特許 6205414 リニアアクチュエータを有する軸流流体弁

(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】6205414

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】リニアアクチュエータを有する軸流流体弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/12 20060101AFI20170914BHJP

   F16K 1/00 20060101ALI20170914BHJP

   F16K 31/44 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/12 A

   F16K1/00 F

   F16K31/44 D

【請求項の数】20

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-520417(P2015-520417)

(86)(22)【出願日】2013年6月26日

(65)【公表番号】特表2015-522143(P2015-522143A)

(43)【公表日】2015年8月3日

(86)【国際出願番号】US2013047756

(87)【国際公開番号】WO2014004601

(87)【国際公開日】20140103

【審査請求日】2016年4月13日

(31)【優先権主張番号】13/534,981

(32)【優先日】2012年6月27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】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100123319

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 武彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】シャーデ，ロス エー．

(72)【発明者】

【氏名】ジャックマン，フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】ボウマン，クリストファー イー．

(72)【発明者】

【氏名】ギュイ−ニュートン，シーン エム．

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン，シェーン エム．

(72)【発明者】

【氏名】コーリー，ブライアン ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ミラー，ジャスティン ダブリュ．

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４３１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３７６５４３８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９４７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 西独国特許出願公開第０３４０４２１９（ＤＥ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４９３８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １／００− １／５４

Ｆ１６Ｋ ３１／１２−３１／１６５；３１／３６−３１／４２

Ｆ１６Ｋ ３１／４４−３１／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセス流体が流れる入口と出口との間の通路と、内部へ延在し前記通路から流体的に隔離された穿孔とを画定する軸流弁本体と、
前記穿孔の隙間を通って延在するプラグステムと、前記プラグステムの第１端部と接続されるプラグと、前記プラグステムの第２端部と接続される連結バーとを備え、前記軸流弁本体および前記通路の軸方向と同軸である第１の軸に沿って移動可能なプラグ連結アセンブリと、
前記プラグ連結アセンブリのプラグを前記通路内の前記第１の軸に沿って移動させ前記通路を通る流体の流れを変える前記プラグ連結アセンブリの前記連結バーに作動可能に連結されたステムを有し、前記ステムは前記第１の軸とは異なる第２の軸に沿って移動するリニアアクチュエータと、
前記隙間に配置され前記通路と前記穿孔との間の密閉状態を維持し、且つ前記プラグステムの円滑な直線運動を可能にするパッキンと、
を備える装置。

【請求項2】

前記プラグ連結アセンブリの前記連結バーが前記軸流弁本体の前記穿孔内に配置され、前記穿孔内を移動する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記連結バーは、前記第１の軸と異なる第３の軸に沿った向きの縦軸を有し、前記第１の軸と略位置合わせされた方向に移動して前記プラグを移動させる、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記連結バーは、前記軸流弁本体に固定される支点に枢動可能に取り付けられる、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記リニアアクチュエータは、前記軸流弁本体の外面に固定される、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記軸流弁本体は、前記リニアアクチュエータを受け入れるために一体的に成形されたハウジングを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記第１の軸および前記第２の軸は略平行である、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記軸流弁本体は、前記入口および前記出口の間で一体構造を形成する、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記プラグ連結アセンブリの前記連結バーに作動可能に連結される第２のリニアアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記軸流弁本体は弁座を備え、前記リニアアクチュエータは、前記入口および前記出口の間の流体の流れを阻止するために前記弁座の方へ、前記入口および前記出口の間の流体の流れを可能にするために前記弁座から離れる方へ前記プラグ連結アセンブリの前記プラグを移動させる、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記軸流弁本体に連結され、前記プラグ連結アセンブリの前記プラグを受け入れるため前記第１の軸に沿って略位置合わせされたケージをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

