特許 6148239 着座荷重付勢をもつボリュームブースター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6148239

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】着座荷重付勢をもつボリュームブースター

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/126 20060101AFI20170607BHJP

   F16K 31/163 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/126 Z

   F16K31/163

【請求項の数】26

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-537352(P2014-537352)

(86)(22)【出願日】2012年10月22日

(65)【公表番号】特表2014-531007(P2014-531007A)

(43)【公表日】2014年11月20日

(86)【国際出願番号】US2012061285

(87)【国際公開番号】WO2013059773

(87)【国際公開日】20130425

【審査請求日】2015年10月5日

(31)【優先権主張番号】13/278,368

(32)【優先日】2011年10月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591055436

【氏名又は名称】フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100098914

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 伸行

(72)【発明者】

【氏名】ロベル マイケル ケン

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５３３０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３２７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３６９３６５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１８２０７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／１２−３１／１６５

Ｆ１５Ｂ ２０／００−２１／１２

Ｇ０５Ｄ ７／００− ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧流体の供給を受領するための供給ポートと、
加圧流体の供給を送達するための出力ポートと、
加圧流体の供給を漏出するためのベントポートと、
前記供給ポートと前記出力ポートとの間、および前記出力ポートと前記ベントポートとの間に配置されたトリムカートリッジであって、前記トリムカートリッジは、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定し、前記カートリッジ供給ポートは、前記供給ポートと前記出力ポートとの間に延在する供給路に沿って配置され、前記上平面は、前記出力ポートと前記ベントポートとの間に延在する排出路に沿って配置される、トリムカートリッジと、
前記出力ポートと前記ベントポートとの間に配置されたダイヤフラム・アセンブリであって、前記ダイヤフラム・アセンブリは、前記排出路に沿って排出ポートを画定する、ダイヤフラム・アセンブリと、
前記トリムカートリッジ内に可動に配置された制御要素であって、前記制御要素は、供給プラグ、排出プラグ、および前記供給プラグと前記排出プラグとの間に延在するステムを含む、制御要素とを備え、
前記供給プラグは、前記トリムカートリッジの前記カートリッジ供給ポートに選択的に係合し、それによって前記供給路を閉じ、
前記排出プラグは、前記ダイヤフラム・アセンブリの前記排出ポートに選択的に係合し、それによって前記排出路を閉じ、前記排出プラグは、前記排出プラグと前記ステムとの間の界面に配置された下平面を備え、
前記供給プラグが前記カートリッジ供給ポートと選択的に係合し、且つ、前記排出プラグが前記排出ポートに封止係合して前記排出プラグの前記下平面が、前記トリムカートリッジの前記上平面と同一平面にあるとき、前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリは静止位置を占め、
前記排出プラグが前記排出ポートと封止係合し、且つ、前記供給プラグが前記カートリッジ供給ポートから離間した位置にあるとき、前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリは供給位置を占める、
流体流れ制御装置。

【請求項2】

流体密封を提供するために前記制御要素の前記供給プラグと前記カートリッジ供給ポートとの間に配置された弾性の供給構成要素と、
流体密封を提供するために前記制御要素の前記排出プラグと前記ダイヤフラム・アセンブリの前記排出ポートとの間に配置された弾性の排出構成要素とをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記弾性の供給構成要素は、前記制御要素の前記供給プラグに固定され、前記弾性の排出構成要素は、前記制御要素の前記排出プラグに固定される、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記供給ポートおよび前記出力ポートを画定する本体と、
前記ベントポートを画定し、前記ダイヤフラム・アセンブリを含むダイヤフラム・ハウジングと、
制御信号ポートを画定するスプリングキャップとをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項5】

前記トリムカートリッジによって担持され、前記カートリッジ供給ポートに向かって前記制御要素に付勢するために前記制御要素に係合する供給バネと、前記制御要素に向かって前記排出ポートに付勢するために前記スプリングキャップと前記ダイヤフラム・アセンブリとの間に配置された排出バネとをさらに備える、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記ダイヤフラム・アセンブリは、器具ダイヤフラム、フィードバック・ダイヤフラム、および前記器具ダイヤフラムと前記フィードバック・ダイヤフラムとの間に配置された穿孔スペーサを備え、前記フィードバック・ダイヤフラムは、前記本体の前記出力ポートに連通し、前記器具ダイヤフラムは、前記スプリングキャップの前記制御信号ポートに連通する、請求項４〜５のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

前記ダイヤフラム・ハウジングは、フィードバック・キャビティを含み、前記フィードバック・キャビティ内で前記ダイヤフラム・アセンブリが可動に配置され、前記フィードバック・キャビティは、前記器具ダイヤフラムに隣接する第１の断面寸法、および前記フィードバック・ダイヤフラムに隣接する第２の断面寸法を有し、前記第２の断面寸法は、前記第１の断面寸法より大きい、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

加圧空気の少なくとも１つの供給に連結されるように適合された供給ポート、および制御弁のアクチュエータに連結されるように適合された出力ポートを画定する本体と、
前記本体に連結され、周囲の大気に連通するように適合されたベントポートを画定するダイヤフラム・ハウジングと、
前記ダイヤフラム・ハウジングに連結され、空気圧制御信号を受領するように適合された制御信号ポートを画定するスプリングキャップと、
前記本体の前記供給ポートと前記出力ポートとの間に延在する供給路と、
前記本体の前記出力ポートと前記ダイヤフラム・ハウジングの前記ベントポートとの間に延在する排出路と、
前記本体内に配置され、カートリッジ供給ポート、上平面および縦穴を画定するトリムカートリッジであって、前記カートリッジ供給ポートは、前記本体の前記供給ポートと前記出力ポートとの間の前記供給路に沿って配置され、前記上平面は、前記本体の前記出力ポートと前記ダイヤフラム・ハウジングの前記ベントポートとの間の前記排出路に沿って配置され、前記縦穴は、前記トリムカートリッジの上部に形成されている、トリムカートリッジと、
前記ダイヤフラム・ハウジング内に配置され、前記本体の前記出力ポートと前記ダイヤフラム・ハウジングの前記ベントポートとの間の前記排出路に沿って配置された排出ポートを画定するダイヤフラム・アセンブリと、
前記本体内に配置され、供給プラグ、排出プラグ、および前記供給プラグと前記排出プラグとの間に延在するステムを含む制御要素であって、前記排出プラグは、前記排出プラグと前記ステムとの間の界面に下平面を備える、制御要素とを備え、
前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリはそれぞれ、前記本体および前記ダイヤフラム・ハウジング内で静止位置に対して可動であり、供給ポート着座荷重は、前記供給プラグを前記カートリッジ供給ポートに係合するように促し、同時に排出ポート着座荷重は、前記ダイヤフラム・アセンブリの前記排出ポートを前記制御要素の前記排出プラグに係合するように促して前記排出路を閉じ、
前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリが前記静止位置を占めるときに、前記トリムカートリッジの前記上平面は、前記排出プラグの前記下平面に位置合わせされ、前記排出プラグの前記下平面は、前記トリムカートリッジの前記縦穴の上方に配置され、
前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリが、供給位置にある際は、前記排出ポート着座荷重は、前記排出ポートを前記排出プラグに係合するように促し、前記供給プラグを前記カートリッジ供給ポートから離間した位置に移動するように促し、前記排出プラグの前記下平面は前記縦穴内に配置される、流体流れ制御装置。

【請求項9】

前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリは、前記静止位置から供給位置およびベント位置に可動であり、
前記ベント位置にある際は、前記供給ポート着座荷重は、前記供給プラグを前記カートリッジ供給ポートに係合するように促し、前記本体の前記出力ポート内の出力圧力は、前記排出ポート着座荷重を超えて、前記排出ポートを前記排出プラグから離れた位置に移動するように促す、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記静止位置および前記ベント位置にある際に流体密封を提供するために、前記制御要素の前記供給プラグと前記トリムカートリッジの前記カートリッジ供給ポートとの間に配置された弾性の供給構成要素と、
前記静止位置および前記供給位置にある際に流体密封を提供するために、前記制御要素の前記排出プラグと前記ダイヤフラム・アセンブリの前記排出ポートとの間に配置された弾性の排出構成要素とをさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記弾性の供給構成要素は、前記制御要素の前記供給プラグに固定され、前記弾性の排出構成要素は、前記制御要素の前記排出プラグに固定される、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記排出ポート着座荷重の大きさは、前記出力ポート内に存在する出力圧力に比例して変化し、前記供給ポート着座荷重の大きさは、前記出力圧力に反比例して変化する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の装置。

【請求項13】

前記トリムカートリッジによって担持され、前記カートリッジ供給ポートに向けて前記制御要素を付勢するための、前記制御要素に係合する供給バネと、前記制御要素に向けて前記排出ポートを付勢するための、前記スプリングキャップと前記ダイヤフラム・アセンブリとの間に配置された排出バネとをさらに備える、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の装置。

【請求項14】

前記ダイヤフラム・アセンブリは、器具ダイヤフラム、フィードバック・ダイヤフラム、および前記器具ダイヤフラムと前記フィードバック・ダイヤフラムとの間に配置された穿孔スペーサを備え、前記フィードバック・ダイヤフラムは、前記本体の前記出力ポートに連通し、前記器具ダイヤフラムは、前記スプリングキャップの前記制御信号ポートに連通する、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項15】

