JP5209646B2 - 流動体流動調節装置 - Google Patents

Description

本開示は、広く流動体の流動の調節器に関し、特に、弁座へ力を配する変形可能な弁部材を含む、高圧流動体の流動を調節する装置に関する。

産業的な処理プラントでは、例えば、任意の処理作業において、ガスまたは流動体の流れを調節する等の幅広い用途において、調節弁が用いられている。ガスの流れの規制においては、高圧でのガスの高い流速に適応する調節弁が要求される。このような調節弁の製造者は、当該弁が、当該弁の製造の間に生成または残存する粒子が混入されていないことを保証するほうがよい。しかしながら、例えば、金属の削りくず等の粒子混入の不存在を確実とする厳格な製造過程にもかかわらず、調節弁は、製造の間または後での調節弁に粒子が導入されるかたちで、混入に悩まされるであろう。この混入物の存在は、調節弁の主たる弁口（例えば、弁座）の部分に害（damage）を与え、重大な漏れを生じさせるであろう。

流動体調節装置は、流入口および流出口を有するハウジングと、弁通路においての弁座であって延伸直径二次面（larger diameter second surface）へ広がる一次直径面（first diameter surface）を規定している弁座と、前記弁座に係合するように移動可能である弁部材と、を含んでいる。前記弁部材は、前記弁座の前記一次直径面に係合（engage）するとともに前記二次面に変形可能に係合する変形可能な部材を有している。

図１は、流動体流動調節弁の一例を示す断面図である。 図２は、図１の円で囲まれた部分の拡大図である。

一般に、本実施例の装置は、さまざまな種類の流動体流動処理において流動体の流動を調節する用途に用いられるであろう。さらに、本実施例は、工業的処理産業のための製品の流れの制御に関して記述されていることをここに申し述べるが、本実施例は、異なる目的のさまざまな処理制御動作に、より広く適用することができるであろうことをここに申し述べる。

図１は、流動体流動調節弁１００の一例を説明する断面図である。本実施例の流動体流動調節弁１００は、チャンバー１１３を規定する上部ハウジング１１２、流入口チャンバー１３２を規定する下部ハウジング１１４、およびネジ接続１１８で上部ハウジング１１２により支えられている調整ハウジング１１６を有する、本体またはハウジング１１０を含んでいる。調整ネジ１２０は、調整ハウジング１１６のネジ線１２４で支えられているネジ末端１２２を有している。調整ネジ１２０は、調整ハウジング１１６および上部ハウジング１１２内に位置する弾性部材または荷重バネ１２８に接する末端部在１２６に係合している。下部ハウジング１１４は、流入口１３０および流出口１４０を含んでいる。流入口１３０は、弁バネ１５５を設けている流入口チャンバー１３２に連通している。主弁は、概して、基準数表示１６０により指定されている。弁バネ１５５は、弁幹１６２を上部ハウジング１１２に向かって強制するために、弁幹１６２の下部末端１６１に係合している。弁幹１６０は、変形可能な弁部材１６４を有している。図２に明確に示すように、変形可能な弁部材１６４は、幹キャップ１６８で取り決められた開口（オリフィス）または通路１６７の弁座１６６を係合する平坦傾斜面１６４Ｂを、概して有している。図１からすぐわかるように、幹キャップ１６８は、流出口１４０に連通する通路１４２へ流動体の流動を許可する側面開口１６９を含んでいる。

図１を参照すれば、弁ガイド１８０は、上部ハウジング１１２および下部ハウジング１１４の間に局在している。弁ガイド１８０は、弁幹１６２を受ける中央開口１８２と、それを通す流動体を流動させるための半径方向外側の直通開口１８４と、を有する。弁幹１６２は、ネジ線１８６でねじ切られて、可動センサー１９０に係合するように上方へ延びている。可動センサー１９０は、上部ハウジング１１２のチャンバー１１３の内部に局在している。ダイヤフラム２００は、センサーフランジ１９２と弁ガイド１８０との間に延びている。

荷重バネ１２８は、下部ハウジング１１４に向かって上記センサー１９０および弁幹１６２を下向きに促すために、上記センサー１９０の内部で受けられている。調整ネジ１２０は、上記センサー１９０および弁幹１６２の上で、荷重バネ１２８の力を調整する（adjust）ために回転できるようになっている。

