(57)【要約】モジュラー式インライン型流体調整装置について記載する。記載するある例示的なモジュラー式流体調整システムは、本体を備えており、この本体は、流体の入口と、もう一方の流体調整装置のねじが設けられた開口に螺合して第１の調整装置と第２の調整装置を直列に流体連通させるねじが設けられた外面とを有する。この例示的な流体調整設備はまた、第１の流体調整装置を通過する流体の流れを調整する弁と、この弁の位置を調整して第１の流体調整装置の出口における出力圧力を調整する、この弁に作動可能に結合された圧力検出部材も備える。圧力検出部材及び弁は、ねじが設けられた開口に近接した第２の流体調整装置のキャビティ内に収容されるように構成される。【選択図】図２【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体調整設備であって、
流体の入口、及び第２の流体調整装置のねじが設けられた開口に螺合して第１の流体調整装置と前記第２の流体調整装置を直列に流体連通させるねじが設けられた外面を有する第１の流体調整装置本体と、
前記第１の流体調整装置を通過する流体の流れを制御する弁と、
前記弁の位置を制御して前記第１の流体調整装置の出口における出力圧力を調整する、前記弁に作動可能に結合された圧力検出部材とを備えており、
前記圧力検出部材及び前記弁は、前記第２の流体調整装置のキャビティ内に前記ねじが設けられた開口の近傍で受け入れられるように構成される、流体調整設備。
【請求項２】
前記第１の流体調整装置は、第１段流体調整装置であり、前記第２の流体調整装置は、第２段流体調整装置である、請求項１に記載の流体調整設備。
【請求項３】
前記第１の流体調整装置および前記第２の流体調整装置は、インライン型２段式流体調整装置を構成する、請求項１に記載の流体調整設備。
【請求項４】
前記本体のバネ座表面と前記圧力検出部材との間にバネをさらに備える、請求項１に記載の流体調整設備。
【請求項５】
前記圧力検出部材は、ピストンである、請求項１に記載の流体調整設備。
【請求項６】
多段式流体調整装置であって、
第１の流体調整装置であって、本体、前記本体内に配設される第１の弁、及び前記第１の流体調整装置の出口における第１の調整圧力を設定する第１のバネを有し、前記本体は、前記第１の弁に流体連通した開口を有する、第１の流体調整装置と、
第２の流体調整装置であって、前記開口に螺合するねじが設けられた外面及び流体の入口を含む本体部分、第２の弁、前記第２の弁に作動可能に結合されたピストン、及び前記第２のピストンと前記本体部分との間に配設されて前記第２の流体調整装置の出口における第２の調整圧力を設定するバネを有する、第２の流体調整装置と、
を備える、多段式流体調整装置。
【請求項７】
前記第１の流体調整装置および前記第２の流体調整装置は、インライン型２段式調整装置を構成する、請求項６に記載の多段式流体調整装置。
【請求項８】
前記第１の流体調整装置は、前記第１のバネの圧縮を変えて前記第１の調整装置の前記出口における前記第１の調整圧力を変更する調整装置を備える、請求項６に記載の多段式流体調整装置。
【請求項９】
前記調整装置は、回動可能なつまみを含む、請求項８に記載の多段式流体調整装置。
【請求項１０】
前記第１の流体調整装置は、前記バネ及び前記第１の弁に作動可能に結合されたダイアフラムを備える、請求項６に記載の多段式流体調整装置。
【請求項１１】
前記第２の流体調整装置は、前記第１の流体調整装置の本体に現場で取り付けられるように構成される、請求項６に記載の多段式流体調整装置。
【請求項１２】
前記本体は、前記第１の開口を大気圧と流体連通させる第２の開口を備える、請求項６に記載の多段式流体調整装置。
【請求項１３】
流体調整装置であって、
入口及び出口を有する本体を備えており、
前記入口は、内側にねじが設けられた開口を備え、前記出口は、別の流体調整装置の入口に螺合するように構成された外側にねじが設けられた突出部を備え、前記本体は、ピストン作動式流体弁組立体を受け入れる、ねじが設けられた開口を有するケーシングを備え、前記ピストン作動式流体弁組立体は、前記ケーシングの内壁に滑動可能に係合するピストンと、前記ピストンに作動可能に結合された流体弁と、前記流体調整装置の調整される出力圧力を設定するために前記ピストン及び前記弁に作動可能に結合されたバネとを備える、流体調整装置。
【請求項１４】
前記外側にねじが設けられた突出部は、前記本体の前記入口を前記別の流体調整装置の前記入口にそこを通って流体連通させる穿孔部を備える、請求項１３に記載の流体調整装置。
【請求項１５】
前記流体調整装置は、第１段インライン型流体調整装置となるように構成される、請求項１３に記載の流体調整装置。
【請求項１６】
