JP2013527413A - コントロールバルブの圧力ブリード検査ポート - Google Patents

コントロールバルブの圧力ブリード検査ポート Download PDF

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Abstract

統合ブリード経路があるバルブであって、螺刻された穴(14)を含むバルブ本体(12)と、バルブ本体の穴に固定可能なように配置された第1の螺刻された部分(22)、およびバルブ本体の外側に配置された第2の部分(24)を有する弁帽(18)と、バルブ本体と螺刻された弁帽の第1の部分との間に画定された空洞(26)とを含むバルブである。ブリード経路(28)は弁帽内に形成され、弁帽の第1の位置に形成され、空洞との流体連通がある入口開口部(30)と、弁帽の第2の位置に形成された既存の開口部を含む経路と、および入口開口部と出口開口部(31)との間の流体連通を実現する主部とを含む。空洞および入口開口部は、バルブ本体との噛み合い部から弁帽を取り除く前に、バルブの内部への経路にむき出しになるよう配置される。
【選択図】図1

Description

本発明は、概してコントロールバルブに関し、より具体的には、バルブ内の密閉型ねじ継手が不完全になるなどの障害状況の検知が可能で、コントロールバルブを分解する前に、コントロールバルブ内に蓄えられている内圧の解放が可能なブリード検査ポートを有するコントロールバルブに関する。
従来の技術
システム内へのまたはシステム内を通過する液体の流れをコントロールできる多種多様なバルブがあるが、これまでコントロールバルブは、コントロールバルブ内の密閉性の完全性が損なわれた場合にこれを示す機能に欠けている(あるいは機能が貧弱である)ことが悩みであった。コントロールバルブ内の密閉性が損なわれた場合、早期に検出されない限り、これによるシステム内の圧力損失にかかるコストが高まり、特に、高燃性の流体がコントロールバルブを通過している場合はさらに危険な結果とさえなることがある。既存のコントロールバルブのもう1つの潜在的な欠点は、分解中または分解前に、バルブの内圧の存在を検知できないということである。コントロールバルブの内圧が安全な、制御された方法で解放されないと、コントロールバルブの弁帽がコントロールバルブから早急に外れたり、コントロールバルブ内の、あるいはコントロールバルブを通る制御されていない量の液体が急に解放される可能性がある。そのため、分解の前に圧力を分離し、コントロールバルブから外へブリードさせるための手順が開発された。
より最近では、バルブ本体を通じて形成された統合ブリードポートまたは検査ポートを伴うコントロールバルブが開発された。このようなコントロールバルブの例は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第6,695,000号にあり、その開示は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
1つまたは複数の例示的な態様に従い、本明細書で開示した教義に従って組み立てられたコントロールバルブは、螺刻された穴と、バルブ本体の螺刻された穴にねじにより固定できるように配置された第1の螺刻された部分を有し、バルブ本体の外側に配置された第2の位置をさらに有する弁帽と、バルブ本体と螺刻された弁帽の第1の位置との間に形作られた空洞と、弁帽内に形成された経路とを含む。経路は、弁帽の第1の位置に形成された入口開口部であって、空洞と流体連通する入口開口部とを含み、経路はさらに、弁帽の第2の位置に形成された出口開口部および入口開口部と出口開口部との間に流体連通を提供する主部を含む経路を含む。
1つまたは複数の維持的な態様に従うと、入口開口部および空洞は、互いが、入口開口部とひいては経路が、バルブ本体との螺合から弁帽を取り除く前に、バルブ内の内圧に暴露されるように位置している。
さらに1つまたは複数の例示的な態様に従うと、弁帽は外面を含み、経路の主部は、外面から内側に離間して配置される。経路は、入口開口部と経路の主部との間の流体連通を提供する第1の接続部を含んでいても良く、出口開口部と経路の主部との間の流体連通を提供する第2の接続部を含んでいても良い。またさらに、弁帽の第2の部分は、外面を有し、外面に出口開口部を形成し、穴を備える第2の接続部が穴を備える、幅広の部分を含んでいても良い。
