JP2004506157A - 過剰流量弁 - Google Patents

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Abstract

例えば、給油所の燃料ポンプに使用するための自動作動弁は、内部に弁座(22)が形成されている流路(20)を規定している弁本体(10)を有しており、該弁本体は、流路(20)の周りに弱化ゾーン(16)を有し、弁本体への衝撃が弱化ゾーンで弁本体を破壊し得るようになっている。弁部材(30)は、流路(20)の内部で移動可能に設置されており、且つ弁を閉じるために弁座(22)と係合できるようになっている。閉鎖機構は、弁本体(10)が弱化ゾーンで破壊されると、弁部材(30)をその閉鎖位置へ移動させる働きをする。更に、弁部材(30)は、流路(20)を通る液体の過剰流量に応答して、その閉鎖位置に移動するように構成されている。

Description

【0001】
本発明は、自動作動弁であって、該弁が大きな衝撃を受けると、該弁を通っている流路を閉鎖するように構成されたものに関する。特に、しかしながら限定的な趣旨ではなく、本発明は、給油所での液体燃料を注入するポンプを支持基台上に設置する場合に関して使用する弁に関する。
【0002】
ガソリンやディーゼル燃料を自動車のタンク内に注入するための燃料ポンプは、一般に、自動車給油所における基台や台座上に設置された独立のユニットから構成されており、該ポンプは、地下貯蔵タンクに管路によって接続されており、作動時に該地下貯蔵タンクから燃料を汲み上げるものである。燃料ポンプの中には、単に吸引力によって作動するものがあり、そのようなポンプが作動中には常時、地下タンクからポンプにかけてのパイプ内には大気圧よりも低い圧力が存在している。別の構成を有するものとして、タンクからポンプにかけての管路内で燃料が圧力を受けている圧力付加システムを採用しているものがあり、ポンプへの均一な燃料輸送が確実に行われるようにしている。圧力付加システムは、通常、地下タンクからポンプにかけて比較的長い管路が存在している場合に採用されるものである。
【0003】
往々にして、自動車給油所内で走行する自動車が燃料ポンプに衝突し、ポンプをその基台や台座上の正規の位置からずらしてしまうことがある。大量の燃料漏れ(それは、圧力付加システムの場合に最も多く起き得るものである)を防ぐために、ポンプに燃料を供給する管路に剪断弁を基台や台座上のポンプの設置場所近傍に取り付けるのが通常の対処法である。そのような剪断弁の基本的な一例は米国特許第3489160号明細書に示されており、また相当に改良された形態が国際公開第96/17191号パンフレットに示されている。これら双方の従来の弁では、弁本体に弱化ゾーンが設けられており、もしポンプが横ずれを起こせば、弁が該弱化ゾーンの前後で剪断するようになる。その際、剪断弁内部に設けられた自動作動弁部材が、輸送管路を閉鎖して燃料の漏れを防ぐことになる。国際公開第96/17191号パンフレットにおける改良された弁では、該弁部材の作動は、比較的弱い脆弱リンクによって制御され、燃料ポンプをその正規の位置からずらすのには不十分であるが弁本体にその弱化ゾーン付近でひびを入れるのには十分な小さな衝撃でも、該脆弱リンクを壊して、それで弁を閉鎖させるようにしている。
【0004】
国際公開第96/17191号パンフレットにおける改良された弁は、給油所の設備の安全性を大幅に高めて周囲の被害を最小限にすることはできるが、それにも拘らず、燃料ポンプをその基台や台座に対して移動させず且つそれで弁の閉鎖を起こすような剪断弁の破壊は生じさせないが依然液体燃料が漏れ出るようにする損害が、依然として燃料ポンプに起き得るものである。例えばポンプが作動している時に、ポンプを給油ノズルに接続しているフレキシブルホースが損傷を受けたり、又は更にポンプから引きちぎられたりして、突然過剰な燃料を流出させることが起こり得る。更に、ポンプ機構自身の構成部品が故障して、それで過剰な燃料を流出させることも起こり得る。
【0005】
本発明の主要な目的は、上述した問題を解決しようとするものであり、それ故、弁であって、未解決であれば該弁の下流側で過剰な液体流出を生じさせるような問題が起こった時に該弁を通っている流路を閉鎖するように作動可能な弁を提供するものである。
