JP2017510775A - 制御弁のための流路速度調整器 - Google Patents

Abstract

流路速度調整器は、制御弁（１１１）の制御部材（１２４）を、縮小された流れ領域を削減するかまたは排除しながらシートリング（１２６）の非常に近くで動作させ、流速変動を大幅に削減することができ、密封要素（１２８）とシートリング（１２６）の間の流れをより平滑化することができる。結果、比較的柔らかな素材で作られた密封要素は、高い流速による損傷の恐れなく用いられるであろう。

Description

本開示は概して流体制御弁に関し、より詳細には、流体制御弁のための流路速度調整器に関する。

流体制御装置は、制御弁及びレギュレータを含む様々なカテゴリの機器を含む。そのような制御装置は、化学的処理システム、天然ガス送達システム等のそこを通じる流体の流れを制御するための流体処理制御システムに連結するのに適している。各制御装置は、流体流路を定義し、かつ流路の寸法を調整する制御部材を含む。例えば、図１は、弁本体１２及びアクチュエータ１４を含む既知の制御弁レギュレータアセンブリ１０を描写する。弁本体１２は、流路１６を定義し、かつスロート１８を含む。図１では、レギュレータアセンブリ１０はフローアップ構造で構成される。アクチュエータ１４は、上部アクチュエータケーシング２０、下部アクチュエータケーシング２２、ダイヤフラム３２を含むダイヤフラムサブアセンブリ３０、及び制御部材２４を含む。

制御部材２４は、上部及び下部アクチュエータケーシング２０、２２の中に配置され、かつダイヤフラムサブアセンブリ３０にわたる圧力の変化に応じた二方向性再配置に適している。そのような構成では、制御部材２４は、スロート１８を通じる流体の流れを制御する。いくつかの適用では、保持器３１は、制御部材２４の底に固定される。保持器３１は、密封要素２８を制御部材２４の底へ固定する。保持器３１は、概して凸形状である制御部材２４の遠位にあり、密封要素２８を超えて外側に伸び、かつレギュレータアセンブリ１０が開放位置にある時、流体が流れて行く下面３３を含む。さらに、レギュレータアセンブリ１０は、弁本体１２のスロート１８に配置されたシートリング２６を含む。弁本体１２の吐出圧力が高い時、制御部材２４の密封要素２８は、シートリング２６と密封するように係合し、かつスロート１８を閉じてもよい。同様に、アクチュエータ１４にいかなる圧力もない、またはダイヤフラム３２に障害がある状態では、上部アクチュエータケーシング２０の輪状空洞部３６内に配置されたコイルばね３４は、制御部材２４を閉鎖位置へとバイアスをかける。そういったレギュレータは、「フェールクローズ」レギュレータとして一般に知られている。「フェールオープン」レギュレータは「フェールクローズ」レギュレータと同じように動作するが、ダイヤフラムに障害がある状態では、ばねは制御部材を閉じるよりむしろ開けてバイアスをかける。

ここで図２を振り返ると、保持器３１がより詳細に説明される。保持器３１は、複数の留め具３５により制御部材２４の底に固定される。密封要素２８は、保持器３１の上面３７と制御部材２４から外側に向けて放射状に伸びる被覆フランジ３９の間に配置される。保持器３１の底面３３は、制御部材２４の縦軸Ａに近接し、少し離れたところで制御部材２４の縦軸Ａと垂直に伸びる第１部分３３ａと、密封要素２８に向けて放射状に上昇する角度にある第２部分３３ｂを含む。一般的に言うと、第２部分３３ｂは縦軸Ａに対して約３０°の角度である。均衡のとれた弁が望まれる場合には、均衡空洞４１は、保持器３１を通じて伸びてもよい。均衡空洞４１が保持器を通じて伸びる時、第１部分３３ａは、均衡空洞４１の端から外側に伸びてもよい。均衡空洞４１は、制御部材２４の縦軸Ａと一致する縦軸を有するシリンダ状の開口である。言い換えると、保持器３１は、縦軸Ａと一致する縦軸を有する。

