JP2019510179A5 - バルブ及びバルブを動作させる方法 - Google Patents

Description

図１は、そのような従来技術のバルブの断面の概略図である。ここで、バルブ１００は、バルブプレート１５０と流体ブロック１４０との間に形成されたアセンブリキャビティ１１０内に配置されたバルブアセンブリ１０２を含む。流体ブロック１４０は、流体ブロック１４０のバルブシート１１２を通ってアセンブリキャビティ１１０に開口する入口流体流路１４２および出口流体流路１４４を含む。入口流体流路１４２は、ポンプ、容器など（図示せず）の流体源（例えば、プロセス流体など）に連結されてもよい。バルブアセンブリ１０２は、アセンブリキャビティ１１０内に配置され、ダイヤフラム１２０、ダイヤフラムスペーサ１３０、およびプランジャ１６０を含む。ダイヤフラムスペーサ１３０は、流体ブロック１４０に近接したアセンブリキャビティ１１０内のダイヤフラム１２０と、流体ブロック１４０から遠位にかつバルブプレート１５０の近位にあるアセンブリキャビティ１１０内に配置されたプランジャ１６０と、の間に配置される。

バルブキャビティ１７０は、ダイヤフラムスペーサ１３０と流体ブロック１４０のバルブシート１１２との間のアセンブリキャビティ１１０の部分から形成される。特に、円周チャネル１４２は、バルブシート１１２の円周上の流体ブロック１４０に形成されてもよい。この円周チャネル１４２は、十分な結合力がバルブプレート１５０に加えられた場合に、ダイヤフラム１２０のリップ１２２を捕捉し、ダイヤフラムスペーサ１３０の肩部１３２と協働してダイヤフラム１２０を保持するように構成される。ダイヤフラム１２０は、バルブキャビティをプロセス流体側と非プロセス流体側とに分離する。具体的には、バルブアセンブリ１０２は、ねじなど（図示せず）の締結具を使用して流体ブロック１４０に連結されたアセンブリキャビティ１１０およびバルブプレート１５０に配置されてもよい。結合力（例えば、ねじに対するトルク）は、バルブプレート１５０の肩部１５２がダイヤフラムスペーサ１３０の対応する肩部１３４に力を加えるようにすることができる。次にダイヤフラムスペーサの肩部１３２は、ダイヤフラム１２０をチャネル１４２に保持するために、流体ブロック１４０のチャネル１４２に捕捉されたダイヤフラム１２０のリップ１２２に力を加える。

バルブ１００を閉じて出口流体流路１４４を通って流体を流入させることが望ましい場合には、圧力源から流体経路１５４を介して（例えば、圧力源から継手１９０を通る空気またはガスなどの加圧作動流体の適用によって）プランジャ１６０に正圧を加えることができる。一実施形態では、この圧力は約６０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）であってもよい。空気圧キャビティ１８０内のプランジャ１６０への正圧の印加は、プランジャ１６０を流体ブロック１４０に向かって駆動する。プランジャ１６０が流体ブロック１４０に向かって駆動されると、プランジャステム１６２がダイヤフラムスペーサ１３０の中央開口部を通ってダイヤフラムボス１２４を駆動し、次にダイヤフラム１２０を流体ブロック１４０のバルブシート１１２に押し付けて、バルブキャビティ１７０内の流体を出口流体流路１４４に通し、バルブ１００を閉じる。圧力源から流体流路１５４を通って作動流体に正圧力を印加し続けることによって、空気圧キャビティ１８０内の圧力を維持して、ダイヤフラム１２０をバルブシート１１２に押し付けることによってバルブ１００を閉位置に維持することができる。

ダイヤフラムスペーサ２３０は、流体ブロック２４０に近接したアセンブリキャビティ２１０内のダイヤフラム２２０と、流体ブロック２４０から遠位にかつバルブプレート２５０の近位にあるアセンブリキャビティ２１０内に配置されたプランジャ２６０と、の間に配置される。バルブキャビティ２７０は、ダイヤフラムスペーサ２３０と流体ブロック２４０のバルブシート２１２との間のアセンブリキャビティ２１０の部分から形成される。特に、円周チャネル２４２は、バルブシート２１２の円周上の流体ブロック２４０に形成されてもよい。この円周チャネル２４２は、十分な結合力がバルブプレート２５０に加えられた場合に、ダイヤフラム２２０のリップ２２２を捕捉し、ダイヤフラムスペーサ２３０の肩部２３２と協働してダイヤフラムアセンブリ２１９を保持するように構成される。具体的には、バルブアセンブリ２０２は、ねじなど（図示せず）の締結具を使用して流体ブロック２４０に連結されたアセンブリキャビティ２１０およびバルブプレート２５０に配置されてもよい。結合力（例えば、ねじに対するトルク）は、バルブプレート２５０の肩部２５２がダイヤフラムスペーサ２３０の対応する肩部２３４に力を加えるようにすることができる。次にダイヤフラムスペーサの肩部２３２は、ダイヤフラム２２０のリップ２２２をチャネル２４２に保持するために、流体ブロック２４０のチャネル２４２に捕捉されたダイヤフラム２２０のリップ２２２に力を加える。

