流体調整器のための自己整合バネ座および自己整合バネ座を備える流体調整器
付勢開放バネまたは付勢閉鎖バネを自己整合するためのバネ座は、ガス調整器（１００）の管状制御要素（１３０）内に配置され、バネを通常より早く故障させる可能性がある、バネ（１９３）の側面負荷を低減するように設計される。バネ座は、バネ座アダプタ（２００）とシートリング（２０２）とを備えることができる。バネ座アダプタは、管状制御要素の内側に固定され、シートリングは、ボールソケット型継ぎ手を介して、バネ座アダプタ上に可動式に取り付けられる。可動シートリングは、バネによって係合され、ボールソケット継ぎ手を介したバネ座アダプタに対する３次元変位によって自己整合されるように適合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、流体制御装置に関し、より具体的には、位置決め装置を含む流体制御装置、および流体制御装置のための位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体制御装置は、制御弁および調整器を含む様々な分類の機器を含む。かかる制御装置は、システムの中を通過する流体の流動を制御するために、化学的処理システム、天然ガス送達システム等の流体プロセス制御システム内に連結されるように適合される。各制御装置は、流体流路を画定し、流路の寸法を調節するための制御部材を含む。例えば、図１は、弁本体１２およびアクチュエータ１４を含む、既知の調整器１０を示す。弁本体１２は、流路１６を画定し、スロート１８を含む。図１において、調整器１０は、上向き流構成で構成される。アクチュエータ１４は、上部アクチュエータケーシング２０、下部アクチュエータケーシング２２、ダイヤフラム３２を含む、ダイヤフラムサブアセンブリ３０、および位置決め装置アセンブリ３４を含む。
【０００３】
位置決め装置アセンブリ３４は、管状制御部材３３、コイルバネ３５、中心ロッド３６、第１のバネ座３８、および第２のバネ座４０を含む。管状制御部材３３は、上部および下部アクチュエータケーシング２０、２２内に配置され、ダイヤフラムサブアセンブリ３０の両側の圧力の変化に反応した、両方向変位のために適合される。そのように構成されることによって、管状制御部材３３は、弁本体１２のスロート１８を通過する流体の流動を制御する。加えて、図示するように、調整器１０は、弁本体１２のスロート１８内に配置される、シートリング２６を含む。弁本体１２の出口圧力が高い時、位置決め装置アセンブリ３４の密封表面２８は、シートリング２６に密封係合し、スロート１８を閉鎖してもよい。同様に、アクチュエータ１４に圧力が全くない場合、またはダイヤフラム３２の故障時、中心ロッド３６によって担持され、管状制御部材３３内に配置される、コイルバネ３５は、図１に示す開放位置に、管状制御部材３３を付勢する。
【０００４】
さらに図１を参照すると、従来の調整器１０のコイルバネ３５は、第１のバネ座３８と第２のバネ座４０との間で、中心ロッド３６によって担持される。第１のバネ座３８は、概して、中心ロッド３６に固定して連結される、平坦なプレートを備える。第２のバネ座４０は、管状制御部材３３の内壁に固定して連結される、より複雑な構造を含む。典型的には、第２のバネ座４０は、管状制御部材３３の内壁に螺着される。図２に示すように、第２のバネ座４０は、管状制御部材３３の中でバネ３５を着座および整合するための複雑な幾何学的断面を有する、一体型部材を備える。
【０００５】
具体的には、図２に示す調整器１０の第２のバネ座４０は、概して、固定部分４２、着座部分４４、およびロッド受容部分４６を含む、修正された円錐形または三角形に似ている、断面形状を含む。固定部分４２は、第２のバネ座４０を管状制御部材３３に螺着する、複数の雄ネジ４８を含む。ロッド受容部分４６は、管状制御部材３３および第２のバネ座４０が調整器１０の動作中に中心ロッド３６に対して移動することができるように、中心ロッド３６（図１に示すような）を受容するための開口５０を画定する。
【０００６】
第２のバネ座４０の着座部分４４は、固定部分４２とロッド受容部分４６との間に配置され、バネ３５の端部によって係合されるように適合される。具体的には、着座部分４４は、概して水平な着座表面５２と、整合表面５４とを含む。図１に示すように、バネ３５の端部は、着座表面５２に対して着座し、バネ３５の内側は、整合表面５４に隣接して、および／または整合表面５４と接触して配置される。そのように構成されることによって、第２のバネ座４０の着座部分４４は、管状制御部材３３内でバネ３５を支持および整合するように動作する。
【０００７】
動作中、管状制御部材３３および第２のバネ座４０は、ダイヤフラムアセンブリ３０の両側の圧力の変化に反応して、中心ロッド３６に対して移動する。この移動は、バネ３５を管状制御部材３３の移動と一緒に周期的に伸縮させる。しかしながら、バネ３５の伸縮は、管状制御部材３３に対する第１のバネ座３８の不整合を引き起こす可能性がある。この不整合は、かかるバネの製造において存在する欠陥の結果である可能性がある。これらの欠陥は、バネ３５の不均一な周辺負荷を引き起こす可能性があり、それは、バネ３５を横方向に移動させ、管状制御部材３３の内壁に接触させる可能性があり、かつ／または第１のバネ座３８を管状制御部材３３の内壁へと横方向に押し込む可能性がある。この現象は、概して、側面負荷と称され、それは、バネ３５および／または第１のバネ座３８を通常より早く摩耗させる可能性があり、かつ／または故障させる可能性がある。この問題は、バネ３５が、大きい負荷を生成する大型の係数が高いバネを備える時に深刻になる。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の一態様は、調整器の流体流路を通る流体の流動を調整するための、位置決め装置アセンブリを提供する。位置決め装置アセンブリは、管状制御部材、中心ロッド、第１のバネ座、第２のバネ座、およびバネを備える。中心ロッドは、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、調整器のケーシングに固定されるように適合される。第１のバネ座は、管状制御部材内に配置され、中心ロッドに対して固定される。第２のバネ座は、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して中心ロッドが延在する開口部を画定する。バネは、第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置され、調整器のケーシングに対して所定の位置に、管状制御部材を付勢するように適合される。第２のバネ座は、制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、バネに係合し、バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって管状制御部材内でバネを自己整合する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタに対して関節運動する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、シートリングがバネ座アダプタに対して関節運動することができるように、バネ座アダプタとシートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える。
【００１１】
いくつかの実施形態では、バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する。
【００１２】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える。
【００１３】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、第１のバネ座と管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、ナイロンガイドリングは、第１のバネ座と管状制御部材との間の移動を容易にする。
【００１４】
本開示の別の態様は、調整器の流体流路を通過する流体の流動を調整するための、位置決め装置アセンブリに関する。位置決め装置アセンブリは、管状制御部材、中心ロッド、第１のバネ座、第２のバネ座、およびバネを備える。中心ロッドは、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、調整器のケーシングに固定されるように適合される。第１のバネ座は、管状制御部材内に配置され、中心ロッドに対して固定される。第２のバネ座は、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、凸状外面と、それを貫通して中心ロッドが延在する開口部とを画定する。バネは、第１のバネ座と、第２のバネ座との間に配置され、調整器のケーシングに対して所定の位置に、管状制御部材を付勢するように適合される。バネは、第２のバネ座と係合している部分を有し、それは、凸状外面に対して可動式に配置され、それによって管状制御要素内でバネを自己整合する。
【００１５】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座と係合しているバネの部分は、凸状外面に対して関節運動する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、関節運動することができるボールソケット型継ぎ手を画定する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、制御部材に対して固定され、凸状外面を担持する、バネ座アダプタと、バネ座アダプタとバネとの間に配置される、シートリングとを備え、シートリングは、凸状外面に可動式に係合し、それによって管状制御部材内のバネの自己整合を容易にする。
