(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、
前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、
前記共通ポートと前記排出ポートとの間で延長する流出経路と、
前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、
前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、
前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートを画成するダイヤフラム組立体であって、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが密閉状態で前記制御要素に係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応された、ダイヤフラム組立体と、
前記流出ポートが前記制御要素から離間するとき前記流出経路に沿った流体の流れを制限するために前記本体内に配置された少なくとも１つの制流器であって、前記流出経路に対して複数の別個の流出容量を定めるために前記本体に対する複数の位置の間で選択的に操作可能である少なくとも１つの制流器と、
を備える流体流れ制御装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの制流器は、前記本体内において前記流出経路に沿って配置され且つ前記複数の別個の流出容量を定めるために複数の位置の間で移動可能であるトリムカートリッジを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記トリムカートリッジは前記複数の別個の流出容量を定めるために複数の位置の間で回転可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記トリムカートリッジは、前記本体により担持される異なる寸法の複数の流出伝達通路に流体連通する異なる寸法の複数の流出入口通路を備え、それにより前記トリムカートリッジの前記複数の位置のそれぞれに対する前記流出容量は、前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路と前記本体により担持される前記複数の流出伝達通路との間の特定の位置合わせに依存する、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路のそれぞれは円筒形ボアを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路の半分は第１直径を備え、前記複数の流出入口通路の半分は前記第１直径とは異なる第２直径を有する、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記本体により担持される前記複数の流出伝達通路の半分は第３直径を備え、前記複数の流出伝達通路の半分は前記第３直径とは異なる第４直径を有する、請求項４から請求項６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記制流器の前記位置を示す指標をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、
前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、
前記共通ポートと前記排出ポートとの間で延長する流出経路と、
前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、
前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、
前記本体内に配置されたトリムカートリッジであって、流出ポートが前記制御要素から離間するときに流体の流れを前記流出経路に沿って誘導するために複数の流出入口通路を画成し、前記流出経路に対して複数の別個の流出容量を定めるために前記本体内において複数の位置の間で回転可能である、トリムカートリッジと、
を備える流体流れ制御装置。
【請求項１０】
前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路のそれぞれは円筒形ボアを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路は寸法が異なる、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記本体内に配置され且つ前記複数の流出入口通路に流体連通する異なる寸法の複数の流出伝達通路をさらに備え、それにより前記トリムカートリッジの前記複数の位置のそれぞれに対する前記流出容量は前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路と前記複数の流出伝達通路との間の特定の位置合わせに依存する、請求項９から請求項１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の流出入口通路の半分は第１直径を備え、前記複数の流出入口通路の半分は前記第１直径とは異なる第２直径を有する、請求項９から請求項１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の流出伝達通路の半分は第３直径を備え、前記複数の流出伝達通路の半分は前記第３直径とは異なる第４直径を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記本体内における前記トリムカートリッジの前記位置を示す指標をさらに備える、請求項９から請求項１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートを画成するダイヤフラム組立体であって、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが密閉状態で前記制御要素に係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応された、ダイヤフラム組立体をさらに備える、請求項９から請求項１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、
前記本体内において配置され且つ前記共通ポートと前記排出ポートとの間に流体連通を提供する複数の流出伝達通路と、
前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、
前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記複数の流出伝達通路に沿って延長する流出経路と、
前記本体内で回転可能に配置され且つ複数の流出入口通路を画成するトリムカートリッジであって、前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路のそれぞれは前記複数の流出伝達通路のうちの１つと流体連通する、トリムカートリッジと、
を備え、
前記複数の流出伝達通路および流出入口通路は、前記流出流路の流出容量が、前記トリムカートリッジを前記本体に対して複数の位置の間で回転させることにより、複数の別個の流出容量の間で調節されることができるよう、寸法が異なる、
流体流れ制御装置。
【請求項１８】
前記複数の流出伝達通路および流出入口通路のそれぞれは円筒形ボアを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路の半分は第１直径を備え、前記複数の流出入口通路の半分は前記第１直径とは異なる第２直径を有する、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記本体における前記複数の流出伝達通路の半分は第３直径を備え、前記複数の流出伝達通路の半分は前記第３直径とは異なる第４直径を有する、請求項１７から請求項１９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２１】
前記本体に対する前記トリムカートリッジの前記位置を示す指標をさらに備える、請求項１７から請求項２０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２２】
前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、
前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、
をさらに備える、請求項１７から請求項２１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２３】
