内に延び、該ピークから前記下流面までは前記外壁に向かって延びる流れ制限壁を含む、
請求項１１の流量制御装置。
【請求項１５】
前記流量制御チャネル群のそれぞれは、前記流入パイプの直径の４％未満の幅を有する、
請求項１１の流量制御装置。
【請求項１６】
前記流量制御チャネルは、前記閉位置から前記開位置までの前記バルブディスクの移動の少なくとも５０％において、バルブにおける等しい割合の流れを供給するよう構成される、
請求項１１の流量制御装置。
【請求項１７】
複数の歯群に形成された湾曲逆行部を更に有し、
該湾曲逆行部は、前記バルブディスクが前記開位置と前記閉位置との間を動くときに、前記バルブディスクの外側密封端の弧状を描く動作にほぼ一致する逆行面を有する、
請求項１１の流量制御装置。
【請求項１８】
前記内壁から延びる取り付けフランジを更に有する、
請求項１１の流量制御装置。
【請求項１９】
前記取り付けフランジは、前記内壁の長さよりも短い幅を有する、
請求項１８の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願に対する相互参照］
本願は、２００８年１０月１０日に出願した米国仮特許出願第６１／１０４３１２号に基づいており、それに対する優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、一般的にバタフライバルブを通じた流体の流れを制御する装置に関する。より詳細には、本開示は、バタフライバルブの流量特性の高度な制御をもたらすために、バタフライバルブと共に用いられる流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
バタフライバルブは、様々な流体の流れ、すなわち、液体流又はガス流を制御するための一般的な用法である。バタフライバルブは、流体流をスロットルで調整し、アプリケーションをオン／オフするために用いられる。典型的な制御バルブアセンブリは、自身を貫通する通路を有するボディと、そのボディ内に旋回可能に取り付けられるバタフライバルブベーンとを含む。そのバタフライベーンは、特徴的には、ディスク形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３９６０１７７号明細書
【特許文献２】米国特許第７２６４２２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
部分的に開いたバタフライバルブを流体が通過すると、その流体は、顕著な圧力降下を受ける。バタフライバルブにとっての基本的な問題の一つは、その圧力降下がキャビテーション並びにその結果として起こる流体供給におけるキャビテーション由来の損傷、及びガス供給におけるノイズを発生させる傾向があるという点である。
【０００６】
これらの問題を解決するために、そのバタフライバルブと共に拡散器を用いることが提案されている。拡散器は、バルブ開口近くの制限を増大させてその流体流を多数のジェットに分割する穴あき部材である。これは、キャビテーション及びノイズに関する問題に対する好ましい効果がある。米国特許第３９６０１７７号で示されるように、拡散器は、そのバルブ要素に一体的に統合され得る。この構成は良好に機能するが、他のバルブでその拡散器を利用することができない。その拡散器は、そのバルブベーンに直接的に統合されるからである。また、この種の拡散器は、完全に開いたバルブ位置の近くにおけるより良い流量制御をもたらすためのそのバルブ要素の能力にほとんど或いは全く効果がない。
【０００７】
米国特許第７２６４２２１号は、そのバタフライバルブボディの両側に取り付けられる一対のケージを含む制御バルブアセンブリを図解する。その２２１特許に示されるアセンブリは、それらケージのないバタフライバルブに対して有利点をもたらすが、この種のバルブアセンブリにおける重大な欠点は、それらケージと組み合わされたバルブハウジングをパイプ接合部分群の間に挿入し或いは滑り込ませることができず、そのことが、現場でのその装置の設置を困難なものとするという点にある。更に、２２１特許で示されるケージ壁群は、そのバルブが大きく開いた位置にある場合、その流体流の中に突出してその流れをブロックする。この種のケージアセンブリの使用は、そのバルブの最大流動能力を相当量低下させてしまう。