【００１８】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座のバネ座アダプタは、管状制御部材に螺着される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、バネ座アダプタの凸状外面は、部分的球状凸面を備え、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する。
【００２０】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える。
【００２１】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、第１のバネ座と管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備えることができ、ナイロンガイドリングは、第１のバネ座と管状制御部材との間の移動を容易にする。
【００２２】
本開示の別の態様は、弁本体、アクチュエータケーシング、管状制御要素、中心ロッド、第１のバネ座、第２のバネ座、およびバネを備える、調整器に関する。弁本体は、流体のための流路を画定する。アクチュエータケーシングは、弁本体に連結される。管状制御部材は、アクチュエータケーシング内に少なくとも部分的に配置され、流路を通る流体の流動を調整するために、弁本体に対する変位のために適合される。中心ロッドは、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、アクチュエータケーシングに固定される。第１のバネ座は、管状制御部材内に配置され、中心ロッドに対して固定される。第２のバネ座は、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して中心ロッドが延在する開口部を画定する。バネは、第１のバネ座と、第２のバネ座との間に配置され、アクチュエータケーシングに対して所定の位置に、管状制御部材を付勢する。第２のバネ座は、管状制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、バネに係合し、バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって管状制御部材内でバネを自己整合する。
【００２３】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタに対して関節運動する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、シートリングがバネ座アダプタに対して関節運動することができるように、バネ座アダプタとシートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える。
【００２５】
いくつかの実施形態では、バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える。
【００２７】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、第１のバネ座と管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、ナイロンガイドリングは、第１のバネ座と管状制御部材との間の移動を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の調整器の断面側面図である。
【図２】図１の従来の調整器のバネ座の詳細部分断面図である。
【図３】本開示に従って構成される、調整器の断面側面図である。
【図４】図３の調整器のバネ座の詳細部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図３を参照すると、本開示の原理に従って構成される、制御装置の一実施形態は、圧力調整器１００を含む。圧力調整器１００は、概して、弁本体１０２とアクチュエータ１０６とを含む。弁本体１０２は、考察されるように、入口１１０と出口１１２との間、ならびにアクチュエータ１０６へと延在する、流路１０８を画定する。アクチュエータ１０６は、図３に示すような開放位置と、閉鎖位置（図示せず）との間で移動可能である、制御アセンブリ１１４を含み、制御アセンブリ１１４は、弁本体１０２のスロート１１６内に配置される、シートリング１０４に係合する。制御アセンブリ１１４の移動は、入口１１０および出口１１２における流体の圧力の変動に反応して生じる。したがって、シートリング１０４に対する制御アセンブリ１１４の位置は、圧力調整器１００の流動能力に影響を及ぼす。
【００３０】
上記のように、アクチュエータ１０６は、制御アセンブリ１１４、および追加的に、上部アクチュエータケーシング１２２と、下部アクチュエータケーシング１２４と、ケージ１２６と、を含む。上部および下部アクチュエータケーシング１２２、１２４は、少なくとも１つのネジ締結具１１９および対応するナット１２１によって一緒に固定される。上部アクチュエータケーシング１２２は、中央開口部１２３、少なくとも１つの第１の制御入口１２５、およびトラベルチャンバ１２７を画定する。トラベルチャンバ１２７は、アクチュエータ１０６内の制御アセンブリ１１４の位置を示す、トラベルインジケータ１３１を含有する。下部アクチュエータケーシング１２４は、少なくとも１つの第２の制御入口１２９を画定する。制御開口部１２３は、少なくとも１つのネジ締結具１１３によって上部アクチュエータケーシング１２２に固定される、キャッププレート１１７を受容する。
【００３１】
協働して、上部および下部アクチュエータケーシング１２２、１２４は、弁本体１０２の中のアクチュエータ開口部１１５と連通している、空洞１３５を画定する。図３に示すように、アクチュエータ１０６のケージ１２６は、空洞１３５に延在する第１の端部１２６ａと、シートリング１０４を画定する第２の端部１２６ｂとを有する。
【００３２】
さらに図３を参照すると、制御アセンブリ１１４は、ダイヤフラムサブアセンブリ１３３および位置決め装置アセンブリ１３８を含む。位置決め装置アセンブリ１３８は、管状制御部材１３０、取り付けサブアセンブリ１３２、中心ロッド１８６、第１のバネ座１８８、第２のバネ座１９０、およびコイルバネ１９３を含む。
【００３３】
管状制御部材１３０は、概して円筒形の内面１４３および概して円筒形の外面１４７を有する。内面１４３は、管状制御部材１３０を貫通する中心孔を画定する。加えて、管状制御部材１３０は、上端部１３０ａおよび下端部１３０ｂを含む。上端部１３０ａは、アクチュエータ１０６の空洞１３５内に配置され、下端部１３０ｂは、ケージ１２６内に配置される。管状制御部材１３０の上端部１３０ａは、開放され、外面１４７上に形成される円周フランジ１４０を含む。加えて、管状制御部材１３０の上部分１３０ａは、内面１４３上のネジ部分１４１を含む。管状制御部材１３０の下端部１３０ｂは、開放され、取り付けサブアセンブリ１３２を収容する。
【００３４】
取り付けサブアセンブリ１３２は、取り付け部材１４２、ディスクリテーナ１４４、ディスクホルダ１４６、および密封ディスク１４８を含む。開示された形態において、取り付け部材１４２は、管状制御部材１３０の開放下端部１３０ｂに螺入され、貫通孔１５０を画定する、概して円筒形の本体を含む。貫通孔１５０は、概して、管状制御部材１３０と軸方向に整合される。ディスクリテーナ１４４は、一対の締結具１５２によって取り付け部材１４２に固定される、概して円筒形の本体を含む。図示される形態において、締結具１５２は、ネジ締結具を含む。取り付け部材１４２と同様に、ディスクリテーナ１４４は、貫通孔１５４を画定する。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の直径に実質的に等しい直径を有し、それと軸方向に整合される。
【００３５】
図示するように、ディスクリテーナ１４４は、ディスクホルダ１４６および密封ディスク１４８を、リテーナアセンブリ１３２の取り付け部材１４２に固定する。ディスクホルダ１４６は、鉄鋼等の硬質材料で構成される、概して環状のプレートを含む。密封ディスク１４８は、弾性材料から作られ、ディスクホルダ１４６に固定される、概して環状のディスクを含む。一形態において、密封ディスク１４８は、接着剤でディスクホルダ１４６に固定される。開示された形態によると、ディスクリテーナ１４４の構成は、制御アセンブリ１１４が閉鎖位置にあり、シートリング１０４に対して密封ディスク１４８を圧縮する時、密封ディスク１４８の半径方向変形を制限する。
【００３６】
ここで、図３に示す調整器１００の上部分を参照すると、ダイヤフラムサブアセンブリ１３３は、ダイヤフラム１３４、上部ダイヤフラムプレート１３６ａ、および下部ダイヤフラムプレート１３６ｂを含む。上部および下部ダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂは、管状制御部材１３０の円周フランジ１４０に締め付けられる。ダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂは、締結具１５６によって一緒に固定され、それによって管状制御部材１３０およびダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂを一緒に固定する。加えて、ダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂは、ダイヤフラム１３４の半径方向に内向きの部分を挟む。ダイヤフラム１３４の半径方向に外向きの部分は、上部アクチュエータケーシング１２２と、下部アクチュエータケーシング１２４との間に固定される。
【００３７】
位置決め装置アセンブリ１３８の中心ロッド１８６、第１および第２のバネ座１８８、１９０、およびバネ１９３は、概して、管状制御部材１３０内に配置され、図３に示す開放位置に、管状制御部材１３０を付勢する。
【００３８】
