JP6130375B2 - ブリード弁を有する流体調整器 - Google Patents

Description

本発明は、概ね処理流体調整器に関し、より詳細には、駆動部が直立位置で据え付けられて、より大きな体積の制御液が駆動部の１つのチャンバを加圧することを可能にするときに、駆動部内の仕切板の下に閉じ込められたガスを放出する、高圧ブリード弁を含む駆動部を有する処理流体調整器に関する。

処理流体調整器は、処理システム内の流体の流れを制御するために、産業全体で使用される。一般的に、処理流体調整器は、流体流経路によって接続される流体インレットおよび流体アウトレットを有する調整器本体を含む。プラグ等の可動式制御要素は座部と協働して、流体流経路内の開口部の寸法を変更し、これは、処理流体調整器を介して処理流体の流れを制御する。駆動部は調整器本体に取り付けられ、座部に対する制御要素の位置を作動的に制御するために制御要素に接続される。駆動部は、ハウジング内に配置されたハウジングおよび仕切板を含むことができ、仕切板はハウジングの内部を少なくとも２つのチャンバに分割する。仕切板は、制御要素が仕切板と一緒に移動するように、駆動部ステムによって制御要素に接続される。制御ばねは、仕切板を所望される位置に付勢し、これは制御要素を所望される位置に（すなわち、開位置または閉位置に）に付勢する。処理流体圧力（制御部材の上流または制御部材の下流のいずれか）は、駆動部への入力として使用され、制御ばねによって生成されたばね力を相殺し、または克服してもよい。駆動部は、制御要素の位置を調節し（仕切板およびステムによって）、所望される下流処理流体圧力を維持するように入力処理流体圧力を使用する。このようにして、処理流体調整器は処理流体の下流圧力を「調整する」。

いくつかのシステムにおいて、処理流体は、高圧でシステムを流れる液体である。高圧処理液が処理流体調整器の駆動部への入力として使用されるとき、残留ガスはチャンバの１つの中に閉じ込められ、それによって処理液のためのチャンバ内の利用可能な体積が減少する場合がある。これは、処理流体調整器が直立の向きに据え付けられ、駆動部が調整器本体の上に位置付けられるときに、特にあてはまる。利用可能な体積の減少は駆動部の効率性、したがって、処理流体調整器自体の効率性を減少させ得る。

１つの例示的な態様によれば、本明細書に開示される教示に従って組み立てられる処理流体調整器は、流体流経路によって接続される流体インレットおよび流体アウトレットを有する調整器本体を含む。制御要素は流体流経路内に配置され、制御要素は座部と協働して、調整器本体を通る流体の流れを制御する。駆動部が調整器本体に取り付けられ、駆動部は、座部に対して制御要素を移動するために力を提供する。駆動部はハウジングおよびハウジング内の仕切板を含み、仕切板は、駆動部ハウジングを上部チャンバおよび下部チャンバに分割する。高圧ブリード弁は、残留ガスを下部チャンバから排気するために下部チャンバに取り付けられ、これは下部チャンバ内の処理液のために追加の体積を生成する。この追加の体積は、処理流体調整器の効率性および応答時間を改善する。

