(57)【要約】高圧ポンプにおいて使用するための逆止め弁が提供される。１つの実施形態において、この逆止め弁は、逆止め弁座（１６）を備え、この逆止め弁座は、出口アダプタ（１８）上に提供されるテーパ状表面（３３）に係合する、切頭円錐端部領域（２５）を有する。逆止め弁座（１２）と出口アダプタ（１８）との間に円錐形界面を提供することによって、圧縮応力が弁座（１６）に付与され、これによって、この逆止め弁の疲労寿命を劇的に増加させる。
2006509171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆止め弁であって、以下：
逆止め弁体内に位置決めされる弁座であって、該弁座は、出口アダプタのテーパ状表面に対して嵌合する第一の切頭円錐端部領域を有し、該出口アダプタは、該逆止め弁体に係合する、弁座；および
該出口アダプタ内に位置決めされ、そして該弁座の端部表面に対して付勢可能である、ポペット、
を備える、逆止め弁。
【請求項２】
前記出口アダプタの前記テーパ状表面の開先角度が、前記弁座の前記切頭円錐端部領域によって形成される角度より大きい、請求項１に記載の逆止め弁。
【請求項３】
前記テーパ状表面の前記開先角度が、前記切頭円錐端部領域によって形成される角度と、約２°異なる、請求項２に記載の逆止め弁。
【請求項４】
前記弁座の前記切頭円錐端部領域が、約４５〜７５°の開先角度を形成する、請求項１に記載の逆止め弁。
【請求項５】
前記出口アダプタの長手方向軸に対する、該出口アダプタの前記テーパ状表面の最も内側の環状縁部が、前記切頭円錐端部領域の底縁部から取り外される地点において、前記弁座の該切頭円錐端部領域に接触する、請求項１に記載の逆止め弁。
【請求項６】
高圧ポンプにおいて使用するための高圧逆止め弁であって、以下：
高圧ポンプに設置される場合に、第一の方向に付勢可能なポペットであって、該ポペットは、該第一の方向に付勢される場合に、弁座に対して押し付けられ、該弁座は、切頭円錐形であるポペットに隣接する、第一の端部領域を有する、ポペット、
を備える、高圧逆止め弁。
【請求項７】
テーパ状表面を有する出口アダプタであって、該テーパ状表面は、高圧ポンプに設置される場合に、前記弁座の前記切頭円錐端部領域と係合する、出口アダプタ、
をさらに備える、請求項６に記載の高圧逆止め弁。
【請求項８】
高圧ポンプにおいて使用するための高圧逆止め弁であって、以下：
切頭円錐端部領域および出口アダプタを有する弁座であって、該出口アダプタは、テーパ状表面を有し、該テーパ状表面は、該弁座が高圧ポンプに設置される場合に、該弁座の該切頭円錐端部領域と係合する、弁座、
を備える、高圧逆止め弁。
【請求項９】
前記出口アダプタの前記テーパ状表面の開先角度が、前記弁座の前記切頭円錐端部領域によって形成される角度より大きい、請求項８に記載の高圧逆止め弁。
【請求項１０】
前記テーパ状表面の前記開先角度が、前記切頭円錐端部領域によって形成される角度と、約２°異なる、請求項９に記載の高圧逆止め弁。
【請求項１１】
前記弁座の前記切頭円錐端部領域が、約４５〜７５°の開先角度を形成する、請求項８に記載の高圧逆止め弁。
【請求項１２】
前記出口アダプタの前記テーパ状表面の、前記アダプタ出口の長手方向軸に対して最も内側の環状縁部が、前記弁座の前記切頭円錐端部領域の底縁部から離れた地点において、該切頭円錐端部領域を備える、請求項８に記載の高圧逆止め弁。
【請求項１３】
高圧流体ポンプにおいて使用するための弁座であって、以下：
第一の領域を有する本体であって、該第一の領域は、環状のテーパ状表面および第一の端面を規定するような切頭円錐形であり、該弁座が高圧流体ポンプ内に配置される場合に、該環状のテーパ状表面は、高圧ポンプの出口アダプタと係合し、そして該第一の端面は、高圧ポペットと選択的に係合する、本体；
を備える、弁座。
【請求項１４】
高圧ポンプであって、以下：
高圧流体の供給源に結合可能な逆止め弁体であって、長手軸方向通路が、該逆止め弁体を通って延び、高圧流体が該逆止め弁体を通って流れることを可能にする、逆止め弁体；
