JP6367809B2 - ディスクアレスター組立体を有するスラムシャット安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス分配システム用のスラムシャット安全装置に関し、さらに詳細には、バネ荷重型バルブディスクアレスターを組み込むスラムシャット安全装置に関する。

天然ガスを分配するために使用されるシステムなどのガス分配システムは典型的に、生産者から消費者まで一連のパイプに沿って一連のバルブを通してガスを輸送する。各ガス分配システムは、分配システム内におけるガスの圧力を制御する１つまたは複数のレギュレータバルブを含み得る。通常、ガスはシステムを通って高圧で送られる。しかしガスの圧力は、消費者に対して最終的に分配する前に低下されなければならない。この圧力低下は典型的にローカルネットワーク内の減圧ステーションで達成される。

典型的に、これらの減圧ステーションは、１つまたは複数の圧力調節バルブと、圧力調節バルブが万一故障した際にガスの流れを遮断するための何らかの安全装置と、を含む。最も一般的には、スラムシャット安全バルブが適切な状況（過圧状態または減圧状態など）で流れを遮断するための安全装置として使用される。例えば米国特許第４，１３４，４２１号では、管路において過圧保護を提供するスラムシャット安全バルブが開示される。なお同特許は参照することにより本明細書に援用される。スラムシャット安全バルブの他の例は米国特許第８，２２５，８１２号で開示される。なお同特許も参照することにより本明細書に援用される。スラムシャット安全バルブは、圧力調節バルブが故障した場合にガスが圧力調節バルブに到達することをスラムシャットバルブが防止するよう、システム内で一般に圧力調節バルブの上流側に配置され得る。

スラムシャット安全バルブは、最大圧力耐性および最小圧力耐性に関して圧力調節バルブ付近のガス圧力を監視するために配置され得る。一例として、装置の下流側における圧力が最大耐性または最小耐性のいずれかを越えると、スラムシャット安全バルブが閉止し、ガスが圧力調節バルブに流れることが遮断され、もし圧力調節バルブ、圧力調節バルブが設置された管路自体、または圧力調節器がガスを供給する下流側機材が故障した場合に、ガスが制御不能な形で漏出することが防止される。

既知のスラムシャット安全バルブは、バルブ座付近のバルブオリフィスをカバーするサイズを有するバルブディスクを有する。バルブディスクはリセットピンに連結され、次にリセットピンは、過圧状態または減圧状態を検知するアクチュエータに連結される。リセットピンは通常は、準備位置または非トリップ位置にあり、それにより、バルブディスクがバルブ座から離間して開放位置に配置されることとなる。アクチュエータが適切なトリップ状態を検知した場合、アクチュエータがリセットピンをリリースし、バルブディスクがバルブ座に対して閉止位置へと動くこととなる。従来のスラムシャット装置では、バルブは通常、通常動作の間は開放位置にあり、装置は設定点に調節される。したがって装置は、システム内の圧力に事前決定された量の変動が生じると、閉止する。

バルブが開放位置にあるとき、バルブディスクは装置を通る流体の流れに常にさらされる。バルブディスクがステム上に取り付けられているため、特定的な流れ状態では、バルブディスク上に作用する力がリセットピンを引っ張り得、その結果、安全装置の精度に悪影響が及ぼされ得、最終的には装置が誤った設定点でスラムシャットされることとなり得る。これらの力は、ディスクの過剰な動きも発生させ得、特定的な状況では、バルブディスクをディスク支持体に固定する保持クリップが外れてしまうこともあり得る。さらに特定的な流れ状態では、バルブディスク上に作用する力が、リセットピンおよび／または他の構成品に対する曲げ力を発生させてしまうこともあり得る。これらの曲げ力は、摩耗が時期尚早に発生することにも寄与し得、スラムシャット安全装置の精度にも悪影響を及ぼし得る。

第１の代表的な態様によれば、ディスクアレスターを有するスラムシャット安全装置はバルブ本体を含み、このバルブ本体は、流入口および流出口を有し、流入口と流出口との間で延長する流路を画成し、流入口と流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含む。リセットピンがバルブ本体内に取り付けられ、アクチュエータに応答するよう構成される。なおリセットピンは、非トリップ位置とトリップ位置との間で軸に沿ってバルブ本体に対して移動可能である。バルブディスク支持体は螺刻部分を有するステムを含む。なおバルブディスク支持体はバルブ本体内に取り付けられ、リセットピンに動作可能に連結され、バルブディスク支持体は、リセットピンの動きに応答して非トリップ位置とトリップ位置との間でバルブ本体に対し移動可能である。バルブディスクは、バルブディスク支持体のステム上に嵌合するサイズを有する中央アパーチャを含み、バルブディスクは、バルブ本体内で移動可能に配置され、バルブディスク支持体の動きに応答して、バルブディスクがバルブ座から離間した開放第１位置と、バルブディスクがバルブ座に対して着座する閉止第２位置と、の間で動き得る。螺刻ナットはバルブディスク支持体のステムの螺刻部分に固定可能であり、アレスターバネは、バルブディスク支持体のステム上に配置され、螺刻ナットにより固定される。アレスターバネは付勢力をバルブディスクに印加するよう構成される。

第２の代表的な態様によれば、ディスクアレスターを有するスラムシャット安全装置はバルブ本体を含み、このバルブ本体は、流入口および流出口を有し、流入口と流出口との間で延長する流路を画成し、流入口と流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含む。リセットピンがバルブ本体内に取り付けられ、アクチュエータに応答する構成され、リセットピンは、非トリップ位置とトリップ位置との間で軸に沿ってバルブ本体に対して移動可能である。バルブディスク支持体はバルブ本体内に取り付けられ、リセットピンに対して動作可能に連結され、バルブディスク支持体は、リセットピンの動きに応答して、非トリップ位置とトリップ位置との間でバルブ本体に対し移動可能である。バルブディスクはバルブ本体内で移動可能に配置され、バルブディスク支持体の動きに応答して、バルブディスクがバルブ座から離間した開放第１位置と、バルブディスクがバルブ座に対して着座する閉止第２位置と、の間で動き得る。バルブディスクアレスター組立体は、バルブディスクをバルブディスク支持体に動作可能に連結するアレスターバネと、バルブディスクをバルブディスク支持体に固定する調節可能な接続部と、を含み、アレスター組立体は、その軸に対して平行な方向に付勢力をバルブディスクに印加するよう構成される。

