(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体又は液体を過熱防止するための、長手方向軸を備えたバルブ組立体であって、
入口と出口とを備え、これらの入口と出口の間に冷却液の流路が延設されたバルブ本体であって、過熱防止される気体又は液体が流れる流体導管に連結された上記バルブ本体を有し、
上記流路は、上記長手方向軸に対してほぼ直交するように延設された上記入口から延設された第１部分と、上記長手方向軸に対してほぼ平行に延設された上記出口から延設された第２部分と、を備え、
更に、上記バルブ本体に接続されたアクチュエータであって、このバルブ本体の上記流路内にのみ延び、上記流体導管の中には延びない横断可能なアクチュエータロッドを備えた上記アクチュエータと、
上記流路の第２部分内の上記出口に近接配置されたバルブシートと、
上記流路の第２部分内に配置され且つ上記横断可能なアクチュエータロッドに結合されたプラグと、を有し、上記横断可能なアクチュエータロッドは、上記プラグを上記流路の第２部分内で平行移動させ、
更に、上記バルブの出口に結合された噴霧管と、
上記噴霧管に固定された少なくとも１つの噴霧ヘッドと、を有するバルブ組立体。
【請求項２】
上記少なくとも１つの噴霧ヘッドは、上記流体導管内に設置されている請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項３】
上記少なくとも１つの噴霧ヘッドは、更に、流体入口及び噴霧出口と、筒状ハウジングの噴霧出口内に挿入され上記筒状ハウジング内に保持されたバネ荷重プランジャと、上記流体入口で上記筒状ハウジングに取り付けられたプランジャ停止部と、上記バネ荷重プランジャに取り付けられたバネ保持部と、を有する請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項４】
上記アクチュエータは空気圧駆動である請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項５】
上記アクチュエータは、電気駆動、油圧駆動、又は手動である請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項６】
上記バルブシートは、更に、上記出口内に延設された錐台を備えた円錐形状であり、上記バルブシート上に配置され且つ上記長手方向軸に対して所定角度の表面を備えた第１平面肩環部を有する請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項７】
上記プラグは、円錐形状であり、更に、このプラグ上に配置され上記長手方向軸に対して上記角度で延設された表面を備えた第２平面肩環部であって、上記プラグ及びバルブシートを密閉接触させる第２平面肩環部を備えている請求項６に記載のバルブ組立体。
【請求項８】
上記プラグ及び上記バルブシートは、ほぼ円錐形状であり、上記プラグがバルブシートに対して近接位置のとき、このバルブ組立体を通過する冷却液の流れを代数的に低減させることを許容する、請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項９】
更に、上記アクチュエータと上記流路との間に配置されたスタッフィングボックスであって、上記横断可能なアクチュエータロッドの平行移動を可能とする上記スタッフィングボックスを有する請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１０】
上記プラグ、上記バルブシート、及び、バルブ本体は、４２０ステンレス鋼、炭素鋼、ステライト（コバルト−クロム合金）、真鍮、ベリリウム−銅、又は任意の耐熱耐食性金属若しくは合金のいずれか１つから作られる請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１１】
更に、上記流体導管に近接しており上記気体又は液体を計測するための下流センサと、この下流センサの情報を受信するためのコントローラと、アクチュエータ制御機構と、を有する請求項２に記載のバルブ組立体。
【請求項１２】
