(57)【要約】  本発明は、弁本体（３）と弁本体に含まれた回転プラグ（５）とを含むエネルギ回収制御弁（１）に関する。弁（１）において、制御される流体が弁（１）を通過することを可能にするのに適切な通過ダクト（７）が配置される。回転プラグ（５）において、制御される流体が回転プラグを通過することができる可動通路が設けられる。弁（１）は、制御弁自体の外側からアクセス可能な機械パワー除去部（１１）を次に含む伝達システム（９）を含む。回転子（１３）は、可動通路（５０）に収容され、それは、制御される流体によって駆動され、かつ逆に伝達システム（９）を駆動するように配置され、伝達システムは、回転子（１３）に移送された制御される流体の機械エネルギを制御弁の外側に機械パワー除去部（１１）を通して伝達するように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ回収制御弁（１）であって、
弁本体（３）と、
前記弁本体に含まれた回転プラグ（５）と、
を含み、
前記弁（１）において、制御される流体が該弁（１）を通過することを可能にするのに適切な通過ダクト（７）が配置され、
前記回転プラグ（５）において、可動通路（５０）が配置され、制御される前記流体が該回転プラグを通過することができる前記通過ダクト（７）の一部を形成し、
制御弁（１）が、伝達システム（９）を含み、前記伝達システム（９）は、制御弁自体の外側からアクセス可能な機械パワー除去部（１１）を含み、
回転子（１３）が、前記可動通路（５０）に収容され、且つ、制御される前記流体によって駆動され、かつ前記伝達システム（９）を駆動するように配置され、該伝達システムは、該回転子（１３）に移送された制御される該流体の機械エネルギを制御弁の外側に前記機械パワー除去部（１１）を通して伝達するように配置される、
ことを特徴とするエネルギ回収制御弁。
【請求項２】
前記回転子（１３）は、前記回転子に隣接して前記可動通路部分（５０）にほぼ平行又はいずれの場合でも縦方向である第１の回転軸（ＡＲ１）の周りに回転するのに適切であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項３】
前記回転子（１３）は、前記回転子に隣接して前記可動通路部分（５０）における制御される前記流体の流れの平均的、全体的、又は優勢な方向に対してほぼ平行又はいずれの場合でも縦方向である第１の回転軸（ＡＲ１）の周りにそれ自体で回転するのに適切であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項４】
前記回転プラグ（５）は、第２の回転軸（ＡＲ２）周りにそれ自体で回転することによって前記通過ダクト（７）を可逆的に開き、閉じ、又は制限するように配置され、前記回転子（１３）は、前記第２の回転軸（ＡＲ２）に対してほぼ垂直又はいずれの場合でも横断方向である第１の回転軸（ＡＲ１）の周りにそれ自体で回転するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項５】
前記機械パワー除去部（１１）は、回転シャフトを含むことを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項６】
前記伝達システム（９）は、
前記第２の回転軸（ＡＲ２）と一致し、平行であり、又はいずれの場合でも縦方向である第３の回転軸の周りに回転するのに適切な第１の伝達シャフト９０と、
前記回転子（１３）の動きを前記第１の伝達シャフト（ＡＲ１）に伝達するように配置された伝達継ぎ手（９２）と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項７】
前記伝達継ぎ手（９２）は、以下の群：１対の歯付きホイール、好ましくはミトラ歯付きホイールを次に含む歯車、カルダン継ぎ手、ボール継ぎ手のような等速継ぎ手、油圧継ぎ手から選択された１つ又はそれよりも多くの要素を含むことを特徴とする請求項６に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項８】
前記回転プラグ（５）は、以下の群：ボールプラグ、ディスクプラグ、ドラムプラグから選択されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項９】
