(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（２２０）の上端（２３１）を密封する装置において、
前記シリンダ（２２０）内に摺動可能に取り付けられたピストン（２２１）と、
前記ピストン（２２１）が閉じ位置にあるとき、前記シリンダを密封するＯリング（３００）と、
前記Ｏリング（３００）を受け入れ得るように前記シリンダ（２２０）の前記上端（２３１）に近接して前記シリンダ（２２０）の内壁に形成された溝（４００）と、
前記Ｏリングが前記溝から押し出されるのを防止すべく前記Ｏリングに力を加え得るように前記溝内の前記Ｏリング内に突き出すリテーナ手段（３１０）と、
前記シリンダ内に設けられ、前記リテーナ手段の移動を防止する手段（４０１）と、
前記ピストンの第二の端部に設けられ、前記リテーナ手段を前記シリンダから除去する手段（３２６）とを備える、装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、
前記保持手段（３１０）を前記シリンダ（２２０）内に挿入する間、前記Ｏリング（３００）への損傷を防止し得るように前記リテーナ手段（３１０）の第一の端部に設けられた面取り加工部分手段（３１２）を更に備える、装置。
【請求項３】
請求項１の装置において、
前記保持手段（３１０）を前記シリンダ（２２０）から除去する間、前記Ｏリング（３００）への損傷を防止すべく前記リテーナ手段（３１０）の第二の端部に設けられた面取り加工部分手段（３１３）を更に備える、装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、移動を防止する前記手段（４０１）が、
前記溝（４００）と前記上端（２３１）との間にて前記シリンダの前記内壁の外周から突き出す段状部分（４０１）を備える、装置。
【請求項５】
請求項１の装置において、
前記ピストンの第一の端部に設けられ、前記保持手段を前記シリンダ内に挿入する手段（３２１）を更に備える、装置。
【請求項６】
請求項５の装置において、前記ピストンの前記第一の端部に設けられた前記挿入手段が、前記ピストンの先端から突き出す段状部分（３２１）である、装置。
【請求項７】
請求項１の装置において、前記除去手段が、前記ピストンの前記第二の端部の外周から突き出す段状部分（３２６）である、装置。
【請求項８】
請求項１の装置において、前記保持手段が硬質材料で出来た保持リングである、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、ピストンがシリンダ内にて閉じた位置にあるとき、シリンダを密封すべくシリンダ内に設けられたＯリング用のリテーナを有する弁に関する。本発明は、また、リテーナ及びＯリングをシリンダ内に挿入し且つシリンダから除去する工具及び方法にも関する。
【０００２】
【問題点】
材料がパイプ管を通って流れるのを制御するため制御弁を使用することが一般的である。１つの型式の制御弁は、シリンダを備え、該シリンダが該シリンダの上端部における入口と、該シリンダの側壁における出口とを有している。ピストンは、シリンダを通って摺動し、シリンダを通る材料の流れを制御する。ピストンの位置は、ばねと、制御管を通る材料の流れとにより制御される。ピストン先端における材料の圧力が制御管内の材料の圧力及びピストンの後側部におけるばねの圧力を上廻ると、ピストンは、シリンダ内を上方に動いて、材料がシリンダを通って流れるのを許容する。閉じた位置にあるとき、ばねの圧力及びピストンの後側部にて制御管を通る流れは、ピストンの先端における材料の圧力を上廻る。ピストンは、閉じた位置にあるとき、シリンダの頂部に近接しており、このことは、材料がシリンダを通って流れるのを防止する。
【０００３】
