KR102150137B1 - 개선된 파이프라인 장치 - Google Patents

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KR102150137B1
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로버트 피터 엔스톤
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파이프 트랜스포메이션즈 리미티드
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Abstract

라이저(2a)와 파이프라인 커넥터(2a)를 구비하는 하우징(2) 및 상기 라이저(2a)에 탑재된 부재내에 장착되는 시일 팩 어셈블리를 포함하는 파이프라인 장치(1)에 있어서, 상기 파이프라인장치(1)는 상기 시일 팩 어셈블리를 통해 연장하는 샤프트(12)를 구비한다. 상기 시일 팩 어셈블리는 샤프트(12)의 외부면과 시일 팩 어셈블리의 요소 사이에 시일을 제공하도록 위치되는 적어도 하나의 시일을 포함하고, 시일 팩 어셈블리의 일부를 통해 샤프트(12)가 연장하고, 시일 팩 어셈블리의 일부는 상기 부재에 해제가능하게 부착된다.

Description

개선된 파이프라인 장치{IMPROVED PIPELINE APPARATUS}
본 발명은 파이프라인에 사용하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 그 밸브의 요소가 장치 바디를 통해 추출될 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 밸브, 더욱 상세하게는 파이프라인, 이를테면 유체 흐름을 위한 지하 또는 지상 파이프, 예를 들어 물 및 가스 파이프들을 통해 유체 흐름을 제어하기 위한 스톱 밸브에 관한 것이다.
영국 및 사실상 전 세계에는 넓은 범위의 지하에 위치한 물 및 가스 파이프라인이 있다. 밸브가 파이프라인을 따라 많은 지점에 배치되어, 밸브에 인접한 파이프라인의 섹션을 통해 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 한다. 예를 들어, 많은 대구경 파이프가 깊은 지하 도로에 배치되고, 그로부터 소구경 파이프가 분기되어, 각각 개별 산업, 상업 또는 주거용 건물로 이어져서, 예를 들어 수돗물 또는 다른 처리하지 않은 형태의 물을 공급한다. 이러한 건물 중 하나에 누수가 있을 경우에, 그 건물에 대한 분기 파이프 내의 밸브는 대구경 메인 파이프로부터 분기 파이프를 따라 거주지로의 흐르는 물의 흐름을 중지하도록 조작될 수 있다.
이런 밸브들은 여러 형태 중 하나를 취할 수 있지만, 본질적으로 각각은 밸브를 통한 유체의 흐름을 허용하고, 억제하고 또는 중지시키도록 이동가능한, 게이트, 볼, 플러그, 또는 디스크(버터플라이 밸브의 경우에)와 같은 일종의 내부 배리어 부재를 구비한다. 이러한 배리어 부재는 일반적으로 밸브 위의 접지 레벨을 향해 배리어 부재로부터 밸브의 외부로 연장하는 스핀들을 회전시킴으로써 이동된다.
이러한 지하 밸브 중 하나를 조작하기 위해, 작업자는 접지 레베로부터 개방 샤프트 아래로 툴, 예를 들어 티-바(tee-bar), 밸브 키(valve key)를 공급하고, 개방 샤프트는 밸브까지 연장한다. 작업자는 예를 들어 자신의 키의 단부를 스핀들의 단부에 있는 테이퍼진 또는 날카로운 생크(shank)를 위치시키는 것을 목표로 한다. 다음에, 키를 회전시킴으로써, 스핀들이 돌려지고, 따라서 밸브의 배리어 부재를 이동시켜서, 유체가 흐르는 밸브 내의 채널을 차단하거나 또는 차단을 해제한다.
대안적으로, 밸브의 스핀들이 개방 샤프트의 대부분을 밸브로부터 지표면으로 연장시킬 수 있어, 서비스 엔지니어가 밸브를 조작하기 위해 긴 스핀들의 단부에서 짧은 키를 사용가능하게 한다.
어느 경우에나, 개방 샤프트는 개방된 채로 둘 수 없는데, 이는 보도 또는 도로에 있는 개구부가 보행자와 운전자 등에 큰 위험을 제기하기 때문이다.
따라서, 커버 플레이트가 개방 샤프트를 커버하기 위해 밸브 위의 도로 또는 보도에 위치된다. 이러한 커버 플레이트가 보통 대형 수송 차량을 포함하여 그들 위를 지나는 차량들의 무게를 견뎌야 하기 때문에, 커버 플레이트는 가능한 작게 제조되는 것이 바람직하다. 작은 커버 플레이트는 동일한 질량을 견디기 위해 큰 커버 플레이트와 같이 견고하게 제조될 필요는 없다.
물론, 이런 밸브들은 마모되거나 손상된 후에 밸브의 폐쇄 기구의 일부를 대체하기 위해 유지 보수를 필요로 한다. 공지의 파이프라인에서, 밸브가 위치되는 파이프라인의 섹션이 파이프라인 네트워크의 나머지로부터 격리될 때(아마 문제의 밸브 상류 측과 해당 밸브의 하류 측을 폐쇄함으로써), 또는 파이프라인이 감압될 때, 밸브가 정비될 수 있다. 종래의 밸브들은 이들의 상부측(용어 '상부'는 노면에 대한 밸브의 상대적인 방향과 관련하여 여기에 사용된다)에 착탈식 '보닛(bonnet)'을 구비하고, 보닛은 밸브 내의 액세스 챔버를 커버하기 위해 다수의 볼트에 의해 밸브의 메인 케이싱에 유지된다. 많은 밸브에서, 보닛이 제거될 때, 밸브의 폐쇄 기구가 정비를 위해 액세스되고 제거될 수 있다. 어떤 경우에, 폐쇄기구는 플러그 밸브와 같이 폐쇄 형태로 이루어지지만, 이러한 밸브는 여전히 플러그에 액세스하기 위해 외부 보닛의 제거를 필요로 한다.
보닛을 제거하기 위하여, 서비스 엔지니어는 밸브 자체에 액세스할 수 있어야 한다. 문제의 밸브가 지상 아래의 깊은 지하, 예를 들어 2 내지 15 피트(feet)(0.6m 내지 4.5m)에 위치하고 있기 때문에, 이것은 노면으로부터 불가능하다. 또한, 노면의 커버 플레이트 및 하부의 개방 샤프트는 서비스 엔지니어가 아래로 내려가기에 너무 좁다. 따라서, 이러한 지하 밸브의 유지 보수는 밸브 위의 땅, 타막(tarmac) 등을 굴착한 후에 수행 될 수 있고, 이는 물론 시간을 소모하고, 비용이 많이 들고, 이런 굴착의 결과로서, 작업중 임시 교통 통제 시스템으로 폐쇄 또는 부분적으로 차단된 도로를 찾을 수 있는, 보행자와 운전자에게 상당히 불편하다.
또한, 여러 종류의 육상(overland)(지상) 밸브들이 있는데, 이들은 유지보수 목적을 위해 밸브 내의 액세스 챔버에 액세스하기 위해 보닛의 제거를 요구한다. 지하 밸브의 경우와 같이, 굴착을 요구하지 않지만, 보닛 등의 제거는 시간을 소모하고, 따라서 비용이 많이 든다.
따라서, 지하 사용하기에 적합하지만, 지상 및 밸브 주위를 굴착할 필요없이 지상에서 서비스될 수 있는 흐름 제어 기구를 가지는 밸브에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 신속하고 저렴하게 서비스될 수 있는 육상 밸브에 대한 필요성이 존재한다.
종종, 유체 운반 파이프라인에서 모니터링 작업을 수행하는 것이 필요하다.
모니터링은 단지 때때로 요구될 수 있으며, 따라서 모니터링 장치가 장착될 수 있지만 쉽게 제거되는 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 라이저와 파이프라인 커넥터를 구비하는 하우징, 및 라이저 내에 실장되는 부재에 장착된 시일 팩 어셈블리를 포함하는 파이프라인 장치가 제공되고, 상기 장치는 시일 팩 어셈블리를 통해 연장하는 샤프트를 포함하고, 상기 시일 팩 어셈블리는 샤프트의 외부면과 샤프트가 연장하는 시일 팩 어셈블리의 요소 사이에 시일을 제공하도록 위치되는 적어도 하나의 시일을 포함한다.
