(57)【要約】トリムを有する弁であって、該トリムは、複数の渦流路(201)からなり、各流路は、中央渦流室(202)からなり、３つの接線方向の流入路(203、204、205)を備える。流体が流入路(203、204、205)を通過し、渦流室(202)に入ると、流体が回転し始め、互いに衝突する。すなわち、流入路203を経由して流入した流れは、流入路204を経由して流入した流れに衝突し、流入路204を経由して流入した流れは流入路205を経由して流入した流れに衝突し、流入路205を経由して流入した流れは流入路203を経由して流入した流れに衝突する。渦流室に入った流体が、流路壁に対向するもう一つの流体流れに衝突するため、渦流は浸食の少ない流路を形成することができる。流入路(203、204、205)からの流れは、渦流室(202)内の放射状の流れにおいて結合され、実質的に渦流室に対して垂直方向に延設された流出路(206)から流出する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧弁用の弁トリムであって、該トリムは、該トリムを通過する複数の高い流れ抵抗を有する流路からなり、各々の流路は、外周に少なくとも３本の実質的に接線の方向に延設された流入路と、少なくとも１つの実質的に垂直方向に延設された流出路を有する渦流室からなり、前記流路は、使用時において、各々の流入路から前記渦流室に入る流体が、他の流入路から該渦流室に入る流体に衝突した後に、前記流出路を通じて該渦流室から出るように配置される弁トリム。
【請求項２】
前記流入路を経由して前記渦流室に入った前記少なくとも３つの流体流れが結合され、前記渦流室内で放射状の流れを形成する請求項１に記載の弁トリム。
【請求項３】
前記渦流室が実質的に円筒状である請求項１又は２に記載の弁トリム。
【請求項４】
前記渦流室に対して実質的に接線方向に延設された前記３つの流入路は、前記実質的に垂直方向に延設された流出路に向かって、前記実質的に円筒状の渦流室の半径に沿って距離ｘだけ偏っている請求項１乃至３のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項５】
前記各々の流入路が前記渦流室の上流側に実質的に９０°の曲管を備えている請求項１乃至４のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項６】
該トリムが上流側と下流側の部品からなる請求項６に記載の弁トリム。
【請求項７】
該トリムが実質的に管状である請求項１乃至６のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項８】
実質的に管状の内側部品と実質的に管状の外側部品からなり、前記内側部品の外周面が前記外側部品の内周面に実質的に接している請求項７に記載の弁トリム。
【請求項９】
前記流入路と、各々の高抵抗流路を有する前記渦流室は、少なくとも部分的に前記内側部品の前記外周面に形成され、垂直方向に延設された流出路が前記渦流室から、その内周面に存在する前記内側部品を通過する請求項８に記載の弁トリム。
【請求項１０】
少なくとも前記３つの流入路の各々に導かれ、結合される前記外側部品を通る一本の通路が形成される請求項９に記載の弁トリム。
【請求項１１】
請求項５に従属された場合に、前記実質的に９０°の曲管が前記通路及び該流路と結合される流入路によって形成される請求項１０に記載の弁トリム。
【請求項１２】
前記外側部品の前記内周面が、前記内側部品の前記外周面に形成された前記渦流室の開放端を囲む請求項９乃至１１のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項１３】
各高抵抗流路を有する前記渦流室が、前記外側部品の前記内周面内に少なくとも部分的に形成される請求項９乃至１１のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項１４】
前記渦流室と流入路が、前記の実質的に管状の部品の表面に機械加工される請求項９乃至１３のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項１５】
前記内側管状部品と前記外側管状部品が金属からなる請求項９乃至１４のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項１６】
