JP5701386B2 - 制御弁、角度制御弁及び二重制御弁、又極度制御応用用の座弁及び角度座弁 - Google Patents

Description

当発明は制御弁に関し、具体的には、浸食性及び腐食性の媒体を使う極度制御応用用の、角度制御弁及び二重制御弁、座弁及び角度座弁に関し、浸食性及び腐食性の媒体は５００度Ｃ以上の温度で１００バール以上の圧力状態で、具体的には水素添加用、及び具体的には石炭液状化用に使われ、好ましくは高圧温のセパレータ、中間圧力温度のセパレータ及び真空蒸留塔用の排水又は下方制御に使用され、この場合、入口じょうご及びタングステンカーバイドで裏打ちされている出口じょうごを備え、其の間に複数の弁座が配置されており、弁ピストンは制御弁頭を提供されており、ここで弁座及び弁頭は固体タングステンカーバイドから成る。

典型的な水素添加又は改良型工場では、重質炭化水素は、軽質炭化水素を生成する為に、水素でもって強化され、これは、運送機械類用に、具体的には飛行機や車両用に適する。水素と炭化水素間の反応は高圧力と高温度下で起こり、これにより混合され、これらの部品はその時色々なレベルに分離されることができ、すなわち，高圧温セパレータ、中圧温セパレータ、及び大気及び真空蒸留塔内で起こる。

この目的の為に、制御弁は極端な条件を持つ臨界的な媒体内で使われ、例えば、高圧温セパレータ中で排水したり、すなわち、下方制御する為に使われる。この過程において、レベル間の圧力は取り除かれ、媒体の流れが制御される。

蒸発は、必然的に制御弁内で起こり、部分的には、圧力が角弁の蒸気圧下で落ちるので、超臨界的である。これは弁内で及び多分パイプライン内で、キャビテーション、浸食及び振動を起こし、これは固体、たとえば、触媒残渣の存在により悪化する。一番重大な応用は石炭液体化にあり、ここで、石炭は重質炭化水素を提供する。
灰は水素と反応せず、そして固体内容を劇的に増やす。又これは非常に浸食的である。

媒体は高圧で流れ、およそ２００バールからおよそ４０バールに低減される。この過程において、媒体は蒸発して、弁座、弁頭 及び弁軸または弁ピストンの部分を破壊する。媒体は一般にして固体を含むので、固体は弁の内側壁に対して投げつけられ、摩耗を起こす。其の上、パイプライン内の振動は非常に高ので、それで弁部品の破壊率は高い。これは、弁ピストンの普通円錐形の弁頭が弁座に対して打ち付けるので、起こる。

制御弁の弁収容部品は普通スチールまたはステンレス鋼でできている。大部分の場合、媒体の温度は非常に高く、例えば５００℃である。其の上、制御弁は固体タングステンカーバイドの弁座と弁頭を持つため、被覆膜だけを持つわけではない。弁ピストンはステンレス鋼から出来ている．しかし、タングステンカーバイドの円錐から作った弁頭はスチールの弁ピストンに簡単に溶接できない。それで、ステンレススチールの二部からできたリングが両方の部品をつなぎ、そして溶接されが、これは高価である。インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）製の、耐熱性がある、すなわち耐高温性の円盤ばねは、スチール部品が高温により膨張する時、弁ピストンを弁頭に押し付ける。

スチールはこの高温では相当膨張する。しかし、タングステン・カーバイドは、ずっと小さい熱膨張係数を持つので、膨張しない。制御弁開けられると、強い流力が、弁ピストンが振動に曝される様に、起こる。同時に、弁ピストンと弁頭の部分が弁座内で振動する。これらの振動の影響を減らす為に、グラファイトの減衰リングが出口じょうご内に使われたが、しかし、望まれた効果を持たず、しばらくして、溶解してしまった。

他には、外の問題が起こる理由は、スチールの収容部品内に、使ったタングステン・カーバイド内部品が存在するからである。比較的に大きいギャプが違う熱膨張係数によって形成し、これにより、タングステン・カーバイド部品が振動を受ける。そして、媒体は形成するギャプの間に集まる。この部分は冷却中くっ付く。それで、互いにくっ付いた部分を取り換える為に、制御弁を分解するのは非常に困難である。

更に、弁頭の様な他のタングステン・カーバイド部品を弁ピストンのようなスチール部品としっかり固着されが、これは、上記の理由のため非常に複雑である。タングステン・カーバイドはまた非常に高価で、長い配送時間を持つ。

所謂分配弁もまた知られている。ここでは、媒体は収容部内で分配される。しかし、二重制御弁、すなわち一つの収容部に二個の制御弁は知られていない。

従って、この発明の目的は、初めに述べたタイプの制御弁を創ることであり、これにより、述べられた問題を解決し、侵攻性媒体から制御弁の内部をよりよく保護し、より信頼できる方法で媒体の流れを制御する。

