(57)【要約】蒸気気泡の崩壊を促進する蒸気回収区域（５０）を備えたガイド付き制御弁（１０’）。ケージ案内の弁（１０’）内で、内部部材（５６）および外部部材（５４）を備えたシールが、プラグ（１６）とケージ（２０）との間の半径方向隙間を通る流れを減少させる。蒸気回収区域（５０）は、シール（５２）の下で、プラグ（１６）と相互作用する座（２２）の上に配置される。蒸気回収区域は、蒸気気泡（５０）の崩壊を促進して、弁トリムへの損傷を軽減する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座と接触して弁を閉鎖するようケージ内に可動状態で整列したプラグを備えた玉形制御弁で、改良が、プラグとケージの間の圧力回収区域を含む玉形制御弁。
【請求項２】
圧力回収区域がギャラリである、請求項１に記載の玉形制御弁。
【請求項３】
圧力回収区域が座の上に配置される、請求項１に記載の玉形制御弁。
【請求項４】
プラグおよびケージが半径方向隙間を画定し、改良が、圧力回収区域の上の隙間流シールを含む、請求項１に記載の玉形制御弁。
【請求項５】
隙間流シールが、
ケージを含む外部シールと、
プラグと外部シールとの間の内部シールとを備える、請求項４に記載の玉形制御弁。
【請求項６】
外部シールが重なり継手を備える、請求項５に記載の玉形制御弁。
【請求項７】
内部シールがエラストマー製である、請求項５に記載の玉形制御弁。
【請求項８】
座と接触して弁を閉鎖するようケージ内に可動状態で整列したプラグを備えた玉形制御弁で、ケージおよびプラグが半径方向隙間を画定し、改良が、
隙間流シールを備え、これが、
ケージと接触する外部シールと、
外部シールとプラグとの間の内部シールとを備える玉形制御弁。
【請求項９】
内部シールがエラストマー製である、請求項８に記載の玉形制御弁。
【請求項１０】
隙間流シールが、重なり継手付きの外部シールを備える、請求項９に記載の玉形制御弁。
【請求項１１】
隙間流シールの下の圧力回収区域を備える、請求項８に記載の玉形制御弁。
【請求項１２】
圧力回収区域が隙間流シールと座との間にある、請求項１１に記載の玉形制御弁。
【請求項１３】
制御弁で、
流体流路を画定する本体と、
弁を通る流体の流量を変更するために流路に配置された閉鎖部材と、
閉鎖部材と相互作用して弁を閉鎖する座表面を備えた流路の流オリフィスと、
閉鎖部材によって少なくとも部分的に画定され、座表面の上に配置された圧力回収区域とを備える制御弁。
【請求項１４】
本体内のポート領域を備え、ポート領域が、流体が流れる１つまたは複数のポートを備え、これと閉鎖部材とが相互作用して、弁を通る流体の流量を変更する、請求項１３に記載の制御弁。
【請求項１５】
閉鎖部材と整列するケージを備え、ケージが１つまたは複数のポートを備える、請求項１４に記載の制御弁。
【請求項１６】
圧力回収区域が閉鎖部材とケージとの間にある、請求項１５に記載の制御弁。
【請求項１７】
ケージおよび閉鎖部材が隙間を画定し、制御弁が、隙間を通る流れを減少させる隙間流シールを備える、請求項１５に記載の制御弁。
【請求項１８】
制御弁が、１００：１より大きいレンジアビリティを有する、請求項１３に記載の制御弁。
【請求項１９】
制御弁が５００：１より大きいレンジアビリティを有する、請求項１３に記載の制御弁。
【請求項２０】
隙間流シールが、
ケージと接触する外部シールと、
外部シールと閉鎖部材との間にある内部シールとを備える、請求項１７に記載の制御弁。
【請求項２１】
圧力回収区域が閉鎖部材とケージとの間にある、請求項１７に記載の制御弁。
【請求項２２】
圧力回収区域が隙間流シールと座表面との間にある、請求項２１に記載の制御弁。
【請求項２３】
閉鎖部材がプラグである、請求項２２に記載の制御弁。
【請求項２４】
プラグが円筒形である、請求項２３に記載の制御弁。
【請求項２５】
制御弁で、
流体流路を画定する本体と、
流体の流量を変更するために流路に配置された閉鎖部材と、
閉鎖部材と整列するケージとを備え、ケージおよび閉鎖部材が、流体の流れる隙間を画定し、さらに、
閉鎖部材と相互作用して弁を閉鎖する座表面を備える流路の流オリフィスと、
閉鎖部材とケージとの間で、座表面の上にある隙間流シールとを備え、隙間流シールが、ケージと接触する外部シールと、外部シールと閉鎖部材との間にある内部シールとを備える制御弁。
