JP2014206278A - バルブと共に用いられる流体流れ制御部材 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブを開く間に、バルブを通過する流体の流速を著しく増大でき、またそれにより、バルブの両側の圧力を均一化する速度も増大されるバルブを提供する。【解決手段】バルブと共に用いられる例示的な流体流れ制御部材３０２、３０４、３０６は、バルブを通過する流体流れを制御する第１の座面３３６を有する本体３１８を含む。本体３１８は、バルブを通過する流体の流れを制御する第１の座面３２６と反対側の第２の座面３２８を形成する。更に、本体３１８は、バルブの弁棒３０４を受容する孔、及び第１の座面３２６に囲まれ、シール又は摺動部材３０８の少なくとも１つを受容するボア３２２を形成し、バルブを通過する流体流れを制御する。【選択図】図３

Description

本特許は、米国特許出願第１２／２０２８７６号の部分継続出願であり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本特許は、一般に流体流れ制御部材に関し、より詳細には、バルブと共に用いられる流体流れ制御部材に関する。

内部バルブは、流体保存容器と別の容器、ホース、管路等との間の流体流れを制御するために、様々な商業的及び工業的用途に用いられている。通常、内部バルブには、バルブを完全に開く前にバルブの両側の流体圧を均一化するための均一化部材が備えられる。流体圧がバルブの両側において均一化する速度は、バルブの大きさ及び均一化部材を通過する流体の流速に関係する。

既知の内部バルブの両側の圧力を均一化するため、これらのバルブには切除部すなわち溝を有する弁棒が設けられ、バルブを容器、ホース、管路等に流体的に連結する孔に対するこの切除部すなわち溝の位置に応じて、均一化部材を通過する流体の流速を変動させる。具体的には、切除部すなわち溝が孔に隣接していると、流体の流路の大きさが比較的大きく、対照的に、切除部すなわち溝が孔から離れていると、流体の流路の大きさが比較的小さい。

異なる内部バルブは、孔の直径が異なり、また弁棒の大きさが異なる。従って、孔の直径はバルブの大きさによって制限され、また、切除部すなわち溝を形成するために弁棒から切除され得る材質の量は弁棒の大きさに制限される。一般に、本体から材質を切除すると、その構造的完全性が低下し、そのため、弁棒から切除できる材質の量は、バルブの両側の圧力を均一化する流体の流路を提供する一方で、弁棒の構造的完全性を維持できる量に制限される。その結果、既知の内部バルブを完全に開くことができるスピードは、弁棒から切除できる材質の量によって制限される。

更に、切除部すなわち溝は、弁棒上に非円筒面を形成する。製造公差により、弁棒が動く際に弁棒は孔を摩擦し得る。平滑な円筒面とは異なり、非円筒面は孔内を（単数または複数の）溝状に摩耗し得るエッジを有し、それによりバルブの耐用年数が低減される。加えて、いくつかの場合において、これらのエッジと孔との間の係合によりバルブが誤作動する。

内部バルブと共に用いられる例示的なポペットは、内部バルブを通過する流体流れを制御する、対向する第１及び第２の座面を含む。更に、実施例のポペットは、内部バルブの弁棒を受容する孔、及びポペットに連結されたプレートを含む。プレートは、弁棒に連結されたバネ座が開口近傍にあるときポペットを通過する流体流れを制限する大きさに設定された開口を形成する。

内部バルブと共に用いられる別の例示的なポペットは、バルブの第２の本体と密封的に係合する第１の座面を有する第１の本体を含む。更に、第１の本体は、バルブのプラグと密封的に係合する第１の座面と反対側の第２の座面を含む。更に、例示的なポペットは、バルブの弁棒を受容する孔及び孔と同軸に整列されたボアを含む。ボアは、弁棒に連結されたバネ座がボア近傍に配置されるとき、ポペットを通過する流体流れを制限する大きさに設定される。

既知の内部バルブを示す図である。 図１の既知の内部バルブを実施するために用いられる弁棒を示す図である。 例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリの一部を閉位置で示す図である。 図３の例示的なポペット及び過流防止バルブの一部を開位置で示す図である。 図３のポペット及び過流防止バルブを実施するために用いられ得る、代替の例示的な摺動部材を示す図である。 図３の例示的なポペット及び過流防止バルブを実施するために用いられ得る、例示的なポペットを示す図である。 図６の例示的なポペットの上面図である。 図６の例示的なポペットの底面図である。 図３の例示的なポペット及び過流防止バルブを実施するために用いられ得る、例示的な代替構成を示す図である。 図９Ａに示される例と同様の、別の例示的な代替構成を示す図であり、それは、図３の例示的なポペット及び過流防止バルブを実施するために用いられ得る。 図３の例示的なポペット及び過流防止バルブを実施するために用いられ得る、別の例示的な代替構成を示す図である。 図３のポペット及び過流防止バルブを実施するために用いられ得る、例示的なバネ座を示す図である。 別の例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリの一部を示す図である。 別の例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリの一部を示す図である。