【０００８】
それ故、他のタイプの制御装置に比べて、そのバルブが開き始めるときの流量特性を高め、さらに、より良好な流動能力を可能にさせるバタフライバルブと共に用いられる制御装置に対する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、バタフライバルブの流量特性を高めるためにそのバタフライバルブと共に用いられる制御装置に関する。好適には、その制御装置とバタフライバルブとの組み合わせは、そのバタフライバルブの流量特性を高めるために、組み立てられ、流入パイプと流出パイプとの間に滑り込ませられ得る。
【００１０】
本開示におけるその組み合わされたバルブアセンブリは、バタフライバルブの下流向き面に取り付けられる制御装置を含む。その制御装置は、密封された閉状態からそのバルブベーンが開いた場合に、そのバタフライバルブを通過する流体の流れを受け入れる開放流路を含む。
【００１１】
その流量制御装置は、その円筒開放流路を定義する円筒内壁を含む。その内壁の下半分は、その内壁の下部からその開放通路内に延びる湾曲逆行部を含む。その湾曲逆行部は、一連の歯群の間に一連の流量制御チャネル群を含む。その湾曲逆行部を定義するそれら歯群はそれぞれ、そのバタフライバルブベーンが密封位置から開位置に動くときの、そのバタフライバルブベーンの密封端の移動経路に厳密に一致する傾斜内面を含む。
【００１２】
そのバルブが開くにつれて、そのベーンの外側密封端は、その制御装置に形成された流量制御チャネルを徐々に露出させるために、それら歯群のそれぞれの湾曲面に沿って移動する。追加的に、そのバルブベーンが回転するにつれて、その外側密封端は、その制御装置を通じた更なる流れを許容するために、それら歯群のそれぞれの湾曲内面から徐々に離れるように移動する。
【００１３】
別の実施例では、それら歯群のそれぞれの間にある流量制御チャネル群は、その制御装置を通って流れる流体の量を制限し且つ限定するための傾斜面を含み得る。その制御装置に形成される、それら歯群及びそれら制御チャネル群のそれぞれの構造は、そのバルブアセンブリを通じた流体流に対するその制御装置の効果を最大化するために選択され得る。
【００１４】
その制御バルブアセンブリを創出するためにそのバルブボディと流量制御装置とが組み合わされると、その組み合わされたアセンブリの上流端及び下流端は、その組み合わされたアセンブリが一対の送りパイプの間に挿入され得るよう、ほぼ平面的な面を提供する。具体的には、その上流向き面及び下流向き面は、その流入パイプとその流出パイプとの間へのそのバルブアセンブリの簡単な設置を促進するために、ほぼ平面的なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示に従った流量制御装置を含む制御バルブアセンブリの分解図である。
【図２】図１の線２−２に沿った分解断面図である。
【図３】本開示におけるバタフライバルブと流量制御装置との組み立てられた組み合わせの断面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った流量制御装置及びバタフライバルブの端面図である。
【図５】本開示における、バタフライバルブと流量制御装置の第二実施例との断面図である。
【図６】図５の線６−６に沿った端面図である。
【図７】バルブ開放角に対する流量係数ＣＶをプロットして、流量制御装置を備えたバタフライバルブの制御特性を示すグラフである。
【図８】従来のバタフライバルブと対比して、流量制御装置を含むバタフライバルブに対応する初期キャビテーション係数Ｘｆｚを示すグラフである。
【図９】バタフライバルブ単体及び流量制御装置を備えたバタフライバルブのそれぞれに対応する動トルクを示すグラフである。
【図１０】バタフライバルブと共に用いられる流量制御装置の別の実施例の分解断面図である。
【図１１】組み立てられた状態にあるそのバタフライバルブ及び流量制御装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面群は、本発明を実行する上で現時点における最良の形態と考えられるものを図解する。
【００１７】
