JP2013536495A

JP2013536495A - モジュラー式インライン型流体調整器

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Publication number: JP2013536495A
Application number: JP2013519693A
Authority: JP
Inventors: ダリル，ドゥアンパッターソン，; ジェイソン，ディルクジャブロンスキ，
Original assignee: テスコム・コーポレーション
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-09-19
Also published as: AU2011279634A1; NO20130063A1; CN102439529A; RU2013103530A; MX2013000482A; BR112013000837A2; WO2012009101A1; EP2593843A1; US20100276614A1; CA2805046A1; KR20140009103A

Abstract

モジュラー式インライン型流体調整装置が述べられる。例示的な流体調整装置は、流体入口ポートおよび流体出口を画定する本体を備える流体調整器を含む。流体入口ポートは、１段式流体調整に関連するカップリングまたは２段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成される。モジュラー式インライン型流体調整器は、流体調整装置を１段式流体調整器から２段式流体調整器に変更するために流体入口ポート内に実質的に配置されるように構成される。流体調整装置は、流体出口の圧力に基づいて弁組立体を通る流体の流れを制御する、弁組立体に作動可能に結合されたダイアフラムを含む。
【選択図】図２

Description

本開示は概して、流体調整器に関し、より詳細には、モジュラー式インライン型流体調整器に関する。

プロセス制御システムは、プロセスパラメータを制御するために様々な現場のデバイスを利用する。流体調整装器は、一般に、種々の流体（たとえば、液体、ガスなど）の圧力を制御するためにプロセス制御システム全体にわたって分配される。流体調整器は、通常、流体の圧力を実質的に一定の値に調整するために使用される。具体的には、流体調整器は、変化または変動することがある比較的高圧の供給流体を、通常、受け入れる入口を有し、出口で比較的低い実質的に一定の圧力を提供する。たとえば、機器の一部に連結されたガス調整器は、ガス分配源から比較的高圧を有するガスを受け入れて、機器での安全かつ効率的な使用に適した、低く実質的に一定の圧力を有するようにガスを調整することができる。

流体調整器は通常、付勢バネによって設定または制御圧力が一側に加えられるダイアフラムまたはピストンを使用して流体の流れおよび圧力を制御する。ダイアフラムまたはピストンまた、調整器の入口をその出口に流体連通させる弁座のオリフィスに対して移動する弁要素に直接または連結機構を介して作動可能に結合される。ダイアフラムまたはピストンは、出口圧力と設定または制御圧力との間の差に応じて弁要素を移動させて、調整器を通過する流れを変更し、それにより、実質的に一定の出口圧力を達成する。この出口圧力は、設定または制御圧力に等しいまたは比例する平衡力をダイアフラムまたはピストンの他側に加える。

流体調整器は、１つの調整弁と関連要素のみが入口圧力と調整された出口圧力との間に流体的に介在する単段式または１段式システムとして構成されることができる。しかし、このような単段式または１段式システムは、入口圧力すなわち供給圧力の変化によって出口圧力の著しい変化を示すことがある。たとえば、高圧ガスボンベから供給される流体の調整を伴うような一部の用途では、調整器の入口圧力は、６個以上の因子によって変動する可能性があり、単段式調整器によって提供される調整出口圧力の著しい変動をもたらしうる。

多段（たとえば、２段）式流体調整器は、上記したような入口圧力の変動による出口圧力の変動を実質的に低減することができる。たとえば、１段式流体調整器に比較して、２段式流体調整器は、入口圧力の変動による出口圧力の変動を５分の１にすることができる。しかし、実際には、１段式システムが所望のレベルの性能（たとえば、所望の最大出口圧力変動）を提供することができなくたった後、２段式流体調整システムが実装されることが多い。結果として、所望の全体的性能を達成するために、第２の嵩張る流体調整器が、元の性能不足の流体調整器に直列に現場で設置されることができる。あるいは、元の性能不足の流体調整器が、取り外され、別の２段式流体調整器組立体と交換されることができる。いずれの場合も、このような現場での改造または再設置は、非常に時間とコストがかかり、プロセス制御環境における極めて貴重なスペース（たとえば、制御キャビネットスペース）を費やす調整システムとなることがある。

