JP6498120B2 - バランスポートのための上流検知 - Google Patents

Description

本発明は、ガス調整器などの流体流れ調整装置に関し、より詳細には、バランストリムを有するガス調整器に関する。

通常のガス供給システムがガスを供給する圧力は、システムに対する要望、気候、供給源、および／または他の要因によって変化することがある。しかし、炉、オーブンなどのガス器具を備えた、ほとんどのエンドユーザ設備は、ガスが所定の圧力に従って、かつガス調整器の最大容量以下で供給されることを求める。したがって、ガス調整器は、これらの供給システムに組み入れられて、供給されたガスが確実にエンドユーザ設備の要件を満たす。概して従来のガス調整器は、供給されたガスの圧力を検知し制御するための閉ループ制御アクチュエータを含む。

閉ループ制御に加えて、一部の従来のガス調整器は、下流圧の変動に対するガス調整器の反応を向上させるためにバランストリムを含む。バランストリムは、ガス調整器の性能への上流圧の影響を低減するように適合される。上流圧は、バランス・ダイヤフラムと流体連通して置かれて、ガス調整器の制御要素に下流圧の力と反対側に力を加える。したがって、上流圧が変化するにつれて、対応する力は、ガス調整器が下流圧のみに応答して作動するように、以下にさらに説明されるように上流圧によって生成される力に釣り合うように加えられる。

バランストリムを有する従来の調整器では、ガス調整器を通って流れる流体の一部は、制御要素内に長手軸方向に配置されたチャネルを通って移動することがあり、チャネルは、少なくとも一部がバランス・ダイヤフラムによって画定されたバランス空洞に開かれている。このような構成により、低い入口圧力で高い流量が可能になる。しかし弁が開くと、バランス・ダイヤフラムにかかる入口圧力は一定に保たれない。より詳細には、検知圧力は弁が開くと低減し、「ドループ」およびガス調整器の不安定性をもたらす。

流体調整装置は、入口および出口を画定する弁体を有する調整弁を含み、調整弁は、入口と出口との間に配置された弁ポートをさらに含む。アクチュエータは調整弁に結合され、弁ディスクを含み、弁ディスクは調整弁内に配置され、弁ポートを封止係合する閉位置と弁ポートから離れて配置された開位置との間を長手軸に沿って移動するように適合される。ハウジング・アセンブリは弁ポートに隣接して配置され、環状ハウジング・アセンブリは弁ディスクを受領するように適合された第１の孔を含む。流体調整装置は、弁ディスクの一部およびハウジング・アセンブリの一部に固定されたバランス・ダイヤフラムをさらに含む。加えて、流体調整装置はバランス空洞を有し、バランス空洞の一部は、バランス・ダイヤフラムの頂面およびハウジング・アセンブリの内部表面によって画定される。加えて流体調整装置は、調整弁の入口がバランス空洞と流体連通するように、調整弁の入口からバランス空洞に延在する検知通路を含む。

加えて、流体調整装置のバランストリム・アセンブリに圧力を導く方法は、流体調整装置の入口から流体調整装置の出口に流れる流体の一部を検知通路の第１の端部に導くことを含む。検知通路の第１の端部は、流体調整装置を閉じるために弁ディスクによって封止係合されるように適合された、弁ポートの上流に配置される。方法は、流体調整装置の入口がバランス空洞と流体連通するように、バランス・ダイヤフラムの一部によって部分的
に画定されたバランス空洞に隣接して、またはバランス空洞内に検知通路の第２の端部を配置することをさらに含む。

アクチュエータおよび検知通路を備える調整弁を有するガス調整器が完全開位置にある実施形態の側面断面図である。 図１の検知通路およびハウジング・アセンブリの側面断面図である。 検知通路の代替的実施形態の側面断面図である。 ハウジング・アセンブリの部分側面断面図である。 弁ディスクの部分側面断面図である。 ガイド挿入部の側面断面図である。

図１および２は、入口１４および出口１６を画定する弁体１３を有する調整弁１２を含む流体調整装置１０を示し、調整弁１２は、入口１４と出口１６との間に配置された弁ポート１８をさらに含む。アクチュエータ２０は調整弁１２に結合され、弁ディスク２２を含み、弁ディスク２２は、調整弁１２内に配置され、弁ポート１８を封止係合する閉位置と、弁ポート１８から離れて配置された開位置との間を長手軸２４に沿って移動するように適合される。図３Ａおよび３Ｂに示されたように、ハウジング・アセンブリ２６は弁ポート１８に隣接して配置され、環状ハウジング・アセンブリ２６は、弁ディスク２２の少なくとも一部を受領するように適合された第１の孔２８を含む。流体調整装置１０は、弁ディスク２２の一部およびハウジング・アセンブリ２６の一部に固定されたバランス・ダイヤフラム３０をさらに含む。加えて、流体調整装置１０はバランス空洞３２を有し、バランス空洞３２の一部は、バランス・ダイヤフラム３０の頂面３１およびハウジング・アセンブリ２６の内部表面３３によって画定される。加えて流体調整装置１０は、調整弁１２の入口１４がバランス空洞３２と流体連通するように、調整弁１２の入口１４からバランス空洞３２に延在する検知通路３４を含む。そのように構成された場合に、バランス空洞３２に導かれる上流圧は、弁ディスク２２の位置と無関係であり、バランス・ダイヤフラム３０に作用する圧力は一定である。したがって、流体調整装置１０の安定性は向上し、それによって高い入口圧力で高い流量が可能になる。