プロセス流体が流れる入口と出口との間の通路と、内部へ延在し前記通路から流体的に隔離された穿孔とを画定する軸流弁本体と、
前記穿孔の隙間を通って延在し、前記軸流弁本体および前記通路の流体流路と略位置合わせされた第１の軸に沿って摺動可能に移動可能なプラグと、
プラグステムを介して前記プラグに作動可能に連結され、縦軸が前記第１の軸とは異なる第２の軸に沿った向きの連結バーであって、前記第１の軸と略位置合わせされた方向に移動し、前記プラグを移動させる連結バーと、
前記隙間に配置され前記通路と前記穿孔との間の密閉状態を維持し、且つ前記プラグステムの円滑な直線運動を可能にするパッキンと、
を備える装置。

【請求項13】

前記連結バーは前記穿孔を貫通して延在する、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記第２の軸は前記第１の軸に略垂直である、請求項１２に記載の装置。

【請求項15】

前記連結バーに作動可能に連結されたリニアアクチュエータをさらに備える、請求項１２に記載の装置。

【請求項16】

前記通路、前記入口、前記出口は前記第１の軸に沿って略位置合わせされた、請求項１２に記載の装置。

【請求項17】

前記プラグステムは前記通路内で前記第１の軸に沿って略位置合わせされている、請求項１２に記載の装置。

【請求項18】

軸方向を有する弁ステムと、
前記弁ステムの一端に連結され、前記弁ステムの前記軸方向と略位置合わせされた軸を有するプラグと、
前記弁ステムのもう一方の端に連結され、前記弁ステムの軸方向に垂直な軸方向を有する連結バーと、
前記連結バーに作動可能に接続され、前記連結バーを、前記弁ステムの軸方向に略平行な方向に直線的に移動させ、前記プラグおよび前記弁ステムは、軸流弁本体内に配置され、前記軸流弁本体を通る流体流路と略位置合わせされたリニアアクチュエータと、を備え
る装置。

【請求項19】

前記連結バーに作動可能に接続される第２のリニアアクチュエータをさらに備え、前記リニアアクチュエータは、前記弁ステムを介して前記プラグおよび前記連結バーを移動させ、前記軸流弁本体を通る流体の流れを変える第２のリニアアクチュエータをさらに備える、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記リニアアクチュエータは前記連結バーの先端部に作動可能に連結されている、請求項１９に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に軸流流体弁に関し、より詳細にはリニアアクチュエータを有する軸流流体弁に関する。

【背景技術】

【0002】

流体制御弁（例えば、スライディングステム弁、玉形弁、回転弁、バタフライ弁、ボール弁など）は、プロセス制御システムにおいて、プロセス流体の流れを制御するために使用され、弁の動作を自動化するためのアクチュエータ（例えば、ロータリアクチュエータ、リニアアクチュエータなど）を通常備える。これらの流体制御弁の中には、多くの用途において効果的であるがトレードオフを伴うものがある。例えば、バタフライ弁は大流量を効率的に制御するために使用することができるが、精度はさほど高くなく、その中のシール材はライフサイクルが短く温度範囲が狭いことが多い。一方、玉形弁は通常、非常に堅牢なトリムおよび精密な制御を提供するものの、既定のラインの大きさに対して流量が低いことが多い。

【0003】

インラインすなわち軸流流体制御バルブは、上述の流体制御弁の代替に使用される。軸流バルブの１つの利益は、軸流バルブは玉形弁の様式のトリムを組み込んでいるので、それがもたらす利点を有するということである。具体的には、軸流弁において、このトリムは、効率を上げ、ノイズや乱れによるエネルギー損失を低減させるように流体流路に対して方向づけられうる。既知の軸流弁の中には、弁本体の外面に取り付けられ、出力軸（例えば、ステム、スピンドルなど）が弁の流体流路に略垂直に向くように配置されるアクチュエータを備えるものがある。アクチュエータの出力軸は、通常、ラックオンラック、ラック・ピニオンまたは同様のギアアセンブリを介して弁本体内で流れ制御部材（例えば、プラグ）に接続される。アクチュエータは、弁座リングに対し弁を通る流体の流れを可能にするまたは阻止する開放位置と閉鎖位置との間で弁本体内の流れ制御部材を移動させる。

