JP4814296B2 - 流体用減圧レギュレータ - Google Patents

流体用減圧レギュレータ Download PDF

Info

Publication number
JP4814296B2
JP4814296B2 JP2008272171A JP2008272171A JP4814296B2 JP 4814296 B2 JP4814296 B2 JP 4814296B2 JP 2008272171 A JP2008272171 A JP 2008272171A JP 2008272171 A JP2008272171 A JP 2008272171A JP 4814296 B2 JP4814296 B2 JP 4814296B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
valve stem
regulator
flange
lever
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008272171A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009064458A (ja
Inventor
ネイル アーサー アッカーマン,
デビッド イー. ウルムス,
エリック マシュー クイジャノ,
ジェームス シー. ホーキンス,
ハロルド ジョー マッキニー,
チャン リン,
Original Assignee
フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US10/400,704 priority Critical
Priority to US10/400,704 priority patent/US6968857B2/en
Application filed by フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー filed Critical フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー
Publication of JP2009064458A publication Critical patent/JP2009064458A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4814296B2 publication Critical patent/JP4814296B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0675Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting on the obturator through a lever
    • G05D16/0683Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting on the obturator through a lever using a spring-loaded membrane
    • G05D16/0686Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting on the obturator through a lever using a spring-loaded membrane characterised by the form of the lever
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7793With opening bias [e.g., pressure regulator]
    • Y10T137/7822Reactor surface closes chamber
    • Y10T137/783Reactor operatively connected to valve by mechanical movement
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7793With opening bias [e.g., pressure regulator]
    • Y10T137/7831With mechanical movement between actuator and valve

Description

本発明は、一般的にレギュレータに関するものであり、さらに詳細にいえば、流体用減圧レギュレータに関するものである。

たとえオイル配管分配システム、ガス配管分配システム、化学プロセスなどの如き工業プロセスにおいて流体の圧送を制御するにあたり、このような分配システムまたはプロセスのうちで大量のまたは高流量のプロセス流体を必要とする部分においては比較的高圧でプロセス流体を圧送する必要があることが多い。高圧力のプロセス流体が分配システムまたはプロセスを移動する間に、プロセス流体の圧力が一または複数のポイントにおいて降下させられ、プロセス流体を使用または消費するサブシステムへ少量のプロセス流体が低圧力で供給されうる。

通常、流体用減圧レギュレータは、プロセス流体の圧力の降下および制御を行うために用いられる。一般的に、流体用減圧レギュレータは、流体流路に直列に設けられる弁の絞りを変更する。このようにして、流体用減圧レギュレータは、流体流量および/または当該レギュレータの下流側流出口に生じる圧力を制御することが可能となる。通常、流体用減圧レギュレータは、パイロット作動式制御機構または直動式制御機構を用いて構築される。

通常、パイロット作動式流体レギュレータは、比較的小さな表面積を有するパイロットステージダイアフラムを備えている。通常、パイロットステージダイアフラムは、レギュレータの出力側圧力に応答し、比較的大きな表面積を有するダイアフラムを用いる第二制御ステージまたは主制御ステージを駆動させる。この主制御ステージの大きい方のダイアフラムによって、レギュレータ弁の駆動に必要な大きな力がもたらされる。

直動式流体レギュレータでは、流体出力圧力がレギュレータ弁に直接接続される単一のかつ比較的大きなダイアフラムに主に作用するように、パイロットステージが削除されている。こうすることにより、直動式流体レギュレータは、比較的小さな取り付けエンベロープを有する比較的小型のハウジングに設けられうる。

各々が異なる用途に適した異なる一組の設計特徴を有しうる多種多様な流体用減圧レギュレータが通常利用可能である。たとえば消費者地域(たとえば、住宅地域もしくは商業ビル地域)または他の保管配送ポイント(custody transfer point)において天然ガスの圧力を制御するために用いるように設計されている流体用減圧レギュレータは、通常、比較的正確である必要がある。レギュレータの高い精度は、高い比例帯ゲイン(すなわち、高いメカニカルゲイン)を得るようにレギュレータを構成することにより通常達成される。高い比例帯ゲインを達成するために複数の因子が変えられる。たとえば、レギュレータダイアフラム面積およびてこ比(すなわち、ダイアフラムの単位移動量をそれにより生じる弁棒および弁体の移動量で除算したもの)によって、レギュレータの比例帯ゲインが実質的に制御される。一般的にいえば、ダイアフラム面積が大きければ大きいほど、レギュレータによる圧力降下が大きくなるので、その分だけ、てこ比が減少することになる。てこ比の減少により、レギュレータに対する比例帯ゲインが上昇するため、レギュレータがその出力圧力を制御することができる精度が上昇する。

その一方で、液化石油(LP)ガスの分配の制御に用いられるように設計される流体用減圧レギュレータは、比較的小型であるため、これらのレギュレータは、限定空間(たとえば、タンクドーム)に容易に取り付けることが可能である。LPガス用途では、正確さは、天然ガス用途におけるほど重要ではない。したがって、LPガスレギュレータの取り付けエンベロープを最小限に抑えるために、比較的小さなダイアフラムが用いられうる。これに加えて、LPガス用途に用いられる減圧レギュレータは、比較的大きな圧力降下を制御することを要求されることが多く、また、これらのレギュレータの比例帯ゲインが小さいため、上記の用途において一般的に存在する不安定性問題が減少する。

