(57)【要約】プロセスダイヤフラムシール（１０２）は、シール本体（１１０）、ダイヤフラム（１０８）、及びリング部材（１３０）を含む。シール本体（１１０）は、キャビティ（１３４）を囲むフランジ（１３２）を含む。ダイヤフラム（１０８）は、キャビティ（１３４）を覆って延在する能動部分（１３６）と、能動部分（１３６）を囲む周縁部分（１３４）とを含む。リング部材（１３０）は、リング部材（１３０）の内壁（１４２）とフランジ（１３２）の外壁（１４３）との間の締まりばめ（１２８）を介して、フランジ（１３２）の外壁（１４３）にダイヤフラム（１０８）の周縁部分（１３８）を締める。ダイヤフラム（１０８）の周縁部分（１３８）とフランジ（１３２）の外壁（１４３）との間にシールが形成される。
2021529971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを囲むフランジを含むシール本体と；
前記キャビティを覆って延在する能動部分と前記能動部分を囲む周縁部分とを有するダイヤフラムと、
リング部材であって、前記リング部材は、前記ダイヤフラムの前記周縁部分をフランジの外壁を前記リング部材の内壁と前記フランジの前記外壁との間の締まりばめを介して締め、シールが前記ダイヤフラムの前記周縁部分と前記フランジの前記外壁との間に形成される、リング部材と、
を備える、プロセスダイヤフラムシール。
【請求項２】
前記ダイヤフラムの前記能動部分は、中心軸に対して実質的に垂直に延在し；
前記ダイヤフラムの前記周縁部分は、前記中心軸に実質的に平行に延在し；
前記フランジの前記外壁及び前記リング部材の前記内壁は、前記中心軸に実質的に平行に延在する、
請求項１に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項３】
前記フランジの前記外壁及び前記リング部材の前記内壁は、円筒状である、
請求項２に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項４】
前記締まりばめは、前記フランジの前記外壁に対して前記ダイヤフラムの前記周縁部分を挟み込む、
請求項２に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項５】
前記フランジの前記外壁は、前記中心軸に対して実質的に垂直に延在する少なくとも１つの突起を含み、
前記締まりばめは、前記少なくとも１つの突起の回りに前記ダイヤフラムの前記周縁部分を変形させる、
請求項４に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項６】
前記少なくとも１つの突起は、前記中心軸を囲む少なくとも１つの環状リッジを備える、
請求項５に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項７】
前記少なくとも１つの突起は、複数の突出部を備える、
請求項５に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項８】
前記ダイヤフラムは、ポリマーを含む、
請求項２に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項９】
前記ダイヤフラムは、金属を備える、
請求項２に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項１０】
前記リング部材及び前記シール本体の前記フランジは、実質的に同じ材料で形成されている、
請求項２に記載のプロセスダイヤフラムシール。
【請求項１１】
プロセスダイヤフラムシールを形成する方法であって、
リング部材とシール本体のフランジとの間に温度差を生成することであって、前記フランジは、前記シール本体のキャビティを囲み；
前記温度差を生成することに応答して前記フランジの外壁の外径と前記リング部材の内壁の内径との間に寸法ギャップを生成することと；
前記フランジを覆ってダイヤフラムを位置決めすることであって、前記ダイヤフラムの能動部分は前記キャビティを覆って延在し、前記ダイヤフラムの周縁部分は前記外壁に沿って延在し；
前記ダイヤフラムの前記周縁部分及び前記フランジの辺りに前記リング部材を置くことであって、前記周縁部分は、前記リング部材の前記内壁と前記フランジの前記外壁との間にあり；