【0004】

これらの既知の軸流流体弁においては、アクチュエータのステムの動きが弁を通る流体の流路に略垂直であるため、外付けされたアクチュエータの構成には追加の空間が必要な可能性があり、実際問題として、空間は非常に限られていることが多い。さらに、多くの既知の軸流流体弁は、作動およびシーリング（例えば、ガスケット、パッキン、シールリング）に問題を有する。これらの既知の軸流流体弁は、流体流路内でアクチュエータおよびトランスミッションをよく使用するが、結果的に、加圧プロセス流体からギアやその他の作動要素を保護するために大量のシール材やガスケットを必要とする。例えば、既知の軸流弁の中には、アクチュエータからの動きをプラグの直線運動に移すために複雑なギアボックスを使用するものがある。通常、ギアボックスは流体流路にあり、そのためプロセス流体がギアボックスに入り込むのを防ぐため大量のシール材が必要となる。このように大量のシール材を要する多くの可動部品を有する軸流流体弁を作動させると、弁本体の外に流体が漏れてしまう可能性が非常に増し、製造や維持コストが増加してしまう。

【発明の概要】

【0005】

例示的な装置は、入口と出口との間の通路を画定する軸流弁本体を含む。該装置例は該軸流弁本体に対しておよび該通路と略位置合わせされた第１の軸に沿って移動可能なプラグ連結アセンブリを含む。該装置例は、少なくとも該プラグ連結アセンブリの一部分を該通路内の該第１軸に沿って移動させ該通路を通る流体の流れを変えるプラグ連結アセンブリに作動可能に連結されたステムを有するリニアアクチュエータを含む。該リニアアクチュエータのステムは該第１の軸とは異なる第２の軸に沿って移動する。

【0006】

もう１つの例において、本明細書に記載の装置は、入口と出口との間の通路を画定する軸流弁本体を含む。プラグは、該軸流弁本体に対しておよび該通路の流体流路と略位置合わせされた第１の軸に沿って摺動可能に移動可能である。連結バーは、該プラグに作動可能に連結され、該連結バーの縦軸は、該第１の軸とは異なる第２の軸に沿った向きになっている。該連結バーは、該第１の軸と略位置合わせされた方向に移動し、該プラグを移動させる。

【0007】

さらに別の例において、装置は弁ステムと、該弁ステムの一端に作動可能に接続されるプラグを有する。該プラグは該弁ステムと略位置合わせされた軸を有する。連結バーは、該ステムのもう一方の端に作動可能に接続される。リニアアクチュエータは、該連結バーに作動可能に接続され、該連結バーの少なくとも一部分を、該弁ステムの軸に略平行な方向に移動させる。該プラグおよび弁ステムは、軸流弁本体内に配置され、該軸流弁本体を通る流体流路と略位置合わせされる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の教示に係る軸流流体制御弁例の断面図である。

【図2】図１の軸流流体制御弁例の斜視断面図である。

【図3】１つのリニアアクチュエータおよび揺り軸連結バーを備える軸流流体制御弁の別の例の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

特定の例を、上述した図面に図示し、以下に詳細に説明する。これらの例の説明において、同一または同様の要素を示すために同一または同様の参照番号が用いられる。図面は必ずしも一定に拡大縮小されておらず、図面の特定の特徴および特定の図は、明瞭性および／または簡潔性を期するために縮尺比または概略図において誇張して図示されうる。また、本明細書に亘って一部の例が説明される。任意の例の任意の特徴が、他の例の他の特徴に含まれても、それらの代替物になっても、あるいはそれらと組み合わせられてよい。

【0010】

本明細書に記載の例示的な軸流流体弁は、弁のノイズを減らし、乱れた流体の流れを減少させ、流量を増やすために軸方向に位置合わせされた通路を提供し、配管システム内で軸流弁を収容するために必要とされる全体的な寸法を小型化し、大量のシール材およびガスケットを必要とする流れ内の作動要素を大幅に削減し、より小型のポンプおよび配管の使用を可能にするため流れ効率を向上させる。一般に、本明細書に記載の例示的な軸流流体弁は、プラグ連結アセンブリを介して、１つ以上のリニアアクチュエータ（例えば空気圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ）に作動可能に連結された玉形弁様式のトリム（例えば、プラグおよび弁座リング）を使用することが可能になる。プラグ連結アセンブリの一部分は、多くの既知の軸流流体弁に共通して見られる潜在的な漏れ経路を削減、除去するように、バルブ本体の穿孔内に延在して貫通する。

