JP2003517542A - ガスカートリッジ駆動隔離弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 そこを通る通路（１４、２１４）を与える弁体（１２、１２６、２１２）と、弁体内部に置かれ、通路を通る流れを認める弁開放位置と、通路に関して流れを遮断する関係にある弁閉止位置との間を移動可能な孔開きゲートメンバ（１８、２２４）を有する隔離ゲート弁（１０、１０ａ、１０ｂ、１２４、１４６、２１０）が与えられる。起動時、ゲートメンバを約０．２〜０．３３インチ／ｍｓｅｃの速度で移動させる高圧の亜音速ガス推進力を発生するガス発生カートリッジユニット（２２、２２ａ、２２ｂ、２２２）を含む弁アクチュエータ（２０、１３０、２２０）が与えられる。好ましくは、アクチュエータは、ピストン（７２、７２ａ、７２ｂ、２７２）およびゲートメンバ（１８、２２４）と接続するピストンロッド（７１、７１ａ、７１ｂ、２７１）を持ったピストン（７２、７２ａ、７２ｂ、２７２）を有するピストンハウジング（５６、５６ａ、５６ｂ、２５６）を含む。弁開放位置において、ピストン（７２、７２ａ、７２ｂ、２７２）はカートリッジユニット（２２、２２ａ、２２ｂ、２２２）に隣接し、カートリッジユニット（２２、２２ａ、２２ｂ、２２２）からの加圧ガスをピストン（７２、７２ａ、７２ｂ、２７２）を移動させ、それにより弁（１０、１０ａ、１０ｂ、１２４、１４６、２１０）を閉止するように配置されている。ゲートメンバ（１８、２２４）との関連で、ゲートメンバが完全に駆動された位置に接近した際に、予め設定された、制御された減速作用をする緩衝ユニット（９９、２９９）が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連出願 本出願は、各々ガスカートリッジ駆動隔離弁の名称の１９９８年８月１３日に
受理された米国特許出願番号０９／１３３，５７３号の継続出願である１９９９
年７月２日に出願された米国特許出願番号０９／１３３，５７３号の一部継続出
願である。

【０００２】 ［発明の背景］発明の分野 本発明は、突発故障を防止するため、素早く弁が起動することが必要となる危
険な状況や異常を経験する可能性がある化学プロセス等に関連して商業的に使用
される改善されたゲート弁装置に関する。より具体的には、本発明は、弁のメン
バを素早くかつ滑らかに移動させるために、亜音速の流速のガス推進力を発生す
るゲート弁装置作動用のアクチュエータが与えられたゲート弁装置に関する。弁
メンバに関連してゲート弁を減速する構造物もまた与えられている。

【０００３】 ［従来の技術］ 危険な状況の発生時、反応装置を素早く停止させるために、化学反応装置には
隔離型のゲート弁が以前から与えられている。一般にそのようなゲート弁は、そ
こを通る通路を与える弁体を含み、弁体内には移動可能で、孔開きのゲートメン
バが存在し、ゲートメンバは通常、弁を通る流れを許す弁開放位置に位置してい
る。危険な状況が感知された場合、弁メンバは流れを遮断する弁閉止位置に移動
する。

【０００４】 従来のゲート弁に関連するアクチュエータは、例えばモータまたはソレノイド
により作動する機械的リンケージを含む。しかし、いくつかの例においては、従
来のアクチュエータが炎の伝播を阻止するのに十分な速さでゲート弁を作動させ
ることができず、ゲートを通して炎が実際に通過し、爆発や他の重大な故障が発
生していた。さらに、ある状況において、ゲート弁アセンブリを作動させるモー
タでの電気スパークの発生の可能性を防止することが望ましい。

【０００５】 １９６７年１２月１９日の米国特許番号３，３５８，９６１号は、流体流動系
での圧力放出用の別の種類のゲート弁を提示している。この例においては、弁体
を通常の閉止位置から完全に開放された位置へ著しく加速して移動させるために
、超音速の衝撃波を生じる爆発性の装荷燃料によって摺動式の弁を作動させる。
シャッタ型の弁は、限られた大きさの弁アセンブリを含む比較的小型のオリフィ
ス用途にのみ有用である。弁体、関連するシャッタ板、およびピストンアセンブ
リは、爆発デバイスの起動により発生した衝撃波、または弁閉止時にシャッタ板
とハウジングアセンブリが衝突することによる慣性の結果として、弁コンポーネ
ントが損傷しないように十分に小型であることが必要とされる。

【０００６】 従って、従来の弁アクチュエータの問題を防止する改善されたゲート弁アセン
ブリに関する技術、および対応するゲート弁の駆動方法に対する需要が存在する
。

【０００７】発明の概要 本発明は最も有用な、一般に起動時に通路を閉止するように、または通路を開
放するように機能する種類のゲート弁である。一般に、ゲートの移動に応じて閉
止し、または開放するゲート弁の開口部は、実質的に通路の断面と同一の大きさ
である。例えば、通路が８インチのパイプで定義されている場合、ゲート弁の開
口部の直径もまた８インチである。

