JP2014516398A - 直列型背圧流体調整装置 - Google Patents

Abstract

直列型背圧流体調整装置が記載される。直列型流体調整装置の実例は、感知チャンバを定める調整装置本体と、流体調整装置の流体流れ経路の吐出口とを含む。吐出口は、調整装置本体中の第１流れ通路を介して感知チャンバと流体的に連通する。覆いが、調整装置本体に結合され、流体流れ経路の吸入口と、感知チャンバと吸入口との間に配置される充填チャンバとを定める。充填チャンバは、流体調整装置の流体流れ経路に対して実質的に密閉される。圧力センサが、吸入口と感知チャンバとの間に配置され、圧力センサは、吸入口と感知チャンバとを流体的に結合させる第２流れ通路を定める。
【選択図】図３

Description

本開示は、一般に、流体調整装置に関し、特に、直列型背圧流体調整装置に関する。

プロセス制御システムは、通常、圧力調整装置（例えば、背圧調整装置）を用いて、処理流体の圧力を制御又は保持し、高圧に敏感な機器又は他の制御装置を保護する。例えば、背圧調整装置等の流体調整装置は、通常、調整装置の吸入口で高圧流体の圧力を感知するために、ピストン等の圧力センサを有する流体弁アセンブリを含む。吸入口での高圧流体の圧力が、（例えば、流体調整装置により与えられる）参照値又は設定圧力を超える場合、圧力センサにより、流体弁の流体制御部材が開き、流体が、吸入口と、流体を用いて低圧システムに又は大気に結合され得る吐出口との間の調整装置本体を通じて流れることができる。

しかしながら、ある用途では、空間が限定される又は制約されることにより、背圧調整装置の使用が限定され得る。例えば、ガス探索装置では、通常、例えば、直径が約２〜２・１／２インチである配管を利用して、井戸から流体を抽出する。その配管は、配管内に配置される薬剤注入供給ラインに結合される従来の背圧調整装置を収容するには小さい。

本明細書に記載される例示の直列型背圧流体制御措置は、流体調整装置からの流体上流の圧力を感知する。本明細書に記載される流体調整装置は、吸入口の処理流体上流の感知される圧力上流に基づいて、流体が吸入口と吐出口との間の流体調整装置を通じて流れ得る開き位置と、流体が流体調整装置を通じて流れるのを妨げる閉じ位置との間で移動する。例えば、流体調整装置の処理流体上流の圧力が、（例えば、充填装置により与えられる）流体調整装置の参照圧力未満に落ちる場合、流体調整装置は、閉じ位置に移動する。

本明細書に記載される例示の直列型流体調整装置は、吸入口と吐出口との間の流体流れ通路を定める本体又は筐体を含む。ある実施例では、筐体は、感知チャンバを定める調整装置本体と、流体調整装置の流体流れ通路の吐出口と、調整装置本体中の第１流れ通路とを含む。覆いは、調整装置本体に結合され、流体流れ通路の吸入口と、感知チャンバと吸入口との間に配置される充填チャンバとを定める。言い換えれば、充填チャンバは、筐体内で吸入口と吐出口との間に形成され、流体流れ通路と整列される。例えば、押出要素又は制御流体等の充填装置又は充填部材は、圧力参照値を与える。加えて、充填チャンバは、流体調整装置の流体流れ通路に対して実質的に密閉される。

圧力センサは、流体流れ通路内に配置され、吸入口と吐出口とを流体的に結合させる開口部を有する。ある実施例では、圧力センサが、吸入口と感知チャンバとの間に配置される。圧力センサは、吸入口と感知チャンバとを流体的に結合させる第２流れ通路を定める。ある実施例では、圧力センサは、充填チャンバ内に少なくとも部分的に延びており、吸入口と充填チャンバとの間の流体流れを妨げるために充填チャンバの第１末端と隣接して配置された第１封止材と、充填チャンバと吐出口との間の流体流れを妨げるために充填チャンバの第２末端と隣接して配置された第２封止材とを有する。

薬剤注入供給ラインに結合される周知の圧力逃がし弁を有する概略的なガス探索装置である。 図１のガス探索装置と共に利用され得る、本明細書で記載される例示の背圧調整装置を示す。 図２の例示の背圧調整装置の断面図である。 図２及び３の例示の背圧調整装置の一部の拡大断面図である。 図２及び３の例示の背圧調整装置の別の部分の別の拡大断面図である。 本明細書で記載される別の例示の背圧流体調整装置を示す。 図５Ａの例示の背圧調整装置の断面図である。 本明細書に記載される別の例示の背圧流体調整装置を示す。 図６Ａの例示の背圧調整装置の断面図である。

本明細書に記載される例示の直列型背圧流体調整装置は、吸入口と吐出口との間に実質的に真っ直ぐな又は直線の流体流れ経路を定める筐体を有する。より具体的には、例示の背圧流体調整装置は、処理流体システムの流れ経路に対して直列に結合され得る。例えば、本明細書に記載の例示の流体調整装置の吸入口、吐出口、流体制御部材、充填チャンバ、及び感知チャンバは、背圧流体調整装置の実質的に真っ直ぐな又は直線の流体流れ経路を定めるように同軸に配列される。結果として、本明細書に記載される例示の背圧流体調整装置は、従来の背圧流体調整装置と比べて実質的に小さな又は縮小された外被又は占有容積を与える。従って、有利には、本明細書に記載の例示の背圧流体調整装置は、空間制限の比較的小さな又は厳しい装置（例えば、井戸探索装置）と共に用いられ得る。更に、本明細書に記載の例示の背圧流体調整装置は、周囲環境及び／又は流体調整装置の流体流れ通路から、充填チャンバを隔離又は密閉するので、周囲環境の圧力変動は、背圧調整装置の所望の事前設定の負荷に作用しない。