【0011】

本明細書に記載される軸流流体弁の一例は、弁の流体流路からオフセットされ流体的に隔離され、プラグ連結アセンブリ（例えば、ステムおよび連結バー）に作動可能に連結されている（例えば、接続されている）リニアアクチュエータを含む。プラグ連結アセンブリの一部分（例えば、連結バー）は、弁本体に延在して貫通し、流体流路からプラグ連結アセンブリを流体的に隔離する穿孔すなわち開口部内で摺動可能に移動できる。少なくとも、プラグ連結アセンブリの一部分が流体流路に軸方向に整列し、それにより制約が少なくなり、弁の通路を通る流れの乱れが減ることにより、流れの効率が大幅に上がる。

【0012】

具体的には、本明細書に記載の例示的な軸流流体弁において、軸流弁本体は、弁本体に延在しまたは貫通する穿孔すなわち開口部を含む。この穿孔すなわち開口部は軸流弁内の
流体通路から流体的に隔離され、アクチュエータステムの直線運動を軸流弁内のプラグのステムに移動させる連結バー（例えば、接続ロッド、揺り軸棒など）を受け入れるように構成されている。連結バーは、弁本体の流体流路の外側に配置された少なくとも１つのリニアアクチュエータのステムに作動可能に接続することができ、また穿孔すなわち開口部を横断している隙間を通ってプラグステムにも接続される。プラグステムはパッキンを介して隙間に密閉されている。

【0013】

例示的な弁本体は、流体の流れを穿孔すなわち開口部の回りに、そして連結バーを弁本体の流体通路内に案内することにより、圧力境界を通り抜け隔離されるようにすることができる。作動時、連結バーは、弁トリム要素の弁本体の通路内の動きが沿う軸とは異なる軸に沿って移動するリニアアクチュエータのステムからの直線の動きを移す。例えば、プラグのステムおよびリニアアクチュエータのステムの動きが沿う軸は平行であるが、オフセットされうる（すなわち同軸ではない）。

【0014】

本明細書に記載の例は、軸流流体弁の可動要素の比較的大部分を、流体流路または流の外に配置することが可能で、それにより必要とされるシール材およびガスケットの個数が大幅に削減される。さらに、本明細書に記載の例示的な軸流流体弁は、アクチュエータが流体流の外側に配置されうるため、シール不良による漏れが低減する。本明細書に記載の例示的な軸流流体弁はまた、配管システム内にプラグ連結アセンブリを収容するために要する全体寸法を小さくし、それにより例示的な軸流流体弁がより小型のポンプや配管と共に使用可能になる。

【0015】

本明細書に記載の例示的な軸流流体弁において、弁本体は、連結バーが弁本体の流体通路内の圧力境界にさらされることなく弁本体内に入り込みまたは貫通することができるように構成されているため、１つのパッキンおよびガスケットを、プロセス流体から連結バーおよびアクチュエータを切り離すために使うことができる。本明細書に記載の軸流弁本体およびプラグ連結アセンブリは軸流流体弁を作動させるのに必要な可動部品の数を大幅に削減する。そのため、プラグアセンブリおよび外付けリニアアクチュエータは製造および加工要件を大幅に簡略化し、軸流流体弁を製造するコストも削減する。さらに、より少ない可動部品を有することで、本明細書に記載の例示的な軸流流体弁は機械的不良および作動時の漏れの可能性を大幅に削減する。

【0016】

図１は、本明細書に記載される軸流流体制御弁１００の一例の断面図を示す。軸流流体制御弁１００は第１弁本体部１０２、第２弁本体部１０４、プラグ連結アセンブリ１０６、第１リニアアクチュエータ１０８ａおよび第２リニアアクチュエータ１０８ｂを含む。弁本体部１０２および１０４は連結され、軸流流体制御弁１００が、流体プロセスシステム（例えば、分配配管システム）に設置される際に入口１１２および出口１１４の間の流体流路を提供する通路１１０を画定する。場合によっては、第１弁本体部１０２および第２弁本体部１０４は、実質的に単一の要素または構造として軸流流体制御弁１００を画定するために一体的に形成することができる。