前記シール本体、前記ダイヤフラム及び前記リング部材の前記温度を実質的に均一化することと；
前記リング部材の前記内壁と前記フランジの前記外壁との間に前記ダイヤフラムの前記周縁部分を締めると共に、前記温度を実質的に均一化することに応答して前記ダイヤフラムの前記周縁部分と前記フランジの前記外壁との間にシールを形成することと、
を備える方法。
【請求項１２】
前記シール本体の前記フランジと前記リング部材との間の相対温度を変化させることは、前記リング部材を加熱する、及び前記フランジを冷却する、のうちの一方を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ダイヤフラムの前記能動部分は、中心軸に対して実質的に垂直に延在し；
前記ダイヤフラムの前記周縁部分は、前記中心軸に実質的に平行に延在し；
前記フランジの前記外壁及び前記リング部材の前記内壁は、前記中心軸に対して実質的に平行に延在し、
前記ダイヤフラムの前記周縁部分を締めることは、前記リング部材の前記内壁と前記フランジの前記外壁との間に前記ダイヤフラムに対して挟む力を加えることであって、前記挟む力は、前記中心軸に対して実質的に垂直な平面に沿って加えられる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記フランジの前記外壁は、前記中心軸に対して垂直に延在する少なくとも１つの突起を含み、
前記ダイヤフラムの前記周縁部分を締めることは、前記少なくとも１つの突起の回りに前記ダイヤフラムの前記周縁部分を変形させることを含む
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの突起は、前記中心軸を囲む環状リッジ部及び突出部のうちの少なくとも一方を含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
プロセス材料を含むプロセス容器と；
前記プロセス容器に取り付けられたプロセスダイヤフラムシールであって、前記プロセスダイヤフラムシールは
キャビティを囲むフランジを含むと共に前記プロセス容器に接続されたシール本体と；
前記キャビティにわたって広がる能動部分と、前記能動部分を囲む周縁部分とを有するダイヤフラムであって、前記能動部分は、前記プロセス材料に露出される第１側面と、前記キャビティに露出される第２側面とを有し、
リング部材であって、前記リング部材は、前記ダイヤフラムの前記周縁部分を前記フランジの外壁に、前記リング部材の内壁と前記フランジの前記外壁との間の締まりばめを介して締め、前記ダイヤフラムの前記周縁部分と前記フランジの前記外壁との間にシールが形成される、リング部材と；を含み、
前記キャビティに連結された流体経路であって、前記キャビティ及び前記流体経路は、流体で満たされる、流体経路と；
前記ダイヤフラム及び前記流体を介して前記プロセス容器内の圧力を感知するように構成された圧力センサを含むプロセス伝送器と、
を備える、工業プロセス制御システム。
【請求項１７】
前記ダイヤフラムの前記能動部分は、中心軸に対して実質的に垂直に延在し；
前記ダイヤフラムの前記周縁部分は、前記中心軸に実質的に平行に延在し；
前記フランジの前記外壁及び前記リング部材の前記内壁は、前記中心軸に実質的に平行に延在する、
請求項１６に記載の工業プロセス制御システム。
【請求項１８】
前記締まりばめは、前記フランジの前記外壁に対して前記ダイヤフラムの前記周縁部分を挟み付ける、
請求項１７に記載の工業プロセス制御システム。
【請求項１９】
前記フランジの前記外壁は、前記中心軸に対して垂直に延在する少なくとも１つの突起を含み、
前記締まりばめは、前記少なくとも１つの突起の回りにおいて前記ダイヤフラムの前記周縁部分を変形させる、
請求項１８に記載の工業プロセス制御システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの突起は、前記中心軸を囲む環状リッジ及び突出部のうちの少なくとも一方を含む、