より詳細に流体調整装置１０を参照すると、流体調整装置１０は、図１および２に示されたようにアクチュエータ２０および調整弁１２を含む。調整弁１２は、例えばガス供給システムからガスを受領するための入口１４、および例えば１つまたは複数の器具を有する設備にガスを供給するための出口１６を形成する弁体１３を含む。アクチュエータ２０は調整弁１２に結合され、弁ディスク２２などの制御要素を有する制御アセンブリ３６を含む。第１のまたは正常作動モード中に、制御アセンブリ３６は調整弁１２の出口１６における圧力（すなわち出口圧力）を検知し、出口圧力が所定の設定点または制御圧力とほぼ等しいように、弁ディスク２２の位置を制御する。

図１および２を参照すると、調整弁１２は喉部３８および弁口部４０を画定する。喉部３８は入口１４と出口１６との間に配置され、その中に配置された弁ポート１８を有する。ガスは、調整弁１２の入口１４と出口１６との間を移動するために弁ポート１８を通過しなければならない。弁ポート１８は、弁ポート１８が調整弁１２の作動および流れ特性を特定の機器に合わせるために異なる直径または構成の穴を有する異なる弁ポートと置換できるように、調整弁１２から取外し可能であってもよい。開示された実施形態では、弁口部４０は、水平長手軸２４（すなわち図１に提供された基準座標系のＸ軸に沿う）に概ね平行であり、また調整弁１２の入口１４および出口１６の垂直長手軸（すなわち図１に提供された基準座標系のＹ軸に沿ってまたは平行に配置された軸）に概ね垂直である軸に沿って配置された開口を画定する。

図１を参照すると、アクチュエータ２０は、上に論じたようにハウジング４２および制御アセンブリ３６を含む。ハウジング４２は、例えば、複数の締結具で一緒に固定された上部ハウジング構成要素４２ａおよび下部ハウジング構成要素４２ｂを含む。下部ハウジング構成要素４２ｂは、制御空洞４４およびアクチュエータ口部４６を画定する。アクチュエータ口部４６は、調整弁１２の弁口部４０に連結されてアクチュエータ２０と調整弁１２との間に流体連通を提供する。上部ハウジング構成要素４２ａは、説明されるように制御アセンブリ３６の一部を収容するために逃げ空洞４８および塔部５０を画定する。

制御アセンブリ３６は、ダイヤフラム・サブアセンブリ５２、ディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４、ならびに逃がし弁５６を含む。ダイヤフラム・サブアセンブリ５２は、ダイヤフラム５８、ピストン６０、制御バネ６２、逃がしバネ６４、組合せバネ座６８、逃がしバネ座７２、制御バネ座７６、およびピストンガイド８０を含む。

より具体的には、ダイヤフラム５８は、その中心部を通る開口を画定するディスク形状のダイヤフラムを含む。ダイヤフラム５８は可撓性の実質的に気密性の材料から構成され、その周囲はハウジング４２の上部ハウジング構成要素４２ａと下部ハウジング構成要素４２ｂとの間に封止固定される。したがってダイヤフラム５８は逃げ空洞４８を制御空洞４４から分離させる。

組合せバネ座６８はダイヤフラム５８の頂面上に配置され、ダイヤフラム５８内の開口と同心に配置された開口を画定する。図１に示されたように、組合せバネ座６８は、制御バネ６２および逃がしバネ６４を支持する。

開示された実施形態のピストン６０は、封止カップ部８４、ヨーク８８、ネジ部９２、およびガイド部９６を有する概ね細長いロッド形状部材を含む。封止カップ部８４は概ね凹型のディスク形状を有してもよく、ピストン６０の中間部を中心に周方向に延在してもよく、ダイヤフラム５８の直下に配置されてもよい。ヨーク８８は、結合器１００を収容するように適合された空洞を含み、結合器１００はディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４の一部に連結することにより、説明されるようにダイヤフラム・サブアセンブリ５２とディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４との間の取付けを可能にする。

ピストン６０のガイド部９６およびネジ部９２は、ダイヤフラム５８および組合せバネ座６８のそれぞれの開口を通って配置される。ピストン６０のガイド部９６はピストンガイド８０内の空洞内に摺動可能に配置され、ピストンガイド８０内の空洞は制御アセンブリ３６の残余部に対してピストン６０の軸合わせを維持する。逃がしバネ６４、逃がしバネ座７２、およびナット１０４は、ピストン６０のネジ部９２上に配置される。ナット１０４は、組合せバネ座６８と逃がしバネ座７２との間に逃がしバネ６４を保持する。制御バネ６２は、記載されたように組合せバネ座６８の頂面上、および上部ハウジング構成要素４２ａの塔部５０内に配置される。制御バネ座７６は塔部５０の中に螺合され、組合せバネ座６８に対して制御バネ６２を圧縮させる。開示された実施形態では、制御バネ６２および逃がしバネ６４は圧縮コイルばねを含む。したがって、制御バネ６２は上部ハウジング構成要素４２ａに対して接地され、下向きの力を組合せバネ座６８およびダイヤフラム５８に加える。逃がしバネ６４は組合せバネ座６８に対して接地され、上向きの力を逃がしバネ座７２に加え、これは次いでピストン６０に加えられる。開示された実施形態では、制御バネ６２によって発生された力は、塔部５０内の制御バネ座７４の位置を調整することによって調節可能であり、したがって調整器１０の制御圧力も調節可能である。

制御バネ６２は制御空洞４４内の圧力に対して作用し、これはダイヤフラム５８によって検知される。記載されたように、この圧力は、調整弁１２の出口１６に存在する圧力と
同じ圧力である。したがって、制御バネ６２によって加えられた力は、出口圧力を調整器１０に対して所望の設定点または制御圧力に設定する。ダイヤフラム・サブアセンブリ５２は、ピストン６０のヨーク８８および結合器１００を介して、また制御アーム１０８によって、上記のように弁ディスク２２およびバランス・サブアセンブリ５４に作動可能に結合される。

ディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４はアクチュエータステム１１２を含み、アクチュエータステム１１２は制御アーム１０８によって係合されて、ダイヤフラム５８が下流圧の変動に起因して収縮するにつれて弁ディスク２２を開位置と閉位置との間で移動される。具体的には、アクチュエータステム１１２は、制御アーム１０８によって係合された端面を有する概ね線形のロッドである。制御アーム１０８はわずかに湾曲したロッドであり、支点端部１０８ａおよび開放端部１０８ｂを含む。支点端部１０８ａは、下部ハウジング構成要素１３０ｂに枢動可能に結合され、丸みを帯びた端部を有しアクチュエータステム１１２の端面を係合する指部１１３を含む。開放端部１０８ｂは、ピストン６０のヨーク８８に取り付けられた結合器１００の頂部とピンとの間に受領される。したがって、結合器１００および制御アーム１０８は、ディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４をダイヤフラム・サブアセンブリ５２に作動可能に連結させる。

図２に示されたように、ディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４の弁ディスク２２は、アクチュエータステム１１２に作動可能に連結され、弁ポート１８の出口を係合するように適合された封止面１５６を含んで、調整弁が閉位置にあるときに調整弁１２を通る流体流れを遮断する。弁ディスク２２はバランスポート・ステム１１６およびバランスバネ座１２０によりアクチュエータステム１１２に直接または間接的に結合されてもよく、組み合わせた要素は、ステムガイド１２４、保持板１２８、バランス・ダイヤフラム押え１３２、バランスポート・ハウジング１３６、およびガイド挿入部１９５により線形移動のために支持される。ステムガイド１２４は、アクチュエータ口部４６内に嵌合するように構成され、ステムガイド１２４は、螺合などの当技術分野に公知のあらゆる手段によりアクチュエータ口部４６に固定されてもよい。別法として、ステムガイド１２６は、アクチュエータ口部４６に固定されなくてもよい。ステムガイド１２６は、さらに以下に論じるように、制御空洞４４と流体連通する出口１６を置く経路の一部を形成するために、それを通って配置される複数の孔１７５を有する放射壁１７４を含んでもよい。またステムガイド１２６は、アクチュエータステム１１２を受領する中心孔１７６も含んでもよい。またアクチュエータステム１１２は、ステムガイド１２４の円筒部１５８内に摺動可能に受領されて、図１に示されたようにアクチュエータステム１１２に横方向支持を提供する。ステムガイド１２４は、以下にさらに論じるように、制御空洞４４と流体連通する出口１６を置く経路の一部を形成する、円筒部１５８に隣接して配置された複数のチャネル１４０をさらに含む。

図２に示されたように、ステムガイド１２４の円筒壁１７８の底部などのステムガイド１２４の一部は、ハウジング・アセンブリ２６を係合してハウジング・アセンブリを調整弁１２の口部４０内に固定してもよい。より詳細には、図４を参照すると、ハウジング・アセンブリ２６は、保持板１２８、ダイヤフラム押え１３２、およびバランスポート・ハウジング１３６を含んでもよく、ステムガイド１２４の円筒壁１７８の底部は、保持板１２８およびバランスポート・ハウジング１３６を弁口部４０内の定位置に保持するために、ステムガイド１２４とバランスポート・ハウジング１３６との間に配置される保持板１２８を係合してもよい。保持板１２８は平円板の形状を有してもよく、バランスポート・ステム１１６が通る中心開口１８０を含んでもよい。バランスポート・ハウジング１３６は概ね円筒かつ中空であってもよく、第１の端部１７０が弁ポート１８に隣接して配置され、第２の端部１７２が保持板１２８に隣接して配置されるように、長手軸２５に沿って弁ポート１８に向かって延在してもよい。バランスポート・ハウジング１３６は、バラン
スポート・ハウジング１３６の第１の端部１７０から長手軸２４に沿って第２の端部１７２に向かって延在する、第１の孔２８を含んでもよい。第１の孔２８は、バランスポート・ハウジング１３６の第１の端部１７０と第２の端部１７２との間に配置されたバランスポート・ハウジング１３６の垂直に配置された端面１６４に延在してもよい。第１の孔２８は、弁ディスク２２が弁ポート１８と封止係合しないときに、弁ディスク２２の少なくとも一部を摺動可能に受領するような大きさや形状に形成されてもよい。例えば、第１の孔２８は円筒形状（また長手軸２４に沿って見ると断面形状が円形）であってもよく、弁ディスク２２の円筒の第１の外壁１８３よりわずかに大きい直径を有してもよい。

さらに図４を参照すると、バランスポート・ハウジング１３６は、円筒壁１６２および垂直に配置された端面１６４によって画定された長手方向凹所１６０を有してもよく、端面は平面であってもよい。またバランスポート・ハウジング１３６は、（図２に示されたように）調整弁１２の本体１３内に形成された、対応する肩部１６８を係合するように適合された肩部１６６も有してもよい。またバランスポート・ハウジング１３６は、第２の端部１７２に隣接して配置された平坦な垂直壁１８２も含んでもよく、垂直壁１８２は、保持板１２８の表面に接触して、または直接隣接して配置されてもよい。バランスポート・ハウジング１３６は、長手軸２４と同軸に位置合わせされ得る、長手軸に対して対称であってもよい。