この発明によると、其の目的は次の様にして達成される。
（１）．弁ピストン及び弁頭は一体に形成されており、そしてタングステン・カーバイドから成り、
（２）．前記弁頭１３は、好ましくは、短くされた約半円のボール制御輪郭を持つか、又は、
（３）．前記弁頭１３は一つ又は数個の切り込み２１を持つカップの形を持ち、それにより中空の内部が下流に向けられているかのいずれかであって、
（４）．弁ピストンのまわりの壁は収容空洞の中に保護的に突き出て、壁と弁ピストンのまわりの流れ通路はおよそ半円の流れ輪郭によって形成され、
（５）．制御弁１の弁収容部、弁座及びパケージホルダーは、内部空洞が入口じょうごから弁座と次第に狭くなるように設計してあり、これにより、弁座の上流の蒸発を避け、
（６）．単独又は数個の圧力低減部が弁座内と又は出口じょうご内に形成され、
（７）．出口じょうご及び・又は弁座の内の裏張りはじょうごの壁に対して支えてあり、または少なくとも一つの革新的な円盤ばねによる弁座サポートに対して支えてあり、及び・又は革包装材料により振動から保護されており、
（８）．弁座の端部及び・又は出口じょうご内で、タングステン・カーバイドボールのベッドが代替圧力減少レベルとして形成される。

この目的は、弁頭と弁座を打つ時、浸食媒体の接触をできるだけ減らし、具体的には制御弁の弁座と出口じょうご地域でスチール部分とタングステン・カーバイドの内部部品間のギャプの形成を避けるためである。更に、弁座の前の媒体の蒸発が出来るだけ除去され、いくつかの圧力低減部を経て弁座から下流に移動される。それで、キャビテーション、浸食及び振動が、ハブの活動円錐及び座でより少なく、抵抗がより大きい追加的圧力低減部ではより大きくなる。

この発明による制御弁に於いて、弁ピストン（また弁軸との示されている）及び弁頭は一個の固体タングステン・カーバイドから完全に形成されている。タングステン・カーバイドは非常に硬い材料で、それで高圧及び高温を受ける弁部部品にはとくに適切である。これにより、複雑で高価な接続、及び必要であれば、弁ピストン及び弁頭の分解が避けられる。しかしタングステン・カーバイドは必要な弾性に欠け、それで、弁ピストンは側の負荷から保護される必要がある。

弁頭の短くされた、およそ半円ボールの輪郭は制御力及びこのより短い制御輪郭を持つ寿命の間の最適のバランスを保証する。この過程において、少し悪い制御輪郭または制御特徴が実際に与えられている。しかし、弁頭の弁座に対する振動は低減去されている。同時に、タングステン・カーバイド弁頭が極度の振動を受けるのを避けることも可能である。より短い、より太い弁頭はより少なく曝され（振動）、弁ピストンがピストンの起動地域の外につけられ、すなわち、ランタンとも呼ばれる前に配置された中空の連結部分につけられる。

放物線弁頭は良い制御のため、十分な線状制御輪郭を持つが、しかし、長さが低減される。それにより、弁頭は、媒体に横方向の流れの影響で横方向に働く力をあまり受けない。

又は、固体のタングステン・カーバイドのカップの形をした弁頭は弁座へ導かれる。典型的な円錐に反して、弁頭の放物線制御輪郭画はない。その代わりに、カップの形を持ち、それによって、中空の内部は下流れに向けられる。媒体は弁座を介して下流れの一つか数個の切り込みを介して流れるか又は出口じょうごに流れる。これは、カップ形弁頭が弁ピストンと共に開けられると、制御弁の開口特徴の可変制限を可能にする。このように、弁頭のカップ形はＶ形の膨張を表し、これは膨張した弁座として機能するのを可能にする。

この発明による制御弁の更なる実施態様及び利点は従属特許請求範囲に提供されている。

従って、切り込みはカップ形弁頭の外部内で弁ピストンの動きの方向に分配されて、及び配置されており、それによって、媒体は二個又は数個の切り込みを通って流れ、そして、数個の側から、衝突し渦をまく。エネルギーがこの過程では使われ、破壊度が相当低減される。弁ピストンと周りのスチール部品の接続は媒体の流れの外で起こる。

更に、カップ形の弁頭の中空内部は弁座の膨張と同じ角度で円錐形に設計される。

概して、媒体と振動に対して保護されていない弁ピストンに対して比較的に長い直線が存在する。保護を強化する為に、弁座の周りの収容部内部が変えられる。流れの方向の反対に見ると、金属の壁が流れ通路の真ん中に突き出て、媒体の流れの影響に対して弁ピストンを概して保護する。この過程において、媒体の流れは確保されている、それは収容部内部が横方向の、およそ半円の流れ輪郭を含むからである。

