(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体の長手方向中心線から外側の流れゾーンに複数の内部溝を持つボアを有する本体と、
ボアに摺動自在に係合され、ボアに係合する複数のシール溝を有するスプールと、
本体に形成され、本体の長手方向中心線に直角であり、ボアへ連なるポートに形成される横断ポート窓を有する複数のポートと、
を備え、
ボアと、弁を通る流路にチョーク容積を形成するスプールとの間に形成される流れ容積をさらに備え、チョーク容積が、スプールに沿って長手方向流れの位置で流路に配置される、
スプール弁。
【請求項２】
スプールが、隣接するシール溝の間に凹面形表面を備え、凹面形表面が、スプールの長手方向中心線に向かって半径方向内側に形成される、請求項１に記載の弁。
【請求項３】
スプールが、隣接するシール溝の間に流れプロファイルを形成し、流れプロファイルが、第１のシール溝に最も近い第１の凹面形輪郭付けされた凹部と、第２のシール溝に最も近い第２の凹面形輪郭付けされた凹部と、第１および第２の凹面形輪郭付けされた凹部の間に形成される隣接するシール溝の間に配置される凹面形表面とを備える、請求項２に記載の弁。
【請求項４】
弁が、入口ポートから第１の横断ポート窓を有する開口を通して、第１の内部溝を有する本体のボアの中へ、スプールが初期ゼロ変位位置にまたは最終変位位置にある場合に、長手方向中心線に直角な横断流方向からスプールの凹面形表面の上の長手方向流れ方向への屈曲、長手方向流れ方向から第２の内部溝の中への横断流方向への屈曲を通して、および第２の横断ポート窓のある第２の開口を通して、および出口ポートの外へ流路を形成する、請求項２に記載の弁。
【請求項５】
ボアと、弁を通る流路にチョークを形成するスプールとの間に形成される流れ容積をさらに備え、チョークが、スプールに沿って長手方向流れの位置で流路に配置される、請求項４に記載の弁。
【請求項６】
スプールが、凹面形輪郭付けされた凹部を有するシールに隣接するシール溝のうちの１つの一部を形成するシール壁を備える、請求項１に記載の弁。
【請求項７】
チョーク容積の下流の流れ容積が、流路を長手方向流れから横断流に変化させるように構成される、請求項１に記載の弁。
【請求項８】
チョーク容積の下流の流れ容積が、実質的にチョーク容積と同じ大きさである、請求項７に記載の弁。
【請求項９】
本体の長手方向中心線から半径方向外側に球状に形成される流れゾーンにおいて複数の内部溝を持つボアを有する本体と、
ボアに摺動自在に係合され、ボアに係合する複数のシール溝、およびスプールの長手方向中心線に向かって半径方向内側に形成される隣接するシール溝の間の凹面形表面、を有するスプールと、
弁を通る流路に配置されるチョーク容積であって、横断流の方への流路の屈曲の前にスプールに沿って長手方向にある流れを有するチョーク容積と、
を備える、スプール弁。
【請求項１０】
チョーク容積の下流の流れ容積が、流路を長手方向流れから横断流に変化させるように構成される、請求項９に記載の弁。
【請求項１１】
チョーク容積の下流の流れ容積が、実質的にチョーク容積と同じ大きさである、請求項１０に記載の弁。
【請求項１２】
スプールが、隣接するシール溝の間に凹面形表面を備え、凹面形表面が、スプールの長手方向中心線から半径方向内側に形成される、請求項９に記載の弁。
【請求項１３】
スプールが、隣接するシール溝の間に流れプロファイルを形成し、流れプロファイルが、第１のシール溝に最も近い第１の凹面形輪郭付けされた凹部と、第２のシール溝に最も近い第２の凹面形輪郭付けされた凹部と、第１および第２の凹面形輪郭付けされた凹部の間に形成される隣接するシール溝の間に配置される凹面形表面とを備える、請求項１２に記載の弁。
【請求項１４】
弁が、入口ポートから第１の横断ポート窓を有する開口を通して、第１の内部溝を有する本体のボアの中へ、スプールが初期ゼロ変位位置にまたは最終変位位置にある場合に長手方向中心線に直角な横断流方向からスプールの凹面形表面の上の長手方向流れ方向への屈曲、長手方向流れ方向から第２の内部溝の中への横断流方向への屈曲を通して、および第２の横断ポート窓のある第２の開口を通して、および出口ポートの外へ流路を形成する、請求項１２に記載の弁。
【請求項１５】
ボアと、弁を通る流路にチョーク容積を形成するスプールとの間に形成される流れ容積をさらに備え、チョーク容積が、スプールに沿って長手方向流れの位置で流路に配置される、請求項１４に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に弁に関する。詳細には、本開示はスプール弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁設計の課題は、効率的な制御された流れである。高流量係数「Ｃｖ」は、弁本体内のスプールの位置に基づき流れを方向付けるために複数のポートの間で切り換わるマルチポートスプール弁にとって特に困難である。スプール弁内のさまざまな流れ通路が、本質的に流れ制限を引き起こし、効率的な性能を小さくする。流れ効率は、より大きな内部通路を可能にするように内部のスプールの周りの本体サイズを単に増加させることによって増加されることができ、このような実施が、伝統的な改善方式である。しかしながら、適用の中には、エンベロープサイズの全体的な増加に寄与していないものがあり、したがって、本体サイズの増加とは無関係に流れ効率を増加させることは、歴史的に困難であった。流量係数の僅かな改善が、制御構成要素のサイジング、および弁付きシステムの配管に商業的に貴重であり得る。
【０００３】