一般的に、特定動作用の弁のサイズは、動作時間のほとんどにおいて動く制御部材２４の８０％半ばで制御部材２４が通常動作するよう決定される。８０％半ばで動作することで、シートリング２６と密封要素２８の間の流れは予測可能であり、かつ平滑である。し
かしながら、いくつかのケースでは、適切なサイズの弁は利用されず、最適なものより大きい弁が用いられる場合がある。このケースでは、制御部材２４及び密封要素２８はよって、シートリング２６に比較的近い、例えばシートリング２６へと動く制御部材２４の２０％に最も近い範囲内での時間のほとんどで動作してもよく、縮小された流れ領域を形成するので、密封要素２８とシートリング２６の間に比較的高い変動流速度を引き起こすこれらの高い流速は、比較的柔らかい密封要素２８に損傷を与える場合があり、制御部材２４の遮断能力に影響を与える。

流路速度調整器は、制御弁の制御部材に、縮小された流れ領域を削減するかまたは排除しながらシートリングの非常に近くで動作させ、密封要素とシートリングの間の変動流速度を大幅に削減することができる。結果、比較的柔らかな素材で作られた密封要素は、損傷の恐れなく用いられるであろう。

ある従来の制御弁の側面図の断面である。 制御部材の一部及び図１における従来の制御弁の弁シートの側面図の断面である。 制御部材の一部及び本開示の教示に従い構築された流路速度調整器を含む弁シートの側面図の断面である。

ここで図３を振り返ると、本開示の教示に従い構築された密封要素アセンブリ１１１が説明される。密封要素アセンブリ１１１は、図１の制御弁１０といったような既知の制御弁へと挿入されてもよい。密封アセンブリ１１１が既知の制御弁へと挿入される時、特大の弁は、好ましくない縮小された流れ領域及び密封要素１２８に損傷を与え得る高い変動流速度を生じることなく、特定動作に用いられてもよい。

本体部分を有する保持器１３１は、複数の留め具１３５により制御部材１２４の底に固定される。いくつかの実施形態では、保持器１３１を制御部材１２４に固定する他の方法は、例えば、締まりばめ、溶接、接着剤、または他の固定要素といったもので用いられてもよい。密封要素１２８は、保持器１３１の上面１３７と制御部材１２４から外側に向けて放射状に伸びる被覆フランジ１３９の間に配置される。保持器１３１の底面１３３は、制御部材１２４の縦軸Ａに近接し、少し離れたところで制御部材１２４の縦軸Ａと平行に伸びる第１部分１３３ａと、第１部分１３３ａから密封要素１２８に向けて放射状に上昇する角度にある第２部分１３３ｂを含む。一般的に言うと、第２部分１３３ｂは、縦軸Ａに対して６０°よりも大きい角度である。言い換えると、縦軸Ａと第２部分の底面の間に形成される角度Ｚは、６０°よりも大きく、好ましくは６０°よりも大きいが９０°以下であり、より好ましくは７０°と８０°の間である。これらの範囲にある角度は、速度変動の平滑を最適化し、よって密封要素１２８の損傷を減少する。

均衡のとれた弁が望まれる場合には、均衡空洞１４１は保持器１３１を通じて伸びてもよい。均衡空洞１４１が保持器を通じて伸びる時、第１部分１３３ａは、均衡空洞１４１の端１４３に平行に伸びてもよく、第１部分１３３ａは、制御部材１２４から離れて縦方向外側に伸びるプラグ伸張１４５を形成する。いくつかの実施形態では、プラグ伸張は実質的にシリンダ状の形状であってもよい。均衡空洞１４１は、制御部材１２４の縦軸Ａと一致する縦軸を有するシリンダ状の開口である。言い換えると、保持器１３１は、縦軸Ａと一致する縦軸を有する。

第２面１３３ｂは、第１面１３３ａから離れて伸びてもよく、かつ密封要素１２８へ向
かい、位置Ｌで密封要素１２８と合う。制御部材１２４が閉鎖位置にある時、距離Ｄが位置Ｌと弁シート１２６の内面１５１の間に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、距離Ｄは第２面１３３ｂの長さのおよそ１０％であってもよい。第２面１３３ｂと弁シート１２６の内面１５１間に距離Ｄを残すことで、密封要素１２８が弁シート１２６に非常に近い時、流れの加速は削減される。結果、制御部材１２４が閉鎖位置に向けて移動するにつれ流速は変動を削減し（すなわち平滑になり）、弁シート１２６及び密封要素１２８の損耗を削減する。