該逆止め弁体内に位置する逆止め弁座であって、該逆止め弁座は、長手軸方向ボアを有し、該長手軸方向ボアは、該逆止め弁体の該長手軸方向通路と整列し、該逆止め弁座の遠位端は、切頭円錐形外側表面を有する、逆止め弁座；
出口アダプタであって、該逆止め弁体と係合し、そしてテーパ状表面を有し、該テーパ状表面は、該逆止め弁座の該切頭円錐形外側表面と係合して、該逆止め弁座を該逆止め弁体内に据え付ける、出口アダプタ；および
該出口アダプタ内に提供されるポペットであって、該ポペットは、該逆止め弁座に押し付けて据え付けられる、ポペット、
を備える、高圧ポンプ。
【請求項１５】
前記出口アダプタの前記テーパ状表円の開先角度が、前記逆止め弁座の前記切頭円錐形外側表面によって形成される角度より大きい、請求項１４に記載の高圧ポンプ。
【請求項１６】
前記テーパ状表面の前記開先角度が、前記切頭円錐形外側表面によって形成される角度と約２°異なる、請求項１５に記載の高圧ポンプ。
【請求項１７】
前記逆止め弁座の前記切頭円錐形外側表面が、約４５〜７５°の開先角度を形成する、請求項１４に記載の高圧ポンプ。
【請求項１８】
前記出口アダプタの前記テーパ状表面の、前記出口アダプタの長手方向軸に対して最も内側の環状縁部が、前記逆止め弁座の前記切頭円錐形外側表面の底縁部から離れた地点において、該切頭円錐形外側表面と接触する、請求項１４に記載の高圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、高圧用途において使用するための逆止め弁に関し、そしてより具体的には、超高圧ポンプにおいて使用するための逆止め弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の説明）
高圧増強ポンプは、プランジャーの吸入行程の際にある体積の流体をポンプ内に引き込み、そしてこのプランジャーの圧縮行程の際に、この体積の流体を所望の圧力まで（８７，０００ｐｓｉ以上まで）圧縮する。この圧縮された流体は、逆止め弁体を通って出口逆止め弁まで流れる。この流体の圧力が、この出口逆止め弁の下流端部に作用する出口領域における高圧流体によって提供される付勢力より大きい場合、この高圧流体は、この付勢力に打ち勝ち、そしてこの出口逆止め弁を通って出口領域へと流れる。代表的に、ポンプは複数のシリンダーを有し、そして各ポンプの出口領域からの加圧された流体が、アキュムレータに収集される。次いで、この様式で収集された高圧流体は、所望の機能（例えば、切断または清浄化）を実施するために、選択的に使用される。このような増強器は、例えば、本発明の譲受人である、Ｋｅｎｔ，ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎのＦｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造される。
【０００３】
本出願人らは、多くの用途が、増強器を、現時点で合理的に達成され得るより高い圧力で操作することが望ましいと考える。例えば、出口逆止め弁が高圧（８７，０００ｐｓｉ以上）に曝露される場合、従来の逆止め弁座は、比較的短い疲労寿命を有し、そして望ましくなく短い間隔で破損し、機械の損傷を引き起こし、そして生産性を失うという問題が存在する。従って、高圧流体ポンプの作動の際に受ける疲労サイクルに耐え得る、改善された逆止め弁、そして具体的には、逆止め弁座に対する必要性が存在する。本発明は、この必要性を満たす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（発明の要旨）