【0017】

第１弁本体部１０２は、入口１１２に第１フランジ１１６を備え、第２弁本体部１０４の第３フランジ１２０に第２フランジ１１８を着脱可能に連結されて備える。第１弁本体部１０２の第２フランジ１１８および第２弁本体部１０４の第３フランジ１２０はフランジ留め具（例えば、ボルト）１２２を介して連結されている。その他の例では、第２フランジ１１８および第３フランジ１２０はその他の適切な締結機構を用いて着脱可能に連結することができる。第２弁本体部１０４も、出口１１４に第４フランジ１２４を備える。作動時、第１弁本体部１０２の第１フランジ１１６は上流パイプ１２６に連結され、第２弁本体部１０４の第４フランジ１２４は下流パイプ１２８に連結されうる。

【0018】

図１に示す例では、軸流流体制御弁１００は第１（閉鎖）位置にある。軸流流体制御弁１００は上流パイプ１２６を経由する上流供給源と下流パイプ１２８を経由する下流供給源の間の流体流路に置かれる。プロセス流体は、例えば天然ガスなどの任意のプロセス流体を含んでよい。作動時、プラグ連結アセンブリ１０６は、入口１１２と出口１１４との間の流体の流れを阻止する第１位置（例えば、閉鎖位置）と入口１１２と出口１１４との間で流体の流れを可能にする第２位置（例えば、不図示の開放位置）の間で作動する。

【0019】

図１に示す軸流流体制御弁１００の例において、プラグ連結アセンブリ１０６は、プラグ１３０、プラグステム１３２、連結バー１３４を備える。例に示すように、プラグステム１３２は第１端部１３６でプラグ１３０に連結し、第２端部１３８で連結バー１３４に連結している。場合によっては、プラグステム１３２は実質的に単一の要素または構造としてプラグ１３０と一体的に形成することができる。図示される例では、プラグ１３０およびプラグステム１３２の一部分は、両者の縦軸がほぼ軸方向に整列されるように（すなわち同軸に）つまり、通路１１０の縦軸１４０およびそこを流れる流体流れに略平行に通路１１０内に配置される。

【0020】

本例において、第２弁本体部１０４は通路１１０に略垂直の方向に第２弁本体部１０４を通って延在する穿孔１４２を備える。穿孔１４２は、内壁面１４４および外壁面１４６を有する。穿孔１４２の内壁面１４４は、通路１１０内のプロセス流体から流体的に隔離されている。プロセス流体は通路１１０を通過し、穿孔１４２の外壁面１４６の周辺を流れる。穿孔１４２は第２弁本体部１０４に通って延在し、連結バー１３４を受け入れる大きさになっており、以下でさらに詳細に説明されるように、縦軸１４０に沿った連結バー１３４の移動を可能にする。

【0021】

図２でさらに明確に示すように、穿孔１４２は外壁面１４６によって通路１１０から流体的に隔離されている。このように通路１１０は、軸流流体制御弁１００内で穿孔１４２のいずれかの側に迂回させ、穿孔１４２は軸流流体制御弁１００の外側の環境にむきだしになっている。この例では、穿孔１４２は長方形であるが、他の例では穿孔１４２は、円形、楕円形、半楕円形であっても、あるいは連結バー１３４を受け入れることが可能な他のどのような形状であってよい。

【0022】

穿孔１４２の外壁面１４６は軸流流体制御弁１００の通路１１０内の摩擦を低減させ、ひいては乱れを低減させるような形状とすることができる。図１、図２で示すように、第２弁本体部１０４もまた穿孔１４２の外壁面１４６から外に延在する円錐状の突出部または円錐体１４８を含む。円錐体１４８は乱れを削減あるいは軽減させるため、ひいては流れの効率を上げ、乱れやノイズによるエネルギー損失を削減するために形成される。場合によっては、円錐体１４８は、実質的に単一の要素または構造として第２弁本体部１０４と一体的に形成することができる。

