JP5155656B2 - アクチュエータケーシング - Google Patents

Description

本願は、流体制御器具に関し、より詳しくは、バルブ本体に配置された流体調整器とともに使用するための鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングに関するものである。

本願は、２００４年７月２３日に出願された米国合衆国仮出願60/590,741の出願日の利益を主張する。

プロセス制御プラントまたはプロセス制御システムは、しばしば、例えば、液体、気体などのプロセス流体の流量と圧力を制御するために、流体制御器具（例えば、制御バルブ、圧力調整器など）を使用する。特に重要な流体バルブの利用分野は、天然ガスの分配と搬送に関するものである。一般的に、天然ガスの分配システムの大部分は、比較的高圧で比較的大量のガスを搬送および分配するように形成されている。ガスが比較的高圧で搬送されると、所望のガス容積を搬送するのに必要な流量が減少され、このように、配管による規制やバルブによる規制などによって引き起こされる搬送効率の低下（例えば、圧力損失）を最小にする。

天然ガス分配システムで使用される流体バルブは、比較的高圧のガスを制御しなければならないことに加えて、その天然ガスの周囲や雰囲気への漏れ量を最小にするか又は漏れがないようにしなければならない。流体バルブから天然ガスが漏れると、例えば、爆発や火災や窒息のような危険な状態に結び付くことになる。

このように、流体バルブ本体を通る天然ガスの流量を制御するために使用されるアクチュエータは、天然ガスの分配に伴う高圧に耐えるように設計しなければならない。さらに、そのアクチュエータは、たとえ漏れることがあったとしても、周囲には殆どガスが漏れないようにしなければならない。その結果、アクチュエータのために使用されるケーシングは、一般的に高強度であって、周囲へのガスの漏れ量が最小であるか、又は漏れがないように設計される。

天然ガス制御器具（例えば、減圧調整器）とともに使用されるいくらかのアクチュエータケーシングは、鍛造鋼ケーシング半割体を使用している。鋼のアクチュエータケーシングは比較的高強度であって、比較的長い間、極めて高い圧力にも耐えることができる。さらに、鋼のアクチュエータケーシングは実質的に非多孔質であるから、その結果、ガスが周囲に漏れないように制御する必要がない。ところが、鋼のアクチュエータケーシングは極めて安全で、幅広い制御圧にわたって性能が信頼できる一方、極めて価格が高く、多くの低圧ガスの分配に使用するには重すぎる。例えば、天然ガス分配システムにおける天然ガスの制御は、一般的に、搬送箇所または使用箇所の近くでは低圧にする必要がある。

鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは、ガス分配システム内で低圧ガスを制御する流体バルブを提供するために使用される。鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは比較的安価であるが、一般に多孔質であって、ケーシングの壁に割れ目がある。孔や割れ目があると、使用するために高い安全ファクター（すなわち、作動圧力に対する最大圧力比または爆発圧力比を大きくすること）を必要とし、壁の厚みも大きくする必要がある。いくらかの鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは、４から１もの高い安全ファクターを必要とする。壁の厚みが大きくなると、より多くの材料を必要とし、鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの重量とコストを増大させてしまう。

さらに、鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの孔は、二次加工プロセスにより密封されるべき半割体が必要である。よく知られたプロセスは、例えば、接着剤または密封剤を鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシング半割体に充填する方法である。しかし、そのような二次加工プロセスはコストが高くつき、生産量の減少に結びつきやすい（すなわち、搬送バルブを使用するいくらかの部分は十分に密封することができない）。

本発明は、低コストで重量が軽く、安全性と生産性に優れたアクチュエータケーシングを提供することにある。

本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは、一般的な鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングに比べて、相当軽量化しうる。特に、本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングを製造するために使用される材料と加工技術によれば、実質的に非多孔質で非鉄製で、鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングより実質的に延性があるケーシングを提供できる。本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの実質的な延性は（非多孔質の特性とともに）、設計上の安全ファクター（すなわち、アクチュエータケーシングの作動圧力に対する最大安全圧力の比）を相当量低減する。

例えば、鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングを設計するとき、一般的には、約４ないし１の安全ファクターが使用される。しかし、本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは約１．５ないし１の安全ファクターを使用することができる。