바람직하게, 라이저에 실장된 부재는 라이저에 해제가능하게 장착된다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 라이저와 파이프라인 커넥터를 구비하는 하우징, 및 라이저에 해제가능하게 실장되는 부재에 장착된 시일 팩 어셈블리를 포함하는 파이프라인 장치가 제공되고, 상기 장치는 시일 팩 어셈블리를 통해 연장하는 샤프트를 포함하고, 상기 시일 팩 어셈블리는 샤프트의 외부면과 샤프트가 연장하는 시일 팩 어셈블리의 요소 사이에 시일을 제공하도록 위치되는 적어도 하나의 시일을 포함한다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 라이저와 파이프라인 커넥터 밸브 시트 장착 부재를 구비하는 하우징, 적어도 하나의 밸브 시트, 및 하우징내의 위치에서 적어도 하나의 밸브 시트를 록킹하도록 구성된 록킨 수단을 포함하는 파이프라인 장치가 제공된다.
바람직하게, 록킹 수단은 각각의 밸브 시트에 장착되어 밸브 시트에 대하여 신축되는 요소를 포함한다.
유리하게, 상기 요소는 밸브 시트의 채널에 장착된 장방형(elongate) 요소이다.
록킹 수단은 랙(rack) 및 피니언(pinion) 및/또는 레버 기구를 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 라이저와 파이프라인 커넥터를 구비하는 하우징 및 밸브를 포함하는 파이프라인 장치가 제공되고, 밸브는 파리프라인 커넥터에 장착되어 라이저 내로 연장한다.
상기 장치는 밸브로부터 그리고 상기 하우징을 통해 그리고 상기 파이프 커넥터로부터 라이저의 원위 단부에 위치한 시일 팩 어셈블리 내로 연장되는 샤프트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 라이저와 파이프 커넥터를 구비하는 하우징 및 상기 라이저에 부착가능한 랜딩 니플(landing nipple)을 포함하는 파이프라인 장치가 제공되고, 랜딩 니플은 내부에 장착된 시일 팩 어셈블리를 구비한다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 라이저와 파이프 커넥터를 구비하는 하우징 및 상기 라이저에 실장되는 부재에 장착된 시일 수단을 포함하는 파이프라인 장치가 제공되고, 상기 장치는 시일 수단을 통해 연장하는 샤프트를 포함하고, 시일 수단은 샤프트의 외부면과 샤프트가 연장하는 시일 수단의 요소 사이에 시일을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 시일을 포함하고, 상기 부재는 라이저에 해제가능하게 장착되고 및/또는 샤프트가 연장하는 시일 수단의 요소가 상기 부재에 해제가능하게 부착되고, 시일 수단 및 샤프트는 라이저로부터 분리가능하다.
파이프라인 장치는 상기 부재의 외부면과 상기 라이저의 내부면 사이에 시일을 제공하도록 구성된 시일 수단을 더 포함한다.
파이프라인 장치는 밸브 어셈블리를 더 포함할 수 있고, 밸브 어셈블리는 밸브 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 샤프트 상에 실장된다.
바람직하게, 상기 밸브 폐쇄 부재는 라이저를 통해 분리가능하다.
바람직하게, 상기 밸브 어셈블리는 적어도 하나의 밸브 시트를 포함하고, 적어도 하나의 밸브 시트는 그것의 파이프 커넥터의 하우징에 해제가능하게 장착된다.
바람직하게, 적어도 하나의 밸브 시트가 라이저를 통해 하우징으로부터 분리가능하다.
유리하게, 파이프라인 장치는 하우징의 파이프라인 커넥터에서의 위치에서 적어도 하나의 밸브 시트를 록킹하도록 구성된 적어도 하나를 록킹 수단을 포함한다.
록킹 수단은 각각의 밸브 시트에 장착되어 밸브 시트에 대해여 신축되는 요소를 포함할 수 있다.
요소는 밸브 시트의 채널에 장착된 장방형 요소일 수 있다.
록킹 수단은 랙 및 피니언 및/또는 레버 기구 및/또는 캠 및 팔로워(follower)를 포함할 수 있다.
파이프라인 장치는 밸브 시트 장착 수단을 더 포함할 수 있다.
밸브 시트 장착 수단은 하우징 내에 구성될 수 있다.
바람직하게, 밸브 시트 장착 수단은 하우징에 해제가능하게 장착된 바디를 포함한다.
파이프라인 장치는 하우징에 바디를 록킹하도록 구성된 록킹 수단을 포함할 수 있다.
바람직하게, 바디는 그것에 대해 왕복 및 회전 운동을 위해 하우징 내에 장착되고, 하우징의 바이어싱 수단은 하우징에서 왕복하는 밸브 시트 하우징을 압박하도록 구성되고, 록킹 수단은 하우징 내의 위치에서 바디를 록킹하도록 구성된다.
바람직하게, 바디는 공구 결합 요소들을 포함하고, 상기 요소들은 그것과 결합된 공구가 바디의 회전 및 왕복력을 발휘하도록 한다.
바람직하게, 라이저는 라이저 연장 피스를 포함한다.
바람직하게, 부재(member)는 라이저 연장 피스에 장착된다.
밸브 어셈블리는 라이저 내로 연장될 수 있다.
바람직하게, 파이프라인은 라이저에 상기 부재를 해제가능하게 고정하도록 구성된 고정 수단, 및/또는 상기 부재에 시일 수단의 요소를 해제가능하게 고정하도록 구성된 고정 수단을 포함한다.
바람직하게, 시일 수단의 요소는 상기 부재에 해제가능하게 장착되고, 그것에 대해 왕복 및 회전 운동을 위해 부재에 장착되고, 바이어싱 수단은 부재 내에서 왕복하는 시일 수단의 요소를 압박하도록 구성되고, 고정 수단은 부재 내의 위치에서 제1 요소를 고정하도록 구성되며, 샤프트는 시일 수단의 제1 및 제2 요소를 통해 연장한다.
삭제
바람직하게, 시일 수단은 부재 내에 장착되는 추가 요소를 포함하고, 바이어싱 수단은 요소들 사이에 장착된다.
바람직하게, 부재는 그것에 대하여 왕복 및 회전 운동하기 위해 라이저에 장착되고, 라이저 내의 바이어싱 수단은 라이저에서 왕복하는 부재를 압박하도록 구성되고, 고정 수단은 라이저 내의 위치에서 부재를 고정하도록 구성되며, 샤프트는 부재를 통해 연장한다.
바이어스 수단은 스프링이 될 수 있다.
바람직하게, 부재는 샤프트의 스러스트(thrust) 칼라를 위한 베어링 표면을 포함한다.
바람직하게, 고정 수단은 적어도 하나의 캠과 캠 팔로워를 포함하고, 캠 또는 캠 팔로워는 록킹 및 언록킹 구성을 제공한다.
바람직하게, 캠은 J형이고, 캠 팔로워는 J형 캠을 뒤따르도록 구성된다.
J형 캠은 슬롯의 형태일 수 있으며, 캠 팔로워는 슬롯에 결합되는 돌출부이다.
바람직하게, 부재 및/또는 시일 수단의 요소는 공구 결합 요소를 포함하고, 상기 요소는 그것과 결합된 공구가 부재 및/또는 시일 수단의 요소에 대해 회전 및 왕복력을 발휘하도록 한다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 부재의 공구 결합 요소 및/또는 시일 수단 또는 밸브 바디의 요소를 결합하는데 사용되는 공구가 제공되고, 상기 공구는 부재 및/또는 시일 수단의 요소를 결합하도록 구성된 샤프트와 요소들, 및 샤프트 상에 요소들을 장착하는 요소 마운트(mount)를 포함한다.
바람직하게, 샤프트는 핸들을 수용하도록 구성된다.
