圧力レギュレータ用の流れ制限用弁座リング
制御部材１１４との間にシールを形成すべく接合し制御デバイスの流路１０８を流れる流体の流れを制御するように構成された弁座１０４であって、この弁座１０４は、前記制御部材１１４との間にシールを形成すべく接合するように構成された着座面１７２と、前記流路内に配置され、該流路１０８を流れる流体のうちの少なくとも一部が前記制御部材１１４のうちの少なくとも一部に直接衝突することを防ぐような輪郭を有した少なくとも一つのオリフィス１７０とを備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に流体制御デバイスに関するものであり、より詳細には制御デバイス用の弁座リングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体制御デバイスには、制御弁およびレギュレータを含むさまざまなカテゴリの装置が含まれる。このような制御デバイスは、化学処理システム、天然ガス分配システムなどの如き流体プロセス制御システム内に設けられ、そこを流れる流体の流れを制御するために設けられている。各制御デバイスには、流路が形成されているとともに、流路の寸法を調節するための制御部材を有している。たとえば、図１には、バルブボディ１２とアクチュエータ１４とを備えた公知のレギュレータアッセンブリ１０が示されている。前記バルブボディ１２には、流路１６が形成されているとともに、喉部１８が設けられている。図１では、レギュレータアッセンブリ１０は、流れが上方に向かう構造に構成されている。前記アクチュエータ１４は、上部アクチュエータケース２０と、下部アクチュエータケース２２と、制御部材２４とを有している。前記制御部材２４は前記上部アクチュエータケース２０および下部アクチュエータケース２２の内部に配設され、レギュレータアッセンブリ１０の配置部位の前後の圧力変化に応じて双方向に変位するように構成されている。このように構成されているので、制御部材２４は喉部１８を流れる流体の流れを制御することができる。加えて、図示されているように、レギュレータアッセンブリ１０は、バルブボディ１２の喉部１８に配設される弁座リング２６を有している。バルブボディ１２の流出口圧力が高い場合、制御部材２４のシール面２８は、弁座リング２６との間にシールを形成すべく接合して喉部１８を閉じることが可能となっている。このようにして、流体がレギュレータ１０を通過しようとするのを阻止する。
【０００３】
図１には、一つの公知の弁座リング２６を備えたレギュレータアッセンブリ１０が示されている。弁座リング２６は、喉部１８に固定される概略リング形状の本体を具備している。弁座リング２６は、着座面３０と、オリフィス３２とを有している。図示されているように、前記着座面３０は、閉弁位置にあるとき、制御部材２４のシール面２８に接合することにより、流体が、バルブボディ１２を通って流れることのないように構成されている。図１に示されている弁座リング２６は、さらに、丸いまたはテーパ形状の面３４を有している。この丸いまたはテーパ形状の面３４は、オリフィス３２を流れようとする流体の流れを滑らかにするという機能を有している。これに加えて、図１から明らかなように、着座面３０の直径は、弁座リング２６のオリフィス３２の直径および制御部材２４のシール面２８の直径と略等しくなっている。したがって、流体がバルブボディ１２を流れる際、この流体は、図１に示されているようにバルブボディ１２の左側から、弁座リング２６のオリフィス３２を経由して喉部１８通って、上方に向かって流れる。次いで、この流体は、シール面２８を含む制御部材２４の下面に当たって反れ、図１のバルブボディ１２の右側に向かって流出することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】公知の弁座リングを有したレギュレータアッセンブリを示す側断面図である。
【図２】本発明の理念に沿って構成された一つの形態の弁座リングを組み込んだレギュレータアッセンブリを示す側断面図である。
【図３】図２に示すレギュレータアッセンブリの、図２の円３の部分を示す、側断面図である。
【図４】図２および図３に示す弁座リングを示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明の理念に従って構成された他の形態の弁座リングを示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿って断面された図５Ａに示す弁座リングの構成を表した側横断面である。
【図６Ａ】本発明の理念に沿って構成された他の形態の弁座リングを示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線に沿って断面された図６Ａに示す弁座リングの構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２〜図４を参照すると、本発明の理念にかかる制御デバイスは、圧力レギュレータ１００を備えている。通常、前記圧力レギュレータ１００は、バルブボディ１０２と、弁座リング１０４と、アクチュエータ１０６とを有している。前記バルブボディ１０２には、流入口１１０と流出口１１２との間に延設される流路１０８が形成されている。前記アクチュエータ１０６は、図１に示されているような開弁位置と、コントロールアッセンブリ１１４が弁座リング１０４と接合している閉弁位置との間を移動可能となっている。前記コントロールアッセンブリ１１４は、流路１０８を流れる流体の圧力の変動に応じて移動するようになっている。したがって、前記弁座リング１０４に対する前記コントロールアッセンブリ１１４の位置により、圧力レギュレータ１００の流量が決まることになる。
【００１３】
さらに詳細には、図２および図３を参照すると、前記バルブボディ１０２には、流入口１１０と流出口１１２の間に喉部１１６がさらに形成されている。この喉部１１６は、弁座リング１０４を受けて支持する段部１１８を有している。一つの形態としては、Ｏ−リングを、弁座リング１０４と喉部１１６の段部１１８との間に配設して、これらの間に、液密性を与えるべくシールが形成される。
【００１４】
再び図２を参照すると、上述のように、前記アクチュエータ１０６は、前記コントロールアッセンブリ１１４に加えて、上部アクチュエータケース１２２と、下部アクチュエータケース１２４と、複数のピン１２６（図３にさらに詳細に図示されている）とを有している。 前記上部アクチュエータケース１２２と前記下部アクチュエータケース１２４は、少なくとも一つのネジ締結部材１１９とそれに対応するナット１２１とにより固定されるようになっている。前記上部アクチュエータケース１２２には、補助流出口１２３と、第一の制御流入口１２５（想像線で記載されている）と、トラベルチャンバ１２７とが形成されている。トラベルチャンバ１２７は、アクチュエータ１０６内のコントロールアッセンブリ１１４の位置を示すトラベルインジケータ１３１を収納している。下部アクチュエータケース１２４には、第二の制御流入口１２９が形成されている。
【００１５】
上部アクチュエータケース１２２と下部アクチュエータケース１２４とが合わさって、中空のネック部１２８を含むキャビティ１３５を形成する。中空のネック部１２８は、バルブボディ１０２内のアクチュエータ開口部１１５に配設される下部１２８ａを有している。図３に図示されているように、複数のピン１２６は、中空のネック部１２８の下部１２８ａへ固定される第一の端部１２６ａと、中空のネック部１２８の下部１２８ａから離れた位置に設けられる第二の端部１２６ｂとを有している。図示されている形態では、第一の端部１２６ａは、中空のネック部１２８内に形成された孔の中に螺着されている。第二の端部１２６ｂは弁座リング１０４に接合されるようになっている。したがって、ピン１２６と喉部１１６の段部１１８とは、バルブボディ１０２内で弁座リング１０４を間に挟んで、軸方向に配設されて、弁座リング１０４を固定している。レギュレータ１００がバルブボディ１０２に弁座リング１０４を配設する複数のピンを有するものとして記載されているが、これに代えて、レギュレータ１００の他の形態としては、喉部１１６にケージを設けて弁座リング１０４を配設するようにしてもよい。他の形態としては、弁座リング１０４が、バルブボディ１０２に螺着、接着または他の方法で固定されていてもよい。
【００１６】
さらに図２を参照すると、コントロールアッセンブリ１１４は、管状部材１３０と、取付サブアッセンブリ１３２と、リアクションサブアッセンブリ１３３とを有している。管状部材１３０は、キャビティ１３５内に配設される上端１３０ａと、中空のネック部１２８内に配設される下端１３０ｂとを有している。前記管状部材１３０の上端１３０ａは、開放され、環状フランジ１４０を有している。管状部材１３０の下端１３０ｂは、開放されており、前記取付サブアッセンブリ１３２を収容している。
【００１７】
