JP7019802B2 - 一体型フラッシングリング付きダイアフラムシール - Google Patents

Description

発明の背景

産業プロセス制御システムは、流体等を生成または移送するために使用される産業プロセスを監視および制御するために使用される。このようなシステムでは、通常「プロセス変数」、例えば温度、圧力、流量を測定することが重要である。プロセス制御伝送器は、このようなプロセス変数を測定し、測定されたプロセス変数に関連する情報を中央の場所に、例えば中央制御室に伝送するために使用される。

プロセス変数伝送器の一つのタイプは、プロセス流体圧力を測定し、測定された圧力に関連する出力を提供する圧力伝送器である。この出力は、圧力、流量、プロセス流体のレベルまたは測定された圧力から導き出すことができる他のプロセス変数でもよい。圧力伝送器は、測定された圧力に関連する情報を中央制御室に伝送するように構成される。伝送は、通常２線プロセス制御ループを利用するが、無線技術を含む他の通信技術が利用されることもある。

圧力は、ある種のプロセス結合を通してプロセス変数伝送器に結合されなければならない。特定のプロセス圧力測定用途では、圧力伝送器は加圧されたプロセス流体に対して遠隔に配置され、圧力は、リモートシールと呼ばれる装置を使用した流体リンクを通してプロセス流体から圧力伝送器へ物理的に伝達される。リモートシールは、プロセス流体から圧力伝送器に圧力を伝送する実質的に非圧縮性の流体で満たされた二次システムである。リモートシールは、通常、プロセス流体が高温か、腐食性があるか、または圧力伝送器がプロセス流体に近すぎる場合に圧力伝送器を損傷または破壊する可能性があるその他の極端な用途または特性を有する場合の用途に使用される。

発明の概要

リモートダイアフラムシールが提供される。リモートダイアフラムシールは、ダイアフラムの第１の側面に沿ってプロセス流体の流れと接触するように構成された歪み可能なダイアフラムに結合されたフランジを含む。フランジは、歪み可能なダイアフラムの第２の側面と流動的に連通している流体通路を含み、流体通路は、実質的に非圧縮性の流体を含む。フランジはまた、歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通している少なくとも一つの追加の通路を含む。

図１Ａは、本発明の一態様に従ったリモートシールの概略底面図である。 図１Ｂは、図１Ａに示すリモートシールの概略断面図である。 図２は、本発明の一態様に従った、一体型サーモウェルを有するリモートシールの概略断面図である。 図３は、標準ダイアフラムシールに隣接して配置された、本発明の一態様に従ったフラッシングリングの概略図である。 図４は、本発明の一態様に従った、一体型バルブを備えたフラッシングリングの概略底面図である。 図５は、本発明の態様に従った、一対のフランジの間に配置され、プロセス圧力伝送器に結合されたフラッシングリングの概略斜視図である。

実施態様の詳細な説明

リモートダイアフラムシールを備えたプロセス流体圧力伝送器の既存の設備では、多くの場合、液体の流れを制御してダイアフラムの表面をフラッシュし、プロセスの蓄積物を除去するために、ねじ込み式又は溶接式バルブ用のポートを備えたフラッシングリングが必要である。

フランジ付きダイアフラムリモートシールを備えたプロセス流体圧力伝送器は、多くの場合、「ドリップリング」または複数のフラッシングポートを備えた下部ハウジングを用いて指定される。これらは追加のガスケット接続部を要し、ダイアフラムシールを取り外さずにリモートシールを洗浄または調整できるようダイアフラムシールへのアクセスを可能にするため、ねじ込み式または溶接式の器具の針または他のバルブと共に使用することを目的とする。このようなシステムの追加の接続数、重量、および費用は、特に耐食性合金が必要である場合、極めて大きい。加えて、プロセスに対して、他の種類の測定を行うことが望ましいことがある。多くの場合、温度、pHまたは他のそのような測定には追加のフランジ接続が必要である。

本明細書において説明する態様は、一般的に、特殊な分散型ダイアフラム洗浄チャネルまたは通路を備えたバルブ付きポートを含む高度な一体型のダイアフラムシールシステムを提供する。また、ダイアフラムシールシステムの一つまたは複数の一体型内部フィーチャは、一つまたは複数の追加のプロセス測定値、例えば温度やpHを得る能力を提供する。説明されたシステムは、追加のガスケット、パイプニップル、バルブ接続部、バルブボディ、ボンネットおよびそれぞれの潜在的なリークポイントの必要性を排除する。説明されたシステムはまた、ねじ込み式または溶接式のpHプローブまたは他の測定機器のための一体型溶接式サーモウェルまたは他のポートを提供することができる。

