JP6174562B2 - 流体レギュレータに用いられるボンネット部材 - Google Patents

Description

本特許は、主に流体レギュレータに関し、より詳細には、流体レギュレータに用いられるボンネット部材に関する。

流体レギュレータは、多様な流体（例えば、液体、気体）の圧力を制御するためのプロセス制御システムにおいて一般的に用いられている。流体レギュレータは、流体圧力を実質的に低く、または一定の値に調整するために用いられることが多い。詳細には、流体レギュレータの入口において比較的高圧力において供給流体が受容されることが多く、出口においては、比較的より低い実質的に一定の圧力となる。流体レギュレータは典型的には、弁本体へ接続されたボンネットによって画定された本体を含む。

流体レギュレータの安全率は、流体レギュレータが安全に動作することが可能な最大入口圧力に基づくことが多い。例えば、多くの流体レギュレータの安全率は典型的には、Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ Ｇａｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって提供された安全ガイドラインに基づくことが多い。特定の安全要求に適合するために、流体レギュレータのボンネットは、比較的高圧力および／または広温度範囲に耐えることが可能な比較的高強度の金属材料（例えば、亜鉛、真ちゅう）で構成されることが多い。詳細には、ボンネットは、流体レギュレータが不具合状態であるときに引き起こされる可能性のある、潜在的に破壊した内部コンポーネントを収容することができなくてはならない場合が多い。しかし、流体レギュレータが比較的低温の用途（例えば、−４０℃）において用いられる際、ボンネットまたは流体レギュレータの金属材料（例えば、亜鉛材料または合金（例えば、ＺＡＭＡＫ））の強度（例えば、降伏強度、衝撃靱性）に影響が発生する場合がある。例えば、金属材料の場合、低温用途において脆性が高くなる場合がある。そのため、流体レギュレータは、比較的低温の用途には不適切である場合がある。なぜならば、流体レギュレータをこのような用途に用いる場合、特定の安全ガイドラインに適合できない場合があるからである。

一例において、ボンネット装置は、流体レギュレータの負荷アセンブリを受容する空洞を有する本体を含む。支持構造は、空洞内に配置され、空洞にわたって支持構造を延ばすことで、本体の衝撃靱性または強度が高められる。

別の例において、ボンネット装置は、本体を有するボンネットを含む。この本体により画定される空洞において、ボンネットの本体により、空洞の開口部に近接する段付き本体部が画定される。段付き本体部に近接する空洞の内面中に、逃がし（relief）が形成される。

別の例において、流体レギュレータは、ボンネットを含む。ボンネットは、フランジと、ボス部と、本体とを有する。本体によりフランジおよびボス部を接合することで、負荷アセンブリを受容する空洞が画定される。フランジを本体の第１の端部に近接させて、ボンネットを流体レギュレータの弁本体へ接合する。ボス部は、本体の第２の端部に近接し、負荷アセンブリの調節要素を受容する開口部を有する。本体の第２の端部に近接する空洞内には、複数の支持構造が配置され、支持構造がハブと空洞の内面との間において外側方向に延びる。フランジと本体との間の本体の第１の端部に近接する、空洞の内面の内側に逃がしが形成される。

公知の流体レギュレータを示す。 本明細書に記載の例示的な流体レギュレータを示す。 図２の流体レギュレータの例示的なボンネットの断面図である。 図３Ａの例示的なボンネットの下面図である。 図２、図３Ａおよび図３Ｂの例示的なボンネットの下面の斜視図である。 図３Ａおよび図３Ｂの例示的なボンネットの図３Ａの線４−４に沿って切断した別の断面図である。 図２の例示的な流体レギュレータの部分拡大図である。

本明細書に記載の例示的なボンネット装置は、流体レギュレータの安全率を大幅に向上させる。流体レギュレータの安全率を向上させることにより、例えば従来の流体レギュレータの場合よりもより広い動作条件範囲において流体レギュレータを用いることが可能になる。例えば、本明細書に記載の流体レギュレータは、流体レギュレータが最大入口圧力定格まで加圧された場合に、およそ−４０℃のプロセス流体温度と共に用いることが可能である。これとは対照的に、従来の流体レギュレータの場合、流体レギュレータが最大入口圧力定格まで加圧されたとき、室温において（例えば、２５℃において）プロセス流体を用いた用途に用いられるかもしれない。これに加えてまたはこれに代えて、本明細書に記載の例示的なボンネット装置は、流体レギュレータの最大入口圧力定格を増加させる。さらに、本明細書に記載の例示的な流体レギュレータは、比較的低温の用途（例えば、０℃〜４０℃を下回る温度）において用いられた場合、特定の安全率または安全ガイドライン（例えば、Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｇａｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって画定されたもの）に適合する。