【０００８】 本発明は、開口部が２インチのものから２４インチ以上のものまでの幅広い大
きさのゲート弁に特に有用な改善されたゲート弁アセンブリを提供する。隔離弁
は直径６インチ以上のパイプを含む、より大きなものへの適用に特に有用である
。

【０００９】 従来のゲート弁と共通して、本発明のゲート弁アセンブリは、そこを通る通路
を与える弁体と、前記通路と近接し、弁メンバの開口部が弁通路と一致した状態
の弁開放位置からゲートメンバの開口部と通路が一致していない状態の弁閉止位
置へと移動可能な孔開きゲートメンバを含んだゲートユニットとを含む。本発明
の改善されたアクチュエータは、ゲートメンバを予め設定され、制御された加速
で位置間、すなわち、弁閉止位置から開放位置、または弁開放位置から閉止位置
へと素早く移動させるように機能し、ゲートメンバが開放位置または閉止位置に
近づくと予め設定された方法で、減速するように制御するコンポーネントを有す
る。必要時にゲート弁を選択的に開放し、または閉止するために加圧ガスによる
超音速推進力を発生させるガス発生カートリッジが与えられている。ゲートメン
バはその移動に関して、より大きなパイプに関する時間がより長くなるような関
係で好ましい範囲内で、ゲート弁の大きさに依存して、０．２〜０．３３インチ
／ｍｓｅｃの速度でそのような加圧ガスに対して応答する。弁の閉止が著しく速
いと、ゲート弁がハウジングと衝突することにより、弁コンポーネントの損傷を
引き起こす可能性があり、弁の閉止が遅いと、炎の前線や爆発性ガスの発生が発
生源から非防護区域へと伝播するのを防止できない。

【００１０】 好ましい形態において、アクチュエータは、筒状のハウジングと、ピストンと
ガスメンバの間で結合している細長いピストンロッドを持ったハウジング内を移
動可能なピストンを含む。ガス発生カートリッジは、ピストンとカートリッジの
間に伸縮可能で加圧されたガス受け取りチャンバを定義する位置で筒状ハウジン
グと結合している。ガス発生カートリッジユニットは、加圧ガスの超音速の推進
力をハウジング内に、ロッドから離れたピストンの面に向かって導き、それによ
りハウジング内でピストンを移動させ、対応するゲートメンバを移動させる。

【００１１】 好ましいガス発生カートリッジユニットは、開口部を有し、ハウジングと横断
関係または直線関係に配置された細長いカートリッジ本体の形状であり、カート
リッジは、チャンバ内に流入する約マッハ１を超えない速度の加圧燃焼ガス生成
物を発生させるために、制御された割合で着火燃焼させるある量の着火性の固体
推進剤を有する。適切な着火装置と電線構造物がチャンバから伸びており、推進
剤に着火するため推進剤と機能的に結合している。特定の用途に関する必要によ
り、単一のまたは複数のガス発生カートリッジユニットのいずれかを使用してよ
い。

【００１２】 ゲート弁が閉止位置に到達した際に、制御された減速を与えて、それにより弁
の衝突を防止し、弁体自身により弁用ハウジングに導かれる不都合な衝撃波から
防護するため、緩衝ユニットが、ゲート弁とかみ合う位置で、弁と関連付けられ
ている。直径８インチ以下のパイプで使用することを意図した本発明のゲート弁
アセンブリの場合、緩衝ユニットは予め設定した緩衝特性の弾性メンバでよい。
直径１０インチ以上のパイプで使用するゲート弁装置では、好ましい緩衝ユニッ
トは、ハニカムセル状の構造物で、構造物にかかった力をセルの軸方向に受け、
その力により収縮するように制御されている。

【００１３】 本発明による隔離ゲート弁は、高価であることなく、安全で、すばやく弁を起
動させ、しかも従来技術のアクチュエータのように時に危険な性質であったりす
ることがないことが明らかになった。

【００１４】好ましい態様の詳細な説明 図面、特に図１〜４を参照すると、本発明によるゲート弁アセンブリの一形態
が、これら図面において数字１０で示されている。弁アセンブリ１０は、そこを
通る流れの通路１４を与える弁体１２と、弁体のハウジング１２内のゲートユニ
ット１６を広く含み、ユニット１６は移動可能な、孔開きの板状ゲートメンバ１
８を有する。アクチュエータ２０もまた、アセンブリ１０の一部を形成しており
、ガス発生カートリッジまたはユニット２２を含む。

【００１５】 より詳細には、弁体１２は、各々比較的大きな円形の開口部２９を有し、協同
して垂直の内部チャンバ２８を定義する１組の間隔を置いて配置された垂直の長
方形のスタッド干渉板２４、２６を含む。板２４、２６は各々その内側面に固定
された鋼製ライナ３０、３２（好ましくは１０ゲージ鋼）を有する。板２４、２
６は側壁３７へと伸びる辺縁結合器３４を用いて互いに結合されている。加えて
、側壁３７、上部板３６および底部板３８は、接続具４０を介して板２４、２６
の上部および下部エンドないし側壁３７に取り付けられている。１組の環状フラ
ンジ４２、４４は図３、４の破線で示した配管フランジ４２ａ、４４ａと一致す
るように考案されている。ねじ切りスタッド４６が、各々の側で弁体１２にフラ
ンジ４２、４２ａ、４４、４４ａを接続するために作用する。フランジ４２、４
４は各々、最も内側に円形のシールリング４８、５０が与えられている（図３、
４）。

