(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のニッケルメッキが施されたディスクが積層されて相互に蝋付けされて成り、通過する流体の流体圧力を減少する積層ディスクと、
複数の穴を有し、ニッケルメッキが施され、且つ、前記積層ディスクの２つの対向端面の一方に蝋付けされた第１のゲージ端部材と、
複数のテーパ穴を有し、ニッケルメッキが施され、且つ、前記積層ディスクの２つの対向端面の他方に蝋付けされた第２のゲージ端部材と、
ねじ付き内側部と、前記テーパ穴のテーパと合致するテーパ外面とを夫々有し、テーパ穴と接触して係合すべく、夫々のテーパ穴に挿入可能とされている複数のテーパナットと、
複数のねじ付きボルト締結具と
を備え、
前記積層ディスクの各ディスクは周方向に離隔した複数のディスク取付穴を有しており、
前記第１のケージ端部材の穴、前記第２のケージ端部材のテーパ穴、及び前記各ディスクのディスク取付穴の夫々が長軸に沿って揃えられており、
夫々のねじ付きボルト締結具は、複数の積層ディスクを堅牢に締結するために、前記第１のケージ端部材の穴及び前記各ディスクのディスク取付穴を貫通して、前記第２のゲージ端部材のテーパ穴に挿入された前記テーパナットと螺合している、
流体減圧ディスクアセンブリ。
【請求項２】
前記第１のケージ端部材の夫々の穴が座穴である請求項１に記載の流体減圧ディスクアセンブリ。
【請求項３】
前記第２のゲージ端部材の前記テーパ穴が、前記積層ディスクに向けて先細となった内側壁面を有する請求項１又は請求項２に記載の流体減圧ディスクアセンブリ。
【請求項４】
前記テーパナットの外面は、前記第２のゲージ端部材の前記テーパ穴の内側壁面に合致するように、テーパ付けされて先細となっており、前記テーパナットの外面が前記テーパ穴の内側壁面に係合的に接触する請求項３に記載の流体減圧ディスクアセンブリ。
【請求項５】
前記テーパ穴及び前記テーパナットは、３０度以下のテーパ角を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体減圧ディスクアセンブリ。
【請求項６】
前記テーパ穴及び前記テーパナットは、約５度のテーパ角を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体減圧ディスクアセンブリ。
【請求項７】
通過する流体の圧力を減少するために使用される積層ディスクアセンブリを組み立てる方法であって、
ディスク取付穴を有する複数のディスク、座穴を有する第１のゲージ端部材、及びテーパ穴を有する第２のゲージ端部材の各々にニッケルメッキを施し、
前記第１のゲージ端部材、前記複数のディスク、及び前記第２のゲージ端部材を、前記座穴、前記ディスク取付穴、及び前記テーパ穴を夫々長軸に沿って揃えた状態で順に積層し、
積層された前記第１のゲージ端部材、前記複数のディスク、及び前記第２のゲージ端部材の前記ディスク同士の間、及び前記ディスクと前記ケージ端部材の間を鑞付けし、
ねじ付き内側部を有するテーパナットを、前記テーパ穴に挿入し、
前記積層ディスクアセンブリを堅牢に保持するために、ねじ付きボルト締結具を前記座穴と前記ディスク取付穴に挿入し、前記テーパナットに螺合する方法。
【請求項８】
積層された前記第１のゲージ端部材、前記複数のディスク、および前記第２のゲージ端部材の前記ディスク同士の間、及び前記ディスクと前記ケージ端部材の間を蝋付けするときに、
積層された前記第１のゲージ端部材、前記複数のディスク、および前記第２のゲージ端部材に適切な荷重をかけながら、これらを適切な蝋付け温度下に置く請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体エネルギ分散装置に関し、特に、組み付け状態において、機械的な締結具によって堅牢に保持された積層ディスクを有する流体減圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
オイル及びガスパイプラインシステム、化学プロセス等の如き工業プロセスでの流体の制御においては、流体の圧力を減少することが必要となることが多い。流量制御弁及び流体レギュレータの如き調節可能な流量規制装置並びにディフューザ、サイレンサ及びその他の背圧装置の如きその他の定流体規制装置がこの課題に使用される。この流体制御弁及び／又は他の流体規制装置の所定用途における目的は、流速又は他のプロセス変量を制御することであり得るが、この規制はその流量制御機能の本質的な副産物として減圧を発生させる。
