(57)【要約】  流体レギュレータとともに使用するためのフロー方向付け装置について本願に記載する。例示的な流体レギュレータは、入口と出口とを流体結合するオリフィスを規定する通路を有する本体を含む。通路内には、オリフィスに隣接したバルブシートに対して移動するバルブプラグが設けられる。アクチュエータがバルブプラグに動作可能に結合され、アクチュエータは、通路の出口に流体結合された感知チャンバを含む。アクチュエータは、出口のプロセス流体の圧力に応答して、入口と出口との間のオリフィスを通る流体フローを制御するために、バルブシートに対してバルブプラグを移動させる。フロー方向付け部材がバルブプラグに結合される。フロー方向付け部材は、オリフィスを通って流れている流体を、オリフィス両端間の第１の圧力差において、通路の出口に向かってアクチュエータの感知チャンバから離れるように方向付けるためのドループ低減部分と、流れる流体を、第２の圧力差において、アクチュエータの感知チャンバに向かって方向付けるためのブースト低減部分とを有し、第２の圧力差は第１の圧力差よりも大きい。【選択図】図５
2013546069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体レギュレータであって、
入口と出口とを流体結合するオリフィスを規定する通路を有する本体と、
前記通路内に設けられ、前記オリフィスに隣接したバルブシートに対して移動するバルブプラグと、
前記バルブプラグに動作可能に結合されたアクチュエータであって、前記アクチュエータが、前記通路の前記出口に流体結合された感知チャンバを含み、前記アクチュエータが、前記出口のプロセス流体の圧力に応答して、前記入口と前記出口との間の前記オリフィスを通る流体フローを制御するために、前記バルブシートに対して前記バルブプラグを移動させる、アクチュエータと、
前記バルブプラグに結合されたフロー方向付け部材であって、前記フロー方向付け部材が、前記オリフィスを通って流れる流体を、前記オリフィス両端間の第１の圧力差において、前記通路の前記出口に向かって前記アクチュエータの前記感知チャンバから離れるように方向付けるためのドループ低減部分と、流れる流体を、第２の圧力差におおいて、前記アクチュエータの前記感知チャンバに向かって方向付けるためのブースト低減部分とを有し、前記第２の圧力差が前記第１の圧力差よりも大きい、フロー方向付け部材と
を備える、
流体レギュレータ。
【請求項２】
前記フロー方向付け部材が、前記バルブプラグと一体に形成される、請求項１の流体レギュレータ。
【請求項３】
前記ドループ低減部分が、前記バルブプラグから突出しているリップを備え、前記ブースト低減部分が、前記リップ部分を貫通する少なくとも１つのポートを備える、請求項１〜２のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項４】
前記リップの内側表面が、前記バルブプラグの長手方向軸に対して半径方向外向きに延びる、請求項１〜３のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項５】
前記リップが、前記バルブプラグの外周縁部全体にわたって延びる、請求項１〜４のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項６】
前記リップが、前記バルブプラグのキャビティに隣接して設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項７】
前記リップが、前記バルブプラグの外側外周縁部と前記キャビティとの間で前記バルブプラグから突出する、請求項１〜６のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項８】
前記ブースト低減部分が複数のポートを備え、前記ドループ低減部分が複数のリップを備える、請求項１〜７のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項９】
前記複数のポートが、前記バルブプラグの前記長手方向軸に対して径方向に離間する、請求項１〜８のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項１０】
複数のポートが、前記バルブプラグの前記長手方向軸の周りに等間隔に離間する、請求項１〜９のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項１１】
前記ドループ低減部分が、前記バルブプラグの少なくとも周囲部分の周りに延びるリップを備え、前記ブースト低減部分が、前記リップに隣接し、前記通路の前記出口に向かって方向付けられた少なくとも１つの開口部を備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの開口部が、前記リップの対向する端部の間に設けられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項１３】
前記ブースト低減部分が、前記リップを貫通して設けられ、前記バルブプラグの前記長手方向軸を中心として径方向に離間した複数のポートをさらに備える、請求項１〜１２のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの開口部が、前記複数のポートの第１のポートよりも大きい開口部を提供する、請求項１〜１３のいずれかに記載の流体レギュレータ。
【請求項１５】
流体レギュレータとともに使用するためのフロー方向付け装置であって、
キャビティを有する本体と、
前記キャビティに隣接して前記本体の少なくとも周囲部分の周りに設けられたリップであって、前記リップは、前記流体レギュレータを通って流れるプロセス流体が第１の速度で前記本体を横切って流れるときに、ドループ特性を著しく低減することとなる、リップと、
前記リップに隣接した少なくとも１つのポートであって、前記少なくとも１つのポートは、前記流体レギュレータを通って流れるプロセス流体が、前記第１の速度よりも高い第２の速度で前記本体を横切って流れるときに、ブースト特性を著しく低減することとなる、少なくとも１つのポートと
を備える、フロー方向付け装置。
【請求項１６】
前記リップが、前記本体の周囲全体の周りに延びる、請求項１５に記載のフロー方向付け装置。
【請求項１７】
前記本体の長手方向軸を中心として離れるように円周方向に離間した複数のリップ部分を規定するために前記リップを通って延びる複数のポートをさらに備える、請求項１５〜１６に記載のフロー方向付け装置。
【請求項１８】
前記ポートが、前記本体の前記長手方向軸を中心として径方向に等間隔に離間する、請求項１５〜１７に記載のフロー方向付け装置。
【請求項１９】
前記リップが、前記本体の前記外周縁部の第１の部分の周りに延び、前記少なくとも１つの開口部が、前記本体の前記外周縁部の第２の部分の周りに延びる、請求項１５〜１８に記載のフロー方向付け装置。
【請求項２０】
前記リップが、前記少なくとも１つの開口部に隣接した前記リップの前記一部分を貫通する複数のポートをさらに備え、前記ポートが、前記長手方向軸に対して前記本体の前記一部分を中心として円周方向に離間する複数のリップ部分を規定する、請求項１５〜１９に記載のフロー方向付け装置。
【請求項２１】
流体レギュレータとともに使用するフロー方向付け装置であって、
前記流体レギュレータのオリフィスを通る流体フローを制御するための手段
を備え、流体フローを制御するための前記手段が、
前記オリフィスを通り、前記フロー方向付け装置を横切って流れている流体を、前記オリフィス両端間の第１の圧力差において、通路の出口に向かって、アクチュエータの感知チャンバから離れるように方向付けるための第１の手段であって、流体を方向付けるための前記第１の手段が、前記オリフィスを通る流体フローを制御するための手段の少なくとも外周部分の周りに設けられる、第１の手段と、
