JP6478970B2 - 流体弁とともに使用する弁座装置 - Google Patents

Description

本開示は、全般的に、弁に関し、より具体的には、流体弁とともに使用する弁座装置に関する。

弁は、プロセス流体の流れを制御するために、プロセス制御システムにおいて共通して使用される。スライディングステム弁（例えば、ゲート弁、グローブ弁、ダイアフラム弁、ピンチ弁等）は、一般的に、流体経路の中に配置される閉鎖部材（例えば、弁プラグ）を有する。弁ステムは、閉鎖部材をアクチュエータに動作可能に連結して、閉鎖部材を開位置と閉位置との間で移動させて、弁の入口と出口との間の流体の流れを可能にまたは制限する。加えて、所望の流れ特性を提供するために、及び／またはある特定の流れ特性を達成するために、弁は、しばしば、弁の入口と出口との間の流体流路内に間置されるケージを利用する。ケージは、流量を低減させる、ノイズを減衰させる、及び／またはキャビテーションを低減もしくは排除するために使用され得る。

一般的に、弁のサイズ、及びプロセス流体の動作温度（例えば、−１００°Ｆ〜４５０°Ｆ（約−７３℃〜約２３２℃）、４５０°Ｆを超える温度、等）等の工業プロセス条件は、例えば、ケージ、弁座、弁本体、及び／または閉鎖部材の間にシールを生じさせるために使用され得るシールのタイプ等の、使用され得る弁及び／または弁コンポーネントのタイプを決定するために使用される。さらに、使用されるシールのタイプは、通常、弁座／シール構成を決定する。例えば、弁座と弁本体との間にシールを提供するために、例えばポリテトラフルオロエチレン（例えば、ＰＴＦＥまたはテフロン（登録商標））から成るシールが、一般的に、４５０°Ｆ（約２３２℃）未満の温度を有するプロセス流体とともに使用する弁座と弁本体の間に配置される。

いくつかの既知の弁において、シールは、弁座の外周面の周囲に形成される環状凹部内に配置され得る。弁座は、（例えば、ねじ山を介して）ケージに連結され、ケージが弁本体に連結されたときに、弁本体の流体流路内で弁座を懸架する。シールは、弁本体と弁座との間の流体漏出を阻止する。しかしながら、４５０°Ｆ（約２３２℃）を超える温度を有するプロセス流体は、ポリテトラフルオロエチレンから成るシール（例えば、可撓性シール）を押し出させるか、または機能しなくさせる。４５０°Ｆ（約２３２℃）を超える温度を有するプロセス流体に対して、弁座／シール構成は、弁座と弁本体との間に配置されるガスケットを含み得る。しかしながら、そのような弁座／シール構成は、弁座を弁本体に固定すること（例えば、ボルトで固定すること）が必要である。したがって、４５０°Ｆ（約２３２℃）を超えるプロセス温度とともに使用する弁の弁座／シール構成は、４５０°Ｆ未満の温度を有するプロセス流体とともに使用する弁座／シール構成を有する弁の本体以外と異なる弁本体を使用する。

本明細書で説明される例示的な弁座装置は、そこを通る中央通路及び外壁を有するシートリングを含む。例示的な弁座の外壁は、流体弁のケージに係合するためのねじ付き部分であって、第１の直径を有する、ねじ付き部分と、流体弁のシーリング部分と本体の表面との間でシールアセンブリを捕捉するためのシーリング部分とを含む。シーリング部分は、第１の直径よりも大きい第２の直径を有する。例示的な弁座の外壁はさらに、ケージとフランジ部分との間でシールアセンブリを捕捉するためのフランジ部分を含み、フランジ部分は、本体の表面に向かって延在し、シーリング部分は、フランジ部分とねじ付き部分との間に位置付けられ、フランジ部分は、第２の直径よりも大きい第３の直径を有する。

別の実施例において、例示的な装置は、本体及び本体に配置されるケージを有する流体弁を備える。例示的な装置はまた、ケージに連結されて、シールグランドを形成するように成形される弁座も含み、弁座によってシールグランドの２つの壁が形成され、シールグランドの一方の壁は、ケージの端部によって形成され、シールグランドのもう一方の壁は、流体弁本体によって形成される。