したがって、減圧レギュレータの用途が異なると性能要求項目が異なることが従来より問題であった。設計段階において妥協が必要となるため、異なる用途に対して異なるレギュレータが設計されていた。たとえば、天然ガスシステムにおける使用に合わせて設計されている圧力レギュレータにあっては、天然ガスレギュレータ用の取り付けエンベロープが比較的大きいため、LPガスシステム内において使用するには適切ではない場合が多い。さらに、天然ガスレギュレータの比例帯ゲインが比較的大きいため、LPガス用途において遭遇することが多い大きな圧力降下に通常付随した不安定性問題がさらに悪化させられる。同様に、LPガスシステムに用いられるように設計された減圧レギュレータは、比例帯ゲインが比較的に小さいため、天然ガスシステムにおいて使用するには十分正確でないことが多い。

一つの実施形態によれば、流体レギュレータは、ハウジングと、第一の半径およびこの第一の半径よりも大きな第二の半径を有したフランジとを備えている。第一の半径はフランジの内側部を画定しており、第二の半径は、流体レギュレータの取り付けエンベロープを画定している。フランジは複数の凸部を有しうる。これらの複数の凸部は、その第一の凸部と第二の凸部とが第一の円周方向の間隔だけ離れ、その第二の凸部と第三の凸部とが第二の円周方向の間隔だけ離れるように、円周方向に離隔されている。さらに、上記の複数の凸部の各々は、フランジにより4つを超える開口部が提供されるべく、締結手段を受け入れるように構成される少なくとも一つの開口部を備えうる。

他の実施形態によれば、流体レギュレータは、ハウジングと、このハウジング内に配置されたダイアフラムとを備えている。また、流体レギュレータは、ハウジング内に配置される弁をさらに備えうる。この弁は、弁座と、弁体と、弁棒と、弁体のシール面が弁座と実質的に同一の面上にあるように弁棒を保持するように構成されている弁ガイドとを備えうる。また、この流体レギュレータは、弁棒に結合される第一の端部と、ダイアフラムに結合される第二の端部とを有するレバーをさらに備えうる。このレバーの第一の端部は、弁棒の長手方向の軸に非平行な方向に弁棒を力で移動させるために弁棒に接続されうる。

さらに他の実施形態では、流体レギュレータは、ハウジングと、このハウジング内に配置されたダイアフラムとを備えている。また、この流体レギュレータは、ハウジング内に設けられる弁をさらに備えうる。弁は、弁座と、弁体と、弁棒とを備えうる。弁棒は、弁座の方向に向かう弁体の移動を制限するように構成されるストッパを有しうる。

図1は、公知の直動式流体用減圧レギュレータ100を示す断面図である。図1に示されている直動式流体用減圧レギュレータ100は、たとえば、天然ガスの流量および/または圧力の制御に用いられうる。図1に示されているように、流体レギュレータ100は、比較的高圧力のプロセス流体が存在するプロセス流体流入口102と、流体レギュレータ100が低い調整圧力でプロセス流体を供給する流体流出口104とを備えている。流体レギュレータ100は、それぞれ対応するフランジ部110、112で結合される上側ハウジング部106および下側ハウジング部108を備えている。

ダイアフラム114は、フランジ部110とフランジ部112との間に挟まれている。ダイアフラム114は、出力圧力制御キャビティまたは出力圧力制御チェンバ116を形成しており、この出力圧力制御キャビティまたは出力圧力制御チェンバ116は、流体レギュレータ100を囲む周囲環境(たとえば、大気圧)に対してシーリングされているとともに、正常状態では、上側キャビティまたは上側チェンバ118に対してシーリングされている。ダイアフラム114にあっては、図1に示されているような環状ロール部120を備えることにより、ダイアフラム114全体にわたる圧力変化に応答してダイアフラム114が実質的に線形に移動することを可能としている。

流体レギュレータ100は、弁座124を有する弁組立体を備えており、この弁座124には、流体流入口102を流体流出口104に連通させる流路126が貫通している。また、弁組立体122は、弁棒130に接続されている弁体128をさらに備えている。弁ガイド132は、弁棒130および弁体128が弁棒130の長手方向の軸に沿ってスライドするときに、弁体128のシール面133が弁座124と実質的に同一面上に維持されるように弁棒130を保持する。

レバー134は、支点136により、下側ハウジング部108に固定されている。図示され、以下でさらに詳細に記載されるように、レバー134の第一の端部138は、弁棒130に結合され、レバー134の第二の端部140は、ダイアフラム114に結合されている。また、レバー134は、弁棒130の端部144と接触するストッパ142をさらに備えている。以下でさらに詳細に記載されるように、ストッパ142は、支点136を中心とするレバー134の反時計回りの回転、すなわち弁座124の方向に向かう弁棒130および弁体128の移動を制限する。

動作において、バネ146は、ダイアフラム114を下側ハウジング部108の方向に向かって付勢することにより、レバー134の第二の端部140を力で下方に押し、レバー134の支点136を中心にして時計回りに回転させるようになっている。レバー134を支点136を中心にして時計回りに回転させることにより、レバー134の第一の端部138が弁座124から離れるように移動し、よって、弁棒130および弁体128が弁座124から離脱する。これに加えて、ストッパ142は、弁棒130の端部144と接触状態におかれていない。弁体128が弁座124から分かれるとまたは離隔すると、流路126は、流体流入口102を出力圧力制御チェンバ116および流体流出口104に連通させる。このように、弁組立体122は、ノーマルオープン状態になるように構成されている。