【請求項２６】
弁が１００：１より大きいレンジアビリティを有する、請求項２５に記載の制御弁。
【請求項２７】
弁が５００：１より大きいレンジアビリティを有する、請求項２５に記載の制御弁。
【請求項２８】
内部シールがエラストマー製である、請求項２５に記載の制御弁。
【請求項２９】
制御弁で、
流体流路を画定する本体と、
流体の流量を変更するために流体流路に配置された閉鎖部材と、
閉鎖部材と整列し、流体の流れる１つまたは複数のポートを備えるケージとを備え、ケージおよび閉鎖部材が流体の流れる隙間を画定し、さらに、
閉鎖部材と相互作用して弁を閉鎖する座表面を備える流路の流オリフィスと、
座表面の上で閉鎖部材とケージとの間に配置され、隙間を通る流れを減少させる隙間流シールと、
座区域より上にある圧力回収区域とを備える制御弁。
【請求項３０】
閉鎖部材が、直線運動するような構成であるプラグである、請求項２９に記載の制御弁。
【請求項３１】
圧力回収区域が隙間流シールの下にある、請求項２９に記載の制御弁。
【請求項３２】
隙間流シールが、
ケージと接触する外部シールと、
閉鎖部材と外部シールとの間にある内部シールとを備える、請求項３１に記載の制御弁。
【請求項３３】
内部シールがエラストマー製である、請求項３２に記載の制御弁。
【請求項３４】
閉鎖部材が座表面に着座している場合、圧力回収区域が、１つまたは複数のポートの下にある、請求項２９に記載の制御弁。
【請求項３５】
閉鎖部材が、ケージ内で直線運動するような構成である円筒形プラグであり、圧力回収区域がケージとプラグとの間のギャラリである、請求項３４に記載の制御弁。
【請求項３６】
隙間流シールが、
ケージと接触する外部シールと、
外部シールとプラグとの間の内部シールとを備え、内部シールがエラストマー製である、請求項３５に記載の制御弁。
【請求項３７】
制御弁で、
流体流路に配置されて、流体の流量を変更する直線運動可能な閉鎖部材と、
閉鎖部材と整列し、流体が流れる１つまたは複数のポートを備えたケージとを備え、ケージおよび閉鎖部材が隙間を画定し、さらに、
閉鎖部材と相互作用して弁を閉鎖する座表面と、
ケージと閉鎖部材との間にある圧力回収区域とを備え、閉鎖部材が座表面に着座している場合、圧力回収区域が１つまたは複数のポートの下にある制御弁。
【請求項３８】
制御弁で、
流体流路に配置されて、流体の流量を変更する直線運動可能なプラグと、
プラグと整列し、ケージに沿って軸方向に配置されてプラグの運動を通して流体の流れを変更する複数のポートを備えた段付きケージとを備え、プラグおよびケージが半径方向隙間を画定し、さらに、
プラグと相互作用して、プラグが着座している場合に弁を閉鎖する座表面と、
プラグとケージとの間にある圧力回収区域とを備え、プラグが着座している場合に圧力回収区域が複数のポートの下にあり、さらに、
ケージとプラグとの間で、座の上にある隙間流シールを備える制御弁。
【請求項３９】
隙間シールが、ケージと接触する外部シールと、プラグと外部シールとの間にあるエラストマー製内部シールとを備え、これにより隙間シールが半径方向隙間を通る流体の流れを減少させる、請求項３８に記載の制御弁。
【請求項４０】
制御弁が、
流体流路に配置されて、流体の流量を変更する閉鎖部材と、
流体流路のオリフィスと、
閉鎖部材と整列する手段と、
閉鎖部材と、閉鎖部材と整列する手段との間に画定された隙間と、
閉鎖部材が開放している場合にオリフィスと閉鎖部材との間に配置され、蒸気気泡の崩壊を促進する手段とを備える制御弁。
【請求項４１】
隙間を通る流体の流れを減少させる手段を備える、請求項４０に記載の制御弁。
【請求項４２】
閉鎖部材が、閉鎖部材と整列する手段内で直線運動するような構成であるプラグであり、
オリフィスが、プラグと相互作用して弁を閉鎖する座表面を備えた座環を備え、
プラグが、蒸気気泡の崩壊を促進する手段を少なくとも部分的に画定する、請求項４０に記載の制御弁。
【請求項４３】
隙間を通る流体の流れを減少させる手段を備える、請求項４２に記載の制御弁。
【請求項４４】
隙間を通る流体の流れを減少させる手段が、座表面の上に配置され、プラグとともに直線運動する、請求項４３に記載の制御弁。
【請求項４５】
蒸気気泡の崩壊を促進する手段が、閉鎖部材の閉鎖時に座表面の上に配置される、請求項４０に記載の制御弁。