図１Ａは、典型的な既存の市販のソレノイド動作スプール弁の断面概略図である。図１Ｂは、スプール弁のボアに摺動自在に係合される典型的なスプールの概略部分側面図である。図１Ｃは、流路に少なくとも１つのチョークゾーンを持つ図１Ａのスプール弁の典型的な流路の略図である。弁２は、その中に摺動自在に配置されるスプール６を取り囲む本体４を含む。オペレータエンドキャップ８が、本体４と連結され、弁本体の１つの端部を封止し得る。オペレータエンドキャップ８は、スプールに連結されるピストン１４を異なる長手方向位置に押すように、図示されないソレノイドと連結され得る。復帰エンドキャップ１０が、本体４と連結され、弁本体の遠位端を密封し得る。ばね１２は、ソレノイドが作動されない場合にスプールを休止位置に戻すようにオペレータエンドキャップ８に向かってスプールを付勢する。弁２は、複数のポート１６Ａから１６Ｅを有し、１つが入口であり、これ以外のものは、弁本体に対するスプールの位置に応じて選択的な出口となる。入口として使用される特定のポートは、弁が図のように常閉、または常開状態で作動されるかどうかに応じて変わり得る。シール２６は、ポートに対するスプールの選択的な閉鎖または開放シール流れゾーン２８に合わせて本体４のボア１８に摺動自在に係合する。たとえば、シール２６Ａおよび２６Ｂは、ボア１８を流れゾーン２８Ａにおいて封止することができ、したがって、ポート１６Ｃは、隣接するポート１６Ｂの方への流れが閉鎖される。同様に、シール２６Ｂおよび２６Ｃは、ボア１８に対して封止し、流れゾーン２８Ｂにおいて流れを制御することができ、その他、シール２６Ｄおよび２６Ｅは流れゾーン２８Ｃに対して流れを制御し、ならびにシール２６Ｅおよび２６Ｆは流れゾーン２８Ｄに対して流れを制御し得る。内部溝２０は、さまざまな流れゾーン内の流れを助けるように本体のボアに形成され得る。内部溝２０は、真っ直ぐな壁を持つシリンダとして円周方向に形成され、円周シリンダである１つまたは複数のステップ２２Ａおよび２２Ｂを有することができる。
【０００４】
スプール６は、図１Ａのシール２６Ａ用のシール溝３０Ａ、および図１Ａのシール２６Ｂ用のシール溝３０Ｂなどのシール溝３０を含む。シール溝３０は、２つの溝壁３２および３４の間に形成される。溝壁は、より小さい直径のスプール胴３８において平坦な円筒状部分２４と交差するテーパ表面３６で形成され得る。スプール流れプロファイル４０は、図１Ａに示されるシール２６の間に形成され、それは、２つの溝壁、それらのそれぞれのテーパ表面、およびそれらの間のスプール胴を含む。たとえば、スプール流れプロファイル４０Ａは、図１Ａに示されるシール２６Ａおよび２６Ｂの間に形成され、それは、それらのそれぞれのテーパ表面３６Ａおよび３６Ｂを持つ溝壁３４Ａおよび溝壁３４Ｂ、ならびにそれらの間のスプール胴３８Ａを含む。
【０００５】
図１Ｃを参照して、最も小さい容積を持つ弁流れゾーンは、通常、弁について最も制限する流れゾーンを形成することになる。ポート１６のサイズは、ポートと連結されるべき管継ぎ手のサイズに制限される。弁流れゾーン４２Ａは、シール２６が弁作動の異なる位置で係合し得る表面を提供するように広く使用されるボア壁によってポート１６Ｂの基部に形成される。第２のゾーン４２Ｂは、図１Ｂに示されるスプール流れプロファイル４０に沿ってある。第３のゾーン４２Ｃは、流れが内部溝２０に入る際に、ボア１８および図１Ｂに示されるテーパ表面３６に沿ってある。第４のゾーン４２Ｄは、内部溝２０にある。第５のゾーン４２Ｅは、第１のゾーン４２Ａに類似している、ポート１６Ｅより前のボア壁の上方の流れの出口である。例示的な先の弁の溝壁、テーパ表面、スプール胴、および凹部の場合は、市販の１／４インチＮＰＴ、市販のモデルに対する試験は、およそ１．５９のＣｖを示している。
【０００６】
より大きな弁本体を必要とすることなく効率の増加を得るために達成され得る高いＣｖを持つスプール弁などの、弁を通る流れの改善に対するニーズが残っている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、従来のスプール弁からの流路の１つまたは複数の変化による高流量係数スプール弁を提供している。スプール弁の本体は、球状に輪郭付けされた内部溝を含む。本体の内部に摺動自在に係合されるスプール胴は、本体の球状に形成された内部溝と相補的なシールの間に凹面形表面を含む。本体内部溝の球状の形状および／またはスプールの凹面形の形状は、それらの間により多くの容積およびより多くの層流を可能にし、その結果、流量係数および流れ能力の増大となる。また、本体は、スプールに隣接する本体のボアの中に輪郭付けするポートにおいて横断ポート窓とともに形成される。流れの内部チョーク容積は、層流を促進し、乱れを少なくするように垂直流れ位置ではなく平行流れ位置に戦略的に設計される。市販のスプール弁に比べて改善されたスプール弁の流量係数は、およそ２６％の増加である。
【０００８】
本開示は、ボアの長手方向中心線から半径方向外側に球状に形成され、ボアに沿って長手方向に配置される流路に複数の内部溝のあるボアを有する本体と、ボアに摺動自在に係合され、ボアに係合する複数のシール溝、およびスプールの長手方向中心線から半径方向内側に形成されるシール溝の間の凹面形表面、を有するスプールと、本体に形成され、本体の本体長手方向中心線に直角であり、ボアへ連なるポートに形成される横断ポート窓を有する複数のポートと、を備える、スプール弁を提供する。
【０００９】
また、本開示は、本体の長手方向中心線から外側の流れゾーンに複数の内部溝を持つボアを有する本体と、ボアに摺動自在に係合され、ボアに係合する複数のシール溝を有するスプールと、本体に形成され、本体の本体長手方向中心線に直角であり、ボアへ連なるポートに形成される横断ポート窓を有する複数のポートと、を備える、スプール弁を提供する。
【００１０】
本開示は、本体の長手方向中心線から半径方向外側に球状に形成される流れゾーンにおいて複数の内部溝を持つボアを有する本体と、ボアに摺動自在に係合され、ボアに係合する複数のシール溝、およびスプールの長手方向中心線から半径方向内側に形成されるシール溝の間の凹面形表面、を有するスプールと、弁を通る流路に配置されるチョーク容積であって、横断流の方への流路の屈曲の前にスプールに沿って長手方向にある流れを有するチョーク容積と、を備える、スプール弁をさらに提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】典型的な市販のスプール弁の断面概略図である。
【図１Ｂ】スプール弁のボアに摺動自在に係合される典型的なスプールの概略部分側面図である。
【図１Ｃ】流路に少なくとも１つのチョークゾーンを持つ図１Ａのスプール弁の典型的な流路の略図である。
【図２】本発明によるスプール弁の例示的な実施形態の断面概略図である。
【図３Ａ】センターロック位置における図２の例示的なスプール弁の断面概略図である。
【図３Ｂ】弁本体のボアと密封係合するシールを示す図３Ａの例示的なスプール弁の一部の断面概略詳細図である。
【図４Ａ】横断ポート窓を示す例示的な弁の４分の１カットの断面概略図である。
【図４Ｂ】横断ポート窓を示す例示的な弁の横断面横断概略図である。
【図５】入口から出口を通して例示的な流路を持つ図２の例示的なスプール弁の断面概略図である。