特に、本明細書に記載の例示の背圧流体調整装置は、流体流れ通路が調整装置の吸入口及び吐出口と実質的に整列される（例えば、同軸に整列される）、円筒形の本体又は筐体を与える。筐体は、充填チャンバと、吸入口と吐出口との間に配置される感知チャンバとを定める。ある実施例では、充填チャンバ及び感知チャンバは、吸入口及び吐出口並びに流体流れ通路と実質的に同軸に整列される。圧力センサ又は胴部材が、筐体内に配置され、流体流れ通路の一部を定める開口部を含む。圧力センサ及び筐体は、流体流れ通路から充填チャンバを密閉又は隔離する。このように、事前設定の圧力参照値を圧力センサに与える充填装置は、流体流れ通路内の処理流体の圧力変動、及び／又は、背圧調整装置を取り囲む環境の圧力変動により影響されない、又は、作用されない。

図１は、従来の又は周知の圧力逃がし弁１０２の炭化水素装置１００（例えば、ガス／油井探索装置）の概略図である。外包１０４が、セメント１０８により井戸１０６内に固定され、井戸内に、地表１１２の下（例えば、地表１１２下３００メートル）のガス／原油収容器１１０に延びる。外包１０４により、収容器１１０へのアクセスが容易になり、収容器１１０を表面１１２に流体的に結合させるために、井戸１０６内にパイプ又は配管１１４を配置することができる。ガスは、例えば、直径が約２インチであり得る配管１１４を介して、収容器１１０から地表１１２へ移動する。処理流体１１６（例えば、発泡剤）が、処理流体ライン１１８を介して配管１１４内に注入され、収容器１１０内の水の量を低減し、地表１１２へのガスの流体流れ速度を増加させ得る。図示されるように、処理流体ライン１１８は、配管１１４の内部に配置される。従って、逃がし弁１０２は、配管１１４の内部に整合するように（例えば、直径が約２インチの円筒形空間の内部に整合するように）採寸されなければならない。ポンプ１２０は、処理流体ライン１１８を介してタンク１２２から収容器１１０へ処理流体１１６を汲み上げる。

装置１００は、井戸くり抜き穴の圧力及び流体を隔離し、システムの故障が発生した場合に、原油／ガス流が配管１１４を通り、表面１１２に達するのを妨げる表面制御準表面安全弁（ＳｃＳＳＶ）１２４を含む。ＳｃＳＳＶ１２４は、誤動作時に閉じる弁であり、処理流体ライン１１８内の高圧流体１１６の圧力により開き位置に移動する。

周知の逃がし弁１０２は、逃がし弁１０２の流体上流の圧力が逃がし弁１０２の参照圧力（例えば、事前設定の負荷）よりも大きい場合、逃がし弁１０２からの高圧処理流体上流を収容し、流体が逃がし弁１０２を通じて流れ得るように、開き位置に移動する。逃がし弁１０２は、上流圧力が逃がし弁１０２の参照圧力未満である場合、流体が逃がし弁１０２を通じて流れるのを妨げるように、閉じ位置に移動する。従って、ポンプ１２０が、例えば、保守点検中で無効である場合、逃がし弁１０２は、閉じ位置に移動する。ポンプ１２０の弁１２６下流は、ＳｃＳＳＶ１２４の圧力がＳｃＳＳＶ１２４の動作を妨げるのに十分であるように、閉じ位置に移動し、逃がし弁１０２と弁１２６との間の処理流体ライン１１８の一部１２８内に高圧流体を捕獲し得る。

しかしながら、動作中、処理流体ライン１１８内の圧力変動により、逃がし弁１０２の弁栓（例えば、ボール弁）が、弁座に対して迅速に移動する。それにより、弁栓及び／又は弁座が損傷し得る。特に、弁栓及び／又は弁座は、処理流体１１６の浸食条件のために、炭化タングステン材料で構成されることが多い。更に、逃がし弁１０２は、一体型の流れ制御部材（例えば、ボール弁）と胴部材とを含む。結果として、負荷要素（例えば、加圧ばね）により前記流体制御部材の胴部材に与えられる負荷及び／又はいずれかの圧力変動は、動作中に、流体制御部材及び／又は弁座に完全に伝えられる又は与えられる。しかしながら、炭化タングステン材料は、脆いことが多く、逃がし弁１０２が大きな圧力変動に曝される場合、弁座及び／又は弁栓は、動作中に損傷される場合がある。結果として、損傷した弁栓及び／弁座は、処理流体ライン１１８の一部１２８内の高圧流体の圧力を維持するための密閉に不適切であり得る。それは、非誤動作状態又は条件中に、ＳｃＳＳＶ１２４を動作させ得る。

図２は、従来の圧力逃がし弁１０２の代わり、例えば、図１の装置１００と共に利用され得る、本明細書に記載の例示の背圧流体調整装置２００を示す。例えば、例示の流体調整装置２００は、例えば、図１の処理流体ライン１１８の一部１２８等の、流体調整装置２００からの圧力システム上流の制御圧を維持するのに利用され、流体調整装置２００からの正確な又は制御された高圧流体システム上流の圧力が、事前設定の参照圧力又は閾値等未満に落ちる場合、遮断機構を与え得る。

図２に示される例示の調整装置２００は、流体調整装置２００の高圧流体又はシステム上流の圧力を調整するための直列型流れ経路構成を与える。例示の流体調整装置２００は、流体調整装置２００の吸入口２１０と吐出口２１２との間に流体流れ通路２０８を形成するように、高位本体部分又は覆い２０４が低位本体部分又は調整装置本体２０６に結合される（例えば、ねじ込みで結合された）、筐体２０２を含む。特に、覆い２０４は、吸入口２１０を定め、調整装置本体２０６は、吐出口２１２を定める。この事例では、流体流れ通路２０８は、吸入口２１０及び吐出口２１２並びに筐体２０２の長手軸２１４と同軸に整列される実質的に真っ直ぐな又は直線の流れ経路である。吸入口２１０は、流体調整装置２００の高圧源上流（例えば、図１の処理流体ライン１１８のポンプ側）に流体的に結合され得る。吐出口２１２は、流体調整装置２００からの低圧システム又は低圧源下流に（例えば、図１の収容器１１０に流体的に結合される処理流体ライン１１８の吐出口に）流体的に結合され得る。他の事例では、吐出口２１２は、別の下流背圧流体調整装置、弁、又はいずれかの他の下流源に流体的に結合され得る。図示されるように、結合器２１６は、覆い２０４が様々な寸法のパイプ、配管等を収容し得るように、覆い２０４の吸入口２１０に任意選択で結合され（例えば、ねじ込みで結合され）得る。