前記オリフィスを通って流れている流体を、前記オリフィス両端間の第２の圧力差において、前記アクチュエータの前記感知チャンバに向かって方向付けるための第２の手段であって、前記第２の圧力差は前記第１の圧力差より大きく、流体を方向付けるための前記第２の手段が、流体フローを方向付けるための前記第１の手段に隣接した少なくとも１つの開口部を含む、第２の手段と、
を備える、
フロー方向付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許は、２０１０年１１月１日付けで出願された「ＦＬＯＷ  ＤＩＲＥＣＴＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＵＳＥ  ＷＩＴＨ  ＦＬＵＩＤ  ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＳ」と題する米国仮特許出願第６１／４０８，９５５号の利益を主張するものであり、当該米国仮特許出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、流体レギュレータに関し、より詳細には、流体レギュレータとともに使用するフロー方向付け装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体レギュレータは、通常、流体の圧力を低減し、その圧力を実質的に一定の値に調整するために使用される。詳細には、流体レギュレータは、一般に、比較的高い圧力で供給流体を受ける入口を有し、比較的より低い設定制御圧力を出口において実現する。入口圧力は、変動しているダウンストリーム需要に実質的に一致するようにオリフィスを通るフローを制限することによって、より低い出口圧力まで低減される。たとえば、１つの機器（たとえば、ボイラー）に関連する気体レギュレータは、比較的高く、幾分変動する圧力を有する気体を気体分配源から受けることができ、気体を、その機器による安全で効率的な使用に好適なより低く実質的に一定の圧力または制御圧力に調整することができる。
【０００４】
流体レギュレータは、しばしば、様々な圧力差または流体流速度に流体レギュレータがさらされたときに、出口圧力を設定制御圧力に維持するための流体レギュレータの能力に基づいて分類される。流体レギュレータが特定の圧力差にさらされたときに設定制御圧力から逸脱する流体レギュレータは、区分または精度等級外であると見なされる。設定制御圧力からの逸脱は、しばしば、流体レギュレータのドループフロー特性および／またはブーストフロー特性によって生じる。ドループおよびブーストは、流体レギュレータの精度および／または能力区分を著しく下げることがある。
【０００５】
一般に、ブースト低減機構とともに実装される流体レギュレータは、比較的低い圧力差を含む精度等級に限定され、ドループ低減機構とともに実装される流体レギュレータは、比較的高い圧力差を含む精度等級に限定される。したがって、ドループフロー特性とブーストフロー特性の両方を制御しない場合、流体レギュレータは、流体レギュレータの精度がドループフロー特性またはブーストフロー特性によって影響の影響を受けない精度等級に限定されるので、流体レギュレータの全体的な能力を最大にすることができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一例では、流体レギュレータは、入口と出口とを流体結合するオリフィスを規定する通路を有する本体を含む。通路内には、バルブプラグが設けられ、オリフィスに隣接したバルブシートに対して移動する。アクチュエータがバルブプラグに動作可能に結合され、アクチュエータは、通路の出口に流体結合された感知チャンバを含む。アクチュエータは、出口のプロセス流体の圧力に応答して、入口と出口との間のオリフィスを通る流体フローを制御するために、バルブシートに対してバルブプラグを移動させる。フロー方向付け部材がバルブプラグに結合される。フロー方向付け部材は、オリフィスを通って流れている流体を、オリフィス両端間の第１の圧力差で、通路の出口に向かってアクチュエータの感知チャンバから離れるように方向付けるためのドループ低減部分と、流れる流体を、第２の圧力差で、アクチュエータの感知チャンバに向かって方向付けるためのブースト低減部分とを有し、第２の圧力差は第１の圧力差よりも大きい。
【０００７】
別の例では、フロー方向付け装置は、キャビティを有する本体と、キャビティに隣接して本体の少なくとも周囲部分を中心として設けられたリップとを含み、リップは、流体レギュレータを通って流れるプロセス流体が第１の速度で本体を横切って流れるときに、ドループ特性を実質的に低減することとなる。本体はリップに隣接した少なくとも１つのポートを有し、該少なくとも１つのポートは、流体レギュレータを通って流れるプロセス流体が、第１の速度よりも高い第２の速度で本体を横切って流れるときに、ブースト特性を実質的に低減することとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】既知の自己操作流体レギュレータを示す図である。
【図２】既知のバルブプラグとともに実装される図１の流体レギュレータの部分拡大断面図である。
【図３】別の既知のバルブプラグとともに実装される図１の流体レギュレータの部分拡大断面図である。
【図４】本明細書に記載される例示的なフロー方向付け装置を有する例示的な流体レギュレータを示す図である。
【図５】図４の例示的なフロー方向付け装置を示す図である。
【図６】図４および図５の例示的なフロー方向付け装置の断面図である。
【図７】図４、図５および図６の例示的なフロー方向付け装置の底面図である。
【図８Ａ】図４の例示的な流体レギュレータの部分拡大断面図である。
【図８Ｂ】図４および図８Ａの流体レギュレータの一部分の拡大図である。
【図９】本明細書に記載される別の例示的な流体フロー方向付け装置を示す図である。
【図１０】本明細書に記載される別の例示的な流体フロー方向付け装置を示す図である。
【図１１】図９および図１０の例示的な流体フロー方向付け装置とともに実装される流体レギュレータの部分拡大図である。
【図１２Ａ】図３〜図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０および図１１の例示的な流体フロー方向付け装置を実装するために使用することができる例示的なポートジオメトリを示す図である。
【図１２Ｂ】図３〜図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０および図１１の例示的な流体フロー方向付け装置を実装するために使用することができる例示的なポートジオメトリを示す図である。
【図１２Ｃ】図３〜図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０および図１１の例示的な流体フロー方向付け装置を実装するために使用することができる例示的なポートジオメトリを示す図である。
【図１２Ｄ】図３〜図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０および図１１の例示的な流体フロー方向付け装置を実装するために使用することができる例示的なポートジオメトリを示す図である。
