(57)【要約】第１の面を有するベースと、前記ベースに結合された保護部と、前記保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を持つフレキシブルなリーフを含むチェックバルブが開示されている。前記リーフは、前記ベースに完全に接触している第１の位置と、前記保護部に完全に接触している第２の位置とを有する。前記リーフは、前記第１の位置にあるときに前記多孔質の第１の面を密閉状態に覆うように構成されている。前記リーフは、前記第１の位置では無負荷な形態であり、前記第２の位置では前記降伏応力未満の最大応力となる。チェックバルブは、特に液体水素や液体酸素などの極低温の流体用に好適である。
2014503058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有するベースであって、前記ベースの少なくとも前記第１の面の部分が多孔質なベースと、
前記ベースに結合された保護部と、
降伏応力を持つ材料を備え、さらに前記保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を備え、前記少なくとも１つのリーフが前記ベースに完全に接触している第１の位置と、前記保護部に完全に接触している第２の位置とを有し、前記少なくとも１つのリーフが前記第１の位置にあるときに前記第１の面の少なくとも多孔質の部分を密閉状態に覆うリーフと、を有し、
前記少なくとも１つのリーフは前記第１の位置では無負荷な形態であり、前記第２の位置では前記降伏応力未満の最大応力を有するチェックバルブ。
【請求項２】
前記リーフは金属である請求項１に記載のチェックバルブ。
【請求項３】
前記リーフは０．００５〜０．０２０インチの厚さである請求項２に記載のチェックバルブ。
【請求項４】
前記リーフは概ね０．００７インチの厚さである請求項３に記載のチェックバルブ。
【請求項５】
前記リーフは、前記面に圧縮残留応力層を持つ圧延焼き入れされている総焼き入れされた金属を備える請求項２に記載のチェックバルブ。
【請求項６】
前記金属は、３０２および３０４ステンレス鋼、６０６１および７０７５アルミニウム、インコネル（登録商標）６２５、少なくとも７０重量パーセントのニッケルおよびクロムの複合材を有する合金からなるグループから選択される請求項５に記載のチェックバルブ。
【請求項７】
前記リーフおよび前記ベースは、１５ｐｓｉ以上の逆流圧力差に耐えるように構成されている請求項１に記載のチェックバルブ。
【請求項８】
前記リーフおよび前記ベースは、２５０ｐｓｉ以上の逆流圧力差に耐えるように構成されている請求項７に記載のチェックバルブ。
【請求項９】
前記ベースの多孔質部分は、前記ベースを通り抜ける複数の孔を備える請求項１に記載のチェックバルブ。
【請求項１０】
前記ベースの多孔質部分は、少なくとも５個の孔を備える請求項１に記載のチェックバルブ。
【請求項１１】
前記バルブは、少なくとも１５サイクル／秒（ｃｐｓ）の速度で動作するように構成され、前記サイクルは、前記第１の位置から前記第２の位置への前記リーフの動作、前記リーフが前記第１の位置へ戻る動作を含む請求項１に記載のチェックバルブ。
【請求項１２】
前記バルブは、少なくとも５０サイクル／秒（ｃｐｓ）の速度で動作するように構成されている請求項１１に記載のチェックバルブ。
【請求項１３】
前記バルブは、少なくとも２ｋｇ／秒の液体酸素を流動させるように構成されている請求項１２に記載のチェックバルブ。
【請求項１４】
前記バルブは、少なくとも１ｋｇ／秒のケロシンを流動させるように構成されている請求項１２に記載のチェックバルブ。
【請求項１５】
前記バルブは、−２００°Ｆ以下の温度で液体に接触しながら動作するように構成されている請求項１に記載のチェックバルブ。
【請求項１６】
前記バルブは、−４５０°Ｆ以下の温度で液体に接触しながら動作するように構成されている請求項１５に記載のチェックバルブ。
【請求項１７】
第１の面と第２の面を有するベースであって、前記ベースの少なくとも前記第１の面と前記第２の面の部分が多孔質なベースと、
前記第１の面に近接する前記ベースに結合された第１の保護部と、
前記第２の面に近接する前記ベースに結合された第２の保護部と、
第１の降伏応力を持つ第１の材料を備え、さらに前記第１の保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を備える第１のリーフと、
