(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れを制御するための短ストローク式バルブであって、
流入路と流出路を形成するハウジングと、
前記流入路と前記流出路との間の前記ハウジング内に配置される流体制御組立体であって、互いに間隔をあけて配置されると共に、その内部を流れる流体のエネルギーを散逸させる第１及び第２ケージを含む流体制御組立体と、
前記ハウジング内に、互いに間隔をあけて配置される第１及び第２プラグ突出部を有し、前記ハウジングとの関連で、閉位置と開位置とを相互に移動可能に配置されるプラグとを備え、
前記プラグが閉位置に位置するときに、前記第１及び第２プラグ突出部が、前記第１及び第２ケージを通過する流体の流れを同時に遮り、
前記プラグが開位置に位置するときに、前記第１及び第２ケージを介して前記流入路から前記流出路への流体の流れを同時に許容すると共に、前記流入路からの流体の少なくとも一部が前記プラグを通過せずに第１ケージに流入し、さらに前記流入路からの流体の少なくとも一部が前記第１及び第２プラグ突出部の間を通って前記第２ケージに流入することを特徴とする短ストローク式バルブ。
【請求項２】
前記第１及び第２プラグ突出部は、連続溝によって分割され、
該第１プラグ突出部は、該第１プラグ突出部を貫通して前記溝と連通するように延設される流体流路を含み、該流体流路は、前記バルブが前記開位置に位置するときに、前記第２ケージから前記溝内へ流入する流体が前記流出路へ流入することを許容することを特徴とする請求項１に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項３】
前記第１及び第２プラグ突出部の各々は、第１径を有する略々円筒状に構成され、該第１及び第２のプラグ突出部の間には、前記溝が円周方向に延設され、
前記第１及び第２プラグ突出部は、各々端面を形成し、前記第１プラグ突出部の前記流体流路は、前記溝と、前記第１プラグ突出部の前記端面との間に延設され、
前記プラグは、前記第２プラグ突出部の前記端面から軸線方向に突出すると共に、前記第１径より小さい第２径を有する略々円筒状のプラグ体をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項４】
前記プラグの前記第２プラグ突出部は、該第２プラグ突出部を貫通するように、前記溝と、該第２プラグ突出部の前記端面との間に延設される流体流路を備えることを特徴とする請求項３に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項５】
前記プラグは、前記第１プラグ突出部の前記端面から軸線方向に突出すると共に、周辺シール面を形成するシール突出部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項６】
前記流体制御組立体は、自身を貫通する流れ開口を有するシートリングと、該流れ開口を取り囲むシール面とをさらに備え、前記プラグの前記シール面と、前記シートリングは、相補的な構成を有すると共に、前記プラグが前記閉位置に位置するときに、互いの密封状態が維持されることを特徴とする請求項５に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項７】
前記第１及び第２プラグ突出部の各々は、略々円筒状に構成され、該第１及び第２のプラグ突出部の間には、前記溝が円周方向に延設され、
前記流体制御組立体は、前記第１及び前記第２ケージ間に延設される少なくとも一つの第１スペーサをさらに備え、該第１スペーサは、前記プラグが前記閉位置に位置するときに、前記溝が該第１スペーサと共に放射方向に整列するような寸法及び構成を有することを特徴とする請求項２に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項８】
前記プラグは、前記第１プラグ突出部から突出すると共に、周辺シール面を形成するシール突出部をさらに備え、
前記流体制御組立体は、自身を貫通するように延設される流れ開口を形成する環状シートリングと、前記流れ開口を取り囲むシール面とをさらに備え、
前記シートリングは、第２スペーサによって前記第１ケージから分離され、
前記プラグの前記シール面と前記シートリングは、相補的な構成を有すると共に、前記プラグが前記閉位置に位置するときに、互いの密封状態が維持されることを特徴とする請求項７に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項９】
前記第１及び第２ケージと前記第１及び第２スペーサは、各々、内周面を有する略々環状に構成され、
前記シートリング、前記第１及び第２ケージ並びに前記第１及び第２スペーサは、前記内周面が、少なくとも部分的に前記プラグを収容するような寸法及び構成を有する略々円筒状の穴を集合的に形成するように、互いに上下方向に積層されることを特徴とする請求項８に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１０】