【0023】

図１、図２に示す例において、プラグステム１３２は穿孔１４２の隙間１５０を通って延在する。隙間１５０は、通路１１０と穿孔１４２の間の密閉状態を維持するためのパッキン１５２を含み、プラグステム１３２の円滑な直動運動を可能にする。パッキン１５２は、水密シールを形成しプロセス流体が通路１１０から穿孔１４２に漏れるのを防ぐためにパッキン１５２を圧迫することができるグランドナット１５４により適所に固定される。

【0024】

この例では、軸流流体制御弁１００は、ガスケット（例えば、シール材）１５６および１５７、ケージ１５８をさらに備える。ガスケット１５６および１５７は、第１弁本体部１０２の第２フランジ１１８と第２弁本体部１０４の第３フランジ１２０の間にあるケージ１５８のいずれかの側面に配置される。ケージ１５８は外側に延在し、通路１１０の流
体流路内に軸方向に配置される。プラグ１３０はケージ１５８内で摺動可能で、ケージ１５８内に密着するような大きさに形成される。図に示した例では、圧縮リング１６０はプラグ１３０とケージ１５８の間にはめ込まれる。

【0025】

弁座リング１６２は、入口１１２に隣接する第１弁本体部１０２の内面に作動可能に接続されている。弁座リング１６２は、プラグ１３０のテーパ面１６６を受け入れるためのフランジ部１６４を有する。作動時、プラグ１３０は、第１弁本体部１０２および第２弁本体部１０４を通る流体の流れを制限あるいは阻止するために弁座リング１６２に向かう第１の方向、第１弁本体部１０２および第２弁本体部１０４を通る流体の流れを可能にする、あるいは増加させるために弁座リング１６２から離れる第２の方向に移動する。

【0026】

プラグ１３０は、通路１１０内の流体流とケージ空洞部１７０のプラグ１３０の後方の領域間の圧力のバランスを取るための穴１６８ａおよび１６８ｂを有する流れ制御部材である。他の例では、プラグ１３０は、ゲージ空洞部１７０のプラグ１３０後方の圧力のバランスを取るために２つより増減する数の穴を有することができる。さらに他の例では、プラグ１３０は、不平衡プラグなどの任意の他の流れ制御部材であってもよい。

【0027】

プラグ連結アセンブリ１０６を第１位置と第２位置の間で移動させるために、連結バー１３４は第１リニアアクチュエータ１０８ａおよび第２リニアアクチュエータ１０８ｂに作動可能に接続されている。連結バー１３４は縦軸１７２に沿った向きで穿孔１４２内に配置され、穿孔１４２を貫通して延在する。図に示した例では、連結バー１３４は通路１１０の圧力境界の外にある。

【0028】

この例では、第１および第２リニアアクチュエータ１０８ａおよび１０８ｂは空気式（加圧ガスにより作動）である。空気式アクチュエータは、例えば、天然ガスなどの揮発性プロセス流体を伴う用途に有利でありうる。しかしながら、その他の例では、第１および第２リニアアクチュエータ１０８ａおよび１０８ｂは、例えば、油圧アクチュエータ、電動アクチュエータ、機械式アクチュエータ、電気機械アクチュエータ、圧電アクチュエータなど、任意のタイプのリニアアクチュエータ、あるいはその他の適切なアクチュエータまたは駆動部材であってよい。

【0029】

この例では示される軸流流体制御弁１００において、リニアアクチュエータ１０８ａおよび１０８ｂは、加圧シリンダ１８０ａおよび１８０ｂ、アクチュエータステム１８２ａおよび１８２ｂをそれぞれ備える。アクチュエータステム１８２ａおよび１８２ｂは連結バー１３４の先端にあるアダプタ１８４ａおよび１８４ｂを介して連結バー１３４に連結されている。図に示した例では、アダプタ１８４ａおよび１８４ｂは、締結具１８６ａからｄ（例えば、ボルト）により連結バー１３４に着脱可能に連結される。他の例では、アダプタ１８４ａおよび１８４ｂは、任意のその他の適切な締結機構を用いて連結バー１３４に着脱可能に連結することができる。さらに別の例において、ステム１８２ａおよび１８２ｂは、アダプタ１８４ａおよび１８４ｂなしに直接連結バー１３４に着脱可能に連結してもよい。