第３の代表的な態様によれば、スラムシャット安全装置はバルブ本体を含み、このバルブ本体は、流入口および流出口を有し、流入口と流出口との間で延長する流路を画成し、流入口と流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含む。バルブディスクはバルブ本体内に配置され、バルブディスクがバルブ座から離間した開放第１位置と、バルブディスクがバルブ座に対して着座する閉止第２位置と、の間でスラムシャット軸に沿って移動可能である。リセットピンは非トリップ位置とトリップ位置との間でバルブ本体に対して軸に沿って動作可能に移動可能である。なおこのリセットピンは、アクチュエータに応答して、リセットピンを非トリップ位置からトリップ位置に向かって移動させるよう、構成される。バルブディスク支持体はリセットピンに動作可能に連結され、リセットピンと一致して移動可能である。アレスター手段は、バルブディスクをバルブディスク支持体に動作可能に連結する。なおこのアレスター手段は、バルブディスクからリセットピンへ流体力が伝達されることを低減させるよう構成される。

第４の代表的な態様によれば、スラムシャット安全装置におけるバルブディスクの動きを阻止する方法は、流入口および流出口を有し、流入口と流出口との間で延長する流路を画成し、且つ流入口と流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含むバルブ本体を提供することを含む。この方法は、バルブディスクがバルブ座から離間した開放第１位置と、バルブディスクがバルブ座に対して着座する閉止第２位置と、の間でスラムシャット軸に沿って移動可能であるバルブディスクをバルブ本体内に配置することと、非トリップ位置とトリップ位置との間でバルブ本体に対して軸に沿って動作可能に移動可能であるリセットピンを提供することと、アクチュエータに応答して、リセットピンが非トリップ位置からトリップ位置に向かって移動されるよう、リセットピンを構成することと、を含む。この方法は、リセットピンに動作可能に連結され且つリセットピンと一致して移動可能なバルブディスク支持体を提供することと、バルブディスクをバルブディスク支持体に動作可能に連結するアレスターバネを提供することと、バルブディスクからリセットピンへの流体力の伝達が低減されるよう、アレスターバネを構成することと、を含む。

さらに、前述の第１、第２、第３、または第４の態様のうちの１つまたは複数によれば、スラムシャット安全装置および／または方法は、以下の好適な形態のうちのいずれか１つまたは複数をさらに含む。

１つの好適な形態では、アレスターバネは鋼バネであり、アレスターバネは、波形バネであってもよく、またはコイルバネであってもよい。

他に好適な形態では、バルブディスク支持体はステムを含み、アレスターバネはステムの周りに連続的に巻き付くよう配置された鋼バネである。

他の好適な形態では、バルブディスク支持体はステムを含み、アレスターバネはステムを包囲し、アレスターバネは波形バネであるか、またはコイルバネである。

他に好適な形態では、バルブディスク支持体はステムを含み、アレスターバネは略円筒形であり、ステムを包囲する。

他の好適な形態では、この装置は、螺刻ナットとアレスターバネとの間に配置された座金を含み、螺刻ナットは、アレスターバネによりバルブディスクに印加されるバネ力が調節可能となるよう、バルブディスク支持体のステムに沿って調節可能である。

他の好適な形態では、バルブ本体は、バルブディスクが開放第１位置にあるときバルブディスクの少なくとも１部分を受容するサイズを有する凹陥部を有し、この凹陥部は、バルブディスクのその部分が流路の外側に配置されることを可能とするサイズを有する。

他の好適な形態では、バルブディスク支持体はバルブ本体内に配置されたガイドカラー内で摺動可能に取り付けられる。ガイドカラーはバルブディスク付近の場所において少なくとも部分的にリセットピンを覆って延長する中空円筒形部分を含み得、なおガイドカラーは、バルブ本体内に画成されたガイドボアにより摺動可能に支持される。ガイドカラーは、リセットピンが非トリップ位置にあるときにガイドカラーの大部分がガイドボアの内部に配置される格納位置と、リセットピンがトリップ位置にあるときにガイドカラーの少なくとも１部分がガイドボアの外部に配置される伸長位置と、の間で軸に沿って移動可能であり得る。

他の好適な形態では、調節可能な接続部は、螺刻ナットと、バルブディスク支持体により担持される螺刻ステムと、を含み、螺刻ナットは、アレスターバネによりバルブディスクに印加されるバネ力の調節が可能となるよう、ステムに沿って調節可能である。バルブ本体は止め具を含み、バルブディスクは、リセットピンが非トリップ位置に移動されたとき止め具に接触するよう構成される。アレスターバネは、バルブディスクが開放第１位置にあるときバルブディスクを止め具に向かって付勢するよう構成される。バルブ本体は、バルブディスクが開放第１位置にあるときバルブディスクの少なくとも１部分を受容するサイズを有する凹陥部を含み得、バルブディスクは、バルブディスクが凹陥部内に配置されたとき止め具に係合する。

好適な方法形態は、止め具を提供し、バルブディスクが開放第１位置にあるとき止め具に係合するようバルブディスクを構成することと、バルブディスクが開放第１位置にあるとき止め具に当接するようにバルブディスクに付勢力が印加されるよう、アレスターバネを構成することと、を含む。

他の好適な方法形態は、凹陥部を提供することと、バルブディスクが開放第１位置にあるときバルブディスクの少なくとも１部分を受容するよう凹陥部のサイズを定めることと、を含む。