図１Ａおよび１Ｂは、本発明の一態様に従ったリモートシールのそれぞれ概略底面図ならびに概略断面図である。図１Ａは、一般的な円の形状を有し、関連するパイプフランジまたは他の好適なフランジへの取り付けを容易にするための多数のボルト穴１０２を含むダイアフラムシールシステム１００を示す。歪み可能なダイアフラム１０４は、その周囲がフランジ１００に密封溶接されている。ダイアフラム１０４は多数の波状のひだ１０６と共に示されているが、任意の好適な形態をとることができる。ある態様に従って、フランジ１００は、少なくとも１つの一体型フラッシングチャネル１０８を含む。図１Ａに示す態様では、フランジ１００は、一対のダイアフラムフラッシングチャネル１０８、１１０を含む。また、チャネル１０８、１１０の各々は、流体の流れを分配し、フラッシング動作の効率を改善するために、多数のサブチャネル１１２に分割することができる。フラッシングチャネル１０８、１１０の各々は、それぞれのフラッシングチャネル１０８、１１０と通気孔またはフラッシング接続部１１６との間の流動的な連通を選択的に可能にするバルブ１１４に結合される。ある態様では、これらの通気孔またはフラッシング接続部は、フラッシング動作中に流体を送って処理するために、バルブ付きであるか、若しくは流体処理コンポーネントに結合されている。

ある態様では、通気孔またはフラッシング接続部１１６の各々は、好適な流体処理コンポーネント、例えばバルブまたはホースを受けるために、内部にねじが切られている。図１Ａに示すように、バルブ１１４の各々は、好ましくはボンネットを含まず、代わりにパッキンおよびパッキンナットのみを含み、フランジ内のシート１２０と係合するハンドル１１８の回転によってバルブステムが軸方向に駆動される。このシート１２０は、図１Ｂでより詳細に見ることができ、ダイアフラム１２４に近接する流体（領域１２６内）を、好適な圧力測定機器、例えばプロセス流体圧力伝送器に流動的に結合する流体通路１２２を含むフランジ１００が示される。

図２は、本発明の一態様に従った、一体型サーモウェルを有するリモートシールの概略断面図である。図２は、一体型の内部プロセス変数測定ポート２０２を有するフランジ２００を示す。図２に示す例では、ポート２０２は、ねじ込み式温度測定プローブを受け入れるように構成される。しかしながら、本発明の態様に従って、他のタイプの測定プローブを使用することができる。例として、ポート２０２に測定プローブを挿入することで、追加のプロセス変数測定値、例えば温度やpHなどを得ることができる。フラッシングも追加のセンサも必要でない態様では、ポート２０２は簡単に塞ぐことができる。一体型プロセス変数測定ポート２０２を提供することにより、ねじ込み式測定プローブがポート２０２に結合されている場合、追加のガスケットまたはシール材料は必要でない。これにより、プロセス変数測定ポートの場所でリークが発生する可能性が低減される。図１Ａおよび１Ｂに示す態様は、一体型フラッシングポートを含み、図２に示す態様は、一体型プロセス変数測定ポートを提供するが、本発明の態様は、これらタイプのポートの両方が単一のフランジ上に含まれる場合にも実施できることが明確に意図されている。

図３は、本発明の態様に従った、一体型ダイアフラムシールシステムの概略断面図である。これまでに説明された態様は、一般的にフランジ接続部を備えた一つまたは複数の一体型フィーチャを提供するが、本発明の態様は、フラッシングリングを備えた一つまたは複数の一体型フィーチャの提供を含むことが明確に意図されている。このような態様では、フラッシングリング設計がバルブシート及び内部チャネルを含む複数のダイアフラムシールタイプに対して提供され、比較的大口径のニードルバルブボンネットを、追加の溶接又はねじ込み接続点なしで一体的に取り付けることが可能になる。示された例では、フラッシングリング３００は、標準的なダイアフラムシール６０２に近接して取り付けられる。それゆえに、本明細書において説明する態様は、密閉システムにおける選択的フラッシングまたは調整から利益を得ることができるリモートシール、標準ダイアフラムシールまたは他の任意の好適な構造で実施することができる。

図１～３に関して説明した態様は、多くのフィーチャおよび効果を提供する。例として、ダイアフラムリモートシールとフランジ（または他の接続ハードウェア）には、バルブ付きの一体型接続ポートが提供されているため、全体の重量、リークポイントおよびシステム費用が削減される。また、態様は、追加のプロセスの乱入および関連する潜在的なリークポイントを発生させることなく追加のセンサをプロセスに接続することを可能にするフランジと一体のプロセス変数測定ポート、例えばサーモウェル接続部を含むことができる。また、一部の態様は、より低温対応の機器で追加の測定を行うのに好適な温度にプロセス流体を冷却するためのリセス接続部を含むことができる。また、ダイアフラムシールをフランジまたは接続ハードウェアから分離することにより、ダイアフラム材料の後のカスタマイズを容易にすることができる。最後に、これまでに説明した態様は、コストをさらに低減するために、湿潤表面を特殊材料合金で被覆する能力を含むことができる。

