JPH0633823B2

JPH0633823B2 - ロ−ルダイアフラム調整弁

Info

Publication number: JPH0633823B2
Application number: JP61188802A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム・ジャコブ・ボンザー; ガリー・リン・スコット
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1985-08-14
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: DE3663081D1; JPS6241475A; CA1274445A; EP0229005B1; EP0229005A1; US4619436A; CA1274445C

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、流量調整弁又は絞り弁とくには、織物で補強
された弾性ダイアフラムを有する弁又は調整弁に関す
る。

（従来の技術）ダイアフラム又はラインの両側の圧力差によって変形で
きる弾性のダイアフラム作動させ、流通路内の上流入口
と下流出口との間に位置する緩衝体の複数個のオリフィ
ス又は溝孔を露出したりおおったりする調整弁は既知で
ある。パイロット圧として関連する操作圧力は変更する
ことができ、ダイアフラムの動作位置を調整する。この
ような弁は例えば種々の流体及びガス体の流れを制御す
るのに使用されており、その調整機能に基づいて、これ
ら弁は、上流の圧力と下流の圧力との実質的な差圧によ
って部分的な開放位置でしばしば作動される。この種の
弁は一般に満足に作動するが、尚問題がある。特に、ガ
ス体に使用した場合に、流速によってはダイアフラムに
氷結状態を生ぜしめることがあり、弁が遮断されるとい
う問題がある。

また可撓性のダイアフラムは伸長してしまう欠点があ
る。或る作動状態のもとでは、ダイアフラム自身が締付
け状態となり又は折重なってしまい、ダイアフラムの寿
命及び弁の適正な機能に悪い影響を及ぼす。

一般に、緩衝体は溝孔状の孔を有する截頭円錐形のグリ
ルから成り、ダイアフラムが巻いて緩衝体に接触するこ
とによってこの孔を徐々におおったり露出したりする。
ダイアフラムによっておおわれていない溝孔の部分が緩
衝体に流れる流量を決定する。或る設計になる調整弁の
問題点はダイアフラムが不均一に転動して巻付くことに
起因する。ダイアフラムが休止する静止面が生ずるよう
バックアップノーズピースを設けることがある。この静
止面によって、ダイアフラムが巻きほぐれる間の運動の
制御を助け、上述のようにダイアフラムが締付け作用を
行なったり折重なったりするのを最小にすることができ
る。グリルの孔の形状は通常、丸孔であるが、他の形状
の孔も使用することができる。

ロールダイアフラムで生ずる他の問題は、弁を閉じ又は
部分的に閉じている時、ダイアフラムに加わるパイロッ
ト圧力の作用によって截頭円錐形のグリルの溝孔内にロ
ールダイアフラムが押出される傾向があることである。
他に目立つ欠点は、流体の流れに対して弁がどれだけ開
いているかを表示するための容易に使用できる手段がな
いことである。更に、弁は一般に円筒形であり、適当な
フランジとボルトで配管内にクランプするようになって
いるため、種々の設備において、弁の修理を困難なもの
としている。

出願人は、従来装置における上記難点を解決する調整弁
を先に提案した。この調整弁は、移動できるノーズピー
スと、ほぼ伸長しないダイアフラムとを具える。なお、
好適な実施例では、ダイアフラムを織物で補強した。こ
の調整弁は、49℃の温度並びに53kg/cm²の圧力に至るま
で特に有効である。

しかしながら、圧力が53kg/cm²で温度が49℃に達する天
然ガスの流通路内に、この調整弁を適用する場合には、
しばしばダイアフラムにふくれが生ずることがわかっ
た。通常ライナの下流側に見受けられるこのふくれは、
下流側のゴム又はエラストマと織物との分離により明ら
かになるものであり、ダイアフラムを構成するゴム材料
を透過し織物補強体に隣接してポケットを形成する同伴
ガス(entrained gas)に起因するものと思われる。ふく
れは比較的高温度で一段と容易に発生するように思われ
るが、このことは多分、ガス分子がより高いエネルギー
レベルにあり、かつダイアフラムが軟化することに因
る。本発明は、同伴ガスをダイアフラムから釈放できる
ようにすることにより、この問題に対する解決策を提供
する。