【図１２Ｅ】図３〜図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０および図１１の例示的な流体フロー方向付け装置を実装するために使用することができる例示的なポートジオメトリを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に記載される例示的な流体レギュレータは、設定制御圧力に基づいて許容できる圧力限界および／または一定の圧力限界内にダウンストリーム圧力を維持するように、流量を調節する。さらに、流体レギュレータは、流体レギュレータの能力および／または精度等級を著しく高める例示的なフロー方向付け装置を含む。詳細には、本明細書に記載される例示的なフロー方向付け装置は、流体レギュレータのブースト特性とドループ特性の両方を制御するために、ブースト低減装置とドループ低減装置とを採用する。換言すると、本明細書に記載されるフロー方向付け装置は、流体レギュレータが、たとえば、従来のフロー方向付け装置とともに実装される流体レギュレータよりも広範囲の圧力差にわたる精度等級を取得することができるようにするために、デュアル機能フロー方向付け装置を提供する。本明細書に記載される例示的なフロー方向付け装置は、流体レギュレータが比較的低い入口圧力にさらされるときにドループフロー特性を制御し、また、流体レギュレータが比較的高い入口圧力にさらされるときにブーストフロー特性を制御する。したがって、本明細書に記載される例示的なフロー方向付け装置は、ドループフロー特性とブーストフロー特性の両方を補正し、流体レギュレータの能力または精度等級を著しく改善することができる。
【００１０】
詳細には、本明細書に記載される例示的な流体フロー方向付け装置は、オリフィス両端間の圧力差が比較的低いときに、オリフィスを通って流れている流体を、通路の出口に向かってアクチュエータの感知チャンバから離れるように偏向させるまたは方向付けるためのドループ低減部分と、オリフィス両端間の圧力差が比較的高いときに、オリフィスを通って流れている流体を、アクチュエータの感知チャンバに向かって偏向させるまたは方向付けるためのブースト低減部分とを含む。ブーストとドループの両方を制御するために流体流れを方向付けることによって、本明細書に記載される例示的な流体レギュレータは、圧力差の比較的より大きい範囲にわたって使用するように区分されることができる。
【００１１】
たとえば、比較的低い入口圧力を有する適用例の場合、例示的なフロー方向付け装置はドループを減少させ（すなわち、ブーストを生成する、または増大させ）、それによって、入口圧力が低い適用例とともに使用する流体レギュレータの能力を増大させる。さらに、比較的高い入口圧力を有する適用例の場合、フロー方向付け装置はブーストを減少させ（すなわち、ドループを生成する、または増大させ）、それにより、入口圧力が高い適用例とともに使用する流体レギュレータの能力を増大させる。その結果、フロー方向付け装置は、ブーストフロー特性およびドループフロー特性を著しく制御する二重機能フロー方向付け装置を提供し、それにより、より正確な流体レギュレータを提供し、動作パラメータのより大きい範囲にわたって正確にダウンストリーム需要を満たすために流体レギュレータの能力を改善する。
【００１２】
例示的なフロー方向付け装置の詳細について説明する前に、既知の自己調整流体レギュレータ１００について図１で説明する。図１に示すように、レギュレータ１００は、レギュレータバルブ１０４に結合されたアクチュエータ１０２を含む。アクチュエータ１０２は、アクチュエータハウジング１０８内に捕捉されて、負荷チャンバ１１０と感知チャンバ１１２とを規定する、ダイアフラム１０６を含む。負荷チャンバ１１０は、たとえば、設定／制御負荷または圧力をダイアフラム１０６の第１の面１１８に与える制御ばね１１６のような負荷装置１１４を含む。一般に、負荷装置１１４によって与えられた制御負荷または圧力は、流体レギュレータ１００によって与えられるべき所望の出口圧力に対応する。
【００１３】
レギュレータバルブ１０４は、入口１２４と出口１２６との間に流体通路１２２を規定するバルブ本体１２０を含む。バルブ本体１２０は、バルブ本体１２０のスロート１２８が感知チャンバ１１２と流体連通するようにアクチュエータハウジング１０８に結合され、それにより、感知チャンバ１１２は、バルブ本体１２０の出口１２６の流体の圧力を感知することができる。バルブプラグ１３０は、通路１２２内に設けられ、通路１２２を通る流体フローを制御するためにバルブシート１３２に対して移動する。図示のように、バルブプラグ１３０は、リンクアセンブリ１３４を介してダイアフラム１０６に動作可能に結合される。
【００１４】
動作中、ダイアフラム１０６は、（スロート１２８を介して）感知チャンバ１１２によって感知された出口圧力によって与えられたダイアフラム１０８両端間の圧力差と、負荷装置１１４によって与えられた設定圧力または制御圧力（すなわち、制御ばね１１６によって与えられるばね力）とに応答して、リングアセンブリ１３４を介してバルブプラグ１３０を移動させる。ダウンストリーム需要が増加するにつれて、ダウンストリーム流体フロー要求は増大し、ダウンストリーム圧力は減少する。感知チャンバ１１２は、スロート１２８を介して出口１２６の圧力を感知する。感知チャンバ１１２によって感知された、ダイアフラム１０８の第１の面１１８に負荷装置１１４によって与えられる制御圧力よりも低い圧力は、ダイアフラム１０６両端間に圧力差をもたらし、ダイアフラム１０６を感知チャンバ１１２に向かう方向に移動させる。次いで、ダイアフラム１０８は、バルブプラグ１３０をバルブシート１３２から離れるように移動させて、通路１２２を流体フローが通ることができるようにする。ダウンストリーム需要が減少したとき、出口１２６の圧力が増大し、流体フロー需要は減少する。感知チャンバ１１２によって（すなわち、スロート１２８を介して）感知された、負荷装置１１４によって与えられる制御圧力よりも大きい出口圧力は、ダイアフラム１０６両端間に圧力差をもたらし、ダイアフラム１０６を負荷チャンバ１１０に向かって移動させる。次いで、ダイアフラム１０６は、バルブプラグ１３０をバルブシート１３２に向かって移動させ、通路１２２を通る流体フローを制限するまたは防止する。
【００１５】
流体レギュレータ１００は、流体レギュレータ１００が様々な圧力差、つまり、流体流量にさらされたときに、出口圧力を設定制御圧力に維持する流体レギュレータ１００の能力に基づいて、ある特定の能力評価または精度等級によってカテゴリー分けすることができる。流体レギュレータが特定の圧力差にさらされたときの設定制御圧力から逸脱するダウンストリーム出口圧力を流体レギュレータ１００が与えるとき、流体レギュレータ１００はもはや、その特定の動作パラメータ内で制御しておらず、その精度等級または能力は著しく低下する。
【００１６】
設定制御圧力からの逸脱は、しばしば、プロセス流体が流体レギュレータ１００を通って流れる際に、ドループフロー特性および／またはブーストフロー特性によって生じる。その結果、ドループおよびブーストは、流体レギュレータの精度および／または能力区分に著しく影響を及ぼすか、あるいはそれらを低下させる。
【００１７】
たとえば、入口圧力が低い、または圧力差が低い場合に、ダウンストリーム圧力があまりにも急速に降下する（すなわち、ダウンストリーム需要が増大し、ダウンストリーム圧力が減少する）とき、レギュレータ１００はドループを示すことがあり、流体は、比較的低い速度で通路１２２を通って流れる。上述のように、流体レギュレータ１００は、感知チャンバ１１２によって感知されたダウンストリーム圧力に基づき、制御ばね１１６によって与えられる設定圧力と比較して、ダウンストリーム需要を満たすようにバルブ本体１２０を通る流体フローを提供するために、バルブシート１３２に対してバルブプラグ１３０を移動させる。設定制御圧力は、通路を通って流れる流体の圧力差に基づいて（たとえば、既知のまたは仮定の入口圧力に基づいて）、所望の出口圧力（および通路１２２を通る最小流体流量）を与えるように設定される。
【００１８】
しかしながら、動作中、入口１２４の圧力は、設定制御圧力を判定するために使用される入口圧力を下回って変動し得る。入口圧力が比較的低い、または圧力差が比較的低い場合には、流体は、比較的低い速度でオリフィス１３６を横切って流れる。しかしながら、アクチュエータ１０２は、ダウンストリーム圧力が減少する（すなわち、ダウンストリーム需要が増加する）ときに、バルブプラグ１３０をバルブシート１３２から離れるように移動させるが、流体が比較的低い速度で通路１２２を通って流れるとき、アクチュエータ１０２は、出口圧力によってダイアフラム１０６に与えられた圧力差と、設定制御圧力とに基づいて必要なダウンストリーム需要を満たすために、バルブプラグ１２０を開かせないことがあるか、あるいはバルブシート１３２から十分に離れるように移動させないことがある。換言すると、ダウンストリーム需要を満たすには通路１２２を通る流体フローが不十分であることがあるので、入口圧力が、設定制御圧力を判断するために使用される入口圧力よりも低いと、ドループが生じることがある。