前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートを画成するダイヤフラム組立体であって、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが密閉状態で前記制御要素に係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応された、ダイヤフラム組立体をさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は流体流れ制御システムに関し、さらに詳細には、流体流れ制御システムにおける制御バルブ性能を向上させるためのボリューム流れブースタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気、天然ガス、オイル、プロパン、その他等の流体の流れを制御するためのシステムが一般に当該技術分野において知られている。これらのシステムは、多くの場合、流体の様々な流動パラメータを制御するために制御バルブを少なくとも１つ備える。典型的な制御バルブは、例えば流体の流れを制御するために流路内に移動可能に配置されたバルブプラグ等の制御要素を備える。係る制御要素の位置は、当該技術分野において周知のように、ピストンアクチュエータまたはダイヤフラムベースのアクチュエータ等の空気式アクチュエータを介してポジショナにより制御されることが可能である。従来のポジショナは、例えば開放位置と閉止位置との間で制御バルブの制御要素を駆動するために、空気信号をアクチュエータに伝達する。一方、標準的ポジショナが制御バルブを駆動することができるスピードはアクチュエータおよび制御バルブの寸法に部分的に依存する。例えば、より大型のアクチュエータ／制御バルブは駆動されるにあたり典型的により長い時間が必要となる。
【０００３】
したがって、係るシステムにおいてはポジショナとアクチュエータとの間に配置された１つまたは複数のボリュームブースタが追加的に用いられる。ボリュームブースタはポジショナから送られる空気信号の容積を増幅し、それによりアクチュエータが制御バルブの制御要素を駆動するスピードを高めるために用いられる。従来のボリュームブースタは、特定の用途に適合させるために特定のボリュームブースタが制御システムに設置され得るよう、様々な容量で提供される。用途が変わった場合、ボリュームブースタは、異なる容量を有する異なるボリュームブースタと交換されることが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の原理にしたがって構築された流体流れ制御装置の１つの実施形態は、本体、供給経路、流出経路、供給ポート、制御要素、ダイヤフラム組立体、および少なくとも１つの制流器を備える。本体は流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える。供給経路は流入ポートと共通ポートとの間で延長する。流出経路は共通ポートと排出ポートとの間で延長する。供給ポートは本体内において流入ポートと共通ポートとの間の供給経路に沿って配置される。制御要素は本体内において配置され、供給経路を閉止するために密閉状態で供給ポートに係合する閉止位置と供給経路を開放するために供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応される。ダイヤフラム組立体は共通ポートと排出ポートとの間の流出経路に沿って配置された流出ポートを画成する。ダイヤフラム組立体は、流出経路を閉止するために流出ポートが密閉状態で制御要素に係合する閉止位置と流出経路を開放するために流出ポートが制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応される。少なくとも１つの制流器は、流出ポートが制御要素から離間するとき、流出経路に沿った流体の流れを制限するために本体内において配置される。少なくとも１つの制流器は、流出経路に対する複数の別個の流出容量を定めるために、本体に対して複数の位置の間で選択可能に操作され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の原理にしたがって構築されたボリュームブースタを備える単動バネ・ダイヤフラムアクチュエータ組立体の概略図である。
【図２】本開示の原理にしたがって構築されたボリュームブースタの１つの実施形態の側断面図である。
【図３】本開示の原理にしたがって構築されたボリュームブースタの他の実施形態の側断面図である。
【図４】図３のボリュームブースタの流出制御リングおよびトリムカートリッジの斜視図である。
【図５】５Ａ〜５Ｄは図３および図４の流出制御リングおよびトリムカートリッジの４つの異なる動作状態の概略平面図である。
【図６】本開示の原理にしたがって構築された２つのボリュームブースタを備える複動ピストンアクチュエータ組立体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書において説明される実施例すなわち実施形態は、網羅的であることを意図するものではなく、また開示された正確な形態（単数または複数）に本発明の範囲を限定することを意図するものではない。むしろ、以下の説明は１つまたは複数の好適な実施形態の例を当業者に提供するために選択されたものである。
【０００７】
図１は本開示の原理にしたがって構築された単動バネ・ダイヤフラムアクチュエータ組立体１０の概略図を提供する。特に、アクチュエータ組立体１０はアクチュエータ１２、ポジショナ１４、ボリュームブースタ４４、レギュレータ１８、および制御器２０を備える。アクチュエータ１２は、例えば流体分配システムまたは他の流体処理システム等のシステムを通る流体の流れを制御するために可動式制御要素が装備された制御バルブ（図示せず）に動作可能に接続されるよう適応される。
【０００８】
ボリュームブースタ４４は、流入ポート１０８、共通ポート１１０、制御ポート１３０、および排出ポート１４６を備える。ポジショナ１４は流入口３８および流出口４０を備える。アクチュエータ１２はブースタ連通ポート４２を備える。アクチュエータ１２、ポジショナ１４、ボリュームブースタ４４、およびレギュレータ１８は、複数の流体ラインを介して相互に連通する。特に、レギュレータ１８は、第１供給ラインＬ１’および第２供給ラインＬ１”に分岐される供給ラインＬ１を介してポジショナ１４およびボリュームブースタ４４に流体連通する。ポジショナ１４の流出口４０は出力信号ラインＬ２を介してボリュームブースタ４４の制御ポート１３０に流体連通する。ボリュームブースタ４４の共通ポート１１０は制御ラインＬ３を介してアクチュエータ１２のブースタ連通ポート４２に流体連通する。
【０００９】
より詳細に説明されるように、第１供給ラインＬ１’はポジショナ１４の流入口３８に供給圧力を伝達するよう適応され、第２供給ラインＬ１”はボリュームブースタ４４の流入ポート１０８に供給圧力を伝達するよう適応される。供給圧力は例えば圧縮器等の圧力源からレギュレータ１８を介して供給ラインＬ１に提供されることが可能である。加えて、ポジショナ１４はアクチュエータ１２の動作を制御するために出力信号ラインＬ２を介して空気制御信号をボリュームブースタ４４に伝達するよう適応される。
【００１０】
例えば電気接続Ｅ１を介して制御器２０から受け取られた電気信号に基づいて、ポジショナ１４は出力信号ラインＬ２を介してボリュームブースタ４４の制御ポート１３０に空気信号を送信する。空気信号は、制御バルブ（図示せず）を作動させることをアクチュエータ１２に対して命令するために、ボリュームブースタ４４を通過する。典型的には、ポジショナ１４は比較的穏やかな圧力の空気信号を生成するよう適応される。したがって、アクチュエータ１２の寸法および／またはアクチュエータ１２が制御バルブを駆動する所望のスピードに応じて、ボリュームブースタ４４は後に説明されるように供給ラインＬ１から供給される付加的流体を用いて空気信号を補足するよう作動されることができる。
【００１１】
図１において示される実施形態において、アクチュエータ１２は、ダイヤフラム筐体２６内に収容されたダイヤフラム２２およびバネ２４を備えるフェイルアップアクチュエータを備える。ダイヤフラム２２は筐体２６を頂部キャビティ２６ａおよび底部キャビティ２６ｂに分割する。バネ２４は筐体２６の底部キャビティ２６ｂ内に配置され、ダイヤフラム２２を上方に付勢する。したがって、ポジショナ１４が出力信号ラインＬ２を介して空気信号をボリュームブースタ４４に送ると、空気圧力はブースタ連通ポート４２を介してアクチュエータ１２の頂部キャビティ２６ａに導入され、それによりダイヤフラム２２が下方に移動される。次いでこの下方移動は、当該技術分野において理解されているように、関連する制御バルブ（図示せず）の制御要素の対応する運動へと変換される。
【００１２】
好適には、筐体２６は、ダイヤフラム２２が下方に移動すると底部キャビティ２６ｂ内に含まれる流体が筐体２６から排出されるよう、１つまたは複数の排出口２８を備える。係る排出はダイヤフラム２２の下向き方向の移動を支援する。アクチュエータ１２を上方に駆動するにあたり、ポジショナ１４は、バネ２４がダイヤフラム２２を上方に移動させるよう、空気信号を送ることを停止するかまたは空気信号の圧力を低下させる。ダイヤフラム２２が上方に移動すると、筐体２６の上方のキャビティ２６ａ内において蓄積された圧力は制御ラインＬ３を通ってボリュームブースタ４４に流出し、排出ポート１４８から大気中に流出する。係る大気中への流出により、ダイヤフラム２２の上向き方向の移動が支援される。
【００１３】
図２を参照して、本発明にしたがって構築されたボリュームブースタ４４の１つの実施形態について説明する。ブースタ４４は、２００５年４月１５日に出願された「Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｂｏｏｓｔｅｒ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｖａｌｖｅ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」を発明の名称とする米国特許出願整理番号第１１／１０７，０７３に記載のボリュームブースタのうちの１つの修正版として構築されることができる。なお、同特許出願は参照することにより本明細書に援用される。しかしながら、その詳細は本明細書において完全に説明される。