更なる設計によると、数個の圧力低減部は弁座及び・又は出口じょうごの中の媒体の流れの方向に交代して継続して広くなったり狭くなったりして、配置されており、その結果、媒体の圧力が低減される。

２つまたは数個の固定圧力低減部は、圧力低減を変位する為に、好ましくは、弁座の中か、後に設計される。この利点は、この第二圧力低減部での５０％以上の圧力が５０％以上の蒸発で解除される。弁頭はいま、第一圧力低減部で解除された圧力と蒸発にだけ曝される。

この過程において、Ｐ１（第一レベル前）とＰ２（最後のレベルの後）の間の中間圧力Ｐｉがある。弁ピストンの弁頭はもはや完全な圧力低減を耐えることはできず、それでＰ１からＰ２は耐えることがないが、むしろＰ１からＰｉだけは耐えることが出来る。蒸発は主にＰｉ以下の圧力で起こるので、キャビテーションからも概して保護されている

更なる発明の設計は転がり軸受内のボールに似ているタングステン・カーバイドボールのベッドに関係する。これは、各ボールは理想的な耐浸食性を持つので、第二圧力低減部として、しかし良い耐浸食プロフィルを持つ迷路を創る。このようにして、媒体は一連の小さい固形体を含む事ができ、これは、迷路のボールがそれ自体で動けるので、ボールの迷路を対処できる。

タングステン・カーバイドのボールのベッドは流れ入り口及び出口上でスクリーニングプレートに隣接していて、これにより、スクリーニングプレートの孔が好ましくは二次形式をもち、その結果として、ボールは孔の上に身構えし、それでも媒体が流れ得る。

されに、流出口側では、少なくとも二つの継続して配置されたスクリーニングプレートが提供され、これにより、第一のスクリーニングプレートは、浸食を抵抗する為に、固定タングステン・カーバイドから成る。タングステン・カーバイドは余り弾性を持たないので、スチールの第二スクリーニングプレートはタングステン・カーバイドの第一スクリーニングプレートを支える。

第二のスクリーニングプレートの孔は第一のスクリーニングプレートの孔の後に正確に配置される。又は、第一のスクリーニングプレートの孔は第二のスクリーニングプレートの孔よりわずかだけ小さい、それにより、第二のスクリーニングプレートの孔は、スチールの第二のスクリーニングプレートの破壊を妨げる為に、円錐の様に広がる。

最適化された形により、ボールは浸食に対して適切な手段である。媒体の速度が低下し、圧力がボールのベッドにより低減される。中間圧力Ｐｉが再び生じる。

有利な実施態様において、圧力低減部は、弁座に従属しており、媒体の流れの方向に出口じょうご内で早く拡がるような膨張部２９を形成し、好ましくは弁座６，７から出口じょうご８に向かって椀状に径が大きくなる。弁出口での、この早い、すなわち突然の膨張は出口の衝突断面積に於いて４０度よりもっと大きい。先行技術では、層流を得て、そして壁からの流れ及び関連する増加した乱流からの変位を避けるために、弁座の出口孔用の出口じょうごの中の長手方向の壁に対して、４０度以下の次第な、すなわち、漸進的｛ぜんしんてき｝な膨張を示す。カンピュター化シミュレーションは臨界的媒体での乱流及び高圧低下はどうしても妨げられなく、層流を得ることはできない事を示している。しかし、４０度以上よりもっと大きな早い膨張は媒体の流れのスピードの非常に速くそして非常な厳しい低減を可能にし、これは、約４０度以下の次第な膨張よりも多くの利点をもたらすであろう。

制御弁の出口じょうごも浸食に対して保護されなければならない。裏張りとして使われる固体タングステン・カーバイドのじょうごは出口じょうごの内部に使われる。金属の出口じょうごはタングステン・カーバイドの裏張りよりも膨張するので、裏張りが振動し始める。これを防ぐ為に、円錐状のリングを持つ耐高温性でわずかに傾斜した放射状ばねが使われ、このばねは、ばねの効果を発揮する為に、円盤ばねに似ており、ある角度で使われる。

リングの円周が約３００度の円盤または放射状ばねは出口じょうごに導入される。これは、たとえば、出口じょうごのまわりの溝内で、使う前に圧縮され、そして使った後緩和される。この点で、リングの円周は、留輪に似て、はっきり３６０度以下であるべきである。円盤ばねは、スチールが膨張する時ばね力を生じするべきであり、その結果として、タングステン・カーバイドの袖形の覆いが膨張するスチールに対して固守する。更に、円盤ばねは、耐腐食で耐温度性のニッケルベースの合金であるインコネルから成る。

更に、弁座サポート及びパケージホルダーは流れの方向に多少円錐状に先細になる様に形成されて、これは、これもまた多少円錐状に先細になる弁収容部の対して押される様に意図されている。更に、内部及び外部の弁座はスチールのインサート部材中に保たれる様意図されている。