【0006】
本発明によれば、弁が提供され、該弁は、内部に弁座が形成されている流路を規定する弁本体であって、流路の周りに弱化ゾーンを有し、衝撃により弱化ゾーンで破壊され得るようになっている弁本体と、弁座と係合可能で且つ該弁を開閉するように流路の内部で移動可能な弁部材と、弁本体が弱化ゾーンで破壊されると該弁を閉じるように弁部材を移動させる閉鎖手段とを有し、弁部材は、流路における過剰流量に応答して、その閉鎖位置に移動するように構成されている。
【0007】
以下、本発明の弁を、特に、給油所の液体燃料ポンプに使用するものとして更に説明する。しかしながら、本発明は、そのような使用に限定されるものとは解釈されるべきではなく、例えば、化学製造プラントにおけるような他の産業分野においても採用され得るものである。
【0008】
本発明の弁は、該弁への衝撃が弁本体をその弱化ゾーンのあたりで破損すると、弁本体を通っている流路を閉鎖するように自動的な方法で作動するものである。この点に関しては、該弁は、米国特許第3489160号公報又は国際公開第96/17191号パンフレットに説明されているものと同じように構成することができる。しかしながら、更に、弁部材は、弁における液体流量率(流速度)が所定値を越すと、弁本体を通っている流路を閉鎖するように閉鎖位置に移動するように構成されている。すなわち、もし燃料を流出させるがそれにも拘らず弁本体をその弱化ゾーンで破壊しないような或る問題が燃料ポンプに関して生じたときでも、該弁は閉鎖し、更なる液体の流出を防止することができる。
【0009】
過剰流量に応答しての弁部材のその閉鎖位置への移動は、多数の異なった方法で達成することができる。例えば、流量率モニター(インペラー等)を設け、その出力を、過剰流量率が生じると弁を閉鎖するように弁部材と結合したアクチュエータを制御するために用いることもできる。好適な構成としては、弁部材と該弁部材を流路に設置する関連構成部材とを適切に構成することで、過剰な液体流量率によって弁部材を直接閉鎖されるようにすることである。例えば、弁部材をその開放位置に付勢するスプリングが設けられ、また弁部材がその開放位置にあるとき弁部材が部分的に流路を遮り、その結果、弁部材を越えてその閉鎖移動の方向へ流れる流れが、上記スプリングの作用に対抗して弁を閉鎖しようとする力を弁部材に与えることになる。ある実施態様においては、弁部材と弁座とは、弁座に向かったり、離れたりする摺動移動をするように弁部材を設置したポペット弁の形状となっている。その場合、ポペット弁部材のヘッドを適切に構成することで、流量率が増大するに応じて、弁が閉鎖されるまでスプリングの作用に対抗して弁部材を徐々に移動するように増大する力を弁部材に与えることができる。
【0010】
そのように構成にするために、該閉鎖手段(弁本体が破損の際、弁部材の移動を行う)は、弁本体に対して外側で枢支され、且つ弁本体が破損すると解放されるレバーを含むものとすることができる。そのようなレバーは、流路の内部でカムに接続され、該カムは、レバーの回転運動でスプリングの作用に対抗して弁部材をその閉鎖位置に移動させるように構成することができる。
【0011】
摺動ポペット弁に代わり得る構成としては、閉鎖位置にあるときに弁座と協働するために流路内部において蝶番作動する弁部材を有したフラップ弁の形となっている弁があげられる。そのような弁部材は、該弁部材をその開放位置に付勢するためのスプリングと組み合わせて用いるべきである。また、弁が開放しているときに流路を部分的に遮る弁部材を有することによって、且つ弁部材を適切に構成することによって、流路を通って増大する流量は、弁部材に閉鎖力を与えることになり、弁が終局的に閉鎖するまでスプリングの作用に対抗して弁部材を移動することになる。
【0012】