また、ピストンが閉じた位置にあるとき、シリンダを密封するためＯリングを使用することも一般的である。ピストンが閉じた位置まで動くと、ピストンの先端はＯリングの中心を通って動く。Ｏリングは、ピストンの先端とシリンダの壁との間に拘束されて、シリンダを密封し且つ材料がピストンを通って漏洩して、シリンダ内に入るのを防止する。Ｏリングは、シリンダ壁の溝内に配置されることによりシリンダ内の所定位置に保たれる。
【０００４】
圧力によりピストンが閉じた位置から開き位置まで動くと、ピストンがＯリングを溝から引き出す可能性のあることは問題である。Ｏリングが溝から脱落すると、Ｏリングにより形成される密封力は、十分でなく、シリンダ内への材料の望ましくない漏洩が生じる可能性がある。リテーナがＯリングがシリンダの溝から脱落するのを防止するようにすることが当該技術分野にて必要とされている。
【０００５】
Ｏリング用のリテーナ及び該リテーナを挿入し且つ除去するための工具を提供することにより、上記及びその他の問題点が解決され、また、当該技術分野にて進歩が実現される。本発明のリテーナは、リテーナの外壁がＯリング内に残り且つＯリングに対し押し付けられ、Ｏリングを溝内にて保持し得るように、Ｏリングを通じて押し付けられる金属製リングである。リテーナの第一の有利な点は、リテーナがＯリングをシリンダ内の所定位置に確実に保持することである。リテーナの第二の有利な点は、任意の状態にて且つ任意の型式のシリンダ内にてリテーナを使用することができる点である。このことは、異なる作動状態及び異なる型式のシリンダ内にて異なる型式のリテーナを使用することを不要にする。リテーナの第三の有利な点は、ピストンがリテーナをシリンダ内に挿入するために使用される一端及びリテーナを除去すべく使用することのできる第二の端部を有する設計とされる点である。このことは、リテーナを挿入し又は除去するための特殊な工具を不要にする。
【０００６】
本発明によれば、シリンダの上端に近接してシリンダ壁に溝が設けられる。シリンダ壁の上端は、溝の下方にて、上端の開口部内に伸びる棚状突起を有している。シリンダ壁から又はピストンの外周に沿って伸びる棚状突起は、以下に、段状部分と称する。Ｏリングは溝内に配置されている。リテーナは、金属又はその他の硬い材料で出来たリングである。リテーナリングは、シリンダの内径に近似する外径と、段状部分の内径よりも小さい内径とを有する。リテーナの壁は、リテーナがシリンダの上端における段状部分にて静止するとき、リテーナ壁がＯリング内に伸びるのを許容する高さである。
【０００７】
リテーナは、シリンダ内に且つＯリングを通じて押し込まれる。リテーナの１つの面は、段状部分により所定位置に保持されている。リテーナの第二の面は、０リング内に伸び、リテーナ壁は、Ｏリングに対して押し付けられ、Ｏリングを溝内に保持する。一方、Ｏリングは、リテーナの壁に対して押し付けられて、リテーナを所定の位置に保持する。１つの好ましい実施の形態において、リテーナ壁の第一及び第二の端部は、リテーナを挿入し且つ除去する間、Ｏリングへの損傷を防止する導入面取り加工部分、すなわち角度付き端縁を有している。
【０００８】
リテーナの挿入及び除去は、ピストンを工具として使用することにより完了させることができる。挿入は、ピストンの第一の端部すなわち先端を使用することにより完了する。ピストンは、先端の直径の周りに段状部分を有している。リテーナは、該リテーナの１つの面が段状部分に静止する状態にて先端に嵌まる。ピストンは、リテーナの外面がシリンダの上端付近にて段状部分に静止する迄、リテーナをシリンダ及びＯリングを通じて押す。
【０００９】
Ｏリング及びリテーナの挿入は、次のようにして完了する。最初に、Ｏリングをシリンダ壁の溝内に挿入する。次に、シリンダの上端の反対側のシリンダの第一の端部からリテーナをシリンダ内に配置する。リテーナの第一の面がＯリングの面にて静止する迄、リテーナをシリンダ内に滑り込ませる。次に、先端を先にしてピストンをシリンダ内に挿入する。先端の段状部分がリテーナの第二の面に接触する迄、ピストンを下方に押す。リテーナの第一の面がシリンダ上端の段状部分にて静止する迄、リテーナをピストンにより０リングを通じて押す。