바람직하게, 요소 마운트는 내부에 부재의 일부 및/또는 시일 수단의 요소를 수용하도록 구성된 중공 바디이다.
샤프트는 중공이고, 내부에 밸브의 샤프트를 수용하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제8 특징에 따르면, 라이저, 파이프라인 커넥터 및 밸브 어셈블리를 구비하는, 하우징을 포함하는 파이프라인 장치가 제공되고, 밸브 어셈블리는 파이프라인 커넥터를 통한 유체의 흐름을 제어하도록 구성된 밸브, 라이저 내에 밸브 어셈블리를 해제가능하게 장착하기 위한 장착 수단, 파이프라인 장치로부터 유체의 출구를 실링하도록 구성된 시일 수단을 포함하고, 밸브 어셈블리 및 라이저는 라이저 내의 밸브 어셈블리를 해제가능하게 록킹하기 위한 록킹 수단의 일부를 포함하고, 밸브는 파이프라인 커넥터 내에 배치된다.
바람직하게, 장착 수단은 록킹 수단의 일부를 실장하는 맨드릴, 밸브를 승강 및 하강하기 위한 밸브 스템, 및 제1/제2 시일 수단을 포함하고, 제1 시일 수단은 밸브 스템 시일이며, 제2 시일 수단은 맨드릴 시일이다.
바람직하게, 밸브 어셈블리는 밸브 시트와 밸브 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 밸브 시트는 밸브 폐쇄 부재를 수용하고, 상기 밸브 시트는 유체 통로를 포함하고, 상기 밸브는 유체 통로의 개폐를 제어하고, 하우징은 밸브 시트를 수용하도록 구성된다.
바람직하게, 맨드릴은 개방 단부 및 폐쇄 단부를 가지는 중공 바디를 포함하고, 밸브 스템은 폐쇄 단부를 통과한다.
파이프라인 장치는, 밸브 시트를 맨드릴에 연결하도록 구성된 커넥터 부재를 포함할 수 있다.
바람직하게, 밸브 시트는 내부 부재 및 외부 부재를 포함하고, 상기 밸브는 내부 부재를 고정한다.
바람직하게, 커넥터 부재는 밸브 시트의 내부 부재에 결합한다.
바람직하게, 하우징은 밸브 시트를 수용하도록 구성된다.
바람직하게, 하우징은 밸브 시트의 일부를 수용하기 위한 적어도 하나의 리 세스를 포함한다.
바람직하게, 밸브 스템은 스러스트 칼라를 포함한다.
바람직하게, 스러스트 칼라는 맨드릴의 폐쇄 단부에 유지된다.
바람직하게, 시일 수단은 시일 마운트를 포함하고, 시일 마운트는 밸브 어셈블리와 라이저 사이를 실링하는 제1 시일 및 밸브 어셈블리와 그의 밸브 스템 사이를 실링하는 제2 시일을 실장한다.
바람직하게, 시일 마운트는 스러스트 칼라 하우징의 적어도 일부를 포함한다.
바람직하게, 시일 마운트는 맨드릴에 실장된다.
스러스트 칼라 하우징은 시일 및 맨드릴의 폐쇄 단부에 의해 형성될 수 있다.
록킹 수단은 라이저 내에 장착된 제2 요소를 고정하도록 구성된, 밸브 어셈블리에 장착된 제1 요소가 될 수 있으며, 제1 요소는 제1 요소가 제2 요소와 결합되는 제1 위치와 제1 요소가 제1 요소로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동가능하다.
록킹 수단은 하우징과 밸브 어셈블리의 장착 수단 중 하나와 관련된 적어도 하나의 J형 캠, 및 하우징과 장착 수단 중 다른 하나와 관련된 적어도 하나의 캠 팔로워를 포함할 수 있고, 밸브 어셈블리는 장착 수단과 라이저 사이의 왕복 및 회전 운동을 허용하도록 구성된다.
파이프라인 장치는 파이프라인 커넥터로부터 원격의 라이저의 단부에 부착될 수 있는 칼라 어셈블리를 더 포함할 수 있으며, 칼라 어셈블리에 의해 라이저에 부착될 수 있는 적어도 하나의 연장 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제9 특징에 따르면, 파이프라인 장치가 제공되는데, 라이저와 파이프라인 커넥터를 구비하는 하우징, 밸브 시트 마운트, 라이저를 통해 하우징으로부터 분리가능한 적어도 하나의 밸브 시트를 포함한다.
파이프라인 장치는 하우징 내의 위치에 적어도 하나의 밸브 시트를 록킹하는 록킹 수단을 더 포함할 수 있다.
록킹 수단은 밸브 시트 또는 각각의 밸브 시트에 장착되는 요소들을 포함할 수 있고, 요소들은 밸브 시트에 대해 후퇴 및 신장가능하다.
요소는 밸브 시트 내의 채널에 장착된 장방형 요소일 수 있다.
록킹 수단은 랙 및 피니언 및/또는 레버 기구 또는 캠 팔로워를 포함할 수 있다.
밸브 및 밸브 시트는 파이프라인 커넥터에 장착되어 라이저 내로 확장할 수 있다.
파이프라인 장치는 밸브로부터 하우징을 통해, 라이저 내의 시일 팩 어셈블리 또는 파이프 커넥터로부터 원위의 시일 팩 어셈블리의 연장부로 연장되는 샤프트를 포함할 수 있다.
파이프라인 장치는 라이저에 부착되어 연장하는 랜딩 니플을 포함할 수 있고, 랜딩 니플은 내부에 장착된 시일 팩 어셈블리를 가진다.
본 발명의 제10 특징에 따르면, 파이프라인 장치가 제공되는데, 라이저와 파이프라인 커넥터를 구비하는 하우징, 및 밸브를 포함하고, 밸브는 파이프라인 커넥터에 장착되어 라이저 내로 연장된다.
파이프라인 장치는 밸브로부터 하우징을 통해, 라이저 내에 위치한 시일 팩 어셈블리 또는 파이프라인 커넥터로부터 원위의 라이저의 연장부로 연장하는 샤프트를 더 포함할 수 있다.
파이프라인 장치는 하우징 내의 위치에 적어도 하나의 밸브 시트를 록킹하도록 구성된 록킹 수단을 더 포함할 수 있다.
파이프라인 장치는 밸브 시트 또는 각각의 밸브 시트 내에 장착된 요소들을 포함할 수 있고, 요소들은 밸브 시트에 대해 후퇴 및 신장가능하다.
록킹 수단은 랙 및 피니언 및/또는 레버 기구 및/또는 캠 및 캠 팔로워를 포함할 수 있다.
밸브 및 밸브 시트는 파이프라인 커넥터 내에 장착될 수 있고, 라이저 내로 연장될 수 있다.
바람직하게, 파이프라인 장치는 밸브로부터 하우징을 통해, 라이저 내에 위치한 시일 팩 어셈블리 또는 파이프라인 커넥터로부터 라이저의 연장부로 연장하는 샤프트를 더 포함할 수 있다.
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시일 팩 어셈블리는 라이저 또는 그것의 연장부 내에 해제가능하게 장착될 수 있다.
파이프라인 장치는 라이저에 부착되어 연장하는 랜딩 니플을 포함할 수 있고, 랜딩 니플은 내부에 장착된 시일 팩 어셈블리를 가진다.