前記第１及び第２ケージは、各々好ましくは、上下方向に互いに積層されると共に、自身を貫通するように放射状に延設される複数のエネルギー散逸流体流路を形成する複数のディスクを備えることを特徴とする請求項９に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１１】
前記第１ケージと前記第１スペーサとの間に部分的に捕捉される環状第１シールを備え、該環状第１シールは、部分的に前記穴を形成することを特徴とする請求項９に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１２】
流体の流れを制御するための短ストローク式バルブであって、
流入路と流出路を形成するハウジングと、
前記流入路と前記流出路との間の前記ハウジング内に配置される流体制御組立体であって、互いに間隔をあけて配置されると共に、その内部を流れる流体のエネルギーを散逸させる第１、第２及び第３ケージを備える流体制御組立体と、
前記ハウジング内に、互いに間隔をあけて配置される第１、第２及び第３プラグ突出部を有し、前記ハウジングとの関連で、閉位置と開位置とを相互に移動可能に配置されるプラグとを備え、
前記プラグが閉位置に位置するときに、前記第１、第２及び第３プラグ突出部が、前記第１、第２及び第３ケージの各々を通過する流体の流れを同時に遮り、
前記プラグが前記開位置に位置するときに、前記第１、第２及び第３ケージを介して前記流入路から前記流出路への流体の流れを同時に許容すると共に、前記流入路からの流体の少なくとも一部が前記プラグを通過せずに第１ケージに流入し、さらに前記流入路からの流体の少なくとも一部が前記第１及び第２プラグ突出部の間を通って前記第２ケージに流入し、前記流入路からの流体の少なくとも一部が前記第２及び第３プラグ突出部の間を通って前記第３ケージに流入することを特徴とする短ストローク式バルブ。
【請求項１３】
前記第１及び第２プラグ突出部は、連続的な第１溝によって分離され、
前記第２及び第３プラグ突出部は、連続的な第２溝によって分離され、
前記プラグの前記第１プラグ突出部は、該第１プラグ突出部を貫通して前記第１溝と連通するように延設される流体流路を備え、該第１プラグ突出部の流体流路は、前記バルブが前記開位置に位置するときに、前記第２ケージから前記第１溝内へ流入する流体が、前記流出路へ流入するのを許容し、
前記プラグの前記第２プラグ突出部は、該第２プラグ突出部を貫通して前記第１及び第２溝と連通するように延設される流体流路を備え、該第２プラグ突出部の流体流路は、前記バルブが前記開位置に位置するときに、前記第３ケージから前記第２溝内へ流入する流体が、前記流出路へ流入するのを許容することを特徴とする請求項１２に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１４】
前記第１、第２及び第３プラグ突出部の各々は、第１径を有する略々円筒状に構成され、該第１及び第２のプラグ突出部の間には、前記第１溝が円周方向に延設され、該第２及び第３のプラグ突出部の間には、前記第２溝が円周方向に延設され、
前記第１及び第３プラグ突出部は、各々端面を有し、前記第１プラグ突出部の前記流体流路は、前記第１溝と、前記第１プラグ突出部の前記端面との間に延設され、
前記プラグは、前記第３プラグ突出部の前記端面から軸線方向に突出すると共に、前記第１径より小さい第２径を有する略々円筒状のプラグ体をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１５】
前記プラグの前記第３プラグ突出部は、該第３プラグ突出部を貫通するように、前記第２溝と、該第３プラグ突出部の前記端面との間に延設される流体流路を備えることを特徴とする請求項１４に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１６】
前記流体制御組立体は、前記第１及び前記第２ケージ間に延設される第１スペーサと、前記第２及び前記第３ケージ間に延設される第２スペーサとを備え、前記第１スペーサは、前記プラグが前記閉位置に位置するときに、前記第１溝が該第１スペーサと共に放射方向に整列するような寸法及び構成を有すると共に、前記第２スペーサは、前記プラグが前記閉位置に位置するときに、前記第２溝が該第２スペーサと共に放射方向に整列するような寸法及び構成を有することを特徴とする請求項１４に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１７】
前記プラグは、前記第１プラグ突出部から突出すると共に、周辺シール面を有するシール突出部をさらに備え、
前記流体制御組立体は、自身を貫通する流れ開口を有する環状シートリングと、該環状シートリングを貫通するように延設される環状シートリングと、該流れ開口を取り囲むシール面とをさらに備え、
前記シートリングは、第３スペーサによって前記第１ケージから分離され、
前記プラグの前記シール面と前記シートリングは、相補的な構成を有すると共に、前記プラグが前記閉位置に位置するときに、互いの密封状態が維持されることを特徴とする請求項１６に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１８】
