JP6257581B2 - 改善された流動安定性を有する流体調整器 - Google Patents

Description

本開示は、一般にガスまたは流体調整器などの流体制御装置に関し、特に制御要素に係合する１対のダイヤフラムを有する流体調整器に関する。

ガスを供給する一般的なガス配給システムでの圧力は、システムに置かれた要求、気候、供給源、および／または他の要因により異なることがある。しかし、炉、オーブンなどのガス機器を備えた大半のエンドユーザー施設は、ガスが所定の圧力によって、ガス調整器の最大容量でまたはそれを下回るよう供給されることを要求する。したがって、ガス調整器は、供給されるガスがエンドユーザー施設の要件を満たすことを確実にするためにこれらの配給システムに実装される。従来のガス調整器は一般に、供給されるガスの圧力を検知および制御するための閉ループ制御アクチュエータを含む。

そのようなガス配給システムに概して導入される流体調整器は、一般に同業者によく知られている。流体調整器の１つのタイプは、１段式圧力調整器であって、これは流入またはソース圧力を出口または供給圧力に１ステップで低減するよう機能する。流体調整器の他のタイプは、２段式調整器であって、これは入口圧力を出口圧力に２ステップで低減する。

圧力調整器において、多数の環境および／または機械的要因が調整器性能に影響を与え得る。したがって、環境および／または機械的要因に起因する弊害を低減または最小化したことを示す流体またはガス調整器を提供することは望ましいことがある。

第１の例示的態様によれば、２段式流体調整器は、流体流路によって連結された流体入口および流体出口を有する調整器本体と、第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体の一部と、流体流路に配置され第１段シートに導く第１段開口部と、流体流路に配置され第２段シートに導く第２段開口部と、流体流路内に配置され、第１段シートから離間した開位置と第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された第１段制御要素と、流体流路内に配置され、第２段シートから離間した開位置と第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、第２段制御要素と、を備える。アクチュエータは、調整器本体に取り付けられ、このアクチュエータは第２段制御要素に動作可能に連結され、第２段開口部を通して処理流体の流動を制御するために開位置と閉位置の間で第２段制御要素を移動させて流体出口の流体圧力変化に応じるように構成される。第１および第２のダイヤフラムは第１のチャンバおよび第２のチャンバの間に配置された状態で、第１段制御要素は第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムに動作可能に連結される。

第２の例示的態様によれば、２段式調整器における安定性を改善する方法は、調整器本体を有する従来の２段式流体調整器と、第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体の一部と共に流体流路によって連結された流体入口および流体出口と、を提供するステップを含み、さらにこの調整器は、流体流路に配置され、第１段シートに導く第１段開口部と、流体流路に配置され、第２段シートに導く第２段開口部と、流体流路内に配置され、第１段シートから離間した開位置と第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された第１段制御要素と、流体流路内に配置され、第２段シートから離間した開位置と第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な第２段制御要素と、を有し、さらにこの調整器は、調整器本体に取り付けられ、第２段制御要素に動作可能に連結され、第２段開口部を通して処理流体の流動を制御するために開位置と閉位置の間で第２段制御要素を移動させて流体出口の流体圧力変化に応じるよう構成されたアクチュエータを有する。この方法は、第１のダイヤフラムを提供するステップと、第１のダイヤフラムを第１のチャンバと第２のチャンバの間に配置するステップと、第１のダイヤフラムの径方向内側部を第１段制御要素に連結するステップと、第２のダイヤフラムを提供するステップと、第２のダイヤフラムの径方向内側部を第１段制御要素に連結するステップと、を含む。

第３の例示的態様によれば、２段式流体調整器は、第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体の一部と共に流体流路によって連結された流体入口および流体出口を有する調整器本体と、流体流路に配置された第１段開口部と、第１段シートと、流体流路に配置された第２段開口部と、第２段シートと、を備える。第１段制御要素は、流体流路内に配置され、第１段シートから離間した開位置と第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能であって、この第１段制御要素は、第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成される。第２段制御要素は、流体流路内に配置され、第２段シートから離間した開位置と第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能であって、アクチュエータは、第２段制御要素に動作可能に連結され、第２段開口部を通して処理流体の流動を制御するために開位置と閉位置の間で第２段制御要素を移動させて流体出口の流体圧力変化に応じるように構成される。第１のダイヤフラムは、第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を備え、第２のダイヤフラムは、第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を備える。

第４の例示的態様によれば、流体調整器は、第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体の一部と共に流体流路によって連結された流体入口および流体出口を有する調整器本体と、流体流路に配置された開口部と、シートと、流体流路内に配置され、シートから離間した開位置とシートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された制御要素と、を備える。径方向内側部を有する第１のダイヤフラムは、制御要素に動作可能に連結され、径方向内側部を有する第２のダイヤフラムもまた、制御要素に動作可能に連結される。

さらに、上記の第１、第２、第３または第４の態様のいずれか１つまたは複数によれば、２段式調整器および／または方法は、さらに以下の好ましい形態のいずれか１つまたは複数を備え得る。

いくつかの好ましい形態において、２段式調整器は、調整器本体に連結された入口取り付け部を備えることができ、この入口取り付け部は、少なくとも第１のチャンバの一部を形成し、第１および第２のダイヤフラムは、入口取り付け部によって調整器本体に固定される。第１および第２のダイヤフラムのそれぞれは、第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を備えることができ、第１のダイヤフラムの径方向内側部は、第２のダイヤフラムの径方向内側部から軸方向に離間していてもよい。第１のダイヤフラムは、コンボリューションを備えることができ、また凸部を備えることができ、およびこの凸部は、第２のチャンバに向くように配向され得る。