더 이상 도로를 파헤칠 필요가 없으므로, 엄청난 양의 시간과 노동을 절약한다. 본 발명의 장치의 배치는 파이프라인 누출률을 현저하게 감소시킬 수 있을 것이다. 장치에 있는 시일 팩의 수리의 단순성 때문에(시일 팩의 고장이 일반적임), 마찬가지로 수리시에 기타 도로 작업과 스케줄링할 필요가 없다. 장치가 도로의 중간에서 액세스해야 하는 경우에, 이것은 매우 신속하게 수행될 수 있어, 교통 체증의 비용을 능가하는 누수 보수의 이익을 위해 충분히 낮은 수준까지 교통 체증을 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 도면에서:
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장치의 개략도이고;
도 1b는 밸브 게이트와 보닛 어셈블리가 장치 바디로로부터 부분적으로 추출된 도 1a에 도시된 장치의 개략도이고;
도 1c는 밸브 게이트와 보닛이 장치 바디로부터 추출된 도 1a와 도 1b에 도시된 장치의 개략도이고;
도 1d는 노면 아래의 서로 다른 레벨에서 사용 중에 있는 도 1a에 도시된 장치를 나타내고;
도 1e는 추가 요소가 보여지는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 장치를 나타내고;
도 1f는 도 1a 내지 도 1e에 도시된 장치의 밸브 시트의 상세도이고;
도 2a는 록킹 장치의 개략도이고;
도 2b는 도 2a에 도시된 록킹 장치의 분해도이고;
도 3a는 도 2a 및 도 2b에 도시된 록킹 기구의 상세한 개략도이고;
도 3b는 도 3a에 도시된 록킹 기구의 개략적인 단면도이고;
도 4는 밸브 시트의 개략도이고;
도 5a는 밸브 스템 어셈블리의 개략도이고;
도 5b는 도 5a에 도시된 밸브 스템 어셈블리를 추출하고 교체하기 위한 공구의 개략도이고;
도 6은 제1 타입의 하우징의 개략도이고;
도 7은 제2 타입의 하우징의 개략도이고;
도 8은 제3 타입의 하우징의 개략도이고;
도 9는 밸브 시트 록킹 기구의 실시예의 평면도이고;
도 10은 밸브 시트 록킹 기구의 다른 실시예의 평면도이고;
도 10a는 도 10에 도시된 타입의 밸브 시트 록킹 기구의 개략도이고;
도 10b는 도 10a에 도시된 바와 같이 밸브 시트 록킹 기구를 가지는 본 발명에 따른 게이트 밸브의 개략도이고;
도 11a는 폐쇄 상태의 버터플라이 밸브를 도시하고;
도 11b는 개방 상태의 버터플라이 밸브를 도시하고;
도 12는 플러그 밸브를 나타내고;
도 13a는 내부의 밸브가 폐쇄된 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치를 도시하고;
도 13b는 내부의 밸브가 개방된 도 13a에 도시된 장치를 나타내고;
도 13c는 밸브 시트 어셈블리 및 당김 공구가 상세히 도시된 도 13a의 장치를 나타내고;
도 13d는 밸브 시트 어셈블리 및 당김 공구를 도시하고;
도 13e는 도 13a에 도시된 장치의 단면도이고;
도 13f는 도 13b에 도시된 장치의 단면도이고;
도 14a는 밸브 어셈블리가 록킹된 위치에 있고 밸브가 폐쇄된 본 발명의 또다른 실시예에 따른 장치의 개략도이고;
도 14b는 밸브가 개방된 도 14a에 도시된 장치의 개략도이고;
도 14c는 도 14b에 도시된 장치의 개략적인 단면도이고;
도 14d는 하우징으로부터 추출된 밸브 어셈블리의 개략적인 단면도이고;
도 14e는 도 14d에 도시된 밸브 어셈블리의 개략도이고;
도 15a는 도 14a 내지 도 14e의 장치에 대한 대안적인 실링 및 록킹 장치의 개략적인 단면도이고;
도 15b는 해제 상태에서의 도 15a에 도시하는 장치에 대한 실링 및 록킹 장치의 개략적인 단면도이고;
도 15c 및 도 15d는 도 15a 및 도 15b에 도시된 장치에 대응하는 개략도이며;
도 15e 및 도 15f는 도 15a 내지 도 15d에 도시된 장치에 대응하는 측면도이다.
이제 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 유체 제어 장치(1)가 도시되는데, 라이저(2a)와 파이프라인 커넥터(2b)를 구비하는 하우징(2)을 포함하고 있다. 사용시, 파이프 커넥터(2b)는 큰 파이프라인 시스템의 일부를 형성한다.
유체 제어 장치(1)는 각각 내부에 개구부(4a)를 갖는, 밸브 시트(4)를 포함하는 게이트 밸브(3)를 포함한다. 밸브 시트는 하우징(2)의 벽에 형성된 레일(10)들에 결합하는 각각의 측면으로의 채널(5)을 포함한다. 레일(10)은 라이저(2a)와 파이프라인 커넥터(2b)의 양측 내면을 따라 연장한다. 채널(5)과 레일(10)은 파이프라인 커넥터(2b)의 축방향 위치에 밸브 시트(4)를 고정한다. 라이저(2a)의 축방향 위치에 밸브 시트(4)를 고정하기 위하여, 레일(10)의 인덴트(indents)에 결합하는 밸브 시트(4)에 록킹 핀(6)이 구비된다.
게이트 밸브(3)는 밸브 시트(4)들 사이에 위치된 게이트(7)를 포함한다. 도시된 예에서, 게이트(7)의 형상이 밸브 시트(4)의 형상에 대응한다. 게이트(7)의 측면들은 라이저(2a)와 파이프라인 커넥터(2b) 양측의 내면을 따라 연장하는 레일(9)에 결합하는 채널(8)을 포함한다. 채널(8)과 레일(9)은 파이프라인 커넥터(2b)의 축방향으로 게이트(7)를 제 위치에 고정한다. 게이트(7)는 밸브 시트(4)의 개구부(4a)들 사이에 유체 통로를 개폐하도록 승강되고 하강될 수 있도록 배치된다. 게이트(7)는, 예컨대, 그의 회전시 게이트 밸브가 스템(12)에 대해 회전하는, 비-라이징 스템(non-rising stem)일 수 있는 스템(12) 위에 장착되고, 스템(12)은 외측으로 나사가 형성되고 스템이 위치된 게이트의 보어는 내측으로 나사가 형성되어, 스템을 회전시키면 게이트가 승강한다. 대신에, 스템이 게이트(7)에 회전가능하게 장착되나, 게이트와 같이 축방향으로 이동할 수 없는 승강식 스템일 수 있다. 승강식 스템에서, 스템의 또 다른 부분은 외측으로 나사가 형성되고 장치(1)의 또 다른 요소 부분은 내측으로 나사가 형성된다. 따라서, 스템(12)이 회전되면, 스템에 장착된 게이트(7)와 스템(12)은 게이트(7)와 같이 승강하고 하강한다.
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게이트 밸브(3)를 더 상세하게 도시하는 도 1f를 참조하면, 밸브 시트(4)는 각각의 단면에 시일(4b)이 구비된다. 각각의 밸브 시트(4)는 그 상면에 부착된 커버 플레이트(15)를 가진다. 드라이브(160)가 커버 플레이트(15)의 개구부를 관통하여 연장한다. 드라이브(16)는 레일(10)의 인덴트로 핀(6)을 출입 이동시키도록 배치된 버터플라이 밸브에 연결된다. 이하에서, 도 9와 도 10을 참조하여 버터플라이 밸브를 더 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1f로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 게이트 밸브(3)의 요소들은 라이저 하우징(2a)을 통하여 진행하도록 충분히 작다. 밸브 시트를 통과하는 유체 통로는 파이프라인 커넥터(2b)의 직경과 유사한 단면인 것이 바람직하다. 밸브 시트(4)와 내부의 개구부(4a)가 파이프라인 커넥터(2b)의 외벽면을 지나 연장하도록 배치됨으로써 이는 달성된다. 도 1a 내지 1f에서, 이 장치는 라이저 하우징(2)의 방향으로 파이프라인 커넥터(2b)의 외벽면을 지나 개구부(4a)가 연장하도록 구성된다.
도 2a 및 2b는 랜딩(landing) 니플(20)의 요소를 도시한다. 랜딩 니플(20)은 칼라(22)에 의하여 라이저 하우징(2a)에 부착된 하우징(21)을 포함한다. 도시된 예에서, 하우징(21)은 라이저 하우징(2a)과 실질적으로 같은 외부 및 내부 크기이다. 랜딩 니플(20)은 또한 도 1d에 도시된 연장 부재, 또는 커버(도시 없음)가 부착될 수 있는 또다른 칼라(23)를 포함한다.