前記第１、第２及び第３ケージ並びに前記第１、第２及び第３スペーサは、各々内周面を有する略々環状に構成され、
前記シートリング、前記第１、第２及び第３ケージ並びに前記第１、第２及び第３スペーサは、前記内周面が、少なくとも部分的に前記プラグを収容するような寸法及び構成を有する略々円筒状の穴を集合的に形成するように、互いに上下方向に積層されることを特徴とする請求項１７に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項１９】
前記第１、第２及び第３ケージは、各々好ましくは、上下方向に互いに積層されると共に、自身を貫通するように放射状に延設される複数のエネルギー散逸流体流路を形成する複数のディスクを備えることを特徴とする請求項１８に記載の短ストローク式バルブ。
【請求項２０】
前記第１ケージと前記第１スペーサとの間に部分的に捕捉される環状第１シールと、前記第２ケージと前記第２スペーサとの間に部分的に捕捉される環状第２シールとを備え、前記環状第１及び第２シールは、部分的に前記穴を形成することを特徴とする請求項１８に記載の短ストローク式バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、流れ制御装置に関し、特に、空間上又は設計上の制約に適応するため、短ストローク式の速度制御トリムを提供するために適用された、特殊な構成を有する制御バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通常運転時に直線的に移動するステム及びプラグを備える制御バルブが知られている。直線移動式バルブと呼ばれることの多いこれらのバルブにおいて、プラグは、多様な蛇行性及び／又は非蛇行性流路を構成するディスクスタック又はバルブケージの中に移動可能に配置される。このような直線移動式バルブの中には、バルブケージの外部から内部に向かって放射状に流体が流れる「オーバープラグフロー」方式のものが存在し、この方式では、流体がバルブケージの流路を介して流れた結果、流体の圧力が降下する。この構成では、バルブは、プラグを持ち上げてシートリングから離間させることによって開状態となり、流体は、バルブケージの内部から開放されたシートリングを介してバルブの外部へと流出する。一方、プラグの座表面がシートリングの相補的な座表面に密接に係合することで、バルブが閉状態となる。
【０００３】
オーバープラグフロー方式の代替案として、他の直線移動式バルブは、流体がバルブケージの外側から内部へ、軸方向に上方に流れる「アンダープラグフロー」として構成され、この方式では、流体がバルブケージの流体流路を介して外部に放射状に流れた結果、流体の圧力が降下する。この構成では、バルブは、プラグを持ち上げて上記シートリングから離間させることによって開状態となり、流体は、バルブケージの内部へ流入した後、バルブケージの流体流路を介して放射状に外部に流出する。一方、プラグの座表面がシートリングの相補的な座表面に密接に係合することで、バルブが閉状態となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直線移動式制御バルブは、工程内で流量と圧力を制御するために用いられることが多い。しかしながら、実際の使用や、バルブの設計において、空間上及び設計上の制約により最大許容ストロークが制限される場合がある。このような設計制約は、例えば、バルブのステムシールでの漏れを防止するため、有毒又は放射能工程の流体との関連で使用される蛇腹シールの使用に起因する。従って、直線移動式制御バルブの技術分野において、短ストローク式の速度制御トリムを提供することを可能とする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、従来の通常ストローク式制御バルブと同一の速度制御能力を有する短ストローク式制御バルブを提供することにより、この特定の必要性に対処するものである。これらの点、及び本発明の他の特性、有利性について、以下に詳細に説明する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、短ストローク式の速度制御トリムを提供するために適用された短ストローク式流れ制御装置又はバルブを提供する。本発明によって構成されるバルブは、スペーサの介在により互いに分離されると共に、バルブのシートリング及びボンネットの間にクランプ固定されるバルブギャラリー内に軸線方向に配置される複数のディスクスタック又はケージを備える。ケージ内の流体通路は、複数の絞り要素又はプラグ突出部を形成するプラグによって制御されるように絞られ、プラグによって形成されるプラグ突出部の数は、バルブに設けられるバルブケージの数と等しいことが好ましい。プラグのプラグ突出部は、縦一列になって、ディスクスタック又はケージを通過する流体の流れを制御する。シートリングを閉じるためにシートリングに接触するプラグ突出部以外のプラグの絞り要素又はプラグ突出部のすべては、プラグの残部よりも大径であり、えんどう豆状に形成されると共に、絞り要素又はプラグ突出部を通る少なくとも一つの流体流路を備える。この流体流路のプラグ突出部内における流れ領域は、所定のシート穴速度基準を満たすように設計される。