【００１６】 ゲートユニット１６は、チャンバ２８内に位置し、チャンバ内を上下に移動す
るように設計された細長い、垂直の金属製ゲートメンバ１８を含む。図示するよ
うに、板メンバ１８は、そこを貫通している板の開口部２９および通路１４と同
一の大きさの円形の開口部５２を有する。当業者にとって、ゲートメンバ１８は
、開口部５２が通路１４と一致している弁開放位置（図３）とゲートメンバ１８
が通路２８内を下方に移動し、開口部５２が通路１４と全く一致せず、それによ
り通路への流れが遮断される弁閉止位置（図４）の間を移動可能であるのが適当
である。

【００１７】 アクチュエータ２０は、垂直の穴５９および環状の上部固定具６０を持った基
台５８を有する垂直の筒状ピストンシリンダ５６を含む。基台５８はねじ６２を
介して板３６に固定されており、シリンダ５６の上部エンドの上にある上部固定
具６０は、長いシャンク接続具６４を用いて基台５８に取り付けられている。基
台５８には、穴５９と連絡している１組の従来のガス抜きマフラ６６がねじ止め
されている。上部固定具６０は、カートリッジユニット２２を受けるように考案
されたねじ切り穴６８を有している。シリンダ５６、基台５８および上部固定具
６０が協同して内部ピストンチャンバ７０を定義している。細長いピストンロッ
ド７１は、ゲートメンバ１８の上部エンドに固定され、穴５８内をチャンバ７０
へと伸びている。環状のピストン７２は、図示するように、ロッド７１の最上部
エンドに固定され、チャンバ７０内で摺動可能である。

【００１８】 ガス発生カートリッジまたはユニット２２は、固定具６０の穴６８にねじ止め
されており、図２に詳細に示されている。特に、カートリッジ２２は穴６８に受
けられるために外側にねじ山が与えられた筒状の出口部分を有し、および、内部
ねじ山７５、環状のねじ山を有する中間部品７６、中間の環状本体部品７８およ
び最後部の末端部品８０を有する。図示するように、中間部品７６は、部分７４
の後方エンドにねじ止めされており、ショルダ８４を与える。本体部品の前部エ
ンドは、ショルダ８２に隣接する相補ショルダ８４を有している。ねじ山を有す
る環状クランプ８６は、中間部品７６の近くで本体部品７８を固定するように作
用する。中間部品７８の後方エンドは図示するようにねじ山を有し、末端部品８
０の前部エンドを受ける。そのようにして、要素７４−８０が協同して、内部チ
ャンバ８８を定める細長い筒型のカートリッジ状の本体を定義していることがわ
かる。

【００１９】 外部にねじ山を有する細長い筒状の延長部分９２を持った筒状の推進剤本体９
０は、チャンバ８８内に受けられ、出口部分７４のねじ７５で固定されている。
。本体は、好ましくは顆粒状の無煙火薬である固形推進剤９４を含む。都合よく
、火薬は過塩素酸カリウム、ニトログリセリン、ニトロセルロースおよびチオシ
アン酸鉛の混合物よりなる従来の組成で、最低自己点火温度が約３２５°Ｆで、
米国運輸省（ＤＯＴ）の分類が１．４ｓであり、国連（ＵＮ）の分類が０３２３
である。無煙火薬は、以下に述べる弁アセンブリ１０を稼動させるための燃焼ガ
ス生成物を発生するのに適切である。延長部分９２の前部エンドは、市販の封止
板９６に取り付けられている。板９６は好ましくは、カートリッジユニット２２
の支給時および貯蔵時に、無煙火薬装荷燃料が大気に晒されるのを防止するため
、薄い環状のプラスチックまたは樹脂要素よりなる。

【００２０】 着火板９８は、推進剤９４に接触して本体９０の内部に位置する。板は好まし
くは、主に塩素酸カリウムよりなる着火組成物で構成されている。２組の着火用
電線１００、１０２は板９８と機能的に接続されており、図示するように、カー
トリッジ本体から後方に伸びている。内部ライナ１０６を有する筒状の電線ガイ
ド１０４は、本体９０の後部エンドにねじ止めされている。組になった着火用電
線は各々、板９８の後部面と接続する２つの金属製のブリッジ電線要素よりなる
。この好ましい態様は、改修部品用のデザインである。なお、新規設置用のデザ
インはわずかに異なっていてもよい。

