(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を有し、かつ、その内部へ流入し流出する流体の通路のための第１、第２のシート開口部および第１、第２のポートを有する本体部と、
前記本体部上に配置されて、前記第２のシート開口部および前記第２のポート内へ流入し流出する流体流れをスクリーニングするスクリーンと、
前記本体部の内部に配置されて第１、第２の状態間で移動可能なバルブであって、前記第１の状態では、前記第１のシート開口部を閉鎖し、かつ、第２のシート開口部および第２のポートから前記第１のポートへ流出する第１の流体流れを許容し、前記第２の状態では、前記第２のシート開口部を閉鎖し、かつ、前記第１のシート開口部および前記第１のポートから前記第２のポートへ流出する第２の流体流れを許容するものと、
を備え、前記第１、第２の流体流れのうちいずれか一方の流量は、他方の流量よりも大きい、ことを特徴とする可変流量制御ノズル。
【請求項２】
前記本体部の内部は、前記第１のシート開口部と前記第２のシート開口部との間で異なる内部寸法を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項３】
前記本体部は、前記スクリーンから延びて前記第１、第２のシート開口部間の前記内部のための流路を画定する筒部を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項４】
前記バルブは、前記筒部の前記流路内に配置されて第１の位置と第２の位置との間を移動可能な栓を含み、
前記第１の位置の前記栓は、前記第１の状態に対応し、前記第２の位置の前記栓は、前記第２の状態に対応する、
ことを特徴とする請求項３に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項５】
前記栓は、ボールを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項６】
前記筒部の流路は、前記第１、第２の位置それぞれと関連する第１および第２の内部寸法を画定しており、
前記第１の内部寸法は前記第２の内部寸法よりも小さい、
ことを特徴とする請求項４に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項７】
前記栓は、前記第１の内部寸法と等しいかそれよりも小さい第３の寸法を有している、ことを特徴とする請求項６に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項８】
前記第１のポートは、前記筒部内に画定された１以上の穴を含み、
前記第２の位置にある前記栓は、前記１以上の穴と前記第２のシート開口部およびポートとの間に介在し、
前記第１の位置にある前記栓は、前記１以上の穴と前記第２のシート開口部およびポートとの間には介在しない、
ことを特徴とする請求項４に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項９】
前記第２のポートは、前記第２のシート開口部に画定された１以上のスリットを含み、
前記第２の位置にある前記栓は、前記第２のシート開口部に係合し、かつ前記１以上のスリットを通る前記第２の流体流れを少なくとも部分的に許容する、
ことを特徴とする請求項４に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１０】
前記第２のポートは、前記筒部に画定されて前記スクリーンとの流路を連絡する１以上の穴を含み、
前記１以上の穴は、前記栓が前記第１および第２の位置にあるときに前記流路と前記スクリーンとの間の流体流れを許容する、
ことを特徴とする請求項４に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１１】
前記第１のシート開口部および前記第１のポートに隣接して前記本体部上に配置された他のスクリーンをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１２】
内部へ流入および流出する流体の通行用のスクリーンを備える頭部と、
前記頭部から延びる筒部であって、流路によって分けられた第１および第２のシート開口部を備え、前記第１のシート開口部に隣接する第１のポートおよび前記第２のシート開口部に隣接する第２のポートを画定し、前記第２のシート開口部および前記第２のポートは前記流路を前記頭部の内部と連絡しているものと、
前記筒部の前記流路内に配置されて第１、第２の位置間で移動可能な栓であって、前記第１の位置では、前記第１のシート開口部を閉鎖し、かつ、前記頭部の内部から第１のポートへ流出する第１の方向に第１の流体流れを許容し、前記第２の位置では、前記第２のシート開口部を閉鎖し、かつ、前記流路から前記第２のポートを通って前記頭部の内部へ向かう第２の方向に第２の流体流れを許容するものと、
を備えることを特徴とする可変流量制御ノズル。
【請求項１３】
前記第１の流体流れは、前記第２の流体流れよりも大きい、ことを特徴とする請求項１２に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１４】
前記筒部の流路は、前記第１のシート開口部と前記第２のシート開口部との間で異なる内部寸法を有している、ことを特徴とする請求項１２に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１５】
前記栓は、前記筒部の前記流路内に配置されて前記第１のシート開口部と前記第２のシート開口部との間を移動可能なボールを含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１６】
前記筒部の前記流路は、前記栓の前記第１、第２の位置それぞれと関連する第１および第２の内部寸法を画定しており、