図示される実施例では、筐体２０２は、調整装置本体２０６が覆い２０４に結合される場合、外径ＯＤが例えば２インチ未満である円筒形又は円筒断面を有する。しかしながら、他の実施例では、流体調整装置２００は、いずれかの他の適切な形、例えば、長方形、正方形等を有し得る。その上、調整装置本体２０６が、覆い２０４に結合される場合、覆い２０４の最外表面２１８及び調整装置本体２０６の最外表面２２０は、実質的に同一平面にある。

図３は、図２の例示の流体調整装置２００の断面図である。図３を参照して、覆い２０４は、調整装置本体２０６に、覆い／調整装置本体の界面３０１で結合される（例えば、ねじ込みで結合される）。

調整装置本体２０６は、感知チャンバ３０２と、流体流れ通路２０８の吐出口２１２とを定める。図示される実施例では、調整装置本体２０６は、環壁３０６が、感知チャンバ３０２を少なくとも部分的に定める空洞３０８を定める円筒形の本体又はシリンダ３０４である。調整装置本体２０６は、流体流れ通路２０８の一部を定め、感知チャンバ３０２と吐出口２１２とを流体的に結合させる、流れ通路３１０（例えば、実質的に直線の通路）を定める。環壁３０６の外面３１２は、調整装置本体２０６を覆い２０４に結合させるために、ねじ溝３１２ａを含む。その上、吐出口２１２に隣接する通気口３１６の内壁３１４は、ねじ溝３１４ａを含み得、及び／又は、吐出口２１２に隣接する（即ち、環壁３０６とは反対側の）調整装置本体２０６の外面３１８は、調整装置本体２０６を下流圧力供給源又はシステム、配管、パイプ等に結合させるために、ねじ溝３１８ａを含み得る。

調整装置本体２０６は、流れ通路３１０と感知チャンバ３０２との間に、流体流れ通路２０８の穴３２４を定める弁座３２２を収容するための窪み又はくり抜き穴３２０を含む。座部保持具３２６が、窪み３２０内に配置され（例えば、ねじ込みで結合され）、窪み３２０の肩部３２８と座部保持具３２６との間の窪み３２０内に弁座３２２を保持又は捕獲する。弁座３２２の吸入側３３０ａは、感知チャンバ３０２と流体的に連通し、弁座３２２の吐出側３３０ｂは、流れ通路３１０と流体的に連通する。

図示されるように、吐出口２１２、穴３２４、感知チャンバ３０２及び流れ通路３１０は、軸２１４と実質的に整列され（例えば、同軸に整列され）、流体調整装置２００の流体流れ通路２０８の一部を定める。他の実施例では、流れ通路３１０は、直線ではない流れ通路であり得る、及び／又は、吐出口２１２、感知チャンバ３２０及び／又は軸２１４と整列され（例えば、同軸に整列され）得る。

図示される実施例の覆い２０４は、流体流れ通路２０８の吸入口２１０を定める。調整装置本体２０６に結合される場合、覆い２０４及び調整装置本体２０６は、吸入口２１０と感知チャンバ３０２との間に配置される充填チャンバ３３２を定める。調整装置本体／覆いの界面３０１を介した充填チャンバ３３２内の流体の漏れを妨げるために、図示される実施例の流体調整装置２００は、覆い２０４の末端３３６と、調整装置本体２０６の突縁３４０の上面に形成される窪み３３８（例えば、環形の窪み）との間に配置される封止材３３４を含む。突縁３４０は、円筒形の本体３０４と環形の壁３０６との間に配置され、覆い２０４の外面２１８と実質的に同一平面にある最外表面２２０を定める。

図示される実施例の覆い２０４は、覆い２０４の末端３４４に向かって開く、吸入口２１０を定める第１空洞３４２と、覆い２０４の末端３３６に向かって開く第２空洞３４６とを有するシリンダである。図示されるように、覆い２０４は、調整装置本体２０６の環壁３０６に結合し、第１空洞３４２は、結合器２１６を収容する。調整装置本体２０６に結合される場合、環壁３０６は、環壁３０６の末端又は上面３４８と第２空洞３４６が充填チャンバ３３２を定めるように、第２空洞３４６内に延びる。図示されるように、充填チャンバ３３２は、感知チャンバ３０２と吸入口２１０との間に配置される。

覆い２０４は、第１空洞３４２と第２空洞３４６との間にくり抜き穴３５０を含む。くり抜き穴３５０は、直径又は縮小された部分が、第１空洞３４２の直径及び第２空洞３４６の直径未満である。くり抜き穴３５０及び第１空洞３４２は、吸入口２１０に隣接する第１肩部３５２を定め、くり抜き穴３５０及び第２空洞３４６は、充填チャンバ３３２に隣接する第２肩部３５４を定める。図示されるように、くり抜き穴３５０は、流体調整装置２００の軸２１４と同軸に整列された、実質的に真っ直ぐな開口である。しかしながら、他の実施例では、くり抜き穴３５０は、先を細くされ、正方形断面又は長方形断面を有し得る、及び／又は、軸２１４に対して平行ではない及び／又は同軸ではない場合がある。

感知チャンバ３０２内の処理流体の圧力を感知するために、図示される実施例の流体調整装置２００は、圧力センサ３５６を用いる。圧力センサ３５６は、圧力感知面又は表面３５８ａ（例えば、領域）と、第２圧力感知面又は表面３５８ｂとを含み、両方とも、軸２１４に実質的に垂直である。この実施例では、圧力センサ３５６が、流体流れ通路２０８内で吸入口２１０と吐出口２１２との間に配置される。特に、圧力センサ３５６は、吸入口２１０又は圧力感知表面３５８ｂに隣接する第１末端３６２ａと、第１感知表面３５８ａに隣接し且つ感知チャンバ３０２と流体的に連通する第２末端３６２ｂとの間で圧力センサ３５６を通り抜けて延びる、軸２１４と実質的に平行な又は同軸の圧力センサ通路３６０を有する。