前記内側管状部品がセラミック材料からなり、前記外側管状部品が金属からなる請求項９乃至１４のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項１７】
前記内側管状部品と前記外側管状部品の両方がセラミック材料からなる請求項９乃至１４のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項１８】
前記セラミック材料がＡｌＭｇＢ14である請求項１６又は１７に記載の弁トリム。
【請求項１９】
前記セラミック材料がIII、IV、Ｖ族の元素と、それら窒化物・硼化物の中から選ばれた
物質の混合物を含んでいる請求項１６乃至１８のいずれかに記載の弁トリム。
【請求項２０】
ＴｉＢ2がセラミック材料に加えられている請求項１９に記載の弁トリム。
【請求項２１】
セラミック材料からなる内側管状部品と、金属からなる外側管状部品を備えた請求項１に記載の弁トリムの製造方法であって、
前記内側部品の外径が前記外側部品の内径より大きくなるように両部品を形成し、
セラミック材料が生の状態で、前記渦流室及び該渦流室に結合される流入路を機械加工して前記内側部品の外周面を形成し、前記外側部品に放射状の流体流路を形成し、
生の状態のセラミック材料を硬化させるために前記内側部品を焼成し、
前記金属製外側部品を加熱して、該金属製外側部品を膨張させて、該金属製外側部品の内部に前記内側部品を配置し、
前記外側部品と前記流入路を介して前記通路の芯出しを行い、
前記外側部品を冷却して前記内側部品の周りで収縮させ、それによって２つの部品間に締まりばめを形成して両部品を互いに結合するステップを有する弁トリムの製造方法。
【請求項２２】
前記セラミック材料が硬化した後、前記外側部品の内部に前記内側部品を嵌める前に、前記内側部品の外径を研磨して必要な直径にする請求項２１に記載の弁トリムの製造方法。
【請求項２３】
セラミック材料からなる内側・外側管状部品を備えた請求項１に記載の弁トリムの製造方法であって、
前記内側部品の外径が前記外側部品の内径より大きくなるように前記内側・外側部品を形成し、
セラミック材料が生の状態で、前記渦流室、該渦流室に結合される流入路及び通路を機械加工して該内側・外側部品を形成し、
前記内側部品を冷却して収縮させ、前記外側部品の内部に配置し、
前記内側スリーブを温めて膨張させ、それによって前記２つの部品間に締まりばめを形成して両部品を互いに結合するステップを有する弁トリムの製造方法。
【請求項２４】
さらに、前記２つの部品を結合した後に、前記生の状態のセラミック材料を硬化させるために両部品を焼成するステップを有する請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
さらに、前記内側・外側部品を結合する前に、前記生の状態のセラミック材料を硬化させるために該両部品を焼成するステップを有する請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２６】
さらに、前記２つの部品を結合する前に、前記外側部品の内面と前記内側部品の外面を研磨して、該両方の部品の結合面を必要な直径にするステップを有する請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２７】
さらに、前記２つの部品を結合した後、結合した弁トリムを再焼成することによって前記内側・外側部品の前記セラミック材料を結合するステップを有する請求項２５又は２６に記載の製造方法。
【請求項２８】
請求項１乃至１９のいずれかに記載のトリムを備えた弁。
【請求項２９】
請求項２０乃至２７のいずれかに記載の方法によって製造されたトリムを備えた弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流れの制御に用いる弁における流体圧の制御と減圧に関し、特に、それだけに限定されないが、電力産業並びに油井及びガス井で厳しい環境下で用いられる供給弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