閉止位置にあるバルブディスクを示す、従来の様式でディスク支持体に取り付けられたバルブディスクを有する従来型スラムシャット安全モジュールの断面図である。 開放位置にあるバルブディスクを示す、図１のスラムシャット安全バルブの拡大切欠図である。 本開示の教示により構築され、且つバルブディスクをバルブディスク支持体に動作可能に連結するアレスターバネを組み込む、スラムシャット安全バルブの断面側面図である。 閉止位置にあるバルブディスクを示す、図３のスラムシャット安全バルブの拡大切欠図である。 開放位置にあるバルブディスクを示す、図４と同様の拡大切欠図である。 円錐形状バネを有するバルブディスクアレスター組立体を示す、バルブディスク支持体およびバルブディスクの斜視図を示す拡大部分図である。 波形バネを有するバルブディスクアレスター組立体を示す、バルブディスク支持体およびバルブディスクの斜視図を示す拡大部分図である。 代表的な円錐形状バネの拡大図である。 代表的な波形バネの拡大図である。

ここで図面を参照すると、図１および図２は既知のスラムシャット安全装置１０の一例を示す。スラムシャット安全装置１０は、主要調節器が故障した際に安全遮断能力を提供するために、ガス分配システム内の主要調節器（図示せず）に取り付けられ得る。スラムシャット安全装置１０はバルブ部分１１、スラムシャット部分１３、およびアクチュエータ１５を含む。バルブ部分１１は、流路１８を形成する流体通路により接続された流体流入口１４および流体流出口１６を有するバルブ本体１２を含む。バルブ座２０がバルブ本体１２内に配置され、流路１８の１部分を形成する流れオリフィス２１を画成する。したがって、スラムシャット安全装置１０を通って流れる流体は、流体流入口１４から、バルブ座２０（およびバルブ座２０により形成される流れオリフィス２１）を含む流路１８を通って、流体流出口１６に流れる。

スラムシャット部分１３はバルブディスク２２を含み、このバルブディスク２２は、主要調節器の下流側で過圧状態または減圧状態が検知されたときにバルブ座２０と協働してバルブ本体１２を通る流体流を制限する。バルブディスク２２は、バルブ本体１２内で、流体オリフィス２１を閉止するためにバルブ座２０に向かって摺動し、流体オリフィス２１を開放するためにバルブ座２０から離れる方向に摺動する。典型的に、アクチュエータ１５は１つまたは複数のバネ２８を収容するハウジング２６を含み、バネ２８は典型的に、ダイヤフラム３０に接続される。ダイヤフラム３０は、アクチュエータ１５内の圧力変化に対して敏感であり、圧力変化に応答してアクチュエータハウジング２６内で動く。ダイヤフラム３０はバックプレート３２に接続され、バックプレート３２はダイヤフラム３０と連動してハウジング２６内で長手方向に動く。バックプレート３２はカム３４と相互作用して、リセットピン３６に係合またはリセットピン３６をリリースする。リセットピン３６は、バルブディスク２２が開放位置においてバルブ座２０から離間し、それにより流れオリフィス２１が開放される格納位置または非トリップ位置と、バルブディスク２２が閉止位置においてバルブ座２０に対して着座し、それにより流れオリフィス２１が閉止される伸長位置またはトリップ位置と、の間で、バルブ本体１２に対してスラムシャット軸Ａに沿って移動可能である。

スラムシャット部分はバネ３７または他の好適な付勢機構を含み、このバネ３７または他の好適な付勢機構はバルブディスク２２を閉止位置に向かって付勢するよう作用する。したがってリセットピン３６は、アクチュエータ１５が過圧状態または減圧状態のいずれかを検知したとき、非トリップ位置とトリップ位置との間で移動可能である。バネ３７がリセットピン３６をバルブ座２０に向かって摺動させ、それによりバルブディスク２２もバルブ座２０に向かって摺動され、最終的にバルブディスク２２がバルブ座２０と接触し、その結果として流れオリフィス２１が閉止され、バルブ本体１２内で流路１８を通る流体流が遮断されるよう、アクチュエータ１５はリセットピン３６のリリースをカム３４に行わせる。

図２はスラムシャット安全装置１０のスラムシャット部分１３の拡大図を示す。バルブディスク２２に接続されたリセットピン３６が示される。ここではリセットピン３６が非トリップ位置に配置され、バルブディスク２２はバルブ座２０から離間した開放位置に配置される。バルブディスク２２がバルブ座２０から離間した状態である非トリップ位置（準備位置とも呼称される）に、リセットピン３６がカム３４によりリリース可能に保持されるよう、リセットピン３６は、非トリップ位置に配置されたとき、カム３４または他の好適なラッチ機構により定位置に保持され得る。カム３４がアクチュエータ１５により作動されると、カム３４はリセットピン３６をリリースし、バルブディスク２２はバルブ座２０に向かって摺動または別様に移動し、スラムシャット安全装置１０が閉止される。それによりバルブ本体１２の流路１８を通る流体流が阻止される。

図３〜図５を参照すると、本開示の教示にしたがって組み立てられたスラムシャット安全装置１１０が示される。スラムシャット安全装置１１０は図１および図２を参照して上述したスラムシャット安全装置１０と同様であり得、したがって同一または同様の構成品は、参照番号は１００だけ増加されるが、同一の参照番号を有するであろう。この場合も、スラムシャット安全装置１１０は、主要調節器が故障した際に安全遮断能力を提供するために、ガス分配システム内の主要調節器（図示せず）に取り付けられ得る。図３に図示するように、スラムシャット安全装置１１０は、バルブ部分１１１に接続されるよう適応された、スラムシャット部分１１３と、アクチュエータ１１５と、を含み得る。バルブ部分１１１は、流体流入口１１４および流体流出口１１６を有するバルブ本体１１２を含む。なお流入口１１４および流出口１１６は流路１１８を形成する流体通路により接続される。図３〜図５に図示するように、バルブ座１２０はバルブ本体１１２内に配置され、流路１１８の１部分を形成する流れオリフィス１２１を画成する。したがってバルブ部分１１１を通って流れる流体は、流体流入口１１４から、バルブ座１２０（およびバルブ座１２０により形成される流れオリフィス１２１）を含む流路１１８を通って、流体流出口１１６へ流れる。