いくつかの例が、上述の図面で示され、且つ以下において詳細に記載される。これらの例の記載において、同様又は同一の参照番号を用いて、同一又は同様の構成要素を識別する。図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、図面のいくつかの特徴及びいくつかの画像は、明瞭さ及び／又は簡潔さのために、寸法が誇張して又は簡略化して示されている場合がある。更に、いくつかの例が、本明細書を通して記載されている。任意の例からの任意の特徴が、他の例の他の特徴に含まれること、他の例の他の特徴と入れ替えられること、さもなければ他の例の他の特徴に組み込まれてもよい。

本明細書に記載される例示的なポペット及び過流防止バルブ装置は、例えば内部バルブが完全に開かれ得る速度を増加させる。特に、例示的な装置（例えば、ポペット）には、バルブのチャンバを別のチャンバ、ホース、管路等に流体的に連結する複数の流体流チャネルが提供される。具体的には、複数の流体流チャネルは、既知の内部バルブの流体流チャネルによって与えられる断面積の約１６倍の断面積を有し得る。その結果、例示的な装置の弁座が座面から外れると、流体は複数の流路チャネルを通って急速に流れる場合があり、バルブの両側の圧力をすばやく均一化する。一旦圧力が均一化すると、バルブは完全に開かれてもよい。更に、本明細書に記載される例示的な装置により、バルブは実質的に円筒の弁棒を用いて実施可能になり、既知の弁棒（例えば、切除部すなわち溝を有する弁棒）を用いて既知のバルブを実施する際に遭遇する問題を回避できる。

更に、例示的な装置は、バルブが完全に開かれるとき、例えばポペットの表面と係合し、流体流チャネルを通過する流体の流れを妨げるバネ座を含んでもよく、それにより、ポペットを組み込んだ過流防止バルブの適切な機能を維持する。いくつかの例において、この表面はポペットのボア内に配置され付勢される摺動部材の表面である。バネ座がこの表面と係合しつつ、バルブの弁棒が更に伸長すると、摺動部材がボア内で摺動し、例えば、カムを移動距離５０°と７０°との間で回転させ、それにより、バルブが完全に開かれる。一旦バネ座が、表面から外れると、ボア内の付勢部材が摺動部材を休止位置へ戻す。

本明細書において記載されるように、例示的な装置は開口を形成するディスクリテーナを含んでもよく、この開口は、弁棒に連結されるバネ座が開口の近傍及び／又はそれに隣接して配置されるとき、ポペットを通過する流体流れを制限するよう大きさが設定されている。このような例において、ディスクリテーナは、バネ座を開口に対してガイドし、さらに組立て中の誤り（例えば、ディスクリテーナが上下逆に設置される）を低減するために開口を囲む対称曲面を含み得る。加えて又はそれに代えて、本明細書において記載される例示的な装置は、弁棒を受容する孔と同軸に整列されるボアを形成し得る。ボアは、弁棒に連結されるバネ座がボアの近傍及び／又はそれに隣接して配置されるとき、ポペットを通過する流体流れを制限するよう大きさが設定されてもよい。

図１は、本体１０２、ポペット１０４、及びボンネットアセンブリ１０６を有する既知の内部バルブ１００を示す。ボンネットアセンブリ１０６は、本体１０２に連結され、ポペット１０４は、本体１０２の表面１０８と密封的に係合し、内部バルブ１００を通過する流体流れを制御する。

本体１０２は、ポンプ装置、固定貯蔵タンク、運搬トラック等の、チャンバ又はタンク（図示せず）の開口（図示せず）と係合する雄ネジ１１０を含む。更に、本体１０２は、チャンバ又はタンクを別のチャンバ、ホース、管路等に流体的に連結する第１の開口１１４及び第２の開口１１６を有するボア１１２を形成する。具体的には、ボア１１２は、例えばＬＰＧホースの連結部等の別の本体（図示せず）と螺合する雌ネジ１１８を含む。

ボンネットアセンブリ１０６は、プレート１２０を介して本体１０２に連結される。ボンネットアセンブリ１０６は、その一部がボンネット１２４内に配置され、ボンネット１２４に回転可能に連結されるシャフト１２２を含む。シャフト１２２は、ボンネット１２４及び本体１０２に対してシャフト１２２を回転させる外部レバー１２６を含む。カム１２８は、外部レバー１２６とは反対側でシャフト１２２に連結され、ボア１１２内に配置されている。シャフト１２２を回転させると、カム１２８が表面１３０と係合し、弁棒アセンブリ１３２をボア１１２内で移動させる。

