JPS583118B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は安全弁装置、特に井戸又は油井（本明細書では
単に井戸という）中に地表面下に設けられる遠隔制御安
全弁に関する。

米国再発行特許第２５１０９号、同第２５４７１号及び
米国特許第２７８５７５５号及び同第２７８６５３５号
などの多くの先行特許は地表面下の井戸中に設けられる
枢動又は回動流れ閉鎖要素を有する遠隔制御地下安全装
置を開示している。

それらの地表面下の設置のために汲上げを停止し且つ配
管を井戸から取外して弁の保守を行なわなければならな
いので、この型の弁を修理又は取替える費用が多大であ
った。

米国特許第２９９８０７７号、同第３０３５８０８号、
同第３７５０７５１号などによる従来の球型安全弁にお
いては、球を開放位置へ移動させるために操作スリーブ
を球に密封係合させながら下方へ押圧して移動させてい
る。

開放位置への球の回転中に、封合接触表面摩擦及び球に
かかる圧力差に打勝つための大きな力を必要とする。

この大きな力は弁の操作中に受ける大きな応力により弁
座及び球にしばしば損傷を与えるので弁の信頼性を低下
させる。

いくつかの方法が弁の信頼性を高めるために試みられて
いる。

米国特許第２８９４７１５号及び同第３５０９９１３号
では、弁を操作するに要する力より小さい力で弁座を封
合させるはねハウジング構造が示されている。

米国特許第３２００８３７号及び同第３２３３８６０号
は環状スリーブが球を取囲んで下部及び上部操作部材を
一緒に長手方向へ移動させ且つそれにより球に加わる力
を低下させる球弁の改良を開示している。

別の改善策としては球を下方へ移動させて球を開放位置
へ移動させる前に球に加わる汲上げ圧力を均等化する弁
を使用することである。

この弁の例は米国特許第３７０３１９３号、同第３５８
３４４２号及び同第３７６２４７１号に開示されており
、最後の特許は球を開くように回転させるに必要な力を
少なくするための空動機構を有しでいる。

別の改善策としでは米国再発行特許第２７４６４号に記
載されているように単一の制御ラインによって作動され
る２つの離隔した弁要素を用いる。

更に別の方法としては、米国特許第３６７５７２０号、
同第３７４７６８２号及び同第３７６３９３３号に示さ
れているようなワイヤー・ライン・リトリーバブル弁又
はスルー・ザ・ボア・ムーバブル弁を用いることである
。

その他の先行特許、例えば米国特許第３６９６８６８号
、同第３７６３９３２号及び同第３７４４５６４号はワ
イヤー・ライン・リトリーバブル弁をチュービング・リ
トリーバブル弁の制御と関連動作させて用いている。

この技術に関する最近の文献はソサヤテイ・オブ・ペト
ローリアム・エンジニャから発行されたジャーナル・オ
ブ・ペトロー．リアム・テクノロジーの１９７２年３月
号に載ったジー・エム・ラウリンスの「プラットフォー
ム・セーフティ・パイ・タウンホール・ウエル・コント
ロール」の記事及びペトローリアム・パブリッシング・
コンパニーから発行されたオイル・アンド・ガス・ジャ
ーナルの１９７２年６月５日号及び同６月１２日号に載
ったダブリウー・ビー・ブレイクリーの「ニュ一・サー
フエス・コントロールド・ダウンホール・バルブズ」の
記事であり、後者の記事は６社で用いている弁の特徴を
考察している。

この弁の詳細な解説はワールド・オイルから発行された
最近のコンポジット・カタログ・オブ・オイル・フール
ド・イクイップメント・アンド・サービシズにある。

米国特許第３７４１２４９号には、球型弁に弾
性又は軟質の環状弁座又はシール部材を使用することが
記載されているが、操作スリーブは球の方へ移動して球
に係合し、球に過大な力を誘起させながら球を下方へ移
動させている。

前記した米国特許第２８９４７１５号、同第３７４４５
６４号及び同第３ ３４ ７ ３ １ ８号は高い応力
が球に生じるのを防ぐように操作動材を移動させるが、
弁座が回転前に球から離隔しないようになっている球弁
を開示している。

この型の弁の操作に関するその他の特許としては米国特
許第−３４１４０５９号同第２８８３１４６号、同第３
６９５５７９号及び同第−３７０３１９３号がある。

本発明による安全弁装置は可動シール部材間に配置され
た回転閉鎖部材によって井戸中の流れを？御し、開放位
置への閉鎖部材の回転前にシール部材を閉鎖部材から離
隔して閉鎖部材の周りの流体圧力を均等にし、開放位置
への回転を閉鎖部材に連結した操作部材を閉鎖部材から
長手方向へ離れる方へ移動させることによって行ない、
開放位置にある閉鎖部材にシール部材を再び液密状に係
合させるようにシール部材を移動させるようになってい
る。

本発明の目的は新規で且つ改良された安全弁装置を提供
するにある。

本発明の別の目的は井戸内で使用する新規で且つ改良さ
れた安全弁装置を提供することにある。

次に図示した本発明の好適な態様を説明する。

第１０図を参照すると、本発明の安全弁装置Ａは好まし
くは井戸Ｗ内で地表面下にある汲上げ管Ｔ中に取付けら
れて汲上げ皆Ｔの穴Ｂを通る汲上げ流体の流れを制御す
る。

ここでは安全弁装置を井戸内の地表面下で用いる場合に
ついて説明するが、安全弁装置Ａをその他の環境及び用
途において流体の流れを制御するために使用し得ること
は理解すべきである。