他の好ましい形態において、２段式調整器はさらに、第１のチャンバに配置され第１段制御要素を開位置に向かって付勢するよう配置され第１のばね座に重みをかける第１のばねと、第２のチャンバに配置され第１段制御要素を閉位置に向かって付勢するよう配置され第２のばね座に重みをかける第２のばねと、を備え得る。第１のダイヤフラムは、第１のばね座と第２のばね座の間に固定された径方向内側部を備えることができ、第２のダイヤフラムは、第２のばね座に係合し、第１のダイヤフラムの径方向内側部から軸方向に離間した径方向内側部を備えていてもよい。調整器本体は、取り外し可能な入口取り付け部を備えることができ、この入口取り付け部は、第１のチャンバを形成し、中央支持部を備え、第１のばね座は、内側部および外側部を備え、この内側部は中央支持部を囲み中央支持部に沿ってスライドする大きさに形成される。外側部は、上流面と下流面とを有するフランジを備えることができ、第２のダイヤフラムの内側部は上流面に重みをかける、下流面は、第１のダイヤフラムの径方向内側部に動作可能に連結される。

さらなる好ましい形態において、第１段制御要素は、第２のチャンバに配置されたディスクホルダーに連結された弁体を備えることができ、第２のばね座はディスクホルダーによって運搬され得る。ディスクホルダーは、弁体を受けるよう構成された中央部と、第２のばね座を形成する外側フランジと、中央部と外側フランジの間に延び、流動開口によって分離された複数の支持部と、を備え得る。

好ましい方法の形態において、軸空間は、第１ダイヤフラムの径方向内側部と第２のダイヤフラムの径方向内側部の間に設けられ得る。調整器本体は、少なくとも第１のチャンバの一部を形成する取り外し可能な入口取り付け部を備えることができ、第１および第２のダイヤフラムのそれぞれは、径方向外側部を備えることができ、この入口取り付け部は、径方向外側部を調整器本体に固定するために使用されてもよい。第１のダイヤフラムは、凸部を有するコンボリューションを備えることができ、このコンボリューションは、第２のチャンバに向くように配向され得る。第１のばね座は、内側部および外側部を備えることができ、この内側部は中央支持部を囲み中央支持部に沿ってスライドする大きさに形成される。外側部は、上流面と下流面とを有するフランジを備えることができ、第２のダイヤフラムの内側部は上流面に重みをかけるよう配置することができ、下流面は、第１のダイヤフラムの径方向内側部に向かって配置され得る。この方法は、ディスクホルダーに連結された弁体を第１段制御要素に提供するステップと、ディスクホルダーを第２のチャンバに配置するステップと、第２のばね座をディスクホルダーに設けるステップと、を含み得る。さらにこの方法は、弁体を受けるよう構成された中央部をディスクホルダーに提供するステップと、第２のばね座を形成する外側フランジをディスクホルダーに提供するステップと、流動開口によって分離され、中央部と外側フランジの間で延在する複数の支持部を提供するステップと、を含み得る。入口取り付け部は、第１および第２のダイヤフラムの径方向外側部を調整器本体に固定した状態で調整器本体に取り外し可能に連結され得る。第１および第２のダイヤフラムの径方向内側部は、互いに軸方向に対し離間され得る。

先行技術の教示により組み立てられた従来の２段式調整器の断面図である。 本発明の教示により組み立てられた２段式ダイヤフラム部を組み込んだ２段式調整器の断面図である。 第２段調整器の入口部の拡大部分断面図であって、本発明の教示により組み立てられた２段式ダイヤフラム部を示す図である。 環状フランジを有するばね座の拡大部分断面図である。 入口取り付け部に隣接する２段式ダイヤフラム部の２つのダイヤフラムを示す拡大部分分解図である。 本発明の教示により組み立てられたディスクホルダーの拡大正立面図である。 図５のディスクホルダーの側面図である。 図５のディスクホルダーの背立面部である。

以下の本文は、本発明の１つまたは複数の例示的実施形態の詳細な説明を示すが、本発明の法的範囲は、本特許の最後に示す特許請求の範囲の文言によって定義されるということが理解されよう。以下の詳細な説明は、例示的にのみ解釈されるものとし、全ての可能な実施形態を記載することは不可能ではないにしても非現実的であるため、本発明の全ての可能な実施形態を説明するものではない。既存の技術または本特許の出願日以降に発展した技術を用いて、多数の代替実施形態を実施することが可能であり、そのような代替実施形態は、本発明を定義する特許請求の範囲内に該当するであろう。