前記ダイヤフラム・ハウジングはフィードバック・キャビティを含み、前記フィードバック・キャビティ内で前記ダイヤフラム・アセンブリが可動に配置され、前記フィードバック・キャビティは、前記器具ダイヤフラムに隣接する第１の断面寸法、および前記フィードバック・ダイヤフラムに隣接する第２の断面寸法を有し、前記第２の断面寸法は、前記第１の断面寸法より大きい、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

制御弁と、
前記制御弁に作動可能に接続されたアクチュエータであって、前記アクチュエータは、ピストン、前記ピストンの第１の表面に流体連通する第１の制御ポート、および前記ピストンの第２の表面に流体連通する第２の制御ポートを含む、アクチュエータと、
通常作動モード中に前記アクチュエータを駆動するための、加圧流体の一次ソースと、
トリップモード中に前記アクチュエータを駆動するための、加圧流体の二次ソースと、
前記アクチュエータの前記第１の制御ポートおよび前記加圧流体の一次ソースに流体連通して接続された第１のボリュームブースターであって、前記第１のボリュームブースターは、前記通常作動モード中に前記加圧流体の一次ソースから前記第１の制御ポートに送達された加圧流体の量を増大させるように適合される、第１のボリュームブースターと、
前記アクチュエータの前記第２の制御ポート、前記加圧流体の一次ソース、および前記加圧流体の二次ソースに流体連通して接続された第２のボリュームブースターであって、前記第２のボリュームブースターは、前記通常作動モード中に前記加圧流体の一次ソースから、また前記トリップモード中に前記加圧流体の二次ソースから、前記第２の制御ポートに送達された加圧流体の量を増大させるように適合される、第２のボリュームブースターと、
前記加圧流体の一次ソースに流体連通した入口ポート、前記第１のボリュームブースターの入口接続部に流体連通した第１の出口ポート、および前記第２のボリュームブースターの入口接続部に流体連通した第２の出口ポートを有する位置決め装置であって、前記位置決め装置は、前記制御弁を制御するための前記通常作動モード中に、空気圧信号を前記第１および前記第２のボリュームブースターに送信するように適合される、位置決め装置と
を備え、
前記第１および前記第２のボリュームブースターのそれぞれは、供給ポートと、出力ポートと、ベントポートと、トリムカートリッジと、ダイヤフラム・アセンブリと、制御要素とを備え、
前記トリムカートリッジは、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定し、前記カートリッジ供給ポートは、前記供給ポートと前記出力ポートとの間に延在する前記ボリュームブースターの供給路に沿って配置され、前記上平面は、前記出力ポートと前記ベントポートとの間に延在する前記ボリュームブースターの排出路に沿って配置され、
前記ダイヤフラム・アセンブリは、前記出力ポートと前記ベントポートとの間の前記排出路に沿って配置された排出ポートを画定し、
前記制御要素は、前記トリムカートリッジ内に可動に配置され、前記トリムカートリッジの前記カートリッジ供給ポートに選択的に係合するための供給プラグ、前記ダイヤフラム・アセンブリの前記排出ポートに選択的に係合するための排出プラグ、および前記供給プラグと前記排出プラグとの間に延在するステムを含み、前記排出プラグは、前記排出プラグと前記ステムとの間の界面に下平面を備え、前記下平面は、前記供給プラグおよび前記排出プラグがそれぞれ、前記カートリッジ供給ポートおよび前記排出ポートに同時に係合する静止位置にある際に、前記トリムカートリッジの前記上平面に位置合わせして配置される、流体プロセス制御システム。

【請求項17】

前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリは、静止位置、供給位置、およびベント位置の間で可動であり、
前記静止位置にある際は、供給ポート着座荷重は、前記供給プラグを前記カートリッジ供給ポートに係合するように促し、排出ポート着座荷重は、同時に前記排出ポートを前記排出プラグに係合するように促し、
前記供給位置にある際は、前記排出ポート着座荷重は、前記排出ポートを前記排出プラグに係合するように促し、前記供給プラグを前記カートリッジ供給ポートから離間した位置に移動するように促し、
前記ベント位置にある際は、前記供給ポート着座荷重は、前記供給プラグを前記カートリッジ供給ポートに係合するように促し、前記ボリュームブースターの前記出力ポート内の出力圧力は、前記排出ポート着座荷重を超えて、前記排出ポートを前記排出プラグから離れた位置に移動するように促す、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記トリップモード中に、前記制御要素および前記ダイヤフラム・アセンブリは前記ベント位置を占める、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記トリップモード中の前記第１のボリュームブースターの前記供給ポート着座荷重は、前記通常作動モード中の前記第１のボリュームブースターの前記供給ポート着座荷重より大きく、
前記トリップモード中の前記第２のボリュームブースターの前記排出ポート着座荷重は、前記通常作動モード中の前記第２のボリュームブースターの前記排出ポート着座荷重より大きい、請求項１７〜１８のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項20】

前記供給プラグに関連した弾性の供給構成要素と、前記排出プラグに関連した弾性の排出構成要素とをさらに備える、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項21】

前記第１および前記第２のボリュームブースターのそれぞれに対して、前記供給ポート着座荷重および前記排出ポート着座荷重は前記通常作動モード中は同じである、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項22】

前記第１および前記第２のボリュームブースターのそれぞれは、
前記加圧流体の一次ソースおよび前記加圧流体の二次ソースに連結された前記供給ポート、および前記アクチュエータの前記第１および前記第２の制御ポートのうちの１つに連結された前記出力ポートを画定する本体と、
周囲の大気に連通する前記ベントポートを画定するダイヤフラム・ハウジングと、
前記位置決め装置の前記第１および前記第２の出口ポートのうちの１つに連結された制御信号ポートを画定するスプリングキャップと
をさらに備える、請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項23】

前記第１および前記第２のボリュームブースターのそれぞれの前記ダイヤフラム・アセンブリは、器具ダイヤフラム、フィードバック・ダイヤフラム、および前記器具ダイヤフラムと前記フィードバック・ダイヤフラムとの間に配置された穿孔スペーサを備え、前記フィードバック・ダイヤフラムは前記出力ポートに連通し、前記器具ダイヤフラムは前記制御信号ポートに連通する、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記第１および前記第２のボリュームブースターのそれぞれの前記ダイヤフラム・ハウジングは、フィードバック・キャビティを含み、前記フィードバック・キャビティの中で前記ダイヤフラム・アセンブリは可動に配置され、前記フィードバック・キャビティは、前記器具ダイヤフラムに隣接した第１の断面寸法、および前記フィードバック・ダイヤフラムに隣接した第２の断面寸法を有し、前記第２の断面寸法は前記第１の断面寸法より大きい、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

前記排出ポート着座荷重の大きさは、前記出力ポート内に存在する出力圧力に比例して変化し、前記供給ポート着座荷重の大きさは、前記出力圧力に反比例して変化する、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項26】

前記第１および前記第２のボリュームブースターのそれぞれは、前記トリムカートリッジによって担持され、前記カートリッジ供給ポートに向かって前記制御要素に付勢するために前記制御要素に係合する供給バネと、前記制御要素に向かって前記排出ポートに付勢するために前記スプリングキャップと前記ダイヤフラム・アセンブリとの間に配置された排出バネとをさらに備える、請求項２２〜２４のいずれか１項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ボリュームブースターおよびボリュームブースターを含む空気圧系統を対象とする。

【背景技術】

【0002】

圧縮空気、天然ガス、石油、またはプロパンガスなどの流体の流れを制御するシステムは、概して当技術分野に公知である。これらのシステムは、流体の様々な流れのパラメータを制御するための少なくとも１つの制御弁を含むことが多い。典型的な制御弁には、例えば流体の流れを制御するために流路内に可動に配置された弁プラグなどの、弁制御要素が含まれる。このような制御要素の位置を、当技術分野に公知のピストンアクチュエータまたはダイヤフラムベースのアクチュエータなどの、空気圧アクチュエータを介して位置決め装置によって制御できる。従来の位置決め装置は、空気圧信号をアクチュエータに送信して、例えば開位置と閉位置との間で弁制御要素を移動させる。しかし、標準の位置決め装置が制御弁を移動させることができる速度は、アクチュエータおよび制御弁のサイズに一部依存する。例えば、より大きいアクチュエータ／制御弁を移動させるには、通常、より時間が掛かる。

【0003】

したがって、このようなシステムは、位置決め装置とアクチュエータとの間に配置された１つまたは複数のボリュームブースターをさらに利用する。単動弁に対しては、通常、単一ボリュームブースターを利用する。複動弁に対しては、２つのボリュームブースターを利用し、アクチュエータ制御要素（すなわち、ピストンまたはダイヤフラム）の両側において、ボリュームブースターが１つずつ弁に連結される。ボリュームブースターを使用して、位置決め装置から送信された空気圧信号の量を増幅し、それによってアクチュエータが制御弁を打つ速度を増加させる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の一態様は、供給ポート、出力ポート、ベントポート、トリムカートリッジ、ダイヤフラム・アセンブリ、および制御要素を含む、流体流れ制御装置を開示する。供給ポートは、加圧流体の供給を受領するものである。出力ポートは、加圧流体の供給を送達するものである。ベントポートは、加圧流体の供給を漏出するものである。トリムカートリッジは、供給ポートと出力ポートとの間、および出力ポートとベントポートとの間に配置される。トリムカートリッジは、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定する。カートリッジ供給ポートは、供給ポートと出力ポートとの間に延在する供給路に沿って配置される。上平面は、出力ポートとベントポートとの間に延在する排出路に沿って配置される。ダイヤフラム・アセンブリは、出力ポートとベントポートとの間に配置され、排出ポートを排出路に沿って画定する。制御要素は、トリムカートリッジ内に可動に配置され、供給プラグ、排出プラグ、および供給プラグと排出プラグとの間に延在するステムを含む。供給プラグは、トリムカートリッジのカートリッジ供給ポートに選択的に係合し、それによって供給路を閉じる。排出プラグは、ダイヤフラム・アセンブリの排出ポートに選択的に係合し、それによって排出路を閉じる。排出プラグは、排出プラグとステムとの間の界面に配置された下平面を備える。排出プラグの下平面は、トリムカートリッジの上平面と同一平面にある。