またさらに、弁帽の第2の部分は、上面を有する幅広の部分で、第2の接続部が上面に形成された溝を備え、前記溝の端部が前記出口開口部を形成している、部分を含んでも良い。バルブ本体は、環状の溝を含んでいても良く、少なくとも空洞の一部は環状の溝により画定されていても良い。密閉部が、弁帽とバルブ本体との間に配置され、密閉部は、弁帽とバルブ本体の内部壁との間に密閉された係合を形成する。密閉部は、入口開口部から間隔が空いていても良く、弁帽は、密閉部が弁帽の環状の溝内に配置されるように、環状の溝を含んでいても良い。
さらに別の態様に従うと、統合ブリード経路を伴うバルブは、螺刻された穴を含むバルブ本体と、バルブ本体の穴に固定可能なように配置された第1の螺刻された部分およびバルブ本体の外側に配置された第2の部分を有する弁帽と、バルブ本体と螺刻された弁帽の第1の部分との間に形作られた空洞とを含む。ブリード経路は弁帽内に形成され、弁帽の第1の位置に形成され、空洞と流体連通する入口開口部と、弁帽の第2の位置に形成された出口開口部を含む経路と、入口開口部と出口開口部との間に流体連通を提供する主部とを含む。空洞および入口開口部は、バルブ本体との係合から弁帽を取り外す前に、バルブの内部への経路が暴露されるよう配置される。
本明細書で述べる1つまたは複数の例示的な形式に従って組み立てられたコントロールバルブは、コントロールバルブ内、またはコントロールバルブの弁帽内の密閉部の漏れを早期の検知を提供する場合がある。例示的な実施形態に従うと、コントロールバルブの弁帽を通る経路は、例えば、圧力ブリードポートまたは経路を提供する。コントロールバルブの弁帽は、ねじ接合によりコントロールバルブの本体部に、取り外し可能なように固定される。弁帽と本体部の内部壁との間で、経路の入口開口部または圧力ブリードポートの直近には密閉部がある。コントロールバルブ内に適切な圧力密閉がある場合、つまり、漏れが存在しない場合、コントロールバルブにより流量が抑制された流体はどれも、出口開口部により形成された圧力ブリード開口部において検知されないはずである。
しかしながら、コントロールバルブ内に密閉部の漏れがある場合、周囲とコントロールバルブの内部との間の圧力の差異により、コントロールバルブの流体の一部が、圧力ブリード穴または出口開口部を通じてコントロールバルブから漏れだす可能性がある。出口開口部を通じて排出される流体は、そうなると、簡単に検知でき、技術者が流体を観察して、それによりコントロールバルブの本体部と弁帽との間の密閉部の損傷の存在を判別できる。
本明細書で説明する例示的な態様のさらなる形式により提供される別の有用な目的は、ブリード経路が、弁帽とバルブ本体との間のねじ接合を外す前に、コントロールバルブ内の内圧の解放を可能にするということである。内圧が、弁帽とバルブ本体との間に蓄積されている場合、分解の前に内圧を解放する必要がある。空洞の位置およびサイズと連携した経路の入口開口部の配置により、弁帽が、バルブ本体の密閉が失われた時点まで取り外されるとただちに、コントロールバルブの内部が周囲に露出される。その時点で、コントロールバルブの内圧がブリード穴の内部端、または第2端の直近にある経路(つまり、コントロールバルブの流入または流出経路)を通じて解放され、ブリード穴を通じて周囲に移動し、これにより気圧と均圧化される。有利なことに、内圧は、弁帽が完全に、コントロールバルブの本体部とのねじ接合から取り外される前に解放される。
本発明の第1に開示する例の教義に従って組み立てられたコントロールバルブの断面図で、バルブ本体、バルブ本体に接続された螺刻された弁帽、および弁帽を通る圧力ブリードポートとを有する。 図1のコントロールバルブの拡大部分断面図である。 本発明の別の開示された例の教義に従って組み立てられたコントロールバルブの拡大部分断面図で、これも、バルブ本体、バルブ本体に接続された螺刻された弁帽、および弁帽を通じた第2の形状の圧力ブリードポートとを有する。