高圧用途（例えば、高圧流体ポンプ）において使用するための、従来の逆止め弁座は、断面が実質的に矩形である。上で議論されたように、弁座は、増強プランジャーの全ての工程の際に、疲労サイクルに曝露される。例として、８７，０００ｐｓｉにおいて、従来の弁座は、１０時間の作動後から１５０時間の作動までのいずれかの時点で破損する。この疲労寿命の範囲は認容不可能であり、そしてこのような設備を作動させる際に望まれる確実性および信頼性を欠く。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に従って、逆止め弁座が切頭円錐形の形状である第一の端部領域を有する、逆止め弁が提供される。この弁座は、出口逆止め弁体内に位置決めされ、そしてこの逆止め弁座を通って延びるボアが、この逆止め弁体の長手軸方向通路と整列し、これによって、加圧された流体が、この逆止め弁体および弁座を通って流れることを可能にする。この逆止め弁体と嵌合する出口アダプタは、環状のテーパ状表面を備え、この表面は、この逆止め弁座の切頭円錐形外側表面と係合し、これによって、この逆止め弁座を逆止め弁体内に固定する。この出口アダプタ内に提供されるポペットは、この逆止め弁座の端部表面に押し付けられて据え付けられる。このポペットは、ばね、およびこの逆止め弁の下流の出口領域における、このポペットに作用する外部圧力によって、この逆止め弁座の端部表面に押し付けて付勢される。このポペットは、通路を備え、この通路は、逆止め弁体および逆止め弁座の通路を通って流れている流体の圧力が、このポペットに対する付勢力に打ち勝つために十分である場合に、加圧された流体が、このポペットを通って出口領域へと流れることを可能にする。
【０００６】
この逆止め弁座上の切頭円錐形端部領域、および出口アダプタ上のテーパ状嵌合表面を提供することによって、この出口アダプタは、この逆止め弁座の円錐形表面にわたって付加を付与し、この逆止め弁座のボアまたは通路内に、圧縮応力場を生じる。その結果として、本発明に従って提供される逆止め弁は、８０，０００ｐｓｉを超える高圧で作動される場合でさえも、４５０時間以上の範囲で信頼性のある作動を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（発明の詳細な説明）
簡単に言えば、本発明は、高圧環境（例えば、高圧流体ポンプ）において使用される場合に受ける疲労サイクルによりよく耐え得る、改善された逆止め弁を提供する。本発明は、Ｆｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造される高圧流体ポンプにおいて図示されるが、本発明の逆止め弁は、任意の高圧流体ポンプにおいて使用され得ることが、理解される。
【０００８】
先行技術の逆止め弁が、図１に図示される。この高圧流体ポンプの周辺要素は、当業者に周知であり、そして単純にするために、排除されている。図１に見られるように、従来の逆止め弁は、実質的に矩形の断面を有する弁座１を備える。弁座１は、出口アダプタ４を介して逆止め弁体２内で適所に保持され、この出口アダプタは、逆止め弁体２に係合し、そして平坦な界面に沿って、弁座１に対して作用する。出口アダプタ４内に提供されるポペット３は、実質的に矩形の弁座１の、出口アダプタ４と同じ平坦表面に押し付けて据え付けられる。
【０００９】
本発明に従って、図２に図示されるように、逆止め弁は、切頭円錐形である第一の端部領域２３を有する逆止め弁座１６を備える。この切頭円錐形の端部領域は、環状のテーパ状表面３３および実質的に平坦な端面２４を規定する。逆止め弁座１６は、出口アダプタ１８を介して、逆止め弁体１４内の所望の位置に保持される。この出口アダプタは、例えば、ねじ３４を介して、逆止め弁体１４と係合する。出口アダプタ１８は、逆止め弁座１６の外側表面３３と係合するテーパ状表面２５を備える。出口アダプタ１８内に提供されるポペット１９は、逆止め弁座１６の端面２４に押し付けて据え付けられる。ポペット１９は、任意の利用可能な様式で、逆止め弁座の方へと付勢され得、１つの実施形態において、ばね２６が、このポペットに付勢力を提供する。
【００１０】