【請求項４６】
制御弁で、
流体流路のオリフィスを備え、オリフィスが座表面を備え、さらに、
座表面の上にある１つまたは複数のポートを備えたケージと、
ケージ内に直線運動するよう動作可能な状態で配置されて、流体の流量を変更するプラグとを備え、プラグおよびケージが隙間を画定し、さらに、
隙間に配置されたプラグと結合するシールと、
シールの下で、プラグとケージとの間にある蒸気回収区域とを備える制御弁。
【請求項４７】
プラグが円筒形であり、蒸気回収区域が、少なくとも部分的にプラグによって画定されたギャラリである、請求項４６に記載の制御弁。
【請求項４８】
制御弁で、
流体の流量を変更する手段と、
流体の流量を変更する手段によって少なくとも部分的に画定された隙間と、
隙間を通る流れを減少するよう配置されたシールと、
流体の流量を変更する手段によって少なくとも部分的に画定された蒸気回収区域とを備える制御弁。
【請求項４９】
蒸気回収区域がシールの下に配置される、請求項４８に記載の制御弁。
【請求項５０】
制御弁で、
流体流路を画定する本体と、
流路に配置されて、弁を通る流体の流量を変更する閉鎖部材と、
少なくとも部分的に閉鎖部材によって画定された圧力回収区域とを備える制御弁。
【請求項５１】
制御弁で、
ケージと、
ケージ内に可動状態で配置され、弁を通る流体の流量を変更する閉鎖部材とを備え、閉鎖部材およびケージが隙間を画定し、さらに、
隙間を通る流れを減少させるよう配置されたシールを備える制御弁。
【請求項５２】
シールの下流に配置され、少なくとも部分的に閉鎖部材によって画定された蒸気回収区域を備える、請求項５１に記載の制御弁。
【請求項５３】
制御弁で、
部材と、
部材と相互作用して、流体の流量を変更するガイドとを備え、部材およびガイドが隙間を画定し、さらに、
隙間を通る流体の流れを減少させるよう配置されたシールを備える制御弁。
【請求項５４】
ガイドおよび部材によって画定され、シールの下流に配置された蒸気回収区域を備える、請求項５３に記載の制御弁。
【請求項５５】
部材がガイド内で直線運動可能である、請求項５３に記載の制御弁。
【請求項５６】
シールがガイドと部材との間に配置される、請求項５５に記載の制御弁。
【請求項５７】
制御弁で、
部材と、
部材と相互作用して弁を閉鎖する座と、
部材と相互作用して、流体の流量を変更するガイドと、
座の上流に配置されて、蒸気気泡の崩壊を促進する蒸気回収区域とを備える制御弁。
【請求項５８】
部材が、ガイド内で直線運動可能なプラグであり、
ガイドが、プラグと整列し、流体が流れる１つまたは複数のポートを備えるケージであり、流体の流量が、１つまたは複数のポートに対する部材の運動により変更される、請求項５７に記載の制御弁。
【請求項５９】
ケージおよびプラグが半径方向隙間を画定し、弁が、蒸気回収区域の上にある隙間内にシールを備える、請求項５８に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね流量制御弁に、特にケージ案内制御弁を指向する。
【背景技術】
【０００２】
本特許出願は、２００２年６月５日に出願され、「Ｈｉｇｈ  Ｒａｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ  Ｇｌｏｂｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ」と題した米国特許出願第１０／１６３，３２７号に対する優先権を主張する。
【０００３】
米国特許第４，２５６，２８４号は、隙間流れを最小にするため、階段状・螺旋状・テーパ状ボアおよび制御要素を使用する高エネルギ損流体流量制御装置について記載している。しかし、第’２８４号特許は、本発明とは物理的かつ動作面で異なる隙間流れ最小化の設計を提示する。第’２８４号特許の設計は、制御された流体の圧力回復を制御する特定の幾何学的形状を扱わず、高いレンジアビリティ（ｒａｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ）も可能ではない。
【０００４】