랜딩 니플(20)은 게이트(7)와 스템(12)을 하우징(2)의 제 위치에 고정하기 위한 부재(25)를 포함한다. 부재(25)는 하우징(21)과 같은 형상이며 하우징(21)의 내경보다 다소 작은 외경을 가진다. 두 개의 수직으로 이격된 O-링들이 부재(25)의 외면상의 홈(26')에 장착된다. 이들 O-링들이 하우징(21)의 내면과 부재(25)의 외면 사이에 시일을 제공한다.
부재(25)는 하우징(21)에 대해 상기 부재(25)를 고정하기 위한 록킹 장치의 부분들을 포함한다. 부재(25)에 포함된 록킹 장치의 부분들은 3개의 반전된 J형의 채널(27)들을 포함한다. 반전된 J형의 채널들은 부재(25)의 하부 에지에 개구부를 제공하는 제1 부분(27a)과, 반원형 부분(27b) 및 폐쇄 단부를 가진 아래로 연장하는 부분(27c)을 포함한다.
이들 채널들은 하우징(21)에 포함된 록킹 장치의 제2 부분과 결합되도록 구성된다. 록킹 장치의 제2 부분은 하우징(21)의 내면으로부터 J형 채널 내부로 연장하는 돌출부(28)를 포함한다. 그러한 돌출부는 하우징(21)과 일체로 형성될 수 있으며, 예컨대, 여기서 하우징은 플라스틱 몰딩이거나, 돌출부는 하우징(21)의 벽에 고정되는 별개 요소, 예컨대, 홀에 고정되는 핀일 수 있다. 이는 하우징(21)의 어느 측면으로부터도 달성될 수 있다.
코일 스프링(24) 형태의 탄성 요소가 부재(25) 아래 하우징(21)에 위치된다. 도 1e를 또한 참조하면, 라이저 하우징(2a)은 단면 사각형인 개구부를 형성하고 내측으로 연장하는 벽(11)을 포함한다. 스프링(24)의 하단부(24a)는 벽(11) 위에 위치되고 벽에 의하여 라이저 하우징(2a) 내부로 이동하는 것이 방지된다.
랜딩 니플(20)은 스프링(24)에 대해 부재(25)를 지지하기 위한 수단을 포함한다. 이것은 스템(12)에 수용되도록 구성되고 돌출부(28)를 넘는 플레이트일 수 있으며, 예컨대, 그러한 플레이트는 적절하게 위치되고 형상화된 슬롯들을 구비할 수 있는데, 핀(28)들이 그 슬롯을 통해서 부재(25)의 하부 에지 아래로 그리고 스프링(24)의 상단부 위로 연장하도록 통과할 수 있다.
대안적으로, 부재(25)는 스프링(24)의 상단부(24b)에 결합하도록 내측으로 연장하는 탭들을 포함할 수 있다.
부재(25)는 추가로 추출 공구와 결합하도록 구성되는 요소들을 포함한다. 부재(25)의 상부 에지를 통해 연장하는 가공 에지(32)를 가지는 수직으로 향하는 개구부(31)를 포함하는 L-형상 슬롯(30)을 부재(25)의 상부 에지는 포함한다. 개구부(31)는 L-형상 슬롯(30)의 수평 슬롯부(33) 내부로 연장한다. 부재(25) 둘레에 등간격으로 위치된 3개의 L-형상의 슬롯(30)을 부재(25)는 포함한다.
도 5a와 5b를 또한 참조하면, L-형상 슬롯(30)을 결합하기 위한 공구(40)가 도시된다. 공구(40)는 핸들(도시 없음)에 결합하기 위한 사각형 테이퍼 단부(42)를 가지는 샤프트(41)를 포함한다. 단부에 부착된 원통 부재(43)를 샤프트(41)의 하단부는 가진다. 탭(44)들은 원통 부재(43)의 하부 에지로부터 외측으로 연장한다. 실린더 둘레의 탭(44)의 간격은 L-형상 슬롯(30)의 개구부(31)의 간격에 대응한다. 탭(44)은 수평 슬롯부(33) 내부로 수평으로 그리고 개구부(31)로 수직으로 통과할 수 있도록 폭과 깊이를 가진다. 원통 부재(43)는 내부에 스템(12)을 수용하도록 형성되고 탭(44)들은 수평 슬롯부(33) 내부에 위치된다.
부재(25)와 물리적으로 연결된 모든 요소를 제거하기 위하여 공구(40)가 사용된다. 탭(44)들은 개구부(31) 내로 도입되고 수평 슬롯부(33)에 탭(44)들이 결합하도록 공구(40)는 회전된다. 공구(40)는 이어서 아래로 눌러져서 부재(25)를 스프링(24)의 힘에 대항하여 아래로 이동시켜서, 스프링을 압축한다. 돌출부(28)는 반전된 J형의 슬롯(27)의 부분(27c)에 대해 돌출한다. 돌출부가 반전된 J형의 슬롯(27)의 곡선부(27b)에 접함에 따라, 부재(25)는 도 2a와 2b 도시와 같은 장치와 같이 반시계 방향으로 회전된다. 돌출부(28)가 곡선부(27b)의 정점에 도달할 때, 돌출부(28)가 슬롯(27)의 제1 부분(27a)에 일치되기까지 슬롯(27)의 형상에 의하여 부재(25)는 추가로 반시계 방향으로 회전되고, 이 때 부재(25)는 하우징(21)으로부터 자유롭게 인출된다. 스프링이 자연스런 연장점까지 도달하기까지 스프링(24)의 힘에 의하여 부재는 위로 밀어진다. 부재(25)는 공구(40)에 부착되고, 따라서 공구를 들어올리면 부재(25)가 하우징(21)으로부터 들어 올려진다.
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부재(25)는 시일 팩 어셈블리(50)용 하우징(25")을 제공하는 요소(25')를 포함한다. 부재(25) 자체가 하우징(21)에 장착되는 유사한 방식으로 요소(25')에 장착된 캡(51)을 시일 팩 어셈블리는 포함한다. 캡(51)은 제1 직경 부분(52)을 포함하며, 이는 요소(25')의 내경보다 다소 작으며, 이 부분(52)은 요소(25') 내측에 위치된다. O-링(53) 형태의 시일은 부분(52)의 외면 위에서 홈(53')에 위치된다. 이들은 부분(52)의 외벽과 부재(25)의 요소(25')의 내벽 사이에 시일을 제공한다.
캡(51)은 추가로 제1 직경보다 더 큰 제2 직경의 제2 부분(54)을 포함한다. 제2 부분(54)은 하우징(25")을 폐쇄한다.
샤프트(12)는 캡(51)을 통해 연장하는 보어(55)를 관통하여 진행한다. 복수의 O-링(56)들이 보어(55) 표면의 홈에 장착된다. 도 2b에서, 두 개의 O-링(56)들이 도시된다. 또 다른 두 개의 O-링(56)들이 도시 생략된다.
샤프트(12)는 샤프트의 바디보다 더 큰 직경의 스러스트 칼라(12a)를 포함한다. 스러스트 칼라(12a)는 하우징(25")에 슬라이드 결합하도록 형성된다. 스러스트 칼라(12a)의 하면 에지는 하우징(25")의 벽(25a)과 결합하고 부재(25)에 대해 샤프트의 이동을 제한한다.
시일 팩 어셈블리는 수평으로 연장하는 부분(61)과 수직으로 연장하는 부분(62)을 가지는 상부 고온 워셔(60)를 포함한다. 코일 스프링(63)은 수직으로 연장하는 부분(62) 둘레에서 상부 고온 워셔 위에 위치된다.
도 3b를 다시 참조하면, 상부 고온 워셔(60)는 샤프트에 장착되고, 수평으로 연장하는 부분(61)은 샤프트의 부분(12a)에 위치된다. 수직으로 연장하는 부분(62)은 정확한 위치에 스프링(63)을 유지한다.