前記本体及び前記ねじが設けられた突出部は、前記流体調整装置を前記別の流体調整装置に現場で取り付けできるように構成される、請求項１３に記載の流体調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、流体調整装置に関し、詳細には、モジュラー式インライン型流体調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス調整システムは、プロセスパラメータを制御するために様々な現場の装置を利用する。一般に、流体調整装置が、様々な流体（例えば、液体やガスなど）の圧力を調整するためにプロセス制御システムの至るところに配置されている。流体調整装置は通常、流体の圧力を実質的に一定の値に調整するために用いられる。具体的には、流体調整装置は、変化または変動することがある比較的高圧の供給流体を一般に受け入れる入口を備えており、出口で比較的低い実質的に一定の圧力にする。例えば、設備の一部に組み込まれたガス調整装置は、ガス供給源から比較的高圧のガスを受け入れて、設備での安全かつ効率的な使用に適した、比較的低い実質的に一定の圧力にガスを調整することができる。
【０００３】
流体調整装置は通常、付勢バネによって設定又は制御圧力が一側に加えられるダイアフラム又はピストンを用いて流体の流れ及び圧力を制御する。また、ダイアフラム又はピストンは、調整装置の入口をその出口に流体連通させる弁座のオリフィスに対して移動する弁要素に直接又は連結機構を介して作動可能に結合されている。ダイアフラム又はピストンは、出口圧力と設定又は制御圧力との間の差に応じて弁要素を移動させて、調整装置を通過する流量を変更して実質的に一定の出口圧力にする。この出口圧力は、設定又は制御圧力に等しい又は比例した平衡力をダイアフラム又はピストンの他側に加える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体調整装置は、１つの調整弁と関連要素のみが入口圧力と調整された出口圧力との間に流体連通的に配設される単段式又は１段式システムとして構成することができる。しかしながら、このような単段式又は１段式システムは、入口圧力すなわち供給圧力の変化によって出口圧力が著しく変化することがある。例えば、高圧ガスボンベから供給される流体の調整に関するような一部の適用例では、調整装置の入口圧力が、６個以上の因子によって変動しうるため、単段式調整装置によって調整される出口圧力が著しく変動しうる。
【０００５】
多段（例えば、２段）式流体調整装置は、上記したような入口圧力の変動による出口圧力の変動を実質的に低減することができる。例えば、１段式流体調整装置に比べて、２段式流体調整装置は、入口圧力の変動による出口圧力の変動を５分の１にすることができる。しかしながら、実際には、１段式システムが所望のレベルの性能（例えば、所望の最大出口圧力変動）を果たさなくなってから、２段式流体調整システムに変更することが多い。結果的に、所望の全体的性能を達成するために、第２の嵩張る流体調整装置を、初めの性能不足の流体調整装置と直列に現場で取り付けることがある。別法では、初めの性能不足の流体調整装置を取り外して、別の２段式流体調整装置組立体と交換することができる。いずれの場合も、このような現場での改造又は再取付けは、非常に時間とコストがかかり、プロセス調整環境における極めて貴重なスペース（例えば、調整キャビネットスペース）をとる調整システムとなることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示する一実施例によると、流体調整設備は、流体の入口、及び第２の流体調整装置のねじが設けられた開口に螺合して第１の流体調整装置を前記第２の流体調整装置に直列に流体連通して接続するねじが設けられた外面を有する第１の流体調整装置本体を備える。この流体調整設備はまた、第１の流体調整装置を通過する流体の流れを制御する弁と、この弁の位置を制御して第１の流体調整装置の出口における出力圧力を調整する、この弁に作動可能に結合された圧力検出部材も備える。この開示する実施例では、圧力検出部材及び弁は、第２の流体調整装置のキャビティ内にねじが設けられた開口に近接して受け入れられるように構成される。
【０００７】
別の開示する実施例では、多段式流体調整装置は、本体、この本体内に配設された第１の弁、及び第１の流体調整装置の出口における第１の調整圧力を設定する第１のバネを有する第１の流体調整装置を備える。第１の調整装置の本体は、第１の弁に流体連通した開口を備える。多段式流体調整装置はまた、この開口に螺合するねじが設けられた外面及び流体の入口を備える本体部分、第２の弁、この第２の弁に作動可能に結合されたピストン、及びこの第２のピストンと本体部分との間に配設されて第２の流体調整装置の出口における第２の調整圧力を設定するバネを有する第２流体調整装置も含む。
【０００８】