図３を参照すると、前記取付サブアッセンブリ１３２は、取り付け部材１４２と、ディスクリテーナ１４４と、ディスクホルダ１４と、シール用ディスク１４８とを有している。開示されている形態では、前記取り付け部材１４２は概ねシリンダ形状をした本体を備え、この本体は、管状部材１３０の開放されている下端１３０ｂの中に螺着されるようになっており、また、該本体には貫通孔１５０が形成されている。この貫通孔１５０は、管状部材１３０と概ね軸方向に沿って一直線上に並ぶように形成されている。前記ディスクリテーナ１４４は、締結部材１５２によって前記取り付け部材１４２へ固定される概略シリンダ形状の本体を有する。図示されている形態では、締結部材１５２にはネジ締結部分が含まれている。前記取り付け部材１４２と同様、ディスクリテーナ１４４にも貫通孔１５４が形成されている。かかるディスクリテーナ１４４の貫通孔１５４は、取り付け部材１４２の貫通孔１５０の直径と略同一の直径を有しており、また、それと軸方向に沿って一直線に並んで設けられている。
【００１８】
加えて、図３に示されているように、前記ディスクリテーナ１４４は、中央シリンダ形状部１４４ａと、この中央シリンダ形状部１４４ａの半径方向外側に延設されているリム部１４４ｂとを有している。この中央シリンダ形状部１４４ａおよびリム部１４４ｂは、略平坦な底面１４５を形成している。このリム部１４４ｂは、弁座リング１０４に着座するための面取りされた面１４４ｃを有している。このリム部１４４ｂは、前記管状部材１３０に対して、ディスクホルダ１４６およびシール用ディスク１４８を位置決めし、固定する。このディスクホルダ１４６は、スチールの如き剛性材料から製造される概ねリング形状のプレートを有している。前記シール用ディスク１４８は、弾性材料からなる概ねリング形状のディスクを有し、ディスクホルダ１４６へ固定される。一つの形態としては、前記シール用ディスク１４８は、接着剤を用いてディスクホルダ１４６へ固定される。開示されている形態によれば、前記ディスクリテーナ１４４は、コントロールアッセンブリ１１４が、閉弁位置にあり、前記シール用ディスク１４８を弁座リング１０４に対して押圧された状態にあるとき、該シール用ディスク１４８の半径方向の変形を制限するよう構成されている。
【００１９】
ここで、図２に示されているレギュレータ１００の上部を参照すると、リアクションサブアッセンブリ１３３は、ダイヤフラム１３４と、上側ダイヤフラム板１３６ａと、下側ダイヤフラム板１３６ｂと、バネ１３８とを有している。前記上側ダイヤフラム板１３６と下側ダイヤフラム板１３６ｂとは、管状部材１３０の環状フランジ１４０にクランプによって固定されている。前記ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂ同士を締結部材１５６によって固定することにより、前記管状部材１３０とダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂとが固定される。加えて、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂは、ダイヤフラム１３４の半径方向内側の部分を間に挟んでいる。このダイヤフラム１３４の半径方向外側の部分は、上部アクチュエータケース１２２と下部アクチュエータケース１２４との間で固定されている。前記バネ１３８は、上部アクチュエータケース１２２および下部アクチュエータケース１２４により形成されたキャビティ１３５の中で且つ前記上側アクチュエータと上側ダイヤフラム板１３６との間に配設されている。開示されている形態では、前記バネ１３８は、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂ、管状部材１３０、および取付サブアッセンブリ１３２を含むコントロールアッセンブリ１１４全体を、アクチュエータケース１２２、１２４に対して前もって決められている位置に付勢するコイルバネを有する。
【００２０】
一般的に、このレギュレータアッセンブリ１００が流体プロセス制御システム内に設置されると、このコントロールアッセンブリ１１４は、バルブボディ１０２を内を通過する流体の圧力に応じて、前記アクチュエータ１０６内のキャビティ１３５および中空のネック部１２８の内部を往復動的に変位する。詳細にいえば、流体は、バルブボディ１０２の流入口１１０から、喉部１１６を通って流入するようになっている。いったん流体が喉部１１６を通過すると、この流体のうちの相当な量が流出口１１２へ向けて流れ、残りは前記取り付け部材１４２およびディスクリテーナ１４４の貫通孔１５０、１５４を通って流れる。前記残りの流体は、引き続いて、管状部材１３０を通り抜け、補助流出口１２３から流れ出ることになる。一つの形態では、補助流出口１２３から流れ出た流体を、流体管路（図示せず）を経由して流体プロセス制御システムへ戻し、たとえばパイロットシステムへ供給することが可能である。バルブボディ１０２を通り流出口１１２へと抜ける流体も、流体プロセス制御システムの中へと戻される。詳細にいえば、一つの形態では、流出口１１２での流体の圧力のうちの一部は、他の流体管路（図示せず）へ伝達され、上部アクチュエータケースの第一の制御流入口１２５へ導かれる。したがって、バルブボディ１０２の流出口１１２での流体の圧力は、第一の制御流入口１２５での流体の圧力と等しく、この圧力は、最終的に、上側ダイヤフラム板１３６ａへ加えられる。したがって、圧力が高く、流量が少ない条件下では、バルブボディ１０２の流出口１１２の圧力が、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂおよびコントロールアッセンブリ１１４をバネ１３８の付勢により下方に向けて押圧する。あるいは、圧力が高く、流量が少ない条件下では、前記バネ１３８が、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂおよびコントロールアッセンブリ１１４を、バルブボディ１０２の流出口１１２の圧力で、図２に示されている開弁位置に向けて下方に押圧する。下方向きの力の和は、下流の要求を充足させるために必要とされる流量にしたがって、弁の位置決めをするべく、流入口１２９を通じて作用する、制御圧力によって対抗される。
【００２１】
ここで、とくに図３および図４を参照して、本発明の一つの形態にかかる弁座リング１０４を説明する。この弁座リング１０４は、固定部１５８と、着座部１６０と、障壁部１６２とを有する、概ねリング形状の本体を備えている。前記着座部１６０は、固定部１５８と障壁部１６２との間に、半径方向に延設されている。前記固定部１５８は、取り付け用肩部１６４を有している。 図３に示されているように、前記取り付け用肩部１６４は、前記喉部１１６の段部１１８と接合してこの弁座リング１０４を支持している。開示された形態では、弁座リング１０４の取り付け用肩部１６４の接合により、弁座リング１０４が軸方向および半径方向にバルブボディ１０２に対して位置決めされる。
【００２２】
前記弁座リング１０４の着座部１６０は、固定部１５８から半径方向内側に向けて延設されており、また、着座用フランジ１７０を有している。この着座用フランジ１７０は、図４において最も明瞭に表されているように着座面１７２を形成している。着座用フランジ１７０は、着座面１７２を図２および図３に示されているようにシール用ディスク１４８に対向させて配設するべく、弁座リング１０４から上方に向かって延設されている略シリンダ形状の突起を有している。したがって、コントロールアッセンブリ１１４が閉弁位置へ変位すると、シール用ディスク１４８は、軸方向に沿って、着座面１７２と接合してシールする。
【００２３】
前記弁座リング１０４の障壁部１６２は、前記着座部１６０から半径方向内側に向けて延設されており、遷移部１７４と干渉部１７６とを有している。前記遷移部１７４は、前記着座部１６０から半径方向内側に向けかつ軸方向下方に向けて延設されてている中空の概ね円錐台形状の部分を有している。前記干渉部１７６は、前記弁座リング１０４にオリフィス１８０を形成する内面１７８を備えた概ねリング形状の部分を有している。前記オリフィス１８０は、コントロールアッセンブリ１１４が開弁位置にあるときバルブボディ１０２を通って流体が流れるのを可能とし、図２を参照して説明したように開弁位置にあるときおよび閉弁位置にあるとき取り付けアッセンブリ１３２を通り管状部材１３０の中へ流体が流入することを可能とする。前記干渉部１７６の内面１７８は、流入口側のリム１８２と流出口側のリム１８４とを備えた略円錐台形状の面を有している。前記流入口側のリム１８２が流出口側のリム１８４の直径よりも小さな直径を有していることにより、略円錐台形状のオリフィス１８０が形成される。これに加えて、前記流入口側のリム１８２および流出口側のリム１８４の各々は、着座用フランジ１７０およびシール用ディスク１４８の直径よりも著しく小さな直径を有している。このように、オリフィス１８０は、着座用フランジ１７０およびシール用ディスク１４８の直径よりも著しく小さな平均直径を有している。
【００２４】