上記入口及び出口はフランジ接続されている請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１３】
気体又は液体を過熱防止するための、長手方向軸を備えたバルブ組立体であって、
入口と出口とを備え、これらの入口と出口の間に冷却液の流路が延設されたバルブ本体であって、過熱防止される気体又は液体が流れる流体導管に連結された上記バルブ本体を有し、
上記流路は、上記長手方向軸に対してほぼ直交するように延設された上記入口から延設された第１部分と、上記長手方向軸に対してほぼ平行に延設された上記出口から延設された第２部分と、を備え、
更に、上記流路の第２部分内の上記出口に近接配置されたバルブシートと、
上記流路の第２部分内に配置され且つ横断可能なアクチュエータロッドに結合されたプラグと、を有し、上記横断可能なアクチュエータロッドは、上記プラグを上記流路の第２部分内で平行移動させ、上記横断可能なアクチュエータロッドは上記バルブ本体の上記流路内にのみ延び、上記流体導管の中には延びない、バルブ組立体。
【請求項１４】
長手方向軸を備えたバルブ組立体を使用して気体又は液体を過熱防止するための方法であって、
過熱防止されるべき上記気体又は液体の第１の温度を検出する工程と、
上記検出された温度をコントローラに送信する工程と、
上記バルブ組立体に連結されたバルブアクチュエータに制御信号を送信する工程と、を有し、
上記バルブ組立体は、入口と出口とを備え、これらの入口と出口の間に冷却液の流路が延設されたバルブ本体であって、過熱防止される気体又は液体が流れる流体導管に連結された上記バルブ本体を有し、上記流路は、上記長手方向軸に対してほぼ直交するように延設された上記入口から延設された第１部分と、上記長手方向軸に対してほぼ平行に延設された上記出口から延設された第２部分と、を備え、更に、上記流路の第２部分内の上記出口に近接配置されたバルブシートと、上記流路の第２部分内に配置され且つ横断可能なアクチュエータロッドに結合されたプラグとを有し、上記横断可能なアクチュエータロッドは上記バルブ本体の上記流路内にのみ延び、上記流体導管の中には延びず、上記横断可能なアクチュエータロッドは、上記プラグを上記流路の第２部分内で平行移動させ、
更に、上記信号に応じて上記プラグを上記バルブシートに近接配置する工程を有する方法。
【請求項１５】
更に、過熱防止されるべき上記気体又は液体の第２の温度を検出する工程と、
第２の検出温度を上記コントローラに送信する工程と、
上記バルブ組立体に連結された上記バルブアクチュエータに第２の制御信号を送信する工程と、
上記第２の制御信号に応じて上記プラグを上記バルブシートに近接配置する工程と、を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記バルブ組立体は、更に、上記流体導管内に設置された少なくとも１つの噴霧ノズルを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
上記アクチュエータは空気圧式アクチュエータである請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
上記プラグ及び上記バルブシートは円錐形状である請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧過熱防止装置及び方法に関する。特に、本発明は、噴霧組立体に固定された複数のノズルを備える改良された過熱防止装置のバルブ組立体に関する。本発明のバルブ組立体は、選択的に過熱流体の温度を低減し、所定の温度レベルで下流への流れを維持するために、冷却液の制御された噴射を過熱流体内に行うことを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