厳しい環境下で用いられる供給弁に最も広く使用されている本技術は、複数の管口、ラビリンスや複数の急な角度の曲管、段階的に減圧する通路を含む一つ以上の流路からなる減圧室を利用している。一方、流れの制限は、流路において、流体が通過する断面領域を減少させることでなされる。流体は流路を流れるので、流体の速度は減少した断面領域で局所的に高くなり、それによって、エネルギーを消散させて圧力を減少させる乱流が下流に発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述の制御弁において、流れている流体のエネルギー消散は、曲がった通路での摩擦抗力による速度の低下や、滑らかな管路の連続した急激な収縮と膨張によってもたらされる。弁の働きのこれら両方のタイプは、不純物のない流体ではよく機能するが、多くの用途で、流体は汚染物質、例えば固体粒子や液体の小滴（以下に粒子と総称する）を含んでおり、これらは急速に管路を浸食する。これは、特に、粒子が管壁に衝突する、連続した９０°曲管を有する曲管タイプに一般的であり、それによって浸食を促進し、膨張／収縮弁において、収縮は弁内に引き込まれる流れと粒子の両方の合同加速を伴うため、管壁に衝突する粒子の速度もまた大きくなり、浸食を促進する。浸食の問題は抗口装置の絞り弁で特に一般的であるが、これは油又はガスの抗口装置の先端に存在する第１停止／制御弁である。粒子の少なくとも一部を分離するための分級機を使用することもあるが、チョーク溝が抗口装置の直上にあるため、粒子を分級する手段がこの弁の上流にあると弁を機能させるのが困難になり、あまりにも複雑な系になる。
【０００４】
そこで、本発明は、浸食抵抗性を高めた制御弁を提供することによって既存の弁に関する問題を軽減することを試みるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の特徴によると、減圧弁のための弁トリムを備えており、該トリムは、該トリムを通過する複数の高い流れ抵抗を有する流路からなり、各々の流路は、外周に少なくとも３本の実質的に接線の方向に延設された流入路と、少なくとも１つの実質的に垂直方向に延設された流出路を有する渦流室からなり、前記流路は、使用時において、各々の流入路から前記渦流室に入る流体が、他の流入路から該渦流室に入る流体に衝突した後に、前記の流出路を通じて該渦流室から排出される。
【０００６】
流体流れは互いに衝突するので、各々の流体流れ中の粒子は大量のエネルギーを消費して減速した後、加速しながら異なる方向の流れに入る。個々の粒子のエネルギーが減少するため、それらの粒子が衝突するであろう流路壁の浸食が減少する。
【０００７】
前記渦流室は、実質的に円筒状であることが好ましい。あるいは、前記渦流室は三角柱形や六角柱形のような多角形でもよい。多角形の渦流室が使われる場合、流体流入路は多角形の内接円に対して接線方向に延設する。前記流入路を経由して前記渦流室に入る前記少なくとも３つの流体流れは、結合されて前記渦流室内で１つの放射状の流れを形成し、前記少なくとも１つの垂直方向の流出路を通って一緒に流出するのが好ましい。前記渦流は中心部の圧力が低く、前記流体流れは、該渦流の最も圧力の低い領域から出て行くため、流路を横切って圧力低下が生じる。
【０００８】
前記渦流室に対して実質的に接線方向に延設された前記３つの流入路は、前記実質的に垂直方向に延設された流出路に向かって、前記実質的に円筒状の渦流室の半径に沿って距離ｘだけ偏っていることが好ましい。前記流出路をこのように変位させることで、前記各々の流入路を経由して前記渦流室に入る前記流れは、最初に前記渦流室の壁に衝突することなく、隣の流入路を経由して前記渦流室に入る流れに直接衝突する。これによって、さらに浸食が減る。
【０００９】
前記少なくとも３つの流入路は、前記渦流室の上流に実質的に９０°の曲管を有することが好ましい。該９０°の曲管は流れに対して抵抗を作り、前記渦流室前の前記流入路の中に直列に置くことで前記渦流室内の圧力はさらに減少し、それによって前記渦流室内の浸食もさらに減少する。
【００１０】
該弁トリムは実質的に管状の形で、前記の複数の流路はその中を通るのが好ましい。該弁トリムを通る流れは外周面に流れ込み、内周面で排出されることが好ましい。
【００１１】