したがって、流体が前記オリフィス１８０を通過するとき、流入口側のリム１８２および流出口側のリム１８４を含む内面１７８により、流体は、弁座リング１０４を通過して、ディスクリテーナ１４４の底面１４５の方向へ向けて導かれることになる。前述したように、上記の流体のうちの一部は、ディスクリテーナ１４４および取り付け部材１４２の中のそれぞれ対応する貫通孔１５０および１５４を通り管状部材１３０の中へ抜ける。上記の流体の残りの部分は、ディスクリテーナ１４４の底面１４５に衝突し、それに対して略直角に反れ、バルブボディ１０２の流出口１１２の方向に向かって流れる。したがって、上記の流体はシール用ディスク１４８に対して略平行に移動することになる。前記弁座リング１０４の開示された形態により、流体およびこの流体に含まれる砕片または粒状物質がシール用ディスク１４８に対して垂直に衝突することがなくなる。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂには、本発明の理念に従って作られた弁座リング２０４の他の形態が示されている。図３および図４を参照して説明された前述した弁座リング１０４と同様、この弁座リング２０４は、固定部２５８と、着座部２６０と、障壁部２６２とを有している。前記固定部２５８および着座部２６０は、先に記載されたものと同一であるので、詳細には説明しない。しかしながら、前記障壁部２６２はプレート部２６４を有している。このプレート部２６４は、概ね平坦になっており、バルブボディ１０２の喉部１１６を流れる流体の流れに対して略垂直な面２６６（図５Ｂに示されている）内に位置している。該プレート部２６４は、それを貫通して延びている複数のオリフィス２７０を形成する複数のシリンダ形状の面２６８を有している。これらの複数のオリフィス２７０により、流体が弁座リング２０４を通過して流れることが可能となっている。前記シリンダ形状の面２６８の各々は、前記プレート部分２６４に含む面２６６に対して略垂直になった長手方向の軸２７２を有している。このような構成に加えて、この複数のオリフィス２７０の各々は、前記弁座リング２０４の着座用フランジおよびコントロールアッセンブリ１１４のシール用ディスク１４８に対して略半径方向内側の位置に設けられている。
【００２６】
したがって、流体が弁座リング２０４を流れると、複数のオリフィス２７０により、流体がディスクリテーナ１４４の底面１４５の方向に向けて導かれる。前述したように、上記の流体のうちの一部は、ディスクリテーナ１４４および取り付け部材１４２の中のそれぞれ対応する貫通孔１５０および１５４を通過して管状部材１３０の中に流入する。上記の流体の残りの部分は、前記ディスクリテーナ１４４の底面１４５に衝突し、それに対して略直角に反れ、バルブボディ１０２の流出口１１２の方向へ向かって流れることになる。したがって、上記の流体はシール用ディスク１４８に対して略平行に移動することになる。先に説明した弁座リング１０４と同様に、前記弁座リング２０４の開示された構成により、流体およびこの流体に含まれる砕片または粒状物質はシール用ディスク１４８に対して垂直に衝突することはない。
【００２７】
図６Ａおよび図６Ｂには、図５Ａおよび図５Ｂに示されている弁座リング２０４の変形実施例である、弁座リング３０４が示されている。具体的に述べると、この弁座リング３０４は、前述した弁座リング２０４に類似した構造に構成されており、面３６６（図６Ｂに示されている）に含まれるプレート部３６４を有している。かかる面３６６は、バルブボディ１０２の喉部１１６を流れる流体の流れに対して略直角となっている。プレート部３６４は、複数のオリフィス３７０を形成する複数のシリンダ形状の面３６８を有している。かかる複数のオリフィス３７０の各々は、この弁座リング３０４の着座用フランジおよびコントロールアッセンブリ１１４のシール用ディスク１４８から略半径方向内側の位置に設けられている。前述したシリンダ形状の面３６８の各々は、流入口側のリム３６８ａと流出口側のリム３６８ｂとを有している。図示さている形態では、前記流入口側のリム３６８ａおよび流出口側のリム３６８ｂは直径が略等しい。この流入口側のリム３６８ａは、図６に示されているオリフィス３７０の各々が前記面３６６に対してある角度で配置された長手方向の軸３７２を有するように、それぞれ対応する流出口側のリム３６８ｂからずらした位置に配設されている。このオリフィス３７０の長手方向の軸３７２の各々の面３６６に対する角度は、９０度未満となっている。
【００２８】
したがって、レギュレータ１００の中へ前記弁座リング３０４を設置すると、かかる弁座リング３０４は、流入口側のリム３６８ａがバルブボディ１０２の流入口１１０に向けて配置され且つ流出口側のリム３６８ｂがバルブボディ１０２の流出口１１２へ向けて配置されることになる。このように構成されていると、かかるオリフィス３７０は、弁座リング３０４を通過する流体の流れをある角度に導く。図５Ａおよび図５Ｂに示されている弁座リング２０４を参照して前述したように、流体のうちの一部が、ディスクリテーナ１４４の底面１４５の中へと導かれるようになっている。しかしながら、図２〜図５に示されている弁座リング２０４とは異なり、図６Ａおよび図６Ｂに示されている弁座リング３０４は、流体をディスクリテーナ１４４の中へ向けてある角度で導く。したがって、ディスクリテーナ１４４の底面１４５に衝突すると、かかる流体は、シール用ディスク１４８に対して略平行に移動するが如くに、バルブボディ１０２の流出口１１２の方向に向けて当然反れることとなる。
【００２９】
本発明の開示された形態によれば、特筆すべき点は、前述した弁座リング１０４、２０４、３０４が、バルブボディ１０２を流れる流体の流れをゴム製のシール用ディスク１４８に対して略平行に導くことにより、シール用ディスク１４８の耐用年数が最適化されるようになるということである。さらに特筆すべき点は、前述した形態とは異なる流路を形成する異なる構造を有する種々の弁座リングが本発明の技術範囲に含まれるということである。したがって、本発明は、圧力レギュレータまたは弁座リングが組み込まれる他の制御デバイスの、異なる用途に対応するために、本発明の理念に従ってつくられる他の形態の流体制御用の弁座リングによっても置換されことができる、流体制御用の弁座リングを提供している。
【００３０】
加えて、特筆すべき点は、図３および図４に示される如き、単一の円錐台形状のオリフィス１８０が形成される弁座リング１０４の一つの形態が記載されているが、弁座リング１０４の他の形態として、単一のシリンダ形状のオリフィスが形成される略シリンダ形状の内面１７８の形態のものが含まれてよい。一つの形態では、シリンダ形状のオリフィス１８０は、弁座リング１０４の干渉部１７６により占められた面に対して概ね垂直になっている長手方向の軸を有してよい。他の形態としては、シリンダ形状のオリフィス１８０は、弁座リング１０４の干渉部１７６により占められる面に対して９０度未満の角度で配置される長手方向の軸を有してもよい。さらに、弁座リング１０４が、図示されているような圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向下側に向かって徐々に先細となってゆく円錐台形状の内面１７８を有する形態のものとして図示および記載されているが、弁座リング１０４の他の形態としては、圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向上側に向かって徐々に先細になってゆく円錐台形状の内面１７８を有していてもよい。
【００３１】
さらに、特筆すべき点は、図５および図６に図示および記載されている弁座リング２０４、３０４は、シリンダ形状のオリフィス２７０、３７０が形成されるシリンダ形状の面２６８、３６８を有しているものとして開示されているが、弁座リング２０４、３０４の他の形態としては、円錐台形状のオリフィス２７０、３７０が形成される図２および図３に示された形態のものに類似した円錐台形状の面２６８、３６８を有する形態のものであってよい。このような一つの形態では、円錐台形状の面２６８、３６８は、圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向下側に向けて徐々に先細になっていってもよい。他の形態としては、円錐台形状の面２６８、３６８は、圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向上側に向けて徐々に先細になっていってもよい。さらに、上記の形態を有する円錐台形状のオリフィスが、それらが設けられている弁座リング１０４、２０４、３０４に対して略垂直になっている軸を有している形態のものとして図示および記載されているが、弁座リング１０４、２０４、３０４の他の形態としては、図６Ａおよび図６Ｂに記載されているオリフィス３７０と同様に、弁座リング１０４、２０４、３０４に対してある角度で配置される軸を有する円錐台形状のオリフィスを有するような形態のものであってもよい。さらに、図６Ａおよび図６Ｂに示されている複数のオリフィス３７０が弁座リング３０４に対してある共通の角度で配置されている形態のものとして図示および記載されているが、弁座リング３０４の他の形態としては、各々が弁座リング３０４に対して異なる角度で配置される複数のオリフィス３７０を有しているような形態のものであってもよく、これらの角度の一部または全部が、弁座リング３０４を流れる流体をバルブボディ１０２の流出口１１２の方向に向けて導くようになっていてもよいし又はなっていなくてもよい。さらに、弁座リング３０４の他の形態としては、取付サブアッセンブリ１３２内の貫通孔１５０、１５４の中心に向けて流体の流れを導くような角度に傾けられた複数のオリフィス３７０を有するような形態であってもよい。さらに、弁座リング１０４、２０４、３０４の中のオリフィス１７０、２７０、３７０が、概ねシリンダ形状または円錐台形状であるとともに、概ね円形状の平断面を有しているものとして図示および記載されているが、本発明の他の形態としては、円形状以外の断面を有したオリフィスを有するものであってもよい。たとえば、オリフィスの他の形態としては、多角形状の平断面を有していてもよいし又ははその他の不規則な形状の平断面を有してもよい。最後に、言うまでもないが、本発明は圧力レギュレータに関連するものとして記載しているが、本発明を、制御弁、アクチュエータおよびその他の推測可能なデバイスを含む、他の流体プロセス制御デバイスの中に組み入れるものであっても、前記同様に良好な結果を得ることが可能である。