부분(25")으로부터 캡(51)을 고정하고 분리시키는 장치는 하우징(21)으로부터 부재(25)를 고정하고 분리시키는 장치와 기능상으로 균등하다. 이러한 측면에서, 동일한 참조 번호들이 동일 부분을 표시하기 위해 사용되나, 문제의 참조 번호는 프라임 부호로 표시된다. 그래서, 반전된 J형 슬롯(27)은 반전된 J형 슬롯(27') 등으로 된다.
3개의 반전된 J형 슬롯(27')은 캡(51)의 부분(52) 둘레에 등간격으로 구비된다. J형 슬롯(27')은 슬롯(27)의 대칭 영상인 점을 제외하고, 이들은 돌출부(28)의 슬롯(27)으로의 결합에 관련하여 설명된 바와 동일하게 돌출부(28')에 결합한다. 이것이 의미하는 것은, 캡(51)이 스프링(63)의 힘에 대항하여 아래로 밀어진 때, 캡(51)은 부재(25)의 경우에 반시계 방향과 반대로 시계 방향으로 이동하게 된다. 캡(51)의 상부 부분(54)은 L-형상 슬롯(30')을 포함한다. 이들 L-형상 슬롯(30')은 L-형상 슬롯(30)의 대칭 영상이다. 부재(25)와 캡(51)이 반대 방향으로 이동하도록 배치되므로, 캡(51)의 제거는 하우징(21)을 분리시키지 못하는 것이다.
시일 팩 어셈블리(50)는 게이트(7)를 분리하지 않고 작동하도록 분리될 수 있다. 시일 팩(50)을 제거하기 위하여 필요한 모든 것은 게이트(7)가 닫혀지고 L-형상 슬롯(30')과 결합하도록 적절하게 형성되는 공구(49)와 결합하는 것이다. 공구(40)는 반시계 방향으로 회전되므로 슬롯(30')의 수평 부분(33')에서 "원래 위치"이다. 공구는 아래로 눌러지고 이로써 돌출부(28')를 반전된 슬롯(27')으로부터 분리시키며 이로써 공구(40) 위에 고정된 캡(51)이 하우징(25")으로부터 들어 올려지고 샤프트(12)를 분리될 수 있다. 손상된 시일은 이어서 교체되고 요소들이 재조립될 수 있다.
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도 6은 하우징(2)의 파이프라인 커넥터(2b)가 또 다른 플랜지에 부착하기 위한 복수의 홀(2b")들을 가지는 플랜지(2b')를 포함하는 장치의 대체적인 실시예를 도시한다.
도 7 및 도 8은 파이프라인 커넥터(2c)의 아래 측으로부터 연장하는 부분(2c, 2c')을 각각 가지는 다르게 형상화된 하우징(2)을 도시한다. 게이트 밸브는 부분(2c, 2c')에 부분적으로 내장될 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 핀(6)들이 채널(4)에 슬라이드가능하게 장착된다. 핀(6)들이 채널(4) 내로 후퇴될 때, 밸브 시트는 하우징(2)에 대해 슬라이드 이동할 수 있다. 하우징(2)의 인덴트 내로 연장된 때, 본 발명예에서의 레일들, 밸브 시트들은 하우징(2) 내의 제 위치에 고정된다. 도 9에 도시된 버터플라이 밸브는 핀(6)들에 형성된 랙(6a)과, 랙(6a)들에 결합되는 톱니(18)를 가지는 피니언 휠(17)을 포함한다. 피니언 휠(17)은 도시된 예에서 사각형 드라이브인 드라이브(16)를 수용하기 위한 소켓(19)을 포함한다. 사용시, 드라이브(16)에 적절한 공구가 장착되어 회전될 때, 핀(6)들은 채널(4c) 내로 후퇴하거나 또는 채널로부터 연장할 수 있다. 또한, 피니언 휠(17)은 홀(20)을 포함한다. 홀(20)의 작용은 무른 핀을 수용하는 것으로, 이 핀은 홀을 통하여 연장하여 밸브 시트(4)의 인덴트에 결합한다.
하우징(2) 내에 밸브 시트(4)를 삽입하기 위하여, 핀(6)들은 후퇴된다. 하우징에 밸브 시트(4)가 위치되면서, 홀(20)이 밸브 시트(4)의 인덴트에 일치되도록 핀들이 하우징의 인덴트 내로 연장하기까지 위에 설명된 바와 같이 적절한 공구에 의하여 피니언 휠(17)은 회전된다. 무른(frangible) 핀은 이어서 홀(20) 내로 삽입되고 인덴트에 일치되므로, 연장된 구조 내에 핀(6)들을 고정한다. 밸브 시트를 제거하기 위하여, 피니언 휠(17)은 반대 방향으로 회전되어, 무른 핀을 파괴한다. 밸브 시트가 제거되면, 파손된 무른 핀의 부분들이 제거될 수 있다.
도 10은 핀(6)들을 신장시키고 후퇴시키기 위한 대체적인 버터플라이 밸브를 도시한다. 이 버터플라이 밸브은 도 9에 도시된 버터플라이 밸브의 랙과 피니언 대신에 레버(23, 24)들을 이용한다. 부재(21)의 어느 일측에 레버(23)가 장착된 회전가능한 부재(21)는 보어(22)에 위치된다. 각 레버(23)는 핀(25a)에 의하여 레버(24)에 선회되게 연결된다. 레버(24)는 핀(25b)에 의하여 핀(6)에 선회되게 연결되며, 핀(6)은 채널(6a)에 슬라이드가능하게 장착된다. 적절한 공간이 레버(23, 24)들의 이동을 수용하기 위하여 밸브 게이트(4)에 구비된다. 부재(21)를 회전시킴으로써 핀(6)들은 신장되거나 후퇴될 수 있다. 무른 핀들과 그러한 핀들을 수용하기 위한 홀들이 도 10에 도시되지 않는다. 그러나, 그러한 핀들은 예컨대 회전가능한 부재(21)와 밸브 시트(4)에 수용될 수 있다.
본 발명의 장치는 게이트 밸브에 한정되지 않는다. 게이트(7)는 도 11a와 11b에 도시된 바와 같은 버터플라이 밸브(80)에 의하여 대체될 수 있다. 버터플라이 밸브(80)는 샤프트(12)의 각 측면에 프레임(81)과 버터플라이 윙(82)들을 포함한다. 프레임(81)은 밸브 시트(4)들 사이에 위치된다. 버터플라이 윙(82)들은 밸브 시트(4)의 개구부(4a)로 개방된다.
도 12는 공동(92)과 샤프트(12)를 둘러싸는 외벽(91)을 포함하는 플러그 밸브(90)를 도시한다. 사용시, 벽(91) 아래의 샤프트(12)의 부분은 보어에 지지된다. 샤프트(12)를 회전시킴으로써 플러그 밸브(90)는 개방 및 폐쇄 구조 사이로 이동될 수 있다.
장치는 밸브의 사용에 한정되지 않는다. 많은 요소들이 샤프트(12) 위에 장착될 수 있다. 예를 들면, 유량계 또는 카메라는 프레임(81)과 같은 프레임 내에 배치될 수 있다. 장치는 라인 스톱으로서 사용될 수 있으며, 팽창가능한 볼룬(balloon)이 샤프트(12)의 단부에 장착된다. 와이어가 관통하거나 또는 모니터링 장치가 무선으로 통신할 수 있도록 샤프트(12)는 구성될 수 있다.
이제 도 13a 내지 13f를 참조하면, 본 발명의 장치의 대체적인 장치가 도시된다. 이 실시예는 밸브 시트들이 안에 장착된 밸브 바디(100)를 포함한다. 밸브 바디(100)는 하우징(2)에 분리가능하게 장착된다. 도시된 예에서, 밸브 하우징(2)은 파이프라인 커넥터(2b)의 아래측으로부터 연장하는 부분(2c)을 포함한다.