【図６】典型的なスプール表面と比べたシールの間の例示的なスプール凹面形表面の断面模式図である。
【図７】図１Ａの既存の弁における流路の流れ容積の断面模式図である。
【図８】図２の例示的な弁における流路の流れ容積の断面模式図である。
【図９Ａ】図１Ａの既存の弁における流路の一連の流れ容積の断面模式図である。
【図９Ｂ】図２の例示的な弁における流路の一連の流れ容積の断面模式図である。
【図９Ｃ】図９Ａおよび図９Ｂの弁の流れ容積の比較値のチャートである。
【図１０Ａ】詳細図のための場所を示す例示的な弁の断面図式的概観の図である。
【図１０Ｂ】断面図の場所を示す図１０Ａの弁の詳細図の断面概略図である。
【図１０Ｃ】流路断面１０Ｃの一部の横断面概略図である。
【図１０Ｄ】流路断面１０Ｄの一部の横断面概略図である。
【図１０Ｅ】流路断面１０Ｅの一部の横断面概略図である。
【図１０Ｆ】流路断面１０Ｆの一部の横断面概略図である。
【図１１】図１Ａの既存の弁における全流れゾーンの立体形状を示す斜視概略図である。
【図１２】図２の例示的な弁における全流れゾーンの立体形状を示す斜視概略図である。
【図１３】図２に示される新しい例示的な弁と比べた図１Ａに示される既存の弁について流れ容積の変化を示すチャートである。
【図１４】弁について正規化された比を確立するようにそれらのそれぞれのチョーク容積で割られた図１Ａおよび図２の弁の各々の特定の流れ容積の比の比較を示すチャートである。
【図１５】既存の弁２について図９Ａで識別される異なる流れ容積におけるＣｖと、既存の弁のチョーク容積Ｖ５に対して正規化されるＣｖ比とを示すチャートである。
【図１６】例示的な弁５０について図９Ｂで識別される異なる流れ容積におけるＣｖと、例示的な弁のチョーク容積Ｖ２に対して正規化されるＣｖ比とを示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述の図、および下記の特定の構造および機能の書面による説明は、出願人が発明したものの範囲、または添付の特許請求の範囲の範囲を限定するために提示されるものではない。むしろ、図および書面による説明は、特許権保護が求められる本発明を製造し使用するように任意の当業者を教示するために提供される。当業者は、本発明の商業的実施形態の特徴がすべて、明瞭さおよび理解のために説明され示されているとは限らないことを理解するであろう。また、当業者は、本開示の態様を組み込む実際の商業的実施形態の開発が、商業的実施形態について開発者の最終目標を達成するように非常に多くの実施の具体的な決定を必要とするであろうことを理解するであろう。この種の実施の具体的な決定は、システム関連、ビジネス関連、政府関連のおよび他の制約の遵守を含む場合があり、多分これらに限定されず、それは、具体的な実施、場所によって、および時々変わり得る。開発者の努力は絶対的な意味で複雑であり時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、この種の努力は、この開示の利益を有する当業者にとって日常的な仕事であろう。本明細書において開示され教示された本発明は、非常に多くのさまざまな改造および変更形態の影響を受けやすいことが理解されなければならない。それに限定されるものではないが「１つの（ａ）」などの単数の用語の使用は、部品の数を限定するものとして意図されない。また、それに限定されるものではないが「頂部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」、「下部の（ｌｏｗｅｒ）」、「下の（ｄｏｗｎ）」、「上の（ｕｐ）」、「側部（ｓｉｄｅ）」等などの関係用語の使用は、図の特定の参照の際に明確にするために書面による説明において使用され、本発明の範囲または添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。適切な場合には、１つまたは複数の要素が、要素の所与のクラスのさまざまな部材を示すように「Ａ」または「Ｂ」で標記されている場合がある。この種の要素を一般に参照する場合は、字の無い番号が使用され得る。さらに、この種の標記は、その機能のために使用され得る部材の数を限定しない。さらに、システムのさまざまな方法および実施形態は、開示された方法および実施形態の変化をもたらすように互いとの組合せで含まれ得る。単数の要素の考察は、複数の要素を含むことができ、逆もまた同じである。少なくとも１つの部品の参照は、１つまたは複数の部品を含むことができる。また、実施形態のさまざまな態様は、本開示の理解された目標を達成するように互いに合わせて使用されることもできる。文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、単語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変化は、少なくとも規定された要素もしくは工程、または要素もしくは工程のグループ、またはそれらの均等物を包含することを意味し、より大きな数量、または任意の他の要素もしくは工程、または要素もしくは工程のグループ、またはそれらの均等物を除外することを意味しないことを理解されたい。装置またはシステムは、いくつかの方向および方向付けに使用され得る。用語「連結され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「連結（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」、「連結器（ｃｏｕｐｌｅｒ）」、および類似の用語は、本明細書において広く使用され、固定し、結束し、接合し（ｂｏｎｄｉｎｇ）、固締し、付着し、結合し（ｊｏｉｎｉｎｇ）、その中に挿入し、その上にまたはその中に形成し、連通し、あるいは、たとえば中間要素、１つまたは複数の部材片と一緒に機械的に、磁気的に、電気的に、化学的に、動作可能に、直接的にまたは間接的に別様に関連させるための任意の方法または装置を含むことができ、単一的に１つの機能部材をもう１つのものと一体に形成することを制限されることなくさらに含むことができる。連結は、回転を含めて任意の方向に起こり得る。
【００１３】