更に、上記の例示的な態様によれば、処理流体調整器は、以下の好ましい形態のうちのいずれか１つまたは複数を更に含んでもよい。
いくつかの好ましい形態において、処理流体調整器は、下部チャンバ内に位置付けられるインレットタップに接続される高圧ブリード弁で構成されてもよい。インレットタップは、仕切板がインレットタップ上で横転し得ないように、下部チャンバ内の中間位置に位置付けられてもよい。ブリード弁は、上部チャンバから離れて方向付けられる排気管を含んでもよい。ブリード弁は、中央の穿孔および横の穿孔を有する１つまたは複数のインレットタッププラグを含み、排気口ねじは中央の穿孔内に少なくとも部分的に配置され、排気管は横の穿孔の１つの端部に少なくとも部分的に配置され、逆転防止ねじは横の穿孔の別の端部に少なくとも部分的に配置されてもよい。排気管は中空であり、流体が下部チャンバから流れるための流体流経路を形成してもよい。排気口ねじは１つの端部にプラグを含み、プラグは、中央の穿孔を通して、かつ排気管の外に流体の流れを制御するように中央の穿孔に形成された肩部と協働してもよい。排気口ねじは、プラグと排気口ねじの頭部との間に外側に延在する環状フランジを含んでもよい。窪んだ区域は、環状フランジと頭部との間の排気口ねじのシャンク上に形成されてもよい。逆転防止ねじは、縮径端部であって、窪んだ区域内に少なくとも部分的に位置付けられる縮径端部を含んでもよい。縮径端部は、窪んだ区域のおよそスの寸法であってもよい。仕切板は仕切板プレートおよび仕切板頭部を有する駆動部ステムに接続され、仕切板は、仕切板プレートと仕切板頭部との間に少なくとも部分的に位置付けられてもよい。仕切板頭部は、仕切板がインレットタップ上で横転することを阻止されるように、座部に向かっての仕切板の移動を制限する止め具を形成してもよい。仕切板頭部は、下部チャンバの上部端部と下部チャンバの下部端部との間の距離のおよそ７５％である厚さを有してもよい。上部チャンバは排気口を含んでもよく、下部チャンバは下部制御インレットを含んでもよく、排気口は上部チャンバを出入りする流体流経路を形成し、下部制御インレットは下部チャンバを出入りする流体流経路を形成し、下部制御インレットは下部チャンバを制御要素の下流の処理流体と流体接続する。

処理流体調整器の駆動部が高圧ブリードエア弁を含む、本発明の第１の開示例の教示に従って組み立てられた処理流体調整器の断面図である。 図１の駆動部の下部チャンバの拡大断面図である。 図２の下部チャンバに取り付けられ得る、高圧ブリード弁の拡大断面図である。

一般的に、処理流体調整器は、駆動部への入力として上流処理流体圧力または下流処理流体圧力のいずれかを使用することによって、処理流体の下流圧力を調整する。処理流体圧力は、駆動部ハウジング内に位置付けられる制御線接続を介して登録されてもよい。入力処理流体圧力が設定圧力を超えて上昇するとき、駆動部内の処理流体圧力は、制御要素を移動するための制御ばね力を増大させ、かつこれを克服する。一度、入力処理流体圧力が設定圧力未満に低下すると、制御ばね力は処理流体圧力を克服し、制御要素を反対方向に移動する。

ここでより詳細に図面を参照すると、図１は、本発明の第１の開示例の教示に従って組み立てられた処理流体調整器１０を例示する。処理流体調整器１０は、流体流経路１８によって接続される流体インレット１４および流体アウトレット１６を有する調整器本体１２を含む。プラグ２０等の制御要素は、流体流経路内に位置付けられ、座部２２と協働して、調整器本体１２を介して処理流体の流れを制御する。

駆動部２４が調整器本体１２に取り付けられ、駆動部２４は、座部２２に対してプラグ２０を移動するために力を提供する。駆動部２４は、上部ハウジング２６および下部ハウジング２８を含む。仕切板３０は、上部ハウジング２６と下部ハウジング２８との間に位置付けられ、仕切板３０は、駆動部２４を上部チャンバ３２および下部チャンバ３４に分離する。仕切板３０は、プラグ２０が仕切板３０と一緒に移動するように、駆動部ステム３６によってプラグ２０に接続される。制御ばね３８等の付勢要素は上部ハウジング２６内に位置付けられてもよく、制御ばね３８は、図１の下向きに、座部２２の方に仕切板３０を付勢する。仕切板３０を座部２２の方に付勢することによって、プラグ２０は座部２２から離れて（プラグは座部２２の下に位置付けられるため）、かつ開位置へと付勢され、これは処理流体が調整器本体１２を流れることを可能にする。他の実施形態において、ばね３０は下部チャンバ３４内に位置付けられてもよい。それにも拘らず、プラグ２０は、下部チャンバ３４内の変動処理流体圧力に基づいて、最終的には位置付けられる。例えば、下部チャンバ３４内の処理流体圧力がばね３８からのばね力に克服するとき、仕切板３０は上向きに、座部２２から離れて移動し、したがってプラグ２０を閉位置の方に移動する。逆に、下部チャンバ３４内の処理流体圧力がばね力未満に減少するとき、仕切板３０は下向きに、座部２２の方に移動し、これはプラグ２０を開位置の方に移動する。