【００２１】 図面の図１、３および４を参照すると、広義の緩衝ユニット９９は、摺動可能
なゲートメンバと直接直線上に配置され、ゲートメンバの下部端と直接かみ合う
ような配置で、底部板３８に保持されている。図１に示し、図２により詳細に示
す緩衝ユニットの態様は、多数の六角形セルの縦軸がゲートメンバ１８の摺動運
動の経路と並行関係に伸びるように配列されたハニカムセル状要素１０１よりな
る。好ましい態様において、セルは厚さ０．０１０インチのステンレス鋼３０４
で形成されている。個々のセルの１つの辺から対向する辺までの距離は約１／８
インチである。セル状要素１０１の高さおよび幅は、好ましくは各々１インチで
あり、長さは特定の大きさのゲート弁装置のゲートメンバの横断幅に依存する。
緩衝ユニット９９は、直径１０インチ以上の配管用のゲート弁装置に好ましく使
用される。

【００２２】 別の緩衝ユニット２９９を図面の図１０に示した。緩衝ユニット２９９は、高
さおよび幅が各々約１インチであることが望ましく、長さが特定のゲート弁装置
のゲートメンバ１８の横断寸法に等しいエラストマーのストリップを含む弾性要
素３０１よりなる。好ましい要素３０１は、約６０〜７０のショアＡ硬度を有す
るネオプレン製である。

【００２３】 好ましい種類のガス発生カートリッジまたはユニットの詳細は、引用すること
により本明細書の一部をなす米国特許番号５，７１８，２９４号に示されている
。

【００２４】 弁アセンブリ１０の使用時、ゲートメンバ１８は通常、弁メンバが上昇した位
置、すなわち開口部５２が通路１４と一致し、ピストン７２が上部固定具６０の
わずかに下方の最上部にある状態の図３に示す弁開放位置になっている。そのよ
うな配置時、シール４８、５０は流体が弁のチャンバ２８を通過するのを防止す
る。センサー（図示していない）により危険が検知された場合、板９８を起動す
るため、点火用電線１００、１０２に適切な電流が導かれる。これにより推進剤
９４に素早く着火し、高温の燃焼生成物が発生する。これは最初ピストン７２上
方の固定具６０内に圧力を生じさせる。その結果、ピストン７２は図４に示すよ
うに、シリンダ５６内を素早く下方に駆動され、板メンバ１５は開口部５２と通
路１４との連絡が完全に外れるまで同様に下方に移動し、それにより通路１４が
閉鎖され、さらなる流体の流入が防止される。

【００２５】 カートリッジまたはユニット２２は、その組成、燃焼速度および量がゲート弁
１８をその閉止位置方向に０．２〜０．３３インチ／ｍｓｅｃの速度で移動させ
るのに十分な体積の亜音速ガスを生成する関係にあるガス発生推進剤を有する。
別の方法で述べると、推進剤装荷量は、移動時のゲート弁の大きさ寸法当たりの
速度プロフィールが、ゲート弁が完全開放位置から完全閉止位置までゲート弁ア
センブリが取り付けられた配管のインチ直径当たり約３〜５ｍｓｅｃの速度で移
動するという基準に適合するような特性を有する。そのようにして、例えば、ゲ
ート弁装置が直径１０インチの配管での使用を意図した場合、ゲート弁メンバ１
８の閉止時間は３０ｍｓｅｃ以上５０ｍｓｅｃ未満である。

【００２６】 開放時のゲート弁メンバ１８の制御された加速は、ゲート弁メンバ１８がハウ
ジング内の要素に損傷を引き起こすのに十分な力で衝突することを防止し、弁開
口部１４が再び開放し得る程度で跳ね返ることを防止する。本発明のゲート弁装
置が爆発隔離設備で使用される例において、弁メンバ１８の再開放の防止は特に
重要である。ゲート弁装置が取り付けられた配管が爆発が発生し得る区域に通じ
ている場合、回避する必要がある有害事象は、弁が十分な速さで閉じなかったた
め、弁が閉止する前に炎や燃焼生成物が弁を通って進行すること、および弁があ
る程度再開放したために、完全閉止すべき弁を通じて炎や燃焼生成物の漏洩が起
こることを含む。

【００２７】 装置が取り付けられた配管の直径に依存した特定の大きさのゲート弁装置の緩
衝ユニット９９または２９９は、ゲート弁メンバ１８が完全閉止位置に到達した
際に、ゲート弁装置のハウジングに有害な衝突力が分配されることを防止するの
に寄与する。緩衝ユニット９９または２９９とゲート弁のかみ合いは、予め設定
された、制御された方法でゲート弁メンバの移動を減速し、それにより、閉止時
にゲート弁メンバ１８からハウジングに損傷を生じる衝撃力が移行するのを防止
し、また、開口部１４が再開放し得る程度にゲート弁要素がはねかえることを防
止する。

【００２８】 弾性を有する緩衝ユニット２９９の場合、ユニットはゲートメンバ１８の減速
を完全かつ素早く達成する特性を有しているが、ユニット２９９がそれほど弾性
が大きくないものであると、ゲート弁メンバ１８が１度または数回繰り返して跳
ね返り、完全閉止位置から離れてしまう傾向がある。緩衝ユニット２９９の製造
に使用する好ましいネオプレン材料は、約６０〜７０のショアＡ硬度を有し、ゲ
ート弁メンバ１８が閉止位置の方向に移動した際に、滑らかかつ実質的に跳ね返
りのない緩衝を与えることが明らかとなった。

