JP2024516947A - 調整パイロット弁アセンブリ - Google Patents

Abstract

【解決手段】 圧力逃がし弁を調整するシステム、装置、及び方法が提供される。調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁の入口の入口圧力を受けることができ、圧力逃がし弁のドーム領域のドーム領域圧力を受けることができる。調整パイロット弁アセンブリ及び圧力逃がし弁は、パイロット弁圧力設定点に達するまで漏れ止めシールを維持するように構成することができ、パイロット弁圧力設定点において、調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁を最初に開かせ、その後、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を徐々に減少させ、入口圧力の前記増加に比例して圧力逃がし弁を開かせる調整パイロット弁アセンブリの付勢機構を介して、ドーム領域圧力を瞬時に減少させる。【選択図】図１

Description

圧力逃がし弁は、発電、精製又は石油及びガス生産環境などにおいて、過圧保護のためにプロセス配管又は圧力容器上で一般に使用される機械装置である。圧力逃がし弁は、容器又はパイプラインが故障し、潜在的に壊滅的な損傷を引き起こす可能性がある圧力閾値を、かかる容器及び容器を接続するパイプラインが超過することを防止する。

圧力逃がし弁の１つの型であるパイロット動作式圧力逃がし弁は、過圧保護を提供するために配管又は容器に接続された主弁と、主弁の動作を制御するパイロット弁とを含むことができる。パイロット弁は、圧力逃がし弁内の圧力又はパイプラインもしくは容器内の圧力を感知するように構成することができ、感知された圧力に応答して安全逃がし弁を作動させるように事前設定することができる。パイロット弁は、一般に、所定の圧力で開き、圧力逃がし弁をその全開位置まで開かせる「ポップ」型パイロット弁として、又は所定の圧力で開き、感知された圧力に応答して圧力逃がし弁を漸進的に開かせる「調整」型パイロット弁として構成される。

概して、圧力逃がし弁を調整するための装置、システム、及び方法が提供される。

一態様では、調整パイロット弁アセンブリが提供される。一実施形態では、調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁上のパイロット弁に結合された第１のチャンバを含むことができる。第１のチャンバは、パイロット弁を圧力逃がし弁の入口に結合する第１の導管を介して圧力逃がし弁の入口の入口圧力を受け取るように構成することができる。パイロット弁はまた、パイロット弁圧力設定点を調整するように構成された第１の付勢機構を含むことができる。調整パイロット弁アセンブリはまた、パイロット弁に結合された第２のチャンバを含むことができる。第２のチャンバは、パイロット弁を圧力逃がし弁のドーム領域に結合する第２の導管を介して圧力逃がし弁のドーム領域圧力を受けるように構成することができる。調整パイロット弁アセンブリは、第１のチャンバと第２のチャンバとの間にモジュレータピストンを更に含むことができる。モジュレータピストンは、第２のチャンバ内で入口圧力が加えられる上面と、第２のチャンバ内でドーム領域圧力が加えられる底面とを含むことができる。底面の面積は、上面の面積よりも大きくてもよい。調整パイロット弁アセンブリ及び圧力逃がし弁は、パイロット弁圧力設定点に達するまで漏れ止めシールを維持するように構成することができ、パイロット弁圧力設定点において、調整パイロット弁アセンブリは、調整パイロット弁アセンブリの第２の付勢機構を介してドーム領域圧力を瞬間的に低下させ、圧力逃がし弁を最初に開かせ、その後、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を徐々に低下させ、入口圧力の増加に比例して圧力逃がし弁を開かせる。

別の態様では、圧力逃がし弁を調整する方法が提供される。一実施形態では、本方法は、パイロット弁に結合された調整パイロット弁アセンブリの第１のチャンバ内で、圧力逃がし弁の入口の入口圧力を受け取ることを含むことができる。入口圧力は、パイロット弁を圧力逃がし弁の入口に結合する第１の導管を介して受け取ることができる。パイロット弁は、パイロット弁圧力設定点を調整するように構成された第１の付勢機構を含むことができる。本方法はまた、パイロット弁に結合された調整パイロット弁アセンブリの第２のチャンバ内で、圧力逃がし弁のドーム領域のドーム領域圧力を受け取ることを含むことができる。ドーム領域圧力は、パイロット弁を圧力逃がし弁のドーム領域に結合する第２の導管を介して受け取ることができる。第１のチャンバの面積は、第２のチャンバの面積より大きくてもよい。本方法は、第１のチャンバ内で、入口圧力を第２のチャンバ内のモジュレータピストンの上面に加えることを更に含むことができる。本方法はまた、調整パイロット弁アセンブリがパイロット弁圧力設定点に到達するまで、調整パイロット弁アセンブリ及び圧力逃がし弁の漏れ止めシールを維持することと、パイロット弁圧力設定点に到達すると、ドーム領域圧力を第２のチャンバに連通させることとを含むことができる。本方法はまた、第２のチャンバ内で、ドーム領域圧力をモジュレータピストンの底面に加えることと、ドーム領域圧力を所定の値まで瞬間的に低減して、圧力逃がし弁を開き始めることとを含むことができる。本方法はまた、調整パイロット弁アセンブリによって、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を所定の値まで漸進的に低減することを含むことができる。本方法は、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を所定の値まで漸進的に減少させることに基づいて圧力逃がし弁を開くことを更に含むことができる。

