JP2013522556A - 過剰温度のための安全装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガス圧によって加圧された容器のための安全装置に関する。ガスで加圧された容器のため、特にハイドロリックアキュームレーターのような液体と気体を利用した装置の駆動チャンバーのガス側の安全防護対策のための安全装置であって、特に容器３内の熱の影響によって上昇されたガス圧を低減するためのリリーフ装置２を具備する安全装置において、リリーフ装置２が推進力又は圧縮力の影響下で負荷される構成要素４であり、安全装置の熱の影響下におけるその構成要素の外側に近い空間への形状変化が、その環境の方向において容器３の内部から外側への流体輸送接続６が可能となるように生じることを特徴とする。

Description

本発明は加圧ガス容器のための安全装置であって、特に、例えばハイドロリックアキュームレーターのような液体と気体を利用した装置の、駆動空間のガス側の安全防護対策のための安全装置に関する。

特に、ハイドロリックアキュームレーターのような、加圧されたガスを充填している容器を備える装置の安全運転を確実とするため、起こりうる危険な外部影響、特に、これらの加圧ガス容器のすぐ近くの火災時に生じ、容器を損傷することにもつながる温度上昇を重要なものと捉えつつ、これらの装置の挿入部において生じ得る全てのリスクが考慮されなければならない。

独国特許出願公開第３２１９５２６号明細書は、液化ガスのための圧力容器、特に軽量の金属製圧力容器のための安全装置を開示しており、安全装置は本質的に可溶性ねじによって形成され、圧力容器のフランジにねじ込まれている。可溶性ねじは低い融点の金属合金を有し、金属合金は加圧された液化ガスのため、出口通路に配置されている。可溶性合金は、圧力容器の運転中における交互に生じる負荷の間、気密性を確実とする金属箔によって覆われている。

通常運転中、安全装置は、温度が定義できるよう流体に覆われた領域に配置されている。火事の際、液化ガスが気相へと遷移し、可溶性合金が加熱され、その結果外側との圧力均等化が生じ得るものと想定される。圧力容器の爆発は、このように避けられるが、圧力容器の近傍は、悪影響を与えられ、又は、急に表出する高温の液体可溶性合金によって危険にさらされる。

米国特許第６３６７４９９号明細書は、ガス圧力容器のリリーフ開口部に配置された圧力容器のための安全装置を開示しており、ガス圧力容器から外側へと流出開口部を開くためのエネルギー貯蓄機構を備え、流出開口部において軸線方向に配置されたピストン状の封止要素がある。封止要素は、可溶性材料の停止部に抗して加圧される。従って停止部は感熱性のリリーフ装置を構成する。熱作用下において、停止部の溶融材料は、封止要素が流出開口部を解放するため、安全装置から径方向に移動し得る。可溶性材料の径方向への移動は、公知の安全装置において安全性向上要素を構成している。

この先行技術に基いて、本発明の目的は、運転時に安全装置の近傍において危険とならず、簡潔な構成の加圧ガス容器のための安全装置を実現することにある。

この目的は、請求項１にその全体を記載した特徴を有する安全装置による本発明によって実現される。

本発明の重要な特徴は、感熱性の材料から形成されたリリーフ装置が安全装置の封止された空間に配置されており、開口部を呈するその封止された空間を通してリリーフ装置のいかなる材料も流れ得ないという点にある。

この設計構成は、リリーフ装置の溶融材料による安全装置近傍の危険性を防ぐ。更に、好適には、リリーフ装置は、推進力で付勢されて好適には座屈し又は膨張するため、原理的には、安全装置によって封止された流出開口部を解放するために、リリーフ装置の溶融は必要ではない。従って、軟化でも十分となる。リリーフ装置を包囲する空間の寸法は、まずリリーフ装置の座屈又は膨張を可能とする。しかしながら、本発明に係る安全装置は、高温雰囲気温度においてリリーフ装置が溶ける場合においても機能する。この場合において、前述した付勢及び関連する推進力によって、リリーフ装置は、容器の通常運転状態で封止された流出開口部を同様に解放する。この溶融は、特にリリーフ装置が低い融点のプラスチック材料で構成されるときに期待できる。セラミック材料又はバイメタルの形式であれ金属材料がリリーフ装置に使用されるなら、リリーフ装置のかなりの座屈又は膨張が、それに伴う付勢の結果としての流出開口部の解放と共に生じることが期待され得る。