典型的な玉形弁は、線形動作の閉鎖部材（ｃｌｏｓｕｒｅ  ｍｅｍｂｅｒ）、１つまたは複数のポート、および通常はポート領域の周囲にある球形キャビティによって識別される本体がある弁である。本体は、弁の主要圧力境界である部分である。本体は通常、パイプ接続端部および流体流通路を提供する。玉形弁では、閉鎖部材は、弁を通る流量を変更するために流路に配置される弁の可動部分である。
【０００５】
プラグ閉鎖部材は、往々にして円筒形の性質で、流量を変化させるために直線運動で流れの中で移動する部品である。流れを特徴付けるため、輪郭形成した部分を有しても、有さなくてもよい。円筒形または円錐状に先細の部品でもよく、これは回転運動で流量を変化させる内部流路を有してもよい。他の閉鎖部材には、例えば玉、円板およびゲートがある。
【０００６】
流通路（流路）の流れのオリフィスは、閉鎖部材と相互作用して弁を閉鎖する。オリフィスには、閉鎖部材と接触するか、それと密着する座表面（ｓｅａｔｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を設け、締まった遮断または制限された漏れを提供する。つまり弁を閉鎖する。
【０００７】
ケージは、通常、概ね閉鎖部材を囲んで、整列を提供し、弁トリムの他の部品の組立を容易にする玉形弁の部品である。ケージは、流れの特徴化および／または座の表面も提供することができる。玉形弁のトリムは通常、制御された流体と流接触する弁の内部部品を含む。弁トリムの例は、プラグ、座環およびケージである。本体は、トリムの部品とは見なされない。
【０００８】
図１は、本体１２を備えた標準的なケージ案内玉形制御弁１０を示し、これは弁ケージ２０のポート領域１９にある穴１８（ポートまたは流路）を露出するよう弁体（ｖａｌｖｅ  ｐｌｕｇ）１６を調整することにより、流れ１４を制御する。制御表面とは、プロセス流体を絞る区域を画定する表面である。つまり表面は差圧の適用を受ける。流体と接触するが、絞りプロセスには積極的に関与しない表面もある。制御表面は、ケージ２０内のプラグ１６の位置に応じて、ケージのポート１８とプラグ１６との間にあるか（図２）、または座環２２とプラグ１６との間にある。
【０００９】
このような弁を通る高い流量を獲得するために、大きいサイズの座環、ケージ、およびプラグを使用する。ケージ２０内でプラグ１６が自由に運動できるよう、プラグ外径２６とケージのボア２８との間に半径方向隙間２４を設けねばならない（図３）。この半径方向隙間２４は通常、弁サイズの増加につれて増加する。プラグ１６を持ち上げて弁の座表面３０から離すと、初期ケージ・ポート区域３２が露出する前に、半径方向隙間区域２４により流体の流れ３４が通過することができる。この半径方向隙間区域２４を通過する流れ３４は、弁１０の最小流れである。隙間流れ区域２４がこのタイプの弁設計で重要であるのは、この区域２４が、弁の特徴によって画定されるような制御可能な最少流量を制限するからである。
【００１０】
ケージ絞り制御弁１０の流れ特徴は、露出したケージ・ポート絞り区域によって画定される（例えば図２および図３のそれぞれ品目３８および１８を参照）。ケージ・ポート区域より下で絞ると、絞り圧全体の低下が隙間流れ区域２４で発生する（つまり案内隙間を通る流れ）。高圧低下状態、特に（気体ではなく）高圧液体降下の状態で、隙間流れの絞りは、金属表面にとって非常に有害であり、腐食３６を引き起こすことがある。一部のケージ絞り弁１０は、ケージの流れ区域全体で複数の圧力低下段差（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｒｏｐ  ｓｔａｇｉｎｇ）３８を使用するが、絞り区域４２の上に配置して段付けした流れポート（図２の４０）は、案内隙間区域２４を通して弁出口（オリフィス）４４と直接連絡する。これにより、露出していない段付き流路と露出した流路との間に十分な圧力低下が生じる（図２参照）。このため、最終的にキャビテーションおよび高速磨耗により案内隙間２４に腐食３６が生じ、結局、弁隙間の振動問題になる。継続した腐食は、案内隙間を増加させ、さらに振動関連の問題を悪化させる。
【００１１】
弁製造業者は、制御可能な最大流量と制御可能な最少流量との比率を弁のレンジアビリティ（ｒａｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ）と定義する。大部分のケージ案内玉形制御弁は、隙間流れによって制限された約１００：１までのレンジアビリティを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、約１００：１より大きいレンジアビリティを有する弁を提供することが、本発明の目的である。さらなる目的は、約５００：１より大きいレンジアビリティを有する弁を提供することである。