ここで図面を参照し、図１は従来の２段式流体調整器１０を示す。流体調整器１０は、調整器本体１１を備え、かつ概して本体１１全体に延びる流体流路１６によって連結された流体入口１２および流体出口１４を備える。流体調整器は一般に、多数のチャンバに分割され、第１のチャンバ１８、第２のチャンバ２０、および第３のチャンバ２２を含む。流体調整器１０は、流体流路１６に配置され第１段シート２６に導く第１段開口部２４と、流体流路１６に配置され第２段シート３０に導く第２段開口部２８と、を備える。第１段制御要素３２は流体流路１６内に配置され、第１段制御要素が第１段シート２６から離間した開位置（図１に示すように）と、第１段制御要素が第１段シート２６に対し着座する閉位置（制御要素１６が図１の開位置の左側に配置されるであろう位置）の間で切り替え可能である。第１段制御要素３２は、第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成される。第２段制御要素３４は、流体流路内１６に配置され、第２段制御要素３４が第２段シート３０から離間した開位置（図１に示すように）と第２段制御要素３４が第２段シート３０に対して着座する閉位置の間で切り替え可能である。流体調整器１０は、調整器本体１１に取り付けられるアクチュエータ３６を備える。アクチュエータ３６は、第２段制御要素３４に取り付けられるか、または他の方法で、第２段制御要素３４に動作可能に連結され、第２段開口部２８を通して処理流体の流動を制御するために開位置と閉位置の間で第２段制御要素３４を移動させて流体出口１４の流体圧力変化に応じるように構成される。アクチュエータ３６は従来のものでもよく、チャンバ２２の圧力条件によって第２段制御要素を開くまたは閉じるために第２段制御要素３４に動作可能に接続されたレバー３７を動かす。アクチュエータ３６は、ダイヤフラムと、荷重ばねと、知られているような適合したステムまたは他の適合したリンケージと、を備える。第１段制御要素は、ダイヤフラム３８に動作可能に連結され、ダイヤフラム３０は、第１段制御要素３２が閉位置にあるとき、チャンバ１８と２０の間に圧力境界を形成する。ばね４０は、チャンバ１８に配置され制御要素３２に重みをかけ、開位置に向かい制御要素に付勢荷重を与え、その一方で他のばね４２はチャンバ２０に配置され、閉位置に向かい制御要素３２に付勢荷重を与える。

作動中、入口１２は、供給圧力Ｐ_ｉにさらされ、その一方で出口１４は外側または作動圧力Ｐ_０にさらされるが、これは、より低い作動圧力でガスを必要とする下流に位置した装置によって要求される作動圧力である。入口圧力Ｐ_ｉは、出口または作動圧力Ｐ_ｏよりも高い。一般にチャンバ１８は、ベント４４から大気への流動の連通下にあり、その結果チャンバ１８は大気圧Ｐ_ａ下にある。最終的に、チャンバ２０は一般に入口圧力と出口圧力の間の中間圧力Ｐ_ｍ下にある。作動中、入口圧力は一般に第１段制御要素３２を図１に示すような開位置に維持するのに十分に高い。入口圧力が十分に低下した場合は、ばね４２の支持でダイヤフラム３８に重みをかけるチャンバ２０内の圧力は、制御要素３２が閉位置に向かい、または閉位置の左に切り替わるようにし、第１段を閉じる。第２段の作動もまた従来のものである。チャンバ２２の圧力が低下する際、下流のガス装置の圧力が低下したことを意味し、アクチュエータ３６の荷重ばね、これは荷重ばねがアクチュエータ３６のダイヤフラム３９に重みをかけるが、これらがダイヤフラムに対するガス圧力を制圧する。したがって、アクチュエータは、ステムおよび／またはダイヤフラムプレートを下方に移動させ、第２段制御要素３４をシート３０から離すよう移動させる方向にレバー３７を回転させ、追加のガスをチャンバ２２内に供給する。反対に、チャンバ２２の圧力が上昇する際、アクチュエータは、第２段制御要素３４がシート３０に向かい、またはシート３０に移動するようにし、チャンバ２２の圧力を低下させる。

図２は、本発明の開示された例の教示により組み立てられた２段式流体調整器１１０を示す。参照し易いように、また可能な限りまで、同様または類似の部品は、上記で説明した従来の２段式流体調整器に対して述べたような同様の参照番号を保つが、参照番号は１００増加する。流体調整器１１０は、調整器本体１１１を備え、かつ概して本体１１１全体に延びる流体流路１１６によって連結された流体入口１１２および流体出口１１４を備える。図面を参照すると、流体は、流体調整器１１０を介して右に向かって下流方向に、下流に向かいかつ出口１１４に向かい配向された入口１１２に向かい配向された上流端から流動するということが理解されるであろう。再び、流体調整器は、一般に多数のチャンバに分割され、第１のチャンバ１１８、第２のチャンバ１２０、および第３のチャンバ１２２を含む。流体調整器１１０は、流体流路１１６に配置され第１段シート１２６に導く第１段開口部１２４と、流体流路１１６に配置され第２段シート１３０に導く第２段開口部１２８と、を備える。第２段シート１３０は、第２段開口取り付け部１３１によって形成される。例示において、第２段開口部はテーパーの付いた入口１３１ａを備える。

第１段制御要素１３２は、流体流路１６内に配置され、第１段制御要素１３２が第１段シート１２６から離間した開位置（従来の調整器に対する図１に示すものと同様に）と、第１段制御要素１３２が第１段シート１２６に対し着座する閉位置（図２に示すように）の間で切り替え可能である。上記で説明した従来の調整器と同様に、第１段制御要素１３２は、第１開口部１２４を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成される。

第２段制御要素１３４は、流体流路１１６内に配置され、第２段制御要素１３４が第２段シート１３０から離間した開位置（従来の調整器に関連した図１に示すものと同様に）と第２段制御要素１３４が第２段シート１３０に対して着座する閉位置（図２に示すように）の間で切り替え可能である。流体調整器１１０は、調整器本体１１１に取り付けられるアクチュエータ１３６を備える。アクチュエータ１３６は、第２段制御要素１３４に取り付けられるか、または他の方法で、第２段制御要素１３４に動作可能に連結され、第２段開口部１２８を通して処理流体の流動を制御するために開位置と閉位置の間で第２段制御要素１３４を移動させて流体出口１１４の流体圧力変化に応じるように構成される。アクチュエータ１３６は従来のものでもよく、チャンバ１２２の圧力条件によって第２段制御要素１３４を開くまたは閉じるために第２段制御要素１３４に動作可能に接続されたレバー１３７を動かす。アクチュエータ１３６は、ダイヤフラムの上下運動を第２段制御要素１３４の適合する運動に変換するために、ダイヤフラム１３９と、荷重ばねと、知られているような適合したステムまたは他の適合したリンケージと、を備える。

