Sub-sea pipeline system for valve

【発明の詳細な説明】 この発明は、海面下で利用するための、すなわち水または流体の中に沈下するための、球弁装置に関する。 詳述すれば、この発明は、海面下で使用するための、特に海面下の状態で気体または油などの流動媒体を導く海面下管路に連結するための、点検および保守のために分解できるようにすべきである、球弁装置に関する。

この発明の目的は、弁を連結した海面下管路系の中に水を浸透させることなしに、またはこの管路系から流体を漏出させることなしに、水の中に沈めたときに、弁の重要な部分すなわち本質的な部分の点検、分解検査、修繕、交換のための分解できる、球弁を提供することにある。 この発明によれば、かかる分解は、何らかの付加手段によつて外部の媒体から弁を覆うことなしに、すなわち弁を保護することなしに、達成できる。

この発明によれば、球弁は特に、必要な保守のために弁に接近することが困難な沖合で深い水の中で使用される。

現在まで、保守作業の際に、水を管路系の中に侵入させることなしに、または流体を管路系から漏出させることなしに、潜水状態で、点検、補修、交換のために重要な部分に接近できるような、締切弁または制御弁は、沖合の設備のためには利用できなかつた。 知られている解決は、保守を遂行するときに、全設備を海面まで持上げるか、または弁のまわりに密な隔室を建設するかだけである。 耐久性の点から見て、今日では、球弁は、これを流過する媒体の作用を受けたときに、極めて侵され易い。
多量の粒子を含む液体が弁を流過するときに、粒子は、
弁の外室の中に押入ろうとし、ここで弁の重要な部分、
パツキン、パツキン座、軸受などに沈積する。 これは、
しばしば、弁を作動するときに重要な要素を破損させ、
最悪の場合には、弁の可動部分をふさぐようにし、故に、弁は作動できなくなる。 管路系を清掃する際には、
管路および弁に押し通される掻取具が使用される。 この掻取具は、さび、塵などのばらの粒子を掻取り、これを前方に進ます。 これも、弁の外室の中に押入れられるかも知れず、これによつて、前述したと同じような望ましくない結果が生じる。 パツキンおよび座を通過する粒子もまた、浸食によつてこれらを破損させるかも知れず、
流動媒体は、腐食性を有するかも知れず、故に、弁の重要な要素を破損するかも知れない。

かくして、知られている球弁は、或る媒体に対するその作動安全性および寿命が著しく限定されるという性質を有し、これは、通常、特別の締切り作業および迂回路作業なしには、または弁を連結した管路の締切りなしには、分解検査をすることはできない。

前述した目的のための高価で複雑な解決が存するが、これもまた、これで何が遂行できるかという点について、
著しく制限される。 従来の技術に属するかかる高価で複雑な解決は、英国特許第1,216,989号、米国特許第2,66
3,538号および米国特許第4,175,577号の明細書に開示されている。

前記英国特許明細書は、流体制御弁に関し、例えば管路をからにする必要なしに、管路から弁を取外しできるようにするため、この弁は、実際にプラグコツクまたはいわゆる球弁のプラグを構成するスリーブの中に、後退できるように取付けられる。 相互締切要素が設けられていて、後退できる弁は、球弁が閉位置のときに限つて後退でき、後退できる弁の端部は、これを可能にするため、
スリーブの開端溝孔の中に収容される。 球弁が開かれたときに、後退できる弁の端部は、弁ハウジングの開口の中に嵌まる。

この従来技術の流体制御弁は、閉位置と開位置の間で運動できるようにケーシングに取付けた閉塞部材を包含し、閉位置において、前記部材は、ケーシングを通る開孔を閉塞し、開位置において、前記部材は、流体がケーシングの開孔を流過できるようにする。 ケーシングは、
中央のスリーブ部材の中に、後退できるように取付けられ、このスリーブ部材は、開位置と閉位置の間で前記ケーシングと共に運動するように、キヤニスタの中に、それ自体回転できるように取付けられ、開位置において、
スリーブの開口がキヤニスタを通る開孔と同じ高さに位置し、閉位置においては、スリーブがキヤニスタの開孔を閉塞する。 ケーシングは、スリーブが前記閉位置のときに限つて、前記スリーブから後退できる。 キヤニスタの開孔は、前記スリーブの上流端および下流端とそれぞれ連携するための、このキヤニスタの中に配置された２
つの座着リングを有し、前記スリーブの外面は、これが前記座着リングと連携する区域において少くとも、部分球形状を有する。 このすでに知られている弁は、構造的に複雑かつ高価であり、その作用的な規則正しさも、疑わしいと見られる。 これは、大きな制限を有し、極めて深い沖合での取付けに殆んど適しない。