請求項１９に記載の工業プロセス制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施例は、プロセス産業に関する。より具体的には、本開示の実施例は、工業プロセス測定器具を工業プロセスに結びつけるために使用されるタイプといった隔離ダイヤフラム又は「ダイヤフラムシール」に関しており、工業プロセスでは、ダイヤフラムは、締まりばめを用いてシール（seal）本体に接合される。
【背景技術】
【０００２】
ある種のプロセス測定器、圧力伝送器（圧力トランスミッタ）といったものは、圧力センサを有し、該圧力センサは、典型的には、プロセスの圧力を測定するために使用される。隔離ダイヤフラムは、潜在的に損傷を与える（例えば、腐食性の）プロセス材料から圧力センサを保護するために圧力センサをプロセスから隔離し、一方、実質的に非圧縮性の充填流体を介してプロセスの圧力を伝えるために、典型的には、使用される。圧力伝送器は、プロセスに直接に結びつけられてもよく、充填流体からプロセスを分離する隔離ダイヤフラムを含んでもよい。或いは、圧力伝送器は、遠隔の隔離ダイヤフラムを介して該プロセスからさらに移されてもよく、該隔離ダイヤフラムは、該プロセスに直接に連結されると共に、充填流体を収容するチューブを通して該プロセスの圧力を該伝送器の隔離ダイヤフラムに伝え、隔離ダイヤフラムは、順に、伝送器のハウジング内に配置された充填流体を介して、感知された圧力を圧力センサに伝える。
【０００３】
各隔離ダイヤフラムは、該ダイヤフラムの充填流体側から該ダイヤフラムのプロセス側をシールする「遠隔シール」又は「ダイヤフラムシール」と呼ばれるサブアセンブリの部分を含んでもよい。ダイヤフラムは、典型的には、シール本体に接合され、このシール本体は、該ダイヤフラムの能動領域の外周を支持すると共に、該プロセス流体における圧力変化に応答してダイヤフラムの能動内部部分がゆがむことを可能にする。ダイヤフラムは、シール本体内の充填流体をしっかりシールするために接着されることが重要である。
【０００４】
金属ダイヤフラムが、ダイヤフラムをシール本体に溶接し又はろう付けすることによってシール本体に取り付けられる。溶接は、金属ダイヤフラムをシール本体に気密に接合できる。しかし、溶接部及び熱影響された区域は、腐食に敏感であり、腐食は、ダイヤフラムとシール本体との間のシール部を漏れやすくする。
【０００５】
高分子ダイヤフラムは、機械的ボルト締め又は熱的ボンディング技術を介してシール本体に取り付けされることができる。機械的なボルト締め技術は、一般には、該シール本体とある部材との間の高分子ダイヤフラムといったダイヤフラムを締めることを伴い、該部材を介してプロセスの圧力がダイヤフラムに伝達されることができる。シールが、Ｏリングを用いてシール本体と部材との間に形成されている。ボルトが、シール本体及び該部材とＯリングとを一緒に押し付けて、ダイヤフラムをしっかり固定すると共に充填液をシール本体内で密閉するために使用される。この機械的なボルト締結技術は、例えば、振動及び／又は温度変化からのボルトの緩み又は外れによる漏れに敏感である。
【０００６】
シール本体への高分子ダイヤフラムの熱接合は、一般には、表面に微細構造を形成するために、シール本体の金属基材の表面がレーザ又は化学プロセスを用いて処理されることを必要とし、該微細構造は、高分子ダイヤフラムを把持できる。残念ながら、この熱接合プロセスは、レーザ装置類及び化学プロセスのため、高価である。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の実施は、プロセスダイヤフラムシール、該プロセスダイヤフラムシールを形成する方法、及びプロセスダイヤフラムシールを含む工業プロセス制御システムを指向する。プロセスダイヤフラムシールの一実施例は、シール本体、ダイヤフラム、及びリング部材を含む。シール本体は、キャビティを囲むフランジを含む。ダイヤフラムは、キャビティを覆って延在する能動部分と、該能動部分を取り囲む周辺部分とを含む。リング部材は、該フランジの外壁に該ダイヤフラムの周縁部分を、該リング部材の内壁と該フランジの該外壁との間の締まりばめを介して締める。シールが、該ダイヤフラムの該周縁部分と該フランジの該外壁との間に形成される。
【０００８】