第２の降伏応力を持つ第２の材料を備え、さらに前記第２の保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を備える第２のリーフと、を有し、
前記第１および第２の各リーフは、前記ベースのそれぞれの面に完全に接触している第１の位置を有し、前記第１の位置にあるときに無負荷の条件で前記それぞれの面の多孔質の部分を密閉状態に覆うように構成され、
前記第１および第２の各リーフは、前記各保護部に完全に接触している第２の位置を有し、前記第１および第２の各リーフの最大応力が前記第２の位置にあるときの前記第１および第２の各降伏応力より小さいデュアルチェックバルブ。
【請求項１８】
前記第１および第２のリーフ並びに前記ベースは、１５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）以上の逆流圧力差に耐えるように構成されている請求項１７に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項１９】
前記第１および第２のリーフ並びに前記ベースは、２５０ｐｓｉ以上の逆流圧力差に耐えるように構成されている請求項１８に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２０】
前記ベースの各多孔質部分は、前記ベースを貫通する複数の孔を備える請求項１７に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２１】
前記ベースの各多孔質部分は、少なくとも５個の孔を備える請求項２０に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２２】
前記バルブは、少なくとも１５サイクル／秒（ｃｐｓ）の速度で動作するように構成され、前記サイクルは、前記第１の位置から前記第２の位置への前記第１のリーフの動作、前記第１のリーフが前記第１の位置へ戻る動作と同時に、前記第２のリーフが前記第２の位置から前記第１の位置へ動作し、前記第２の位置へ戻る動作を含む請求項１７に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２３】
前記バルブは、少なくとも５０サイクル／秒（ｃｐｓ）の速度で動作するように構成されている請求項２２に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２４】
前記バルブは、少なくとも２ｋｇ／秒の液体酸素を流動させるように構成されている請求項２３に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２５】
前記バルブは、少なくとも１ｋｇ／秒のケロシンを流動させるように構成されている請求項２３に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２６】
前記バルブは、−２００°Ｆ以下の温度で液体に接触しながら動作するように構成されている請求項１７に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２７】
前記バルブは、−４５０°Ｆ以下の温度で液体に接触しながら動作するように構成されている請求項２６に記載のデュアルチェックバルブ。
【請求項２８】
起点から終点へ液体を輸送するポンプであって、
往復動するシリンダと、
前記起点と前記シリンダの間に結合された第１のチェックバルブと、前記シリンダと前記終点の間に結合された第２のチェックバルブと、を備え、
前記各チェックバルブは、
第１の面を有するベースであって、前記ベースの少なくとも前記第１の面の部分が多孔質なベースと、
前記ベースに結合された保護部と、
降伏応力を持つ材料を備え、さらに前記保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を備える少なくとも１つのリーフであって、前記ベースに完全に接触している第１の位置と、前記保護部に完全に接触している第２の位置とを有し、前記第１の位置にあるときに前記第１の面の多孔質の部分を密閉状態に覆うように構成されている少なくとも１つのリーフと、を備え、
前記少なくとも１つのリーフは、前記第１の位置にあるときに無負荷な形態であり、前記第２の位置にあるときに前記降伏応力未満の最大応力を持つポンプ。
【請求項２９】
前記第１および第２のリーフ並びに前記ベースは、１５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）以上の逆流圧力差に耐えるように構成されている請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３０】