米国特許第2,663,538号明細書は、陸地の管路の中の流体の流れを制御するための球弁に関する。 この特許明細書は、特に、閉じたときに、完全にまたは殆んど完全に液体を通さないものでなければならず、開いたときに、
できるだけ液圧損失を低減させるために、流体の流れのための比較的滑らかな通路を提供するものでなければならないような、比較的大きな容量の弁に関する。 この球弁において、ケーシングは、長手軸線に沿つて真直に配列された入口および出口を有し、前記出口を包囲する第１密閉面を有する座リングは、その中心が前記軸線から変位するように、前記ケーシングに配置され、前記ケーシングに、前記長手軸線と交差する横軸線を中心として回転する回転子が軸架され、前記回転子に配備されて第２密閉面を有する回転子リングは、回転子の１つの位置において、前記座リングにおける前記第１密閉面に接するに適する。 この知られている球弁は、明らかに、特別の対策を取ることなしに大きな深さのところで分解するには、適しない。

米国特許第4,175,577号明細書は、球を弁本体から取外しできるようにするための取外し可能の上方蓋板を備えた、球弁の設計に関する。 蓋板を取外ししたのちに、別個のカム工具が、部分的に全開位置から回転させられている球の開孔の中に配置され、カム工具で球を全開位置に戻り回転させると、座リングを押す隣接のばねが、球から後退位置へカム作動される。 次いで、座リング保持器が、後退位置に座リングを保持するために、作動される。 カム工具は、次ぎに、他の対向の座リングを後退位置にカム作動するに、同様の方法で利用される。 その後に、球は、所望に応じ交換または補修をするために、座リングと共に取外しできる。 この方法で、座リングおよびこれに取付けられたシールは、弁を取付けた流路から弁を取外すことなしに、取外しでき、元にもどすことができる。

このすでに知られている弁は、弁を連結した管路の中への包囲海水の侵入または、海底下の管路からの流動媒体（油およびガスまたはそのいずれか）の漏出を、点検、
分解検査、修繕および要素の交換のための弁の分解の際に避けるための、広大な準備なしでは、深いところで使用することはできない。

故に、この発明の目的は、弁を連結した海面下管路系の中へ海水が侵入できるようにすることなしに、或いは流動媒体を管路系から漏出させることなしに、弁の重要な要素の点検、分解検査、修繕、交換のために、沈下状態で分解できるような、特に深い海で採用できる、球弁装置を提供することにある。 これは、包囲媒体から何らかの付加手段によつて弁を蓋う必要なしに、または保護する必要なしに、構造的に簡単な球弁によつて、達成できる。 これに加えて、この発明による球弁は、簡単に組立ておよび分解でき、低廉に入手でき保守できる。

これらの目的は、特許請求の範囲に示されたようなすぐれた特色によつて、この発明による球弁によつて達成される。

この発明によれば、球弁の内部の重要な要素、例えば球、柄、パツキン、パツキン座、作動子、軸受などは、
弁を連結した管路に海水が侵入できるようにすることなしに、または流動媒体を包囲海水の中へ漏出させることなしに、弁を潜水させた状態で、点検でき、分解検査でき、修繕でき、取替えできる。 弁が開いた正規の作動状態において、前記のような内部の重要な要素は、密な障害物によつて、前記管路の中の流動媒体から分離され、
故に、流動媒体およびこれに含まれる汚物と粒子またはそのいずれかからの有害な影響から、有効に保護される。 故に、複雑で高価な保護手段を使用することなしに保守のために重要な要素に接近できるようにするという、この発明の目的の基となつた、すでに知られている球弁の環境と比べて、弁の重要な部分に対して、かなり改善された環境が得られる。 従つて、この発明は、海面下の利用または同様の利用範囲における球弁の寿命および作用の安全性に関して、かなりの技術的改良を提供する。

この発明によれば、内部のスリーブは、弁を通して案内され、すなわち弁ハウジングの第１開口から弁ハウジングの第２開口まで球を通して案内され、前記スリーブは、弁が開いているときに、弁を通る密な連続した通路を形成する。 弁球は２つに区分され、締付部分および柄と作動子は、上方球部材に設けられ、、内部のスリーブは、下方球部材に設けられる。 両球部材は、互に緩く連続され、集合した状態で、弁ハウジングおよびボンネツトに向つて取付けられ案内される球・柄装置を形成する。 弁が開かれているときに、柄および作動子と共に締付部分を備えている上方球部材は、弁ハウジングから垂直に後退することによつて取外しできるが、内部スリーブを備えた下方球部材は、弁ハウジングの中に残される。 この方法で弁を分解することによつて、弁の重要な要素は、点検、制御、分解検査、修繕および交換のために接近できるようになる。