ポペット弁を採用した構成では、弁本体の破損のときに弁部材をその閉鎖位置に移動させる閉鎖手段は、弁本体に対して外側で枢支され、弁本体の破損のときに解放されるレバーを含むようにすることができる。そのようなレバーは、流路の内部でフラップ弁部材に接続され、その閉鎖移動を行う。好都合なことには、弁部材を担持したアームは、レバーのものと同じ軸線周りで枢軸旋回移動するように設置される。この場合、スプリング付勢トグル機構は、レバーとアームとを互いに接続し、それによってトグル機構の中心を越えた位置を通ってレバーが移動することで、フラップ弁部材をその閉鎖位置に駆動することになる。そのようなトグル機構のスプリングは、更に、弁本体の破損に先だって、それ故レバーの解放に先だって、弁部材をその開放位置に付勢するよう働くこともでき、それによってアームは、トグル機構の該スプリングの作用に対抗して過剰流量の状態下で弁部材をその閉鎖位置に移動することができる。
【0013】
上述のいずれの場合にも、弁が開放しているが弁部材が過剰流量状態の下で自由に動ける第一の位置から、弁が閉鎖される第二の位置へ閉鎖手段のレバーを付勢する第二のスプリングを設けることができる。レバーは、もし弁本体がその弱化ゾーンで壊れれば、レバーを自由にする解放機構によって、通常、上記第一の位置に保持されている。そのような解放機構は、実質上、国際特公開第96/17191号パンフレットに説明されているようなものであってもよく、該解放機構では、脆弱リンクが弁本体の弱化ゾーンを跨いでおり、そのリンクは、弁本体がその弱化ゾーンで破損すると、壊れてレバーを自由にする。
【0014】
本発明の弁には、最初に述べた弁座に対する弱化ゾーンの他方側において流路内に第二の弁座を設け、その第二の弁座と協働するように設置された第二の弁部材を設けるようにしてもよい。そのような第二の弁部材と弁座は、弁を貫流する正常の予定された流れ方向に関連して、流れの無い状態下で、又は逆流の状態下で閉鎖するように構成された簡単な逆止弁を形成するようにしてもよい。これに代わり得るものとして、第二の弁座と弁部材は、最初に述べた弁座と弁部材と同様な構造と配置にすることができるが、最初に述べた弁座と弁部材に対して反対の方向で作用する。この場合、双方の弁は、弁本体がその弱化ゾーンの周辺で破損すると閉鎖されることになり、したがって、弁本体がその筐体を破壊するのに十分な衝撃を受けると、燃料ポンプからの燃料漏れを防ぎ、且つポンプに供給する管路からの燃料漏れを防ぐ。
【0015】
以下、単なる例示として、本発明のバルブの二つの具体的な実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
最初に図1から図4を参照すると、各々ボルト15によって嵌合フランジ13、14で互いに固定された第一と第二の本体部品11、12から組み立られた本体10を有する弁が示されている。部品11は、そのフランジ13に隣接した所に全周V字形溝16が形成されており、その結果、本体部品11、12の残り部分よりも大幅により強度が小さくなった弱化ゾーンが形成されている。それによって、本体10や、本体に接続されたパイプ加工品や他の構造部への衝撃は、該溝16の周辺で本体を破壊することになり、他の個所において他の損傷を起こすことはない。本体部品11、12の両自由端には各々搭載フランジ17、18が設けられていて、弁が従来のように管路に組みつけられるようになっている。
【0017】
流路20が本体10を貫いて形成されており、本体部品11には、その流路内部に、溝16の近くにおいて弁座21が設けられている。本体部品12には、流路内に、そのフランジ14の近くにおいて弁座22が設けられている。
【0018】
三脚台24が、本体部品11における流路20の内部に取り付けられ、止め輪25によって所定位置に保持されており、該三脚台は、本体部品12に最も近い一端に弁プレート28を担持している弁棒27が内部に摺動可能に嵌装されている中心ボス26を有している。スプリング29が、弁プレート28を弁座21と係合するように付勢する働きをしており、図面で示した矢印Dの方向への液体流によって持ち上げられない限り、弁を閉鎖状態に維持している。弁座21と協働するプレート28によって形成された弁は、このように一方向弁(即ち、逆止弁)を形成している。
【0019】
