JP6317255B2 - 複数の流体流動制御部材を有する流体弁 - Google Patents

Description

本特許は、流体弁に関し、より具体的には、複数の流体流動制御部材を有する流体弁に関する。

過程制御システムは、過程パラメータを制御する様々な野外装置を使用する。例えば、流体弁は、流動通路を通る流体流動を制御または調節するために用いられる場合がある。流体弁は典型的に、流体弁の入口と出口との間の流体流動通路を画定する弁体を含む。通路を通る流体流動を制御するために、流体弁は典型的に、通路のオリフィスを画定する弁座に対して移動する流動制御部材を用いる。弁座および流動制御部材は、通路のオリフィスを通るある流体流動特性または範囲を提供するようにサイズ決めされる。しかしながら、いくつかの例では、オリフィスによって提供される流体流動特性とは異なる（例えば、より小さい）流体流動特性（例えば、流体流量）を提供することが望ましい場合がある。

既知の流体弁を示す。 本明細書に記載される例示的な弁トリム装置を有する例示的な流体弁を示す。 図２の例示的な流体弁の弁トリム装置の断面図を示す。 閉鎖位置で示される図２および３の例示的な弁トリム装置を有する制御弁アセンブリを示す。 中間位置における図４の例示的な流体弁を示す。 開放位置における図４の例示的な流体弁を示す。 本明細書に記載される例示的な流体弁で使用され得る例示的なアクチュエータを示す。

本明細書に記載される例は、複数の流体流動制御部材（例えば、弁栓）または弁トリム装置を有する流体弁に関する。より具体的には、本明細書に記載される流体流動制御部材は、流体弁の通路を通る異なる流体流動特性、容量、および／または範囲を提供する流体弁の複数のオリフィスを通る流体流動を制御する。例えば、第１の流動制御部材または高流動栓が、流体弁の通路を通る第１の流体流動特性（例えば、流体流量）を提供する第１のオリフィスに対して移動することができ、第２の流動制御部材または低流動栓が、通路を通る第２の流体流動特性（例えば、流体流量）を提供する第２のオリフィスに対して移動することができる。例えば、第１のオリフィスは、比較的高い流体流動条件または容量を提供することができ、第２のオリフィスは、細かく、正確な、または制御された低い流動条件または容量を提供することができる。

このように、本明細書に記載される例示的な流体弁は、第２のオリフィスを通る比較的低い流体流動容量の精度を損なうことなく第１のオリフィスを通る比較的高い流体流動を提供することができる。同様に、本明細書に記載される流体弁は、高い流体流動容量を損なうことなく正確な低い流体流動容量を提供することができる。したがって、第２の流動制御部材および第２のオリフィスは、比較的低い、正確に制御された流体流動条件または容量を提供する縮小されたトリムを提供する。

本明細書に記載される例示的な流体流動制御部材は、共通の流体流動通路を通る流体流動を独立して制御することができる。本明細書に記載される第２の流動制御部材とは独立して、およびそれに対して本明細書に記載される第１の流動制御部材を移動させるために、本明細書に記載される例は、第２の弁トリム装置に対して摺動可能に結合される第１の弁トリム装置を含むことができる。例えば、本明細書に記載される第１の弁トリム装置は、第１の弁軸を介して第１のアクチュエータに動作可能に結合される第１の流動制御部材を有してもよく、本明細書に記載される第２の弁トリム装置は、第１の弁軸が第２の弁軸に摺動可能に結合される、第２の弁軸を介して第２のアクチュエータに動作可能に結合される第２の流動制御部材を有してもよい。

特に、第１の流動制御部材および／または第１の弁軸の少なくとも一部分は、第２の流動制御部材および／または第２の弁軸が第１の制御部材および／または第１の弁軸に対して、それを通って、またはその中に摺動し、かつ第１の弁軸が第２の流動制御部材および／または第２の弁軸に対して、その周りを、または上で摺動するように、第２の流動制御部材および／または第２の弁軸の少なくとも一部分を摺動可能に受容する開孔を含んでもよい。いくつかの例では、第１の弁軸は、棒状構造を有する第２の弁軸を摺動可能に受容するスリーブ状構造を提供してもよい。