【０００７】
本発明に係る短ストローク式制御バルブにおいて、ディスクスタック又はケージは、各々、プラグの流体漏れや、多様な隙間流れによる影響を低減するための迷宮溝及びシールを特徴付ける。加えて、細長絞りの必要性に応じて、各ケージ内の迷宮溝の数はステージ毎に異なる。さらに、ディスクスタック又はケージの各々のＣｖを変更することで、バルブの総合注文特性曲線が変化する。さらに、本発明に係るバルブを備える流体システムの上流側からのいかなる流れ抵抗も、プラグの上昇具合が同一であるとき、ステージ（すなわち、ケージやプラグ突出部）の数を変更することで軽減することができる。この関連で、バルブに設けられるケージ又はディスクスタックの数と、プラグ突出部の数（これらは上述のように等しいことが好ましい）は、特定の目的に基づいて変更することができる。さらに、プラグもまた、バランス状態又はアンバランス状態に構成される。
【０００８】
本発明は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明を参照することによって最も理解し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の上記特徴及び他の特徴は、以下に示す図面を参照することでより明確になる。
【図１】本発明に従って構成された短ストローク式制御バルブの一実施の形態を示す断面図であって、プラグが閉位置にある場合を示す。
【図２】本発明に従って構成された短ストローク式制御バルブの一実施の形態を示す断面図であって、プラグが開位置にある場合を示す。  上記図面及び詳細な説明において、同一の要素を示すため共通の参照番号を使用している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の好適な実施の形態を示すための目的でのみ描き、本発明を限定するものではない図面を参照すると、図１及び図２は、本発明によって構成される短ストローク式制御バルブ１０の断面図を示す。詳細は後述するが、バルブ１０は、図１において、閉状態が示され、図２において、バルブ１０内の流体の流れを許容する開状態が示されている。
【００１１】
このバルブ１０は、流入路１４及び流出路１６を形成するバルブ本体１２を備える。この流入路１４及び流出路１６の各々は、バルブ本体１２に形成される内室又はバルブギャラリー１８に連通する。本体１２に加えて、バルブ１０は、本体１２に当接すると共に、ギャラリー１８を部分的に包囲するボンネット２０を備える。図１及び図２に示されるように、ボンネット２０の本体１２への取付は、ナットとボルトとの組み合わせからなる機械的締付具２２を介して容易に行うことが好ましいが、他の取付方法も、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で採用することができる。ボンネット２０は、ボンネット２０を軸線方向に貫通するように延設される穴２４を備え、この穴２４の用途については、以下に詳細に説明する。
【００１２】
本体１２のギャラリー１８内には、環状シートリング２６が配置される。このシートリング２６は、環状に構成されるとともに、一端がテーパ状座表面３０によって覆われる流入開口２８を備える。シートリング２６は、流入開口２８が流入路１４とギャラリー１８との間に流体流路を効果的に形成するように、本体１２内、特にこの本体１２内のギャラリー１８内に方向付けられる。この流入開口２８に加えて、シートリング２６は、シートリング２６の放射状に延設されるフランジ部の上面及び底面の各々に、図１及び図２の視点から見て、相対向する環状上側溝３２及び環状底側溝３４を備える。この上側溝３２及び底側溝３４の各々の内部には、Ｏリング又はガスケットのようなシール部材が配置され、これらの用途については、以下に詳細に説明する。
【００１３】
シートリング２６に加えて、ギャラリー１８には、３つの流れ制御要素、特に、第１（下方）ディスクスタック又はケージ３６、第２（中間）ディスクスタック又はケージ３８及び第３（上方）ディスクスタック又はケージ４０が配置される。この第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０は各々、好適には、環状に形成されると共に、これら３つのケージ（すなわち、これら３つのケージの内側及び外周面の間）を放射状に貫通するように延設され、多様な蛇行性又は／及び非蛇行性の流体エネルギー消散流体通路を形成する。バルブ１０において、第１ケージ３６は、環状の第１スペーサ４２の介在によりシートリング２６から分離される。より具体的には、第１ケージ３６の底面は、図１及び図２に示す視点から見て、第１スペーサ４２の対向する底面がシートリング２６の放射状に延設されるフランジ部の上面に当接する状態で、第１スペーサ４２の上面に当接する。
【００１４】
第１スペーサ４２によってシートリング２６から分離される第１ケージ３６と同様に、第２ケージ３８は、環状の第２スペーサ４４の介在により第１ケージ３６から分離される。この関連で、図１及び図２に示す視点から見て、ケージ３８の底面は、第２スペーサ４４の底面が第１ケージ３６の上面に当接する状態で、第２スペーサ４４の上面に当接する。同様に、第３ケージ４０は、環状の第３スペーサ４６の介在により第２ケージ３８と分離される。より具体的には、図１及び図２に示す視点から見て、第３ケージ４０の底面は、第３スペーサ４６の底面が第２ケージ３８の上面に当接する状態で、第３スペーサ４６の上面に当接する。