別の態様では、圧力逃がし弁システムが提供される。一実施形態では、圧力逃がし弁システムは、それを通る流体の流れを調整するように構成することができる圧力逃がし弁を含むことができる。圧力逃がし弁は、入口圧力を有する入口領域と、ドーム領域圧力を有するドーム領域とを含むことができる。圧力逃がし弁システムはまた、圧力逃がし弁に結合されたパイロット弁を含むことができる。パイロット弁は、入口圧力及びドーム領域圧力を受けるように構成することができる。パイロット弁は、パイロット弁圧力設定点を調整するように構成された第１の付勢機構を含むことができる。圧力逃がし弁システムはまた、パイロット弁に結合された調整パイロット弁アセンブリを含むことができる。調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁に結合された第１のチャンバを含むことができる。第１のチャンバは、パイロット弁を圧力逃がし弁の入口に結合する第１の導管を介して入口圧力を受けるように構成することができる。調整パイロット弁アセンブリはまた、パイロット弁に結合された第２のチャンバを含むことができる。第２のチャンバは、パイロット弁を圧力逃がし弁のドーム領域に結合する第２の導管を介してドーム領域圧力を受けるように構成することができる。調整パイロット弁アセンブリは、第１のチャンバと第２のチャンバとの間にモジュレータピストンを更に含むことができる。モジュレータピストンは、第１のチャンバ内で入口圧力が加えられる上面と、第２のチャンバ内でドーム領域圧力が加えられる底面とを含むことができる。底面の面積は、上面の面積よりも大きくてもよい。調整パイロット弁アセンブリ及び圧力逃がし弁は、パイロット弁圧力設定点に達するまで漏れ止めシールを維持するように構成され、パイロット弁圧力設定点において、調整パイロット弁アセンブリは、調整パイロット弁アセンブリの第２の付勢機構を介してドーム領域圧力を瞬時に低下させ、圧力逃がし弁を最初に開かせ、その後、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を徐々に低下させ、入口圧力の増加に比例して圧力逃がし弁を開かせる。

これらの特徴及び他の特徴は、添付図面と併せて講じられる以下の発明を実施するための形態からより容易に理解されるであろう。
図１は、調整パイロット弁アセンブリを含む圧力逃がし弁システムの１つの例示的な実施形態の側面図である。 図２は、図１の調整パイロット弁アセンブリを含む圧力逃がし弁システムの上面図である。 図３は、図１の圧力逃がし弁システムの圧力逃がし弁の側断面図である。 図４は、図１のパイロット弁及び調整パイロット弁アセンブリの側断面図である。 図５は、図４の調整パイロット弁アセンブリの拡大断面図である。 図６は、パイロット弁及び調整パイロット弁アセンブリの別の例示的な実施形態の断面図である。 図７は、パイロット弁及び調整パイロット弁アセンブリの別の実施形態の断面図である。 図８は、図１～図７の調整パイロット弁アセンブリを使用して圧力逃がし弁を調整する方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。

図面は必ずしも縮尺どおりではないことに留意されたい。図面は、本明細書に開示される主題の典型的な態様のみを描写することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。

パイロット弁は、パイロット弁が結合された圧力逃がし弁の開口を制御し、圧力逃がし弁の開口を調整することができる。パイロット弁は、パイロット弁が圧力逃がし弁の動作圧力に関連付けられた圧力設定点に達したときに作動して圧力逃がし弁を開かせるように構成することができる。従来、パイロット弁は、圧力設定点で「ポップ」開放し、圧力逃がし弁を作動させ、瞬間的に開放して、その全定格容量を解放するように構成することができる。「ポップ」型のパイロット弁は、圧力逃がし弁の即座の開放に応答して圧力逃がし弁から過剰な漏れが排出されることを可能にすること、及び圧力逃がし弁内のピストンの繰り返される急速な作動から生じる圧力逃がし弁構成要素の材料歪み及び疲労の増大などの欠点を含む可能性がある。従来の「ポップ」型パイロット弁は更に、圧力逃がし弁内の頻繁に変化する動作圧力に応答してパイロット弁が瞬間的かつ即座に作動するため、圧力逃がし弁のピストンを高速で作動させる可能性がある。これらの欠点は、圧力逃がし弁が圧力設定点に対して早まって漏れることを引き起こす可能性があり、更に、より大きな動作ギャップ及び低下した弁密閉性をもたらす可能性がある。これらの欠点は、「ポップ」型パイロット弁を維持する複雑さ及びコスト、ならびに動作効率の低下及び媒体損失の増加のために、圧力逃がし弁の操作者に重大な懸念を提示する。

本明細書に提示される実施形態では、調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁の動作、例えば、圧力逃がし弁の開放、開放及び閉鎖の速度を制御することができる。動作流体圧力は、調整パイロット弁を介して圧力逃がし弁内のチャンバ（本明細書ではドームと呼ぶ）に供給することができる。このチャンバ内のこの流体圧力（以下、ドーム圧力と呼ぶ）は、ピストンに作用して、パイロット動作式圧力逃がし弁の入口圧力に対して付勢された下向きの力を提供し、通常動作中にパイロット動作式圧力逃がし弁を閉じたままにすることができる。入口圧力が予め設定された開放圧力値（以下、設定圧力と呼ぶ）に達すると、圧力逃がし弁に接続されたパイロット弁が作動して、下向きの力を提供するドーム圧力を減少させることができる。この減少は、予め設定された値で付勢力を０にして、ピストンの上方への動きを可能にし、したがって圧力逃がし弁を開くことができる。開放後、入口圧力の増加は、ドーム圧力及び下向きの力を、調整パイロット弁において漸進的に減少させ、入口圧力に比例する圧力逃がし弁内のピストンの移動を引き起こすことができる。