例示的な流体調整装置は、流体入口ポートおよび流体出口を画定する本体を備える流体調整器を含む。流体入口ポートは、１段式流体調整に関連するカップリングまたは２段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成される。モジュラー式インライン型流体調整器は、流体調整装置を１段式流体調整器から２段式流体調整器に変更するために流体入口ポート内に実質的に配置(position)されるように構成される。流体調整装置は、流体出口の圧力に基づいて弁組立体を通る流体の流れを制御する、弁組立体に作動可能に結合されたダイアフラムを含む。

例示的な流体調整装置は、流体入口ポートおよび流体出口を画定する本体を備える流体調整器を含む。流体入口ポートは、１段式流体調整に関連するカップリングまたは２段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成される。モジュラー式インライン型流体調整器は、弁プラグと、弁プラグによって係合される弁座と、弁座に対する弁プラグの位置を制御するために、弁プラグに作動可能に結合された圧力検知部材とを含む。モジュラー式インライン型流体調整器が流体入口ポートによって受け入れられると、流体調整装置は、流体調整器のサイズを実質的に変更することなく、１段式流体調整器から２段式流体調整器に変化する。

流体調整装置を１段式流体調整器から多段式流体調整へ現場で変換する方法は、流体調整器の入口ポートから１段式流体調整に関連するカップリングを取外すことを含む。入口ポートは、カップリングまたは多段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成される。方法は、流体調整器のサイズを実質的に変更することなく流体調整装置を１段式流体調整器から多段式流体調整器に変更するために、入口ポートにモジュラー式インライン型流体調整器を挿入することを含む。

既知のインライン型流体調整器構成を示す図である。モジュラー式インライン型流体調整器が調節可能な調整器内に設置された例示的な２段式流体調整システムまたは組立体を示す図である。別の例示的なモジュラー式インライン型流体調整器を示す図である。既知の調節可能な調整器上に設置された図３の例示的なモジュラー式インライン型流体調整器を示す図である。

本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、別の流体調整器内に容易に設置されて、出力または出口圧力に対する供給または入口圧力の変化の影響を最小にする優れた調整特性を有するに多段（たとえば、２段）式流体調整器を形成しうる。より具体的には、一部の実施態様では、例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、別の流体調整器（たとえば、主要な調節可能な調整器）の本体内に設置されて、第２段調整器として機能する他の流体調整器に流体連通した第１段流体調整器を形成することができる。他の調整器（たとえば、主要な調節可能な流体調整器）は、モジュラー式インライン型流体調整器が、その中に挿入され、ネジ込み式に係合されるネジ付き開口を含むことができる。他の流体調整器に係合すると、モジュラー式インライン型流体調整器は、他の流体調整器用の第１段調整器として機能して、他の流体調整器が出力調整性を改善することを可能にする。

他の実施態様では、例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、入口および出口を有するケーシングまたはハウジング内に設けられることができる。出口は、ネジ付き突出部または継手内に形成されることができ、ネジ付き突出部または継手は、従来の流体調整器（たとえば、調節可能な流体調整器）のネジ付き入口開口にネジ込み式に係合されるように構成される。これらの実施態様では、モジュラー式インライン型流体調整器は、カートリッジのような概観および幾何形状を有することができる。さらに、モジュラー式インライン型流体調整器が別の調整器本体のネジ付き開口に挿入される上記の実施態様と同様に、これらの他の実施態様は、モジュラー式流体調整器を、第２段流体調整器として機能する他の流体調整器に対する第１段流体調整器として使用することができる。

より一般的には、本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、比較的小型の２段式流体調整システムを提供するオプションとして工場で設置されうる。あるいは、本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、１段式調整システムを比較的小型の２段式調整システムに変換するために、別の流体調整器に現場で容易に改造または設置されうる。