プロセスダイヤフラムシールを形成する方法のいくつかの実施では、温度差が、リング部材と、シール本体のフランジとの間に生成され、該フランジは、該シール本体のキャビティを取り囲む。寸法の間隙が、温度差の生成に応答して、該リング部材の内壁の内径と該フランジの外壁の外径との間に形成される。ダイヤフラムが該フランジを覆って配置される。該ダイヤフラムの能動部分は、キャビティを覆って延在し、該ダイヤフラムの周縁部分は、該外壁に沿って延在する。リング部材は、周縁部分が該リング部材の内壁及び該フランジの該外壁との間にあるように、該ダイヤフラムの周縁部分及び該フランジの辺りに配置される。該シール本体、該ダイヤフラム、及び該リング部材の温度は、等しくされている。該ダイヤフラムの周縁部分を、該温度の均一化に応答して、該リング部材の該内壁と該フランジの該外壁との間で締める。加えて、シールが、該温度の該均一化に応答して、該ダイヤフラムの該周縁部分と該フランジの該外壁との間に形成される。
【０００９】
工業プロセス制御システムの一実施は、プロセス材料を収容するプロセス容器と、該プロセス容器に取り付けられるプロセスダイヤフラムシールとを含む。プロセスダイヤフラムシールは、シール本体、ダイヤフラム、及びリング部材を含む。シール本体は、プロセス容器に接続され、またキャビティを囲むフランジを含む。該ダイヤフラムは、キャビティを覆って延在する能動部分と、該能動部分を囲む周縁部分とを含む。該能動部分は、プロセス材料に露出される第１側面と、該キャビティに露出される第２側面とを有する。該リング部材は、ダイヤフラムの周縁部分を該フランジの外壁に、該リング部材の内壁と該フランジの該外壁との間の締まりばめを介してクランプで固定する。シールが、該ダイヤフラムの該周縁部分と該フランジの該外壁との間に形成される。流体経路が、キャビティに連結され、該キャビティ及び該流体経路は、流体で満たされる。該システムのプロセス伝送器は、圧力センサを含み、該圧力センサは、該ダイヤフラム及び該充填流体を介して、該プロセス容器内の圧力を感知するように構成される。
【００１０】
本概要は、詳細な説明内にさらに後述される簡略化された形で概念の選択（もの）を導入するために提供される。本概要が、クレームされた主題の鍵となる特徴又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、また、クレームされた主題の範囲を決定するに際して助けとして本概要が使用されることを意図していない。クレームされた主題は、背景技術に書き留められた何らかの又は全ての欠点を解決する実施に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示の実施に従う、例示的な工業プロセス制御システムの簡略図である。
【図２】図２は、本開示の実施に従う、ダイヤフラムシールの簡略化された底面図である。
【図３】図３は、概略的に３−３線に沿って取られた、図２のダイヤフラムシールの単純化された組み立てられた断面図である。
【図４】図４は、図３のダイヤフラムシールの簡略化した分解断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中のシール本体１１０及びリング部材１３０の簡略化された側断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中のシール本体１１０及びリング部材１３０の簡略化された側断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中のシール本体１１０及びリング部材１３０の簡略化された側断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中のシール本体１１０及びリング部材１３０の簡略化された側断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中のシール本体１１０及びリング部材１３０の簡略化された側断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中における図３の円６内のダイヤフラムシールの部分の側断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の実施に従う、アセンブリの異なる段階中における図３の円６内のダイヤフラムシールの部分の側断面図である。
【図７】図７は、本開示の実施に従う、シール本体の一部の正面部分断面図である。
【図８】図８は、本開示の実施に従う、シール本体の一部の正面部分断面図である。