부분(2c)은 밸브 하우징(2)에 밸브 바디(100)를 제 위치에 분리가능하게 고정하기 위하여 밸브 바디(100)의 J형의 채널(123)에 결합하는 부분(2c)의 내벽으로부터 연장하는 돌출부(125) 형태의 록킹 버터플라이 밸브의 부분을 포함한다. 밸브 바디(100)의 하단부는 스프링(124) 위에 위치되고 부착되며, 이 자체는 캡(120) 위에 장착되고 부착된다. 캡(120)은 하우징(2)의 부분(2c)의 단부면(2c") 위에 위치된다. 캡(120)은 스프링(124)이 둘러싸는 원통형 부분과 스프링(124)의 단부면이 접하는 단부 플랜지를 포함한다.
J형의 채널들은 앞의 실시예들과 관련해서 위에 설명된 바와 같은 방식으로 하우징(2)에 밸브 바디(100)를 선택적으로 고정하고 분리시키도록 제공된다.
하우징(2)의 라이저 하우징은 도 13a 내지 13f에는 도시되지 않는다. 그러나, 이 부분은 도 1a 내지 1e에 도시된 바와 실질적으로 동일하며, 스템(12) 둘레에 시일을 제공하는 랜딩 니플이므로, 동일한 방식으로 그 부분에 부착된 랜딩 니플을 가질 것이다.
도 13a 내지 13f에 도시된 장치는 도 1 내지 12 도시의 장치에 대해 두 가지 명백한 이점을 제공한다. 먼저, 밸브 바디(100)는 다른 형태의 밸브들에 대한 밸브 요소들을 장착할 수 있다. 그러므로, 다른 밸브 요소들이 사용되는 경우에도, 하우징(2)에 맞추어지는 부분과, 밸브 바디(100)가 동일하므로, 소정 범위의 유체 제어장치를 제조하는 것이 단순화된다. 둘째, 유체제어장치의 작동이 단순화된다. 밸브 바디(100)와 내부에 장착된 요소들을 제거하기 위하여, 필요한 모든 것은 밸브 바디(100)의 상부 에지가 공구(140)에 의하여 결합되는 것이며, 이 공구는 샤프트(141)가 밸브 스템(12) 위로 통과할 수 있도록 중공인 점을 제외하고, 도 5b 도시의 공구(40)에 유사하다. L-형상의 슬롯(130)들이 밸브 바디(100)의 내벽의 상부에 형성된다. 공구(140)는 원통형 부재(143)를 포함한다. 탭(144)들이 원통형 부재(143)의 하부 에지로부터 외측으로 연장한다. 탭(143)들은 L-형상의 슬롯(130)에 결합하도록 구성된다. 탭(144)들이 이와 같이 결합되면, 전체 밸브 바디(100)는 아래로 눌러져서, 밸브 바디(100)를 분리시킬 수 있으며, 밸브 바디를 분리시키고, 따라서 내부에 장착된 요소들이 또한 하우징(2)으로부터 분리시킨다.
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도 14a 내지 14c 도시의 장치는 또한 다르다. 이 장치에서 밸브, 밸브 시트, 및 밸브를 고정하기 위한 장치는 단일 요소인 밸브 어셈블리(210)에 포함되며, 이는 라이저(201)를 통해 하우징(201)에 도입되고 그로부터 제거될 수 있다.
특히, 도 14d를 참조하면, 유체 제어장치(200)가 밸브 어셈블리(210)를 구비하여 도시된다. 하우징(201)의 라이저(201a)는 그 상단부를 향하는 부분(201d)을 포함하며, 이는 하우징(201)에 밸브 어셈블리(210)를 분리가능하게 고정하기 위한 고정 장치의 일부를 형성한다. 부분(201d)으로부터 칼라(201e)가 연장한다. 칼라 어셈블리(202)의 세 부분의 제1 부분이 칼라(201e)에 부착된다. 제1 부분(203)은 칼라(201e)에 제1 부분(203)을 고정하도록 제공되는 내부적으로 나사가 형성된 단부를 포함하는 하부 섹션(203b)을 제공하고, 이 칼라는 내부적으로 나사가 형성된 단부에 결합하도록 외부적으로 나사가 형성된 부분을 포함한다. 칼라(201e)에 제1 부분(203)을 고정하는 것은 영역(201f)에서 이다. 도 14a로부터 특히 알 수 있는 바와 같이, 칼라(201e)는 칼라 어셈블리(202)의 제1 부분(203) 내측으로 연장한다. 제1 부분(203)은 외부적으로 나사가 형성된 상부 섹션(203a)을 포함한다.
3개 부분의 칼라 어셈블리(202)의 제2 부분(204)은 다른 내경과 외경의 하부 섹션(204a)과 상부 섹션(204d)을 포함한다. 하부 섹션(204a)은 제1 부분(203) 내에 위치한다. 상부 및 하부 섹션(204a, 204d)들은 부분(203), 및 상부 벽(204c)의 대응하여 모서리 가공된(chamfered) 벽(203d)에 위치된 모서리 가공된 벽(204b)을 가지는 립부(lip)에 의하여 구분된다.
3개 부분의 칼라 어셈블리(202)의 제3 부분(205)은 제2 부분(204)을 제 위치에 유지한다. 상기 제3 부분(205)은 제1 부분(203)의 상부 섹션(203a)의 외측 나사들에 결합되는 내부적으로 나사 부분(204a)을 초함한다. 제3 부분(205)은 제2 부분(204)의 상부 벽(204c) 위에 위치하는 내측으로 연장하는 립부(205b)를 포함한다. 제3 부분(205)은 또한 O-링과 같은 시일을 수용하기 위한 리세스(205c)를 포함한다.
밸브 어셈블리(210)는 라이저(201a)와 칼라 어셈블리(202) 내에 슬라이드 고정되는 맨드릴(211)을 포함한다. 맨드릴(211)은 돌출 록(230)의 일부를 장착하며, 이는 라이저(201a)의 부분(201d)에 결합한다. 맨드릴(211)은 바닥 벽(215)을 포함한다. 바닥벽(215)은 스핀들(220)이 통과하는 홀을 포함한다. 맨드릴(211)에는 하우징(223)이 장착되고 내부에 스핀들(220)의 스러스트 칼라(221)가 장착된다. 하우징(223)은 패스너(216)에 의하여 맨드릴의 바닥벽(215)에 부착된다.
맨드릴(211)은 밸브 시트(212)를 포함한다. 밸브 시트(212)는 측판(218)에 의하여 맨드릴(211)에 부착된다. 밸브 시트(212)는 내측 밸브 시트 부재(212a)와 외측 밸브시트 부재(212b)를 포함한다. 외측 밸브시트 부재(212a)는 측판(218)의 돌출부(218')와 결합하기 위한 리세스(212') 및 측판(218)의 리세스(218")에 결합하기 위한 돌출부(212a")를 포함한다.
도 14e는 내측 및 외측 밸브시트 부재(212a, 212b)들이 개구부(213a)를 제공하는 방식을 도시하며, 이는 밸브 시트(212)에 수용되는 게이트(213)와 같은 밸브 부재에 의하여 개폐된다. 게이트(213)는 내측 밸브시트 부재(212a)에서 상하로 슬라이드한다. 외측 밸브시트 부재(212b)는 하우징(201)의 내면에 결합하고 하우징(201)과 밸브 시트(212) 사이의 시일을 제공한다. 이들 실링면은 하우징(201)의 파이프라인 커넥터(201b)를 통하는 정상 유체 흐름 경로에서 벗어나며, 따라서 정상 유체 흐름 경로에서의 시일의 경우보다 더 작은 마모를 받는다.
도시된 게이트 밸브의 경우, 밸브를 개방하기 위하여, 스핀들(220)의 자유 단부(222)가 공구와 결합된다(통상적으로 자유 단부(222)는 대응하여 형성된 공구에 의하여 결합되도록 사각형 헤드를 가진다). 스러스트 칼라(221)와 게이트(213) 사이의 스핀들 부분은 외측으로 나사가 형성되고 게이트(213)는 내측으로 나사가 형성되므로, 스핀들(220)의 회전 방향에 따라, 게이트(213)는 승강되거나 또는 하강된다. 하우징(201)은 내측 밸브시트 부재(212a)로부터 연장하는 칼라(214)를 수용하기 위한 섬프(sump)(201g)를 포함한다. 섬프(201g)는 돌출부(214a)를 수용하는 인덴트(201h)를 포함한다. 이들 두 개의 요소들은 하우징에서 밸브의 회전을 방지하도록 작용한다.