図２および４を参照すると、ハウジング・アセンブリ２６はまた、バランスポート・ハウジング１３６の凹所１６０内に配置され得るダイヤフラム押え１３２を含んでもよく、保持板１２８の表面により定位置に保持されてもよい。より詳細には、ダイヤフラム押え１３２は環状であってもよく、凹所１６０の円筒壁１６２に接触、または隣接し得る円筒外壁１８４を含んでもよく、垂直平面の第１の端壁１８６は凹所１６０の端面１６４に隣接してもよい。垂直平面の第２の端壁１８８は第１の端壁１８６から長手軸方向にずれてもよく、第２の端壁１８８はバランスポート・ハウジング１３６の垂直壁１８２と同一平面に配置されてもよい。加えて、垂直壁１８２は保持板１２８の表面に接触して、または直接隣接して配置されてもよい。内壁１９０は第１の端壁１８６から第２の端壁１８８に長手軸方向に延在してもよく、内壁１９０はハウジング・アセンブリ２６の内部表面３３を備えてもよい。内壁１９０は第１の円筒部２０６、肩部２０７、および第２の円筒部２０８からなってもよく、この場合、第１の円筒部２０６の直径は第２の円筒部２０８の直径より大きい。ダイヤフラム押え１３２は、長手軸２４と同軸に位置合わせされ得る中心軸に対して対称であってもよい。記載された分離構成要素の代わりに、ダイヤフラム押え１３２はバランスポート・ハウジング１３６と（全体的にまたは部分的に）一体形成されてもよい。

図２および４に示されたように、流体調整装置１０はバランス・ダイヤフラム３０も含んでもよく、バランス・ダイヤフラム３０はディスク形状であってもよく、ハウジング・アセンブリ２６の一部および弁ディスク２２の一部に固定されてもよい。バランス・ダイヤフラム３０は可撓性の実質的に気密性の材料から構成されてもよく、バランス・ダイヤフラム３０の半径方向の外方縁部１９１はダイヤフラム押え１３２の第１の端壁１８６とバランスポート・ハウジング１３６の端面１６４との間に固定されてもよい。バランス・ダイヤフラム３０の中心孔を画定する半径方向の内方縁部１９２は、バランスポート・ステム１１６の弁ディスク２２のあらゆる適切な部分に固定されてもよい。例えば、バランス・ダイヤフラム３０の半径方向の内方縁部１９２は弁ディスク２２とバランスポート・ステム１１６との間に封止固定されてもよく、または半径方向の内方縁部１９２はバランスポート・ステム１１６に隣接した弁ディスク２２に封止固定されてもよい。そのように固定された場合に、バランス・ダイヤフラム３０は、弁ディスク２２の円筒の第２の外壁１９３のすべてもしくは一部を覆ってもよく、または弁ディスク２２の円筒の第２の外壁１９３のすべてもしくは一部に直接隣接してもよく、円筒の第２の外壁１９３は、弁ディ
スク２２の円筒の第１の外壁１８３の直径より短い直径を有してもよい。加えて、バランス・ダイヤフラム３０は、弁ディスク２２の頂壁１９４のすべてもしくは一部を覆ってもよく、または弁ディスク２２の頂壁１９４のすべてもしくは一部に直接隣接してもよい。バランス・ダイヤフラム３０は、弁ディスク２２が完全開位置から閉位置にバランス・ダイヤフラム３０からの干渉なしに移動できるような大きさに形成されてもよい。

図２および６に示されたように、流体調整装置１０は、弁ディスク２２とバランスバネ座１２０との間に配置された固定ガイド挿入部１９５も含んでもよい。ガイド挿入部１９５は、ガイド挿入部１９５の中心軸に沿って第１の端部２００から第２の端部２０１に延在する中心孔１９６を有してもよく、中心軸は長手軸２４と同軸に位置合わせされてもよい。中心孔１９６は、バランスポート・ステム１１６がガイド挿入部１９５に対して中心孔１９６内で移動するように、バランスポート・ステム１１６を枢動可能に受領してもよい。流体がバランスポート・ステム１１６の外表面と中心孔１９６との間の隙間に流れるのを防ぐために、バランスポート・ステム１１６と中心孔１９６との間に封止が配置されてもよい。ガイド挿入部１９５は、第１の端部２００から第２の端部２０１に向かって延在する円筒の第１の壁１９７、および第２の端部２０１から第１の端部２００に向かって延在する円筒の第２の壁１９８を含んでもよい。第１の壁１９７は、第２の壁１９８より大きい直径を有してもよい。垂直着座壁１９９は第１の壁１９７と第２の壁１９８との間に延在してもよく、着座壁１９９は第１の端部２００と第２の端部２０１との間に配置されてもよい。第１の壁１９７は、ダイヤフラム押え１３２の内壁１９０の直径よりわずかに小さい直径を有してもよい。平坦な垂直底面２０２は、弁ディスク２２に隣接したガイド挿入部１９５の第１の端部２００に配置されてもよい。ガイド挿入部１９５は、あらゆる適切な手法でハウジング・アセンブリ２６に固定されてもよい。例えば第１の壁１９７のネジ部は、ダイヤフラム押え１３２の内壁１９０のネジ部を螺合可能に係合してもよい。ガイド挿入部１９５は、長手軸２４を中心に対称であってもよい。記載された分離構成要素の代わりに、ガイド挿入部１９５は、ダイヤフラム押え１３２と（全体的にまたは部分的に）一体形成されてもよい。