【００１０】
リテーナをシリンダから除去するため、ピストンの後端を使用する。この後端は、シリンダの頂部における段状部分の内径よりも小さく且つリテーナの内径よりも大きい外径を有する段状部分を備えている。リテーナの除去は、次のようにして行われる。最初に、ピストンをシリンダから除去する。次に、ピストンの後端をシリンダ頂部の入口内に挿入する。ピストンの後端における段状部分がリテーナの内径に接触して、ピストンの後端がリテーナに対し力を加えることを許容する。次に、ピストンの後端をシリンダを通じて上方に押す。リテーナをＯリング及びシリンダを通じて押す力がリテーナに加えられる。
【００１１】
本発明の上記及びその他の特徴は、以下の詳細な説明を読み且つ以下の図面から理解することができる。
【００１２】
【詳細な説明】
図１にはハウジング１１０を有する制御弁１００が図示されている。入口フランジ１０１及び出口フランジ１０２は、制御弁１００をパイプライン（図示せず）に接続する。材料は、入口１０３を通って制御弁１００内に流れて、出口１０４を通って制御弁１００から出る。ピストンアセンブリのハウジング１０５は、入口１０３と出口１０４との間に円筒状のキャビティを形成する。ピストンアセンブリ（図３に図示）は、ピストンアセンブリのハウジング１０５内に保持されて、制御弁１００を通る材料の流れを調節する。
【００１３】
制御入口ポート１０８は、入口１０３に近接するハウジング１１０の開口部であり、材料の流れを制御パイプ管（図２に図示）内に送る。制御入口ポート１０８は、プラグ１１８がｘポート１０８内にねじ込んだ状態で図示されている。制御ポート１０９は、制御材料の流れをシリンダの第二の端部に送るべくピストンアセンブリのハウジング１０５の上側部に形成された開口部である。制御出口ポート１０７は、出口１０４に近接してハウジング１００に形成された開口部であり、材料の流れを制御管（図２に図示）から出口１０４に戻す。プラグ１１７は、制御出口ポート１０７内にねじ込んだ状態で示してある。図２は、制御ライン２００に接続された制御弁１００の断面図である。制御ライン２００は、制御弁１００の入口から材料を受け取るべく制御入口ポート１０８に接続された第一の端部２０１を備えている。材料は、制御ライン２００を通って制御ポート１０９に接続された導管まで流れる。次に、材料は、制御ポート１０９を通ってピストンアセンブリ２５０のシリンダ２２０内に流れる。制御パイロット弁２０２は、制御ライン２００のｙポート１０９の下流にある。制御パイロット弁２０２は、制御ライン２００を通る材料の流れを調整し得るように調節することのできるコック・アセンブリである。制御ライン２００の第二の端部２０５は、材料を制御ライン２００から出口１０４を通って流れ出る材料に戻すべく制御出口ポート１０７に接続されている。
【００１４】
ピストンアセンブリ２５０は、シリンダ２２０と、ピストン２２１とから成っている。ピストン２２１は、シリンダ２２０内に摺動可能に取り付けられている。シリンダ２２０は、入口１０３からの材料の流れを受け入れ得るように入口１０３に近接した入口開口部２３０を有する上端２３１を備えている。出口開口部２３２がシリンダ２２０の側壁に形成され且つ材料がシリンダ２２０を通じて出口１０４まで流れるのを許容する。ピストン２２１はシリンダ２２０内で摺動して、シリンダ２２０を通る材料の流れを調節する。閉じた位置にあるとき、ピストン２２１は上端２３１に近接し且つ流体がシリンダ２２０内に流れるのを防止する。開き位置にあるとき、ピストン２２１はシリンダ２２０の第二の端部２３４に近接して、入口開口部２３０と出口開口部２３２との間の流路は非遮断状態にある。ピストン２２１は、開き位置と閉じ位置との間の任意の位置にあると、流路を部分的に遮断して、シリンダ２２０を通る材料の流れを調節する。
【００１５】