図１は、既知のインライン型１段式流体調整器１００の断面図を示す。既知の流体調整器１００は、一般に、下側ケーシングまたは第１の部分１０４および上側ケーシング、ボンネット、または第２の部分１０６を含む全体が円柱の本体、ハウジング、またはケーシング１０２を有する。第１の部分１０４および第２の部分１０６は、それぞれの嵌合ネジ１０８および１１０によってネジ込み式に係合される。第１の部分１０４は、パイプまたは他の流体移送管に係合する雌ねじ１１４を有する入口ポート１１２を含む。さらに、ほこりおよび／または他の破片が調整器を汚染し、その運転を損なうことを防止するために、フィルタまたはスクリーン１１６が入口ポート１１２内に設けられる。第１の部分１０４はまた、弁組立体１１８を保持または案内する。弁組立体１１８は、流体流制御部材またはプラグ１２０を含み、流体流制御部材またはプラグ１２０は、調整器１００への流体の流れを制御するために、入口１１２に流体連通する通路１２４の開口またはオリフィス１２２に対して移動する。流体流制御部材またはプラグ１２０は、第１のハウジング部分１０４の穿孔部１２８に滑動可能に係合するステム１２６に固定される。Ｏリング１３０は、穿孔部１２８の壁部とステム１２６との間に外周シールを形成する。ステム１２６は、上側部分または第２のケーシング部分１０６内に滑動可能に係合するピストン１３２と一体形成されている。Ｏリング１３４は、上側部分または第２のケーシング部分１０６の内壁１３６に対するシールを提供する。ピストン１３２の上面１３８は、パイプまたは他の流体移送管を受け入れるための雌ねじ１４２を含む出口圧力ポート１４０に流体連通する。

図１からはっきりと分かるように、穿孔部１２８は、通路１４４および１４６を介して出口ポート１４０に流体連通する。したがって、プラグ１２０がオリフィス１２２から離隔すると、流体は、出口１４０での圧力を増加させるように、入口１１２から出口１４０に流れうる。圧縮バネ１４８は、ピストン１３２と第１の部分または下側ケーシング部分１０４の座部１５０との間に配設される。ピストン１３２と座部１５０との間のチャンバ１５２は、開口１５４を介して大気に連通しているため、調整器１００の運転中、大気圧のままである。

運転中、バネ１４８は、ピストン１３２を付勢し、したがって、弁１１８がノーマリオープン構成を提供するように、プラグ１２０がオリフィス１２２から離隔する。したがって、出口１４０に大気圧を超える圧力が存在しない場合は、弁１１８は完全にオープン状態である。さらに、入口１１２が、出口１４０に加圧流体を送るにつれて、出口１４０の圧力が上昇し、ピストン１３２の上面１３８に対する圧力が上昇し、プラグ１２０がオリフィス１２２に向かって付勢され、それにより、入口１１２から出口１４０への流体の流れが制限される。出口１４０の圧力が十分に高い場合、力均衡状態が達成される（すなわち、バネによって加えられる圧力が、出口１４０の圧力に対して均衡することになる）ため、出口１４０の圧力は、入口１１２の圧力よりも低い実質的に一定の圧力である。こうした流体調整器の力均衡ベースの動作はよく知られており、したがって、本明細書ではより詳細には述べられない。

図２は、モジュラー式インライン型流体調整器２０２が調節可能な調整器２０４内に設置された例示的な２段式流体調整システムまたは組立体２００を示す。図２の実施例では、モジュラー式インライン型流体調整器２０２は、第１段インライン型流体調整器として機能し、調節可能な流体調整器２０４は、モジュラー式インライン型流体調整器２０２に直列に流体連通する第２段インライン型流体調整器として機能する。調節可能な流体調整器２０４は、ダイアフラム２０８、バネプレート２１０、およびバネ２１２に作動可能に結合される弁組立体２０６を含む。ダイアフラム２０８、バネプレート２１０、およびバネ２１２のすべてが、弁組立体２０６を通って流れる流体を制御するために、従来方式で協働する。さらに、調節可能な流体調整器２０４の調整される出力圧力は、手動操作可能なアジャスタまたはノブ２１４によって設定または調節されることができる。このアジャスタ２１４は、回転されると、ネジ付きロッド２１６にバネ２１２の圧縮を変更させる。