【００１４】
ブースタ４４は一般に流入チャンバ１０２および共通チャンバ１０４を有する本体１００を備え、流入チャンバ１０２および共通チャンバ１０４は供給ポート１０６を介して相互に連通する。流入チャンバ１０２は、本体１００の外部に開放された一方端において流入ポート１０８を備える。流入チャンバ１０２はその内側端部において供給ポート１０６に連通する。共通チャンバ１０４は供給ポート１０６に連通し、共通ポート１１０において本体１００の外部に開放される。流入チャンバ１０２および流入ポート１０８は図１の例において第２供給ラインＬ１”を介してレギュレータ１８に連通する。共通チャンバ１０４は制御ラインＬ３を介してアクチュエータ１２に連通する。
【００１５】
バイパス制限通路１１２は共通チャンバ１０４に連通しバイパス調節ネジ１１４を有する。バイパス調節ネジ１１４を調節することにより、ボリュームブースタ４４の体積ブースト機能を実装する必要なしに、小体積の流体がポジショナ１４からブースタ４４を通ってアクチュエータ１２に移動することが可能となる。ブースタ４４間の圧力差がより大きい場合、後に説明するように、ブースタ４４が作動されることとなる。
【００１６】
供給バルブ１１６が流入チャンバ１０２内において供給ポート１０６に近接して配置される。供給バルブ１１６はこの例においてステム１１８の１部分上に一体的に、すなわち一体部品として担持され、バネ１２２により供給ポート１０６の座１２０に対して閉止位置に比較的緊密に付勢される。
【００１７】
キャビティ１２４が、この例では、本体内において、流入チャンバ１０２および共通チャンバ１０４と供給ポート１０６との上方に提供される。流出通路１２６が、キャビティ１２４の流出チャンバ区域１２８と共通チャンバ１０４との間に流体連通を可能とするために、本体１００内において提供される。ブースタ４４の制御ポート１３０は、ポジショナ１４からの出力信号ラインＬ２（図１において示される）とキャビティ１２４の上方の信号チャンバ区域１３２との間に流体連通を提供する。
【００１８】
バイパスポート１３３はバイパス通路１１２と制御ポート１３０との間に流体連通を提供する。したがって、ポジショナ１４が、アクチュエータ１２を動かすために、加圧された流体をブースタ４４に制御ポート１３０を通して送ると、流体は上方信号チャンバ１３２に流入しバイパスポート１３３を通過する。流体の圧力がブースタ４４を作動させるには十分に高くない場合、本明細書において後に説明されるように、流体は、バイパスポート１３３およびバイパス制限通路１１２のみを通過して共通チャンバ１０４に流入する。そこから、流体はアクチュエータ１２に移動する。もちろん、ブースタ４４が作動していないため、アクチュエータ１２を動かすことは比較的長い時間がかかることとなる。
【００１９】
ブースタ４４を作動させるために、ブースタ４４は、キャビティ１２４内に配置され且つキャビティ１２４を流出チャンバ１２８と信号チャンバ１３２とに分割するフローティングダイヤフラム組立体１３４を備える。ダイヤフラム組立体１３４はダイヤフラム１３８および１４０のペアにより挟まれたフローティングマニホールド１３６を備える。マニホールド１３６は中央開口部１４２と、中央開口部１４２から径方向外向きに延長する複数の径方向通路１４４とを備える。開示される実施形態においては８つの径方向通路１４４が存在し、そのうちの５つのみが図２の断面図において図示される。径方向通路１４４はダイヤフラム１３８および１４０の間でマニホールド１３６の周りに延長する環状通路１４６に流体連通する。環状通路１４６は本体１００外部の大気中に流体を放出する排出ポート１４８にさらに流体連通する。
【００２０】
流出バルブ１５０は供給バルブ１１６の反対側においてバルブステム１１８上に担持される。流出ポート１５２がマニホールド１３６の底部において提供され、キャビティ１２４の流出チャンバ区域１２８とマニホールド１３６の中央開口部１４２との間に流体連通を提供する。流出バルブ１５０は流出ポート１５２を閉止するために座１５４に対して当接する。バネキャビティ１５６がダイヤフラム組立体１３４の上方に提供され、流出ポート１５２を閉止するために流出バルブ１５０に対してフローティングダイヤフラム組立体１３４を下方に付勢するバネ１５８を収容する。流出バルブ１５０が閉止されると、キャビティ１２４の流出チャンバ区域１２８は排出ポート１４８に流体連通しない。開放時、ブースタ４４の共通チャンバ１０４は、流出チャンバ区域１２８およびダイヤフラムマニホールド１３６を通って排出ポート１４８に流体連通し、それによりボリュームブースタ４４の「流出経路」が画成される。
【００２１】
上記に加えて、ブースタ４４は１つまたは複数のプラグ１６１を備える。なお、プラグ１６１は図２において仮想線で示される。プラグ１６１はダイヤフラム組立体１３４のマニホールド１３６の１つまたは複数の径方向通路１４４内に配置される。プラグ１６１は、対応する径方向通路１４４を完全に密閉し流体が通過することを妨げる１／８”ＮＰＴパイププラグ等のプラグから成る。図示される実施形態においては、１つまたは複数のプラグ１６１は、２つの径方向通路１４４を密閉する２つのプラグ１６１を備える。一方、後に説明されるように、流出プロセス中においてマニホールド１３６を通る異なる流れ容量を達成するために、任意個数の径方向通路１４４がプラグ１６１により満たされ得ることを理解すべきである。
【００２２】
作動中、アクチュエータ１２を下向き方向に作動するにあたり、ポジショナ１４は空気信号をボリュームブースタ４４に送る。空気信号の圧力の大きさに応じて、信号がアクチュエータ１２を単独で作動させる（上述のように）か、または信号がボリュームブースタ４４を作動させ、ブースタ４４の流入ポート１０８を介してレギュレータ１８から供給される流体圧力により信号が補足されるか、のいずれかである。
【００２３】
例えば、加圧された信号は、アクチュエータ１２を作動させる一方で、信号チャンバ１３２にも提供される。説明のために、ボリュームブースタ４４間の圧力差は、ダイヤフラム組立体１３４間で生じる圧力差、すなわちキャビティ１２４の信号チャンバ１３２と流出チャンバ区域１２８との間の圧力差として定義される。流出チャンバ区域１２８が本体１００の共通チャンバ１０４と（流出通路１２６を介して）常に流体連通するため、ボリュームブースタ４４間の圧力差は信号チャンバ１３２と共通チャンバ１０４との間に生じる圧力差としても定義されると言うことができる。
【００２４】
ボリュームブースタ４４間の圧力差がごくわずかである場合、供給バルブ１１６および流出バルブ１５０は図２において示される閉止位置に留まる。すなわち、供給バルブ１１６は供給ポート１０６の座１２０に密閉状態で係合し、流出バルブ１５０は流出ポート１５２の座１５４に密閉状態で係合する。係る配置により、ダイヤフラム組立体１３４は静的無負荷位置に留まる。この位置は、供給ポート１０６に係合するよう供給バルブ１１６を付勢するバネ１２２および流出バルブ１５０に係合するようダイヤフラム組立体１３４を付勢するバネ１５８によっても支援される。この状況においては、ボリュームブースタ４４を通して送られる空気信号は、上述のようにアクチュエータ１２を単独で作動させる。
【００２５】
それとは対比的に、ボリュームブースタ４４間における実質的な圧力差は、図２において示されるボリュームブースタ４４の方向に対して、ダイヤフラム組立体１３４を上方または下方に移動させるに十分大きい圧力差である。
【００２６】
作動中において正の圧力差状態は、ポジショナ１４が制御ポート１３０に高い圧力信号を伝達する場合等の、キャビティ１２４の流出チャンバ区域１２８における圧力よりも信号チャンバ１３２における圧力が実質的に高い場合に達成される。この正の圧力差状態は例えば制御器２０がポジショナ１４に対してアクチュエータ１２を下向き方向に駆動することを命令するときに生じ得る。高い圧力信号により、フローティングダイヤフラム組立体１３４は下方に付勢され、その結果、供給バルブ１１６および流出バルブ１５０は下方に移動され、それにより、流出ポート１５２は流出バルブ１５０に着座した状態に保たれ、供給バルブ１１６は供給ポート１０６の座１２０から離れる方向に移動する。このようにボリュームブースタ４４は「供給経路」を開放する。これにより、レギュレータ１８からボリュームブースタ４４を介してアクチュエータ１２への流体流のブーストが提供される。特に、供給ポート１０６が開放されるため、レギュレータ１８からの流体は流入チャンバ１０２に流入し、次いで供給ポート１０６および共通チャンバ１０４を通り共通ポート１１０を介してアクチュエータ１２に流入する。再び、共通チャンバ１０４も流出通路１２６を介してキャビティ１２４の流出チャンバ区域１２８と不断の流体連通にあるため、共通チャンバ１０４における圧力もダイヤフラム組立体１３４の下方ダイヤフラム１４０上に伝達される。
【００２７】
制御器２０がポジショナ１４に対してアクチュエータ１２を上方に戻すよう駆動することを命令すると、ポジショナ１４はボリュームブースタ４４に伝達される空気信号の圧力を低下させてもよい。このことにより、信号チャンバ１３２における圧力は低下され共通チャンバ１０４における圧力と等しくなる。ダイヤフラム組立体１３４は上昇し始め、バネ１２２は、供給バルブ１１６が供給ポート１０６の座１０２に対して再び着座し、それにより「供給経路」が閉止されるよう、ステム１１８を介して一緒に固定された供給バルブ１１６および流出バルブ１５０を上方に戻る方向に付勢する。
【００２８】