前記回転子（１３）は、ブレードを有するプロペラを含み、該ブレードは、該プロペラ自体の回転軸に対して半径方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収制御弁。
【請求項１０】
請求項１に記載の特性を有するエネルギ回収制御弁（１）と、
回転子（１３）により、好ましくは伝達システム（９）によって起動される電気エネルギ発生器と、
を含むことを特徴とするエネルギ回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、水、液体又は気体炭化水素、一般的に液体又は気体又は液体／気体混合物、例えば泥又はコロイド状混合物のような液体／固体混合物のような弁自体を通過する流体のエネルギの一部を回収することができる流体のためのエネルギ回収制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のタイプのボール弁が流体の流量を調整するのに使用される時に、通常は、このような調整は、ボール自体の内側の適切な固定要素を用いて行われる。このタイプの弁は、例えば、流体の大流量を調整し、処理圧力又は温度の低減を管理し、通路を完全に妨げることなく粉体及び固形物を含有する流体を管理し、タンクのレベルを制御するのに使用される。このような固定要素及びボール自体は、流体の流れを調整して実質的にそれを制限し、又はいずれの場合でも機械エネルギを消散する。本発明の目的は、公知のタイプの制御弁に対して流体自体のエネルギのより大きい割合の回収することにより、又はむしろ公知のタイプの制御弁に対してより大きい効率により流体の流れを調整することができる制御弁を提供することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
このような目的は、本発明により、請求項１に記載の特徴を有するエネルギ回収制御弁を用いて到達される。デバイスの更に別の特性は、従属請求項の目的である。本発明を使用して達成することができる利点は、以下の概略図を参照して示す一部の特定の非限定的実施形態の以下の詳細説明から当業者にはより明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】完全に開放位置にある本発明の第１の特定の実施形態によるエネルギ回収制御弁の断面ＩＩ−ＩＩによる部分断面側面図である。
【図２】図１の弁の断面Ｉ−Ｉによる部分断面正面図である。
【図３】完全に開放位置にある本発明の第２の特定の実施形態によるエネルギ回収制御弁の断面ＩＶ−ＩＶによる部分断面側面図である。
【図４】図３の弁の断面ＩＩＩ−ＩＩＩによる部分断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１〜図２は、全体参照番号１に示す本発明の第１の特定の実施形態による流体のためのエネルギ回収制御弁に関するものである。弁１は、弁本体３と弁本体３に収容される回転プラグ５とを含む。弁１において、例えば、水、液体又は気体炭化水素、一般的に液体又は気体又は液体／気体混合物、例えば泥又はコロイド状混合物のような液体／固体混合物である流体を制御して弁１自体を通過させるのに適切な通過ダクト７が配置される。
【０００６】
回転プラグ５において、通過ダクト５の一部を形成し、かつ制御される流体が回転プラグ５自体を通過することができる可動通路５０が設けられる。通過ダクト７及び／又は可動通路５０は、例えば、直線軸を有し、かつそれぞれ弁本体３又は回転プラグ５を左右に、特に、その球形部分を通ることができる。弁本体３、回転プラグ５、及び回転子１３は、例えば、適切な金属で製造することができ、例えば、弁本体３は、鋳鉄で製造することができ、回転プラグ５及び回転子１３は、鋼で製造することができる。
【０００７】
本発明の一態様により、制御弁１は、次に、制御弁１自体の外側から、特に、弁本体３の外側からアクセス可能である機械パワー除去部１１を含む伝達システム９を含み、更に、同じく本発明の一態様により、可動通路５０において、制御される流体によって駆動され、かつ逆に伝達システム９を駆動するための回転子１３が配置され、伝達システムは、制御される流体から回転子１３に移送された機械エネルギを制御弁１の外側に機械パワー除去部１１を通して伝達するように配置される。好ましくは、回転プラグ５は、ボールタイプのものであり、すなわち、その全体形状は、例えば、互いに対向する上側及び下側の同じ球面の２つの球形シェルを形成する回転立体のものである（図１、図２）。このタイプのプラグは、調整の性能を最適化することを可能にし、通路が僅かに開いている時に大きい圧力低下、また逆に通路がより大きく開いている時に小さい低下を得ることを可能にする。圧力低下は、プラグの開口角の関数とすることができる。