モジュラー式インライン型流体調整器２０２は、入口２２０および調節可能な流体調整器２０４の本体２２７内の開口２２６のネジ付き内面２２４に係合するネジ付き外面２２２を有する本体２１８を含む。ネジ付き内面２２４は、本体２１８のネジ付き外面２２２、あるいは別法として、圧力供給管または供給ラインに直接結合するために、ネジ付きカップリング、継手などを受け入れるサイズに作られ構成されることができる。同様に、入口２２０は、圧力供給管または供給ラインをモジュラー式インライン型流体調整器２０２に結合するために、ネジ付きカップリング、継手などを受け入れる雌ネジ付き内面２２８を含むことができる。モジュラー式インライン型流体調整器２０２は、キャビティ２３１内に配設され、ステム２３６を介して圧力検知部材またはピストン２３４に結合されたプラグ２３２を有する弁組立体２３０を含む。弁組立体２３０は、入口２２０からオリフィス２３８および通路２４０、２４２、２４４を通って弁２０４の入口２４６に至る流体の流れを制御するために、従来方式で動作する。バネ２４８は、ピストン２３４と本体２１８のバネ座２５０との間に配設される。バネ２４８は、調整器２０２の出口通路２４２において所望の調整圧力を提供するサイズに作られ構成されることができる。さらに、キャビティ２３１は、通路２５２を介して大気圧に連通することができる。

図３は、別の例示的なモジュラー式インライン型流体調整器３００を示す。例示的な調整器３００は、図２に示す例示的な調整器２０２を実装するために使用される構成要素に類似または同一の多数の構成要素を使用して実装されることができる。これらの類似または同一の構成要素は、図２に関連して使用される同じ参照番号でラベル付けされる。図２に示す例示的なモジュラー式インライン型流体調整器２０２とは異なり、図３の例示的なモジュラー式インライン型流体調整器３００は、本体２１８にネジ込み式に係合するねじ３０４を有する外側本体、ケーシング、またはハウジング３０２を含む。さらに、この外側本体、ケーシング、またはハウジング３０２は、出口通路３０８および雄ネジ付き外面３１０を有する継手または突出部３０６を含む。

図４は、既知の調節可能な調整器４００上に設置された図３の例示的なモジュラー式インライン型流体調整器３００を示す。図４に示すように、例示的なインライン型流体調整器３００の継手３０６は、流体調整器４００の入口４０２にネジ込み式に係合されるため、例示的なモジュラー式インライン型流体調整器３００は、調節できない第１段流体圧力調整器を形成し、調節可能な調整器４００は、第２段流体調整器として機能する。

本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器２０２および３００は、有利には、既に現場で設置された別の流体調整器の内にまたはその上に別の調整段を容易かつ迅速に設置するために使用される。たとえば、既存の流体調整器が所望の出力圧力調整性能を提供することができない場合、この既存の流体調整器の入口からすべての入口継手を取り外し、モジュラー式インライン型流体調整器２０２および３００の１つを既存の流体調整器の入口にネジ込み式に結合させ、次いで入口継手（複数可）を新たに設置したモジュラー式インライン型流体調整器の入口に結合することによって、本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器２０２および３００が設置されうる。

本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器２０２および３００は、全体が円柱状であるとして示したが、代わりに任意の他の形状（複数可）が使用されうる。たとえば、使用されるケーシングまたは本体は、多角形（たとえば、長方形）断面を有することができる。さらに、本明細書で述べる例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、他の弁の入口に流体連通するものとして、また、ピストン作動式の弁を使用するものとして述べられるが、これらの例示的なモジュラー式インライン型流体調整器は、代わりに別の流体調整器の制御圧力出力または出口に結合されうる、かつ／または、代わりにダイアフラム作動式弁が使用されうる。

ある製造方法、製造装置、および製造製品が本明細書で述べられたが、本特許の適用範囲はこれらに限定されない。むしろ、本特許は、文字通りにまたは均等論の下で添付請求項の範囲内に十分に入るすべての製造方法、製造装置、および製造製品を包含する。