本明細書に記載の例示的なボンネット装置は、流体レギュレータの強度（例えば、降伏強度、衝突強度、引張強度）を向上させて、流体レギュレータの最大入口圧力定格を増加させ、および／または流体レギュレータの動作温度範囲を拡張させる。ボンネットの強度を向上させるために、本明細書に記載の例示的なボンネットは、支持構造を含む。温度がおよそ−４０℃であるプロセス流体（または雰囲気条件）に晒された場合にボンネット強度の不足に起因して不具合を発生し得る従来のボンネット装置と対照的に、本明細書に記載のボンネット装置は、比較的低温のプロセス用途（例えば、温度−４０℃のプロセス流体または雰囲気条件）において用いられた場合に充分な強度またはより高い強度を提供するための１つ以上の支持構造を有する。

より詳細には、ボンネット強度の向上のために、本明細書に記載の例示的なボンネット装置は、ボンネットの第１の端部に近接する支持構造または装置を有する。いくつかの例において、支持構造は、ボンネットの空洞内に配置可能とされ、ウェビングを備える。ウェビングは、ボンネットの内面間に延びる支持壁部またはリブを有する。例えば、ウェビングは、１つ以上の支持壁部またはリブを含み得る。これら１つ以上の支持壁部またはリブは、中央ハブまたはウェビング中央からボンネットの内面または側壁へと延びる。いくつかの例において、ウェビングは、ボンネットの空洞の対向する内面間に延びる。

これに加えてまたはこれに代えて、ボンネット装置の強度を高めるために、ボンネット装置は、逃がしを用い得る。詳細には、逃がしは、空洞内面の内側に形成可能とされ、ボンネットの第２の端部に近接して配置され得る。詳細には、逃がしは環状の丸みのついた曲面であり、感知要素の接合部に近接するボンネットの高応力領域に沿って局所的応力をより均等に分散させる。さらに、いくつかの例において、丸みのついた曲面は、鋳造製造プロセス（例えば、「鋳放し」）により形成され、機械加工されない。例えば機械加工を介して逃がしを形成する場合とは異なり、鋳造製造プロセスにより逃がしを形成することにより、より高強度のボンネット装置を得ることが可能になる。なぜならば、鋳造における強度の大部分は材料表面内にあり、鋳造を介して逃がしを形成する場合、この材料はボンネット装置から除去されないからである。

本明細書に記載の例示的な流体レギュレータについて説明する前に、公知の流体レギュレータ１００の簡単な説明を図１に示す。図１を参照すると、例示的な流体レギュレータ１００は、弁本体１０２を含む。弁本体１０２は、ボンネット１０４へねじ止めされる。ボンネット１０４は、入口１０６と出口１０８との間の流体通路を画定する。ボンネット１０４は、フランジ１１２を有する本体１１０を含む。フランジ１１２は、ボンネットを弁本体１０２へとねじ止めするための雌ねじを含む。ボンネット１０４を比較的高トルクで弁本体１０２へと接続することにより、ボンネット１０４と弁本体１０２との間において実質的に緊密な金属間シールが得られる。このような接続により、フランジ１１２と本体１１０との間における接合部１１４において、高い局所的応力集中が得られる。

負荷アセンブリ１１６は、空洞１１８内に配置される。空洞１１８は、ボンネット１０４の本体１１０によって画定され、ダイヤフラム１２０へ負荷を提供するように調節可能である。この負荷は、所望の流体出口圧力に対応する。ダイヤフラム１２０をボンネット１０４と弁本体１０２との間に捕捉することにより、感知チャンバ１２２を部分的に画定する。感知チャンバ１２２は、通路１２４を介して出口１０８と流体連通する。さらに、ダイヤフラム１２０を支持するために、流体レギュレータ１００はダイヤフラムプレート１２６を含む。ダイヤフラムプレート１２６は典型的には、高強度材料によって構成される（例えば、ステンレススチール）。弁装置１２８は、開口位置と閉口位置との間で移動する。開口位置において、入口１０６と出口１０８との間の流体流れが調節または抑圧される。閉口位置において、入口１０６と出口１０８との間の流体流れが制限される。