ひとたび「供給経路」が閉止されると、供給バルブ１１６および流出バルブ１５０はさらに上方に移動することが不可能となるが、共通チャンバ１０４からの逆圧によりダイヤフラム組立体１３４はバネ１５８の力に抗してさらに上方に移動される。このことにより、ダイヤフラム組立体１３４により担持される座１５４は流出バルブ１５０から離れる方向に移動され、流出ポート１５２が開放される。流出ポート１５２が開放状態にあるとき、ボリュームブースタ４４は「流出経路」を共通チャンバ１０４と排出ポート１４８との間に画成する。すなわち、共通チャンバ１０４における加圧された流体は本体１００における流出通路１２６を介してキャビティ１２４の流出チャンバ区域１２８に、次いでマニホールド１３６における中央開口部１４２を通り、径方向通路１４４を通って、排出ポート１４８から大気中へと移動する。ひとたび共通チャンバ１０４における圧力がバネ１５８の力と等しくなると、ダイヤフラム組立体１３４は下方に戻り、座１５４は流出バルブ１５０に対して着座し、その結果、「流出経路」が閉止される。
【００２９】
上述のように、バイパス調節ネジ１１４は、先ほど説明したようにポジショナ１４からの異なる圧力がボリュームブースタ４４を作動させるよう、調節されることができる。例えば、バイパス調節ネジ１１４が制御ポート１３０と共通チャンバ１０４へのバイパス制限通路１１２との連通を略完全に閉塞する場合、ポジショナ１４からの比較的低い圧力がボリュームブースタ４４を作動させることができる。これは、ポジショナ１４により伝達される圧力の略全部が信号チャンバ１３２に流入し、ダイヤフラム１３８を圧迫し、それによりダイヤフラム組立体１３４と供給バルブ１１６および流出バルブ１５０とが下方に押され、その結果、供給ポート１０６が開放されることにより「供給経路」が開放されるためである。それとは対比的に、バイパス調節ネジ１１４を調節することにより大きい体積の流体がバイパス制限通路１１２を通って共通チャンバ１０４に流れることが可能となる場合、より低い流体圧力がダイヤフラム組立体１３４の上方ダイヤフラム１３８を圧迫することとなり、ボリュームブースタ４４はポジショナ１４からの圧力が比較的高い場合にのみ作動することとなるであろう。
【００３０】
この種類のボリュームブースタは、一般に、流出容量および供給容量を有するものとして特徴付けられることができる。流出容量は、流出ポート１５２が開放されているときに「流出経路」に沿って、すなわち共通チャンバ１０４から排出ポート１４８に、移動することができる流体の最大体積として説明されることができる。供給容量は、供給ポート１０６が開放されているときに「供給経路」に沿って、すなわち流入チャンバ１０２から共通チャンバ１０４に移動することができる流体の最大体積として説明されることができる。
【００３１】
図２において示されるボリュームブースタ４４の流出容量は、少なくとも部分的に、本体１００における流出通路１２６およびマニホールド１３６における径方向通路１４４等の「流出経路」の幾何学的形状および寸法に依存する。すなわち、「流出経路」の形状および寸法は「流出経路」の流体流れ抵抗に影響を与え、次いで「流出経路」の流体流れ抵抗が流出容量に影響を与える。
【００３２】
例えば、マニホールド１３６における径方向通路１４４の寸法および個数は「流出経路」の流体流れ抵抗に寄与し、「流出経路」の流体流れ抵抗は「流出経路」の容量、すなわち流出容量に直接影響を及ぼす。上述のように、ボリュームブースタ４４の本実施形態は、８つの径方向通路１４４を有するマニホールド１３６を備えるものとして説明される。なお、８つのうち２つがプラグ１６１により密閉される。これらのプラグ１６１は「流出経路」に沿って流れる流体がこれら２つの径方向通路１４４を通って流れることを妨げる。したがって、流体は８つの潜在的な径方向通路１４４のうちの６つのみを通って流れる。流出容量を増加させ、マニホールド１３６の流体流れ抵抗を減少させ、したがって「流出経路」の流体流れ抵抗を減少させるには、プラグ１６１のうちの１つまたは両方がそれぞれの径方向通路１４４から取り外されるとよい。それとは対比的に、流出容量を減少させ、マニホールド１３６の流体流れ抵抗を増加させ、したがって「流出経路」の流体流れ抵抗を増加させるには、３つ以上の径方向通路１４４がより多くのプラグ１６１で密閉されるとよい。各プラグ１６１が「流出経路」の流出容量および流体流れ抵抗に与える影響は略同一である。
【００３３】
したがって、本明細書において説明されるボリュームブースタ４４の「流出経路」の流出容量および流体流れ抵抗は特定用途に対する必要に応じて増加または減少され得ることを理解すべきである。これらの漸増的な調節は、１つまたは複数のプラグ１６１を追加または除去することにより、インクリメンタルになされ得る。このことにより、異なる動作上の要件を有する様々な用途に対してボリュームブースタ４４を容易に適応させ使用することが有利に可能となる。
【００３４】
図３は本発明の原理にしたがって構築され且つ個別の流出容量調節が可能である、代替的なボリュームブースタ２４４を示す。図３において示されるボリュームブースタ２４４の基本的機能は図２を参照して上記で説明されたボリュームブースタと同一である。したがって、同一量の詳細を繰り返すことはしない。一方、構造はわずかに異なり、以下の説明によりこれらの差異が強調されるであろう。
【００３５】
ボリュームブースタ２４４は、供給ポート３０６を介して相互に連通する流入チャンバ３０２および共通チャンバ３０４を有する本体３００を備える。流入チャンバ３０２は、本体３００の外部に開放された一方端において流入ポート３０８を備える。流入チャンバ３０２はその内側端部において供給ポート３０６に連通する。共通チャンバ３０４は供給ポート３０６に連通し、共通ポート３１０において本体３００の外部に開放される。ボリュームブースタ２４４は図１を参照して上記で説明されたシステム等のアクチュエータシステムにおいて用いられるよう適応される。したがって、流入チャンバ３０２および流入ポート３０８は第２供給ラインＬ１”を介してレギュレータ１８に流体連通状態で結合されるよう適応される。さらに、共通チャンバ３０４は図１において示されるように制御ラインＬ３を介してアクチュエータ１２に流体連通状態で結合されるよう適応される。
【００３６】
図３において示されるように、ボリュームブースタ２４４の流入ポート３０８および共通ポート３１０は相互に対して約９０度で配置される。係る構成を有するため、ボリュームブースタ２４４の本体３００はアングル型の本体と称され得る。このタイプの本体は特定の包装上の利点を有するが、それ以外にボリュームブースタ２４４の性能または機能に実質的な影響を及ぼすことはない。
【００３７】
依然として図３を参照して、本体３００は共通チャンバ３０４および制御ポート３３０に流体連通するバイパス制限通路３１２をさらに画成する。バイパス制限通路３１２はバイパス調節ネジ３１４を備える。バイパス調節ネジ３１４を調節することにより、図２において示されるボリュームブースタ４４に関して上記で説明した場合と同様に、異なる体積の流体がポジショナ１４（図１において示される）からブースタ２４４を通りブースタ２４４を作動させるか、または作動させることなく、アクチュエータ１２に移動することが可能となる。
【００３８】
キャビティ３２４が本体内において、流入チャンバ３０２および共通チャンバ３０４と供給ポート３０６との上方に提供される。上述のブースタ４４と同様に、図３におけるボリュームブースタ２４４のキャビティ３２４は信号チャンバ３３２および流出チャンバ区域３２８を備える。ブースタ２４４のこの実施形態において、キャビティ３２４の流出チャンバ区域３２８と共通チャンバ３０４との間で不断に流体連通する複数の流出通路３２６が提供される。加えて、この実施形態において、キャビティ３２４の流出チャンバ区域２３８と共通チャンバ３０４との間で不断に流体連通する複数のレジストレーション通路３２９が提供される。本実施形態において、複数の流出通路３２６およびレジストレーション通路３２９は、以下でさらに説明されるように、第１〜第６の流出通路３２６ａ〜３２６ｆおよび第１〜第６のレジストレーション通路３２９ａ〜３２９ｆを備える。
【００３９】
バイパスポート３３３はバイパス通路３１２と制御ポート３３０との間に流体連通を提供する。したがって、ポジショナ１４が、アクチュエータ１２を動かすために、加圧された流体をブースタ２４４に制御ポート３３０を通して送ると、流体は上方信号チャンバ３３２に流入しバイパスポート３３３を通過する。流体の圧力がブースタ２４４を作動させるには十分に高くない場合、流体は、バイパスポート３３３およびバイパス制限通路３１２のみを通過し共通チャンバ３０４に流入する。そこから、流体はアクチュエータ１２に移動する。もちろん、ブースタ２４４が作動していないため、アクチュエータ１２を動かすことは比較的長い時間がかかり得る。
【００４０】
供給バルブ３１６が流入チャンバ３０２内において供給ポート３０６に近接して配置される。供給バルブ３１６はこの例においてステム３１８の１部分上に一体的に、すなわち一体部品として担持され、バネ３２２により供給ポート３０６の座３２０に対して閉止位置に比較的緊密に付勢される。流出バルブ３５０は供給バルブ３１６の反対側においてステム３１８に対向して担持される。この例において、バネ３２２は、供給バルブ３１６を着座させるために流出バルブ３５０と直接係合する。
【００４１】
ブースタ２４４を作動させるために、ブースタ２４４は、図２において説明されたボリュームブースタ４４を参照して上記で説明されたフローティングダイヤフラム組立体１３４と略同等であるフローティングダイヤフラム組立体３３４をさらに備える。
【００４２】