ばね２２２は、シリンダ２２０の上内壁に固定状態に取り付けられた第一の端部と、ピストン２２１の第二の端部に固定状態に取り付けられた第二の端部とを有している。シリンダ２２０内のピストン２２１の位置を制御するためばね２２２が使用される。ピストン２２１の位置は、釣り合った圧力原理に基づいて制御される。制御ポート１０９からの材料の流れがピストン２２１の第二の端部に圧力Ｐ２を付与する。入口１０３からの材料の流れがピストン２２１の先端に圧力Ｐ１を付与する。
【００１６】
パイロット弁２０２が閉じられると、材料は制御出口ポート１０７まで流れることはできない。これにより、ピストン２２１の第二の端部における圧力Ｐ２はピストン２２１の上端における圧力Ｐ１に等しくなる。制御流れ及びばね２２２により付与された圧力Ｐ２は、パイロット弁２０２が閉じられたときピストン２２１を閉じ位置に偏倚させる。パイロット弁２０２が開くと、制御出口ポート１０７への材料の流れは、ピストン２２１の第二の端部における圧力Ｐ２を降下させる。圧力Ｐ１により付与された力は圧力Ｐ２により付与された力を上廻り、これにより、ピストン２２１は開き位置に向けて移動する。材料はシリンダ２２０を通って流れることができる。パイロット弁２０２が開く程度が大きければ大きい程、シリンダ２２０内のピストン２２１の位置を制御する、圧力Ｐ２の降下程度が増す。
【００１７】
ピストン２２１が閉じ位置にあるとき、材料がピストン２２１の周りで漏洩し且つシリンダ２２０内に入るのを防止するためシールが必要とされる。図３及び図４には、ピストン２２１が閉じ位置にあるとき、シリンダ２２０を密封するために使用されるピストンアセンブリ２５０の構成要素が図示されている。図３は、シリンダ２２０を密封すべく使用されるピストンアセンブリ２５０の構成要素の分解図である。図４は、ピストン２２１が閉じ位置にあるときのシリンダアセンブリ２５０の断面図である。ピストンアセンブリ２５０内の構成要素の関係を一層良く説明するため、以下の説明において図３及び図４を参照する。
【００１８】
ピストンアセンブリ２５０は、ピストン２２１が閉じ位置にあるとき、シリンダ２２０を密封すべくシリンダ２２０内に嵌まるＯリング３００を備えている。Ｏリング３００は、リングに形成されたゴム又は別の弾性材料から成る円形片である。Ｏリング３００の外周は、シリンダ２２０の内周よりも僅かに大きい。Ｏリング３００は、シリンダ２２０の上端２３１に近接するシリンダ２２０の内壁に形成された溝４００に嵌まる。溝４００は、ピストン２２１の先端３２０がピストン２２１が閉じ位置（図４に図示）にあるとき、Ｏリング３００に対し確実に嵌まるのを許容するシリンダ２２０内の位置にある。
【００１９】
ピストン２２１が開き位置に向けて摺動するとき、Ｏリング３００がピストン２２１により溝４００から引き出されるのを防止するため、リテーナリング３１０はシリンダ２２０内に配置される。シリンダ２２０内に挿入したとき、リテーナリング３１０はＯリング３００に対し押し付けられ、Ｏリング３００が溝４００から引き出されるのを防止する。リテーナリング３１０は、金属又はその他の硬い材料で出来たリングである。導入面取り加工部分３１２、３１３は、保持リング３１０における角度付き端縁であり、Ｏリング３００を損傷させることなく、保持リング３１０が所定位置に且つ所定位置外に摺動するのを許容する。保持リング３１０の第二の側部を支持すべくオリフィス２３０に近接して段状部分４０１が設けられている。
【００２０】
段状部分４０１は、保持リング３１０の第一の側部がＯリング３００の内部にあり且つＯリング３００を溝４００内に保持する位置たる、所定の位置に保持リングを偏倚する。このこのとは、保持リング３１０及びＯリング３００を互いに対し押し付け且つ次々と所定の位置に固着することを許容する。リテーナリング３１０の壁３１１の高さは溝４００の高さによって決まる。保持リング３１０の内径は、保持リング３１０の除去を容易にし得るよう段状部分４０１の内径よりも小さい。
【００２１】