着座壁１９９はバランスバネ１４８の第１の端部に着座するように適合されてもよく、バランスバネ１４８の第２の端部は、図２に示されたように、バランスバネ座１２０の一部を係合するように適合されてもよい。バランスバネ１４８は、長手軸２４と同軸に位置合わせられたコイルバネなどの、あらゆる適切な弾性部材であってもよい。着座壁１９９は固定であるので、バランスバネ１４８の第２の端部は、アクチュエータステム１１２と係合させるようにバランスバネ座１２０に付勢する。バランスバネ１４８は、アクチュエータステム１１２の部分に関わらず適切な付勢力を提供するために圧縮応力を与えられてもよい。

図２および５を参照すると、流体調整装置１０は弁ディスク２２を含んでもよい。弁ディスク２２は、弁ディスクが第１の端部１５２および長手軸方向に反対の第２の端部１５４を有するように、中心軸に沿って延在してもよく、中心軸は長手軸２４と同軸に位置合わせされてもよい。弁ディスク２２は、第１の端部１５２から第２の端部１５４に向かって延在する円筒の第１の外壁１８３、および第２の端部１５４から第１の端部１５２に向かって延在する円筒の第２の外壁１９３を含んでもよい。第１の外壁１８３は、第２の外壁１９３より大きい直径を有してもよい。垂直遷移壁２０４は第１の外壁１８３と第２の外壁１９３との間に延在してもよく、遷移壁２０４は第１の端部１５２と第２の端部１５４との間に配置されてもよい。

平坦な垂直頂壁２０５は弁ディスク２２の第２の端部１５４に配置されてもよく、頂壁２０５は、弁ディスク２２が完全開位置にあるときにガイド挿入部１９５の底面２０２に隣接、または接触してもよい。バランス部ステム１１６は、弁ディスク２２の第２の端部
２０１で、もしくは弁ディスク２２の第２の端部２０１に隣接して弁ディスク２２に固定されてもよい。例えば、バランス部ステム１１６の一部は、図２に示されたように、頂壁１９４から延在する、突起部２０９内に形成された開口の中に受領され開口内に固定されてもよい。突起部２０９は、ガイド挿入部１９５の底面２０２内に形成された対応する孔の中に受領されるように適合されてもよい。

図２および５を参照すると、弁ディスク２２は、弁ディスク２２の第１の端部１５２に配置された封止面１５６を含んでもよい。封止面２６は弁ディスク２２の半径方向外端部に隣接して配置されてもよく、封止面は閉位置で弁ポート１８を封止係合するように適合される。封止面１５６は、弁ディスク２２内に形成された空洞内に固定された封止挿入部の一部であってもよく、または弁ディスク２２自体の上の表面であってもよい。封止面１５６は、あらゆる適切な材料または弾性の圧縮可能な材料などの材料の組合せを含んでもよい。中間面２０３は、封止面１５６の半径方向内方に（すなわち半径方向に長手軸２４に向かって）弁ディスク２２の第１の端部１５２に配置されてもよい。

図２および４に示されたように、バランス空洞３２は、バランス・ダイヤフラム３０の頂面３１の一部およびハウジング・アセンブリ２６の内部表面３３の少なくとも一部により、少なくとも部分的に画定されてもよい。より詳細には、バランス空洞３２は、バランス・ダイヤフラム３０の頂面３１のすべてもしくは一部、ダイヤフラム押え１３２の内壁１９０のすべてもしくは一部、ガイド挿入部１９５の底面２０２のすべてもしくは一部、および／またはガイド挿入部１９５の第１の壁１９７のすべてもしくは一部によって画定されてもよい。弁ディスク２２が図２に示された完全開位置にあるとき、バランス空洞３２は、バランス・ダイヤフラム３０の頂面３１のすべてまたは一部、およびガイド挿入部１９５の第１の壁１９７のすべてまたは一部により少なくとも部分的に画定されてもよい。

図２に示されたように、流体調整装置１０は、調整弁１２の入口１４がバランス空洞３２と流体連通するように、調整弁１２の入口１４からバランス空洞３２に延在する検知通路３４を含んでもよい。検知通路３４は、例えば管２１０の内部によって画定されてもよい。管２１０は剛性であってもよく、または変形可能であってもよく、管２１０はあらゆる適切な厚さおよび断面形状を有してもよい。管２１０は単一部品として形成されてもよく、または管２１０を形成するために結合された数個の部品として形成されてもよい。加えてまたは別法として、検知通路３４のすべてまたは一部は、例えば弁体１３の一部を通って形成された孔によって画定されてもよい。単一の検知通路３４は流体調整装置１０に組み込まれてもよく、または２つ以上の検知通路３４を使用してもよい。

さらに図２を参照すると、検知通路３４（または管２１０もしくは検知通路３４を画定する同様の構造）は弁ポート１８の上流（および弁体１３内に形成された喉部３８の上流）の入口１４において、または隣接して配置された第１の端部３００、およびバランス空洞３２に隣接して配置された第２の端部３０２を有してもよい。管２１０は、（入口１４を出口１６から分離する弁体１３の内部壁２１１などの）入口１４を部分的に画定する弁体１３の内部を通り、ハウジング・アセンブリ２６の一部、より詳細には、ハウジング・アセンブリの第１の端部２１３とハウジング・アセンブリ２６の第２の端部２１５との間のハウジング・アセンブリ２６の一部を通って延在してもよい。検知通路３４は、さらに内部壁２１１とハウジング・アセンブリ２６との間に配置された出口１６の一部を通って延在してもよい。

図２に示されたように、検知通路３４は線形であってもよく、検知通路３４の中心線は、長手軸２４に平行でない方向に延在してもよい。より詳細には、検知通路３４の中心線Ｌは、図２に示されたように、長手軸２４に沿って切り取られた断面を見たときに、長手
軸２４と斜角を形成してもよい。例えば検知通路３４の中心線Ｌと長手軸２４との間の角度は、１０度〜８０度であってもよい。別法として、検知通路３４の中心線Ｌは長手軸２４に直角に配置されてもよい。