本体部品12には、部品12に軸承されると共に流路20から外に延びている軸32に枢支されたアーム31に関節結合された弁部材30から成るフラップ弁が設けられている。レバー34が、軸22の矩形部にナット33によって固定されていて、且つその自由端にピン35を担持している。スプリング36が軸32に巻かれており、図2から図4において反時計回り方向にレバー34を付勢するように配置されている。その方向へのレバーの移動は、V字形溝16の各側に本体部品11上に設けられた突出部38に緊定された脆弱リンク37によって規制されている。そのような脆弱リンク37は、ガラスの管や棒としたり、又は或る他の容易に壊れる素材製のものとしたりすることができる。更に、該リンク37には、図1に示されているように刻み目印や又は他の弱体化部分が設けられ、それで確実にリンクが容易に壊れるようにしている。
【0020】
本体部品12における流路内部には、制御プレート39が軸32に、共に回転するように取り付けられている。伸縮リンク40は、制御プレート39とアーム31とを互いに接続しており、制御プレート39とアーム31とが離間するように付勢するために圧縮スプリング41がリンク40の周りに設けられている。制御プレート39、アーム31、リンク40及びスプリング41の配列によってトグル機構を形成しており、該トグル機構は、プレート39が回転移動すると中心を越えるように動き、それによって制御プレート39の位置に応じて時計回り方向又は反時計回り方向のいずれかにアーム31を付勢する。調節ネジ42が、図2に示されているように、圧縮スプリング41の作用によるアーム31の反時計回り方向の回転移動を制限するために本体部品12に挿通されている。
【0021】
該弁の正規の設定状態は、図2に示すとおりである。ここで、流れは、矢印Dの方向において弁を通るように生じ得るもので、弁プレート28が、そのような流れが生じることができるようにするためにスプリング29の作用の下で持ち上がる。もし、本体部品11が溝16の領域で壊れることになる衝撃を弁本体10が受けると、脆弱リンク37が破損して、レバー34が図3に示すように反時計回り方向に移動できるようになる。この移動で、トグル機構の圧縮スプリング41が中心越えを起こし、その結果、アーム31がスプリング41によって時計回り方向に駆動され、図3に示すように、弁部材30がその閉鎖位置に移動させられる。もし、この時に、矢印Dの方向において弁を通る流れがあれば、その流れは遮断され、また同時に弁プレート28は本体部品11における一方向弁を閉じることになり、破損した本体部品11を通る液体の全ての流出を遮断する。
【0022】
もし、給油系におけるどこか他の個所での或る別の故障が、弁を通る矢印Dの方向に過剰流量率(流速度)を生じさせると、圧縮スプリング41によって与えられる力に対抗してアーム31の時計回り方向の枢軸旋回作用を起こすことで、弁部材30は、該流量率によって、図4に示されている位置に移動されることになる。このことで、弁を通る流路20は閉鎖されることになり、また一方向弁の弁プレート28も、図4に示すように、閉じることになる。
【0023】
図5から図7は、弁の第二の実施形態を示しており、該第二の実施形態は、一体型の弁本体44であって、弁本体の端面間の中央部にV字形溝45を形成したものから構成されており、その構成は、本体又は関連したパイプ加工品や他の構造部への衝撃が、溝45の領域での弁本体の破損につながるようになっている。弁本体の内部には、流路47があり、その外端部46には内部ネジが形成されていて、弁が管路に取り付けできるようになっている。溝45の各側において、該流路には各々の弁座48、49が設けられている。三脚台50、51が、ネジ切り端部46に隣接して流路内に設置されており、それら三脚台は所定位置に止め輪によって固定されている。各三脚台には、各弁棒54、55が内部で摺動可能に嵌装されている中心ボス52、53が設けられており、各弁棒は、対応するポペット弁部材56、57の形態で弁ヘッドを有している。実線で図5と図6に示すように、弁部材56をその対応する弁座48から離間するように付勢するために、スプリング58が弁棒54に組みつけられている。
【0024】
弁本体の外部では、上記のリンク37と同様なものを用いることができる脆弱リンク59が溝45を跨いでいる。一対のレバー60、61は、弁本体を貫通して流路20内に延びるように弁本体に軸支された各軸62、63に担持されている。該レバー60、61は、リンク59に当接するように屈曲した各々の端部64、65を有しており、各軸62、63は、流路の内部に設けられ且つレバーをリンク59に当接する適切な方向に付勢するように配置された対応するスプリング66、67を有している。流路内部では、各軸62、63は、各々の弁棒54、55におけるスロットを貫通して延びている各カム68、69を担持しており、それによってカムの回転移動は、対応する弁部材56、57を各々の弁座48、49と係合するその閉鎖位置へと移動させることになる。