前述を踏まえて、本開示の記述は本発明の実施例を単に供給することとして理解されるべきである。したがって、本発明の要点から逸脱しない変化は、本発明の範囲内にあることを意図している。

Claims (19)

1. 制御弁の制御部材のための保持器であり、縦軸を有する本体部分と、上面と、底面と、を含み、前記底面は前記縦軸及び前記第１部分から離れて伸びる第２部分に平行に伸びる第１部分を有し、前記第２部分は前記縦軸に対して６０°以上の角度である、前記保持器。
2. 前記第２部分が、前記縦軸に対して６０°以上かつ９０°以下の角度である、請求項１に記載の前記保持器。
3. 前記第２部分が、前記縦軸に対して７０°以上かつ８０°以下の角度である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
4. 前記第１部分が、前記本体部分から離れて縦方向外側に伸びるプラグ伸張を形成する、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
5. 前記プラグ伸張が、シリンダ状の形状である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
6. 制御弁のための制御部材アセンブリであり、制御部材と、前記制御部材の一端に固定され、縦軸のある本体部分を有する保持器と、上面と、底面と、を含み、前記底面は前記縦軸と平行に伸びる第１部分及び前記第１部分から離れて伸びる第２部分を有し、前記第２部分は前記縦軸に対して６０°以上の角度であり、前記保持器の前記上面と前記制御部材の間に配置された密封要素と、弁シートと、を含む前記制御部材アセンブリ。
7. 前記第２面が、前記密封要素に向けて伸び、前記制御部材が閉鎖位置にある時に第１位置で前記密封要素と合い、前記第２面と前記弁シートの内面が互いに距離を置いて離間していてもよい、請求項６に記載の前記制御部材アセンブリ。
8. 前記距離が、前記第２面の長さのおよそ１０％であってもよい、先行請求項のいずれか１項に記載の前記制御部材アセンブリ。
9. 前記第２部分が、前記縦軸に対して６０°以上かつ９０°以下の角度である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
10. 前記第２部分が、前記縦軸に対して７０°以上かつ８０°以下の角度である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
11. 前記第１部分が、前記本体部分から離れて縦方向外側に伸びるプラグ伸張を形成する、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
12. 前記プラグ伸張が、シリンダ状の形状である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
13. 流路及びスロートを有する弁本体と、前記弁本体内に配置された制御部材と、前記スロートに近接する前記弁本体内に配置された弁シートと、前記制御部材の一端に取り付けられた保持器と、を含む制御弁であり、前記保持器は縦軸のある本体部分を有する保持器と、上面と、底面と、を含み、前記底面は前記縦軸と平行に伸びる第１部分及び前記第１部分から離れて伸びる第２部分を有し、前記第２部分は前記縦軸に対して６０°以上の角度であり、前記制御弁は前記保持器の前記上面と前記制御部材の間に配置された密封要素を
    含み、前記制御部材は、前記スロートを通じる流体の流れを防ぐ閉鎖位置にある前記弁シートと前記密封要素を接触させるよう前記弁本体内で縦方向に移動可能である、前記制御弁。
14. 前記第２面が、前記密封要素に向けて伸び、前記制御部材が閉鎖位置にある時に第１位置で前記密封要素と合い、前記第２部分が前記弁シートの内面と距離を置いて離間していてもよい、請求項１３に記載の前記制御部材アセンブリ。
15. 前記距離が、前記第２面の長さのおよそ１０％であってもよい、先行請求項のいずれか１項に記載の前記制御部材アセンブリ。
16. 前記第２部分が、前記縦軸に対して６０°以上かつ９０°以下の角度である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
17. 前記第２部分が、前記縦軸に対して７０°以上かつ８０°以下の角度である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
18. 前記第１部分が、前記本体部分から離れて縦方向外側に伸びるプラグ伸張を形成する、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。
19. 前記プラグ伸張が、シリンダ状の形状である、先行請求項のいずれか１項に記載の前記保持器。

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