図示される実施例では、圧力センサ３５６は、第１ピストンヘッドと感知表面３５８ａとを定める第１胴部材末端３６６ａと、覆い２０４のくり抜き穴３５０内に配置される第２感知表面３５８ｂを定める第２胴部材末端３６６ｂとを有する、円筒形の細長い本体又は胴部材３６４である。図示されるように、圧力センサ３５６の胴部材３６４は、充填チャンバ３３２の少なくとも一部を通り抜けて延びる。言い換えれば、充填チャンバ３３２は、第１胴部材末端３６６ａと第２胴部材末端３６６ｂとの間の少なくとも胴部材３６４を取り巻く又は囲み込む。第１胴部材末端３６６ａは、感知チャンバ３０２内を滑り又は移動し、第２胴部材末端３６６ｂは、くり抜き穴３５０内で滑動又は移動する。この実施例では、第２胴部材末端３６６ｂは、第１胴部材末端３６６ａに対して縮小された断面又は直径を有するので、第１感知表面３５８ａは、領域が、第２感知表面３５８ｂよりも大きい。従って、第１感知表面３５８ａ及び第２感知表面３５８ｂの領域の差により、流体調整装置２００の有効な感知領域が与えられる。

圧力センサ３５６に事前設定の負荷を与えるために、押出要素３６８が、充填チャンバ３３２内に配置される。特に、押出要素３６８は、充填チャンバ３３２内の、肩部３５４とばね座又はばね挟み金３７０との間に配置される。押出要素３６８により与えられる負荷を圧力センサ３５６に伝えるために、圧力センサ３５６は、圧力センサ３５６の外面３７４に沿って配置される突縁又は縁部分３７２（例えば、環形の縁部）を含む。図示されるように、縁部分３７２は、ばね座３７０と環壁３０６の上面３４８との間に配置される。所望の事前設定負荷又はクラッキング圧力（流体が流体流れ経路２０８を通じて流れ得るように、最初に、流体調整装置２００を開き位置に移動させる圧力）を与えるために、１つ以上の挟み金３７６が、肩部３５４と押出要素３６８との間に配置され、押出要素３６８の圧力に作用し得る、又は、前記圧力を変え得る。図示される実施例では、挟み金３７６は、金属ワッシャー、弾性ばね等であり得る。例えば、挟み金３７６は、工場で流体調整装置２００を組み立てる間に設置され得る。代わりに、１つ以上の挟み金（図示されず）が、押出要素３６８とばね座３７０との間に配置され得る。図５Ａ、５Ｂ、６Ａ及び６Ｂに関連して以下に詳細に記載されるように、本明細書に記載される他の例示の流体調整装置は、現場での事前設定の負荷を調節し得る調節器を含み得る。

充填チャンバ３３２は、流体流れ経路２０８から、及び／又は、流体調整装置２００の外の環境条件（例えば、外部流体圧）から隔離又は密閉される。このように、例えば、流体流れ経路２０８内の圧力変動及び／又は環境圧力変動は、押出要素３６８により圧力センサ３５６に与えられる事前設定の負荷に作用しない。言い換えれば、流体流れ経路２０８を通じて流れる流体の圧力変動、及び／又は、流体調整装置２００が用いられる環境内の圧力条件により、充填チャンバ３３２を介した圧力センサ３５６への力は、生じない、又は、与えられないことになる。前記力は、そうでない場合、押出要素３６８により与えられる事前設定の負荷（例えば、工場で設定された事前設定負荷）を増すことになり得る。流体流れ経路２０８又は環境から充填チャンバ３３２を隔離又は密閉するために、第１胴部材末端３６６ａは、感知チャンバ３０２と充填チャンバ３３２との間の流体漏れ又は流体流れを妨げるための密閉アセンブリ３７８ａを有する。第２胴部材末端３６６ｂは、くり抜き穴３５０を介した吸入口２１０と充填チャンバ３３２との間の流体漏れ又は流体流れを妨げるための密閉アセンブリ３７８ｂを含む。

図示されていないが、他の実施例では、圧力センサへの充填は、制御流体（例えば、油圧オイル、空圧）を介して与えられ得る。例えば、覆い２０４の末端３４４及び／又は表面２１８は、制御流体を充填チャンバ３３２に流体的に結合させる充填流体通路又は通気口を含み得る。この実施例では、充填流体通路は、吸入口２１０及び流体通路３６０と隣接し得るが、流体流れ経路２０８と流体的に連通しない。充填流体通路は、流体流れ経路２０８に実質的に平行であり、流体流れ経路２０８からある距離だけ離れ得る、及び／又は、流体流れ経路２０８又は軸２１４に対して平行ではない場合がある。

流体調整装置２００を通る流体の流れを制御するために、流体制御アセンブリ３８０が、圧力センサ３５６に結合される。特に、圧力センサ３５６は、弁座３２２に対して流れ制御アセンブリ３８０を移動させる。

図４Ａは、図３の流体調整装置２００の断面の拡大図である。図４Ａに最もはっきりと示されるように、圧力センサ３５６は、流体制御アセンブリ３８０を収容するための感知表面３５８ａに隣接する開口又は保持空洞４０２を含む。流体制御アセンブリ３８０は、流体制御部材又はポペット４０４、保持具４０６、押出要素４０８及び胴部材誘導部４１０を含む。

この実施例では、流体制御部材４０４は、弁座３２２の密閉面４１６に密閉嵌合する、ピン、プランジャ、又は、先細りの座面４１４を有する円筒形の本体部分４１２を有し、流体調整装置２００が、図４Ａに示されるように閉じ位置にある場合に、流体が、流体流れ経路２０８を通じて流れるのを妨げる又は制限する。本体部分４１２は、弁座保持具３２６の開口４１８に対して移動又は滑動するような外径を有する。流れ制御部材４０４は、胴部分４２２に隣接する縁部又は突縁４２０も含む。