いくつかの例では、通路の第１のオリフィスが、流体弁の通路内に配設される弁座または弁座リングによって画定されてもよく、第２のオリフィスが、第１の流動制御部材によって画定されてもよい。例えば、第２のオリフィスは、第１の流動制御部材内の開孔および／または経路によって画定されてもよい。例えば、第２の流動制御部材は、第１の流動制御部材に摺動可能に結合されてもよく、第１の流動制御部材が第１の弁座と係合している（例えば、封止係合される）ときに第２のオリフィスにわたって流体流動を制御するように第１の流動制御部材の経路に対して移動することができる。したがって、第１の流動制御部材は、第１の流動制御部材が第１の弁座と係合しているときに、第２のオリフィスに対する第２の流動制御部材の位置によって提供される経路を通る第２の流体流量とは異なる弁の通路を通る第１の流体流量を提供するように第１の弁座に対して位置決めされてもよい。

さらに他の例では、本明細書に記載される例示的な流動制御部材は、弁の流体流動通路を通る流体流動を制御するように段階的に移動可能であるかまたは制御されてもよい。例えば、第１の流動制御部材は、既知の流体弁と比較してブレイクアウト力の実質的な低減を可能にするように第２の流動制御部材を開放位置に移動させる前に、第２の流動制御部材にわたる圧力差を均一にし、および／または低下させるように開放位置に移動されてもよい。

図１は、既知の流体弁１００を示す。図１の流体弁１００は、入口１１０と出口１１２との間の弁体１０８の通路１０６を通る流体流動を制御するように弁座１０４に対して移動する弁栓１０２を含む。動作中、アクチュエータ（図示せず）は、通路１０６を通る流体流動を制限する閉鎖位置と、通路１０６を通る流体流動を可能にする開放位置との間の弁座１０４に対して弁栓１０２を移動させる。弁座１０４は、通路１０６のオリフィス１１６を画定する開口部１１４を含む。特に、弁栓１０２および弁座１０４は、流体弁１００の通路１０６を通るある流体流動特性、範囲、または容量を提供するようにサイズ決めされるかまたは寸法決めされる。したがって、流体弁１００は、オリフィス１１６のサイズに基づいてある流体流動範囲または流量内であるように通路１０６を通る流体流動のみを制御することができる。

したがって、流体弁１００が比較的低い流体流量を提供するようにサイズ決めされる場合、比較的高い流体流量を提供する流体弁１００の能力は弱められるかまたは損なわれる。同様に、流体弁１００が比較的高い流体流量を提供するようにサイズ決めされる場合、比較的低い、正確に制御された流体流量を提供する流体弁１００の能力は弱められるかまたは損なわれる。図示されないが、いくつかの例では、縮小されたトリムアセンブリ（例えば、より小さいサイズのオリフィスおよび／または弁栓）は、通路１０６を通る流動面積を減少させる（例えば、より小さいオリフィスを提供する）流体弁１００に結合され、オリフィス１１６によって提供される（例えば、弁栓１０２および／または弁座１０４）よりも低い流体流量または範囲を提供することができる。しかしながら、縮小されたトリムは、流体弁１００の容量（例えば、最大容量）を減少させる。加えて、縮小されたトリムアセンブリの設置には典型的に、運転停止が必要であり、これは費用を増加させる。

図２は、本明細書に記載される例示的な流体弁２００を示す。図２の流体弁２００は、入口２０６と出口２０８との間の流体流路または通路２０４を画定する弁体２０２を含む。図１の流体弁１００とは異なって、図２の例示的な流体弁２００の通路２０４は、複数の流体オリフィスを含む。この例では、流体弁２００は、通路２０４の第１のオリフィス２１２を通る流体流動を制御する第１の弁トリム装置またはアセンブリ２１０と、通路２０４の第２のオリフィス２１６を通る流体流動を制御する第２の弁トリム装置またはアセンブリ２１４とを含む。特に、第１のオリフィス２１２は、第１の弁トリム装置２１０が第１のオリフィス２１２に対して移動するときに通路２０４の第１の流体流動面積を提供するものである。第２のオリフィス２１６は、第２の弁トリム装置２１４が第２のオリフィス２１６に対して移動し、かつ第１の弁トリム装置２１０が第１のオリフィス２１２を通る流体流動を防止するときに通路２０４の第２の流体流動面積を提供するものである。例えば、第１のオリフィス２１２によって提供される第１の流体流動面積は、第２のオリフィス２１６によって提供される第２の流体流動面積より大きい。

この例では、第１の弁トリム装置２１０は、第１の弁トリム装置２１０および第２の弁トリム装置２１４が互いに対して摺動することを可能にするように第２の弁トリム装置２１４に対して摺動可能に結合される。加えてまたはあるいは、以下により詳細に記載されるように、第１の弁トリム装置２１０および第２の弁トリム装置２１４は、互いに対して独立して移動され得る。