弁棒アセンブリ１３２は、弁棒１３４、第１のバネ１３６、第２のバネ１３８、及びプラグ１４０を含む。第１のバネ座１４２は、弁棒１３４の端部１４４に連結され、弁棒１３４を囲む第２のバネ座１４６の反対側に位置される。第２のバネ座１４６の表面１４８は、弁棒１３４を本体１０２に対してガイドするガイドブラケット１５０と係合する。第１のバネ１３６は、第１のバネ座１４２と第２のバネ座１４６との間に配置され、第２のバネ１３８は、第２のバネ座１４６とポペット１０４との間に配置される。プラグ１４０は、第１のバネ座１４２とは反対側で弁棒１３４に連結され、ポペット１０４によって形成される座面１５２と係合する。更に、弁棒１３４の一部は、座面１５２に隣接するポペット１０４によって形成される孔１５４内に配置される。

動作において、内部バルブ１００が取り付けられるチャンバ又はタンクと、第２の開口１１６に連結される他のチャンバ、ホース、管路等との間の圧力を均一化するために、外部レバー１２６を回転させ、カム１２８を中間点（例えば移動距離７０°）に配置し、それにより、弁棒アセンブリ１３２が移動しプラグ１４０を座面１５２から外れさせ、弁棒１３４の切除部すなわち溝２０２（図２）を孔１５４に隣接するよう配置する。上述したように、切除部すなわち溝２０２（図２）を孔１５４に隣接させると、弁棒１３４と孔１５４の表面１５８との間の流体流チャネル１５６の大きさが増大し、チャンバ又はタンクと他のチャンバ、ホース、管路等との間で比較的多量の流体が流出し、内部バルブ１００の両側の圧力を均一化できるようにする。

一旦流体圧が均一化すると、内部バルブ１００は完全に開かれてもよい。具体的には、外部レバー１２６を回転させ、カム１２８が高点に配置させてもよく、それにより、弁棒アセンブリ１３２が移動し、ポペット１０４の座面１６０が表面１０８から外れることができ、内部バルブ１００が取り付けられている他のチャンバ、タンク等から、第１の開口１１４を通って流体が流れるのを可能にする。しかし、流体流れが所定の流体流れ（例えば、過流限界）を超える規模まで増大すると、ポペット１０４の外面１６２に対して流体流によってかけられている力が、第２のバネ１３８によってかけられている力を超え、カム１２８が高点に配置されているにもかかわらず、ポペット１０４の座面１６０を表面１０８と再び係合させる。この位置において、ポペット１０４の座面１６０は表面１０８と係合するが、プラグ１４０は座面１５２からは離れており、弁棒１３４の円筒部２０４（図２）は孔１５４に隣接している。上述したように、円筒部２０４（図２）を孔１５４に隣接させると、弁棒１３４と孔１５４の表面１５８との間の流体流チャネル１５６の大きさが低減され、それにより、チャンバ又はタンクと第２の開口１１６との間を比較的少量の流体が流出し得る。

図３は、例えば、内部バルブ１００等の内部バルブと接続して用いられてもよい、例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリ３００の一部を示す。具体的には、以下により詳細に記載されるように、アセンブリ３００は、図１のポペット１０４、弁棒アセンブリ１３２、及びプラグ１４０の代わりに用いることができる。ポペット及び過流防止バルブアセンブリ３００は、例示的な流体流れ制御部材すなわちポペット３０２、弁棒３０４、及びプラグ３０６を含む。更に、アセンブリ３００は、摺動部材３０８、バネ座３１０、第１の付勢要素３１２、第２の付勢要素３１４、及びポペット３０２の本体３１８に連結されるプレート３１６を含む。

本体３１８は、弁棒３０４を受容する孔３２０、孔３２０と同軸に整列されるボア３２２、及び孔３２０と同軸に整列され得る複数の流体流チャネル３２４を形成する。複数の流体流チャネル３２４は、バルブ（図示せず）のチャンバを、例えば、ポンプ装置、固定貯蔵タンク、運搬トラック、又は任意の他の適切なチャンバ等の別のチャンバ又は容器に流体的に連結する。図１の流体流チャネル１５６とは対照的に、複数の流体流チャネル３２４は、弁棒３０４又はポペット３０２の構造的完全性に著しく影響を与えたり、構造的完全性を損なわない。その結果、複数の流体流チャネル３２４の断面積は、流体流チャネル１５６の断面積より少なくとも約１６倍大きい場合がある。他の実施例において、複数の流体流チャネル３２４の断面積は、ポペット３０２と共に用いられるバルブの用途及び／又は大きさに応じて変動し得る。以下により詳細に論じられるように、比較的大きい流体流面積を提供することにより、バルブを開く間に、バルブを通過する流体の流速を著しく増大でき、またそれにより、バルブの両側の圧力を均一化する速度も増大され、結果として、バルブが完全に開かれ得る速度が増大される。

更に、ポペット３０２は、第１の座面３２６、及び第１の座面３２６と反対側の第２の座面３２８を有する。第１の座面３２６は、ボア３２２を囲み、本体３１８とプレート３１６との間に配置されるシール、ガスケット、又はＯ‐リング３２７を含む。いくつかの実施例において、第１の座面３２６は内部バルブ１００（図１）の表面１０８（図１）と密封的に係合し、内部バルブ１００（図１）を通過する流体流れを制御する。同様に、第２の座面３２８は、シール、ガスケット、またはＯ‐リング３３１を有するプラグ３０６のシート３３０によって密封的に係合される。シート３３０と第２の座面３２８とが相互に作用することにより、複数の流体流チャネル３２４を通過する流体流れを制御する。