前記第１の内部寸法は前記第２の内部寸法よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１２に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１７】
前記栓は、前記第１の内部寸法と等しいかそれよりも小さい第３の寸法を有している、とを特徴とする請求項１６に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１８】
前記筒部は、
前記流路のための第１の内部寸法を有する第１の筒部材と、
前記第１の筒部材と前記頭部との間に連結されて、前記流路のための第２の内部寸法を有する第２の筒部材と、
を含み、前記第２の内部寸法は、前記第１の内部寸法よりも大きい、ことを特徴とする請求項１２に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項１９】
前記第２の筒部材は、少なくともその一部が前記頭部の内部に配置されており、かつ、雌ねじを有しており、
前記第１の筒部材は、前記第２の筒部材の前記雌ねじに接続される第１の雄ねじを画定している、
ことを特徴とする請求項１８に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項２０】
前記第１の筒部材は、その辺に第２の雄ねじを画定しており、
前記第２の雄ねじに締結具が装着されており、かつ、前記第１の筒部材が表面開口部に固定されている、
ことを特徴とする請求項１８に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項２１】
前記ノズルは、前記筒部の前記第１のシート開口部および前記第１のポートと連絡している他の内部を備え、かつ、流体流れの通路のための他のスクリーンを備える本体部を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項２２】
前記本体部は、該本体部の外側にある他の内部と連絡している流管を含む、ことを特徴とする請求項２１に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項２３】
前記本体部は、該本体部の外側にある他の内部と連絡している１以上の穴を画定し、かつ、前記他のスクリーンは、前記１以上の穴に隣接する前記本体部上に配置されている、ことを特徴とする請求項２１に記載の可変流量制御ノズル。
【請求項２４】
第１および第２のプロセスを互いに分離している流れ障壁と、
前記流れ障壁上に配置された１以上の可変流量制御ノズルと、を備え、
前記１以上のノズルの各々は、
内部を有し、かつ、その内部へ流入し流出する流体の通路のための第１、第２のシート開口部および第１、第２のポートを有する本体部と、
前記本体部上に配置されて、前記第２のシート開口部および前記第２のポート内へ流入し流出する流体流れをスクリーニングするスクリーンと、
前記本体部の内部に配置されて第１、第２の状態間で移動可能なバルブであって、前記第１の状態では、前記第１のシート開口部を閉鎖し、かつ、第２のシート開口部および第２のポートから前記第１のポートへ流出する第１の流体流れを許容し、前記第２の状態では、前記第２のシート開口部を閉鎖し、かつ、前記第１のシート開口部および前記第１のポートから前記第２のポートへ流出する第２の流体流れを許容するものと、
を備え、前記第１、第２の流体流れのうちいずれか一方の流量は、他方の流量よりも大きい、ことを特徴とする流れ装置。
【請求項２５】
前記流れ障壁は、管板、パイプ、およびヘッダーからなるグループから選択されたものである、ことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変流量スクリーンノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルは、所望の化学プロセスの効果のために液体の流れを制御する容器内で使用できる。いくつかのノズル構造は、現在、工業で使用されている。例えば、ノズルは、米国特許第3,684,192号；第4,476,020号；第5,068,034号；第5,658,459号；及び第6,561,481号に開示されている。市販のノズルには、オルソス・リキッド・システムズから入手可能なノズルが含まれている。
【０００３】
樹脂プロセスにおいては、流量は、プロセスの段階に依存して変わり得る。容器内では、二重底または管板は、容器の中で樹脂を支持することができる。この管板は、下降流（通常のプロセス流）状態の間に樹脂が容器から排出されないようにするためのスクリーンノズルを受け入れるために開けられた穴を有している。定期的に、清潔にするためまたは再活性化するために樹脂を逆洗することが望まれる。ある場合には、この逆洗流は、下降流状態よりはるかに少ない。スクリーンノズルが両方のケースで流通を制御するために使用されることが望まれるので、流れ特性や流れに対する抵抗は、逆洗段階に適応可能でなければならない。このことは、流れ特性を変更可能なノズルの使用を要求する。
【０００４】
既存のノズルが有効かもしれないが、それらは製造するのが難しいかもしれないし、所望の流れ特性を達成できないかもしれない。本開示の主題は、上述した問題の１つ以上を克服するか少なくともその影響を弱めることに向けられる。
【発明の概要】
【０００５】
可変流量制御ノズルは、本体部、スクリーンおよびバルブを備えている。本体部は、内部を備えており、かつ、第１、第２シート開口部およびポートを画定している。スクリーンは、本体部上に配置されており、かつ、スクリーンの流体流れは、第２シート開口部およびポートに流入し、流出する。そのために、バルブが本体部の内部に配置され、かつ、第１、第２の状態間で移動可能である。バルブが第１の状態のとき、第２シート開口部および第２ポートから第１のポートへ流出する第１の流体流れが許容される。他方で、第２の状態のバルブは、第１シート開口部および第１ポートから第２ポートへ流出する第２の流体流れを許容する。概して、特に第２の流体流れが逆洗のための流れである場合、第１の流体流れは第２の流体流れより大きくなり得る。