さらに別の開示する実施例では、流体調整装置は、入口及び出口を有する本体を備える。この入口は、内側にねじが設けられた開口を備えており、出口は、別の流体調整装置の入口に螺合するように構成された外側にねじが設けられた突出部を備える。さらに、本体は、ピストン作動式流体弁組立体を収容する、ねじが設けられた開口を備えたケーシングを有しており、ピストン作動式流体弁組立体は、ケーシングの内壁に滑動可能に係合するピストン、このピストンに作動可能に結合された流体弁、及び流体調整装置の調整される出力圧力を設定するためにピストンおよび流体弁に作動可能に係合されたバネを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】既知のインライン型流体調整装置の構造を示す図である。
【図２】モジュラー式インライン型流体調整装置が調節可能な調整装置に取り付けられた例示的な２段式流体調整システム又は組立体を示す図である。
【図３】別の例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置を示す図である。
【図４】既知の調節可能な調整装置に取り付けられた図３の例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に開示する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置は、別の流体調整装置に容易に取り付けて、出力又は出口圧力に対する供給又は入口圧力の変動の影響を最小限にする調整性に優れた多段（例えば、２段）式流体調整装置を形成することができる。より具体的には、一部の実施態様では、例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置は、別の流体調整装置（例えば、当初の調節可能な調整装置）の本体に取り付けて、第２段調整装置として機能することになる他の流体調整装置に流体連通した第１段流体調整装置を形成することができる。他の調整装置（例えば、当初の調節可能な流体調整装置）は、モジュラー式インライン型流体調整装置がはめ込まれ、かつ螺嵌されるねじが設けられた開口を備えていてもよい。他の流体調整装置に結合されると、モジュラー式インライン型流体調整装置は、他の流体調整装置の第１段調整装置として機能して、他の流体調整装置の出力調整性を改善することができる。
【００１１】
他の実施態様では、例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置は、入口及び出口を有するケーシング又はハウジング内に配設することができる。出口は、従来の流体調整装置（例えば、調節可能な流体調整装置）のねじが設けられた入口開口内に螺嵌されるように構成された、ねじが設けられた突出部又は継手に形成することができる。このような実施態様では、モジュラー式インライン型流体調整装置は、カートリッジのような概観及び形状を有することができる。さらに、モジュラー式インライン型流体調整装置が別の調整装置本体のねじが設けられた開口に差し込まれる上記の実施態様と同様に、これらの他の実施態様は、モジュラー式流体調整装置を、第２段流体調整装置として機能することになる他の流体調整装置に対する第１段流体調整装置として用いることができる。
【００１２】
より一般的には、本明細書に記載する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置を、オプションとして工場で取り付けて、比較的小型の２段式流体調整システムを提供することができる。別法では、本明細書に記載する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置を、別の流体調整装置に現場で容易に改造又は取り付けて、１段式調整システムを比較的小型の２段式調整システムに変更することができる。
【００１３】
図１は、既知のインライン型１段式流体調整装置１００の断面図を示している。この既知の流体調整装置１００は、一般に、下側ケーシング又は第１の部分１０４及び上側ケーシング、ボンネット、又は第２の部分１０６を備えた概ね円柱状の本体、ハウジング、又はケーシング１０２を有する。第１の部分１０４及び第２の部分１０６は、互いに螺合する雌ねじ１０８及び雄ねじ１１０によって螺嵌されている。第１の部分１０４は、パイプ又は他の流体移送管に係合する雌ねじ１１４を有する入口ポート１１２を備えている。さらに、ほこり及び／又は他の破片による流体調整装置の汚染及びその運転障害を防止するために、フィルタ又はスクリーン１１６が入口ポート１１２に設けられている。第１の部分１０４はまた、弁組立体１１８を保持又は案内している。弁組立体１１８は、流量調整部材又はプラグ１２０を備えている。流量調整部材又はプラグ１２０は、調整装置１００への流体の流れを制御するために、入口１１２に流体連通した通路１２４の開口又はオリフィス１２２に対して移動する。流量調整部材又はプラグ１２０は、第１のハウジング部分１０４の穿孔部１２８に対して滑動可能に係合したステム１２６に固定されている。Ｏリング１３０は、穿孔部１２８の壁部とステム１２６との間に外周シールを形成している。ステム１２６は、上側部分又は第２のケーシング部分１０６内に滑動可能に係合したピストン１３２と一体形成されている。Ｏリング１３４は、上側部分又は第２のケーシング部分１０６の内壁１３６に対するシールを形成している。ピストン１３２の上面１３８は、パイプ又は他の流体移送管を受容するための雌ねじ１４２を備えた出口圧力ポート１４０に流体連通している。