動作時において、負荷アセンブリ１１６を調節することで、所望の出口圧力に対応する負荷をダイヤフラム１２０へ提供する。ダイヤフラム１２０上における圧力差は、閉口位置と開口位置との間で変動する。閉口位置において、入口１０６と出口１０８との間の流体流れが制限され、開口位置において、入口１０６と出口１０８との間の流体流れが許容される。例えば、出口１０８における流体圧力に起因してダイヤフラム１２０へと送られる力が負荷アセンブリ１１６のバネ１３０からダイヤフラム１２０へと送られる力以上である場合、弁装置１２８は閉口位置へと移動する。出口１０８における流体圧力に起因してダイヤフラム１２０へと送られる力が負荷アセンブリ１１６のバネ１３０からダイヤフラム１２０へと送られる力未満である場合、弁装置１２８は開口位置へと移動する。ダイヤフラム１２０の対向する側部上の力が均衡するまで、加圧流体が入口１０６と出口１０８との間に流れる。

出口１０８における圧力が流体レギュレータ１００の最大入口圧力定格を大幅に超えた場合、不具合状態が発生し得る。例えば、出口１０８における圧力が負荷アセンブリ１１６によって提供された所望の圧力設定を大幅に超えた場合、不具合状態が発生し得る。このような事態は、例えば、弁装置１２８の不適切なシーリング、下流設備の不具合、レギュレータの後方配置（出口ポート１０８への入口ライン圧力）などに起因して発生し得る。流体レギュレータ１００が不具合状態にある間、ボンネット１０４は、引き起こされる可能性のある、潜在的に破損した内部コンポーネント（例えば、バネ１３０）を捕捉または拘束するための充分な強度または衝撃靱性を有する。詳細には、ボンネット１０４は、負荷アセンブリ１１６（例えば、バネ１３０）がボンネット１０４の上面または端部１３２から放出される事態を回避するための充分な強度を有する。ダイヤフラムプレート１２６は、硬質金属材料で構成されており、ダイヤフラム１２０を支持し、出口１０８においてボンネット１０４の上面１３２の方向に発生する流体の圧力に起因してダイヤフラム１２０へ付与される力に耐える。

しかし、およそ−４０℃の温度のプロセス用途においては、比較的低温のプロセス流体または雰囲気条件に起因して、ボンネット１０４の材料特性に影響が発生し得る。例えば、ボンネット１０４が比較的低温の用途または状態に用いられた場合においてボンネット１０４の材料特性の脆性が高くなった場合、ボンネット１０４の強度が失われるか、または、衝撃靱性が比較的に低くなる。

図２は、補強器２０２を有する明細書に記載の例示的な流体レギュレータ２００を示す。例示的な流体レギュレータ２００は、レギュレータ本体２０４を含む。レギュレータ本体２０４は、下側本体部すなわち弁本体２０８へ接続（例えば、ねじ止め）された上側本体部すなわちボンネット２０６を有する。弁本体２０８は、流体レギュレータ２００の入口２１０と出口２１２との間の流体流路を形成する。ダイヤフラム２１４は、弁本体２０８とボンネット２０６との間に捕捉され、これにより、ダイヤフラム２１４の第１面２１６およびボンネット２０６は、負荷アセンブリ２２０を受容するローティングチャンバ２１８を画定する。ダイヤフラム２１４の第２面２２２および弁本体２０８の内面２２４により、感知チャンバ２２６が画定される。感知チャンバ２２６は、通路２２８を介して出口２１２へと流体接続され、出口２１２において流体の圧力を感知する。図示の例において、ダイヤフラム２１４は、例えばステンレススチール製の金属ダイヤフラムである。

負荷アセンブリ２２０は、ダイヤフラムプレートすなわちバックアッププレート２３０を介してダイヤフラム２１４へ動作可能に接続され、基準の力または負荷（例えば、事前設定された力）をダイヤフラム２１４へ提供する。ダイヤフラムプレート２３０は、例えば、流体レギュレータ２００の不具合状態時において破砕、座屈、粉砕または他の場合に破壊されるように構成されたプラスチック材料（例えば、硬質プラスチック材料）などの材料によって構成される。換言すれば、ダイヤフラムプレート２３０を構成する材料は、ボンネット２０６の材料よりもずっと強度が低い。ただし、ダイヤフラムプレート２３０も頑丈であり、必要な出口圧力試験およびサイクル試験において不具合を発生しない。