次に第１４図乃至第１Ｄ図を参照すると、安全弁装置は
井戸Ｗ内の所望の地表面下にある汲上げ管Ｔと共に取付
けられるようになっている管状の流れ制御ハウジング２
０を有する。

適当な連結装置（図示せず）がハウジング２０の上端（
第１Ａ図）に設けることができ、且つハウジングの下端
（第１Ｄ図）に設けて従来知られているように汲上げ管
Ｔをハウジング２０に連結することができる。

ハウジング２０は組立てを容易にするために好ましくは
適当な手段によって一緒に固定された３つの管状部材２
２，２４及び２６によって構成されて一体的なユニット
を形成する。

上部ハウジング・スリーブ即ち管状部材２２は２８にお
いて中間管状部材即ちハウジング・スリーブ２４と螺合
により連結され（第１Ａ図）、中間管状部材２４の下端
は３０において下部ハウジング・スリーブ即ち管状部材
２６と螺合により連結されている（第１Ｄ図）。

適当な回転防止ピン（図示せず）を従来知られているよ
うに用いて２８及び３０における螺合の弛みを防止する
ことができる。

本発明の理解を容易にするために、第１Ａ図及び第５Ａ
図を並べて示して安全弁装置の静止部分を並べて示し、
後述するような弁装置Ａの作動中の可動部分の運動を容
易に目視し得るようにした。

ハウジング２０はそれを通して形成されてハウジング２
０を上方及び下方において汲上げ管Ｔの穴Ｂに連通して
汲上げ流体をハウジング２０に流す。

好ましくは穴３２は汲上げ管Ｔの穴Ｂと同じ寸法であっ
て汲上げ動作をハウジング２０の下方で行なうためにそ
の他の部品をハウジング２０を通して移動させるように
ハウジング２０を通して全開している。

第１Ｂ図及び第５Ｂ図に示したように、可動閉鎖部材３
４は穴３２及び汲上げ管Ｔを流れる流体を阻止する閉鎖
位置（第１Ｂ図）と穴３２及び汲上げ管Ｔに流体を流す
開放位置（第５Ｂ図）との間を移動し得る。

図示した態様においては穴閉鎖部材３４はそれを貫通す
る流路３８を有する回転可能な球型弁部材３６を有する
。

球型弁部材３６は流路３８を穴３２に連通即ち整合させ
て流体を流路３８に流す開放位置と、流路３８を穴３２
に対して非連通即ち非整合状態にして弁部材３６により
穴３２を通る流れを阻止する閉鎖位置との間を回転又は
枢動する。

本発明の好適な態様として球型弁を用いた場合を説明し
たが、本発明が例えばフラツパー型弁及びプラグ型弁の
ような回転又は枢動閉鎖部材を用いる別の型のものに同
様に適用し得ることは当業者にとって明らかである。

閉鎖部材３４は球３６の球面３６ａに密接してそれらの
間の流体の流れを阻止する下部弾性環状弁座４０を有す
る。

更に閉鎖部材３４は弁座４０に密接する個所から離隔し
た位置において球３６の球面３６ａに密接する上部環状
弁座４２を有する。

後述するように、下部環状弁座４０及び上部環状弁座４
２は球３６が閉鎖位置にあるときに離隔した二個所にお
いて球３６と協働して穴３２を通る流体の流れを阻止す
る。

更に環状弁座４０及び４２は開放位置にある球３６の球
面３６ａに係合して、球面に損傷を与え且つ球３６が閉
鎖立置にある時に流体を漏洩する原因となる異物が弁座
４０及び４２の間の球３６中へ入るのを阻止する。

弁装置Ａは穴閉鎖部材３４を所望により開放位置及び閉
鎖位置の間で移動させる操作手段４４を有する。

第１Ｂ図及び第５Ｂ図に示したように、操作手段４４は
球３６を開放位置及び閉鎖位置の間を枢動又は回動させ
る手段を有する。

゛球３６は第７図に明示ざれている一対の離隔した平行
な千面３６ｂを形成して球３６及びそれに隣接した管状
部材２４の間に間隙を設ける。

更に操作手段４４は下部操作集成体４８（第１Ｂ図、第
１Ｃ図及び第１Ｄ図）及び上部操作集成体５０（第１Ａ
図及び第１Ｂ図）を有しており、これらの集成体は後述
するようにして球３６の所望の回転を行なうために球３
６及び枢動手段４６と協働する。

下部操作集成体４８は穴３２と同心状に配置された下部
操作スリーブ部材５２を有し、スリーブ部材５２は下部
下向き環状肩（第１Ｄ図）から上部上向き環状肩５２ｂ
（第１Ｂ図）まで上方へ延在しており、肩５２ｂに球３
６に密接する弁座４０が取付けられている。

スリーブ部材５２は第一の上方位置（第１Ｂ図、第１Ｃ
図及び第１Ｄ図）から第２の下方位置まで穴３２中を上
下方向へ移動して弁装置Ａの所望の操作を行なうことが
できる。