該トリムは上流側部品と下流側部品からなるのが好ましい。前記上流・下流の部品は、実質的に管状の形であるのが好ましい。該トリムは内側の円筒状部品と外側の円筒状部品からなるのが好ましい。前記内側部品の前記外周面と前記外側部品の前記内周面は、実質的に接触しているのが好ましい。
【００１２】
前記外側部品が上流側にある場合、前記渦流室と各々の高抵抗流路の流入路は、少なくとも部分的に前記内側部品の前記外周面に形成され、垂直方向の流出口が、その内周面に存在する前記内側部品を通って前記渦流室から出て行く。
【００１３】
外側部品を介して、少なくとも前記３つの流入路の各々に導かれ、接続される１つの通路が形成されることが好ましい。上述の目的のため、流入路内の実質的に９０°の曲管は、前記通路及び該通路に接続される前記流入路によって形成されることがより好ましい。
【００１４】
好ましい構成としては、前記外側部品の前記内周面が、前記内側部品の前記外周面に形成された前記渦流室の開放端を囲んでいることである。他の好ましい構成としては、各高抵抗流路の前記渦流室は、少なくとも部分的に前記外側部品の前記内周面内に形成されることである。両方の実施の形態において、前記渦流室と流路は、前記実質的に管状の部品の表面に機械加工されることが好ましい。
【００１５】
前記内側の管状部品はセラミック材料であることが好ましいが、ここで使用されているセラミックという用語は、従来の無機非金属セラミックスだけでなく、無機金属材料、例えば金属化合物セラミックスも含んでいる。セラミック材料は、非常に硬く耐摩耗性に優れているので、特に適している。セラミック材料は、金属化合物セラミック、例えば金属硼化物、窒化物、炭化物が好ましい。特に、炭化タングステンやアルミニウム・マグネシウム硼化物が適している。一方、前記トリムは、適度な硬さの無機非金属セラミックス材料、例えば窒化ケイ素やジルコニウム、特に部分的に安定したジルコニウムとすることができる。該セラミックは、単一化合物や混合物からできていてもよく、例えば特別なセラミックを混合したり、添加したりしてもよく、セラミックの耐摩耗性を向上させる元素や化合物、例えばIII、IV、Ｖ族の元素や、その窒化物や硼化物を加えてもよい。特に耐摩耗性を向上させるため、ＴｉＢ2を用いてもよい。
【００１６】
好ましい構成としては、外側の管状部品を金属とすることである。他の好ましい構成としては、内側と外側の管状部品を両方ともセラミック材料とすることである。一方、浸食の少ない用途に関しては、内側と外側の管状部品を両方とも金属とすることができる。
【００１７】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴によるトリムを備えた弁に関する。
【００１８】
本発明の第３の特徴は、発明の第１の特徴による弁トリムであって、セラミック材料からなる内側管状部品と金属からなる外側管状部品を備えた弁トリムの製造方法であって、前記内側部品の外径が前記外側部品の内径より大きくなるように両部品を形成し、セラミック材料が生の状態で、前記渦流室及び結合される流入路を機械加工して前記内側部品の外周面を形成し、前記外側部品に放射状の流体流路を形成し、生の状態のセラミック材料を硬化させるために前記内側部品を焼成し、前記金属製外側部品を加熱して、該金属製外側部品を膨張させて、該金属製外側部品の内部に前記内側部品を配置し、前記外側部品と前記流入路を介して前記通路の芯出しを行い、前記外側部品を冷却して前記内側部品の周りで収縮させ、それによって２つの部品間に締まりばめを形成して両部品を互いに結合するステップを有する弁トリムの製造方法である。
【００１９】
焼成後、前記外側部品の内側に配置する前に、前記内側部品を冷却することが好ましい。前記セラミック材料が硬化した後、前記外側部品の内部に前記内側部品を固定する前に、該内側部品の前記外面を研磨して正確に所望の直径にすることが好ましい。
【００２０】
本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴によって製造されたトリムを有する弁に関する。