加圧流体が流入口102から入り、流路126を通って、出力圧力制御チェンバ116内に移動すると、出力圧力制御チェンバ116内および流出口104の圧力が上昇する。出力圧力制御チェンバ116内の圧力が上昇すると、ダイアフラム114は、バネ146に対抗して力により上方に移動され、レバー134の第二の端部140が上側ハウジング部106の方向に向かって引っ張られる。このようなレバー134の第二の端部140の上方への移動により、レバー134が、支点136を中心として反時計回りに回転し、レバー134の第一の端部138を、弁棒130の長手方向の軸に沿って弁座124の方向に移動させる。このように、レバー134の第一の端部138は、弁体128を弁座124の方向に向かって力により押すことにより、弁組立体122の流体流量の絞りを増すようになっている。弁組立体122は、弁体128と弁座124との間のギャップまたは分離の比較的小さな変化に対して流体流量を比較的大きく変化させるように構成されている。この結果、出力圧力制御チェンバ116の圧力は、(所与の出力制御圧力に対して)平衡ポイントに達しやすい。この平衡ポイントでは、それに対応する出力圧力制御チェンバ116内の固定ポイントまたは固定位置へレバー134の第二の端部140を移動させるために、ダイアフラム114がバネ146に対抗して移動させられる。

出力圧力制御チェンバ116内の過剰圧力(たとえば、超過気圧状態)により弁体128のシール面133に対する損傷(たとえば、へこみまたは他の歪み)を防止するために、ストッパ142は、弁棒130の端部144と接触して支点136を中心とするレバー134の反時計回りの回転を制限するように構成されている。このように回転を制限することにより、弁棒130の長手方向の軸に沿った弁棒130および弁体128の移動が制限され、弁体128が弁座124に対して移動させられうる力の量が制限される。また、ストッパ142は、チェンバ116内の出力圧力が所定の最大限界値を超えた場合に安全弁150が機能することを可能としている。

図1に示されているように、制御ポイント(すなわち、弁体128が弁座124の直ぐ近くにある平衡ポイント)において、レバー134の第一の端部138により弁棒130に対して加えられる力は、弁棒130の長手方向の軸に対して略平行(同軸)である。換言すれば、レバー134の第一の端部138は、弁棒130の長手方向の軸に対して直角な方向には全く力を加えていない(すなわち、ガイド132に対抗して弁棒130の側面方向に荷重をかけていない)。この結果、弁棒130および弁体128は、弁棒130とガイド132との間にほんの僅かな摩擦しか存在しないため弁棒130の長手方向の軸に沿った移動が比較的自由になっている。この長手方向に沿った移動が自由であることが、レバー134の第一の端部138と弁棒130との間の係合に存在しうる僅かな弛みまたはガタにより、悪い方向に導かれる。動作においては、弁棒130の長手方向の軸に沿った移動が自由であるため、流体レギュレータ100の前後において大きな圧力降下が必要とされるような用途(たとえば、LPガス制御用途)では、弁棒130および弁体128の振動(したがって、出力圧力の振動)が制御ポイントにおいて引き起こされる場合がある。この振動により、出力圧力制御が劣悪なものとなり、弁体128および弁座124などの如きレギュレータのコンポーネントが早期に摩耗および/または故障してしまいうる。

図1に示されている流体レギュレータ100のさらなる問題は、ストッパ142がレバー134と一体化されていることである。残念なことには、(下側ハウジング部108に取り付けられている)支点136の位置、レバー134の寸法および弁棒130に関する許容誤差は加算(stack up)されうる。この許容誤差が加算されることにより、ストッパ142が弁棒130の端部144に接触したときに弁体128を弁座124に対して移動させる力の量に、比較的広範囲の変動がもたらされうる。

また、許容誤差が加算されることにより、安全弁150の性能(たとえば、リリーフ圧力)に害を及ぼしうる。具体的にいえば、ダイアフラム114の上方への移動がストッパ142により制限されるポイントが変わるにつれて、バネ146により安全弁150に対して負荷されている事前荷重力も変わる。たとえば、ダイアフラム114の上方への移動が上側ハウジング部106により近いところで停止されるように許容誤差が加算さられる場合、バネ146によりダイアフラム114に対して、すなわち安全弁150に対して負荷される事前荷重力(pre−load force)は大きくなる。その結果、安全弁150が開く圧力が大きくなる。もちろん、ダイアフラム114の上方への移動が上側ハウジング部106から離れたところで停止されように許容誤差が加算される場合、上記の安全弁が開く圧力は小さくなる。

図2は、直動式流体用減圧レギュレータ200の一例を示す断面図である。一般的に、流体レギュレータ200は、デザインおよび動作において、図1に示されている流体レギュレータ100と同等である。しかしながら、以下に、流体レギュレータ200と公知の流体レギュレータ100との間の複数の差異を詳細に記載する。

レギュレータ200は、弁組立体202を備えており、この弁組立体202は、弁座204と、弁体206と、この弁体206に接続されている弁棒208と、弁体206のシール面212が弁座204のシール面214と実質的に同一面上にあるように弁棒208を保持する弁ガイド210とを備えている。レバー216は、支点220により、レギュレータ200の下側ハウジング部218に固定されている。レバー216は、弁棒208に結合されている第一の端部222と、ダイアフラム226に結合されている第二の端部224とを備えている。