先に議論されたように、高圧ポンプ１０は、逆止め弁体１４をポンプハウジング３５に結合し、このポンプハウジング内で、プランジャー１１が往復する。プランジャー１１が、吸入行程の際に、図２において右に移動するにつれて、ある体積の流体が、入口逆止め弁１２を通して流体の供給源１３から引き込まれる。プランジャー１１の加圧行程の際に、流体が加圧され、そして逆止め弁体１４を通って延びる長手軸方向通路１５内に押し込まれる。逆止め弁座１６は、第一の通路１５と整列したボアまたは第二の通路１７を備え、その結果、加圧された流体が、この逆止め弁体および逆止め弁座を通って流れる。ポペット１９に対して作用する流体の圧力が十分である場合、ポペット１９は、逆止め弁座１６の端部表面２４から離れるように移動し、そして高圧流体が、ポート２０およびポペットの通路２１を通って高圧流体出口領域２２へと流れる。次いで、固圧流体は、出口領域２２からアクチュエータ（図示せず）へと流れ、次いで、排出されて、任意の所望の様式で使用される。
【００１１】
吸入行程の際にプランジャーの行程が戻る場合、ばね２６が、このポペットを閉じる。通路１５内の圧力は、低い値（すなわち、入口の充填圧力）まで低下する。増強プランジャーの加圧行程および吸入行程が、サイクルを完了する。前述のことから、各サイクルについて、通路１５およびボア１７（特に、ボア１７の内側のコーナーまたは環状縁部３２）が、交互の応力場に曝露される。
【００１２】
逆止め弁座１６に切頭円錐形の端部領域２３を提供し、そして出口アダプタ１８上の対応するテーパ状表面２５を提供することによって、この出口アダプタは、この円錐形界面にわたって負荷を付与し、逆止め弁座１６のボア１７内に、圧縮応力場を生じる。さらに、出口領域２２からの、弁座の外側円錐形表面に作用する圧力が、この効果を増強する。本発明に従う改善された逆止め弁を提供することによって、信頼性および疲労寿命が、劇的に増加される。高圧（例えば、８７，０００ｐｓｉ）で作動している従来の逆止め弁が、１０時間程度に短時間で疲労し得る場合、本発明に従って提供される逆止め弁は、同じ圧力において、４５０時間まで持続し得る。
【００１３】
１つの実施形態において、出口アダプタ１８のテーパ状表面２５の開先角度２７は、逆止め弁座１６の切頭円錐形端部領域２３によって形成される角度２８より大きい。角度の差は変動し得るが、１つの実施形態において、出口アダプタの角度２７は、逆止め弁座１６の角度２８と約２°異なる。また、弁座本体の切頭円錐形端部領域が異なる角度で提供され得るが、１つの実施形態において、この切頭円錐形端部領域は、４５〜７５°、そしてより好ましくは、約６０°の開先角度を形成する。再度、弁座本体の切頭円錐形領域について選択される角度にかかわらず、出口アダプタ１８の対応する角度は、約２°異なるように選択される。
【００１４】
また、本発明の１つの実施形態において、出口アダプタ１８のテーパ状表面２５の、長手方向軸３０に対する最も内側の環状縁部２９は、切頭円錐形端部領域の底縁部３１から離れた地点で、弁座１６の切頭円錐形端部領域２３と接触する。本出願人らは、弁座１６のこの部分を外径において圧力に曝露して、この部分に圧縮応力を提供することを補助することが望ましいと考える。従って、本出願人らは、アダプタ１８と弁座１６との間の密封の地点が、弁座の底縁部３１の上流であることが好ましいと考える。
【００１５】
上述のことから、本発明の特定の実施形態が説明の目的で本明細書中に記載されたが、種々の改変が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることが明らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外には、限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、先行技術の逆止め弁の部分断面平面図である。
【図２】図２は、本発明に従って提供される逆止め弁の、高圧流体ポンプ内に設置されて示される部分断面平面図である。
【図３】図３は、弁座が出口アダプタから分解されて示されている、図２に図示される逆止め弁の部分断面平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2006509171.tif 000007
2006509171.tif 000008