【０００３】
現在、流体減圧装置を形成する複数の積層ディスクのアセンブリが利用可能である。この流体減圧装置は、所望であれば、付加的な追加された機械的締結具と鑞付け工程で融着され、積層ディスクアセンブリを堅牢に保持する。一例として、本願と同一の譲受人に譲受された米国特許第６０２６８５９号においては、複数の積層ディスクがフローディスクとプレナムディスクとを交互に有している。積層ディスクの２つの対向端面には、夫々ケージ端が設けられている。一方のケージ端は一連のねじ穴を有しており、反対側のケージ端は同数の座穴を有している。組み立てられた積層ディスクの構成内で、各ディスクの穴が一方のケージ端の対応する夫々のねじ穴及び他方のケージ端の夫々の座穴と位置が合い得るように、同数の穴が夫々のディスクを貫いてドリル、切削又はパンチによって穿孔される。最終組み立てにおいて、ねじ付きボルトが一方のケージ端及びディスクを貫いて挿入され、反対側のケージ端のねじ穴に螺合される。
【０００４】
この積層ディスクアセンブリの製造プロセスにおいては、個々のディスク及びケージ端がニッケルメッキによってコーティングされる。ニッケルメッキを施されたディスク及びケージ端は層に組み立てられ、この層が冶具に取り付けられ、また鑞付け工程の間に炉内で適温下に置かれて、個々のメッキディスクが相互に、また同様に相対向するケージ端に融着する。
【０００５】
鑞付け工程でねじ穴のねじ山に付着するニッケルが原因となって、ねじ付きボルトのケージ端のねじ穴への螺合を試みた後に問題が生じていた。ニッケルがケージ端のねじ穴のねじ山に付着することを回避するために種々の試みがなされており、これらの試みは全て、その一部分で成功を収めている。従って、様々な努力にもかかわらず、積層ディスクの機械締結具を提供しようとすることにおける最終組み立ての問題は依然として出ている。
【０００６】
生じている他の問題には、例えば鑞付け炉内の高温により引き起こされるねじ山の歪みがある。ねじ山の歪みは、組み立ての困難さを増大させ、ねじ付きボルトに過剰にトルクを与え、またボルト荷重の不足を引き起こし得る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理に基づいて、組み立てられた積層ディスクを堅牢にまた確実に保持すべく、積層ディスクが所望の鑞付け工程にて共に融着されるだけでなく、ねじ付きボルトで共に機械的に締結されるような積層ディスク構造及び積層ディスクの組み立てプロセスが提供される。
【０００８】
本発明においては、内向きに先細となった一連のテーパ穴が一のケージ端取付部材に設けられており、同数の従来の座穴が他のケージ端取付部材に設けられている。ディスク及びケージ端取付部材はニッケルメッキが施され、ディスク及びケージ端が互いに融着すべく、従来のプロセスにおけるのと同様に鑞付け工程が施される。次に、雌ねじと、前記ケージ端取付部材の内向きに先細となったテーパ穴と合致するテーパ角を有する外側のテーパ面とを有するテーパナットが、夫々のテーパ穴に挿入される。
【０００９】
ねじ付きボルトが、前記テーパナットに螺合すべく、夫々の座穴の中に、及び対応する揃えられた各ディスクの穴を貫通して挿入される。前記ボルト及び前記テーパナットを継続的に螺合すると、テーパナットを夫々の内向きに先細となったテーパ穴に深く引き込む傾向があり、また所望のトルク量に達するまでこの螺合が継続される。その結果、たとえねじ付きボルトが前記ナットから外された場合であっても、テーパナットがテーパ穴の中に留まるように、テーパナットがテーパ穴の中で戻り止めされる。
【００１０】
従って、本発明は、積層ディスクを機械的に締結する類のないテーパナット保定装置を提供する。また、本発明は、複数の流体減圧ディスクの組み立て及び機械的締結の改良プロセスを提供する。
【００１１】
また、本発明は、取付部材が、タップ立てが困難であるか、そうでなくてもねじ山を形成するのが困難な材料からなる場合に利用され得る。また、締結具がつり付け部材の外法寸法よりも大きくなることを許容し得ない場合、又は寸法に遊びがなく、通常のナットにレンチを使用できない場合に、一の取付部材にテーパ穴を形成することができ、テーパナットがテーパ穴の中に落とし入れられる。
【００１２】