前記第１および第２のリーフ並びに前記ベースは、２５０ｐｓｉ以上の逆流圧力差に耐えるように構成されている請求項２９に記載のポンプ。
【請求項３１】
前記バルブは、少なくとも１５サイクル／秒（ｃｐｓ）の速度で動作するように構成され、前記サイクルは、前記第２のリーフが同時に前記第２の位置から前記第１の位置へ動作し、前記第２の位置へ戻りながら、前記第１の位置から前記第２の位置への前記第１のリーフの動作、前記第１のリーフが前記第１の位置へ戻る動作を含む請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３２】
前記バルブは、少なくとも５０ｃｐｓの速度で動作するように構成されている請求項３１に記載のポンプ。
【請求項３３】
前記ポンプは、少なくとも２ｋｇ／秒の液体酸素を送るように構成されている請求項３２に記載のポンプ。
【請求項３４】
前記ポンプは、少なくとも１ｋｇ／秒のケロシンを送るように構成されている請求項３２に記載のポンプ。
【請求項３５】
前記ポンプは、−２００°Ｆ以下の温度で液体に接触しながら動作するように構成されている請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３６】
前記ポンプは、−４５０°Ｆ以下の温度で液体に接触しながら動作するように構成されている請求項２８に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くチェックバルブに関し、特に往復動するポンプに使用されるチェックバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
孔を覆う革製のフラップなどのリード弁は、液体やガス用自動流量制御の最も古い構成の１つである。それらは、数千年もの間ウォータポンプに使用され、数百年もの間高温の鍛造設備や、教会のオルガンやアコーディオンなどの蛇腹に使用されている。
【０００３】
リード弁は通常、シリンダに導入される混合気を制御する、高性能仕様の２ストロークエンジンに使用される。高速動作による衝撃は、疲労に耐える金属の弁を有する全てのチェックバルブを、破損に導く代償をもたらす。金属のリード弁により経験されるもう１つの問題は、ある期間動作した後にリーフが永久変形してしまうことである。この変形は、もはやリーフがベースプレートを完全に密閉しないといった「漏れ」を引き起こす。結果として、弁材の剛性が容易に調整でき、故障に対して比較的安全であるため、ファイバーグラスやカーボンファイバーの繊維強化エポキシ複合（ＦＲＣ）ラミネート材がレース用、特にカートレース用のエンジンに好適である。通常のＦＲＣのリーフは０．０２０インチ以上の厚みがある。
【発明の概要】
【０００４】
チェックバルブは、−４５２°Ｆまで低下した温度で、１５サイクル／秒を超えるサイクル速度で動作可能であることが望ましい。チェックバルブは、リーフの最大応力を降伏応力などの目標値以下に維持できるように加工されたリーフの動作を制限する形状の保護部により拘束された片持ち梁状のリーフを使用する。一対のそのようなチェックバルブは、酸化剤としての液体酸素や燃料としての液体水素または液体メタンなどの液体燃料および／または酸化剤を用いるロケット推進システム用に好適な小型の容積移送式ポンプに設置するために、往復動するシリンダと組み合わせることができる。
【０００５】
ある実施形態では、第１の面を有するベースであって、前記ベースの少なくとも前記第１の面の部分が多孔質なベースと、前記ベースに結合された保護部と、降伏応力を持つ材料を備える少なくとも１つのリーフとを含むチェックバルブが開示されている。少なくとも１つのリーフは、前記保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を有する。少なくとも１つのリーフは、前記ベースに完全に接触している第１の位置と、前記保護部に完全に接触している第２の位置とを有する。少なくとも１つのリーフは前記第１の位置にあるときに前記第１の面の少なくとも１つの多孔質の部分を密閉状態に覆うように構成されている。少なくとも１つのリーフは前記第１の位置では無負荷な形態であり、前記第２の位置での最大応力が降伏応力未満となる。
【０００６】