【００２９】 直径１０インチ以上の配管での使用に設計されたゲート弁装置またはアセンブ
リ１０は、図１、１１および１２に示すハニカムセル状構造１０１が好ましく作
用する。構造１０１では、個々のセル１０３の軸が、閉止する際のゲート弁メン
バ１８の移動経路と平行関係に配置されている。ゲート弁メンバ１８とハニカム
構造の隣接する面とのかみ合いは、セルを制御された方法で積極的に収縮させ、
それによりゲート弁メンバ１８の制御された積極的な減速を与える。

【００３０】 図５は、上部固定具６０ａが、カートリッジユニット２２ａを受け、カートリ
ッジユニットをピストンロッド７１ａおよびその下にある弁ゲートメンバ（図示
していない）と実質的に直線軸上に垂直配置する点以外はアセンブリ１０と同一
である改善された弁アセンブリ１０ａを示す。そのように、固定具６０ａは、シ
リンダ５６ａ上にねじ山を有する最下部プラグ部分１０４を含む。プラグ１０４
は、カートリッジユニット２２ａのねじ山を持った延長部分９２ａを受ける内側
にねじ山を持った穴１０６を有する。金属製のカップ状のカバー１０８は、部分
１０４に固定されており、上部壁面に着火用電線１００ａ、１０２ａの通路用の
小さな開口部１１０を有する。容易に理解できるように、アセンブリ１０ａの動
作は、全ての点において、弁アセンブリ１０について記載したのと同一である。

【００３１】 図６は、別の態様の弁アセンブリ１０ｂを示す。この場合では、筒状の上部固
定具１１２はハウジング５６ｂの上部エンドに機能的に取り付けられている。外
側にねじ山を持つ筒状の取り付け部分１１６を有するヨーク結合器１１４は、固
定具１１２のねじ山を有する穴１１８の内部に受けられる。、結合器１１４は、
上記説明したように、各々上記の出口部分７４に相当する１組の分岐した筒状の
アーム１２０、１２２を含む。カートリッジ本体の残りの要素は、各々アーム１
２０、１２２に機能的に固定されており、言い換えると、切り替え部品７６ｂ、
中間部品７８ｂ、末端部品８０ｂは各々推進剤を受けるチャンバ８８ｂを形成す
る。同一の推進剤本体９０ｂは個々のチャンバ８８ｂ内部に置かれ、その延長部
分９２ｂは脚１２０、１２２の穴内部にねじ止めされている。

【００３２】 アセンブリ１０ｂの使用時、個々の本体９０ｂ内部の推進剤装荷燃料は、同時
に着火し、それによりこれら装荷燃料からの燃焼ガス生成物を、ヨーク結合器１
１４ｂを通じて下方に通過させ、ピストン７２ｂをハウジング５６ｂ内で下方に
駆動する。述べたように、これによってもちろん関連するゲートメンバも移動す
る。

【００３３】 図７は、図１に示したものと多くの点で類似する本発明の別の態様１２４を示
す。すなわち、弁１２４は、上記の弁体１２およびゲートユニット１６と同一の
弁体１２６およびゲートユニット１２８を含む。この場合において、アクチュエ
ータ１３０は、アクチュエータ２０と類似しているが、ゲート弁１２８と直線軸
上に配置されている。加えて、アクチュエータ１２８は、対応するねじ山を有す
るボスの内部で受けられる外部にねじ山を有するアダプタ１３２が取り付けられ
ている。細長い筒状のねじ山を有する延長部分１３６は、図示するようにアダプ
タ１３２の内部で受けられ、筒状のエンドフィッティング１４０、１４２を有す
る中空の金属製ハウジング１３８を保持している。アクチュエータ１３０に関連
する着火用電線１４４は、アダプタ１３２および延長部分１３６を通過してハウ
ジング１３８の閉じ込め部分へと伸びている。これらの電線はその後、要求させ
るセンサーおよび電源に適切に接続するため、固定具１４０、１４２を通過して
伸びている。図７の研究から容易に明らかになるように、アクチュエータ１３０
の残りの構造物、および全体の弁１２４は図１の対応する構造と同一であり、弁
の動作もまた実質的に同一である。しかし、ハウジング１３８の設備および関連
する保持構造物は、環境的汚染および／または劣化の防止のために、着火用電線
１４４が容器内に入れられており、弁の動作に安全上の方策が加えられている。

【００３４】 図８は、図７の単一のアクチュエータの代わりに１組の並列のアクチュエータ
１３０が作用する点以外は図７の弁１２６と同一の弁１４６を示す。ここでまた
、各々アクチュエータ１３０からの着火用電線対１４４を受ける適当な大きさの
ハウジング１４８を保持するために、ボス１３４、アダプタ１３２および延長部
分１３６が使用されている。図示するように、ハウジング１４８は、上記説明し
たように着火用電線が接続される筒状のエンドフィッティング１５０、１５２を
有する。他の全ての点において、弁１４０は弁１２６と一致する。