第１段制御要素１３２は、第１のダイヤフラム１３８に動作可能に連結され、第１のダイヤフラム１３８は、第１段制御要素１３２が図２の閉位置にあるとき、チャンバ１１８と１２０の間に圧力境界を形成する。第１段制御要素は、第２のダイヤフラム１５０を備え、また第２のダイヤフラム１５０は、チャンバ１１８に配置される。また、開位置に向かい制御要素１３２に付勢荷重を与えるために、ばね１４０もチャンバ１１８に配置され、制御要素１３２に重みをかける。他のばね１４２はチャンバ１２０に配置され、閉位置に向かい制御要素１３２に付勢荷重を与える。

ここで図３を参照し、調整器本体１１１は、好ましくは、例えば複数のねじファスナーまたはボルト１５４によって、または他の適合する手段によって調整器本体１１１のバランスに固定され得る入口取り付け部１５２を備える。入口取り付け部１５２は、概してチャンバ１１８を形成する内部凹部１５６を備え、また入口１１２との流動の連通下にあるねじ穴１６０を有する概して円筒状の中央部１５８を備える。第１段開口取り付け部１６２は、第１段開口取り付け部１６２が第１段開口部１２４を概して画定する中央穴１６４を有した状態でねじ穴１６０内に通される。また第１段開口取り付け部１６２は、第１段シート１２６を概して画定する下流端を備える。例示において、第１段開口取り付け部１６２は、中央軸Ａに対して概して径方向外側の方向に延びる環状フランジ１６６を備える。

例示において、ダイヤフラム１３８は、径方向外側部１６８と径方向内側部１７０を備える。またダイヤフラム１３８は、部分１６８と１７０の間に配置された中間部１６９を備える。またダイヤフラム１３８は、開示例においては、チャンバ１２０に向かい配向された凸部を有するコンボリューション１７１を備える。同様に、ダイヤフラム１５０は、径方向内側部１７２と径方向外側部１７４を備え、さらに部分１７２と１７４の間に配置された中間部を備える。ダイヤフラム１３８の径方向外側部１６８とダイヤフラム１５０の径方向外側部１７４は、入口取り付け部１５２によって調整器本体１１１に固定される。さらに具体的には、ダイヤフラム１３８と１５０は、径方向外側部１６８と１７４が、入口取り付け部１５２と調整器本体１１１それぞれの連携取り付け面１５２ａと１１１ａの間に延びるような大きさに形成される。ダイヤフラム１３８の径方向内側部は、第１段開口取り付け部１６２の環状フランジ１６６によって、入口取り付け部１５２の中央部１５８の面１５８ａに固定される。

ばね１４０は、凹部１５６の内側面１５６ａに重みをかける上流端１４０ａと、ばね座１４１に重みをかける下流端１４０ｂと、を備える。ばね座１４１は、入口取り付け部１５２の中央部１５８に適合するような大きさに形成された開口１４３を備える。ばね１４２は、第１段制御要素１３２に連結された環状フランジ１８０に重みをかける上流端１４２ａを備え、またチャンバ１２０内に配置された調整器本体１１１の部分に重みをかける下流端１４２ｂも備える。環状フランジ１８０の面は、ばね座１８１を形成する。図３Ａに示すように、ばね座１４１は、部分的な形で示され、対向面１４３ａおよび１４３ｂを有する外側または環状フランジ１４３を備える。例示において、面１４３ｂは、ばね座１４１を形成する。

まとめると、ダイヤフラム１３８およびダイヤフラム１５０は、２段式ダイヤフラム部１５１を形成する。またこの部分は２つを超える数のダイヤフラムを備えるよう変更され得る。ダイヤフラム１３８は、従来の調整器のダイヤフラム３８のものと同様の方式で機能するが、その一方、ダイヤフラム１５０は抑制材として機能し、第１段シート１２６に向かいおよび第１段シート１２６から離れる第１段制御要素１３２の運動を抑制する。まとめると、ダイヤフラム部１５１は、第１段シート１２６に向かいおよび第１段シート１２６から離れる第１段制御要素１３２の運動に対し、１段式ダイヤフラムのみによって成し遂げられるよりも大きな抑制効果を有する。

ここで、図４の拡大分解図を参照し、入口取り付け部１５２と、ダイヤフラム１３８および１５０はより詳細に示される。ダイヤフラム１３８は、中央開口１３８ａを備える。中央開口１３８は、ダイヤフラム１３８の径方向内側部１７０が開口取り付け部のフランジ１６６と中央部１５８の面１５８ａの間に保持されるよう第１段開口取り付け部１６２の周りに適合する大きさに形成される。しっかりと固定されるとき、ダイヤフラム１３８の中間部１６９は、ばね座１４１の面１４３ａとディスクホルダー１７８の環状フランジ１８０の面１８０ｂの間に配置される。ダイヤフラム１５０は、内側および外側部１７２および１７４の間に配置された中間部１７３を備える。ダイヤフラム１５０は、図３に示すように配置される際、中間部１７３はチャンバ１１８の間、ばね座１４１とチャンバ１１８の外周壁の間に配置される。