【０００６】
以下で述べられるように、本体部は、スクリーンから延びて第１シート開口部および第１ポートと第２シート開口部および第２ポートとの間で流路をそこに画定する筒を含むことができる。バルブは、この流路内に配置されて第１の位置と第２の位置との間を移動することができる、例えばボールのような栓とすることができる。一般に、ノズルの１つ以上は、管板、パイプおよびヘッダーのような流れ障壁を備えた流れ装置内で使用することができる。一般に、流れ障壁は、第１および第２のプロセス（すなわち流れ、媒体など）を容器内、室内などで互いに分離する。このように、１以上のノズルは、第１のプロセスと第２のプロセスとの間の可変流量制御を行うことができる。
【０００７】
例えば、可変流量制御ノズルは、頭部、筒部およびバルブを備えている。頭部は、表面開口部の一方の側に対して、またはその側の近くに配置され、頭部の内部の中へ、およびその内部から外への流体流れの通行用のスクリーンを有している。例えば、表面開口部は、容器の管板内にあってよい。あるいは、ノズルは横向きシステムの横配管に接続することができる。
【０００８】
筒部は、頭部から表面開口部を通って延びており、そこに頭部を固定している。筒部は、頭部の内部を表面開口部の反対側に連絡する流路を有している。バルブは、筒部の通路に配置され、第１、第２の状態を有している。第１の状態で、バルブは、流れ通路から頭部の内部まで第１の方向に第１の流体流れを許容する。第２の状態で、バルブは、内部から流れ通路まで第２の方向に第２の流体流れを許容し、この場合は、第２の流体流れは第１の流体流れよりも大きい。
【０００９】
筒部は、異なる内径を有する第１および第２の筒部材を備えることができる。バルブは、筒部材の中で第１の位置と第２の位置との間を移動可能なボールを含むことができる。特に、第１の位置のボールは、第１の筒部材の第１のシートに着座する。ボールが着座しても、第１の穴を通って頭部内へ向かう第１の方向に第１の流体流れが許容される。第１の穴は、第１の筒部材内のサイドポートおよび第１のシート内のスロットを含むことができる。第２の位置のボールは、第２のシート内に着座しており、第２の穴から流出する第２の方向に第２の流体流れを許容する。第２の穴は、第２の筒部材内の１以上のサイドポートを含むことができる。
【００１０】
ノズルから流出する流量は、ノズルに流入する流量未満とし得る。したがって、第２の流体の流量は、第１の流体の流量よりも大きくなり得るが、実施態様によっては、その反対の関係で使用されてもよい。一般に、バルブ要素によって塞がれていない一組の穴は、より低い流量を分配することを目的とする。バルブ要素を備えたノズルによって行われる流量制御は、より高い流量のための同様の分配性能を発揮し得る。このように、ノズルは、管板またはヘッダー／横配管を基にした装置のような典型的な分配／集約システムで実施されたとき、より広範囲の流れ状態のために適切な性能を提供することができる。
【００１１】
上記の概要は、それぞれの潜在的な実施形態または本開示のあらゆる側面の概要を意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示に係る管板および可変流量スクリーンノズルを有する容器を示す。
【００１３】
【図２Ａ】可変流量スクリーンノズルの斜視図である。
【００１４】
【図２Ｂ】管板の開口部に取り付けられた可変流量スクリーンノズルの側面図である。
【００１５】
【図３Ａ】ノズルに流れが流入する間のノズルの断面図である。
【００１６】
【図３Ｂ】ノズルから流れが流出する間のノズルの断面図である。
【００１７】
【図３Ｃ】ノズル用の代替シートの平面図である。
【００１８】
【図４Ａ】ノズルに流れが流入する間の圧力降下曲線を示すグラフである。
【００１９】
【図４Ｂ】ノズルから流れが流出する間の圧力降下曲線を示すグラフである。
【００２０】
【図５Ａ】本開示の特定の教示に係る他の可変流量スクリーンノズルの側面図である。
【００２１】
【図５Ｂ】横断面で示されたノズルの斜視図である。
【００２２】
【図６Ａ】ノズル用のスクリーンの側面図である。
【００２３】
【図６Ｂ−１】外筒、上部シート、ベースプレートおよびノズル用ガスケットの側面図である。
【００２４】
【図６Ｂ−２】ノズル用の外筒の斜視図である。
【００２５】
【図６Ｃ−１】ノズル用の内筒および下部シートの側面図である。
【００２６】
【図６Ｃ−２】ノズル用の内筒の横断面図である。
【００２７】
【図７】表面開口部の両側に二個のスクリーンを備えた他の可変流量スクリーンノズルの横断面図である。
【００２８】
【図８】パイプに螺合する可変流量スクリーンノズルを示す。
【００２９】
【図９Ａ】本開示の他の実施形態に係る可変流量スクリーンノズルを備えたパイプヘッダの平面図である。
【００３０】
【図９Ｂ】可変スクリーンノズルを備えたパイプヘッダの一部を示す部分図である。
【００３１】
【図１０Ａ】可変スクリーンノズルの側面図である。
【００３２】
【図１０Ｂ】可変スクリーンノズルの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１または他の構成に示されるように、本開示に係る可変流量スクリーンノズル５０は、容器１０内で使用することができる。ここで、スクリーンノズル５０は、管板２０または容器１０の底部または出口１４近くの二重底の表面開口部２２内に取り付けられている。1つだけが示されているが、多数のノズル５０を容器１０内に取り付けることができるように、管板２０は多数の開口部２２を有することができる。同様に、ノズル５０は、他のプロセス流制御部品に取り付けることができ、当該他のプロセス流制御部品は、パイプヘッダ、フロア、パネルまたは一のプロセス流または媒体を他から分離するその他の流れ障壁部材を含む。
【００３４】