【0005】

本開示の別の態様は、本体、ダイヤフラム・ハウジング、スプリングキャップ、供給路、排出路、トリムカートリッジ、ダイヤフラム・アセンブリおよび制御要素を含む、流体流れ制御装置を提供する。本体は、加圧空気の少なくとも１つの供給に連結されるように適合された供給ポート、および制御弁のアクチュエータに連結されるように適合された出力ポートを画定する。ダイヤフラム・ハウジングは本体に連結され、周囲の大気と連通するように適合されたベントポートを画定する。スプリングキャップはダイヤフラム・ハウジングに連結され、空気圧制御信号を受信するように適合された制御信号ポートを画定する。供給路は、本体の供給ポートと出力ポートとの間に延在する。排出路は、本体の出力ポートとダイヤフラム・ハウジングのベントポートとの間に延在する。トリムカートリッジは本体内に配置され、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定する。カートリッジ供給ポートは、本体の供給ポートと出力ポートとの間の供給路に沿って配置される。上平面は、本体の出力ポートとダイヤフラム・ハウジングのベントポートとの間の排出路に沿って配置される。ダイヤフラム・アセンブリはダイヤフラム・ハウジング内に配置され、本体の出力ポートとダイヤフラム・ハウジングのベントポートとの間の排出路に沿って配置された排出ポートを画定する。

【0006】

制御要素は本体内に配置され、供給プラグ、排出プラグ、および供給プラグと排出プラグとの間に延在するステムを含み、排出プラグは排出プラグとステムとの間の界面に下平面を備える。制御要素およびダイヤフラム・アセンブリはそれぞれ、静止位置に対して本体およびダイヤフラム・ハウジング内で可動であり、供給ポート着座荷重は、供給プラグをカートリッジ供給ポートに係合するように促し、排出ポート着座荷重は同時に、ダイヤフラム・アセンブリの排出ポートを制御要素の排出プラグに係合するように促して排出路を閉じる。トリムカートリッジの上平面は、制御要素およびダイヤフラム・アセンブリが静止位置を占めるときに、排出プラグの下平面と位置合わせされる。

【0007】

本開示の別の態様は、制御弁、アクチュエータ、加圧流体の一次ソース、加圧流体の二次ソース、第１および第２のボリュームブースター、および位置決め装置を有する流体プロセス制御システムを含む。アクチュエータは制御弁に作動可能に連結され、ピストン、ピストンの第１の表面に流体連通した第１の制御ポート、およびピストンの第２の表面に流体連通した第２の制御ポートを含む。加圧流体の一次ソースは、通常作動モード中にアクチュエータを駆動させるためのものである。加圧流体の二次ソースは、トリップモード中にアクチュエータを駆動させるためのものである。第１のボリュームブースターは、アクチュエータの第１の制御ポートおよび加圧流体の一次ソースに流体連通して接続される。第１のボリュームブースターは、通常作動モード中に加圧流体の一次ソースから第１の制御ポートに送達される加圧流体の量を増大させるように適合される。第２のボリュームブースターは、アクチュエータの第２の制御ポート、加圧流体の一次ソース、および加圧流体の二次ソースに流体連通して接続される。第２のボリュームブースターは、通常作動モード中に加圧流体の一次ソースから、またトリップモード中に加圧流体の二次ソースから、第２の制御ポートに送達される加圧流体の量を増大させるように適合される。位置決め装置は、加圧流体の一次ソースに流体連通した入口ポート、第１のボリュームブースターの入口接続部に流体連通した第１の出口ポート、および第２のボリュームブースターの入口接続部に流体連通した第２の出口ポートを有する。位置決め装置は、制御弁を制御するためのシステムの通常作動モード中に、空気圧信号を第１および第２のボリュームブースターに送信するように適合される。

【0008】

第１および第２のボリュームブースターのそれぞれは、供給ポート、出力ポート、ベントポート、トリムカートリッジ、ダイヤフラム・アセンブリ、および制御要素を含む。トリムカートリッジは、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定する。カートリッジ供給ポートは、供給ポートと出力ポートとの間に延在するボリュームブースターの供給路に沿って配置される。上平面は、出力ポートとベントポートとの間に延在するボリュームブースターの排出路に沿って配置される。ダイヤフラム・アセンブリは、出力ポートとベントポートとの間の排出路に沿って配置される排出ポートを画定する。制御要素はトリムカートリッジ内に可動に配置され、トリムカートリッジのカートリッジ供給ポートに選択的に係合するための供給プラグ、ダイヤフラム・アセンブリの排出ポートに選択的に係合するための排出プラグ、および供給プラグと排出プラグとの間に延在するステムを含む。排出プラグは、排出プラグとステムとの間の界面に下平面を含む。下平面は、供給プラグおよび排出プラグがそれぞれカートリッジ供給ポートおよび排出ポートに同時に係合する際に、トリムカートリッジの上平面に位置合わせして配置される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の原理に従って構築された流体制御システムの概略図である。

【図2】静止作動位置における、図１の流体制御システムのボリュームブースターの断面側面図である。

【図3】供給作動位置における、図１の流体制御システムのボリュームブースターの断面側面図である。

【図4】排出作動位置における、図１の流体制御システムのボリュームブースターの断面側面図である。

【図5】図２の円ＩＩＩから取られた本開示のボリュームブースターの詳細図である。

【図6】図２に示されたボリュームブースターの性能のグラフによる特性評価を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本開示の原理に従って構築された流体プロセス制御システム１０を示す。システム１０は、加圧流体の一次ソース１２、加圧流体の二次ソース１４、弁１６ｂに連結され、上部アクチュエータ・チャンバ１７ａおよび下部アクチュエータ・チャンバ１７ｂを有するアクチュエータ１６ａを備える、制御弁アセンブリ１５、第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂ、位置決め装置１８、ならびにトリップ弁２０を含む。また図１に示されたように、システム１０のこの型はフィルタ２２および圧力調整器２４を含む。システム１０は、流体を様々な構成要素に送達するための多くの送達ラインＬ１〜Ｌ１１および逆止弁２６を含む。逆止弁２６は、以下により詳細に説明するように、システムを通常作動モードおよびトリップモードから切り替えるように作動可能である。

【0011】

加圧流体の一次ソース１２は、例えばショップエア（ｓｈｏｐ ａｉｒ）の供給部を含むことができる。フィルタ２２は、ショップエアによって運ばれ得るあらゆる大きい粒子を濾過する働きをし、調整器２４は、ショップエアがシステム１０の残りの部分に概ね一定の圧力下で送達されることを確実にする。加圧流体の二次ソース１４はボリュームタンクを含み、ボリュームタンクは、加圧流体の一次ソース１２の圧力が一部の所定の閾値圧力より下がりシステム１０がトリップモードに切り替わった際に、制御弁アクチュエータ１６ａを駆動させるために加圧流体の一定の容積を所望の位置に保存する。

【0012】

本開示のこの型の制御弁アクチュエータ１６ａは、一般に知られているように、アクチュエータステム２８を含む。アクチュエータ１６ａはアクチュエータステム２８を介して制御弁１６ｂに作動可能に接合され、アクチュエータステム２８に作動可能に連結されたピストン３０を含む。アクチュエータ１６ａのハウジング３２は、上部アクチュエータ・チャンバ１７ａを介してピストン３０の第１の表面３０ａに流体連通した第１の制御ポート３４、および下部アクチュエータ・チャンバ１７ｂを介してピストン３０の第２の表面３０ｂに流体連通した第２の制御ポート３６を含む。開示された型では、ピストン３０の第１および第２の表面３０ａ、３０ｂはそれぞれ、ピストン３０の頂面および底面である。他の型では、ピストン３０の第１の表面３０ａおよび第１の制御ポート３４は底面上に存在することが可能であり、第２の表面３０ｂおよび第２の制御ポート３６は頂面上に存在することが可能であることを理解されたい。

【0013】

第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂのそれぞれは、図１に示されたように、供給ポート３８ａ、３８ｂ、出力ポート４０ａ、４０ｂ、および制御信号ポート４２ａ、４２ｂを含む。第１のボリュームブースター１００ａの出力ポート４０ａは、流体ラインＬ７を介してアクチュエータ１６ａの第１の制御ポート３４に流体連通して接続される。第１のボリュームブースター１００ａの供給ポート３８ａは、流体ラインＬ１０を介して加圧流体の一次ソース１２に流体連通される。第１のボリュームブースター１００ａの制御信号ポート４２ａは、流体ラインＬ６、トリップ弁２０、および流体ラインＬ３を介して位置決め装置１８に流体連通される。そのように構成されて、通常作動モード中に第１のボリュームブースター１００ａは、加圧流体の一次ソース１２からアクチュエータ１６ａの第１の制御ポート３４に送達された加圧流体の量を増大させる（すなわち増加させる）ように適合され、それによって、アクチュエータ１６ａが、位置決め装置１８によって生成された空気圧信号に応答して制御弁１６ｂを作動させる速度が増加する。