【００３５】 図９、１０に示すゲート弁アセンブリの好ましい形態は、数字２１０で表され
る。弁アセンブリ２１０は図１および図５に示す弁アセンブリ１０と同一または
類似の多くの要素を有する。特に、ゲート弁２１２は、図１〜４の弁アセンブリ
１０との関連で上記説明した弁体１２の要素と、同一であり、同じく作用し、同
じく動作する要素を有する。

【００３６】 アクチュエータ２２０は、ゲート弁として作用する板２２４に直接接続された
ピストンロッド２７１と結合した往復動可能なピストン２７２を収納するシリン
ダ２５６を形成する筒状のハウジングを含む。板２２４は、ゲート弁２１２の各
々フランジ２４２、２４４の直線上に配置された通路２２８、２２９の直径と同
一の直径の円形の開口部２１４を有する。

【００３７】 図１０に最も良く示されているように、アクチュエータ２１６は、シリンダー
２５６の環状の上部端に直接接続する上部取付具２６０を有する。取付具２６０
はシリンダ２５６の内部と連絡する不均整に形成された通路２６２を有し、上記
説明したカートリッジユニット２２と同一の構成のガスカートリッジユニット２
２２が取り付けられている。カートリッジユニット２２２の推進剤の組成は、上
記説明したように塩素酸カリウム、ニトログリセリン、ニトロセルロースおよび
チオシアン酸鉛の組み合わせであり、カートリッジユニット２２に関して上記説
明したのと同一の性質および仕様を有する。

【００３８】 推進剤の燃焼時、推進剤の構成要素の比率、その量および燃焼速度は相関して
おり、容積３２ｃｃの試験容器に推進剤の燃焼による高温の燃焼生成物を導入し
た際、測定された圧力は４，５００〜５，４００ｐｓｉｇである。さらに、カー
トリッジユニットからハウジング２５６に導かれた燃焼によるガス生成物の流速
が、亜音速、すなわちマッハ１を超えない状態を維持するように、推進剤の組成
とその燃焼速度を調節した。適切なガスカートリッジ起動装置は、ミズーリ州ブ
ルースプリングのＦｉｋｅ ｃｏｒｐｌａｔｉｏｎより番号０２−４１３４とし
て供給されている。

【００３９】 図９からは、取付具２６０に最も近接した初期位置のピストン２７２が、カー
トリッジユニット２２２の放出エンド２６３に直接面する関係にあることが観察
できる。さらに、取付具２６０に面するピストン２７２の面２７２ａ、および取
付具２６０の面２６０ａは、協同して加圧ガスを受ける伸張可能なチャンバ２８
０を定義する。

【００４０】 電気制御要素用のハウジング２８２は、好ましくはユニット２２２の一部を形
成する着火装置に電気的に接続された電気的な放出モジュールを含むカートリッ
ジユニットの外側エンドに取り付けられている。ゲート弁を通路の開放または閉
止のいずれかに起動する電気信号を受けると、電気抵抗による起動装置の電線に
電流が導かれ、そのようにして起動装置の装荷燃料に着火するのに十分な熱が発
生し、続いてカートリッジユニットの推進剤混合物に着火する。

【００４１】 本発明の隔離弁の好ましい態様において、ピストンおよびシリンダアセンブリ
は、筒状ハウジング２５６およびピストン２７２を構成し、ピストンは直径２、
３、４、６、８および１０インチの配管で使用する場合、直径３インチを有する
ピストンを用いることが好ましく、一方、直径１２、１４、１６、１８および２
４インチの配管を有する配管系で使用する隔離弁は、直径４インチのピストンと
閉じ込めハウジングを用いることが望ましい。各々メートル単位の同等の直径の
配管で使用するゲート弁装置においても実質的に同一の関係が保たれる。この点
において、ゲート弁装置は、ゲート弁２４、２２４が必要時に、配管系のオリフ
ィスを開放し、または閉止する作用をするのに適切な配置に移動するように製造
し、配置するのが適当である。そのように、２インチの例では、弁板は最低２イ
ンチ移動することが必要であり、一方２４インチの配管では最低２４インチ移動
することが必要である。他の配管の大きさに関して、弁板の対応する移動が要求
される。

【００４２】 例えば、図１および図１０を参照すると、本発明の各々のゲート弁装置は、装
置が使用される配管の直径に関係なく、ピストンの面と、カートリッジ２２また
は２２２の隣接するガス放出エンドとが間隔を置いて配置されるように製造する
。図１０に示す本発明の態様では、最低限約１／４インチであるこの間隔は、ガ
ス発生カートリッジ２２または２２２の出口オリフィスから放出されたガスが、
ピストンの隣接する面上に均一に拡散することを保証し、それによりピストンの
移動が開始、結果的にゲート弁メンバまたはゲート弁板１８または２２４が移動
する。例えば、ピストン２７２の初期位置がカートリッジ２２２の出口オリフィ
スに直接かみ合っていると、カートリッジから放出された燃焼ガス生成物がピス
トン２７２の面上に均一に拡散せず、ゲートメンバまたはゲート板２２４の移動
が要求されている前進的な制御させた加速とならない。そのため、本発明の全て
の態様では、カートリッジ２２または２２２とピストン７２または２７２の間に
間隔が与えられているのが確認できる。