引き続いて図４を参照し、ダイヤフラム１５０は、径方向内側部がばね座１４１の面１４３ｂに係合する状態でばね座１４３の周りに適合する大きさに形成される中央開口１５０ａを備える。その結果、ダイヤフラム１５０の径方向内側部は、第１段制御要素１３２に動作可能に連結されるが、これは第１段制御要素１３２が第１段シート１２６に向かいおよび第１段シート１２６から離れて軸Ａに沿って移動すると径方向内側部１７２が軸Ａに沿って移動するであろうという事実による。第１段制御要素１３２がシート１２６に向かいおよびシート１２６から離れて動くと、第１段制御要素１３２のばね座１４１および環状フランジ１８０は、互いに連動して概して軸方向に移動するということが理解されるであろう。

開示された例によれば、ダイヤフラム１５０（すなわち、第２ダイヤフラムの追加）の提供は、ダイヤフラム１５０が抑制ダイヤフラムとして機能できるようにする。事実上、ダイヤフラム１５０は、第１段シート１２６に向かいおよび第１段シート１２６から離れる第１段制御要素１３２の運動を抑制または抑止する。第２ダイヤフラム１５８の径方向外側部１７４は、環状突起１９２を備え得るが、これは入口取り付け部１５２に形成された対応する環状チャンネル１９４内に適合する大きさに形成され得る。例示において、ダイヤフラム１３８および１５０それぞれの径方向外側部１６８および１７４は、入口取り付け部１５２の面１５２ａと調整器本体の面１１１ａの間を延びる大きさに形成され、径方向外側部が適所に保たれるようにする。

ここで図５、６および７を参照し、第１段制御要素１３２は、より詳細に示され、ディスクホルダー１７８によって運搬される弁体１７６を備える。ディスクホルダー１７８は、ディスクホルダー１７８の径方向中央部に配置された受け領域１７８ａを備える。またディスクホルダー１７８は、面１８０ａおよび面１８０ｂを有する環状フランジ１８０を備え、面１８０ｂは、ばね座１８１を形成する。複数の支持部１８２は受け領域１７８ａと環状フランジ１８０の間を概して径方向に延びる。支持部１８２は、流動開口１８４によって分離される。例示において、面１８０ｂは、ばね１４２用のばね座を形成する。図６に示すように、環状フランジ１８０は第１の面に沿って配置されるが、その一方で受け領域１７８ａおよび弁体１７８は第１の面から離間した異なる面に沿って配置される。

再び図３を参照し、ダイヤフラム１３８の中間部１６９は、ばね座１４１と環状フランジ１８０の間に配置される。具体的には、ダイヤフラム１３８の中間部１６９は、ばね座１４１の面１４３ａとディスクホルダー１７８の環状フランジ１８０の面１８０ａの間に配置される。ばね座１４１およびディスクホルダー１７８は、第１段制御要素１３２が第１段シート１２６に向かいおよび第１段シート１２６から離れて移動すると、軸Ａに平行の軸方向にわずかに自由に移動することができるということが理解されるであろう。ダイヤフラム１３８の中間部１６９も、ばね座１４１およびディスクホルダー１７８が軸Ａに沿って軸方向に移動すると、軸方向に移動するということがまた理解されるであろう。

引き続いて図３を参照し、ダイヤフラム１５０の径方向内側部１７２は、ばね座１４１の面１４３ｂに係合する。１つまたは複数の好ましい形態によれば、ダイヤフラム１５０の径方向内側部１７２は、ばね座１４１の面１４３ｂに固定され得る。いずれの場合も、軸空間は、２つのダイヤフラムの関連部分がばね座１４１の厚みによって分離されるように、ばね座１４１およびフランジ１８０との間に固定されたダイヤフラム１３８の中間部と、ダイヤフラム１５０の径方向内側部１７２の間に画定される。チャンバ１９０は、２つのダイヤフラム１３８および１５０の部分の間に形成され得る。

作動中、再び入口１１２は供給圧力Ｐ_ｉにさらされ、その一方で出口１１４は出口または作動圧力Ｐ_０にさらされるが、これは、より低い作動圧力でガスを必要とする下流に位置した装置によって要求される作動圧力である。入口圧力Ｐ_ｉは、出口または作動圧力Ｐ_ｏよりも高い。一般にチャンバ１１８は、ベント１４４から大気への流動の連通下にあり、その結果チャンバ１１８は大気圧Ｐ_ａ下にある。最終的に、チャンバ１２０は一般に入口圧力と出口圧力の間の中間圧力Ｐ_ｍ下にある。作動中、入口圧力は一般に第１段制御要素１３２を開位置（図１に示すのと同様）に維持するのに十分に高い。入口圧力が十分に低下した場合は、ばね１４２の支持でダイヤフラム１３８に重みをかけるチャンバ１２０内の圧力は、制御要素１３２が図２の閉位置に向かい、または図２の閉位置の左に切り替わるようにし、第１段を閉じる。再び、第２段の作動もまた従来のものである。チャンバ１２２の圧力が低下する際、下流のガス装置の圧力が低下したことを意味し、アクチュエータ１３６の荷重ばね、これは荷重ばねがアクチュエータ１３６のダイヤフラム１３９に重みをかけるが、これらがダイヤフラムに対するガス圧力を制圧する。したがって、アクチュエータは、ステムおよび／またはダイヤフラムプレートを下方に移動させ、第２段制御要素１３４をシート１３０から離すよう適切に移動させる方向にレバー１３７を回転させ、追加のガスをチャンバ１２２内に供給する。反対に、チャンバ１２２の圧力が上昇する際、アクチュエータは、第２段制御要素１３４がシート１３０に向かい、またはシート１３０に移動するようにし、チャンバ１２２の圧力を低下させる。上記の概略のように、ダイヤフラム１５０は、第１段制御要素１３２の軸方向運動を抑制する。