前述のように、化学樹脂は、所望の化学的処理効果を得るための容器１０内で使用できる。管板２０は、（例えば、入口１２などと連絡して）容器１０の一の部分１３の中に樹脂を支持することができ、また、スクリーンノズル５０は、下降流（通常のプロセス流）状態で、他の部分１５と通じている出口１４を通って樹脂が容器１０から排出されるのを防止する。
【００３５】
清潔にするためまたは再活性化するために樹脂を定期的に逆洗することが望ましく、また、逆洗の流れは、下降流状態よりはるかに少ないこともある。好ましくは、スクリーンノズル５０は、両方の場合で流れの分布を制御することができ、所望のプロセス過程に適応する流れの特性や抵抗を有するとよい。従って、開示されたノズル５０は、下記に述べるような可変流量特性を有する。
【００３６】
図２Ａ−２Ｂおよび３Ａ−３Ｂに示されるように、可変流量スクリーンノズル５０は、頭部５２およびそこから延びる筒部材５４を有している。図２Ｂに示されるように、頭部５２は、管板２０などの表面開口部２２の一方の側に隣接してまたはその近傍に配置される。頭部５２は、該頭部５２の内部へ流入し流出する流体流れの通路ためのスクリーン６０を有している。筒部材５４は、頭部５２から表面開口部２２を通って延伸し、頭部５２をそこに固定する。筒部材５４は、頭部５２の内部を表面開口部２２の反対側と連絡する内部流通路を有している。
【００３７】
流量を制御するために、ノズル５０は、筒部材５４の流通路内に配置されたバルブ５６を含んでいる。バルブ５６は、筒部材５４から頭部５２の内部に向かう第１の方向に流体流れを許容する第１の状態を有している。バルブ５６は、頭部５２の内部から筒部材５４に向かう第２の方向に第２の流体流れを許容する第２の状態を有している。この第２の流体流れは、下降流または通常のプロセス流に相当し、上昇流または逆洗と一致する第１の流体流れよりも大きい。
【００３８】
図３Ａ−３Ｂに詳細に示されるように、スクリーン６０は、トッププレート６２、ベースプレート６４、および円筒状のスクリーンフィルタを形成する１本以上のスクリーンワイヤ６６を備えている。図示されるように、ノズル５０のスクリーン６０は、トッププレート６２とベースプレート６４の間でそれらの周囲に延伸するロッド６８を備えることができる。ロッド６８は、溶接輪（図示せず）あるいはプレート６２／６４に溶接されていてよい。１本以上のスクリーンワイヤ６６は、これらロッド６８の周囲に巻き回されて取り付けられており、それによりノズル５０の円筒状のスクリーン部分が形成されている。ワイヤ６６、ロッド６８およびスクリーン６０の他の構成要素の組立には、当技術分野で既知の技術を用いることができる。
【００３９】
さらに図示されるように、筒部材５４は、外筒７０および内筒８０を有している。これらの筒７０／８０は、ベースプレート６４から延びており、外筒７０は、内筒８０の内部寸法又は内径Ｄ１よりも大きい内部寸法又は内径Ｄ２を有している。別々の筒７０／８０の使用は、ノズル５０の組立を容易にするが、代替の実施例として、例えば２つの異なる内径など、その両端が異なる内部寸法を有する単一の筒部材を使用することができる。
【００４０】
ベースプレート６４は、管板２０に取り付けられるか、又はその近傍に配置されている。また、筒７０／８０は、管板２０の開口部２２を通り抜けている。特定の取付条件を満たすために、ベースプレート６４と管板２０との間にガスケット（図示せず）を使うことができる。スクリーンノズル５０を管板２０に固定するために、ナットまたは他の締結具７５が外筒７０のねじ山に取り付けられている。ナット７５はアンカーナットであってよく、筒７０は、標準（規格）の管用ねじ、例えば、機械式シールのためのナショナル・スタンダード・フリーフィッティング・ストレート・メカニカル・パイプ・スレッドであってよい。他の（先細）管または直線状の管用ねじを使うこともできる。実際には、他の箇所で開示されているように、ナットまたは締結具７５が使われなくてもよい。代わりに、外筒７０の雄ねじは、取付面２０（例えば、管板、横配管など）のねじ付き開口部２２に直接取り付けるための管用ねじを備えることができる。
【００４１】
使用する際には、スクリーン６０は、その外側にある樹脂または他の処理媒体を保持する。スクリーン６０の外側とは、この場合、管板２０の一方の側である。ねじ付き外筒７０およびナット７５は、ノズル５０を管板２０に固定している。ノズル５０は、その内部に、流れ状態に応じて該ノズル５０に流入又は流出する流れ（すなわち、スクリーン６０に流入しノズル５０の他方の端部から流出する流れ、あるいはその逆の流れ）を制御するためのバルブ５６を有している。特に、バルブ５６は、筒７０／８０内に配置された弁要素９０を備えている。弁要素９０は、ノズル５０が流れ方向に依存して異なる流量特性を有することを許容する。弁要素９０は、任意の適切な材料で構成することができ、好ましくは、ポリプロピレン、他のプラスチック材料、セラミック、又は装置の腐食可能性および流体特性に応じた他の材料などの非金属材料で構成するとよい。図示された弁要素９０は、チェッキボールのような栓である。しかし、弁要素９０は、シリンダであってもよいし、装置および材料の条件に応じた他の形状であってもよい。
【００４２】
内部では、ボール９０は、流れの方向に従い、筒７０／８０内を上端位置と下端位置との間で動くことができる。上端位置では、ボール９０は、上端シート７４、穴などに係合することができる。下端位置では、ボール９０は、下端シート８２、保持ピンなどによって筒８０に保持されることができる。こうして、ボール９０は、一方向のみ（すなわち、筒部材５４を上昇する流れ）で少なくとも部分的に流れを閉鎖する逆止弁として作動する。概して、筒７０／８０の穴、シート８２及びポート８６は、流れを規制する（または流れ方向に従いボール９０を阻止する）。
【００４３】
一般に、筒７０／８０の一方または両方は、流れの通過を許容するための開口部を備えていてよい。たとえば、内筒８０は、それを通る流れを許容する多数のポートまたは穴８６を画定している。また、外筒７０は、サイドポート７６を画定することができる。それに代えて、図３Ｃに示すシート７４は、サイドスロット７７が一体となった開口を画定することができる。チェッキボール９０がシート７４内に着座しているとき、流体の上昇流は、サイドポート（７６；図３Ｂ）またはサイドスロット（７７；図３Ｃ）を通り抜けることが許容される。