改良された調整パイロット弁アセンブリは、本明細書で説明されるように、「ポップ」型パイロット弁の連続的な調整、より狭い動作ギャップ、低減された漏れを提供することができ、パイロット弁が結合される安全逃がしのより効率的な動作及び制御をもたらすことができる。調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁の入口圧力の変化に比例して圧力逃がし弁の開閉を制御することができる。圧力逃がし弁の入口圧力がパイロット弁圧力設定点に達したことに応答して、調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁を介して、圧力逃がし弁のドーム領域からドーム圧力を受け取ることができる。設定点まで漏れないままである調整パイロット弁アセンブリは、次に、ドーム圧力を所定の値まで減少させ、動作を継続して、圧力逃がし弁の入口圧力の増加に直接応答して比例してドーム領域圧力を徐々に減少させることができる。ドーム領域の圧力が所定の値まで低下すると、圧力逃がし弁が作動して開き始める。圧力逃がし弁の入口圧力が増大するにつれて、ドーム領域圧力は、入口圧力が圧力逃がし弁アセンブリの閾値蓄積圧力に達するまで減少する。入口圧力が閾値蓄積圧力設定点に達することに応答して、調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁が完全に開くように、ドーム領域圧力を更に低下させる。

本明細書のシステム、装置、及び方法は、多くの追加の利点及び／又は技術的効果も生成する。本明細書に記載の調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁圧力設定点に達するまで、圧力逃がし弁の密閉性を維持し、圧力逃がし弁及びパイロット弁漏れの発生率を低減する。これは、パイロット弁アセンブリ（第１のチャンバ）及び調整パイロット弁アセンブリ（第２のチャンバ）の作動を分離することによって達成され、調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁設定点に到達するまで、いかなるプロセス流体も解放せず、漏れ止めパイロット弁及び安全逃がし弁を維持する。設定圧力の後にのみ、調整パイロット弁アセンブリはドーム領域圧力を排出し、圧力逃がし弁の入口圧力の増加に比例したドーム領域圧力の放出から生じるパイロット弁の連続的調整を提供する。その結果、調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁の操作者が、圧力逃がし弁のより狭い動作ギャップ及びより効率的な動作条件を維持することを可能にする。

本明細書のシステム、方法、及び装置の追加の利点及び／又は技術的効果は、調整パイロット弁アセンブリを用いて構成されていない圧力逃がし弁システムを改造又はアップグレードすることを含むことができる。本明細書で説明する調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁アセンブリの交換を考慮するとき、又は既存のパイロット弁に調整パイロット弁アセンブリを追加しようとするときに、圧力逃がし弁の操作者が複数の選択肢を有するように、様々な取り付け又は結合機構を含むことができる。例えば、本明細書で説明される調整パイロット弁アセンブリは、流体導管もしくは管類を介して、又はブラケットなどの結合機構を介して、パイロット弁に結合されることができる。いくつかの実施形態では、調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁アセンブリ内に一体化されることができる。このようにして、操作者は、特定の用途又は使用要件に対して所望されるように、調整パイロットを結合又は一体化することによって、以前は非調整パイロット弁アセンブリを用いて構成されていた可能性がある既存の圧力解放弁を、調整パイロット弁アセンブリに再適合させることができる。

本明細書では、石油及びガス生産環境において調整パイロット弁アセンブリを使用して圧力逃がし弁を作動させるように構成されたパイロット弁を調整するシステム、装置、及び対応する方法の実施形態について説明する。しかしながら、本開示の実施形態は、制限なく、他の型の環境においてパイロット弁とともに構成され得る他の弁型を調整するために採用されることができる。

図１は、調整パイロット弁アセンブリを含む圧力逃がし弁システム１００の１つの例示的な実施形態の側面図である。図１に示されるように、システム１００は圧力逃がし弁１０５を備える。圧力逃がし弁１０５は、入口１１５を介して受け取られ、出口１１０を介して出力される流体の流れを制御するように構成することができる。圧力逃がし弁システム１００を介して制御される流体の流れは、入口１１５と出口１１０とを接続する破線として示されている。いくつかの実施形態では、流体は、液体、気体、及び／又は蒸気であり得る。

圧力逃がし弁システム１００はまた、パイロット弁１２０を含む。パイロット弁１２０は、圧力逃がし弁１０５内を流れる流体に関連する１つ以上の圧力をパイロット弁１２０に伝達するように構成された１つ以上の導管を介して圧力逃がし弁１０５に結合することができる。例えば、パイロット弁１２０は、入口導管１２５を介して伝達され得る圧力逃がし弁１０５の入口圧力と、ドーム領域導管１３０を介して伝達され得る圧力逃がし弁１０５のドーム領域圧力とに基づいて、圧力逃がし弁１０５の開閉を制御することができる。いくつかの実施形態では、流体が液体、蒸気、又は気体である場合など、入口圧力は、大気圧に対して約１５ポンド／平方インチと１５０００ポンド／平方インチの間であり得る。

図１に更に示すように、圧力逃がし弁システム１００は、調整パイロット弁アセンブリ１３５を含むことができる。圧力逃がし弁の入口圧力及び圧力逃がし弁のドーム領域圧力を調整パイロット弁アセンブリ１３５内で受けることができるように、調整パイロット弁アセンブリ１３５をパイロット弁１２０及び圧力逃がし弁１０５に結合することができる。

図１に示す実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、取り付けプレート１４０を介して圧力逃がし弁１０５に取り付けることができる。取り付けプレート１４０は、圧力逃がし弁１０５のカバープレート１４５の上面などの圧力逃がし弁１０５の一部と、パイロット弁１２０の一部とに取り付けることができる。取り付けプレート１４０は、複数のボルト、ねじ、又は同様の取り付け機構を介して圧力逃がし弁１０５の一部をパイロット弁１２０の一部に結合するように構成することができる。

図２は、図１の調整パイロット弁アセンブリ１３５を含む圧力逃がし弁システム１００の上面図である。図２に示すように、圧力逃がし弁１０５は、１つ以上の導管を介してパイロット弁１２０に結合することができる。例えば、導管１３０は、パイロット弁１２０を介して圧力逃がし弁１０５のドーム領域３１０から調整パイロット弁アセンブリ１３５にドーム領域圧力を伝達するように構成することができる。