【0025】
弁棒54のスロットは、その対応したカム68を収容して且つ弁部材56をその開放位置と閉鎖位置との間で移動させるように該カムの回転運動ができるようにするのにちょうど十分な軸方向長さを有している。これと対照的に、弁棒55のスロットの軸方向の長さは、大幅により大きくなっていて、弁棒55を担持しているボス53に向かって後方に延びている。これにより、対応する弁部材57がその弁座49に向かって、矢印Dの方向への弁を通る過剰流量率の作用の下で移動できるようにして、該弁部材57はスプリング58の作用に対抗して移動することになる。他方で、カム69の回転は、弁部材57に一番近いスロットの端と該カムとが内部係合することで、弁部材57をその弁座49に係合するように積極的に駆動することになる。
【0026】
図5から図7の弁は、一方向弁が設けられていない点を除いて、図1から図4のものと基本的に同じ態様で作動する。むしろ、図5から図7の弁に関しては、流路は、弁が破損すると両方の弁部材56、57がそれらの閉鎖位置にスプリング66、67によって移動することによって積極的に閉鎖されることになる。
【0027】
図8は、図5から図7の弁の簡略化された形態である。ここでは、弁部材56に対しては、カム式の閉鎖機構は一切設けられていない。むしろ、圧縮スプリング70が弁棒54に巻かれ、弁部材56を弁座48と係合されるその閉鎖位置に付勢しており、その結果、該弁は、図1から図4を参照して説明したものと同様に、単純な一方向弁として作動することになる。ポペット弁部材57は、その弁棒55、カム69、軸63及びレバー61と共に、全てが図5から図7を参照して上述したとおりであり、ここでは再び説明しないものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施形態に関する側面図である。
【図2】図1に記されたA−A線から視た場合の、図1の弁の概略断面図であり、正常な作動時における弁を示す。
【図3】図1に記されたA−A線から視た場合の、図1の弁の概略断面図であり、弁本体の破損によって閉鎖された場合における弁を示す。
【図4】図1に記されたA−A線から視た場合の、図1の弁の概略断面図であり、弁を通る過剰流量によって閉鎖された場合における弁を示す。
【図5】本発明の弁の第二の実施形態の概略断面図である。
【図6】図5とは90度異なる方角で視た場合の、本発明の弁の第二の実施形態の概略断面図である。
【図7】図5と6の弁における端面図である。
【図8】図5から図7の弁の簡略化された形態の概略断面図である。
【符号の説明】
10 弁本体
11 第一の本体部品
12 第二の本体部品
13,14 嵌合フランジ
15 ボルト
16 全周V字形溝
17,18 搭載フランジ
20 流路
21,22 弁座
24 三脚台
25 止め輪
26 中心ボス
27 弁棒
28 弁プレート
29 スプリング
30 弁部材
31 アーム
32 軸
33 ナット
34 レバー
35 ピン
36 スプリング
37 脆弱リンク
39 制御プレート
40 伸縮リンク
41 圧縮スプリング
42 調節ネジ
44 弁本体
45 V字形溝
46 ネジ切り端部
47 流路
48,49 弁座
50,51 三脚台
52,53 中心ボス
54,55 弁棒
56,57 弁部材
58 スプリング
59 脆弱リンク
60,61 レバー
62,63 軸
64,65 端部
66,67 スプリング
68,69 カム
70 圧縮スプリング

Claims (15)

  1. 弁であって、内部に弁座が形成されている流路を規定する弁本体であって、流路の周りに弱化ゾーンを有し、衝撃により弱化ゾーンで破壊され得るようになっている弁本体と、弁座と係合可能で且つ該弁を開閉するように流路の内部で移動可能な弁部材と、弁本体が弱化ゾーンで破壊されると該弁を閉じるように弁部材を移動させる閉鎖手段とを有し、弁部材は、流路における過剰流量に応答して、その閉鎖位置に移動するように構成されていることを特徴とする自動作動弁。