図１は、従来のバタフライバルブ１０の制御特性を変更する制御システムを含む制御バルブアセンブリ８であり、その制御システムが搭載されたバタフライバルブ１０がグローブバルブの流量特性をより厳密に近似できるようにする制御バルブアセンブリ８を示す。図１及び２で示されるように、バタフライバルブ１０は、平面的な上流面１４から下流面１６まで延び、好適にはステンレス鋼のような金属材料で形成されるバルブボディ１２を含む。バルブボディ１２は、バルブボディ１２を通じて上流面１４から下流面１６に流体が流れるようにする開放通路１８を定義する。開放通路１８は、ほぼ円筒の内壁２０によって定義される。
【００１８】
バタフライバルブ１０は、開放通路１８内に旋回シャフト２４により回転可能に配置されるバルブディスク２２を含む。旋回シャフト２４は、シャフト軸を定義し、バルブディスク２２は、そのシャフト軸の回りで、図３における密封閉位置と図１で示される開位置との間を回転可能となる。好適には、バタフライバルブ１０は、本開示の範囲内で動作する限り、トリプルオフセットのバタフライバルブ、又は、標準的なバタフライバルブのいずれであってもよい。
【００１９】
再び図２を参照すると、バルブディスク２２は、バタフライバルブ１０がその密封閉位置にあるときに内壁２０との間で密封をもたらす外側密封端２６を含む。
【００２０】
最初にバタフライバルブ１０が開かれると、バルブディスク２２は、その第一外側密封端２６が図３の矢印２８で示される方向に弧状を描く動作に沿って動くように回転する。バルブディスク２２がその密封位置から遠ざかって回転すると、液体は、バルブディスク２２と円筒内壁２０との間でバルブディスク２２の外周の辺りを流れ始める。
【００２１】
図７において、破線３０は、何れの流量制御装置もないバタフライバルブ１０に対する流量係数Ｃｖ（１ｐｓｉの圧力降下での１分当たりの水量（ガロン））を示す。破線３０は、そのバタフライバルブの開放角に対し、かなり急速な流れの増大を示す。
【００２２】
図８は、バタフライバルブ１０の開放角に対する、破線３２で示された従来のバタフライバルブ１０に対応する初期キャビテーション係数Ｘｆｚを示す。
【００２３】
また、図９は、流体の流れに対してそのバルブを開閉するために作動装置が克服する動トルクを示す。破線３４は、バタフライバルブ１０が完全閉位置と完全開位置との間で開き続けるときのその動トルクを示す。
【００２４】
再び図１及び２を参照すると、本開示に係る制御バルブアセンブリ８は、バタフライバルブ１０と共に利用され得る流量制御装置３６を含む。バタフライバルブ１０と流量制御装置３６との組み合わせは、流入パイプ３８と流出パイプ４０との間に置かれ得る。流入パイプ３８は、ほぼ平面的な取り付け面４４を定義する取り付けフランジ４２を含む。流出パイプ４０もまた、ほぼ平面的な取り付け面４８を定義する取り付けフランジ４６を含む。図２で見られるように、バルブボディ１２の上流面１４は、取り付け面４４に接し、一方で、流量制御装置３６の平面的な下流面５４は、取り付け面４８に接する。
【００２５】
再び図１を参照すると、流量制御装置３６は、ステンレス鋼のような金属材料で形成されたほぼ円筒形の部材である。流量制御装置３６は、上流面５２と下流面５４との間に延在するほぼ円筒形の外壁５０を含む。制御装置３６は、上流面５２から下流面５４まで延びる開放通路５６を定義する。
【００２６】
図１で示されるように、流量制御装置３６は、ほぼ円筒形の開放通路５６のおよそ上半分にわたって途切れずに延在する円筒形の内壁５８を含む。内壁５８の下半分は、内壁５８の下部から開放通路５６内に延びる逆行面（regress  surface）６１を有する湾曲逆行部６０を含む。図４で示されるように、内壁５８の下半分は、湾曲内面６４から（破線で示される）内壁５８に向かって半径方向に延びる一連の流量制御チャネル群６２を含む。流量制御チャネル群６２のそれぞれは、通常、湾曲内面６４を定義するために組み合わさる内端６３のところでそれぞれ終結する一対の歯群６６を隔てる。
【００２７】