動作中、バルブ２００を開くために、流体流路２５４は、（例えば、加圧源からの継手２９０を介した真空またはより低い圧力の適用によって）真空または減圧にさらされる。真空または減圧の適用の結果、空気圧キャビティ２８０内のプランジャ２６０の背面側に力が加えられ、プランジャ２６０を流体ブロック２４０から離れる方向に引く。プランジャ２６０が流体ブロック２４０から遠ざかるにつれて、プランジャステム２６２はダイヤフラムスペーサ２３０の中央開口部を介してダイヤフラムボス２２４を引き、ダイヤフラム２２０を流体ブロック２４０のバルブシート２１２から離れる方向に引き、バルブ２００を開く。さらに、流体流路２５４を通る真空または減圧の適用によって加えられる力は、ダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０の領域のダイヤフラム２２０の背面側に直接適用されて、バルブ２００を開くことができ、プランジャ２６０内の流体流路２６６およびプランジャキャビティ２６８と、ダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４を通る流体流路２２６とが協働して、流体流路２５４とダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０の環状空間との間の流体連通が可能になる。一実施形態では、バルブ２００の構成要素のサイズは、プランジャ２６０の背面側が流体ブロック２４０から離れたバルブプレート２５０のアセンブリキャビティ２１０の壁に達すると、ダイヤフラム２２０の背面側がダイヤフラムスペーサ２３０の面２３９と接触するように構成され、これによりバルブキャビティ２７０のプロセス流体容積部分を最大にしながらバルブキャビティ２７０を形成するバルブキャビティ２７０の作動流体容積部分を減少または排除する。バルブキャビティ２７０の作動流体容積部分およびバルブキャビティ２７０のプロセス流体容積部分は、ダイヤフラム２２０によって分離されている。

ダイヤフラムアセンブリ２１９は、アセンブリキャビティ２１０内のバルブキャビティ２７０をプロセス流体側と作動流体側（ダイヤフラム２２０の背面側とダイヤフラムスペーサ２３０の表面２３９との間の空間）に流体的に分離する。バルブ２００を閉じて出口流体流路２４４を通って流体を流入させることが望ましい場合には、圧力源から流体経路２５４を介して（例えば、圧力源から継手２９０を通る空気またはガスなどの加圧作動流体の適用によって）プランジャ２６０に正圧を加えることができる。一実施形態では、この圧力は約６０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）であってもよい。空気圧キャビティ２８０内のプランジャ２６０への正圧の印加は、プランジャ２６０を流体ブロック２４０に向かって駆動する。プランジャ２６０が流体ブロック２４０に向かって移動すると、プランジャステム２６２がダイヤフラムスペーサ２３０の中央開口部を通ってダイヤフラムボス２２４を駆動し、次にダイヤフラム２２０を流体ブロック２４０のバルブシート２１２に押し付けて、流体を出口流体流路２４４を介してバルブキャビティ２７０内に押し込み、入口流体流路および出口流体流路２４４を封止することによってバルブ２００を閉じる。

図７は、バルブアセンブリキャビティ７１０内のプランジャ７６０を備えるバルブ７００を示し、プランジャは、プランジャステム７６２に形成されたプランジャキャビティ７６８、プランジャを貫通するプランジャ流体流路７６６を含む。プランジャ流体流路７６６は、バルブプレート７５０の作動流体キャビティ７８０とプランジャキャビティ７６８とを流体接続する。バルブ７００は、バルブアセンブリキャビティ７１０内にダイヤフラムアセンブリ７１９を有し、ダイヤフラムアセンブリ７１９は、ダイヤフラム７２０およびボス７２４を有する。ダイヤフラムアセンブリのいくつかの実施形態では、ダイヤフラムはボスに連結される。バルブ内で、ダイヤフラムアセンブリ７１９は、ダイヤフラムスペーサ７３０とバルブアセンブリキャビティ７１０内の流体ブロック７４０との間に固定することができる。ダイヤフラムアセンブリ７１９は、アセンブリキャビティ７１０内のバルブキャビティ７７０をプロセス流体側と作動流体側（ダイヤフラム７２０の背面とダイヤフラムスペーサ７３０表面７３９との間の空間）に流体的に分離する。ボス７２４は、ダイヤフラムスペーサ７３０の通路を介してプランジャステム７６２に連結されている。ボス７２４は、作動流体キャビティ７８０、プランジャキャビティ７６８、およびバルブキャビティ７７０の作動流体側を流体的に相互接続する、ボス７２４を貫通して形成されたボス流体流路７２６を備える。バルブキャビティ７７０の作動流体容積部分およびバルブキャビティ７７０のプロセス流体容積部分は、ダイヤフラム７２０によって分離される。