図３に図示される構成では、スラムシャット安全装置１１０は、バルブ本体１１２のスロート部分１４１内に取り付けられた省略可能なケージ１４０を含む。ケージ１４０はスラムシャット部分１１３のバルブディスク１２２を受容するよう構成され、バルブディスク１２２を包囲および／またはガイドするよう作用し得る。代替的に、スラムシャット安全装置１１０は、図１および図２に示す構成と同様に、ケージ１４０を使用することなく構築されてもよい。本開示で説明する態様の全部は、省略可能なケージ１４０の有無に関わらず、スラムシャット装置においていずれかの組み合わせで構築され得る。

図３〜図５におけるスラムシャット部分１１３は、スラムシャット本体１５１と、スラムシャット本体１５１のリセットボア１５５内で摺動可能に配置されたリセットピン１３６と、を含む。図示のように、リセットピン１３６およびリセットボア１５５は共通のスラムシャット軸Ａ上に配置される。スラムシャット本体１５１は、リセットボア１５５とバルブ本体１１２のスロート部分１４１との間に配置されたスロート部分１５３をさらに画成する。スラムシャット本体１５１のスロート部分１５３はバルブ本体１１２のスロート部分１４１に接続される。バルブディスク１２２は、図１および図２に示す例と同様に、過圧状態または減圧状態が主要調節器の下流側で検知されたとき、バルブ座１２０と協働してスラムシャット安全装置１１０を通る流体流を制限する。アクチュエータ１１５の作動に反応して流体オリフィス１２１を閉止するためにバルブディスク１２２がスラムシャット軸Ａに沿ってバルブ座１２０に向かって閉止位置へと移動するよう、さらに、既知の様式でリセットピン１３６の操作に反応して流体オリフィス１２１を開放するためにバルブディスク１２２がスラムシャット軸Ａに沿ってバルブ座１２０から開放位置へと移動するよう、バルブディスク１２２はリセットピン１３６の端部１３６ａに動作可能に接続される。

典型的に、アクチュエータ１１５は、セットバネ１２８およびリリーフバネ１２９を収容するハウジング１２６を含む。セットバネ１２８は典型的に、従来の様式でダイヤフラム１３０に接続され、その一方、リリーフバネ１２９は周知のようにリリーフバルブ組立体１２９ａに連結される。ダイヤフラム１３０は、アクチュエータ１１５内の圧力変化に対して敏感であり、圧力変化に応答してアクチュエータハウジング１２６内で動く。ダイヤフラム１３０はバックプレート１３２に接続され、このバックプレート１３２はダイヤフラム１３０と連動してハウジング１２６内で長手方向（図面に向かって垂直方向）に動く。バックプレート１３２はカム１３４と相互作用して、リセットピン１３６に係合またはリセットピン１３６をリリースする。次に、リセットピン１３６は、バルブディスク１２２が開放位置においてバルブ座１２０から離間し（図５）、それにより流れオリフィス１２１が開放される格納位置または非トリップ位置と、バルブディスク１２２が閉止位置においてバルブ座１２０に対して着座し（図３および図４）、それにより流れオリフィス１２１が閉止される伸長位置またはトリップ位置と、の間で、バルブ本体１１２に対してスラムシャット軸Ａに沿って移動可能である。スラムシャット部分１１３は加えて、バルブディスク１２２を閉止位置に向かって付勢するよう作用するバネ１３７または他の好適な付勢機構を、バルブディスク１２２に近接する端部１３６ａの付近に含む。

したがってリセットピン１３６は、前述のように、アクチュエータ１１５が過圧状態または減圧状態のいずれかを検知したときに非トリップ位置とトリップ位置との間でスラムシャット軸Ａに沿って移動可能である。バネ１３７がリセットピン１３６をスラムシャット軸Ａに沿ってバルブ座１２０に向かって摺動または別様に移動させ、それによりバルブディスク１２２もスラムシャット軸Ａに沿ってバルブ座１２０に向かって摺動または別様に移動され、最終的にバルブディスク１２２がバルブ座１２０と接触し、その結果として流れオリフィス１２１が閉止され、流路１１８を通る流体流が遮断されるよう、アクチュエータ１１５はリセットピン１３６のリリースをカム１３４に行わせる。

装置の動作全体を通して、バルブディスク１２２が開放位置に、または閉止位置から離れて配置された他の位置にあるとき、流体はバルブ本体１１２を通って流れ、流体力がバルブディスク１２２上に作用する。図１および図２を参照して前述したように従来の構成では、係る流体力は、協働してバルブディスク１２２を支持し得る装置内の様々な構造物（例えばリセットピン１３６またはバルブディスク支持体１６０（以下で説明する）など）を変形させるにあたり十分大きいものとなり得る。これらの力はバルブディスク自体も損傷し得る。