インサート部材は多少円錐状に先細の流れの方向に導入され、これもまた多少円錐状に先細になる弁収容部対して押込む。従って、インサート部材は、高温の結果として膨張するので、内部の収容部の中にもっと滑りこむ。ギャップの形成は同時に避けられる。

従来から６％の結合剤、すなわちコバルト又はニッケルを含むタングステン・カーバイドが使われていた。タングステン・カーバイドの粒度は微小である。弁ピストン用の最適な材料を得るために、粒度が中間のサイズに拡大されるべきであり、弾性を増す為に、好適には少なくとも１０％の接着剤が使われるべきである。タングステン・カーバイドの粒子は、特別の硬化塗膜を使って、洗浄前に保護されるべきである。

更に、弁部品、具体的に内部部品は、タングステン・カーバイドの代わりに、セラミック、例えば、ＳｉＮ又はＳｉＣ、又はタングステン・カーバイドとセラミックの混合物から成る。この過程において、セラミックはグラファイト繊維で強化され得る。

その上、短いパケージホルダーまたは類似の減衰装置は、加熱中に色々の熱膨張の結果として、タングステン・カーバイド又はセラミック部品とスチール体と座サポートの間の距離を増加する振動の損害を妨げる為に、タングステン・カーバイド又はセラミック部品とスチール体と弁座サポート部品の間に提供される。

長いパケージホルダーは、弁ピストンが其の長さが許す限り誘導され、先行技術に存在する。しかし、製品側の高温パケージはネジによってのみ締められ、すなわち、十分な緊張を築かない。その結果として、漏れが起こる。この理由の為に、媒体は弁と駆動間の接続部に入り、弁部品をアクセスし交換するのを困難にする。今短くしたパケージホルダーはより使いやすくそして弁座をよりよく密封する。

弁収容部、弁座及びパケージホルダーは、内部空洞が継続的に弁入口から弁座に向かって狭くなる様に設計してあり、これは弁座の上流での蒸発を妨げる。これの結果として生じるより高い速度は弁ピストン上により強い横方向の力を及ぼすが、しかし、これはパケージホルダーの設計変化により補われ、そして弁頭と弁ピストンは最適に導かれそして流れは最適にそらされる。

パケージ又はシールホルダー、弁頭、弁ピストン及び内部弁座の組み合わせは、制御弁が工場で設置される間に、簡単に取り換えられる。弁及び駆動間の接続部は開ており、部品を動かし取り外すのを可能にし、その結果、指名された部品の組み合わせが取り換えられる。このために、接続部は、そこに手が届く様に、内部野のまわりで十分長くて幅が広くあるべきであり、接続部材が弁軸と駆動ピストンの間に設置されているべきである。

制御弁の更なる実施態様によると、内部及び外部の弁座、弁ピストン，弁頭及びパッケジホルダーの様な内部部品は、接続部品又はランタン及び油圧式駆動を分解しないで取り外しできる。更に、修理やメンテナンスの目的用に、接続部品、すなわちランタンは軸方向に長く及び直径を大きくされ、その結果として、これらの内部部品がランタンに引きこまれ、接続部品が離され、そして内部部品が取り換えられる。油圧式駆動は、これらの内部部品を弁収容部から引き出す為に、この過程において使われる。

この発明は角度制御弁に関する。座弁および角度座弁内での使用も可能である。

単一制御弁が完全に閉められている時、応力がない。完全な解放位置も受け入れられる。それは、その時、媒体の圧力低下と流れ速度が最低であるからである。例えば、弁が２０％開いている制御位置では、弁はほとんど摩耗する。理由は圧力低下と流れ速度が非常に高いからである。弁ピストンは中央部で動く率が一番低く、それで振動を一番受けやすい。最高の場合は、弁が、完全に開いており及び時々完全に閉めてある時、時々動作することである。それで制御弁が５０％開いていれば、操作時間の５０％完全に開けて状態に保つことが出来、５０％完全に閉めた状態に保つ事が出来る。それで、５０％の操作時間には、流れ存在せず、操作時間の５０％の間、二倍の流れがあり、しかしながら、これは平均最適な流れを与える。しかし、これは制御機構にとって最悪であり、その理由は、弁が完全に閉じている時に、媒体の圧力が前に位置する容器に増大し、出口側で圧力が落ちるからである。これは充填レベルと圧力に許容できない変動に導くからである。それで、これは、達成するべき工場の目的である均一で最適な操作を提供しない。制御弁はオン・オフ弁でも取り換えられない。

それ故、この発明は単独の弁を取り換える二重弁にも関する。

二重制御弁が使われる時、これは大きい弁部及び小さい弁部から成り、これにより、大きい弁部は調整可能なオン・オフピストン弁として形成され、そして小さい弁部分は制御弁として設計される。従って望まれる媒体の流れが生成され、圧力変動も又相殺される。