【図９】図９は、本開示の実施に従う、プロセスダイヤフラムシールを形成する例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施例が、添付図面を参照して、以下により十分に説明される。同一又は類似の参照文字を用いて識別される要素は、同一又は類似の要素を指し示す。しかしながら、本開示の様々な実施は、様々な異なる形態で実施されてもよく、また本明細書に記載される実施に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施は、本開示が詳細かつ完全なものとなるように提供され、本開示の範囲を当業者に完全に伝えることになる。
【００１３】
図１は、例示的な工業プロセス制御システム１００を示しており、該工業プロセス制御システムは、本開示に従って形成されたプロセスダイヤフラムシール１０２を利用することができる。シール１０２は、工業プロセス１０４の圧力を、例えば関係づけることができ、このプロセスは、タンク又はパイプといったプロセス容器１０６内に含まれる液体、ガス、スラリー、又は他の材料といったプロセス材料１０５を含むことができる。シール１０２は、シール本体１１０に取り付けられたダイヤフラム１０８を含む。シール１０２のダイヤフラム１０８は、プロセス側１１２を検知側１１３から分離しており、プロセス側１１２は、プロセス材料１０５に露出されると共に、検知側１１３は、流体が充填されたチューブ１１６を介してプロセス伝送器１１４（例えば、圧力伝送器）に結合されていてもよい。上述のように、ダイヤフラム１０８は、容器１０６内に収容された材料１０５の圧力に応答して、曲がり(flex)又はゆがむ（deflect）。ダイヤフラムのこの動きは、チューブ１１６内の充填流体を通して伝送器１１４に伝えられ、一方、充填流体は、シール１０２によってプロセス材料１０５から隔離される。
【００１４】
伝送器１１４は、従来のプロセス伝送器１１４に従って、圧力センサ１２０を用いて、別のダイヤフラムシール１１８を介して、伝えられたプロセス圧力を感知してもよい。ここに記載されるシール１０２の実施は、伝送器１１４のダイヤフラムシール１１８に等しく当てはまることが理解される。伝送器１１４内の回路類は、センサ１２０によって生成された信号を、２線式制御ループ１２４にわたって、制御室といった遠隔位置１２２への伝送のために助けとなる形成に変換できる。このような信号の例は、デジタル信号及びアナログ信号を含む。適切なアナログ信号は、４から２０ミリアンペアの信号の形式をとることができ、この形式において、電流のレベルは、プロセス圧力といったプロセス変数の値を示す。制御ループ１２４にわたって供給された電流は、また、伝送器１１４に電力を供給することができる。例示的なデジタル通信信号は、ＨＡＲＴ（商標）通信規格に従ったものといった、２線式プロセス制御ループ１２４のアナログ電流レベル上へデジタル信号を変調することを含む。他の純粋なデジタル技術が、また、採用されても良く、フィールドバス（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）及びプロフィバス（Ｐｒｏｆｉｂｕｓ）の通信プロトコルを含む。他の通信技術、例えば無線通信技術といったものは、所望の位置へデータを通信するために、伝送器１１４によって採用されることもできる。
【００１５】
シール１０２のダイヤフラム１０８は、締まりばめを介してシール本体１１０に取り付けられる。シール本体１１０へのダイヤフラム１０８の締まりばめ結合は、上述の溶接及び熱接合の技術に優る利点を提供する。例えば、金属及びポリマー（つまり、プラスチック）のダイヤフラム１０８をシール本体１１０にしっかり固定する能力に加えて、締まりばめ結合は、従来の溶接及び熱接合の技術と比較して組立プロセスを単純化し、従来の溶接技術に関連付けられた腐食の問題を回避し、また該熱接合技術に対するより経済的な解決策を提供する。
【００１６】
本開示の実施に従う例示的なダイヤフラムシール１０２が、図２から図４に図示される。図２は、ダイヤフラムシール１０２の簡略化された底面図であり、図３は、概ね３−３線に沿って取られた図２のダイヤフラムシール１０２の簡略化された組立断面図であり、図４は、図３のダイヤフラムシール１０２の簡略化された分解断面図である。
