JP5296055B2 - モジュール式の調節器アセンブリ - Google Patents

Description

本出願は、2007年4月23日付の米国特許仮出願第60/913,463号の利益を主張し、この米国特許仮出願は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。本発明は、広くは、流体調節器に関し、さらに詳しくは、調節器を幅広い用途に合わせて構成することを容易にするモジュール式の調節器アセンブリに関する。

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、さまざまな現場デバイスを利用する。流体調節器が、種々の流体（例えば、液体、気体、など）の圧力を制御するために、プロセス制御システムの各所に広く分布している。流体調節器は、典型的には、流体の圧力を実質的に一定な値へと調節するために使用される。具体的には、流体調節器が、典型的には比較的高い圧力の流体の供給を受け取る入り口を有しており、比較的より低く実質的に一定の圧力を出口へともたらす。例えば、或る設備（例えば、ボイラ）に組み合わせられたガス調節器が、ガス分配源から比較的高い圧力を有するガスを受け取ることができ、そのガスを、設備における安全で効率的な使用に適したより低く実質的に一定の圧力を有するように調節することができる。

流体調節器は、典型的には、設定圧力または制御圧力の力が付勢ばねによって片面へと加えられているダイアフラムを使用して、流体の流れおよび圧力を制御する。さらに、ダイアフラムは、直接またはリンク（例えば、レバー）を介してバルブディスクへと作用可能に接続されており、バルブディスクを、調節器の入り口をその出口へと流体連通させているシートリングのオリフィスに対して動かす。ダイアフラムが、出口圧力と設定圧力または制御圧力との間の差に応答してディスクを動かし、ディスクによってもたらされる流れの絞りを変化させ、設定圧力または制御圧力に等しい、あるいは、それらに比例する釣り合い力をダイアフラムの他方の面へともたらす実質的に一定の出口圧力を達成する。

世界中のさまざまな市場において、流体調節器の動作および／または性能の特性について、さまざまな組み合わせを必要とされることがしばしばである。とくには、例えばトリムの種類、調節器のダイアフラムアセンブリの動作（例えば、直接作動、圧力荷重あり、パイロット動作、など）、過圧に対する保護、圧力の登録（例えば、内部、外部、内部／外部二重、など）など、所望または必要とされる性能または動作特性の組み合わせが、世界市場のあちこちで幅広くさまざまでありうる。しかしながら、所望または必要とされる性能または動作特性の組み合わせの多くは、互いに排他的であり、結果として、多くの流体調節器の製造者は、それぞれが異なる世界中の市場の個々のニーズに適するように特定的に構成されている、多数の異なる設計の調節器の製品系列を提供している。世界中の市場のニーズを満足させるためのそのような手法では、結果として、製造者が多数の異なる製品を製造およびサポートしなければならず、それは、物流面で困難であり、高価につく。

ここで説明される1つの例では、流体調節器において使用するためのステムガイドが、バルブステムをスライド可能に受け入れるための開口を有している本体を備えており、該本体の外表面が、前記本体を調節器のケーシングの穴に着脱可能に結合させ、前記調節器のケーシングまたはバルブに整列させる複数の周状のシールを有している。

ここで説明される別の例では、流体調節器が、アクチュエータケーシング内に配置された第1のダイアフラムアセンブリ、および前記アクチュエータケーシングへと接続されたバルブ本体を備えている。ステムガイドが、前記アクチュエータケーシング内に着脱可能に接続され、前記第1のダイアフラムアセンブリへと作動可能に接続されたバルブステムを案内するための第1の通路を有している。前記ステムガイドの外表面と前記アクチュエータケーシングの内表面との間に位置する複数のシールが、前記ステムガイドを前記アクチュエータケーシングまたは前記バルブ本体の少なくとも一方に整列させる。

ここで説明されるさらに別の例では、流体調節器が、アクチュエータケーシング、および前記アクチュエータケーシングへと接続されたバルブ本体を備えている。複数のダイアフラムアセンブリから選択される第1のダイアフラムアセンブリが、前記アクチュエータケーシング内に作動可能に接続される。この第1のダイアフラムアセンブリは、前記複数のダイアフラムアセンブリから選択される第2のダイアフラムアセンブリと入れ換え可能である。さらに流体調節器は、前記アクチュエータケーシング内に着脱可能に接続される第1のステムガイドを備えている。第1のステムガイドは、前記第1のダイアフラムアセンブリへと作動可能に接続されたバルブステムをスライド可能に受け入れるための穴を備えている。第1のステムガイドは、複数のステムガイドから選択され、該複数のステムガイドから選択される第2のステムガイドと入れ換え可能である。前記第1のステムガイドの外表面と前記アクチュエータケーシングの内表面との間に位置する複数のシールが、前記第1のステムガイドを前記アクチュエータケーシングまたは前記バルブ本体の少なくとも一方に整列させる。