【００４４】
内筒及び外筒７０／８０と同様に、スクリーン６０は、金属で構成されて、溶接及び他の技術によって予め組み立てられることが望ましい。たとえば、ノズル５０は、当該技術で用いられるプラスチックノズルよりも高い耐久性を有するように、金属（例えばステンレス鋼、ハステロイまたは他の合金）で構成することができる。２本の筒７０／８０は、様々な方法でスクリーン６０に取り付けることができる。たとえば、外筒７０は、スクリーン６０の底部を形成しているベースプレート６４の開口にねじ止め又は溶接することができる。
【００４５】
一方、内筒８０は、様々な方法で外筒７０に取り付けることができる。図示のように、内筒８０の端部は、外筒７０の端部にねじ止めすることができる。この構成では、スクリーン６０及び外筒７０は、メンテナンス又は清掃が必要な場合に内筒８０から分離することができる。この構成ではさらに、組立時の溶接の間に損傷を受けないように、チェッキボール９０を非金属材料（例えば、プラスチック）からなるようにできる。
【００４６】
典型的な一実施例では、スクリーン６０は、約２・１／２〜３インチの幅と２・１／２インチの高さを有することができる。全体として、ノズル５０はほぼ５〜６インチの高さを有する。ノズル５０を取り付けることができる管板２０又は他の表面の厚さは、約０．５インチであるが、他の厚さに適合するようにノズル５０を変更することもできる。外筒７０は、直径１・１／２インチ以上とすることができ、また、内筒８０は、直径１・１／２インチ未満とすることができる。ボール９０は、ポリプロピレンで構成することができ、約０．９Ｓｇの比重とすることができる。流量制御ボール９０の比重は、プロセス条件及びノズル配向要件に応じて変えることができる。スクリーン６０は、ジョンソン・スクリーンの０．００７インチの隙間を有する６３−ワイヤを備えることができる。これらの寸法は一例に過ぎず、実施形態および必要条件に応じて変えることができる。
【００４７】
図３Ａにおいてノズル５０に流入する流れとして示されているように、プロセス流は、スクリーンワイヤ６６を通過してスクリーン６０の内部に流入する。流れは、それから、シート７４の開口部を通過して、筒７０／８０の通路に入る。この方向の流れは、内筒８０内でボール９０をその下側の位置へ動かし、それにより、ボール９０が、内筒８０に溶接された軸受筒である下部シート８２に係合する。それにもかかわらず、内筒８０内の流れは、内筒８０の側部に画定された一又は複数のポート８６を通って流出することが許容される。
【００４８】
図４Ａのグラフに示されるように、ノズル５０に流入する流れの圧力損失（標準状態での水深（ｍ−Ｗｓ））の例示的な曲線１００は、流量２ｍ3／ｈｒでの約１．８ｍ−Ｗｓから、流量０．５ｍ3／ｈｒでのほぼ０．１ｍ−Ｗｓまで減少する。これは、樹脂などのプロセス流の下降流に使用される場合、対象の流量でのノズル５０にとって許容可能な圧力損失であると考えられる。穴およびポートの寸法は、所望の値を作り出すためにカスタマイズすることができる。
【００４９】
図３Ｂにノズル５０から流出する流れとして示されているように、プロセス流は、内筒８０を上昇して通過し、外筒７０に流入する。外筒７０では、流れによりチェッキボール９０がシート７４を閉じた状態となることで、流れがスクリーン６０内への流れに制限される。図示するように、このシート７４は、平らな軸受筒のように形成されることができるが、例えば、ベルビル・タイプのワッシャー又は多少の流れの通過を許容するために不均等な端を備えた形などの円錐形を含む他の形状を用いることもできる。一方、流れはサイドポート（７６；図３Ｂ）またはシートスロット（７７；図３Ｃ）を通過して流出してゆき、スクリーン６０の内部に流入することができる。この流れは、それからスクリーン６０を通過して、上昇流（上昇流）又は逆洗工程のために容器に流入する。
【００５０】
図４Ｂのグラフに示されるように、ノズル５０から流出する流れの圧力損失（ｍ−Ｗｓ）の他の例示的な曲線１１０は、流量０．２ｍ3／ｈｒでの約０．９ｍ−Ｗｓから、流量０．１ｍ3／ｈｒでのほぼ０．２ｍ−Ｗｓまで減少する。これは、樹脂などのプロセス流の下降流に使用される場合、対象の流量でのノズル５０にとって許容可能な圧力損失であると考えられる。穴の構造および一般的な配管／ノズルの寸法設定は、特定の装置に必要な流れ状態に適合するように変更できる。
【００５１】
図５Ａ−５Ｂに示す他の可変流量スクリーンノズル１５０は、頭部１５２およびそこから延びる筒部材１５４を有している。図５Ａに示されるように、頭部１５２は、管板２０などの表面開口部２２の一方の側に隣接してまたはその近傍に配置される。頭部１５２は、その内部へ流入し流出する流体の通路のためのスクリーン１６０を有している。筒部材１５４は、頭部１５２から表面開口部２２を通って延伸し、そこに頭部１５２を固定している。筒部材１５４は、頭部１５２の内部を表面開口部２２の反対側と連絡する内部流通路を有している。
【００５２】
流れを制御するために、ノズル５０は、筒部材１５４の流通路内に配置されたバルブ１５６を含んでいる。上述したものと同様、バルブ１５６は、筒部材１５４から頭部１５２の内部に向かう第１の方向に流体流れを許容する第１の状態と、頭部１５２の内部から筒部材１５４に向かう第２の方向に第２の流体流れを許容する第２の状態とを有している。この第２の流体流れは、下降流または通常のプロセス流に相当し、上昇流または逆洗と一致する第１の流体流れよりも大きい。
【００５３】
図示されるように、スクリーン１６０は、トッププレート１６２、ベースプレート１６４、および円筒状のスクリーンフィルタを形成する１本以上のスクリーンワイヤ１６６を有している。ロッド（図示せず）は、溶接輪１６７あるいはプレート１６２／１６４に溶接されていてよい。１本以上のスクリーンワイヤ１６６は、これらロッドの周囲に巻き回されて取り付けられており、それによりノズル１５０の円筒状のスクリーン部分が形成されている。ワイヤ１６６、ロッドおよびスクリーン１６０の他の構成要素の組立には、当技術分野で既知の技術を用いることができる。