【００１５】
上記第１、第２及び第３のスペーサ４２、４４、４６に加え、バルブ１０は、ボンネット２０と第１ケージ３６との間に延設される環状の第４スペーサ４８を備える。より具体的には、図１及び図２に示す視点から見て、第４スペーサ４８の上面は、第４スペーサ４８の対向する底面が第３ケージ４０の上面に当接する状態で、ボンネット２０に当接する。第３ケージ４０に当接する底面に対向する第４スペーサ４８の上面には、Ｏリング又はガスケットのようなシール部材を収容する環状溝５０が配置される。
【００１６】
さらに図１及び図２に示すように、第２スペーサ４４と第１ケージ３６との間に、環状第１シール５２が部分的に捕捉される。同様に、第３スペーサ４６と第２ケージ３８との間に、環状第２シール５４が部分的に捕捉され、さらに、第４スペーサ４８と第３ケージ４０との間に、環状第３シール５６が部分的に捕捉される。バルブ１０において、第２及び第３スペーサ４４、４６は、好適には、互いに同一形状及び同一寸法に構成される。しかしながら、第１スペーサ４２は、第２及び第３スペーサ４４、４６と比較して実質的に高さが低く、第４スペーサ４８は、第２及び第３スペーサ４４、４６と比較して高さが高い。
【００１７】
さらに図１及び図２に示すように、第１スペーサ４２の内周面全体に、複数の迷宮溝５８が形成される。すなわち、第１スペーサ４２内の迷宮溝５８は、シートリング２６の放射状に延設されるフランジ部の上面から第１ケージ３６まで延設される。迷宮溝５８は、第２及び第３スペーサ４４、４６の内周面部分にもまた形成される。より具体的には、迷宮溝５８は、第２スペーサ４４の内周面の上部に形成され、第２スぺーサ４４の迷宮溝５８は、第２スペーサ４４の上面に向かって延設されるため、第２ケージ３８に向かって延設されることになる。同様に、迷宮溝５８は、第３スペーサ４６の内周面の上部に形成され、この第３スぺーサ４６の迷宮溝５８は、第３スペーサ４６の上面に向かって延設されるため、第３ケージ４０に向かって延設されることになる。第１、第２及び第３スペーサ４２、４４、４６の迷宮溝５８は、バルブ１０内において、迷宮シールを形成するために用いられるが、詳細は後述する。
【００１８】
図１及び図２から明らかなように、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０及び第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８が、前述の態様でシートリング２６の上方に積層されると、これら特定の構成要素の外周面は、互いに実質的に整列する。積層された第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０及び第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、２８の内周面もまた、互いに実質的に整列する。重要なのは、第１、第２及び第３シール５２、５４、５６の内周面もまた、積層された第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０及び第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８と実質的に整列するように、第１、第２及び第３シール５２、５４、５６が方向付けられることである。しかしながら、シートリング２６の流入開口２８を形成するシートリング２６の内周面は、整列した第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０並びに第１、第２、第３及び第４ペーサ４２、４４、４６、４８との関連で内側に放射状に方向付けられる。
【００１９】
上記に加えて、バルブ１０において、積層されたシートリング２６、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０、並びに第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８、並びに第１、第２及び第３シール５２、５４、５６は、図１及び図２に示す視点から見た軸線上で、かつボンネット２０と本体１２の間に効果的に圧縮される。その結果、シートリング２６の底面溝３４内に配置されるガスケットは、シートリング２６から放射状に延設されるフランジ部と本体１２との間に効果的に圧縮され、これらの間に流体密封シールを形成する。加えて、シートリング２６の上面溝３２内に配置されるガスケットは、シートリング２６から放射状に延設されるフランジ部と、第１スペーサ４２の底面との間に効果的に圧縮され、これらの間に流体密封シールを形成する。同様に、第４スペーサ４８の溝５０内に配置されるガスケットは、ボンネット２０と、第４スペーサ４８によって第４スペーサ４８との間に効果的に圧縮され、ボンネット２０と第４スペーサとの間に流体密封シールを形成する。
【００２０】