いくつかの実施形態では、バルブ７００、プランジャ流体流路７６６およびボス流体流路７２６は、ダイヤフラム７２０の背面とダイヤフラムスペーサ７３０との間のバルブキャビティ７７０の流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または低減される前に、作動流体キャビティ７８０内の圧力の変化によってプランジャ７６０がバルブプレート７５０内の作動流体キャビティ７８０に向かって、または作動流体キャビティ７８０から離れるように並進するように、長さおよび断面を有する。

Claims (6)

1. バルブであって、
   プロセス流体入口およびプロセス流体出口を備える流体ブロックであって、作動流体キャビティと、前記流体ブロックによって形成されたアセンブリキャビティおよび前記流体ブロック内に配置されたバルブアセンブリと、を備える流体ブロックと、
   前記アセンブリキャビティ内のバルブキャビティであって、前記アセンブリキャビティ内のダイヤフラムスペーサとバルブシートとの間に形成されたバルブキャビティと、
   前記アセンブリキャビティ内のプランジャであって、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、前記作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、プランジャと、
   前記アセンブリキャビティ内のダイヤフラムアセンブリであって、ダイヤフラムおよびボスを備え、前記ダイヤフラムスペーサと前記流体ブロックとによって前記アセンブリキャビティ内に固定され、前記バルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離する、ダイヤフラムアセンブリと、を備え、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの中央通路を介して前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記作動流体キャビティと、前記プランジャキャビティと、前記バルブキャビティの前記作動流体側との間の流体連通を提供する、前記ボスを貫通して形成された流体流路を備える、バルブ。
2. 前記プランジャ流体流路およびボス流体流路は、前記ダイヤフラムの背面と前記ダイヤフラムスペーサとの間の前記バルブキャビティの前記作動流体側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または前記圧力が低減される前に、前記作動流体キャビティ内の圧力の変化によって前記プランジャが前記作動流体キャビティに向かって、または前記作動流体キャビティから離れるように並進するように、長さおよび断面を有する、請求項１に記載のバルブ。
3. バルブを動作させる方法であって、
   プランジャの背面およびダイヤフラムアセンブリ内のダイヤフラムの背面に流体力を加えることであって、前記プランジャおよび前記ダイヤフラムの前記背面は流体結合されている、流体力を加えることと、
   バルブアセンブリキャビティ内で前記プランジャを移動させることであって、前記プランジャは、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、バルブプレートの作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、前記プランジャを移動させることと、
   前記バルブを開閉するためにバルブシートに前記流体力を加えることによって、前記バルブアセンブリキャビティ内の前記ダイヤフラムおよびダイヤフラムアセンブリを移動させることと、を含み、前記ダイヤフラムアセンブリはダイヤフラムおよびボスを備え、前記ダイヤフラムアセンブリは、ダイヤフラムスペーサと前記バルブアセンブリキャビティ内の流体ブロックとの間に固定され、かつ、前記バルブアセンブリキャビティ内のバルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離し、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの通路を通って前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記ボスを貫通して形成され、かつ、前記作動流体キャビティ、前記プランジャキャビティ、および前記バルブキャビティの前記作動流体側を流体的に相互接続するボス流体流路を備える、方法。
4. 前記流体力は、真空、あるいはプランジャ流体流路および前記プランジャの前記プランジャキャビティおよび前記ダイヤフラムアセンブリの前記ボスを貫通する流体流路を通る作動流体の減圧によって印加され、前記プランジャおよび前記ダイヤフラムアセンブリは、前記プランジャ流体流路と前記ダイヤフラムの背後の前記バルブキャビティの前記作動流体側の環状空間との間の流体連通を可能にするように協働する、請求項３に記載の方法。
5. 入口流体流路から前記バルブキャビティのプロセス流体側に流体を導入するステップをさらに備える、請求項３に記載の方法。
6. 前記プロセス流体は、１００〜２００００センチポアズの粘度を有する、請求項３に記載の方法。