【００５４】
再び、筒部材１５４は、その両端間で異なる内部寸法を有している。図示されるように、筒部材１５４は、異なる直径（Ｄ２＞Ｄ１）を有する外筒１７０および内筒１８０を備えている。外筒１７０は、ベースプレート１６４の開口部を通してスクリーン１６０の内部に嵌合している。内筒１８０は、ベースプレート１６４および外筒１７０から延びて、管板２０の開口部２２に嵌合状態で貫通している。この構成では、スクリーン１６０及び外筒１７０は、メンテナンス又は清掃が必要な場合に内筒８０から分離することができる。この構成ではさらに、組立時の溶接の間に損傷を受けないように、バルブ１５６のチェッキボール１９０が非金属材料（例えば、プラスチック）からなるようにしてよい。別々の筒１７０／１８０の使用は、ノズル１５０の組立を容易にする。しかしながら、代替の実施例として、２つの異なる内径を有する単一の筒部材を使用することができる。
【００５５】
スクリーン１６０は、筒１７０／１８０と同様、金属で構成されて、溶接及び他の技術によって予め組み立てられることが望ましい。たとえば、ノズル１５０は、当該技術で用いられるプラスチックノズルよりも高い耐久性を有するように、例えばステンレス鋼、ハステロイまたは他の合金などの金属で構成することができる。チェッキボール１９０は、例えばポリプロピレンなどのプラスチックで構成することができる。チェッキボール１９０にポリプロピレンの使用が許容されないプロセス条件のためには、他の材料を使用することができる。
【００５６】
外筒１７０の詳細は、図６Ｂ−１および６Ｂ−２に示される。外筒１７０の一端は、ベースプレート１６４の開口部内に溶接によって取り付けられる。内部では、外筒１７０は、内筒１８０を結合させるための雌ねじ１７７を画定する。外筒１７０はさらに、下記のような流量制御のための１以上のポートまたは穴１７６をその側部に画定する。例えば軸受筒のようなシート１７４は、チェッキボール１９０のための上部シートを作り出すために溶接によって外筒の上端に取り付けられる。このシート１７４は、チェッキボール１９０が着座したときでも流路を提供するために、上記のようにその円形の開口部にサイドスロットを画定することができる。
【００５７】
内筒１８０の詳細は、図６Ｃ−１および６Ｃ−２に示される。内筒１８０は、その先端に、雌ねじ１７７を有する外筒１７０に螺入するための第１の雄ねじ１８７を備える。内筒１８０は、さらに、ナット１７５に螺合するための第２の雄ねじ１８５を備える。内筒１８０の下端近傍の側部のポートまたは穴１８６は、下記のような流量制御を行う。さらに下端では、例えば軸受筒のような下部シート１８２は、溶接によって内筒１８０に取り付けられていることで、流量制御中にチェッキボール１９０用の弁座を作り出す。
【００５８】
ノズル１５０は、修理のための組立および撤去を容易にする。例えば、スクリーン１６０は、ベースプレート１６４および外筒１７０、シート１７４およびナットヘッド１６３と一体に組み立てられる。金属からなるこれらの様々な構成要素は、既知の技術を使用して溶接することができる。一方、内筒１８０は、それに溶接されたシート１８２と一体に組み立てることができる。ボール１９０が溶接工程に曝されないようにするため、プラスチックからなるチェッキボール１９０は、溶接が行なわれた後で内筒１８０に挿入することができる。
【００５９】
管板２０（図５Ａ）にノズル１５０を組み付けるため、内筒１８０は、ボール１９０が内部に配置されてナット１７５がその上に螺合した状態で管板の開口部２２内に挿通される。その後、組立作業者は、スクリーン１６０および外筒１７０を、管板の開口部２２を通って延びる内筒１８０のねじ端１８７に螺合させる。取り付けられたナットヘッド１６３は、管板２０の開口部２２内にノズル１５０を固定するためにナット１７５と共に使用することができる。ノズル１５０を固定するために、ベースプレート１６４は管板２０に押し付けられており、また、ベースプレート１６４と管板２０の間に挟まれたガスケット１６５は、シート開口部２２を通過するプロセス流がノズル１５０以外を通過することを妨げるためのシールを作り出すことができる。
【００６０】
使用する際には、スクリーン１６０は、管板２０の一方の側に樹脂または他のプロセス媒体を保持する。筒１７０／１８０およびチェッキボール１９０は、ノズル１５０に流入または流出する流れ（すなわち、スクリーン１６０に流入しノズル１５０の他方の端部から流出する流れ、あるいはその逆の流れ）を規制することで、流量制御を行う。こうして、筒１７０／１８０内のボール１９０は、一方向のみ（すなわち、筒を上昇する流れ）で少なくとも部分的に流れを閉鎖する逆止弁として作用し、ポート１７６、シート１８４、及びポート１８６は流れを規制する（または流れ方向に従いボール１９０を阻止する）。上部シート１７４の開口部、外筒１７０および内筒１８０は、ノズル１５０を通る下降流のための流路を画定する。反対に、外筒中のポート１７６は、ノズルを通る上昇流のための流路を画定する。
【００６１】
流量制御のために、内筒のスロット１８６は、内筒１８０に流入または流出するプロセス流の通過を許容する。チェッキボール１９０は、流れの方向に従い、筒１７０／１８０内を上端位置と下端位置との間で動くことができる。ボール１９０は、下端位置では、下端シート１８２によって筒１８０に保持される。上端位置では、ボール９０は、上部シート１７４に係合する。それにもかかわらず、流れはサイドポート１７６を通って外筒１７０から出てスクリーン１６０に流入することができる。チェッキボール１９０、弁座プレート１７４，１８２は、チェッキボール１９０とのより良好な接触を可能とするための面取部又は傾斜部を有していてよい。
【００６２】