一方、１つの相違点は図３において示されるボリュームブースタ２４４が座リング３６０を装備する流出ポート３５２を備えることである。座リング３６０は内部円筒形部材３６２、外部円筒形部材３６４、および内部円筒形部材３６２と外部円筒形部材３６４との間で延長する径方向部材３６６を備える。内部円筒形部材３６２および外部円筒形部材３６４は相互から軸方向において偏位される。径方向部材３６６は図３において示されるように流出バルブ３５０により係合される座３５４を画成する。内部円筒形部材３６２は、図３において示されるように流出ポート３５２を閉止するために流出バルブ３５０が座３５４に対して着座されるとき外部円筒形部材３６４がマニホールド３３６から離れる方向に流出バルブ３５０の周囲において延長するよう、ダイヤフラム組立体３３４のマニホールド３３６の中央開口部３４２内で固定される。係る構成により、後に説明される特定の機能的利点が提供される。
【００４３】
依然として図３を参照して、バネキャビティ３５６が、ダイヤフラム組立体３３４の上方に提供され、流出ポート３５２を閉止するために流出バルブ３５０に対してフローティングダイヤフラム組立体３３４を下方に付勢するバネ３５８を収容する。流出バルブ３５０が閉止されると、流出チャンバ３２８は排出ポート３４８に流体連通しない。開放時、ブースタ２４４の共通チャンバ３０４は、図２において示されるボリュームブースタ２４４を参照して上記で説明したのと略同一の方法で、流出チャンバ３２８およびダイヤフラムマニホールド３３６を通って排出ポート３４８に流体連通する。
【００４４】
一方、図２を参照して上記で説明したブースタ４４とは異なり、図３において示されるボリュームブースタ２４４の本体３００はトリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０をさらに備える。図４はボリュームブースタ２４４から取り外されたトリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０の１つの実施形態を斜視図において示す。
【００４５】
トリムカートリッジ３６８はボリュームブースタ２４４の本体３００内で支持されるよう適応された略ディスク形状部材を備える。さらに詳細には図３において示されるように、ボリュームブースタ２４４の本体３００はフランジ部分３７４により外接されるシェルフ部分３７２を備える。シェルフ部分３７２は、共通チャンバ３０４に外接し、図３において示されるボリュームブースタ２４４の方向に対して水平である、略平坦且つリング形状の表面を備える。加えて、図３において示されるように、ボリュームブースタ２４４の各構成部品を一緒に調節可能に固定するための螺刻締結具３７８を受容するために、複数の螺刻ボア３７６がシェルフ部分３７２において提供される。図３は、断面図であるため、１つの螺刻ボア３７６および１つの螺刻締結具３７８のみを示す。しかし、好適な実施形態において、ボリュームブースタ２４４は６つのボア３７６および６つの締結具３７８を備える。
【００４６】
依然として図３を参照して、トリムカートリッジ３６８はボリュームブースタ２４４の本体３００のシェルフ部分３７２上で支持される。トリムカートリッジ３６８は前述のように略ディスク形状であり、図４に示すように中央部分３８０および周辺部分３８２を備える。周辺部分３８２は本体３００のシェルフ部分３７２と係合する。さらに、周辺部分３８２は、締結具３７８を受容するために周辺部分３８２を通って延長する複数のボルト孔３８４（図３および図４において示される）を画成する。周辺部分３８２は、トリムカートリッジ３６８に外接し且つトリムカートリッジ３６８から上向き方向に延長するフランジ部分３８６をさらに備える。
【００４７】
図３において示されるように、トリムカートリッジの中央部分３８０は、中央部分３８０から軸方向下方に延長するケージ部分３９２と、ケージ部分３９２の上方に配置されたバネ座３９６とを備える。バネ座３９６は、供給バルブ３１６、ステム３１８、および流出バルブ３５０を図３に示す位置に、すなわち供給バルブ３１６が供給ポート３０６の座３２０に対して着座するよう、付勢するバネ３２２を受容するためにトリムカートリッジ３６８において形成された環状凹陥部を備える。ケージ部分３９２は複数の窓３９４と供給ポート３０６の座３２０とを画成する略円筒形部材を備える。ケージ部分３９２における窓３９４は、供給ポート３０６の開放時において、流体が「供給経路」に沿って本体３００を通り流入チャンバ３０２から共通チャンバ３０４に流れることを可能にするよう適応される。「供給経路」は上述されたブースタ４４の「供給経路」と同様である。すなわち、「供給経路」は、供給ポート３０６の開放時において、流入ポート３０８から、流入チャンバ３０２と供給ポート３０６と共通チャンバ３０４とを通り共通ポート３１０から出るよう延長する。
【００４８】
図３および図４を参照すると、トリムカートリッジ３６８の中央部分３８０は複数の流出入口通路３８８および複数のレジストレーション入口通路３９０を画成する。流出入口通路３８８およびレジストレーション入口通路３９０のそれぞれはトリムカートリッジ３６８を通って延長する円筒形ボアを備える。開示された実施形態において、円周上で等しく離間された６つの流出入口通路３８８と、流出入口通路３８８に外接する円周上で等しく離間された６つのレジストレーション入口通路３９０とが存在する。レジストレーション入口通路３９０のそれぞれは同一直径を有する。
【００４９】
説明のために、複数の流出入口通路３８８を第１〜第３の連続的に離間された流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃと、第４〜第６の連続的に離間された流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆとに分割する。開示された実施形態において、第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃは等しい直径を有し、第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆは等しい直径を有する。第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆの直径は、図４において示されるように、第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃの直径よりも大きい。
【００５０】
依然として図３および図４を参照すると、前述のように流出制御リング３７０も、中央部分４００および周辺部分４０２を有する略ディスク形状部材を備える。周辺部分４０２は、ボリュームブースタ２４４の様々な構成要素を一緒に固定するための締結具３２８を受容するよう適用された複数のボルト孔４１２を画成する。加えて、周辺部分４０２は、バイパスボア４１６に至るバイパス開口部４１４を備える。バイパスボア４１６は、ボリュームブースタ２４４の本実施形態のバイパス通路３１２を画成する。なお、バイパス通路３１２については図３を参照して上記ですでに説明された。さらに詳細には、バイパスボア４１６は、後に説明する、バイパス開口部４１４から流出制御リング３７０の中央部分４００における６つのレジストレーション出口通路４０８のうちの１つに延長する湾曲した導管を備える。係る構成を有するため、ボリュームブースタ２４４のバイパス通路３１２として機能するバイパスボア４１６は、制御ポート３３０と共通チャンバ３０４との間で連通する。
【００５１】
中央部分４００は中央開口部４０４、複数の流出出口通路４０６、およびレジストレーション出口通路４０８を画成する。中央開口部４０４は内側円筒形表面４１０により画成される。
【００５２】
図４において示されるように、流出出口通路４０６は水平部分４０６ａおよび垂直部分４０６ｂを備える。なお、垂直部分４０６ｂは水平部分４０６ａに対して略直角に延長し、それにより略Ｌ字形の流出出口通路４０６が形成される。係る構成を有するため、流出出口通路４０６の水平部分４０６ａは中央開口部４０４の内側円筒形表面４１０を通ってトリムカートリッジ３６８から出る。
【００５３】
上記で説明されたトリムカートリッジ３６８における流出入口通路３８８およびレジストレーション入口通路３９０と同様に、流出制御リング３７０の本実施形態は、円周上で等しく離間された６つの流出出口通路４０６と、流出出口通路４０６に外接する円周上で等しく離間された６つのレジストレーション出口通路４０８とを備える。レジストレーション出口通路４０８のそれぞれは同一直径を有し、この直径はトリムカートリッジ３６８におけるレジストレーション入口通路３９０の直径に略等しい。
【００５４】
説明のために、複数の流出出口通路４０６は第１〜第３の連続的に離間された流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃと、第４〜第６の連続的に離間された流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆとに分割される。開示された実施形態において、第１〜第３の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃは等しい直径を有し、第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆは等しい直径を有する。第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆの直径は、図４において示されるように、第１〜第３の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃの直径よりも大きい。さらに、第１〜第３の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃの直径は第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃの直径に略等しく、第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆの直径は第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆの直径に略等しい。