本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングにおける低い安全ファクターによれば、鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングに比べて相当壁の厚みが薄いアルミニウム製のアクチュエータケーシングを製造することができる。壁の厚みが薄くなると、性能が同等の鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングに比べて相当使用材料が少なくてすむ（相当重量が軽くなる）アクチュエータケーシングを提供できる。鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングに比べて重量が軽くなるということのほかに、本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは、実質的に非多孔質であり、（公知の鋳造アルミニウム製のアクチュエータケーシングについて一般的に使用されているような）二次的密封加工プロセスは必要とされない。

さらに、本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングは、金属および合金用の統一番号システム（ＵＮＳ）の標準Ａ９２０１４アルミニウムで形成される、アメリカ合衆国機械学会（ＡＳＭＥ）の標準ＳＢ２４７ＣＬ．Ｔ４に従う材料を使用して製造することができる。そのように、ＡＳＭＥに従う材料を使用することで、世界中の多くの市場における鍛造アルミニウム製のアクチュエータを使用する利用分野における承認プロセスを大いに単純化することができる。例えば、上記の材料（すなわち、ＡＳＭＥＳＢ２４７ＣＬ．Ｔ４）はＡＳＭＥボイラーコードに合致するものであり、本発明の鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの承認プロセスを大いに単純化する。

図１には、流体バルブとともに使用するための参照番号１００で指し示す鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例が示されている。鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシング１００は、上部アクチュエータケーシング半割体１０２と下部アクチュエータケーシング半割体１０４を有している。用語「上部」と「下部」は、アクチュエータケーシング１００の２個の半割体を識別するためだけに使用されるものであり、アクチュエータケーシング１００が使用される方法を限定することを意図したものではない。例えば、アクチュエータケーシング１００は、特別の分野での必要性を満たすように、好ましい向きに装着することができる。以下、アクチュエータケーシング半割体１０２と１０４は、それぞれ、「上部アクチュエータケーシング半割体」および「下部アクチュエータケーシング半割体」と呼ぶことにする。

上部アクチュエータケーシング半割体１０２と下部アクチュエータケーシング半割体１０４は、締結具１１０を介してフランジ部分１０６と１０８において密封して連結されている。締結具１１０は、例えば、ナット、ボルト、座金のような適切な締結メカニズムである。

下部アクチュエータケーシング半割体１０４は、図２に示すように、アクチュエータケーシング１００をバルブ本体に（例えば、ボルトにより）固定することができる装着フランジ部分１１２を有している。装着フランジ部分１１２は、アクチュエータケーシング１００を複数の異なるバルブ本体のいずれかの部分に固定することができる孔または開口のパターン１１４を有している。下部アクチュエータケーシング半割体１０４は、また、図２に詳細に示すように、アクチュエータケーシング１００とバルブ本体の位置を調整して連結し、バルブトリムの作動をガイドし、アクチュエータケーシング１００がバルブ本体を密封してシールすることを容易にするハブ部分１１６を有している。

図２は、図１において参照番号１００で指し示す鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例を使用するガスバルブ２００の一実施例の断面図である。図２は、アクチュエータケーシング１００、バルブ本体２０２およびバルブトリム２０４の間の関係を示している。バルブ本体２０２およびバルブトリム２０４は、公知または他の適当なバルブ本体およびバルブトリムからなるものであり、本明細書においてはさらに記載しない。図２に示すように、ダイアフラム２０６およびダイアフラム板２０８は、アクチュエータケーシング１００内に配置されている。

図３は、図１において参照番号１００で指し示す鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例の上部アクチュエータケーシング半割体１０２を示している。図３に示すように、上部アクチュエータケーシング半割体１０２は、フランジ部分１０６の周縁部に離間して配置された複数の開口３０２を有している。第一アングル壁部分３０４は、フランジ部分１０６と肩部分３０６の間にわたって伸びている。肩部分３０６は、ダイアフラム板２０８および／又はダイアフラム２０６をサポートおよび／又は停止することができる機械的サポートまたは機械的ストッパとして作用する。第一アングル壁部分３０４の深さおよび角度は、ダイアフラム２０６の好ましい作動範囲を得、および／又はアクチュエータケーシング１００の使用中にダイアフラム２０６に付加される応力を制御するように選択することができる（図１参照）。上部アクチュエータケーシング半割体１０２は、また、バルブトリム２０４および／又は偏倚スプリング（図示せず）の作動をガイドするために使用されるハブ３０８を有している。