中間の流れに関しては、大きい弁部は、基本的なニーズを満たせる様に、配置される。普通、大きい弁部は、弁ピストン経由の入り口じょうごからの流れを保証する為に、常に開いている。弁ピストンの直径と弁座の直径は、基本的な量が座を通って流れるように、サイズがとってある。流れは少し低減され得る。それは、弁ピストンは、媒体の流れの最大容積の約９０％が取り入れられるまで、次第に，閉められためである。この過程において、大きい弁部は、小さい弁部が必要な流率を取り入れることができないので、ほとんど完全に閉じるべきではない。

単一の弁が媒体の流れの１００％を取る一方、二重制御弁の大きい弁部は少なくとも８０％を取り及び小さい弁部は媒体の流れの約２０％まで取る。

制御弁として形成されている小さい弁部は微細な制御を可能にする。それ故、二重制御弁は「恒にオン」のピストン弁の操作及び制御された操作の混合からなる。もし大きい弁部が、９０％まで変動しオンの位置で操作されると、小さい弁部は残りの量を制御する。小さい弁部が全体最大容積の約２０％を提供するので、９０％のプラス・マイナス２０％は大きい弁部の調節なくして制御できる。

それ故、操縦者は最適な効果を持つ。大きい弁部分は 約９０％開いているので、全然損害を受けないが、一方、小さい弁部がほとんどの消耗を受ける。

大きい弁部分は多少の消耗の為に最適化されるが、しかしこの理由のために、制御がうまくいかない、すなわち、制御弁として適さない。それで小さい弁部分が流れの速度と量を制御するために提供される。この過程では消耗がより速い。しかし、小さい弁部分の消耗部分の取り換えはより簡単でより安い。従って、両方の弁部品は、別々にメンテナンスが出来るように設計されおり、普通小さい弁部の消耗した部品だけが取り換える必要がある。

第一の大きい単独弁及び、別に、もう一つのより小さい、より安い単独の弁がパイプラインに使え得る。しかし、両方の弁は単独の弁よりもっと安くなく、パイプラインを変える必要もある。

圧力の減少が媒体の蒸発圧力以下に落ちると直ぐに、媒体は蒸発し、流れの速度が相当上がる。この過程において、固体が流れ媒体に沿って運ばれると、これらの速度が上がり、パイプラインの金属の壁に衝突してそれを破壊する。二つの弁製品が直角に導かれると、これは具体的にはＴ字形の部品で起こる。

二重制御弁の更なる開発によると、パイプラインの壁と及び続いて二重制御弁の破壊も妨げる為に、弁部分の長手方向の軸は好ましくは約２０度の角度で大きい弁部分の長手方向の軸に傾斜される。この様にして、両弁部品の長手方向の軸は一緒に伸びるので、極度の消耗が起こらない。従って、媒体の流出は大きな衝突エネルギーが無くして二重制御弁の出口じょうごへそらされる。もしより大きな角度が弁部分の軸の間に使われたら、固体が含まれているので、流出はより大きなエネルギーでもって弁の壁とパイプラインの壁に衝突し、これらに損害を与えるか又は破壊さえもする。

更に、小さい弁部は脈動及び・又はオン・オフ制御弁として設計してもよいという意図がある。上記の理由の為に、全部の弁は、損害を低減する為に、オン・オフ操作で操作され得ない。しかし、大きい弁部分は９０％を常時通らせるので、小さい弁部分は普通オン・オフ操作で操作され得る。これは損害を最低化し、それで最小の消耗を受ける。この様にして、過程は圧力と流速度の小さい変動を受ける。流れが０％と２００％の間で変化する代わりに、流れは９０％と１１０％の間で変化する。これは更に大きい弁部分のピストンの簡単な調整によって更に減らせ得る。そして、オン・オフ操作は、脈動する制御弁に変更できるので、さらに変え得る。脈動した操作では、単なるオン・オフ操作ではなく、むしろオン・オフと制御の間の混合として操作され、それにより３０％以下の消耗の高い位置が避けられて、完全に閉めた位置（範囲＝０％）とより長いパルス、たとえば７０％のオン位置で取り換える。

弁を離す更なる利点は、複雑で高価で使いにくい油圧速駆動は大きい弁部分用には除外し得る事である。簡単な、信頼性のある遅く操作される標準油圧駆動は大きい弁部品用に使える。ほとんどの場合、油圧駆動は小さい弁部品には必要とされなくて、空圧駆動で十分である。油圧速駆動の操作がもっと困難でもっと高価である。

更に、入口じょうごは、弁座の前に衝突断面積の拡大がないように、二つの部分に分けてある。それで媒体のキャビテーションと蒸発が避けられる。其の上、入口の分離により、より小さい弁部分は制御しやすい空圧駆動を備え得る。