この実施例において、複数の流体流チャネル３２４は、孔３２０と略同軸である。更に、複数の流体流チャネル３２４の各々は、第２の開口３３４とは反対側の第１の開口３３２を有する。第１の開口３３２は、孔３２０と第２の座面３２８との間に配置され、第２の開口３３４は、ボア３２２の表面３３６と隣接する。

第１の付勢要素３１２（例えば、バネ）は、ボア３２２内で表面３３６と摺動部材３０８との間に配置され、摺動部材３０８を本体３１８から離れるよう付勢する。具体的には、第１の付勢要素３１２は、摺動部材３０８の表面３３８をプレート３１６に向けて駆動する。第２の付勢要素３１４（例えば、バネ）は、部分的にボア３２２内で、表面３３６とバネ座３１０の第１の表面３４０との間に配置される。第２の付勢要素３１４は、バネ座３１０を本体３１８から離れるよう付勢し、プラグ３０６のシート３３０を第２の座面３２８に向けて付勢する。バネ座３１０を弁棒３０４に連結するため、弁棒３０４は段状部３４２を形成する。バネ座３１０は、弁棒３０４を囲み、バネ座３１０の第２の表面３４４は段状部３４２と係合する。

いくつかの例において、アセンブリ３００が取り付けられるバルブ（例えば、図１の内部バルブ１００と同様のバルブ）の両側の圧力を均一化するため、外部レバー１２６（図１）を回転させ、カム１２８（図１）を中間点（例えば、移動距離７０°）に配置させ、それにより、弁棒３０４が移動し、シート３３０が第２の座面３２８から外れる。孔３２０の大きさは、弁棒３０４の大きさと実質的に対応し、弁棒３０４をポペット３０２に対してガイドする。図４に示すように、一旦シート３３０が第２の座面３２８から外れると、流体は、概して矢印４０２で示される方向へ、急速に複数の流体流チャネル３２４を流れる。流体が複数の流体流チャネル３２４を流れると、バルブの両側の圧力が均一化する。しかし、他の例において、例えば、流体の逆流等の際は、流体は矢印４０２で示される方向とは実質的に反対の方向へ流れる場合がある。

一時的に図２に戻ると、上述したよう、製造公差により、既知の内部バルブ１００の弁棒１３４は、弁棒１３４及び／又はポペット１０４（図１）が移動して内部バルブ１００（図１）を通過する流体流れを制御する際、孔１５４（図１）を摩擦する可能性がある。例えば、切除部すなわち溝２０２は、孔１５４（図１）内を溝状に摩耗する場合があるエッジ２０６を有し、それにより、ポペット１０４（図１）の耐用年数を低減させ、且つ／又は内部バルブ１００（図１）に施されなくてはならないメンテナンスの頻度を増大させる。更に、エッジ２０６と孔１５４（図１）との間の係合により、プラグ１４０（図１）及び／又はポペット１０４（図１）が、開位置に留まる状態になる場合があり、内部バルブ１００（図１）を通って流体が流れ続けさせる。対照的に、ポペット３０２に複数の流体流チャネル３２４を設けることにより、弁棒３０４が円筒の本体を有することができ、それにより、上述の既知の内部バルブ１００（図１）が遭遇する問題を排除できる。

一旦、内部バルブ１００の両側で、及び／又は他のチャンバ（例えば、第２の開口に連結されるホース、管路、タンク等）とバルブのチャンバとの間で、流体圧が均一化されると、内部バルブ１００が完全に開かれてもよい。具体的には、外部レバー１２６（図１）を回転させ、カム１２８（図１）を高点に配置させ、それにより、弁棒３０４が移動し、第１の座面３２６がバルブの本体から外れ、他のチャンバ、ホース、管路等から、例えば、図１の第１の開口１１４を通って、流体が流れることが可能となる。

ここで、図４を参照すると、流体流れが所定の流体流れ（例えば、過流限界）を超える規模まで増大すると、ポペット３０２の外面４０４に対して流体流によってかけられている力が、第２の付勢要素３１４によってかけられている力を超え、カム１２８（図１）が高点に配置されているにもかかわらず、第１の座面３２６を、バルブの本体と再度係合させる。この位置において、ポペット３０２の第１の座面３２６はバルブの本体と係合するが、プラグ３０６は第２の座面３２８から離れており、バネ座３１０の表面４０６は摺動部材３０８の表面４０８と係合し、バルブを通過する流体流れを制御する。具体的には、バネ座３１０の表面４０６と、摺動部材３０８の表面４０８との間の係合が、複数の流体流チャネル３２４を通過する流体流れを、例えば６０番ドリルの大きさに対応する有効な孔のリーク速度以下に制限する。しかし、所与の用途の必要性を満たすために、他のリーク速度及び／又は孔径を用いてもよい。