図２の図解された例では、第１の弁トリム装置２１０は、第１の流動制御部材２１８（例えば、弁栓）と、第１または外側弁軸２２０と、第１の弁座または弁座リング２２２とを含む。第２の弁トリム装置２１４は、第２の流動制御部材２２４（例えば、弁栓）と、第２または内側弁軸２２６とを含む。図２に示されるように、第１の弁軸２２０は、第２の流動制御部材２２４および／または第２の弁軸２２６の少なくとも一部分を摺動可能に受容する開口部２２０ａを有する。より具体的には、第１の弁軸２２０は、棒状構造である第２の弁軸２２６および第２の流動制御部材２２４を摺動可能に受容するスリーブ状構造である。

図解された例では、第１の弁座２２２は、通路２０４内に配設され、通路２０４の第１のオリフィス２１２を画定する開口部２２８を含む。第１の流動制御部材２１８は、通路２０４を通る流体流動を制御または調節するように第１の弁座２２２に対して移動する封止面２３０を有する。第１のオリフィス２１２は、通路２０４を通る流体流動特性、範囲、または容量（例えば、最大流体流量）を可能にするかまたは提供するようにサイズ決めされるかまたは寸法決めされる。

加えて、第１の流動制御部材２１８は、第２のオリフィス２１６を画定する封止面２３０に隣接する開口部２３２を含む。特に、開口部２３２は、第１の弁軸２２０の開口部２２０ａと同軸方向に整列され、通路２０４の第２のオリフィス２１６を画定する第２の弁座２３４を提供する。第２の流動制御部材２２４は、第１の流動制御部材２１８が第２のオリフィス２１６を介して通路２０４を通る流体流動を制御または調節するように第１の弁座２２２と係合しているときに第２の弁座２３４に対して移動する。特に、第２のオリフィス２１６は、第１の流体流動特性、範囲、または容量とは異なる第２の流体流動特性、範囲、または容量を提供する。例えば、第１の流動制御部材２１８は、通路２０４を通る比較的高い流体流量を提供するように第１の弁座２２２に対して移動し、第２の流動制御部材２２４は、第１の流動制御部材２１８が通路２０４を通る比較的低い流体流量を提供するように第１の弁座２２２と係合しているときに第２の弁座２３４に対して移動する。

特に、第１の弁トリム装置２１０は、第１の流動制御部材２１８が第１の弁座２２２と係合され、かつ第２の流動制御部材２２４が第２の弁座２３４に対して移動するときに、入口２０６と流体連通する通路２０４の第１の部分２０４ａと、出口２０８と流体連通する通路２０４の第２の部分２０４ｂとを流体的に結合する経路２３６を提供する。より具体的には、経路２３６は、第１の流動制御部材２１８の封止面２３０に隣接する開口部２３２と、第１の弁軸２２０の表面２４０（例えば、外側面）に隣接する開口部２３８との間に延在する。したがって、第１の流動制御部材２１８の開口部２３２ならびに第１の弁軸２２０の開口部２２０ａおよび２３８は、経路２３６を画定する。他の例では、開口部２３８は、第１の流動制御部材２１８の外側面に隣接して提供されてもよい。図解された例では、経路２３６の第１の部分２３６ａ（例えば、封止面２３０に隣接する開口部２３２）の軸２４２は、経路２３６の第２の部分２３６ｂ（例えば、表面２４０に隣接する開口部２３８）の軸２４４に対して非平行である（例えば、垂直である）。しかしながら、他の例では、第１の流動制御部材２１８の開口部２３２および／または第１の弁軸２２０の開口部２３８は、複数の開口部（例えば、複数のより小さい開口部）を含んでもよい。

図３は、図２の例示的な弁トリム装置２１０および２１４の断面図を示す。図解された例の第１の弁トリム装置２１０はまた、第１の弁軸２２０を介した環境への流体漏出を封止および防止する第１の封止またはパッキンシステム３０２を含む。同様に、図解された例の第２の弁トリム装置２１４は、第２の弁軸２２６を介した環境への流体漏出を防止する第２の封止またはパッキンシステム３０４を含む。