調整器本体１２を流れる処理流体が高圧で流れる液体であるとき、処理液は、下部チャンバ３４へのフィードバック入力の一部として下部チャンバ３４へと導かれる。高圧処理液は、駆動部２４内の仕切板３０上で比較的大きい力を生成する。ガスは、一般的に、大抵の作動圧力で圧縮可能であるため、下部チャンバ３４内に閉じ込められた任意のガスは、処理液と仕切板３０との間に閉じ込められることによって処理液に対して利用可能である、下部チャンバ３４内の体積を制限することによって、仕切板３０を移動するための処理液の能力を妨げる場合がある。これが生じるとき、駆動部２４はいくらかの効率性を失う場合がある。駆動部２４が調整器本体１２上に位置付けられる、図１および２に示される向き等、概ね直立の向きで据え付けられる調整器は、閉じ込められたガスについての最も多くの問題を引き起こす。閉じ込められたガスは、また、ある向きでの上部チャンバ３２において問題になる可能性があり、本明細書に説明される高圧ブリードエア弁は、所望されるとき、上部チャンバ内の閉じ込められたガスを放出するためにも使用され得る。

上部排気口４０は上部チャンバ３２を出入りする流体経路を形成して、仕切板３０が移動するとき、流体（例えば、周囲の空気）が上部チャンバ３２の体積を変更することの結果として、上部チャンバ３２に進入および退出することを可能にしてもよい。上述のように、処理流体（特に処理液）は、下部制御インレット４２を通して下部チャンバ３４へと導入されてもよい。下部制御インレット４２は、下部チャンバ３２と流体出口１６内の処理流体、すなわち流体出口１６の下流との間の処理流体経路の一部を形成する。下部チャンバ３４内の処理流体圧力を変動させることによって、駆動部２４は、座部２２に対するプラグ２０の位置を制御する。

下部チャンバ３４内に存在する任意の残留ガスは、図１に例示されるように、駆動部２４が直立の向きに装着されるとき、下部チャンバ３４内に閉じ込められる場合がある。残留ガスを下部チャンバ３４から放出するために、高圧ブリード弁５０は、下部ハウジング２８上のインレットタップ５２に接続されてもよい。残留ガスは、高圧ブリード弁５０を介して下部チャンバ３４から放出され、これは処理液のために下部チャンバ３４内で利用可能な体積を増大させる。この増大した体積は、順次、駆動部２４の効率性および応答時間を増大させる。

ここで図２を参照すると、下部のハウジング２８および下部チャンバ３４がより詳細に例示される。仕切板３０は、下部チャンバ３４の上面近くに位置付けられ、下部チャンバ３４を上部チャンバ３２から分離する。仕切板３０は、仕切板プレート５４および仕切板頭部５６を有するステム３６に取り付けられ、仕切板３０は、仕切板プレート５４と仕切板頭部５６との間に閉じ込められてもよい。上述のように、処理液は、下部制御インレット４２を通して下部チャンバ３４へと導入されてもよい。処理液が下部制御液４２に進入し、下部チャンバ３４へと前進するとき、残留ガスは、入ってくる処理液と仕切板３０との間に閉じ込められてもよい。この残留ガスは、インレットタップ５２（図１を見られたい）内に位置付けられる高圧制御弁５０（図２に図示せず）を介して放出されてもよい。図２の実施形態において、インレットタップ５２は、下部ハウジング２８の内壁５８上の中間の場所に位置付けられる。内側タップ５２は、仕切板３０がインレットタップ５２上で横転しない位置に位置付けられてもよい。仕切板３０がインレットタップ５２上で横転すると、仕切板３０は、損傷または破壊され得るであろう。仕切板頭部５６は、仕切板３０用の止め具を形成するように寸法決めされ、それによって、仕切板３０が場合によっては、インレットタップ５２上で横転し得る場所に仕切板３０が降下することを阻止してもよい。いくつかの実施形態において、仕切板頭部５６の厚さは、下部ハウジング２８の底部と下部ハウジング２８の上面との間の距離のおよそ７５％であってもよい。仕切板頭部５６が下部ハウジング２８の底部に接触するとき、仕切板３０は、更に下向きに前進することを阻止される。他の実施形態において、止め具は、駆動部ステム３６または駆動部２４もしくは調整器本体１２内の他の構造体上に形成され得るであろう。