下部操作集成体４Ｂは下部操作スリーブ部材５２を球３
６に作動上連結してスリーブ部材５２の長手方向の移動
により球３６を回動させる連結具５４を有する。

組立てを容易にするために、連結具５４は２つの対にな
った半スリーブ状の部材５６及び５８で形成され、半ス
リーブ状部材５６，５８はこれらの部材を所望の配置関
係に保つために部材５６及び５８の下蔀番と螺着する固
定リング６０によって同心状に保持されている。

第１８図に示したように、半スリーブ状部材５６及び５
８は上方へ延在する腕部分５６ａ及び５８ａをそれぞれ
有する。

腕部分５６ａ及び５８ａはそれぞれ内側へ突出するピン
５６ｂ及び５８ｂを形成して有し、ピン５６ｂ及び５８
ｂは長手方向軸線は互いに整合している。

球３６の平面部３６ｂのそれぞれは同心状のくぼみ３６
ｃを形成して有し、球３６を連結具５４に連結するため
にビン５６ｂ及び５８ｂを球３６の両側で受入れる。

好適な態様においてはピン５６ｂ及び５８ｂが同心状に
球３６に係合するように整合しているが、ピン５６ｂ及
び５８ｂを偏心した位置で球３６と係合するように整合
させて構成し得ることは当業者にとって明らかであろう
。

第１ｃ図及び第５ｃ図に示したように、半スリーブ状部
材５６及び５８は固定リング６０との螺合部６２の近く
に設けられた内部環状くぼみ５６ｃ及び５８ｃをそれぞ
れ有する。

くぼみ５６ｃ及び５８ｃは環状くぼみを構成して下部操
作スリーブ部材５２上に形成された環状リング５２ｃを
その中に受入れる。

リング５２ｃは後述する目的のため．に下部操作スリー
ブ部材５２を連結具５４に対して長手力向へ所定距離だ
け移動させ得るような寸法を有する。

更に下部操作集成体４８は下部操作スリーブ部材５２及
び連結具５４を上方へ移動させるように押圧するばね６
４又はその他の手段を有する。

ばね６４は連結具５４の下方でハウジング２０及び下部
操作スリーブ部材５２の間に反心状に配置されている。

ばね６４はその下端にシール部材即ちリング６６を設け
ており、リング６６はそれに支持されたＯ−リング６６
ａ及び６６ｂによって管状部材２４及び可動スリーブ部
材５２の間の流体の漏洩を阻止する作用をする。

リング６６は管状部材２４及びスリーブ部材５２の間に
同心状に配置された支持スリーブ部材６８によって下方
への移動を阻止される。

管状部材２６は上向き環状肩２６ａを設けており、肩２
６ａは下部環伏肩６８ａに係合して支持スリーブ部材６
８の下方への移動を阻止し且つリング６６を下方への移
動不能に支持する。

リング６６及び連結具５４の間のはね６４の押圧により
リング６６を支持スリーブ部材６８の上部環状肩６８ａ
に隣接して保持する。

肩６８ａ及び６８ｂは切欠き又はくぼみを有して後述す
る目的のために管状部材２６内でシールリング６６及び
スリーブ部材６８の間に流体を流す。

支持スリーブ部材６８は離隔した０−リング７０及び７
２を支持して管状部材２４と共に環状流体シールを形成
してそれらの間を通る流体の漏洩を阻止する。

組立を容易にするために、下部操作スリーブ部材５２は
環状リング５２ｃを支持する上部管部分５２ｄ及び下部
管状部分５２ｅで形成し、これらの部分を継手５２ｆに
螺合して一緒に固定することができる。

管状部分５２ａ及び５２ｅは継手５２ｆに密接する０−
リング７４及び７６を取付けて螺合面に沿う流体の漏洩
を阻止する。

下部環状部分５２ｅは管状部材２６に隣接した大径外部
部分を有し、管状部材２６によって支持された０−リン
グ７８と共に流体シールを行なう。

この大径部分は後述する目的のためにテーパが付いた上
向き環状肩５２ｇを設けている。

スリーブ部材５２及び６８の間で同心状に移動可能に第
一の上部ピストン・リング８０が設けられている。

ピストン・リング８０（第１Ｃ図）はピストン・リング
８０及び継手５２Ｆの長手方向上方への移動を制限する
シールリング６６の下方に設けられている。

ピストン・リング８０の下方への移動はその下部環状肩
８０ａを継手５２ｆに係合させ、ピストン・リング８０
がスリーブ部材６８に形成された上向き環状肩６８ｃに
係合するまで継手５２ｆ及び下部操作スリーブ部材６８
を下方へ移動させる。

ピストン・リング８０はＯ−リング８２及び８４を支持
してスリーブ部材５２及び６８と滑り環状流体シールを
行なってピストン・リング８０の周りでの流体の漏洩を
防止する。

第１Ｄ図に示したように、第二の下部ピストン・リング
８６がスリーブ部材５２及び６８の間でスリーブ部材５
２の環状肩５２ｅの周りに同心状に配置されている。

ピストン・リング８６はＯ−リング８８及び９０を支持
してスリーブ部材５２及び６８と共に滑り液封環状シー
ルを構成し、ピストン・リング８６の周りでの液体の漏
洩を阻止する。