図３に示されるように、第１の弁軸２２０は、流体弁２００の弁帽３１０の開口部３０８と封止係合する外表面３０６を有する。第１のパッキンシステム３０２（例えば、常時付勢（ｌｉｖｅ−ｌｏａｄｅｄ）パッキン）は、第１の弁軸２２０に沿った、および弁帽３１０の開口部３０８を介した環境への流体漏出を防止または制限するように開口部３０８に隣接する弁帽３１０の空洞３１４（例えば、穴）内に配設されるパッキンまたは封止３１２（例えば、黒鉛リング、ＰＴＦＥリングなど）を含む。パッキン保持具またはフォロア３１６は、空洞３１４内のパッキン３１２を保持する。

第１の弁軸２２０はまた、第２のパッキンシステム３０４を受容する端部３２０に隣接する空洞３１８を含む。第２のパッキンシステム３０４（例えば、常時付勢パッキン）は、第２の弁軸２２６に沿った、および第１の弁軸２２０の開口部２２０ａを介した環境への流体漏出を防止するように第１の弁軸２２０の空洞３１８内に配設されるパッキンまたは封止３２２（例えば、黒鉛リング、ＰＴＦＥリングなど）を含む。パッキン保持具またはフォロア３２４は、空洞３１８内のパッキン３２２を保持する。

図示されるように、第２の流動制御部材２２４は、経路２３６を通る流体流動を制限または防止するように第２の弁座２３４（例えば、開口部２３２の内表面３２８）と係合する封止面３２６ａを有するテーパ端部３２６を含む。第２の流動制御部材２２４のテーパ端部３２６は、ゴムからなってもよい。他の例では、第２の流動制御部材２２４は、第２の弁座２３４と封止係合する封止（例えば、Ｏリング）を含む金属材料（例えば、ステンレス鋼）からなってもよい。さらに他の例では、第２の弁座２３４は、第１の流動制御部材２１８に着脱可能に結合される弁座リング（例えば、ゴムからなる）であってもよい。

図４は、本明細書に記載される例示的な流体制御弁４００を示す。上述される流体弁２００の構成要素と実質的に類似または同一であり、かつこれらの構成要素の機能と実質的に類似または同一の機能を有する例示的な流体制御弁４００のこれらの構成要素は、以下に再び詳細に記載されない。その代わりに、興味のある読者は、上記の対応する説明を参照されたい。

流体制御弁４００は、流体弁２００に結合されるアクチュエータ４０２（例えば、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータなど）を含む。図解された例では、アクチュエータ４０２は、第１の流動制御部材２１８および第２の流動制御部材２２４を互いに独立してそれぞれの弁座２２２および２３４に対して移動させる。

アクチュエータ４０２は、第１の弁軸２２０を動作可能に結合するアクチュエータ軸４０４と、アクチュエータ４０２の第１の圧力センサ（図示せず）とを含む。アクチュエータ軸４０４は、コネクタ４０６を介して第１の弁軸２２０に結合される。加えて、アクチュエータ軸４０４および／または第１の圧力センサはそれぞれ、アクチュエータ４０２の第２の圧力センサ（図示せず）に結合される第２の弁軸２２６を摺動可能に受容する開孔または開口部を含む。したがって、第１の圧力センサは、第１の弁軸２２０、アクチュエータ軸４０４、およびコネクタ４０６を介して第１の弁座２２２に対して第１の流動制御部材２１８を移動させる。同様に、第２の圧力センサは、第１の圧力センサ、アクチュエータ軸４０４、第１の弁軸２２０、および第１の流動制御部材２１８に対して、またはそれらを通って摺動可能に移動する第２の弁軸２２６を介して第２の弁座２３４に対して第２の流動制御部材２２４を移動させる。

図４に示されるように、制御弁４００は、通路２０４を通る流体流動を防止する閉鎖位置４０８にある。換言すれば、流動制御部材２１８および２２４の両方は、それぞれの閉鎖位置４１０および４１２にある。

図５は、中間位置５００における図４の例示的な流体制御弁４００を示す。例えば、中間位置５００では、第２の流動制御部材２２４は、第２のオリフィス２１６または経路２３６を通る流体流動を可能にするように第２の弁座２３４から離れて開放位置５０２に位置決めされ、第１の流動制御部材２１８は、第１のオリフィス２１２を通る流体流動を防止または制限するように閉鎖位置４１０に位置決めされる。