  2. 弁部材をその開放位置に付勢するスプリングが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の弁。
  3. 弁部材は、その開放位置にあるときは部分的に流路を塞ぎ、それにより、弁部材の閉鎖移動方向への弁部材を通り越す流れが、上記スプリングの作用に対抗して弁を閉鎖する方向の力を弁部材に与えることを特徴とする請求項2に記載の弁。
  4. 弁部材と弁座は、弁座に向かい、及び弁座から離れるべく摺動するように弁部材を設置しているポペット弁の形状をしていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の弁。
  5. 弁部材のための閉鎖手段は、弁本体に対して外側で枢支されたレバーを有しており、該レバーは、上記流路の内部でカムに接続されており、該カムは、レバーの枢軸旋回移動でスプリングの作用に対抗して弁部材をその閉鎖位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の弁。
  6. 弁は、閉鎖位置になっているときに弁座と協働する弁部材を有したフラップ弁の形状をしており、該弁部材は、弁本体に対して枢軸旋回移動するように流路の内部に設置されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の弁。
  7. 上記閉鎖手段は、弁部材に対して外側で枢支されたレバーを有しており、該レバーは、上記流路の内部で弁部材に接続されており、それにより、弁部材は、レバーの枢軸旋回移動でスプリングの作用に対抗してその閉鎖位置に移動されることを特徴とする請求項6に記載の弁。
  8. 弁部材は、流路の内部に設けられたアームに関節結合されており、該アームは、レバーの軸線と同じ軸線の周りで枢軸旋回移動するように設置されていることを特徴とする請求項7に記載の弁。
  9. 上記スプリングは、レバーとアームとを互いに接続するスプリング付勢トグル機構の一部分を包含し、それにより、トグル機構の中心越え位置を通るレバーの移動は、弁部材をその閉鎖位置に駆動するものであり、アームは、過剰流量の状態下でトグル機構のスプリングの作用に対抗して弁部材をその閉鎖位置に自由に移動させるようになっていることを特徴とする請求項8に記載の弁。
  10. 弁が閉鎖される第二の位置にレバーを付勢する第二のスプリングが設けられており、該レバーは、もし弁本体がその弱化ゾーンで壊れればレバーを自由にする解放機構によって、弁部材が自由にその開放位置と閉鎖位置との間で移動し得る第一の位置に保持されていることを特徴とする請求項5又は請求項7に記載の弁。
  11. 解放機構は、弱化ゾーンを跨ぐように弁本体上に設置された脆弱リンクを有しており、レバーは、その第一位置において脆弱リンクに当接しており、該リンクが破損するとのその第二の位置に移動するように解放されることを特徴とする請求項10に記載の弁。
  12. 脆弱リンクは、弱化ゾーンを跨ぐガラスの棒又は管から構成されており、該ゾーンの各側で弁本体に緊定されていることを特徴とする請求項11に記載の弁。
  13. 最初に記述の弁座に対する弱化ゾーンの他方側において流路内に第二の弁座が設けられており、且つ該第二の弁座と協働するように設置された第二の弁部材が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1つに記載の弁。
  14. 第二の弁部材は、第二の弁座に係合するようにスプリング付勢されており、それにより、弁を貫流する正常の流れ方向に関して、流れが無かったり、又は逆流の状態であったりしたときに閉鎖する逆止弁を形成することを特徴とする請求項13に記載の弁。
  15. 第二の弁座及び弁部材は、最初に記述の弁座及び弁部材と同じ構造になっていると共に同様に配置されているが、最初に記述の弁座と弁部材に対して反対方向に作用するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の弁。
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