ある実施形態では、第１の面と第２の面を有するベースであって、前記ベースの少なくとも前記第１の面と前記第２の面の部分が多孔質なベースを含むデュアルチェックバルブが開示されている。バルブはまた、前記第１の面に近接する前記ベースに結合された第１の保護部と、前記第２の面に近接する前記ベースに結合された第２の保護部とを含む。バルブは、前記第１の保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を持ち、第１の降伏応力を有する第１の材料を備える第１のリーフと、第２の降伏応力を有する第２の材料を備える第２のリーフを有し、第２のリーフはまた前記第２の保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を備える第２のリーフと、を有する。第１および第２の各リーフは、前記ベースのそれぞれの面に完全に接触している第１の位置を有し、前記第１の位置にあるときに無負荷の条件で前記それぞれの面の多孔質の部分を密閉状態に覆うように構成されている。第１および第２の各リーフはまた、前記各保護部に完全に接触している第２の位置を有し、前記第１および第２の各リーフの最大応力が前記第２の位置にあるときの前記第１および第２の各降伏応力より小さい。
【０００７】
ある実施形態では、起点から終点へ液体を輸送するポンプが開示されている。ポンプは、往復動するシリンダと、前記起点と前記シリンダの間に結合された第１のチェックバルブと、前記シリンダと前記終点の間に結合された第２のチェックバルブとを含む。各チェックバルブは、第１の面を有するベースであって、前記ベースの少なくとも前記第１の面の部分が多孔質なベースと、前記ベースに結合された保護部と、降伏応力を持つ材料を備える少なくとも１つのリーフとを有する。少なくとも１つのリーフは、前記保護部と前記ベースの間に固定的に結合された第１の部分と、前記第１の部分から片持ち梁状に延びる第２の部分を有する。少なくとも１つのリーフは、前記ベースに完全に接触している第１の位置と、前記保護部に完全に接触している第２の位置とを有する。少なくとも１つのリーフは、前記第１の位置にあるときに前記第１の面の少なくとも１つの多孔質の部分を密閉状態に覆うように構成されている。少なくとも１つのリーフは、前記第１の位置にあるときに無負荷な形態であり、前記第２の位置にあるときに最大応力が降伏応力未満である。
【０００８】
添付図面は、更なる理解を促すためにこの明細書に包含され、この明細書に組み込まれかつ一部を構成しており、開示された実施形態と共に、開示の実施形態の原理を説明する役割を持つ記述を図解する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示のある観点に係る有人宇宙船から展開された自己推進式の衛星を描画した図。
【図２】本開示のある観点に係る推進システムの概略図。
【図３】本開示のある観点に係る往復作動するポンプの概略図。
【図４Ａ】本開示のある観点に係る高速チェックバルブの実施形態を描画した図。
【図４Ｂ】本開示のある観点に係る高速チェックバルブの実施形態を描画した図。
【図４Ｃ】本開示のある観点に係る高速チェックバルブの実施形態を描画した図。
【図５Ａ】本開示のある観点に係る、図４Ａおよび図４Ｃのそれぞれのチェックバルブの側断面図。
【図５Ｂ】本開示のある観点に係る、図４Ａおよび図４Ｃのそれぞれのチェックバルブの側断面図。
【図６Ａ】本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを様々な視点から見た図。
【図６Ｂ】本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを様々な視点から見た図。
【図６Ｃ】本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを様々な視点から見た図。
【図７Ａ】本開示のある観点に係る、他の実施形態のチェックバルブの外観図および側断面図。
【図７Ｂ】本開示のある観点に係る、他の実施形態のチェックバルブの外観図および側断面図。
【図８Ａ】本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを様々な視点から見た図。
【図８Ｂ】本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを様々な視点から見た図。