第１の流動制御部材２１８が閉鎖位置４１０にあり、かつ第２の流動制御部材２２４が開放位置５０２にあるとき、流体は、経路２３６を介して通路２０４の第１の部分２０４ａと第２の部分２０４ｂとの間を流れる。第２のオリフィス２１６は、第１のオリフィス２１２によって提供される流体流動面積に対して減少された、または低い流体流動面積を提供する。換言すれば、第２の流動制御部材２２４は、第１の流動制御部材が第１の弁座２２２から離れているときに第１のオリフィス２１２によって提供される通路２０４の有効流動面積を減少させるように、第１の流動制御部材２１８が第１のオリフィス２１２と係合している（例えば、封止係合される）ときに第１の流動制御部材２１８に対して移動する。上述されるように、第２のオリフィス２１６によって提供されるこのような減少された流動面積は、第１のオリフィス２１２によって提供される流体流動容量を損なうことなく流体弁２００が通路２０４を通る正確な、低い流動制御を提供することを可能にする。

加えてまたはあるいは、第２の流動制御部材２２４は、第１の流動制御部材２１８を開放位置に移動させる前に第１の流動制御部材２１８にわたって圧力平衡を提供するように（すなわち、圧力平衡型流動制御部材２１８）、第２のオリフィス２１６から離れて移動するように位置決めされてもよい。このように、第２の流動制御部材２２４は、第１の流動制御部材２１８にわたる圧力差を減少させるように開放位置５０２に移動し、したがって第１の弁座２２２から離れた第１の流動制御部材２１８の運動を容易にするブレイクアウト力を減少させ、および／または第１の弁座２２２への損傷を防止することができる。流動制御部材が開放位置に移動されるとき、弁座に損傷を与え得る比較的高いブレイクアウト力の影響を受けやすい場合がある図１の流体弁１００などの従来の流体弁とは異なって、図解された例の例示的な弁トリム装置２１０および２１４は、第１の流動制御部材２１８にわたる圧力が経路２３６を介して減少し、および／または均一にすることを可能にすることによってブレイクアウト力を減少させる。さらに、いくつかの例では、流動制御部材２１８および２２４を独立して制御することは、制御弁４００のコントローラ（図示せず）（例えば、ＰＩＤすなわち比例積分微分コントローラ）を調整するのを容易にする。

図６は、開放位置６００における図４の例示的な流体制御弁４００を示す。例えば、開放位置６００では、第１の流動制御部材２１８はまた、通路２０４を通る流体流動を可能にする開放位置６０２にある。開放位置６００では、流体弁２００は、例えば、制御弁４００が図５の中間位置５００にあるときに第２のオリフィス２１６を通る流体流動よりも第１のオリフィス２１２を通る比較的大きい流体流動を可能にする。

アクチュエータ４０２は、段階的動作またはストローク長を提供するように構成されてもよい。例えば、第２の流動制御部材２２４は、アクチュエータ４０２および／または第１の圧力センサの第１の部分ストローク長を超えて第１の流動制御部材２１８に対して独立して移動してもよく、第２の流動制御部材２２４は、アクチュエータ４０２および／または第２の圧力センサの第２の部分ストローク長を超えて第１の流動制御部材２１８に対して独立して移動してもよい。

図７は、図２〜６の例示的な流体弁２００で使用され得る例示的なアクチュエータ７００を示す。図２〜６の流体弁２００に結合されるとき、例示的なアクチュエータ７００は、段階的動作で第１の流動制御部材２１８および第２の流動制御部材２２４を、それぞれのオリフィス２１２および２１６を通る流体流動を制御するこれらのオリフィスに対して移動させるために使用されてもよい。

アクチュエータ７００は、第１のピストンアセンブリ７０６および第２のピストンアセンブリ７０８が位置決めされるチャンバ７０４を画定する本体７０２を含む。第１のピストンアセンブリ７０６は、第２のピストンアセンブリ７０８が少なくとも部分的に位置決めされるピストンチャンバ７１２を画定する第１の圧力センサまたはピストン７１０を含む。封止７１４（例えば、Ｏリング）は、チャンバ７０４の内表面７０４ａとの摺動および／または封止係合を可能にするように第１のピストン７１０を取り囲んでもよい。第１のピストンアセンブリ７０６は、アクチュエータ本体７０２によって画定される開孔７１８を通って延在する第１のアクチュエータ軸７１６をさらに含んでもよい。この例では、第１のアクチュエータ軸７１６は、第１のピストン７１０と一体に形成される。封止７２０（例えば、Ｏリング）は、第１のアクチュエータ軸７１６と封止および／または摺動可能に係合するように開孔７１８内に位置決めされてもよい。第１のピストン７１０および第１のアクチュエータ軸７１６は、第２のピストンアセンブリ７０８の第２のアクチュエータ軸７２６がそれらを通って延在することを可能にするようにそれぞれの開孔７２２および７２４を画定してもよい。