【０００８】
回転子１３は、ブレードを有するプロペラを含むことができ、ブレードは、プロペラ自体の回転軸ＡＲ１に対して半径方向に延びる（図１、図２）。好ましくは、回転子１３は、回転子１３自体の近くの可動通路部分５０に対して実質的に平行、又はいずれの場合でも縦方向である第１の回転軸ＡＲ１の周りにそれ自体で回転するのに適切である。本発明の説明では、２つの要素は、それらがそれぞれ４５°よりも小さいか又は大きいか又はそれに等しい角度である角度だけ互いに対して傾斜する場合に互いに対して縦方向又は横断方向であると見なされる。同じく図１、図２に示すように、回転子１３は、好ましくは、同じ回転子に隣接して可動通路部分５０内の制御される流体の流れの平均的、全体的、又は優勢な方向に対して実質的に平行、又はいずれの場合でも縦方向である第１の回転軸ＡＲ１の周りにそれ自体で回転するのに適切である。回転プラグ５は、第２の回転軸ＡＲ２の周りにそれ自体で回転することによって通過ダクト７を開き、閉じ、又は可逆的に制限するように配置される。同じく図１、図２に示すように、回転子は、好ましくは、第２の回転軸に対して実質的に垂直、又はいずれの場合でも横断方向である第１の回転軸ＡＲ１の周りにそれ自体で回転するように配置される。
【０００９】
機械パワー除去部１１は、弁本体３から突出して下流に配置された例えば発電機又は他の機械又は機構を駆動するのに適切な回転シャフトで構成することができ、又はそれを含むことができるが（図１、図２）、他の図示していない実施形態では、機械パワー除去部は、例えば、弁本体３の外側からアクセス可能であるがそこから突出することのない回転シャフトを含むことができ、又はそれで構成することができる。
【００１０】
伝達システム９は、第２の回転軸ＡＲ２に対して一致し、平行であり、又はいずれの場合でも縦方向である第３の回転軸の周りに回転するように配置された第１の伝達シャフト９０と、回転子１３の動きを第１の伝達シャフト９０に伝達するように配置された伝達継ぎ手９２とを含むことができる。図１に示すように、伝達継ぎ手９２は、例えば、１対の歯付きミトラホイール又は他のより効率的なシステムを含み、又はそれから構成することができる。
【００１１】
図１に示すように、有利なことに、伝達継ぎ手９２、第１の伝達シャフト９０、及び第２の伝達シャフト９４は、回転子１３及び継ぎ手９２自体の上を流れる調整される流れの水頭損失を低減し、従って、回転子１３及び伝達システム９自体の性能を増大させるように、実質的に先細であるか又はいずれの場合でも流体力学的に最適化された形状を有利に有する適切なケーシング９６に収容される。流体力学的ケーシング９６は、回転プラグと一体化され、かつ特に例えば可動通路５０の壁に溶接された２つのコラム又はピンによって可動通路５０の壁に剛的に固定することができる。有利なことに、弁１、より具体的には、伝達システム９は、機械パワー除去部１１が、０．５ｋＷに等しいか又はこれよりも大きく、好ましくは１ｋＷに等しいか又はこれよりも大きく、より好ましくは２ｋＷに等しいか又はこれよりも大きい機械パワーを伝達することができるように配置される。有利なことに、弁１、より具体的には、伝達システム９は、機械パワー除去部１１が、５０Ｎｍに等しいか又はこれよりも大きく、好ましくは１００Ｎｍに等しいか又はこれよりも大きく、より好ましくは３００Ｎｍに等しいか又はこれよりも大きく、更に好ましくは７００Ｎｍに等しいか又はこれよりも大きいトルクを伝達することができるように配置される。有利なことに、弁１、より具体的には伝達システム９は、好ましくは２０％をよりも大きく、例えば、２０〜８０％の間からなる効率を有するように配置され、効率は、機械パワー除去部１１で利用可能なであるパワーと、例えば、上流から来る制御される流体の運動エネルギ、位置エネルギ、及び圧力エネルギの合計を考慮して、回転子１３のすぐ上流で制御される流体から又はいずれの場合でも上流から弁１に入る制御される流体によって理論的に得ることができる最大機械パワーとの間の比率によって表すことができる。弁１は、回転プラグ５をそれ自体で回転させることを可能にする調整シャフト１５を更に含むことができる。調整シャフト１５は、回転プラグ５に固定するように取り付け、かつそれと同軸にすることができ、かつ弁本体３から突出することができる（図１）。