過熱流体は、その流体の沸点よりも温度が高い流体である。多くの産業上の用途は、飽和又は僅かに過熱された流体を使用することで最も効率的に動作するが、多くの流体発生機は過度に過熱された流体を生成する傾向がある。過度の温度（過熱）は、システムの構成品に損傷を与え、動作の効率や製造された製品の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。特定の正確な温度に過熱媒体の温度を低減するために制御された量の冷却液を噴射するプロセスは、過熱防止（desuperheating）として定義される。また、過熱蒸気の過度の熱エネルギーは、使用する装置やプロセスに損傷を与える可能性があるため、蒸気温度を厳格に制御し維持することが必要となる。蒸気の過熱防止は、蒸気の流れに冷却水を導入することにより過熱蒸気の温度を低減し制御するプロセスを指す。
【０００３】
蒸気を過熱防止するための一般的な方法は、蒸気管などを通過している間に過熱蒸気の流れの中に冷却液を噴霧又は噴射することにより行なわれる。冷却液が過熱蒸気の流れに噴霧されると、水滴が形成される。水滴は急速に過熱蒸気と混合して蒸発し、蒸気から熱エネルギーを吸収し、その温度を調節する。液滴の大きさと噴霧パターンが、過熱防止効率を決定する主要なパラメータである。従って、処理された蒸気又は任意の過熱流体に、最適な噴霧パターンによる利用可能な最小の液滴と付加的な混合制御機能とを用いて、冷却液を噴射することを許容する噴霧ノズルを使用することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過熱度は蒸気生成量によって異なるので、最も正確な調節は、噴射された水が完全に気化され、平衡状態に達しているように加熱されている下流の点での蒸気温度を検出することにより、得られる。従来、このことは非常に狭い範囲の冷却液の流量に最適化された噴霧ノズルを必要とし、流量が特定のパラメータの外側に変化した場合、結果として得られる噴霧パターンは、平衡状態が検出可能となり適切な蒸気状態が達成され得るように十分に迅速な熱伝達を与えない可能性がある。しかし、バネ荷重ノズルは、この問題の解消を可能とする。
【０００５】
蒸気又は任意の気体を過熱防止するための重要な点は、過熱蒸気又は任意の気体内に噴射される冷却液の流れを制御するバルブの性能である。バルブの主な制御要素はトリムであり、トリムは通常３つの構成部品、即ちプラグ、ケージ、及びシートで構成される。絞り調節形式のプラグにおいて、プラグはその下端上に、シートの下で外形を有している。外形部分はリフトにより流量範囲の変化を生じさせ、流れを調節する。トリムの流量特性は、プラグの断面に応じて異なる。このように、独立したユニットとして制御バルブを備えることにより、過熱防止装置のユーザに対して、設置及び保守コストを増加させる。
【０００６】
使用場所に起因して、閉位置における過熱防止装置の冷却液制御バルブの気密性のためのより厳密な要求がある。過熱防止が必要とされていないときにバルブが漏れていた場合、蒸気の無駄な冷却が損傷を引き起こしたり、蒸気を使用している機器の動作を妨げる可能性がある。ＡＮＳＩ／ＦＣＩ７０−２（米国規格協会／流体制御学会）の規格は、制御バルブのための一連のシート漏れのクラスを規定している。クラスＶは、通常、過熱防止装置の冷却液制御バルブのために特定されている。それは、金属間トリム設計のための最も限定的な漏れのクラスである。
【０００７】
動力位置決めアクチュエータは、バルブを全閉状態に保持するため、及び温度制御システムの信号に応答してバルブ閉鎖膜、プラグを任意の位置に移動するために必要である。不均衡にされたプラグの設計によるシート上の流れは、バルブの閉鎖を補助するためにバルブ入口の圧力を利用する。このことは、シート漏れの厳重な遮断を提供するためにアクチュエータから必要とされる力を大幅に減少させる。
【０００８】
バルブ内部に配置されている上記プラグの動きを生じさせるために、動力位置決めアクチュエータからバルブのプラグに至るバルブ本体を介した動作の伝達が必要である。バルブは高圧の液体を有することがあり、さらに、ステムを経由してプラグに動作を伝達するためにバルブ本体に穴が形成されているので、ステムがバルブ本体を貫通する場所で漏れを生じさせる可能性がある。漏れを防ぐ１つの方法は、スタッフィングボックスを使用することである。スタッフィングボックスは、流体から往復ステムをシールするために、グランドシールなどが使用されてもよい。
【０００９】