（発明の目的）本発明の目的は、使用寿命が向上し、その作動が信頼で
きるものであって、ダイアフラムのふくらみを極力抑止
した新規なロールダイヤフラム弁を得ることにある。

（発明の開示）ガス環境内で使用される本発明ロールダイアフラム調整
弁は、上流入口と下流入口との間にあって複数個の孔を
構成する截頭円錐の緩衝体と、巻付き巻きほぐれるよう
配設され制御室内のパイロット圧力に応動して孔を徐々
に露出しておおう、織物で補強されたほぼ伸長しない弾
性ダイアフラムと、通常状態では前記ダイアフラムによ
り下流側から完全に閉じられ、ガスにより制御室内のパ
イロット圧力が増大すると、前記ダイアフラム内の同伴
ガスを釈放する手段とを具えてなる。

（実施例）以下図面を参照して本発明について詳述する。

第１図は先に提案した弁を示し、玉形弁の弁体10は上流
入口11と、下流出口12と、１対の取付フランジ13,14 と
を有する。フランジ13,14 に複数個の取付孔を設け、配
管内で、対応する配管フランジ（図示せず）の相手面に
フランジの面15,16 をシール掛合させて弁体を支持す
る。弁体は、ボンネット17を有し、このボンネット17
は、スタッド支持手段21によって弁体に取付けられる。
図示のようにこのスタッド支持手段21は弁体に設けたね
じ孔である。弁の流れの軸線に対し直角にボンネット17
を指向させ、これにより配管から弁体を取外すことな
く、修理のためにこの調整弁を取外し得るようにする。

上流入口11と下流出口12との間に、緩衝体23を介挿す
る。この緩衝体23は、複数個の溝孔又は流通孔25が形成
される截頭円錐ケージ部24を有する。溝孔の端縁を丸く
するのがよく、そうでなければ鋭い面を生じないように
し、通常は截頭円錐形状をした弾性ダイアフラム32の接
触寿命を損なわないようにする。第１図のダイアフラ
ム、つまり弁は、完全に閉じた位置に示されており、こ
のダイアフラム32によって溝孔25を完全に閉じ、弁の上
流入口から下流出口に流体が流れないようにする。

緩衝体23の底部を弁体の円形凹所26内に着座させ、緩衝
体23の丸い底部と凹所26の底部及び側壁との間に位置す
るＯリング27の圧縮によって、弁体に対し緩衝体23の底
部をシールする。ほぼ円筒状のリテーナ30を截頭円錐形
ケージ部24の上部周端縁に接触するようその上方に位置
させる。図示のようにリテーナ30の内方に突出する凹形
の環状リップ28によってダイアフラム32の周端縁を保持
すると共にシールする。ボンネット17の下部の相手面と
弁体の上部の相手面との間にガスケット29を設ける。ボ
ンネット17を所定位置に設け、スタッド19にナット20を
締付けた時、ガスケット29、Ｏリング27及びダイアフラ
ム32の周端縁を圧縮し、それぞれ液密にシールする。同
様にして、リテーナ30の上部の小径部に環状の溝を設
け、この溝にＯリング41を位置させ、ボンネット17の円
形凹所40の円筒壁をシールする。上述のようなシールを
設けることによって、ロールダイアフラムと緩衝体の溝
孔とによる以外には上流入口と下流出口との間が連通し
ないようにする。