第２のピストンアセンブリ７０８は、ばね座７３０と第２のアクチュエータ軸７２６との間に位置決めされる第２の圧力センサまたはピストン７２８を含んでもよい。第２のピストン７２８は、ピストンチャンバ７１２の内表面７３４との摺動および／または封止係合を可能にする封止またはＯリング７３２を含む。封止７３６は、第１のアクチュエータ軸７１６と第２のアクチュエータ軸７２６との間で摺動および／または封止係合を可能にするようにこれらの間に位置決めされてもよい。

特に、第１のピストン７１０は、例えば、第１のアクチュエータ軸７１６および図４〜６のコネクタ４０６を介して第１の流動制御部材２１８に動作可能に結合され、第２のピストン７２８は、第２のアクチュエータ軸７２６および第２の弁軸２２６を介して第２の流動制御部材２２４に動作可能に結合される。図示されないが、第２のアクチュエータ軸７２６は、コネクタ、締結具、または任意の他の好適な締結機構（複数可）を介して第２の弁軸２２６に結合されてもよい。したがって、第１のアクチュエータ軸７１６は、第１の流動制御部材２１８の第１の弁軸２２０が第２の流動制御部材２２４の第２の弁軸２２６に対して摺動するときに第２のアクチュエータ軸７２６に対して摺動する。例えば、第１のピストン７１０および第２のピストン７２８がそれぞれの第１またはフェイルセーフ位置にあるとき、第１の流動制御部材２１８は、第１の弁座２２２と封止係合していて、第２の流動制御部材２２４は、第２の弁座２３４と封止係合している。換言すれば、第１の流動制御部材２１８および第２の流動制御部材２２４は、第１のピストン７１０および第２のピストン７２８がそれぞれの第１、中立、またはフェイルセーフ位置にあるときに図４のそれぞれ閉鎖位置４１０および４１２にある。

第１のピストン７１０は、第１のピストンアセンブリ７０６および／または第２のピストンアセンブリ７０８を第１またはフェイルセーフ位置に向かって（例えば、アクチュエータ本体７０２の表面７４４に向かって）付勢するバイアス素子またはばね７４０および７４２に隣接する伸長および／またはばね座７３８を含んでもよい。第１のピストン７１０は、第２のピストンアセンブリ７０８の伸長および／またはばね座７３０がそれを通って延在することを可能にする開孔７４６を画定してもよい。バイアス素子またはばね７４８は、第２のピストンアセンブリ７０８および／または第１のピストンアセンブリ７０６を第１またはフェイルセーフ位置に向かって（例えば、表面７４４に向かって）付勢するようにばね座７３０に隣接して、および／またはその中に位置決めされてもよい。

動作中、ピストン７１０および７２８の段階的運動は、ばね７４０、７４２および／または７４８ならびにピストンチャンバ７１２の制御チャンバ７５０内に提供される制御流体によって制御される。より具体的には、制御流体は、アクチュエータ本体７０２および第１のピストン７１０によってそれぞれ画定されるポート７５２および７５４を介して提供され、（および排出され）、第２のピストン７２８の表面７５６上に力を提供する。

アクチュエータ７００の動作および／またはストローク長の第１の段階では、第１のピストンアセンブリ７０６は、第１の位置に位置決めされてもよく、第２のピストンアセンブリ７０８は、制御チャンバ７５０内の制御流体およびばね７４８によって提供される第２のピストン７２８にわたる圧力または力の差に基づいて第１のピストンアセンブリ７０６に対して独立して移動可能であってもよい。例えば、第１の動作の段階では、アクチュエータ７００は、流体弁２００を図５の中間位置５００に移動させる。換言すれば、第２のピストンアセンブリ７０８は、第２の流動制御部材２２４を図５の開放位置５０２に移動させ、第１のピストンアセンブリ７０６は、閉鎖位置４１０内に第１の流動制御部材２１８を移動させる。

アクチュエータ７００の動作および／またはストローク長の第２の段階では、第２のピストン７２８は、第１のピストン７１０の表面７５８と係合し、ばね７４０、７４２、および７４８を圧縮するように第１の位置からアクチュエータ本体７０２の表面７６０に向かって第１のピストンアセンブリ７０６を移動させ／動かす。第１のピストン７１０は、第１のピストン７１０の表面７５８に作用する制御チャンバ７５０内の制御流体および第２のピストン７２８、ならびにそれぞれのピストン７１０および７２８に反作用するばね７４０、７４２、および７４８のばね力によって提供される第１のピストン７１０にわたる圧力または力の差に基づいて表面７６０に向かって移動する。例えば、第２の動作の段階では、アクチュエータ７００は、流体弁２００を図６の開放位置６００に移動させる。換言すれば、第１のピストン７１０は、第２のピストンアセンブリ７０８が第１のピストンアセンブリ７０６を表面７６０に向かって移動させるときに第１の流動制御部材２１８を図６の開放位置６０２に移動させるように表面７６０に向かって移動する。