３０度未満の、最も好ましくは約５度の浅いテーパ角が特に好ましく、これによりテーパナットと取付部材のテーパ穴との間で戻り止めの特徴を容易に達成することができる。本発明のテーパナットの特徴の重要な効果は、螺合の初期又はボルトがテーパナットから外されるときにナットを適切な位置に保持するために、ナットの溶接が不要であることである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
新規性があると考えられる本発明の特徴は、添付された特許請求の範囲に詳細に示してある。本発明は、以下の記述を添付の図面と組み合わせて参照することにより、最良に理解される。これらの図面では、同様の参照番号が夫々の図中の同様の要素を表している。
【００１４】
図１を参照すると、これには本発明の原理に基づく流体減圧装置が、複数の積層ディスクを有しており、流体制御弁１２に取り付けられたバルブケージ１０の形式で描かれている。流体制御弁１２は弁体１４を有しており、弁体１４は流体入口１６と、流体出口１８と、弁体を通る通路２０とを有している。
【００１５】
弁座２２が弁体通路２０の中に取り付けられており、弁座２２が弁操作部材２４と協働して、流体のバルブケージ１０の内部への流入及び外部での通流を制御する。バルブケージ１０は、ケージ保定具２６及びバルブの弁蓋部分に公知の方法で噛み合う取付ボルト２８の如き従来の取付手段によってバルブに保持されている。
【００１６】
本発明を明らかにするためだけに、流体制御弁の中の積層ディスクアセンブリに係る本発明のテーパナット保定が以下に記述されていることがわかる。テーパナット保定及び積層ディスクの形成を含む本発明は、流体制御弁の他、積層ディスクアセンブリがパイプライン内に挿入されることが可能である等といった場合にも適用される。本発明のテーパナット保定の他の適用については、図２に示す積層ディスク及びテーパナット保定の以下の具体的な記述の後に後述する。
【００１７】
図２を参照すると、バルブケージ１０は複数の積層ディスク３０を有しており、公知の方法で積層ディスクの中央から入り、ディスクの周囲から出る流体の流れの減衰をもたらすようになっている。例えば、前述した米国特許第６０２６８５９号には、プレナムディスクと交互となったフローディスクを有する交互ディスク構造が記載されている。流体は、積層ディスクの中央から、フローディスク内の流体インレットスロットを通じて隣接するプレナムディスク内のプレナムスロットへ流れ、フローディスク内の多数の流体アウトレットスロットへ流れることができる。流体の流れ経路が、初めに２つの軸方向へ、その後プレナムスロット内で多数の放射方向へ分かれ、次に多数の出口段階スロットに分配されるように、他の流れ構造もまた提供される。言うまでもなく、他の如何なる流体減圧積層ディスク構造を、本発明の使用に供されるディスク３０に設けることが可能であることがわかる。
【００１８】
積層ディスク３０の２つの対向端面には、夫々ケージ端取付部材３２，３４が設けられている。ケージ端取付部材３２は一連の座穴３６を有しており、これらの座穴３６が各ディスク３０を貫通する夫々の穴３８に揃えられている。ケージ端取付部材３４は、各座穴３６と同数の内向きに先細となったテーパ穴４０を有しており、これらのテーパ穴４０が各積層ディスク３０内の穴３８に同様に揃えられている。
【００１９】
テーパ穴４０は、壁面４１が浅いテーパ角で内向きに先細となるように、テーパリーマを使用するというような従来の方法で形成することができる。浅いテーパ角は３０度以下とすべきである。約５度のテーパ角が好ましい。
【００２０】
テーパナット４２は各テーパ穴４０に挿入される。テーパナット４２は、テーパ穴４０の内向きに先細となった壁面４１の浅いテーパ角と合致したテーパ外面４４を有している。またテーパナット４２は内部ねじ穴４６を有している。テーパ外面４４は、テーパ穴４０の内向きに先細となった壁面４１と密着して摩擦嵌合している。
【００２１】
図２に示す如く、ねじ付きボルト４８は、テーパナット４２の内部ねじ穴４６と螺合すべく、ケージ端３２の各座穴３６の中に、及びディスク穴３８を貫通して挿入されている。浅いテーパ角により、ナットの回転を抑える必要なしに、ボルトをナットに螺入することが容易に達成できる。ボルト４８とテーパナット４２とを継続的に螺合すると、テーパナット４２がケージ端３４の夫々のテーパ穴４０に深く引き込まれる。所望の値のトルクを得るために、標準的なトルクレンチを使用することができ、積層ディスク３０を有するバルブケージ１０を堅牢に組み付けるために、テーパナット４２がテーパ穴４０にしっかりと固定される。