本開示は、従来のスプール弁からの流路の１つまたは複数の変化による高流量係数スプール弁を提供している。スプール弁の本体は、球状に輪郭付けされた内部溝を含む。本体の内部に摺動自在に係合されるスプール胴は、本体の球状に形成された内部溝と相補的なシールの間に凹面形表面を含む。本体内部溝の球状の形状および／またはスプールの凹面形の形状は、それらの間により多くの容積およびより多くの層流を可能にし、その結果、流量係数および流れ能力の増大となる。また、本体は、スプールに隣接する本体のボアの中に輪郭付けするポートにおいて横断ポート窓によって形成される。流れのチョーク容積は、層流を促進し、乱れを少なくするように垂直流れ位置ではなく平行流れ位置に戦略的に設計される。
【００１４】
図２は、本発明によるスプール弁の例示的な実施形態の断面概略図である。スプール弁５０は、それを作動させるためのＰａｌｍ（ＴＭ）プッシュプルアクチュエータ、または油圧もしくは空気圧アクチュエータなどのソレノイド、機械的アクチュエータのようなアクチュエータ５２に連結され得る。弁５０は、アクチュエータ５２による作動がない休止位置に示されている。ソレノイドは、電気、油圧、空気圧、または当業者に知られている他の形態であってもよい。弁５０は、内部ボア７６を有する本体５６を含む。摺動自在に係合されるスプール５８は、ボア７６内に配置される。スプール中心線７４は、ボア中心線７２と長手方向に位置合わせされるが、他の形態が可能である。スプール５８は、アクチュエータ５２によって作動されるピストン６０によってボア中心線７２に沿って長手方向に移動される。複数のシール６２が、スプール５８の周りに円周方向に配置され、スプールの長手方向位置に応じて、本体５６のボア７６の中のさまざまな場所で封止する。ばね６４または他の付勢部材は、アクチュエータ５２が作動されない場合にスプールを休止位置に戻すことができる。エンドキャップ６６は、ばね、スプール、およびスプールの周りのシールを収容し、組立ておよび保守のためのアクセスを提供する。
【００１５】
さまざまなポートが、本体５６に形成される。図２は、ポート７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、および７０Ｅを持つ例示的な四方向スプール弁を示しており、他のより大きいまたはより少ない数のポートが、頻繁に使用される。ポートのうちの１つが、入口ポートとして機能し得る。他のポートは、出力ポートとして機能することができ、その場合、特定の出口ポートを通る流れは、スプール５８の長手方向位置に依存する。典型的な入口ポートは、弁が作動時に常閉弁であるか、常開弁であるかに応じてポート７０Ｂなどの中央ポートである。
【００１６】
図３Ａは、センターロック位置における図２の例示的なスプール弁の断面概略図である。図３Ｂは、図３Ａの例示的なスプール弁の一部の断面概略詳細図であり、弁本体のボアと密封係合するシールを示している。弁５０は、シール６２Ａおよび６２Ｂが例示的な入口ポート７０Ｂにおいて開口８０の縁部８２Ａおよび８２Ｂと密封係合される場合に「センターロック位置」にあり、他の対応するシールは、ポートのいずれかからの流れが阻止されるように他の対応するポートに係合する。アクチュエータ５２は、ピストン６０を図２に比べて図の左の方へ移動させており、スプール５８を左の方へ押し付け、ばね６４を圧縮する。ボアの長手方向の開口８０のサイズは、流れのために最大化され、したがって、シール６２Ａ、６２Ｂに対して縁部８２Ａ、８２Ｂの間に最小接触を提供する。
【００１７】
開口８０は、シール６２Ａ、６２Ｂとの長手方向接触の必要のため縁部８２Ａ、８２Ｂの間で寸法が限定され、通常、ねじ切り管継ぎ手に適したポート７０の円形断面に合わせるように円形横断面である。しかしながら、本発明においては、開口８０は、弁のその部分を通して追加の横断面流れ能力を提供するように長手方向中心線７２に対して横方向に（すなわち、非円形に）広げられ得る。１つまたは複数の横断ポート窓８４が、ポート７０の横断壁に切り開かれ、または別様に形成されることができ、弁本体５６のボア５８へ連なる。横断ポート窓８４を提供することによって、ポート７０を通るおよび開口８０を通る流れ面積が増大され得る。
【００１８】
流れ容積およびしたがって流れ能力のさらなる増大は、弁本体５６の内部溝を作り直すことによって達成され得る。本体５６の内部溝６８は、所与の横断面の半径として示される、球状の形状で形成され得る。用語「球状の」は、立体的な眺めで部分的な球状の表面に集合的に似ていることができる徐々に角度の付いた面を持つ湾曲面または段付き表面を含むように広く使用される。この球状の形状は、所与の横断面における直線として示される典型的な円筒形の形状と対照的である。この形状は、２つの利点を達成する。第１に、球状の形状は、スプールと弁本体の間の入ってくる流れ、および内部溝から次の流れゾーンへの出て行く流れのための流れの一時的な屈曲に適した円滑な流路を提供する。乱れがより少ないと、層流およびより高い流れ能力が増大される。第２に、球状の形状により、シールのシール面の本体のサイズを変えることなく弁のその部分を通る流れ能力が増大される。
【００１９】
図４Ａは、横断ポート窓を示す例示的な弁の４分の１カットの断面概略図である。図４Ｂは、横断ポート窓を示す例示的な弁の横断面横断概略図である。図４Ａおよび図４Ｂの斜視図は、ボア７６の長手方向中心線７２に対して横方向に形成される横断ポート窓８４の追加の詳細図を提供している。ポート７０を通る流れは、開口８０のサイズによって制限される。次には、開口８０のサイズもまた、図３Ａおよび図３Ｂに説明されるようにシール６２の間の距離によって制限される。本発明の１つの態様は、長手方向に開口８０のサイズを広げることではなく、むしろ、普通でない方法で、すなわち横方向に広げることによって追加の流れ能力を提供することである。横断ポート窓８４は、開口８０の横側壁に切り開かれ、または別様に形成され、ポート７０の側壁におよびボア７６に延在し得る。窓半径８５は、ポート７０と横断ポート窓８４のための内部溝６８との間で変化できる。窓半径８５は、ポート半径の少なくとも２５％（すなわち、ポート直径のおよそ１２％）、および有利なことにポート半径の少なくとも５０％であってもよい。たとえば、５ｍｍのポート半径を持つおよそ１０ｍｍの平均ポート直径を有する典型的な１／４’’（インチ）ポート７０の場合は、５０％における窓半径８５は、およそ２．５ｍｍであろう。したがって、縁部８２Ａおよび８２Ｂは、図３Ａにおいて上述したシール６２に対して密閉するように長手方向間隔が一定のままであり得る。それにもかかわらず、横断ポート窓８４により、増大した流れ容積は、長手方向軸線７２に対して横断方向に広げられた横断面寸法のためそれを介して通過することができる。