本明細書で説明される別の例示的な装置は、入口と出口との間に通路を画定する流体弁本体と、通路内に配置されるケージと、ケージ及び弁本体によってシールアセンブリを保持するための手段を形成する外壁を有する弁座とを含む。

既知のシーリングアセンブリによって実現される既知の弁の断面図である。 別の既知のシーリングアセンブリによって実現される別の既知の弁の断面図である。 別の既知のシーリングアセンブリによって実現される別の既知の弁の断面図である。 本明細書で説明される例示的な弁座装置で実現される弁の断面図である。 図３Ａの例示的な弁座装置の拡大図である。 図３Ａ及び３Ｂの例示的な弁座装置のさらなる拡大図である。 本明細書で説明される代替のシールアセンブリを有する、図３Ａの例示的な弁座装置の拡大図である。

ある実施例を、上で確認した図面で示し、下で詳細に説明する。これらの実施例を説明する際に、類似するまたは同じ参照番号を使用して、同一または同様の要素を識別する。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、図面のある特徴及びある外観は、明確さ及び／または簡潔さのために、縮尺において誇張されるか、または概略的に示され得る。加えて、本明細書の全体を通して複数の実施例が説明されている。任意の実施例による任意の特徴は、他の実施例による他の特徴とともに含まれ得るか、置換されるか、または組み合わせられ得る。

本明細書で説明される例示的な弁座装置は、弁を異なる動作温度範囲で使用することを可能にするために、異なるシールアセンブリを所与の流体弁本体とともに使用することを可能にする。このようにして、例示的な弁座装置は、追加的な弁コンポーネント（例えば、ケージ、弁座、弁本体等）を変更することを必要とすることなく、異なるタイプのシールアセンブリの使用を可能にする。

本明細書で説明される例示的な弁座装置は、例えば制御弁、絞り弁等のスライディングステムを有する弁とともに使用され得る。いくつかの実施例において、弁座装置は、ケージに連結され、ケージが弁本体に連結されたときに、弁本体内で弁座及びシールアセンブリを懸架する。本明細書で説明される例示的な弁座装置は、広範囲に変動する温度（例えば、−３２５°Ｆ〜１１００°Ｆ（約−１９８℃〜５９３℃））のプロセス流体とともに使用する異なるタイプのシーリングアセンブリ間での交換性を可能にする、モジュール式の弁座を提供する。本明細書で説明される弁座装置によって提供される交換性の結果として、広範囲にわたるプロセス流体温度で使用することができる流体弁に対してより多くの種類のシール構成を提供するために必要とされるコンポーネントの数がより少なくなる。換言すれば、本明細書で説明される例示的な弁座装置によって、既知の弁座設計に関して一般的に必要とされるような、弁座構成、ケージ構成、及び／または弁本体構成の可能な組み合わせのそれぞれを製造し、在庫する必要がなくなる。したがって、本明細書で説明される弁座装置は、異なるシーリングアセンブリまたは構成とともに使用されたときに弁座装置を受容することができる、単一の弁本体を製造することを可能にする。

より具体的には、本明細書で説明される弁座装置は、第１の温度範囲、例えば約−１００°Ｆ以下〜４５０°Ｆ（約−７３℃以下〜約２３２℃）を有するプロセス流体とともに使用する第１のシールアセンブリ、第２の温度範囲、例えば約４５０°Ｆ〜６００°Ｆ（約２３２℃〜約３１６℃）を有するプロセス流体とともに使用する第２のシールアセンブリ、または第３の温度範囲、例えば６００°Ｆ〜１１００°Ｆ以上（約３１６℃〜約５９３℃以上）を有するまたはそれを超えるプロセス流体とともに使用する第３のシールアセンブリを受容し得る。例えば、第１のシールアセンブリは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または超高分子量ポリエチレンシールを含み得、第２のシールアセンブリは、ＰＴＦＥシール及び押し出し防止リングを含み得、第３のシールアセンブリは、ボアシール（例えば、Ｃシール等の金属シール）を含み得る。本明細書で説明される例示的な弁座装置は、例えばＰＴＦＥまたは超高分子量ポリエチレンシール等の軟質シール（例えば、可撓性シール）、及び例えば高温動作中の、金属シール等のより固い非変形性のシールに適応させることができる。さらに、本明細書で説明される例示的な弁座装置は、シールアセンブリを保持するための別個のシール保持具を必要とせず、したがって、必要とされる製造及び維持管理コストが少ない。シール保持具の使用によって異なるシールアセンブリに適応させることができる弁座の説明は、米国特許出願第１３／５９９，７６２号、名称「ＶＡＬＶＥ ＳＥＡＴ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＵＳＥ ＷＩＴＨ ＦＬＵＩＤ ＶＡＬＶＥＳ」に見出され得、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