本明細書において説明される例示的なモジュール式の流体調節器を示している。 図1の例示的な流体調節器の一部分の断面図であり、本明細書において説明される例示的な入れ換え可能なステムガイドを示している。 図1に示した例示的な流体調節器および例示的なステムガイドの一部分を拡大して示している。 本明細書において説明される別の例示的なステムガイドを示しており、流体調節器を内部または外部の圧力を登録するように構成すべく、選択的に閉鎖することができる通路を有している。 本明細書において説明される別の例示的なステムガイドを示しており、流体調節器を内部または外部の圧力を登録するように構成すべく、選択的に閉鎖することができる通路を有している。 本明細書において説明される別の例示的なステムガイドを示しており、流体調節器を内部または外部の圧力を登録するように構成すべく、選択的に閉鎖することができる通路を有している。 図4A、4B、および4Cに示した例示的なステムガイドの断面図である。 本明細書において説明される例示的な調節器において使用することができるさらに別の例示的なステムガイドを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器において使用することができるさらに別の例示的なステムガイドを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を内部での放圧を備えずに実現するために使用することができる例示的なダイアフラムアセンブリを示している。 図8の例示的なダイアフラムアセンブリの別の図である。 本明細書において説明される例示的な調節器をトークン式の内部での放圧を備えるように実現するために使用することができるさらに別の例示的なダイアフラムアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を完全な内部での放圧を備えるように実現するために使用することができるさらに別の例示的なダイアフラムアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を圧力荷重が加えられたダイアフラムを有するように実現するために使用することができるさらに別の例示的なダイアフラムアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために使用することができる高圧ダイアフラムアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために使用することができる低圧ダイアフラムアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な放圧弁座を示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な放圧弁座を示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な放圧弁座を示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な放圧弁座を示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な押し柱を示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な押し柱を示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的な押し棒／放圧弁座アセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的なバルブレバーアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的なバルブレバーアセンブリを示している。 本明細書において説明される例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的なバルブレバーアセンブリを示している。 本明細書に記載の例に従って実現することができる例示的な圧力平衡式の流体調節器を示している。 本明細書に記載の例に従って実現することができる例示的な圧力平衡式かつ圧力荷重式の流体調節器を示している。 本明細書に記載の例に従って実現することができる例示的な監視器一体型の過圧保護の構成を示している。 本明細書に記載の例示的な調節器とともに使用することができる例示的な安全遮断装置を示している。

本明細書に記載される例示的な装置によれば、流体調節器の製造者が、ただ1つの流体調節器のアーキテクチャまたはプラットフォームを用意するだけで、多数の世界中の市場の動作および性能特性の要件を満足させることができる。さらに具体的には、本明細書に記載される例示的な装置は、調節器の構成部品のモジュール性を大きく高め、製造者および顧客が、多数の世界中の市場のさまざまなニーズに合致するように構成された流体調節器アセンブリを提供するために必要な構成部品の数を少なくすることを可能にする。本明細書に記載される例示的な流体調節器装置によってもたらされるモジュール性の向上は、調節器の部品の総数をより少なくすることにつながり、結果として、組み立て、保守、在庫、部品供給者、訓練、などに関するコストを削減する。さらには、そのようなモジュール性の向上（例えば、調節器の構成部品の互換性ゆえに、それら構成部品の実質的に任意の組み合わせをもたらすことができる）によって、製造者が、より低い全体コストで、より多数の世界中の市場へと、流体調節器を供給することができる。

さらに詳しく後述されるとおり、本明細書に記載される例示的な流体調節器は、種々さまざまな流体調節器の構成を共通のアクチュエータケーシングおよび／またはバルブ本体において実現可能にする入れ換え可能なステムガイドおよび／または入れ換え可能なダイアフラムアセンブリを使用することができる。より具体的には、本明細書に記載される例示的な入れ換え可能なステムガイドによって、圧力平衡式または非圧力平衡式などといった種々のトリム様式を、共通のアクチュエータケーシングおよび／またはバルブ本体において実現可能にすることができる。同様に、本明細書に記載される例示的な入れ換え可能なステムガイドは、直接動作、圧力荷重ありの直接動作、および／またはパイロット操作のバルブなどといったさまざまなバルブ動作を、共通のアクチュエータケーシングおよび／またはバルブ本体を使用して実現可能にすることができる。

多数の公知の流体調節器が、ステムおよびディスクをバルブの座またはオリフィスに対して充分に整列させるために、下側アクチュエータケーシングと一体であるステムガイドを使用している。しかしながら、そのような一体化は、アクチュエータケーシング、バルブ本体などの用途の柔軟性を大きく低下させる。例えば、いくつかの異なる用途を満足させるために、異なる下側アクチュエータケーシングが必要になる可能性がある。なぜならば、それぞれの用途が、多少なりとも異なるステムガイドの設計を必要とする造作または構成を必要とする可能性があるからである。しかしながら、ステムガイドが交換可能（例えば、多数のステムガイドと互換である）ならば、アクチュエータケーシングを大幅に普遍的に製作することができる（例えば、多数の異なる用途および機能的構成に使用することができる）。