図1に示されている公知のレギュレータ100とは異なり、弁棒208はストッパ228を備えている。このストッパ228は、弁棒208上に一体的に形成されてもよいし、または、弁棒208に適切に固定される別個のコンポーネントであってもよい。いずれの場合であっても、ストッパ228により、弁体206のシール面212の損傷(たとえば、へこみ、切削など)を防止するため、弁棒208の、すなわち弁体206の弁座204の方向へ向かう線形移動(すなわち、弁ガイド210内の長手方向の軸に沿った弁棒208の移動)が制限される。ストッパ228を弁棒228に固定することにより、許容誤差の加算が著しく減少され、結果として、停止ポイントにおいてシール面212に対して負荷される力がより正確に制御されうる。これに加えて、停止ポイントの制御が向上されることにより、レギュレータ200の圧力降下させる性能が向上する。

図3は、他の公知の流体レギュレータ300を示す部分断面図である。この流体レギュレータ300は、LPガスシステム内で頻繁に用いられる減圧レギュレータの典型的な一例である。図3に示されているように、レギュレータ300は、レバー306を介してダイアフラム304に作用可能に結合されている弁組立体302を備えている。弁組立体302は、弁座308と弁体310とを備えている。弁体310は、弁棒312に固定されており、弁棒312は、弁ガイド314により支持されている。レバー306は、ピンまたはポスト316を介して弁棒312と結合され、支点318を中心にして回転し、弁棒312および弁体310を、弁棒312および弁ガイド314の長手方向の軸に沿って弁座308に向かう方向にまたは弁座308から離れる方向に移動させる。

図3に示されているようにレバー306およびピン316が公知のように構成されている場合、レバー306によりピン316、すなわち弁棒312に対して負荷される力は、参照番号320の矢印により表されるように弁棒312の長手方向の軸に対して略平行(たとえば、同軸)である。この結果、弁棒312には弁ガイド314に対する側面方向の荷重がかけられないので、弁棒312と弁ガイド314との間の摩擦が最小限に抑えられる。摩擦が最小限に抑えられる結果として、たとえばピン316とレバー306との間の係合にガタまたは弛みが存在すると、とくにレギュレータ300が大きな圧力降下を制御している場合には、制御ポイントにおいて弁棒312および弁体310(ならびに出力制御圧力)が振動することが可能となりうる。

図4は、図2および図3に示されているレギュレータ200、300などの如き圧力レギュレータ内で用いられうるレバー構造400の一例を示す部分断面図である。図4に示されているように、レバー402は、支点406により、レギュレータハウジング404に結合されている。弁組立体408は、弁座410と、弁体411と、弁棒412とを備えている。この弁棒412は、レバー402の凹部416内に配置される凸部414を備えている。この凸部414は、凹部416を介してレバー402との係合を維持するための円柱状のピンであってもよいしその他の適切な形状であってもよい。

図4に示されているように、凹部416は、レバー402により凸部414に対して加えられる合力が弁棒412の長手方向の軸に対して平行または同軸にならないような形状になっている。このような合力ベクトルの一例が参照番号420で示されている。図4に示されている凹部416の形状は、凸部414と接触する凹部416の壁が弁棒412の長手方向の軸に対して直角にならないような角度に形成されている。この結果、凹部416の壁と凸部との間の接触ポイントが、参照番号420で示された合力ベクトルを表す矢印の先端部に位置する。このようにして、レバー402は、弁棒412の長手方向の軸に対して直角なかつ相当量の力(すなわち、合力420のうちの弁棒412の長手方向の軸に対して直角な成分)を弁棒412上に印加する。

弁棒412の長手方向の軸に対して直角に加えられる力は、弁ガイド418に対抗して側面方向の荷重をかけることにより、弁棒412と弁ガイド418との間の摩擦力を上昇させる。この摩擦力の上昇は、制御ポイントにおける弁棒412および弁体411の振動を実質的に最小化または削除するように機能し、圧力降下が大きな場合であっても非常に安定なレギュレータを提供する。

もちろん、図4に示されている凹部416は、レバー402が弁棒412の長手方向の軸に対して同軸でもなければ平行でもない力を弁棒412に対して加えることを可能とするために用いられうる凹状の幾何学形状の一例にすぎない。一般的に、弁ガイド418と弁棒412との間に十分な摩擦力を発生させるために用いられうる弁棒412の長手方向の軸に対して直角な成分を有する合力を弁棒412上に加えるならば、レバー402と凸部414との間にいかなる機械的な係合を用いてもよい。

さらに、図2に示されているストッパ228と同等または同一のストッパ422が備えられてもよい。ストッパ228の場合と同様、ストッパ422によって、弁座410および弁体411の損傷および/または過度の摩耗を防止するために弁棒412および弁体411の線形移動が制限される。

図5は、たとえば図1に示されているレギュレータ100のフランジ部110、112の如き圧力レギュレータのフランジを実現するために通常用いられる、公知のレギュレータ本体のフランジ構造500を示す平面図である。図5に示されているように、フランジ構造500は、第一の半径を有する内側面502と、第一の半径よりも大きな第二の半径を有する外側面504とを備えている。したがって、フランジ構造500は、均一な幅(すなわち、第二の半径と第一の半径との間の差)のリングを形成している。また、フランジ構造500は、均一に円周方向に離隔された複数の開口部(そのうちの一つが506例示されている)をさらに備えている。換言すれば、これらの開口部の各々の間の円周方向の距離(circumferential distance)または半径角(radial angle)が実質的に等しい。これらの開口部は、たとえばボルト、セルフタッピングネジ、またはその他の適切な締結部材を受け入れるように構成されている。