【００２１】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴による弁トリムであって、セラミック材料からなる内側・外側管状部品を備えた弁トリムの製造方法であって、前記内側部品の外径が前記外側部品の内径より大きくなるように前記内側・外側部品を形成し、セラミック材料が生の状態で、前記渦流室、結合される流入路及び通路を機械加工して該内側・外側部品を形成し、前記内側部品を冷却して収縮させ、前記外側部品の内部に配置し、前記内側スリーブを温めて膨張させ、それによって前記２つの部品間に締まりばめを形成して両部品を互いに結合するステップを有する弁トリムの製造方法である。
【００２２】
好ましい方法としては、２つの部品を結合した後、生の状態のセラミック材料を硬化させるため焼成することである。他の好ましい方法としては、部品を結合する前に焼成することである。部品を結合する前に焼成する場合、外側部品の内面と内側部品の外面を研磨し、該２つの部品の結合面が所定の直径を有するようにすることが好ましい。
【００２３】
好ましい方法としては、前記内側部品と外側部品を連結した後、前記トリムを再焼成することであり、これによって前記２つの部品を結合することができる。
【００２４】
本発明の第６の特徴は、本発明の第５の特徴によって製造されたトリムを備えた弁に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本技術分野で一般的な弁トリムを組み込んだ制御弁の構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明による渦流路を示す図である。
【図３】本発明による渦流路を示す図である。
【図４】本発明による渦流路を示す図である。
【図５】本発明による弁トリムの内側部品を示す図である。
【図６】本発明による弁トリムの外側部品を示す図である。
【図７】本発明による弁トリムの組立図である。
【図８】本発明による弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１には、本技術分野で一般的な流体制御弁における弁トリムの一例が示され、この流体制御弁は、弁座リング１０５を含む中央室１０４を介して互いに連通する入口１０２と出口１０３とを有する弁体１０１と、弁トリム１０６と、プラグ１０７とを備える。プラグ１０７が弁座リング１０５に着座するときには、流体がバルブを通過しない。制御動作によってプラグ１０７が持ち上げられると、流体は入口１０２を通じてバルブに入り、弁トリム１０６を通過し、ここで流体圧が減少し、出口１０３から排出される。弁トリム１０６は、弁トリム１０６自身を通過する複数の流路を備え、これによって流れへの抵抗が生じる。この弁に示されている流れ方向は、「プラグ上の流れ」であると知られており、本発明はそのような流れ方向との関係で述べられる。上記と反対方向の流れ方向、すなわち１０３に入って１０２から出る流れは、「プラグ下の流れ」であると知られており、本発明はそのような流れにも同様に適用可能である。
【００２７】
図２には、渦流路２０１が示され、この渦流路２０１は、中央渦流室２０２からなり、３つの接線方向の流入路２０３、２０４、２０５を備える。流体が流入路２０３、２０４、２０５を通って渦流室２０２に入ると、これらの流れは曲り始め、互いに衝突する。すなわち、流入路２０３を経由して流入した流れは、流入路２０４を経由して流入した流れに衝突し、流入路２０４を経由して流入した流れは流入路２０５を経由して流入した流れに衝突し、流入路２０５を経由して流入した流れは流入路２０３を経由して流入した流れに衝突する。渦流室２０２は実質的に円筒形である。この構成では、流れが正確に接線方向に入る場合、隣の流入路からの入口流れに衝突する前に、流れは渦流室２０２の壁によって部分的な方向変化がなされるため、浸食の要素がまだある。流入路２０３、２０４、２０５からの流れは、渦流室２０２内の放射状の流れにおいて結合され、実質的に渦流室に対して垂直方向に延設された流出路２０６を経由して流出する。流出路２０６の直径は、渦流室２０２の直径より小さければ、任意に設定できる。
【００２８】
図３には、改善された流路３０１が示され、この流路３０１は、渦流室３０２への３つの実質的に接線方向の流入路３０３、３０４、３０５が流出路３０６の方向へ渦流室３０２の半径に沿った距離ｘだけ変位している。このように変位させることで、各流入路を経由して渦流室３０２へ入る流体は、隣の流入路を経由して渦流室に入る流れに直接衝突する。すなわち、流入路３０３を経由して流入する流れは、流入路３０４を経由して流入する流れに衝突し、流入路３０４に流入する流れは流入路３０５に流入する流れに衝突し、流入路３０５に流入する流れは流入路３０３に流入する流れに衝突し、渦流室３０２の壁に最初に衝突する流れは存在しない。