多数の公知の流体調節器と対照的に、本明細書に記載される入れ換え可能なステムガイドは、アクチュエータケーシングから分離可能であり、ステムガイドの外表面とアクチュエータケーシングの内壁または内表面との間に位置する複数の周状のシール（例えば、oリング）を介して、アクチュエータケーシングへと着脱可能に接続させることができる。さらに詳しく後述されるとおり、これらのシールが、ステムガイドをアクチュエータケーシング内で浮動または整列（例えば、中心に位置）させるための力をもたらし、ステムガイドおよび該ガイドを通過するバルブステムを、アクチュエータケーシングおよび／またはアクチュエータケーシングへと取り付けられたバルブに整列させる。さらに、シールは、アクチュエータケーシングとステムガイドとの間に圧力シールをもたらし、組み立て時および／または分解時にステムガイドをアクチュエータケーシングに保持しておくための摩擦力を提供し、ステムガイドとアクチュエータケーシングとの間の横方向（例えば、軸方向）の遊びを低減または実質的に除去すべく、ステムガイドにあらかじめの荷重を加える。

本明細書に記載される例示的なステムガイドは、上記に代え、あるいは上記に加えて、調節器アセンブリを外部または内部の圧力をそれぞれ登録するように構成するために、選択的に閉鎖または開放することができる穴または通路を提供する。調節器アセンブリを工場および／または現場において外部登録または内部登録に合わせて容易に構成できるよう、ステムガイドは、調節器を外部登録に合わせて構成すべく前記通路を塞ぐために、任意に前記通路へと接続される挿入部材（例えば、ねじ）を提供する。挿入部材を、ステムガイドの本体の開口または穴（例えば、行き止まりの穴）に保管しておき、そこから取り外すことができる。結果として、調節器を、特定の用途の要件に適するように、必要に応じて内部または外部の圧力の登録に合わせて（例えば、現場および／または工場で）容易に構成することができる。

さらに、本明細書に記載される例示的な流体調節器は、幅広くさまざまな範囲の用途および／または動作の要件を満足すべく構成できる高度にモジュール化されたダイアフラムアセンブリを取り入れている。より具体的には、複数のダイアフラムアセンブリから選択される第1のダイアフラムアセンブリを、複数のダイアフラムアセンブリから選択される第2のダイアフラムアセンブリと入れ換えることができ、調節器に、第2のダイアフラムアセンブリによってもたらされる第2の動作特性とは異なる第1の動作特性を持たせることができる。

さらに詳しく後述されるとおり、本明細書に記載されるモジュール式のダイアフラムアセンブリは、複数の入れ換え可能な放圧弁座、放圧バルブステム、押し柱アセンブリ、およびバルブレバーを備えている。とくには、座および押し柱を、例えば内部での放圧、外部OPPをサポートするためのトークン式の放圧、ガスに敏感な環境（例えば、着火源の付近の屋内の調節器、など）のための放圧なし、など、さまざまな過圧保護（OPP）機能を提供するために、さまざまに組み合わせることができる。これに加え、あるいはこれに代えて、放圧バルブステム、押し柱アセンブリ、およびバルブレバーアームの組み合わせが、圧力荷重ありの用途またはパイロットベースの用途において使用するためにダイアフラムの動作を反転させることを可能にし、押し柱アセンブリをさまざまなレバー比のレバーアームに接続することを可能にする。そのようなさまざまなレバー比のレバーアームを、流体調節器を、例えばより大きなレバー比を典型的に必要とする非圧力平衡式のトリムまたは比較的小さなレバー比を典型的に必要とする圧力平衡式のトリムにおける使用に合わせて構成することを可能にするために、使用することができる。

またさらには、本明細書に記載される例示的な調節器を、所与のバルブ本体および／またはポートサイズにおいて平衡式（すなわち、圧力平衡式）または非平衡式のトリムをもたらすように構成することができる。結果として、特定のバルブポートのサイズで、より広い範囲の入り口圧力に対応することができ、結果として、多数の世界中の市場のさまざまな要件に合致する調節器を提供するために必要な構成部品の総数が、大幅に少なくなる。

さらには、本明細書に記載される例示的な調節器を、例えば（上述したような）内部での放圧、主たる調節器へと接続された一体の監視器、または外部の安全遮断装置など、さまざまな種類のOPPをもたらすように構成することができる。

本明細書に記載される例示的なモジュール式の調節器を実現するために使用することができる例示的な交換式のステムガイド、放圧弁座、放圧バルブステム、押し柱アセンブリ、バルブレバーなどの詳細を検討する前に、例示的な流体調節器100の説明を、図１に関連して以下に提示する。図１に示されているように、例示的な流体調節器100は、アクチュエータ102をバルブ104へと作用可能に接続して備えている。アクチュエータ102は、上側アクチュエータケーシング106および下側アクチュエータケーシング108を備えている。アクチュエータケーシング106および108は、レバー117を介してバルブステム116へと作用可能に接続されたモジュール式の（すなわち、入れ換え可能な）ダイアフラムアセンブリ110を収容している。ダイアフラムアセンブリ110を、例えば図８および9に関連して説明されるダイアフラムアセンブリ800など、別のダイアフラムアセンブリと入れ換えることが可能である。