さらに、最小数の固有の構成部品で組み立てられることが可能な複数の構成を可能にするであろうモジュール設計による交換可能なシートリングを有することが望ましい。このことは利益幅を増加させ、修理や保守作業のためのエンドユーザによる部品交換のコストを低減するであろう。また、耐用年数を増加させ、広範囲の性能を提供するために、より耐久性のある材料を採用することが望ましい。
【００１０】
従って、独立した冷却液の制御バルブ及びそれに対応する導管組立体の必要性をなくすことによりコストを削減するために、過熱防止装置内に冷却液の制御バルブを統合することが望ましい。また、ＡＮＳＩ／ＦＣＩ７０−２  クラスＶの分類特性を満たすために、冷却液の漏れを制限することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、噴霧過熱防止装置に関する。特に、本発明は、複数のノズルを有し、所定の温度レベルで選択的に流体を維持するために、気体又は過熱流体、通常は蒸気に冷却液が制御可能に噴射される、新規の改善された噴霧管組立体を提供する。
【００１２】
本発明の可能な実施形態において、クラスＶの遮断性を有する機械式噴霧過熱防止装置（ＭＡＤＶ）が過熱媒体に冷却液を導入する。このＭＡＤＶは、流量制御部品（トリム）とバネ荷重噴射ノズルを有する噴霧管とを組み合わせたプローブ型の直接接触熱交換器である。流量制御部品は、所望の流量制御特性を有するように構成されたトップガイド型のプラグ絞りトリムを使用して冷却液の流量を調節する。トリムは、２つの部品、即ちトップガイド型のプラグとシートリングとを有している。プラグは、シートの下方に下端の外形を有している。プラグの外形部分は、プラグの位置に対して流れ面積を変化させることにより、流量特性を設定する。プラグは、ＭＡＤＶ本体の上部に圧入される交換可能なガイドインサートにより案内される。絞りは、プラグの外形部分とシートリングの内径との間で発生する。シートリングは噴霧管の上部に取り付けられている。
【００１３】
従来の複数ノズル噴霧過熱防止装置、及びバネ補助複数ノズル過熱防止装置は、いずれも、過熱防止装置の最高温度領域に配置された内部流量制御部品を有している。その結果、高い熱応力と内部部品の異なる熱膨張が、早期の動作不良／又は内部部品の早期磨耗の可能性を生じさせる。本発明は、最高温度領域の外側にトリムを配置することにより、この問題を解決している。一連の噴射ノズルは、組立体を完成させるために噴霧管の端部に取り付けられ、この組立体は、ヘッダ接続部を介して挿入される。更に、この実施形態は、複数ノズル噴霧器、及びバネ補助複数ノズル過熱防止装置で使用されるノズルよりも高い性能及びより堅牢な設計も備えたＭＡＤＶのノズルを有している。ＭＡＤＶの交換可能なシートリングとモジュール設計は、マージンを増加させ、エンドユーザのメンテナンス作業のための部品交換コストを削減し、耐用年数を伸ばすためにより耐久性のある材料の使用を可能とし、且つ、広範囲の性能をもたらすために、最小数の固有部品で組み立てられる複数の構成を可能としている。
【００１４】
各噴射ノズルは、流体入口と流体出口とを有する中央の円筒空洞を備えた筒状ハウジング内に配置されるバネ荷重プランジャを有する組立体である。また、噴射ノズルは、プランジャとハウジングとが流路を形成するようにハウジングの流体出口に挿入されたプランジャを有している。プランジャ停止部は、流体入口でハウジングに取り付けられている。バネ保持部は、プランジャに取り付けられている。少なくとも１つのバネは、ハウジングとバネ保持部との間に配置されている。
【００１５】
また、ＭＡＤＶの交換可能なシートリングとモジュール設計は、最小数の固有部品で組み立てられる複数の構成を可能としており、これらの構成は、マージンを増加させ、エンドユーザのメンテナンス作業のための部品交換コストを削減し、耐用年数を伸ばすためにより耐久性のある材料の使用を可能とし、且つ、広範囲の性能をもたらすであろう。
【００１６】
シート漏れクラスＶのバルブ組立体を使用して蒸気管内の蒸気を過熱防止するための方法が、別の可能な実施形態として開示されている。この方法は、蒸気管内の蒸気の温度を検出する工程と、その温度をコントローラに送信する工程を含む。次にコントローラは、バルブ内部のプラグに連結されたバルブアクチュエータに制御信号を送信する。バルブアクチュエータは、バルブを横断する冷却剤の流量を増加又は減少させるために、上記プラグをバルブ内部のバルブシートに近接配置する。その後、冷却液は、過熱防止を実行するために蒸気管内に噴霧ノズルで噴霧される。