【図８Ｃ】本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを様々な視点から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明は流体圧力での高周波振動を含む過酷な動作条件下における流体の逆流を阻止することに適したチェックバルブの実施形態を開示する。このタイプのチェックバルブは、特に１５サイクル／秒（ｃｐｓ）を超える速度で往復動するポンプに使用すると共に、液体酸素、液体水素、および液体メタンなどの極低温の流体を使用することに適している。ある実施形態では、このタイプのチェックバルブは、宇宙船の推進システムの部品として使用することに適している。
【００１１】
以下に述べる詳細な説明は、主題の技術の様々な構成の説明として意図され、主題の技術が実施され得る構成だけを表現することを意図されたものではない。添付された図面は、本明細書に組み込まれて、詳細な説明の一部を構成する。詳細な説明は、主題の技術の理解を深めることを目的とした特定の細部を含む。しかしながら、主題の技術がこれらの特定の細部を持たずに実施し得ることは、当業者にとって明らかであろう。いくつかの例では、周知の構造や構成要素が、主題の技術の概念を不明確にすることを回避するためにブロック図の形式で示されている。類似した構成要素には、理解の容易化のために同一の符号が付されている。
【００１２】
この開示中に使用されているように、「無負荷」という用語は、物体の動作中に加えられた力によって発生する応力に比べて物体内の応力が低い状態を意味する。取り付けられたものが経時的に変化しない態様にて発生する物体の材料中の応力もあり得る。例えば、剛性のある平らな面に保持された、柔軟性のある平らな物体は、剛性のある平らな面に対して横たわる柔軟性のある平らな物体の条件が、未だ物体と面の形状が無負荷な状態と考えられるにもかかわらず、物体と面の１つまたは両方の小さな変化によってその最小の応力の形状からわずかに変形する可能性がある。第２の例として、物体の一部が物体を制止する機構に把持され、当該部分に圧縮力が発生する可能性がある。更なる例として、塑性加工などの物体の前処理が、どのような外力もないときにも物体内に存在する残留応力を生じさせる可能性がある。
【００１３】
この開示中に使用されているように、「降伏」という用語は、動作中ある時点に達したならば、物体が無負荷な形態で永久的な変化を生じさせるレベルの引っ張りまたは圧縮応力を意味する。
【００１４】
この開示中に使用されているように、「多孔質」という用語は、流体が物体の多孔質の部分を通過することを意味する。そのような多孔質の領域は、多孔質の領域の一部が流体の通過を許可せず、残る多孔質の領域が流体の通過を許可するなど、その領域内部で選択可能な多孔質である。シートを通り抜ける多数の孔を有する金属の平らなシートは、流体が局所的にのみ孔を通過可能であっても、全体として多孔質であると考えられる。多孔質な領域の特徴は、多孔質の領域内部の局所的な特徴にかかわらず、全体にわたって規定された領域を、流体の通過を許容する通常の能力を有するものとして取り扱う。
【００１５】
図１は、本開示のある観点に係る有人宇宙船２０から展開された自己推進式の宇宙船１０を表している。ある実施形態では、有人宇宙船２０は、自己推進式の宇宙船１０を運びながら地球３０から打ち上げられ、その後、自己推進式の宇宙船１０を切り離す。その後、自己推進式の宇宙船１０の推進システム（不図示）が起動され、自己推進式の宇宙船１０が新たな軌道に向けて加速される。
【００１６】
図２は、本開示のある観点に係る推進システム４０の概略図である。この例では、ケロシンなどの燃料４２と、液体酸素などの酸化剤４４が、燃料ポンプ４６による経路５２および酸化剤ポンプ４８による経路５６を通じてそれぞれのタンクから取り出され、経路５４、５８を通じて、燃料４２と酸化剤４４とが混合されて点火されるノズル５０に押し出される。ある実施形態では、燃料４２と酸化剤４４を収容するタンクは、ポンプ４６、４８がタンクから液体を取り出すときにキャビテーションを低減するために、例えばヘリウムで加圧される。この利点は、燃料４２と酸化剤４４の流速が可能な限り一定の流速で、可能な限り一定の比率で維持されることである。往復動するシリンダなどの容積式のポンプ要素は、タービンや遠心ポンプと比べて、システム４０の経路５２、５４、５６、５８内の圧力とは独立して流速が積極的に決められる点で有利である。
【００１７】