ピストン・リング８６は、それがスリーブ部材６８に形
成された上向き環状肩６８ｄに係合してピストン・リン
グ８６の上方への移動を制限する上方位置（第１Ｄ図）
からピストン・リング８６が管状部材２６ａに係合して
ピストン・リング８６の下方への移動を制限する下方位
置（第５Ｄ図）まで長手方向へ移動し得る。

下方位置への移動中にピストン・リング８６は下部操作
スリーブ部材５２の環状肩５２ｇに係合してスリーブ部
材５２をその下方位置へ移動させる。

管状部材２２はＯ−リング９２を支持して管状部材２４
との螺合部３０に沿う流体の漏洩を阻止する。

Ｏ−リング７０，６６ａ，６６ｂ，８２及び８４によっ
て行なわれるシールはピストン・リング８０の上部に拡
張可能な上部室９４を形成する。

Ｏ−リング７０，８４，８２，７４，７６及びピストン
・リング８６に支持されたＯ−リング８８及び９０によ
って行なわれるシールはピストン・リング８０及び８６
の間に拡張・可能な中間室９６を形成する。

Ｏ−リング７８，８８，９０及び９２によって行なわれ
るシールはピストン・リング８６の下部に拡張可能な下
部室９３を形成する。

上部室９４中へ流入する流体の液力の増加によりピスト
ン・リング８０は下方へ移動して継手５２ｆに係合し且
つ下部操作スリーブ部材５２を下方位置へ移動させる。

中間室９６中へ流入する流体の圧力の増加によりピスト
ン・リング８０を上方へ移動して静止シールリング６６
に係合してピストン・リング８０を上方位置に維持し且
つピストン・リング８６を下方へ押圧して肩５２ｇに係
合させてスリーブ部材５２を下方位置へ移動させる。

このようにして室９４又は室９６中の流体圧力の増加は
スリーブ部材５２を下方位置へ移動させる。

下部室９８中の流体圧力の増加によりピストン・リング
８６は上方位置へ移動するが、上部室９４中の流体圧力
の増加に応じたスリーブ部材の下方への移動に抵抗しな
い。

枢動手段４６は一対の長手方向に整合したピン１００及
び１０２を有し、これらのピンは偏心してハウジング２
０に取付けられ且つ内側へ延在して球３６の平面３６ｂ
に形成された平行なくぼみ又は溝穴３６ｄに係合する。

第１Ｂ図及び第５Ｂ図に比較して例示したように、偏心
ピン１００及び１０２に対する球３６及び下部操作集成
体４８の長手方向下方への移動は球３６を閉鎖位置から
開放位置へ枢動即ち回動させる。

ピン１００及び１０２は上方へ延在する腕５６ａ及び５
８ａに隣接して内側へ延在して連結具５４を更手方向へ
移動させるに必要な間隙を形成する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図に示したように、上部操作集成体
５０は球３６の上方で穴３２中に同心状に配置された上
部操作スリーブ１０４を有する。

スリーブ１０４は上部環状シール面４２を形成して球３
６に液封状に係合し、且つ第一の上方位置（第１Ａ図及
び第１Ｂ図）及び第二の下方位置（第５Ａ図及び第５Ｂ
図）の間の長手方向へ移動することができ、下部操作集
成体４８の長手方向移動と協働して球３６を開放位置及
び閉鎖位置の間で移動させる。

管状部材２２及び２４の間にリング部材１０６が同心状
に配置されており、リング部材１０６は螺合１０８等に
よる適当な手段によってスリーブ１０４に固定されてい
る。

リング部材１０６は管状部材２２に形成された下向き環
状肩２２ａに係合してスリーブ１０４の上方移動を制限
する上向き環状肩１０６ａを形成している。

球３６に隣接して案内リング１１０が同心状に設けられ
ており、案内リング１１０は内側へ突出するピン（図示
せず）等による適当な手段によってハウジング２０に固
定されている。

スリーブ１０４及び管状部材２４の間のシール部材１１
２が同心状に設けられており、シール部材１１２は管状
部材２４に形成された下向き環状肩２４ａとの係合によ
って長手力向移動を阻止される。

シール部材１１２はＯ−リング１１４を支持して管状部
材２４と共に環状液封を行ない且つスリーブ１０４と共
に滑り液封を行なってシール部材１１２の周りでの流体
の漏洩を阻止する。

上部操作スリーブ１０４はシール部材１１２に隣接して
形成されたカラー１０４ａを有し、カラー１０４ａはＯ
−リング１１８を支持してシール部材１１２の下部と共
に滑り流封を行なう。

スリーブ１０４を貫通して形成された口部１０４ｂがカ
ラー１０４ａの直ぐ上に設けられて球３６の上方の穴３
２中の流体圧力をスリーブ１０４のカラー１０４ａに形
成された上向き環状肩１０４ｃに連通する。

Ｏ−リング１１４，１１６及び１１８によって行なわれ
る液封により口部１０４ｂを通って穴３２に連通ずる拡
張可能な環状室１２０を形成する。

室１２０中の流体圧力はＯ−リング１１６及び１１８に
よる流封間にカラー１０４ａによって形成された上向き
環状肩１０４ｃ上に作用して後述する目的のためにスリ
ーブ１０４を下方へ押圧する。