ある例示的な方法、装置、および製品が本明細書に記載されたが、本特許の包含する範囲はこれらに限定されない。それとは反対に、本特許は、字義的または均等論下のいずれかで添付の特許請求の範囲内に適正に含まれるすべての方法、装置、および製品を包含する。

Claims (20)

1. 流体弁とともに使用するための弁トリムアセンブリであって、
   第１の流動制御部材、第１の弁軸及び第１の弁座を含む第１の弁トリム装置であって、前記第１の流動制御部材が、前記流体弁の通路の前記第１の弁座に対して移動する封止面を有し、前記第１の弁軸が表面及び前記表面に隣接する開口部を有し、前記第１の流動制御部材が前記第１の弁座に対して移動するときに前記第１の弁座が、前記通路の第１の流体流動面積を提供するものである第１のオリフィスを画定し、前記第１の流動制御部材が前記第１の弁座と係合しているときに前記第１の流動制御部材が、前記通路の第２のオリフィスを画定する前記封止面に隣接する開口部を有する、第１の弁トリム装置と、
   前記第１の流動制御部材に対して摺動可能に結合される第２の流動制御部材であって、前記第１の流動制御部材が前記通路の第２の流体流動面積を提供するように前記第１の弁座と係合しているときに前記第１の流動制御部材の前記開口部に対して移動するものである、第２の流動制御部材と、を備え、
   前記第１の弁トリム装置は、前記流体弁の入口と流体連通する前記通路の第１の部分と、前記流体弁の出口と流体連通する前記通路の第２の部分とを流体的に結合する経路を提供し、前記経路が、前記第１の流動制御部材の前記開口部及び前記第１の弁軸の前記表面に隣接する前記第１の弁軸の開口部により画定されており、
   前記第２の流動制御部材は、第１の動作の段階で前記第１の流動制御部材の前記開口部から離れる方向に移動し、第２の動作の段階で前記第１の動作の段階よりも更に移動することにより、前記第１の流動制御部材を、前記封止面が前記第１の弁座から離れる方向に移動させる、
   弁トリムアセンブリ。
2. 前記第１のオリフィスによって提供される前記第１の流体流動面積は、前記第２のオリフィスによって提供される前記第２の流体流動面積より大きい、請求項１に記載の弁トリムアセンブリ。
3. 前記第２の流動制御部材は、前記第１の流動制御部材が前記第１のオリフィスによって提供される前記通路の有効流動面積を減少させるように前記第１のオリフィスと係合しているときに前記第２のオリフィスに対して移動する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
4. 前記第１の流動制御部材は、前記第１の流動制御部材が前記第１の弁座と係合され、かつ前記第２の流動制御部材が第２の弁座に対して移動するときに、前記通路の入口と流体連通する前記通路の第１の部分と、前記通路の出口と流体連通する前記通路の第２の部分とを流体的に結合する経路をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
5. 前記開口部は、前記経路の少なくとも一部分を画定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
6. 前記第１の流動制御部材の前記経路は、前記第１の流動制御部材の前記封止面と前記第１の流動制御部材の外側面との間に延在する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
7. 前記封止面に隣接する前記経路の第１の部分の軸が、前記外側面に隣接する前記経路の第２の部分の軸に対して非平行である、請求項６に記載の弁トリムアセンブリ。
8. 前記第１の流動制御部材は、前記第２の流動制御部材を摺動可能に受容する第１の弁軸を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
9. 前記第１の弁軸は、前記第２の流動制御部材を摺動可能に受容する開孔を有するスリーブを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
10. 第２の流動制御部材は、前記第１の弁軸内に摺動可能に配設される第２の弁軸を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
11. 前記第１の弁軸は、前記第２の弁軸の外表面に封止を提供する第１の封止またはパッキンシステムを受容するための、前記開孔と同軸方向に整列される凹んだ穴を含む、請求項１０に記載の弁トリムアセンブリ。
12. 前記第１の弁軸の外表面に封止を提供するように弁体の開口部内に配設される第２の封止またはパッキンシステムをさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