【００５５】
トリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０がボリュームブースタ２４４内に組み立てられると、流出制御リング３７０は図３において示されるようにトリムカートリッジ３６８の頂部上に積み重ねられる。流出制御リング３７０は、バイパス開口部４１４がバイパス調節ネジ３１４と位置合わせされるよう、ボリュームブースタ２４４内に配置されなければならない。一方、後に説明されるように、トリムカートリッジ３６８はボリュームブースタ２４４内で流出制御リング３７０の下方で複数の回転位置のうちの任意の１つにおいて配置され得る。なお、各回転位置においては、トリム構成部品３６８における流出入口通路３８８と流出制御リング３７０における流出出口通路４０６との間に別個の関係が定められる。１つの流出入口通路３８８と１つの流出出口通路４０６との組み合わせにより、１つの流出通路３２６が画成される。そのため、流出通路３２６ａ〜３２６ｆを通る流体の流れは、流出制御リング３７０に対するトリムカートリッジ３６８の位置を調節することにより、調節されることができる。
【００５６】
例えば、図５Ａ〜図５Ｄに概略的に示されるように、トリムカートリッジ３６８は、流出制御リング３７０に対して少なくとも４つの別個の位置において配置され得る。図５Ａ〜図５Ｄにおいて、第１〜第６の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｆは仮想線で概略的に示され、第１〜第６の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｆは実線で概略的に示される。上述した実際のボリュームブースタ２４４の場合のように、第１〜第６の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｆは図５Ａ〜図５Ｄにおいて定位置に固定されたものとして示される。
【００５７】
図５Ａにおいて、第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃは第１〜第３流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃに位置合わせされ、第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆは第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆに位置合わせされる。係る構成を有するため、この配列により、最大体積量の流体が「流出経路」に沿ってトリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０を通って移動することができる。例えば説明のために、第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃおよび第１〜第３の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃすなわちより狭い通路が０．５の流量容量を含み、第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆおよび第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆすなわちより広い通路が２．０の流量容量を含むものとする。さらに、流出入口通路３８８および流出出口通路４０６の組み合わせを構成する第１〜第６の流出通路３２６ａ〜３２６ｆのそれぞれの容量が、対応する流出入口通路３８８および流出出口通路４０６のより小さい容量により決定されることを理解すべきである。
【００５８】
したがって、トリムカートリッジ３６８が図５Ａにおいて示されるよう配置される場合、第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃおよび第１〜第３の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃにより形成される第１〜第３の流出通路３２６ａ〜３２６ｃのそれぞれは０．５の容量を有し、第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆおよび第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆにより形成される第４〜第６の流出通路３２６ｄ〜３２６ｆは２．０の容量を有する。したがって、図５Ａにおいて示される特定配列は７．５の合計流出容量を有する。なお、これは第１〜第６の流出通路３２６ａ〜３２６ｆのそれぞれの容量の合計である。
【００５９】
図５Ｂにおいて、トリムカートリッジ３６８は、第１流出入口通路３８８ａが第２流出出口通路４０６ｂに位置合わせされ、第２流出入口通路３８８ｂが第３流出出口通路４０６ｃに位置合わせされ、第３流出入口通路３８８ｃが第４流出出口通路４０６ｄに位置合わせされ、第４流出入口通路３８８ｄが第５流出出口通路４０６ｅに位置合わせされ、第５流出入口通路３８８ｅが第６流出出口通路４０６ｆに位置合わせされ、第６流出入口通路３８８ｆが第１流出出口通路４０６ａに位置合わせされるよう、回転されている。係る構成を有するため、この例においては、第１〜第４の流出通路３２６ａ〜３２６ｄは０．５の流れ容量を有し、第５および第６の流出通路３２６ｅおよび３２６ｆは２．０の容量を有する。したがって、この配列の合計流れ容量は６．０である。
【００６０】
図５Ｃにおいて、トリムカートリッジ３６８は、第１流出入口通路３８８ａが第３流出出口通路４０６ｃに位置合わせされ、第２流出入口通路３８８ｂが第４流出出口通路４０６ｄに位置合わせされ、第３流出入口通路３８８ｃが第５流出出口通路４０６ｅに位置合わせされ、第４流出入口通路３８８ｄが第６流出出口通路４０６ｆに位置合わせされ、第５流出入口通路３８８ｅが第１流出出口通路４０６ａに位置合わせされ、第６流出入口通路３８８ｆが第２流出出口通路４０６ｂに位置合わせされるよう、回転されている。係る構成を有するため、この例においては、第１〜第５の流出通路３２６ａ〜３２６ｅは０．５の流れ容量を有し、第６流出通路３２６ｆは２．０の容量を有する。したがって、この配列の合計流れ容量は４．５である。
【００６１】
図５Ｄにおいて、トリムカートリッジ３６８は、第１流出入口通路３８８ａが第４流出出口通路４０６ｄに位置合わせされ、第２流出入口通路３８８ｂが第５流出出口通路４０６ｅに位置合わせされ、第３流出入口通路３８８ｃが第６流出出口通路４０６ｆに位置合わせされ、第４流出入口通路３８８ｄが第１流出出口通路４０６ａに位置合わせされ、第５流出入口通路３８８ｅが第２流出出口通路４０６ｂに位置合わせされ、第６流出入口通路３８８ｆが第３流出出口通路４０６ｃに位置合わせされるよう、回転されている。すなわち、第１〜第３の流出入口通路３８８ａ〜３８８ｃは第４〜第６の流出出口通路４０６ｄ〜４０６ｆに位置合わせされ、第４〜第６の流出入口通路３８８ｄ〜３８８ｆは第１〜第３の流出出口通路４０６ａ〜４０６ｃに位置合わせされる。係る構成を有するため、この例においては、第１〜第６の流出通路３２６ａ〜３２６ｆのそれぞれは０．５の流れ容量を有する。したがって、この配列の合計流れ容量は３である。したがって、この配列により、最小体積量の流体が「流出経路」に沿ってトリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０を通って移動することができる。
【００６２】
流出制御リング３７０に対してトリムカートリッジ３６８の開示された実施形態をさらに回転させたとしても、さらなる別個の流れ容量は提供されず、すでに説明した４つの流れ容量のうちの１つに等しい流れ容量が得られるのみである。
【００６３】
上述のように、トリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０は複数の締結具３７８を介して図３において示されるボリュームブースタ２４４内において固定される。したがって、異なる流れ容量を得るにあたりトリムカートリッジ３６８を様々な位置の間で回転させるために、締結具３７８はまず、少なくともトリムカートリッジ３６８の自由な回転を干渉しない程度まで弛められ取り外されなければならない。トリムカートリッジ３６８は上記で説明された６つのボルト孔３８４のみを備えるため、締結具３７８は、これらのボルト孔３８４が流出制御リング３７０におけるボルト孔４０８と位置合わせされた場合にのみ再び固定されることができる。
【００６４】