詳述すれば、この発明による弁球集合体は、２つの軸線方向に後退できる内部スリーブを有し、これは、開弁のときに、弁ハウジングにおける案内部との係合のため、
外向きに押すことができ、これによつて、弁ハウジングの第１開口から球集合体を通つて弁ハウジングの第２開口に達する密な連続した通路を形成する。 内部スリーブはまた、内方に押すことができ、内方に押された位置において、弁を閉じて球集合体を回転させるときに、スリーブは、その案内部を離れて移動する。 望ましくは、開弁のときに前記の密な連通した通路の形成を可能にする内部スリーブを移動するための機構は、作動子によつて動かされ、主パツキン、主パツキン座、球集合体のための取付部などは、弁が開いた正規位置のときに、これらが、弁を通る前記の密な連続した通路の外側に位置し、
故に、弁を連結した管路の中の流動媒体の有害な作用から保護されるように、弁ハウジングの中に配置できる。
上方弁部材および下方弁部材は、柄軸線と同軸線の円筒形の案内部によつて、柄軸線に平行に走る平面の案内面または案内溝によつて、またはこれらのいずれかによつて、適当に結合でき、弁ハウジングのボンネツトおよび弁ハウジングそれ自身の中で、１つのユニツトとして、
軸線方向および半径方向に取付けでき案内できる。 主パツキンおよびこれに対する座のような重要な部分の、点検、分解検査、修繕、交換は、作業の中断なしに、管路からの漏出またはこれの中への漏入なしに、任意のときに達成できる。

この発明の望ましい実施例について、この発明の非限定的な実施例とその用途を示す図面を参照しながら、以下に詳述する。 この実施例は、「機械的に作動される」変型（第1-11図）と、「液圧的に作動される」変型（第12
-19図）との、２つの主な変型を含む。 ２つの主な変型のこれらの名称および設計の意味は、以下において説明する。

両変型において同様な機能を有する要素は、場合によつては同一の形状を有しない場合にも、図面および以下の説明において、同一の符号で示す。

この発明による弁は、蓋すなわちいわゆるボンネツト２
を備えた弁ハウジング１と、弁の移動締付要素を制御し包囲する弁蓋いとからなる。

弁の移動締付要素は、締付要素を作動するための作動子を備えた球集合体からなる。

球集合体は、上方球部材３を有し、これにおいて、柄は、弁ハウジングのボンネツト２の中に取付けられ、かつこれの中で案内される。 上方球部材３は、柄軸線に対して同軸線に配置される円筒形の制御部材５と、柄軸線７に平行に配置される案内面６とによつて、下方球部材４に連結される。 下方球部材４は、その下端において、
弁ハウジング１の中に取付けられ、かつこれの中で案内される。

上方球部材３および下方球部材４は、一緒になつて球・
柄装置を形成し、これは、弁ハウジング１およびボンネツト２の中でそれぞれ、軸線方向および半径方向に取付けられ案内される。 この球集合体は、柄軸線７を中心として回転でき、これは、手動で、或いは−図示のように−以下で球作動子８と称せられる作動子によつて、遂行できる。 図示の球作動子８は、液圧羽根回転子の形式のものであるが、他の知られている形式の作動子も、同じ作業を遂行する採用できる。 球作動子８のケーシングは、弁ハウジングのボンネツト２の固く固定され、その回転子は、キー連結９として図示されているように、球装置の上方球部材３に固く連結される。

同様の方法で、ハブ10は、上方球部材３の柄に固く固定される。 このハブ10はクランク11を備え、これは、ガジオン12と共に、球集合体の球作動子８の回転に対する、
旋回限定部材を形成する。 これは、後述する作動が遂行されるときの、前記弁ハウジング１に対する球集合体の正確な位置決めを確実に達成するに、必要である。