【００２９】
図４には、その中に３つの実質的に接線方向の流入路４０３、４０４、４０５が開いている渦流室４０２からなる流路４０１が示されている。渦流室への流入路の配置は、図２又は図３を参照した上記のようなものとしてもよい。渦流室４０２に入る前に、流体は通路４０７、４０８、４０９を通って流れ、流入路４０３、４０４、４０５に入るときに９０°に曲がる。図２及び図３に示したように、渦流室４０２内の流れは放射状の通路を取り、垂直方向の流出路４０６を通じて排出される。
【００３０】
図５〜図７には、弁トリムの管状の内側部品（図５の５０１）と、管状の外側部品（図６の６０１）が示される。内側部品５０１は、複数の渦流室５０２と、その外面内に機械加工された接続流入路５０３、５０４、５０５を備える。内側部品５０１の内面で開くために内側部品５０１を貫通するように各渦流室の中心から延設したのが流出路５０６である。外側部品６０１は、該外側部品６０１を貫通するように延設された複数セットの通路６０７、６０８、６０９を備え、内側部品５０１が外側部品６０１の内側に置かれた場合、通路６０７、６０８、６０９が流入路５０３、５０４、５０５の端部に整列され、通路６０７、６０８、６０９に流入する流体が外側部品６０１を通過し、渦流の中で流れが互いに衝突する渦流室５０２に入る前に、９０°曲がって流入路５０３、５０４、５０５に入り、渦流室に対して垂直方向に延設された流出路５０６を通って内側部品５０１から排出される。内側部品５０１は、素質的に非常に硬い材料で作り、それによって優れた耐摩耗性を有する。セラミックが特に適しており、特に金属化合物セラミック、例えば金属硼化物、窒化物、炭化物が適している。中でも炭化タングステンやアルミニウム・マグネシウム硼化物が好ましい。使用時に、金属化合物セラミックは単一化合物や混合物からできていてもよく、例えば、耐摩耗性を向上させるため、元素添加剤を添加してもよく、例えばIII、IV、Ｖ族の元素やその窒化物や硼化物を加えてもよい。特にＴｉＢ2が適している。金属化合物セラミックに代えて、適度な硬さの他の材料を使用してもよく、例えばジルコニウム、特に部分的に安定したジルコニウムがよい。外側部品６０１は、内側部品５０１と類似の材料にしてもよいし、浸食の大半が内側部品５０１内の渦流室５０２で起こることから、外側部品６０１の材料はより柔らかい材料、例えば金属にしてもよい。渦流室５０２と、流入路５０３、５０４、５０５と、流出路５０６は、内側部品５０１に機械加工することが好ましい。渦流室５０２と、流入路５０３、５０４、５０５は、内側部品５０１の外面に凹みができるように機械加工され、流出路５０６は上記の流れがその中を流れるように渦凹みの中心から内側部品５０１を貫通するように機械加工するのがよい。通路６０７、６０８、６０９のセットは、外側部品を貫通するように機械加工される。セラミックを使用する場合には、流路を作るための内部・外側部品の作製は、従来の道具が使えるようにセラミックが生の状態にある時、すなわち硬化前に行われる。
【００３１】
内側部品５０１と外側部品５０２を製作すると、弁トリム７０１を形成するためにそれらを組み立てる。組み立ては、使用される材料により、セラミックが生の状態、又は焼成して硬化した後に行うことができる。
【００３２】
内側部品５０１と外側部品６０１は、通常の状態で内側部品５０１を外側部品６０１に挿入するのが不可能なように、外側部品６０１の内径が内側部品５０１の外径よりも僅かに小さく製作され、このような挿入を可能にするため、両方の部品がセラミックの場合には、内側部品５０１を冷却して収縮させる。外側部品６０１の内径が内側部品５０１の外径より僅かに小さいだけであるため、内側部品５０１が収縮すると外側部品６０１の内部に据えることができるようになる。部品５０１、６０１を通路６０７、６０８、６０９と流入路５０３、５０４、５０５が一列になるように並べ、組み立てた弁トリムを暖める。内側部品５０１は暖められて膨張し、外側部品６０１に接触し、それによって２つの部品の間に締まりばめが作られる。内側部品５０１と外側部品６０１が両方ともセラミック材料である場合には、弁トリムを組み立てる方法が他に２つある。最初の方法は、弁トリムを組み立てる前にセラミックを硬化させ、残りの方法は、組み立て後にセラミックを硬化させる。それらの部品を組み立てる前に硬化させる場合には、内側部品５０１の外面と外側部品６０１の内面を研磨して締まりばめに適した寸法にする必要がある。組み立て後にセラミックを硬化させるために弁トリムを焼成する場合には、２つの部品のセラミックはより柔らかいので接合面を研磨する必要がなく、内側部品５０１が膨張して外側部品６０１と接触し、互いに寸法が一致する。２つの部品のセラミックは、焼成過程において融合する。