保持具４０６は、例えば、ねじ山を介して、保持具空洞４０２に結合され、流れ制御部材４０４、押出要素４０８及び胴部材誘導部４１０を保持具空洞４０２内に保持する。この実施例では、保持具４０６は、圧力センサ３５６に結合される場合、感知表面３５８ａの少なくとも一部を定める。保持具４０６は、流れ制御部材４０４が、流体流れ経路２０８又は軸２１４と同軸に整列されるように、流れ制御部材４０４を摺動自在に収容するための開口部４２４を有する円筒形の本体である。図示されるように、開口部４２４は、段状の部分又は肩部４２６を開口部４２４内に定める。保持具４０６に結合される場合、流れ制御部材４０４の縁部４２０は、保持具４０６の開口部４２４内の肩部４２６と嵌合し、流れ制御部材４０４が、軸２１４に平行な方向で弁栓３２２に向かって移動するのを更に妨げる。保持具４０６は、保持空洞４０２と感知チャンバ３０２とを流体的に結合させる（例えば、軸２１４に平行な）１つ以上の通路４２８も含む。

押出要素４０８は、押出要素３６８のばね率よりも十分に少ないばね率を有し、縁部４２０を肩部４２６に向かって押しやる。図示されるように、押出要素４０８は、押出要素４０８が、流れ制御部材４０４の胴部分４２２を取り巻くように、又は、前記胴部分と同軸に整列されるように、縁部４２０と胴部材誘導部４１０との間に配置される。

図示される実施例の胴部材誘導部４１０は、流体流れ誘導部分４３０とばね座部分４３２とを含む。図示されるように、胴部材誘導部４１０は、円筒形の本体であり、ばね座部分４３２は、直径又は断面（例えば、先細り断面）が、流体流れ誘導部分４３０の断面又は直径よりも小さい。このように、間隙４３４は、ばね座部分４３２と、内面又は保持具空洞４０２の壁との間に形成される。胴部材誘導部４１０は、流れ誘導部分４３０とばね座部分４３２との間に、軸２１４に平行である穴４３６と、圧力センサ通路３６０の第２末端３６２ｂと保持具空洞４０２とを流体的に結合させるように穴４３６と交差する、軸２１４に実質的に垂直な１つ以上の穴４３８とを有する。より具体的には、流体が、圧力センサ通路３６０を通り抜け、保持具空洞４０２に流れる際に、流体は、間隙４３４を通り抜け、ばね座部分４３２の周りに流れるので、胴部材誘導部４１０が、保持具４０６に向けて、押出要素４０８から離れるように流体流れを逸らす又は誘導する。

図４Ａに最もはっきりと示されるように、密閉アセンブリ３７８ａは、第１胴部材末端３６６ａの各々の窪み又は溝４２２ａ〜ｂの中に配置される１つ以上の封止材４４０ａ〜ｂ（例えば、Ｏリング）を含む。封止材４４０ａ〜ｂの各々は、各々の溝４２２ａ〜ｂ内の封止材４４０ａ〜ｂを保持するための保持リング４４４ａ〜ｂ（例えば、ピストンリング）を含み得る。封止材４４０ａは、封止材４４０ｂが動作中に落ちる場合の、予備封止材を与える。環形又は収容溝４４６が、封止材４４０ａと４４０ｂとの間の胴部材末端３３６ａ上に形成され得る。このように、流体が、封止材４４０ｂを越えて漏れる場合、流体は、収容溝４４６内に蓄積され、封止材４４０ａに対する圧力の形成が遅延され得る。加えて、第１胴部材末端３６６ａと圧力感知チャンバ３０２の内面との間の摩擦を軽減するために、密閉アセンブリ３７８ａは、溝４５０内に配置される摩耗リング４４８を含む。

図４Ｂは、図３の例示の流体調整装置の拡大部分である。密閉アセンブリ３７８ａと同様に、第２胴部材末端３６６ｂでの密閉アセンブリ３７８ｂは、１つ以上の封止材４５２ａ〜ｂ（例えば、Ｏリング）と、第２胴部材末端３６６ｂの各々の溝４５６ａ〜ｂ内に配置される保持リング４５４ａ〜ｂと、収容溝４５８と、溝４６２内に配置される摩耗リング４６０とを含む。

動作中、吸入口２１０に流体的に結合される高圧流体源は、感知チャンバ３０２に高圧流体を与える。特に、高圧流体は、流体調整装置２００の流体流れ経路２０８内を、吸入口２１０から、圧力感知通路３６０を通り、通路４３６及び４３８並びに保持通路４２８を介して感知チャンバ３０２へ流れる。上記のように、胴部材誘導部４１０は、間隙４３４を通り抜け、押出要素４０８から離れ、保持通路４２８に向かうように流体の流れを誘導する。

圧力センサ３５６の感知表面３５８ａは、感知チャンバ３０２内の高圧流体の圧力を感知し、感知表面３５８ｂは、吸入口２１０での高圧流体の圧力を感知する。（第１側での）押出要素３６８により与えられる、圧力センサ３５６にかかる圧力差に基づいて、圧力センサ３５６により、流れ制御部材４０４は、弁座３２２に対して移動する。高圧流体は、（第１側と反対の第２側での）感知チャンバ３０２内の感知表面３５８ａ及び吸入口２１０に隣接する感知表面３５８ｂにより与えられる有効感知領域に作用する。特に、感知表面３５８ａ及び３５８ｂにより与えられる有効感知領域に、縁部４２０を介して押出要素３６８により圧力センサ３５６に与えられる力（例えば、図３、４Ａ及び４Ｂの方位での下方への力）よりも大きな力（図３、４Ａ及び４Ｂの方位での上方への力）を与える高圧流体により、圧力センサ３５６、従って、流れ制御部材４０４は、弁座３２２から離れるように摺動又は移動する。次に、圧力センサ３５６により、流れ制御部材４０４の縁部４２０と保持具４０６の肩部４２６との嵌合を通じて、流れ制御部材４０４は、弁座３２２から離れるように移動し、流体が、弁座３２２の穴３２４を横切り、吸入口２１０と吐出口２１２（例えば、開き位置）との間を流れるのを可能にする。