ここで図３を参照すると、歯群６６のそれぞれは、逆行面６１（図１）の一部を形成する全体的に湾曲した面６８を含む。歯群６６のそれぞれにおける湾曲した面６８は、バルブディスク２２が矢印２８で示される方向に回転した場合に、下部外側密封端２６が破線７０で示される弧状を描く動作に沿って回ることができるように構成される。図３で図示されるように、好適な一実施例では、外側密封端２６の経路を示す破線７０は、歯群６６のそれぞれの湾曲した面６８で形成されるその逆行面から徐々に離れる。外側密封端２６と歯群６６の面６８との間の隔たり度合いは、バルブディスク２２の所与の移動位置毎の、所望の流体流量増大率を決定するために設計され得る。このように、バルブディスク２２が回転すると、外側密封端２６は、制御装置３６を通じた流量を増大させるために、流量制御チャネル群６２のそれぞれにおけるより大きな体積を露出させる。追加的に、外側密封端２６と歯群６６のそれぞれの面６８との間の隔たりの増大は、そのバルブディスクと歯群６６のそれぞれとの間をより多くの量の流体が流れるようにする。
【００２８】
再び図３を参照すると、バタフライバルブ１０及び流量制御装置３６は、組み合わせユニットとして組み立てられ、流入パイプ３８と流出パイプ４０との間に挿入され得る。具体的には、バタフライバルブ１０の外壁７１は、その制御装置の取り付けリップ７４がバタフライバルブ１０の開放通路１８内に延びるよう、流量制御装置３６に形成された凹部７２内に受け入れられる。ガスケット７６が、バタフライバルブ１０の下流面１６と制御装置３６の上流面５２との間に置かれてもよい。
【００２９】
バタフライバルブ１０及び流量制御装置３６は、組み合わされて流入パイプ３８と流出パイプ４０との間に挿入され得る個別のユニット群として示されているが、流量制御装置３６とバタフライバルブ１０とが単一の鋳造部品に統合され得ることが考えられる。
【００３０】
図４で示されるように、制御装置３６の下流面５４は、制御装置３６をバタフライバルブボディ１２に取り付けるためのコネクタをそれぞれ受け入れる一連の開口群７８を含む。
【００３１】
図３で示されるように、流量制御装置３６がバルブボディ１２に取り付けられると、その組み合わされたアセンブリは、バルブボディ１２のほぼ平面的な上流面１４と制御装置３６のほぼ平面的な下流面５４とによって定義される。その結果、バルブボディ１２及び制御装置３６を含む、組み合わされた制御バルブアセンブリ８は、流入パイプ３８の取り付け面４４と流出パイプ４０の取り付け面４８との間に滑り込ませられ得る。
【００３２】
再び図４を参照すると、歯群６６の間に形成される流量制御チャネル群６２のそれぞれは、図３で示される破線７０に沿ってバルブディスク２２が開くと、流体がその制御装置を通じて流れるようにする。流量制御チャネル群６２のサイズ及び形状は、流体の流速を決定し、流速に起因する乱流のレベルに影響を与える。下流パイプの内側からその観測されたパイプの外部への音をフィルタリングするのに最善である方法の一つは、バリアとしてパイプ壁を用いることによる。結果として生じるそのパイプ壁の吸音は、透過損失（Transmission  Loss）ＴＬと呼ばれる。その透過損失ＴＬは、音が生成されるところの振動数がパイプリングの振動数Ｆｒよりも高いところで生じるように準備され得る場合に、最も効果的となる。そのパイプリングの振動数Ｆｒは、５０００／３．１４Ｄ［Ｈｚ］に等しく、Ｄは、パイプの内径［ｍ］である。ピーク振動数Ｆｐは、０．２Ｕｖｃ／ｗで決定され、Ｕｖｃは、（３３３ｍ／秒とされる）ジェット速度であり、ｗは、流量制御チャネル６２の幅［ｍ］である。より高い振動数に起因する追加的な透過損失ΔＴＩｆｐは、ΔＴＩｆｐ＝７．８＋２０ｌoｇ（Ｆｐ／Ｆｒ）［ｄＢ］の式で与えられる。
【００３３】
上式に基づいて、０．０４Ｄの幅を持つ流量制御チャネル６２に対して、８ｄＢの音低下が予測され得ることが分かる。そして、これは、流量制御チャネル群６２の好適な幅ｗをそのパイプの直径の４％未満とする。
【００３４】
流量制御チャネル群６２は、更に、特定の製造要件を満たすよう構成されてもよい。例えば、流量制御チャネル群６２の底８０は、図６で示されるように丸められてもよく、或いは、図４で示されるように角張っていてもよい。
【００３５】