【0014】

第２のボリュームブースター１００ｂの出力ポート４０ｂは、流体ラインＬ８を介してアクチュエータ１６ａの第２の制御ポート３６に流体連通して接続される。第２のボリュームブースター１００ｂの供給ポート３８ｂは、流体ラインＬ９およびＬ１０を介して加圧流体の一次ソース１２に流体連通して接続され、流体ラインＬ９のみを介して加圧流体の二次ソース１４に流体連通して接続される。第２のボリュームブースター１００ｂの制御信号ポート４２ｂは、流体ラインＬ５、トリップ弁２０、および流体ラインＬ４を介して位置決め装置１８に接合される。そのように構成されて、通常作動モード中に第２のボリュームブースター１００ｂは、加圧流体の一次ソース１２からアクチュエータ１６ａの第２の制御ポート３６に送達された加圧流体の量を増大させる、すなわち増加させるように適合され、それによって、アクチュエータ１６ａが、位置決め装置１８によって生成された空気圧信号に応答して制御弁１６ｂを移動させ作動させる速度が増加する。さらに、以下により詳細に論じるように、トリップモード中に第２のボリュームブースター１００ｂは、アクチュエータ１６ａの第２の制御ポート３６に送達された加圧流体の量を増大させる、すなわち増加させるように適合され、第１のボリュームブースター１００ａは、アクチュエータ１６ａの第１の制御ポート３４から漏出された加圧流体の量を増大させる、すなわち増加させるように適合される。

【0015】

なお図１を参照すると、位置決め装置１８はデジタル弁制御装置（ＤＶＣ）であることが可能であり、例えば、器具供給ポート４４、第１の出口ポート４６、および第２の出口ポート４８を含む。位置決め装置１８の器具供給ポート４４は、流体ラインＬ１を介して加圧流体の一次ソース１２に流体連通して接続される。位置決め装置１８の第１の出口ポート４６は、通常作動中にトリップ弁２０ならびに流体ラインＬ３およびＬ６を介して、第１のボリュームブースター１００ａの制御信号ポート４２ａに流体連通して接続される。位置決め装置１８の第２の出口ポート４８は、通常作動中にトリップ弁２０ならびに流体ラインＬ４およびＬ５を介して、第２のボリュームブースター１００ｂの制御信号ポート４２ｂに接続される。

【0016】

トリップ弁２０は、供給入口ポート５０、第１の位置決め装置入口ポート５２（図１における「Ａ」ポート）、第２の位置決め装置入口ポート５４（図１における「Ｄ」ポート）、第１のブースター出口ポート５６（図１における「Ｂ」ポート）、第２のブースター出口ポート５８（図１における「Ｅ」ポート）、タンク供給ポート６０（図１における「Ｆ」ポート）、およびベントポート６２（図１における「Ｃ」ポート）を含む。開示された実施形態では、トリップ弁２０は、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔから市販されている、３７７Ｓｅｒｉｅｓ Ｔｒｉｐ Ｖａｌｖｅを含むことができる。開示された形では、以下で説明されるように、システム１０は、制御弁アセンブリ１５がトリップモード中に「上部」位置を占めるように適合され、したがって、トリップ弁２０がＥｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔから入手可能なＴｙｐｅ３７７Ｕトリップ弁を含むことができる。制御弁アセンブリ１５がトリップモード中に「下方」位置を占めることが所望される構成では、トリップ弁２０は、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔから入手可能なＴｙｐｅ３７７Ｄトリップ弁を含んでもよい。

【0017】

なお図１を参照すると、トリップ弁２０の供給入口ポート５０は、流体ラインＬ２およびＬ１を介して加圧流体の一次ソース１２に流体連通して接続される。トリップ弁２０の第１の位置決め装置入口ポート５２（ポート「Ａ」）は、流体ラインＬ３を介して位置決め装置１８の第１の出口ポート４６に流体連通して接続される。トリップ弁２０の第２の位置決め装置入口ポート５４（ポート「Ｄ」）は、流体ラインＬ４を介して位置決め装置１８の第２の出口ポート４８に流体連通して接合される。トリップ弁２０の第１のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）は、流体ラインＬ６を介して第１のボリュームブースター１００ａの制御信号ポート４２ａに流体連通して接続される。トリップ弁２０の第２のブースター出口ポート５８（ポート「Ｅ」）は、流体ラインＬ５を介して第２のボリュームブースター１００ｂの制御信号ポート４２ｂに流体連通して接続される。トリップ弁２０のタンク供給ポート６０（ポート「Ｆ」）は、流体ラインＬ１１を介して加圧流体の二次ソース１４に流体連通して接続される。トリップ弁２０のベントポート６２（ポート「Ｃ」）は、単に大気に解放されているのみである。図１に示されたように、システム１０の様々な構成要素が互いに接続されているので、システム１０は、簡単に述べたように通常作動モードおよびトリップモードの両方において作動制御を提供する。

【0018】

通常作動モード中には、逆止弁２６は開いており、加圧流体の一次ソース１２からの流体は、流体ラインＬ１に沿って位置決め装置１８に、流体ラインＬ１およびＬ２に沿ってトリップ弁２０に、かつ流体ラインＬ９およびＬ１０に沿って第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂに送達される。トリップ弁２０は供給入口ポート５０を介して、加圧流体の一次ソース１２によって供給される流体の圧力を常に監視する。圧力がある既定閾値の作動圧力以上であると仮定すると、トリップ弁２０は、第１の位置決め装置入口ポート５２（ポート「Ａ」）を第１のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）に、また第２の位置決め装置入口ポート５４（ポート「Ｄ」）を第２のブースター出口ポート５８（ポート「Ｅ」）に接続させる。そのように構成されて、位置決め装置１８によって発生された空気圧信号は、トリップ弁２０を通って通常作動モードに対してブースター１００ａ、１００ｂの制御信号ポート４２ａ、４２ｂに移動する。具体的には、空気圧信号は、位置決め装置１８の第１の出口ポート４６からトリップ弁２０の第１の位置決め装置入口ポート５２（ポート「Ａ」）に、トリップ弁２０を通って第１のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）から出て、第１のボリュームブースター１００ａの制御信号ポート４２ａに移動することができる。同様に、空気圧信号は、位置決め装置１８の第２の出口ポート４８からトリップ弁２０の第２の位置決め装置入口ポート５４（ポート「Ｄ」）に、トリップ弁２０を通って第２のブースター出口ポート５８（ポート「Ｅ」）から出て、第２のボリュームブースター１００ｂの制御信号ポート４２ｂに移動することができる。この条件において、トリップ弁２０は受動素子であり、システム１０の作動に影響を及ぼさない。

【0019】

加圧流体の一次ソース１２の圧力が閾値圧力より下がる場合には、この低減はトリップ弁２０および逆止弁２６の両方によって検知される。低減を検知すると、逆止弁２６は自動的に閉じ、加圧流体の一次ソース１２からボリュームブースター１００ａ、１００ｂへの流体の供給を中断する。トリップ弁２０が低減した圧力を検知すると、供給入口ポート５０に流体連通するトリップ弁２０のダイヤフラム（図示せず）は、システム１０をトリップモードに切り替えるようにトリップ弁２０を駆動させる。トリップモード中に、トリップ弁２０は位置決め装置１８をボリュームブースター１００ａ、１００ｂから有効に分離させる（例えば、分ける、分割する、分断する、中断する）ように駆動し、その代わりに制御信号ポート４２ｂを介して加圧流体の二次ソース１４を第２のボリュームブースター１００ｂに接続させ、同時に制御信号ポート４２ａを介して第１のボリュームブースター１００ａを漏出する。この開示されたトリップ弁２０の型を用いて、これは、第１および第２のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）、５８（ポート「Ｅ」）から第１および第２の位置決め装置入口ポート５２（ポート「Ａ」）、５４（ポート「Ｄ」）を離断させるために、１対のポペット弁（図示せず）を発明者が移動させて達成される。したがって、位置決め装置１８は、ブースター１００ａ、１００ｂから有効に離断される。同時に、トリップ弁２０は、第１のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）をベントポート６２（ポート「Ｃ」）に、また第２のブースター出口ポート５８（ポート「Ｅ」）をタンク供給ポート６０（ポート「Ｆ」）に流体接続させる。

【0020】

したがって、トリップモード中に、加圧流体は、加圧流体の二次ソース１４から流体ラインＬ１１を通ってトリップ弁２０のタンク供給ポート６０（ポート「Ｆ」）に、トリップ弁２０を通って第２のブースター出口ポート５８（ポート「Ｅ」）に、流体ラインＬ５を通って第２のボリュームブースター１００ｂの制御信号ポート４２ｂに移動する。加えて、図示されたように、加圧流体の二次ソース１４からの流体は、流体ラインＬ９を通って第２のボリュームブースター１００ｂの供給ポート３８ｂに移動する。さらに、加圧流体の二次ソース１４からの流体は、流体ラインＬ９およびＬ１０を通って第１のボリュームブースター１００ａの供給ポート３８ａに移動する。しかし、第１のボリュームブースター１００ａの制御信号ポート４２ａは、加圧流体のソースに接続されないが、むしろ流体ラインＬ６を通って漏出され、流体ラインＬ６は第１のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）およびトリップ弁２０のベントポート６２（ポート「Ｃ」）に接続され、トリップ弁２０のベントポート６２（ポート「Ｃ」）は大気に排出する。