下側アクチュエータケーシング108が、入り口120および出口122を有しているバルブ本体118へと取り付けられる。座124が、バルブ本体118に取り付けられ、流体を入り口120から出口122へと通過させることができるオリフィスを定めている。ステム116の端部へと取り付けられたバルブ栓128が、弾性材料で製作することができ、ステム116および栓128が座124に向かって駆動されたときに座124のシール面に密に係合するシールディスク130を備えている。図2および3に関連してさらに詳しく後述されるとおり、例示的な流体調節器100は、入れ換え可能なステムガイド132を備えている。ステムガイド132は、下側アクチュエータケーシング108、バルブ本体118、または座124の少なくとも1つにステムガイド132、したがってステム116およびシールディスク130を整列させるための外周のシールを備えている。

入れ換え可能なステムガイド132は、アクチュエータケーシング108内に（例えば、外周のシールを介して）着脱可能に接続され、例えば図4A、4B、4C、および5に関連して説明されるステムガイド400など、複数のステムガイドから選択される第2のステムガイドと入れ換え可能であってよい。この態様で、複数のステムガイドから選択される第2のステムガイドによってもたらされる第2の動作特性と異なる第1の動作特性をもたらすように、第1のステムガイドを、複数のステムガイドから選択することができる。一例においては、第1のステムガイドが、圧力平衡式のトリムの様式へと接続されるように構成され、第2のステムガイドが、非圧力平衡式のトリムの様式へと接続されるように構成される。

図2および3が、図1の入れ換え可能なステムガイド132を、さらに詳しく示している。図2および3に示されているとおり、ステムガイド132は、アクチュエータケーシング108の穴または通路200に配置される。ステムガイド132は、バルブステム116をスライド可能に受け入れおよび／または案内するための通路または穴202を備えている。複数のシール204および206が、ステムガイド132の外表面208とアクチュエータケーシング108の内表面210との間に配置される。シール204および206は、ステムガイド132をアクチュエータケーシング108の穴200に着脱可能に結合させるために、アクチュエータケーシング108の内表面210に摩擦を伴って係合する。シール204および206が、アクチュエータケーシング108の内表面210にあらかじめの荷重または力を加え（例えば、アクチュエータケーシング108の内表面210に当接して変位または変形させられる）、アクチュエータケーシング108の通路または穴200においてステムガイド132をバルブ本体118および座124に対して実質的に整列させる（例えば、中心に位置させる）。

さらに具体的には、oリングを使用して実現することができるシール204および206が、ステムガイド132へと（例えばステム116に向かう）実質的に均等な内向きの力をもたらすように機能し、通路または穴200においてステムガイド132を実質的に中心に位置させ、あるいは整列させることができる。この態様で、シール204および206が、入れ換え可能なステムガイドの構成（すなわち、ステムガイドがアクチュエータケーシング108と一体でない）を有することに起因する付加的な公差のばらつき（例えば、公差の累積）を補償することができる。例えば、ステムガイド132およびケーシング108の付加的な公差または最悪な場合の公差を、シール204および206の弾性によって補償することができる。このようにして、入れ換え可能なステムガイド132は、ステムガイド132の本体、ステム116、および／またはケーシング108の公差のばらつきおよび／または他の理想的でない特性に応答して、自動的に整列することができる。

ステムガイド132の中心出し、または整列の力を提供するほかに、シール204は、アクチュエータケーシング108の穴200とアクチュエータケーシング108の周囲の環境ならびにバルブ本体118の出口チャンバ212との間に、圧力シールを提供する。同様に、シール206は、出口チャンバ212とアクチュエータケーシング108の周囲の環境およびアクチュエータケーシング108の穴200との間に、圧力シールを提供する。このようにして、流体調節器100がガス調節器である場合に、害をもたらす可能性があるガスが、調節器100の周囲の環境へと放出されることがないようにされる。

さらに、シール204および206がアクチュエータケーシング108の内表面210に摩擦を伴って係合するため、ステムガイド132を、調節器100の組み立て（例えば、工場での組み立て、現場での補修または設定変更、など）の際にアクチュエータケーシング108内に容易に保持することができる。またさらには、シール204および206によってステムガイド132へと加えられる力が、ステムガイド132とアクチュエータケーシング108との間の遊びまたは運動を少なくし、あるいは実質的に取り除く。例えば、ステムガイド132の動きの軸方向および／または横方向の遊びを、大幅に低減または除去することができる。

図3の例では、シール204および206が、段差300および302に捕らえられ、あるいは段差300および302に着座するものとして図示されているが、これに代え、あるいはこれに加えて、シール204および206を、少なくとも部分的に、ステムガイド132の外表面208および／またはケーシング108の内表面210を巡って延びる周状の溝またはチャネルに捕らえてもよい。さらに、2つのシール204および206が図示されているが、代わりに、3つ以上のシールまたはただ1つのシールを使用してもよい。