再び図６を参照すると、より漸進的な開放特性を実現させるために、幾分かより大きなバルブ移動まで、流体流に対する流量制御チャネル群６２の露出の始まりを遅らせることが望ましい場合もある。図６で示される実施例では、歯群６６のそれぞれの間にある流量制御チャネル群６２は、底端８０からそれら流量制御チャネル群内を上方に延びる流れ制限壁８２を含む。図５で見られるように、バルブディスク２２が回転しても、外側密封端２６は、バルブディスク２２が大きく回転するまでは、流れ制限壁８２と密に接したままである。流れ制限壁８２は、上流面５２からピーク８４までは、開放通路５６の内方に延びる。その後、流れ制限壁８２は、下流面５４までは、開放通路５６からの外方に遠ざかる。
【００３６】
外側密封端２６が一旦ピーク８４を通り過ぎると、フィンガー群６６のそれぞれの間にある流量制御チャネル群６２のそれぞれは、流体の流れにさらされる。このようにして、ピーク８４まで延びる湾曲した流れ制限壁８２は、流量制御装置３６を通じた流体の流れを更に制限する。
【００３７】
図５で示される実施例では、バタフライバルブ１０は、トリプルエキセントリック（三重偏心）バタフライバルブである。しかしながら、そのバタフライバルブは、本開示の範囲内で動作する限り、対称性バタフライバルブであってもよく、或いは、ダブルエキセントリック（二重偏心）バタフライバルブであってもよい。何れの実施例においても、制御装置３６は、以下で詳細に説明されるように、そのバタフライバルブの動作を強化する。
【００３８】
図１０は、流入パイプ（図示せず。）と流出パイプ４０との間の適切な位置に取り付けられるバタフライバルブ１０２を組み込むために使用され得る流量制御装置の別の実施例１００を示す。バタフライバルブ１０２がその流入パイプとその流出パイプとの間の適切な位置に取り付けられる場合、図１で示されるように、流量制御装置３６を挿入するための最小限の空間しか存在しない。そのような状況において、図１０で示される流量制御装置１００は、利用され得る。
【００３９】
流量制御装置１００は、外壁１０６から半径方向外側に延びる取り付けフランジ１０４を含む。外壁１０６は、開放通路５６を定義する。流量制御装置１００は、図２及び３で示される実施例におけるものと同じ、湾曲逆行部６０における歯群６６を含む。しかしながら、外壁１０６は、流出パイプ４０の円筒形内面１０８の内側、及び、バタフライバルブ１０２の外壁１１２の円筒形内面１１０の内側に外壁１０６が嵌るように、サイズが決められている。その結果、流量制御装置１００がバタフライバルブ１０２と流出パイプ４０との間に置かれる場合、唯一の追加的な空間的要件は、取り付けフランジ１０４の厚みである。
【００４０】
図１０で示される実施例では、一対のコネクタ１１４が、流出パイプ４０の取り付けフランジ４６を貫通し、且つ、取り付けフランジ１０４に形成された一連の開口群１１６を貫通する。コネクタ群１１４のそれぞれにおけるネジ山付きの端部群は、バタフライバルブ１０２の外壁１１２に形成された内部にネジ山が付けられた取り付け穴群１１８内に受け入れられる。図１０で示された実施例では、取り付けフランジ１０４は、流出パイプ４０をバタフライバルブ１０２に取り付けるために予め使われていたコネクタ群１１４が、流量制御装置１００がそれらの間に挿入される場合にも利用できるように、１／４インチと３／８インチとの間の厚みを有する。
【００４１】
図１０では示されていないが、一対の弾性ガスケット群が、流量制御装置１００の取り付けフランジ１０４の両側で、取り付けフランジ１０４とバタフライバルブ１０２の下流面１２０及び流出パイプ４０の取り付け面４８との間に、置かれてもよい。その一対のガスケット群は、流量制御装置１００とバタフライバルブ１０２及び流出パイプ４０の双方との間に、追加的な密封をもたらす。本開示の範囲内で動作する限り、それらガスケット群は、取り除かれ得ると考えられる。
【００４２】
ここで図１１を参照すると、流量制御装置１００が流出パイプ４０とバタフライバルブ１０２との間に設置される場合、外壁１０６は、流出パイプ４０及びバタフライバルブ１０２の双方の内部に及ぶ。バタフライバルブ１０２及び流出パイプ４０は、取り付けフランジ１０４の厚みによって隔てられる。一旦、流量制御装置１００が図１１で示されるように設置されると、一連の歯群６６は、上述のような流量特性をもたらす。図１０及び１１で示される実施例は、設置されたバタフライバルブ１０２を既に含む既存の応用例に流量制御装置１００を組み込めるようにする。
【００４３】