【００１４】
図１からはっきりと分かるように、穿孔部１２８は、通路１４４及び１４６を介して出口ポート１４０に流体連通している。したがって、プラグ１２０がオリフィス１２２から離隔すると、流体が、入口１１２から出口１４０に流れることができ、出口１４０の圧力が上昇する。圧縮バネ１４８が、ピストン１３２と第１の部分又は下側ケーシング部分１０４の座部１５０との間に配設されている。ピストン１３２と座部１５０との間のチャンバ１５２は、開口１５４を介して大気に連通しているため、調整装置１００の運転中、大気圧に維持される。
【００１５】
運転中、バネ１４８がピストン１３２を付勢しているため、プラグ１２０がオリフィス１２２から離隔し、弁１１８は、常時開の構造となる。したがって、出口１４０に大気圧を超える圧力が存在しない場合は、弁組立体１１８は完全に開いた状態である。さらに、入口１１２から出口１４０に加圧流体が流れる際は、出口１４０の圧力が上昇して、ピストン１３２の上面１３８に対する圧力が上昇し、これによりプラグ１２０がオリフィス１２２に向かって付勢されるため、入口１１２から出口１４０への流体の流れが制限される。出口１４０の圧力が十分に高い場合、力が釣り合った状態（すなわち、バネによる圧力が、出口１４０の圧力に対して釣り合っている）になるため、出口１４０の圧力は、入口１１２の圧力よりも低い実質的に一定の圧力である。このような流体調整装置の力の釣り合いを利用した動作は周知であるため、本明細書では、さらなる詳細は記載しない。
【００１６】
図２は、モジュラー式インライン型流体調整装置２０２が調節可能な調整装置２０４に取り付けられた例示的な２段式流体調整システム又は組立体２００を示している。図２の実施例では、モジュラー式インライン型流体調整装置２０２は、第１段インライン型流体調整装置として機能し、調節可能な流体調整装置２０４は、モジュラー式インライン型流体調整装置２０２に直列に流体連通した第２段インライン型流体調整装置として機能する。調節可能な流体調整装置２０４は、ダイアフラム２０８、バネプレート２１０、及びバネ２１２に作動可能に結合された弁組立体２０６を備えている。ダイアフラム２０８、バネプレート２１０、及びバネ２１２のすべてが、従来の要領で協働して弁組立体２０６を通過する流体の流れを制御する。さらに、調節可能な流体調整装置２０４の調整される出力圧力は、手動操作可能な調整装置又はつまみ２１４によって設定又は調節することができる。この調整装置２１４が回動されると、ねじが設けられたロッド２１６によってバネ２１２の圧縮が変化する。
【００１７】
モジュラー式インライン型流体調整装置２０２は、調節可能な流体調整装置２０４の本体２２７の開口２２６のねじが設けられた内面２２４に螺合するねじが設けられた外面２２２及び入口２２０を有する本体２１８を備えている。ねじが設けられた内面２２４は、本体２１８のねじが設けられた外面２２２、或いは、別法では、圧力供給管又は供給ラインに直接結合するために、ねじが設けられた結合又は継手などを受容する大きさ及び構造を有することができる。同様に、入口２２０は、圧力供給管又は供給ラインをモジュラー式インライン型流体調整装置２０２に結合するために、ねじが設けられた結合や継手などを受容するねじが設けられた内面２２８を備えることができる。モジュラー式インライン型流体調整装置２０２は、キャビティ２３１内に配設された弁組立体２３０を備えている。弁組立体２３０は、ステム２３６を介して圧力検出部材又はピストン２３４に結合されたプラグ２３２を有する。弁組立体２３０は、従来の要領で動作して、入口２２０からオリフィス２３８及び通路２４０、２４２、２４４を経て弁２０４の入口２４６に至る流体の流れを制御する。バネ２４８は、ピストン２３４と本体２１８のバネ座２５０との間に配設されている。バネ２４８は、調整装置２０２の出口通路２４２の圧力を所望の調整圧力にする大きさ及び構造にすることができる。さらに、キャビティ２３１は、通路２５２を介して大気圧と連通させることができる。
【００１８】
図３は、別の例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置３００を示している。この例示的な調整装置３００は、図２に示す例示的な調整装置２０２を実施するのに用いた構成要素に類似又は同一の多数の構成要素を用いて実施することができる。このような類似又は同一の構成要素には、図２と関連して用いた参照番号と同一の参照番号を付した。図２に示す例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置２０２とは異なり、図３の例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置３００は、本体２１８に螺嵌する雌ねじ３０４を有する外側本体、ケーシング、又はハウジング３０２を備えている。さらに、この外側本体、ケーシング、又はハウジング３０２は、出口通路３０８及びねじが設けられた外面３１０を有する継手又は突出部３０６を備えている。