【００４３】 ピストン７２または２７２の面と関連するカートリッジ２２または２２２の間
に与えられた間隔は、ガス発生カートリッジから隣接する面に対して放出された
加圧ガスを調節し、それによりカートリッジの起動直後ピストンに不都合な初期
力がかかるのを防止する作用をする。ゲート弁装置の大きさにより、カートリッ
ジとピストンの間隔を変えることで、ピストンおよびそれに接続するゲートメン
バの動作速度が、上記説明した要求されるパラメータ以内に維持されていること
を保証するために、ピストンおよびゲートメンバの加速に関して、要求される制
御を、密に、かつ好都合に行うことができることが明らかになっている。そのよ
うにして、カートリッジと隣接するピストンの面との間により大きな初期間隔が
必要とされる特定の用途においては、より長い全体長のシリンダを与えることに
容易に達成でき、ピストンの面とガス発生カートリッジの間の間隔を増加するた
めに、非稼動時のピストン位置において、カートリッジからより大きな間隔を置
いた関係でピストンを配置することができる。

【００４４】 例えば、２インチ配管用のゲート弁装置の場合、ピストンが２インチ移動でき
る長さのシリンダに、上記説明したように直径３インチのピストンを使用するこ
とが望ましく、ピストンとカートリッジ用ハウジングの初期間隔は約４インチで
あり、そのようにしてピストン上に加圧ガス調節区域を与えることが明らかにな
っている。３、４、６および８インチ配管用の大きさのガスカートリッジ駆動隔
離弁では、ピストンとガスカートリッジの間の間隔が最低限の１／４インチに加
えてさらに２インチの初期間隔が存在するのが適切であることが明らかになって
いる。１０、１２、１４および１６インチ配管用の大きさのガスカートリッジ駆
動隔離弁では、ピストンとガスカートリッジの間の初期間隔は最低限の１／４イ
ンチで十分であることが証明されている。２０インチ配管用の弁装置では、さら
に約２インチの初期間隔を置くことが適切であると決定された。

【００４５】 直径１２インチ以上の配管用の大きさの本発明のゲート弁装置で、例えば図６
または図８に示す２つのガス発生カートリッジ２２、２２２を用いることにより
最良の結果が得られた。

【００４６】 ６インチ配管系用の例示の隔離弁において、推進剤の装荷量は、圧力が約６０
０ｐｓｉｇから０ｐｓｉｇまで比較的に均一に減少しながら、ゲート弁板２２４
を完全に起動された位置まで約１８ｍｓｅｃで移動するように、直径３インチの
アクチュエータ２２０に燃焼ガス生成物が導かれるような組成であることが好ま
しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のゲート弁アセンブリの一形態を示す部分垂直断面図であり
、弁開放位置のゲート弁を実線で表し、弁閉止位置のゲート弁を破線で表してい
る。

【図２】 図１の弁アセンブリの一部を形成する好ましいガス発生カートリッ
ジユニットを詳細に示した拡大断面図である。

【図３】 図１の線３−３に沿って切断した垂直断面図であり、弁開放位置の
弁ゲートメンバを示している。

【図４】 図３と類似の垂直断面図であるが、弁閉止位置の弁ゲートメンバを
示している。

【図５】 ガス発生カートリッジユニットが、弁アセンブリゲートメンバの軸
の直線上配置された本発明の別の態様を示す、部品を取り去った状態の一部断面
の切断図である。