ここで図３を参照すると、高圧ブリード弁５０の一実施形態が例示される。高圧ブリード弁５０は、中央の穿孔６２および横の穿孔６４を有するインレットタッププラグ６０と、中央の穿孔の１つの端部に少なくとも部分的に配置される排気口ねじ６６と、横の穿孔６４の１つの端部に少なくとも部分的に配置される排気管６８と、横の穿孔６４の別の端部に配置される逆転防止ねじ７０と、を含んでもよい。排気管６８は、概ね中空であり、放出されたガスを下部チャンバ３４から環境へ、または収集容器（図示せず）に導くことができる横の穿孔６４および中央の穿孔６２との流体流経路を形成してもよい。排気口ねじ６６は中央の穿孔６２と協働して、インレットタッププラグ６０および排気管６８を通る流体の流れを制限し、または可能にする。

排気口ねじ６６はシャンク７４に接続される頭部部分７２を含んでもよく、シャンク７４の少なくとも一部は外部ねじ山式であり、プラグ７６は反対側端部で頭部部分７２からシャンク７４に接続される。プラグ７６は概ね円錐形状であり、遠位端に狭いまたは円錐形状部分９６を有してもよい。環状フランジ８０は、プラグ７６とねじ山式部分との間の場所でシャンク７４から半径方向に外側に延在してもよい。ねじ山式部分と環状フランジ８０との間のシャンク７４部分は、窪んだ区域８２を形成する。

中央の穿孔６２は、第１の直径を有する第１の部分８４と、第２の直径を有する第２の部分８６とを含んでもよく、第１の直径は第２の直径より小さい。第１の部分８４と第２の部分８６との間の接合部は環状肩部８８を形成する。環状肩部８８はプラグ７６と協働して、中央の穿孔６２および横の穿孔６４を通る流体の流れを制御する。中央の穿孔６２の第２の部分８６は、高圧ブリード弁５０が下部駆動部ハウジング２８に取り付けられ、排気口ねじ６６上のプラグ７６が環状肩部８８から離間配置されるとき、駆動部２４の下部チャンバ３４と排気管６８との間の流体流経路内にチャンバ８７を形成する。

逆転防止ねじ７０は、頭部部分９０と、縮径端部９４で終端する外部ねじ山式シャンク９２とを含む。縮径端部９４は、排気プラグ６６の意図されない損失を阻止するために、窪んだ区域８２内に位置付けられてもよい。一実施形態において、縮径端部９４は、窪んだ区域８２のほぼ二分の一の厚さである、厚さを有してもよい。

インレットタッププラグ６０は、インレットタップ５２内の内部ねじ山（図示せず）と協働する、１つの端部の外部ねじ山を含んでもよい。インレットタッププラグ６０がインレットタップ５２内に固定されるとき、排気管６８は、出口９８が下向きに上部ハウジング２６から離れて、放出されたガスを、区域内にいる場合があるいずれの職員からも離れて導くことを目的とするように、位置付けられてもよい。

排気口ねじ６６を中央の穿孔６２内に選択的に位置つけることによって、下部チャンバ３４内の残留ガスは放出され、それによって第２のチャンバの利用可能な体積、したがって駆動部２４の効率性および応答性を増大させ得る。

上記のブリード弁を有する調整器の一実施形態を試験する間、駆動部は上下逆に装着されたとき、およそ１８８．８ｍＬが下部チャンバ内の制御流体のために利用可能となることが発見された。直立に、しかしブリード弁を用いずに装着されるとき、底部チャンバ内の利用可能な体積は、およそ１５．８ｍＬのみに低下した。しかし、ブリード弁が直立に装着された調整器内に据え付られたとき、下部チャンバ内の利用可能な体積はおよそ７６．８ｍＬに増加し、利用可能な体積のほぼ５倍の増加であった。

１つまたは複数の上記の例において、説明は、上部、下部、内部に、および／または外側に、等の用語を使用する。これらの用語は相対的であるのみであって、図に示されるように位置付けられるときに、例示的な実施形態を記載する文脈において使用されるものである。当業者は、弁が図に示されるものとは異なる向きに位置付けられてもよいことを容易に理解し、当業者は、どのようにこれらの相対的な用語を主題の制御弁の代替の向きに適合させるかを容易に理解し得る。