開示例の教示によって組み立てられる際、流体調整器１１０は、改善された流動および／または改善された流動安定性を得る可能性があり、比較的小さい、または小型の１段式調整器において、または２段式調整器において特に役立つと証明し得る。第１段制御要素に動作可能に連結された２段式または多重ダイヤフラムの提供は、より大きい流動を許容することができ、減少を抑制しおよび／またはより高い流量によってしばしば生み出される高頻度の不安定性を解消し得る。２段式または多重ダイヤフラム構成は、第１段制御要素の運動に対して付加的なフリクションまたは抵抗を生み出し、その結果、第２ダイヤフラムの提供は、制御要素の運動に抑制効果を有する。さらに、第２または抑制ダイヤフラムの提供は、第１段ディスクホルダーが流量に対してより少ない制限を有する大きさに形成されることがあり、その結果、より大きい直径の流量開口部の使用が可能となる。得られた流量調整器は、より一貫性のある流動能力を示し、流動能力は、ガス不純物の潜在的な弊害に対し抵抗力がより大きい。開示された流体調整器は、低温で優れた流動性能も得る可能性がある。したがって、開示された流量調整器は、改善された性能、および不利な環境要因に対し増加した抵抗を得る。

開示例の教示によって組み立てられる際、ダイヤフラム１３８のコンボリューション１７１は、コンボリューションの凸部がチャンバ１２０に向き、コンボリューションがチャンバ１２０の圧力Ｐ_ｍにさらされるように配向され得るが、これは概してチャンバ１１８の大気圧Ｐａよりも高い圧力である。代替として、コンボリューションは、チャンバ１１８に向くように配向され得る。

開示例によれば、本発明は、従来の調整器から大部分の既存の部品を用いて、従来の１段式または２段式調整器を多重または２段式ダイヤフラム部１５１を組み込んだ調整器へ即時に変換することを可能にし得る。従来の調整器を提供するにあたり、既存の入口取り付け部は、装置の第１段へアクセスするために取り外される。既存のダイヤフラムは、使用される可能性があるか、または旋回型のダイヤフラム１３８が使用され得る。ばね１４２およびディスクホルダー１７８のようなディスクホルダーの取り付けまたは再取り付けの後、ダイヤフラム１３８は、第１ダイヤフラムの中間部が第１段制御要素に連結されるよう、上記のように開口取り付け部１６２のフランジ１６６と中心部１５８の適合する面１５８ａの間に適所に固定される。第２ダイヤフラムが提供され、ダイヤフラム１５０が第１段制御要素１３２に効果的に連結されるよう、第２ダイヤフラムの径方向内側部は、ばね座１４１に連結される。

上記の概略のように、２段式ダイヤフラム部１５１は、２つまたは複数のダイヤフラムを使用し得る。また、ダイヤフラムの１つまたは両方は潤滑される可能性があり、および／またはダイヤフラムの１つまたは両方が関連する制御要素および／または周囲構造に係合する位置が潤滑され得る。追加の潤滑は、第２ダイヤフラムの抑制効果を変えることができ、抑制効果がユーザーによって効果的に調整されることを可能とする。

２段式ダイヤフラム部１５１を備えると、２段式ダイヤフラム部１５１の抑制効果によってより高い安定性が与えられるので、ディスクホルダーの開口１８４は大きくなることがあり得るということが理解されよう。また、より高い安定性に起因し、流動開口部１２４および１２８は必要に応じて大きくまたは小さくなり得る。関連する流動領域の大きさを調整することにより、不安定性をさらに低減、解消、または最小化するために、流体は操作されるかまたは関連する開口および開口部の周囲を巡るかまたは通ることができる。

ある代表的な実施形態および詳細は、本発明の説明目的のために示されたが、本明細書で開示された本方法および装置において、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得るということは当業者にとって明らかとなろう。

Claims (21)