【００２０】
図５は、入口から出口を通して例示的な流路を持つ図２の例示的なスプール弁の断面概略図である。図６は、典型的なスプール表面と比べたシールの間の例示的なスプール凹面形表面の断面模式図である。図６は、本発明の例示的な実施形態のスプール流れプロファイル７８と比べた図１Ａに説明された既存の弁のスプール流れプロファイル４０との間の対比を示している。例示的な弁を通る流れは、本体および（球状の内部溝によって上述した）そのボア７６に輪郭形状を設け、かつ／またはスプール５８に輪郭付けされた形状を設けることによって能力がさらに増大され得る。より詳細に図６に示されるように、スプール５８は、より大きい流れを促進するように輪郭付けされた表面を提供することによって図１Ａおよび図１Ｂに説明される既存の弁２のスプール６と異なる。詳細には、既存の弁２のスプール６は、それらの間にスプール胴３８の平坦な円筒状部分２４を持つ、１つの端部に角度の付いた壁テーパ表面３６Ａと、およそ４５度の角度の付いた壁テーパ表面３６Ｂとを含む。
【００２１】
既存の弁のスプール６と対照的に、本発明の例示的な弁のスプール５８は、一方の端部にシール溝９８の中のシール６２に隣接するシール壁６３に輪郭付けされた凹部８６Ａと、同様なシール壁を持つ他方の端部に類似する輪郭付けされた凹部８６Ｂとを提供する。輪郭付けされた凹部は、凹面形表面を有することができる。さらに、凹面形輪郭付けされた表面８８は、輪郭付けされた凹部の間にある。設計は、２つの利益を提供する。第１に、スプール５８の形状が、より多くの層流の、より少ない乱流を促進する。換言すれば、図５に示されるように、ポート７０Ｄなどのポートを通じて到達する流れは、輪郭付けされた凹部８６Ａを通り過ぎて流れ、凹面形輪郭８８を通して円滑に湾曲し、次いで内部溝６８などの次の流れ容積に流れ込む際に輪郭凹部８６Ｂの周りで円滑に曲がる。用語「凹面形」は、凹面形表面に集合的に似ていることができる徐々に角度の付いた面を持つ湾曲面または段付き表面を含むように広く使用される。同様に、輪郭凹部８６は、全体として輪郭付けされた表面に似ているように一連の徐々に角度の付いた面によって湾曲されまたは徐々に段を付けられ得る。表面の各々は、流れがポート、スプール、ボア、および弁の他のさまざまな流れ部分の間で方向を変える際に、流れの乱れを最小限にしようとする。
【００２２】
図７は、図１Ａの既存の弁における流路の流れ容積の断面模式図である。図８は、図２の例示的な弁における流路の流れ容積の断面模式図である。前述のように、図５および図６に関して、スプール流れプロファイルの変化は、弁の流れ容積容量を増加することができる。たとえば、図１Ａの既存の弁の流れ容積は、内部溝２０に入るよりも前にスプール胴３８の壁テーパ表面３６に向かって弁本体４のボア１８の最も近い点の間を通過することもできる。その既存の弁容積は、ＶＥと示される。これに対比して、本発明の例示的な弁は、内部溝６８に入るよりも前にスプール５８の凹面形輪郭付けされた表面８８および輪郭付けされた凹部８６に向かって本体５６のボア７６の最も近い点の間に形成されるＶＩと示されるより大きい流れ容積を有する。（逆方向の流れは、ボアとスプールとの間の流れ容積に内部溝から出て行く同様な流れ容積を有するであろう。）  例示的な弁の容積の増加により、より高いスループットが可能になる。加えて、図８に示されるより円滑な流れプロファイルにより、その上より少ない乱れが可能になる。
【００２３】
図９Ａは、図１Ａの既存の弁における流路４８の一連の流れ容積の断面模式図である。図９Ｂは、図２の本発明の例示的な弁における流路９６の一連の流れ容積の断面模式図である。図９Ｃは、図９Ａおよび図９Ｂの弁の流れ容積の相対的なサイズのチャートである。本発明の態様を示す１つの方法は、図１Ａの既存の弁と図２の本発明の例示的な弁との間の比較のために、流路４８および９６を対応する流れ容積に分割することである。弁の流路４８および９６は、全体的な流れ方向は類似しているが、しかし流れ容積およびより高い流量係数の効率によって本明細書において説明される差異がある。この実施例においては、両方の弁は、４分の１インチＮＰＴサイズの弁であり、このように公平な比較のために同じサイズのポートを有する。
【００２４】
図９Ａにおいては、以前に識別されたポート１６Ａから１６Ｅが標記されている。ポートは、本体のボア１８に配置されるスプール６を持つ本体４に形成される。流れ容積Ｖ１からＶ５は、本体と、ポートを通して、スプール流れプロファイルを横切り、内部溝の方に、次いで開口を通して外へ隣接するポートの方への流れから始まる画定された長手方向長さのスプールとの間の横断面を表す。流れ容積Ｖ６は、既存の弁の開口４４、または本発明の例示的な弁の開口８０を通る容積を表す。流れ容積は、この実施例においては、図９Ａの既存の弁のポート１６Ｄ、または図９Ｂの本発明の例示的な弁のポート７０Ｄから、弁を通して、それぞれポート１６Ｂおよびポート７０Ｂの外へ進行する流れ方向によって画定され得る。したがって、上流および下流は、例示的な流れと関連しており、標記は、たとえ容積が同一のままであることになっても逆方向の流れに沿って調整され得る。
【００２５】
本明細書における目的のために、図９Ａの既存の弁の流れ容積Ｖ１は、開口４４から始まるポート１６の底部から半径方向への流れ容積、およびスプール６の表面の方への、壁テーパ表面４６Ａから長手方向への内部溝２０の容積、および（図９Ａの方向付けにおいて）左端部の表面４６Ａの概ね下方の、右端部の開口４４Ｃの縁部４６Ｂからの横断面への任意の利用できる流れ容積として画定される。流れ容積Ｖ１は、シール２６Ｂに隣接する溝壁とボア１８との間の環状空間のごく僅かな容積を無視する。流れ容積Ｖ２は、ボア１８とスプール６との間に半径方向に、および縁部４６Ｂにおける（左方の）下流横断面から内部溝２０の縁部２１Ａにおける（右方の）下流横断面まで長手方向に画定される。流れ容積Ｖ５は、内部溝２０とスプール６との間に半径方向に、および内部溝２０の上流縁部２１Ａにおける横断面の間に、シール２６のシール点より前の溝壁３４の下流縁部における横断面まで長手方向に画定される。流れ容積Ｖ３は、内部溝２０、およびポート開口４４Ｃの内方縁部４６を横切る投影された境界からスプール６まで半径方向内向きに、ならびに内部溝２０の下流縁部２１Ｂまで、シール２６Ｃのシール点の後の溝壁３４の上流縁部における横断面の間に長手方向に画定される。流れ容積Ｖ６は、縁部４６の厚さを有するポート１６Ｂの開口４４Ｄを横切る横断面容積で画定される。