【００１２】
上述の弁１の作動及び使用の一部の例に関してここで以下に説明する。調整シャフト１５を回転させることにより、回転プラグ５は、第１の完全に閉じた位置から第２の部分的に開いた位置まで、更に第３の完全に開いた位置まで移動することができる。完全に閉じた位置では、可動通路５０の開放端は、例えば、可動通路５０が、弁本体３に直接に得られる通過ダクト７の部分の軸に対して実質的に垂直であるので、弁本体３に直接に形成された通過ダクト７の部分の開放端に面しない。部分的に開いた位置では、可動通路５０の開放端は、弁本体３に直接に形成された通過ダクト７の部分の開放端に部分的にのみ面し、一方、完全に開いた位置では、可動通路５０の開放端は、例えば（図１、２）、可動通路５０が、弁本体３に直接に得られる通過ダクト７の部分に対して実質的に同軸であるので、弁本体３に直接に形成された通過ダクト７の部分の開放端に完全に面する。
【００１３】
完全に閉じた位置では、通過ダクト７及び可動通路５０は、調整される流体の流れによって実質的に通過されず、回転子１３及び出口シャフト１１は、実質的に停止しているか、又はいずれの場合でも最小回転にある。完全に開いた位置では、通過ダクト７及び可動通路５０は、調整される流体の可能な最大の流れによって通過され、回転子１３及び出口シャフト１１は、最大回転で回転し、又はそれらは、予想される最大トルクを分配する。部分的に開いた位置では、通過ダクト７及び可動通路５０は、完全に閉じた位置及び完全に開いた位置のものに対して中間である流れによって通過され、相応に、回転子１３及び出口シャフト１１は、中間の回転数で回転し、又はそれらは、最小でも最大でもないトルクを分配する。いずれにしても、部分的及び完全に開いた位置では、回転子５及び伝達システム９は、弁１を通過して特に通過ダクト７及び可動通路５０を通って流れる調整される流体の機械エネルギの一部を回収することを可能にする。図３〜図４は、全体参照番号１’で示す本発明の第２の特定の実施形態による流体のためのエネルギ回収制御弁に関するものである。
【００１４】
上述の実施形態は、このような理由から本発明の保護の範囲から逸脱することなく異なる修正及び変形を受ける可能性がある。例えば、本発明による弁は、制御弁だけでなく、遮断弁である場合がある。回転プラグ５は、ボールタイプのものであるだけでなく、ディスクタイプ又は回転ドラムタイプのものである場合がある。回転子１３は、回転軸に対して半径方向に配置されたブレードを有するプロペラであるだけでなく、例えばかつより一般的には、流体が主として又は専ら半径方向である方向を有して回転子自体から離れるように移動する様々な方法で成形された半径方向回転子、又は流体が回転子の回転軸に主として又は専ら平行である方向を有して回転子自体から離れるように移動する様々な方法で成形された軸方向回転子とすることができる。伝達継ぎ手９２は、１対の歯付きミトラホイールだけでなく、例えば、スパー歯車、例えば球形を有するカルダン又は等速継ぎ手、油圧継ぎ手を含むか又はそれから構成することができる。更に、詳細の全ては、技術的に同等の要素によって置換することができる。例えば、使用する材料、並びに寸法は、技術的要件に従ういずれのものでもよい。「Ａは、Ｂ、Ｃ、Ｄを含む」又は「Ａは、Ｂ、Ｃ、Ｄによって形成される」のタイプの表現は、「Ａは、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成される」という特定の場合も含み、かつ説明するように取るべきである。本出願の実施例及び可能な変形のリストは、非網羅的リストとして取るべきである。
【符号の説明】
【００１５】
１  エネルギ回収制御弁
３  弁本体
５  回転プラグ
９  伝達システム
１１  機械パワー除去部
１３  回転子
５０  可動通路
【図１】
2016501349.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2016501349.tif 000008
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