【００１７】
ダイヤフラム１０８をシール本体１１０に接合する締まりばめ１２８は、リング部材又はフェルール１３０を用いて形成される。いくつかの実施においては、締まりばめは、該リング部材１３０と該シール本体１１０のフランジ１３２との間に形成され、該フランジ１３２は、図３に示されるように、キャビティ１３４を囲む。
【００１８】
リング部材１３０及びフランジ１３２又はシール本体１１０は、同一の又は異なる材料で形成されることができる。リング部材１３０及び／又はシール本体１１０を形成するために使用されることができる例示的な材料は、例えば、３１６Ｌステンレス鋼、Ｃ−２７６ステンレス鋼、２相２２０５ステンレス鋼、２相２５０７ステンレス鋼、又は所望の熱膨張又は収縮の特性を有する別の適当な材料を含む。
【００１９】
いくつかの実施では、ダイヤフラム１０８は、カップ形状であり、また図４に示されるように、能動部分１３６と、能動部分１３６を囲む周縁部分１３８とを含む。ダイヤフラム１０８の能動部分１３６は、キャビティ（空洞）１３４にわたって上に延在し、また図３に示されるように、プロセス側１１２と検知側１１３との間の差圧における変化に応答して、中心軸１４０に沿って曲がり（flex）又はゆがむ（deflect）ように構成される。周縁部分１３８は、能動部分１３６から延びる。いくつかの実施では、能動部分は、軸１４０に対して実質的に垂直（例えば、±１０°）に延在し、また周縁部分１３８は、図４に示されるように、軸１４０に対して実質的に平行（例えば、±１０°）に延在する。ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８は、リング部材１３０の円筒状内壁１４２とフランジ部１３２の円筒状外壁１４３との間に延在し、また図３に示すように、リング部材１３０とフランジ１３２との間の締まりばめ１２８によってシール本体１１０にクランプで固定される。これは、また、ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８とフランジ１３２の外壁１４３との間にシールを形成し、これは、キャビティ１３４の検知側１１３をプロセス側１１２から密閉する。
【００２０】
いくつかの実施においては、シール本体１１０は、ポート１４４を含み、ポート１４４は、中心軸１４０と同軸であってもよい。ポート１４４は、キャビティ１３４へ開いた端部１４５を含む。ポート１４４の他端は、チューブ１１６（図１）のような流体経路に流体的に結合されてもよい。流体経路又はチューブ１１６は、プロセス伝送器１１４に結合されることもできる。キャビティ１３４、ポート１４４、及び流体経路又はチューブ１１６は、充填流体１４６で充填される。プロセス１０４における圧力変化に応答したダイヤフラム１０８の能動部分１３６の動きは、図１を参照して上述されたように、充填流体１４６を介して伝送器１１４に伝えられてもよい。
【００２１】
リング部材１３０とフランジ１３２との間に締まりばめ１２８を形成する技術は、図５Ａから図５Ｅ、及び図６Ａから図６Ｂを参照して説明されることになる。図５Ａから図５Ｅは、アセンブリの異なる段階（stage）中のシール本体１１０及びリング部材１３０の単純化された側断面図である。構成要素及びダイヤフラム１０８の詳細は、図示を簡略化するために図示されていない。図６Ａから図６Ｂは、組立の異なる段階における図３の円６内のダイヤフラムシール１０２の部分の側断面図である。
【００２２】
静止条件下では、この条件中にリング部材１３０及びフランジ１３２上に概略的には顕著な外力が作用しないと共にリング部材１３０及びフランジ１３２が各々実質的に同じ温度（例えば±５°）にあって、リング部材１３０は、図５Ａに例示されるように、フランジ１３２の外径１４８よりも短い内径１４７を有する。リング部材１３０及びフランジ１３２が軸１４０と同軸に整列されるとき、フランジ１３２は、幅１４９を有する環状リングにわたって内壁１４２を過ぎて延在する。その結果、これらの条件下において、リング部材１３０をダイヤフラムの周縁部分１３８及びフランジ１３２を超えて（over）スライドさせることができない。
【００２３】