中心ロッド１８６は、第１のネジ端部１８６ａおよび第２のネジ端部１８６ｂを含む。第１のネジ端部１８６ａは、キャッププレート１１７を貫通して延在し、一対の外部ナット１９４が、第１のネジ端部１８６ａに螺入され、図３に示す調整器１００の配向に対して下向き方向への中心ロッド１８６の軸方向変位を制限する。中心ロッド１８６は、外部ナット１９４からキャッププレート１１７の反対側に配置される、ショルダ１９６をさらに含み、図３に示す調整器１００の配向に対して上向き方向への中心ロッド１８６の軸方向変位を制限する。したがって、中心ロッド１８６の第１のネジ端部１８６ａは、第２のネジ端部１８６ｂがアクチュエータ１０６の中へと延在する一方で、キャッププレート１１７、アクチュエータ１０６、および弁本体１０２に対する軸方向変位に対して効果的に固定される。
【００３９】
中心ロッド１８６の第２のネジ端部１８６ｂは、管状制御部材１３０の中へと延在し、第１のバネ座１８８を支持するために、管状制御部材１３０の第２の端部１３０ｂに隣接して配置される。より具体的には、第１のバネ座１８８は、中央開口部１８８ａおよび複数の開口１８８ｂを画定する、概して平坦なプレートを含む。複数の開口１８８ｂは、取り付けサブアセンブリ１３２の貫通孔１５０、１５４を介した弁本体１０２を通る流路１０８と流体連通し、既知の方法での調整器１００の動作を容易にする。
【００４０】
中央開口部１８８ａは、中心ロッド１８６上に形成されるショルダ１８７に隣接した位置で、中心ロッド１８６の第２の端部１８６ｂを受容する。保持ナット１９８は、中心ロッド１８６の第２のネジ端部１８６ｂに螺入され、第１のバネ座１８８が中心ロッド１８６に対して固定されるように、ショルダ１８７に対して第１のバネ座１８８を押し付ける。したがって、第１のバネ座１８８は、以下でより詳細に考察するように、管状制御部材１３０に対して摺動可能に配置される。図示するように、第１のバネ座１８８は、管状制御部材１３０内でバネ１９３の下部分１９３ｂを支持し、それによって第２のバネ座１９０と係合してバネ１９３の上部分１９３ａを位置付ける。
【００４１】
開示された実施形態の第２のバネ座１９０は、バネ座アダプタ２００およびシートリング２０２を含む、２つの別々の異なる構成要素を含む。バネ座アダプタ２００は、管状制御部材１３０に固定され、シートリング２０２を支持する。シートリング２０２は、バネ座アダプタ２００と係合して配置され、それに対して可動であり、シートリング２０２を自己整合し、これは、ひいては、シートリング２０２は、調整器１００の組み立ておよび動作中に、管状制御部材１３０内でバネ１９３および第１のバネ座１８８を自己整合する。
【００４２】
例えば、図４を参照すると、バネ座アダプタ２００、およびバネ座アダプタ２００とは分離された別個の構成要素である、シートリング２０２を含む、第２のバネ座１９０の一実施形態が、より詳細に示される。
【００４３】
バネ座アダプタ２００は、固定部分２０４、着座部分２０６、およびロッド受容部分２０８を含む、修正された円錐形または三角形に概して似ている、断面形状を含む。固定部分２０４は、概して円筒形であり、図３に示すように、バネ座アダプタ２００を、管状制御部材１３０の内面１４３上の複数のネジ１４１に螺着する、複数の雄ネジ２１０を含む。ロッド受容部分２０８もまた、概して円筒形であり、管状制御部材１３０および第２のバネ座１９０が、調整器１００の動作中に、中心ロッド１８６に対して移動することができるように、図３に示すような中心ロッド１８６を受容するための開口２１２を画定する、端壁２０８ａを含む。
【００４４】
第２のバネ座２００の着座部分２０６は、固定部分２０４とロッド受容部分２０８との間に配置され、シートリング２０２、およびしたがってシートリング２０２に係合するバネ１９３の上部分１９３ａによって係合され、それらを可動式に支持するように適合される。具体的には、着座部分２０６は、固定部分２０４とロッド受容部分２０８との間である角度を成して延在する壁を含み、壁は、シートリング２０２に沿って対向して着座されるための外面２１４を画定する。
【００４５】
図示するように、シートリング２０２の開示された実施形態は、着座表面２１６、整合表面２１８、および内面２２０を画定する、概してＬ字型の断面を含む。シートリング２０２の内面２２０は、バネ座アダプタ２００の外面２１４に係合し、考察されるように、それに対する変位のために適合される。開示された実施形態において、着座および整合表面２１６、２１８は、相互に対して約９０°で配置される。図３に示すように、バネ１９３の上部分１９３ａは、シートリング２０２の着座表面２１６に対して着座し、バネ１９３の内側部分１９３ｃは、整合表面２１８に隣接して、および／または整合表面２１８と接触して配置される。そのように構成されることによって、第１のバネ座１８８がバネ１９３の下部分１９３ｂを支持する一方で、第２のバネ座１９０のシートリング２０２は、管状制御部材１３０内でバネ１９３の上部分１９３ａを支持および整合するように動作する。そのように構成されることによって、バネ１９３は、第１のバネ座１８８と、第２のバネ座１９０のシートリング２０２の着座表面２１６との間で圧縮される。
【００４６】
上記のように、第２のバネ座１９０のシートリング２０２は、バネ座アダプタ２００に対して可動である。具体的には、開示された実施形態において、バネ座アダプタ２００の外面２１４は、凸状部分的球状表面を含み、シートリング２０２の内面２２０は、凹状部分的球状表面を含む。一実施形態では、外面２１４および内面２２０は、同じ曲率半径を有することができる。したがって、外面２１４および内面２２０は、シートリング２０２がバネ座アダプタ２００に対して関節運動、枢動、回転、および別様に自由に移動することを可能にする、バネ座アダプタ２００とシートリング２０２との間のボールソケット型継ぎ手２２２を画定する。
【００４７】
そのように構成されることによって、開示された調整器１００の第２のバネ座１９０は、シートリング２０２およびコイルバネ１９３がバネ座１９０の外面２１４に対して移動することを可能にすることによって、シートリング２０２、コイルバネ１９３、および第１のバネ座１８８に自己整合機能を有利に提供する。例えば、動作中、管状制御部材１３０および第２のバネ座１９０は、アクチュエータ１０６のダイヤフラムアセンブリ１３３にわたる圧力の変化に反応して、中心ロッド１８６に対して上下に移動する。この移動は、管状制御部材１３０がケージ１２６の弁座１０４に向かって、および弁座１０４から離れて移動する際に、バネ１９３を周期的に伸縮させる。コイルバネ１９３が欠陥を有する場合、コイルバネ１９３および／または第１のバネ座１８８は、バネ１９３の不均一な周辺負荷による側面負荷を受ける可能性がある。
【００４８】
しかしながら、第２のバネ座１９０の可動シートリング２０２およびバネ１９３の可動上部分１９３ａは、バネ１９３によって生成される異なる周辺力に応じて、バネ座アダプタ２００に対するそれらの位置を枢動、関節運動、回転、およびそうでなければ自己調整させることによって、かかる周辺負荷を有利に抑制する。したがって、バネ１９３および第１のバネ座１８８の側面負荷を、低減することができ、これにより、バネ１９３および第１のバネ座１８８の摩耗を低減し、耐用年数を増加させることができる。
【００４９】
開示された設計の別の利点は、従来の設計よりも容易な組み立てを提供することである。具体的には、本明細書に開示される位置決め装置アセンブリ１３８を組み立てるために、技術者は、最初に、第１のバネ座１８８を中心ロッド１８６の第２の端部１８６ｂに取り付け、ロッド１８６を管状制御部材１３０の中に位置付けることができる。次いで、バネ１９３は、管状制御部材１３０の中に入れられ、ロッド１８６の周囲に位置付けることができる。次いで、シートリング２０２を、整合表面２１８がバネ１９３に入るように適合し、着座表面２１６がバネ１９３の上部分１９３ａに係合するように、バネ１９３上に位置付けることができる。最後に、技術者は、次いで、バネ座アダプタ２００のロッド受容部分２０８の開口２１２を、中心ロッド１８６の第１の端部１８６ａ上に配置することができ、着座部分２０６の外面２１４をシートリング２０２の内面２２０に係合させる。
【００５０】
そのように位置付けられることによって、バネ座アダプタ２００の固定部分２０４上のネジ２１０を、次いで、管状制御部材１３０の内面１４３上のネジ１４１に締め付けることができる。バネ座アダプタ２００を管状制御部材１３０に締め付ける間、バネ座アダプタ２００は、バネ１９３およびシートリング２０２に対して回転させられる。従来の設計において、バネ座に印加されるトルクは、特に、バネが予負荷を必要とする場合に、バネに直接伝達され、それによってバネの整合を妨げ、バネ座の締め付けを困難にする。しかしながら、本明細書に開示される設計では、バネ座アダプタ２００を管状制御部材１３０に締め付けることによってバネ１９３へ移行するトルク量は、シートリング２０２がバネ１９３に直接係合し、バネ座アダプタ２００が、最小限の摩擦を生成しながら、シートリング２０２に対して回転することが可能であるように特別に設計されているため、低減される。したがって、開示された位置決め装置アセンブリ１３８の組み立てプロセスは、従来の位置決め装置の組み立てよりもはるかに容易である。
【００５１】
さらに、これまで考察された利点に加えて、バネ圧縮設計は、現場で種々のバネ設定点を達成するために利用できる可能性がある。例えば、現場において、キャッププレート１１７を上部アクチュエータケーシング１２２から容易に取り外すことができる可能性があり、次いで、バネ座アダプタ２００が管状制御部材１３０から取り外すことができる可能性があり、シートリング２０２が、例えば、バネ１９３に対して異なる量の予負荷を与えるために、異なる厚さ寸法を有する、異なるシートリング２０２と交換できる可能性がある。さらに、バネ１９３自体は、取り外され、異なるバネ力を有する異なるバネと交換できる可能性がある。さらにまた、バネ１９３の圧縮は、管状制御要素１３０に対する第２のバネ座１９０の軸方向位置を調節することによって調節することができ、それは、その中のバネ座アダプタ２０２に部分的にネジを緩める、またはさらにネジ込むことによって、容易に行うことができる。