本発明によって構成されるバルブ１０は、さらに細長く略々円筒状に形成されたプラグ６０を備える。プラグ６０の一端に一体的に、軸線方向に突出するように、細長く略々円筒状に形成されたステム６２が接続される。図１及び図２に示されるように、プラグ６０は、その大部分がギャラリー１８内に位置し、特に、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０並びに第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８の縦一列に整列した内周面によって集合的に形成される延設穴６４内に位置する。プラグ６０から突出するステム６２は、ボンネット２０によって形成される穴２４を通って上昇する。図１及び図２には示されていなが、ボンネット２０から突出するステム６２の一部は、図１及び図２の視点から見て、本体１２とボンネット２０に対して上側方向又は下側方向のどちらか一方にステムを選択的に移動させるように動作するアクチュエータと機械的に連結されることとなる。この点において、穴２４とステム６２は、ステム６２が穴２４内を摺動可能に移動可能となるような大きさに互いに相対的に形成される。当業者によって理解されるように、ステム６２が上方及び下方へ交互に選択的に移動するのに伴い、プラグ６０も、本体１２及びボンネット２０と相対的に、特に、積層されたシートリング２６、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０、及び第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８と相対的に上方又は下方へ同時に移動する。この点において、詳細は後述するが、プラグ６０は、ステム６２によって、上述の図１に示す閉位置と図２に示す開位置とを選択的に移動可能である。
【００２１】
バルブ１０のプラグ６０は、略々円筒状に形成された同一形状の３つのプラグ突出部を備え、より具体的には、第１（底側）プラグ突出部６６と、第２（中間）プラグ突出部６８と、第３（上側）プラグ突出部７０とを備える。第１及び第３プラグ突出部６６、７０は、一対の連続溝７２が有する空間によって第２プラグ突出部６８と分離され、各溝７２は、断面視略々Ｕ状に形成される。バルブ１０において、第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０の外径は、互いに等しいと共に、穴６４の径よりわずかに小さいため、プラグ６０は、穴６４の中で閉位置と開位置との間で移動することができる。
【００２２】
第１、第２及びプラグ突出部６６、６８、７０の各々の内部には、少なくとも１つの流体流路７４が形成される。図１及び図２から明らかなように、これらの流体流路７４は、互いに略々直線的に縦一列に整列され、第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０の整列した軸から半径方向に離間するが、これらと略々平行関係を有するように延設される。より具体的には、第１プラグ突出部６６内に配置される流体流路７４は、第１プラグ突出部６６の底面と、第１プラグ突出部６６を第２プラグ突出部６８から分離する溝７２との間に延設される。第２プラグ突出部６８内に配置される流体流路７４は、第１プラグ突出部７０内に配置される流体流路７４が第３プラグ突出部７０の上面と、第３プラグ突出部７０を第２プラグ突出部６８から分離する溝７２との間に延設された状態で、溝７２間に延設される。図１及び図２には明示されていないが、各溝７２は、好適には、断面がえんどう豆状に形成される。
【００２３】
第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０に加え、プラグ６０は、図１及び図２に示す視点から見て、第３プラグ突出部７０の上面から軸線方向に突出する円筒状のプラグ体７６を備える。これとの関連で、ステム６２は、プラグ体７６に連結されるとともに、プラグ体７６から軸線方向に延設される。また、図１及び図２にからもまた明らかなように、プラグ体７６の外径は、第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０の外径よりも小さい。プラグ６０は、また、図１及び図２に示す視点から見て、第１プラグ突出部６６の底面から軸線方向に延設されるシール突出部７８を備える。このシール突出部７８は、プラグ６０が閉位置に移動したときに、シートリング２６によって形成されるシール面３０と相補的に噛み合うような寸法及び構成を有すると共に、テーパ状に形成される周辺シール面８０を備える。
【００２４】
上述のように、バルブ１０、特に、バルブ１０のプラグ６０が閉位置又は遮断位置にある場合が図１に示されている。プラグ６０が閉位置に位置するときに、プラグ６０の座突出部７８に形成される座表面８０は、シートリング２６によって形成される相補的な座表面３０上に強固に着座し、座表面３０との間をシールする。その結果、図１の流れ方向を示す矢印によって指定された方向に、本体１２の流入路１４を介して流入する流体は、シートリング２６の流入開口２８内へは流れるが、穴６４（すなわちギャラリー１８）内への流体の流入は、プラグ６０によって効果的に妨げられる。プラグ６０が閉位置に位置するときには、プラグ体７６の一部は、ボンネット２０によって形成される相補的な開口８２内に位置し、この開口８２は、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０並びに第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８の整列された内周面によって集合的に形成された穴６４と同軸上に整列する。