さまざまな流体制御の用途が、流体調節器が内部の圧力の登録を利用することを必要とし、あるいは可能にすることができる。内部の圧力の登録を使用する場合、制御圧力（すなわち、制御された出口圧力）が、バルブ本体の出口をアクチュエータのダイアフラムへと流体連通させる1つ以上の通路を介して検出される。対照的に、特定の用途において、下流の流体の圧力についてより精密な制御が必要とされる場合、典型的には、外部の圧力の登録が使用される。流体調節器が外部の圧力を登録するように構成される場合、下流の制御圧力が、典型的には、調節器のダイアフラムに組み合わせられたチャンバ（例えば、下側アクチュエータケーシング内のチャンバ）へと、外部の配管を介して直接的に流体連通させられる。また、典型的には、調節器が外部の圧力を登録するように構成される場合、アクチュエータケーシングにおいてステムガイドが配置される穴または通路が閉鎖される。これは、一般的には、バルブの出口の流体の圧力がダイアフラムへと流体連通することを防止するためのスロートの閉鎖と称される。最後に、両方の登録（すなわち、内部および外部の圧力の登録）が必要とされる用途においては、スロートが閉鎖されず（すなわち、バルブ本体の出口と下側ダイアフラムケーシングとの間の流体の経路が設けられる）、かつ外部の配管が下流の流体の圧力を下側ダイアフラムケーシングへと接続する。

多数の公知の流体調節器において、種々の圧力の登録の構成が、多数の異なる調節器部品を使用して実現されている。例えば、さまざまなステムガイド、アクチュエータケーシング、などを、所望の圧力の登録の構成をもたらすために選択することができる。これら公知の流体調節器と対照的に、図4A、4B、4C、および5は、図1のステムガイド132を実現するために使用することができ、圧力調節器（例えば、図1の例示的な調節器100）を追加の部品および／または異なる部品を用意する必要なく（例えば、標準的なねじ回しを使用して現場で）内部または外部のいずれかの圧力を登録するように構成することができる例示的なステムガイド400を示している。

図4A、4B、4C、および5に示されているように、ステムガイド400は、バルブステム（例えば、図１のバルブステム116）をスライド可能に受け入れるための穴または通路404を有している実質的に円柱形の本体402を有している。さらに、ステムガイド400は、バルブの出口を流体調節器のダイアフラムへと流体連通させるために、ステムガイド400を貫いて延びるさらなる通路または穴406を備えている。またさらに、ステムガイド400は、挿入部材410（図4Cにねじとして図示されている）を保持するための穴または開口408（例えば、行き止まりの穴）を備えている。このようにして、流体調節器を内部の圧力を登録するように構成するために、バルブの出口を流体調節器のアクチュエータのダイアフラムへと流体連通させるべく通路406を開く（すなわち、阻止しない）よう、ねじ410を開口408へと接続することができる。

他方で、流体調節器を外部の圧力を登録するように構成するために、ねじ410を、開口408から取り外して通路406へと接続し（例えば、ねじ込み）、通路406を塞いで、バルブの出口とダイアフラムとの間の流体連通を阻止することができる。図4Cには示されていないが、通路または穴406について圧力を漏らさないシールを保証するために、ねじ410の頭部の下方にoリングまたは他のシールを備えてもよい。図4A、4B、4C、および5の例示的なステムガイド400の圧力の登録の構成装置または造作を、図4A、4B、4C、および5に示されるとおり別個に使用することができ、あるいは図2および3に関して上述した例示的なステムガイド132の造作（例えば、周状のシール204および206）と組み合わせることができる。

図６が、本明細書に記載される例示的な調節器において使用することができる別の例示的なステムガイド600を示している。この例示的なステムガイド600は、バルブからの出口圧力をアクチュエータのダイアフラムへと流体連絡または接続する通路602を有している開放スロートの設計である。したがって、この例示的なステムガイド600を、現場において調節器100を外部の圧力を登録するように構成するという選択肢を持つことなく、内部の圧力の登録を提供するために、例示的な調節器100（図１）において例示的なステムガイド132の代わりに使用する、すなわち、例示的なステムガイド132と入れ換えて使用することができる。さらに、通路602が比較的大きいため、例示的な調節器100を内部の圧力を登録するように構成する際に、例示的な調節器100の性能が手助けされ、あるいは／または向上する。図６には示されていないが、例示的なステムガイド600に、図２および3に関して説明した例示的なシール204および206など、シールを備えることが可能である。

図7は、本明細書に記載される例示的な調節器において使用することができるさらに別の例示的なステムガイド700を示している。この例示的なステムガイド700は、図25に示される例示的な平衡バルブ機構など、圧力平衡式のバルブ機構の使用を容易にするような寸法および構成とされている。さらに、例示的なステムガイド600と同様に、例示的なステムガイド700に、図2および3に関して説明した例示的なシール204および206など、シールを備えることが可能である。