移動できる円錐形のノーズピース34を、リテーナ30の深
い円形凹所39内で軸線方向に動けるよう、ダイアフラム
32に対抗させて取付ける。ノーズピース34を任意の適当
な手段35によって軸36に固着し、リテーナ30に対しノー
ズピース34が限定された垂直な軸線方向の運動をするよ
う圧縮ばね38によりノーズピース34をばね付勢する。圧
縮ばね38の作用によって、ノーズ34をダイアフラム32の
中心に向け下方に押圧する。軸36が貫通する円形孔を有
するリテーナ30の頂部に接触してノーズピース34の下降
を限定するため軸36にヘッド42を設ける。図面に示すよ
うに、ヘッド42、軸36及び保持手段35とをノーズピース
34に螺合する簡単な形状とした肩部付きボルトにするこ
とができる。リテーナ30の頂部のオリフィス31によっ
て、導入口55からのパイロット圧力を制御室33に通すこ
とができるようにする。この制御室内には調整弁を位置
させる。破線のＡで示したパイロット圧力を、リテーナ
30内の通路37を経てダイアフラム32の内面に連通させ
る。弁が閉じられると、パイロット圧力が下流側の圧力
より高くなるので、ダイアフラム32は一般に圧力差を受
け、その材料にガスが浸透することになる。

指示軸44を軸36上のヘッド42の頂部に接触させ、ねじ連
結46a 又はその他適切な取付手段によってボンネット17
の頂部に取付けたキャップ46に貫通させる。キャップ46
に軸線方向の孔45を設け、この孔から指示軸44を突出さ
せる。キャップ46の底の円形凹所内のＯリング43によっ
て孔45の壁と指示軸との間をシール掛合させる。背片47
をキャップ46の底と弱い圧縮ばね49との間に介挿し、指
示軸44の下端をヘッド42に接触保持するための押圧力を
生ぜしめる。移動表示装置48を指示軸44の頂部に固着
し、流体を流すために、調整弁が開いた量を視覚的に示
す便利な機構になるようにする。この移動表示装置を所
要に応じ、図示のように単純な軸にしてもよいし、後退
表示板にしてもよい。

上流圧力源51、下流圧力ライン52、抽出ライン53及びパ
イロット圧力ライン54とを連通するブロックとしてパイ
ロット制御弁50を図示した。任意の適当な手段（図示せ
ず）によってこの流通路内の上流圧力を採取し、圧力ラ
イン51によってパイロット制御弁50に供給する。この流
通路内の下流圧力を採取して下流圧力ライン52を通じて
パイロット制御弁50に供給し、抽出圧力を抽出ライン53
によって抽出導入口56に供給する。抽出導入口56は、破
線Ｂにて示すように、抽出通路に連通して下流出口に達
する。パイロット圧力ライン54を、矢印Ａで示すよう
に、ボンネット17の導入口55に連結し、オリフィス31を
通じてリテーナ30の内部に開口する制御室33に連通させ
るとともに、ダイアフラム32とノーズピース34との間の
通路37まで延長する。よく知られているように、パイロ
ット制御圧力によってダイアフラム32の転動運動、即ち
截頭円錐形ケージ部24の溝孔25に対するダイアフラム32
の位置を制御する。パイロット圧力が増大すると、ダイ
アフラムが動いて、溝孔のおのおのの一層大きな部分を
おおう。

弁が部分的に開いていると、ダイアフラム32の一部はノ
ーズピース34に向かって転動し、溝孔25の一部を露出す
ることがわかる。ダイアフラムの反対側の上流圧力の面
のパイロット圧力が減少することによってダイアフラム
はこの位置に動かされ、強制的にノーズピース34をリテ
ーナ30内に上方に動かし、軸36によって指示軸44と移動
表示装置48とを動かす。パイロット圧力を減少させたほ
ぼ直後に、ダイアフラムの中心にノーズピースが接触す
るから、ダイアフラムがノーズピースの表面をおおって
ノーズピースを動かそうとする際、ダイアフラムの運動
は非常に忠実に制御される。従ってダイアフラムが折れ
曲がり、締めつけられる傾向はなくなる。このことは、
先の提案に詳述されている。