【００２５】
図１及び図２に示す視点から見て、第１プラグ突出部６６の底面を第１ケージ３６の底面より上方へ持ち上げるに充分な量のステム６２の上方への移動によって、プラグ６０の開位置への移動が促進される。理解できるように、そのようなプラグ６０の上方への移動は、シール面３０、８０が互いに分離されることを促進し、これによって、流体の穴６４内への流体の流入が許容される。図２は、バルブ１０のプラグ６０の全開状態を示し、すなわち、図１及び図２に示す視点から見て、プラグ６０が最も上方に移動した状態を示す。
【００２６】
例えば図２に示すように、プラグ６０が開位置へ移動すると、流体は、流入路１４から流入開口２８を通過し、第１スペーサ４２の内側を通過し、その後、第１ケージ３６内へ流入する。このようにして、流体は、最初に、第１スペーサ４２及び第１ケージ３６の内周面によって集合的に形成される穴２４の一部を満たす。第１ケージ３６の内部に流入する流体は、図２に示す流れ方向矢印によって示される様態で、蛇行性又は／及び非蛇行性流路を介して放射状に外側に流れることができる。第１ケージ３６の外周面の流路から流出した後、流体は、本体１２によって形成される流出路１６内へ流入することができる。
【００２７】
図２にも示されるように、第１ケージ３６の流体流路を介して外側に、放射状に流れる流体に加え、流体の一部はまた、第１プラグ突出部６６によって形成される流体流路７４を介して上方に流れる。そのような流体流路７４から流体が流出すると、第１プラグ突出部６６を第２プラグ突出部６８から分離する溝７２内へ流体が流入する。プラグ６０が開位置に位置するときには、第１及び第２プラグ突出部６６、６８の間の溝７２の少なくとも一部が第２ケージ３８、特に、その内周面に半径方向に整列する。これに関連して、第１及び第２プラグ突出部６６、６８の間の溝７２内に流入する流体は、図２示す流れ方向矢印によって示される様態で、第２ケージ３８によって形成される蛇行性又は／及び非蛇行性流路介して放射状に外側に流れ、第２ケージ３８の外周面でそのような流路から流出した流体はまた、流出路１６内へ流入する。
【００２８】
第２ケージ３８の流体流路を介して、放射状に、外側に流れる流体に加え、流体の一部もまた、第２プラグ突出部６８によって形成される流体流路７４を介して上方に流れる。流体流路７４から流体が流出すると、第２プラグ突出部６８を第３プラグ突出部７０から分離する溝７２内へ流体が流入する。プラグ６０が開状態であるときに、第２及び第３プラグ突出部６８、７０の間の溝７２の少なくとも一部が、第３ケージ４０、特に、その内周面と半径方向に整列する。これに関連して、第２及び第３プラグ突出部６８、７０の間の溝７２に流入する流体は、図２に示す流れ方向矢印によって示される様態で、第３ケージ４０によって形成される蛇行性又は／及び非蛇行性流路を介して、放射状に、外側に流れ、第３ケージ４０の外周面のそのような流体流路から流出する流体もまた、流出路１６に流入する。
【００２９】
さらに図２示すように、第２及び第３プラグ突出部６８、７０を互いに分離する溝７２内に流入する流体の一部はまた、第３プラグ突出部７０の流体流路７４を介して上方に流れることができる。図２から明らかなように、第３プラグ突出部７０の流体流路７４から流出する流体は、第４スペーサ４８の内周面の一部によって形成される穴６４の一部に流入する。このような第３プラグ突出部７０の流体流路７４を通過する流れによって、バルブ１０内において、プラグ６０が「バランス状態」となる。しかしながら、当業者であれば、バルブ１０のプラグ６０が、第３プラグ突出部７０の流体流路７４に含まれていない場合には、代わりに「アンバランス状態」となることが理解できるであろう。
【００３０】
プラグ６０が図１に示す閉位置から図２に示す全開位置へ移動すると、プラグ６０のプラグ体７６が、ボンネット２０によって形成される開口８２内に次第に後退する。逆に、プラグ６２が全開位置から閉位置に戻ると、プラグ体７６は、開口８２の外側へ部分的に前進する。プラグ体７６が開口８２の内外に交互に移動するにもかかわらず、図１及び図２に示す視点から見て（プラグ６０のバランス状態又はアンバランス状態にかかわらず）、第３プラグ突出部７０の上方の穴６４に流入する流体のすべては、プラグ体７６とボンネット２０の間に捕捉される環状シール８４によって、これらの間への流入が妨害される。また、当業者によって理解されるように、プラグ６０が閉位置と開位置との間を移動する際に、プラグ体７６は、シール８４の内周面に沿って、交互に摺動可能に移動可能である。プラグ体７６とシール８４の間をすべての流体が移動可能である限り、そのような流体は、ステム６２の外表面と、自身を貫通して延設される穴２４を形成するボンネット２０の外表面との間に介在する環状パッキン８６によって周囲環境へ逃れることが規制される。また、当業者によって理解されるように、プラグ６０が閉位置と開位置との間を移動する際に、ステム６２は、パッキン８６の内周面に沿って摺動して交互に移動可能である。