本例において、負荷アセンブリ２２０は、負荷チャンバ２１８内に配置された付勢要素２３２（例えば、バネ）を含む。付勢要素２３２（例えば、バネ）により、ダイヤフラムプレート２３０を介して負荷がダイヤフラム２１４へ提供される。バネ調節器２３４は、付勢要素２３２からダイヤフラム２１４の第１面２１６へと付与される事前設定された力または負荷の量を調節（例えば、増減）する。図示のように、バネレギュレータ２３４は、ねじ２３６に合わせて調節された制御ノブを含む。ねじ２３６は、ボンネット２０６へねじ止めされ、調節可能なバネシートまたはバネボタン２３８と係合する。バネボタン２３８は、延性材料、可撓性材料または柔軟性材料（例えば、弾性材料、プラスチック材料、延性金属）によって構成されているため、不具合状態時におけるバネボタン２３８の粉砕が回避され、不具合状態時において付勢要素２３２の衝撃を緩和する。制御ノブを第１の方向（例えば、時計回り方向）または第２の方向（例えば、反時計回り方向）において回転させた場合、付勢要素２３２の圧縮量が変化し（例えば、付勢要素２３２が圧縮または減圧され）、その結果、ダイヤフラム２１４の第１面２１６へ付加される負荷量が変化する。

弁装置すなわち弁カートリッジアセンブリ２４０は、弁本体２０８の穴部２４２内に配置される。穴部２４２は、入口２１０に流体接続された入口チャンバ２４４を画定する。弁装置２４０は、ポペット弁２４６を含む。流体レギュレータ２００が閉口位置に来た場合、ポペット弁２４６は弁座２４８に向かって移動して、入口２１０と出口２１２との間の流体流れを制限する。流体レギュレータ２００が開口位置に来た場合、ポペット弁２４６は弁座２４８から離れる方向に移動して、入口２１０と出口２１２との間の流体流れを許容する。付勢要素２５０により、ポペット弁２４６は弁座２４８へ向かって付勢される。感知チャンバ２２６と入口チャンバ２４４との間のシールが可能になるように、シール２５２（例えば、Ｏリング）が弁装置２４０と流体レギュレータ２００の弁本体２０８との間に配置される。

動作時において、例示的な流体レギュレータ２００は、入口２１０を介して例えば比較的高圧力の流体（例えば、ガス）を提供する上流圧力源へと流体接続され、出口２１２を介して例えば圧力下流デバイスまたはシステムへと流体接続される。流体レギュレータ２００は、流体レギュレータ２００中を流れる流体の出口圧力を所望の圧力に調節する。この所望の圧力は、調節可能な負荷アセンブリ２２０によって提供された事前設定負荷に対応する。いくつかの用途において、プロセス流体または雰囲気条件の温度は、およそ−４０℃であり得る。

所望の出口圧力を達成するために、バネレギュレータ２３４を（例えば、時計回りまたは反時計回り方向に）回転させることにより、ダイヤフラム２１４の第１面２１６上の付勢要素２３２から付与される負荷を増減させる。付勢要素２３２によって提供される負荷を、所望の出口圧力に対応するように調節する。基準圧力を設定することで、感知チャンバ２２６は、出口２１２における加圧流体の圧力を通路２２８を介して感知する。出口２１２における加圧流体の圧力に起因して、ダイヤフラム２１４は、感知チャンバ２２６中の圧力変化に応じて移動する。

入口２１０と出口２１２との間において流体が流れると、出口２１２における流体の圧力が増加する。感知チャンバ２２６中の加圧流体の圧力が増加すると、流体の圧力からダイヤフラム２１４の第２面２２２上に力が付加され、その結果、ダイヤフラム２１４および付勢要素２３２が弁本体２０８から離れる方向に直線運動する。その結果、弁装置２４０の付勢要素２５０により、ポペット弁２４６が弁座２４８に向かって移動して、入口２１０と出口２１２との間の流体流れを制限する。ダイヤフラム２１４の第２面２２２上へ力を付加する感知チャンバ２２６中の流体圧力は、負荷アセンブリ２２０からダイヤフラム２１４の第１面２１６へと付加される基準圧力または力よりも高い。ダイヤフラム２１４の第２面２２２上へ力を付加する感知チャンバ２２６中の流体圧力により、ダイヤフラムプレート２３０が弁本体２０８から離れる方向に移動して、その結果ポペット弁２４６は弁座２４８と密封係合する。これにより、図２に示すように流体レギュレータ２００中を流れる流体が制限または阻止される。