摺動部材３０８は、ボア３２２の表面４１２と摺動可能に且つ密封的に係合する外面４１０を有する。バネ座３１０の表面４０６が摺動部材３０８の表面４０８と係合したあと、弁棒３０４が更に伸長すると、摺動部材３０８が弁棒３０４及びボア３２２内のバネ座３１０と共に移動する。弁棒３０４が引っ込み、バネ座３１０の表面４０６が本体３１８から離れると、第１の付勢要素３１２が摺動部材３０８を本体３１８から離れさせ、プレート３１６の方へ移動させる。

実施例のアセンブリ３００を既知の内部バルブ１００（図１）に設置する（例えば、組み込んで改造する）、ためには、まず、流体圧をチャンバ又はタンクから低減させ（排出させる）、その後、内部バルブ１００（図１）をチャンバ又はタンクからネジを緩めてはずす。そして、ボンネットアセンブリ１０６（図１）を内部バルブ１００から取り外し、プラグ１４０を弁棒１３４（図１）からネジを緩めてはずし、ポペット１０４（図１）を取り外す。続いて、弁棒アセンブリ１３２を内部バルブ１００（図１）から取り外す。

内部バルブ１００に実施例のアセンブリ３００を設置するためには、第１のバネ座１４２（図１）を弁棒３０４に螺合し、第１のバネ１３６（図１）及び第２のバネ座１４６（図１）を弁棒３０４の周りに配置する。弁棒３０４は、その後、ガイドブラケット１５０（図１）の開口１６４（図１）を介してガイドされ、バネ座３１０を段状部３４２に隣接するよう弁棒３０４に配置する。次に、第２の付勢要素３１４を第１の表面３４０に隣接するよう弁棒３０４の周りに配置し、その後、弁棒３０４は、プレート３１６（例えば、プレート３１６のリップ３４６）によってボア３２２内に配置される第１の付勢要素３１２及び摺動部材３０８を含む孔３２０を介してガイドされる。次に、プラグ３０６が弁棒３０４に配置され、ナット３４８が弁棒３０４のねじ端３５０に螺合され、プラグ３０６をナット３４８と本体３１８との間に配置する。ボンネットアセンブリ１０６（図１）は、その後、内部バルブ１００（図１）に再度取り付けられてもよい。

図５は、図３の例示的なアセンブリ３００を実施するために用いられ得る、対称的な摺動部材５００の例を示す。対称的な摺動部材５００は、図３の摺動部材３０８と同様である。対称的な摺動部材５００は、ボア３２２（図４）の表面４１２と摺動可能にかつ密封的に係合する外面５０２を含む。更に、対称的な摺動部材５００は、第１の部分５０４及び第２の部分５０６を含む。第１の部分５０４は、外面５０２の、第２の部分５０６とは反対側に配置される。第１の部分５０４は、第２の部分５０６と実質的に同じ大きさである。第１の部分５０４を第２の部分５０６と実質的に同じ大きさに形成することにより、対称的な摺動部材５００の製造が容易化される。更に、第１の部分５０４を第２の部分５０６と実質的に同じ大きさに形成することにより、対称摺動部材５００が、組立てに際して、ポペット３０２のボア３２２内で誤って（例えば、上下逆）に設置される可能性が低減される。

図６は、図３の例示的なアセンブリ３００を実施するために用いられ得る、例示的な流体流れ制御部材すなわちポペット６００を示す。ポペット６００は、図３のポペット３０２と同様である。ポペット６００は、孔６０４を形成する本体６０２、孔６０４と同軸に整列されるボア６０６、複数の流体流チャネル６０８、第１の座面６０１、及び第１の座面６１０とは反対側の第２の座面６１２を有する。更に、本体６０２は、ポペット６００の全体的な重量を、図１の既知のポペット１０４の重量と実質的に同一とするために、鋳造の際に用いられる材質の量を低減する複数の開口、空洞、又は隙間６１４を形成する。

ポペット３０２（図３）は、内部バルブと共に用いられるアセンブリ３００（図３）に組み込んで実施されるよう示されているが、他の例示的な実施では、ポペット３０２若しくは６００又は本明細書に記載される他の例示的な装置は、例えば、緊急封止バルブなどの任意のほかの適した流体制御装置と接続して実施されてもよい。

図７は、例示的なポペット６００の外面７０２（例えば、テーパ状外面）、第２の座面６１２、及び複数の流体流チャネル６０８を示す。例示的なポペット６００には２つの流体流チャネル６０８が示されているが、他の任意の適した形状（例えば、円形、楕円形、三角形、四角形等）又は大きさを有する他の任意の数の流体流チャネル（例えば、１、２、３、４等）を代わりに用いてもよい。外面７０２は、複数の実質的に平坦な段形状面７０４を形成し、それらは、例えば、ベンチバイス又は他の任意の適した保持装置にポペット６００を把持させるのに有利に用いられ得る。