リリーフ装置は、好適には流体輸送接続（流出開口部）を直接封止する構成要素によって付勢されるとうい意味で推進力を負荷されている。容器内のガスのみがリリーフ装置を加圧するため、リリーフ装置を付勢するいかなる付加的エネルギー貯蔵機構も必要としない。ドレン開口部を封止する構成要素は、ドレン開口部においてシール手段で固定された位置に保持されているため、ガスによって加圧されない非設置状態においても、安全装置は操作されることができ、特に制限なく取付けられることができる。熱作用下において、リリーフ装置は、好適には、１つの対称軸線に沿って変形し、流出開口部を封止する構成要素は、安全装置内において軸線方向に移動されることができ、ドレン開口部を解放することができる。リリーフ装置の数倍の体積を有する空間は、リリーフ装置の軟化又は溶融という意味において変形を可能とする。

好適には、リリーフ装置は、上述したような熱作用下において変形し又は溶けるプラスチック本体から形成される。適切な容器内で維持される圧力によって、フッ素樹脂、特に−３０℃から＋１４０℃までの連続使用温度範囲を有するフッ化ビニリデン樹脂のようなポリビニリデンプラスチック、又は、−７０℃から＋１１０℃までの連続使用温度範囲を有するフッ化ビニル樹脂の選択が可能となる。

リリーフ装置は、座屈又は膨張のため応力のかかるロッド形状のプラスチック部、又は、中空円筒として設計されたプラスチック部という意味における円筒状のものとすることができる。

熱に対するリリーフ装置の信頼できる応答性を確実とするため、リリーフ装置周りの空間を、リリーフ装置自身によって占有される体積の４倍とするような選択が可能である。

本発明は図に示された１つの例示的実施形態を用いて以下に詳細に説明される。

図２に示された例示的実施形態による安全装置を有する、液体と気体を利用したピストンアキュームレーターの概略的に簡略化された長手方向断面である。 図１に示されたような適用例による安全装置の長手方向断面である。

図１は、正確な縮尺ではないが、従来の設計においてピストンアキュームレーターの形式でハイドロリックアキュームレーターを構成する、概略的な長手方向断面における容器３を示す。ハイドロリックアキュームレーターは、１つのカバー１１及び１つのカバー１２によって、端部側において気密に封止された中空円筒状のアキュームレーターハウジング１０を有している。アキュームレーターハウジング１０内で軸線方向に可動なカップ状のピストン１３は、流体側、特にオイル側１４を、ガス側１５から分離する。オイル側１４は、容器３の長手方向軸線１６と同軸のオイル口１７を介し、図示されていないハイドロリックシステムへと従来方式で接続され得る。その反対側でカバー１２において、長手方向軸線１６に対して同軸上に示されたガス充填口１８が同様にあり、そのガス充填口を介して、ガス側１５は、従来方式で、例えば窒素のような作動ガスを、所定の充填圧で供給され得る。

図１において、ピストンアキュームレーターは、図２に示されたような本発明に係る安全装置の例示的実施形態を有している。安全装置１は、カバー１２のガス充填口１８へと直接ねじ込まれているため、安全装置１は、直接ピストンアキュームレーターのガス側１５を画成している。

図２は、正確な縮尺ではないが、図示されたガス充填口１８へとねじ込むため全体として一種のねじ込み本体を形成する、概略的な長手方向断面における容器３のための安全装置１を示す。従って、安全装置１は、ガス充填口１８の領域においてカバー１２の対応するめねじへとねじ込まれ得るおねじ１９を有する。おねじ１９は、安全装置１のカップ状のハウジング２１に配置されており、そのハウジングは、おねじ１９に対して反対方向において圧接されたカバー２０を有する。詳細に示されていないが、ハウジング２１は外周縁において、ハウジング２１をカバー１２へとねじ込むための六角形の突出部を有することができる。図示されていないが、このねじ込みを効果的にするために、ハウジング２１のカバー２０において六角形の凹部とすることもできる。