例示的な弁座装置を詳細に論じる前に、既知の流体弁１００の簡単な説明が、図１に関して下で提供される。図１で例示される流体弁１００は、入口１０６と出口１０８との間に流体流路１０４を画定する、弁本体１０２を含む。弁プラグ１１０は、ケージ１１２内に摺動可能に配置され、また、開位置と閉位置との間を移動して、流体弁１００を通る流体の流れを制御する。弁ステム１１４は、弁プラグ１１０をアクチュエータ（図示せず）と連結し、これは弁プラグ１１０を弁座１１６に向かって及びそこから離れて移動させる。弁座１１６は、（例えば、ねじ山を介して）ケージ１１２の第１の端部１１８に連結され、ケージ１１２の第２の端部１２０は、弁本体１０２とボンネット１２４との間に配置されるフランジ１２２を含む。弁本体１０２に連結されたときに、ケージ１１２は、弁本体１０２内で弁座１１６を懸架または保持する。

動作中に、アクチュエータは、弁プラグ１１０を、弁座１１６から離れて移動させて、流体弁１００を通る流体の流れを可能にし（例えば、開位置）、また、弁座１１６に向かって移動させて、流体弁１００を通る流体の流れを制限する。弁プラグ１１０は、弁座１１６を封止的に係合して、流体弁１００を通る流体の流れを阻止する（例えば、閉位置）。プラグシールアセンブリ１２６は、図１で示されるように流体弁１００が閉位置にあるときに（すなわち、弁プラグ１１０が弁座１１６をシール係合したときに）、弁プラグ１１０とケージ１１２との間の流体漏出を阻止する。

ポリテトラフルオロエチレン等の弾性材料から成るシール１２８は、弁座１１６の外周面１３２に形成されるチャネルまたは環状凹部１３０内に配置される。弁座１１６は、弁座１１６を有するシール１２８の組み立てを可能にまたは容易にするために、テーパー付き縁部または表面１３４（例えば、面取り付きまたは引き込み表面もしくは縁部）を含む。したがって、本実施例のシール１２８は、シール１２８が弁座１１６の表面１３４を超えて外側に、かつ環状凹部１３０の中へ延伸するのを可能にする可撓性を有する。シール１２８（例えば、Ｏリング）は、弁座１１６と弁本体１０２との間の流体漏出を阻止する。シール１２８がポリテトラフルオロエチレン材料から成るときに、図１の例示的な流体弁１００は、約−１００°Ｆ〜４５０°Ｆ（約−７３℃〜約２３２℃）の温度を有するプロセス流体とともに使用され得る。４５０°Ｆ（約２３２℃）を超える温度を有するプロセス流体は、シール１２８を押し出させ、及び／または崩壊させ得る。

図２Ａは、約４５０°Ｆ〜６００°Ｆ（約２３２℃〜約３１６℃）を有するプロセス流体とともに使用され得る、別の既知の弁２００を例示する。図２Ａで例示される流体弁２００は、入口２０６と出口２０８との間に流体流路２０４を画定する、弁本体２０２を含む。弁プラグ２１０は、ケージ２１２内に摺動可能に配置され、また、開位置と閉位置との間を移動して、流体弁２００を通る流体の流れを制御する。弁プラグ２１０は、弁プラグ２１０とケージ２１２との間にシールを提供するために、シールアセンブリ２１４を含む。弁ステム２１６は、弁プラグ２１０をアクチュエータ（図示せず）と連結し、これは弁プラグ２１０を弁座２１８に向かって及びそこから離れて移動させる。弁座２１８は、弁座２１８を弁本体２０２に連結するための複数の締結具２２２（例えば、ボルト）を受容する、フランジ２２０（例えば、環状フランジ）を含む。ガスケット２２４は、弁座２１８と弁本体２０２との間の流体漏出を低減させるかまたは阻止するために、弁座２１８と弁本体２０２との間に配置される。