ここで図を参照すると、図1および図2は、本発明の第1の開示例の教義に従って組み立てられたコントロールバルブ10を示す。コントロールバルブ10は、内部ねじ16が付属する穴14を有するバルブ本体12を含み、また、外部ねじ20が付属する弁帽18を含む。この結果、弁帽18は、バルブ本体12の穴14内に、弁帽18のねじ20と穴14のねじ16とが噛み合うことにより固定することができる。弁帽18は、第1の部分22と第2の部分24とを含む。ねじ20は、弁帽18の第1の部分22に付いており、第2の部分24は、バルブ本体12から突き出すまたは外側へ延びるように、穴14を超えて延びる。例示では、第2の部分24は、弁帽18の第1の部分22の直径よりも大きい直径を有する幅広の部分25を含む。バルブ本体12と、弁帽18の第1の部分22との間に、空洞26が形成される、またはその他の方法で画定される(空洞26は図1でも視認できるが、図2の拡大図には空洞26がより明確に示されている)。経路28が弁帽18内に形成され、経路28は入口開口部30と出口開口部32とを含む(入口開口部30は、図2でより明確に示されている)。例示では、入口開口部30は、弁帽18の第1の部分22に形成され、一方で、出口開口部32は弁帽18の第2の部分24内に形成される。弁帽18の第2の部分24に付いている出口開口部32は、幅広の部分25に形成されていることが好ましい。入口開口部30は、弁帽18がバルブ本体12の穴14内に完全にねじ込まれた時に空洞26と流体連通するよう、バルブ本体12の穴14内に配置される。さらに、経路28の主部34は、入口開口部30と出口開口部32との間に流体連通を提供する。
図2を参照すると、弁帽18の第1の部分22は、バルブ本体12内側に配置された内部端36を含み、また、弁帽18の第1の部分22と穴14の内面42との間の接合部分40に沿って配置された放射状の外面38も含む。弁帽18のねじ20と、空洞26は、接合部分40に沿って配置されている。弁帽18の第2の部分24は、上面44および外面46とを含む。図2の例では、上面44はヨーク50の一部48に当接し、かつ隣接している。弁帽18は、パッキンアセンブリ54およびパッキンナット56を収容する中央穴52を含む。
図2に示すように、経路28の主部34は、弁帽18の外面38から半径方向に内側に離間していることが好ましい。さらに、好ましくは、経路28の主部34は、弁帽18を通るバルブ軸および穴52の軸58に対して平行または概して平行に配向されても良い。経路28は、弁帽18の第1の部分22内に形成され、経路28の入口開口部30と主部34との間の流体連通を提供する、第1の接続部60を含む。経路28はまた、弁帽18の第2の部分24内に形成され、経路28の出口開口部32と主部34との間の流体連通を提供する、第2の接続部62を含む。
図2に示す例では、経路28の主部34は、弁帽18内にドリル加工またはその他の方法で形成された穴64の形式をとり、弁帽18の穴52に平行に配向され、第1の接続部60も穴60aの形式をとる。第2の接続部62は、弁帽18の第2の部分24の上面44内に形成される溝62aの形式をとる。穴60aと溝62aは、垂直方向の穴64に対して垂直または概して垂直に配向されることが好ましい。この結果、穴60aと溝62aは、弁帽18の穴64から弁帽18の外面の方向に向かって概して半径方向に延びていることが好ましい。弁帽18の穴64は、例えば弁帽18の第2の部分24の上面44を貫通してなど、上部から穴64をドリル加工することにより形成されていても良い。穴60aは、穴64と交差するように、弁帽18の第1の部分22の外面から穴をドリル加工することにより形成しても良い。最後に、溝62aは、穴64と交差するように、弁帽18の上面44において、適切な方法で形成しても良い。出口開口部32、ひいては溝62aは、弁帽18の第2の部分24の外面46に延びる。好ましくは、弁帽18の第2の部分24の上面44は、溝62aが穴として効率的に機能できるよう、ヨーク50の隣接部48に当接していても良い。
引き続き図2を参照すると、バルブ本体12の穴14は、環状溝64を含む。環状溝64は、協働するねじ16および20の下に配置することが好ましく、環状溝64は弁帽18の隣接外面と協働して空洞26を形成する。あるいは、弁帽18の外面は、図示されている環状溝64と協働して空洞26を形成する環状溝を含むことができる。さらに別の代替的な方法として、バルブ本体と弁帽の両方は、空洞26を形成するように協働する環状溝を含めることができる。弁帽18は、空洞26の下に配置された環状溝66を含んでいることが望ましい。環状溝66は密閉部68を受け入れるようなサイズで、弁帽とバルブ本体の内壁との間の係合の密閉を形成するために、Oリング、ガスケット、または任意の他の適切な密閉形式をとることができる。溝66、ひいては密閉部68は、入口開口部30から下向きに、第1の距離だけ離間して位置することが好ましい。