感知チャンバ２２６中の加圧流体の圧力が、付勢要素２３２からダイヤフラム２１４の第１面２１６上に付加される基準圧力または力よりも低い場合、ダイヤフラム２１４は、弁本体２０８に向かって移動するか、屈曲するかまたは撓む。その結果、ダイヤフラムプレート２３０は、ポペット弁２４６のステム部２５４と係合して、ポペット弁２４６を弁座２４８から離れる方向に移動させて、入口２１０と出口２１２との間の流体流れを許容するまたは増加させる。ダイヤフラム２１４上の圧力差が実質的にゼロに近い場合（すなわち、感知チャンバ２２６中の流体の圧力が、負荷アセンブリ２２０から付加される負荷に実質的に等しい力を発生させる圧力に調節された場合）、ポペット弁２４６は、弁座２４８に向かって移動して、入口２１０と出口２１２との間の流体流れを阻止または制限する。

図３Ａは、図２のボンネット２０６の断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの例示的なボンネット２０６の下面図であり、図３Ｃは、図３Ｃの例示的なボンネット２０６の底面斜視図である。図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、図示の例のボンネット２０６は、空洞３０４を有する円筒型本体３０２を含む。空洞３０４は、図２の負荷アセンブリ２２０を受容するローティングチャンバ２１８を画定する。図示の例の空洞３０４は、ボンネット２０６が弁本体２０８へ接続される際、感知チャンバ２２６（図２）に向かって開口する端部３０６を有する。図示の例の本体３０２は、段付き本体部３０８を含む。段付き本体部３０８は、本体３０２の第１の端部３１２に近接するフランジまたは環状リム３１０を画定する。図示の例のフランジ３１０は、ねじ山（例えば、雌ねじ）を含む。このねじ山により、ボンネット２０６が弁本体２０８へとねじ止めされる。

本体３０２の第２の端部３１４は、キャッピングまたは閉鎖され、負荷アセンブリ２２０のねじ２３６を受容する開口部３１６を含む。本例において、ボンネット２０６の開口部３１６（例えば、ねじ止め開口部）は、ボス部３１８によって画定される。図示の例のボス部３１８は、本体３０２の第２の端部３１４から離れる方向に突出する。図示の例のボス部３１８は、ボンネット２０６の本体３０２と一体的に形成される。ローティングチャンバ２１８を例えば雰囲気へ通気させるために、本体３０２の第２の端部３１４は、１つ以上の通気孔３２０を含む。これらの通気孔３２０は、空洞３０４の長手方向軸３２２に対して径方向に間隔を空けて配置され、ボス部３１８に近接する。

ボンネット２０６の衝撃靱性および／または強度（例えば、降伏強度）の増加のために、図示の例のボンネット２０６は、支持構造３２４を含む。図示の例の支持構造３２４は、本体３０２の第２の端部３１４に近接する空洞３０４内に配置される。詳細には、図示の例の支持構造３２４は、本体３０２の空洞３０４にわたって延びる複数の支持構造３２４を含む。例えば、複数の支持構造３２４は、空洞３０４の長手方向軸３２２に対して任意の所望の角度（例えば、９０度、４５度、３０度）で径方向に間隔を空けて配置可能とされ、これにより、支持構造３２４は、空洞３０４と通気孔３２０との間の流体連通を妨害またはブロックしない。

図３Ｂおよび図３Ｃに最も明確に示すように、図示の例の支持構造３２４は、複数の壁部またはリブ３２８から形成されたウェブまたはウェビング３２６である。ウェビング３２６は、ハブまたは中央部３３０を含む。ハブまたは中央部３３０から、図示の例の壁部またはリブ３２８は、空洞３０４の内側側面３３２へ向かって外側方向に延びる。図３Ａおよび図３Ｃに最も明確に示すように、ハブ３３０は、本体３０２の第２の端部３１４に近接する空洞３０４内においてほぼ中央に配置され、開口部３３４を含む。開口部３３４は、ボス部３１８の開口部３１６と同軸に配設されて、負荷アセンブリ２２０のねじ２３６を部分的に受容する。詳細には、図示の例のハブ３３０は、ボンネット２０６の本体３０２および／またはボス部３１８と一体的に形成され、ボンネット２０６の上側内面３３６から空洞３０４内へ突出する。

さらに、図３Ａに最も明確に示すように、図示の例の壁部またはリブ３２８はそれぞれ、曲線状端部３３８を含む。曲線状端部３３８は、空洞３０４の内側側面３３２または本体３０２と係合する。図示の例の壁部またはリブ３２８のそれぞれの上面３４０は、本体３０２の上側内面３３６と係合する。しかし、他の例において、壁部またはリブ３２８のうち１つ以上の上面３４０は、本体３０２の上側内面３３６から離れる方向に間隔を空けて配置され得る。図３Ａを参照すると、壁部またはリブ３２８は、Ｌ字型の断面形状または側面形状を有する。また、図３Ｂを参照すると、リブまたは壁部３２８は、ハブ３３０と内側側面３３２との間に延びるように、実質的に直線状の側面形状または外径を有する。しかし、他の例において、リブまたは壁部３２８は、ハブ３３０と内側側面３３２との間に延びるように、実質的に曲線状の側面形状または外形を有し得る。