【００１３】
別の目的では、座区域へのキャビテーション腐食損傷を軽減するか、解消する弁を提供することである。
【００１４】
別の目的は、座区域から離れた圧力回復区域を有する弁を提供することである。
【００１５】
さらに別の目的は、座表面のキャビテーション損傷を軽減するか解消する高いレンジアビリティを有する弁を提供することである。
【００１６】
さらに別の目的は、隙間シールを有する弁を提供することである。
【００１７】
さらに別の目的は、隙間シールおよび圧力回復区域を有する弁を提供することである。
【００１８】
他の目的および利点は、本明細書の教示から明白になる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
簡単に言うと、上記に従い、蒸気回収区域を備えた制御弁が、先行技術に伴う問題に対処する。シールを、蒸気回収区域の上に配置して、閉鎖部材と閉鎖部材の整列手段との間の流れを減少させることが好ましい。
【００２０】
玉形制御弁の実施形態では、プラグがケージ内で整列し、座と接触する。蒸気回収区域を、ケージとプラグとの間に配置する。少なくともプラグが開いている場合に、蒸気回収区域が座の上にあることが好ましい。シールは、ケージとプラグの間の隙間を通る流れを減少させる。用途によっては、シールは、ケージと接触する外部シール、および外部シールとプラグとの間にある内部シールを備える。
【００２１】
より一般的には、制御弁に、蒸気気泡の崩壊を促進する手段を設ける。特定の実施形態では、閉鎖部材がオリフィスと相互作用して、弁を閉鎖する。閉鎖部材と閉鎖部材の位置を合わせる手段との間に隙間が画定される。隙間を通る流れを減少させる手段は、例えば閉鎖部材とともに動作するよう結合したシールを備える。
【００２２】
特に、制御弁には流体流路に配置されて直線運動が可能なプラグを設ける。プラグは、ケージに沿って軸方向に位置する複数のポートを備えたケージ内で動作する。したがって、プラグが動作すると、流体の流量が変化する。ケージとプラグの間に半径方向隙間が画定される。エラストマー製内部シールおよび金属製外部シールを備えたシールが、隙間を通る流れを減少させる。プラグは、プラグとケージとの間の蒸気回収ギャラリを少なくとも部分的に画定し、ギャラリはプラグが着座した場合に最も下にあるポートの下にある。プラグを持ち上げて、最も下にあるポートを少なくとも部分的に露出させると、ギャラリが、プラグと相互作用する座より上になり、弁を閉鎖する。
【００２３】
上および下などの方向に関する用語を使用するのは便宜上であり、請求の範囲にある教示または発明の範囲を制限するものではないことが理解される。通常、上の位置は流体の流れの方向に反対で、下の位置の上流である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図４および図５を参照すると、改良されたケージ案内玉形制御弁１０’が図示されている。以下から、請求の範囲による本発明はケージ案内玉形制御弁のみに限定されないことが、当業者には明白である。図４から図５では、直線運動可能なプラグ１６が、流体の流路に配置されて、流れをほぼ停止することを含めて流量を変更する。流量を変更するには、他の閉鎖部材も許容可能である。段付きケージ２０がプラグ１６と整列する。段付きケージ２０は、ケージ２０に沿って軸方向に配置された複数のポート１８をポート領域１９に備える。したがって、流体の流れはプラグ１６の動作によって変化する。プラグ１６およびケージ２０は、半径方向隙間２４を画定する。座表面３０がプラグ１６と相互作用して、プラグ１６が着座している場合は流体の流れ１４をほぼ停止させる。好ましい実施形態ではギャラリ、つまり円筒形または環状の性質である圧力回収区域５０は、プラグ１６とケージ２０との間に画定される。圧力回収区域５０は、プラグ１６が着座した場合に複数のポート１８より下にあることが好ましい。隙間流シール５２が、ケージ２０とプラグ１６の間で、座３０の上に配置される。図示の隙間シール５２は、好ましくは金属製の外部シール５４、および好ましくはエラストマー製の内部シール５６を備える。