【００１７】
他の可能な実施形態では、クラスＶの過熱防止システムが開示されている。このシステムは、液体又は気体を輸送する導管内の蒸気温度を検出するための手段と、上記温度をコントローラに送信するための手段と、を有する。制御手段は、バルブ内部のプラグに連結されたバルブアクチュエータに対して制御信号を送信する。バルブアクチュエータは、上記バルブを横断する冷却剤の流量を増加又は減少させるために、上記プラグをバルブ内部のバルブシートに近接配置する。噴霧手段は、過熱防止を実行するため、上記冷却液を噴霧ノズルで上記気体又は液体導管内に噴霧する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の過熱防止装置が組み込まれた蒸気ラインの概略図である。
【図２】本発明による過熱防止装置の実施形態の断面図を示している。
【図２Ａ】本発明による過熱防止装置の噴射ノズルの例を示している。
【図３】閉位置での本発明の過熱防止装置の拡大図である。
【図４】本発明の過熱防止装置のバルブで用いられているプラグの側面図である。
【図５】本発明の過熱防止装置の閉位置におけるバルブを示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態で使用されるスタッフィングボックスの例を示す断面図である。
【図７】本発明の動作中の３タイプの流量制御特性を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の多くの特徴及び利点は詳細な説明から明らかであり、従って、添付の特許請求の範囲により、本発明の真の精神及び範囲内に包含される本発明の全てのそのような特徴及び利点をカバーすることが意図されている。更に、多数の変更及び変形が当業者に容易に想到されるので、本発明を例示され説明された厳密な構成及び動作に限定することは要求されておらず、従って、本発明の範囲内に包含される全ての適切な変更及び均等物が用いられてもよい。
【００２０】
従って、本明細書における詳細な説明の記載がより良く理解されるように、そして当該技術分野への本発明による貢献がより良く理解されるように、本発明の特定の実施形態はかなり広範に概説されている。もちろん、以下に説明され、本明細書に添付された請求項の主題を形成するであろう本発明の更なる実施形態がある。
【００２１】
この点で、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その応用において、以下の説明に記載され又は図面に例示されている構成の詳細や構成部品の組み合わせに限定されないことを理解されたい。本発明は、記載された実施形態に加えて他の実施形態が可能であり、様々な方法で実行され実施されることが可能である。また、本明細書及び要約で採用された用語及び術後は、説明のためであり、限定的とみなされるべきではないことを理解されたい。
【００２２】
このように、当業者は、本開示の基礎とされている概念が、本発明のいくつかの目的を実現するための他の構造、方法及びシステムの設計のための基礎として容易に利用され得ることを理解するであろう。従って、特許請求の範囲は、本発明の趣旨及び範囲から離れない限りにおいて、その様な均等の構成を包含しているとみなされることが重要である。
【００２３】
一般に、過熱防止装置は蒸気又は蒸発した水を冷却するために使用されるが、本発明は、気体を輸送する配管又は導管内に配置可能である。ここで、更に詳細に図面を参照し、特に従来技術の過熱防止装置の概略配置を示す図１を参照する。図示されているように、気体又は液体導管２６の一部の入口上に、フランジ取付接続部２０が側壁上に設けられ、且つ、噴射ノズル３０が気体又は液体導管２６の内側に取り付けられ、冷却液が供給される。この冷却液は加圧されており、液供給ライン１７から上記冷却液が供給される。また、図示されているのは噴射ノズル３０に対する液体の流れを制御する制御バルブ組立体１５である。