弁が完全に開いた位置で、ダイアフラム32は、移動でき
るノーズピース34の全先端面を実質的におおっており、
溝孔25の全区域を露出し、緩衝体23を経て上流入口から
下流出口まで流体を流すことができる。截頭円錐形状を
したダイアフラム32の「アークの長さ」即ちダイアフラ
ムの周縁リップ上の直径的に対向する点の間のダイアフ
ラムの表面上の距離は、ノーズピース34を横切りリテー
ナ30の表面に沿って測ったこれ等の点の間の距離に等し
い。このように寸法を定めることによって強力な織物で
補強された伸びのないダイアフラムを使用することがで
きる。

上述したように、ダイアフラム12は織物で補強したもの
であり、好ましくは、両面にニトリルゴムを具える編成
したポリエステル材料よりなる。この織物は、にニトリ
ルゴムのダイアフラムのほぼ中心線に沿って埋込まれ
る。実際にダイアフラムを製造するには、型の上にニト
リルエラストマの層を張設し；このニトリルエラストマ
の上に織物を張設し；織物の上に他のニトリルエラスト
マを張設し；上側の整合部分を閉じて型閉めし、エラス
トマが織物の編目に入り込み、単一の成形物となるよう
ニトリルゴム及び織物よりなる「サンドイッチ体」を適
当に加熱するとともに加圧して製造する。このポリエス
テル材料は、より合わされてストランドとなるフィラメ
ントから成り、緊密に編組まれている。織物のガス透過
性は、ニトリルエラストマのそれより大きい。それゆ
え、内側のニトリル層を透過し、織物のウイッキング性
に結びついたガスは、フィラメントに沿って移動すると
ともに、フィラメントをより合わせたストランドにポケ
ットを形成するガス分子となる。これら微小のガスポケ
ットも、圧力により織物とニトリルゴムとの分離が生ず
るような弱い箇所に当るまで織物に沿って移動し、ダイ
アフラムにふくれを生じさせる。この弱い箇所は、ニト
リルエラストマ内の非分散成分、エラストマ内のニット
ライン、そしてニトリルゴムの厚さの不均一さ、一般に
言われるところの包有物などの種々の要素に起因するも
のである。

内側のエラストマ層に浸透した同伴ガスを釈放するた
め、織物に沿って同伴ガスを移動させてダイアフラムか
ら導出することができる手段を設ける。先に提案した調
整弁では、ダイアフラム内の織物を、截頭円錐形のケー
ジ部24及び適合する円筒形状をしたリテーナ30の周端縁
によって規制する。したがって、ダイアフラムのニトリ
ル材料に浸透するガスを、上述したように織物に沿って
捕捉することができる。温度及び圧力が高まると、ガス
は織物と隣接するダイアフラム材料とを分離させるよう
になり、ついにはダイアフラムにふくれを生じさせるこ
とになる。これに対し本発明は、同伴ガスを織物に沿っ
て移動させ、定められた領域においてダイアフラムから
そのガスを釈放できるものである。

第２図は、本発明の一実施例を示す断面図であり、緩衝
体23の截頭円錐形状をしたケージ部24の周端縁24b に複
数のノッチ24a を形成する。第３及び第４図は、編成し
たポリエステル織物を有するダイアフラム32のある形態
における構造を示しており、記述したように、織物は両
側にほぼ等しい厚さのニトリル材料が位置するよう埋込
まれている。ダイアフラムの頂部に環状の突条32c を形
成し、ダイアフラムをケージリテーナ30に補助的に押圧
し、ダイアフラムとリテーナとの間での漏洩を阻止す
る。端縁24b に形成したノッチ24a は、ダイアフラムの
織物32a の端部32b のそれぞれの部分が下流圧力に等し
くなるようにするので、同伴ガスは織物32a のストラン
ドに沿って進み、織物の端部32b を介してダイアフラム
から導出されることになる。したがって、ダイアフラム
にふくれが生ずることはない。