【００３３】
内側部品５０１がセラミックで、外側部品６０１が金属の場合には、製造工程は僅かに異なる。この場合、内側部品５０１はセラミックを硬化させるために焼成され、硬化した部品は必要な外径にするために研磨される。そして、外側部品６０１は加熱され、その内径が内側部品５０１の外径より大きくなるように膨張する。内側部品を外側部品の内側に置き、それらの部品を通路６０７、６０８、６０９と流入路５０３、５０４、５０５が一列になるように並べ、組み立てた弁トリムを冷却する。冷却により金属製の外側部品が収縮し、内側・外側部品間に締まりばめを生じさせる。
【００３４】
両方の構成、すなわち外側部品６０１が金属かセラミックであるかにおいて、内側部品５０１と外側部品６０１の両方の端部を面取りし、一方の部品を他方の内側に挿入し易くすることができる。
【００３５】
両方の構成、すなわち外側部品６０１が金属かセラミックであるかにおいて、内側部品５０１と外側部品６０１の両方の端部に目印を付し、一方の部品を他方の内側に整列し易くすることができる。
【００３６】
弁トリムを２つの部分から製作する場合について述べたが、３つの部分で構成することもできる。すなわち、貫通する複数セットの通路を備えた外側部品と、渦流室と該渦流室に接続されて該渦流室を通って延設される流入路を有する中央部品と、それ自身を通過して延設された流出路を備えた内側部品とである。
【００３７】
図８には、上記トリムを備えた流体制御弁が示されている。この弁は、弁座リング８０５を含み、中央室８０４を介して連通する流入路８０２と流出路８０３とを有する弁体８０１と、弁トリム８０６と、プラグ８０７とを備える。弁プラグ８０７が弁座リング８０５に着座するときには、流体がバルブを通過しない。制御動作によってプラグ８０７が持ち上げられると、流体は流入路８０２を通じてバルブに入り、弁トリム８０６の露出した流路を通過すると、最低限の浸食を伴いながら流体圧が低下し、流出路８０３から排出される。図２〜４を参照しながら上述したように、弁トリム８０６は自身を通過する複数の流路を備えており、図５〜７で示した様な構成を有する。
【００３８】
弁と弁トリムの他の実施形態、例えばここで述べられている流路と他に知られている流路の組み合わせについても、本発明の技術範囲に属することは当業者にとって明白である。
【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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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月14日(2009.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧弁用の弁トリムであって、該トリムは、上流側の部品と下流側の部品からなり、該上流側・下流側の部品は両者で複数の高い流れ抵抗を有する流路を形成し、各々の流路は、外周に配置された複数の流入路と、少なくとも１つの実質的に垂直方向に延設された流出路を有する室からなり、前記複数の流入路は、前記垂直方向の流出路に対して実質的に垂直方向である平面内に延設され、前記複数の流入路は、使用時において、該複数の流入路の第１の流入路から前記室に入る流体が、該複数の流入路の第２の流入路から該室に入る流体に衝突した後に、前記流出路を通じて該室から出るように配置される弁トリム。
【請求項２】
前記室が実質的に円筒状である請求項１に記載の弁トリム。
【請求項３】
前記各々の流入路が前記室の上流側に実質的に９０°の曲管を備えている請求項１に記載の弁トリム。
【請求項４】