シール本体１１０及びリング部材１３０は、リング部材１３０の内径１４７がフランジ１３２の外径１４８よりも大きくなるように、相対的な内径１４７及び外径１４８を変更することによって組み立てのために準備される。これは、図５Ｂに示すように、加熱デバイス１５０を用いてリング部材を加熱することによりリング部材１３０を熱膨張させることによって、及び／又は、図５Ｃに示すように、冷却デバイス１５２を用いてフランジ１３２又はシール本体１１０全体を冷却することによりフランジ１３２を熱収縮させることによって達成される。これ故に、フランジ１３２及びダイヤフラム１０８の周縁部分１３８にわたるリング部材１３０の組立は、図５Ｂに図示された加熱ステップ、図５Ｃに図示された冷却ステップ、又は加熱ステップ及び冷却ステップの両方によって達成され得る。
【００２４】
加熱デバイス１５０及び冷却デバイス１５２は、任意の適切な形態をとることができる。例示的な加熱デバイス１５０は、オーブン、誘導加熱デバイス、トーチ（torch）、又は別の適当な加熱デバイスを含む。例示的な冷却デバイス１５２は、液体窒素又はドライアイスを利用するものといった冷却器、又は別の適切な冷却デバイスを含む。
【００２５】
リング部材１３０の熱膨張は、図５Ｂに示されるように、（二点鎖線で示される）静止状態の直径１４７を拡張した直径１４７’へ増加させる。フランジ１３２の熱収縮は、図５Ｃに示されるように、（二点鎖線で示される）静止状態の直径１４８を収縮した直径１４８’へ減少させる。リング部材１３０の十分な熱膨張及び／又はフランジ１３２の熱収縮の後に、図５Ｄ及び図６Ａに示されるように、隙間１５４が、フランジ１３２の外壁１４３とリング部材１３０の内壁１４２との間に形成される。これにより、図６Ａに示すように、リング部材１３０を、フランジ１３２及びダイヤフラムの周縁部分１３８の辺りに配置することを可能にする。
【００２６】
リング部材１３０とフランジ１３２又はシール本体１１０との間の相対温度が、リング部材１３０の温度の低下及び／又はフランジ１３２の温度の上昇のため低下すると、隙間１５４が、リング部材１３０の熱収縮及び／又はフランジ１３２の熱膨張のため減少する。組み立てられたダイヤフラムシールの温度が平衡に近づくにつれて、リング部材１３０及びフランジ１３２は、それらの静止直径１４７及び１４８に向かうリング部材１３０の更なる収縮及び／又はフランジ１３２の更なる膨張を防止するために、熱的な収縮及び膨張の力を釣り合わせる。これは、ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８を本体１１０に締めるフランジ１３２の外壁１４３と、リング部材１３０の内壁１４２との間に強い半径方向の締付力又は挟み込み力を生成し、かつ、キャビティ１３４を密封するためにフランジの外壁１４３と周縁部分１３８との間にシールを形成する、図３、図５Ｅ及び図６Ｂに示された締まりばめをもたらす。締付力又は挟み込み力は、一般には、中心軸１４０に対してほぼ垂直（例えば、±５°）の方向に沿って加えられる。
【００２７】
フランジ１３２の外壁１４３のいくつかの実施は、一般には１６０として参照される１又は複数の突起（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を含み、該突起は、図７及び図８に図示されるように、軸１４０に対して実質的に垂直（例えば、±５°）に延在し、図７及び図８は、本開示の実施に従ったシール本体１１０の一部の部分的前断面図である。１又は複数の突起１６０は、任意の適切な形態をとることができる。
【００２８】
いくつかの実施では、突起１６０は、図７に示されるように、中心軸１４０を囲む少なくとも１つの環状リッジ部１６０Ａを含む。いくつかの実施において、複数の環状リッジ部１６０Ａは、図７に示されるように、外壁１４３上に形成され、軸１４０に沿って互いに離される。
【００２９】
いくつかの実施において、１又は複数の突起１６０は、図８に示されるように、外壁１４３上において互いにずらされた１又は複数の突出部１６０Ｂを含む。外壁１４３上の突出部１６０Ｂは、図８に示されるように、軸１４０に対して垂直に延びる軸に沿って整列されてもよく、及び／又は軸１４０に対して平行に延びる軸に沿って整列されてもよい。
【００３０】