【００３２】
前述したとおり、本明細書の記載が本発明の単なる例示のみを提供することを意図したものであることから、本発明の理念から逸脱しない変形例は、本発明の技術範囲に含まれるものとする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に流体制御デバイスに関するものであり、より詳細には制御デバイス用の弁座リングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体制御デバイスには、制御弁およびレギュレータを含むさまざまなカテゴリの装置が含まれる。このような制御デバイスは、化学処理システム、天然ガス分配システムなどの如き流体プロセス制御システム内に設けられ、そこを流れる流体の流れを制御するために設けられている。各制御デバイスには、流路が形成されているとともに、流路の寸法を調節するための制御部材を有している。たとえば、図１には、バルブボディ１２とアクチュエータ１４とを備えた公知のレギュレータアッセンブリ１０が示されている。前記バルブボディ１２には、流路１６が形成されているとともに、喉部１８が設けられている。図１では、レギュレータアッセンブリ１０は、流れが上方に向かう構造に構成されている。前記アクチュエータ１４は、上部アクチュエータケース２０と、下部アクチュエータケース２２と、制御部材２４とを有している。前記制御部材２４は前記上部アクチュエータケース２０および下部アクチュエータケース２２の内部に配設され、レギュレータアッセンブリ１０の配置部位の前後の圧力変化に応じて双方向に変位するように構成されている。このように構成されているので、制御部材２４は喉部１８を流れる流体の流れを制御することができる。加えて、図示されているように、レギュレータアッセンブリ１０は、バルブボディ１２の喉部１８に配設される弁座リング２６を有している。バルブボディ１２の流出口圧力が高い場合、制御部材２４のシール面２８は、弁座リング２６との間にシールを形成すべく接合して喉部１８を閉じることが可能となっている。このようにして、流体がレギュレータ１０を通過しようとするのを阻止する。
【０００３】
図１には、一つの公知の弁座リング２６を備えたレギュレータアッセンブリ１０が示されている。弁座リング２６は、喉部１８に固定される概略リング形状の本体を具備している。弁座リング２６は、着座面３０と、オリフィス３２とを有している。図示されているように、前記着座面３０は、閉弁位置にあるとき、制御部材２４のシール面２８に接合することにより、流体が、バルブボディ１２を通って流れることのないように構成されている。図１に示されている弁座リング２６は、さらに、丸いまたはテーパ形状の面３４を有している。この丸いまたはテーパ形状の面３４は、オリフィス３２を流れようとする流体の流れを滑らかにするという機能を有している。これに加えて、図１から明らかなように、着座面３０の直径は、弁座リング２６のオリフィス３２の直径および制御部材２４のシール面２８の直径と略等しくなっている。したがって、流体がバルブボディ１２を流れる際、この流体は、図１に示されているようにバルブボディ１２の左側から、弁座リング２６のオリフィス３２を経由して喉部１８通って、上方に向かって流れる。次いで、この流体は、シール面２８を含む制御部材２４の下面に当たって反れ、図１のバルブボディ１２の右側に向かって流出することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】公知の弁座リングを有したレギュレータアッセンブリを示す側断面図である。
【図２】本発明の理念に沿って構成された一つの形態の弁座リングを組み込んだレギュレータアッセンブリを示す側断面図である。
【図３】図２に示すレギュレータアッセンブリの、図２の円３の部分を示す、側断面図である。
【図４】図２および図３に示す弁座リングを示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明の理念に従って構成された他の形態の弁座リングを示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿って断面された図５Ａに示す弁座リングの構成を表した側横断面である。
【図６Ａ】本発明の理念に沿って構成された他の形態の弁座リングを示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線に沿って断面された図６Ａに示す弁座リングの構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２〜図４を参照すると、本発明の理念にかかる制御デバイスは、圧力レギュレータ１００を備えている。通常、前記圧力レギュレータ１００は、バルブボディ１０２と、弁座リング１０４と、アクチュエータ１０６とを有している。前記バルブボディ１０２には、流入口１１０と流出口１１２との間に延設される流路１０８が形成されている。前記アクチュエータ１０６は、図１に示されているような開弁位置と、コントロールアッセンブリ１１４が弁座リング１０４と接合している閉弁位置との間を移動可能となっている。前記コントロールアッセンブリ１１４は、流路１０８を流れる流体の圧力の変動に応じて移動するようになっている。したがって、前記弁座リング１０４に対する前記コントロールアッセンブリ１１４の位置により、圧力レギュレータ１００の流量が決まることになる。
【００１３】
さらに詳細には、図２および図３を参照すると、前記バルブボディ１０２には、流入口１１０と流出口１１２の間に喉部１１６がさらに形成されている。この喉部１１６は、弁座リング１０４を受けて支持する段部１１８を有している。一つの形態としては、Ｏ−リングを、弁座リング１０４と喉部１１６の段部１１８との間に配設して、これらの間に、液密性を与えるべくシールが形成される。
【００１４】
再び図２を参照すると、上述のように、前記アクチュエータ１０６は、前記コントロールアッセンブリ１１４に加えて、上部アクチュエータケース１２２と、下部アクチュエータケース１２４と、複数のピン１２６（図３にさらに詳細に図示されている）とを有している。 前記上部アクチュエータケース１２２と前記下部アクチュエータケース１２４は、少なくとも一つのネジ締結部材１１９とそれに対応するナット１２１とにより固定されるようになっている。前記上部アクチュエータケース１２２には、補助流出口１２３と、第一の制御流入口１２５（想像線で記載されている）と、トラベルチャンバ１２７とが形成されている。トラベルチャンバ１２７は、アクチュエータ１０６内のコントロールアッセンブリ１１４の位置を示すトラベルインジケータ１３１を収納している。下部アクチュエータケース１２４には、第二の制御流入口１２９が形成されている。
【００１５】
上部アクチュエータケース１２２と下部アクチュエータケース１２４とが合わさって、中空のネック部１２８を含むキャビティ１３５を形成する。中空のネック部１２８は、バルブボディ１０２内のアクチュエータ開口部１１５に配設される下部１２８ａを有している。図３に図示されているように、複数のピン１２６は、中空のネック部１２８の下部１２８ａへ固定される第一の端部１２６ａと、中空のネック部１２８の下部１２８ａから離れた位置に設けられる第二の端部１２６ｂとを有している。図示されている形態では、第一の端部１２６ａは、中空のネック部１２８内に形成された孔の中に螺着されている。第二の端部１２６ｂは弁座リング１０４に接合されるようになっている。したがって、ピン１２６と喉部１１６の段部１１８とは、バルブボディ１０２内で弁座リング１０４を間に挟んで、軸方向に配設されて、弁座リング１０４を固定している。レギュレータ１００がバルブボディ１０２に弁座リング１０４を配設する複数のピンを有するものとして記載されているが、これに代えて、レギュレータ１００の他の形態としては、喉部１１６にケージを設けて弁座リング１０４を配設するようにしてもよい。他の形態としては、弁座リング１０４が、バルブボディ１０２に螺着、接着または他の方法で固定されていてもよい。
【００１６】
さらに図２を参照すると、コントロールアッセンブリ１１４は、管状部材１３０と、取付サブアッセンブリ１３２と、リアクションサブアッセンブリ１３３とを有している。管状部材１３０は、キャビティ１３５内に配設される上端１３０ａと、中空のネック部１２８内に配設される下端１３０ｂとを有している。前記管状部材１３０の上端１３０ａは、開放され、環状フランジ１４０を有している。管状部材１３０の下端１３０ｂは、開放されており、前記取付サブアッセンブリ１３２を収容している。