【図６】 １組のガス発生カートリッジユニットが用いられている本発明の別
の態様を示す、部品を取り去った状態の一部断面の切断図である。

【図７】 ガス発生カートリッジアセンブリユニット用の着火用電線の近くに
配置されたハウジング型の容器を用いた本発明の別の態様を示す一部断面の切断
図である。

【図８】 点火用電線の周囲にハウジング型の容器を有する１組のガス発生カ
ートリッジアセンブリを用いた本発明の別の態様を示す部分断面の切断図である
。

【図９】 本発明の隔離ゲート弁アセンブリの好ましい態様の正面図である。

【図１０】 図９の線１０−１０に沿って切り取った断面を矢印の方向から見
た垂直断面図である。

【図１１】 より大型のゲート弁装置に利用可能な、収縮可能なセル状緩衝要
素を含む緩衝ユニットの１種の側面切断図である。

【図１２】 図１１に示す緩衝ユニットの水平切断図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ Ｆターム(参考） 3H053 AA25 AA32 BC03 BD02 DA12 3H056 AA05 BB05 BB45 CA19 CB03 CC20 CD03 GG01 GG11 3H061 AA01 AA02 AA05 AA07 AA08 AA09 BB08 CC02 EC12 EC14 GG01 GG05 GG11 GG15 【要約の続き】 （２２、２２ａ、２２ｂ、２２２）からの加圧ガスをピ ストン（７２、７２ａ、７２ｂ、２７２）を移動させ、 それにより弁（１０、１０ａ、１０ｂ、１２４、１４ ６、２１０）を閉止するように配置されている。ゲート メンバ（１８、２２４）との関連で、ゲートメンバが完 全に駆動された位置に接近した際に、予め設定された、 制御された減速作用をする緩衝ユニット（９９、２９ ９）が与えられる。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 そこを通過する通路を与える弁体と、 前記通路に近接し、前記通路を通る流れを許す弁の開放位置と、前記通路に関
   して流れを遮断する位置である弁閉止位置との間で移動可能なゲートメンバと、
   前記ゲートメンバを前記位置の間で移動させるアクチュエータとを含み、前記ア
   クチュエータが細長い筒状のハウジングと、 前記ハウジングの縦方向に移動可能なピストンと、 前記ピストンおよび前記ゲートメンバと接続し、前記ピストンの動きに応じて
   前記ゲートメンバを前記弁開放位置と前記弁閉止位置の間で移動させるピストン
   ロッドと、 ガス放出エンドを有するガス発生カートリッジとを有し、 前記カートリッジが、前記ピストンと前記カートリッジの前記ガス放出エンド
   との間で伸張可能な加圧ガス受け取りチャンバを定義する位置で前記筒状ハウジ
   ングと接続しており、前記カートリッジが、前記チャンバに流入する約マッハ１
   を超えない速度の加圧された燃焼ガス生成物の流れを作るため、制御された割合
   で着火燃焼を行う着火性ガス発生用の装荷燃料が与えられており、 前記ピストンが、前記ガスカートリッジから前記チャンバに導かれたガスで加
   圧されることにより、前記カートリッジの前記排出エンドに近接しているが、間
   が置かれている初期位置から、作動後の位置に移動して、前記ゲートメンバを１
   の位置から他の位置に移動させるように配置されており、 前記ピストンの前記初期位置が、前記装荷燃料の着火により前記チャンバに最
   初に侵入した加圧ガスが、前記ピストン、それに接続する前記ロッドまたは前記
   ゲート弁に衝撃力を伝えてそれらが損傷するのを防止するのに十分な距離を前記
   カートリッジの排出エンドから置いた位置であり、 前記ガスが、前記ピストンを移動することが可能な推進力を生じ、それにより
   前記ゲートメンバが前記ピストンの初期位置から前記作動後の位置まで約０．２
   〜０．３３インチ／ｍｓｅｃの速度で移動させる隔離ゲート弁アセンブリ。
2. 【請求項２】 前記ピストンが、前記作動後の位置に接近した際に、前記ゲートメンバとかみ
   合うことにより、前記ゲートメンバに制御させた、予め設定された減速作用を行
   う緩衝ユニットが与えられている請求項１に記載のアセンブリ。
3. 【請求項３】 前記緩衝ユニットが、約６０〜７０のショアＡ硬度を有する弾性要素である請
   求項２に記載のアセンブリ。
4. 【請求項４】 前記緩衝ユニットが、そのセルの軸が前記ゲートメンバの移動経路と平行関係
   に配置されたハニカムセル状メンバであり、前記ゲートメンバが前記作動後の位
   置に移動した際に、前記セル状メンバが収縮し、前記ゲートメンバを減速させる
   請求項２に記載のアセンブリ。
5. 【請求項５】 前記カートリッジユニットが、細長い筒状のカートリッジ本体を含み、前記カ
   ートリッジ本体が前記ハウジングと横断関係に配置されている請求項１に記載の
   アセンブリ。
6. 【請求項６】 前記カートリッジが、細長いカートリッジ本体を含み、前記カートリッジ本体
   が前記ハウジングの実質的に直線上に配置されている請求項１に記載のアセンブ
   リ。
7. 【請求項７】 複数の前記ガス発生カートリッジユニットを含み、前記ユニットが全て前記チ
   ャンバと直接面して、連絡している請求項１に記載のアセンブリ。
8. 【請求項８】 前記カートリッジユニットが、細長いカートリッジ本体を含み、前記カートリ
   ッジ本体が前記ハウジングと横断関係に配置されている請求項１に記載のアセン
   ブリ。
9. 【請求項９】 前記カートリッジユニット用の制御デバイスが与えられており、前記制御デバ
   イスが、前記カートリッジユニットと直接関連して前記筒状ハウジングに取り付
   けられている請求項１に記載のアセンブリ。
10. 【請求項１０】 そこを通る通路を与える弁体と、 前記通路に近接し、前記通路を通る流れを許す弁開放位置と、前記通路に関し
    て流れを遮断する位置である弁閉止位置との間を移動可能なゲートメンバと、前
    記ゲートメンバを前記位置の間で移動させる改善されたアクチュエータとを有す
    る隔離ゲート弁を選択的に作動させる方法であって、 約マッハ１を超えない速度を有する加圧ガスの推進力を発生する工程と、 前記加圧ガスの推進力により前記ゲートメンバを約０．２〜０．３３インチ／
    ｍｓｅｃの速度で移動させる作用を引き起こす工程とを含む隔離ゲート弁を選択
    的に作動する方法。