感知チャンバ３０２及び／又は吸入口２１０内の高圧流体の圧力が、感知表面３５８ａ及び３５８ｂにより与えられる有効感知領域に、押出要素３６８により与えられる力未満の力を与える場合、押出要素３６８により、圧力センサ３５６は、弁座３２２に向かって移動する。次に、圧力センサ３５６により、流体制御部材４０４は、弁座３２２と密閉嵌合するように（例えば、閉じ位置に）移動し、流体が、流体流れ経路２０８の穴３２４を横切り流れるのを妨げる又は制限する。その上、この実施例では、圧力センサ３５６及び流体制御部材４０４は、両方とも、吸入口２１０での流体の圧力と圧力の点で均衡をとり、それにより、各々の圧力センサ３５６及び流れ制御部材４０４を押すのに必要とされる、押出要素３６８及び４０８のばね力量が低減される。

胴部分と一体的に形成される流体制御部材を含む従来の弁とは異なり、例示の流体流れ部材４０４は、押出要素４０８を介して、胴部材３６４に対して移動自在に結合され、流れ制御部材４０４は、胴部材３６４及び／又は圧力センサ３５６に対して移動し得る。このように、押出要素３６８により胴部材３６４に与えられる負荷は、第１調整装置２００が閉じ位置に移動する場合、流れ制御部材４０４及び／又は弁座３２２に完全に又は直接的に与えられない。言い換えれば、流体制御部材４０４及び／又は弁座３２２は、流体調整装置２００が閉じ位置に移動する場合、押出要素３６８により胴部材３６４に与えられる負荷を完全に吸収しない。

代わりに、押出要素４０８は、流れ制御部材４０４が、流体流れ経路２０８内の圧力変動中に、及び／又は、流体調整装置２００が閉じ位置に移動する際に、弁座３２２に嵌合するのを強制的に妨げる。言い換えれば、押出要素４０８は、流体流れ部材４０４及び／又は弁座３２２に与えられる吸収力が、流れ制御部材４０４と弁座３２２との間の強制的な衝撃により生じるのを助ける。処理流体の実質的な圧力変動により、流れ制御部材４０４は、十分な力で弁座３２２に嵌合する。

例えば、動作中、押出要素４０４は、流体制御部材４０４の縁部４２０を、保持具４０６の肩部４２６に向けて押しやる。しかしながら、圧力センサ３５６が、流体流れ経路２０８内の圧力変動による強制的衝撃で、弁座３２２に向けて移動する場合、押出要素４０８は、流れ制御部材４０４が、流れ制御部材４０４と弁座３２２との間の強制的衝撃中に弁座３２２から離れ、肩部４２６から離れる（例えば、衝撃又は圧力センサ３５６の方向とは反対の）方向に移動することを可能にすることにより、流体制御部材４０４と弁座３２２との間の吸収力を助ける。言い換えれば、押出要素４０８は、押出要素３６８により胴部材３６４に与えられる力から、流れ制御部材４０４及び／又は弁座３２２に対して与えられる力を最小限にし、それにより、流体調整装置２００が閉じ位置にある場合、押出要素３６８により胴部材３６４又は圧力センサ３５６に与えられる力が、流れ制御部材４０４及び／又は弁座３２２に与えられるのを効果的に防止する。

結果として、押出要素４０８は、（例えば、弁座３２２及び／又は流れ制御部材４０４が、炭化タングステン等の柔軟性材料又は脆性材料で構成される）流れ制御部材４０４及び／又は弁座３２２へ損傷を妨げる又は十分に軽減する。それにより、流体制御部材４０４及び／又は弁座３２２の密閉性及び動作寿命増加が向上する。加えて、押出要素４０８は、弁座３２２に対する流れ制御部材４０４の動きを、押出要素３６８のばね率に対応する事前設定の圧力参照値未満の圧力差の範囲にわたり減衰させる。

示される図１の実施例を参照して、例示の流体調整装置２００は、周知の逃がし弁１０２の代わりに、例示の装置１００と共に利用され得る。例えば、圧力調整装置２００は、ＳｃＳＳＶ１２４と収容器１１０との間の処理流体ライン１１８と流体的に結合され得る。例示の背圧流体調整装置２００の筐体２０２は、配管１１４の内部に配置され得るように、他方では、ガス／原油が、収容器１１０と表面１１２との間の配管１１４内で筐体２０２の外面２１８及び２２０の周りを流れ得るように、全体にわたる外径（ＯＤ）が、例えば、約２インチ未満であり得る。

この実施例では、押出要素３６８により与えられる事前設定の負荷よりも大きい、吸入口２１０の処理流体ライン１１８上流内の圧力が、感知チャンバ３０２により感知されることにより、流体調整装置２００が、開き位置に移動し、処理流体１１６が、吸入口２１０と吐出口２１２との間を流れ得る。処理流体ライン１１６の圧力が、押出要素３６８により与えられる事前設定の負荷未満である場合、流体調整装置２００が、閉じ位置に移動し、流体が、吸入口２１０と吐出口２１２との間で流れるのを妨げる。押出要素３６８により与えられる事前設定の負荷は、ＳｃＳＳＶ１２４を作動するのに必要とされる圧力よりも大きな参照圧力に設定され得る。従って、圧力センサ３５６は、吸入口２１０での処理流体１１６の圧力を感知し、吸入口２１０の処理流体１１６上流の圧力に基づいて、流れ制御部材４０４を弁座３２２に対して移動させる。結果として、ポンプ１２０は、無効にされ得る。流体調整装置２００とポンプ１２０の遮断弁１２６下流との間の処理流体ライン１１８の一部１２８内の圧力は、非緊急条件又は状態の間にＳｃＳＳＶ１２４の動作を妨げる圧力レベルに保たれ得る。