図４は、本発明の一態様に従った、一体型バルブを備えたフラッシングリングの概略底面図である。図４に示される図は、ダイアフラムシールに向けられた図である。フラッシングリング４００は、複数のフラッシングチャネル４０２、４０４を含み、その各々には、バルブ４０６が取り付けられる。図に示すように、各バルブ４０６は、チャンバ４０２と制御された入口／出口４１６との間の流動的な連通を制御するために、回転するとシート４１４と係合させ、または係合から外すため端部４１２を駆動するようにステム４１０を軸方向に移動するハンドル４０８を含む。図に示すように、バルブ４０６は各々、好ましくは、フラッシングリング４００の本体へのボンネットシール４１８を含む。このようにして、高度に一体化された低コストの流体管理システムがコスト、重量および複雑さが低減されたフラッシングリング４００で提供される。

図５は、本発明の態様に従った、一対のフランジの間に配置され、プロセス圧力伝送器に結合されたフラッシングリングの概略斜視図である。フランジ５００は、多数のボルト接続部５０４を介してリモートシール測定フランジ５０２に結合される。ダイアフラム上の物質を取り除く、若しくはきれいにするためのフラッシング機能を提供する。フランジ５０２は、フランジ５０２に対して作用するプロセス流体圧力の示度を受け取り、そのようなプロセス流体圧力の測定値を提供するプロセス流体圧力伝送器５０６に動作可能に結合される。

個別のバルブを不要にするために内部チャネル、バルブシートおよびバルブボンネットスレッドを統合し、ダイアフラムシールと共に使用するフラッシング／調整リングを提供することは、非常に有利である。内部のチャネル径を最大にするために、フラッシングリングの外面をシールするバルブボンネットを提供することができる。さらにバルブは、確実な排水を可能にするために斜めに提供することができる。

好ましい態様を参照して本発明を説明したが、当業者は、本発明の範囲および本質を逸することなく、形態および詳細に変更を加えることができることを認識する。

Claims (18)

