JP5331009B2 - 作動圧力よりかなり高い背圧に耐える破裂ディスクアセンブリ - Google Patents
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Description
Claims (38)
- 破裂起動圧力より実質的に高い背圧に耐えることが可能である起動破裂ディスクユニットであって、
流体起動通路を有し、前記流体起動通路の少なくとも一部を規定する壁構造を備え、前記流体起動通路の一部が、流入口と流出口とを有し、前記壁構造が、前記流体起動通路の一部の前記流入口が前記流出口の領域より小さい面積となるような方向にテーパ状である管状筐体と、
その中央セクションが、前記流体起動通路の前記テーパ状の部分の前記流出口に対して、流体を遮断する関係となるように、前記筐体内に取り付けられる破裂ディスクと、
前記破裂ディスクの前記中央セクションを支持する関係で、前記流体起動通路の前記テーパ状の部分に設置され、前記壁構造の前記テーパ状の部分と、前記破裂ディスクの前記中央セクションとのそれぞれに一致する面を有するとともに、前記破裂ディスクの前記破裂起動圧力より実質的に大きい背圧下で、該破裂ディスクの破裂をサポートし、かつ防止するのに十分な質量であるテーパ状の自己解放プラグとを有する起動破裂ディスクユニット。 - 前記プラグは、むくの固体モノリシックボディである請求項1に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、前記破裂起動圧力に対する前記背圧の比に比例する直径を持つ、前記プラグを通る軸方向に伸びる通路を有する請求項1または2に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、略円錐形である、請求項1〜3のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクは、前記流体起動通路の前記テーパ状の部分の前記流出口を横切って延在する中央湾曲セクションを有し、前記中央湾曲セクションは、対向する凹面及び凸面を有し、前記プラグは、前記破裂ディスクの前記凹面に略一致しかつ係合する半球端面を有する請求項1〜4のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクの前記中央湾曲セクションの直径が、3.175mm(1/8インチ)から101.6mm(4インチ)の範囲内である請求項5に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグの最大軸長に対する、前記プラグの最大直径の比が、0.7である請求項1〜6のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、前記破裂ディスクの前記破裂起動圧力の少なくとも10倍の大きさの圧力下で、前記破裂ディスクの前記中央セクションを支持するサイズ及び質量である請求項1〜7のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、少なくとも344.74Mpa(50,000psig)の背圧を支持するサイズ及び質量である、請求項1〜8のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、少なくとも241.32Mpa(35,000psig)の背圧を支持するサイズ及び質量である請求項1〜8のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクの前記中央セクションは、6.89Mpa(1,000)から55.16Mpa(8,000psig)の起動圧力下で破裂する請求項9に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクの前記中央セクションは、34.47Mpa(5,000)から41.37Mpa(6,000psig)の起動圧力下で破裂する請求項9に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記ユニットの耐性圧力に対する起動圧力の比が、1:2から1:50である請求項1〜12のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記ユニットの耐性圧力に対する起動圧力の比が、1:10から1:50である請求項13に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記筐体は、前記ユニットが、油井仕上げツールのネジ式開口に挿入されるようにするため、外部ネジを具備する請求項1〜14のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記筐体が、円筒状ボディ及び円筒状入口リングを有し、前記破裂ディスクが、前記ボディ及び前記入口リングとの間にクランプされる周辺フランジを備える請求項1〜15のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記流体起動通路を規定する前記壁構造は、16°から35°の角度のテーパ形状である請求項1〜16のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記流体起動通路を規定する前記壁構造は、25°の角度のテーパ形状である請求項17に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、金属材料製である請求項1〜18のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、セラミック材料