Ｏ−リング１１６及び１１８間の肩１０４ｃ及び１０４
ｄの面積を変えることによって、スリーブ１０４に作用
する流体圧力の下方及び上方押圧力の強さを制御するこ
とができる。

第１Ａ図に示したように、上部操作集成体５０はカラー
１０６の下にばね１２２を有してカラー１０６及びスリ
ーブ１０４を上方位置へ偏圧する。

ばね１２２の下端は管状部材２４の上向き環状肩２４ｂ
に設けられている。

更に上部操作集成体５０は第一の上部ピストンリング１
２４及び第二の下部ピストン・リング１２６を有し、こ
れらのピストン・リングはスリーブ１０４及び管状部材
２４の間に同心状に設けられている。

ピストン・リング１２４は、それが管状部材２４に形成
された下向き環状肩２４ｃに係合する上方位置（第１Ｂ
図）から長手方向に移動し得る．下方位置への移動中に
ピストン・リング１２４はスリーブ１０４の上向き項状
肩１０４ｄに係合してスリーブ１０４を下方位置へ移動
させる。

ピストン・リング１２４は一対のＯ−リング１２８及び
−１３０を設けて管状部材２４及びスリーブ１０４と共
に滑り液封を行なう。

下部ピストン・リング１２６はＯ−リング１３２及び１
３４を支持して管状部材２４及びスリーブ１０４と共に
滑り液封を行なう。

ピストン・リング１２６は、それが下向き環状肩２４ｄ
との係合によって上方への移動が阻止される上方位置（
第１Ｂ図）から長手力向へ移動し得る。

下方位置への移動中に、ピストン・リング１２６はスリ
ーブ１０４に形成された環状くぼみ１０４ｅに固定され
た係止リング１３６に係合してスリーブ１０４をピスト
ン・リング１２６と共に移動させる。

管状部材２２はＯ−リング１３８を支持してリング部材
１０６の上方でスリーブ１０４と共に液封を行なう。

更に管状部材２２はＯ−リング１４０及び１４２を支持
して後述するように離隔した位置で管状部材２２及び２
４の間の流体の漏洩を阻止する。

球３６の下方のピストン・リング８０及び８６によって
形成される拡張可能な室と同様に、上部ピストン・リン
グ１２４及び下部ピストン・リング１２６は協働して操
作手段４４に対して拡張可能な上部室１４４、拡張可能
な中間室１４６及び拡張可能な下部室１４８を形成する
。

上部室１４４はその上端におけるＯ−リング１４０及び
１３８（第１Ａ図）による液封及びその下端における上
部ピストン・リング１２４に取付けられたＯ−リング１
２８及び１３０（第１Ｂ図）による液封によって形成さ
れる。

中間室１４６は上部ピストン・リング１２４に支持され
たＯ−リング１２８及び１３０と下部ピストン・リング
１２６に支持されたＯ−リング１３２及び１３４とによ
って形成される。

下部室１４８はピストン・リング１２６に取付けられた
Ｏ−リング１３２及び１３４とシール部材１１２に支持
されたＯ−リング１１４及び１１６とによって形成され
る。

上部室１４４中の流体圧力の増加はピストン・リング１
２４を下方へ押圧して上部操作スリーブ１０４を下方へ
移動させる。

中間室１４６中の流体圧力の増加は上部ピストン・リン
グ１２４を上方位置に保ち且つ下部ピストン・リング１
２６の下方位置（第５Ｂ図）への移動により上部操作ス
リーブ１０４を下方へ移動させる。

下部室１４８中の流体圧力の増加は下部ピストン・リン
グ１２６を上方位置に維持するが、上部室１４４中の流
体圧力の増加に応じたスリーブ１０４の下方位置への移
動を妨げない。

更に操作手段４４は制御流体圧力を所望の態様で室９４
，９６，１４４，１４６及び１４８へ送る手段を有する
。

第１Ａ図及び第５Ｂ図に示したように、好ましくは制御
された流体圧力は管状部材２２に形成された一対の離隔
した入口１５０及び１５２からハウジング２０へ供給さ
れる。

好ましくは、入口１５０は室１４６及び９６の両方に連
通して上部操作集成体５０及び下部操作集成体４８を下
方位置へ押圧し且つ球３６を開放位置へ回動させる。

第１Ａ図を参照すると、入口１５０は上部管状部材中に
形成された通路１５４に連通し、通路１５４は離隔した
Ｏ−リング１４０．及び１４２の間を通って中間管状部
材２４中の通路１５６に連通している。

栓１５８は通路１５４中の流体圧力が上部室１４４へ入
るのを阻止する。

室１４６は口部１５６ａ（第１Ｂ図）を介して通路１５
６に連通し、室９６は支持スリーブ部材６８を貫通して
形成された口部６８ｄ及び下部口部１５６ｂを介して通
路１５６に連通し、スリーブ部材６８は口部１５６ｂ及
び６８ａの間で管状部材２４と離隔した関係にある。