【００２５】
したがって、弁の１つの実施形態は、特殊設計の隙間流シール５２と、シール５２の下でプラグ１６とケージ２０の間にある圧力回収区域５０とで構成される。シール５２は、外部案内環と、重なり継手（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ｊｏｉｎｔ）５７を有する内部密封環５６とで構成される。外環５４はケージのボア２８と接触し（図２参照）、１次案内隙間シールを提供する。エラストマー製の内部密封環５６は、流体が１次シールの背後を通過するのを防止する。さらに、エラストマー製内環５６は、１次シール５４に追加の付勢を提供する。弁１０’が開いて、プラグ１６を上昇させることによって第１ケージ・ポート５８が露出すると、制御された流体６０がケージ・ポート５８と隙間流シール５４との間を流れることができる。用途によっては、シート３０を硬化した表面６２（例えば図５参照）の上に形成して、腐食に抗する。
【００２６】
弁内の流路を最初に露出させることは、通常、弁用途で最大の圧力低下相（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）である。流体が、ケージ・ポートとシールとの境界面のようなオリフィスの制約を通過すると（図３の隙間流れ３４および絞り区域４２、または図５の流れ６０参照）、局所的な流体圧力が、制御された流体の蒸気圧より低下することができる。こうなると、流体は蒸気キャビティを形成する。つまり沸騰する。蒸気キャビティの生成から下流のある距離で、圧力は再び蒸気圧より上まで上昇し、蒸気の気泡が崩壊する。つまりキャビテーションが発生する。蒸気気泡の崩壊は、大量のエネルギを衝撃波または高速流体ジェットの形態で解放する。このような崩壊中に、付近の表面が損傷を受けることがある。圧力回収ギャラリ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｇａｌｌｅｒｙ）５０は、蒸気気泡の崩壊を促進し、それによって気泡がさらに下流に移動して崩壊し、重要な座表面を損傷するのを防止する。
【００２７】
したがって１つの実施形態では、プラグ１６または他の部材などの閉鎖部材を、流体の流れ１４の路に配置して、流体の流量を変更する。ケージ２０は、閉鎖部材と整列し、流体が流れる１つまたは複数のポート１８を備える。ケージ２０と閉鎖部材１６との間に隙間２４が画定される。座表面３０は、閉鎖部材１６と相互作用して、弁を閉鎖する。圧力回収区域５０がケージ２０と閉鎖部材１６の間に位置する。圧力回収区域５０は、閉鎖部材１６が座表面３０に着座している場合に、１つまたは複数のポート１８より下にあることが好ましい。
【００２８】
先行技術のこれまでの試みは、隙間の流れの問題に直接対応しなかった。代わりに、高いレンジアビリティの弁用途に伴う問題を、通常は２つの弁を使用することで解決してきた。一方の弁は、大量圧力低下低流量の稼働用で、通常は平行なパイプラインに設置される別の弁は、大容量少量圧力低下の稼働用である。先行技術の構成は、費用がかかる解決法を提供し、これは適切な制御が困難であることも判明している。低流量バイパス弁と大容量主弁の適切な順番（流量受容に基づいた開閉）を保証するには、特別な制御プログラミングが必要である。順番が不適切であると、主弁体の動作が弁座に近すぎて、隙間流レベルを損傷することがある。
【００２９】
あるいは、この問題に対する先行技術の弁１個の解決法は、段付き流路を付け、半径方向隙間を減少させて設計した特殊なケージおよびプラグを使用していた。にもかかわらず、これらの設計は、隙間の流れによって制限された（例えば図２の品目３４参照）。
【００３０】
本発明で解決する問題の１つは、プラグからケージまでの隙間流区域まで、またはその下への絞りに固有の関連する腐食および振動の問題を軽減しながら、大幅圧力降下の用途のために弁のレンジアビリティを高める方法である。隙間流区域より下の絞りは、弁を非常に低いリフトで動作させ、それによって座表面間の微小なギャップを露出させることにより達成することができる。しかし、このタイプの絞りは、座表面の腐食につながる。座表面の腐食はさらに、締まった遮断の能力を低下させ、その結果、弁の閉鎖時に座の腐食および漏れが継続する結果になる。本明細書の教示は、隙間流シールを通る案内隙間流を大幅に減少させるとともに、圧力回復区域を介して、プラグの最低リフト位置で高速流を低下させることにより、座表面を腐食から保護することで、上述した問題の両方に対応する。幾つかの用途では、本発明は、隙間区域を通してではなく、最低の露出絞り流路のみで大きい圧力低下を強制的に発生させる。