第５図に、ダイアフラムの織物32a の端部32b を明示す
る。これら端部の幾つかは、ケージ部24の周端縁24b に
ノッチ24a を形成したことにより、下流圧力に等しくな
り、同伴ガスを釈放することができる。ノッチの寸法及
び数は、重要できない。ノッチは、そこからダイアフラ
ムが突き出るほど大きい必要はないが、周端縁24b にお
けるケージ部の構造的完全性を維持するに充分なもので
なければならない。例えば、直径が5.08cm(2インチ)の
ケーシ部に８個のノッチを設けた場合に、各ノッチを長
さ約2.54mm(0.10 インチ)、深さ約7.62mm(0.03 インチ)
とすると良いことが判明した。

第６図は、他のダイアフラム形状を示し、織物の表面を
ダイアフラムの上側部分近くで露出させたものである。
それゆえ、織物32a の表面を、ダイアフラムの周囲の領
域Ｘにおいて、部分的に見ることができる。ダイアフラ
ムを成形する間に、このように露出させることもできる
が、第３図に示した構造をしたダイアフラムから表面の
ニトリル材料をバフ加工し又は研摩して除去しても良
い。その基準は、編成した織物から同伴ガスが逸脱でき
るように、織物の露出面領域がケージ部の溝孔領域に重
なることである。

第７図に、ダイアフラムの周囲の領域Ｙに一連の微細な
ピンホールを設けたダイアフラムの他の構造を示す。第
６図に示したダイアフラムと同様に、同伴ガムが下流で
釈放できるように、ピンホールをケージ部の溝孔に重な
るようにする。このことは、ピンホールを、ケージ部の
溝孔間の距離に比べて、互いに一層接近させて位置させ
ることにより容易に達成することができる。図示のよう
に、ピンホールを互いに違いの連続する列条に配置し、
下流圧力が作用するようにする。なお、ピンホールを織
物の表面を越えて延在させる必要はない。

図示のダイアフラム及び截頭円錐形状をしたケージ部構
造を、ガス圧53kg/cm²、温度49℃の天然ガスを給配する
試験用配管内で使用したところ、何等不具合いは発見さ
れなかった。それゆえ、本発明の記述した特徴を有する
構造の弁は、極限状況下で動作することができ、また先
に提案した構造のバルブを極限状況下でも使用できるよ
うにすることができる。