実質的に管状の内側部品と実質的に管状の外側部品からなり、前記内側部品の外周面が前記外側部品の内周面に実質的に接している請求項１に記載の弁トリム。
【請求項５】
前記流入路と、各々の高抵抗流路を有する前記室は、少なくとも部分的に前記内側部品の前記外周面に形成され、垂直方向に延設された流出路が前記室から、その内周面に存在する前記内側部品を通過する請求項４に記載の弁トリム。
【請求項６】
前記複数の流入路の各々に導かれ、結合される前記外側部品を通る１本の通路が形成される請求項５に記載の弁トリム。
【請求項７】
前記外側部品の前記内周面が、前記内側部品の前記外周面に形成された前記室の開放端を囲む請求項５に記載の弁トリム。
【請求項８】
前記内側管状部品がセラミック材料からなり、前記外側管状部品が金属からなる請求項５に記載の弁トリム。
【請求項９】
前記内側管状部品と前記外側管状部品の両方がセラミック材料からなる請求項５に記載の弁トリム。
【請求項１０】
セラミック材料からなる内側管状部品と、金属材料からなる外側管状部品を備えた請求項１に記載の弁トリムの製造方法であって、
前記内側管状部品の外径が前記外側管状部品の内径より大きくなるように両部品を形成し、
セラミック材料が生の状態で、前記室及び該室に結合される流入路を機械加工して前記内側管状部品の外周面を形成し、前記外側管状部品に放射状の流体流路を形成し、
生の状態のセラミック材料を硬化させるために前記内側管状部品を焼成し、
前記金属製外側管状部品を加熱して、該金属製外側管状部品を膨張させて、該金属製外側管状部品の内部に前記内側管状部品を配置し、
前記外側管状部品と前記流入路を介して前記通路の芯出しを行い、
前記外側管状部品を冷却して前記内側管状部品の周りで収縮させ、それによって２つの部品間に締まりばめを形成して両部品を互いに結合するステップを有する弁トリムの製造方法。
【請求項１１】
前記セラミック材料が硬化した後、前記外側管状部品の内部に前記内側管状部品を嵌める前に、前記内側管状部品の外径を研磨して必要な直径にする請求項１０に記載の弁トリムの製造方法。
【請求項１２】
セラミック材料からなる内側・外側管状部品を備えた請求項１に記載の弁トリムの製造方法であって、
前記内側管状部品の外径が前記外側管状部品の内径より大きくなるように前記内側・外側管状部品を形成し、
セラミック材料が生の状態で、前記室、該室に結合される流入路及び通路を機械加工して該内側・外側管状部品を形成し、
前記内側管状部品を冷却して収縮させ、前記外側管状部品の内部に配置し、
前記内側スリーブを温めて膨張させ、それによって前記２つの部品間に締まりばめを形成して両部品を互いに結合するステップを有する弁トリムの製造方法。
【請求項１３】
さらに、前記２つの部品を結合した後に、前記生の状態のセラミック材料を硬化させるために両部品を焼成するステップを有する請求項１２に記載の弁トリムの製造方法。
【請求項１４】
さらに、前記内側管状部品と外側管状部品を結合する前に、前記生の状態のセラミック材料を硬化させるために該両部品を焼成するステップを有する請求項１２に記載の弁トリムの製造方法。
【請求項１５】
さらに、前記２つの部品を結合する前に、前記外側管状部品の内面と前記内側管状部品の外面を研磨して、該両方の部品の結合面を必要な直径にするステップを有する請求項１４に記載の弁トリムの製造方法。
【請求項１６】
前記室がその外周に配置された少なくとも３つの実質的に接線の方向の流体流入路を含み、該流入路は、使用時において、各々の流入路から前記室に入る流体が、他の流入路から前記室に入る流体に衝突して前記室内に渦を引き起こすように配置されている請求項１に記載の弁トリム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
内側部品５０１と外側部品６０２を製作すると、弁トリム７０１を形成するためにそれらを組み立てる。組み立ては、使用される材料により、セラミックが生の状態、又は焼成して硬化した後に行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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【国際調査報告】
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