ここで図７を参照すると、そこで示されるのは、バルブ開放角に対する流量係数における流量制御インサートの有利点を示すグラフである。図７で示されるグラフにおいて、実線８６の形状は、バルブ開放角に対する流量係数Ｃｖを表す。実線８６の形状は、バルブ開放角が増大するにつれて、流れが漸進的に増大することを示す。流れのこの漸進的な増大は、制御用途には好ましい。流量制御装置のないバタフライバルブの流量特性を示す破線３０は、そのバタフライバルブの比較的小さな開放角において相当速い流量の増大を示している。その結果、図面群で示された流量制御装置３６は、流量制御装置のないバタフライバルブと比較して、漸進的な流量の増大をもたらすという有利点を有し、それは、圧力又は流量を制御する用途には極めて好ましいことである。
【００４４】
従来のバタフライバルブの別の欠点は、比較的小さな圧力降下でのキャビテーションの傾向が高いことである。キャビテーションは、バタフライバルブを含む配管系で損傷及びノイズを引き起こす。図８のグラフにおいて、その流量制御装置は、図８の実線８８で示される、より高い初期キャビテーション係数Ｘｆｚをもたらす。初期キャビテーション係数Ｘｆｚは、キャビテーション（水の蒸発）の始まりの可聴表示が存在するときの圧力比として定義される工業的に標準的な用語である。流量制御装置のない従来のバタフライバルブでは、キャビテーションを発生させない圧力降下における５０％を超える増大を許容する破線３２で示されるように、その初期キャビテーション係数は減少させられる。
【００４５】
図９は、本開示に従ったバタフライバルブと共に利用される流量制御装置の更に別の有利点を示す。実線９０で示されるように、そのバタフライバルブを開くために作動装置が克服しなければならない動トルクは、破線３４で示される、流量制御装置のないバタフライバルブと比べ、低減される。その結果、その流量制御装置の使用は、その流量制御装置を含まないバタフライバルブと比べ、その動トルクを低減させる。動トルクの低減は、ずっと小さな作動装置の使用が可能になることによる相当の経済的な有利点をもたらす。
【００４６】
図面群及び上述の説明は、本開示に係る現在のところ好適な実施例を表現する。しかしながら、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更例が、本発明の意図から逸脱することなく、実現され得る。例えば、その制御要素は、そのバルブハウジング内の密封要素を保持する手段との一体部品であってもよい。更に、その制御要素は、溶接によってそのバルブハウジングに固定されてもよく、或いは、そのバルブハウジングの一体的鋳造部分であってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
８      制御バルブアセンブリ
１０    バタフライバルブ
１２    バルブボディ
１４    上流面
１６    下流面
１８    開放通路
２０    内壁
２２    バルブディスク
２４    旋回シャフト
２６    外側密封端
２８    矢印
３０、３２、３４  破線
３６    流量制御装置
３８    流入パイプ
４０    流出パイプ
４２    取り付けフランジ
４４    取り付け面
４６    取り付けフランジ
４８    取り付け面
５０    外壁
５２    上流面
５４    下流面
５６    開放通路
５８    内壁
６０    湾曲逆行部
６１    逆行面
６２    流量制御チャネル群
６３    内端
６４    湾曲内面
６６    歯群
６８    湾曲面
７０    破線
７１    外壁
７２    凹部
７４    取り付けリップ
７６    ガスケット
７８    開口群
８０    底
８２    流れ制限壁
８４    ピーク
８６、８８、９０  実線
１００  流量制御装置
１０２  バタフライバルブ
１０４  取り付けフランジ
１０６  外壁
１０８  円筒形内面
１１０  円筒形内面
１１２  外壁
１１４  コネクタ群
１１６  開口群
１１８  取り付け穴群
１２０  下流面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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