（発明の効果）以上詳述したように、この新規なロールダイアフラム調
整弁は、どんな同伴ガスも釈放するので、ダイアフラム
のふくれ及び破損を防止することができる。なお、本発
明は、この等の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲内において種々の変更を加えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、先に提案したロールダイアフラム制御調整弁
を組込んだ玉形弁の断面図、第２図は、周端縁にノッチを設けた第１図に示す緩衝体
の断面図、第３図は、内方のニトリル表面の一部を除去して織物を
示した、織物で補強されたダイアフラムの一部斜視図、第４図は、第２図の線４−４に沿う緩衝体及びダイアフ
ラムの一部断面図、第５，第６，第７図は、それぞれ異なった外観を有する
３個のダイアフラムの一部斜視図である。 10……弁体、11……上流入口 12……下流出口、13,14……取付フランジ 15,16 ……フランジの面 17……ボンネット、18……孔 19……スタッド、20……ナット 21……スタッドサポート 23……緩衝体、24……ケージ部 24a ……ノッチ、24b……周端縁 25……溝孔又は流通孔、26……凹所 27,41,43……Ｏリング、28……球状リップ 29……ガスケット、30……リテーナ 31……オリフィス 32……ダイアフラム、32a……織物 32b ……端部、32c……突条 33……制御室、34……ノーズピース 35……適当な手段、36……軸 37……通路、38……圧縮ばね 40……円形凹所、42……ヘッド 44……指示軸、45……孔 46……キャップ、46a ……ねじ連結 47……背片、48……移動表示装置 49……圧縮ばね、50……パイロット制御弁 51……上流圧力源、52……下流圧力ライン 53……抽出ライン 54……パイロット圧力ライン 55……導入口、56……抽出導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭59−181376（ＪＰ，Ｕ) 特公昭33−6017（ＪＰ，Ｂ１) 実公昭43−28541（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上流入口と、下流出口と、これ等入口及び
出口間に介挿され複数個の孔を構成する截頭円錐形の緩
衝体と、上流から下流への流体の流れを制御するため前
記複数個の孔を順次露出しおおうよう制御室内のパイロ
ット圧力に応動して巻付き巻きほぐれるように配置され
た弾性ダイアフラムとを有するロールダイアフラム調整
弁において、通常状態では前記ダイアフラムにより下流側から完全に
閉じられ、ガスにより制御室内のパイロット圧力が増大
すると、前記ダイアフラム内の同伴ガスを釈放するため
前記ダイアフラム内の織物補強体と、前記織物の少なく
とも一部分を前記下流への流れに対して露出する手段と
を具えることを特徴とするロールダイアフラム調整弁。
【請求項２】織物で補強された前記弾性ダイアフラム
を、ほぼ伸長しないものにした特許請求の範囲第１項に
記載のロールダイアフラム調整弁。
【請求項３】前記織物補強体を、前記ダイアフラムの装
着端縁に隣接して露出させ、前記緩衝体のノッチ手段を前記装着端縁に隣接させた特
許請求の範囲第２項記載のロルーダイアフラム調整弁。
【請求項４】前記ダイアフラムを、ニトリルエラストマ
内に埋込んだ編成ポリエステル織物で構成する特許請求
の範囲第３項記載のロールダイアフラム調整弁。
【請求項５】前記ダイアフラムは、ニトリルエラストマ
にて囲繞された編成織物を具え、更に；前記ダイアフラムの下流側に、前記編成織物の表面がほ
ぼ露出される領域を有する特許請求の範囲第２項記載の
ロールダイアフラム調整弁。
【請求項６】前記領域は、研摩したニトリルエラストマ
よりなる特許請求の範囲第５項記載のロールダイアフ
ラム調整弁。
【請求項７】前記ダイアフラムは、ニトリルエラストマ
にて囲繞された編成織物を具え、前記ダイアフラムの下
流側の領域は、同伴ガスを前記織物に沿って釈放可能な
複数のピンホールを有する特許請求の範囲第２項記載の
ロールダイアフラム調整弁。
【請求項８】前記入口及び出口を軸整列させ、前記制御
室を前記入口及び出口に対して直交させて配置し、前記
ダイアフラムは、ニトリルエラストマに関する編成織物
補強体のサンドイッチ体を具え、更に；前記ダイアフラム後方で前記制御室内に装着され軸線方
向に運動可能なノーズピース、前記可動なノーズピースを前記ダイアフラムに向けて押
圧するバネ手段と、前記ノーズピースの運動に基づいて作動し、前記バルブ
の位置に関する表示を視覚的に表示する表示手段と、前記織物の少なくとも一部分を前記下流側の流れに露出
させ、前記ダイアフラム内の同伴ガスを釈放する手段と
を具えてなる特許請求の範囲第１項記載のロールダイア
フラム調整弁。
【請求項９】前記緩衝体の前記截頭円錐部分は、複数の
ノッチを有する端縁を具え、前記ダイアフラムは、前記
緩衝体に取付けられ、前記同伴ガスを釈放できるよう前
記織物の端部が前記ノッチに対して露出される区域を具
える特許請求の範囲第８項記載のロールダイアフラム調
整弁。
【請求項１０】前記ダイアフラムは、前記開口に対して
露出される表面区域を具え、前記同伴ガスを釈放できる
よう前記ニトリルエラストマをほぼなくすことにより、
前記織物の表面を前記下流の流れに露出させる特許請求
の範囲第８項記載のロールダイアフラム調整弁。
【請求項１１】前記ダイアフラムは、前記織物まで貫通
する複数のピンホールを有し、前記開孔に対して露出さ
れる表面区域を具え、前記同伴ガスを釈放できるよう前
記織物を前記下流側の流れに露出する特許請求の範囲第
８項記載のロールダイアフラム調整弁。