噴射ノズル３０は、霧化され冷却液ライン９内に噴射される冷却液の流れを制御する。冷却液の流れは、噴射ノズル３０から下流に所定距離を隔てて気体又は液体導管２６内に取り付けられた温度センサ１９に応答する機能である。温度センサ１９は、所望のセットポイントに対する温度を評価して修正信号を制御バルブ組立体１５に送信し冷却液の流れを制限又は増加させる温度コントローラ１１に、温度計測信号を送信するように機能する。好適には、温度センサ１９と噴射ノズル３０との間の距離は、蒸気の熱エネルギーの正確な測定を保証するため、液体が蒸気に噴射された後に蒸気を平衡に至らせるのに十分な距離である。従って、制御バルブ組立体１５は、冷却液ライン９内で水の流れを変化させるように機能し、気体又は液体導管２６に噴射される液体の量を調節する。
【００２４】
本発明の実施形態では、図２乃至図６に示すように、制御バルブ組立体１５は、過熱防止装置の本体内に組み込まれている。次に、図２乃至図４は、それぞれ本発明の実施形態の断面拡大図を示している。より具体的には、図２には、本発明の実施形態による機械式噴霧過熱防止（ＭＡＤＶ）装置ユニット１０が組み込まれている気体又は液体導管２６が図示されている。図２は、気体又は液体導管２６を示しており、フランジ取付接続部２０は気体又は液体導管２６の側壁に取り付けられている。図示したように、ＭＡＤＶ装置ユニット１０の本体１２は、例えば取付ボルト１４などの機械的結合を介してフランジ取付接続部２０に取り付けられている。取り付けられている冷却液入口２４は、フランジ型のコネクタである。噴霧管２１の一端は、本体１２の出口に取り付けられている。噴霧管２１の他端は、この噴霧管２１に取り付けられた噴霧ユニット２８を有している。噴霧ユニット２８は、気体又は液体導管２６に冷却液を噴霧するための少なくとも１つの噴射ノズル３０を有している。
【００２５】
本発明の実施形態では、本体１２は、主な合金化成分が炭素である炭素鋼を含む様々な材料で作ることができる。本体１２は、所望の寸法及び形状に鋳造され、鍛造され、又は機械加工されることが可能である。また、バルブが配置される際の圧力及び温度要求に応じて、材料の選択は、ＷＣ６、ＷＣ１２、ＷＣ１２Ａ若しくは他の任意の適当な金属、合金、又はプラスチックなど、炭素鋼の代替となる配合物の組成に変更可能である。
【００２６】
図２ａを参照すると、噴射ノズル３０の構成の例であり、この噴射ノズル３０は、中央円筒空洞を備えた筒状ハウジング３２内に保持されるバネ荷重プランジャ３１を備えた組立体を有してもよい。図示したように、各ノズル３０は、流体入口３３及び流体出口３４を有している。また、噴射ノズル３０は、プランジャとハウジングとが流路を形成するようにハウジングの流体出口に挿入されたプランジャも有している。更に、各噴射ノズル３０は、流体入口でハウジングに取り付けられているプランジャ停止部を有している。バネ保持部はプランジャに取り付けられており、加圧されていない液体が存在するときに噴射ノズルを閉鎖するように機能する。
【００２７】
次に図４を参照すると、１つの非限定的な実施形態に基づき配置されたプラグの断面図が示されている。プラグ１８は、バルブステム３７ｂに接続され、ピン３７ｃで適切な位置に固定されている。プラグ１８は、ほぼ円錐形をしている。図２に示したように、バルブステム３７ｂの反対側は、アクチュエータ制御棒３７ａに接続されている。図２に戻り、アクチュエータ制御棒３７ａの反対側は、空気圧式バルブアクチュエータ３６に接続されている。空気圧式バルブアクチュエータ３６は、温度コントローラ１１により提供される制御命令に基づいて様々な位置にプラグ１８を移動させる。前述のプラグの並進及び位置決めは、アクチュエータ制御棒３７ａとバルブステム３７ｂとの間に形成されるリンケージ組立体を経由して行われる。プラグ１８は、バルブシート１６の上方且つ内側に配置されている。また、バルブシート１６の形状は、バルブの出口近傍に小さい方の錐台を有し、且つ、バルブ本体の内側に大きい方の錐台を備えた、ほぼ円錐形である。プラグ１８とバルブシート１６とは、これらが類似している限り任意の形状にされ得る。例えば、プラグがブロックであり、且つ、バルブシートが対応する四角形であってもよい。すなわち、このブロックがバルブシート上に"設置"されているとき、バルブを通る流れは制限される。