例示の調整装置本体２０６、覆い２０４、座部保持具３２６、保持具４０６、及び／又は圧力センサ３５６は、ハステロイ（登録商標）、ステンレス鋼、金属、プラスチック、及び／又は、例えば、浸食性又は腐食性流体又は条件に耐える材料等の他の適切な材料で構成され得る。流れ制御部材４０４及び／又は弁座３２２は、ハステロイ（登録商標）、セラミック、炭化タングステン、ステンレス鋼、プラスチック、及び／又は、例えば、浸食性又は腐食性流体又は条件に耐える材料等の他の適切な材料で構成され得る。

図５Ａ及び５Ｂは、本明細書に記載される、別の例示の直列型背圧流体調整装置５００を示す。上記の例示の流体調整装置２００の部品に実質的に類似又は同一であり、これらの部品の機能に実質的に類似の又は同一の機能を有する、例示の流体調整装置５００のこれらの部品は、以下に再び詳しく記載されない。代わりに、関心のある読者は、図２、３、４Ａ及び４Ｂに関連する上記の対応する記載を参照すること。

この実施例では、流体調整装置５００は、吸入口５１０と吐出口５１２との間に流体流れ経路５０８を定めるために、調整装置本体５０６に結合される覆い５０４を含む円筒形の筐体５０２を有する。流体流れ経路５０８は、吸入口５１０と吐出口５１２との間で筐体５０２の軸５１４と整列される、実質的に直線の又は真っ直ぐな流体流れ経路である。

覆い５０４は、調整装置本体５０６のねじ切りされた壁５２０に結合するために、ねじ切りされた部分５１８を有する第１末端５１６を含む。壁５２０の上面５２２は、圧力センサ３５６の縁部分３７２に嵌合する。縁部分３７２は、ばね座３７０に嵌合し、押出要素３６８を充填チャンバ３３２内に圧入する又は押す。図５Ｂに示されるように、押出要素３６８は、完全に調節された状態又は条件で、弁座３２２から離れる方向にある。

参照圧力又は押出要素３６８により与えられる事前設定の負荷を調節するために、調整装置本体５０６は、覆い５０４に対して調節される。この実施例では、調整装置本体５０６のねじ切りされた部分５２４が、覆い５０４に対して、吐出口５１２に向かい、軸５１４に平行な方向に移動するように、調整装置本体５０６が、覆い５０４に対して、軸５１４に対して回転される。その結果、壁５２０の上面５２２は、弁座３２２に向かって移動し、押出要素３６８は、充填チャンバ３３２内に延び、従って、圧力センサ３５６に小さな力を与え得る。

覆い５０４に対する調整装置本体５０６の位置を固定、保持又は維持するために、流体調整装置５０６は、覆い５０４と調整装置本体５０６との間に配置される固定ナット又はカラー５２６を含む。固定ナット５２６は、調整装置本体５０６の壁５２０にねじ込みで嵌合し、固定ナット５２６の上面５２８が、覆い５０４の縁５３０に嵌合するまで、覆い５０４に対して配置される。

図６Ａ及び６Ｂは、本明細書に記載の別の直列型背圧流体調整装置６００を示す。上記の例示の流体調整装置２００の部品に実質的に類似又は同一であり、これらの部品の機能に実質的に類似の又は同一の機能を有する、例示の調整装置６００のこれらの部品は、以下に再び詳しく記載されない。代わりに、関心のある読者は、図２、３、４Ａ及び４Ｂに関連する上記の対応する記載を参照すること。

この実施例では、流体調整装置６００は、吸入口６１０と吐出口６１２との間に流体流れ経路６０８を定めるために、調整装置本体６０６（図６Ｂ）に結合される覆い６０４を有する円筒形の筐体６０２を含む。流体流れ経路２０８は、吸入口６１０と吐出口６１２との間で筐体６０２の軸６１４と整列される、実質的に直線の又は真っ直ぐな流体流れ経路である。

上記の流体調整装置２００及び５００と対照的に、例示の流体調整装置６００の覆い６０４は、流体調整装置６００を下流源（例えば、下流配管又はパイプ）に結合させるために、吐出口６１２に隣接するねじ山６１８を有する末端６１６を含む。末端６１６は、調整装置本体６０６を収容するために、覆い６０４の内面６２２に沿って配置されるねじ山６２０も含む。この実施例では、調整装置本体６０６は、吐出口６１２に隣接する外面６２４上にねじ山を含む。従って、図２、３、４Ａ、４Ｂ、５Ａ及び５Ｂの調整装置本体２００及び５００とは異なり、図６Ａ及び６Ｂの調整装置本体６０６は、感知チャンバ３０２を定める、調整装置本体２０６の環壁６２６に沿ったねじ山がない。覆い６０４に結合される場合、調整装置本体６０６の環壁６２６は、圧力センサ３５６のばね座３７０及び／又は縁部分３７２に嵌合する。図６Ｂに示されるように、調整装置本体６０６は、覆い６０４に対して、完全に調節された状態又は条件で、弁座３２２から離れる方向に調節される。更に、流体調整装置２００及び５００とは異なり、流体調整装置６００の調整装置本体６０６は、吐出口６１２に隣接する覆い６０４の完全に内側に配置される。従って、覆いは、吸入口６１０と吐出口６１２の両方を定め、調整装置本体６０６は、感知チャンバ３０２と吐出口６１２とを流体的に結合させる。

参照圧力又は事前設定の負荷を調節するために、調整装置本体６０６は、覆い６０４に対して調節される。この実施例では、調整装置本体６０６が、覆い６０４に対して、吐出口６１２に向かう方向に移動するように、調整装置本体６０６が、覆い６０４に対して、軸６１４に対して回転される。その結果、環壁６２６の上面６２８は、弁座３２２に向かって移動し、押出要素３６８は、充填チャンバ３３２内に延び、従って、圧力センサ３５６に小さな力を与え得る。固定部材６３０（例えば、固定ナット）は、覆い６０４に対する調整装置本体６０６の調節された位置を保持又は維持する。

幾つかの装置、方法、及び製造物品が、本明細書に記載されているけれども、本特許の波及範囲は、これらに限定されない。反対に、本特許は、文字通り、又は、均等論下の付属の請求項の範囲内に完全にある、全ての実施形態に及ぶ。