動作において、ポペット６００は、例えば、第１の座面６１０のガスケット又はＯ‐リング３２７（図３）を腐食させる物質及び／又は化学薬品に晒される場合があり、それにより、第１の座面６１０とバルブの本体との間を実質的にバブルタイトに封止するのを妨げる可能性がある。ガスケット又はＯ‐リング３２７（図３）を交換するために、上述のようにバルブからポペット６００を取り外し、その後、プレート３１６（図３）を本体６０２から取り外してもよい。残念ながら、プレート３１６（図３）を取り外す際、物質及び／又は化学薬品へ晒すことにより、プレート３１６（図３）を本体６０２に連結する複数の締結具（図示せず）（例えば、ネジ）が本体６０２内で破損する場合がある。損傷した締結具を取り除くため、パイロットホール（図示せず）を締結具にあけ、取出し装置（図示せず）の一端（図示せず）をパイロットホールに取り付け、その後、取出し装置を回転させ（例えば、反時計回り）、損傷した締結具を取り除く。技術者が、図１の既知のポペット１０４をバイスのあごの間で挟持しようとすると、ポペット１０４（図１）の外面１６２のいかなる接触点も円形の断面を有し、そのため、バイスのそれぞれのあごはポペット１０４（図１）の単一の接触点とのみしか係合することができず、ポペット１０４（図１）は、損傷した締結具がポペット１０４（図１）から取り出される間、且つ／又はガスケット若しくはＯ‐リング３２７（図３）が交換される間、移動及び／又は摺動してしまう。対照的に、例示的なポペット６００の平坦面７０４は実質的に相互に平行である。平坦面７０４を平行に配列することで、バイスのあごが平坦面７０４の多数の接触点と係合することが可能となり、それにより、損傷した締結具を取り出したり、ガスケット若しくはＯ‐リング３２７を交換したりする間、ポペット６００がバイスのあごの間に確実に配置され、且つ／又はポペット６００がバイスのあごの間に固定された状態で他の任意の手順を実行することができる。プレート３１６（図３）を本体６０２から取り外したあと、ガスケット又はＯ‐リング３２７を交換し、その後、プレート３１６を本体６０２に再連結してもよい。

図８は、複数の締結具の１つを、それぞれ受容し、プレート３１６（図３）を本体６０２に連結する、複数のネジ孔８０２を示す。更に、図８は、複数の流体流チャネル６０８、複数の開口、空洞、又は隙間６１４、及び弁棒３０４（図３）をポペット６００に対してガイドするよう大きさが設定された孔６０４を示す。

図９Ａは、代替の実施例の構成９００を示し、シール９０２（例えば、ガスケット又はＯ‐リング）がプレート９０６とポペット９０８との間のボア又は溝９０４内に配置される。プレート９０６は、複数の締結具（図示せず）を介して、ポペット９０８に連結される。動作において、上述のように、流体流れが所定の流体流れ（例えば、過流限界）を超える規模まで増大すると、ポペット９０８の外面９１０に対して流体流によってかけられている力が、第２の付勢要素３１４によってかけられている力を超え、カム１２８（図１）が高点に配置されているにもかかわらず、第１の座面９１２をバルブの本体と再度係合させてしまう。この位置において、ポペットの第１の座面９１２はバルブの本体と係合するが、プラグ３０６は第２の座面９１４から離れており、バネ座３１０の表面４０６は、シール９０２の表面９１６と係合し、バルブを通過する流体流れを制御する。具体的には、バネ座３１０の表面４０６と、シール９０２の表面９１６との間の係合が、複数の流体流チャネル９１８を通過する流体流れを、例えば大きさ６０番ドリルの大きさに対応する有効な孔のリーク速度以下に制限する。

図９Ｂは、代替の実施例の構成９５０を示し、シール９５２（例えば、ガスケット又はＯ‐リング）がプレート９５４とポペット６００との間に配置される。プレート９５４は、複数の締結具９５６を介して、ポペット６００に連結される。例示的な構成９５０の動作は、例示的な構成９００の動作と略同様であり、従って、例示的な構成９５０の動作は、ここでは繰返し記載されない。

図１０は、代替の例示的な構成１０００を示し、シール１００２（例えば、ガスケット又はＯ‐リング）がプレート１００４に連結及び／又は成形されている。動作において、流体流れが所定の流体流れ（例えば、過流限界）を超える規模まで増大すると、ポペット６００の外面７０２に対して流体流によってかけられている力が、第２の付勢要素３１４（図３）によってかけられている力を超え、カム１２８（図１）が高点に配置されているにもかかわらず、第１の座面６１０をバルブの本体と再度係合させる。この位置において、ポペット６００の第１の座面６１０はバルブの本体と係合するが、プラグ３０６（図３）は、第２の座面６１２から離れており、バネ座３１０（図３）の表面４０６（図４）は、シール１００２の表面１００６と係合し、バルブを通過する流体流れを制御する。具体的には、バネ座３１０（図３）の表面４０６（図４）とシール１００２の表面１００６との間の係合が、複数の流体流チャネル６０８を通過する流体流れを、例えば６０番ドリルの大きさに対応する有効な孔のリーク速度以下に制限する。