【００１９】
入口圧力が高い、または圧力差が高い場合に、ダウンストリーム圧力が増大する（たとえば、急激に増大する）し、流体は比較的高い速度で通路１２２を通って流れるとき、レギュレータ１００がブーストを生成することがある。通路１２２を通る比較的高速の流体フローは、スロート１２８中に、ダウンストリーム圧力よりも低圧の区域またはゾーンを生じさせ得る。その結果、感知チャンバ１２２は、（出口圧力よりも）低い圧力を感知し、レギュレータ１００が、（バルブシート１３２に向かってバルブプラグ１２０を移動させるのとは反対に）出口１２６に向かってより多くの流体を流すことができるようにする。換言すると、流体レギュレータ１００は制御圧力から逸脱する。
【００２０】
ドループおよび／またはブーストは、たとえば、ダイアフラム１０６が感知チャンバ１１２に向かって移動する際の制御ばね１１６の変化するばね力、ダイアフラム１０６両端間の圧力差に起因してダイアフラム１０６が偏向するまたは移動する際のダイアフラム１０６の変動するエリア、通路１２２のオリフィス１３６のサイズ、プロセス流体の入口圧力、オリフィス１３６両端間の圧力差、バルブプラグ１３０などのような多くの要因によって作成される、または生じ得る。
【００２１】
図２は、図１の例示的なレギュレータ１００の部分拡大図であり、入口１２４の流体の圧力が比較的低いときに通路１２２を通って流れる流体を示す。感知チャンバ１１２は、流体が通路１２２を通って流れる際に、通路１２２（たとえば、スロートエリア１２８）を介して出口圧力を感知する。感知チャンバ１１２の圧力が制御ばね１１６によって与えられる制御圧力よりも低いとき、ダイアフラム１０６両端間の圧力差は、ダイアフラム１０６にバルブシート１３２から離れるようにバルブプラグ１３０を移動させて、ダウンストリーム需要を満たすように、流体が通路１２２を通って流れることができるようにする。
【００２２】
入口１２４の流体の圧力は比較的低いので、プロセス流体は、比較的低い速度で、または比較的低い運動量で通路１２２を通って流れる。図示のように、流体は、流体２００が出口１２６に向かって流れるにつれて、感知チャンバ１１２に向かう方向２００にバルブプラグ１３０の周りを流れる。感知チャンバ１２２は、入口１２４と出口１２６との間で流体が移動する際に、スロート１２８を介してプロセス流体の圧力を感知する。流体レギュレータ１００は、ダウンストリーム圧力と制御ばね１１６との間のダイアフラム１０６両端間の圧力差に基づいて、バルブシート１３２に対してバルブプラグ１３０を移動させる。しかしながら、動作中、入口１２４の圧力は、設定制御圧力を判定するために使用される入口圧力を下回って変動し得る。低い圧力差では、流体は、比較的低い速度で通路１２２を通って流れ、より高い入口圧力に基づいて設定制御圧力を与えられているか、あるいは調整されているかもしれないので、ダウンストリーム流体フロー需要を満たすには不十分であることがある。
【００２３】
換言すると、バルブプラグ１３０は、通路１２２を通って流体が流れることができるようにバルブシート１３２から離れるように移動するが、アクチュエータ１０２は、バルブプラグ１２０を開かせないことがあるか、あるいは出口圧力と設定制御圧力とによってダイアフラム１０６に与えられた圧力差に基づいてバルブシート１３２から十分に離れるようにバルブプラグ１２０を移動させないことがあり、流体の流量はダウンストリーム需要を満たすには不十分であり、それにより、ドループが生じる。その結果、通路１２２を通る流体フローは、ダウンストリーム需要を満たすには不十分であり、それにより、比較的低い入口圧力を有する適用例とともに使用する流体レギュレータ１００の能力または精度等級が低下する。
【００２４】
図３は、比較的低い入口圧力を有する適用例において流体レギュレータ１００を使用するときに、（図２に関して上記で説明した）ドループの影響を低減するためにブーストを生成するバルブプラグ３００とともに実装される例示的な流体レギュレータ１００を示す。図３を参照すると、入口１２４と出口１２６との間でプロセス流体が流れる際に、バルブプラグ３００は、感知チャンバ１１２から離れる方向３０２に流体を方向付ける、または偏向させる。このようにして、低速流体の圧力は、感知チャンバ１１２（たとえば、スロートエリア１２８）から離れるように、出口１２６に向かって方向付けられる。こうして、感知チャンバ１１２は、ダウンストリーム圧力よりも低い圧力（わずかに低い圧力）を感知し、流体レギュレータ１００は、より多くの流体が通路１２２を通して流れることができるように、バルブプラグ１３０をバルブシート１３４からより遠くに離れるように移動させる。このようにして、バルブプラグ３００は、流体が通路１２２を通って流れることができるように、流体レギュレータ１００を開位置まで移動させることによって、オリフィス１３６を横切って流れる流体が比較的低い圧力差を有するときに、通路１２２を通る流体フローを増大させる（すなわち、ブーストを生成する）。
【００２５】
しかしながら、高い圧力差では、または、入口１２４の圧力が比較的高い適用例の場合、バルブプラグ３００は、制御ばね１１６によって与えられる所望の設定制御圧力から出口１２６の圧力を逸脱させ得る過剰ブースト（すなわち、ダウンストリーム源の需要フローより大きい流体フロー）を与える。たとえば、入口圧力が比較的高い適用例の場合、プロセス流体は、比較的高い速度または比較的高い運動量で通路１２２を通って流れる。ダウンストリーム需要が減少するとき、出口圧力は増大し、流体フロー需要が減少する。流体が比較的高い流体流量でオリフィス１３６を通って流れる際に、バルブプラグ３００は、出口１２６に向かう方向３０２に、感知チャンバ１１２から離れるように流体を方向付ける。次いで、比較的高い速度で通路１２２を通って、感知チャンバ１１２から離れるように流体が流れているので、感知チャンバ１１２は、スロート１２８において、出口１２６の下流の圧力よりも低い圧力を感知し得る。その結果、流体レギュレータ１００は、バルブプラグ３００をバルブシート１３２から離れるように移動させ、より多くの流体が通路１２２を通って流れることができるようにし、必要とされるよりも多くのダウンストリーム流体フローを提供する。その結果、出口１２６の圧力は、制御ばね１１６によって与えられる所望の制御圧力または設定制御圧力を上回って増加し、それにより、比較的高い入口圧力を有する適用例に関する流体レギュレータ１００の精度を低下させる。
【００２６】
したがって、圧力が比較的高い適用例についてブーストを補償または制御すると、レギュレータ１００は、圧力が低い適用例について使用されるときに過剰ドループをしばしば引き起こす。同様に、圧力が比較的低い適用例についてドループを補償または制御すると、レギュレータ１００は、圧力が高い適用例のために使用されるときに過剰ブーストをしばしば引き起こす。したがって、流体レギュレータ１００のブーストおよびドループの双方を制御することなしには、流体レギュレータ１００の全体的な能力を最大にすることはできない。その結果、流体レギュレータ１００は、一般に、より低い精度等級および／または能力を有する。
【００２７】
図４は、本明細書に記載される例示的なフロー方向付け装置４０２とともに実装される例示的な流体レギュレータ４００を示し、流体レギュレータ４００は、入口圧力が低い適用例とともに流体レギュレータ４００が使用されるときには過剰ドループを著しく低減し、入口圧力が高い適用例とともに流体レギュレータ４００が使用されるときには過剰ブーストを低減するための二重機能を提供し、それにより、流体レギュレータ４００の精度等級および能力が著しく高まる。
【００２８】