再度図1を参照すると、コントロールバルブ10の他の態様は従来技術でも良いことは理解されよう。したがって、当業者は、コントロールバルブ10がまた、流入経路74を含む流入口72と、流出経路78を含む流出口76と、開示された例ではバルブプラグ82である、移動可能な制御要素の位置に応じて、流入経路74と前記流出経路78との間の流体連通を提供する制御経路80とを含むことを理解するであろう。バルブプラグ82は、開示された例では直線状または摺動ステムである、移動可能なバルブステム84に接続されている。当業者は、バルブステム84は、アクチュエータ85に動作可能に接合され、このアクチュエータは任意の適切なアクチュエータであっても良いことは理解するであろう。
代替として、液体流入経路および液体流出経路は、液体流入経路が液体流出経路になり、液体流出経路が液体流入経路になるように、図示されている配置とは反対であってもよく、これにより、下向きのフローバルブを上向きのフローバルブに変更する。さらなる代替として、液体流入経路および液体流出経路は、互いに同じ高さであっても良い。
図2に示すように、完全に組み立てられた時に、弁帽18は、完全に、ねじ込み式でバルブ本体12の穴14に、弁帽18の部分70がバルブ本体12の部分72に当接するように、受け入れられることが好ましい。追加の密閉部またはガスケットが、部分70および72との間の境界面に提供されていても良い。また、完全に組み立てられた時に、密閉部68は、弁帽18とバルブ本体12の両方に対し密閉接触にある。経路28の入口開口部30は、入口開口部30が空洞26と流体連通するような位置に配置されることが好ましい。
ここで図3を参照すると、コントロールバルブ10が、経路28の出口開口部が代替の形式を有して示されている。説明を簡単にするため、図1および図2の例と、図3の例との間の違いのみを本明細書で説明する。当業者には、前述の説明を読んだ上で、図1および図2に対して上記で説明した残りのコンポーネントはすべて、本明細書で代替の形式として明示的に説明しているもの以外は同じまたは実質的に同様であって良いことは簡単に理解されよう。図3の例では、出口開口部32につながる接続部62は、穴62bの形式をとる。穴62bは弁帽18の上部または第2の部分24内に形成され、幅広部分25を通じて外面46に延びる。図示されている例では、穴62bは、垂直方向に配向された穴64に対し直交またはおよそ直交して配向される。この結果、穴62bは、弁帽18の穴64から弁帽18の幅広の部分25の外面46の方向に向かって概して半径方向に延びていることが好ましい。弁帽18の穴64は、再度、弁帽18の第2の部分24の上面44を貫通するように、上部から穴64をドリル加工することにより形成されても良く、62bは弁帽18の第2の部分24の外面46からドリル加工で穴をあけることにより形成されても良く、穴64と交差するよう、半径方向または実質的に半径方向であっていても良い。このように、出口開口部32は、弁帽18の第2の部分24の外面46に延びる。
開示された形式に従うと、入口開口部30は、溝66内に存在する密閉部68から既知の距離をおいて配置される。さらに、空洞26は垂直面Vを有する。この結果、弁帽18が取り外しのためねじ込みを緩め始めた時、入口開口部30は、蓄積された内圧が、密閉部68を越えて逃げ始めるのに十分なほど長い間、空洞26と流体連通されたままである。つまり、弁帽18のねじ込みが緩むと、弁帽18の行程の少なくとも一部が穴14内で上方に移動し、入口開口部30(ひいては経路28)および密閉部68を越える、境界面40に形成された漏れ経路が両方とも、空洞26と流体連通する。