【００５２】
本明細書に開示されるバネ座アダプタ２００の外面２１４が、凸状で部分的に球状であり、シートリング２０２の内面２２０が、外面２１４の曲率半径に等しい曲率半径を有する、凹状で部分的に球状であるように記載されてきたが、代替の実施形態は、異なって構成できる可能性がある。例えば、１つの代替の実施形態では、外面２１４および内面２２０は、それぞれ凸状および凹状であるが、必ずしも部分的に球状ではなくてもよい。
【００５３】
別の実施形態では、外面２１４および内面２２０の曲率半径は、異なる可能性がある。例えば、バネ座アダプタ２００上の外面２１４の曲率半径は、シートリング２０２の内面２２０の曲率半径よりも大きくてもよい。そのように構成されることによって、シートリング２０２はまた、いかなる摩擦も生成することなく、バネ座アダプタ２００に対して枢動することができ、むしろ、外面２１４は、例えば、支点として有利に機能することができる。
【００５４】
別の実施形態では、バネ座アダプタ２００の外面２１４は、凸状にできる可能性があるが、シートリング２０２の内面２２０は、シートリング２０２とバネ座アダプタ２００との間に、線接触のみが存在するように、円形縁部を含んでもよい。さらに別の実施形態では、バネ座アダプタ２００の外面は、凹状または平坦とさえもできる可能性がある。
【００５５】
さらに別の実施形態では、第２のバネ座１９０は、摩擦を低減し、シートリング２０２の移動を容易にするように、シートリング２０２とバネ座アダプタ２００との間に配置される、減摩構成要素を含むことができる。減摩構成要素は、例えば、ナイロンリング、またはグラファイト層、潤滑剤層、テフロン層等を含むことができる。
【００５６】
上記は、調整器およびかかる調整器の位置決め装置アセンブリの種々の実施形態、特徴、および構成要素を記載してきたが、本発明は、記載された具体例に限定されることを意図せず、むしろ、当業者が当該技術分野への貢献であると理解するであろうものによって定義されることを意図する。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、流体制御装置に関し、より具体的には、位置決め装置を含む流体制御装置、および流体制御装置のための位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体制御装置は、制御弁および調整器を含む様々な分類の機器を含む。かかる制御装置は、システムの中を通過する流体の流動を制御するために、化学的処理システム、天然ガス送達システム等の流体プロセス制御システム内に連結されるように適合される。各制御装置は、流体流路を画定し、流路の寸法を調節するための制御部材を含む。例えば、図１は、弁本体１２およびアクチュエータ１４を含む、既知の調整器１０を示す。弁本体１２は、流路１６を画定し、スロート１８を含む。図１において、調整器１０は、上向き流構成で構成される。アクチュエータ１４は、上部アクチュエータケーシング２０、下部アクチュエータケーシング２２、ダイヤフラム３２を含む、ダイヤフラムサブアセンブリ３０、および位置決め装置アセンブリ３４を含む。
【０００３】
位置決め装置アセンブリ３４は、管状制御部材３３、コイルバネ３５、中心ロッド３６、第１のバネ座３８、および第２のバネ座４０を含む。管状制御部材３３は、上部および下部アクチュエータケーシング２０、２２内に配置され、ダイヤフラムサブアセンブリ３０の両側の圧力の変化に反応した、両方向変位のために適合される。そのように構成されることによって、管状制御部材３３は、弁本体１２のスロート１８を通過する流体の流動を制御する。加えて、図示するように、調整器１０は、弁本体１２のスロート１８内に配置される、シートリング２６を含む。弁本体１２の出口圧力が高い時、位置決め装置アセンブリ３４の密封表面２８は、シートリング２６に密封係合し、スロート１８を閉鎖してもよい。同様に、アクチュエータ１４に圧力が全くない場合、またはダイヤフラム３２の故障時、中心ロッド３６によって担持され、管状制御部材３３内に配置される、コイルバネ３５は、図１に示す開放位置に、管状制御部材３３を付勢する。
【０００４】
さらに図１を参照すると、従来の調整器１０のコイルバネ３５は、第１のバネ座３８と第２のバネ座４０との間で、中心ロッド３６によって担持される。第１のバネ座３８は、概して、中心ロッド３６に固定して連結される、平坦なプレートを備える。第２のバネ座４０は、管状制御部材３３の内壁に固定して連結される、より複雑な構造を含む。典型的には、第２のバネ座４０は、管状制御部材３３の内壁に螺着される。図２に示すように、第２のバネ座４０は、管状制御部材３３の中でバネ３５を着座および整合するための複雑な幾何学的断面を有する、一体型部材を備える。
【０００５】
具体的には、図２に示す調整器１０の第２のバネ座４０は、概して、固定部分４２、着座部分４４、およびロッド受容部分４６を含む、修正された円錐形または三角形に似ている、断面形状を含む。固定部分４２は、第２のバネ座４０を管状制御部材３３に螺着する、複数の雄ネジ４８を含む。ロッド受容部分４６は、管状制御部材３３および第２のバネ座４０が調整器１０の動作中に中心ロッド３６に対して移動することができるように、中心ロッド３６（図１に示すような）を受容するための開口５０を画定する。
【０００６】
第２のバネ座４０の着座部分４４は、固定部分４２とロッド受容部分４６との間に配置され、バネ３５の端部によって係合されるように適合される。具体的には、着座部分４４は、概して水平な着座表面５２と、整合表面５４とを含む。図１に示すように、バネ３５の端部は、着座表面５２に対して着座し、バネ３５の内側は、整合表面５４に隣接して、および／または整合表面５４と接触して配置される。そのように構成されることによって、第２のバネ座４０の着座部分４４は、管状制御部材３３内でバネ３５を支持および整合するように動作する。
【０００７】
動作中、管状制御部材３３および第２のバネ座４０は、ダイヤフラムアセンブリ３０の両側の圧力の変化に反応して、中心ロッド３６に対して移動する。この移動は、バネ３５を管状制御部材３３の移動と一緒に周期的に伸縮させる。しかしながら、バネ３５の伸縮は、管状制御部材３３に対する第１のバネ座３８の不整合を引き起こす可能性がある。この不整合は、かかるバネの製造において存在する欠陥の結果である可能性がある。これらの欠陥は、バネ３５の不均一な周辺負荷を引き起こす可能性があり、それは、バネ３５を横方向に移動させ、管状制御部材３３の内壁に接触させる可能性があり、かつ／または第１のバネ座３８を管状制御部材３３の内壁へと横方向に押し込む可能性がある。この現象は、概して、側面負荷と称され、それは、バネ３５および／または第１のバネ座３８を通常より早く摩耗させる可能性があり、かつ／または故障させる可能性がある。この問題は、バネ３５が、大きい負荷を生成する大型の係数が高いバネを備える時に深刻になる。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の一態様は、調整器の流体流路を通る流体の流動を調整するための、位置決め装置アセンブリを提供する。位置決め装置アセンブリは、管状制御部材、中心ロッド、第１のバネ座、第２のバネ座、およびバネを備える。中心ロッドは、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、調整器のケーシングに固定されるように適合される。第１のバネ座は、管状制御部材内に配置され、中心ロッドに対して固定される。第２のバネ座は、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して中心ロッドが延在する開口部を画定する。バネは、第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置され、調整器のケーシングに対して所定の位置に、管状制御部材を付勢するように適合される。第２のバネ座は、制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、バネに係合し、バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって管状制御部材内でバネを自己整合する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタに対して関節運動する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、シートリングがバネ座アダプタに対して関節運動することができるように、バネ座アダプタとシートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える。
【００１１】
いくつかの実施形態では、バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する。
【００１２】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える。
【００１３】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、第１のバネ座と管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、ナイロンガイドリングは、第１のバネ座と管状制御部材との間の移動を容易にする。
【００１４】