管状部材２２に形成された入口１５２はそれに形成され
た通路１４８を介して上部室１４４と直接に連通してい
る。

管状部材２４は口部１６０ａを介して上部室１４４に連
通ずる第二の通路１６０（第５Ｂ図）を形成している。

通路１６０は口部１６０ｂを介して下部室１４８に連通
している。

通路１６０はシール・リング６６に隣接した口部１６０
ｃを介して上部室９４に連通している（第５ｃ図）。

通路の１６０の下端（第５Ｄ図）は口部６０ａを介して
下部室９８に連通している。

口部１５２に通じた流体圧力は上部室１４４及び９４及
び下部室１４８及び９８に連通される。

このようにして口部５２へ入った制御流体圧力の増加に
より上部操作集成体５０及び下部操作集成体４８の両方
を下方位置へ降下させて球３６を開放位置へ回動させる
。

上部操作集成体５０の別の態様を第１１図に示す。

この態様は米国特許第３，７４４，５６４号明細書に記
載されている弁とほぼ同じであり、この明細書を引用し
たことでこの安全弁の構造および操作の説明をしたこと
とする。

第１１図に示した態様は弁装置２０に所望により球３４
を開いて緊定することを可能にする。

更に弁装置Ａが穴を一時的に締めつけてスルー・ザ・ホ
アー・リトリーバルブ弁をハウジング中に取付け且つチ
ュウビング・リトリーバブル弁の制御によりリトリーバ
ブル弁の作動を行なうことを可能にする。

第１１図を参照すると、皆状ハウジングを２００で示し
且つ長手方向へ移動可能な上部操作スリーブを２０２で
示す。

ハウジング２００内にばね２０４が設けられており、ば
ね２０４はスリーブ２０２を押圧して上方位置に維持す
る。

スリーブ２０２及びハウジング２００の間に下部ピスト
ンリング２０６が同心状に配置され、ピストン・リング
２０６はＯ−リング２０８及び２１０を支持してハウジ
ング２００及びスリーブ２０２と共に滑動可能な環状液
封を行なう。

半径方向に拡張可能な間隙のある係止緊定リング２１２
がピストン・リング２０６の直ぐ上に配置されている。

上部ピストンはスリーブ２１４によって形成され、スリ
ーブ２１４はＯ−リング２１６を支持してスリーブ２０
２と共に滑動液封を形成する。

スリーブ２１４はＯ−リング２１８を支持してハウジン
グ２００と共に滑動液封を形成し、ハウジング２００は
Ｏ−リング２２０を支持してスリーブ２０２の上方でス
リーブ２１４と共に滑動環状液封を形成する。

第二のばね２２２はスリーブ２１４を上方位置へ押圧す
る。

スリーブ２１４及び２０２の間に間隙を設けたリング２
２４が配置されており、リング２２４はワイヤー・ライ
ン・リトリーバブル弁のランデイング肩を形成すること
を所望する時に半径方向に収縮し得る。

Ｏ−リング２２０及び２１８によって形成される液封に
より拡張可能な上部室２２６を形成し、室２２６はその
中の制御流体圧力の増加に応じて上部スリーブ２１４を
下方へ押圧する。

スリーブ２１４の下方への移動はランデイング・リング
２２４及びスリーブ２０２を係合させて室２２６中の制
御流体圧力の増加に応じてこれらの部分を下方へ移動さ
せる。

Ｏ−リング２１６及び２１８は拡張可能な中間室２２８
の上部を構成し、長手方向に可動なピストン・リング２
０６に取付けられたＯ−リング２０８及び２１０は中間
室２２８の下部を構成する。

ハウジング２００はＯ−リング２０８及び２１０と共に
拡張可能な下部室２３０を構成するＯ−リング２２９を
支持している。

中間室２２８中へ送られた制御流体圧力は下部ピストン
・リング２０６に作用してそれを下方へ移動させ、且つ
スリーブ２０２に形成されたカラ２０２ａに形成してス
リーブ２０２を下方へ移動させる。

中間室２２８中の制御流体圧力の増加は上部スリーブ２
１４を上方へ押圧してスリーブ２１４を上方位置に維持
する。

このようにして上部室２２６又は中間室２２８中の制御
流体圧力の増加はスリーブ２０２を下方へ移動させる。

下部室２３０中の流体圧力の増加により下部ピストン・
リング２０６を係止緊定リング２１２の方へ下方へ移動
させる。

増加した制御流体圧力が上部室２２６及び下部室２３０
中へ通じることによりスリーブ２１４はスリーブ２０２
を下方へ移動させるが、下部ピストン・リング２０６は
ハウジング２００の内側へ突出するカラー２００ａに係
合する係止緊定リング２１２との係合によって上方への
移動を阻止される。

スリーブ２１４がくぼみ２０２ｂを係止緊定リング２１
２に整合させるに充分なだけスリーブ２０２を下方へ移
動させた時、ピストン・リング２０６はリング２１２を
くぼみ２０２ｂ中へ入れてこの状態を維持する。

上部室２２６及び下部室２３０中の制御流体圧力が減少
すると、ばね２０４はリング２１２とカラ２００ａとの
係合のためにスリーブ２０２を上方と移動させることは
できないが、ばね２２２はスリーブ２１４を上方位置へ
移動させることができる。