図３は、本開示のある観点に係る往復動するポンプ４６の概略図である。ポンプ４６は、モータ６０により駆動されて往復動するシリンダ６２と、ある実施形態では、モータ６０の回転運動を往復動する直線運動に変換するリンク（不図示）とを備える。ある実施形態では、モータは、シリンダ６２を直接的に駆動する往復動する線形アクチュエータである。この例では、シリンダ６２は、単一の経路６４を通じて上流のチェックバルブ６４Ａと下流のチェックバルブ６４Ｂに接続される。バルブ６４Ａ、６４Ｂの流動方向は、近接する矢印で示されている。
【００１８】
動作の際には、往復動するシリンダ６２が後退されるにつれて、すなわち、内部の容積が拡大されるにつれて、流体がバルブ６４Ａを通じて経路５２から押し出され、シリンダ６２に流れ込むと共に、バルブ６４Ｂは、流体が経路５４からシリンダ６２に向かって流動することを阻止する。シリンダ６２が伸張したときには、すなわち、内部の容積が縮小しているときには、流体はシリンダ６２から経路６４およびバルブ６４Ｂを通じて経路５４に押し出されると共に、バルブ６４Ａは、いかなる流体も経路５２へ侵入することを阻止する。このため、往復動するシリンダの後退と伸張の各サイクルの間、シリンダ６２の変位と同等の体積の流体が経路５２から取り出され、経路５４に吐き出される。往復動するシリンダ６２の後退と伸張の速度は一定であり、その結果、経路５２、５４を通じた瞬間的な流速は、互いに１８０°位相がずれた略方形波となる。往復動するシリンダ６２の後退と伸張の速度が、例えばリンクの設計に応じて、シリンダ６２のストロークと共に変化したならば、それにより、経時的に流速が変動するが、５０％のデューティサイクル、すなわち、流体が流動しない５０％の期間を常に有する。
【００１９】
ノズル５０での燃焼処理では流速が一定の利点を受けていても、往復動するポンプ６２の断続的な流動特性は好ましくない。所望の流速における断続的な流動の影響を低減するための１つの方策は、シリンダ６２の往復動する容積を減少させて、往復動の速度を増加することである。例えば、第１のポンプが第２ンポンプの１０分の１の往復動する容積を持つが、第２のポンプの速度の１０倍で動作するならば２つのポンプが同じ平均流速を有することになる。また、小さい方のポンプは、機器の重量と容積の削減が非常に重要となる宇宙船などの適用分野において有利である。図１の自己推進式の宇宙船などのような、ある適用分野では、往復動するポンプは、２５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）以上の圧力で１〜２ｋｇ／秒（ｋｐｓ）以上の流速を達成するために１５ｃｐｓ以上の速度で動作し得る。ある適用分野では、２つ以上のポンプを組み合わせた出力がさらに一定となるように、２つ以上のポンプを並列に、１８０°以下の位相のずれで配置することができる。ある実施形態では、単一のモータが２つ以上の往復動するシリンダを互いに１８０°の位相のずれで駆動し得る。
【００２０】
図４Ａ−４Ｃは、本開示のある観点に係る高速チェックバルブ７０の例示的な実施形態を表している。図４Ａは、ベース７２、金属フラップまたはリーフ７４、リーフ７４を貫通し、片持ち梁状の形態でリーフ７４を保持する一対のねじ７８でベース７２に取り付けられた保護部７６を備える組み立てられたチェックバルブ７０を示している。
【００２１】
ベース７２は、多孔質の領域７２Ａ（図４Ｃで視認可能）を有する。この例では、リーフ７４の無負荷な位置が多孔質の領域７２Ａを覆っている。ある実施形態では、全体にわたって多孔質の領域は、ベース７２に通じる単一の開口である。ある実施形態では、多孔質の領域７２Ａは、バルブ７０の圧較差によりリーフ７４がベース７２とは反対方向に押し出されるときに、リーフ７４の支えとなる材料が架け渡されることで分離された複数の孔７３を備える。
【００２２】
保護部７６は、ある実施形態では、リーフ７４の応力が降伏応力以下を持続するように、リーフ７４の変形を規制する湾曲した裏面を有する。ある実施形態では、湾曲はリーフ７４の内部の応力がリーフ７４に沿って一定となるように選択される。ある実施形態では、保護部７６の形状は、リーフ７４に予め決められた耐用年数を付与するために選択される。ある実施形態では、保護部７６の形状は、リーフ７４が接点で局所的に連続的に湾曲しながらリーフ７４が保護部７６のまわりを覆い、これによりリーフ７４への衝撃荷重を除去するように、予め決められた耐用年数を付与するために選択される。リーフ７４の接触面の連続する湾曲は、図５Ｂの保護部７６の断面で確認することができる。
【００２３】