【００１７】
図３を参照すると、前記取付サブアッセンブリ１３２は、取り付け部材１４２と、ディスクリテーナ１４４と、ディスクホルダ１４と、シール用ディスク１４８とを有している。開示されている形態では、前記取り付け部材１４２は概ねシリンダ形状をした本体を備え、この本体は、管状部材１３０の開放されている下端１３０ｂの中に螺着されるようになっており、また、該本体には貫通孔１５０が形成されている。この貫通孔１５０は、管状部材１３０と概ね軸方向に沿って一直線上に並ぶように形成されている。前記ディスクリテーナ１４４は、締結部材１５２によって前記取り付け部材１４２へ固定される概略シリンダ形状の本体を有する。図示されている形態では、締結部材１５２にはネジ締結部分が含まれている。前記取り付け部材１４２と同様、ディスクリテーナ１４４にも貫通孔１５４が形成されている。かかるディスクリテーナ１４４の貫通孔１５４は、取り付け部材１４２の貫通孔１５０の直径と略同一の直径を有しており、また、それと軸方向に沿って一直線に並んで設けられている。
【００１８】
加えて、図３に示されているように、前記ディスクリテーナ１４４は、中央シリンダ形状部１４４ａと、この中央シリンダ形状部１４４ａの半径方向外側に延設されているリム部１４４ｂとを有している。この中央シリンダ形状部１４４ａおよびリム部１４４ｂは、略平坦な底面１４５を形成している。このリム部１４４ｂは、弁座リング１０４に着座するための面取りされた面１４４ｃを有している。このリム部１４４ｂは、前記管状部材１３０に対して、ディスクホルダ１４６およびシール用ディスク１４８を位置決めし、固定する。このディスクホルダ１４６は、スチールの如き剛性材料から製造される概ねリング形状のプレートを有している。前記シール用ディスク１４８は、弾性材料からなる概ねリング形状のディスクを有し、ディスクホルダ１４６へ固定される。一つの形態としては、前記シール用ディスク１４８は、接着剤を用いてディスクホルダ１４６へ固定される。開示されている形態によれば、前記ディスクリテーナ１４４は、コントロールアッセンブリ１１４が、閉弁位置にあり、前記シール用ディスク１４８を弁座リング１０４に対して押圧された状態にあるとき、該シール用ディスク１４８の半径方向の変形を制限するよう構成されている。
【００１９】
ここで、図２に示されているレギュレータ１００の上部を参照すると、リアクションサブアッセンブリ１３３は、ダイヤフラム１３４と、上側ダイヤフラム板１３６ａと、下側ダイヤフラム板１３６ｂと、バネ１３８とを有している。前記上側ダイヤフラム板１３６と下側ダイヤフラム板１３６ｂとは、管状部材１３０の環状フランジ１４０にクランプによって固定されている。前記ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂ同士を締結部材１５６によって固定することにより、前記管状部材１３０とダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂとが固定される。加えて、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂは、ダイヤフラム１３４の半径方向内側の部分を間に挟んでいる。このダイヤフラム１３４の半径方向外側の部分は、上部アクチュエータケース１２２と下部アクチュエータケース１２４との間で固定されている。前記バネ１３８は、上部アクチュエータケース１２２および下部アクチュエータケース１２４により形成されたキャビティ１３５の中で且つ前記上側アクチュエータと上側ダイヤフラム板１３６との間に配設されている。開示されている形態では、前記バネ１３８は、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂ、管状部材１３０、および取付サブアッセンブリ１３２を含むコントロールアッセンブリ１１４全体を、アクチュエータケース１２２、１２４に対して前もって決められている位置に付勢するコイルバネを有する。
【００２０】
一般的に、このレギュレータアッセンブリ１００が流体プロセス制御システム内に設置されると、このコントロールアッセンブリ１１４は、バルブボディ１０２を内を通過する流体の圧力に応じて、前記アクチュエータ１０６内のキャビティ１３５および中空のネック部１２８の内部を往復動的に変位する。詳細にいえば、流体は、バルブボディ１０２の流入口１１０から、喉部１１６を通って流入するようになっている。いったん流体が喉部１１６を通過すると、この流体のうちの相当な量が流出口１１２へ向けて流れ、残りは前記取り付け部材１４２およびディスクリテーナ１４４の貫通孔１５０、１５４を通って流れる。前記残りの流体は、引き続いて、管状部材１３０を通り抜け、補助流出口１２３から流れ出ることになる。一つの形態では、補助流出口１２３から流れ出た流体を、流体管路（図示せず）を経由して流体プロセス制御システムへ戻し、たとえばパイロットシステムへ供給することが可能である。バルブボディ１０２を通り流出口１１２へと抜ける流体も、流体プロセス制御システムの中へと戻される。詳細にいえば、一つの形態では、流出口１１２での流体の圧力のうちの一部は、他の流体管路（図示せず）へ伝達され、上部アクチュエータケースの第一の制御流入口１２５へ導かれる。したがって、バルブボディ１０２の流出口１１２での流体の圧力は、第一の制御流入口１２５での流体の圧力と等しく、この圧力は、最終的に、上側ダイヤフラム板１３６ａへ加えられる。したがって、圧力が高く、流量が少ない条件下では、バルブボディ１０２の流出口１１２の圧力が、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂおよびコントロールアッセンブリ１１４をバネ１３８の付勢により下方に向けて押圧する。あるいは、圧力が高く、流量が少ない条件下では、前記バネ１３８が、ダイヤフラム板１３６ａ、１３６ｂおよびコントロールアッセンブリ１１４を、バルブボディ１０２の流出口１１２の圧力で、図２に示されている開弁位置に向けて下方に押圧する。下方向きの力の和は、下流の要求を充足させるために必要とされる流量にしたがって、弁の位置決めをするべく、流入口１２９を通じて作用する、制御圧力によって対抗される。
【００２１】
ここで、とくに図３および図４を参照して、本発明の一つの形態にかかる弁座リング１０４を説明する。この弁座リング１０４は、固定部１５８と、着座部１６０と、障壁部１６２とを有する、概ねリング形状の本体を備えている。前記着座部１６０は、固定部１５８と障壁部１６２との間に、半径方向に延設されている。前記固定部１５８は、取り付け用肩部１６４を有している。 図３に示されているように、前記取り付け用肩部１６４は、前記喉部１１６の段部１１８と接合してこの弁座リング１０４を支持している。開示された形態では、弁座リング１０４の取り付け用肩部１６４の接合により、弁座リング１０４が軸方向および半径方向にバルブボディ１０２に対して位置決めされる。
【００２２】
前記弁座リング１０４の着座部１６０は、固定部１５８から半径方向内側に向けて延設されており、また、着座用フランジ１７０を有している。この着座用フランジ１７０は、図４において最も明瞭に表されているように着座面１７２を形成している。着座用フランジ１７０は、着座面１７２を図２および図３に示されているようにシール用ディスク１４８に対向させて配設するべく、弁座リング１０４から上方に向かって延設されている略シリンダ形状の突起を有している。したがって、コントロールアッセンブリ１１４が閉弁位置へ変位すると、シール用ディスク１４８は、軸方向に沿って、着座面１７２と接合してシールする。
【００２３】
前記弁座リング１０４の障壁部１６２は、前記着座部１６０から半径方向内側に向けて延設されており、遷移部１７４と干渉部１７６とを有している。前記遷移部１７４は、前記着座部１６０から半径方向内側に向けかつ軸方向下方に向けて延設されてている中空の概ね円錐台形状の部分を有している。前記干渉部１７６は、前記弁座リング１０４にオリフィス１８０を形成する内面１７８を備えた概ねリング形状の部分を有している。前記オリフィス１８０は、コントロールアッセンブリ１１４が開弁位置にあるときバルブボディ１０２を通って流体が流れるのを可能とし、図２を参照して説明したように開弁位置にあるときおよび閉弁位置にあるとき取り付けアッセンブリ１３２を通り管状部材１３０の中へ流体が流入することを可能とする。前記干渉部１７６の内面１７８は、流入口側のリム１８２と流出口側のリム１８４とを備えた略円錐台形状の面を有している。前記流入口側のリム１８２が流出口側のリム１８４の直径よりも小さな直径を有していることにより、略円錐台形状のオリフィス１８０が形成される。これに加えて、前記流入口側のリム１８２および流出口側のリム１８４の各々は、着座用フランジ１７０およびシール用ディスク１４８の直径よりも著しく小さな直径を有している。このように、オリフィス１８０は、着座用フランジ１７０およびシール用ディスク１４８の直径よりも著しく小さな平均直径を有している。
【００２４】