図２は、図１において円で囲った主弁１６０の部位の拡大図である。変形可能な弁部材１６４は、弁幹１６２を乗せる単一の部材である。変形可能な弁部材１６４は、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはＰＣＴＦＥ（ネオフロン（商標））あるいはポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））等、弁座１６６を係合するときに十分に変形できるようになっている、多数の非金属素材で形成することができる。変形可能な弁部材１６４は、通路１６７を閉じるために、弁座１６６を係合し、それゆえ流動体の流動を妨げる。弁座１６６は、角１７０を有する一次直径面１６６Ａを含み、延伸直径二次面１６６Ｂにおいて半径方向の外部に延びている。図２に示すように、延伸直径二次面１６６Ｂは、一次直径面１６６Ａから段を形成することで平坦な角度を持った面となっており、変形可能な弁部材１６４の平坦傾斜面１６４Ｂに平行に配置される。また、延伸直径二次面１６６Ｂは、例えば、一次直径面１６６Ａから段を形成しないが一次直径面１６６Ａと同様の１以上の面または角、一次直径面１６６Ａから段を形成する１以上の凹凸、あるいは、一次直径面１６６Ａから段を形成する他の形状等、他の形状で構成することもできる。

運転中、本実施例の流動体流動調節弁１００は、流入口１３０で、高圧の液体（fluid）またはガス、例えば、塩化水素等を入れられる。最初に、上記流動体流動調節弁１００は、荷重バネ１２８が弁幹１６２を上方へ移動させるために弁バネ１５５を許可するように、調整ネジ１２０が上方に引き上げられているので、閉じている。変形可能な弁部材１６４は、主弁１６０を閉じるために弁座１６６（図２参照）に係合されている。調整ネジ１２０が回転されて下方に進めば、荷重バネ１２８は、変形可能な弁部材１６４を弁座１６６から離れて移動させるために、上記センサー１９０および弁幹１６２に下向きの力を与え、主弁１６０の通路１６７を通して流れるガスを許可する。通路１６７が開いたとき、流入口チャンバー１３２内に流れこんだガスは、当該通路１６７を介して上記幹キャップ１６８を通過し、側面開口１６９並びに通路１４２を介して、流出口１４０を通過する。

本実施例の流動体流動調節弁１００は、所望の圧力で液体（fluid）またはガスの流れの調節を成し遂げる。もし、主弁１６０を介して流れるガスにおいて所望の圧力よりも大きければ、ガスの下流圧力（例えば、流出口１４０での）は増加することになるので、上記センサー１９０に圧力を加えるガス圧力の増加が生じる。上記増加したガス圧は、弁座１６６へ係合するように変形可能な弁部材１６４が移動し、主弁１６０を閉じるために、上記センサー１９０およびこれに付随する弁幹１６２が上側に移動させる。特に、上記センサー１９０およびこれに付随する弁幹１６２は、上記増加した圧力により上側に強制され、変形可能な弁部材１６４を弁座１６６の一次直径面１６６Ａに係合させる（図２参照）。変形可能な弁部材１６４の一次直径面１６６Ａへの係合は、通路１６７を閉じる。

しかしながら、例えば金属やすり粉等の粒子が、本実施例の流動体流動調節弁１００の製造中または製造後に、当該弁１００に導入された場合、このような粒子は、通路１６７の十分な閉鎖を妨げる可能性がある。例えば金属やすり粉等の混入物の存在は、通路１６７を介して上記ガスの流れの継続をもたらすとともに、下流のガス圧において継続した増加をもたらすことになる。上記下流のガス圧の継続した増加は、上記センサー１９０に対するガス圧の増加をもたらす。上記センサー１９０が、増加したガス圧によって上側に強制されると、弁部材１６４は、本実施例の流動体流動調節弁１００の動作の間、通常起こるよりも増加した力で、一次直径面１６６Ａを係合する。弁座１６６は、一次直径面１６６Ａでの変形可能な弁部材１６４についての、このような大きな係合力にも適応することができる。変形可能な弁部材１６４が、一次直径面１６６Ａに対して上側へ移動するにつれて、変形可能な部材１６４は、平坦傾斜面１６４Ｂが延伸直径二次面１６６Ｂを同時に係合するまで、一次直径面１６６Ａにおいて受け入れるために変形する。平坦傾斜面１６４Ｂおよび延伸直径二次面１６６Ｂは、通常、お互い平行であり、このように、それらの係合は、延伸直径二次面１６６Ｂの上で、平坦傾斜面１６４Ｂによって及ぼされる力の実質的な同一の配置をもたらす。上記力の実質的な同一の配置は、変形可能な弁部材１６４が通路１６７を閉じることができないように害されることを防いでいる。もし、弁部材１６４が、通路１６７を介して上記ガスが流れ続ける程度に害されれば、本実施例の流動体流動調節弁１００は、上記ガス流れにおける下流圧の重大な変動を引き起こすことがあり得る。このように、一次直径面１６６Ａおよび延伸直径二次面１６６Ｂでの平坦傾斜面１６４Ｂの同時の係合は、弁部材１６４が害されることと、本実施例の流動体流動調節弁１００を介して液体（fluid）またはガスの望ましくない流れをもたらすこととを防いでいる。