１又は複数の突出部１６０は、ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８をフランジ１３２へしっかり固定することを助けることができる。例えば、ダイヤフラム１０８がポリマー又は他の変形可能な材料で形成される場合、リング部材１３０とフランジ１３２との間の締まりばめ１２８は、１又は複数の突起１６０に対してダイヤフラム１０８の周縁部分１３８を圧縮し、周縁部分１３８は、図６Ｂに示されるように、１又は複数の突起１６０のまわりに周縁部分１３８を変形させる。これにより、更に、ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８がフランジ１３２にしっかり固定される。加えて、周縁部分１３８の変形は、また、１又は複数の突起１６０が、例えば少なくとも１つの環状リッジ部１６０Ａ（図７）を含むといった場合、フランジ１３２の外壁１４３と周縁部分１３８との間に形成されたシールを改善できる。
【００３１】
本開示のいくつかの実施は、プロセスダイヤフラムシール１０２を形成する方法を指向している。図９は、本方法の例示的な実施を示すフローチャートである。本方法の１７０では、温度差が、シール本体１１０のフランジ１３２とリング部材１３０との間に生じる。図５Ｂ及び図５Ｃを参照して説明されたように、この温度差は、図５Ｂに示されるように、加熱デバイス１５０を用いてリング部材１３０を加熱することによって、及び／又は図５Ｃに示されるように、冷却デバイス１５２を用いてフランジ１３２又はシール本体１１０を冷却することによって生成されてもよい。
【００３２】
本方法の１７２では、寸法ギャップが、ステップ１７０に応答してフランジ１３２の外壁１４３の外径と、リング部材の内壁１４２の内径１４７との間に形成される。これは、概略的に、図５Ｂ及び図５Ｃに示されており、図５Ｂ及び図５Ｃでは、静止直径１４７又は拡張直径１４７’が、静止直径１４８又は収縮直径１４８’に対して増加されるように、リング部材１３０の内径１４７がフランジ１３２の外径１４８に対して相対的に増加される。
【００３３】
ダイヤフラム１０８は、本方法のステップ１７４において、フランジ１３２を覆って位置決めされる。いくつかの実施では、ダイヤフラム１０８の能動部分１３６は、フランジ１３２によって囲まれたキャビティ１３４を覆って延在しており、ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８は、フランジ１３２の外壁１４３に沿って延在する。
【００３４】
本方法の１７６では、リング部材は、図５Ｄに示されるように、フランジ１３２及びダイヤフラム１０８の周縁部分１３８の辺りに置かれる。これは、ステップ１７２におけるギャップ１５４の形成によって可能にされる。これは、図３及び図６Ａに示すように、リング部材１３０の内壁１４２とフランジ１３２の外壁１４３との間に周縁部分１３８を位置決めする。フランジ１３２又はシール本体１１０及びリング部材１３０の温度は、次いで、本方法の１７８において実質的に（例えば、互いに±５°以内に）等しくされる。これは、構成要素が、例えば室温に冷える、又は熱くなることを可能にすることによって達成されてもよい。
【００３５】
１８０では、ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８は、ステップ１７８におけるシール本体１１０及びリング部材１３０の温度の均一化に応答して、リング部材１３０の内壁１４２とフランジ１３２の外壁１４３との間に締めつけられて、締まりばめ１２８を形成する。これは、概略的には図３、図５Ｅ及び図６Ｂに示されている。ダイヤフラム１０８の周縁部分１３８のこの締め付け（留め具による）は、また、フランジ１３２の外壁１４３と周縁部分１３８との間の密閉を形成し、この密閉は、キャビティ１３４からの充填流体１４６の漏出を防止し、また、プロセス材料１０５がキャビティ１３４に入ることを防止する。これにより、プロセスダイヤフラムシール１０２の形成が完了する。
【００３６】
本開示の実施が好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更が為されてよいことを認識することになる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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