図5に示されている公知のフランジ構造500を用いた合わせフランジは、安価な平形ガスケットを用いて通常シーリングされている。残念なことには、図5に示されているフランジ構造500の均一な締結部材間隔では、レギュレータ装着用のエンベロープが比較的大きくなる。

図6は、圧力レギュレータの装着用エンベロープを小さくするために通常用いられる、他の公知のレギュレータのフランジ構造を示す平面図である。図6に示されているように、このフランジ構造600は、4つの耳部または凸部602、604、606、608を備えている。これらの耳部602〜608の各々は、それに対応する開口部610、612、614、616を有しており、これらの開口部は、たとえばセルフタッピングボルトまたはセルフタッピングネジの如き締結部材を受け入れるように構成されている。開口部610と開口部612との間の距離および開口部614と開口部616との間の距離は、開口部610と開口部616との間の距離および開口部612と開口部614との間の距離に等しい。

図6の公知のフランジ構造600はレギュレータ搭載用のエンベロープを減少させるために用いられるが、フランジ構造600により用いられる締結部材が比較的少なくこれらの締結部材間の間隔が比較的大きいので、フランジの反りが大きくなる。この比較的大きなフランジの反れを補償して圧力の漏洩を防止するために、フランジ構造600は、ダイアフラムビード用溝(diaphragm bead groove)またはダイアフラムビード用チャンネル(diaphragm bead channel)を備えることで、ビード付きダイアフラム(beaded diaphragm)を使用することを可能としていることが多い。

図7は、図6のフランジ構造600に基づく相互に対向するフランジ704、706をシーリングするためにビード付きダイアフラム702を用いうる方法を示す部分断面図である。図7に示されているように、ビード付きダイアフラム702は、フランジ704のビード用溝またはビード用チャンネル710の中に配置されるビード部708を有している。ビード部708に付随する追加材料がフランジ704、706により変位させられることで、ダイアフラムのビード部708により提供されているビード用チャンネル710に対するシーリングを妥協させることなく、フランジ704、706を曲げる(たとえば、分離させる)ことが可能となっている。

残念なことには、ビード付きダイアフラムは、不良率が高くかつプロセスステップが高価であるため、製造費が高い。これに加えて、フランジ内にビード用溝またはビード用チャンネル(たとえば、図6および図7にそれぞれ対応して示されているビード用チャンネル620、710)を形成するために必要なツーリング(tooling)のために、工具の維持費用が比較的高価なものとなる。具体的にいえば、ツーリングのうちのビード用溝またはビード用チャンネルを形成する堅い半径領域は、熱ストレスに起因する亀裂を受けやすい。

図8は、たとえば図2に示されている流体レギュレータ200の一例の如き流体レギュレータに用いられうるフランジ構造800の一例を示す平面図である。フランジ構造800は、当該フランジ構造800の内側部804を画定する第一の半径802と、この第一の半径802よりも大きくかつ装着用エンベロープ808を画定する第二の半径806とを有している。フランジ構造800は、複数の円周方向に離隔されている耳形状の凸部または耳810、812、814、816を備えている。これらの耳810〜816は、第二の半径806よりも大きい第三の半径826を画定する外側部818、820、822、824をそれぞれ対応有している。

耳810〜816は、それぞれ対応する開口部の対828と830、832と834、836と838、840と842を備えている。これらの開口部828〜842は、たとえばボルト、セルフタッピングネジなどの如き締結部材を受け入れるように構成されている。図8の例に示されているように、開口部828と開口部830との間の円周方向の間隔は、開口部832と開口部834との間、開口部836と開口部838との間、および、開口部840と開口部842との間の円周方向の間隔と実質的に同一である。これに加えて、開口部の対(たとえば、828と830)の間隔は、たとえば開口部830と832との間の円周方向の間隔よりも小さくなっている。図5の公知のフランジ構造500とは異なり、フランジ構造800の一例では、強度を得るために同一の数の締結部材が用いられているものの、装着用のエンベロープが実質的に小さくなっている。これに加えて、図6の公知のフランジ構造600とは異なり、図8のフランジ構造800の一例では、ビード付きダイアフラムの使用を必要とすることなく装着用のエンベロープが小さくなっている。その上、図8のフランジ構造800の一例には、図6に示されている設計の如く公知の4ボルトフランジ設計と比較して締結部材間の最大間隔が小さくなっていることでフランジの曲がりを減少させているために比較的安価な平形ガスケットが用いられうる。

本明細書には流体レギュレータの複数の有利な特徴が記載されている。具体的にいえば、レギュレータの弁棒と一体的に形成されるストッパが開示されている。この一体的に形成されるストッパにより、許容誤差の加算による影響が小さくなり、弁体を弁座に対して移動させる程度をさらに正確に制御することが可能となる。以上のように改良された、弁棒および弁体を弁座に対して移動させる制御は、とくに過剰の圧力の結果としてレギュレータ弁組立体のシール面に対して加えられうる摩耗および/または損傷を著しく減少させるために用いられうる。これに加えて、弁棒および弁体の移動の制御の改良により、レギュレータ安全弁の動作に対するより正確な制御をさらに提供しうる。