下流で必然的に起こりそして弁座及びじょうごの応力に導く蒸発は、各特定の出口で損害を起こし、これはほとんど各弁部分の出口だけで他の弁部分では起こらない。 この様にして、中でも、大きい弁部品でのキャビテーションと消耗による破壊が、該して避けられるが、一方、残りは小さい弁部分で主に起こる。

二重制御弁の更なる実施態様によると、大きい弁部分は、規制されず最大限の流れの少なくとも８０％を受けるように設計してある。しかし、これは約２０％ほど調整できる。其の上、小さい弁部品は規制されて最大限の流れの２０％までを受けるように設計してある。

上記の特徴及び後で説明されことは、この発明の構想を去らない限り、既定の組み合わせだけでなく他の組み合わせ又は単一でも使い得る。

第一実施態様で単一弁として全部そろった角度制御弁の側面図を示す。 第二実施態様で単一弁として全部そろった角度制御弁の側面図を示す。 第一実施態様で単一弁として角度制御弁の弁座場所の側面図として拡大したセクションを示す。 第二実施態様で単一弁として角度制御弁の弁座場所の側面図として拡大したセクションを示す。 第三実施態様で単一弁として角度制御弁の弁座場所の側面図として拡大したセクションを示す。 単一弁として角度制御弁の出口じょうごの側面図として拡大したセクションを示す。 第一実施態様で単一弁として角度制御弁の外部弁座場所の側面図として拡大したセクションを示す。 第二実施態様で単一弁として角度制御弁の外部弁座場所の側面図として拡大したセクションを示す。 二重制御弁の斜視図である。 図９による二重制御弁の部分セクションＡ−Ａの側面図であり、及び 図１０による二重制御弁の部分側面図である。

図１及び図２による弁収容部 １００を持つ制御弁１は単一の弁として形成されていて、工場の中の浸食性及び腐食性媒体（詳細は示されていない），例えばセパレータを運ぶための媒体供給２の主な部分に存する。弁収容部 １００では、媒体供給２が入口じょうご３に結合し、入口じょうご３は締め付け又はフランジじょうご４によって媒体供給２に接続される。弁座は入口じょうご３の下流に位置し、弁座は弁座サポート５、内部弁座６と外部弁座７から成り、外部弁座７は内部弁座６に従属する。外部弁座７は出口じょうご８に接続し、出口じょうご８は弁収容部 １００に接続し、従って、締め付け９により外部弁座７に接続する。更なる締め付け１０によって接続されたパイプライン（図に示されていない）用の接続フランジ１１は出口じょうご８をたどる。

弁頭１３が内部弁座６に向かった端に形成されておる弁ピストン１２は、内部弁座６内に配置されている。弁ピストン１２はパケージホルダーユニットまたはソケット１４内で導かれる。このパケージ・ホルダー１４は媒体の流れの反対の方向に配置された軸１５及び接続部品１６に接続されており、この軸１５は接続部品１６の内部に向けて延伸する。この接続部品は其の構造によりランタンとも呼ばれる。次に接続部品１６は制御弁１を作動させる為の油圧駆動１７に接続されている。

図３に具体的に示されている様に、内部弁座６はタングステン・カーバイドの短くされたインサート部材から成り、これは流れ方向に円錐形に少し先細に形成されていて、弁座サポート５に対して押されていて、これは円錐形で少し先細に形成されている。

制御弁１の外部は、弁頭１３を持つ弁ピストン１２と弁座６及び７を除外して、実質的にスチール又はステンレス鋼から成る。

図３によると、制御弁１の弁座６地域の第一実施態様では、弁ピストン１２と弁頭１３は一体に形成されており、固体のタングステン・カーバイドから成る。弁頭１３は短くなった、約半円のボールの輪郭を持ち、これは、制御弁１を閉めると、多少先細のインサート部材として形成された内部弁座６に一部入る。

入口じょうご３は弁座５に向かって先細となっており、弁ピストン１２のまわりの壁１９は内部弁座６に向かって突き出ている。この領域の流路は円弧状の流れ輪郭２０によって形成され、これは、この側面図で見られないので、点線で示されている。

図４による制御弁１の弁座地域６の第二実施態様によると、弁頭１３は数個の切り込み２１を持つカップ形を持ち、それにより、弁頭１３の中空内部が下流に向けられている。切り込みは直径方向にお互いに反対にあり、その結果、切り込み２１の一つが図４に見える。切り込み２１は弁ピストン１２の動き方向にカップ形の弁頭１３の外側の壁に分配されている。

図５による制御弁１の弁座地域６の第三実施態様によると、数個の圧力低減部２２は内部弁座６のインサート部材１８内に、すなわち媒体の流れ方向に、膨張部２３、収縮部２４、他の膨張部２５が形成されていて、ここで制御弁１を通って流れる媒体の圧力が開いた位置では低減される。

図６は、出口じょうご８がタングステン・カーバイド覆い２６を持ち、媒体の流れ方向に延長しているのを示し、これはインコネルで作られた二つの離れてわずかに傾斜した放射線上のばね２７によってじょうごの壁に対して支えられている。