図２Ａで示される弁座２１８及び弁本体２０２構成は、一般的に、約４５０°Ｆ〜６００°Ｆ（約２３２℃〜約３１６℃）の温度を有するプロセス流体とともに使用される。そのような温度範囲において、弾性材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）で作製されるシールは、プロセス流体の温度に起因してシールが押し出しまたは崩壊し得るので、一般的に、弁座２１８と弁本体２０２との間にシールを提供するために使用されない。加えて、プロセス流体温度が−３２５°Ｆ〜−１００°Ｆ（約−１９８℃〜約−７３℃）である用途では、弾性材料で作製されるシールは、硬過ぎる（例えば、脆い、非可撓性である）ので、一般的に、弁座２１８と弁本体２０２の間にシールを提供するために使用されない。また、流体弁２００の弁座２１８及び弁本体２０２は、図１の流体弁１００の弁座１１６及び弁本体１０２と異なって構成される。

図２Ｂは、約６００°Ｆ〜１１００°Ｆ（約３１６℃〜約５９３℃）の温度範囲を有するプロセス流体とともに使用するシールアセンブリ２３２を有する閉鎖部材２３０によって実現される、図２Ａの弁２００を例示する。本実施例において、閉鎖部材２３０のシールアセンブリ２３２は、（グラファイトピストンリングを保持するための）保持具２３４と、ボアシール２３６（例えば、Ｃ字形のシール）とを含み、該ボアシールは、比較的高い温度（例えば、約６００°Ｆ（約３１６℃）を超える温度）を有するプロセス流体に対して、閉鎖部材２３０とケージ２１２（または弁本体２０２）との間で閉鎖部材２３０の周囲またはそれを越えてのプロセス流体の漏出に対する比較的高い耐性を提供するために、金属または他の材料で作製される。

したがって、結果的に、異なるプロセス流体の温度範囲に適応させるために異なる弁本体及び弁座構成を使用する構成が必要であり、在庫の増加及び製造コストの増大をもたらす。

図３Ａは、例示的な弁座装置３０２によって実現される例示的な流体弁３００を例示する。図３Ｂ及び３Ｃは、図３Ａの例示的な流体弁３００の拡大図を例示する。例示的な流体弁３００は、約−３２５°Ｆ〜１１００°Ｆ以上（約−１９８℃〜約５９３℃以上）の温度のプロセス流体を有する用途で使用され得るシールアセンブリを受容し得る。

図３Ａを参照すると、流体弁３００は、入口３０８と出口３１０との間に流体流路３０６を画定する、弁本体３０４を含む。入口３０８と出口３１０との間の流体の流れを制御するために、弁トリムアセンブリ３１２を流体流路３０６に間置する。弁トリムアセンブリ３１２は、ケージ３１４、閉鎖部材３１６（例えば、弁プラグ、流れ制御部材、ピストン）、弁座３０２、及び弁ステム３１８等の、流体弁３００の内部コンポーネントを含む。

ケージ３１４は、弁本体３０４を通してある特定の流体流特性を提供する（例えば、流体弁３００通る流体の流れによって発生するノイズ及び／またはキャビテーションを低減させる）ために、入口３０８と出口３１０との間に配置される。ケージ３１４は、閉鎖部材３１６を受容する（例えば、摺動可能に受容する）ためのボア３２０と、少なくとも１つの開口部３２２とを含み、流体は、流体弁３００が開位置にあるときに（すなわち、閉鎖部材３１６が、弁座３０２から離間されたときに）該開口部を通って流れることができる。ケージ３１４は、例えば流れを制御するため、ノイズ及び／またはキャビテーションを低減させるため、プロセス流体の圧力低減を高めるため等の、特定の所望の流体流特性を提供するために、異なる様式（例えば、種々の形状、サイズ、または間隔を有する開口部３２２）で構成することができる。

例示される実施例において、ケージ３１４は、実質的に一体構造である。ケージ３１４の第１の端部３２４は、弁本体３０４の表面３２８に係合する、フランジ３２６を含む。ボンネット（例えば、図１のボンネット１２４）は、フランジ３２６に係合して、弁本体３０４内でケージ３１４を保持する。ケージ３１４が弁本体３０４に連結されると、ケージ３１４は、弁本体３０４内で弁座３０２を懸架または保持する。したがって、ケージ３１４はまた、弁トリムアセンブリ３１２の他のコンポーネントの維持管理、取り外し、及び／または交換も容易にすることができる。