ボリュームブースタ２４４の１つの実施形態において、トリムカートリッジ３６８は１つまたは複数の指標をさらに備えることができ、これらの指標は図４において参照番号４１８により特定され、流出制御リング３７０はターゲットを備えることができ、このターゲットは図４において参照番号４２０により特定される。トリムカートリッジ３６８の本実施形態においては４つの別個の流れ容量を定めるために６つの異なる位置の間でトリムカートリッジ３６８を効果的に回転させることが可能であるため、カートリッジ３６８は６つの指標を備えることができ、これらの６つの指標のうち３つのみが図４において見られる。指標４１８は、１つの指標４１８が６つの位置のうちのそれぞれにおいて流出制御リング３７０上のターゲット４２０と位置合わせされ、それによりトリムカートリッジ３６８がどの位置を占めるかがユーザまたは技術者に対して示されるよう、トリムカートリッジ３６８に固定される。指標４１８は、トリムカートリッジ３６８の特定の位置により提供される正確な流量容量をユーザまたは技術者に示す情報も含んでよい。このことにより、ターゲット４２０に対して指標４１８を見ることにより１つの位置から他の位置にトリムカートリッジ３６８を調節することが有利に可能となる。
【００６５】
トリムカートリッジ３６８および流出制御リング３７０は本明細書においては４つの別個の流れ容量を定めるために６つの異なる位置の間でトリムカートリッジ３６８が調節されることができるよう構成されたものとして説明されてきたが、ボリュームブースタ２４４の代替的な実施形態は一般に任意個数の異なる流れ容量を定めるために一般に任意個数の位置の間で調節されることが可能であるトリムカートリッジ３６８を有するよう有利に設計されることができる。
【００６６】
上述のように、図３において示されるボリュームブースタ２４４の１つの特異な特徴はダイヤフラム組立体３３４により担持される座リング３６０であり、これによりボリュームブースタ２４４の安定性が有利に増強される。特に、図３において示されるように、座リング３６０の外部円筒形部材３６４は、ダイヤフラム組立体３３４が流出バルブ３５０に対して着座されると、流出制御リング３７０の中央開口部に配置される。これにより、キャビティ３２４の流出チャンバ区域３２８は流出サブ区域３２８ａおよびレジストレーションサブ区域３２８ｂに効果的に分割される。流出サブ区域３２８ａは流出バルブ３５０の周囲且つ座リング３６０の内部に配置され、一方、レジストレーションサブ区域３２８ｂは座リング３６０の外部に配置される。係る構成を有するため、レジストレーションサブ区域３２８ｂは実質的にレジストレーション通路３２９のみに流体連通し、流出サブ区域３２８ａは実質的に流出通路３２６のみに流体連通する。したがって、ダイヤフラム組立体３３４の下方ダイヤフラム３４０は流出通路３２６から流れる流出流体からシールドされる。なお、この流出流体は高速状態下では乱流を生じさせ、ブースタ２４４の動作を不安定化させ得る。したがって、座リング３６０の設計はボリュームブースタ２４４の安定性を増加させる。
【００６７】
本出願のボリュームブースタ４４および２４４は図１において示される単動ダイヤフラムアクチュエータシステムと組み合わせて用いられるものとして説明されてきたが、ボリュームブースタ４４および２４４は図５において示される複動ピストンアクチュエータシステム５００においても利用されることができることを理解すべきである。
【００６８】
複動ピストンアクチュエータ組立体５００は、ピストンベースのアクチュエータ５１２、ポジショナ５１４、第１ボリュームブースタ５１６ａ、第２ボリュームブースタ５１６ｂ、レギュレータ５１８、および制御器５２０を備える。様々な構成部品が複数の流体ラインを介して一緒に接続される。例えば、レギュレータ５１８は加圧された供給を供給ラインＬ１を介してポジショナ５１４とボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂとに提供する。制御器５２０から受け取られた電気信号に基づいて、ポジショナ５１４は空気信号を第１出力信号ラインＬ２’および第２出力信号ラインＬ２”を介してボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂのそれぞれに提供する。最後に、ボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂは２つの制御ラインＬ３’およびＬ３”を介して制御圧力をアクチュエータ５１２に伝達する。
【００６９】
アクチュエータ５１２はピストン５１５を収容する筐体５１３を備える。ピストン５１５は、ボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂから受け取られた圧力に基づいて筐体５１３内で移動可能である。例えば、第２ボリュームブースタ５１６ｂにより導入される圧力よりも高い圧力が第１ボリュームブースタ５１６ａにより筐体５１３に導入されると、ピストン５１５は下方に移動する。ピストンが下方に移動すると、筐体５１３においてピストン５１５の下方に蓄えられた流体は第２ボリュームブースタ５１６ｂを通って流出する。その流体がボリュームブースタ５１６ｂを通って流出すると、流体は図２において示されたボリュームブースタ４４を参照して上記で説明された「流出経路」に沿って流れる。図２において示されるボリュームブースタ４４または図３において示される第２ボリュームブースタ２４４が第２ボリュームブースタ５１６ｂに代わって用いられたとしても、流出プロセスは同一である。
【００７０】
同様に、第１ボリュームブースタ５１６ａにより導入される圧力よりも高い圧力が第２ボリュームブースタ５１６ｂにより筐体５１３に導入されると、ピストン５１５は上方に移動する。したがって、ピストンが上方に移動すると、筐体５１３においてピストン５１５の上方に蓄えられた流体は第１ボリュームブースタ５１６ａを通って流出する。流体は、第２ボリュームブースタ５１６ｂを通って流出するのと同等の方法で、第１ボリュームブースタ５１６ａを通って流出する。再び、図２において示されるボリュームブースタ４４または図３において示される第２ボリュームブースタ２４４が第１ボリュームブースタ５１６ａに代わって用いられたとしても、流出プロセスは同一である。
【００７１】
係る複動アクチュエータ組立体５００は、ボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂの供給容量が流出容量よりもわずかに大きい場合に、すなわち流出抵抗が供給抵抗よりもわずかに大きい場合に、最適に動作する。これは、アクチュエータ５１２の筐体５１３が不断に陽圧に保たれた状態で好適に維持されるためである。なお、係る状態においてピストン５１５は「堅い」状態に保たれる。「堅い」ピストン５１５は、対応する制御バルブからのフィードバック等の外的要因からの影響に対してピストン５１５を保護することにより、アクチュエータ５１２の安定性を最適化する。供給容量および流出容量が相互に対して近すぎる値に設定されると、アクチュエータ５１２の筐体内の圧力はピストン５１５の各駆動時にわずかに減衰するであろう。低減された流出容量はこの減衰を打ち消す。
【００７２】
したがって、ボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂのそれぞれが図２において示されるボリュームブースタ４４を備える場合、１つまたは複数の径方向通路１４４はプラグ１６１を用いて密閉されることができる。ボリュームブースタ５１６ａおよび５１６ｂのそれぞれが図３において示されるボリュームブースタ２４４を備える場合、トリムカートリッジ３６８を適切な位置に調節することにより、流出容量を供給容量よりも低くすることができる。
【００７３】
したがって、本明細書において説明されるボリュームブースタ４４および２４４においては、図２において示されるボリュームブースタ４４であっても、または図３において示されるボリュームブースタ２４４であっても、同一のボリュームブースタが、性能を犠牲にすることなく、単動アクチュエータ組立体１０（図１）または複動アクチュエータ組立体５００（図６）において有利に用いられ得ることをさらに理解するべきである。様々な用途間における調節は、ボリュームブースタ４４におけるプラグ１６１を操作すること、例えば、１つまたは複数のプラグ１６１を追加または除去することにより、またはボリュームブースタ２４４のトリムカートリッジ３６８を操作、例えば調節することにより、容易に行われる。
【００７４】
上記に鑑みて、本明細書において説明されるボリュームブースタ１６および１１６は、本開示の原理を採用する流体制御装置の例に過ぎないことが理解されるべきである。他の流体制御装置も、添付の請求項および以下の態様の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の構造および／または利点から恩恵を得ることができるであろう。
【００７５】
態様１：流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、前記共通ポートと前記排出ポートとの間で延長する流出経路と、前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートを画成するダイヤフラム組立体であって、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが密閉状態で前記制御要素に係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応された、ダイヤフラム組立体と、前記流出ポートが前記制御要素から離間するとき前記流出経路に沿った流体の流れを制限するために前記本体内に配置された少なくとも１つの制流器であって、前記流出経路に対して複数の別個の流出容量を定めるために前記本体に対する複数の位置の間で選択的に操作可能である少なくとも１つの制流器と、を備える流体流れ制御装置。
【００７６】
態様２：前記ダイヤフラム組立体は前記流出経路に沿って配置された複数の径方向通路を有するマニホールドを備え、前記少なくとも１つの制流器は前記マニホールドにおける前記複数の径方向通路のうちの少なくとも１つにおいて着脱可能に配置された少なくとも１つのプラグを備える、態様１に記載の装置。