一方、従来型のスラムシャット安全装置１０とは対照的に、図３〜図５を参照して開示されるスラムシャット安全装置１１０はバルブディスクアレスター組立体２００を含む。図示する事例では、バルブディスクアレスター組立体２００はバルブディスク支持体１６０により担持されるステム２０２を含む。１つの代表的なバルブディスク支持体１６０について以下でより詳細に説明するが、バルブディスク支持体１６０に対する追加的な形態が、バルブディスクアレスター組立体２００との使用に対して好適となり得る。代表的なバルブディスク支持体１６０のステム２０２は、螺刻部分２０４を含む（図４および図５において最もよく見られる）。上記で概略を述べたように、バルブディスク支持体１６０は、バルブ本体１１２内で移動可能に取り付けられ、上述の様式で、またはいずれかの好適な様式で、リセットピン１３６に動作可能に連結される。バルブディスク支持体１６０は、リセットピン１１２の動きに応答してバルブ本体１１２に対して非トリップ位置とトリップ位置との間で移動可能である。バルブディスク１２２は中央アパーチャ１２２ａを含み、中央アパーチャ１２２ａは、バルブディスク１２２がバルブディスク支持体１６０のステム２０２上に嵌合することが可能となるサイズを有する。バルブディスク１２２は全般に軸Ａに沿ってバルブ本体１１２に対して移動可能であり、バルブディスク支持体１６０の動きに応答して、一致して、または連動して、動き、それによりバルブディスク１２２は、バルブディスク１２２がバルブ座１２０から離間した開放第１位置と、バルブディスク１２２がバルブ座１２０に対して着座する閉止第２位置と、の間で移動可能である。好適な固定部材２０６（例えば螺刻ナット２０８）はバルブディスク１２２をバルブディスク支持体１６０のステム２０２の螺刻部分２０４に固定する。

図示する事例では、バルブディスクアレスター組立体２００はアレスターバネ２１０を含み、このアレスターバネ２１０はバルブディスク支持体１６０のステム２０２上に配置され、螺刻ナット２０８（またはいずれかの好適な固定部材２０６）により固定される。そのようにしてアレスターバネ２１０は、図３〜図５を見る場合付勢力が右向きとなる状態で、付勢力がバルブディスク１２２に印加されるよう、配置される。図４および図５で最もよく図示されるようにアレスターバネ２１０は、およそ固定部材２０６に向けられた第１端部２１０ａと、バルブディスク１２２に向けられた第２端部２１０ｂと、を含む。

好適にはアレスターバネ２１０は鋼バネであるが、他の物質も好適であり得る。アレスターバネ２１０は図６および図８に示すような円錐形状コイルバネ２１２の形態も取り得る。代替的にアレスターバネ２１０は図７および図９に示すような波形バネ２１４の形態も取り得る。アレスターバネ２１０はさらに好適な形態（例えばベルビル座金、圧縮可能なグロメット、またはいずれかの他種類の好適な付勢部材）も取り得る。

アレスターバネ２１０、調節可能な固定部材２０６（例えば螺刻ナット２０８など）、およびアレスターバネ２１０が圧縮されるにつれて互いに対して引き寄せられ得るバネ座２１６および２１８が、バルブディスク１２２に対するアレスター手段を形成する。

図４、図５、および図７に図示するように、バルブディスクアレスター組立体は、座金により形成され得るバネ座２１６を含み、バルブディスク１２２の表面により、または他の介在する座金により形成され得るバネ座２１８も含む。バネ２１０の端部２１０ａはバネ座２１６に当接し、その一方、バネ２１０の端部２１０ｂはバネ座２１８に当接する。螺刻ナット２０８が調節可能であるため、バネ２１０に加わる負荷を調節することにより、望ましい負荷または予圧がバルブディスク１２２に印加されることが可能となる。

図５を参照すると、バルブ本体１１２の内部は凹陥部２２０を含む。凹陥部２２０は、バルブディスク１２２が図５の開放位置にあるときにバルブディスク１２２が格納され得るエリアを提供するためにバルブ本体内に配置される。バルブディスクが図示の開放位置にあるときバルブディスクの全部または少なくとも１部分が流路の外側へと引き込まれ得るよう、凹陥部２２０は形成される。加えて、バルブ本体の内部は１つまたは複数の省略可能な止め具２２２を含み得る。止め具２２２は、バルブディスク１２２の背部表面２２４が止め具２２に接触または別様に係合するよう、配置される。したがってリセットピン１３６が図５の非トリップ位置へと引かれると、バネ２１０が圧縮されるにつれてバネ座２１６がバネ座２１８に近づく方向に動く状態でバネ２１０はバネ座２１６と２１８との間で圧縮され、その結果、付勢力がバルブディスク１２２に対して図４および図５を見たときの右側に向かって印加される。バネ２１０が圧縮されるにつれて、ステム２０２の１部分はアパーチャ１２２ａを通って摺動する。

図６および図７において有利に図示されるように、アレスターバネ２１０は、円錐形状コイルバネ２１２または波形バネ２１４の形態のいずれであったとしても、ステム２０２の周りで連続的に巻き付くよう配置される。換言すると、アレスターバネ２１０はステム２０２を取り囲み、および／または略円筒形であり、ステム２０２の周りを包囲または連続的に包囲する。

図３〜図５を再び参照すると、バルブディスク支持体１６０はガイドカラー１６２に接続される。図４および図５を再び参照すると、現在のバージョンのスラムシャット安全装置１１０のプラグ支持体１６０は、本体部分１６４と、ステム２０２を形成するために延長し且つ本体部分１６４から離れる方向に延長するノーズ部分１６６と、を含む。本体部分１６４は、リセットピン１３６の端部１３６ａを受容し且つ端部１３６ａに接続される盲ボア１６８を画成する略円筒形状を含む。ノーズ部分１６６も略円筒形状を含むが、本体部分１６４の直径よりも実質的に小さい直径を有し、現在のバージョンでは、長手方向寸法は本体部分１６４の長手方向寸法よりも実質的に大きい。図示のように、ノーズ部分１６６はバルブディスク１２２の中央開口部すなわちアパーチャ１２２ａを通って延長する。開示されるバージョンでは螺刻ナット２０８は、バルブディスク１２２をバルブディスク支持体１６０上に保持するためにステム２０２の螺刻部分２０４に螺入される。