ボール１９０は、シート１７４に着座しているにも関わらず、サイドポート１７６を通る流れを閉鎖しない。特に、外筒１７０は、内筒１８０の直径Ｄ１より大きい内部直径Ｄ２を有しており、当該内部直径Ｄ２は、チェッキボール１９０の直径と近似している。このように、チェッキボール１９０が外筒１７０内への上昇流によって動かされる場合、チェッキボール１９０の直径は、外筒１７０の直径Ｄ２未満である。このことは、流れが着座しているボール１９０を通過してポート１７６から流出することを許容する。他方では、チェッキボール１９０が下降流によって内筒１８０内へ動かされる場合、その動きが内筒１８０内を通過する流れによって緊密にカバーされるように、チェッキボール１９０の直径はより厳密に内筒１８０の直径と一致する。サイドポート１７６には、流れの分散パターンを改善するかあるいは作動中の閉塞を防ぐために面取部又は傾斜部を設けることができる。
【００６３】
図７に示す他の可変スクリーンノズル２５０は、二個の頭部２５２Ａ−Ｂおよびそれらの間に延びる筒部材２５４を備えている。このノズル２５０は、追加のろ過能力を備えるスクリーン２６０Ｂを具備する第２の頭部２５２Ｂを含むと共に、上述したものと同様に作動する。このノズル２５０の構造は、様々なプロセス流への適用を見出すことができる。
【００６４】
一方の頭部２５２Ａは、管板２０などの表面開口部２２の一方の側に隣接して配置され、その一方で、他の頭部２５２Ｂは、開口部２２の反対側に配置されている。両方の頭部２５２Ａ−Ｂは、前述したものと同様、頭部２５２Ａ−Ｂの内部へ流入し流出する流体の通過のためのスクリーン２６０Ａ−Ｂを有している。筒部材２５４は、第１の頭部２５２Ａから表面開口部２２を通って延びており、締結具２７５で頭部２５２Ａに固定されている。
【００６５】
上記と同様に、筒部材２５４は、頭部２５２Ａ−Ｂの内部を表面開口部２２の反対側と連絡する内部流通路を有しており、また、内筒および外筒２７０、２８０を有している。流量を制御するために、ノズル２５０は、筒部材２５４の流通路内に配置されたバルブ２５６を含んでいる。前述のように、バルブ２５６は、ノズル２５０を通る反対方向の流体流れを制御するために第１シート２７４および第２シート２８２間を動くボール２９０を備えている。
【００６６】
内筒２８０は、上記のものと同様である。しかしながら、本実施態様では、内筒２８０は、内筒２８０内の穴又はポート２８６と連通するスクリーン２６０Ｂを有している。組立のために、上部スクリーン２６０Ａおよび外筒２７０は開口部２２に嵌合させることができる。その一方で、ボール２９０は、既に他のスクリーン２６０Ｂがその上に取り付けられている内筒２８０内に配置することができる。例えば、スクリーン２６０Ｂは、内筒２８０上に溶接されることができる。その後、内筒２８０の雄ねじを設けた端部は、外筒２７０の雌ねじに螺合させることができる。
【００６７】
上述では、管板に付けられた可変流量スクリーンノズルは、締結具を使用している。他の実施態様では、開示されたノズルは、管板、配管などの設置用の開口部に形成したねじに直接螺合する雄ねじを有することができる。図８に示すように、例えば、可変流量スクリーンノズル３５０は、パイプヘッダ又は横向き配管システム３００の配管３１０上に螺合している。このノズル３５０は、上記で図２Ａ−２Ｂに示したものと同様であってよく、チェッキボール（図示せず）あるいは他のバルブ要素に加えて、スクリーンヘッド３６０、外筒３７０および内筒３８０を備えている。筒３７０／３８０は、アダプタ３２０に嵌合状態で貫通しており、配管３１０内の開口部３１２を貫通している。外筒３７０上の雄ねじ３７２は、スクリーンヘッド３６０を配管３１０上に支持するために開口部３１２の雌ねじに螺合している。図示されていないが、様々なシール、ガスケットなどは、配管の開口部３１２内で外筒３７０をシールするために使用できる。設置されたとき、ノズル３５０は、上述と同様のやり方で作動して、パイプ３１０に流入又は流出する液体の流量を制御する。
【００６８】
上記では、可変流量スクリーンノズルは管板に取り付けられており、また、図８に示す先の実施例では、ノズル３５０がパイプヘッダ又は横向き配管システムの配管に直接取り付けられている。開示された可変流量スクリーンノズルは、他の構成とすることが可能である。この線に沿った例として、図９Ａ−９Ｂは、本開示の他の実施例に係る可変流量スクリーンノズル４５０を備えるパイプヘッダ４００を示している。図９Ａに示されるように、パイプヘッダ４００は、容器４０２などの内部に収まっており、ヘッダーパイプ４１０を備えている。Ｔ型の組立体４２０は、ヘッダーパイプ４１０からの様々な位置に取り付けられ、フランジ接続を使用して横管４３０に接続される。
【００６９】
図９Ｂに最もよく示されるように、可変スクリーンノズル４５０は、実施態様に基づく別のまたは一連の方法で横管４３０に接続される。図に見ることができるように、可変スクリーンノズル４５０は、横アーム４５４によって横管４３０に接続された中空体４５２を備える。スクリーンヘッド４６０は、中空体４５２に取り付けられており、補助スクリーン４６５が中空体４５２の周囲に形成されている。下記に述べるように、ノズル４５０内の内部流量調節弁は、スクリーンヘッド４６０及び補助スクリーン４６５を通してノズル４５０に流入又は流出する流体流れを制御する。
【００７０】
図１０Ａは、可変スクリーンノズル４５０の側面図である。また、図１０Ｂは、可変スクリーンノズル４５０の横断面図である。再び、スクリーンヘッド４６０は、補助スクリーン４６５および横アーム４５４を備えた中空体４５２に取り付けられている。図１０Ｂに最もよく示されるように、スクリーンヘッド４６０は、トッププレート４６２、ベースプレート４６４、および円筒状のフィルタスクリーンを形成する１本以上のワイヤ４６６を備えている。ロッド４６８は、溶接輪４６７および（または）プレート４６２／４６４に溶接されることができる。１本以上のスクリーンワイヤ４６６は、これらロッド４６８の周囲に巻き回されて取り付けられており、それによってノズル４５０の円筒状のスクリーン部分が形成されている。ワイヤ４６６、ロッド４６８およびスクリーン４６０の他の構成要素の組立には、当技術分野で既知の技術を用いることができる。