保持リング３１０をシリンダ２２０内に保持するための工具を不要にすべく、ピストン２２１は保持リング３１０の挿入及び除去過程にて使用し得るような設計とされている。ピストン２２１は、先端３２０の周りに突き出す段状部分３２１を有する先端３２０を備えている。段状部分３２１は、保持リング３１０の内径に実質的に等しいが、該内径より小さい外径を有している。先端３２０は、以下に説明する挿入過程にて使用される保持リング３１０の第一の端部に段状部分３２１が接触した状態でリテーナリング３１０内に嵌まる。ピストン２２１の第二の端部３２５は、保持リング３１０の内周よりも大きく且つ段状部分４０１の外周より小さい外周を有する突き出し段状部分３２６を備えている。ピストン２２１の第二の端部３２５は、シリンダ２２０の頭部入口開口部２３０内に嵌まることができ且つ以下に説明する除去過程にて使用することができる。
【００２２】
図５は、ピストン２２１を挿入工具として使用し、Ｏリング３００及び保持リング３１０をシリンダ２２０内に挿入する過程５００のフロー図である。過程５００は、ステップ５０１にてＯリング３００をシリンダ２２０の溝４００内に挿入することにより開始する。ステップ５０２において、リテーナリング３１０は第二の側部２３４からシリンダ２２０内に挿入する。次に、ステップ５０３にて保持リング３１０の第一の端部がＯリング３００の上に均一に静止し得るように静止させる。
【００２３】
ステップ５０４において、先端３２０が保持リング３１０の直接上方にある状態でピストン２２１をシリンダ２２０の第二端部２３４内に直接、挿入する。ステップ５０５にて、先端３２０は、段部分３２１が保持リング３１０の第二の面と接触する迄、保持リング３１０を通って進む。次に、ステップ５０６にて、ピストン２２１をシリンダ２２０内に押し込んで、保持リング３１０に力を加える。導入面取り加工部分３１２は、Ｏリング３００の内面の上方にて保持リング３１０を案内する。過程５００は、保持リング３１０の第一の面が段状部分４０１に接触する迄、保持リング３１０がＯリング３００を通じて押し込まれる状態でステップ５０７にて終了する。
【００２４】
図６には、ピストン２２１の第二の端部を使用して保持リング３１０を除去する除去過程６００が図示されている。過程６００は、ステップ６０１において、ピストン２２１をシリンダ２２０から除去することにより開始する。ステップ６０２において、ピストン２２１の第二の端部をシリンダ２２０のオリフィス２３０内に挿入する。ステップ６０３において、ピストン２２１の段状部分３２６は保持リング３１０の第一の面に接触する。ステップ６０４において、シリンダ２２０内にピストン２２１を押し込むことにより保持リング３１０に力が付与される。ステップ６０５において、保持リング３１０は、導入面取り加工部分３１３により案内されてＯリング３００を通って進む。ステップ６０６において、シリンダ２２０の第二の側部２３４の開口部を通じて保持リング３１０をシリンダ２２０から除去することにより、過程６００が終了する。
【００２５】
上述したのは、リテーナを挿入し且つ除去するときに使用する主要な弁シールリテーナ及び工具の１つの可能な実施の形態である。文字通り又は均等原理の何れかにより特許請求の範囲に記載した本発明の内容と重複する代替的なリテーナ及び工具を当業者が設計することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリテーナを内蔵する一般的な制御弁の図である。
【図２】一般的な制御弁の断面図である。
【図３】第一の斜視図からのピストンアセンブリの分解図である。
【図４】ピストンアセンブリの断面図である。
【図５】リテーナを挿入する過程のフロー図である。
【図６】リテーナを除去するフロー図である。
【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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