したがって、流体が前記オリフィス１８０を通過するとき、流入口側のリム１８２および流出口側のリム１８４を含む内面１７８により、流体は、弁座リング１０４を通過して、ディスクリテーナ１４４の底面１４５の方向へ向けて導かれることになる。前述したように、上記の流体のうちの一部は、ディスクリテーナ１４４および取り付け部材１４２の中のそれぞれ対応する貫通孔１５０および１５４を通り管状部材１３０の中へ抜ける。上記の流体の残りの部分は、ディスクリテーナ１４４の底面１４５に衝突し、それに対して略直角に反れ、バルブボディ１０２の流出口１１２の方向に向かって流れる。したがって、上記の流体はシール用ディスク１４８に対して略平行に移動することになる。前記弁座リング１０４の開示された形態により、流体およびこの流体に含まれる砕片または粒状物質がシール用ディスク１４８に対して垂直に衝突することがなくなる。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂには、本発明の理念に従って作られた弁座リング２０４の他の形態が示されている。図３および図４を参照して説明された前述した弁座リング１０４と同様、この弁座リング２０４は、固定部２５８と、着座部２６０と、障壁部２６２とを有している。前記固定部２５８および着座部２６０は、先に記載されたものと同一であるので、詳細には説明しない。しかしながら、前記障壁部２６２はプレート部２６４を有している。このプレート部２６４は、概ね平坦になっており、バルブボディ１０２の喉部１１６を流れる流体の流れに対して略垂直な面２６６（図５Ｂに示されている）内に位置している。該プレート部２６４は、それを貫通して延びている複数のオリフィス２７０を形成する複数のシリンダ形状の面２６８を有している。これらの複数のオリフィス２７０により、流体が弁座リング２０４を通過して流れることが可能となっている。前記シリンダ形状の面２６８の各々は、前記プレート部分２６４に含む面２６６に対して略垂直になった長手方向の軸２７２を有している。このような構成に加えて、この複数のオリフィス２７０の各々は、前記弁座リング２０４の着座用フランジおよびコントロールアッセンブリ１１４のシール用ディスク１４８に対して略半径方向内側の位置に設けられている。
【００２６】
したがって、流体が弁座リング２０４を流れると、複数のオリフィス２７０により、流体がディスクリテーナ１４４の底面１４５の方向に向けて導かれる。前述したように、上記の流体のうちの一部は、ディスクリテーナ１４４および取り付け部材１４２の中のそれぞれ対応する貫通孔１５０および１５４を通過して管状部材１３０の中に流入する。上記の流体の残りの部分は、前記ディスクリテーナ１４４の底面１４５に衝突し、それに対して略直角に反れ、バルブボディ１０２の流出口１１２の方向へ向かって流れることになる。したがって、上記の流体はシール用ディスク１４８に対して略平行に移動することになる。先に説明した弁座リング１０４と同様に、前記弁座リング２０４の開示された構成により、流体およびこの流体に含まれる砕片または粒状物質はシール用ディスク１４８に対して垂直に衝突することはない。
【００２７】
図６Ａおよび図６Ｂには、図５Ａおよび図５Ｂに示されている弁座リング２０４の変形実施例である、弁座リング３０４が示されている。具体的に述べると、この弁座リング３０４は、前述した弁座リング２０４に類似した構造に構成されており、面３６６（図６Ｂに示されている）に含まれるプレート部３６４を有している。かかる面３６６は、バルブボディ１０２の喉部１１６を流れる流体の流れに対して略直角となっている。プレート部３６４は、複数のオリフィス３７０を形成する複数のシリンダ形状の面３６８を有している。かかる複数のオリフィス３７０の各々は、この弁座リング３０４の着座用フランジおよびコントロールアッセンブリ１１４のシール用ディスク１４８から略半径方向内側の位置に設けられている。前述したシリンダ形状の面３６８の各々は、流入口側のリム３６８ａと流出口側のリム３６８ｂとを有している。図示さている形態では、前記流入口側のリム３６８ａおよび流出口側のリム３６８ｂは直径が略等しい。この流入口側のリム３６８ａは、図６に示されているオリフィス３７０の各々が前記面３６６に対してある角度で配置された長手方向の軸３７２を有するように、それぞれ対応する流出口側のリム３６８ｂからずらした位置に配設されている。このオリフィス３７０の長手方向の軸３７２の各々の面３６６に対する角度は、９０度未満となっている。
【００２８】
したがって、レギュレータ１００の中へ前記弁座リング３０４を設置すると、かかる弁座リング３０４は、流入口側のリム３６８ａがバルブボディ１０２の流入口１１０に向けて配置され且つ流出口側のリム３６８ｂがバルブボディ１０２の流出口１１２へ向けて配置されることになる。このように構成されていると、かかるオリフィス３７０は、弁座リング３０４を通過する流体の流れをある角度に導く。図５Ａおよび図５Ｂに示されている弁座リング２０４を参照して前述したように、流体のうちの一部が、ディスクリテーナ１４４の底面１４５の中へと導かれるようになっている。しかしながら、図２〜図５に示されている弁座リング２０４とは異なり、図６Ａおよび図６Ｂに示されている弁座リング３０４は、流体をディスクリテーナ１４４の中へ向けてある角度で導く。したがって、ディスクリテーナ１４４の底面１４５に衝突すると、かかる流体は、シール用ディスク１４８に対して略平行に移動するが如くに、バルブボディ１０２の流出口１１２の方向に向けて当然反れることとなる。
【００２９】
本発明の開示された形態によれば、特筆すべき点は、前述した弁座リング１０４、２０４、３０４が、バルブボディ１０２を流れる流体の流れをゴム製のシール用ディスク１４８に対して略平行に導くことにより、シール用ディスク１４８の耐用年数が最適化されるようになるということである。さらに特筆すべき点は、前述した形態とは異なる流路を形成する異なる構造を有する種々の弁座リングが本発明の技術範囲に含まれるということである。したがって、本発明は、圧力レギュレータまたは弁座リングが組み込まれる他の制御デバイスの、異なる用途に対応するために、本発明の理念に従ってつくられる他の形態の流体制御用の弁座リングによっても置換されことができる、流体制御用の弁座リングを提供している。
【００３０】
加えて、特筆すべき点は、図３および図４に示される如き、単一の円錐台形状のオリフィス１８０が形成される弁座リング１０４の一つの形態が記載されているが、弁座リング１０４の他の形態として、単一のシリンダ形状のオリフィスが形成される略シリンダ形状の内面１７８の形態のものが含まれてよい。一つの形態では、シリンダ形状のオリフィス１８０は、弁座リング１０４の干渉部１７６により占められた面に対して概ね垂直になっている長手方向の軸を有してよい。他の形態としては、シリンダ形状のオリフィス１８０は、弁座リング１０４の干渉部１７６により占められる面に対して９０度未満の角度で配置される長手方向の軸を有してもよい。さらに、弁座リング１０４が、図示されているような圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向下側に向かって徐々に先細となってゆく円錐台形状の内面１７８を有する形態のものとして図示および記載されているが、弁座リング１０４の他の形態としては、圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向上側に向かって徐々に先細になってゆく円錐台形状の内面１７８を有していてもよい。
【００３１】
さらに、特筆すべき点は、図５および図６に図示および記載されている弁座リング２０４、３０４は、シリンダ形状のオリフィス２７０、３７０が形成されるシリンダ形状の面２６８、３６８を有しているものとして開示されているが、弁座リング２０４、３０４の他の形態としては、円錐台形状のオリフィス２７０、３７０が形成される図２および図３に示された形態のものに類似した円錐台形状の面２６８、３６８を有する形態のものであってよい。このような一つの形態では、円錐台形状の面２６８、３６８は、圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向下側に向けて徐々に先細になっていってもよい。他の形態としては、円錐台形状の面２６８、３６８は、圧力レギュレータ１００の向きに対して軸方向上側に向けて徐々に先細になっていってもよい。さらに、上記の形態を有する円錐台形状のオリフィスが、それらが設けられている弁座リング１０４、２０４、３０４に対して略垂直になっている軸を有している形態のものとして図示および記載されているが、弁座リング１０４、２０４、３０４の他の形態としては、図６Ａおよび図６Ｂに記載されているオリフィス３７０と同様に、弁座リング１０４、２０４、３０４に対してある角度で配置される軸を有する円錐台形状のオリフィスを有するような形態のものであってもよい。さらに、図６Ａおよび図６Ｂに示されている複数のオリフィス３７０が弁座リング３０４に対してある共通の角度で配置されている形態のものとして図示および記載されているが、弁座リング３０４の他の形態としては、各々が弁座リング３０４に対して異なる角度で配置される複数のオリフィス３７０を有しているような形態のものであってもよく、これらの角度の一部または全部が、弁座リング３０４を流れる流体をバルブボディ１０２の流出口１１２の方向に向けて導くようになっていてもよいし又はなっていなくてもよい。さらに、弁座リング３０４の他の形態としては、取付サブアッセンブリ１３２内の貫通孔１５０、１５４の中心に向けて流体の流れを導くような角度に傾けられた複数のオリフィス３７０を有するような形態であってもよい。さらに、弁座リング１０４、２０４、３０４の中のオリフィス１７０、２７０、３７０が、概ねシリンダ形状または円錐台形状であるとともに、概ね円形状の平断面を有しているものとして図示および記載されているが、本発明の他の形態としては、円形状以外の断面を有したオリフィスを有するものであってもよい。たとえば、オリフィスの他の形態としては、多角形状の平断面を有していてもよいし又ははその他の不規則な形状の平断面を有してもよい。最後に、言うまでもないが、本発明は圧力レギュレータに関連するものとして記載しているが、本発明を、制御弁、アクチュエータおよびその他の推測可能なデバイスを含む、他の流体プロセス制御デバイスの中に組み入れるものであっても、前記同様に良好な結果を得ることが可能である。