そのように構成された場合、検知通路３４は、図２および４に示されたように、第１の端部１７０と第２の端部１７２との間のバランスポート・ハウジング１３６を通って延在してもよい。例えば、検知通路３４は、バランスポート・ハウジング１３６の長手方向凹所１６０の一部を通って延在してもよく、長手方向凹所１６０の一部は長手方向凹所１６０の端面１６４にあっても、または端面１６４に隣接してもよい。また検知通路３４は、第１の端壁１８６における、または第１の端壁１８６に隣接した一部などの、ダイヤフラム押え１３２の一部を通って延在してもよい。

線形検知通路３４の代わりに、検知通路３４は、あらゆる適切な形状または形状の組合せを有してもよい。例えば、検知通路３４の第１のセグメントは線形であってもよく、検知通路３４の第２のセグメントは非線形であってもよく、検知通路３４の第１のセグメントは長手軸２４に平行でない中心線であってもよい。別法として、検知通路３４の第１のセグメントは線形であってもよく、検知通路３４の第２のセグメントは線形であってもよく、第１のセグメントの中心線は第２のセグメントの中心線と鈍角を形成する。別の代替的実施形態では、検知通路３４の少なくとも一部は非線形であってもよく、非線形である検知通路の一部は、長手軸２４に沿って切り取られた断面を見たとき屈曲の半径を有する中心線を有してもよい。

図３に示された代替的実施形態では、検知通路３４（管２１０を含む）は、調整弁１２の弁体１３の外部に（すなわち弁体１３によって画定された内部容積の外側に）少なくとも部分的に延在してもよい。より詳細には、検知通路３４の第１の部分３０４（管２１０の第１の部分など）は、検知通路３４の第１の部分３０４が入口１４と流体連通するように、入口１４または入口１４に固定された一部を画定する弁体１３の一部（または弁体１３に固定された要素）を通って延在してもよい。第１の部分３０４の第１の端部３０８は検知通路３４の第１の端部３００に対応してもよく、第１の端部３０８は入口１４内に延在しても、または入口１４を画定する弁体１３の表面に隣接して配置されてもよい。第１の部分３０４の第２の端部３１０は弁体１３の外部に配置されてもよい。

依然として図３を参照すると、検知通路３４の第２の部分３０６は、第２の部分３０６が弁体１３の外部に少なくとも部分的に配置されるように、第１の部分３０４の第２の端部から延在してもよい。より詳細には、第２の部分３０６の第１の端部３１２は第１の部分３０４の第２の端部３１０に隣接して配置されてもよく、第２の部分３０６の第１の端部３１２は弁体１３の外部に配置されてもよい。第２の部分３０６の第２の端部３１４は、調整弁１２の入口１４がバランス空洞３２と流体連通するように、バランス空洞３２内、またはバランス空洞３２に隣接して配置されてもよい。第２の端部３１４に隣接した第２の部分３０６は、弁口部４０の一部などの弁体１３の一部を通って延在してもよい。第２の部分３０６は、ハウジング・アセンブリの第１の端部２１３とハウジング・アセンブリ２６の第２の端部２１５との間のハウジング・アセンブリ２６の一部などの、ハウジング・アセンブリ２６の一部を通ってさらに延在してもよい。より詳細には、第２の部分３０６は、第１の端部１７０と第２の端部１７２との間のバランスポート・ハウジング１３６を通って延在してもよい。例えば、第２の部分３０６は、長手方向凹所１６０の円筒壁１６２の一部などの、バランスポート・ハウジング１３６の長手方向凹所１６０一部を通って延在してもよい。また第２の部分３０６は、内壁１９０の一部などの、ダイヤフラム押え１３２の一部を通って延在してもよい。

第１の部分３０４および第２の部分３０６は同軸に位置合わせされなくてもよく、第１
の部分３０４と第２の部分３０６（または第１の端部３１２に隣接した第２の部分３０６のセグメント）との間の角度は鈍角を形成してもよい。第１の部分３０４および第２の部分３０６はあらゆる適切な形状または形状の組合せを有してもよい。例えば第１の部分３０４および第２の部分３０６はそれぞれが線形であっても、または部分的に線形であってもよい。第１の部分３０４および第２の部分３０６は、それぞれ２つ以上の線形セグメントを有してもよく、これらの線形セグメントは同軸に位置合わせされなくてもよい。また第１の部分３０４および第２の部分３０６は、それぞれ１つまたは複数の湾曲セグメントなどの、１つまたは複数の非線形セグメントを有してもよい。

図１に示されたように、流体調整装置１０は、アクチュエータ２０の障害後に下流圧が低減するまで過圧状態で調整弁１２を通る流体流れを遮断するように作動する、過圧モニタ２１２の形で二次デバイスを恣意的に含んでもよい。示された実施形態では、モニタ２１２はアクチュエータ２０として同様の構成を有し、またモニタ２１２はアクチュエータ２０としても同様に作動する。モニタ２１２は、下流圧がダイヤフラム２４８および制御バネ２５２によって確立された圧力遮断を超す場合のみに応答するので、モニタダイヤフラム・サブアセンブリ２４２ならびにディスクおよびバランス・サブアセンブリ２４４はそれに応じて構成される。バネ座２８６とダイヤフラム押え２９２との間に配置されたバランスバネ２１４は、弁ディスク２２２を正常な開位置に付勢する。結合器２７２が制御アーム２７６を、弁ディスク２２２が閉位置に向かい、弁ポート１８の上流側と係合するように動く方向のみに駆動して調整弁１２を通る流体流れを遮断するように、結合器２７２および制御アーム２７６は構成されてもよい。結合器２７２のピン２７２ａは、制御アーム２７６の開放端部２７６ｂを係合して、ダイヤフラム２４８およびピストン２５０が遮断圧力を超える下流圧に起因して上方に動く際、制御アーム２７６を回転させる。反対に、結合器２７２の頂部２７２ａは制御アーム２７６から離れて配置されるので、下流圧の低減によってもたらされるダイヤフラム２４８およびピストン２５０の下方移動は、制御アーム２７６の移動をもたらさない。当然のことながら、下流圧が低圧遮断より下がると閉じるように構成されたモニタを含む過圧モニタの代替的構成は、当業者には公知であり、発明者らは本開示に従ってガス調整器に使用されるように企図する。