本開示の別の態様は、調整器の流体流路を通過する流体の流動を調整するための、位置決め装置アセンブリに関する。位置決め装置アセンブリは、管状制御部材、中心ロッド、第１のバネ座、第２のバネ座、およびバネを備える。中心ロッドは、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、調整器のケーシングに固定されるように適合される。第１のバネ座は、管状制御部材内に配置され、中心ロッドに対して固定される。第２のバネ座は、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、凸状外面と、それを貫通して中心ロッドが延在する開口部とを画定する。バネは、第１のバネ座と、第２のバネ座との間に配置され、調整器のケーシングに対して所定の位置に、管状制御部材を付勢するように適合される。バネは、第２のバネ座と係合している部分を有し、それは、凸状外面に対して可動式に配置され、それによって管状制御要素内でバネを自己整合する。
【００１５】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座と係合しているバネの部分は、凸状外面に対して関節運動する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、関節運動することができるボールソケット型継ぎ手を画定する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、制御部材に対して固定され、凸状外面を担持する、バネ座アダプタと、バネ座アダプタとバネとの間に配置される、シートリングとを備え、シートリングは、凸状外面に可動式に係合し、それによって管状制御部材内のバネの自己整合を容易にする。
【００１８】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座のバネ座アダプタは、管状制御部材に螺着される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、バネ座アダプタの凸状外面は、部分的球状凸面を備え、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する。
【００２０】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える。
【００２１】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、第１のバネ座と管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備えることができ、ナイロンガイドリングは、第１のバネ座と管状制御部材との間の移動を容易にする。
【００２２】
本開示の別の態様は、弁本体、アクチュエータケーシング、管状制御要素、中心ロッド、第１のバネ座、第２のバネ座、およびバネを備える、調整器に関する。弁本体は、流体のための流路を画定する。アクチュエータケーシングは、弁本体に連結される。管状制御部材は、アクチュエータケーシング内に少なくとも部分的に配置され、流路を通る流体の流動を調整するために、弁本体に対する変位のために適合される。中心ロッドは、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、アクチュエータケーシングに固定される。第１のバネ座は、管状制御部材内に配置され、中心ロッドに対して固定される。第２のバネ座は、管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して中心ロッドが延在する開口部を画定する。バネは、第１のバネ座と、第２のバネ座との間に配置され、アクチュエータケーシングに対して所定の位置に、管状制御部材を付勢する。第２のバネ座は、管状制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、バネに係合し、バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって管状制御部材内でバネを自己整合する。
【００２３】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタに対して関節運動する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第２のバネ座は、シートリングがバネ座アダプタに対して関節運動することができるように、バネ座アダプタとシートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える。
【００２５】
いくつかの実施形態では、バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、シートリングは、バネ座アダプタの部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える。
【００２７】
いくつかの実施形態では、アセンブリは、第１のバネ座と管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、ナイロンガイドリングは、第１のバネ座と管状制御部材との間の移動を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の調整器の断面側面図である。
【図２】図１の従来の調整器のバネ座の詳細部分断面図である。
【図３】本開示に従って構成される、調整器の断面側面図である。
【図４】図３の調整器のバネ座の詳細部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図３を参照すると、本開示の原理に従って構成される、制御装置の一実施形態は、圧力調整器１００を含む。圧力調整器１００は、概して、弁本体１０２とアクチュエータ１０６とを含む。弁本体１０２は、考察されるように、入口１１０と出口１１２との間、ならびにアクチュエータ１０６へと延在する、流路１０８を画定する。アクチュエータ１０６は、図３に示すような開放位置と、閉鎖位置（図示せず）との間で移動可能である、制御アセンブリ１１４を含み、制御アセンブリ１１４は、弁本体１０２のスロート１１６内に配置される、シートリング１０４に係合する。制御アセンブリ１１４の移動は、入口１１０および出口１１２における流体の圧力の変動に反応して生じる。したがって、シートリング１０４に対する制御アセンブリ１１４の位置は、圧力調整器１００の流動能力に影響を及ぼす。
【００３０】
上記のように、アクチュエータ１０６は、制御アセンブリ１１４、および追加的に、上部アクチュエータケーシング１２２と、下部アクチュエータケーシング１２４と、ケージ１２６と、を含む。上部および下部アクチュエータケーシング１２２、１２４は、少なくとも１つのネジ締結具１１９および対応するナット１２１によって一緒に固定される。上部アクチュエータケーシング１２２は、中央開口部１２３、少なくとも１つの第１の制御入口１２５、およびトラベルチャンバ１２７を画定する。トラベルチャンバ１２７は、アクチュエータ１０６内の制御アセンブリ１１４の位置を示す、トラベルインジケータ１３１を含有する。下部アクチュエータケーシング１２４は、少なくとも１つの第２の制御入口１２９を画定する。制御開口部１２３は、少なくとも１つのネジ締結具１１３によって上部アクチュエータケーシング１２２に固定される、キャッププレート１１７を受容する。
【００３１】
協働して、上部および下部アクチュエータケーシング１２２、１２４は、弁本体１０２の中のアクチュエータ開口部１１５と連通している、空洞１３５を画定する。図３に示すように、アクチュエータ１０６のケージ１２６は、空洞１３５に延在する第１の端部１２６ａと、シートリング１０４を画定する第２の端部１２６ｂとを有する。
【００３２】
さらに図３を参照すると、制御アセンブリ１１４は、ダイヤフラムサブアセンブリ１３３および位置決め装置アセンブリ１３８を含む。位置決め装置アセンブリ１３８は、管状制御部材１３０、取り付けサブアセンブリ１３２、中心ロッド１８６、第１のバネ座１８８、第２のバネ座１９０、およびコイルバネ１９３を含む。
【００３３】
管状制御部材１３０は、概して円筒形の内面１４３および概して円筒形の外面１４７を有する。内面１４３は、管状制御部材１３０を貫通する中心孔を画定する。加えて、管状制御部材１３０は、上端部１３０ａおよび下端部１３０ｂを含む。上端部１３０ａは、アクチュエータ１０６の空洞１３５内に配置され、下端部１３０ｂは、ケージ１２６内に配置される。管状制御部材１３０の上端部１３０ａは、開放され、外面１４７上に形成される円周フランジ１４０を含む。加えて、管状制御部材１３０の上部分１３０ａは、内面１４３上のネジ部分１４１を含む。管状制御部材１３０の下端部１３０ｂは、開放され、取り付けサブアセンブリ１３２を収容する。
【００３４】
取り付けサブアセンブリ１３２は、取り付け部材１４２、ディスクリテーナ１４４、ディスクホルダ１４６、および密封ディスク１４８を含む。開示された形態において、取り付け部材１４２は、管状制御部材１３０の開放下端部１３０ｂに螺入され、貫通孔１５０を画定する、概して円筒形の本体を含む。貫通孔１５０は、概して、管状制御部材１３０と軸方向に整合される。ディスクリテーナ１４４は、一対の締結具１５２によって取り付け部材１４２に固定される、概して円筒形の本体を含む。図示される形態において、締結具１５２は、ネジ締結具を含む。取り付け部材１４２と同様に、ディスクリテーナ１４４は、貫通孔１５４を画定する。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の直径に実質的に等しい直径を有し、それと軸方向に整合される。
【００３５】
図示するように、ディスクリテーナ１４４は、ディスクホルダ１４６および密封ディスク１４８を、リテーナアセンブリ１３２の取り付け部材１４２に固定する。ディスクホルダ１４６は、鉄鋼等の硬質材料で構成される、概して環状のプレートを含む。密封ディスク１４８は、弾性材料から作られ、ディスクホルダ１４６に固定される、概して環状のディスクを含む。一形態において、密封ディスク１４８は、接着剤でディスクホルダ１４６に固定される。開示された形態によると、ディスクリテーナ１４４の構成は、制御アセンブリ１１４が閉鎖位置にあり、シートリング１０４に対して密封ディスク１４８を圧縮する時、密封ディスク１４８の半径方向変形を制限する。