【0021】

この構成を用いて、システム１０の第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂは協働して、加圧流体をアクチュエータ・ハウジング３２の第２の制御ポート３６に送達することにより、制御弁１６ｂの弁プラグ（図示せず）をその「上部」位置、ひいてはピストン３０の第２の表面３０ｂに迅速に移動させる。同時に、アクチュエータ１６ａの第１の制御ポート３４は大気に漏出される。これは、ピストン３０を横切る正圧差を確保し、次いで正圧差により、図１に示された制御弁アセンブリ１５の配向に対してピストン３０および弁プラグが上方に押し付けられる。この構成を、「フェイルアップ（ｆａｉｌ−ｕｐ）」構成と呼ぶことができる。

【0022】

次に図２を参照して、第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂをより詳細に説明する。図１に示されたシステム１０の第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂは同一であり、したがって図２はそれぞれを代表する単一のボリュームブースター１００を示す。ブースター１００は、本体１０２ａ、ダイヤフラム・ハウジング１０２ｂ、スプリングキャップ１０２ｃ、ダイヤフラム・アセンブリ１０４、トリムカートリッジ１０６、および制御要素１０８を含む。

【0023】

本体１０２ａは、前述の供給ポート３８および出力ポート４０、ならびに供給キャビティ１１２ａを画定する。ダイヤフラム・ハウジング１０２ｂは、フィードバック・キャビティ１１２ｂ、およびフィードバック・キャビティ１１２ｂと周囲の大気との間に流体連通を提供する複数の排出ベント１１４を画定する。スプリングキャップ１０２ｃは信号キャビティ１１２ｃを画定する。さらに、ボリュームブースター１００の供給路は、供給ポート３８と出力ポート４０との間に延在するように画定され、ボリュームブースター１００の排出路は、出力ポート４０と複数の排出ベント１１４との間に延在するように画定される。

【0024】

ダイヤフラム・アセンブリ１０４は、フィードバック・キャビティ１１２ｂと信号キャビティ１１２ｃとの間に配置され、器具ダイヤフラム１１６、フィードバック・ダイヤフラム１１８、スペーサ１２０、排出バネ１２２、封止襟１２４、および排出柱１２６を含む。スペーサ１２０は、器具ダイヤフラム１１６とフィードバック・ダイヤフラム１１８との間に配置され、実質的に同様の直径を有する、対向する第１および第２のスペーサ板１２８ａ、１２８ｂ、ならびに穿孔襟１３０を含む。第１のスペーサ板１２８ａは、器具ダイヤフラム１１６の直下に配置され、器具ダイヤフラム１１６に係合し、第２のスペーサ板１２８ｂは、フィードバック・ダイヤフラム１１８の直上に配置され、フィードバック・ダイヤフラム１１８に係合する。穿孔襟１３０は、第１のスペーサ板１２８ａと第２のスペーサ板１２８ｂとの間に配置され、その間の距離を設定する。排出柱１２６は、器具ダイヤフラムおよびフィードバック・ダイヤフラム１１６、１１８の開口およびスペーサ１２０を通って延在する中空穿孔円筒を含む。フィードバック・ダイヤフラム１１８に隣接した排出柱１２６の端部は、スペーサ１２０の第２のスペーサ板１２８ｂとちょうど反対側でフィードバック・ダイヤフラム１１８に係合する、円板状のフランジ部１３２を含む。フランジ部１３２は、開口を画定する排出ポート１３４を含む。開口は、例えば直径が約０．７５インチなどのあらゆるサイズであることが可能である。器具ダイヤフラム１１６に隣接した排出柱１２６の端部は、カップ状の円筒１３６内で終了し、カップ状の円筒１３６は排出バネ１２２に対してバネ座として働く。したがって、排出バネ１２２は、ボリュームブースター１００のスプリングキャップ１０２ｃとダイヤフラム・アセンブリ１０４との間に配置され、ダイヤフラム・アセンブリ１０４が、図２に示されたボリュームブースター１００の配向に対して、制御要素１０８に向かって下方に移動するように促す。ボリュームブースター１００の１つの型では、排出バネ１２２は、約８．０１ｌｂｓ〜約１０．８４ｌｂｓの範囲で、好ましくは約９．４３ｌｂｓのバネ力を含む。

【0025】

図５に示されたボリュームブースター１００の詳細な断面図では、ダイヤフラム・ハウジング１０２ｂ内に画定されたキャビティは、別々の、違いが明確な第１および第２の断面寸法Ｄ１およびＤ２を含むことがわかる。ダイヤフラムによって生成された力は、ダイヤフラムの有効な圧力領域によって決定されることが、一般的に理解されている。すなわち、ボリュームブースター１００などのダイヤフラム駆動装置では、有効領域は、力を有効に生成するダイヤフラム領域の部分である。さらに、２つの同心円柱の間に配置された（例えば、間に延在する、間に及ぶなど）ダイヤフラムの有効な圧力領域は、通常は外円筒と内円筒との間の中間の直径によって画定されてもよい。

【0026】

より具体的には、このボリュームブースター１００では、当然のことながら、第１の有効領域ＥＡ１は、信号ダイヤフラム１１６の第１の中点Ｍ１によって画定され、信号ダイヤフラム１１６の第１の中点Ｍ１は、さらにダイヤフラム・ハウジング１０２ｂの第１の断面寸法Ｄ１および第１のスペーサ板１２８ａの外法寸法によって画定される。第２の有効領域ＥＡ２は、フィードバック・ダイヤフラム１１８の第２の中点Ｍ２によって画定され、フィードバック・ダイヤフラム１１８の第２の中点Ｍ２は、さらにダイヤフラム・ハウジング１０２ｂの第２の断面寸法Ｄ２および第２のスペーサ板１２８ｂの外法寸法によって画定される。第２の有効領域ＥＡ２は、図５に示されたΔＥＡによって画定された有効領域差だけ第１の有効領域ＥＡ１より大きい。同じ有効領域を、実質的に同様のＤ１およびＤ２を有し、第１および第２のスペーサ板１２８ａおよび１２８ｂの寸法または直径を修正することによって、生成することができることをさらに理解されたい。ボリュームブースター１００の１つの型では、第１の有効領域ＥＡ１は、約６．１２７ｉｎ²〜約６．１８８ｉｎ²の範囲で、好ましくは約６．１５８ｉｎ²であってもよく、第２の有効領域ＥＡ２は、約６．３１７ｉｎ²〜約６．３７９ｉｎ²の範囲で、好ましくは約６．３４８ｉｎ²であってもよい。寸法のこれらの範囲は例に過ぎず、他の寸法が本開示の範囲内に含まれることが意図される。

【0027】

いずれの場合も、フィードバック・キャビティ１１２ｂの開示された構成により、フィードバック・ダイヤフラム１１８は、器具ダイヤフラム１１６の第１の有効領域ＥＡ１より大きい第２の有効領域ＥＡ２を有することになる。有効領域差は、以下により詳細に説明する好ましい力付勢または弁座荷重を生成する。加えて、第１および第２の有効領域ＥＡ１およびＥＡ２におけるこの差は、フィードバック・ダイヤフラム１１８が排出ポート１３４に隣接した開口を含むという事実を少なくとも部分的に補償し、それによってフィードバック・ダイヤフラム１１８の下のフィードバック・キャビティ１１２ｂ内の流体圧力は、ダイヤフラム・アセンブリ１０４に作用しない。さらにまた、器具ダイヤフラム１１６はそれを通って排出柱１２６が延在する開口を含み、また器具ダイヤフラム１１６の上の信号キャビティ１１２ｃ内の流体圧力は、スプリングキャップ１０２ｃ内に画定された補助流路１７６を介してカップ状の円筒１３６に作用する。したがって、器具ダイヤフラム１１６の上の流体圧力は、第１の有効領域ＥＡ１に作用し、フィードバック・ダイヤフラム１１８の下の流体圧力は第２の有効領域ＥＡ２に作用する。

【0028】

図２に戻って参照すると、ボリュームブースター１００のトリムカートリッジ１０６は本体１０２ａ内に担持され、本体部１３８および本体部１３８の底端部に固定された端部キャップ１４０を含む。本体部１３８は、本体１０２ａの第１の半径方向ウェブ１４４の肩１４４ａに対して着座する上部フランジ１４２を含んで、本体１０２ａに対してトリムカートリッジ１０６の動きを制限する。加えて、本体部１３８は、本体１０２ａの第２の半径方向ウェブ１４８の内部表面１４８ａに対して着座する下部フランジ１４６を含んで、トリムカートリッジ１０６の横方向の動きを制限する。さらに、本体部１３８は、開口を画定するカートリッジ供給ポート１５８を含む、内部半径方向ウェブ１５６を画定する。前述のようにトリムカートリッジ１０６の端部キャップ１４０は、上部フランジ１４２と反対側で本体部１３８の底端部に締結され、バネ座１５０および中心孔１５２を画定する。ボリュームブースター１００の供給バネ１５４は、端部キャップ１４０のバネ座１５０上に着座され、制御要素１０８に接触して、本体１０２ａによって担われるトリムカートリッジ１０６のカートリッジ供給ポート１５８に向かって移動するように制御要素１０８を促す。ボリュームブースター１００の１つの型では、供給バネ１５４は、約１１．４３ｌｂｓ〜約１５．４７ｌｂｓの範囲で、好ましくは約１３．４５ｌｂｓのバネ力を含む。したがって、開示されたボリュームブースター１００の供給バネ１５４は、上に説明した排出バネ１２２のバネ力より大きいバネ力を有することができる。ボリュームブースター１００の図示された型では、トリムカートリッジ１０６は、本体１０２ａから分離した構成要素であるように記載されているが、図２の代替の型では、トリムカートリッジ１０６および本体１０２ａ、またはトリムカートリッジ１０６および本体１０２ａの一部は、同じ構成要素であることが可能である。