하우징(223)은 스핀들 시일(223a)와 맨드릴(211)과 라이저(201a) 사이의 시일을 제공한다. 리세스(224)가 맨드릴(211)의 외면에 형성되고 예컨대 O-링과 같은 시일 부재들이 맨드릴(211)과 라이저(201)의 내면 사이의 시일을 제공하기 위하여 리세스(224)에서 맨드릴 위에 장착된다.
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도시된 맨드릴(211)은 돌출 록에 의하여 라이저(201)에 고정되고, 그 작동은 이 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된다. 대신에, 맨드릴은 이전 설명된 실시예들에 관련해서 설명된 J형의 슬롯 장치를 가지는 록을 이용하여 라이저(201a)에 고정될 수 있다. 이 장치는 도 15a 내지 15f에 도시된다.
라이저(201a)는 J형의 슬롯(301)을 포함한다. 맨드릴(300)은 스핀들(220)의 스러스트 칼라(221)를 지지하는 스러스트 베어링(302)d을 포함한다. 맨드릴(300)은 시일팩 어셈블리(302)를 장착한다. 라이저(201)의 내벽은 연속으로 변하는 직경의 단턱(step)이 형성된 영역(303 내지 306) 이며, 영역(303)의 직경은 영역(304)의 직경보다 더 작고, 등등으로, 각 영역 사이에 단턱을 제공한다. 영역(303 및 304) 사이의 단턱은 스프링(307)의 일 단부에 대해 접촉면을 제공한다. 스프링의 다른 면은 맨드릴(300)의 하측에 결합한다. 맨드릴(300)의 외면에는 J형의 슬롯(301)에 결합하는 핀(308)들이 구비된다.
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도 15a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 시일 팩(309)이 맨드릴(300) 하측에 지지되며, 맨드릴 직경보다 다소 작은 직경을 가진다. 시일 팩(309)의 외경은 영역(305)의 내경에 대응하고 시일 팩(309)의 높이는 영역(305)의 높이에 대응한다.
시일 팩은 관통하여 연장하는 스핀들(220) 둘레에 시일(310)을 제공하고, 라이저(201a)의 내면과 맨드릴(300) 사이에 시일(311)을 제공한다.
맨드릴(300)은 도 14a 내지 14e 도시와 같거나 또는 유사한 방식으로 밸브 시트에 연결될 수 있다.
바람직하게, 일부 또는 모든 요소들이 플라스틱 소재로 제조된다. 통상적으로, 스프링들은 플라스틱으로 제조될 것이다.
본 발명에 따르면, 더 이상 도로를 굴착하는 것이 필요하지 않으므로, 많은 양의 시간과 노력을 절감할 것이다. 본 발명의 장치를 배치함으로써 파이프라인의 누설 비율이 상당히 감소될 것이다. 장치에서 시일 팩의 보수는 단순하므로(시일 팩의 고장이 일반적임), 다른 도로 작업의 보수를 준비하는 필요성이 요구되지 않는다. 장치가 도로 중간으로부터 접근되어야 하면, 이는 매우 신속하게 이루어질 수 있으므로, 누설 보수 이익이 교통 혼잡 비용을 초과하도록 충분히 낮은 수준으로 교통 혼잡을 감소시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 라이저와 파이프라인 커넥터를 구비하는 하우징, 및 밸브 어셈블리를 포함하는 파이프라인 장치에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 파이프라인 커넥터를 통과하는 유체의 흐름을 제어하도록 구성된 밸브, 장착 수단, 및 시일 단면을 갖는 시일 수단을 포함하고,
    상기 장착 수단은 상기 밸브 어셈블리를 상기 라이저 내에 해제가능하게 장착시키며,
    상기 시일 수단은, 상기 파이프라인 장치로부터 유체의 출구를 실링하도록 상기 라이저의 내면과 상기 장착 수단의 최외 표면(outmost surface) 사이의 라이저 내에 위치되며, 상기 라이저의 내면은 상기 라이저의 길이방향 축과 평행하게 놓이며,
    상기 장착 수단의 최외 표면은 상기 라이저의 내면과 평행하고 이격 거리(separation distance)만큼 라이저의 내면으로부터 이격되며, 상기 이격 거리는 상기 시일 수단에 의해 실링되며, 상기 밸브 어셈블리 및 상기 라이저는 각각 상기 라이저에서 상기 밸브 어셈블리를 해제가능하게 록킹하기 위한 원격으로 동작가능한 록킹 수단의 일부를 포함하며, 상기 록킹 수단은, 상기 라이저에서 상기 밸브 어셈블리를 록킹하기 위해 상기 라이저의 내면으로부터의 상기 라이저 및 상기 장착 수단의 최외 표면으로부터의 상기 장착 수단과 결합하고 상기 밸브 어셈블리를 상기 라이저로부터 해제하기 위해 상기 라이저 및 상기 장착 수단 중 하나로부터 후퇴하는 적어도 하나의 록킹 요소를 포함하며, 상기 밸브는 상기 파이프라인 커넥터 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장착 수단은,
    상기 록킹 수단의 하나의 일부를 장착하고 있는 맨드릴, 상기 밸브를 승강 및 하강하기 위한 밸브 스템, 및 제1/제2 시일 수단을 포함하고,
    상기 제1 시일 수단은 밸브 스템 시일이며, 상기 제2 시일 수단은 맨드릴 시일인 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 밸브 시트 및 밸브 폐쇄 부재를 구비하고, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 폐쇄 부재를 수용하고, 상기 밸브 시트는 유체 통로를 포함하고, 상기 밸브는 사이 유체 통로의 개방 및 폐쇄를 제어하고, 상기 하우징은 상기 밸브 시트를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    맨드릴은 개방 단부 및 폐쇄 단부를 가지는 중공 바디를 포함하며, 상기 밸브 스템은 상기 폐쇄 단부를 통과하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 밸브 시트를 상기 맨드릴에 연결하도록 구성된 커넥터 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    밸브 시트는 내부 부재 및 외부 부재를 포함하며, 밸브는 상기 내부 부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    커넥터 부재는 상기 밸브 시트의 내부 부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    하우징은 밸브 시트를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 밸브 시트의 일부를 수용하기 위한 적어도 하나의 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    밸브 스템은 스러스트 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스러스트 칼라는 맨드럴의 폐쇄 단부로 지지되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    시일 수단은 시일 마운트를 포함하고, 상기 시일 마운트에는 밸브 어셈블리와 라이저 사이를 실링하도록 된 제1 시일 및 밸브 어셈블리와 밸브 스템 사이를 실링하도록 된 제2 시일이 장착되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    시일 마운트는 적어도 스러스트 칼라 하우징의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    시일 마운트는 맨드릴에 장착되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    스러스트 칼라 하우징은 시일 마운트 및 맨드릴의 폐쇄 단부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    록킹 수단은 라이저에 실장된 제2 요소에 결합하도록 구성되는 밸브 어셈블리에 장착된 제1 요소이고, 상기 제1 요소는 제1 요소가 제2 요소와 결합하는 제1 위치와 제1 요소가 제1 요소로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    록킹 수단은 하우징 및 밸브 어셈블리의 장착 수단 중 하나와 연관된 적어도 하나의 J형 캠, 및 하우징 및 장착 수단 중 다른 하나와 연관된 적어도 하나의 캠 팔로워를 포함하며, 밸브 어셈블리는 장착 수단과 라이저 사이의 왕복 및 회전 이동을 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    파이프라인 커넥터로부터 먼 라이저의 단부에 부착가능한 칼라 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    칼라 어셈블리에 의해 라이저에 부착가능한 적어도 하나의 연장 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 장치.
  20. 삭제
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