弁ガイドに対して弁棒に側面方向の荷重を負荷することにより弁棒と弁ガイドとの間の摩擦を上昇させるようになっているレバー構造が開示されている。詳細にいえば、レバーが弁棒を移動させるのに用いる合力を制御することで弁棒の長手方向の軸に対する直角方向のかつ大きな力成分を得ることにより、弁棒には、弁ガイド内において側面方向の荷重が加えられうる。この側面方向の荷重により、とくにレギュレータにより比較的大きな圧力降下が制御されている場合には、弁棒と弁ガイドとの間の摩擦が制御され、制御ポイントにおける弁棒および弁体の振動が著しく減少させられるかまたは排除される。

また、装着用のエンベロープが小さくかつ(ビード付きのダイアフラムとは対照的に)比較的安価な平形ガスケットが用いられうるようになっているフランジ構造が開示されている。この開示されるフランジ構造では、装着用のエンベロープが小さい公知のフランジ設計の場合においてしばしば直面するフランジ曲げ問題を排除する目的で、フランジの耳または凸部の各々に対して複数の締結部材が使用されている。

本明細書に開示されている弁棒ストッパ、レバー構造およびフランジ構造の特徴は、いずれであっても、ある目的を達成するためにまたはある用途を充足するために、個別に用いられてもよいしまたは任意の所望の組み合わせで用いられてもよい。たとえば、天然ガス用途およびLPガス用途の両方において用いるのに適切なレギュレータ製品を提供するために、三つの特徴すべてを単一のデバイス中に組み入れてもよい。具体的にいえば、装着エンベロープが小さいフランジ構造および側面方向の荷重が負荷される弁棒の特徴は、LPガス用途においてスペースの制約を受けることおよび(出力圧力振動を引き起こす傾向のある)高い圧力降下に遭遇することが多いため、このようなLPガス用途においてとくに有利である。また、このような特徴を備えるレギュレータは、さらに、天然ガス用途を満足させるために必要となる制御精度の要件を充足するように作成されうる。詳細にいえば、開示されているフランジ構造によって、比較的大きなダイアフラムを用いることが可能となるため、比較的小さなてこ比を用いることが可能となる。先に述べたように、てこ比が小さければ、比例帯ゲイン、すなわち出力圧力の制御精度が向上する。

本明細書において幾つかの装置が記載されているが、本発明が網羅する範囲は、それらの装置に限定されるわけではない。それどころか、本特許は、文字通りまたは均等論に従って添付のクレームの範疇に公正に該当する実施形態をすべてを網羅するものである。

公知の直動式流体用減圧レギュレータを示す断面図である。 弁棒と一体に形成されるストッパを用いる直動式流体用減圧レギュレータの一例を示す断面図である。 他の公知の直動式流体用減圧レギュレータを示す部分断面図である。 弁棒に側面方向の荷重をかけるレバー構造を用いた流体レギュレータの一例を示す部分断面図である。 公知の流体レギュレータのフランジ構造を示す平面図である。 他の公知の流体レギュレータのフランジ構造を示す平面図である。 ビード付きダイアフラムが図6に示された流体レギュレータのフランジ構造と用いられる方法示すさらに詳細な断面図である。 取り付けエンベロープを削減しかつ平坦ガスケットとともに用いられうる流体レギュレータのフランジ構造の一例である。

Claims (4)

  1. ハウジングと
    前記ハウジング内に配置されるダイアフラムと、
    前記ハウジング内に配置され、弁座、弁体弁棒および該弁棒を保持する弁ガイドを有する弁と、
    前記弁棒に結合される第一の端部および前記ダイアフラムに結合される第二の端部を有するレバーとを備えており、
    前記弁棒が、前記弁座の方向に向かう前記弁体の移動を制限するように構成されるストッパを備えるとともに、前記レバーの第一の端部に設けられた係合凹部に係合される係合凸部を備え、
    前記係合凹部は、前記係合凸部に接触し且つ前記弁棒の長手方向の軸に対して直角にならない壁部を有し、この壁部から前記弁棒の長手方向の軸に対して直角な方向力成分をこの弁棒に加えることにより、その振動が最小化または削除されるように当該弁棒と弁ガイドとの間の摩擦力を増大させる構成とされてる、流体レギュレータ。
  2. 前記ストッパが前記弁棒と一体化されるように構成される、請求項1記載の流体レギュレータ。
  3. 前記係合凸部が前記弁棒と一体化されるように構成される、請求項1記載の流体レギュレータ。
  4. 流体レギュレータであって、
    ハウジングと、
    内側部を画定する第一の半径および該第一の半径よりも大きくかつ前記流体レギュレータの装着用エンベロープを画定する第二の半径を有するフランジと、
    弁座、弁体および該弁体に結合される弁棒を有する弁と、
    前記弁体のシール面が前記弁座に接触する状態で、両者を同一面上に維持するように前記弁棒を保持する弁ガイドと、
    前記弁棒に結合される第一の端部と、前記流体レギュレータ内に配置されるダイアフラムに結合される第二の端部を有するレバーとを備えており、
    前記フランジが複数の凸部を有し、該複数の凸部のうちの第一の凸部および第二の凸部が第一の円周方向間隔だけ離隔されるとともに該複数の凸部のうちの第二の凸部および第三の凸部が前記第一の円周方向間隔よりも大きい第二の円周方向間隔だけ離隔されるように該複数の凸部が円周方向に離隔され、
    4つの数を超える開口部が前記フランジにより提供されるように、前記複数の凸部の各々が、締結部材を受け入れるように構成される少なくとも一つの開口部を備えており、
    前記弁棒が、前記弁座の方向に向かう前記弁体の移動を制限するように構成されるストッパを備えるとともに、前記レバーの第一の端部に設けられた係合凹部に係合される係合凸部を備え
    前記係合凹部は、前記係合凸部に接触し且つ前記弁棒の長手方向の軸に対して直角にならない壁部を有し、この壁部から前記弁棒の長手方向の軸に対して直角な方向力成分をこの弁棒に加えることにより、その振動が最小化または削除されるように当該弁棒と弁ガイドとの間の摩擦力を増大させる構成とされてる、流体レギュレータ。
JP2008272171A 2003-03-27 2008-10-22 流体用減圧レギュレータ Active JP4814296B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/400,704 2003-03-27
US10/400,704 US6968857B2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Pressure reducing fluid regulators