【0030】

作動中、圧縮ガスが加圧シリンダ１８０ａおよび１８０ｂを充たしステム１８２ａおよび１８２ｂを弁座リング１６２の方へ追いやる。リニアアクチュエータ１０８ａおよび１０８ｂは、通路軸１４０に略平行であるが、通路軸１４０に対してオフセットされる（すなわち非同軸である）軸１８８ａおよび１８８ｂに沿った向きになっている。ステム１８２ａおよび１８２ｂは、通路軸１４０にと略位置合わせされた軸に沿って直線的に連結バー１３４を移動させる。本例において、連結バー１３４は、接続ロッドとして作用し、プラグステム１３２およびひいてはプラグ１３０を弁座リング１６２へ向かうあるいは離れる方へ移動させ、入口１１２と出口１１４との間の通路１１０を通過する流体流を変化さ
せる。

【0031】

例示的な第１弁本体部１０２、第２弁本体部１０４および／またはプラグ連結アセンブリ１０６は、例えば、鋳鉄、炭素鋼、例えばステンレス鋼、高ニッケル鋼などの耐食材料などの任意の適切な材料、および／または任意のその他の適切な材料、またはそれらの組み合わせから成るいずれかの適切な材料から製造することができる。

【0032】

図３は、別の例の軸流流体制御弁３００の断面図を示す。軸流流体制御弁３００は第１弁本体部３０２、第２弁本体部３０４、プラグ連結アセンブリ３０６、リニアアクチュエータ３０８を含む。第１弁本体部３０２および第２弁本体部３０４は連結され、軸流流体制御弁３００が、流体プロセスシステム （例えば、分配配管システム）に設置される際、入口３１２と出口３１４との間の流体流路を提供する通路３１０を画定する。

【0033】

示される例では、軸流流体制御弁３００は第２（開放）位置にある。軸流流体制御弁３００は上流パイプ３１６を経由する上流供給源と下流パイプ３１８を経由する下流供給源の間の流体流路に置かれる。作動時、プラグ連結アセンブリ３０６は、入口３１２と出口３１４との間の流体の流れ３１９を阻止する第１位置（例えば、不図示の閉鎖位置）と入口３１２と出口３１４との間で流体の流れ３１９を可能にする第２位置（例えば、開放位置）の間で作動する。

【0034】

例示的なプラグ連結アセンブリ３０６は、プラグ３２０、ステム３２２、連結バー３２４、ピンインスロット（スロットにピンが入った）ジョイント３２６、ジョイント３２８、旋回軸すなわち支点３３０を備える。例に示されるように、ステム３２２は第１端３３２でプラグ３２０に連結されている。プラグ３２０およびステム３２２の一部分は、両者の縦軸がほぼ軸方向に整列されたように（すなわち同軸に）あるいは、通路３１０の縦軸３３４およびそこを流れる流体流れに略平行に通路３１０内に配置される。

【0035】

この例では、第２弁本体部３０４は、第２弁本体部３０４内に広がる空洞部３３６を有する。空洞部３３６は、連結バー３２４、ピンインスロットジョイント３２６および支点３３０を受け入れる。支点３３０は空洞部３３６の内壁３３８に連結した旋回軸の連結部である。

【0036】

空洞部３３６は、空洞部の外壁３４０によって通路３１０から流体的に隔離される。通路３１０は、空洞部３３６のいずれかの側部および下を迂回し、空洞部３３６の内部は軸流流体制御弁３００の外側の環境に露出される。

【0037】

ステム３２２は空洞部３３６の壁にある隙間３４２を横切って通る。隙間３４２は、通路３１０内部のプロセス流体と空洞部３３６の間の密閉状態を維持するためにパッキン３４４を備える。パッキン３４４は、水密シールを形成しプロセス流体が通路３１０から空洞部３３６に漏れるのを防ぐためにパッキン３４４を圧迫するグランドナット３４６により適所に固定される。