スリーブ13は、その内周によつて、下方球部材４の本体に対して案内され、またその外周を弁ハウジング１両側の開口に続く案内部28によって案内され、適当な装置によつて、それ自身の軸線に沿つて前方および後方に移動できる。 機械的に作動できる変型として前述した変型において、これらの運動は、機械的に遂行できる。 すなわち、ラツク14および２対の歯車15によつて遂行できる。
ここで、歯車15は、下方球部材４に取付けられ、前記スリーブ13の各側におけるラツク状部分16と係合する。 ラツク14の頂部は、ねじ17に係合するナツトとして形成される。 ねじ17は、上方球部材３および下方球部材４に対して、軸線方向および半径方向に取付けられ、さらに、
軸線方向に後退できるキー連結を介して、軸18に連結される。 軸18は、以下においてスリーブ作動子19と称せられる作動子における回転子に連結され、その外部ハウジングは、上方球部材３の柄に沿うハブ10に固く連結される。

スリーブ作動子19は、球集合体ケーシングに対して軸18
およびねじ17を回転さすに役立ち、これによつて、ねじ
17とラツク14のねじピツチを介して、ラツク14が柄軸線７の方向に上下に動く。 前述したように、この運動は、
歯車15を介してスリーブ13に伝達され、これによつて、
これらスリーブは、作動位置（第１図）に外向きにまたは後退位置（第５図）に内向きに、それらの軸線に沿つて前後に移動する。 事態を明らかにするため、スリーブ
13、歯車15、ラツク14およびねじ17は、第９図および第
10図に、他の要素から後退しているとして図示される。

他の知られている形の機械的伝達要素、例えば揺動腕、
リンク、関節式クランク、チエーンとチエーン車なども、採用できるが、これら実施例についてここで詳細する必要は、ないと思われる。 この発明によつて設計された弁は、以下に詳述するようないくつかの利点を有する。

第1-3図には、正規の作動における開位置の弁が図示される。 スリーブ13は、それらの外方位置、作動位置に位置し、これによれば、パツキン23を介する下方球部材４
と弁ハウジング１における開口との間の、漏洩なしの連結が達成される。

故に、スリーブは、弁を通る連続した密な通路30を形成するに貢献し、この際に、流動媒体は、弁の重要な可動部分を配置すべき弁の他の空洞から、完全に隔離される。 弁の主パツキン25、パツキン座24、軸受、作動子などは、故に、前記管路における流動媒体の有害な影響から、有効に保護される。 この発明のこの特色によれば、
とりわけ、通路の外側に残つている弁の空洞が、適当な潤滑保全材料で満すことができ、これは、弁の重要な部分に対する環境を付加的に改善するに寄与し、故に、弁の最適な機能を確保する。

この発明の別の有利な特色によれば、弁の重要な要素の多くは、弁が正規の作動をしているときに、すなわち弁を連結した管路を締切る必要なしに、または管路系の中への若しくはこれから外部へのどのような種類の漏洩も生じさせることなしに、取外しでき、取替えできる。 これは、下方球部材４と緩く連結された上方球部材３を備える上述の球装置によつて、達成される。 上方球部材３
は、弁ハウジングのボンネツト３、弁蓋い20および作動子9,19と共に、弁の残りの要素から取外しでき、柄軸線７の方向に持上げできる。 この取外しのための手引きは、第10図および第11図に図示され、これにおいては明らかに、スリーブ13を備えた下方球部材４、ラツク14、
歯車15およびねじ17は、作動位置にとどまつて、弁ハウジング１を通る連続した密な通路を形成する。 ねじ17
は、軸線方向に負荷されたときに回転しないように自己締付けられ、キヤツプボルト21によつて、この状態で軸線方向に固定保持されなければならず、これによれば、
歯車機構14,15は、弁を連結した管路内の内圧によつて生じる、スリーブ13に作用するどのような可能な軸線方向の力にも、抵抗できる。 かくして、スリーブ13は、前述した取外し作業の際に漏洩を生じる、どのような偶然の変位にも抗するように、有効に固定できる。

内圧によつて生じる、スリーブ13に作用する軸線方向の力は、スリーブ13に段階29を設けることによつて解消または低減でき、これは、軸線方向の圧力成分を完全にまたは部分的に平衡させる。 第１図は、圧力の完全な平衡を与えるような、スリーブの設計を図示する。

すでに述べた分解の際に、弁の主パツキン25は、点検または交換のために接近できるようになる。 さらに、適当な設備によつて、座24は点検され清掃される。

閉じる際の弁の作動様式について、以下に簡単に説明する。

開位置（第１図）のときに、次のことが起る。 スリーブ作動子19が作動されて、スリーブ13が前述したように後退する。 スリーブ13は、下方球部材４の中に後退し、これによれば、スリーブは、球装置が回転を開始する以前に、弁ハウジングにおける座をさまたげなしに通過できる、第５図参照。 その後に、球作動子８が作動されて、
球装置が90度だけ回転させられ、弁を閉じるための主パツキン25が、前記弁ハウジング１におけるその座４にとどまる。 この状態は、第7-9図に図示される。