上述のように、本明細書に記載される例示的な流体調節器は、幅広くさまざまな範囲の用途および／または動作の要件を満足すべく構成および／または交換できる高度にモジュール化されたダイアフラムアセンブリを取り入れている。例えば、複数のダイアフラムアセンブリから選択される第1のダイアフラムアセンブリが、複数のダイアフラムアセンブリから選択される第2のダイアフラムアセンブリによってもたらされる第2の動作特性とは異なる第1の動作特性を提供する。例えば、第1のダイアフラムアセンブリが、調節器を完全な内部での放圧を有するように構成することができ、第2のダイアフラムアセンブリが、調節器をトークン式の放圧を有するように構成することができる。種々の動作特性を提供するために、本明細書に記載される例示的なモジュール式のダイアフラムアセンブリは、複数の入れ換え可能な放圧弁座、放圧バルブステム、押し柱アセンブリ、およびバルブレバーを備えている。

図8は、本明細書に記載される例示的な調節器を内部での放圧を持たないように実現するために使用することができる例示的なモジュール式のダイアフラムアセンブリ800を示している。この例示的なダイアフラムアセンブリ800は、ダイアフラム802と、動作時に実質的に一定の有効面積（例えば、ピストンの直径または面積）を保つべくダイアフラム802に剛な裏打ちをもたらすためのダイアフラム板804とを備えている。例示的なダイアフラムアセンブリ800は、ダイアフラム802へと接続された非動作の放圧弁アセンブリ806を備えている。すなわち、放圧弁アセンブリ806が、開くことがなく、したがって内部での放圧をもたらすことがないようにされており、非放圧のアセンブリをもたらしている。したがって、ダイアフラムアセンブリ800が、調節器を、放圧または内部での放圧を必要としない用途（すなわち、外部での放圧を必要とする用途）における使用に合わせた構成にしている。

この非動作の放圧弁アセンブリ806は、保持リング812およびoリング814を介して押し柱810へと気密に接続された放圧弁座808を備えている。押し柱810は、調節器（例えば、調節器100）を通過する流体の流れを変化させるべく、ダイアフラムアセンブリの運動をバルブポート（例えば、バルブポート124）に対するバルブディスク（例えば、バルブディスク130）の運動へと変換するために、レバーアーム（例えば、図1のレバーアーム117）へと枢動可能に接続されたレバーピン816を備えている。固定具818（例えば、ボルト）が、ダイアフラム板804の凹部820を通過して、押し柱810の開口822へと結合（例えば、螺合）し、放圧弁座808のリムまたはシール縁824をダイアフラム802の比較的厚いシール面826へと密着させている。

図9は、図8の例示的なダイアフラムアセンブリ800の別の図である。図9に示されているとおり、例示的なダイアフラムアセンブリ800は、円形の形状である。しかしながら、他の例では、他の任意の適切な形状も使用可能である。さらに、ダイアフラム板804の凹部820が、開口828を備えている。開口828は、内部での放圧動作を行わないようにダイアフラム板804を押し柱810へと固定していないアセンブリ（例えば、以下で詳しく説明される）において、放圧弁の通路として機能することができる。

図10が、本明細書に記載の例示的な調節器をトークン式の内部での放圧を有するように実現するために使用することができる別の例示的なダイアフラムアセンブリ1000を示している。図8および9の例示的なアセンブリ800と同様に、この例示的なダイアフラムアセンブリ1000は、ダイアフラム1002およびダイアフラム板1004を備えている。さらに、例示的なダイアフラムアセンブリ1000は、放圧弁座1008、押し柱1010、保持リング1012、oリング1014、およびレバーピン1016を有する放圧弁アセンブリ1006を備えている。さらに、ダイアフラム板1004が、凹部10120を備えている。放圧弁座1008が、ダイアフラム1002の比較的厚いダイアフラム部1026に密着するシールリムまたは縁1024を有している。

しかしながら、例示的なダイアフラムアセンブリ800と対照的に、放圧弁アセンブリ1006は、動作可能である。詳しくは、例示的なアセンブリ1000は、固定具（例えば、図8のボルト818）の代わりに、ダイアフラム板1004およびダイアフラム1002の開口1030にスライド可能に接続された放圧バルブステム1028を備えている。さらに、放圧バルブステム1028の一部分が、放圧バルブステム1028を押し柱1010へと作用可能に接続させるべく、押し柱1010の開口1022に係合している。放圧ばね弁1032が、保持具1034およびアジャスタ1035とダイアフラム板1004との間に捕らえられ、所望の放圧点または放出圧力を設定するための所望のあらかじめの荷重をもたらしている。保持具1034およびアジャスタ1035は、ダイアフラム板1004から離れた位置で放圧ステム1028に係合または接続している。アジャスタ1035は、放圧の圧力を設定するために必要に応じてばね1032にあらかじめの荷重を与えるために、弁ステム1028へと螺合させることができるねじナットなどであってよい。

動作時、制御圧力がダイアフラム1002の制御側1036へと、ばね1032によって加えられるあらかじめの荷重の力を超える充分な力を加える場合、ダイアフラムの厚肉部1026が、放圧弁座1008のシールリムまたは縁1024から浮き上がり、放圧弁座1008のシールリムまたは縁1024から離れ、すなわち放圧弁座1008のシールリムまたは縁1024との密着から離れるように移動する。結果として、ダイアフラム1002の制御圧力側1036の加圧流体が、リムまたは縁1024を過ぎ、ダイアフラム板1004の凹部1020の開口（例えば、図９に示した開口828と同様）を通って移動する。次いで、放圧弁アセンブリ1006を通過する加圧流体を、大気へと案内することができる。