【００２８】
１つの好適な実施形態では、プラグ１８は軟化焼鈍された４２０ステンレス鋼で作られ得る。この合金は優れた耐食性と優れた耐摩耗性の両方を提供する。また、これはカトラリーグレードのマルテンサイト系ステンレス鋼としても知られている。バルブシート１６も、この材料から作られ得る。これに代えて、プラグ１８及びバルブシート１６は、炭素鋼、ステライト（コバルト−クロム合金）、真鍮、ベリリウム−銅又は任意の耐熱耐食性金属又は合金などの、他の材料から作られてもよい。
【００２９】
図４に示したように、バルブシート１６は噴霧管２１に密着されている。また、図示されているように、Ｃリング１６ａは、漏れ防止シールを確実にするため、シートリング１６と噴霧管２１との間に配置されている。Ｃリングは、原則的に、側面が開いた金属Ｏリングである。Ｏリングとは対照的に、Ｃリングは、リーク率の変化がわずかでありながら、その圧縮のためにＯリングの約半分の負荷しか必要としない。その結果、要求されるＯリングの圧力及び温度特性を保持しながら、フランジの変位に対して低感度なジョイントが得られる。Ｃリングキーは様々な材料から作られ得る。しかし、１つの好適な実施形態、例えば、１つの好適な材料は、時効硬化を可能とするためにニオブが添加されたニッケル−クロム−鉄−モリブデンであるアロイ７１８などの、強靭合金である。
【００３０】
上述したように、プラグ１８は、バルブステム３７ｂの位置を変更することにより、バルブ組立体を介して冷却液の流れを調節する。本発明に包含されるＭＡＤＶ装置ユニット１０の１つの実施形態は、空気圧式制御バルブアクチュエータを使用しているが、電気、油圧、及び手動のアクチュエータも使用され得る。図２に戻り、空気圧式バルブアクチュエータ３６は、スプリング−ダイヤフラム空気圧式アクチュエータの形式であり、本発明の実施形態に従って図示されている。空気圧式バルブアクチュエータ３６のこの形式は、しばしば、その信頼性と設計のシンプルさに起因して好適である。電気及び電気−油圧アクチュエータは、例えば、空気供給源が使用できず、若しくは空気圧式アクチュエータ内の凝縮水を凍結させ得る雰囲気温度を有する環境、又は、著しく大きいステム力が必要とされる環境において、本発明で使用可能である。
【００３１】
バルブシート１６に対するプラグ１８の位置は、アクチュエータに冷却液の流れを調節させる。例えば、プラグ１８がバルブシート１６上に設置されるとき、ＭＡＤＶ装置ユニット１０を通る冷却液の流れは皆無である。また、プラグ１８がシートリング１６から離されると、冷却液が流れ始める。プラグ１８の形状及びバルブシート１６の形状は、所定の冷却液の流動特性を提供するために選択されている。例えば、プラグ１８の移動量又はストローク量は、噴霧管２１に流れる冷却液の流れに直接比例し得る。ＭＡＤＶ装置ユニット１０のプラグ１８が、プラグの（全閉位置からの）移動距離の４分の３まで開かれている場合、ＭＡＤＶ装置ユニット１０を通過する流量はバルブが完全に開かれている場合の７５％になるであろう。
【００３２】
次に図７を参照すると、プラグ１８とバルブシート１６との形状及び寸法に基づく３つの代数的流量特性を示す線図である。プラグ１８の移動量の割合はｘ軸を基準とし、Ｃｖの割合はｙ軸を基準としている。Ｃｖはバルブの流れのための尺度であり、単位時間当たりの流量として定義されている。Ｃｖは、バルブ前後の圧力降下が１ポンド毎平方インチ(p.s.i.)の条件で、華氏６０度（摂氏１５．６度）の水の米ガロン毎分(g.p.m.)で計算されてもよい。Ｃｖは式（１）によって計算されることができる。
【００３３】
Cv = g.p.m./√(全開時の圧力降下)    式（１）
【００３４】
線形プロット”Ｌ”は、バルブの流量とバルブ内のプラグ１８の位置との間の考えられる線形関係を示している。修正された放物線プロット”Ｍ”は、バルブ内のプラグ１８の位置に対するバルブの流量の考えられる修正された放物線状の関係を示しており、イコールパーセントのプロット”Ｅ”は、バルブの流量とバルブ内のプラグ１８の位置との間の考えられるイコールパーセントの関係を示している。
【００３５】