【００３２】
前述したとおり、本明細書の記載が本発明の単なる例示のみを提供することを意図したものであることから、本発明の理念から逸脱しない変形例は、本発明の技術範囲に含まれるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部材との間にシールを形成すべく接合し制御デバイスの流路を流れる流体の流れを制御するように構成された弁座であって、
前記制御部材との間でシールを形成すべく接合するように構成された着座面と、
前記流路内に配置され、該流路を流れる流体のうちの少なくともその一部が前記制御部材のうちの少なくとも一部に直接衝突することを防ぐような形状を有した、少なくとも一つのオリフィスとを、有する弁座。
【請求項２】
前記着座面が第一の直径を有しており、前記少なくとも一つのオリフィスが、前記第一の直径よりも実質上小さな第二の直径を有している請求項１に記載の弁座。
【請求項３】
前記少なくとも一つのオリフィスが、各々が前記着座面の半径方向内側に延設されている複数のオリフィスを含む請求項１記載の弁座。
【請求項４】
前記着座面を含む面に対して略垂直に形成された長手方向の軸を有するような、前記少なくとも一つのオリフィスとしての、略シリンダ形状の内面を、さらに具備している請求項１記載の弁座。
【請求項５】
前記着座面を含む面に対して９０度未満の角度で形成される長手方向の軸を有し、前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略シリンダ形状の内面を、さらに具備している請求項１に記載の弁座。
【請求項６】
前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略円錐台形状の内面をさらに備えてなる請求項１に記載の弁座。
【請求項７】
制御部材との間にシールを形成すべく接合し制御デバイスの流路を流れる流体の流れを制御するように構成された弁座であって、
前記制御部材との間にシールを形成すべく接合するように構成された、第一の直径を有する着座面と、
少なくとも一つのオリフィスが形成されるとともに、前記流路に配置され、且つ前記第一の寸法よりも小さな第二の寸法を有する干渉部とを具備しているとともに、
前記干渉部が、流体が前記流路を通り、前記制御部材のうちの少なくとも一部から離れる方向に向けて流れるように該流体を導くように構成されている、弁座。
【請求項８】
前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略シリンダ形状の内面を、さらに備えている請求項７に記載の弁座。
【請求項９】
前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略円錐台形状の内面を、さらに備えている請求項７に記載の弁座。
【請求項１０】
前記オリフィスを通る流路の方向に対して略垂直な面内に、前記少なくとも一つのオリフィスが配置されている請求項７に記載の弁座。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのオリフィスが複数のオリフィスを含んでおり、該複数のオリフィスを形成する複数の内面をさらに備えてなる請求項７に記載の弁座。
【請求項１２】
前記複数のオリフィスの各々が、前記着座面の半径方向内側に配設されている請求項１１に記載の弁座。
【請求項１３】
流体用の流路を形成するバルブボディと、
前記流路内に配設される弁座リングと、
前記バルブボディに連結され、前記流路を流れる流体の流れを調節するための前記弁座リングに対して変位する制御部材を備えたアクチュエータとを具備しているとともに、
前記制御部材が、前記弁座リングとの間にシールを形成すべく接合するように構成されたシール用ディスクを有しており、
前記弁座リングは、オリフィスを有し、前記流体の流れのうちの少なくとも一部が前記シール用ディスクに衝突するのを防ぐように前記流路内に配設されている、制御デバイス。
【請求項１４】
前記シール用ディスクが第一の直径を有しており、前記弁座リング内の前記オリフィスが前記第一の直径よりも相当小さな第二の直径を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１５】
前記オリフィスが複数のオリフィスを含んでいる請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１６】
前記複数のオリフィスの各々が、前記シール用ディスクの半径方向内側に配設されている請求項１５に記載の制御デバイス。
【請求項１７】
前記弁座リングが、前記オリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、該略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して略垂直な長手方向の軸を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１８】
前記弁座リングが、前記オリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、
前記略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して９０度未満の角度からなる長手方向の軸を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１９】
前記弁座リングが、前記オリフィスを形成する略円錐台形状の側壁を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項２０】
流体用の流路が形成されたバルブボディと、
前記流路を流れる流体の流量を調節するべく前記バルブボディに対して変位するように構成され且つシール面を具備している制御部材を有し、前記バルブボディと連結されたアクチュエータと、
前記流路に配設され且つ前記バルブボディへ取り付けられている弁座リングとを備えているとともに、
前記弁座リングが、
前記制御部材の前記シール面により選択的に接合されるように構成された着座面と、
前記流路を流れる流体を受けるための前記弁座リングを貫通する、少なくとも一つのオリフィスが形成され、且つ前記着座面から半径方向内側に向けて延設された干渉部とを具備している、制御デバイス。
【請求項２１】
前記シール面と前記少なくとも一つのオリフィスとが同軸状に並ぶように設けられている請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２２】
前記シール面と前記少なくとも一つのオリフィスが軸方向に対してずらして設けられている請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのオリフィスが複数のオリフィスを含んでいる請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２４】
前記複数のオリフィスの各々が前記シール面の半径方向内側に配設されている請求項２３に記載の制御デバイス。
【請求項２５】
前記干渉部が前記少なくとも一つのオリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、該略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して略垂直になっている長手方向の軸を有している請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２６】
前記干渉部が前記少なくとも一つのオリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、該略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して９０度未満の角度からなる長手方向の軸を有してなる、請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２７】
前記干渉部が、前記少なくとも一つのオリフィスを形成する略円錐台形状の側壁を有している請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項１】