【００３６】
ここで、図３に示す調整器１００の上部分を参照すると、ダイヤフラムサブアセンブリ１３３は、ダイヤフラム１３４、上部ダイヤフラムプレート１３６ａ、および下部ダイヤフラムプレート１３６ｂを含む。上部および下部ダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂは、管状制御部材１３０の円周フランジ１４０に締め付けられる。ダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂは、締結具１５６によって一緒に固定され、それによって管状制御部材１３０およびダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂを一緒に固定する。加えて、ダイヤフラムプレート１３６ａ、１３６ｂは、ダイヤフラム１３４の半径方向に内向きの部分を挟む。ダイヤフラム１３４の半径方向に外向きの部分は、上部アクチュエータケーシング１２２と、下部アクチュエータケーシング１２４との間に固定される。
【００３７】
位置決め装置アセンブリ１３８の中心ロッド１８６、第１および第２のバネ座１８８、１９０、およびバネ１９３は、概して、管状制御部材１３０内に配置され、図３に示す開放位置に、管状制御部材１３０を付勢する。
【００３８】
中心ロッド１８６は、第１のネジ端部１８６ａおよび第２のネジ端部１８６ｂを含む。第１のネジ端部１８６ａは、キャッププレート１１７を貫通して延在し、一対の外部ナット１９４が、第１のネジ端部１８６ａに螺入され、図３に示す調整器１００の配向に対して下向き方向への中心ロッド１８６の軸方向変位を制限する。中心ロッド１８６は、外部ナット１９４からキャッププレート１１７の反対側に配置される、ショルダ１９６をさらに含み、図３に示す調整器１００の配向に対して上向き方向への中心ロッド１８６の軸方向変位を制限する。したがって、中心ロッド１８６の第１のネジ端部１８６ａは、第２のネジ端部１８６ｂがアクチュエータ１０６の中へと延在する一方で、キャッププレート１１７、アクチュエータ１０６、および弁本体１０２に対する軸方向変位に対して効果的に固定される。
【００３９】
中心ロッド１８６の第２のネジ端部１８６ｂは、管状制御部材１３０の中へと延在し、第１のバネ座１８８を支持するために、管状制御部材１３０の第２の端部１３０ｂに隣接して配置される。より具体的には、第１のバネ座１８８は、中央開口部１８８ａおよび複数の開口１８８ｂを画定する、概して平坦なプレートを含む。複数の開口１８８ｂは、取り付けサブアセンブリ１３２の貫通孔１５０、１５４を介した弁本体１０２を通る流路１０８と流体連通し、既知の方法での調整器１００の動作を容易にする。
【００４０】
中央開口部１８８ａは、中心ロッド１８６上に形成されるショルダ１８７に隣接した位置で、中心ロッド１８６の第２の端部１８６ｂを受容する。保持ナット１９８は、中心ロッド１８６の第２のネジ端部１８６ｂに螺入され、第１のバネ座１８８が中心ロッド１８６に対して固定されるように、ショルダ１８７に対して第１のバネ座１８８を押し付ける。したがって、第１のバネ座１８８は、以下でより詳細に考察するように、管状制御部材１３０に対して摺動可能に配置される。図示するように、第１のバネ座１８８は、管状制御部材１３０内でバネ１９３の下部分１９３ｂを支持し、それによって第２のバネ座１９０と係合してバネ１９３の上部分１９３ａを位置付ける。
【００４１】
開示された実施形態の第２のバネ座１９０は、バネ座アダプタ２００およびシートリング２０２を含む、２つの別々の異なる構成要素を含む。バネ座アダプタ２００は、管状制御部材１３０に固定され、シートリング２０２を支持する。シートリング２０２は、バネ座アダプタ２００と係合して配置され、それに対して可動であり、シートリング２０２を自己整合し、これは、ひいては、シートリング２０２は、調整器１００の組み立ておよび動作中に、管状制御部材１３０内でバネ１９３および第１のバネ座１８８を自己整合する。
【００４２】
例えば、図４を参照すると、バネ座アダプタ２００、およびバネ座アダプタ２００とは分離された別個の構成要素である、シートリング２０２を含む、第２のバネ座１９０の一実施形態が、より詳細に示される。
【００４３】
バネ座アダプタ２００は、固定部分２０４、着座部分２０６、およびロッド受容部分２０８を含む、修正された円錐形または三角形に概して似ている、断面形状を含む。固定部分２０４は、概して円筒形であり、図３に示すように、バネ座アダプタ２００を、管状制御部材１３０の内面１４３上の複数のネジ１４１に螺着する、複数の雄ネジ２１０を含む。ロッド受容部分２０８もまた、概して円筒形であり、管状制御部材１３０および第２のバネ座１９０が、調整器１００の動作中に、中心ロッド１８６に対して移動することができるように、図３に示すような中心ロッド１８６を受容するための開口２１２を画定する、端壁２０８ａを含む。
【００４４】
第２のバネ座２００の着座部分２０６は、固定部分２０４とロッド受容部分２０８との間に配置され、シートリング２０２、およびしたがってシートリング２０２に係合するバネ１９３の上部分１９３ａによって係合され、それらを可動式に支持するように適合される。具体的には、着座部分２０６は、固定部分２０４とロッド受容部分２０８との間である角度を成して延在する壁を含み、壁は、シートリング２０２に沿って対向して着座されるための外面２１４を画定する。
【００４５】
図示するように、シートリング２０２の開示された実施形態は、着座表面２１６、整合表面２１８、および内面２２０を画定する、概してＬ字型の断面を含む。シートリング２０２の内面２２０は、バネ座アダプタ２００の外面２１４に係合し、考察されるように、それに対する変位のために適合される。開示された実施形態において、着座および整合表面２１６、２１８は、相互に対して約９０°で配置される。図３に示すように、バネ１９３の上部分１９３ａは、シートリング２０２の着座表面２１６に対して着座し、バネ１９３の内側部分１９３ｃは、整合表面２１８に隣接して、および／または整合表面２１８と接触して配置される。そのように構成されることによって、第１のバネ座１８８がバネ１９３の下部分１９３ｂを支持する一方で、第２のバネ座１９０のシートリング２０２は、管状制御部材１３０内でバネ１９３の上部分１９３ａを支持および整合するように動作する。そのように構成されることによって、バネ１９３は、第１のバネ座１８８と、第２のバネ座１９０のシートリング２０２の着座表面２１６との間で圧縮される。
【００４６】
上記のように、第２のバネ座１９０のシートリング２０２は、バネ座アダプタ２００に対して可動である。具体的には、開示された実施形態において、バネ座アダプタ２００の外面２１４は、凸状部分的球状表面を含み、シートリング２０２の内面２２０は、凹状部分的球状表面を含む。一実施形態では、外面２１４および内面２２０は、同じ曲率半径を有することができる。したがって、外面２１４および内面２２０は、シートリング２０２がバネ座アダプタ２００に対して関節運動、枢動、回転、および別様に自由に移動することを可能にする、バネ座アダプタ２００とシートリング２０２との間のボールソケット型継ぎ手２２２を画定する。
【００４７】
そのように構成されることによって、開示された調整器１００の第２のバネ座１９０は、シートリング２０２およびコイルバネ１９３がバネ座１９０の外面２１４に対して移動することを可能にすることによって、シートリング２０２、コイルバネ１９３、および第１のバネ座１８８に自己整合機能を有利に提供する。例えば、動作中、管状制御部材１３０および第２のバネ座１９０は、アクチュエータ１０６のダイヤフラムアセンブリ１３３にわたる圧力の変化に反応して、中心ロッド１８６に対して上下に移動する。この移動は、管状制御部材１３０がケージ１２６の弁座１０４に向かって、および弁座１０４から離れて移動する際に、バネ１９３を周期的に伸縮させる。コイルバネ１９３が欠陥を有する場合、コイルバネ１９３および／または第１のバネ座１８８は、バネ１９３の不均一な周辺負荷による側面負荷を受ける可能性がある。
【００４８】
しかしながら、第２のバネ座１９０の可動シートリング２０２およびバネ１９３の可動上部分１９３ａは、バネ１９３によって生成される異なる周辺力に応じて、バネ座アダプタ２００に対するそれらの位置を枢動、関節運動、回転、およびそうでなければ自己調整させることによって、かかる周辺負荷を有利に抑制する。したがって、バネ１９３および第１のバネ座１８８の側面負荷を、低減することができ、これにより、バネ１９３および第１のバネ座１８８の摩耗を低減し、耐用年数を増加させることができる。
【００４９】
開示された設計の別の利点は、従来の設計よりも容易な組み立てを提供することである。具体的には、本明細書に開示される位置決め装置アセンブリ１３８を組み立てるために、技術者は、最初に、第１のバネ座１８８を中心ロッド１８６の第２の端部１８６ｂに取り付け、ロッド１８６を管状制御部材１３０の中に位置付けることができる。次いで、バネ１９３は、管状制御部材１３０の中に入れられ、ロッド１８６の周囲に位置付けることができる。次いで、シートリング２０２を、整合表面２１８がバネ１９３に入るように適合し、着座表面２１６がバネ１９３の上部分１９３ａに係合するように、バネ１９３上に位置付けることができる。最後に、技術者は、次いで、バネ座アダプタ２００のロッド受容部分２０８の開口２１２を、中心ロッド１８６の第１の端部１８６ａ上に配置することができ、着座部分２０６の外面２１４をシートリング２０２の内面２２０に係合させる。
【００５０】