ケージ３１４は、閉鎖部材３１６を案内し、また、閉鎖部材３１６が開位置と閉位置との間を移動するときに横方向の安定性、バランス、及び位置合わせを提供し、それによって、振動及び他の機械的応力を低減させる。閉鎖部材３１６は、ボア３２０内で密に嵌合し、また、閉鎖部材３１６がケージ３１４の開口部３２２を遮断する閉位置と、閉鎖部材３１６が開口部３２２の少なくとも一部分を開ける（すなわち、遮断しない）開位置との間でケージ３１４内を摺動する。

例示される実施例において、閉鎖部材３１６は、円筒形本体３３０及びシール面３３２を有する弁プラグとして表される。しかしながら、他の実施例において、閉鎖部材３１６は、流体弁３００を通る流体の流れを変動させるために、円板または任意の他の構造であり得る。弁ステム３１８は、閉鎖部材３１６をアクチュエータ（図示せず）に動作可能に連結する。本実施例において、閉鎖部材３１６は、閉鎖部材３１６全体にわたって作用するプロセス流体の圧力によって閉鎖部材３１６全体にわたって働く力を平衡化または均等化するための、チャネルまたは導管３３４を含む。その結果、より小さい作動力を提供して、開位置と閉位置との間で閉鎖部材３１６を移動させることができる。また、閉鎖部材３１６は、プラグシールアセンブリ３３８を受容するための凹部分３３６も含む。プラグシールアセンブリ３３８は、ケージ３１４の内面３４０に係合して、流体がケージ３１４と閉鎖部材３１６の外面３４２との間に漏出することを阻止する。プラグシールアセンブリ３３８は、弾性材料から成るシール部材３４４（例えば、Ｏリング）と、押し出し防止しリング３４６とを含む。いくつかの実施例において、押し出し防止リング３４６は、プロセス流体温度が約４５０°Ｆ〜６００°Ｆ（約２３２℃〜約３１６℃）であるときに、シール部材３４４が閉鎖部材３１６の外面３４２とケージ３１４の内面３４０との間に押し出すことを防止する。プラグシールアセンブリ３３８はまた、バッキングリングまたは保持リング３４８も含み得る。

図３Ｂ及び３Ｃで最も明らかに示されるように、弁座３０２は、内面３５０、ならびに３つの部分（たとえば、表面、区間、壁等）、すなわち第１の部分３５２、第２の部分３５４、及び第３の部分３５６から成る外面（例えば、外周縁、外壁）を有する、シートリングである。示される実施例において、第１の部分３５２は、第１の直径を有する外壁３５８を有するフランジ部分であり、第２の部分３５４は、第２の直径を有する外壁３６０を有するシーリング部分であり、第３の部分３５６は、第３の直径を有する外壁３６２を有する連結部分である。示される実施例において、第１の直径は、第２の直径及び第３の直径より大きく、第２の直径は、第３の直径より大きく、よって、３つの部分３５２、３５４、３５６は、階段状の外形断面を有する。示される実施例において、３つの部分３５８、３６０、３６２の外壁３５８、３６０、３６２は、互いに実質的に平行である。しかしながら、他の実施例において、外壁３５８、３６０、３６２は、互いに実質的に平行でない場合がある。

連結部分３５６は、弁座３０２の第１の端部３６４に隣接して、ケージ３１４の一部分または第２の端部３６６を受容する。弁座３０２は、第１の端部３６４の反対側に第２の端部３６８を有する。示されるように、シーリング部分３５４は、連結部分３５６と弁座３０２のフランジ部分３５２との間に位置する。シーリング部分３５４は、ケージ３１４の第２の端部３６６の延長部３７０を受容する。フランジ部分３５２は、フランジ部分３５２とシーリング部分３５４との間（例えば、フランジ部分３５２の外壁３５８とシーリング部分３５４の外壁３６０との間）の弁座３０２の外面に（例えば、機械加工を介して）形成される、第１の段部３７２（例えば、肩部、棚部、リップ、壁、表面）を有する。シーリング部分３５４は、シーリング部分３５４と連結部分３５６との間（例えば、シーリング部分３５４の外壁３６０と連結部分３５６の外壁３６２との間）の弁座３０２の外面に形成される、第２の段部３７４を有する。示される実施例において、第１の段部３７２及び第２の段部３７４は、部分３５２、３５４、３５６のそれぞれの外壁３５８、３６０、３６２に対して実質的に垂直である。示される実施例において、第１の段部３７２及び第２の段部３７４は、互いに実質的に平行である。しかしながら、他の実施例において、第１の段部３７２及び第２の段部３７４は、実質的に平行でない場合がある。示される実施例では、ケージ３１４の第２の端部３６６と延長部３７０との間のケージ３１４に、肩部３７６（例えば、棚部、リップ、壁、表面）が形成される。本実施例において、弁座３０２の第１の端部３６４は、ねじ山３７８を介してケージ３１４の第２の端部３６６に連結され、これは、連結部分３５６の外壁３６２及びケージ３１４の内側に配置される。