図４を参照すると、例示的な流体レギュレータ４００は、レギュレータバルブ４０６に動作可能に結合されたアクチュエータ４０４を含む。レギュレータバルブ４０６は、入口４１２と出口４１４との間に流体フロー通路４１０を規定するバルブ本体４０８を含む。入口４１２は、流体レギュレータ４００の上流の分配システム（たとえば、天然ガス分配システム）に流体結合することができ、出口４１４は、流体レギュレータ４００の下流の、たとえば、ボイラーのような消費源に流体結合することができる。
【００２９】
バルブシート４１６は、バルブ本体４０８の通路４１０に装着され、流体が入口４１２と出口４１４との間でそこを通って流れることができるオリフィス４１８を規定する。通路４１０を通る流体フローを制御するために、バルブは、バルブシート４１６に対して移動するフロー制御部材またはバルブプラグ４２０（たとえば、封止ディスク）を含む。フロー制御部材またはバルブプラグ４２０（たとえば、封止ディスク）は、ファスナー４２６を介してステム４２４の端部４２２に結合され、エラストマー材料製とすることができる封止ディスク４２８を含み、封止ディスク４２８は、ステム４２４およびバルブプラグ４２０が移動されたときに、通路４１０を通る流体フローを制限または防止するためにバルブシート４１６に向かってバルブシート４１６の封止表面に封止係合する。図５に関して以下でより詳細に説明するように、フロー方向付け装置４０２は、バルブプラグ４２０に結合される。
【００３０】
アクチュエータ４０４は、ダイアフラムアセンブリ４３６を収容する上側ケーシング４３２と下側ケーシング４３４とを含む。ダイアフラムアセンブリ４３６は、アクチュエータ４０４の上側ケーシング４３２とアクチュエータ４０４の下側ケーシング４３４との間に捕捉されたダイアフラム４３８を含み、それにより、ダイアフラム４３８の第１の面４４０と上側ケーシング４３２とが負荷チャンバ４４２を規定し、ダイアフラム４３８の第２の面４４４と下側ケーシング４３４とが感知チャンバ４４６を規定する。レバー４４８は、ダイアフラム４３８とバルブプラグ４２０とを動作可能に結合し、バルブステム４２４の第２の端部４５０に結合される。レバー４４８は、ダイアフラムプレート４５２とブッシャーポストアセンブリ４５４とを介してダイアフラム４３８に結合される。ダイアフラム４３８は、入口４１２と出口４１４との間の流体フローを制御するために、レバー４４８を介して、バルブシート４１６に対してバルブプラグ４２０（たとえば、封止ディスク）を移動させる。
【００３１】
制御圧力を与えるために調整する負荷アセンブリ４５６が負荷チャンバ４４２内に設けられる。この例では、負荷アセンブリ４５６は、調整可能なスプリングシート４６０と第２のスプリングシート４６２（たとえば、ダイアフラムプレート４５２の本体部分）との間に設けられた閉鎖ばね４５８を含む。閉鎖ばね４５８は、バルブシート４１６（たとえば、開位置）から離れるようにバルブプラグ４２０を移動させるために、感知チャンバ４４６に向かってダイアフラム４３８の第１の面４４０を付勢する設定負荷または力（たとえば、ダウンストリーム制御圧力）を与える。閉鎖ばね４５８によって加えられる力の量は、調整可能なスプリングシート４６０を介して調節する（たとえば、増大させる、または減少させる）ことができる。
【００３２】
バルブ本体４０８は、感知チャンバ４４６がバルブ口またはスロートエリア４６４を介して出口４１４と流体連通するように、アクチュエータ４０４の下側ケーシング４３４に結合される。ステムガイド４６６は、バルブステム４２４およびバルブプラグ４２０を、下側アクチュエータケーシング４３４、バルブ本体４０８、またはバルブシート４１６のうちの少なくとも１つと整列させる。ステムガイド４６６は、また、スロートエリア４６４および出口４１４に感知チャンバ４４６を流体結合するための少なくとも１つの通路４６８を含む。感知チャンバ４４６中の流体の圧力によって与えられる力が、制御ばね４５８によって与えられた力に打ち勝つとき、ダイアフラム４３８は、負荷チャンバ４４２に向かって移動し、通路４１０（たとえば、閉じられた状態）を通る流量を制限または防止するために、バルブプラグ４２０をバルブシート４１６に向かって移動させる。
【００３３】
動作中、ダウンストリーム負荷によって（たとえば、消費源によって）必要な量の流体を送達しながら、出口４１４において必要なダウンストリーム圧力を維持するように通路４１０を通る流体フローを調節することによって、流体圧力およびフロー調整が達成される。アクチュエータ４０４は、制御ばね４５８によって与えられた、または設定された所望の出口圧力にしたがって出口４１４の圧力を調節する。詳細には、アクチュエータ４０４は、制御ばね４５８によって与えられる設定制御圧力に基づいて、比較的より高い入口圧力を所望のより低い出口圧力まで低減するために、バルブシート４１６に対してバルブプラグ４２０を移動する。このように、制御ばね４５８を調節することにより、出口４１４において与える圧力が変わる。
【００３４】
詳細には、感知チャンバ４４６は、ダイアフラム４３８の第２の面４４４に、ダイアフラム４３８の第１の面４４０に加えられた制御ばね４５８の力または圧力に対抗する力または圧力を与えるスロートエリア４６４で流体の圧力を感知する。実質的に等しくない、またはバランスが取られていないダイアフラム４３８両端間の圧力差により、ダイアフラム４３８は、制御ばね４５８によって与えられた設定制御圧力に対応する実質的に一定のより低い出口圧力を達成するために、バルブプラグ４２０をバルブシート４１６に対して移動させて通路４１０を通る流体フローを調節する。
【００３５】
詳細には、ダイアフラム４３８の第１の面４４０に与えられる圧力よりも低い、ダイアフラム４３８の第２の面４４４に与えられる圧力は、ダイアフラム４３８を感知チャンバ４４６に向かって移動させ、また、バルブシート４１６から離れるようにバルブプラグ４２０を移動させて、流体が通路４１０を通って流れることができるようにするか、あるいは通路４１０を通る流体フローを増加させる。ダイアフラム４３８の第１の面４４０に与えられる圧力よりも高い、ダイアフラム４３８の第２の面４４４に与えられる圧力は、ダイアフラム４３８を負荷チャンバ４４２に向かって移動させ、また、バルブプラグ４２０をバルブシート４１６から向かうように移動させて、通路４１０を通る流体フローを制限または防止する。感知チャンバ４４６によって感知される圧力が、制御ばね４５８によって与えられる制御圧力に実質的に等しいとき、流体レギュレータ４００はバランス状態にあり、バルブプラグ４２０は、流体のダウンストリーム消費に等しい定常状態フローを提供するように流体を制限するために、バルブシート４１６に向かって移動する。
【００３６】
図５に、バルブプラグ４２０に結合された例示的なフロー方向付け装置４０２を示す。図５に示すように、フロー方向付け装置４０２は、実質的に単一部品または構造として、バルブプラグ４２０と一体に形成される。詳細には、フロー方向付け装置４０２は、ドループ低減部分５０２と、ブースト低減部分５０４とを含む。いくつかの例では、ブースト低減部分５０４は、２つ以上のドループ低減部分５０２の間にあり、他の例では、ブースト低減部分５０４は、ドループ低減部分５０２に隣接して設けられる。
【００３７】
図５の図示の例では、バルブプラグ４２０は、封止部材４２８（図４）を受けるためにキャビティ５０８を有する円筒形本体５０６を含む。本体５０６は、また、バルブステム４２４（図４）を受けるために中央開口部５０７を含む。この例では、ドループ低減部分５０２は、キャビティ５０８に隣接する本体５０６の表面５１２から突出しているリップまたは壁５１０を含み、ブースト低減部分５０４は、キャビティ５０８に隣接する第１のまたは内部面５１６と、バルブプラグ４２０の第２のまたは外側面５１８との間で流体が流れることができるように、リップ５１０に隣接する少なくとも１つの開口部またはポート５１４を含む。図示のように、リップ５１０は、本体５０６の外周または周囲縁部５２０の少なくとも一部分に延びている。リップ５１０は、内側面５１６と連通する第１のまたは前部表面５２２と、端部表面５２６ａおよび５２６ｂによって接合された外側面５１８と連通する第２のまたは外側表面５２４とを含む。
