JPS6241475A - ロ−ルダイアフラム調整弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
された弾性ダイヤ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
きる弾性のダイアプラムを作動させ、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。

また可撓性のダイヤフラムは伸長してしまう欠点がある
。成る作動状態のもとでは、ダイアフラム自身が締付は
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、ダイアフラムが巻付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。成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勤して巻付くこと
に起因する。ダイアフラムが休止する静止面を生ずるよ
うバックアップノーズピースを設けろことがある。

この静止面によって、ダイアプ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は
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、ほぼ伸張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て温度が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、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
流人口１１と、下流出口１２と、１対の取付フランジ１
３．１４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。

上流人口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２
５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０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３
０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）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、スタツドＩ９にナツト２０を締付けた時、ガスケ
ット２９、○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
○リング４１を位置させ、ボンネット１７の円形凹所４
００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の中心に向は下方に押圧す
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Ｑ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せしめる。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、下流圧カライン５２、抽出ライン５３
及びパイロット圧カライン５４とに連通ずるブロックと
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カラ
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。パイロット圧カライン
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の転勤運動、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に向かって転勤し、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
プラムはこの位置に動かされ、強制的にノーズピース３
４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、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
の二）　ＩＪ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、
織物のウィ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、ダイアプ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、
エラストマ層のニットライン、そして二）　ＩＪ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２４
ｂに複数のノツチ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、ダイアプラムとリテーナとの間での
漏洩を阻止する。端縁２４ｂに形成したノツチ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３
２ｂ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にノツチ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。ノツ
チの寸法及び数は、重要でない。

ノツチは、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ｆｆ１２４ｂ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）のケージ部
に８個のノツチを設けた場合に、各ノ゛　　ツチを長さ
約２．５４ｍｍ（０，１０インチ）、深さ約７．６２ｍ
ｍ（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
の二）　ＩＪル材料をパ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プ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、同伴ガスが下流で
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５３　ｋｇ／　Ｃｍ　２、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、何隻
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、周端縁にノツチを設けた第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１
５、１６・・・フランジの面 １７・・・ボンネット　　　　１８・・・孔１９・・・
スタッド　　　　２０・・・ナツト２１・・・スタッド
サポート ２３・・・緩衝体　　　　　　２４・・・ケージ部２４
ａ・・・ノツチ　　　　２４ｂ・・・周端縁２５・・・
溝孔又は流通孔　２６・・・凹所２７、４１．４３・・
・０　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・・・下流圧カライン５３・・・
抽出ライン ５４・・・パイロット圧カライン ５５・・・導入口　　　　　５６・・・抽出導入口特許
出願人　　フィッシャー・コントロールズ・インターナ
ショナル・インコー ボレーテッド ＦＩＧ　　　　　２ ＦＩＧ　　　　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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、前記ダイアフラム内の同伴ガスを釈放する
   ことを特徴とするロールダイアフラム調整弁。 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。 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。 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。 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。 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
   。 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。 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と、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。 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。 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。 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。