図１１は、プレート３１６（図３）の表面及び／又はリップ３４６（図３）と係合するシール１１０２を含む例示的なバネ座１１００を示す。バネ座１１００は、ボア１１０６及び開口１１０８を形成する本体１１０４を有する。開口１１０８の直径は、弁棒３０４（図３）の直径と略一致する。

動作において、流体流れが所定の流体流れ（例えば、過流限界）を超える規模まで増大すると、ポペット３０２（図３）の外面４０４（図４）に対して流体流によってかけられている力が、第２の付勢要素３１４（図３）によってかけられている力を超え、カム１２８（図１）が高点に配置されているにもかかわらず、第１の座面３２６をバルブの本体と再度係合させる。この位置において、ポペット３０２（図３）の第１の座面３２６はバルブの本体と係合するが、プラグ３０６（図３）は、第２の座面３２８（図３）から離れており、シール１１０２の表面 １１１０はプレート３１６（図３）の表面及び／又はリップ３４６（図３）と係合し、バルブを通過する流体流れを制御する。具体的には、シール１１０２の表面１１１０と、表面及び／又はリップ３４６（図３）との間の係合が、複数の流体流チャネル３２４（図３）を通過する流体流れを、例えば６０番ドリルの大きさに対応する有効な孔のリーク速度以下に制限する。

図１２は、例示的ポペット及び過流防止バルブアセンブリ１２００の一部を示し、それは、上述の例示的ポペット及び過流防止バルブアセンブリ３００（図３及び図４）、例示的ポペット６００（図６〜図８）、並びに例示的な構成９００、９５０、１０００（図９Ａ、図９Ｂ、図１０）と同様である。しかし、上述の例とは対照的に、例示的ポペット及び過流防止バルブアセンブリ１２００は、バネ座１２０８が開口１２０４の近傍及び／又はそれに隣接して配置されているとき、ポペット１２０６を通過する流体流れを実質的に制限する大きさに設定された開口１２０４を形成するプレート１２０２（例えば、メインディスクリテーナ）を含む。更に、プレート１２０２は、開口１２０４を囲み、バネ座１２０８を開口１２０４に対して整列させる曲面１２１０を含む。いくつかの例において、曲面１２１０は、プレート１２０２の横軸１２１２に対して対称でもよく、それにより、プレート１２０２がポペット１２０６の表面１２１４に対して誤って（例えば、上下逆）に設置される可能性を低減する。具体的には、プレート１２０２の第１の表面１２１５が表面１２１４と隣接するように、又はプレート１２０２の第２の表面１２１７がポペット１２０６の表面１２１４と隣接するように、プレート１２０２をポペット１２０６に連結してもよい。加えて又はそれに代えて、いくつかの例において、バネ座１２０８の端部１２１８は、バネ座１２０８を開口１２０４に対して更に整列させる曲面１２２０を含んでもよい。

開口１２０４は、バネ座１２０８がポペット１２０６によって形成されるボア１２２４内に部分的に配置されるとき、曲面１２１０の最内部１２１６とバネ座１２０８の外面１２２２との間に約０．２ミリメートル又は約０．０９ミリメートルの距離があるようにその大きさが設定され得る。一般に、バネ座１２０８が開口１２０４に向けて及び／又は開口１２０４を通って移動すると、複数の流体流チャネル１２２６を通過する流体流れは低減される。このようなアプローチは、上述したように、流体流れが所定の流体流れ（例えば、過流限界）を超える規模まで増大し、ポペット１２０６の第１の座面１２２８が、カム１２８（図１）が高点に配置されているにもかかわらず、バルブの本体と再係合するとき、複数の流体流チャネル１２２６を通過する流体流れを適切に制御する。

図１３は、例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリ１３００の一部を示し、それは、図１２の例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリ１２００と同様である。しかし、対照的に、例示的なポペット及び過流防止バルブアセンブリ１３００は、開口１３０４を形成するボア１３０２を含み、開口１３０４は、バネ座１３０８がボア１３０２及び／又は開口１３０４の近傍に及び／又はそれに隣接して配置されているとき、ポペット１３０６を通過する流体流れを実質的に制限する大きさに設定されている。更に、ボア１３０２は、開口１３０４を囲み、バネ座１３０８を開口１３０４に対して整列させる曲面１３１０を含む。

ボア１３０２及び／又は開口１３０４は、バネ座１３０８がボア１３０２内に少なくとも部分的に配置されるとき、ボア１３０２の表面１３１２とバネ座１３０８の外面１３１４との間に約０．２ミリメートル又は約０．０９ミリメートルの距離があるようにその大きさが設定され得る。