このようにして上部操作スリーブ２０２は下方位置に係
止されて弁を開放位置に保つ。

スリーブ２０２を下方位置から解放するためには、中間
室２２８中の流体圧力を増加して下部ピストン・リング
２０６を下方へ移動させ、リング２１２をくぼみ２０２
ｂから外し、且つ中間室２２８中の制御流体圧力が減少
した時にばね２０４がスリーブ２０２を上方位置へ移動
させ得るようにすることだけが必要である。

スリーブ２０２を開放位置に保持することにより、ワイ
ヤーライン・リトリーバブル弁はスリーブ２１４のくぼ
み２１４ａに係合し、且つ上部室２２６及び下部室２３
０中の制御流体圧力の増加によって開くように作動する
。

次に本発明の弁装置の作動を説明すると、弁装置Ａは従
来知られているように井戸Ｗ中に通した汲上げ管Ｔ中の
所望の位置に取付けられる。

弁装置Ａを井戸中へ下げる前に、第一の正規制御流体導
管Ｌ１を入口１５０に連結し、且つ第二の平衡ライン制
御導管Ｌ２を入口１５２に連結する。

弁装置Ａを井戸Ｗ中の所望の深さに位置した時に、充填
物Ｐを汲上げ管Ｔ及びケーシングＣの間に設置して汲上
げ流体を汲上げ管Ｔの穴Ｂへ流す。

ケーシングは充填物Ｐから地表面Ｇまで延在しない場合
には、汲上げヘッド装置即ちクリスマス・ツリーＸを地
表面上で取付けるに充分なケーシングＣを地表面Ｇの近
くに設ける。

導管Ｌ１及びＬ２を遠隔制御装置Ｓ１及びＳ２へそれぞ
れ連結する装置を地表面Ｇの近くに設ける。

制御装置の一例は米国特許第３０３５８０８号に記載さ
れている。

このようにして作られた井戸によって地下土層Ｆ中の流
体は穴Ｏを通ってケーシングＣ中へ流れ、そこで流体は
充填物Ｐにより汲上げ管Ｔの穴Ｂ中を上へ流れる。

通常、この流れは装置Ｘに設けられた弁によって地上で
制御される。

流体を穴Ｂ又は汲上げ管Ｔに流すために、弁装置Ａを開
放位置へ作動させて流体を地上へ流すことが必要である
。

これは弁装置Ａの作動中に制御装置Ｓ１を用いて導管Ｌ
１中の制御流体圧力を増加すると制御装置Ｓ２を開いて
導管Ｌ２中の圧力発生を妨げることによって行なわれる
のが好ましい。

正規運転のための中間室１４６及び−９６を用いること
によって、下部室１４８及び９８に連通する導管Ｌ２は
バランス・ラインとして作用することができ、従ってば
ね１２２及び６４が導管Ｌ１中の制御流体の水頭を維持
することを必要としないので弁装置Ａを深い位置で作動
させることができる。

また導管Ｌ２中の制御流体圧力を増加し且つ導管Ｌ１中
の制御流体圧力を排除することによって、上部室１４４
及び９４及び下部室１４８及び−９８中の制御流体圧力
が増加し、それにより中間室１４６及び９６中の制御流
体圧力の増加による場合と同様に球３６を開放位置へ回
動させる。

導管Ｌ１中の制御流体圧力の増加前に、弁装置Ａは第１
Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図、第１Ｄ図及び第１２図に示
した状態にあって高圧力汲上げ流体を球の下で遮断して
いる。

上部弁座４２及び球３６の間の封合及び下部弁座４０と
の球３６の係合は穴３２を通る流れを遮断即ち阻止する
作用をする。

球３６と下部弁座４０との係合は下部操作スリーブ部材
５２に作用する小さい不平衡圧力を生じさせて、部材５
２を上方へ押圧して球に密封係合させ、且つ球３６を押
圧して上部弁座４２に係合させる。

従って汲上げ遮断圧力が大きくなる程球３６及び弁座４
２及び４０の封合力は大きくなる。

次に第１２図〜第１７図を参照すると、球３６及び弁座
４０及び４２は第１２図において制御流体圧力の増加前
の閉鎖位置に図示されている。

第１３図に示したような制御流体圧力の増加に対する初
期応動はスリーブ部材５２を下方へ移動させ始めて弁座
４０を球３６から離隔させ且つ球３６の近くの汲上げ圧
力を均等にする。

くぼみ５６ｃ及び５８ｃの長さのために、スリーブ部材
５２はそれに作用する汲上げ圧力の小さい上方押圧力に
打勝つことによってこの距離を自由に移動し得る。

スリーブ部材５２の継続した下方への移動は連結具５４
を下方へ移動させて球３６を偏心ピン５６ｂ及び５８ｂ
に係合させる（第１４図）。

肩１０４ｄを上方へ押圧する汲上げ圧力によってスリー
ブ１０４の下降が遅れると、球３６はピン５６ｂ及び５
８ｂによって下方へ引張られて弁座４２を球３６から離
隔させる（第１４図）。

この離隔により球３６の近傍の汲上げ流体圧力を均等に
し且つ上部操作スリーブ１０４上の押圧力を均等にする
。

球３６及び上部弁座４２が離隔すると、偏心ピン１００
及び１０２を偏心くぼみ３６ｄの壁に係合させて球３６
を回動させる（第１５図）。

くぼみ５６ｃ及び５８ｃの長さのために，下部操作スリ
ーブ部材５２は球３６を完全に開放位置へ引張ることが
できず、球３６を上部操作スリーブ１０４に係合させて
球３６を小さい距離だけ下方へ移動させ（第１６図）、
球３６を回動して通路３６を穴３２に完全に整合させる
ことが必要である。