Claims (23)

1. 感知チャンバと、調整装置本体中の第１流れ通路を介して前記感知チャンバと流体的に連通する、流体調整装置の流体流れ経路の吐出口とを定める、調整装置本体と、
   前記流体流れ経路の吸入口と、前記流体調整装置の前記流体流れ経路に対して実質的に密閉される、前記感知チャンバと前記吸入口との間に配置された充填チャンバとを定める、前記調整装置本体に結合される覆いと、
   前記吸入口と前記感知チャンバとを流体的に結合させる第２流れ通路を定める、前記吸入口と前記感知チャンバとの間に配置された圧力センサと
   を含む、直列型背圧調整装置。
2. 前記第２流れ通路が、前記吸入口及び前記吐出口に同軸に整列される、請求項１に記載の背圧調整装置。
3. 前記圧力センサが、胴部材を含み、前記胴部材が、前記第２流れ通路を定めるために、前記胴部材の第１末端と前記胴部材の第２末端との間に形成される開口部を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
4. 前記胴部材が、第１末端と第２末端とを有し、前記第１末端が、感知チャンバにより収容され、前記第２末端が、前記吸入口と前記充填チャンバとの間で前記覆いの縮小直径部分内に収容される、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
5. 前記第１末端が、前記感知チャンバと前記充填チャンバとの間の密閉を与えるための１つ以上の封止材を含み、前記第２末端が、前記吸入口と前記充填チャンバとの間の密閉を与えるための１つ以上の封止材を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
6. 前記流体流れ経路の穴を定めるために、前記調整装置本体内で前記感知チャンバと前記吐出口との間に配置される弁座を更に含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
7. 前記弁座の第１側が、前記感知チャンバと連通し、前記弁座の第２側が、前記吐出口と連通する、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
8. 流体が前記流体調整装置の流体流れ経路を通じて流れ得るように、前記流れ制御部材が前記弁座から離れる開き位置と、流体が前記流体調整装置の前記流体流れ経路を通じて流れるのを制限する又は妨げるように、前記流れ制御部材が前記弁座と密閉嵌合する閉じ位置との間を移動する、前記圧力センサに動作可能なように結合される流れ制御部材を更に含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
9. 前記圧力センサを前記弁座に向けて押しやるために前記充填チャンバ内に配置される第１押出要素を更に含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
10. 前記流れ制御部材を前記弁座に向けて押しやるために、前記制御部材とばね座誘導部との間に配置された第２押出要素を更に含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
11. 前記制御部材が、保持具を介して前記圧力センサに結合される、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
12. 前記保持具が、前記保持具を前記圧力センサに結合する際、前記圧力センサの前記第２流れ通路と前記感知チャンバとを流体的に結合させる開口部を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
13. 前記充填チャンバが、前記流体調整装置の前記流体流れ経路と軸方向に整列される、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
14. 吸入口と吐出口との間に流体流れ通路を定める本体と、
    前記吸入口と前記吐出口との間の前記本体内に形成され、前記流体流れ通路と整列される充填チャンバと、
    前記流体流れ通路内に配置され、前記吸入口と前記吐出口とを流体的に結合させる開口部を有し、前記充填チャンバ内に少なくとも部分的に延び、前記吸入口と前記充填チャンバとの間の流体の流れを妨げるための、前記充填チャンバの第１末端に隣接して配置される第１封止材と、前記充填チャンバと前記吐出口との間の流体の流れを妨げるための、前記充填チャンバの第２末端に隣接して配置される第２封止材とを有する、圧力センサと
    を含む、直列型背圧調整装置。
15. 前記本体が、前記吐出口と前記充填チャンバとの間に感知チャンバを更に定め、前記第２封止材が、前記感知チャンバと前記充填チャンバとの間の流体の流れを妨げる、請求項１４に記載の流体調整装置。
16. 前記圧力センサが、前記感知チャンバと連通する前記圧力センサの圧力感知領域により感知される圧力に基づいて、前記流体流れ通路内の第１位置と第２位置との間で移動可能である、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
17. 前記感知チャンバと前記吐出口との間の流体流れを制御するために、前記流体流れ通路内に配置される弁座に対して前記圧力センサを移動させる、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
18. 前記圧力センサが、保持具を介して前記圧力センサに結合される流れ制御部材を更に含み、前記感知チャンバ内の流体圧力に基づいて、前記感知チャンバと前記吐出口との間の前記通路を通り抜ける流体流れを制御するために、前記圧力センサが、前記弁座に対して前記流れ制御部材を移動させる、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
19. 前記保持具が、前記圧力センサの前記圧力感知領域を少なくとも部分的に定める、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
20. 前記保持具が、前記感知チャンバと、前記圧力センサの前記開口部の吐出口に隣接する保持チャンバとを流体的に結合させる穴を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
21. 前記本体が、覆いに結合される調整装置本体を含み、前記覆いが、前記吸入口を定め、前記調整装置本体が、前記吐出部を定める、先行する請求項のいずれか１項に記載の背圧調整装置。
22. 直列型背圧調整装置であって、前記調整装置が、吸入口と吐出口との間に流体流れ通路を定めるための本体を有し、
    吸入口と吐出口との間の前記調整装置の流体流れ通路内の流体流れを制御する手段と、前記調整装置の前記流体流れ通路並びに前記吸入口及び前記吐出口は、軸方向に整列されており、
    前記吸入口と前記吐出口との間に配置され、前記流体流れ通路を部分的に定めて前記吸入口と前記吐出口とを流体的に結合させる開口部を有する、感知チャンバ内の流体の圧力を感知する手段と、
    前記吸入口と前記吐出口との間の前記流体流れ通路と整列され、前記感知手段の少なくとも一部を取り囲む、前記圧力感知手段に充填する手段と、
    前記流体流れ通路から前記充填手段を密閉する手段と
    を含む、直列型背圧調整装置。
23. 前記流体流れ制御手段を、前記圧力感知手段に結合させる手段を更に含む、請求項２２に記載の背圧調整装置。

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