上記で概略を述べたように、開示されるバージョンは、バルブディスク１２２をナット２０８から離れる方向に付勢するためにナット２０８とバルブディスク１２２との間に配置されたバネ２１０を含む。この付勢力もバルブディスク１２２の裏面とプラグ支持体１６０の本体部分１６４との間の係合を促進する。上述のように、バネ２１０はバルブディスク１２２をプラグ支持体１６０の本体部分１６４に当接するように付勢する。この付勢力は、バルブディスク１２２が開放位置にあるときにバルブ本体１１２を通って流れる流体により作られるいかなる吸引力も最小化または防止することと、流路内へ本体部分１６４から離れる方向におけるバルブディスク１２２のいかなる移動も防止または最小化し、それにより流路の全体的流れエリアが低減され得ることと、を行うよう、有利に機能する。加えて開示例によればバネ２１０が十分な可撓性を提供し、それによりバルブディスク１２２は、閉止位置にあるときにバルブディスク１２２がバルブ座１２０に対して適切に整列し得るよう、プラグ支持体１６０のノーズ部分１６６上でフロートすることが可能となる。

図４および図５において最も良好に図示されるように、本開示のバージョンのスラムシャット安全装置１１０のガイドカラー１６２はプラグ支持体１６０に接続され、少なくとも部分的にリセットピン１３６を覆って延長する中空円筒形部分１７４を含む。さらに詳細には本バージョンでは、ガイドカラー１６２の第１端部１６２ａはプラグ支持体１６０の本体部分１６４に螺入可能に接続される。他のバージョンでは螺入接続に代わって、ガイドカラー１６２は、溶接接合、摩擦嵌合接合、ピン接合、接着剤接合、締結具接続、またはいずれかの他の好適な手段により、プラグ支持体１６４に接続され得る。これまでのところではガイドカラー１６２およびプラグ支持体１６０については、一緒に接続された別個の構成品として説明してきたが、他のバージョンではガイドカラー１６２およびプラグ支持体１６０は１つの部品として一体的に形成され得る。

引き続き図４および図５を参照して、ガイドカラー１６２はスラムシャット本体１５１のスロート部分１５３内に摺動可能に配置され得る。さらに詳細にはスラムシャット安全装置１１０はガイドボア１７６を画成し、ガイドボア１７６内にガイドカラー１６２が摺動可能に配置される。図３〜図５に図示するスラムシャット本体１５１のバージョンでは、ガイドボア１７６は、スラムシャット本体１５１のスロート部分１５３に固定されたスリーブ挿入体１７８により担持される。なぜなら、ガイドボア１７６の形状は円筒形でなければならないが、既存のスロート部分１５３はテーパ状の円錐形状開口部を画成するためである。一方、他のバージョンでは、スラムシャット本体１５１は、例えばガイドボア１７６がスラムシャット本体１５１内に直接的に形成されるよう、形成または機械加工され得る。係るバージョンではスリーブ挿入体１７８は不必要である。

スラムシャット安全装置１１０が上述のように構築されているため、バルブディスク１２２およびリセットピン１３６がスラムシャット軸Ａに沿って移動可能であるのと略同様の様式で、ガイドカラー１６２がスラムシャット軸Ａに沿って移動可能であることが理解され得る。すなわちガイドカラー１６２は、図５に示すようにバルブディスク１２２が開放位置にある格納位置と、図４に示すようにバルブディスク１２２が閉止位置にある伸長位置と、の間でスラムシャット軸Ａに沿って移動可能である。格納位置では、ガイドカラー１６２の大部分がガイドボア１７６の内部に配置される。この位置では、バルブ本体１１２内で生成され且つバルブディスク１２２に作用する、あらゆる流体力は、プラグ支持体１６０を介してガイドカラー１６２に伝達され、最終的にスラムシャット本体１５１のスロート部分１５３により担持される。同様に、伸長位置に向かって格納位置から離れる方向に移動されたとき、バルブ本体１１２内に存在するあらゆる流体力は、例えばバルブディスク１２２が閉止位置に到達する前では、プラグ支持体１６０を介してガイドカラー１６２に伝達され、最終的にスラムシャット本体１５１のスロート部分１５３により担持される。したがって、開示された他の特徴物と組み合わされたガイドカラー１６２が流体力をリセットピン１３６から離れる方向に効果的に伝達し、それによりスラムシャット安全装置１１０の強度、完全性、および耐用年数が最大化されることが理解され得る。

ガイドボア１７６に対するガイドカラー１６２の移動を促進することを支援するために、図３〜図５に図示するガイドカラー１６２のバージョンは、ガイドカラー１６２とガイドボア１７６の内側壁部１７６ａとの間に配置された複数のガイドリブ１８０をさらに含み得、それにより、普通ならばこれらの表面間に存在するはずの剪断摩擦が低減され得る。図３〜図５のバージョンでは、複数のガイドリブ１８０は、ガイドカラー１６２の外側表面１８４により担持され、且つスラムシャット軸Ａを中心とする第１円周ガイドリブ１８２ａおよび第２円周ガイドリブ１８２ｂを含む。さらに、円周ガイドリブ１８２ａおよび１８２ｂはガイドカラー１６２に沿って軸方向に離間される。係る構成では、第１円周ガイドリブ１８２ａはガイドカラー１６２の第１端部１６２ａの付近に配置され、第２円周リブ１８２ｂはガイドカラー１６２の第２端部１６２ｂの付近に配置される。このようにして、第１円周リブ１８２ａおよび第２円周リブ１８２ｂの両方は、図５に示すようにバルブディスク１２２が開放位置にあり、ガイドカラー１６２が格納位置にあるとき、ガイドボア１７６の内側壁部１７６ａに接触する。したがって格納位置にあるとき、第１円周リブ１８２ａおよび第２円周リブ１８２ｂのそれぞれは、バルブディスク１２２に作用する流体力をスラムシャット本体１５１のスロート部分１５３に伝達するよう作用する。対照的に、図３および図４に図示するようにバルブディスク１２２が閉止位置にありガイドカラー１６２が伸長位置にあるとき、第１円周リブ１８２ａはガイドボア１７６の外部においてバルブ座１２０に向かって配置される一方、第２円周リブ１８２ｂはガイドボア１７６の内側表面１７６ａに接触した状態に留まる。したがって伸長位置にあるとき、第２円周リブ１８２ｂのみが、バルブディスク１２２上に作用する流体力をスラムシャット本体１５１のスロート部分１５３に伝達するよう作用する。