図３Ｂおよび図３Ｃに最も明確に示すように、壁部またはリブ３２８は、長手方向軸３２２および通気孔３２０に対して径方向に間隔を空けて配置されて、通気孔３２０を通じた流体の通過を可能にする。例えば、壁部またはリブ３２８は、複数対の支持構造３４２ａ〜３４２ｄを形成する。これらの支持構造３４２ａ〜３４２ｄは、角度３４４だけ間隔を空けて長手方向軸３２２に対して対称に配置される。例えば、第１の支持構造対３４２ａは、第２の支持構造対３４２ｂに対し、およそ９０度の角度で間隔を空けて配置される。支持構造３４２ａ〜３４２ｄの各対は、それぞれ、通気孔３２０の1つを取り囲む。

さらに、各壁部またはリブ３２８の内面３４６は、角度３４８だけ相互に間隔を空けて配置され、壁部またはリブ３２８の外面３５０は、角度３５２だけ間隔を空けて配置される。図示の例において、内面３４６間の角度３４８はおよそ３６度であり、外面３５０間の角度３５２はおよそ５４度である。他の例において、図示の例の壁部またはリブ３２８は、長手方向軸３２２に対し、不均等にまたは非対称に間隔を空けて配置され得る。また、図示のように、図示の例のウェビング３２６は、８個のリブを含む。しかし、他の例において、ウェビング３２６は、壁部またはリブ３２８を１つだけ含んでもよいし、あるいは、ボンネット２０６の強度または衝撃靱性を高めるように任意の数の壁部またはリブ３２８を含んでもよい。例えば、図示の例のウェビング３２６は、支持構造３４２ａ〜３４２ｄの各対間に配置されたさらなるリブを含み得る。

これに加えてまたはこれに代えて、図示していないが、図示の例のウェビング３２６は、各壁部またはリブ３２８の外面３５０および／または内面３４６間に延びる１つ以上の横方向リブまたは相互接続リブを含み得る。このような相互接続リブは、比較的直線状の側面形状または外形を有してもよいし、比較的曲線状の側面形状または外形を有してもよい。よって、いくつかの例において、ウェビング３２６は、本体３０２のハブ３３０と内側側面３３２との間に延びる複数のリブまたは壁部と、リブまたは壁部３２８の表面３４６および／または３５０間に延びる複数の相互接続リブとを有し得る。換言すれば、ウェビング３２６は、格子状の支持構造を形成し得る。

図示の例の支持構造３２４（すなわち、ウェビング３２６）は、例えば鋳造、機械加工または他の任意の適切な一または複数の製造プロセスを介してボンネット２０６と一体的に形成される。しかし、他の例において、支持構造３２４またはウェビング３２６は、ボンネット２０６へ接続された（例えば、ねじ止めされた）挿入部材であり得る。例えば、ハブ３３０は、ボンネット２０６の第２の端部３１４に近接するウェビング３２６をねじ止めするための雌ねじおよび／または雄ねじを有し得る。いくつかの例において、支持構造３２４またはウェビング３２６は、ボンネット２０６の空洞３０４内に圧入（例えば、締まりばめ）され得る。

さらに、支持構造３２４は、ボンネット２０６の本体３０２の材料と実質的に同じ材料（例えば、亜鉛）で構成される。しかし、他の例において、支持構造３２４は、ボンネット２０６の本体３０２の材料と異なる材料で構成してもよい。さらに他の例において、支持構造３２４の一部を第１の材料（例えば、ステンレススチール）で構成し、支持構造３２４の第２の部分を第２の材料で構成してもよい。例えば、第１の支持構造部分または第１のリブをステンレススチールで構成し、第２の支持構造部分または第２のリブを亜鉛または亜鉛合金で構成してよい。

図４は、ボンネット２０６を図３Ａの線４−４に沿って切断した断面図である。図示のように、壁部またはリブ３２８はそれぞれ、矩形の横断面形状または外形４０２を有する。他の例において、壁部またはリブ３２８のうち１つ以上は、正方形の横断面形状、テーパー状の横断面形状、曲線状または円形の横断面形状、Ｉ字型の横断面形状または強度および／または衝撃靱性を高める他の任意の適切な横断面形状または外形を有し得る。