【００７７】
態様３：前記少なくとも１つの制流器は、前記本体内において前記流出経路に沿って配置され且つ前記複数の別個の流出容量を定めるために複数の位置の間で移動可能であるトリムカートリッジを備える、態様１から態様２のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００７８】
態様４：前記トリムカートリッジは前記複数の別個の流出容量を定めるために複数の位置の間で回転可能である、態様１から態様３のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００７９】
態様５：前記トリムカートリッジは、前記本体により担持される異なる寸法の複数の流出伝達通路に流体連通する異なる寸法の複数の流出入口通路を備え、それにより前記トリムカートリッジの前記複数の位置のそれぞれに対する前記流出容量は、前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路と前記本体により担持される前記複数の流出伝達通路との間の特定の位置合わせに依存する、態様１から態様４のいずれか１つに記載の装置。
【００８０】
態様６：前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路のそれぞれは円筒形ボアを備える、態様１から態様５のいずれか１つに記載の装置。
【００８１】
態様７：前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路の半分は第１直径を備え、前記複数の流出入口通路の半分は前記第１直径とは異なる第２直径を有する、態様１から態様６のいずれか１つに記載の装置。
【００８２】
態様８：前記本体により担持される前記複数の流出伝達通路の半分は第３直径を備え、前記複数の流出伝達通路の半分は前記第３直径とは異なる第４直径を有する、態様１から態様７のいずれか１つに記載の装置。
【００８３】
態様９：前記制流器の前記位置を示す指標をさらに備える、態様１から態様８のいずれか１つに記載の装置。
【００８４】
態様１０：流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、前記共通ポートと前記排出ポートとの間で延長する流出経路と、前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、前記本体内に配置されたトリムカートリッジであって、前記流出ポートが前記制御要素から離間するときに流体の流れを前記流出経路に沿って誘導するために複数の流出入口通路を画成し、前記流出経路に対して複数の別個の流出容量を定めるために前記本体内において複数の位置の間で回転可能である、トリムカートリッジと、を備える流体流れ制御装置。
【００８５】
態様１１：前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路のそれぞれは円筒形ボアを備える、態様１０に記載の装置。
【００８６】
態様１２：前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路は寸法が異なる、態様１０から態様１１のいずれか１つに記載の装置。
【００８７】
態様１３：前記本体内に配置され且つ前記複数の流出入口通路に流体連通する異なる寸法の複数の流出伝達通路をさらに備え、それにより前記トリムカートリッジの前記複数の位置のそれぞれに対する前記流出容量は前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路と前記複数の流出伝達通路との間の特定の位置合わせに依存する、態様１０から態様１２のいずれか１つに記載の装置。
【００８８】
態様１４：前記複数の流出入口通路の半分は第１直径を備え、前記複数の流出入口通路の半分は前記第１直径とは異なる第２直径を有する、態様１０から態様１３のいずれか１つに記載の装置。
【００８９】
態様１５：前記複数の流出伝達通路の半分は第３直径を備え、前記複数の流出伝達通路の半分は前記第３直径とは異なる第４直径を有する、態様１０から態様１４のいずれか１つに記載の装置。
【００９０】
態様１６：前記本体内における前記トリムカートリッジの前記位置を示す指標をさらに備える、態様１０から態様１５のいずれか１つに記載の装置。
【００９１】
態様１７：前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートを画成するダイヤフラム組立体であって、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが密閉状態で前記制御要素に係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応された、ダイヤフラム組立体をさらに備える、態様１０から態様１６のいずれか１つに記載の装置。
【００９２】
態様１８：流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、前記本体内において配置され且つ前記共通ポートと前記排出ポートとの間に流体連通を提供する複数の流出伝達通路と、前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記複数の流出伝達通路に沿って延長する流出経路と、前記本体内で回転可能に配置され且つ複数の流出通路を画成するトリムカートリッジであって、前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出通路のそれぞれは前記複数の流出伝達通路のうちの１つと流体連通する、トリムカートリッジと、を備え、前記複数の流出伝達通路および流出入口通路は、前記流出流路の前記流出容量が、前記トリムカートリッジを前記本体に対して複数の位置の間で回転させることにより、複数の別個の流出容量の間で調節されることができるよう、寸法が異なる、流体流れ制御装置。
【００９３】
態様１９：前記複数の流出伝達通路および流出入口通路のそれぞれは円筒形ボアを備える、態様１８に記載の装置。
【００９４】
態様２０：前記トリムカートリッジにおける前記複数の流出入口通路の半分は第１直径を備え、前記複数の流出入口通路の半分は前記第１直径とは異なる第２直径を有する、態様１８から態様１９のいずれか１つに記載の装置。
【００９５】
態様２１：前記本体における前記複数の流出伝達通路の半分は第３直径を備え、前記複数の流出伝達通路の半分は前記第３直径とは異なる第４直径を有する、態様１８から態様２０のいずれか１つに記載の装置。
【００９６】
態様２２：前記本体に対する前記トリムカートリッジの前記位置を示す指標をさらに備える、態様１８から態様２１のいずれか１つに記載の装置。
【００９７】
態様２３：前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、をさらに備える、態様１８から態様２２のいずれか１つに記載の装置。
【００９８】
態様２４：前記共通ポートと前記排出ポートとの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートを画成するダイヤフラム組立体であって、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが密閉状態で前記制御要素に係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適応された、ダイヤフラム組立体をさらに備える、態様１８から態様２３のいずれか１つに記載の装置。
【００９９】
態様２５：流入ポート、共通ポート、および排出ポートを備える本体と、前記流入ポートと前記共通ポートとの間で延長する供給経路と、前記共通ポートと前記排出ポートとの間で延長する流出経路と、前記本体内において前記流入ポートと前記共通ポートとの間の前記供給経路に沿って配置された供給ポートと、前記本体内において配置され、前記供給経路を閉止するために密閉状態で前記供給ポートに係合する閉止位置と前記供給経路を開放するために前記供給ポートから離間する開放位置との間で移動するよう適応された、制御要素と、マニホールドおよびダイヤフラムを備えるダイヤフラム組立体であって、前記マニホールドは、複数の径方向通路と前記共通ポートおよび前記排出ポートの間の前記流出経路に沿って配置された流出ポートとを有し、前記流出経路を閉止するために前記流出ポートが前記制御要素に密閉状態で係合する閉止位置と前記流出経路を開放するために前記流出ポートが前記制御要素から離間する開放位置との間で移動するよう適用された、ダイヤフラム組立体と、前記流出経路の流体流れ容量を低減するために前記マニホールドにおける前記複数の径方向通路のうちの少なくとも１つにおいて選択的および着脱可能に配置されるよう適用された少なくとも１つのプラグと、を備える流体流れ制御装置。
【図１】
0005908480.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005908480.tif 000004
【図４】
0005908480.tif 000005
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0005908480.tif 000007
【図５Ｃ】
0005908480.tif 000008
【図５Ｄ】
0005908480.tif 000009
【図６】
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