図３は、図１の圧力逃がし弁システムの圧力逃がし弁の側断面図である。図３に示すように、圧力逃がし弁１０５は、入口１１０を含み、流体の流れは、出口１１５へと通過する際に、この入口を通って制御される。圧力逃がし弁は入口領域３０５を含む。入口領域３０５は、導管１２５を介してパイロット弁１２０及びパイロット調整アセンブリ１３５に入口圧力を伝達することができる。圧力逃がし弁はまた、ドーム領域圧力をパイロット弁１２０に、また導管１３０を介してパイロット調整アセンブリ１３５に伝えることができるドーム領域３１０を含む。モジュレータピストン３１５は、ディスク３２０の底面３３０よりも大きな表面積を有するように構成された上面３２５を含むことができる。モジュレータピストン３１５は、ディスク３２０に伝達される上面３２５に作用するドーム領域圧力を使用するように構成することができる。入口１１５における圧力とドーム領域３１０における圧力とが弁の通常動作中に等しい場合、上面３２５のより大きい領域に作用する圧力は、底面３３０ ｆのより小さい領域に作用する圧力に対して弁を閉位置に保つ（図３に示すように）。ディスク３２０が閉位置から開位置へと上方に作動すると、流体の流れはノズル３３５に対して圧力を及ぼし、流体の流れを出口１１５から流出させる。

図４は、図１のパイロット弁１２０及び調整パイロット弁アセンブリ１３５の実施形態の側断面図である。図４に示す実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、パイロット弁１２０の調整を提供し、それによって圧力逃がし弁１０５の開閉を制御するためにパイロット弁１２０に取り付けることができるモジュール式構成要素として構成される。例えば、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、複数の継手、ボルト、ねじ接続などを介してパイロット弁１２０に結合するように構成することができる。この構成は、「ポップ」型パイロット弁動作からモジュール式パイロット弁動作に移行するときに、より容易なフィールド変換を提供する。図４において破線ボックス内に示される調整パイロット弁アセンブリ１３５は、図５において更に説明される。

パイロット弁１２０及び調整パイロット弁アセンブリ１３５は、導管１２５を介して伝えられる入口システム圧力の変化に比例して、図１～図２の圧力逃がし弁１０５などの圧力逃がし弁の開閉を制御することができる。図４に示すように、パイロット弁１２０は、ばね４０５と、圧縮ねじ４１０などの調整機構とを含むことができる。圧縮ねじ４１０の調整に応答して、ばね４０５は、上部ばねワッシャ４１５及び下部ばねワッシャ４２０に対して力を加えて、ピストン４２５に対する付勢力を生成することができる。このようにして、ばね４０５及び圧縮ねじ４１５は、パイロット弁１２０の圧力設定点を調整することができる付勢機構を形成することができる。いくつかの実施形態では、付勢機構は、ばねなしで構成することができる。例えば、付勢機構は、ワッシャ、抗力を誘発するように構成されたシールなどを含むことができる。調整パイロット弁アセンブリ１３５はまた、通気ポート４３０を含む。通気ポート４３０は、大気又は圧力逃がし弁１０５の通気パイプに排出することができる。

動作中、パイロット弁１２０は、導管１２５を介して受け取った圧力逃がし弁１０５の入口圧力を、図１及び図３に示す導管１３０又はパイロット弁１２０を圧力逃がし弁１０５の一部に結合する他の導管を介して圧力逃がし弁のドーム領域３１０に伝達する。これにより、圧力逃がし弁１０５内に構成されたディスク３２０の上部の圧力が、ディスク３２０の底部に加えられる入口圧力と等しくなる。ディスク３２０は、ディスク３２０の上面３２５の面積がディスク３２０の底面３３０の面積よりも大きくなるように、上面３２５と底面３３０の面積が異なるように構成することができる。この面積差は、漏れ止めシールを維持するために圧力逃がし弁１０５をしっかりと閉じた状態に保つ正味の下向きの力をもたらす。入口圧力が増加すると、パイロット弁ピストン４２５がストロークし、入口圧力をドーム領域圧力からシールする。パイロット弁１２０は、同時にかつ瞬間的に通気シールを開いて、ドーム領域圧力を調整パイロット弁アセンブリ１３５に逃がして、圧力逃がし弁１０５の動作の調整を開始することができる。

図５は、図４の調整パイロット弁アセンブリ１３５の拡大断面図を示す。図５に示される調整パイロット弁アセンブリ１３５の断面図は、図４の破線Ａ－Ａを介して特定される断面に対応し、図の平面に垂直であり、９０度回転された斜視図で提供される。調整パイロット弁アセンブリ１３５は、パイロット弁１２０に結合することができ、図４に示すように、第１の導管１２５を介して圧力逃がし弁１０５の入口圧力を受け取り、図４に示すように、第２の導管１３０を介して圧力逃がし弁１０５のドーム領域圧力を受け取ることができる。調整パイロット弁アセンブリ１３５は、上面５１０及び底面５１５を有するように構成されたモジュレータピストン５０５を含む。底面５１５の面積は、上面５１０の面積よりも大きくすることができる。ピストン調整器５０５は、第１のチャンバ５２０と第２のチャンバ５２５とを分離するように構成され得る。第１のチャンバ５２０は、導管１２５を介して圧力逃がし弁１０５の入口圧力を受けるように構成することができる。第２のチャンバ５２５は、導管１３０を介して圧力逃がし弁１０５のドーム領域圧力を受けるように構成することができる。第１のチャンバ５２０の面積は、第２のチャンバ５２５の面積よりも大きくすることができる。いくつかの実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、入口圧力を受けるための追加のチャンバを含むことができる。いくつかの実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、ドーム領域圧力を受けるための追加のチャンバを含むことができる。