【0029】

図２に示されたボリュームブースター１００の制御要素１０８は、ステム１６０、供給プラグ１６２、および排出プラグ１６４を含む。ステム１６０は、供給プラグ１６２および排出プラグ１６４に剛結合する。より具体的には、ステム１６０は、ねじ式結合部およびナットなどのねじ部品であってもよい締結具１６５を介して排出プラグ１６４に結合する。供給プラグ１６２は、座体１６６および安定用ピン１６８を含む。安定用ピン１６８は、トリムカートリッジ１０６の端部キャップ１４０の中心孔１５２内に摺動可能に配置されて、制御要素１０８の軸方向のアライメント維持を支援する。示されたように、座体１６６は、制御要素１０８のステム１６０によって担われた概ね中実の円錐構造である。開示された型では、供給プラグ１６２は、それに関連した弾性の供給構成要素１７０をさらに含む。示されたように、弾性の供給構成要素１７０は、供給プラグ１６２とカートリッジ供給ポート１５８との間で円錐構造に配置され供給プラグ１６２上に着座し、例えば、ニトリル、ＦＫＭ、エチレンプロピレン、またはフルオロシリコンなどの弾性材料を含むことができる。供給プラグ１６２と同様に、排出プラグ１６４は、供給プラグ１６２の反対側でステム１６０の端部に固定された概ね中実の円錐構造である、座体１７２も含む。さらに、排出プラグ１６４は、弾性の排出構成要素１７４を含む。弾性の供給構成要素１７０と同様に、弾性の排出構成要素１７４は、示されたように、排出プラグ１６４と排出ポート１３４との間で円錐構造に配置され排出プラグ１６４上に着座し、例えば、ニトリル、ＦＫＭ、エチレンプロピレン、またはフルオロシリコンなどの弾性材料を含むことができる。

【0030】

弾性の供給構成要素１７０および排出構成要素１７４はそれぞれ、供給プラグ１６２および排出プラグ１６４に取り付けられるように示されているが、ブースター１００の他の型では、例えば、弾性の供給構成要素１７０および排出構成要素１７４をそれぞれ、供給ポート１５８および排出ポート１３４に結合でき、または弾性の供給構成要素１７０および排出構成要素１７４は、浮動構成要素であってもよい。いずれの場合も、これらの弾性の構成要素１７０、１７４は、作動中にカートリッジ供給ポート１５８と供給プラグ１６２との間および排出ポート１３４と排出プラグ１６４との間に、それぞれの構成要素間の弾性の座面を提供することにより流体密封を提供することを有利に支援する。しかしながら、ボリュームブースター１００の他の型は、弾性の構成要素１７０、１７４のいずれかまたは両方を必要としない、または含まない。図２に示されたように、トリムカートリッジ１０６内の制御要素１０８の組立時に、排出プラグ１６４はステム１６０上のねじ式接合部を中心に回転されて、排出プラグ１６４の下平面１６３によって画定された第１の平面Ｐ１が、トリムカートリッジ１０６の上部フランジ１４２の上平面１６７によって画定された第２の平面Ｐ２に位置合わせされて配置されることをさらに理解されたい。示されたように、下平面１６３は、排出プラグ１６４と制御要素１０８のステム１６０との間の界面に配置される。したがって、開示された構成では、排出プラグ１６４の下平面１６３およびトリムカートリッジ１６７の上平面１６７は、以下により完全に説明するように、組立時に共通平面に配置され（すなわち、排出プラグ１６４の下平面１６３およびトリムカートリッジ１６７の上平面１６７は同一平面にある）、静止位置を占める。この平面整合は、ねじ締結具１６５の適用で排出プラグ１６４に係合することによって固定されるが、代替の型では、排出プラグ１６４およびステム１６０を固定された構成要素とすることができる。

【0031】

ボリュームブースター１００を説明通りに構成すると、制御要素１０８およびダイヤフラム・アセンブリ１０４は、（１）（図２に示された）静止位置、（２）（図３に示された）供給位置および（３）（図４に示された）漏出または排出位置の間の移動に適合される。（１）静止位置では、制御要素１０８の供給プラグ１６２は、カートリッジ供給ポート１５８に封止係合し、制御要素１０８の排出プラグ１６４は、ダイヤフラム・アセンブリの排出柱１２６によって画定された排出ポート１３４に封止係合する。（２）供給位置では、制御要素１０８の供給プラグ１６２は、カートリッジ供給ポート１５８から離間した場所に移動されて、供給路を開く一方で、排出プラグ１６４は、排出ポート１３４への封止係合を維持する。（３）ベント位置では、制御要素１０８の供給プラグ１６２は、供給ポート１５８に封止係合するように移動して供給路を閉じ、ダイヤフラム・アセンブリ１０４は、排出プラグ１６４から離間した場所に移動し、それによって排出路を開く。

【0032】

説明したように、図２は、制御要素１０８およびダイヤフラム・アセンブリ１０４に対する静止位置を示し、それによって供給プラグ１６２は、カートリッジ供給ポート１５８への封止係合を促されて供給路を閉じ、排出ポート１３４は、排出プラグ１６４への封止係合を促されて排出路を閉じる。制御要素１０８の供給プラグ１６２は、供給ポート着座荷重Ｆ１によりカートリッジ供給ポート１５８への封止係合を促され、排出ポート１３４は、排出ポート着座荷重Ｆ２により排出プラグ１６４への封止係合を促される。供給ポート着座荷重Ｆ１は、供給バネ１５４によって生成された力に供給ポート３８を横切る圧力差によって生成された力を加え、排出ポート着座荷重Ｆ２を減じたものである。排出ポート着座荷重Ｆ２は、排出バネ１２２によって生成された力に制御信号ポート４２での圧力（すなわち、器具ダイヤフラム１１６の上の制御キャビティ１１２内の圧力に第１の有効領域ＥＡ１を乗じたものから、フィードバック・キャビティ１１２ｂ内の圧力に第２の有効領域ＥＡ２を乗じたものを減じる）を加えたものである。

【0033】

システム１０の通常作動中、図１に関連して上に説明したように、流体は、加圧流体の一次ソース１２から位置決め装置１８およびボリュームブースター１００ａ、１００ｂに供給される。あらゆる所与の時点で、制御弁１６ｂの弁プラグ（図示せず）の位置を調節するために、位置決め装置１８は、空気圧信号をボリュームブースター１００ａ、１００ｂの入口接続部４２ａ、４２ｂに送信し、次いでボリュームブースター１００ａ、１００ｂの入口接続部４２ａ、４２ｂは、流体を対応する出力ポート４０ａ、４０ｂを介してアクチュエータ１６ａに送達する動作をする。したがって、あらゆる所与の時点で、図１に示された第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂの制御要素１０８およびダイヤフラム・アセンブリ１０４は、静止位置、供給位置、またはベント位置の任意の１つを占めてもよい。

【0034】

しかし、トリップモード中には、図１のトリップ弁２０が上述のように加圧流体の一次ソース１２を加圧流体の二次ソース１４に取り換えると、第１のボリュームブースター１００ａは排出または漏出状態に迅速に移動し、それによってカートリッジ供給ポート１５８は閉じ、排出ポート１３４は開く。この一時的な状態において、アクチュエータ１６ａのハウジング３２内のピストン３０の上に配置された流体は、第２の制御ポート３４から直ちに流出し、流体ラインＬ７を通って第１のボリュームブースター１００ａの出力ポート４０ａの中に移動し、開いた排出ポート１３４およびダイヤフラム・アセンブリ１０４のスペーサ１２０を通って、複数の排出ベント１１４から周囲の大気に出る。ダイヤフラム・アセンブリ１０４および排出ポート１３４がベント位置に移動する速度は、第１のボリュームブースター１００ａの制御信号ポート４２ａが、流体ラインＬ６ならびにトリップ弁２０の第１のブースター出口ポート５６（ポート「Ｂ」）およびベントポート６２（ポート「Ｃ」）を介して周囲の大気に直接漏出されることによって促進される。

【0035】

前述と同時に、第２のボリュームブースター１００ｂも、弁プラグを上に押し上げるために、ピストン３０の下のアクチュエータ１６ａのハウジング３２を直ちに充填するように作動する。この作動を促進するために、加圧流体の二次ソース１４からの流体は、供給ポート３８ｂ（流体ラインＬ９を介して）および第２のボリュームブースター１００ｂの制御信号ポート４２ｂ（流体ラインＬ１１、トリップ弁２０、および流体ラインＬ５を介して）に供給され、その結果、ダイヤフラム・アセンブリ１０４は、排出ポート１３４を排出プラグ１６４とは反対に下方に移動するように促す。この推進により制御要素１０８全体も下方に移動し、供給プラグ１６２がカートリッジ供給ポート１５８から離座する。この一時的な状態において、排出路は閉じ、供給路は開き、その結果、加圧流体の二次ソース１４からの流体は、第２ボリュームブースター１００ｂの供給ポート３８ｂに移動し、カートリッジ供給ポート１５８を通り、出力ポート４０ｂから出てアクチュエータ１６ａの第２の制御ポート３６に移動する。