リーフ７４、保護部７６、およびベース７２は、２ストロークの自動二輪車のリード弁などの従来のチェックバルブでは得られない機能を付与するためのシステムとして設計されている。チェックバルブ７０は、２ストロークエンジンの１気圧（１４．７ｐｓｉ）の圧力差に比べて、２５０ｐｓｉを超える可能性があるポンプのライン圧に耐えなければならない。また２ストロークエンジンは、流量を増加する目的でリードが疲労限界をはるかに超えて曲がることが許可されると、吸気系のリードが破壊することで有名である。リーフ７４は、１５ｃｐｓ以上のサイクル速度で全開と全閉の位置の間を可能な限り速く移行できるように低い重量を有する。
【００２４】
図４Ｂのリーフ７４は、ある実施形態では、極低温の動作に耐えられるように６０６１または７０７５アルミニウム、あるいは３０２または３０４ステンレス鋼により構成されている、あるいは液体の酸化剤または他の腐食性の液体に晒されることに耐えられるようにインコネル（登録商標）６２５から構成されている。ある実施形態では、リーフ７４は、耐用年数を増加させるために、表面層に圧縮応力を高める総焼き入れおよび圧延焼き入れが施される。ある実施形態では、リーフ７４は、０．００５〜０．０１５インチの範囲での厚みを有する。ある実施形態では、リーフ７４は、０．００６〜０．００９インチの範囲での厚さを有する。ある実施形態では、リーフ７４は、０．００７インチの厚さを有する。
【００２５】
図４Ｃは、リーフ７４が完全に変形し保護部７６の裏面を押圧している開位置のバルブ７０を表している。ベース７２の多孔質の領域７２Ａの一部である孔７３が図４Ｃで視認可能である。リーフ７４の応力を疲労閾値以下に維持するように保護部７６が設計されている場合、チェックバルブ７０は、事実上無限の寿命を有する。もしバルブ７０を通じた流速を増加できるように、リーフ７４のたわみをより大きくしたいならば、保護部７６の形状は、耐用年数を犠牲にしてより高い応力レベルを許容するように変更可能である。ある適用分野、例えば使い捨て型の補助推進ロケットでは、チェックバルブ７０に求められる寿命は周知であり、そのため設計は、バルブ７０の流動を最大としながら既定のマージンを持ってこの寿命を付与するように合わせられる。
【００２６】
図５Ａ〜５Ｂは、本開示のある観点に係る、図４Ａおよび４Ｃのそれぞれの位置でのチェックバルブ７０の側断面図である。図５Ａは、自ら流動が巻き戻ることで示されるように、リーフ７４がベース７２の開口７３を覆っていて、流体の流動８０を阻止している、閉または閉塞位置でのバルブ７０を示している。
【００２７】
図５Ｂは、開位置でのバルブ７０を示している。ベース７２を跨いで、ベース７２の下方の流体の圧力がベース７２の上方の流体の圧力より高い圧力差が存在し、リーフ７４は保護部７６に抑止されるまで上方に押し出される。この場合、孔７３は塞がれないので、矢印８２で示されるように流体の流動はベース７２を通り抜ける。
【００２８】
図６Ａ〜６Ｃは、本開示のある観点に係る他の実施形態の高速チェックバルブを異なる視点で表している。図６Ａは、ベース９２、多葉フラップ９４、多要素保護部９６、位置決めピン９７、および取付ねじ９８（ねじ山は不図示）を示しつつ、バルブ９０を拡大視した図である。ベース９２の多孔質領域９２Ａがリーフ９４Ａおよび保護部要素９６Ａに対応する、３つの独立した領域があることが理解できる。位置決めピンは細孔９７Ａおよび９７Ｃを通じて孔９７Ａに嵌合し、様々な構成要素の位置決め状態を維持する。取付ねじ９８は中央孔９８Ｂおよび９８Ｃを通じて孔９８Ａに嵌合する。
【００２９】
図６Ｂは組み立てられたバルブ９０の外観図、図６Ｃは組み立てられたバルブ９０の側面図である。
【００３０】
図７Ａ〜７Ｂは、本開示のある観点に係る、他の実施形態のチェックバルブ１００の外観図および側断面図である。この実施形態は、孔１０２Ａ（図７Ｂで視認可能）およびアウタリング部分１０２を持つ中央の三角形部分１０２Ｂを有するベースの対向する側に設けられた一対のリーフ１０４を有する。一対の保護部１０６は、三角形部分１０２Ｂの各側部に設けられる。
【００３１】
図７Ｂは、図７Ａのチェックバルブ１００の側断面を分割した図であり、左半分は開位置のバルブ１００であり、流体の流動８２がバルブ１００を通じて上方に向けて通過することが理解できる。図７Ｂの右半分は、流れの矢印が反転して示されるように流動８０が閉塞された、閉位置のバルブ１００を示している。
【００３２】