図４は、図３の上部アクチュエータケーシング半割体１０２の平面図であり、図５は、図３の上部アクチュエータケーシング半割体１０２の断面図である。

図６は、図１において参照番号１００で指し示す鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例の下部アクチュエータケーシング半割体１０４を示している。下部アクチュエータケーシング半割体１０４は、図１に示す締結具１１０を受け入れることができる複数の開口６０２を有している。

図７は、図６の下部アクチュエータケーシング半割体１０４の平面図であり、図８は、図６の下部アクチュエータケーシング半割体１０４の断面図である。

例えば、修理に利用する場合、上部アクチュエータケーシング半割体１０２と下部アクチュエータケーシング半割体１０４は、腐食などからそのアクチュエータケーシング半割体１０２と１０４を保護するために陽極処理が施される。

本発明の物品、その製造方法、及びその製造装置の実施例を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施例に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された文言どおりのもの及びその文言と均等なものは、本発明の技術的範囲に含まれる。

図１は、流体バルブとともに使用するための鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例の概略図である。 図２は、図１に示す鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例を使用するガスバルブの一実施例の断面図である。 図３は、図１に示す鍛造アルミニウム製のアクチュエータケーシングの一実施例の上部アクチュエータケーシング半割体を示す概略図である。 図４は、図３に示す上部アクチュエータケーシング半割体の平面図である。 図５は、図３に示す上部アクチュエータケーシング半割体の断面図である。 図６は、図１に示す鍛造アルミニウム製アクチュエータケーシングの一実施例の下部アクチュエータケーシング半割体を示す概略図である。 図７は、図６に示す下部アクチュエータケーシング半割体の平面図である。 図８は、図６に示す下部アクチュエータケーシング半割体の断面図である。

符号の説明

１００ アクチュエータケーシング
１０２ 上部アクチュエータケーシング半割体
１０４ 下部アクチュエータケーシング半割体
１０６ フランジ部分
１０８ フランジ部分
１１０ 締結具
１１２ 装着フランジ部分
１１４ 孔または開口のパターン
１１６ ハブ部分
２００ ガスバルブ
２０２ バルブ本体
２０４ バルブトリム
２０６ ダイアフラム
２０８ ダイアフラム板
３０２ 開口
３０４ 第一アングル壁部分
３０６ 肩部分
３０８ ハブ
６０２ 開口

Claims (6)

1. バルブとともに使用する非多孔質で非鉄製のアクチュエータケーシングであって、
   鍛造アルミニウム製の第一ケーシング部分、
   鍛造アルミニウム製の第二ケーシング部分、および、
   当該第一ケーシング部分と当該第二ケーシング部分とを連結する少なくとも一つの締結具を含み、
   少なくとも一つの開口を備えた第一フランジが、当該第一ケーシング部分の周りに備えられており、
   少なくとも一つの開口を備えた第二フランジが、当該第二ケーシング部分の周りに備えられており、
   当該締結具が、当該第一フランジおよび当該第二フランジの各々が有する開口を介して、当該第一ケーシング部分と当該第二ケーシング部分とを連結し、
   当該第一ケーシング部分と当該第二ケーシング部分とが連結された時に、当該アクチュエータケーシングは、１を超え、かつ２未満の安全ファクターを有し、および、
   当該第一ケーシング部分および当該第二ケーシング部分は、密封して連結されている、ことを特徴とするアクチュエータケーシング。
2. 前記第一ケーシング部分および前記第二ケーシング部分が、アメリカ合衆国機械学会(ＡＳＭＥ)の標準ＳＢ２４７ ＣＬ. Ｔ４に従ったものである請求項１に記載のアクチュエータケーシング。
3. 前記第一ケーシング部分および前記第二ケーシング部分が、前記第一ケーシング部分および前記第二ケーシング部分と前記バルブの他の部分との位置を調整するためのハブをさらに含む請求項１に記載のアクチュエータケーシング。
4. 前記第一ケーシング部分が、背面部分およびアングル部分をさらに含む請求項１に記載のアクチュエータケーシング。
5. 前記背面部分が、ダイアフラムのためのストッパとして作用する請求項４に記載のアクチュエータケーシング。
6. 前記アングル部分の大きさと傾斜によって、ダイアフラムの移動量が制限される請求項４に記載のアクチュエータケーシング。

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