【００２６】
同様に、流れ容積Ｖ１からＶ６は、それぞれの定義において対応する要素を取り代えることによって図９Ｂに示される本発明の例示的な弁に関して画定され得る。一般に、例示的な弁による定義は、入口ポート７０Ｄから始まり、第１の横断ポート窓８４Ｄを有する開口８０Ｄを通して、第１の内部溝６８Ｄを有する本体５６のボア７６の中へ、長手方向中心線７２に直角な横断流方向からスプール５８の凹面形輪郭付された表面８８の上の長手方向流れ方向への屈曲、長手方向流れ方向から第２の内部溝６８Ｂの中への横断流方向への屈曲を通して、および第２の横断ポート窓８４Ｂのある第２の開口８０Ｂを通して、および出口ポート７０Ｂの外へ同様な流路を有することになる。他のポートの間の流路は同様に説明されることもでき、対応する流れ容積は、同じように対応することになる。
【００２７】
図９Ｃに示されるように、図９Ｂの例示的な弁は、下記に示される理由の説明による流れ容積Ｖ２以外は、すべての流れ容積について図９Ａの既存の弁と比較して増加された流れ容積を有する。図９Ａの既存の弁に比べて図９Ｂの例示的な弁の場合は、流れ容積Ｖ１はより大きく、Ｖ３はより大きく、Ｖ４はより大きく、Ｖ５はより大きく、Ｖ６はより大きい。この実施例においては、例示的な弁５０の場合、流れ容積Ｖ１は３４％より大きく、流れ容積Ｖ３は５４％より大きく、流れ容積Ｖ４は２６％より大きく、流れ容積Ｖ５は１５４％より大きく、流れ容積Ｖ６は４１％より大きい。しかしそれでも、内部の増加にもかかわらず、弁は、依然として同じ公称サイズの弁（この実施例においては、１／４’’ＮＰＴ弁）である。その差異は、追加の全体流れ容積およびより多くの層流の流路を作るようにさまざまな通路を通して輪郭付けされている内部通路である。さらに、図１Ａに示される既存の弁の設計は、流れ容積Ｖ５においてスプールと弁本体との間に最も小さい内部容積を有するが、それは、他の流れ容積に比べて弁を通る流れに対して「チョーク容積」または全体的な制約となる。（出口流れ容積Ｖ６は、それぞれの弁の各々において流れ容積Ｖ２またはＶ５よりも小さいが、それぞれのスプールと弁本体との間の内部流路に対するチョーク容積とはみなされない。）  したがって、流れは、図９Ａの既存の弁の流れ容積Ｖ５によって制限される。意義深いことに、チョーク容積Ｖ５は、流路に同様に屈曲部を含む流路の場所で生じる。詳細には、流路は、流れ容積Ｖ２を通過し、次いで流れ容積Ｖ３に入るように流れ容積Ｖ５を通して長手方向中心線に対して横断方向に半径方向外側に向きを変える。既存の弁の同じ流れ容積Ｖ５において屈曲部を持つチョークの組合せは、高い乱れを生じさせる。
【００２８】
これに対比して、例示的な弁の設計は、流れの屈曲部においてチョーク容積の発生を防止する。例示的な弁のチョーク容積Ｖ２の場所は、その対応する流路４８における既存の弁のチョーク容積Ｖ５より他の流路９６の異なる部分にある。特に、例示的な弁のチョーク容積Ｖ２は、流れが流れ容積Ｖ１を通過し、流れ容積Ｖ２の方へ流路を通じて長手方向に流れるように向きを変える流路の場所にある。次の実質的な流れの屈曲は、流れがＶ２を通過し、流れ容積Ｖ５に入って内部溝６８の方へ向きを変える後まで生じない。したがって、チョーク容積Ｖ２の入口および出口は、例示的な弁５０のチョーク容積Ｖ２内の流れに概ね平行である。乱れが低減され、より高い流量係数が結果として生じ、より高い流れが得られ得る。
【００２９】
例示的な弁の設計は、既存の弁の流れ容積Ｖ５ではなくて、スプールと弁本体との間の内部流路の異なる流れ容積、すなわち流れ容積Ｖ２を意識的に絞る。したがって、本発明の例示的な弁の流れ容積Ｖ２は、既存の弁のＶ２よりも小さい。しかしながら、既存の弁のチョーク容積Ｖ５を例示的な弁のチョーク容積Ｖ２と比較する場合は、例示的な弁のチョーク容積Ｖ２が既存の弁のチョーク容積Ｖ５のサイズの２倍よりも大きい（この実施例では、２２４％のサイズ）ことを理解することができる。したがって、例示的な弁は、チョーク容積Ｖ２を通るその流れが既存の弁のチョーク容積Ｖ５よりも著しく大きいので、少なくともより高い流量を有する。既存の弁の流れ容積Ｖ２に比べて例示的な弁の流れ容積Ｖ２を減少したとしても、例示的な弁を通る全体的な流れが、改善される。
【００３０】
加えて、例示的な弁５０のチョーク容積Ｖ２は、本明細書において説明した、図９Ｂのスプールプロファイル７８の凹面形輪郭付けされた表面のため緩やかな収縮を有する。しかしながら、図９Ａの既存の弁２のチョーク容積Ｖ５は、内部溝の方へ流れの向きを変えるシール溝壁の急角度によってはるかに高い収縮率を有する。既存の弁のより高い変化率は乱れを増大するが、例示的な弁のより遅い変化率は乱れを低減する。乱れの低減により、流れ能力の増大が促進される。
【００３１】
さらに、例示的な弁においては、流れが流れ容積Ｖ２を通過し、流れ容積Ｖ５に入った後に、流れは、輪郭付けされた凹部８６に出会う。輪郭付けされた凹部８６は、内部溝６８の方へ長手方向流れから半径方向流れへの滑らかな移行を生じさせる凹面形表面によって形成される。また、輪郭付けされた凹部８６による滑らかな移行は、より多くの層流から成るより少ない乱れ、より高い流量係数、および弁の流れ能力の増大に寄与する。
【００３２】
本考察の目的のために、流れ容積Ｖ３を通る流れは、ポートの開口を横切って流れ容積Ｖ６に入る。例示的な弁の流れ容積Ｖ６は、流れ容積および流れ能力を増大する上述の、横断ポート窓８４を含む。次いで、流れは、流れ容積Ｖ４を通して、この実施例ではポート７０Ｂなどの関連のあるポートを通して流れ出る。
【００３３】
図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明したように、本発明の例示的な弁は、チョーク容積を流れ容積Ｖ２に移し変え、その場合、流れ容積Ｖ２への流れは、流れ容積Ｖ５に作り出される屈曲より前により多くの層流となる。これに対比して、既存の弁は、流れの方向の屈曲が生じ、追加の乱れが引き起こされる同じ容積においてチョーク流れゾーンＶ５を作り出す。
【００３４】
図１０Ａは、図１０Ｂの詳細図の場所を示す例示的な弁の断面図式的概観である。図１０Ｂは、図１０Ｃから図１０Ｆの断面図の場所を示す図１０Ａの弁の詳細図の断面概略図である。図１０Ｃは、流路断面１０Ｃの一部の横断面概略図である。図１０Ｄは、流路断面１０Ｄの一部の横断面概略図である。図１０Ｅは、流路断面１０Ｅの一部の横断面概略図である。図１０Ｆは、流路断面１０Ｆの一部の横断面概略図である。