図８Ａ〜８Ｃは、本開示のある観点に係る、他の実施形態の高速チェックバルブ１２０を様々な視点から見た図である。図８Ａは、完全に組み立てられたバルブ１２０の外観図、図８Ｂは、外部側面図、図８Ｃは、組み立てられたバルブ１２０の後方部分を切断した外観図である。右端部１２０Ｄは、往復動するシリンダ６２が後退および伸張することで、２つの流動経路１４０Ｂ、１４２Ｂが経路６４を通じて反転する流動を示す、図３の経路６４に連結される。本体部分１２８Ｂの４つの側部はそれぞれ、全てが図３の経路５２に接続された複数の孔１２３Ａを有する。三角形の本体部分１２０Ａの２つの側部は、図３の経路５４に連結された孔（視認不可）を有する。
【００３３】
往復動するシリンダ６２が後退し、経路６４に流動１４０Ｂが生じることにより、４つのリーフ１２４Ａ（図８Ｃで視認可能）は、４つの保護部１２６Ａ（図８Ｃで視認可能）とは反対方向に曲がり、流体は流れの矢印１４０Ａにより示されるように経路５２から孔１２３Ａを通じて本体１２０Ｂの内部に流入すると共に、２つのリーフ１２４Ｂは本体部分１２０Ａの表面とは反対方向に引っ張られ、これにより経路５４からの流入を阻止する。
【００３４】
往復動するシリンダ６２が伸張し、流動１４２Ｂが生じることにより、４つのリーフ１２４Ａ（図８Ｃで視認可能）は、４つの保護部１２６Ａとは反対方向に引っ張られ、これにより経路５２への流入を阻止し、同時に２つのリーフ１２４Ｂは保護部１２６Ｂとは反対方向に押し出され、流体は流れの矢印１４２Ａにより示されるように経路５４に流入する。
【００３５】
流動制御チェックバルブの開示された例は、高圧下でかつ従来のリード弁で利用可能な反応性の高い流体により単一の方向に流動させるシステムを示している。バルブを、ベース−リーフ−保護部のさまざまな数のセットから構成したり、バルブ１２０などの、全ての流動制御を行い、図３の２つのチェックバルブ６４Ａおよび６４ｂに置き換わる、単一のバルブアッセンブリに一体化して構成できることは当業者にとって明白である。
【００３６】
開示された処理における工程やブロックの特定の命令や階層が、例示的な方法を説明したものであることは当然に理解される。設計上の選好に基づいて、開示された処理における工程やブロックの特定の命令や階層が、再構成され得ることは当然に理解される。添付の方法の請求項は、試験的な命令における様々な工程の要素を提示し、提示された特定の命令や階層に限られることを意味するものではない。
【００３７】
前述の説明は、あらゆる当業者が本明細書で説明された様々な観点を実現できるように提供されている。これらの観点のさまざまな変形は、当業者には容易に理解でき、本明細書で規定した包括的な原則は、他の観点にも適用され得る。すなわち、請求項は、本明細書に示された観点に限られることを意図するものではなく、請求項の文言と矛盾しない全ての原則に合うべきものである。
【００３８】
単数の要素の符号は特に言及していない限り、”１つないし１つだけ”を意味するものとして意図されるものではなく、”１つまたはそれ以上”として意図される。”ａ”や”ａｎ”という冠詞が使用されている場合は、”少なくとも１つ”という用語と同様なものと解釈されるべきである。特に別に言及しない限り、”いくつか”という用語は１つまたはそれ以上を意味する。
【００３９】
（彼のなど）の男性の名詞は、女性や中性の性別（彼女のやそのなど）を含み、その逆も同様である。当業者により知られているか、後で知られることになる本開示を通じて記述されている様々な観点の要素と構造的および機能的に同等の全てのものは、本明細書に明示的に組み込まれており、特許請求の範囲によって包含されるべきものとして意図されている。更に言えば、ここに開示のないものは、それらの開示が特許請求の範囲に明示的に引用されているか否かにかかわらず公衆の用にすべきものとして意図されている。請求項に記載された要素は、この要素が”〜手段”という語句を用いて明確に記述されているか、方法の請求項の場合に、要素が”〜動作”という語句を用いて記述されていない限り、米国特許法第１１２条第６パラグラフの規定に従って解釈されるべきではない。
【００４０】
本開示の実施形態を記述し、詳細に説明したが、同様のものが説明や例示されているだけで、限定する目的で挙げられたものでないことは明確に理解されるべきであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定される。
【００４１】
本出願は、２０１１年１月７日提出の米国特許出願第６１／４３０９２９の優先権を主張するものであり、その記載内容を、ここに援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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