【0038】

図に示した例では、軸流流体制御弁３００はガスケット３４８および３４９（例えば、シール材）およびケージ３５４をさらに備える。ガスケット３４８および３４９は、第１弁本体部３０２の第２フランジ３５０と第２弁本体部３０４の第３フランジ３５２の間にあるケージ３５４のいずれかの側面に配置される。ケージ３５４は、通路３１０の流体流路内に軸方向に延在する。弁座リング３５６は出口３１２に隣接する第１弁本体部３０２の内面に作動可能に接続される。弁座リング３５６は、プラグ３２０を受け入れるためフランジ部３５８を有する。作動時、プラグ３２０は、第１弁本体部３０２および第２弁本体部３０４を通る流体の流れを制限あるいは阻止するために弁座リング３５６に向かう第
１の方向、第１弁本体部３０２および第２弁本体部３０４を通る流体の流れを可能にする、あるいは増加させるために弁座リング３５６から離れる第２の方向に移動する。

【0039】

ステム３２２の第２端部３６０は、ピンインスロットジョイント３２６（例えば、ハーフジョイント）により連結バー３２４の端部に枢動可能、摺動可能に取り付けられる。図に示した例では、連結バー３２４はスロット３６２を含み、その中で連結バー３２４およびステム３２２がピン３６４（例えば、ペッグ、ノブなど）により接続される。連結バー３２４は支点３３０により空洞部３３６の内壁３３８に枢動可能に取り付けられる。

【0040】

プラグ連結アセンブリ３０６を第１位置（閉鎖）および第２位置（開放）間で移動させるために、連結バー３２４は、ジョイント３２８によりリニアアクチュエータ３０８に枢動可能に接続される。図に示した例では、アクチュエータ３０８は、加圧シリンダ３６６およびアクチュエータステム３６８を含む。アクチュエータステム３６８は、ヒンジ３７２により中間棒３７０に枢動可能に連結され、中間棒３７０はジョイント３２８により連結バー３２４に枢動可能に連結される。その他の例では、アクチュエータステム３６８および連結バー３２４は、任意のその他の適切な機構により摺動可能、枢動可能に取り付けることができる。

【0041】

図に示した例では、作動中、圧縮ガスが加圧シリンダ３６６を充たしアクチュエータステム３６８を外側方向（すなわち弁座リング３５６の方）へ追いやる。リニアアクチュエータ３０８は、通路軸３３４に略平行であるが、通路軸３３４に対してオフセットされる（すなわち非同軸である）軸３７４に沿って向いている。アクチュエータステム３６８は、中間棒３７０を介して、空洞部３３６内の支点３３０の回りを旋回する連結バー３２４を移動させる。その結果、連結バー３２４は、ステム３２２およびプラグ３２０を弁座リング３５６から離れるように移動させ通路３１０を開き、弁本体部を通り入口３１２から出口３１４へ流れる流体の流れを可能にする。この例では、連結バー３２４はレバーまたは揺り軸として作用し、アクチュエータ３０８からの直線運動をプラグ３２０内の直線運動に移す。

【0042】

本明細書に記載の例示的な軸流流体制御弁１００および３００は、軸流弁を収納するために求められる全体の寸法を有利に小型化し、多くのシール材およびガスケットを要する流れの中の作動要素の個数を大幅に減らし、流れの効率を向上させる。また、例示的な軸流流体制御弁１００および３００は、作動要素が流体流の圧力境界の外に配置されるため、望まない漏れを低減させる。さらに、例示的な軸流流体制御弁１００および３００は、可動部品の個数が大幅に削減されているため、製造および保守の費用が大幅に削減される。また、本書に記載の例示的な弁は、入口と出口との間に軸方向に整列された通路を備え、弁を通る最小限の制限流路を提供する。

【0043】

特定の例示的な装置を本明細書に記載したが、本願の包含する範囲はそれらに限定されない。そうではなく、本願は、字義通りまたは等価物の原則下、本願の特許請求の範囲に適正に含まれる全ての方法、装置、および製品を包含する。

【図1】

【図2】

【図3】