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006509399 Division 2004-03-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009064458A JP2009064458A (ja) 2009-03-26
JP4814296B2 true JP4814296B2 (ja) 2011-11-16

Family

ID=32989263

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006509399A Active JP4260839B2 (ja) 2003-03-27 2004-03-29 流体用減圧レギュレータ
JP2008272170A Active JP4814295B2 (ja) 2003-03-27 2008-10-22 流体用減圧レギュレータ
JP2008272171A Active JP4814296B2 (ja) 2003-03-27 2008-10-22 流体用減圧レギュレータ

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006509399A Active JP4260839B2 (ja) 2003-03-27 2004-03-29 流体用減圧レギュレータ
JP2008272170A Active JP4814295B2 (ja) 2003-03-27 2008-10-22 流体用減圧レギュレータ

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6968857B2 (ja)
EP (3) EP2278426B1 (ja)
JP (3) JP4260839B2 (ja)
CN (2) CN1764879B (ja)
AU (1) AU2004225127B2 (ja)
BR (1) BRPI0408430B1 (ja)
CA (1) CA2460553C (ja)
RU (1) RU2315348C2 (ja)
WO (1) WO2004088444A2 (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7353834B2 (en) * 2005-08-25 2008-04-08 Dresser, Inc. Variable rate pressure regulator
US20070272313A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Olds Charles M Pressure regulator with improved outlet pressure control
US20080202590A1 (en) * 2007-02-24 2008-08-28 Woodward Governor Company High Efficiency Valve Geometry For Pressure Regulator
RU2470341C2 (ru) * 2007-04-20 2012-12-20 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Встроенное устройство для контроля избыточного давления
CN101641653B (zh) * 2007-04-20 2012-08-29 费希尔控制产品国际有限公司 用于气体调节器的可调节盘机构
EP2634661B1 (en) * 2007-04-20 2018-09-12 Fisher Controls International Llc Secondary seat for gas regulator
CN101663627B (zh) * 2007-04-20 2015-08-19 费希尔控制产品国际有限公司 用于气体调节器的改进流动阀口
EP2140326B1 (en) * 2007-04-20 2017-09-06 Fisher Controls International LLC Gas regulator flow boost cartridge
CA2682841C (en) * 2007-04-20 2015-02-17 Fisher Controls International Llc Service regulator vent
RU2461863C2 (ru) * 2007-04-20 2012-09-20 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Регулятор с повышенной эффективностью прохождения потока газа
US8336574B2 (en) * 2007-04-20 2012-12-25 Fisher Controls International Llc Pressure averaging sense tube for gas regulator
US8256446B2 (en) * 2007-04-23 2012-09-04 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Modular regulator platform
US8281803B2 (en) * 2008-04-18 2012-10-09 Fisher Controls International Llc Balanced port housing with integrated flow conditioning
BRPI0910714B1 (pt) * 2008-04-21 2019-08-13 Emerson Process Man Regulator Technologies Inc dispositivo regulador de fluido
EP2279366B1 (en) * 2008-04-21 2011-11-02 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Valve body with dual sense mechanism
US8485213B2 (en) * 2008-12-17 2013-07-16 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Internal relief valve apparatus for use with loading regulators
US8282134B2 (en) * 2009-05-15 2012-10-09 Cavagna Group Method and apparatus for assembling pressure reducing fuel regulator
CN103671938B (zh) * 2012-09-21 2018-02-13 艾默生过程管理调节技术公司 自对准阀口
CN103711981B (zh) * 2012-10-01 2018-07-24 艾默生过程管理调节技术公司 用于内部记录的致动器的动态压力记录装置以及过压保护装置
WO2014164906A1 (en) 2013-03-11 2014-10-09 Pentair Residential Filtration, Llc Mechanical pressure switch
US9709998B2 (en) 2013-03-14 2017-07-18 Marshall Excelsior Co. Pressure regulator
RU2590177C1 (ru) * 2015-05-27 2016-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" Регулятор давления газообразного топлива
US10527182B2 (en) * 2015-06-23 2020-01-07 Lorax Systems Inc. Pressure regulator with shutoff mechanism
CN106499865A (zh) * 2015-09-06 2017-03-15 费希尔调压器(上海)有限公司 用于流体调节器的带有阻尼器的杠杆组件