そのように位置付けられることによって、バネ座アダプタ２００の固定部分２０４上のネジ２１０を、次いで、管状制御部材１３０の内面１４３上のネジ１４１に締め付けることができる。バネ座アダプタ２００を管状制御部材１３０に締め付ける間、バネ座アダプタ２００は、バネ１９３およびシートリング２０２に対して回転させられる。従来の設計において、バネ座に印加されるトルクは、特に、バネが予負荷を必要とする場合に、バネに直接伝達され、それによってバネの整合を妨げ、バネ座の締め付けを困難にする。しかしながら、本明細書に開示される設計では、バネ座アダプタ２００を管状制御部材１３０に締め付けることによってバネ１９３へ移行するトルク量は、シートリング２０２がバネ１９３に直接係合し、バネ座アダプタ２００が、最小限の摩擦を生成しながら、シートリング２０２に対して回転することが可能であるように特別に設計されているため、低減される。したがって、開示された位置決め装置アセンブリ１３８の組み立てプロセスは、従来の位置決め装置の組み立てよりもはるかに容易である。
【００５１】
さらに、これまで考察された利点に加えて、バネ圧縮設計は、現場で種々のバネ設定点を達成するために利用できる可能性がある。例えば、現場において、キャッププレート１１７を上部アクチュエータケーシング１２２から容易に取り外すことができる可能性があり、次いで、バネ座アダプタ２００が管状制御部材１３０から取り外すことができる可能性があり、シートリング２０２が、例えば、バネ１９３に対して異なる量の予負荷を与えるために、異なる厚さ寸法を有する、異なるシートリング２０２と交換できる可能性がある。さらに、バネ１９３自体は、取り外され、異なるバネ力を有する異なるバネと交換できる可能性がある。さらにまた、バネ１９３の圧縮は、管状制御要素１３０に対する第２のバネ座１９０の軸方向位置を調節することによって調節することができ、それは、その中のバネ座アダプタ２０２に部分的にネジを緩める、またはさらにネジ込むことによって、容易に行うことができる。
【００５２】
本明細書に開示されるバネ座アダプタ２００の外面２１４が、凸状で部分的に球状であり、シートリング２０２の内面２２０が、外面２１４の曲率半径に等しい曲率半径を有する、凹状で部分的に球状であるように記載されてきたが、代替の実施形態は、異なって構成できる可能性がある。例えば、１つの代替の実施形態では、外面２１４および内面２２０は、それぞれ凸状および凹状であるが、必ずしも部分的に球状ではなくてもよい。
【００５３】
別の実施形態では、外面２１４および内面２２０の曲率半径は、異なる可能性がある。例えば、バネ座アダプタ２００上の外面２１４の曲率半径は、シートリング２０２の内面２２０の曲率半径よりも大きくてもよい。そのように構成されることによって、シートリング２０２はまた、いかなる摩擦も生成することなく、バネ座アダプタ２００に対して枢動することができ、むしろ、外面２１４は、例えば、支点として有利に機能することができる。
【００５４】
別の実施形態では、バネ座アダプタ２００の外面２１４は、凸状にできる可能性があるが、シートリング２０２の内面２２０は、シートリング２０２とバネ座アダプタ２００との間に、線接触のみが存在するように、円形縁部を含んでもよい。さらに別の実施形態では、バネ座アダプタ２００の外面は、凹状または平坦とさえもできる可能性がある。
【００５５】
さらに別の実施形態では、第２のバネ座１９０は、摩擦を低減し、シートリング２０２の移動を容易にするように、シートリング２０２とバネ座アダプタ２００との間に配置される、減摩構成要素を含むことができる。減摩構成要素は、例えば、ナイロンリング、またはグラファイト層、潤滑剤層、テフロン層等を含むことができる。
【００５６】
上記は、調整器およびかかる調整器の位置決め装置アセンブリの種々の実施形態、特徴、および構成要素を記載してきたが、本発明は、記載された具体例に限定されることを意図せず、むしろ、当業者が当該技術分野への貢献であると理解するであろうものによって定義されることを意図する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整器の流体流路を通過する流体の流動を調整するための位置決め装置アセンブリであって、
管状制御部材と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、前記調整器のケーシングに固定されるように適合される、中心ロッドと、
前記管状制御部材内に配置され、前記中心ロッドに対して固定される、第１のバネ座と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して前記中心ロッドが延在する開口部を画定する、第２のバネ座と、
第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置される、バネであって、前記調整器のケーシングに対して所定の位置に、前記管状制御部材を付勢するように適合される、バネと、
を備え、
前記第２のバネ座は、前記制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、前記バネに係合し、前記バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって前記管状制御部材内で前記バネを自己整合する、
位置決め装置アセンブリ。
【請求項２】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタに対して関節運動する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第２のバネ座は、前記シートリングが前記バネ座アダプタに対して関節運動することができるように、前記バネ座アダプタと前記シートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第１のバネ座と前記管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、前記ナイロンガイドリングは、前記第１のバネ座と前記管状制御部材との間の移動を容易にする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
調整器の流体流路を通る流体の流動を調整するための位置決め装置アセンブリであって、
管状制御部材と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、前記調整器のケーシングに固定されるように適合される、中心ロッドと、
前記管状制御部材内に配置され、前記中心ロッドに対して固定される、第１のバネ座と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置される、第２のバネ座であって、凸状外面と、それを貫通して前記中心ロッドが延在する開口部とを画定する、第２のバネ座と、
第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置される、バネであって、前記バネは、前記調整器の前記ケーシングに対して所定の位置に入るように、前記管状制御部材を付勢するように適合され、前記バネは、前記第２のバネ座と係合している部分を有し、前記部分は、前記凸状外面に対して可動式に配置され、それによって前記管状制御要素内で前記バネを自己整合する、バネと、
を備える、位置決め装置アセンブリ。
【請求項８】
前記第２のバネ座と係合している前記バネの前記部分は、前記凸状外面に対して関節運動する、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記第２のバネ座は、関節運動することができるボールソケット型継ぎ手を画定する、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記第２のバネ座は、前記制御部材に対して固定され、前記凸状外面を担持する、バネ座アダプタと、前記バネ座アダプタと前記バネとの間に配置される、シートリングとを備え、前記シートリングは、前記凸状外面に可動式に係合し、それによって前記管状制御部材内の前記バネの自己整合を容易にする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第２のバネ座の前記バネ座アダプタは、前記管状制御部材に螺着される、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記バネ座アダプタの前記凸状外面は、部分的球状凸面を備え、前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１のバネ座と前記管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、前記ナイロンガイドリングは、前記第１のバネ座と前記管状制御部材との間の移動を容易にする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
流体のための流路を画定する、弁本体と、
前記弁本体に連結される、アクチュエータケーシングと、
前記アクチュエータケーシング内に少なくとも部分的に配置され、前記流路を通過する前記流体の流動を調整するために、前記弁本体に対する変位のために適合される、管状制御部材と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、前記アクチュエータケーシングに固定される、中心ロッドと、
前記管状制御部材内に配置され、前記中心ロッドに対して固定される、第１のバネ座と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して前記中心ロッドが延在する開口部を画定する、第２のバネ座と、
第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置される、バネであって、前記アクチュエータケーシングに対して所定の位置に入るように、前記管状制御部材を付勢する、バネと、
を備え、
前記第２のバネ座は、前記管状制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、前記バネに係合し、前記バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって前記管状制御部材内で前記バネを自己整合する、