13. 前記第２の流動制御部材は、前記通路の前記第１のオリフィスを画定するように前記第２の弁軸の軸と同軸方向に整列される穴を含み、前記第１の流動制御部材は、前記第２の流動制御部材が前記通路の第２の弁座と封止係合しているときに前記経路を通る流体流動を制御するように前記第１の弁座に対して移動する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
14. 前記第１の流動制御部材は、前記第２の流動制御部材から独立して移動する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の弁トリムアセンブリ。
15. 流体弁であって、
    入口と出口との間に通路を画定する弁体と、
    第１の流動制御部材、第１の弁軸及び第１の弁座を含む第１の弁トリム装置であって、前記第１の流動制御部材が、前記通路内に配設され、前記通路を通る第１の流体流動特性を提供するように前記通路の第１のオリフィスに対して移動するものであり、封止面及び前記封止面に隣接する開口部を有しており、前記第１の弁軸が、表面及び前記表面に隣接する開口部を有している、第１の弁トリム装置と、
    前記通路内に配設される第２の流動制御部材であって、前記第１の流動制御部材が前記通路を通る第２の流体流動特性を提供するように前記第１のオリフィスと封止係合しているときに前記第１の流動制御部材によって画定される前記通路の第２のオリフィスに対して移動するものである、第２の流動制御部材と、を備え、
    前記第１の流体流動特性が、前記第２の流体流動特性と異なり、
    前記第１の流動制御部材の開口部及び前記第１の弁軸の開口部は、前記入口と流体連通する前記通路の第１の部分と、前記出口と流体連通する前記通路の第２の部分とを結合する経路を画定しており、
    前記第２の流動制御部材は、第１の動作の段階で前記第１の流動制御部材の前記開口部から離れる方向に移動し、第２の動作の段階で前記第１の動作の段階よりも更に移動することにより、前記第１の流動制御部材を、前記封止面が前記第１の弁座から離れる方向に移動させる、
    流体弁。
16. 前記第１の流動制御部材は、前記第２の流動制御部材に摺動可能に結合される、請求項１５に記載の流体弁。
17. 前記第１の流動制御部材は、第１の弁軸を介して前記通路の前記第１のオリフィスに対して移動可能であり、前記第２の流動制御部材は、第２の弁軸を介して前記第１の流動制御部材の前記第２のオリフィスに対して移動可能である、請求項１５〜１６のいずれか一項に記載の流体弁。
18. アクチュエータをさらに備え、前記第１の流動制御部材が、前記第１の弁軸を介して第１のアクチュエータ構成要素に動作可能に結合され、前記第２の流動制御部材が、前記第２の弁軸を介して第２のアクチュエータ構成要素に動作可能に結合される、請求項１７に記載の流体弁。
19. 前記第２のオリフィスは、前記第１の流動制御部材が前記第１の弁座と係合され、かつ前記第２の流動制御部材が前記第２のオリフィスに対して移動するときに前記通路の有効流動面積を減少させる、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の流体弁。
20. 流体弁とともに使用するための弁トリムアセンブリであって、
    弁体の通路の第１の流動特性を提供するための第１の手段によって流体流動を制御するための第１の手段であって、前記流体流動を制御するための第１の手段が閉鎖位置にあるときに前記通路の第２の流動特性を提供するための第２の手段を画定し、前記第１の流動特性が、前記第２の流動特性と異なる、流体流動を制御するための第１の手段と、
    前記通路の前記第２の流動特性を提供するための前記第２の手段によって流体流動を制御するための第２の手段と、を備え、
    前記流体流動を制御するための第２の手段が、前記流体流動を制御するための第１の手段に摺動可能に結合され、
    前記流体流動を制御するための第１の手段は、封止面及び前記封止面に隣接する開口部を含み、表面及び前記表面に隣接する開口部を有する第１の弁軸に結合されており、
    前記流体流動を制御するための第１の手段の開口部及び前記第１の弁軸の開口部は、前記流体弁の入口と流体連通する前記通路の第１の部分と、前記流体弁の出口と流体連通する通路の第２の部分とを流体的に結合する経路を提供し、
    前記流体流動を制御するための第２の手段は、第１の動作の段階で前記流体流動を制御するための第１の手段の前記開口部から離れる方向に移動し、第２の動作の段階で前記第１の動作の段階よりも更に移動することにより、前記流体流動を制御するための第１の手段を、開放位置に移動させる、
    弁トリムアセンブリ。

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