複数のガイドリブ１８０に加えて、現バージョンのスラムシャット安全装置１１０は１つまたは複数の開口部１８６をプラグ支持体１６０においてさらに含む。１つまたは複数の開口部１８６は、バルブ本体１１２における流路と、ガイドカラー１６２の内部チャンバ１８８と、の間に流体連通を提供する。係る構成により、１つまたは複数の開口部１８６は、流体が内部チャンバ１８８と流路との間で自由に通過することを可能にすることにより、ガイドカラー１６２が格納位置と伸長位置との間で動くことを支援する。例えば、伸長位置（図４）から格納位置（図５）に動くとき、内部チャンバ１８８内に収集された流体は１つまたは複数の開口部１８６から排出される。対照的に、格納位置（図５）から伸長位置（図４）に動くとき、流体は１つまたは複数の開口部１８６を通過して内部チャンバ１８８を充填する。

上述のように、図３〜図５のスラムシャット安全装置１１０の代替バージョンは、一体型として構築されたプラグ支持体１６０およびガイドカラー１６２を含み得る。係る代替バージョンの１つの例が図６に図示される。説明のためのみに、図６に図示されるスラムシャット安全装置１１０の代替バージョンも、ガイドカラー１６２とガイドボア１７６の内側壁部１７６ａとの間に配置された複数のガイドリブ１８０の代替的な構成を含む。

本開示で概略される教示にしたがって組み立てられたとき、スラムシャット安全装置１１０は、バルブディスクが固定用のクリップで固定された従来の構成と、好適なバネ力をバルブディスクに印加する、より堅固な構成と、を置き換える。上述のバルブディスクアレスター組立体２００を使用して獲得可能である、より堅固なバネ力は、バルブディスクに対して固定力を加え、さらに、バルブディスクを、流路の外部に位置する保護された凹陥部に配置し得る。したがって本開示で概略的に説明した教示にしたがって論じたように組み立てられたとき、結果的に生成されるスラムシャット安全装置１１０は、従来の流体流力がバルブディスク、ディスク支持体、リセットピン、および／または他の構成品のうちの１つまたは複数の上で低減されるという事実により、従来の構成と比較してより大きい精度を経験し得る。さらに流路からバルブディスクを除外することにより、バルブディスクは、従来の構成ではバルブディスクに影響を及ぼす動的な力から保護される。バルブディスクおよび他の内部構成品に印加される力を軽減することにより、結果的に生成されるスラムシャット安全装置１１０では、バルブディスクおよび他の内部構成品の摩耗が軽減され、それにより使用可能寿命が長期化されることとなる。

