JP5938399B2 - コントロールバルブの圧力ブリード検査ポート - Google Patents

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固定できるように配置されてなる螺刻された第１の部分と、バルブ本体の外側に配置された第２の部分とを有する弁帽であって、該弁帽内を延びる中央穴をさらに有する弁帽と、前記中央穴を貫通して延びるバルブステムと、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、弁帽内に形成された経路とを含む。経路は、弁帽の第１の部分に形成され、空洞と流体連通する入口開口部と、弁帽の第２の部分に形成された出口開口部と、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、出口開口部と経路の主部との間の流体連通を提供する出口側接続部とを含む。そして、弁帽の第２の部分は上面を有する幅広の部分を含み、出口側接続部は前記上面に形成された溝を備え、該溝の端部が出口側開口部を形成する。

１つまたは複数の例示的な態様に従うと、バルブ本体との螺合から弁帽を取り除く前に、入口開口部および空洞は、入口開口部、ひいては経路がバルブ内の内圧に暴露されるように互いに位置している。

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入口側接続部を含んでいても良い。またさらに、前記幅広の部分は出口開口部が形成された外面を含み、前記出口側接続部が穴を備えている

またさらに、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てなる螺刻された第１の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であって、該弁帽内を延びる中央穴をさらに有する弁帽と、前記中央穴を貫通して延びるバルブステムと、バルブ本体と前記弁帽の第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の部分に形成され、空洞と流体連通する入口開口部と、弁帽の第２の部分に形成された出口開口部と、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、出口開口部と前記経路の主部との間の流体連通を提供する出口側接続部とを含む。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、前記経路がバルブの内部に暴露されるよう配置される。そして、弁帽の第２の部分は上面を有する幅広の部分を含み、出口側接続部は前記上面に形成された溝を備え、該溝の端部が出口開口部を形成する。

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径方向の外面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、入口側接続部としての第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、出口側接続部としての第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６６を含む。環状溝６６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あり、密封部６８は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は、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、穴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は垂直な寸法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、穴１４内で上方に移動する弁帽１８の行程の少なくとも一部にて、入口開口部３０（ひいては経路２８）および密閉部６８を通過して境界面４０に形成された漏れ経路の両方がともに、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 (13)

1. 螺刻された穴を含むバルブ本体と、
   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てなる螺刻された第１の部分と、前記バルブ本体の外側に配置された第２の部分とを有する弁帽であって、該弁帽内を延びる中央穴をさらに有する弁帽と、
   前記中央穴を貫通して延びるバルブステムと、
   前記バルブ本体と前記弁帽における螺刻された前記第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の部分に形成され、前記空洞と流体連通する入口開口部と、前記弁帽の前記第２の部分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、
   前記経路は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出口側接続部を更に含み、
   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、
   前記出口側接続部は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、バルブ。
2. 前記弁帽は外面を含み、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. 前記経路は、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入口側接続部を含む、請求項１〜２のいずれか一項に記載のバルブ。
4. 前記幅広の部分は前記出口開口部が形成された外面を含み、前記出口側接続部が穴を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ。
5. 前記バルブ本体は環状溝を含み、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１〜４のいずれか一項に記載のバルブ。
6. 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１〜５のいずれか一項に記載のバルブ。
7. 前記密閉部が前記入口開口部から離間される、請求項６に記載のバルブ。
8. 前記弁帽は環状溝を含み、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６から７のいずれか一項に記載のバルブ。
9. 螺刻された穴を含む１つのバルブ本体と、
   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てなる螺刻された第１の部分と、前記バルブ本体の外側に配置された第２の部分とを有する弁帽であって、該弁帽内を延びる中央穴をさらに有する弁帽と、
   前記中央穴を貫通して延びるバルブステムと、
   前記バルブ本体と前記弁帽の前記第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、前記空洞と流体連通する入口開口部と、前記弁帽の前記第２の部分内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、
   前記経路は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出口側接続部を更に含み、
   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、
   前記出口側接続部は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、バルブ。
10. 前記弁帽は外面を含み、
    前記経路の前記主部は前記外面から内向きに離間され、
    前記バルブ本体から前記弁帽を部分的に取り外すとき、前記弁帽は弁帽の密閉部を通過する漏れ経路を形成するよう配置され、
    前記バルブ本体から前記弁帽を部分的に取り外すとき、前記空洞は、前記入口開口部と前記漏れ経路の両方を前記空洞と流体連通するように配置させる垂直方向の寸法を有する、請求項９に記載のバルブ。
11. 前記経路は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なす入口側接続部を更に含み、
    前記幅広の部分は前記出口開口部が形成された外面を含む、請求項９〜１０のいずれか一項に記載のバルブ。
12. 前記経路は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９〜１１のいずれか一項に記載のバルブ。
13. 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９〜１２のいずれか一項に記載のバルブ。

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