調整パイロット弁アセンブリ１３５はまた、ロックねじ５３０及び付勢機構５３５を含む。ロックねじ５３０及び付勢機構５３５は、パイロット弁１２０がパイロット弁圧力設定点に到達すると、圧力逃がし弁１０５の入口圧力の比例増加に応答してドーム領域圧力を瞬時に低減するように調整パイロット弁アセンブリ１３５を構成するように調整することができる。いくつかの実施形態では、付勢機構５３５は、図５に示されるように、ばねを含むことができる。いくつかの実施形態では、付勢機構５３５は、ドーム領域圧力の低減を引き起こすように予め設定された付勢力を提供する油圧ピストンを含むことができる。

動作中、パイロット弁１２０がその圧力設定点に到達すると、パイロット弁１２０は、ドーム領域圧力を導管１３０を介して調整パイロット弁アセンブリ１３５内に構成されたピストン５０５の底面５１５に排出する。モジュレータピストン５０５の底面５１５及び上面５１０は、上面５１０の面積が底面５１５の面積よりも小さくなるように、異なる表面積で構成されている。上面５１０は、導管１２５を介して伝達される圧力逃がし弁の入口圧力を受けるように構成される。正味の上向きの力は、底面５１５に加えられているドーム領域圧力に基づいて生成される。正味の上向きの力は、不確定な入口圧力及びドーム領域圧力、ならびにモジュレータピストン５０５の上面５１０と底面５１５との表面積差から生じる。

調整パイロット弁アセンブリ１３５は、調整ピストン５０５の上面５１０に加えられる入口圧力からの力が調整ピストン５０５を閉位置に移動させ始めるのに十分になるまで、ドーム領域圧力を大気に解放する。圧力逃がし弁１０５のドーム領域３１０には、モジュレータピストン５０５の上面５１０と底面５１５との面積差によって制御される残留量のドーム領域圧力が残る。ドーム領域圧力が大気圧まで完全に解放されていないので、圧力逃がし弁１０５は、パイロット弁圧力設定点で部分的に開くことができる。モジュレータピストン５０５は、入口圧力を増加させることによって圧力逃がし弁１０５内のディスク３２０がより高いリフトにされるまで閉じたままである。これが起こると、モジュレータピストン５０５は、必要なディスク３２０リフトを１０％過圧内に維持するために必要に応じてドーム領域圧力を更に解放することができる。このようにして、調整パイロット弁アセンブリは、パイロット弁圧力設定点の約９６％～９９％の間で圧力逃がし弁１０５の漏れ止めシールを維持するように構成することができる。

図６は、パイロット弁１２０及び調整パイロット弁アセンブリ６０５の別の実施形態の断面図を示す。調整パイロット弁アセンブリ６０５は、図１～図５に関連して説明した調整パイロット弁アセンブリ１３５に関連して説明したものと同様の構成要素を含み、同様の機能を実行する。図６に示す実施形態は、調整パイロット弁アセンブリ６０５をパイロット弁１２０から離れて配置することができ、パイロット弁１２０に直接結合又はボルト留めされていないことを除いて、図４に示す実施形態と同様である。例えば、調整パイロット弁アセンブリ６０５は、入口圧力及びドーム領域圧力を圧力逃がし弁１０５から調整パイロット弁アセンブリ６０５に伝達するように構成された複数のチューブ、チャネル、パイプ、又は流体導管を介してパイロット弁１２０に結合することができる。このようにして、パイロット弁１２０は、パイロット弁１２０を取り囲む設置面積又は利用可能な空間が制限される構成において、調整パイロット弁アセンブリ６０５を追加するように容易に修正することができる。流体導管を介して調整パイロット弁アセンブリ６０５を流体的に結合することによって、調整パイロット弁アセンブリ６０５は、パイロット弁１２０及び圧力逃がし弁１０５から離れて配置することができる。

図６に示す実施形態では、圧力逃がし弁１０５の入口圧力は、導管１２５を介してパイロット弁１２０で受け取ることができ、導管６１０を介して調整パイロット弁アセンブリ６０５に伝達することができる。圧力逃がし弁１０５のドーム領域圧力は、導管１３０を介してパイロット弁１２０で受け取ることができ、パイロット弁圧力設定点に達した後、導管６１５を介して調整パイロット弁アセンブリ６０５に伝達することができる。導管６２０は、調整パイロット弁アセンブリ５０５が過剰圧力を大気又は圧力逃がし弁１０５の通気パイプに排出することを可能にする通気導管として構成することができる。

図７は、パイロット弁及び調整パイロット弁アセンブリの別の実施形態の断面図であり、調整パイロット弁アセンブリの構成要素がパイロット弁内に直接一体化されて、一体化された調整パイロット弁アセンブリ７００を形成する。調整パイロット弁アセンブリの構成要素をパイロット弁内に一体化することにより、圧力逃がし弁システムに必要な動作空間及び／又は設置空間を低減することができ、図４及び図６に関連して図示及び説明したように、モジュール式調整パイロット弁アセンブリを使用して「ポップ」型パイロット弁の改造を必要とせずにパイロット弁調整を提供することもできる。

図１～図６に関連して説明したパイロット弁１２０及び調整パイロット弁アセンブリ１３５の結合された実施形態と同様に、図７に関連して図示及び説明した一体化された調整パイロット弁アセンブリ７００は、例えば図６の導管６１０を介して伝達される入口システム圧力の変化に比例して圧力逃がし弁の開閉を制御することができる。図７に示されるように、一体化された調整パイロット弁アセンブリ７００は、図４に関連して示され説明されたようなばね４０５を含むことができる。ばね４０５は、一体化された調整パイロット弁アセンブリ７００が、圧力逃がし弁が開き始める事前設定圧力設定点を構成することを可能にすることができる。付勢機構５３５は、図示のようにばねとして構成することができ、一体型調整パイロット弁アセンブリ７００が、圧力逃がし弁のドーム領域圧力が最初に低下する予め設定された圧力を構成することを可能にすることができる。導管６１０を介して伝えられる圧力逃がし弁１０５の入口圧力又はシステム圧力の増加に応答して、付勢機構５３５は更に、一体化された調整パイロット弁アセンブリ７００が、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を減少させることによって圧力逃がし弁１０５の開放を調整し続けることを可能にする。いくつかの実施形態では、付勢機構５３５は、ばねなしで構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、付勢機構は、油圧ピストンであり得る。一体化された調整パイロット弁アセンブリ７００は、ブローダウン調整機構７０５も含む。ブローダウン調整機構７０５は、パイロット弁ブローダウンを調整することができる。パイロット弁ブローダウンは、パイロット弁が開く圧力とパイロット弁が閉じる圧力との間の差として説明することができる。