【００３１】
バルブ１０において、ケージの数（例えば、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０）が、プラグ突出部の数（例えば、第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０）と常に等しく、また、これらの数によってバルブ１０に含まれる「ステージ」の数が定義されるものと考える。このようにして、図１及び図２に示す構成例において、バルブ１０は、プラグ６０の第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０及び第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０を含めることによる３つのステージを備える。しかしながら、当業者によって理解されるように、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、バルブ１０が、３つより多い又は少ないステージを備えるように構成することができ、バルブ１０が備えるステージの数は、２以上、潜在的には３つ又はそれより多くすることが考えられる。バルブ１０に設けられるステージの数にかかわらず、第１、第２及び第３シール５２、５４、５６及び上記迷宮溝５８は、プラグ６０が閉位置と開位置とを移動する際の漏れを低減するために互いに協働する。これについては、上記第１、第２及び第３シール５２、５４、５６及び上記迷宮溝５８は、プラグ６０が閉位置と開位置との間を移動する際、プラグ６０と、積層されたシートリング２６、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０、第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８からなる流れ制御組立体との間を流れる流体の漏れを低減する。
【００３２】
上記に加え、バルブ１０を介して流れる流体に関する上述の記述に基づけば、上記バルブ１０は、アンダープラグフロー方式として構成されている。しかし、当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、このバルブ１０をオーバープラグ方式として構成することができることを理解するであろう。オーバープラグ方式の場合、流出路１６を通って、積層されたシートリング２６、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０、第１、第２、第３及び第４スペーサ４２、４４、４６、４８からなる流れ制御組立体へ向かって流体が流れる状態で、流出路１６は流入路となる。流体がこの積層流れ制御組立体へ達するとすぐに、流体は、第１、第２及び第３ケージ３６、３８、４０により形成される蛇行性又は／及び非蛇行性流路を介して放射状に内側に流れる。プラグ６０が図１に示す閉位置に位置する場合には、流体は、プラグ６０の第１、第２及び第３プラグ突出部６６、６８、７０の各々によって、穴６４への流入を妨害又は阻止される。
【００３３】
しかし、プラグ６０が図２に示すように開位置に移動すると、流体は、第３ケージ４０の流体流路から、第３及び第２プラグ突出部７０、６８間の溝７２内へ流入し、第２ケージ３８の流体流路から、第２及び第１プラグ突出部６８、６６間の溝７２内へ流入し、第１ケージ３６の流体流路から、第１ケージ３６と第１スペーサ４２によって集合的に形成される穴６４の部分内へ流入する。第３及び第２プラグ突出部７０、６８間の溝７２へ流入する流体はまた下方に流れ、第１及び第２プラグ突出部６６、６８及びこれらの間の溝７２に形成される流体流路７４を介して第１ケージ３６と第１スペーサ４２によって形成される穴６４の一部にも流入する。同様に、第１及び第２プラグ突出部６６、６８間の溝７２へ流入する流体もまた、第１プラグ突出部６６内に配置される流体流路７４を介して第１ケージ３６と第１スペーサ４２によって集合的に形成される穴６４の部分へ流入する。理解されるように、第１ケージ３６と第１スペーサ４２によって集合的に形成される穴６４の部分に流入する流体は、その後、シートリング２６の流入開口２８を介して下方に流れ、その後、バルブ１０にオーバープラグフロー方式を採用した場合に流入路１４によって形成される流出路を通過する。
【００３４】
上記実施の形態は、あくまで本発明を実施するための例示に過ぎない。本発明の範囲は、上記実施の形態に限定されない。明細書に明示されているか、明細書の記載から示唆されるかに関わらず、当業者であれば、本開示内容から、構成、寸法、材料及び製造工程における変更等種々の変更を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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