ＭＡＤＶ装置ユニット１０の動作中、完全な開放位置にある間、冷却液の流量は最大流量である。バルブが閉位置に移行されると、プラグ１８はバルブシート１６に向かって並進し、冷却液の流量を減少させる。プラグ１８が完全にシートリング１６に固定されると、冷却液の流れが完全に止められ、バルブが閉鎖される。図５に示すように、バルブシート１６の上部は、プラグ肩部１９ａに合致するシートリング肩部１８ａを有している。そのため、バルブが閉位置（固定位置）にあるとき、シートリング肩部１８ａ及びプラグ肩部１９ａは、相互に接触して密閉している。
【００３６】
上述の閉位置では、本発明を適用した過熱防止装置は、ほとんど又は全く漏れを生じさせない。例えば、クラスＶの等級を取得するため、ＡＮＳＩ／ＦＣＩの分類により定義されているように、許容漏れは、毎分、オリフィス径１インチ当たり、且つ、差圧１p.s.i.当たりで５×１０ｍｌに制限されている。また、バルブは、差圧５０p.s.i.且つ華氏１２５度（摂氏５１．７度）で動作しなければならない。
【００３７】
図６を参照すると、ＭＡＤＶ装置ユニット１０を動作させる際、空気圧式バルブアクチュエータ３６からバルブのプラグ１８に長手方向の動作を伝達する必要がある。しかし、ＭＡＤＶ装置ユニット１０の上述の設計のため、この伝達は、所定圧力の液体を含んでいるバルブの本体を介して行われる。従って、本発明の実施形態は、バルブステム３７ｂの摺動部品間における冷却液の漏れの可能性を防ぐために、スタッフィングボックスを使用してもよい。スタフィングボックスは、グランドシールなどであり、流体に対して回転又は往復シャフトをシールするために用いられる。
【００３８】
図６は、図示された本発明の実施形態に基づき、動荷重が負荷されたスタッフィングボックスを示してる。図示のように、スタッフィングボックスは、本体１２に固定されている。スタッフィングボックス６２は、バルブステム３７ｂのためにより良い案内を提供する延長されたガイドブッシュ７１を有している。更に、スタッフィングボックス６２は、編組のグラファイトパッキン７０ａの第１層と、それに続く３層のバネグラファイトパッキン７０ｂと、ブッシュ７１の上方に配置された編組のグラファイトパッキン７０ａの他の層を有している。圧縮リング６８は、所定位置で上述のパッキン層を保持している。一方、圧縮リングポジショナ６６は、所定位置に圧縮リング６８を保持する。第１ワッシャー６４は、その中央にボルト６３を備えた圧縮リングポジショナ６６の上に配置される。第１ワッシャー６４の反対側には、６枚の皿バネ６５が、動荷重の３つの凹状モジュールを形成するように配置されている。第２ワッシャー６４は６枚の皿バネ６５の上部に配置され、この組立体は、ボルト６３により所定位置に固定されている。
【００３９】
図６に示すように、編組のグラファイトパッキン７０ａの第１層及び最後の層は、３層のバネグラファイトパッキン７０ｂと共に、本体１２及びバルブステム３７ｂに対して圧縮され、水密を形成する。このパッキン及び結果として生じるシールは、バルブステム３７ｂを上下に移動可能としている。他のパッキンの構成も、本発明の趣旨から離れることがない限り用いられることができる。例えば、バネ形式のパッキンは、ＰＴＦＥやその他の低摩擦且つ耐久性のある材料で置換可能である。
【００４０】
動作中、スタッフィングボックスは極端な温度変化や振動力にさらされる可能性がある。時間が経過すると、最終的にパッキンをまとめて保持しているボルトは緩み、パッキンの性能に影響するであろう。第１の解決法は、技術者に定期検査を実施させ、所定のトルク値に戻すためにボルトを調整することである。最初の場所におけるボルトの緩みを防止するための代替の解決法は、スタフィングボックスに動荷重を負荷することで実現される。動荷重は、振動の吸収及び温度変化の補償を支援する６枚の皿バネ６５を使用することにより実現される。本発明は、動荷重なしに使用されても良いが、上述したように、その場合は定期的なメンテナンスが必要になるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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