製である請求項1〜18のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、強化合成樹脂材料製である請求項1〜18のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、グラファイト材料製である請求項1〜18のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、壊れ易い材料製である請求項1〜18のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記プラグは、低融点の可溶材料製である請求項1〜18のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記筐体及び前記破裂ディスクは、異なる金属製である請求項1〜24のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記壁構造は、前記流体起動通路の前記流出口を規定し、かつ前記流体起動通路の前記テーパ状の部分の内側に位置する略円筒状セグメントを含み、前記破裂ディスクは、前記流体起動通路の前記テーパ状の部分及び前記円筒状セグメントとの間の、それらの接合帯域に位置する前記破裂ディスクの前記中央セクションと共に配置される請求項1〜25のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記壁構造は、前記流体起動通路の前記流出口を規定し、かつ前記流体起動通路の前記テーパ状の部分の外側に位置する略円筒状セグメントを含み、前記破裂ディスクは、前記流体起動通路の前記テーパ状の部分及び前記円筒状セグメントとの間の、それらの接合帯域に位置する前記ディスクの前記中央セクションと共に配置される請求項1〜25のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクは、前記破裂起動圧力の90%までのフル耐性背圧の100サイクルを耐えることが可能である請求項1〜27のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクは、4.4℃(40°F)から176.7℃(350°F)の範囲内の温度で、選択された破裂圧力で動作することが可能である請求項1〜28のいずれかに記載の起動破裂ディスクユニット。
- 前記破裂ディスクの前記中央湾曲セクションの最大の高さと、前記中央湾曲セクションの直径の比が、1:2.5である請求項5に記載の起動破裂ディスクユニット。
- 高い背圧を耐えることが可能である破裂ディスクユニットであって、
流体通路を有し、前記流体通路の少なくとも一部を規定する壁構造を備え、前記流体通路の一部が、流入口と流出口とを有し、前記壁構造が、前記流体通路の一部の前記流入口が前記流出口の領域より小さい領域となるような方向にテーパ状である管状筐体と、
前記筐体内によって担持され、前記流体通路に対して流体を遮断する関係にある中央セクションを有する破裂ディスクと、
前記破裂ディスクに対して支持する関係で、前記流体通路に存在し、前記破裂ディスクが、前記壁構造の前記テーパに一致するように形成され、かつ、前記破裂ディスクの前記中央セクションに対して支持する関係で、前記破裂ディスクの前記中央セクションに略一致する面を有するテーパ状の自己解放プラグとを有する破裂ディスクユニット。 - 高い背圧を耐えることが可能である破裂ディスクユニットであって、
流体通路を有し、前記流体通路の少なくとも一部を規定する壁構造を備え、前記流体通路の一部が、流入口と流出口とを有し、前記壁構造が、前記流体通路の一部の前記流入口が前記流出口の領域より小さい領域となるような方向にテーパ状である管状筐体と、
前記筐体内によって担持され、前記流体通路に対して流体を遮断する関係にある中央セクションを有する破裂ディスクと、
前記破裂ディスクに対して支持する関係で、前記流体通路に存在し、前記破裂ディスクが、前記壁構造の前記テーパに一致するように形成され、かつ、前記破裂ディスクの前記中央セクションに対して支持する関係で、前記破裂ディスクの前記中央セクションに一致する面を有するテーパ状の自己解放プラグと、
前記プラグに対する流体圧力の下で、前記流体通路から前記プラグが外れる時に、前記プラグを捕捉するための前記プラグと対応して動作可能な要素とを有する破裂ディスクユニット。 - 前記要素が前記プラグに固定されている請求項32に記載の破裂ディスクユニット。
- 前記要素は、略T型の形状であり、前記プラグに固定された幹部分と、前記流体通路の外部に位置する長い横材とを有し、前記横材は、前記流体通路の前記流入口の直径より大きい長さである請求項32または33に記載の破裂ディスクユニット。
- 前記横材は、分岐した形状である請求項34に記載の破裂ディスクユニット。
- 前記要素は、前記プラグに対する流体圧力の下で、前記流体通路から前記プラグが外れる時に、前記プラグが前記筐体から離脱することを防ぐための前記プラグに動作可能連結されたヒンジ装置を有する請求項32〜35のいずれかに記載の破裂ディスクユニット。
- 前記ヒンジ装置は、前記プラグ及び前記破裂ディスクの間に設置され、前記プラグに取り付けられる中央ヒンジセクションを有し、前記中央ヒンジセクションは、前記流体通路を遮断する位置から前記プラグが外れる時に開き、また前記プラグを捕捉する請求項36に記載の破裂ディスクユニット。
- 前記ヒンジ装置は、前記中央ヒンジセクションを規定する、虚弱部の略U型のスリットまたはラインを有する請求項37に記載の破裂ディスクユニット。
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