【００７１】
図示されたように、上記と同様、外筒４７０および内筒４８０は異なる直径を有しており、また、外筒４７０は、ベースプレート４６４の開口部を通してスクリーンヘッド４６０の内部に収まっている。内筒４８０は、ベースプレート４６４および外筒４７０から延びて、横管４５４と連絡する中空体４５２の内部に収まっている。内筒４８０は、中空体４５２内に螺合することができるか、あるいはそこに溶接されることができる。
【００７２】
一の構成では、メンテナンスまたは掃除が必要な場合、スクリーンヘッド４６０および外筒４７０は内筒４８０から分離可能とすることができる。このことは、さらにノズル４５０の組立を容易にする。外筒４７０の一端は、ベースプレート４６４の開口部内に溶接によって取り付けられている。内部では、外筒４７０は、内筒４８０を結合するための雌ねじを画定することができる。
【００７３】
外筒４７０は、流量制御のためにその側部に１以上のポートあるいは穴（図示せず）を画定してもよいし、画定しなくてもよい。しかしながら、前の実施例と同様、軸受筒のようなシート４７４は、チェッキボール４９０のための上部シートを作り出すために外筒４７０の上端に溶接される。このシート４７４は、チェッキボール４９０が着座したときでも流路を提供するために、その円形の開口部に上記のようなサイドスロットを画定してもよいし、画定しなくてもよい。
【００７４】
一方、内筒４８０は、雌ねじを有する外筒４７０に螺合するように、その先端に雄ねじを有することができる。内筒１８０の下端近傍の側部のポートまたは穴４８６は、ここで述べるような流量制御を行う。さらに下端では、例えば軸受筒のような下部シート４８２が溶接によって内筒４８０に取り付けられていることで、流量制御の間にチェッキボール４９０用の弁座を作り出す。
【００７５】
中空体４５２は、スクリーンヘッド４６０が取り付けられていると共に横アーム４５４が側部から延びている端部とは反対側の閉じられた端部を備える。しかしながら、多くの他の構成を使用することができ、中空体４５２は、実際、ヘッダーシステムの横配管に取り付けるための横アームとすることができる。しかしながら、中空体４５２は、多数のポート４５６を画定し、かつ、その辺りに取り付けた補助スクリーン４６５を備える。補助スクリーン４６５は、ここで述べられた他のスクリーンと同様の構成とすることができ、上部および下部の溶接輪、ロッド、およびワイヤを使用することができる。
【００７６】
ノズル４５０は、修理のための組立および撤去を容易にする。例えば、スクリーンヘッド４６０は、ベースプレート４６４、外筒４７０、及びシート４７４と一体に組み立てられる。これらの様々な構成要素が金属で構成されて、既知の技術を用いて互いに溶接される。一方、内筒４８０は、それに溶接されたシート４８２と一体に組み立てることができ、また、内筒４８０は、溶接、ねじ止めその他によって中空体４５２内に取り付けることができる。ボール４９０が溶接工程に曝されないようにするため、プラスチックからなるチェッキボール４９０は、溶接が行なわれた後で内筒４８０に挿入することができる。
【００７７】
使用する際には、スクリーン４６０は、樹脂または他のプロセス媒体を中空体４５２、横アーム４５２、及び取り付けられた横配管（図示せず）の外側に保持する。筒４７０／４８０およびチェッキボール４９０は、ノズル４５０に流入または流出する流れを規制することで、流量制御を行う。ノズル４５０内への第１の方向の流れについては、スクリーンヘッド４６０内へ通過し、シート４７４を通り、外筒および内筒４７０／４８０に流入する。流れは、ボール４９０を下部シート４８２に押し付け、筒４８０をそのポート４８６が通った（開いた）状態とする。中空体４５２の内部では、流れは、横アーム４５４を出て横向きシステムの他の構成要素に入ることができる。流れはさらに、中空体４５２内のサイドポート４５６を囲む補助スクリーン４６５を通り抜けることによって、中空体４５２およびアーム４５４に流入することができる。
【００７８】
ノズル４５０からの第２の方向の流れについては、流れが横向きシステムから横アーム４５４および中空体４５２まで通過する。ポート４８６およびシート４８２を通って内筒４８０に流入し、流れは、当初スクリーンヘッド４６０に流出する流れを閉鎖していた上部シート４７４にチェッキボール４９０を押し付ける。しかしながら、中空体４５２の内部の流れは、サイドポート４５６および補助スクリーン４５６から流出することができる。
【００７９】
好ましい実施形態または他の実施形態についての先の記述は、出願人によって考え出された発明概念の範囲または適用可能性を限定または制限することを意図したものではない。ここに含まれている発明概念を開示することと引き換えに、出願人は、添付された請求の範囲によって与えられるすべての特許権を望む。したがって、添付の請求の範囲は、以下の請求の範囲またはその均等の範囲内にある全範囲のすべての修正及び変更を含むことが意図されている。
【００８０】
１０  容器
２０  管板
２２  表面開口部
５０  可変流量スクリーンノズル
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0005289520.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
0005289520.tif 000008
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ−１】
0005289520.tif 000013
【図６Ｂ−２】
0005289520.tif 000014
【図６Ｃ−１】
0005289520.tif 000015
【図６Ｃ−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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