1. 一体型フラッシング接続部を有するリモートダイアフラムシールであって：
   プロセス流体を受けるためプロセスに取り付けられるように構成されたフランジであって、フランジに溶接された歪み可能なダイアフラムを有するフランジを含み、歪み可能なダイアフラムは歪み可能なダイアフラムの第１の側面に沿ってプロセス流体と接触するように構成され、
   フランジは：
   歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通するプロセス流体通路であって、前記プロセス流体を受けるように構成されたプロセス流体通路と；
   歪み可能なダイアフラムの第２の側面と流動的に連通している流体通路と；
   歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通している少なくとも一つの追加の通路であって、洗浄流体の流れを受けるように構成されたフラッシング接続部に結合される少なくとも１つの追加の通路と、を含み、
   少なくとも１つの追加の通路が、洗浄流体の流れがフラッシング接続部から、少なくとも１つの追加の通路を通って、ダイアフラムの第１の側面に流れることを選択的に可能にするように構成されたバルブアセンブリに結合される、
   リモートダイアフラムシール。
2. バルブアセンブリが、少なくとも１つの追加の通路内の一体型パッキンナットを通して、少なくとも１つの追加の通路に結合される、請求項１記載のリモートダイアフラムシール。
3. バルブアセンブリが：
   バルブハンドルと；
   少なくとも１つの追加の通路内のシートに選択的に係合するように構成されたバルブハンドルに結合されたバルブステムとを含む、請求項２記載のリモートダイアフラムシール。
4. 少なくとも１つの追加の通路が、プロセス流体の変数を測定するために測定プローブに結合するように構成される、請求項１記載のリモートダイアフラムシール。
5. 測定プローブが、プロセス流体の温度を決定するように構成されたねじ込み式温度測定プローブを含む、請求項４記載のリモートダイアフラムシール。
6. 少なくとも１つの追加の通路が：
   第１の追加通路内のバルブの位置に応じて、フラッシング接続部から洗浄流体の流れを受けるように構成される、フラッシング接続部に結合された第１の追加通路と；
   プロセス流体の変数を測定するように構成された測定プローブに結合するように構成された第２の追加通路とを含む、請求項１記載のリモートダイアフラムシール。
7. 少なくとも１つの追加の通路が、ダイアフラムの第１の側面に沿って洗浄流体の流れを分配するように構成されたサブチャネルを含む、請求項１記載のリモートダイアフラムシール。
8. 少なくとも１つの追加の通路が、フラッシング接続部に結合され、洗浄流体の流れがダイアフラムの第１の側面に接触することを選択的に可能にするバルブアセンブリまたはプロセス流体の流れのプロセス変数を測定するように構成された測定プローブのいずれかを受けるように構成される、請求項１記載のリモートダイアフラムシール。
9. リモートダイアフラムシールであって：
   プロセス流体と接触するように構成された第１の側面およびプロセス伝送器と流動的に連通している第２の側面を含む歪み可能なダイアフラムと；
   歪み可能なダイアフラムに溶接されたフランジとを含み、
   フランジは：
   歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通するように構成され、前記プロセス流体を受けるように構成されたプロセス流体通路と；
   変更可能なダイアフラムの第２の側面およびプロセス伝送器に結合された、非圧縮性の流体を含む流体通路と；
   フラッシング接続部から洗浄流体の流れを受け、ダイアフラムの第１の側面に洗浄流体の流れを提供するように構成され、フラッシング接続部に結合された少なくとも１つの追加の通路とを含む、リモートダイアフラムシール。
10. 少なくとも１つの追加の通路が、洗浄流体の流れがダイアフラムの第１の側面に接触することを選択的に可能にするように構成されたバルブアセンブリに結合される、請求項９記載のリモートダイアフラムシール。
11. バルブアセンブリが：
    少なくとも１つの追加の通路内のシートに選択的に係合するように構成されたバルブステムと;
    少なくとも１つの追加の通路内のシートと係合するように及び係合を外すようにバルブステムの動きを駆動するように構成されたバルブハンドルとを含む、請求項１０記載のリモートダイアフラムシール。
12. フランジがさらに：
    プロセス流体の変数を測定するための測定プローブを受け、結合するように構成された少なくとも１つの測定通路を含む、請求項９記載のリモートダイアフラムシール。
13. 測定プローブが、プロセス流体の温度を決定するように構成されたねじ込み式温度測定プローブを包む、請求項１２記載のリモートダイアフラムシール。
14. 少なくとも１つの追加の通路が：
    フラッシング接続部から洗浄流体の流れを受け、ダイアフラムの第１の側面に洗浄流体の流れを提供するように構成され、フラッシング接続部に結合された第一の追加の通路と；
    追加のフラッシング接続部から洗浄流体の追加の流れを受け、ダイアフラムの第１の側面に洗浄流体の追加の流れを提供するように構成され、追加のフラッシング接続部に結合された第２の追加の通路とを含む、請求項１２記載のリモートダイアフラムシール。
15. プロセス流体と接触するように構成された第１の側面およびプロセス伝送器と流動的に連通している第２の側面を含む歪み可能なダイアフラムと；
    歪み可能なダイアフラムに溶接されたフランジであって、プロセス流体を受けるためプロセスに取り付けられるように構成されたフランジと；を含み、
    フランジは：
    歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通するように構成され、プロセス流体を受けるように構成されたプロセス流体通路と；
    歪み可能なダイアフラムの第２の側面と流動的に連通するように構成され、満ちた流体を受けるように構成された流体通路と；
    プロセス流体通路から分岐する少なくとも一つの追加の通路であって、歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通するように構成された少なくとも一つの追加の通路と；を含む、リモートダイアフラムシール。
16. 前記少なくとも１つの追加の通路が、洗浄流体の流れを受けるように構成されたフラッシング接続部に結合されるように構成され、
    前記少なくとも１つの追加の通路が、洗浄流体の流れがフラッシング接続部から、前記少なくとも１つの追加の通路を通って、歪み可能なダイアフラムの第１の側面に流れることを選択的に可能にするように構成されたバルブアセンブリに結合されるようにさらに構成される、請求項１５記載のリモートダイアフラムシール。
17. 前記少なくとも１つの追加の通路が、プロセス流体通路で受けられたプロセス流体の変数を測定するように構成された測定プローブに結合するように構成される、請求項１５記載のリモートダイアフラムシール。
18. 前記少なくとも１つの追加の通路が、
    プロセス流体通路から分岐する第１の追加の通路であって、歪み可能なダイアフラムの第１の側面と流動的に連通するように構成された第１の追加の通路と；
    プロセス流体通路から分岐する第２の追加の通路であって、歪み可能なダイアフラムの第２の側面と流動的に連通するように構成された第１の追加の通路と；
    を含む、請求項１５記載のリモートダイアフラムシール。

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