特定の代表的な実施形態および詳細について本発明を説明する目的のために示してきたが、本明細書で開示した方法および装置における様々な変更例が本発明の範囲から逸脱することなく可能であることは、当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. ディスクアレスターを有するスラムシャット安全装置であって、
   流入口および流出口を有し、前記流入口と前記流出口との間で延長する流路を画成し、且つ前記流入口と前記流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含む、バルブ本体と、
   前記バルブ本体内に取り付けられ、アクチュエータに応答するよう構成され、且つ非トリップ位置とトリップ位置との間で軸に沿って前記バルブ本体に対して移動可能である、リセットピンと、
   螺刻部分を有するステムを含み、前記バルブ本体内に取り付けられ、前記リセットピンに対して動作可能に連結され、且つ前記リセットピンの動きに応答して前記非トリップ位置と前記トリップ位置との間で前記バルブ本体に対して移動可能である、バルブディスク支持体と、
   前記バルブディスク支持体の前記ステム上に嵌合するサイズを有する中央アパーチャを含み、前記バルブ本体内で移動可能に配置され、且つ前記バルブディスク支持体の動きに応答して、前記バルブ座から離間した開放第１位置と、前記バルブ座に対して着座する閉止第２位置と、の間で動き得る、バルブディスクと、
   前記バルブディスク支持体の前記ステムの前記螺刻部分に固定可能な螺刻ナットと、
   前記バルブディスク支持体の前記ステム上に配置され、前記螺刻ナットにより固定され、且つ付勢力をバルブディスクに印加するよう構成された、アレスターバネと
   を含み、
   前記バルブディスク支持体は、前記バルブ本体内に配置されたガイドカラーに接続されている、スラムシャット安全装置。
2. 前記アレスターバネは鋼バネであり、さらに前記アレスターバネは波形バネまたはコイルバネである、請求項１に記載のスラムシャット安全装置。
3. 前記螺刻ナットと前記アレスターバネとの間に配置された座金を含み、前記螺刻ナットは、前記アレスターバネにより前記バルブディスクに印加されるバネ力が調節可能となるよう、前記バルブディスク支持体の前記ステムに沿って調節可能である、請求項１または２に記載のスラムシャット安全装置。
4. 前記バルブ本体は凹陥部を含み、前記凹陥部は、前記バルブディスクが前記開放第１位置にあるとき前記バルブディスクの少なくとも１部分を受容するサイズを有し、前記凹陥部はさらに、前記バルブディスクの前記部分が前記流路の外側に配置されることを可能とするサイズを有する、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のスラムシャット安全装置。
5. 前記ガイドカラーは前記バルブディスク付近の場所において少なくとも部分的に前記リセットピンを覆って延長する中空円筒形部分を含み、前記ガイドカラーは、前記バルブ本体内に画成されたガイドボアにより摺動可能に支持される、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載のスラムシャット安全装置。
6. 前記ガイドカラーは、前記リセットピンが前記非トリップ位置にあるとき前記ガイドカラーの大部分が前記ガイドボアの内部に配置される格納位置と、前記リセットピンが前記トリップ位置にあるとき前記ガイドカラーの少なくとも１部分が前記ガイドボアの外部に配置される伸長位置と、の間で前記軸に沿って移動可能である、請求項５に記載のスラムシャット安全装置。
7. ディスクアレスターを有するスラムシャット安全装置であって、
   流入口および流出口を有し、前記流入口と前記流出口との間で延長する流路を画成し、且つ前記流入口と前記流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含む、バルブ本体と、
   前記バルブ本体内に取り付けられ、アクチュエータに応答するよう構成され、且つ非トリップ位置とトリップ位置との間で軸に沿って前記バルブ本体に対して移動可能である、リセットピンと、
   前記バルブ本体内に取り付けられ、前記リセットピンに動作可能に連結され、且つ前記リセットピンの動きに応答して前記非トリップ位置と前記トリップ位置との間で前記バルブ本体に対して移動可能である、バルブディスク支持体と、
   前記バルブ本体内で移動可能に配置され、前記バルブディスク支持体の動きに応答して、前記バルブ座から離間した開放第１位置と、前記バルブ座に対して着座する閉止第２位置との間で動き得る、バルブディスクと、
   前記バルブディスクを前記バルブディスク支持体に動作可能に連結するアレスターバネ、および前記バルブディスクを前記バルブディスク支持体に固定する調節可能な接続部を含み、且つ前記軸に平行な方向に付勢力を前記バルブディスクに印加するよう構成された、バルブディスクアレスター組立体と
   を含み、
   前記バルブ本体は、止め具を含み、
   前記バルブディスクは、前記リセットピンが前記非トリップ位置に動かされたとき前記止め具に接触するよう構成され、
   前記アレスターバネは、前記バルブディスクが前記開放第１位置にあるとき、前記バルブディスクを前記止め具に向かって付勢する、スラムシャット安全装置。
8. 前記バルブディスク支持体はステムを含み、前記アレスターバネは前記ステムの周りに連続的に巻き付くよう配置された鋼バネである、請求項７に記載のスラムシャット安全装置。
9. 前記バルブディスク支持体はステムを含み、前記アレスターバネは前記ステムを包囲し、さらに、前記アレスターバネは波形バネまたはコイルバネである、請求項７または８に記載のスラムシャット安全装置。
10. 前記バルブディスク支持体はステムを含み、前記アレスターバネは略円筒形であり前記ステムを包囲する、請求項７〜請求項９のうちのいずれか１項に記載のスラムシャット安全装置。
11. 前記調節可能な接続部は、螺刻ナットと、前記バルブディスク支持体により担持される螺刻ステムとを含み、前記螺刻ナットは、前記アレスターバネにより前記バルブディスクに印加されるバネ力の調節が可能となるよう、前記ステムに沿って調節可能である、請求項７〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載のスラムシャット安全装置。
12. 前記バルブ本体は、前記バルブディスクが前記開放第１位置にあるとき前記バルブディスクの少なくとも１部分を受容するサイズを有する凹陥部を含み、前記バルブディスクは、前記バルブディスクが前記凹陥部内に配置されたとき前記止め具に係合する、請求項７〜請求項１１のうちのいずれか１項に記載のスラムシャット安全装置。
13. 流入口および流出口を有し、前記流入口と前記流出口との間で延長する流路を画成し、且つ前記流入口と前記流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含む、バルブ本体と、
    前記バルブ本体内に配置され、且つ前記バルブ座から離間した開放第１位置と、前記バルブ座に対して着座する閉止第２位置と、の間でスラムシャット軸に沿って移動可能である、バルブディスクと、
    非トリップ位置とトリップ位置との間で前記バルブ本体に対して軸に沿って動作可能に移動可能であるリセットピンであって、アクチュエータに応答して、前記リセットピンを前記非トリップ位置から前記トリップ位置に向かって移動させるよう構成された、リセットピンと、
    前記リセットピンに動作可能に連結され且つ前記リセットピンと一致して移動可能なバルブディスク支持体と、
    前記バルブディスクを前記バルブディスク支持体に動作可能に連結し、且つ流体力が前記バルブディスクから前記リセットピンに伝達されることを低減させるよう構成された、アレスター手段と
    を含み、
    前記バルブディスク支持体は、前記バルブ本体内に配置されたガイドカラーに接続されている、スラムシャット安全装置。
14. スラムシャット安全装置においてバルブディスクの動きを阻止する方法であって、
    流入口および流出口を有し、前記流入口と前記流出口との間で延長する流路を画成し、且つ前記流入口と前記流出口との間に配置されたオリフィスを包囲するバルブ座を含むバルブ本体を提供することと、
    前記バルブディスクがバルブ座から離間した開放第１位置と、前記バルブディスクが前記バルブ座に対して着座する閉止第２位置との間でスラムシャット軸に沿って移動可能であるバルブディスクを前記バルブ本体内に配置することと、
    非トリップ位置とトリップ位置との間で前記バルブ本体に対して軸に沿って動作可能に移動可能であるリセットピンを提供し、アクチュエータに応答して前記リセットピンが前記非トリップ位置から前記トリップ位置に向かって移動するよう、前記リセットピンを構成することと、
    前記リセットピンに動作可能に連結され且つ前記リセットピンと一致して移動可能なバルブディスク支持体を提供することと、
    前記バルブディスクを前記バルブディスク支持体に動作可能に連結し、且つ流体力が前記バルブディスクから前記リセットピンに伝達されることを低減させるよう構成された、アレスターバネを提供することと、
    止め具を提供することであって、前記バルブディスクが前記開放第１位置にあるとき前記止め具に係合するよう前記バルブディスクを構成することと、
    前記バルブディスクが前記開放第１位置にあるとき前記止め具に当接するように前記バルブディスクに付勢力が印加されるよう、前記アレスターバネを構成することと
    を含む方法。
15. 凹陥部を提供することと、前記バルブディスクが前記開放第１位置にあるとき前記バルブディスクの少なくとも１部分が受容されるよう前記凹陥部のサイズを定めることとを含む、請求項１４に記載の方法。

Images