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US35146A (en) * 1862-05-06 Improvement in gas-regulators
US997038A (en) * 1909-10-27 1911-07-04 William H Brummer Boiler-feed-pump regulator.
US1965357A (en) * 1934-02-03 1934-07-03 Gen Electric Hollow flanged body portion
US2178819A (en) * 1939-03-20 1939-11-07 Timm Philip Flange clamp for conduits
GB602601A (en) 1945-06-09 1948-05-31 Arthur Philip Glenny Improvements in or relating to regulating valves
US2660834A (en) * 1949-02-11 1953-12-01 California Inst Res Found Pressure regulator
US2789574A (en) * 1954-12-31 1957-04-23 Hannifin Corp Fluid pressure regulator
GB1096772A (en) 1965-03-25 1967-12-29 Eclipse Fuel Engineering Compa Pressure regulating flow control valves
US3443583A (en) * 1967-11-27 1969-05-13 Webb James E High impact pressure regulator
US3754570A (en) * 1972-06-20 1973-08-28 Textron Inc Safety control for fluid pressure regulators
US3892255A (en) * 1973-12-19 1975-07-01 Singer Co Inlet orifice device to control thruput flow for pressure regulators
US4019531A (en) * 1974-12-20 1977-04-26 The Singer Company Inlet orifice device to control thruput flow for pressure regulators
US4067355A (en) * 1976-04-26 1978-01-10 Textron Inc. Gas pressure regulator having high and low pressure shut-off means
US4176677A (en) * 1977-12-09 1979-12-04 Textron Inc. Relay pilot regulator
JPH0426891Y2 (ja) * 1985-04-24 1992-06-29
US4782850A (en) * 1987-05-26 1988-11-08 Fisher Controls International, Inc. Travel stop for diaphragm regulator valve
JP2558356B2 (ja) * 1989-07-28 1996-11-27 アルパイン株式会社 デジタル・アナログ変換器
US5423344A (en) * 1994-01-28 1995-06-13 Miller; Robert S. Gas blanketed liquid storage system, gas pressure regulation device, counterspring regulator and process for gas blanketing a liquid storage vessel
CA2136699C (en) * 1994-11-25 2003-09-30 Stephen A. Carter Three-stage gas pressure regulator
CA2199521C (en) 1994-11-25 2001-05-15 Stephen A. Carter Three stage gas pressure regulator
US5740833A (en) * 1995-03-31 1998-04-21 Fisher Controls International, Inc. Gas pressure regulator
MX9801291A (es) * 1995-08-18 1998-05-31 Fisher Controls Int Estabilizador regulador de fluctuacion de flujo.
US5735309A (en) * 1996-04-29 1998-04-07 Detroit Diesel Corporation Low pressure gaseous fuel pressure regulator for turbocharged gaseous fuel engines
CN2314159Y (zh) * 1997-12-17 1999-04-14 冶金工业部重庆钢铁设计研究院 一种提升阀

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009064458A (ja) 2009-03-26
EP2278426A1 (en) 2011-01-26
EP2278427A1 (en) 2011-01-26
EP2278426B1 (en) 2017-08-23
CA2460553A1 (en) 2004-09-27
BRPI0408430B1 (pt) 2017-06-20
EP2278427B1 (en) 2013-09-25
EP1606678A2 (en) 2005-12-21
US6968857B2 (en) 2005-11-29
WO2004088444A3 (en) 2005-02-03
CN102156490A (zh) 2011-08-17
CN1764879B (zh) 2011-06-01
BRPI0408430A (pt) 2006-03-21
JP4814295B2 (ja) 2011-11-16
JP2009076089A (ja) 2009-04-09
RU2005132998A (ru) 2006-03-10
JP2006523892A (ja) 2006-10-19
CN1764879A (zh) 2006-04-26
RU2315348C2 (ru) 2008-01-20
WO2004088444A2 (en) 2004-10-14
JP4260839B2 (ja) 2009-04-30
AU2004225127B2 (en) 2009-06-11
US20040187930A1 (en) 2004-09-30
CN102156490B (zh) 2014-06-11
EP1606678B1 (en) 2017-05-24
AU2004225127A1 (en) 2004-10-14
CA2460553C (en) 2012-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5913444B2 (ja) 圧力バランストリムを有する圧力負荷供給圧力調整器
US5215286A (en) High pressure diaphragm valve
JP2015008013A (ja) 負荷調整装置とともに使用するための内部逃し弁装置
CN102985730B (zh) 用于流体调节器的阀杆和阀塞装置
US5595209A (en) Fluid pressure regulator establishing a stable output fluid pressure
JP5496183B2 (ja) 二重検知機構を備えたバルブボディ
US6000416A (en) Compact valve with rolling diaphragm poppet
JP5666652B2 (ja) 流体調節器で使用するためのステムガイド
US8210196B2 (en) Vacuum control system and vacuum control method
KR101282925B1 (ko) 유량 조정 밸브
US8205632B2 (en) Fluid flow control device
US5335691A (en) High pressure diaphragm valve
DE69738224T2 (de) Ventil mit einem elastomeren Element
US7878479B2 (en) Adjustment valve
RU2444045C2 (ru) Регулятор давления с управляющей полостью
US20080001110A1 (en) Flow control valve
US2715009A (en) Bellows operated self aligning valve
AU2010241860B2 (en) Self-aligning spring seat for fluid regulator and fluid regulator comprising self-aligning spring seat
AU2012279242B2 (en) Pressure-balanced fluid pressure regulators
JP2008249002A (ja) 圧電素子駆動式制御弁
US6708712B2 (en) Pressure regulator utilizing a disc spring
RU2476743C2 (ru) Металлическая уплотнительная прокладка с эластомерной подложкой для использования с регуляторами для текучей среды
EP1970610B1 (de) Vorrichtung zur Regelung eines fluiden oder gasförmigen Mediums
EP1143176A2 (de) Absperrventil
US4228820A (en) Seat guided poppet valve having flow and dampening control means

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100831

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20101126

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20101201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110802

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4814296

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250