【0036】

上記のように、図１のシステム１０の第１のボリュームブースター１００ａの排出ポート１３４および第２のボリュームブースター１００ｂのカートリッジ供給ポート１５８は、トリップモード中に短時間、例えば、制御弁１６ｂの制御要素２８がその所望の位置に移動するまで、開いているに過ぎない。一旦制御弁１６ｂの制御要素２８がその所望の位置に達すると、第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂはそれぞれ、図２に示された閉位置に戻る。すなわち、第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂのそれぞれの供給ポート１５８および排出ポート１３４は、トリップモード中に最終的には閉じる。

【0037】

トリップモードのこの閉じた状態では、第１のボリュームブースター１００ａの排出ポート１３４を通って、または第２のボリュームブースター１００ｂのカートリッジ供給ポート１５８を通って漏れる流体はないことが重要である。漏れにより、開示された実施形態ではボリュームタンクを含む加圧流体の二次ソース１４から流体が流れ出す可能性があり、それによって圧力が失われ、弁の位置の完全性が次のトリップモード作動中に損なわれる。したがって、本開示のボリュームブースター１００は、第１のボリュームブースター１００ａの供給ポート着座荷重Ｆ１および第２のボリュームブースター１００ｂの排出ポート着座荷重Ｆ２がトリップモード中に確実に最大になる手法で設計され構成される。

【0038】

これを、図６に示されたグラフによって特徴付けることができる。図６の横軸は、各ボリュームブースター１００の制御信号ポート４２の圧力を表し、縦軸は、各ボリュームブースター１００の出力ポート４０の圧力を表す。グラフは３本の線を含む。中央の線は、概して入口接続部の圧力と出口の圧力との間が１対１の進行を追跡する基準線である。下の線は、制御信号ポート４２の圧力が約２０ｐｓｉｇ〜約１００ｐｓｉｇに増加するときの、作動中のボリュームブースター１００の特徴を示す。上の線は、制御信号ポート４２の圧力が約１００ｐｓｉｇ〜約０ｐｓｉｇに低減するときの、作動中のボリュームブースター１００の特徴を示す。下の線と中央の線との差は、供給ポート着座荷重Ｆ１である。上の線と中央の線との差は、排出ポート着座荷重Ｆ２である。上の線と下の線との差は、ボリュームブースター１００の「不感帯」と呼ばれるものであり、ボリュームブースター１００の「不感帯」は、ブースターを離座するために制御信号ポート４２で必要な圧力変化を表すと考えられる。不感帯が大きいほど、必要な圧力変化は大きい。

【0039】

このデータに基づけば、図６のグラフの右上四半分は、図１のシステム１０の第２のボリュームブースター１００ｂのトリップモード中の特徴を示し、グラフの左下四半分は、第１のボリュームブースター１００ａのトリップモード中の特性を示す。第１および第２のボリュームブースター１００ａ、１００ｂの通常作動モードは、概して約６０ｐｓｉｇ〜約８０ｐｓｉｇの円で囲まれた領域によって特徴を示すことができる。

【0040】

図に示すように、図６のグラフにおける下の線は、ボリュームブースター１００の供給ポート着座荷重Ｆ１が左下四半分（すなわち、低い出力ポート圧力）において最大になり、右上四半分（すなわち、高い出力ポート圧力）において最小になるように、中央の基準線に対して傾斜している。さらに、上の線は、排出ポート着座荷重Ｆ２が右上四半分（すなわち、高い出力ポート圧力）において最大になり、左下四半分（すなわち、低い出力ポート圧力）において最小になるように傾斜している。さらにまた、通常作動領域では、供給ポート着座荷重および排出ポート着座荷重はほぼ等しい。したがって、本開示のボリュームブースター１００の排出ポート着座荷重Ｆ２は、出力圧力に比例して変化し、本開示のボリュームブースター１００の供給ポート着座荷重Ｆ１は、出力圧力に反比例して変化すると言うことができる。そのように構成されて、ボリュームブースター１００は、適切な着座荷重を所望の作動状態で有効に最大にし、それによって加圧流体の二次ソースからの流体の漏れを本明細書に記載されたトリップモード中に最小にするかつ／または防止する一方で、またボリュームブースター１００の不感帯（すなわち、入力信号に応答するのに必要な圧力変化）も最小にする。

【0041】

前述の説明は本発明の様々な例および型を提供するが、本開示は特定の例または型に限定することを意図しない。むしろ、本発明は、以下の特許請求の範囲およびそのすべての等価物の精神および範囲によって画定されるものである。さらに、本発明は、以下の態様によって網羅されるすべての対象物を含むものである。

【0042】

態様１．加圧流体の供給を受領するための供給ポートと、加圧流体の供給を送達するための出力ポートと、加圧流体の供給を漏出するためのベントポートと、供給ポートと出力ポートとの間、および出力ポートとベントポートとの間に配置されたトリムカートリッジであって、トリムカートリッジは、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定し、カートリッジ供給ポートは、供給ポートと出力ポートとの間に延在する供給路に沿って配置され、上平面は、出力ポートとベントポートとの間に延在する排出路に沿って配置される、トリムカートリッジと、出力ポートとベントポートとの間に配置されたダイヤフラム・アセンブリであって、ダイヤフラム・アセンブリは、排出路に沿って排出ポートを画定する、ダイヤフラム・アセンブリと、トリムカートリッジ内に可動に配置された制御要素であって、制御要素は、供給プラグ、排出プラグ、および供給プラグと排出プラグとの間に延在するステムを含む、制御要素とを備え、供給プラグは、トリムカートリッジのカートリッジ供給ポートに選択的に係合し、それによって供給路を閉じ、排出プラグは、ダイヤフラム・アセンブリの排出ポートに選択的に係合し、それによって排出路を閉じ、排出プラグは、排出プラグとステムとの間の界面に配置された下平面を備え、排出プラグの下平面は、トリムカートリッジの上平面と同一平面にある、流体流れ制御装置。

【0043】

態様２．流体密封を提供するために制御要素の供給プラグとカートリッジ供給ポートとの間に配置された弾性の供給構成要素と、流体密封を提供するために制御要素の排出プラグとダイヤフラム・アセンブリの排出ポートとの間に配置された弾性の排出構成要素とをさらに備える、態様１に記載の装置。

【0044】

態様３．弾性の供給構成要素は、制御要素の供給プラグに固定され、弾性の排出構成要素は、制御要素の排出プラグに固定される、態様１および２のいずれか１項に記載の装置。

【0045】

態様４．供給ポートおよび出力ポートを画定する本体と、ベントポートを画定し、ダイヤフラム・アセンブリを含むダイヤフラム・ハウジングと、制御信号ポートを画定するスプリングキャップとをさらに備える、態様１〜３のいずれか１項に記載の装置。

【0046】

態様５．トリムカートリッジによって担持され、カートリッジ供給ポートに向かって制御要素に付勢するために制御要素に係合する供給バネと、制御要素に向かって排出ポートに付勢するためにスプリングキャップとダイヤフラム・アセンブリとの間に配置された排出バネとをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。

【0047】

態様６．ダイヤフラム・アセンブリは、器具ダイヤフラム、フィードバック・ダイヤフラム、および器具ダイヤフラムとフィードバック・ダイヤフラムとの間に配置された穿孔スペーサを備え、フィードバック・ダイヤフラムは、本体の出力ポートに連通し、器具ダイヤフラムは、スプリングキャップの制御信号ポートに連通する、態様１〜５のいずれか１項に記載の装置。

【0048】

態様７．ダイヤフラム・ハウジングは、フィードバック・キャビティを含み、フィードバック・キャビティ内でダイヤフラム・アセンブリが可動に配置され、フィードバック・キャビティは、器具ダイヤフラムに隣接する第１の断面寸法、およびフィードバック・ダイヤフラムに隣接する第２の断面寸法を有し、第２の断面寸法は、第１の断面寸法より大きい、態様１〜６のいずれか１項に記載の装置。

【0049】

態様８．加圧空気の少なくとも１つの供給に連結されるように適合された供給ポート、および制御弁のアクチュエータに連結されるように適合された出力ポートを画定する本体と、本体に連結され、周囲の大気に連通するように適合されたベントポートを画定するダイヤフラム・ハウジングと、ダイヤフラム・ハウジングに連結され、空気圧制御信号を受領するように適合された制御信号ポートを画定するスプリングキャップと、本体の供給ポートと出力ポートとの間に延在する供給路と、本体の出力ポートとダイヤフラム・ハウジングのベントポートとの間に延在する排出路と、本体内に配置され、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定するトリムカートリッジであって、カートリッジ供給ポートは、本体の供給ポートと出力ポートとの間の供給路に沿って配置され、上平面は、本体の出力ポートとダイヤフラム・ハウジングのベントポートとの間の排出路に沿って配置される、トリムカートリッジと、ダイヤフラム・ハウジング内に配置され、本体の出力ポートとダイヤフラム・ハウジングのベントポートとの間の排出路に沿って配置された排出ポートを画定するダイヤフラム・アセンブリと、本体内に配置され、供給プラグ、排出プラグ、および供給プラグと排出プラグとの間に延在するステムを含む制御要素であって、排出プラグは、排出プラグとステムとの間の界面に下平面を備える、制御要素とを備え、制御要素およびダイヤフラム・アセンブリはそれぞれ、本体およびダイヤフラム・ハウジング内で静止位置に対して可動であり、供給ポート着座荷重は、供給プラグをカートリッジ供給ポートに係合するように促し、同時に排出ポート着座荷重は、ダイヤフラム・アセンブリの排出ポートを制御要素の排出プラグに係合するように促して排出路を閉じ、トリムカートリッジの上平面は、制御要素およびダイヤフラム・アセンブリが静止位置を占めるときに、排出プラグの下平面に位置合わせされる、流体流れ制御装置。