前述の例は両方とも、出口開口部32は、所望される場合、キャップ、プラグ、またはその他の適切な密閉部などのカバーを使用して塞がれても良い。さらに、経路28の出口開口部32は、透明または透過カバー(図示されない)などの何らかの指示手段または、プロセス流体または媒体の存在を感知するセンサーが提供されても良い。このような指示手段は、たとえば、内圧が経路28を通じて解放された時に作動させることができ、これは、次に技術者またはその他の管理者に見えるようになることになる。この指示手段は、分解の前に内圧がコントロールバルブからブリードされなかったコントロールバルブから弁帽を分解する人物に示すものである。
さらに、前述のコントロールバルブ10は、例えば油、破片が混じった水、またはガスなどの流体を含む多量の媒体の流れを制御しても良い。当業者はまた、これらの例は、単なる例示であり、コントロールバルブ10はさまざまな液体に対し使用することができ、多数あるために、すべての例をここに挙げることはできないことを理解するであろう。流体が、コントロールバルブ10の出口経路を通過して流れると、弁帽18と経路28の入口開口部30との間の密閉部68は、流体が圧力ブリードインジケータの経路28を通じて漏れだすのを防ぐ。しかしながら、密閉部68の障害が発生した場合や、弁帽18とバルブ本体12との間のそれ以外の密閉の場合、流体は空洞26への道を見つけ出すことになり、そこから経路28を通って出口開口部32へ通じることになる。
本明細書で開示したタイプのコントロールバルブ10は、一例としてのみではあるが、石油精製時の炭化水素、およびその他の廃液を含む非常によく見られる流体を運び去るための放出弁としてや、石油精製に関する、および無関係の両方の用途で、流体の流量コントロールを含む、さまざまなその他の用途のために頻繁に使用される。圧力ブリードインジケータから何らかの漏れ出た流体は、有利にも検知可能で、液体状の場合は、バルブ本体12の外を通りかかった人物がすぐに確認できる。したがって、当業者は、経路28は圧力ブリードインジケータとして機能することを理解するであろう。
前述の例では両方とも、分解の前に、コントロールバルブ10が適切に分離されず、かつ内圧がブリードされなかった場合に、前述の例は、何らかの蓄積された内圧が、弁帽18のねじ接合が完全にバルブ本体12から外れる前に、気圧と等しくなるような手段または方式が提供する。また、弁帽18を、コントロールバルブ内の内圧が気圧よりも高い時に取り外した場合に、経路28は、コントロールバルブ10内の高い内圧を示す聴覚的または視覚的なインジケータを提供しても良い。このような高い内圧が検知された場合、技術者は、弁帽18を再度締め、その他の手段または技術を使用して、コントロールバルブ10から適切に圧力をブリードすることができる。
従来のバルブは、バルブ本体から弁帽を分解する前に内圧がブリードされない場合は、弁帽とバルブの内部空洞内にある何らかの流体が、分解中に、制御できない形でバルブ本体から望ましくなく飛んだり、排出される場合がある。本明細書で説明するコントロールバルブ10は、実質的に、この潜在的に危険な状況となる可能性を減少させる。
前述の1つまたは複数の例において、説明では、上部、下部、内向きおよび/または外向きなどの用語を使用している。これらの用語は、図に示した位置に配置されている場合に、例示的な実施形態を説明するという背景においてのみ関係があり、使用されるべきものである。当業者は、バルブが図示された以外の違う向きに配向されても良いことはすぐに理解するであろう。また、当業者はこれらの関係語を、対象のコントロールバルブの代替の配向に合うようにする方法についてすぐに理解することができるであろう。
コントロールバルブ圧力ブリードポートは、この特定の実施形態に関して説明されているが、当業者は、添付の特許請求の範囲がこれらに制限されることを意図せず、請求項の範囲内であると考えられる修正を行ってもよいことを理解するであろう。

Claims (15)

  1. 1つのバルブであって、
    螺刻された穴を含むバルブ本体と、
    ねじ込みにより前記バルブ本体の前記螺刻された穴に固定可能に配置された第1の螺刻された部分を有し、さらに、前記バルブ本体の外側に配置された第2の部分を有する弁帽と、
    前記バルブ本体と前記ねじ込まれた弁帽の前記第1の部分との間に画定された1つの空洞と、