図８は、圧力逃がし弁を調整するための方法８００の例示的な実施形態を示すフローチャートである。方法８００は、図１～図５に対応する説明に従って説明される調整パイロット弁アセンブリ１３５を使用して圧力逃がし弁１０５を調整する文脈で説明されるが、方法８００は、そのような構成に限定されず、本明細書で説明されるような調整パイロット弁アセンブリを使用して他の圧力逃がし弁を調整するために実行することができる。例えば、方法８００はまた、したがって、図６～図７に記載された調整パイロット弁アセンブリを使用して圧力逃がし弁を調整するために使用することもできる。調整パイロット弁アセンブリ１３５及び圧力逃がし弁１０５は、パイロット弁圧力設定点に達するまで漏れ止めシールを維持するように構成される。例えば、パイロット弁１２０は、圧力逃がし弁１０５の入口領域３０５に関連付けられた入口圧力を圧力逃がし弁１０５のドーム領域３１０に伝達して、導管１２５を介して受け取られた入口圧力がパイロット弁１２０圧力設定点に達するまで弁及びディスク３２０を閉位置に保ち、パイロット弁はドーム領域圧力を瞬時に低下させて圧力逃がし弁１０５を最初に開かせる。その後、調整パイロット弁アセンブリは、圧力逃がし弁１０５の入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を徐々に減少させる。その結果、圧力逃がし弁１０５は、入口圧力の増加に比例して開くことができる。

ステップ８１０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、圧力逃がし弁１０５の入口圧力を受け取る。入口圧力は、第１のチャンバ５２０内で受け取られる。入口圧力は、圧力逃がし弁１０５の入口領域３０５から、入口領域３０５を調整パイロット弁アセンブリ１３５の第１のチャンバ５２０に結合する導管１２５などの第１の導管を介して伝達することができる。いくつかの実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、入口圧力を受けるための追加のチャンバを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１のチャンバ５２０の面積は、調整パイロット弁アセンブリ１３５の１つ以上の動作パラメータに対応する所定の調整曲線に対して変化することができる。

ステップ８２０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、圧力逃がし弁１０５のドーム領域圧力を受け取る。ドーム領域圧力は、第２のチャンバ５２５内で受け取られる。ドーム領域圧力は、圧力逃がし弁１０５のドーム領域３１０から、ドーム領域３１０を調整パイロット弁アセンブリ１０５の第２のチャンバ５２５に結合する導管１３０などの第２の導管を介して伝達することができる。いくつかの実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、ドーム領域圧力を受けるための追加のチャンバを含むことができる。いくつかの実施形態では、第２のチャンバ５２５の面積は、調整パイロット弁アセンブリ１３５の１つ以上の動作パラメータに対応する所定の調整曲線に対して変化することができる。

ステップ８３０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、第１のチャンバ５２０において、入口圧力を、第１のチャンバ５２０と第２のチャンバ５２５との間のモジュレータピストン５０５の上面５１０に加える。モジュレータピストン５０５は、第１のチャンバ５２０と第２のチャンバ５２５とを分離することができる。導管１２５を介して伝達される入口圧力は、第１のチャンバ５２０内で受け取られ、ピストン５０５の上面５１０に加えられる。

ステップ８４０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、調整パイロット弁アセンブリ１３５がパイロット弁圧力設定点に達するまで、それ自体及び圧力逃がし弁１０５の漏れ止めシールを維持する。次に、パイロット弁圧力設定点に達すると、ドーム領域圧力を第２のチャンバ５２５に連通させることができる。

ステップ８５０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、第２のチャンバ５２５内で、ドーム領域圧力をモジュレータピストン５０５の底面５１５に加え、ドーム領域圧力を所定の値まで瞬間的に低減して、圧力逃がし弁を開き始める。パイロット弁圧力設定点に達すると、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、ドーム領域圧力を即座に減少させ、圧力逃がし弁１０５を最初に開かせる。これに応答して、圧力逃がし弁１０５は、調整パイロット弁アセンブリ１３５の第２の付勢機構を介して開くことができる。

ステップ８６０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、入口圧力の増加に比例してドーム領域圧力を所定の値まで漸進的に減少させる。ドーム領域圧力が入口圧力の増加に比例して低減される所定の値は、ロックねじ５３０を介して調整することができる。いくつかの実施形態では、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、ドーム領域圧力を所定の値の代わりに０に低減するように構成することができる。

入口圧力が増加し続けると、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、ピストン５０５の上面５１０に加えられる入口圧力からの力がピストンを閉位置に移動させるのに十分になるまで、ドーム領域圧力を大気に解放する。この閉位置では、ピストン５０５の上面５１０と底面５１５との表面積の差と、調整パイロット弁アセンブリ１３５の第１のチャンバ５２０と第２のチャンバ５２５との面積の差とによって制御される圧力逃がし弁１０５のドーム領域３１０内に一定量の圧力が残っている。圧力逃がし弁１０５のディスク３２０は、ドーム領域圧力が大気圧まで低下していないので、パイロット弁圧力設定点で部分的にのみ開く。ピストン５０５は、ディスク３２０が開位置に押し込まれ、入口圧力が増加し続けることによってリフトが高くなるまで、閉位置に留まる。次いで、ピストン５０５は、必要に応じてドーム領域から圧力を更に解放して、１０％過圧内でディスク３２０の必要な開口を達成することができる。