制御部材との間にシールを形成すべく接合し制御デバイスの流路を流れる流体の流れを制御するように構成された弁座であって、
前記制御部材との間でシールを形成すべく接合するように構成された着座面と、
前記流路内に配置され、該流路を流れる流体のうちの少なくともその一部が前記制御部材のうちの少なくとも一部に直接衝突することを防ぐような形状を有した、少なくとも一つのオリフィスとを、有する弁座。
【請求項２】
前記着座面が第一の直径を有しており、前記少なくとも一つのオリフィスが、前記第一の直径よりも実質上小さな第二の直径を有している請求項１に記載の弁座。
【請求項３】
前記少なくとも一つのオリフィスが、各々が前記着座面の半径方向内側に延設されている複数のオリフィスを含む請求項１記載の弁座。
【請求項４】
前記着座面を含む面に対して略垂直に形成された長手方向の軸を有するような、前記少なくとも一つのオリフィスとしての、略シリンダ形状の内面を、さらに具備している請求項１記載の弁座。
【請求項５】
前記着座面を含む面に対して９０度未満の角度で形成される長手方向の軸を有し、前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略シリンダ形状の内面を、さらに具備している請求項１に記載の弁座。
【請求項６】
前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略円錐台形状の内面をさらに備えてなる請求項１に記載の弁座。
【請求項７】
制御部材との間にシールを形成すべく接合し制御デバイスの流路を流れる流体の流れを制御するように構成された弁座であって、
前記制御部材との間にシールを形成すべく接合するように構成された、第一の直径を有する着座面と、
少なくとも一つのオリフィスが形成されるとともに、前記流路に配置され、且つ前記第一の寸法よりも小さな第二の寸法を有する干渉部とを具備しているとともに、
前記干渉部が、流体が前記流路を通り、前記制御部材のうちの少なくとも一部から離れる方向に向けて流れるように該流体を導くように構成されている、弁座。
【請求項８】
前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略シリンダ形状の内面を、さらに備えている請求項７に記載の弁座。
【請求項９】
前記少なくとも一つのオリフィスを形成する、略円錐台形状の内面を、さらに備えている請求項７に記載の弁座。
【請求項１０】
前記オリフィスを通る流路の方向に対して略垂直な面内に、前記少なくとも一つのオリフィスが配置されている請求項７に記載の弁座。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのオリフィスが複数のオリフィスを含んでおり、該複数のオリフィスを形成する複数の内面をさらに備えてなる請求項７に記載の弁座。
【請求項１２】
前記複数のオリフィスの各々が、前記着座面の半径方向内側に配設されている請求項１１に記載の弁座。
【請求項１３】
流体用の流路を形成するバルブボディと、
前記流路内に配設される弁座リングと、
前記バルブボディに連結され、前記流路を流れる流体の流れを調節するための前記弁座リングに対して変位する制御部材を備えたアクチュエータとを具備しているとともに、
前記制御部材が、前記弁座リングとの間にシールを形成すべく接合するように構成されたシール用ディスクを有しており、
前記弁座リングは、オリフィスを有し、前記流体の流れのうちの少なくとも一部が前記シール用ディスクに衝突するのを防ぐように前記流路内に配設されている、制御デバイス。
【請求項１４】
前記シール用ディスクが第一の直径を有しており、前記弁座リング内の前記オリフィスが前記第一の直径よりも相当小さな第二の直径を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１５】
前記オリフィスが複数のオリフィスを含んでいる請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１６】
前記複数のオリフィスの各々が、前記シール用ディスクの半径方向内側に配設されている請求項１５に記載の制御デバイス。
【請求項１７】
前記弁座リングが、前記オリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、該略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して略垂直な長手方向の軸を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１８】
前記弁座リングが、前記オリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、
前記略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して９０度未満の角度からなる長手方向の軸を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項１９】
前記弁座リングが、前記オリフィスを形成する略円錐台形状の側壁を有している請求項１３に記載の制御デバイス。
【請求項２０】
流体用の流路が形成されたバルブボディと、
前記流路を流れる流体の流量を調節するべく前記バルブボディに対して変位するように構成され且つシール面を具備している制御部材を有し、前記バルブボディと連結されたアクチュエータと、
前記流路に配設され且つ前記バルブボディへ取り付けられている弁座リングとを備えているとともに、
前記弁座リングが、
前記制御部材の前記シール面により選択的に接合されるように構成された着座面と、
前記流路を流れる流体を受けるための前記弁座リングを貫通する、少なくとも一つのオリフィスが形成され、且つ前記着座面から半径方向内側に向けて延設された干渉部とを具備している、制御デバイス。
【請求項２１】
前記シール面と前記少なくとも一つのオリフィスとが同軸状に並ぶように設けられている請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２２】
前記シール面と前記少なくとも一つのオリフィスが軸方向に対してずらして設けられている請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのオリフィスが複数のオリフィスを含んでいる請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２４】
前記複数のオリフィスの各々が前記シール面の半径方向内側に配設されている請求項２３に記載の制御デバイス。
【請求項２５】
前記干渉部が前記少なくとも一つのオリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、該略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して略垂直になっている長手方向の軸を有している請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２６】
前記干渉部が前記少なくとも一つのオリフィスを形成する略シリンダ形状の側壁を有しており、該略シリンダ形状の側壁が、前記弁座リングを含む面に対して９０度未満の角度からなる長手方向の軸を有してなる、請求項２０に記載の制御デバイス。
【請求項２７】
前記干渉部が、前記少なくとも一つのオリフィスを形成する略円錐台形状の側壁を有している請求項２０に記載の制御デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【公表番号】特表２００９−５４５７１４（Ｐ２００９−５４５７１４Ａ）
【公表日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２２７５５（Ｐ２００９−５２２７５５）
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１４５２９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０１８９５３
【国際公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（５９１０５５４３６）フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー (183)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１４５２９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０１８９５３
【国際公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（５９１０５５４３６）フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー (183)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]