図７では、制御弁１の外部弁座７が第一実施態様に示されており、これは媒体の流れ方向に急速に膨張する形で、弁座６に従属する圧力低減部２８を含む。この過程で、弁座６から出口じょうご８に向かって椀状に径が大きくなる。

図８に示されるように、多数のタングステン・カーバイドボール３１のベッド３０が外部弁座７に連設されている。タングステン・カーバイドボール３１のベッド３０は、スクリーニング・プレート３２，３３，３４によって入口側と出口側を仕切られており、前記スクリーニング・プレート３２，３４の孔３５は好ましくは断面が四角形状である。
その結果、片方、タングステン・カーバイドボール３１は複数の孔３５上に位置し、それにも拘わらず媒体が複数の孔３５を通って流れ得る。タングステン・カーバイドボール３１は、このため、孔３５より大きい。

出口側で、スクリーニング・プレート３３，３４は一方が他方の後に提供される。スクリーニング・プレート３４は固定タングステン・カーバイドでスクリーニング・プレート３３は耐熱スチールで作ってある。スクリーニング・プレート３３の孔３５は、媒体の流れ通路を保証する為に、スクリーニング・プレート３４の孔３５の後に配置される。

図９から１１に示される二重制御弁１は弁収容部 １００を含み、弁収容部 １００内の大きい弁部品３６と小さい弁部品３７の大部分に存在する。大きい弁部分３６は調整可能なオン・オフピストン弁として提供され、一方、小さい弁部品３７は制御弁として機能する。

上記図８までの構成における単独弁における符号は、図９から１１に示される二重制御弁における大きい弁部品３６及び小さい弁部品３７にも対応するが、小さい弁部品３７では各符号にａを付している。

弁部品３６、３７の両方用の普通の入口じょうご３は弁収容部 １００上に配置される。

小さい弁部品３７の長手軸３８は好ましくは約２０度のα角度で大きい弁部３６の長手方向の軸３９に傾斜される。

１：制御弁
１００：弁収容部
２：媒体供給
３：入口じょうご
４：締め付け
５：弁座サポート
６：内部弁座
７：外部弁座
８：出口じょうご
９：締め付け
１０：締め付け
１１：接続フランジ
１２：弁ピストン
１３：弁頭
１４：パケージ・ホルダー・ソケット
１５：接続部品、軸
１６：接続部品・ランタン
１７：油圧駆動
１８：インサート部材
１９：壁
２０：流れ輪郭
２１：切り込み
２２：圧力低減部
２３：膨張部
２４： 収縮部
２５：膨張部
２６：覆い
２７：円盤ばね・放射状ばね
２８：圧力低減部
２９：膨張部
３０：ベッド
３１：タングステン・カーバイド・ボール
３２：スクリーニング・プレート
３３：スクリーニング・プレート
３４：スクリーニング・プレート
３５：孔
３６：大きい弁部品
３７：小さい弁部品
３８：長手方向軸
３９：長手方向軸
α：角度

Claims (21)