球３６は開放位置への回動の後半に摩擦を最小限にする
ために既知の方法によってテフロンで被覆されていても
よい。

ばね６４が下部操作スリーブ部材５２に係合しないので
、連結具５４は球３６が閉鎖位置へ回動する時に球３６
を下部操作スリーブ部材５２との係合を外すように移動
させる。

球３６の閉鎖位置への回動中に球３６から上部弁座を離
すために、下部操作スリーブ部材５２の上方への移動を
上部操作スリーブ１０４の上方への移動よりも遅延させ
る。

これはピストン・リング８０及び８６の圧力応動面積即
ち容積をピストン・リング１２４及び１２６より大きく
するか、又は室９４．９８及び８６にそれぞれ連通する
口部１６０ｃ，１６０ｄ及び１５６ｂの流路を絞ること
によって行なわれる。

このようにして閉鎖回転は本質的に球３６の開放回転の
順序と逆である。

以上の説明は本発明を例示したものであり、図示した構
造の寸法、形状、材料及び細部のいろいろな変更を本発
明の範囲内で行ない得ることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図及び第１Ｄ図は本発明に
よる装置の半部を上部から下部へ順に示す側断面図、第
２図、第３図及び第４図は第１Ｂ図と同様の図であって
球型流れ閉鎖要素の回転を示す図、第５Ａ図、第５Ｂ図
、第５Ｃ図及び第５Ｄ図はそれぞれ第１Ａ図、第１Ｂ図
、第１Ｃ図及び第１Ｄ図と同様の図であって装置各部が
開放位置にある図、第６図は第１Ｂ図の線６−６で切っ
た断面図、第７図は第５Ｂ図の線７−７で切った断面図
、第８図は第−１Ｄ図の線８−８で切った断面図、第９
図は第５Ｄ図の線９−９で切った断面図、第１０図は本
発明の装置を組込んだ井戸の側断面図、第１１図は本発
明の装置の作動を制御する装置の部分の態様の断面概略
図、第１２図、第１３図、第１４図、第１５図、第１６
図及び第１７図は球の開放回転中の球、弁座及び枢動ピ
ンの動作関係を順に示す側面図、第１８図は組立てられ
た連結具の斜視図である。 Ａ……安全弁装置、Ｂ……穴、Ｃ……ケーシング、Ｐ…
…充填物、Ｔ……汲上げ管、Ｗ……井戸、２０……流れ
制御ハウジング、２２，２４，２６……管状部材、３２
……穴、３４……可動閉鎖部材、３６……球型弁部材、
３８……流路、４０……下部弾性環状弁座、４２……上
部環状弁座、４４……操作手段、４６……枢動手段、４
８……下部操作集成体、５０……上部操作集成体．５２
……下部操作スリーブ部材、５４……連結具、５６，５
８……半スリーブ部材、６０……固定リング、６４……
ばね、６６……シール部材、６８……支持スリーブ部材
、８０……第一の上部ピストン・リング、８６……第二
の下部ピストン・リング、９４……上部室、９６……中
間室、９８……下部室、１００，１０２……ピン、１０
４……上部操作スリーブ、１０６……リング部材、１１
０……案内リング、１１２……ウール部材、１２０……
環状室、１２２……ばね、１２４……第・の上部ピスト
ン・リング、１２６……第二の下部ピストン・リング、
１３６……係止リング、１４４……上部室、１４６……
中間室、１４８……下部室、１５０，１５２……入口、
１５４，１５６……通路、１５８……栓、１６０……第
二の通路、２００……管状ハウジング、２０２……上部
操作スリーブ、２０４……ばね、２０６……下部ピスト
ン・リング、２１２……係止緊定リング、２１４……ス
リーブ、２２２……第二のばね、２２４……リング、２
２６……上部室、２２８……中間室、２３０……下部室
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地表面下の井戸中で使用する弁装置において、貫通
   する穴と井戸中の所望の地表面下において吸上げ導管と
   を取付ける手段を有するハウジングと，前記ハウジング
   に取付けられて流体を前記穴に流す開放位置及び前記穴
   を通る流体の流れを阻止する閉鎖位置の間を移動し得る
   穴閉鎖手段と，前記穴閉鎖手段が開放位置及び閉鎖位置
   の間を移動し得るように前記穴中に設けられて前記穴を
   通る流体の流れを制御する流れ閉鎖要素と，開放位置及
   び閉鎖位置において前記流れ閉鎖要素に密封係合して前
   記穴を流れる流体の流れを制御するように前記穴中に移
   動可能に配置された環状弾性弁座を有する弁座手段と， 作動上前記流れ閉鎖要素に連結されて前記流れ閉鎖要素
   を開放位置及び閉鎖位置の間に移動ざせる操作手段で前
   記流れ閉鎖要素を閉鎖位置から開放位置へ移動する前に
   前記環状弾性弁座及び前記流れ閉鎖要素の密封係合を解
   除する該操作手段とから成ることを特徴とする弁装置。