1. 流体流路によって連結された流体入口および流体出口を有する調整器本体であって、調整器本体の一部が第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体と、
   第１段開口取り付け部によって形成されて、前記流体流路に配置され第１段シートに導く第１段開口部と、
   前記流体流路に配置され第２段シートに導く第２段開口部と、
   前記流体流路内に配置され、前記第１段シートから離間した開位置と前記第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、前記第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された第１段制御要素と、
   前記流体流路内に配置され、前記第２段シートから離間した開位置と前記第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、第２段制御要素と、
   前記調整器本体に取り付けられ、前記第２段制御要素に動作可能に連結され、前記第２段開口部を通して前記処理流体の流動を制御するために前記開位置と前記閉位置の間で前記第２段制御要素を移動させて前記流体出口の流体圧力変化に応じるように構成されるアクチュエータと、を備え、
   第１段制御要素は第１のダイヤフラムおよび第２のダイヤフラムに動作可能に連結され、前記第１および前記第２のダイヤフラムは前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバの間に配置され、
   前記調整器本体に連結されて、前記第１のチャンバの少なくとも一部を形成している入口取り付け部を備え、
   前記第１のダイヤフラムは径方向内側部を有し、第１のダイヤフラムの径方向内側部は入口取り付け部と第１段開口取り付け部との間に固定されている、２段式流体調整器。
2. 前記第１および前記第２のダイヤフラムは前記入口取り付け部によって前記調整器本体に固定される、請求項１に記載の２段式流体調整器。
3. 前記第２のダイヤフラムは、前記第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を有する、請求項１又は２に記載の２段式流体調整器。
4. 前記第１のダイヤフラムの前記径方向内側部は、前記第２のダイヤフラムの前記径方向内側部から軸方向に離間される、請求項３に記載の２段式流体調整器。
5. 前記第１のダイヤフラムは、凸部を有するコンボリューションを備え、前記凸部は前記第２のチャンバに向く、請求項１乃至４のいずれかに記載の２段式流体調整器。
6. 前記第１のチャンバに配置され第１のばね座に重みをかけ、前記第１段制御要素を前記開位置に向かって付勢するよう配置された第１のばねと、
   前記第２のチャンバに配置され第２のばね座に重みをかけ、前記第１段制御要素を前記閉位置に向かって付勢するよう配置された第２のばねと、を備え、
   前記第１のダイヤフラムの径方向内側部は、前記第１のばね座と前記第２のばね座の間に固定され、
   前記第２のダイヤフラムは、前記第２のばね座に係合し、前記第１のダイヤフラムの前記径方向内側部から軸方向に離間した径方向内側部を有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の２段式流体調整器。
7. 前記入口取り付け部は取り外し可能であって、中央支持部を備え、前記第１のばね座は、内側部および外側部を備え、前記第１のばね座の内側部は前記中央支持部を囲み前記中央支持部に沿ってスライドする大きさに形成され、前記第１のばね座の外側部は、上流面と下流面とを有するフランジを備え、前記第２のダイヤフラムの前記内側部は前記上流面に重みをかけ、前記下流面は、前記第１のダイヤフラムの前記径方向内側部に動作可能に連結される、請求項６に記載の２段式流体調整器。
8. 前記第１段制御要素は、前記第２チャンバに配置されたディスクホルダーに連結された弁体を有し、前記第２のばね座はディスクホルダーによって運搬される、請求項６又は７に記載の２段式流体調整器。
9. 前記ディスクホルダーは、前記弁体を受けるよう構成された中央部と、前記第２のばね座を形成する外側フランジと、前記中央部と前記外側フランジの間に延び、流動開口によって分離された複数の支持部と、を有する、請求項８に記載の２段式流体調整器。
10. 調整器本体を有する２段式流体調整器であって、流体入口および流体出口が第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する前記調整器本体の一部と共に流体流路によって連結されており、さらに、流体流路に配置され第１段シートに導く第１段開口部と、前記流体流路に配置され第２段シートに導く第２段開口部と、前記流体流路内に配置され前記第１段シートから離間した開位置と前記第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能でかつ第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された第１段制御要素と、前記流体流路内に配置され前記第２段シートから離間した開位置と前記第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な第２段制御要素と、を有し、さらに、前記調整器本体に取り付けられ前記第２段制御要素に動作可能に連結されかつ前記第２段開口部を通して前記処理流体の流動を制御するために前記開位置と前記閉位置の間で前記第２段制御要素を移動させて前記流体出口の流体圧力変化に応じるよう構成されたアクチュエータを有する２段式流体調整器を提供するステップと、
    第１のダイヤフラムを提供するステップと、
    前記第１のダイヤフラムを前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの間に配置するステップと、
    前記第１のダイヤフラムの径方向内側部を前記第１段制御要素に連結するステップと、
    第２のダイヤフラムを提供するステップと、
    前記第２のダイヤフラムの径方向内側部を前記第１段制御要素に連結するステップと、
    第１のばね座と第２のばね座を提供するステップと、
    前記第１のチャンバ内に第１のばねを位置させて、前記第１のばね座に重みをかけ、前記第１のばねは、前記第１段制御要素を前記開位置に向かって付勢するステップと、
    前記第２のチャンバ内に第２のばねを位置させて、前記第２のばね座に重みをかけ、前記第２のばねは、前記第１段制御要素を前記閉位置に向かって付勢するステップと、
    前記第１のダイヤフラムの径方向内側部を前記第１のばね座と第２のばね座の間に固定するステップと、
    前記第２のダイヤフラムの径方向内側部を前記第２のばね座に係合させて、前記第２のダイヤフラムを第１のダイヤフラムの径方向内側部から軸方向に離間させるステップと、
    を含む２段式調整器における安定性を改善する方法。
11. 前記調整器本体は、少なくとも前記第１チャンバの一部を形成する取り外し可能な入口取り付け部を有し、
    前記第１および前記第２のダイヤフラムのそれぞれに径方向外側部を提供するステップと、前記入口取り付け部を用いて前記径方向外側部を前記調整器本体に固定するステップと、を含む請求項１０に記載の方法。