    前記弁帽内に形成される1つの経路であって、前記弁帽の前記第1の位置に形成され、前記空洞と流体連通する入口開口部と、前記弁帽の第2の位置に形成された出口開口部と、前記入口開口部と前記出口開口部との間の流体連通を提供する主部とを含む経路とを備えるバルブ。
  2. 前記弁帽が外面を含み、前記経路の前記主部が前記外面から内向きに離間されている、請求項1に記載のバルブ。
  3. 前記経路が、前記入口開口部と前記経路の前記主部との間の流体連通を提供する第1の接続部を含む、請求項1〜2のいずれか一項に記載のバルブ。
  4. 前記経路が、前記出口開口部と前記経路の前記主部との間の流体連通を提供する第2の接続部を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブ。
  5. 前記弁帽の前記第2の部分が、外面を有する幅広の部分と、前記外面に形成された前記出口開口部とを含み、前記第2の接続部が穴を備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載のバルブ。
  6. 前記弁帽の前記第2の部分が、上面を有する幅広の部分を含み、前記第2の接続部が上面に形成された溝を備え、前記溝の端部が前記出口開口部を形成する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のバルブ。
  7. 前記バルブ本体が環状溝を含み、前記空洞の少なくとも一部が前記環状溝により画定される、請求項1〜6のいずれか一項に記載のバルブ。
  8. 前記弁帽と前記バルブ本体との間に配置された密閉部を含み、前記密閉部が前記弁帽と前記バルブ本体の内壁との間に密閉係合を形成する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のバルブ。
  9. 前記密閉部が前記入口開口部から離間される、請求項1〜8のいずれか一項に記載のバルブ。
  10. 前記弁帽が環状溝を含み、前記密閉部が前記弁帽の前記環状溝内に配置される、請求項1〜9のいずれか一項に記載のバルブ。
  11. 1つのバルブであって、
    螺刻された穴を含む1つのバルブ本体と、
    ねじ込みにより前記バルブ本体の前記螺刻された穴に固定可能に配置された第1の螺刻された部分を有し、さらに、前記バルブ本体の外側に配置された第2の部分を有する弁帽と、
    前記バルブ本体と前記螺刻された弁帽の前記第1の部分との間に画定された空洞と、
    前記弁帽内に形成された経路であって、前記弁帽の前記第1の部分内に形成された入口開口部を含み、前記入口開口部は前記空洞と流体連通し、前記弁帽の前記第2の部分内に形成された出口開口部、および前記入口開口部と前記出口開口部との間に流体連通を実現する主部とを含む経路と、を備え、
    前記空洞および前記入口開口部は、前記バルブ本体とのねじ込み係合から前記弁帽を取り除く前に、前記経路を、前記バルブの内部への圧力レベルに暴露するようにサイズ設定され、かつ配置されるバルブ。
  12. 前記弁帽が外面を含み、前記経路の前記主部が、前記外面から内向きに離間され、前記弁帽が、前記バルブ本体から前記弁帽を部分的に取り外すと、弁帽密閉部を通過する漏れ経路を形成するよう配置され、前記空洞が前記入口開口部と前記漏れ経路との両方を、前記バルブ本体から前記弁帽を部分的に取り外すと、前記空洞と流体連通するように位置付けるように配置された垂直方向の寸法を有する、請求項11に記載のバルブ。
  13. 前記経路が前記入口開口部と前記経路の前記主部との間に流体連通を画定する第1の接続部を含み、前記経路が前記出口開口部と前記経路の前記主部との間に流体連通を提供する第2の接続部を含み、前記弁帽の前記第2の部分が外面を有する幅広の部分と、前記外面に形成された前記出口開口部とを含む、請求項11〜12のいずれか一項に記載のバルブ。
  14. 前記弁帽の前記第2の部分は上面を有する幅広の部分を含み、前記経路が前記上面に形成された溝を備え、前記溝の端部が前記出口開口部を形成する、請求項11〜13のいずれか一項に記載のバルブ。
  15. 前記バルブ本体が環状溝を含み、前記空洞の少なくとも一部が前記環状溝により画定される、請求項11〜14のいずれか一項に記載のバルブ。
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