Claims

流体調整装置であって、
流体入口ポートおよび流体出口を画定する本体を備える流体調整器であって、前記流体入口ポートは、１段式流体調整に関連するカップリングまたは２段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成され、前記モジュラー式インライン型流体調整器は、流体調整装置を１段式流体調整器から２段式流体調整器に変更するために前記流体入口ポート内に実質的に配置されるように構成される、流体調整器と、
前記流体出口の圧力に基づいて前記弁組立体を通る流体の流れを制御する、弁組立体に作動可能に結合されたダイアフラムと、
を備える流体調整装置。
前記流体入口ポートは、前記モジュラー式インライン型流体調整器によって係合されるネジ付き部分を備える請求項１に記載の流体調整装置。
前記流体入口ポートは、前記モジュラー式インライン型流体調整器の大部分を受け入れるキャビティを備える請求項１または２に記載の流体調整装置。
前記モジュラー式インライン型流体調整器は、
弁プラグと、
前記弁プラグによって係合される弁座と、
前記弁座に対する前記弁プラグの位置を制御するために、前記弁プラグに作動可能に結合された圧力検知部材と、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の流体調整装置。
前記圧力検知部材は、前記流体入口ポートに滑動可能に係合するように構成される請求項４に記載の流体調整装置。
前記モジュラー式インライン型流体調整器は、前記圧力検知部材を付勢する付勢要素をさらに備える請求項４または５に記載の流体調整装置。
前記圧力検知部材はピストンを備える請求項４から６のいずれか１項に記載の流体調整装置。
前記モジュラー式インライン型流体調整器は、前記圧力検知部材に結合されたステムの少なくとも一部分を受け入れるガイドであって、前記圧力検知部材の移動を少なくとも部分的に誘導するための、ガイドを備える請求項４から７のいずれか１項に記載の流体調整装置。
２段式流体調整器は、インライン２段式流体調整器である請求項１から８のいずれか１項に記載の流体調整装置。
前記流体入口ポートは、前記流体入口ポートが前記モジュラー式インライン型流体調整器を受け入れると、前記流体入口ポートの一部分を大気圧に連通する通路を画定する請求項１から９のいずれか１項に記載の流体調整装置。
流体調整装置であって、
流体入口ポートおよび流体出口を画定する本体を備える流体調整器であって、前記流体入口ポートは、１段式流体調整に関連するカップリングまたは２段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成され、前記モジュラー式インライン型流体調整器は、
弁プラグと、
前記弁プラグによって係合される弁座と、
前記弁座に対する前記弁プラグの位置を制御するために、前記弁プラグに作動可能に結合された圧力検知部材と、を備え、前記モジュラー式インライン型流体調整器が前記流体入口ポートによって受け入れられると、前記流体調整器のサイズを実質的に変更することなく、１段式流体調整器から２段式流体調整器に変化する、
流体調整器を備える流体調整装置。
前記流体入口ポートは、前記モジュラー式インライン型流体調整器によってネジ込み式に係合されるネジ付き部分を備える請求項１１に記載の流体調整装置。
前記圧力検知部材は、通路であって、通路を通る流体の流れを可能にするための、通路を画定する請求項１１または１２に記載の流体調整装置。
前記圧力検知部材は、前記流体入口ポートに滑動可能に係合するように構成される請求項１１から１３のいずれか１項に記載の流体調整装置。
２段式流体調整器は、インライン２段式流体調整器である請求項１１から１４のいずれか１項に記載の流体調整装置。
前記流体入口ポートは、前記流体入口ポートが前記モジュラー式インライン型流体調整器を受け入れると、前記流体入口ポートの一部分を大気圧に連通する通路を画定する請求項１１から１５のいずれか１項に記載の流体調整装置。
前記モジュラー式インライン型流体調整器は、前記圧力検知部材に結合されたステムの少なくとも一部分を受け入れるガイドであって、前記圧力検知部材の移動を少なくとも部分的に誘導するための、ガイドを備える請求項１１から１６のいずれか１項に記載の流体調整装置。
流体調整装置を１段式流体調整器から多段式流体調整へ現場で変換する方法であって、
流体調整器の入口ポートであって、前記カップリングまたは多段式流体調整に関連するモジュラー式インライン型流体調整器を交換可能に受け入れるように構成される、入口ポートから１段式流体調整に関連するカップリングを取外すことと、
前記流体調整器のサイズを実質的に変更することなく前記流体調整装置を１段式流体調整器から多段式流体調整器に変更するために、前記入口ポートに前記モジュラー式インライン型流体調整器を挿入することと、
を含む方法。
前記入口ポートに前記モジュラー式インライン型流体調整器を挿入することは、前記流体調整器および前記モジュラー式インライン型流体調整器を結合することを含む請求項１８に記載の方法。
前記入口ポートに前記モジュラー式インライン型流体調整器を挿入することは、前記モジュラー式インライン型流体調整器を前記入口ポートにネジ込み式に係合させることを含む請求項１８または１９に記載の方法。