図11が、本明細書に記載の例示的な調節器を完全な内部での放圧を有するように実現するために使用することができるさらに別の例示的なダイアフラムアセンブリ1100を示している。アセンブリ1100は、放圧バルブステム1128および保持具1134を有する放圧弁アセンブリ1106を備える点を除き、図10のダイアフラムアセンブリ1000に類似している。保持具1134は、放圧ステム1128の溝またはスロット1135を介して、放圧ステム1128に結合している。この態様で、保持具1134が、放圧弁アセンブリ1106が完全な（すなわち、トークンだけでない）内部での放圧を提供できるように、ステム1128へと固定（例えば、動かぬように固定）されている。

図12が、本明細書に記載の例示的な調節器を圧力が加えられたダイアフラムを有するように実現するために使用することができる別の例示的なダイアフラムアセンブリ1200を示している。図10および11のそれぞれの例示的なダイアフラムアセンブリ1000および1100と対照的に、例示的なダイアフラムアセンブリ1200は、図10および11のダイアフラム1002および1102とは反対の向き（例えば、逆さま）に設置されたダイアフラム1202を備えている。この態様で、調節器の上側ケーシングが荷重の要素をもたらすために加圧されることで、調節器の性能が改善される。

さらに、例示的なダイアフラムアセンブリ1200は、ダイアフラム1202がその両側へと加わる圧力に応答して実質的に一定の有効表面積をもたらすように保証するために、第1のダイアフラム板1204および第2のダイアフラム板1205（所望であれば、省略することも可能である）を備えている。さらに、これまでの例と対照的に、例示的なダイアフラムアセンブリ1200は、放圧アセンブリ1206を備えている。放圧アセンブリ1206は、固定のサイズの流出穴または通路1210を有する放圧弁座1208を備えている。閉じステム1228が、座1208をダイアフラム1202に密着させ、座1208とダイアフラム1202との間の放圧の動作をもたらさないようにしている。例示的なダイアフラムアセンブリ1200が作用可能に接続されているバルブに機械的なフェイルセーフの閉鎖をもたらすために、閉じばね（図示されていない）を上側ばね座1230と下側ばね座1232との間に配置することができる。

図13が、本明細書に記載の例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的な高圧ダイアフラムアセンブリ1300を示している。この例示的なダイアフラムアセンブリ1300は、ダイアフラムアセンブリ1300の有効面積を比較的小さくして、高圧の用途に合わせた最大限の抵抗をもたらすように協働するダイアフラム1302および規制板1304を備えている。この例示的なアセンブリ1300は、放圧弁座を持たずに図示されている。しかしながら、そのような座を、図11に示した態様と同様に備えてもよい。

図14は、本明細書に記載の例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的な低圧ダイアフラムアセンブリ1400を示している。この例示的なアセンブリ1400は、低圧に対する感度を必要とする用途において使用するための比較的大きな有効面積を有するダイアフラム1402を備えている。

図15〜18は、本明細書に記載の例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な座1500、1600、1700、および1800をそれぞれ示している。例示的な座1500は、例えば図10および11に示したような放圧ダイアフラムアセンブリにおいて使用することができる汎用の放圧弁座である。例示的な座1600は、例えば図8に示したような非放圧のダイアフラムアセンブリにおいて使用することができる汎用の非放圧の弁座である。例示的な座1700は、例えば図12に示したような圧力の荷重が加えられるような構成において使用することができる固定の絞りまたは流出穴を有している汎用の座である。例示的な座1800は、大容量の放圧弁座である。

図19および20は、本明細書に記載の例示的な調節器を実現するために入れ換え可能に使用することができる例示的な押し柱1900および2000を示している。例示的な押し柱1900は、大きなレバー比をもたらすために、比較的長いレバーアームへと連結または接続できるように構成されており、非圧力平衡式の調節器の用途にとくに有用である。対照的に、例示的な押し柱2000は、比較的小さなレバー比をもたらすために、比較的短いレバーアームへと連結または接続できるように構成されており、圧力平衡式の調節器の用途にとくに有用である。

図21は、本明細書に記載の例示的な調節器を実現するために使用することができるさらに別の例示的な押し柱／放圧弁座アセンブリ2100を示している。

図22〜24が、本明細書に記載の例示的な調節器を実現するために使用することができる例示的なバルブレバーアセンブリ2200、2300、および2400を示している。例示的なバルブレバーアセンブリ2200は、流体の力に対して最大の抵抗をもたらし、したがって非圧力平衡式のバルブを制御するために典型的に使用される大きなレバー比のアセンブリである。例示的なバルブレバーアセンブリ2300は、図22のアセンブリ2200によってもたらされるレバー比よりもいくぶん小さいレバー比をもたらし、典型的には圧力平衡式のバルブにおいて高い制御圧力の用途に対応するために使用される。例示的なバルブレバーアセンブリ2400は、図23のアセンブリ2300によってもたらされるレバー比よりも小さいレバー比をもたらし、圧力平衡式のバルブの制御においてとくに有用であり得る。