ガス供給システムに対して作動を要求されるとき、例えばユーザが炉、コンロなどの器具を操作するとき、器具はガスを出口１６から、それに応じてアクチュエータ２０の制御空洞４４およびモニタ２１２の制御空洞２３２から引き出し、それによってダイヤフラム５８、２４８によって検知される圧力が低減する。ダイヤフラム５８によって検知された圧力が低減するにつれて、制御バネ力とダイヤフラム５８上の出口圧力との間に力の不均衡が生じ、その結果制御バネ６２は広がり、ダイヤフラム５８およびピストン６０がハウジング４２に対して下方に移動する。これにより制御アーム１０８が時計回りの方向に枢動し、次いで指部１１３がアクチュエータステム１１２の表面に対して回転する。これによりアクチュエータステム１１２および弁ディスク２２が、バランスバネ１４８の力に起因して弁ポート１８の出口１２５から離れて調整弁１２を開くことができる。同時に、圧力低下により制御バネ力とダイヤフラム２４８上の出口圧力との間に力の不均衡も生じることがあり、その結果制御バネ２５２が広がり、ダイヤフラム２４８およびピストン２５０がハウジング２３０に対して下方に移動する。しかし、結合器２７２の上部は制御アーム２７６から離れて配置されているので、モニタ２１２は弁ディスク２２２の移動とともに圧力の低下に同様に応答しない。

ユーザが器具を止めるときなど、ガス供給システムから需要が取り除かれると、調整器１０は調整弁１２を通る流体流れを低減させることによりすぐに応答する。ガスが弁ポート１８を通ってシステムの下流部に流れ続けるにつれて、圧力は出口１６で、それに対応してアクチュエータ２０の制御空洞４４およびモニタ２１２の制御空洞２３２で増加する。ダイヤフラム５８によって検知された圧力が増加し、制御バネ力を超えると、ダイヤフ
ラム５８およびピストン６０はハウジング４２に対して上方に押し付けられる。上方への移動により、制御アーム１０８が反時計回り方向に枢動し、次いでアクチュエータステム１１２および弁ディスク２２が弁ポート１８に向かって駆動して、調整弁１２を通る流体流れが低減する。正常作動条件下では、出口圧力は、ほぼアクチュエータの設定点圧力に低下し、下流要求がアクチュエータ２０に応答する手法で変化するまでそこに留まる。

モニタの遮断圧力はアクチュエータの設定点圧力より大きく、モニタ２１２は、通常流体調整装置１０の正常作動範囲内で変化する圧力に応答しない。例えばダイヤフラム５８の断裂などのアクチュエータ２０の障害の場合には、弁ディスク２２は、アクチュエータの設定点圧力を超える下流圧の増加にも関わらず開いたままであってもよい。最終的に、ピトー管２１６の検知点における圧力はモニタ２１２の遮断圧力に達する。モニタ枝状部２１８によって制御空洞２３２に連通される下流圧により、制御バネ力とダイヤフラム２４８上の出口圧力との間に力の不均衡が生じ、その結果、制御バネ２５２は縮小し、ダイヤフラム２４８およびピストン２５０がハウジング２３０に対して上方に移動する。ピストン２５０が動くと、結合器２７２のピン２７２ａは制御アーム２７６を回転させてアクチュエータ２７８を駆動させ、弁ディスク２２２を弁ポート１８と係合するように移動させて調整弁１２を通る流体流れを遮断する。モニタ２１２は、ピトー管２１６の検知点における圧力がモニタの遮断圧力を超えている限り、流体流れを停止し続ける。

作動中、弁ディスク２２が開位置にあるときは（すなわち弁ディスク２２の封止面１５６が弁ポート１８を封止係合しないときは）、流体は入口１４から弁ポート１８を通って出口１６に流れる。この開位置では、入口１４から出口１６に流れる流体の一部は、検知通路３４の第１の端部３００に入り、検知通路３４を通り、バランス空洞３２に入り、バランス・ダイヤフラム３０の頂面３１と接触して流れる。したがって、検知通路３４は、弁ディスク２２上にかかる上流圧と流体連通する、バランス・ダイヤフラム３０の頂面３１の表面を置くように構成される。それに応じて、バランス・ダイヤフラム３０は、力を弁ディスク２２上に弁ポート１８の方向に提供して、弁ポート１８を通過する流体の上流圧に起因して、弁ディスク２２に加えられる力を補償する。ディスクおよびバランス・サブアセンブリ５４の構成要素は、ダイヤフラム・サブアセンブリ５２上の上流圧とのあらゆる影響を取り除くために、バランス・ダイヤフラム３０によって加えられる力が弁ディスク２２上の上流圧の力とほぼ向きが反対で等しくなるように構成され、それによって流体調整装置１０による下流圧の制御がより正確になることが可能である。さらにバランス空洞３２の中に導かれる上流圧は比較的高い入口圧力定格を提供する。すなわち、一定の上流圧を検知することにより、流体調整装置１０の安定性は向上する。このような構成により検知圧力は弁が開くと一定になるので、高い入口圧力で高い流れ能力が可能になる。