【００１９】
図４は、既知の調節可能な調整装置４００に取り付けられた図３の例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置３００を示している。図４に示すように、例示的なインライン型流体調整装置３００の継手３０６は、流体調整装置４００の入口４０２に螺嵌されているため、例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置３００は、調節できない第１段流体圧力調整装置となり、調節可能な調整装置４００は、第２段流体調整装置として機能する。
【００２０】
本明細書に記載する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置２０２及び３００を用いて、既に現場に取り付けられている別の流体調整装置の内部又は外部にもう１段の調整装置を容易かつ迅速に取り付けることができ有利である。例えば、既存の流体調整装置が所望の出力圧力の調整性能を提供することができない場合、この既存の流体調整装置の入口からすべての入口継手を取り外して、モジュラー式インライン型流体調整装置２０２及び３００の１つを既存の流体調整装置の入口に螺合させ、次いで入口継手（複数可）を新規に取り付けたモジュラー式インライン型流体調整装置の入口に結合することによって、本明細書に記載する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置２０２及び３００を取り付けることができる。
【００２１】
本明細書に記載する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置２０２及び３００は、概ね円柱状であるとして示したが、代わりに任意の他の形状（複数可）も用いることができる。例えば、使用するケーシング又は本体は、多角形（例えば、長方形）の断面を有することができる。さらに、本明細書に記載する例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置は、他の弁の入口に流体連通するように結合され、かつピストン作動式の弁を用いるとして示したが、このような例示的なモジュラー式インライン型流体調整装置は、代わりに別の流体調整装置の制御圧力出力又は出口に結合することもでき、かつ／又は代わりにダイアフラム式の弁を用いることもできる。
【００２２】
製造業者の特定の方法、装置、及び製品を本明細書に記載したが、本特許の適用範囲はこれらに限定されるものではない。むしろ、本特許は、文字通りに又は均等論に基づいて各請求項の適正な範囲内の製造業者のすべての方法、装置、及び製品を対象とする。
【符号の説明】
【００２３】
１００  インライン型１段式流体調整装置
１０２  本体
１０４  第１の部分
１０６  第２の部分
１０８  雌ねじ
１１０  雄ねじ
１１２  入口ポート
１１４  雌ねじ
１１６  フィルタ
１１８  弁組立体
１２０  プラグ
１２２  オリフィス
１２４  通路
１２６  ステム
１２８  穿孔部
１３０  Ｏリング
１３２  ピストン
１３４  Ｏリング
１３６  内壁
１３８  上面
１４０  出口圧力ポート
１４２  雌ねじ
１４４  通路
１４６  通路
１４８  圧縮バネ
１５０  座部
１５２  チャンバ
１５４  開口
２００  ２段式流体調整システム
２０２  モジュラー式インライン型流体調整装置
２０４  調節可能な調整装置
２０６  弁組立体
２０８  ダイアフラム
２１０  バネプレート
２１２  バネ
２１４  調整装置
２１６  ねじが設けられたロッド
２１８  本体
２２０  入口
２２２  ねじが設けられた外面
２２４  ねじが設けられた内面
２２６  開口
２２７  本体
２２８  ねじが設けられた内面
２３０  弁組立体
２３１  キャビティ
２３２  プラグ
２３４  ピストン
２３６  ステム
２３８  オリフィス
２４０  通路
２４２  通路
２４４  通路
２４６  入口
２４８  バネ
２５０  バネ座
２５２  通路
３００  モジュラー式インライン型流体調整装置
３０２  外側本体
３０４  雌ねじ
３０６  継手
３０８  出口通路
３１０  ねじが設けられた外面
４００  流体調整装置
４０２  入口
【図１】
2011510361.tif 000002
【図２】
2011510361.tif 000003
【図３】
2011510361.tif 000004
【図４】
2011510361.tif 000005