さらに、下側アクチュエータケーシング（例えば、ケーシング108）が、レバーアームの枢支ピン2202、2302、および2402を受け入れるための複数の取り付け場所または位置を備えることで、ただ1つの下側ケーシングを種々の用途（例えば、高圧の用途、低圧の用途、圧力平衡式の用途、など）のニーズにより柔軟に適合させることを可能にしている。例えば、ピン2202、2302、および2402を受け入れるための複数のスロットおよび／または他の開口を、種々のレバー比およびピン2202、2302、および2402をもたらす種々のレバーに対応する位置に設けることができる。ピン2202、2302、および2402を、1つ以上のねじを使用し、スロット、開口などの側面または壁をかしめ、あるいは他の任意の適切な固定方法を使用することによって、所定の場所（スロット、穴、開口、など）に保持することができる。

以上の例示的なステムガイド、ダイアフラムアセンブリ、およびバルブレバーアセンブリを、ただ1つまたは比較的少数の調節器ケーシングにおいて使用すべく入れ換え可能に組み合わせ、高度にモジュール化された調節器の製品系列をもたらすことができる。より具体的には、上述のアセンブリおよび関連の部品が入れ換え可能であることで、幅広い範囲の世界的な調節器の用途（例えば、性能の要件、動作の特性、など）を、比較的少数の部品を使用して満足させることができる。さらに、上述のアセンブリおよび関連の部品が入れ換え可能であることで、これまでは提供されていなかった動作および／または性能の特性の組み合わせを有する調節器の提供が、容易になる。

図25が、本明細書に記載の例に従って実現することができる例示的な圧力平衡式の流体調節器2500を示している。

図26は、本明細書に記載の例に従って実現することができる例示的な圧力平衡式かつ圧力荷重式の流体調節器2600を示している。

図27は、本明細書に記載の例に従って実現することができる例示的な監視器一体型の過圧保護の構成2700を示している。

図28は、本明細書に記載の例示的な調節器とともに使用することができる例示的な安全遮断装置2800を示している。

特定の例示的な装置を本明細書において説明したが、本特許の保護の範囲は、それらに限定されない。むしろ、本特許は、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に文言上および均等論のもとで妥当に包含されるすべての装置および製造物を保護する。

Claims (9)

1. モジュール式の調節器アセンブリであって、
   ・アクチュエータケーシング、
   ・前記アクチュエータケーシングへと接続されたバルブ本体、
   ・複数のダイアフラムアセンブリから選択され、前記アクチュエータケーシング内に作動可能に接続され、前記複数のダイアフラムアセンブリから選択される第2のダイアフラムアセンブリと入れ換え可能である第1のダイアフラムアセンブリ、
   ・前記アクチュエータケーシング内に着脱可能に接続された第１のステムガイドであって、前記第1のダイアフラムアセンブリへと作動可能に接続されたバルブステムをスライド可能に受け入れるための穴を備えており、複数のステムガイドから選択され、前記複数のステムガイドから選択される第2のステムガイドと入れ換え可能である第1のステムガイド、および
   ・前記第1のステムガイドの外表面と前記アクチュエータケーシングの内表面との間に位置し、前記第1のステムガイドを前記アクチュエータケーシングまたは前記バルブ本体の少なくとも一方に位置を合わせる複数のシールを備えているモジュール式の調節器アセンブリ。
2. 前記複数のダイアフラムアセンブリが、複数の入れ換え可能な放圧弁座、放圧バルブステム、押し柱、ダイアフラム、ダイアフラム板、およびレバーを含んでいる請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
3. 前記複数のダイアフラムアセンブリからのダイアフラムアセンブリが、内部での放圧を行わないアセンブリ、トークン式の内部での放圧のアセンブリ、完全な内部での放圧のアセンブリ、高圧ダイアフラムアセンブリ、または低圧ダイアフラムアセンブリをもたらす請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
4. 前記シールのそれぞれが、oリングである請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
5. 前記シールが、前記第1のステムガイドを前記アクチュエータケーシング内に保持すべく、前記アクチュエータケーシングの内面に摩擦を伴って係合する請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
6. 前記第1のステムガイドが、圧力平衡式のトリム様式へと接続され、前記第2のステムガイドが、非圧力平衡式のトリム様式へと接続される請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
7. 前記第1のステムガイドが、本体と、前記バルブ本体の出口を前記第1のダイアフラムアセンブリへと流体連通させるための通路をさらに備えている請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
8. 前記第1のステムガイドが、ねじを保持するための穴をさらに備えており、
   前記ねじが前記穴から取り外されて、前記本体を貫いて延びている前記通路へと接続されることによって、前記通路と前記第1のダイアフラムアセンブリとの間の連通を阻止する請求項７に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。
9. 前記モジュール式の調節器が、直接動作の調節器、圧力荷重が加えられた調節器、またはパイロット操作の調節器である請求項１に記載のモジュール式の調節器アセンブリ。

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