ある種の代表的実施形態および詳細が本発明を説明する目的で示されたが、本明細書に開示された方法および装置において様々な変化が、本発明の範囲から逸脱することなくなされてよいことが、当業者には明らかになろう。

Claims (18)

1. 入口および出口を画定する弁体を有する調整弁であって、前記調整弁は、前記入口と前記出口との間に配置された弁ポートをさらに含む、調整弁と、
   前記調整弁に結合され、弁ディスクを備えるアクチュエータであって、前記弁ディスクは前記調整弁内に配置され、前記弁ポートを封止係合する閉位置と前記弁ポートから離れて配置された開位置との間を長手軸に沿って移動するように適合される、アクチュエータと、
   前記弁体内に配置されたハウジング・アセンブリであって、前記ハウジング・アセンブリは、前記弁ディスクの一部を受領するように適合された第１の孔を有する、ハウジング・アセンブリと、
   前記弁ディスクの一部および前記ハウジング・アセンブリの一部に固定されたバランス・ダイヤフラムと、
   バランス空洞であって、前記バランス空洞の一部は、前記バランス・ダイヤフラムの頂面の一部および前記ハウジング・アセンブリの内部表面の少なくとも一部によって画定される、バランス空洞と、
   前記調整弁の前記入口が前記バランス空洞と流体連通するように、前記調整弁の前記入口から前記バランス空洞に延在すると共に、前記弁体、前記ハウジング・アセンブリ、及び前記弁体と前記ハウジング・アセンブリとの間に配置された出口の一部を通って延在する管の内部によって画定される検知通路とを備え、
   前記検知通路は、前記弁ポートの上流に配置された第１の端部、および前記バランス空洞に隣接して配置された第２の端部を有する、
   流体調整装置。
2. 前記検知通路は、前記調整弁の前記弁体の外部に少なくとも部分的に延在する、請求項１に記載の流体調整装置。
3. 前記検知通路は、前記ハウジング・アセンブリの第１の端部と前記ハウジング・アセンブリの第２の端部との間の前記ハウジング・アセンブリを通って延在する、請求項１又は２に記載の流体調整装置。
4. 前記検知通路の中心線は前記長手軸に平行ではない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体調整装置。
5. 前記検知通路の中心線と前記長手軸との間の角度は、１０度〜８０度である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体調整装置。
6. 前記ハウジング・アセンブリは、バランスポート・ハウジングおよび前記バランスポート・ハウジングの凹所内に配置されたダイヤフラム押えを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体調整装置。
7. 前記バランス・ダイヤフラムの半径方向の内方縁部は、前記弁ディスクの前記一部に固定され、前記バランス・ダイヤフラムの半径方向の外方縁部は、前記ダイヤフラム押えの一部と前記バランスポート・ハウジングの一部との間に固定される、請求項６に記載の流体調整装置。
8. 前記検知通路は線形である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体調整装置。
9. 前記検知通路の前記少なくとも一部は線形であり、線形である前記検知通路の前記一部は、前記長手軸に平行でない中心線を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体調整装置。
10. 前記検知通路の少なくとも一部は非線形であり、非線形である前記検知通路の前記一部は、屈曲半径を有する中心線を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の流体調整装置。
11. 前記ハウジング・アセンブリの前記内部表面は、前記ダイヤフラム押えの内表面である、請求項６又は７に記載の流体調整装置。
12. 前記検知通路の第１の部分は、前記検知通路の前記第１の部分が前記入口と流体連通するように、前記入口の一部を通って延在し、前記第１の部分の第２の端部は前記弁体の外部に配置される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の流体調整装置。
13. 前記検知通路の第２の部分の第１の端部は、前記第１の部分の前記第２の端部に隣接して配置され、前記第２の部分の前記第１の端部は前記弁体の外部に配置され、前記第２の部分の第２の端部は、前記入口が前記バランス空洞と流体連通するように、前記バランス空洞内または前記バランス空洞に隣接して配置される、請求項１２のいずれか１項に記載の流体調整装置。
14. 流体調整装置のバランストリム・アセンブリに圧力を導く方法であって、
    前記流体調整装置の入口から前記流体調整装置の出口に流れる流体の一部を、前記流体調整装置の弁体、前記弁体の内部に配置され弁ディスクを受領するように適合された第１の孔を有するハウジング・アセンブリ、及び前記弁体と前記ハウジング・アセンブリとの間に配置された出口の一部を通る管の内部によって画定される検知通路の第１の端部に導くことであって、前記検知通路の前記第１の端部は、前記流体調整装置を閉じるために前記弁ディスクによって封止係合されるように適合された、弁ポートの上流に配置される、導くことと、
    前記流体調整装置の前記入口がバランス空洞と流体連通するように、バランス・ダイヤフラムの一部によって部分的に画定された前記バランス空洞において、または前記バランス空洞内に前記検知通路の第２の端部を配置することとを含む、方法。
15. 前記検知通路は少なくとも部分的に線形である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記流体調整装置の内部に前記検知通路を配置することをさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記流体調整装置の前記入口および前記出口を画定する弁体の外部に前記検知通路の一部を配置することをさらに含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記バランス・ダイヤフラムは、前記弁ディスクの一部、および前記流体調整装置内に配置され、前記弁ディスクの一部を受領するように適合された円筒ハウジング・アセンブリの一部に固定される、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。

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