弁座３０２が（例えば、ねじ山３７８を介して）ケージ３１４に連結されたときに、弁座３０２の第１の段部３７２、延長部３７０の底面３８２（例えば、縁部）、及びシーリング部分３５４の外壁３６０によって、空洞３８０（例えば、グランド、環状グランド、溝、シールグランド等）が画定される。シールまたはシールアセンブリ３８４（例えば、第１のシールアセンブリ）は、空洞３８０内に配置される。本実施例で示されるように、シールアセンブリ３８４は、シール３８６（例えば、オムニシール、Ｏリング等）と、押し出し防止リング３８８とを含む。シール３８６は、ＰＴＦＥ等の、エラストマーまたはフルロポリマーから成り得る。押し出し防止リング３８８（例えば、硬質プラスチックリング）は、流体弁３００が約４５０°Ｆ〜６００°Ｆ（約２３２℃〜約３１６℃）の温度を有するプロセス流体とともに使用されるときに、シール３８６が弁座３０２と弁本体３０４との間に押し出すことを防止するための追加的なシーリングを提供する。いくつかの実施例において、約４５０°Ｆ（約２３２℃）未満の温度を有するプロセス流体の場合、押し出し防止リング３８８が使用されない場合がある。示されるように、押し出し防止リング３８８は、第１の段部３７２とシール３８６の間に配置され、シール３８６は、押し出し防止リング３８８と延長部３７０の底面３８２との間に配置される。シールアセンブリ３８４は、弁座３０２（及びケージ３１４）が弁本体３０４に連結されたときに、弁本体３０４の表面３９０（図３Ｃ）に係合する。示される実施例において、弁本体３０４の表面３９０の一部分は、滑らかな遷移を提供し、かつケージ３１４及び弁座３０２を組み立てるための鋭利な縁部を低減させるために、テーパーが付けられ得る。

図３Ｃでより明らかに例示されるように、弁座３０２はまた、外壁３６０とシーリング部分３５４の第２の段部３７４との間にテーパー付き縁部３９２を含む。示される実施例において、テーパー付き縁部３９２は、シールアセンブリ３８４の組み立てを容易にするための引き込み角度を提供する。いくつかの実施例において、弁座３０２の組み立て中に、押し出し防止リング３８８及びシール３８６は、テーパー付き縁部３９２を通って弁座３０２のシーリング部分３５４上へ摺動する。次いで、弁座３０２は、（例えば、ねじ山３７８を介して）ケージ３１４の第２の端部３６６に連結され得る。弁座３０２がケージ３１４の上へ螺入されるにつれて、ケージ３１４の延長部３７０は、シーリング部分３５４の外壁３６０を摺動可能に係合する。示される実施例において、弁座３０２は、弁座３０２の第２の段部３７４がケージ３１４の肩部３７６に係合するまで、ケージ３１４にねじ込まれる。したがって、空洞３８０の幅（例えば、長さ）は、弁座３０２の第２の段部３７４及びケージ３１４の肩部３７６の配置によって制御され得る。したがって、これらの２つの表面の配置は、空洞３８０の幅を制御するために使用され得る。

動作中に、アクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータ）は、流体弁３００を通る流体の流れを制限または遮断するために閉鎖部材３１６が弁座３０２とシーリング係合している閉位置と、流体弁３００を通る流体の流れを可能にするために閉鎖部材３１６が弁座３０２及びケージ３１４の開口部３２２から離間される全開位置または最大流量位置との間で、弁ステム３１８及び、したがって、閉鎖部材３１６を移動させる。開位置において、流体は、入口３０８の間、ケージの開口部３２２を通り、そして、出口３１０を通って流れる。閉位置では、閉鎖部材３１６がケージ３１４の開口部３２２を遮断し、シール面３３２が弁座３０２をシール的に係合して、入口３０８と出口３１０との間の流体の流れを阻止する。