弁が開かれるときには、前述した継列が、逆の順序で行なわれる。

液圧的に作動される変型と前述した実施例は、スリーブ
13を作動する様式だけが、機械的に作動される変型と異なる。 第12-19図を参照しながら、この液圧的に作動される変型について、詳述する。 これら図で、球配備８および弁蓋い２は省略される。

スリーブ13を作動するための機構は、省略され、かくして、スリーブ13のおのおのは、環状ピストンとして形成され、これは、知られている方法で、流体圧力例えば加圧油の作用で、それ自身の軸線に沿つて前方および後方に動く。 この流体圧力は、上方球部材３および下方球部材４の中にそれぞれ配置される通路26および27を通つて、スリーブ13で作られた環状ピストンの各側に供給される。 故に、スリーブ13は、機械的に作動される弁変型におけるスリーブ作動子19に対向する部分と見なすことのできる、直線作動ピストン作動子の一体部分を形成する。

作動状態（第９図）において液圧的に作動される変型を分解する際に、締切弁22を備える開孔すなわち油通路2
6,27を設けたことによつて、流動媒体からの圧力の結果として、スリーブ13は、偶然に軸線方向変位することがないように押さえられる。 この締切弁22は、上方球部材が持上げられたときに自動的に締切りをするように、構成される。 これによつて、閉じ込められた油が、スリーブの移動を阻止する。

さらに、開閉順序、分解、点検、修繕などのすべての作動手続は、この発明の２つの主な変型において同一であり、故に、液体的に作動される弁の変型は、機械的に作動される弁の変型について前述したと同様の有利な特色を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図において、球は開位置にあるとして図示され、内部スリーブは作動位置にあるとして図示される。 第１図は、柄軸線を通る長手断面図である。 第２図は、前記通路の軸線を通る水平断面を備えた、弁蓋いを除去した水平図である。 第３図は、柄軸線を通る横断面図である。 第４図は、側面図で示した、作動位置の内部スリーブを表わす。 第５図は、第１図に対応する断面図で、開位置の球および後退位置のスリーブを表わす。 第６図から第９図において、球は閉位置に位置し、スリーブは後退位置に位置する。 第６図は、第１図に対応する断面図である。 第７図は、第２図に対応する水平図および断面図である。 第８図は、第３図に対応する断面図である。 第９図は、第４図に対応する図である。 第10図および第11図において、弁蓋い、弁ハウジングボンネツトおよび作動子を備えた上方球部材は、取外されているが、スリーブおよび下方球部材は、作動位置に位置する。 第10図は、第１図に対応する断面図である。 第11図は、第２図に対応する断面図である。 前述したように、
第１図から第11図は、この発明の機械的に作動される変型に関し、他方において、以下の第12図から第19図は、
液圧的に作動される変型に関する。 第12図から第14図において、球は開位置に位置し、スリーブは作動位置に位置する。 第12図は、柄軸線を通る長手断面図である。 第
13図は、通路軸線を通る水平断面図である。 第14図は、
柄軸線を通る横断面図である。 第15図および第16図において、球は開位置に位置し、スリーブは後退位置に位置する。 第15図は、柄軸線を通る長手断面図である。 第16
図は、通路軸線を通る水平断面図である。 第17図および第18図において、球は閉位置に位置し、スリーブは後退位置に位置する。 第17図は、柄軸線を通る長手断面図である。 第18図は、通路軸線を通る水平断面図である。 第
19図は、柄軸線を通る横断面図を表わし、ここにおいて、断面は、柄および球の外側に位置し、弁蓋い、弁ハウジングボンネツトおよび作動子を備えた上方球部材は、取外され、スリーブを備えた下方球部材は、作動位置に位置する。 図面において、１は弁ハウジング、２は弁ハウジングのボンネツト、３は上方球部材、４は下方球部材、５は制御部材、６は案内面、８は球作動子、13はスリーブ、14
はラツク、15は歯車、16はラツク状部分、17はねじ、18
は軸、19はスリーブ作動子、22は締切弁、26と27は通路を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−80632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−47934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−13727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−16923（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−101204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−65302（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−98174（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−196771（ＪＰ，Ｕ)