【００３８】
図示のように、前部表面５２２は、凹状の円弧形で湾曲した形状を含み、外側表面５２４は、比較的凸状の円弧形または湾曲した形状を含む。前部表面５２２の半径および／または外側表面５２４の半径は、本体５１０の半径と実質的に同様でもよく、または異なってもよい。したがって、本体５０６の長手方向軸５２８に対して平行なある平面（たとえば、垂直平面）について考察すると、リップ５１０は、三角形または台形の断面形状または外形を有する。実質的に長手方向軸５２８に直交する平面（たとえば、水平平面）について考察すると、リップ５１０は、少なくとも１つの湾曲した表面を有する実質的に矩形の断面形状または外形を有する。
【００３９】
さらに、リップ５１０の少なくとも１つの表面は、本体５０６の長手方向軸５２８に対してある角度（たとえば、約２０度〜８０度）で、本体５０６の表面５１２から突出する。詳細には、リップ５１０の内側表面５２２は、長手方向軸５２８から離れるように半径方向外向きに延びる。ただし、他の例では、表面５２２は、任意の所望の角度（たとえば、０〜８５度の角度）で表面５１２から延びることができ、および／または実質的に長手方向軸５２８と平行とすることができる。追加または代替として、他の例では、リップ５１０は、本体５０６の外周縁部５２０とキャビティ５０８との間の表面５１２から突出することができる。
【００４０】
図５の例では、ブースト低減部分５０４は、長手方向軸５２８に対して径方向に離間した複数のポートまたは開口部５２９を含む。詳細には、ポート５２９は、本体５０６の長手方向軸５２８の周りに等しく離間する。したがって、ポート５２９は、本体５０６の周囲縁部５２０全体の周りに設けられた複数のリップ部分５３０を規定する。換言すると、図示のように、バルブプラグ４２０は、内側面５１６に隣接して凹凸のある外形または形状を有する第１の面を含む。他の例では、ドループ低減部分５０４は、本体５０６のキャビティ５０８を越えて突出している複数のベベル歯または丸みを帯びた延長部を含むことができる。他の例では、リップ部分５３０は、流体フローが高速である適用例の場合には、スロート４６４から離れるように流体フローを偏向させるための複数のピークを有し、流体フローが低速である適用例の場合には、スロート４６４に向かって流体フローを方向付けるための複数の谷を有する、単一部材とすることができる（たとえば、実質的にはギザギザの、または湾曲した鋸歯状の外形とすることができる）。
【００４１】
図示のように、ポート５２９は、バルブプラグ４２０を横切って流れている流体がバルブプラグ４２０の内側表面５１６と外側表面５１８との間で流れることができるように、通路を通るフローを実現する。このように、複数のポート５２９の各ポートは、リップ部分５３０の間に設けられる。各リップ部分５３０の内側表面５３２は、長手方向軸５２８から離れるように半径方向外向きに延びる。他の例では、ドループ低減部分５０２は、外周縁部５２０とキャビティ５０８の間で表面５１２から延びる単一部品または構造であるリップとすることができ、単一リップは、第１の面５１６と第２の面５１８との間の流体フローを可能にするために、少なくとも１つの開口部またはポートを含む。
【００４２】
図６は、例示的なバルブプラグ４２０の断面図であり、図７は、例示的なバルブプラグ４２０の底面図である。図６および図７を参照すると、リップ部分５３０の長さ６０２および／または幅７０２ならびに／あるいはポート５２９の長さ６０４および／または幅７０４は、任意の好適な長さまたは幅とすることができる。リップ部分５３０および／またはポート５２９のサイズおよび／または形状は、入口圧力が低い適用例の場合にはドループを制御し、入口圧力が高い適用例の場合にはブーストを制御するように修正することができる。たとえば、より大きい幅７０２および／または長さ６０４を有するリップ部分５３０は、バルブ本体４０８（図４）の出口４１４（図４）に向かってより多くの流体フローを方向付け、より小さい幅７０２および／または長さ６０２を有するリップ部分５３０は、バルブ本体４０８の出口４１４に向かってより少ない流体フローを方向付ける。同様に、比較的より大きいサイズの開口部７０４を有するように構成することにより、ポート５２９は、第１の面５１６と第２の面５１８との間でより多くの流体が流れることができるようになり、複数のポート５２９の開口部７０４のサイズを低減することにより、第１の面５１６と第２の面５１８との間で流れる流体が少なくなる。
【００４３】
また、図７の配向に最も明らかに示されているように、ポート５２９は、実質的に矩形の断面形状または外形を有する。さらに、リップ部分５３０の各々は、２つの実質的に平行であるか、直線状の縁部７１０によって接合された２つの湾曲した表面７０６および７０８を含む断面形状または外形を有する。また、リップ部分５３０の各々は、線７−７について切り取られる（すなわち、長手方向平面に沿って切り取られる）と、三角形または台形の断面形状を有する。ただし、図１２Ａ〜図１２Ｅに関して以下に詳細に記載するように、複数のポート５２９および／または複数のリップ５３０は、任意の他の好適な断面形状および／または外形を含むことができる。
【００４４】
図８Ａに、図４の例示的な流体レギュレータ４００の部分拡大断面図を示す。図８Ｂに、図８Ａの例示的な流体レギュレータ４００の拡大部を示す。図４〜図７、図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、動作中、流体レギュレータ４００は、比較的より高い入口圧力を、制御ばね４５８によって与えられる制御圧力に対応するより低い所望の出口圧力に調整する。
【００４５】
ダウンストリーム需要が増加するにつれて、出口４１４の圧力は減少し、ダウンストリームフロー需要が増大する。入口圧力および／またはオリフィス４１８両端間の圧力差が比較的低い（たとえば、第１の入口圧力）場合、流体は、比較的低い速度または運動量で通路４２２を通って流れる。ドループ低減部分５０２またはリップ５１０は、たとえば、ダウンストリーム需要が急激に増加したときに流体レギュレータ４００のドループを制御するために、スロート４６４、したがって、感知チャンバ４４６から離れる方向８０２に流体を方向付ける。図２のバルブプラグ１３０とは対照的に、ドループ低減部分５０２またはリップ５１０は、スロートエリア４６４、したがって、感知チャンバ４４６から離れるように流体を方向付け、それにより、感知チャンバ４４６は、通路４１０内でダウンストリーム圧力よりも比較的より低い圧力を感知する。このように、流体レギュレータ４００は、流体が第１のまたは比較的低い速度で通路４１０を通って流れるとき、通路４１０を通る流体フローを増加させる。このように、リップ５１０は、流体が比較的低い圧力差でオリフィス４１８を横切り、通路４１０を通って流れるときにドループを低減する。
【００４６】
ダウンストリーム需要が減少すると、出口４１４の圧力は増大し、ダウンストリームフロー需要が減少する。入口圧力および／またはオリフィス４１８両端間の圧力差が比較的高い場合、流体は、比較的高い速度または運動量で通路４１０を通って流れる。流体が比較的高い速度または運動量で通路４１０を通って流れるので、高速の流体フローにより、スロート４６４中に圧力がより低い区域を生じ得る。次いで、感知チャンバ４４６は、ドループ低減部分５０２またはリップ５１０が高速流体を出口４１４に向かう方向８０２に偏向させるので、実際のダウンストリーム圧力よりも比較的低い通路４１０中の圧力を感知し得る。図３のバルブプラグ３００とは対照的に、ブースト低減部分５０４またはポート５１２は、スロート４６４に向かう方向８０４に高速流体を方向付け、それにより、感知チャンバ４４６は、流体が比較的高い速度で通路４１０を通って流れるときに、たとえば、需要が急激に減少したときには、ダウンストリーム圧力よりも低い圧力を出口４１４で感知しない。このように、ドループ低減部分５０４は、流体が比較的低い圧力差でオリフィス４１８を横切って流れるときには、通路４１０の出口４１４に向かって流体レギュレータ４００の感知チャンバ４４６（すなわち、スロート４６４）から離れるように低速流体を方向付け、ブースト低減部分５０４は、流体が比較的高い圧力差でオリフィス４１８を横切って流れるときには、流体レギュレータ４００の感知チャンバ４４６（すなわち、スロート４６４）に向かって高速流体を方向付ける。図２および図３のバルブプラグとは異なり、バルブプラグ４２０は、流体レギュレータがオリフィス４１８両端間の第１の圧力差と、オリフィス４１８両端間の第２の圧力差とにさらされ、第２の圧力差が第１の圧力差よりも大きいときに、流体レギュレータ４００のドループとブーストの両方を制御する二重機能フロー方向付け装置４０２を含む。