【００３５】
図１０Ｂは、示されるように全体的な弁５０の一部の詳細図を提供している。図１０Ｃに示される断面１０Ｃは、横断ポート窓８４を含み、内部溝６８を通り、次いで弁本体５０の残りの部分を通過するポート７０Ｄを通る横断面を示している。図１０Ｄに示される断面１０Ｄは、本体５６を通り、本体のボア７６とスプール５８の横断面との間の空間を通り、ポート７０Ｂと位置合わせされる本体の残りの部分を通過する。図１０Ｅに示される断面１０Ｅは、本体５０の一部および内部溝６８、スプール５８のより大きな部分を通り、横断ポート窓８４、およびポート７０Ｂを通過する。図１０Ｆに示される断面１０Ｆは、弁の同様な部分を通るが、内部溝６８の最も大きな部分、スプール５８の最も大きな部分、横断ポート窓８４、およびポート７０Ｂにおいて通過する。
【００３６】
図１１は、図１Ａの既存の弁における全流れ容積の立体形状を示す斜視概略図である。図１２は、図２の例示的な弁における全流れ容積の立体形状を示す斜視概略図である。例示を目的として、図は、図１Ａに説明される既存の弁と、図２に説明される弁の例示的な実施形態と比べた本明細書における他の図と、本明細書における他の図との差異を示している。図は、各それぞれの弁を通る流れに利用できる全容積を表している。したがって、図１１に示される既存の弁について、全容積ＶＥは、図１２に示される例示的な実施形態の本発明の全容積ＶＩと比較され得る。視覚的に、少なくとも１つの態様においては、図１２の内部溝６８の容積Ｖ６８に比べて既存の弁の内部溝２０の容積、Ｖ２０、の著しい差異を理解することができる。直径はより大きく、形状は、円筒形ではなく球状である。追加の容積は、より大きな流路および滑らかな流路を提供する。例示的な弁においては、弁を通る流れに利用できる流れ容積は、およそ１４，８００ｍｍ３であるが、既存の弁の流れ容積は、およそ１２，０００ｍｍ３である。したがって、およそ１９％の容積増加がある。
【００３７】
図１３は、図２に示される新しい例示的な弁と比べた図１Ａに示される既存の弁について流れ容積の変化を示すチャートである。値は、既存の弁の図９Ａ、例示的な弁の図９Ｂ、および図９Ｃの表に説明された流れ容積に基づいている。図のように、同じサイズの１／４インチ弁の容積は、既存の弁に比べて新しい例示的な弁の各流れ容積の場合にはより大きい。例外は、本明細書において説明された流れ容積Ｖ２の場合であり、その場合、流れ容積Ｖ２は、既存の弁のチョーク容積などの流れ容積Ｖ５に比べた新しい例示的な弁の「チョーク容積」のようなスプールと弁本体との間の最も小さい内部容積である。チョーク容積が比較される場合は、例示的な弁の流れ容積Ｖ２は、既存の弁のチョーク容積Ｖ５のサイズの２倍を超えることが有利である。
【００３８】
詳細には、既存の弁と比較して３４％の増加に対しては、例示的な弁５０の点１０４においては、流れ容積Ｖ１は、およそ１４２０ｍｍ３であるが、既存の弁２の点１０６においては、流れ容積はおよそ１０６３ｍｍ３である。例示的な弁の点１０８においては、流れ容積Ｖ２は、およそ２８０ｍｍ３であり、既存の弁のチョーク容積Ｖ５の場合ではなく例示的な弁５０の流路の平行流れ部分を作り出すという意識的な決定のため、およそ３３２ｍｍ３の流れ容積Ｖ２を持つ既存の弁の点１１０の場合よりも僅かに小さい（１６％）。既存の弁と比較して１５４％の増加に対しては、例示的な弁の点１１２においては、流れ容積Ｖ５は、およそ３１７ｍｍ３であるが、既存の弁の点１１４においては、流れ容積は、およそ１２５ｍｍ３である。既存の弁と比較して５４％の増加に対しては、例示的な弁の点１１６においては、流れ容積Ｖ３は、およそ８３６ｍｍ３であるが、既存の弁の点１１８においては、流れ容積は、およそ５４２ｍｍ３である。既存の弁と比較して４１％の増加に対しては、例示的な弁の点１２０においては、流れ容積Ｖ６は、およそ１３７ｍｍ３であるが、既存の弁の点１２２においては、流れ容積は、およそ９７ｍｍ３である。既存の弁と比較して２６％の増加に対しては、例示的な弁の点１２４においては、流れ容積Ｖ４は、およそ３２２ｍｍ３であるが、既存の弁の点１２６においては、流れ容積は、およそ２５５ｍｍ３である。
【００３９】
図１４は、弁について正規化された比を確立するようにそれらのそれぞれのチョーク容積で割られた図１Ａおよび図２の弁の各々の特定の流れ容積の比の比較を示すチャートである。４列から成る水平軸は、異なる流れ容積を表している。図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、列１は、図９Ａおよび図９Ｂの流れ容積Ｖ１を表す。同様に、列２は、各図の流れ容積Ｖ２を表し、列３は、各図の流れ容積Ｖ５を表し、列４は、流れ容積Ｖ３プラスＶ５プラスＶ６の組合せを表す。列４は、流れ容積Ｖ１の領域に対応する弁の組み合わされた流れ領域に近づく。
【００４０】
再び、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃ、ならびに関連説明を参照すると、チョーク容積は、最も小さい内部流れ容積である。例示的な弁５０のチョーク容積は、流れ容積Ｖ２であるが、それは、既存の弁２のチョーク容積Ｖ５の２倍であった。したがって、図１４においては、線は、既存の弁２のチョーク容積Ｖ５で割られ、かつ例示的な弁５０の流れ容積Ｖ２で割られた４列に対するそれぞれの流れ容積Ｖ１、Ｖ２、Ｖ５、およびＶ３＋Ｖ５＋Ｖ６の各々の場合の比を表す。線の傾斜は、流れ容積の間の変化率を示し、以下に説明されるように、各弁の相対乱れの量の少なくとも部分的な予測子である。
【００４１】
例示的な弁のグラフにおいては、容積は、例示的な弁５０の相対論的点（チョーク容積Ｖ２）が既存の弁２の相対論的点（チョーク容積Ｖ５）よりもはるかに大きいので、位置がより小さく現れる。相対論的点（チョーク容積Ｖ２）は、はるかに大きく、分母に現れるので、この場合、例示的な弁の容積比は、既存の弁よりも小さい数になる。より小さい比は、流路の各ゾーンからのより多くの緩やかな容積移行を表す。既存の弁においては、大きな比（列３と比較して列１、２、および４に対する８．５、２．７、および６．１が正規化列である）は、流れ容積の間の過渡的な流路のより高い流れ損失を持つ小さい相対論的点（チョーク容積Ｖ５）に起因する。他の流れ容積と比べてより大きい相対論的点（チョーク容積Ｖ２）に由来する、例示的な弁の容積比は、比べて見るとはるかに小さい（列２と比較して列１、３、および４にする５．１、１．１、および４．６が正規化列である）。特に、容積Ｖ２から容積Ｖ５への移行は、例示的な弁において著しく緩やかであり、したがって、平行方向から垂直方向への通路の移行中の過渡的な流体流れ損失を低減する。結果として、相対論的容積のこの緩やかな変化は、流路のより少ない抵抗、およびそれによって過渡的な流路の流れ損失の低減を意味する。