図５は、図２の例示的レギュレータの拡大部分図である。図２および図５を参照すると、図示の例のボンネット２０６は、逃がし５０２を含む。逃がし５０２は、本体３０２の第１の端部３１２に近接して配置される。詳細には、逃がし５０２は、本体３０２とフランジ３１０との間の段付き本体部３０８に近接する空洞３０４の内面５０４内に形成される。より詳細には、逃がし５０２は、ダイヤフラムインターフェース５０８に近接するボンネット３０２の比較的高応力の領域５０６に沿って形成される。このような領域５０６は、比較的高い応力集中に耐えることが多い。なぜならば、大量のトルク負荷がボンネット２０６へ付加されることで、ボンネット２０６と弁本体２０８との間のダイヤフラム２１４がクランプされて、比較的緊密金属間シールが得られるからである。また、ＣＧＡ安全試験において、入口圧力（例えば、４５００ｐｓｉ）が出口２１２および感知チャンバ２２６へ付加された場合、ボンネット３０２の領域５０６は、比較的高い応力レベルに耐える。逃がし５０２は、ダイヤフラムインターフェース５０８に近接するボンネット２０６の比較的高応力の領域５０６に沿って局所的応力に影響を与えるかまたはこの応力をより均等に分散させる。

図示の例の逃がし５０２は、弓形面または曲面５１０を有する。例えば、逃がし５０２は、半円形断面形状または外形を有する。図示の例において、逃がし５０２は、段付き本体部３０８に近接する本体３０２の内面３３２の周囲の環状の逃がしである。しかし、他の例において、逃がし５０２は、本体３０２の外周の周囲に部分的に形成しかつ／または本体３０２の外周の周囲に間欠的に形成してもよい。

図示の例において、逃がし５０２は、鋳造によりボンネット２０６と一体的に形成される。そのため、図示の例の逃がし５０２は、ボンネット２０６の表面中に形成された「鋳放し」半径である。しかし、いくつかの例において、逃がし５０２は、機械加工または他の任意の適切な一または複数の製造プロセスにより形成してもよい。

不具合状態時において、ダイヤフラムプレート２３０が粉砕または崩壊可能とされ、その結果、ダイヤフラム２１４に不具合が生じ得る。より詳細には、動作圧力よりも大幅に高くかつボンネット２０６に不具合が生じる圧力よりも低い圧力において、ダイヤフラムプレート２３０が粉砕され得る。ダイヤフラムプレート２３０が粉砕された場合、感知チャンバ２２６中の加圧流体が、空洞３０４および通気孔３２０を介して雰囲気と連通する。さらに、支持構造３２４によって提供される高い強度または衝撃靱性により、不具合状態時において破壊される可能性のある内部コンポーネント（例えば、バネ２３２）を捕捉し、これが放出されるのが阻止される。換言すれば、支持構造３２４またはウェビング３２６により、本体３０２の第２の端部３１４が破砕または破壊される事態が回避される。さらに、バネボタン２３８は延性材料で構成されているため、不具合状態時において本体３０２の第２の端部３１４へと放出される可能性のある内部コンポーネント（例えば、バネ２３２）に対する緩和材を構成する。さらに、逃がし５０２により局所的応力が全て分散されるため、本体３０２が領域５０６において破砕または破壊されることが回避される。このようにして、支持構造３２４および逃がし５０２により、ボンネット２０６の強度および／または衝撃靱性が増加し、これにより、圧力状態におけるボンネット２０６の破砕または不具合が回避される。

ボンネット装置２０６により、流体レギュレータ２００を比較的低温の用途（例えば、−４０℃以下の温度）において用いることが可能になる。詳細には、流体レギュレータ２００は、不具合時において、流体レギュレータ２００の内部コンポーネント全てをボンネット２０６の本体３０２内に保持しつつ、感知チャンバ２２６内の圧力の急激な上昇を雰囲気へと安全に通気させる。

本明細書中、特定の例示的な方法、装置および製造物について記載してきたが、本特許の範囲はこれに限定されない。すなわち、本特許は、添付の特許請求の範囲内に文言的にまたは均等論の下において公正に含まれる全ての方法、装置および製造物を網羅する。

Claims (15)