調整器。
【請求項１６】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタに対して関節運動する、請求項１５に記載の調整器。
【請求項１７】
前記第２のバネ座は、前記シートリングが前記バネ座アダプタに対して関節運動することができるように、前記バネ座アダプタと前記シートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える、請求項１５に記載の調整器。
【請求項１８】
前記バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、請求項１７に記載の調整器。
【請求項１９】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える、請求項１８に記載の調整器。
【請求項２０】
前記第１のバネ座と前記管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、前記ナイロンガイドリングは、前記第１のバネ座と前記管状制御部材との間の移動を容易にする、請求項１５に記載の調整器。
【請求項１】
調整器の流体流路を通過する流体の流動を調整するための位置決め装置アセンブリであって、
管状制御部材と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、前記調整器のケーシングに固定されるように適合される、中心ロッドと、
前記管状制御部材内に配置され、前記中心ロッドに対して固定される、第１のバネ座と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して前記中心ロッドが延在する開口部を画定する、第２のバネ座と、
第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置される、バネであって、前記調整器のケーシングに対して所定の位置に、前記管状制御部材を付勢するように適合される、バネと、
を備え、
前記第２のバネ座は、前記制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、前記バネに係合し、前記バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって前記管状制御部材内で前記バネを自己整合する、
位置決め装置アセンブリ。
【請求項２】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタに対して関節運動する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第２のバネ座は、前記シートリングが前記バネ座アダプタに対して関節運動することができるように、前記バネ座アダプタと前記シートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第１のバネ座と前記管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、前記ナイロンガイドリングは、前記第１のバネ座と前記管状制御部材との間の移動を容易にする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
調整器の流体流路を通る流体の流動を調整するための位置決め装置アセンブリであって、
管状制御部材と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、前記調整器のケーシングに固定されるように適合される、中心ロッドと、
前記管状制御部材内に配置され、前記中心ロッドに対して固定される、第１のバネ座と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置される、第２のバネ座であって、凸状外面と、それを貫通して前記中心ロッドが延在する開口部とを画定する、第２のバネ座と、
第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置される、バネであって、前記バネは、前記調整器の前記ケーシングに対して所定の位置に入るように、前記管状制御部材を付勢するように適合され、前記バネは、前記第２のバネ座と係合している部分を有し、前記部分は、前記凸状外面に対して可動式に配置され、それによって前記管状制御要素内で前記バネを自己整合する、バネと、
を備える、位置決め装置アセンブリ。
【請求項８】
前記第２のバネ座と係合している前記バネの前記部分は、前記凸状外面に対して関節運動する、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記第２のバネ座は、関節運動することができるボールソケット型継ぎ手を画定する、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記第２のバネ座は、前記制御部材に対して固定され、前記凸状外面を担持する、バネ座アダプタと、前記バネ座アダプタと前記バネとの間に配置される、シートリングとを備え、前記シートリングは、前記凸状外面に可動式に係合し、それによって前記管状制御部材内の前記バネの自己整合を容易にする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第２のバネ座の前記バネ座アダプタは、前記管状制御部材に螺着される、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記バネ座アダプタの前記凸状外面は、部分的球状凸面を備え、前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１のバネ座と前記管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、前記ナイロンガイドリングは、前記第１のバネ座と前記管状制御部材との間の移動を容易にする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
流体のための流路を画定する、弁本体と、
前記弁本体に連結される、アクチュエータケーシングと、
前記アクチュエータケーシング内に少なくとも部分的に配置され、前記流路を通過する前記流体の流動を調整するために、前記弁本体に対する変位のために適合される、管状制御部材と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、前記アクチュエータケーシングに固定される、中心ロッドと、
前記管状制御部材内に配置され、前記中心ロッドに対して固定される、第１のバネ座と、
前記管状制御部材内に少なくとも部分的に配置され、それを貫通して前記中心ロッドが延在する開口部を画定する、第２のバネ座と、
第１のバネ座と第２のバネ座との間に配置される、バネであって、前記アクチュエータケーシングに対して所定の位置に入るように、前記管状制御部材を付勢する、バネと、
を備え、
前記第２のバネ座は、前記管状制御部材に対して固定される、バネ座アダプタと、前記バネに係合し、前記バネ座アダプタに対する変位のために適合される、シートリングとを備え、それによって前記管状制御部材内で前記バネを自己整合する、
調整器。
【請求項１６】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタに対して関節運動する、請求項１５に記載の調整器。
【請求項１７】
前記第２のバネ座は、前記シートリングが前記バネ座アダプタに対して関節運動することができるように、前記バネ座アダプタと前記シートリングとの間にボールソケット型継ぎ手を備える、請求項１５に記載の調整器。
【請求項１８】
前記バネ座アダプタは、部分的球状凸面を備え、前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、請求項１７に記載の調整器。
【請求項１９】
前記シートリングは、前記バネ座アダプタの前記部分的球状凸面に係合する、部分的球状凹面を備える、請求項１８に記載の調整器。
【請求項２０】
前記第１のバネ座と前記管状制御部材の内面との間に配置される、ナイロンガイドリングをさらに備え、前記ナイロンガイドリングは、前記第１のバネ座と前記管状制御部材との間の移動を容易にする、請求項１５に記載の調整器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５２５５４４（Ｐ２０１２−５２５５４４Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０７３５３（Ｐ２０１２−５０７３５３）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３１９０１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２６７６２
【国際公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５１０２７９０３３）エマーソン プロセス マネージメント レギュレーター テクノロジーズ インコーポレイテッド (15)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３１９０１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２６７６２
【国際公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５１０２７９０３３）エマーソン プロセス マネージメント レギュレーター テクノロジーズ インコーポレイテッド (15)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]