本実施例の調節弁１００の主弁１６０が害されることが結果として生じうる他の状況、例えば、流入口１３０へ連通している流体圧が、本実施例の流動体流動調節弁１００によって正常に入れられるよりも大きい状況、あるいは、主弁１６０が過度の循環にさらされている状況等、が存在するのであれば、変形可能な弁部材１６４が、このような害を防ぐために上述したように変形することができる。

特定の実施例の装置がここには記載されているが、本特許の覆われる範囲はこれに限定されない。というよりも、本特許は、文字通りにも均等論の元でも付属している請求の範囲に公正に含まれる全ての方法、装置および製品を保護している。

Claims (12)

1. 流入口および流出口を有するハウジングと、
   弁通路においての弁座であって、一次直径面および延伸直径二次面を有し、前記一次直径面は、１つの角を有し、かつ、当該一次直径面の半径方向の外部にある前記二次面に延びており、前記二次面は、前記一次直径面から段を形成し、かつ、前記一次直径面に対して傾斜している構成を有する弁座と、
   前記弁座に係合する可動弁部材であって、前記弁通路を閉じるために前記弁座の前記角および前記一次直径面に係合し、さらに前記二次面にも同時に係合するまで、前記一次直径面を受け入れ可能に変形するよう設けられており、前記延伸直径二次面に平行な面を有する変形可能部材を有する、弁部材と、
   前記流出口での圧力に応答するように設けられるセンサーであって、前記流出口で圧力が第一の増加となったときに前記弁通路を閉じるために、前記変形可能部材を、前記一次直径面に対して係合するまで移動させるとともに、前記流出口での圧力が継続した第二の増加となったときに、前記変形可能部材を、力の増加により、前記弁座に対して前記二次面に係合するように強制させるセンサーと、
   を備えている、流動体流動調節装置。
2. 前記二次面は平坦な面として構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記二次面は、少なくとも１つの第２の角または凹凸を備えている、請求項１に記載の装置。
4. 前記弁部材は、調整可能な弾性部材によって移動可能となる幹を含んでいる、請求項１に記載の装置。
5. 前記装置は圧力調節弁である、請求項１に記載の装置。
6. 前記圧力調節弁は、不平衡調節弁である、請求項５に記載の装置。
7. 前記センサーは、さらに、上部ハウジングによって規定されるチャンバ内に位置するセンサーフランジと、
   前記センサーフランジおよび前記弁の弁ガイドの間に延伸するダイヤフラムと、を備えている、
   請求項１に記載の装置。
8. 弁通路で弁座を経由して流出口と連通する流入口を有し、前記弁座は、一次直径面および延伸直径二次面を有し、前記一次直径面は、１つの角を有し、かつ、当該一次直径面の半径方向の外部にある前記二次面に延びており、前記二次面は、前記一次直径面から段を形成し、かつ、前記一次直径面に対して傾斜している構成を有しているハウジングと、
   前記弁座に係合する可動弁部材であって、弾性部材に動作可能に結合される幹と変形可能部材とを含んでおり、当該変形可能部材は、前記弁通路を閉じるために、前記二次面に同時に係合するまで、前記弁座の前記角および前記一次直径面に係合して、前記一次直径面を受け入れ可能に変形するよう設けられる、弁部材と、
   を備えており、
   前記変形可能部材は、前記二次面に平行な面を有している、流動体流動調節弁。
9. 前記流出口での圧力に応答するよう設けられ、前記流出口で圧力が第一の増加となったときに前記弁通路を閉じるために、前記変形可能部材を、前記一次直径面に対して係合するまで移動させるとともに、前記流出口での圧力が継続した第二の増加となったときに、前記変形可能部材を、力の増加により、前記弁座に対して前記二次面に係合するように強制させるセンサーを、さらに備えている、請求項８の流動体流動調節弁。
10. 前記弾性部材は、前記幹の上で力を変えるために調整可能となっている、請求項９の流動体流動調節弁。
11. 前記流動体流動調節弁は、不平衡調節弁である、請求項１０の流動体流動調節弁。
12. 前記変形可能部材は、非金属材料製であり、前記弁座は金属製である、請求項１１の流動体流動調節弁。

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