【００４２】
既存の弁の点１２８から始めて、流れ容積Ｖ１の点１２８から流れ容積Ｖ２の点１３２までの傾斜は、流れ容積Ｖ１からＶ２に対する点１３０から点１３４までの例示的な弁の等価流れ容積変化よりも急である。既存の弁のより速い傾斜は、より急速な移行、およびしたがってより多くの乱れを示す。より多くの乱れは、通常、より高い摩擦、およびより低い流れ能力を示す。したがって、流れ容積Ｖ１と流れ容積Ｖ２との間の変化は、例示的な弁の場合により良好である。
【００４３】
点１３２から点１３６に示される移行は、既存の弁の流れ容積Ｖ２から流れ容積Ｖ５までの移行を示す。移行は、やはり、より高い乱れ移行およびより低い流れ能力をもたらす比較的急な下向き傾斜面である。対照的に、点１３４から点１３８までの移行は、例示的な弁の流れ容積Ｖ２から流れ容積Ｖ５までの移行を示す。この移行は、実質的には平坦であり、または僅かに増加さえしている。流れは、より均一で、あまり乱れておらず、その結果、より少ない摩擦およびより高い流れ能力が生じる。
【００４４】
点１３６から点１４０までの移行は、既存の弁の流れ容積Ｖ５からＶ３プラスＶ５プラスＶ６の組み合わされた流れ容積までの移行を示し、もう１つの急な傾斜面を有する。この急な傾斜は、再び、より多くの乱れ、より多くの抵抗、およびより少ない層流を多分生じる設計を示す。これに対比して、例示的な弁の点１３８から点１４２までの移行は、例示的な弁の流れ容積Ｖ５からＶ３プラスＶ５プラスＶ６の組み合わされた流れ容積までの移行を示し、多分より少ない乱れ、およびより多くの流れ能力を持っているより少ない急な傾斜を示す。
【００４５】
図１５は、既存の弁２の図９Ａで識別される異なる流れ容積におけるＣｖと、既存の弁のチョーク容積Ｖ５に対して正規化されたＣｖ比とを示すチャートである。Ｃｖ値は、この種のゾーンを通して流体を流す特定の流れゾーンの能力に比例している。流れゾーンの各々の線１４４のＣｖは、低部から高部へ、低部へ、および再び高部へ不規則である。全体的な流れは、流れ容積の間の滑らかな流れ移行がなく比較的乱れていると言われ得る。最も低いＣｖは、およそ３．６であり、最も高いＣｖは、およそ５．８である。線１４６は、相対論的点（チョーク容積Ｖ５）と比較した流れスループットのＣｖ比を表す。線１４６の正規化されたＣｖは、やはり不規則なパターンを示すが、しかし振幅変化はあまりない。
【００４６】
図１６は、例示的な弁５０の図９Ｂで識別される異なる流れ容積におけるＣｖと、例示的な弁のチョーク容積Ｖ２に対して正規化されるＣｖ比とを示すチャートである。流れゾーンの各々の線１４８のＣｖは、低部から高部まで比較的真っ直ぐである。全体的な流れは、流れ容積の間に滑らかな流れ移行がある比較的層流と言われ得る。最も低いＣｖは、およそ３．３であり、最も高いＣｖは、およそ１３．０であり、その結果、既存の弁の最も高いＣｖと比較しておよそ１２４％の増加が生じる。線１５０は、相対論的点（チョーク容積Ｖ２）と比較した流れスループットのＣｖ比を表す。線１５０の正規化されたＣｖは、やはり引き続いてより高いＣｖ比まで滑らかな移行を示す。
【００４７】
上の比較は、結果として生じる流量係数を持つ流れ容積および全容積の付随変化のある他の弁サイズに拡張され得ることが理解される。一般に、本明細書における教示は、弁の他のサイズに適用され得る。
【００４８】
ステップの順序は、特に限定がある場合を除きさまざまなシーケンスで生じ得る。本明細書において説明したさまざまなステップは、他のステップと組み合わされ、規定されたステップの行間に入れられ、かつ／または複数のステップに分割され得る。同様に、要素は、機能的に説明されており、別々の構成要素として具体化されることができ、または複数の機能を有する構成要素に組み合わされ得る。
【００４９】
本発明が好ましいかつ他の実施形態との関連で説明されているが、本発明のあらゆる実施形態が説明されているわけではない。たとえば、他のサイズが、上述の流れ容積の結果として生じる差異によって同様に設計されることもできる。説明された実施形態の明らかな改造および変更は、本明細書において開示された教示を考慮すれば当業者が利用できる。特許法に従って、特許請求の範囲は、開示された例示的な実施形態ではなく均等物の範囲または領域を決定するものであり、その結果、この種の特許請求の範囲の範囲内の他の実施形態が存在することが理解される。
【図１Ａ】
0006660376.tif 000002
【図１Ｂ】
0006660376.tif 000003
【図１Ｃ】
0006660376.tif 000004
【図２】
0006660376.tif 000005
【図３Ａ】
0006660376.tif 000006
【図３Ｂ】
0006660376.tif 000007
【図４Ａ】
0006660376.tif 000008
【図４Ｂ】
0006660376.tif 000009
【図５】
0006660376.tif 000010
【図６】
0006660376.tif 000011
【図７】
0006660376.tif 000012
【図８】
0006660376.tif 000013
【図９Ａ】
0006660376.tif 000014
【図９Ｂ】
0006660376.tif 000015
【図９Ｃ】
0006660376.tif 000016
【図１０Ａ】
0006660376.tif 000017
【図１０Ｂ】
0006660376.tif 000018
【図１０Ｃ】
0006660376.tif 000019
【図１０Ｄ】
0006660376.tif 000020
【図１０Ｅ】
0006660376.tif 000021
【図１０Ｆ】
0006660376.tif 000022
【図１１】
0006660376.tif 000023
【図１２】
0006660376.tif 000024
【図１３】
0006660376.tif 000025
【図１４】
0006660376.tif 000026
【図１５】
0006660376.tif 000027
【図１６】
0006660376.tif 000028