【００３１】
１つの実施形態では、ケージ２０が流れ１４の閉鎖部材１６と整列して、流量を変更する。ケージ２０および閉鎖部材１６は、流体３４が流れる、または流れようとする隙間２４を画定する。流路の流オリフィス４４は座表面３０を備える。閉鎖部材１６は、座表面３０と相互作用して、弁を閉鎖する。隙間流シール５２が閉鎖部材１６とケージ２０との間に配置されて、隙間２４を通る流れ３４を減少させ、用途によってはこれを停止させる。
【００３２】
本発明の特定の実施形態および用途を図示し、説明してきたが、本発明は、本明細書で開示した正確な構造および構成に制限されず、請求の範囲で定義されたような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更、変化および変形が以上の説明から明白であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】先行技術のケージ案内制御弁の断面図である。
【図２】典型的な先行技術の段付き流路トリムの断面図である。
【図３】図１で示した先行技術の弁の絞り領域の拡大断面図である。
【図４】本明細書の教示に従い、プラグと結合したシールを備えたケージ案内制御弁の断面図である。
【図５】図４で示した弁の絞り区域の拡大断面図である。２つの部材から成るシールを、圧力回収ギャラリとの組合せで示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月2日(2004.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座（２２）と接触して弁を閉鎖するようケージ（２０）内に可動状態で整列したプラグ（１６）を備えた玉形制御弁において、前記ケージがケージ壁を備え、前記玉形制御弁（１０’）がさらに前記プラグと前記ケージとの間の圧力回収区域（５０）を含み、前記プラグが窪んだ部分を含み、前記窪んだ部分の少なくとも１つの壁が、前記ケージ壁とほぼ平行であり、前記プラグの前記平行な壁が、中実でこのプラグを通過する開口がなく、前記圧力回収区域が、前記ケージ壁と前記窪んだ部分との間にある区域によってほぼ画定されることを特徴とする玉形制御弁。
【請求項２】
前記圧力回収区域（５０）がギャラリである、請求項１に記載の玉形制御弁（１０’）。
【請求項３】
前記圧力回収区域（５０）が前記座の上に配置されている、請求項１に記載の玉形制御弁（１０’）。
【請求項４】
前記プラグ（１６）および前記ケージ（２０）が、半径方向隙間を画定し、前記圧力回収区域（５０）の上方の隙間流シール（５２）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の玉形制御弁（１０’）。
【請求項５】
前記隙間流シール（５２）が、
前記ケージ（２０）と接触する外部シール（５４）と、
前記プラグ（１６）と前記外部シール（５４）との間の内部シール（５６）とを備えている、請求項４に記載の玉形制御弁（１０’）。
【請求項６】
前記外部シール（５４）が重なり継手（５７）を備えている、請求項５に記載の玉形制御弁（１０”）。
【請求項７】
前記内部シール（５６）がエラストマー製である、請求項５に記載の玉形制御弁。
【請求項８】
前記玉形制御弁が、１００：１より大きいレンジアビリティを有する、請求項１に記載の玉形制御弁（１０’）。
【請求項９】
前記玉形制御弁が５００：１より大きいレンジアビリティを有する、請求項１に記載の玉形制御弁（１０’）。
【請求項１０】
座表面が前記プラグと相互作用して、前記玉形制御弁を閉鎖し、前記圧力回収区域（５０）が、流体（１４）の通過する前記ケージ（１６）の１つまたは複数の軸方向ポート（１０）より下にある、請求項１に記載の玉形制御弁（１０’）。
【国際調査報告】
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