このようにして、ステップ８７０において、調整パイロット弁アセンブリ１３５は、ドーム領域圧力を所定の値まで漸進的に減少させることに基づいて圧力逃がし弁１０５を開く。圧力逃がし弁１０５が十分に開いて入口圧力を調整パイロット弁アセンブリ１３５の所定のブローダウン圧力まで低下させると、ピストン５０５は通気シールを閉じ、同時に調整パイロット弁アセンブリ１３５内の入口導管を開く。入口圧力は、再び圧力逃がし弁１０５のドーム領域３１０に向け直される。ドーム領域の圧力が入口圧力と等しくなると、ディスク３２０の面積差によって生じる下向きの力が圧力逃がし弁１０５を閉じる。

本明細書に記載の圧力逃がし弁を作動させるように構成されたパイロット弁を調整するシステム、装置、及び方法の例示的な技術的効果は、非限定的な例として、改善されたパイロット弁調整及び漏れ止め圧力逃がし弁動作を含む。改良されたパイロット弁調整を提供することによって、システム、装置、及び方法は、圧力逃がし弁が、圧力逃がし弁動作圧力とパイロット弁圧力設定点との間のより狭い動作ギャップ、ならびに向上した動作効率を達成することを可能にする。本明細書で説明される調整パイロット弁アセンブリは、漏れ止め性能を改善する一方で、入口圧力の増加に比例して排出ドーム領域圧力を介して連続的な調整を提供する。更に、調整パイロット弁アセンブリは、既存の「ポップ」型パイロット弁に結合することができ、操作者が、連続的なパイロット弁調整、より効率的な圧力逃がし弁動作、及びより狭い動作ギャップ内での圧力逃がし弁の漏れの低減のために、非調整パイロット弁を更新することを可能にする。

本明細書に開示されるシステム、装置、及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解を提供するために、特定の例示的な実施形態を記載してきた。これらの実施形態の１つ以上の例が添付の図面に示されている。当業者は、本明細書に明確に記載され、添付の図面に例示されるシステム、装置、及び方法が、非限定的な例示的な実施形態であること、及び本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。例示的な一実施形態に関連して図示又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされ得る。このような修正例及び変形例は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。更に、本開示では、実施形態の類似する名称の構成要素は、概して類似の特徴を有しており、ゆえに、特定の実施形態内で各類似する名称の構成要素の各特徴は、必ずしも完全には詳述していない。

本明細書及び特許請求の範囲全体を通して本明細書で使用するとき、近似の文言は、それが関連する基本機能の変化をもたらすことなく、許容可能に変化し得る、任意の定量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」、「およそ」、及び「実質的に」など、１つ又は複数の用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例において、近似の文言は、値を測定するための器具の精度に対応し得る。本明細書において、本明細書及び特許請求の範囲全体を通して、範囲制限の組み合わせ及び／又は交換が行われ得るが、かかる範囲は識別され、文脈又は文言が別段の指示をしていない限り、そこに含まれる全ての部分範囲を含む。

当業者は、上述の実施形態に基づいて本発明の更なる特徴及び利点を理解するであろう。したがって、本出願は、添付の特許請求の範囲によって示されるものを除き、特に示され説明されてきたものによって限定されるものではない。本明細書に引用される全ての刊行物及び参考文献は、それらの全体が参照により明示的に組み込まれる。

Claims (20)