【0050】

態様９．制御要素およびダイヤフラム・アセンブリは、静止位置から供給位置およびベント位置に可動であり、供給位置にある際は、排出ポート着座荷重は、排出ポートを排出プラグに係合するように促し、供給プラグをカートリッジ供給ポートから離間した位置に移動するように促し、ベント位置にある際は、供給ポート着座荷重は、供給プラグをカートリッジ供給ポートに係合するように促し、本体の出力ポート内の出力圧力は、排出ポート着座荷重を超えて、排出ポートを排出プラグから離れた位置に移動するように促す、態様８に記載の装置。

【0051】

態様１０．静止位置およびベント位置にある際に流体密封を提供するために、制御要素の供給プラグとトリムカートリッジのカートリッジ供給ポートとの間に配置された弾性の供給構成要素と、静止位置および供給位置にある際に流体密封を提供するために、制御要素の排出プラグとダイヤフラム・アセンブリの排出ポートとの間に配置された弾性の排出構成要素とをさらに備える、態様８および９のいずれか１項に記載の装置。

【0052】

態様１１．弾性の供給構成要素は、制御要素の供給プラグに固定され、弾性の排出構成要素は、制御要素の排出プラグに固定される、態様８〜１０のいずれか１項に記載の装置。

【0053】

態様１２．排出ポート着座荷重の大きさは、出力ポート内に存在する出力圧力に比例して変化し、供給ポート着座荷重の大きさは、出力圧力に反比例して変化する、態様８〜１１に記載の装置。

【0054】

態様１３．トリムカートリッジによって担持され、カートリッジ供給ポートに向けて制御要素を付勢するために、制御要素に係合する供給バネと、制御要素に向けて排出ポートを付勢するために、スプリングキャップとダイヤフラム・アセンブリとの間に配置された排出バネとをさらに備える、態様８〜１２に記載の装置。

【0055】

態様１４．ダイヤフラム・アセンブリは、器具ダイヤフラム、フィードバック・ダイヤフラム、および器具ダイヤフラムとフィードバック・ダイヤフラムとの間に配置された穿孔スペーサを備え、フィードバック・ダイヤフラムは、本体の出力ポートに連通し、器具ダイヤフラムは、スプリングキャップの制御信号ポートに連通する、態様８〜１３に記載の装置。

【0056】

態様１５．ダイヤフラム・ハウジングはフィードバック・キャビティを含み、フィードバック・キャビティ内でダイヤフラム・アセンブリが可動に配置され、フィードバック・キャビティは、器具ダイヤフラムに隣接する第１の断面寸法、およびフィードバック・ダイヤフラムに隣接する第２の断面寸法を有し、第２の断面寸法は、第１の断面寸法より大きい、態様８〜１４のいずれか１項に記載の装置。

【0057】

態様１６．制御弁と、制御弁に作動可能に接続されたアクチュエータであって、アクチュエータは、ピストン、ピストンの第１の表面に流体連通する第１の制御ポート、およびピストンの第２の表面に流体連通する第２の制御ポートを含む、アクチュエータと、通常作動モード中にアクチュエータを駆動するための加圧流体の一次ソースと、トリップモード中にアクチュエータを駆動するための加圧流体の二次ソースと、アクチュエータの第１の制御ポートおよび加圧流体の一次ソースに流体連通して接続された第１のボリュームブースターであって、第１のボリュームブースターは、通常作動モード中に加圧流体の一次ソースから第１の制御ポートに送達された加圧流体の量を増大させるように適合される、第１のボリュームブースターと、アクチュエータの第２の制御ポート、加圧流体の一次ソース、および加圧流体の二次ソースに流体連通して接続された第２のボリュームブースターであって、第２のボリュームブースターは、通常作動モード中に加圧流体の一次ソースから、またトリップモード中に加圧流体の二次ソースから、第２の制御ポートに送達された加圧流体の量を増大させるように適合される、第２のボリュームブースターと、加圧流体の一次ソースに流体連通した入口ポート、第１のボリュームブースターの入口接合部に流体連通した第１の出口ポート、および第２のボリュームブースターの入口接合部に流体連通した第２の出口ポートを有する位置決め装置であって、位置決め装置は、制御弁を制御するためのシステムの通常作動モード中に、空気圧信号を第１および第２のボリュームブースターに送信するように適合される、位置決め装置とを備え、第１および第２のボリュームブースターのそれぞれは、供給ポートと、出力ポートと、ベントポートと、トリムカートリッジと、ダイヤフラム・アセンブリと、制御要素とを備え、トリムカートリッジは、カートリッジ供給ポートおよび上平面を画定し、カートリッジ供給ポートは、供給ポートと出力ポートとの間に延在するボリュームブースターの供給路に沿って配置され、上平面は、出力ポートとベントポートとの間に延在するボリュームブースターの排出路に沿って配置され、ダイヤフラム・アセンブリは、出力ポートとベントポートとの間の排出路に沿って配置された排出ポートを画定し、制御要素は、トリムカートリッジ内に可動に配置され、トリムカートリッジのカートリッジ供給ポートに選択的に係合するための供給プラグ、ダイヤフラム・アセンブリの排出ポートに選択的に係合するための排出プラグ、および供給プラグと排出プラグとの間に延在するステムを含み、排出プラグは、排出プラグとステムとの間の界面に下平面を備え、下平面は、供給プラグおよび排出プラグがそれぞれ、カートリッジ供給ポートおよび排出ポートに同時に係合する際に、トリムカートリッジの上平面に位置合わせして配置される、流体プロセス制御システム。

【0058】

態様１７．制御要素およびダイヤフラム・アセンブリは、静止位置、供給位置、およびベント位置の間で可動であり、静止位置にある際は、供給ポート着座荷重は、供給プラグをカートリッジ供給ポートに係合するように促し、排出ポート着座荷重は、同時に排出ポートを排出プラグに係合するように促し、供給位置にある際は、排出ポート着座荷重は、排出ポートを排出プラグに係合するように促し、供給プラグをカートリッジ供給ポートから離間した位置に移動するように促し、ベント位置にある際は、供給ポート着座荷重は、供給プラグをカートリッジ供給ポートに係合するように促し、ボリュームブースターの出力ポート内の出力圧力は、排出ポート着座荷重を超えて、排出ポートを排出プラグから離れた位置に移動するように促す、態様１６に記載のシステム。

【0059】

態様１８．トリップモード中に、制御要素およびダイヤフラム・アセンブリはベント位置を占める、態様１６および１７のいずれか１項に記載のシステム。

【0060】

態様１９．トリップモード中の第１のボリュームブースターの供給ポート着座荷重は、通常作動モード中の第１のボリュームブースターの供給ポート着座荷重より大きく、トリップモード中の第２のボリュームブースターの排出ポート着座荷重は、通常作動モード中の第２のボリュームブースターの排出ポート着座荷重より大きい、態様１６〜１８のいずれか１項に記載のシステム。

【0061】

態様２０．供給プラグに関連した弾性の供給構成要素と、排出プラグに関連した弾性の排出構成要素とをさらに備える、態様１６〜１９のいずれか１項に記載のシステム。

【0062】

態様２１．第１および第２のボリュームブースターのそれぞれに対して、供給ポート着座荷重および排出ポート着座荷重は通常作動モード中は同じである、態様１６〜２０のいずれか１項に記載のシステム。

【0063】

態様２２．第１および第２のボリュームブースターのそれぞれは、加圧空気の一次ソースおよび加圧空気の二次ソースに連結された供給ポート、およびアクチュエータの第１および第２の制御ポートのうちの１つに連結された出力ポートを画定する本体と、大気に連通するベントポートを画定するダイヤフラム・ハウジングと、位置決め装置の第１および第２の流体出口ポートのうちの１つに連結された制御信号ポートを画定するスプリングキャップとをさらに備える、態様１６〜２１のいずれか１項に記載のシステム。

【0064】

態様２３．第１および第２のボリュームブースターのそれぞれのダイヤフラム・アセンブリは、器具ダイヤフラム、フィードバック・ダイヤフラム、および器具ダイヤフラムとフィードバック・ダイヤフラムとの間に配置された穿孔スペーサを備え、フィードバック・ダイヤフラムは出力ポートに連通し、器具ダイヤフラムは制御信号ポートに連通する、態様１６〜２２のいずれか１項に記載のシステム。

【0065】

態様２４．第１および第２のボリュームブースターのそれぞれのダイヤフラム・ハウジングは、フィードバック・キャビティを含み、フィードバック・キャビティの中でダイヤフラム・アセンブリは可動に配置され、フィードバック・キャビティは、器具ダイヤフラムに隣接した第１の断面寸法、およびフィードバック・ダイヤフラムに隣接した第２の断面寸法を有し、第２の断面寸法は第１の断面寸法より大きい、態様１６〜２３のいずれか１項に記載のシステム。

【0066】

態様２５．排出ポート着座荷重の大きさは、出力ポート内に存在する出力圧力に比例して変化し、供給ポート着座荷重の大きさは、出力圧力に反比例して変化する、態様１６〜２４のいずれか１項に記載のシステム。

【0067】

態様２６．第１および第２のボリュームブースターのそれぞれは、トリムカートリッジによって担持され、カートリッジ供給ポートに向かって制御要素に付勢するために制御要素に係合する供給バネと、制御要素に向かって排出ポートに付勢するためにスプリングキャップとダイヤフラム・アセンブリとの間に配置された排出バネとをさらに備える、態様１６〜２５のいずれか１項に記載のシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】