シールアセンブリ３８４は、弁本体３０４と弁座３０２との間にシールを提供する。弁本体３０４と弁座３０２との間の（及び閉鎖部材３１６とケージ３１４との間の）漏出は、流体弁３００のシャットオフ分類に影響を及ぼし得る。シールアセンブリ３８４は、流体弁３００のシャットオフ分類を向上させるために、閉鎖部材３１６が閉位置にあるときに、流体弁３００の入口３０８と出口３１０との間の漏出を阻止するために、弁座３０２と弁本体３０４との間に配置される。

図４は、別の例示的なシールアセンブリ４０２（例えば、第２のシールアセンブリ）を有する、図３Ａ〜３Ｃの弁座３０２を例示する。示されるように、空洞３８０は、弁座３０２の第１の段部３７２、延長部３７０の底面３８２、及び部分３５４をシールする外壁３６０によって画定される。シールアセンブリ４０２は、弁座３０２の空洞３８０内に配置される。本実施例において、シールアセンブリ４０２は、約６００°Ｆ（約３１６℃）を超える温度に対して高い耐性を示す金属または他の材料で作製される、ボアシール４０４（例えば、Ｃ字形のシール）を含む。ボアシール４０４は、そのような高い温度に耐えることができ、また、弁座３０２と弁本体３０４の間にシールを提供する。通路３０６を通って流れる流体の流れの方向に応じて、ボアシール４０４は、流体の流れの方向に面するボアシール４０４の開口部を有する空洞３８０内に配置され得る。

本明細書で説明される例示的な弁座３０２は、モジュール式の弁座を提供し、該弁座は、第１の温度範囲（例えば、約−１００°Ｆ以下〜６００°Ｆ（約−７３℃以下〜約３１６℃））を有するプロセス流体とともに使用する第１のシールアセンブリ（例えば、シール３８６及び押し出し防止リング３８８）を収容または受容し、該第１シールアセンブリは、第２の温度範囲（例えば、約６００°Ｆ〜１１００°Ｆ以上（約３１６℃〜約５９３℃以上））を有するプロセス流体とともに使用する第２のシールアセンブリ（例えば、シール４０４）と交換可能である。その結果、本明細書で説明される例示的な弁座装置は、例えば図１の流体弁１００及び図２の流体弁２００とそれぞれ関連付けられる製造コスト及び在庫コストを大幅に低減させる。したがって、本明細書で説明される例示的な弁座装置は、異なるシールアセンブリを同じ弁座／本体構成で使用することを可能にする。

本明細書では、いくつかのタイプのシールだけしか説明されないが、例示的な弁座３０２は、例えば、オムニシール、ばね荷重式シール、シートリング−本体ウェブシール、ｃシール、極低温シール、押し出し防止リング、平形ガスケット、バッキングリング等の可撓性シール及び非可塑性シール（例えば、硬質シール）を含む、他のシール及びシールアセンブリコンポーネントを受容することができる。例えば、弁座３０２は、約−３５０〜−１００°Ｆ（約−２１２℃〜−７３℃）の温度範囲を有するプロセス流体で使用するための極低温シール（例えば、硬質シール）に適応し得る。本明細書で開示される例示的な弁座装置は、異なるタイプのシール及び／またはシールアセンブリをシールグランドの中へ落とし込むことを可能にする。

ある特定の装置を本明細書で説明してきたが、本特許の適用範囲は、それに限定されない。逆に、本特許は、文字通りに、または均等論の原則の下で、添付の特許請求の範囲の範囲内に正当に該当する全ての装置を包含するものである。

Claims (19)