【００４７】
換言すると、流体フロー方向付け装置４０２は、流体レギュレータ４００が低い入口圧力または低速流体フロー（たとえば、比較的低い圧力差）にさらされたときにドループを低減し、流体レギュレータ４００が高い入口圧力または高速の流体フロー（たとえば、比較的より高い圧力差）にさらされたときにブーストを低減することにより、二重機能を提供する。その結果、フロー方向付け装置４０２は、著しく、流体レギュレータ４００の精度を高めて、流体レギュレータ４００の能力を最大にする。したがって、流体レギュレータ４００は、たとえば、図１、図２および図３の流体レギュレータ１００よりもより多くの精度等級にわたって使用するように分類することができる。
【００４８】
追加または代替として、上述のように、圧力が比較的高い圧力差でオリフィス４１８を横切って流れるときには、感知チャンバ４４６により多くの流体を向かわせる、または圧力が比較的低い圧力差でオリフィス４１８を横切って流れるときには、感知チャンバ４４６により少ない流体を向かわせるように、ドループ低減部分５０２および／またはブースト低減部分５０４のサイズおよび／または外形（それぞれのリップ５１０およびポート５１２の長さ６０２、６０４および／または幅７０２、７０４）を変動させることができる。
【００４９】
図９に、本明細書では説明される別の例示的なフロー方向付け装置９０２とともに実装される別の流体制御装置９００を示す。図９に示すように、フロー方向付け装置９００は、バルブプラグまたは封止ディスク９０４と一体に形成される。詳細には、フロー方向付け装置９００は、ドループ低減部分９０６と、ブースト低減部分９０８とを含む。バルブプラグ９０４は、低い入口圧力または低い圧力差で（たとえば、ブーストを生成することにより）ドループを減少させ、高い入口圧力または比較的高い圧力差で（たとえば、ドループを生成することにより）ブーストを低減する。詳細には、図９の例示的なフロー方向付け装置９０２は、低い圧力差または低い入口圧力を有するプロセス適用例と、高い圧力差または高い入口圧力を有するプロセス適用例の両方で使用することができる。
【００５０】
図示の例では図９の、バルブプラグ９０４は、中央開口部９１１を有する円筒形本体９１０と、封止部材（たとえば、図４の封止部材４２８）を受けるキャビティ９１２とを含む。ドループ低減部分９０６は、本体９１０の表面９１４から、本体９１０の少なくとも周囲部分またはエッジ９１６に沿って延びる。この例では、ブースト低減部分９０８は、ドループ低減部分９０６の対向する端部９１８ａと端部９１８ｂとの間に設けられる。以下でより詳細に説明するように、バルブプラグ９０４がバルブ本体内に設けられたときには、ブースト低減部分の少なくとも一部分をバルブ本体の出口に向かって方向付けることとなる。
【００５１】
図示のように、ドループ低減部分９０６は、キャビティ９１２に隣接した本体９１０の表面９１４から、本体９１０の周囲の一部に沿って突出するリップまたは壁９２０を含む。ブースト低減部分９０６は、リップ９２０の対向する端部９１８ａと端部９１８ｂとの間に設けられた少なくとも１つの開口部９２２を含む。図示のように、リップ９２０は、本体９１０の周囲の実質的により大きい部分（たとえば、約６０〜８０パーセント）にわたって延び、開口部９２２は、本体９１０の周囲のより小さい部分（たとえば、約２０〜４０パーセント）にわたって設けられる。ただし、他の例では、開口部９２２と比較して、本体９１０の周囲のより小さい部分または等しい部分にわたって、リップ９２０を設けることができる。
【００５２】
さらに、フロー方向付け装置９０２は、本体９１０の少なくとも一部分を中心として径方向に離間した複数のリップ部分９２６を規定または形成するために、複数のポート９２４を含むことができる。このようにして、この例では、流体は、本体９１０の少なくとも一部分を中心として設けられた開口部９２２および／またはポート９２４を介して、バルブプラグ９０４（またはリップ９２０）の内側表面９２８とバルブプラグ９０４（またはリップ９２０）の外側表面９３０との間で流れることができる。図９の例では、ポート９２４は、長手方向軸９３２に対して径方向に離間している。詳細には、ポート９２４は、本体９１０の長手方向軸９３２の周りに等間隔に離間している。複数のリップ部分９２６もまた、長手方向軸９３２に対して等間隔に離間している。換言すると、図示のように、バルブプラグ９０４は、開口部９２２に隣接して部分的に凹凸のある外形または形状を有する。他の例では、ドループ低減部分９０８は、本体９１０のキャビティ９１２を越えて突出している複数のベベル歯または丸みを帯びた延長部を含むことができる。他の例では、リップ部分９２６は、流体フローが高速である適用例の場合には、スロート４６４から離れるように流体フローを偏向させるための複数のピークを有し、流体フローが低速である適用例の場合には、スロート４６４に向かって流体フローを方向付けるための複数の谷を有する、単一部材とすることができる（たとえば、実質的にはギザギザの、または湾曲した鋸歯状の外形とすることができる）。
【００５３】
他の例では、リップ９２０は、複数のポート９２４とともには実装されない。代わりに、バルブプラグ９０４は、外周縁部９１６とキャビティ９１２との間の本体９１０の表面９１４から延びる中実な、または実質的に一様なリップを含む。さらに、実質的に一様なリップは、本体９１０の一部分の周りのみで延びる。
【００５４】
さらに、リップ９２０の少なくとも１つの表面９３４は、表面９１４からある角度で、つまり、本体９１０の長手方向軸９３２に対して径方向外向き（たとえば約１０〜８０度）に突出する。ただし、他の例では、表面９３４は、表面９１４から任意の所望の角度（たとえば、約０〜８５度の角度）で延びることができ、または長手方向軸９３２に対して実質的に平行とすることができる。さらに、リップ９２０は、本体９１０の外周縁部９１６とキャビティ９１２の間で表面９１４から突出することができる。
【００５５】
さらに、リップ９２０またはリップ部分９２６、開口部９２２、および／またはポート９２４のサイズ（たとえば、幅および／または長さ）ならびに／あるいは形状は、任意の好適な形状、長さまたは幅とすることができる。リップ９２０、リップ部分９２６、開口部９２２、および／またはポート９２４のサイズおよび／または形状は、流体レギュレータのドループおよび／またはブーストの制御のバランスをとるように変動させることができる。たとえば、より大きい幅および／または長さを有するリップ部分９２６は、より少ないドループを生成し（すなわち、より多くの流体フローをフローバルブ本体の出口に向かって方向付け）、より小さい幅および／または長さを有するリップ部分９２６は、より多くのドループを生成する（すなわち、より少ない流体フローをバルブ本体の出口に向かって方向付ける）。同様に、比較的より大きい開口部を有するポート９２４を設けることにより、第１の面９２８と第２の面９３０との間の流体フローを増加させ、ポート９２４のサイズを低減することにより、第１の面９２８と第２の面９３０と間の流体フローを低減させる。同様に、より大きい開口部９２２を設けることにより、より多くのブーストを生成し、ドループを低減し、開口部のサイズ９２２を減少させることにより、より少ないブーストを生成し、およびドループを増加させる。