1. 流体レギュレータに用いられるボンネットであって、
   前記流体レギュレータの負荷アセンブリを受容する空洞と、前記空洞の長手方向軸と同軸に配設された開口部と、を有する本体と、
   前記空洞内に配置される支持構造とを備え、
   前記支持構造は、前記本体の前記開口部と同軸に配設されるハブと、複数の壁部またはリブを含み、各壁部または各リブはＬ字状の断面を有するとともに、前記本体の内面に係合する曲線状端部を有し、前記複数の壁部またはリブは、前記本体の衝撃靱性または強度を高めるように前記ハブと前記本体の内面との間の前記空洞にわたって延び、
   前記ボンネットは、
   前記本体に形成され、前記複数の壁部またはリブ間に位置し、前記空洞を外部の雰囲気と連通させる一または複数の通気孔を備える、ボンネット。
2. 前記壁部またはリブは、前記本体の第１の端部に近接して設けられる、請求項１に記載のボンネット。
3. 前記壁部またはリブは、前記空洞の前記長手方向軸に対し、径方向に間隔を空けて配置される、請求項１に記載のボンネット。
4. 前記本体は逃がしをさらに含み、前記逃がしは、前記本体の第２の端部に近接する前記空洞の内面の内側に形成される、請求項１に記載のボンネット。
5. 前記逃がしは、丸みのついた曲線状の表面を含む、請求項４に記載のボンネット。
6. 前記支持構造および前記逃がしは、鋳造により前記ボンネット本体と一体的に形成される、請求項４に記載のボンネット。
7. 流体レギュレータに用いられるボンネットであって、
   前記流体レギュレータの負荷アセンブリを受容するための空洞を画定する本体であって、前記本体が、前記空洞の長手方向軸と同軸に配設された開口部を備え、前記空洞の開口部に近接する段付き本体部を画定するように構成された本体と、
   前記空洞内に配置される支持構造と、
   前記段付き本体部に近接する前記空洞の内面の内側に形成された逃がしとを備え、
   前記支持構造は、前記本体の前記開口部と同軸に配設されるハブと、複数の壁部またはリブを含み、前記複数の壁部またはリブは、前記本体の衝撃靱性または強度を高めるように前記ハブと前記本体の内面との間の前記空洞にわたって延び、
   前記ボンネットは、
   前記本体に形成され、前記複数の壁部またはリブ間に位置し、前記空洞を外部の雰囲気と連通させる一または複数の通気孔を備える、ボンネット。
8. 前記逃がしは、ダイヤフラムインターフェースに近接する前記ボンネットの比較的高応力の領域に沿った局所的応力に影響を与える、請求項７に記載のボンネット。
9. 前記逃がしは、弓形の断面形状を有する環状の逃がしを含む、請求項７に記載のボンネット。
10. フランジ、ボス部および本体を有するボンネットであって、前記本体は、前記フランジおよび前記ボス部を接合して、負荷アセンブリを受容する空洞を画定し、前記フランジは、前記本体の第１の端部に近接し、前記ボンネットを前記流体レギュレータの弁本体に接続し、前記ボス部は、前記本体の第２の端部に近接し、前記負荷アセンブリの調節要素を受容するために前記空洞の長手方向軸と同軸に配設された開口部を有する、ボンネットと、
    前記本体の前記第２の端部に近接する前記空洞内に配置された複数の支持構造であって、前記支持構造は、前記開口部と同軸に配設されるハブと前記空洞の内面との間の前記空洞にわたって外側方向に延び、各支持構造は、Ｌ字状の断面を有するとともに、前記本体の内側側面に係合する曲線状端部を有する、支持構造と、
    前記フランジと前記本体との間の前記本体の前記第１の端部に近接する前記空洞の内面の内側に形成された逃がしと、
    前記本体に形成され、前記複数の支持構造間に位置し、前記空洞を外部の雰囲気と連通させる一または複数の通気孔と
    を含む、流体レギュレータ。
11. ダイヤフラム支持プレートをさらに含み、前記ダイヤフラム支持プレートは、前記流体レギュレータの不具合状態時において座屈状態になるかまたは粉砕されることにより、前記流体レギュレータの感知チャンバを前記空洞を介して前記通気孔と流体接続させるように構成される、請求項１０に記載の流体レギュレータ。
12. 前記支持構造は、前記空洞の長手方向軸および前記通気孔に対し、径方向に間隔を空けて配置される、請求項１０に記載の流体レギュレータ。
13. 前記支持構造はウェビングを含み、前記ウェビングは、複数の径方向に間隔を空けて配置されたリブを含み、前記リブは、前記ハブと一体的に形成された第１の端部と、前記空洞の内側側面と一体的に形成された第２の端部とを含む、請求項１０に記載の流体レギュレータ。
14. 前記逃がしは、鋳造により前記ボンネットと一体的に形成された環状の曲面を含む、請求項１０に記載の流体レギュレータ。
15. 前記曲面は、半円形の断面形状を含む、請求項１４に記載の流体レギュレータ。

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