【００２２】
浅いテーパ角によって戻り止め機能が得られ、テーパナットがテーパ穴の中で固定され、またボルトがねじ外されたときにテーパナットが外れ落ちることがなくなる。もちろん、所望であれば適当にボルト４８の端を打ち付けることによって、テーパナットをテーパ穴から打ち出すことができる。
【００２３】
本発明に基づいたバルブケージ１０の組み立てプロセスにおいては、以下のステップが用いられる。ディスク３０及びエンドケージ取付部材３２，３４の夫々はニッケルメッキでコーティングされる。ニッケルメッキを施されたディスク及びニッケルメッキを施されたケージ端３２，３４は図２に示すような層に組み立てられ、冶具に取り付けられる。組み立てられた積層ディスク及びケージ端は、個々のメッキ済ディスクが相互に、また同様にケージ端取付部材３２，３４に融着するように、炉温度が上昇せしめられる鑞付け処理用の炉内に配置される。所望であれば適当な積層荷重を鑞付け処理の間に与えてもよい。
【００２４】
鑞付けステップの後には、テーパナット４２がケージ端３４の各テーパ穴４０に挿入される。その後夫々のねじ付きボルト４８が、テーパナット４２に螺合すべく夫々の座穴３６に挿入され、組み立てられた積層ディスクを十分に堅牢に保持すべく、ボルト及びナットが締め付けられる。
【００２５】
図２では１０のディスク３０を単に例示していることがわかるのは言うまでもないが、これに対して通常の流体圧力装置においては、積層ディスクアセンブリに例えば５０〜２００のディスクを設けることができる。いずれにしても、本発明の組み立てプロセスに従ったテーパナット４２及びテーパ穴４０の構造の使用により、ねじ山に望まれずに鑞付けされたニッケルが付着しているか、又は鑞付けの間にねじ山が歪んだねじ付きのケージ端の穴に、ボルトを螺入することの困難さを含んだ従来の組み立ての問題が完全に取り除かれる。
【００２６】
図２に示すように、テーパナット４２は全体的にテーパ穴４０の中にある。また、全ての保定部品、即ち、テーパナット４２、テーパ穴４０、及びねじ付きボルト４８は、積層ディスクアセンブリの中の領域に配され、取付部材３２，３４の外面を越えて突出していない。従って、本発明の原理は、機械的締結装置が取付部材の外法寸法を越えて突出したり延びることなく、２つの取付部材を共に機械的に締結することが望まれる構造に使用することができる。特定の用途においては、所望であれば、テーパナットの一端がテーパ穴を越えて延びることが可能であるように、テーパナットを適切な寸法とすることができる。
【００２７】
本発明の保定装置の他の用途は、限定された空間がレンチのナットへの接近を制限することが原因となって、レンチ又は他の道具を標準的なナット締結具と共に使用できない場合である。
【００２８】
本発明の保定装置の更に他の用途は、取付部材が、セラミックの如きねじ山を形成するのが困難な材料からなる場合である。その代わりに、人が例えばセラミックの取付部材にテーパ穴を形成し、テーパナットを落とし入れ、ねじ付きボルトを螺入する必要がある。
【００２９】
以上の詳細な説明は、明瞭に理解させるためだけのものであり、その改良は当該技術分野における熟練者にとって明らかであるので、そこから不必要な限定を理解すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  テーパナット保定装置と共に流体減圧ユニットを形成する組み立てられた積層ディスクの形式のバルブトリムを有する流体制御弁を示す断面図である。
【図２】  堅牢に組み付けられた積層ディスクを機械的に締結し、保持するねじ付きテーパナット、テーパ穴、及びねじ付きボルトの部分断面図である。
【符号の説明】
１０  バルブケージ
１２  流体制御弁
１４  弁体
１６  流体入口
１８  流体出口
２０  通路
２２  弁座
２４  弁操作部材
２６  ケージ保定具
２８  取付ボルト
３０  積層ディスク
３２，３４  ケージ端取付部材
３６  座穴
３８  穴
４０  テーパ穴
４１  壁面
４２  テーパナット
４４  テーパ外面
４６  穴
４８  ボルト
【図１】
0004676669.tif 000002
【図２】
0004676669.tif 000003