1. 調整パイロット弁アセンブリであって、
   圧力逃がし弁上のパイロット弁に結合された第１のチャンバであって、前記パイロット弁を前記圧力逃がし弁の入口に結合する第１の導管を介して前記圧力逃がし弁の前記入口の入口圧力を受け取るように構成され、前記パイロット弁が、パイロット弁圧力設定点を調整するように構成された第１の付勢機構を含む、第１のチャンバと、
   前記パイロット弁に結合された第２のチャンバであって、前記パイロット弁を前記圧力逃がし弁のドーム領域に結合する第２の導管を介して前記圧力逃がし弁の前記ドーム領域のドーム領域圧力を受けるように構成され、前記第１のチャンバの面積が前記第２のチャンバの面積よりも大きい、第２のチャンバと、
   前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間のモジュレータピストンであって、前記第１のチャンバ内で前記入口圧力が加えられる上面と、前記第２のチャンバ内で前記ドーム領域圧力が加えられる底面とを含み、前記底面の面積が前記上面の面積よりも大きい、モジュレータピストンと、を含み、
   前記調整パイロット弁アセンブリ及び前記圧力逃がし弁は、前記パイロット弁圧力設定点に達するまで漏れ止めシールを維持するように構成され、前記パイロット弁圧力設定点において、前記調整パイロット弁アセンブリは、前記調整パイロット弁アセンブリの第２の付勢機構を介して前記ドーム領域圧力を瞬時に低下させ、前記圧力逃がし弁を最初に開かせ、その後、前記入口圧力の増加に比例して前記ドーム領域圧力を徐々に低下させ、前記入口圧力の前記増加に比例して前記圧力逃がし弁を開かせる、調整パイロット弁アセンブリ。
2. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記パイロット弁内に配置される、請求項１に記載の調整パイロット弁アセンブリ。
3. 前記第２の付勢機構は、前記ドーム領域圧力を低減するために予め設定された付勢力を提供するように構成されたばね及び油圧ピストンを含む、請求項１に記載の調整パイロット弁アセンブリ。
4. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記圧力逃がし弁を通る流体の流れを制御するように構成され、前記流体は、液体、気体、及び蒸気からなる群から選択される、請求項１に記載の調整パイロット弁アセンブリ。
5. 前記液体、前記蒸気、及び前記気体の前記入口圧力は、大気圧に対して約１５ポンド／平方インチと１５０００ポンド／平方インチとの間である、請求項４に記載の調整パイロット弁アセンブリ。
6. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記パイロット弁圧力設定点の９６％～９９％の間で前記圧力逃がし弁の前記漏れ止めシールを維持するように構成される、請求項１に記載の調整パイロット弁アセンブリ。
7. 圧力逃がし弁を調整する方法であって、
   パイロット弁に結合された調整パイロット弁アセンブリの第１のチャンバ内で、圧力逃がし弁の入口の入口圧力を受け取ることであって、前記入口圧力は、前記パイロット弁を前記圧力逃がし弁の前記入口に結合する第１の導管を介して受け取られ、前記パイロット弁は、パイロット弁圧力設定点を調整するように構成された第１の付勢機構を含む、ことと、
   前記パイロット弁に結合された前記調整パイロット弁アセンブリの第２のチャンバ内で、前記圧力逃がし弁のドーム領域のドーム領域圧力を受け取ることであって、前記ドーム領域圧力は、前記パイロット弁を前記圧力逃がし弁の前記ドーム領域に結合する第２の導管を介して受け取られ、前記第１のチャンバの面積は前記第２のチャンバの面積よりも大きい、ことと、
   前記第１のチャンバ内で、前記入口圧力を前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間のモジュレータピストンの上面に加えることと、
   前記調整パイロット弁アセンブリが前記パイロット弁圧力設定点に達するまで前記調整パイロット弁アセンブリ及び前記圧力逃がし弁の漏れ止めシールを維持し、前記パイロット弁圧力設定点に達したときに前記ドーム領域圧力を前記第２のチャンバに連通させることと、
   前記第２のチャンバ内で、前記ドーム領域圧力を前記モジュレータピストンの底面に加え、前記ドーム領域圧力を所定の値まで瞬間的に低下させて前記圧力逃がし弁を開き始めることと、
   前記調整パイロット弁アセンブリによって、前記入口圧力の増加に比例して前記ドーム領域圧力を前記所定の値まで漸進的に減少させることと、
   前記入口圧力の前記増加に比例して前記ドーム領域圧力を前記所定の値まで漸進的に減少させることに基づいて、前記圧力逃がし弁を開くことと、を含む、方法。
8. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記パイロット弁内に配置される、請求項７に記載の方法。
9. 前記第２の付勢機構は、前記モジュレータピストンの開口設定点を調整するように構成される、請求項７に記載の方法。
10. 前記第２の付勢機構は、前記ドーム領域圧力を瞬時に低減するために予め設定された付勢力を提供するように構成されたばね及び油圧ピストンのうちの１つを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記圧力逃がし弁を通る流体の流れを制御するように構成され、前記流体は、液体、気体、及び蒸気からなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
12. 前記液体、前記蒸気、又は前記気体の前記入口圧力が、大気圧に対して約１５～１５０００ポンド／平方インチの間である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記パイロット弁圧力設定点の９６％～９９％の間で前記圧力逃がし弁の前記漏れ止めシールを維持するように構成される、請求項７に記載の方法。
14. 圧力逃がし弁システムであって、
    そこを通る流体の流れを調整するように構成された圧力逃がし弁であって、入口圧力を有する入口領域と、ドーム領域圧力を有するドーム領域とを含む圧力逃がし弁と、
    前記圧力逃がし弁に結合され、前記入口圧力及び前記ドーム領域圧力を受け取るように構成されたパイロット弁であって、パイロット弁圧力設定点を調整するように構成された第１の付勢機構を含むパイロット弁と、
    前記パイロット弁に結合された調整パイロット弁アセンブリであって、前記調整パイロット弁アセンブリは、
    前記パイロット弁に結合された第１のチャンバであって、前記パイロット弁を前記圧力逃がし弁の前記入口に結合する第１の導管を介して前記入口圧力を受け取るように構成された第１のチャンバと、
    前記パイロット弁に結合された第２のチャンバであって、前記パイロット弁を前記圧力逃がし弁の前記ドーム領域に結合する第２の導管を介して前記ドーム領域圧力を受け取るように構成された第２のチャンバと、を含む、調整パイロット弁アセンブリと、
    前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間のモジュレータピストンであって、前記モジュレータピストンは、前記第１のチャンバ内で前記入口圧力が加えられる上面と、前記第２のチャンバ内で前記ドーム領域圧力が加えられる底面とを含み、前記底面の面積は前記上面の面積よりも大きい、モジュレータピストンと、を含み、
    前記調整パイロット弁アセンブリ及び前記圧力逃がし弁は、前記パイロット弁圧力設定点に達するまで漏れ止めシールを維持するように構成され、前記パイロット弁圧力設定点において、前記調整パイロット弁アセンブリは、前記調整パイロット弁アセンブリの第２の付勢機構を介して前記ドーム領域圧力を瞬時に低下させ、前記圧力逃がし弁を最初に開かせ、その後、前記入口圧力の増加に比例して前記ドーム領域圧力を徐々に低下させ、前記入口圧力の前記増加に比例して前記圧力逃がし弁を開かせる、圧力逃がし弁システム。
15. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記パイロット弁内に配置される、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第２の付勢機構は、予め設定された付勢力を提供して前記ドーム領域圧力を低減するように構成されたばね及び油圧ピストンのうちの１つを含む、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記圧力逃がし弁を通る前記流体の前記流れを制御するように構成され、前記流体は、液体、気体、又は蒸気からなる群から選択される、請求項１４に記載のシステム。
18. 前記液体、前記蒸気、又は前記気体の前記入口圧力が、大気圧に対して約１５～１５０００ポンド／平方インチである、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記調整パイロット弁アセンブリは、前記パイロット弁圧力設定点の９６％～９９％の間で前記圧力逃がし弁の前記漏れ止めシールを維持するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
20. 前記第１の付勢機構は、ばね、ワッシャ、又はシールのうちの１つである、請求項１４に記載のシステム。