12. 第１のダイヤフラムに凸部を有するコンボリューションを提供するステップと、前記コンボリューションが前記第２チャンバに対して向くように配向するステップと、を含む請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記調整器は、前記第１のチャンバを形成し、中央支持部を含む前記入口取り付け部を有し、
    前記第１のばね座を提供するステップは、第１のばね座に内側部および外側部を提供するステップを含み、前記内側部は前記中央支持部を囲み前記中央支持部に沿ってスライドする大きさに形成される、提供するステップと、
    前記外側部に上流面および下流面を有するフランジを提供するステップと、
    前記上流面に重みをかけるよう前記第２のダイヤフラムの前記内側部を配置するステップと、
    前記第１のダイヤフラムの前記径方向内側部に向かい前記下流面を配置するステップと、を含む、請求項１１に記載の方法。
14. ディスクホルダーに連結された弁体を前記第１段制御要素に提供するステップと、前記第２チャンバにディスクホルダーを配置するステップと、前記ディスクホルダーに前記第２のばね座を提供するステップと、を含む請求項１０乃至１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記ディスクホルダーに前記弁体を受けるよう構成された中央部を提供するステップと、前記ディスクホルダーに前記第２のばね座を形成する外側フランジを提供するステップと、流動開口によって分離され、前記中央部と前記外側フランジの間に延びる複数の支持部を提供するステップと、を含む請求項１４に記載の方法。
16. 流体流路によって連結された流体入口および流体出口を有する調整器本体であって、調整器本体の一部が第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体と、
    前記流体流路に配置された第１段開口部と、
    第１段シートと、
    前記流体流路に配置された第２段開口部と、
    第２段シートと、
    前記流体流路内に配置され、前記第１段シートから離間した開位置と前記第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、前記第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された第１段制御要素と、
    前記流体流路内に配置され、前記第２段シートから離間した開位置と前記第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、第２段制御要素と、
    前記第２段制御要素に動作可能に連結され、前記第２段開口部を通して前記処理流体の流動を制御するために前記開位置と前記閉位置の間で前記第２段制御要素を移動させて前記流体出口の流体圧力変化に応じるように構成されるアクチュエータと、
    前記第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を有する第１のダイヤフラムと、
    前記第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を有する第２のダイヤフラムと、
    を備え、
    前記第１のダイヤフラムの径方向内側部は、第２のダイヤフラムの径方向内側部から軸方向に離間し、
    更に、第１のダイヤフラムの径方向内側部分と第２のダイヤフラムの径方向内側部分とがばねに連結されたばね座の両側に係合する、２段式流体調整器。
17. 前記第１および前記第２のダイヤフラムはそれぞれ径方向外側部を有し、前記調整器本体に取り外し可能に連結された入口取り付け部を有し、前記入口取り付け部は、前記第１および前記第２のダイヤフラムの前記径方向外側部を前記調整器本体に固定する、請求項１６に記載の２段式流体調整器。
18. 前記第１のダイヤフラムは、凸部を有するコンボリューションを備え、前記凸部は前記第２のチャンバに向く、請求項１６又は１７に記載の２段式流体調整器。
19. 前記第１のチャンバに配置され第１のばね座に重みをかけ、前記第１段制御要素を前記開位置に向かって付勢するよう配置された第１のばねと、
    前記第２のチャンバに配置され第２のばね座に重みをかけ、前記第１段制御要素を前記閉位置に向かって付勢するよう配置された第２のばねと、を備え、
    前記第１のダイヤフラムの前記径方向内側部は、前記第１のばね座と前記第２のばね座の間に固定され、
    前記第２のダイヤフラムの前記径方向内側部は、前記第２のばね座に係合している、請求項１６乃至１８の何れかに記載の２段式流体調整器。
20. 前記調整器本体は、取り外し可能な入口取り付け部を備え、前記入口取り付け部は、前記第１のチャンバを形成し、中央支持部を備え、前記第１のばね座は、内側部および外側部を備え、前記内側部は前記中央支持部を囲み前記中央支持部に沿ってスライドする大きさに形成され、前記外側部は、上流面と下流面とを有するフランジを備え、前記第２のダイヤフラムの前記内側部は前記上流面に重みをかけ、前記下流面は、前記第１のダイヤフラムの前記径方向内側部に動作可能に連結される、請求項１９に記載の２段式流体調整器。
21. 流体流路によって連結された流体入口および流体出口を有する調整器本体であって、前記調整器本体の一部が第１のチャンバおよび第２のチャンバを形成する調整器本体と、
    前記流体流路に配置され第１段シートに導く第１段開口部と、
    前記流体流路に配置され第２段シートに導く第２段開口部と、
    前記流体流路内に配置され、前記第１段シートから離間した開位置と前記第１段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な、前記第１段開口部を通して処理流体の流動を制御するために流体圧力変化に応じるよう構成された第１段制御要素と、
    前記流体流路内に配置され、前記第２段シートから離間した開位置と前記第２段シートに対して着座した閉位置の間で切り替え可能な第２段制御要素と、
    前記調整器本体に取り付けられて、前記第２段制御要素に動作可能に連結し、前記流体出口内の圧力変化に応答するように配置されて、前記第２段制御要素を開位置と閉位置との間で動かして、前記第２段開口部を通るプロセス流体の流れを制御するアクチュエータと、
    前記第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を有する第１のダイヤフラムと、
    前記第１段制御要素に動作可能に連結された径方向内側部を有する第２のダイヤフラムと、
    前記第１のチャンバ内に配置されて、前記第１のばね座に重みをかけ、前記第１段制御要素を前記開位置に向かって付勢するように位置する第１のばねと、
    前記第２のチャンバ内に位置させて、前記第２のばね座に重みをかけ、前記第１段制御要素を前記閉位置に向かって付勢する第２のばねとを備え、
    前記第１のダイヤフラムの径方向内側部を前記第１のばね座と第２のばね座の間に固定し、前記第２のダイヤフラムの径方向内側部を前記第２のばね座に係合させて、第１のダイヤフラムの径方向内側部から軸方向に離間させる流体調整器。

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