一方で高圧ブリード弁がそのある実施形態に関して記載されたが、添付の特許請求の範囲がそれに限定されることを意図されるものではなく、特許請求の範囲内であると見なされる改変形態がなされ得ることが、当業者によって理解されるであろう。

Claims (14)

1. 処理流体調整器であって、
   流体流経路によって接続される流体インレットと流体アウトレットとを有する調整器本体と、
   前記流体流経路内に配置される制御要素であって、座部と協働して、前記調整器本体を通る処理流体の流れを制御する制御要素と、
   前記調整器本体に取り付けられる駆動部であって、上部ハウジングおよび下部ハウジングと、前記駆動部内に配置され、前記駆動部を上部チャンバおよび下部チャンバに分割する仕切板と、を有する駆動部と、
   前記仕切板および前記制御要素に接続される駆動部ステムと、
   前記下部チャンバに取り付けられる高圧ブリード弁であって、前記下部チャンバとの流体経路を形成して、残留ガスを前記下部チャンバから排気する、高圧ブリード弁と、を備え、
   前記高圧ブリード弁は、
   中央の穿孔および横断する穿孔を有するインレットタッププラグと、
   前記中央の穿孔内に少なくとも部分的に配置される排気口ねじと、
   前記横断する穿孔の１つの端部に少なくとも部分的に配置される排気管と、
   前記横断する穿孔の別の端部に少なくとも部分的に配置される逆転防止ねじと、を備え、
   前記逆転防止ねじは、前記排気管と向かい合うとともに同軸に整列されている、
   処理流体調整器。
2. 前記高圧ブリード弁が、前記下部チャンバ内に位置付けられるインレットタップに接続される、請求項１に記載の処理流体調整器。
3. 前記インレットタップが、前記仕切板が前記インレットタップを覆い得ないように、前記下部チャンバ内の中間位置に位置付けられる、請求項２に記載の処理流体調整器。
4. 前記高圧ブリード弁が、前記上部チャンバから離れて方向付けられる排気管を含む、請求項２〜３のいずれか一項に記載の処理流体調整器。
5. 前記排気管が中空であり、流体が前記下部チャンバから流れ出るための流体流経路を形成する、請求項１に記載の処理流体調整器。
6. 前記排気口ねじが、１つの端部にプラグを含み、前記プラグが、前記中央の穿孔内に形成される肩部と協働して、前記中央の穿孔を通り、かつ前記排気管を出る流体の流れを制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理流体調整器。
7. 前記排気口ねじが、前記プラグと前記排気口ねじの頭部との間に外側に延在する環状フランジを含む、請求項６に記載の処理流体調整器。
8. 窪んだ区域が、前記環状フランジと前記頭部との間の前記排気口ねじのシャンク上に形成される、請求項７に記載の処理流体調整器。
9. 前記逆転防止ねじが、縮径端部を含み、前記縮径端部が、前記窪んだ区域内に少なくとも部分的に位置付けられる、請求項８に記載の処理流体調整器。
10. 前記縮径端部が前記窪んだ区域の寸法のおよそ１／２である、請求項９に記載の処理流体調整器。
11. 前記仕切板が、仕切板プレートおよび仕切板頭部を有する前記駆動部ステムに接続され、前記仕切板が、前記仕切板プレートと前記仕切板頭部との間に少なくとも部分的に位置付けられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の処理流体調整器。
12. 前記仕切板頭部が、前記仕切板が前記インレットタップを覆うことを阻止されるように、前記座部の方への前記仕切板の移動を制限する止め具を形成する、請求項１１に記載の処理流体調整器。
13. 前記仕切板頭部が、前記下部チャンバの上部端部と前記下部チャンバの下部端部との間の距離のおよそ７５％である厚さを有する、請求項１１〜１２のいずれか一項に記載の処理流体調整器。
14. 前記上部チャンバが、排気口を含み、前記下部チャンバが、下部制御インレットを含み、前記排気口が、前記上部チャンバを出入りする流体流経路を形成し、前記下部制御インレットが、前記下部チャンバを出入りする流体流経路を形成し、前記下部制御インレットが、前記下部チャンバを前記制御要素の処理流体下流と流体接続する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の処理流体調整器。

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