1. 装置であって、
   通過可能な中央通路及び外壁を有するシートリングであって、前記外壁は、
   流体弁のケージに係合するためのねじ付き部分であって、第１の直径を有する、ねじ付き部分と、
   前記流体弁のシーリング部分と本体の表面との間でシールアセンブリを捕捉するためのシーリング部分であって、ケージの延長部を受け入れて、外面がケージの延長部に係合し、、前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有し、外面と第２の段部との間に位置するテーパ付けられた縁部を含む、シーリング部分と、
   前記ケージとの間で前記シールアセンブリを捕捉するためのフランジ部分と、を備え、前記フランジ部分は前記本体の前記表面に向かって延在し、かつ、前記フランジ部分と前記ねじ付き部分との間に位置付けられる前記シーリング部分と、前記フランジ部分は前記第２の直径よりも大きい第３の直径を有する、装置。
2. 前記シートリングは、前記フランジ部分と前記シーリング部分との間の前記外壁の第１の段部と、前記シーリング部分と前記ねじ付き部分との間の前記外壁の第２の段部とを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記シートリングが前記ケージに連結されたときに、前記第１の段部、前記シーリング部分、及び前記ケージの底面によって環状グランドが画定される、請求項２に記載の装置。
4. 前記ケージは、前記シートリングが前記ケージに連結されたときに前記第２の段部に係合するための肩部を備える、請求項２に記載の装置。
5. 前記シーリング部分は、第１のシールアセンブリと異なる第２のシールアセンブリと交換可能な前記第１のシールアセンブリを受容するためのものである、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１のシールアセンブリは、ポリテトラフルオロエチレンシールを備える、請求項５に記載の装置。
7. 前記第２のシールアセンブリは、金属シールを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記金属シールは、約６００°Ｆ（約３１６℃）を超える温度を有するプロセス流体とともに使用される、請求項７に記載の装置。
9. 前記シールアセンブリは、極低温シール、ポリテトラフルオロエチレンシール、押し出し防止リング、オムニシール、平形ガスケット、ばね荷重式シール、またはｃシールのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載の装置。
10. 装置であって、
    本体を有する流体弁と、
    前記本体の中に配置されるケージと、
    前記ケージに連結され、シールグランドを形成するように成形される弁座であって、本体の表面との間で第１のシールアセンブリを捕捉し、且つケージの延長部を受け入れるシーリング部分を有し、該シーリング部分の外面はケージの延長部に係合し、該シーリング部分は外面と第２の段部との間に位置するテーパ付けられた縁部を含み、前記弁座によって前記シールグランドの２つの壁が形成され、前記シールグランドの一方の壁は、前記ケージの端部によって形成され、前記シールグランドのもう一方の壁は、前記流体弁本体によって形成される、弁座と、を備える、装置。
11. 前記シールグランドは、第１のシールアセンブリと異なる第２のシールアセンブリと交換可能な前記第１のシールアセンブリを受容するためのものである、請求項１０に記載の装置。
12. 前記第１のシールアセンブリは、約６００°Ｆ（約３１６℃）未満の温度を有するプロセス流体とともに使用し、前記第２のシールアセンブリは、約６００°Ｆ（約３１６℃）を超える温度を有するプロセス流体とともに使用する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記第２のシールアセンブリは、ボアシールを備える、請求項１２に記載の装置。
14. 前記ボアシールは、Ｃ字形の断面を有する金属シールを備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第１のシールアセンブリは、約−１００°Ｆ〜４５０°Ｆ（約−７３℃〜約２３２℃）の温度を有するプロセス流体とともに使用するポリテトラフルオロエチレンシールを備える、請求項１１に記載の装置。
16. 前記第１のシールアセンブリは、約４５０°Ｆ〜６００°Ｆ（約２３２℃〜約３１６℃）の温度を有するプロセス流体とともに使用する、ポリテトラフルオロエチレンシール及び押し出し防止リングを備える、請求項１１に記載の装置。
17. 前記第１のシールアセンブリはさらに、第３のシールアセンブリと交換可能であり、前記第３のシールアセンブリは、約−３２５°Ｆ（約−１９８℃）を超える温度を有するプロセス流体とともに使用する、請求項１１に記載の装置。
18. 前記弁座は、前記ケージにねじ込み可能に連結される、請求項１０に記載の装置。
19. 装置であって、
    入口と出口との間に通路を画定する流体弁本体と、
    前記通路内に配置されるケージと、
    前記ケージ及び前記弁本体によってシールアセンブリを保持するための手段を形成する外壁を有する弁座と、を備え、
    弁座は、流体弁本体の表面との間でシールアセンブリを捕捉し、且つケージの延長部を受け入れるシーリング部分を有し、該シーリング部分の外面はケージの延長部に係合し、該シーリング部分は外面と第２の段部との間に位置するテーパ付けられた縁部を含む、装置。

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