1. 制御弁１であって、具体的には、浸食性及び腐食性の媒体を使うアングル弁に関し、浸食性及び腐食性の媒体は５００度Ｃ以上の温度で１００バール以上の圧力状態で、具体的には水素添加用、及び具体的には石炭液状化用に使われ、好ましくは高圧温のセパレータ、中間圧力温度のセパレータ及び真空蒸留塔用の排水又は下方制御に使用され、この場合、入口じょうご３及びタングステン・カーバイドで裏打ちされている出口じょうご８を備え、其の間に複数の弁座６，７が配置されており、弁ピストン１２は制御弁頭１３を提供されており、ここで前記弁座６，７及び前記弁頭１３は固体タングステンカーバイドから成り、
   （１）．前記弁ピストン１２及び前記弁頭１３は一体に形成されており、そしてタングステン・カーバイドから成り、
   （２）．前記弁頭１３は、好ましくは、短くされた約半円のボール制御輪郭を持つか、又は、
   （３）．前記弁頭１３は一つ又は数個の切り込み２１を持つカップの形を持ち、それにより中空の内部が下流に向けられているかのいずれかであって、
   （４）．弁ピストン１２のまわりの壁１９は収容空洞の中に保護的に突き出て、前記壁１９と前記弁ピストン１２のまわりの流れ通路はおよそ半円の流れ輪郭２０によって形成され、
   （５）．前記制御弁１の弁収容部、前記弁座６及びパケージホルダー１４は、内部空洞が前記入口じょうご３から前記弁座６と次第に狭くなるように設計してあり、これにより、前記弁座６の上流の蒸発を避け、
   （６）．単独又は数個の圧力低減部２２，２８が前記弁座６．７内と又は前記出口じょうご８内に形成され、
   （７）．前記出口じょうご８及び・又は前記弁座６，７の内の前記裏張り２６は前記じょうごの壁に対して支えてあり、または少なくとも一つの革新的な円盤ばね２７による前記弁座サポート５に対して支えてあり、及び・又は革包装材料により振動から保護されており、
   （８）．前記弁座７の端部及び・又は前記出口じょうご８内で、タングステン・カーバイドボール３１のベッド３０が代替圧力減少レベルとして形成される、
   特徴を持つ、制御弁１。
2. 前記切り込み２１は前記弁ピストン１２の動きの方向に前記カップの形をした弁頭１３の外側の壁の中に分配されたことの特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
3. 前記カップの形をした弁頭１３の前記中空の内部が、前記弁座６に膨張と同じ角度を持って円錐体に設計されたことの特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
4. 前記数個の圧力低減部２２，２８は、前記弁座６，７及び・又は前記出口じょうご８内で媒体の流れ方向に交互に次々に膨張及び収縮する様に配置された事の特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
5. 前記内部弁座６，７に従属する一個の圧力低減部２８は媒体の流れ方向に前記出口じょうご８内で膨張部２９を形成し、好ましくは前記弁座６，７から前記出口じょうご８に向かって椀状に径が大きくなることの特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
6. 前記円盤ばね２７は多少傾斜した放射状のばねとして設計してあり、インコネルから成る事の特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
7. 前記タングステン・カーバイドボール３１の前記ベッド３０は、スクリーニング・プレート３２，３３，３４によって入口側と出口側を仕切られており、前記スクリーニング・プレート３２，３４の孔３５は好ましくは断面が四角形状である特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
8. 前記出口側に、少なくとも二つのスクリーニング・プレート３３，３４は一つがもう一つの後ろになる様に配置され、これにより前記スクリーニング・プレート３４は固体のタングステン・カーバイドで成り、そして 前記第二スクリーニング・プレート３３は耐熱鋼で成り、前記スクリーニング・プレート３４の前記孔３５は前記スクリーニング・プレート３３の前記孔３５の直接後に配置され、又は、前記スクリーニング・プレート３４の前記孔３５は前記スクリーニング・プレート３３の前記孔３５より多少小さく形成されており、これにより前記第二スクリーニング・プレート３３の前記孔３５は円錐形に膨張することの特徴を持つ、請求項７に記載の制御弁。
9. 前記弁座サポート５及びパ前記ケージホルダー１４は流れ方向に多少円錐状に先細になる様に形成されて、これもまた多少円錐状に先細になる前記弁収容部 １００の対して押されるような特徴を持つ、請求項７に記載の制御弁。
10. 前記制御弁において、タングステン・カーバイドの代わりに、セラミック、例えば、ＳｉＮ又はＳｉＣ、又はタングステン・カーバイドとセラミックの混合物から成るような特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
11. 前記短いパケージホルダー１４または類似の減衰装置は、タングステン・カーバイド又はセラミック部品とスチール体と前記弁座サポート部品の間に提供されることの特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
12. 前記制御弁の内部部品（５，６，７、１２，１３と１４）は接続部品１６と油圧駆動１７とを分解しないで取りはずせることの特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
13. 前記接続部品１６は前記内部部品（５，６，７、１２，１３と１４）を引き込むのに十分な長さと直径を有することの特徴を持つ、請求項１２に記載の制御弁。
14. 前記油圧駆動１７は前記弁収容部 １００から前記内部部品（５，６，７、１２，１３と１４）を引き出す為に使われることの特徴を持つ、請求項１３に記載の制御弁。
15. 前記タングステン・カーバイドは少なくとも１０％の結合剤、すなわちコバルト又はニッケルを含むことを特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
16. 前記二重制御弁は大きい弁部品３６と小さい弁部品３７から成り、これにより前記大きい弁部品３６は調整可能なオン・オフピストン弁として提供され一方、小さい弁部品３７は制御弁として機能する様な特徴を持つ、請求項１に記載の制御弁。
17. 前記小さい弁部品３７の前記長手方向の軸は好ましくは約２０℃の角度αで大きい弁部品３６の長手方向の軸に対して傾斜していることの特徴を持つ、請求項１６に記載の制御弁。
18. 前記小さい弁部品３７は脈動及び・またはオン・オフ制御弁として設計されることの特徴を持つ、請求項１６に記載の制御弁。
19. 前記入口じょうご３は、前記弁座６，６ａの前に衝突断面積の拡大がないように、二つの部分に分けてあることの特徴を持つ、請求項１６に記載の制御弁。
20. 前記大きい弁部品３６は、規定されず最大限の流れの少なくとも８０％を受けるように設計してあり、しかし、これは約２０％ほど調整でき得ることの特徴を持つ、請求項１６に記載の制御弁。
21. 前記小さい弁部品３７は、規制されて最大限流れの２０％までを受けるように設計してあることの特徴を持つ、請求項１６に記載の制御弁。

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