特定の例示的な方法、装置、及び製品が本明細書において記載されたが、本特許が包含する対象範囲はこれらに限定されない。反対に、本特許は、文言において又は近等論の下で、添付の特許請求の範囲内に適正に含まれる方法、装置、及び製品の全てを包含する。

Claims (20)

1. 内部バルブを通過する流体流れを制御する、対向する第１及び第２の座面と、
   前記内部バルブの弁棒を受容する孔と、
   ポペットに連結され、前記弁棒に連結されるバネ座が開口の近傍にあるとき、前記ポペットを通過する前記流体流れを制限する大きさに設定された前記開口を形成する、プレートと、
   を備える、内部バルブと共に用いられるポペット。
2. 前記開口を囲み、前記バネ座を前記開口に対して整列させる曲面を更に備える、請求項１記載のポペット。
3. 前記曲面が、前記プレートの横軸に対して対称であり、前記プレートの第１の面又は前記プレートの第２の面のいずれかを介して前記プレートを前記ポペットに連結させることができる、請求項１記載のポペット。
4. 前記開口が、前記バネ座が前記開口に隣接して配置されるとき、前記開口に隣接する表面と前記バネ座の外面との間に約０．０９ミリメートルの距離をもたらすよう大きさが設定されている、請求項１記載のポペット。
5. 前記内部バルブのチャンバと別のチャンバとを流体的に連結する、前記ポペットを通過する少なくとも１つの流体流チャネルを更に備える、請求項１記載のポペット。
6. 前記少なくとも１つの流体流チャネルが、前記孔と前記第２の座面との間に配置される、請求項５記載のポペット。
7. 内部バルブと共に用いられるポペットであって、
   バルブの第２の本体と密封的に係合する第１の座面を有する第１の本体を備え、
   前記第１の本体は、
   バルブのプラグと密封的に係合する前記第１の座面と反対側の第２の座面と、
   バルブの弁棒を受容する孔と、
   前記孔と同軸に整列するボアと、を形成し、
   前記ボアは、前記弁棒に連結されるバネ座が前記ボアに隣接して配置されるとき、ポペットを通過する流体流れを制限するよう大きさが設定されている、ポペット。
8. 前記ボアの開口を囲み、前記バネ座を前記開口に対して整列させる曲面を更に備える、請求項７記載のポペット。
9. 前記ボアが、前記バネ座が前記開口に隣接して配置されるとき、前記ボアの表面と前記バネ座の外面との間に約０．０９ミリメートルの距離をもたらすよう大きさが設定されている、請求項７記載のポペット。
10. 前記内部バルブのチャンバと別のチャンバとを流体的に連結する、前記ポペットを通過する少なくとも１つの流体流チャネルを更に備える、請求項７記載のポペット。
11. 前記少なくとも１つの流体流チャネルが、前記孔と前記第２の座面との間に配置される、請求項１０記載のポペット。
12. チャンバを形成し、別の本体と螺合する外ネジを含む、本体と、
    少なくとも１つの付勢要素を有し、内部バルブの弁棒を受容する孔及び前記孔と同軸に整列されるボアを備えるポペットに力を及ぼして前記ポペットを前記本体の方へ付勢し、前記内部バルブを通過する前記流体流れを制御する弁棒アセンブリと、
    前記ポペットに連結されるプレートと、を備え、
    前記プレート又は前記ボアの少なくとも一方が、前記弁棒に連結されるバネ座が開口に隣接して配置されるとき、前記ポペットを通過する前記流体流れを略制限するよう大きさが設定されている前記開口を形成する、内部バルブ。
13. 前記開口を囲み、前記バネ座を前記開口に対して整列させる曲面を更に備える、請求項１２記載の内部バルブ。
14. 前記プレートが、前記バネ座を前記開口に対して整列させる、前記開口に隣接する対称曲面を含む、請求項１２記載の内部バルブ。
15. 前記対称曲面が、前記プレートの第１の面又は前記プレートの第２の面のいずれかを介して前記プレートを前記ポペットに連結させることができる、請求項１４記載の内部バルブ。
16. 前記開口が、前記バネ座が前記開口に隣接して配置されるとき、前記開口に隣接する表面と前記バネ座の外面との間に約０．０９ミリメートルの距離をもたらすよう大きさが設定されている、請求項１２記載の内部バルブ。
17. 前記内部バルブのチャンバと別のチャンバとを流体的に連結する、前記ポペットを通過する少なくとも１つの流体流チャネルを更に備える、請求項１２記載の内部バルブ。
18. 前記少なくとも１つの流体流チャネルが、前記孔と座面との間に配置される、請求項１７記載の内部バルブ。
19. 前記少なくとも１つの流体流チャネルが、前記内部バルブの両側の流体圧を均一化するのに必要とされる時間を低減する、請求項１７記載の内部バルブ。
20. 前記ポペットが、前記ポペットの外面の把持を可能にする複数の実質的に平坦な表面を形成する、請求項１２記載の内部バルブ。

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