【００５６】
図１０は、図９および図１０の例示的なフロー制御部材９００の部分断面平面図である。図１０を参照すると、バルブステム１００４は、中央開口部９１１とピン１００６とを介して本体９１０に結合される。図１０に最も明らかに示されているように、開口部９２２のサイズまたはギャップ１００８は、複数のポート９２４のサイズまたはギャップ１０１０よりも著しく大きい。さらに、ポート９２４は、実質的に矩形の断面形状または外形を含む。さらに、リップ部分９２６の各々は、２つの実質的に平行であるか、直線状の縁部１０１６によって接合された２つの湾曲した表面１０１２および１０１４を含む断面形状または外形を有する。また、リップ部分９２６の各々は、長手方向平面に沿って切り取られると、三角形または台形の断面形状を有する。ただし、図１２Ａ〜図１２Ｅに関して以下に詳細に記載するように、ポート９２４および／またはリップ部分９２６は、任意の他の好適な断面形状および／または外形を含むことができる。
【００５７】
図１１は、図９の例示的な流体フロー制御装置９００とともに実装される流体レギュレータ１１００の部分拡大図である。上述の流体レギュレータ４００の構成要素に実質的に同様または同一であり、それらの構成要素の機能と実質的に同様または同一の機能を有するような流体レギュレータ１１００の構成要素については、以下に再び詳細には記載しない。代わりに、興味のある読者は、上記の対応する説明を参照されたい。
【００５８】
上述のように、例示的なフロー制御装置９００は、圧力差が高い適用例、または通路４１０を通る流体フローの速度が比較的高い場合に使用すると有利である。バルブ本体４０８内にバルブプラグ９０４が設けられるとき、開口部９２２は出口４１４の方に向けられる。動作中、ダウンストリーム需要が増加すると、出口の圧力が減少し、ダウンストリーム流体フロー需要が増加し、流体レギュレータ１１００は、通路４１０を通って流体が流れることができるように開位置まで移動する。プロセス流体は、入口４１２と出口４１４との間でオリフィス４１８を横切って比較的高い速度で流れる。
【００５９】
ドループ低減部分９０６またはリップ部分９２６は、スロート４６４、したがって、感知チャンバ４４６（図４）から離れる方向１１０２に流体を方向付け、または偏向し（すなわち、感知チャンバ４４６から離れるように高速流体の圧力を方向付け）、ブースト低減部分９０８または開口部９２２は、感知チャンバ４４６に向かう方向１１０４に流体を方向付ける（すなわち、通路４１０を通って流れる高速度流体の圧力に感知チャンバ４６６をさらす）。さらに、開口部９２２は、出口４１４に向かって方向付られ、流体がスロート４６４に向かう方向１１０２に流れることができるようにする。
【００６０】
さらに、ポート９２４は、通路４１０を通って流れる高速流体の圧力に感知チャンバ４４６をさらすために、バルブプラグ９０４の内側表面９２８とバルブプラグ９０４の外側表面９３０との間で流体が流れることができるようにする。その結果、フロー方向付け装置９０２は、流体が比較的高速で通路４１０を通って流れるときにブーストを低減させるために、開口部９２２および／またはポート９２４を介してドループを増加または生成し、フロー方向付け装置９０２は、流体が比較的低速で通路４１０を通って流れるときにドループを低減させるために、リップ部分９２６を介してブーストを増大させる。このように、フローを方向付けている装置９０２は、入口圧力が高く、入口圧力が低い適用例とともに流体レギュレータ１１００を使用することができるように、ドループを生成することによってブーストのバランスを取る、または制御し、ブーストを生成することによってドループを制御する。その結果、より大きい精度等級にわたって使用するように流体レギュレータ１１００を分類することができ、それにより、流体レギュレータ１１００の能力が著しく改善される。
【００６１】
図１２Ａ〜図１２Ｅに、それぞれのフロー方向付け装置４０２および９０２のドループ低減部分５０２、９０６および／またはブースト低減部分５０４、９０８を実現するために使用することができる異なる形状を示す。詳細には、それぞれのフロー方向付け装置４０２および９０２のリップ部分５１０、９０６および／またはポート５１４、９２４の断面形状または外形のうちのいずれか１つは、任意の形状または外形、たとえば、図１２Ａ〜図１２Ｅに示す外形またはそれらの組合せなど、を用いて実現することができる。
【００６２】
図１２Ａに示すように、ポート１２０２は、フロー方向付け装置１２０６の内側表面１２０４とフロー方向付け装置１２０６の外側表面１２０８との間でポート１２０２を通って流体が流れる際、流体フローを制限する。図示のように、ポート１２０２は、リップ部分１２１０と１２１２との間にある。図示のように、ポート１２０２は、外側表面１２０８に隣接した開口部１２１６に向かってテーパー状になっている内側表面１２０４に隣接した開口部１２１４を含み、内側表面１２０４に隣接した開口部１２１４は、外側表面１２０８に隣接した開口部１２１６よりも大きい（たとえば、開口部１２１４は開口部１２１６よりも広い）。
【００６３】
図１２Ｂに示すように、フロー方向付け装置１２２４のリップ部分１２２０とリップ部分１２２２との間に設けられたポート１２１８は、フロー方向付け装置１２２４の内側表面１２２６とフロー方向付け装置１２２４の外側表面１２２８との間のポート１２１８を通る流体フローを増加させる。図示のように、ポート１２２０は、外側表面１２２８に隣接した開口部１２３２に向かって広くなる内側表面１２２６に隣接した開口部１２３０を含み、内側表面１２２６に隣接した開口部１２３０は、外側表面１２２８に隣接した開口部１２３２よりも小さい（たとえば、開口部１２３２は開口部１２３０よりも広い）。
【００６４】
図１２Ｃに、フロー方向付け装置１２４０のリップ部分１２３６とリップ部分１２３８との間に設けられたポート１２３４を示し、ポート１２３４は一様でない形状を含み、それにより、ポート１２３４は、フロー方向付け装置１２４０の内側表面１２４２と外側表面１２４４との間のポート１２３４を通って流れる流体を異なる方向に方向付ける。たとえば、ポート１２３８の外形または断面形状は、ギザギザまたはジグザグである。
【００６５】
図１２Ｄに、フロー方向付け装置１２４８のポート１２４６を示し、ポート１２４６は、リップ部分１２５０と１２５２との間に設けられ、内側表面１２５８に隣接した開口部１２５６と外側表面１２６２に隣接した開口部１２６０との間に円弧形状の表面１２５４を有する。
【００６６】
図１２Ｅに、フロー方向付け装置１２７０のリップ部分１２６６と１２６８との間に設けられ、ポート１２６４を通って流れる流体が、フロー方向付け装置１２７０の長手方向軸（たとえば、長手方向軸５２８）に対してある角度で、フロー方向付け装置１２７０の内側表面１２７４から外側表面１２７６に流れるように傾斜した開口部１２７２を有するポート１２６４を示す。
【００６７】
上述の例示的なフロー方向付け装置４０２および９００は、プラスチック、金属または任意の他の好適な材料から構成することができる。さらに、例示的なフロー方向付け装置４０２および９００は、たとえば、射出成形、機械加工、または（１つまたは複数の）任意の他の好適な製造プロセスによって、単一部品または構造として製造されることができる。
【００６８】
本明細書では、ある特定の例示的な装置について記載したが、本特許が網羅する範囲はそれに限定されるものではない。むしろ、この特許は、文字通りに、または均等論の下で、適正に添付の特許請求の範囲内となるすべての装置および製品を包含するものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【国際調査報告】
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