おねじ１９を略軸線中心で支承するハウジング２１の領域から見ると、ハウジング２１は、上方で拡径されハウジング２１を通過して径方向に延在する、直交する横断通路２３内を横断する貫通孔２２によって、穿通されている。

横断通路２３及び貫通孔２２は共に、図２に示された安全装置１の初期状態において、プラグ状又はピストン状の構成要素７によって封止されている。概して同径の延出部２５を備えるピストン状の構成要素７は、貫通孔２２内で径方向周縁２７に沿ってシール要素２６（図示せず）と適合し、貫通孔２２の径ｄ１と同等の寸法を有している。次いで、延出部２５は、約２倍に拡径され、それによってピストン状の構成要素７は、安全装置１の図示された初期状態において横断通路２３を封止する。この径ｄ２によって、ピストン状の構成要素７は、ハウジング２１の空間５へと延出し、同様に、円筒形状の空間５の内径よりもわずかに小さい径ｄ３へとプレート形状で拡径する。

カバー２０に向かって軸線方向に見ると、ピストン状の構成要素７の径は、同様に徐々に縮径するため、ピストン状の構成要素７のオフセットする２つの径を有する断面は、ステップ形状をしている。

外径が軸線方向長さより長い厚い壁の円筒状構成要素４の形状のリリーフ装置２は、ピストン状の構成要素７及びカバー２０間に配置され又は固定されており、且つ、カバー２０及びピストン状の構成要素７においてそれぞれの芯出し面２８によって両方向で上部及び底部を保持されている。

リリーフ装置２は、ガス側１５のガスの圧力によって生じる推進力によって負荷がかかる。空間５はリリーフ装置２の外径よりかなり大きな内径を有しているため、原理的には、推進力が増加したとき、リリーフ装置２は、座屈又は膨張し得る。リリーフ装置２は、好適には−４０℃から＋１４０℃までの連続使用温度を有するフッ化ビニル樹脂プラスチック製のプラスチック本体９として形成されているため、安全装置１近傍における火事の際の熱の作用によって、特に温度１４０℃を超えたとき、構成要素７の推進力下にあるリリーフ装置２は、対称性の軸線８から外れて変形され、且つ、例えば膨張又は座屈によって空間５へと変形され又は更に配置されることなく溶けきってしまう。リリーフ装置２は中空円筒であるため、中空円筒の内部へのこうした膨張動作又は座屈動作も原理的には生じ得る。高温での材料軟化の結果としての初期の膨張工程又は座屈工程に加え、関連する更に高い温度において、リリーフ装置２は、溶け、前述したプラスチック材料が封止された空間５へと押し出される。リリーフ装置２がバイメタルのような金属材料で構成されるとき、これらの工程は同様に行われる。

こうした事態の場合において、貫通孔２２のガス側の容器３０における熱作用下において生じた過圧の下、貫通孔及び横断通路２３によって形成される流体輸送接続６をそれまで封止していたピストン状の構成要素７が部分的に空間５へと移動するように移動することが可能となり、その結果、例えば作動ガス窒素のような制御されたガスの外側への流出は、横断通路２３を介して可能となるため、容器３の爆発又は他の損傷が偶発的に生じることはない。横断通路２３が連続的に解放されるため、ガス側で低速の制御された圧力解放が生じ得る。

図１に示されるように設けられた横断通路２３は、その２つの対向する横断通路区分から、アキュームレーターハウジング１０の壁の突出部３０によって縁側に配置された移行空間２９へと吐出し、ガス過圧ジェットの上方への偏向が行われ、１０００ｂａｒ又はそれ以上の領域における過圧の更なる減少を生じさせることができ、それによって容器近傍にいる人間は、決して危険になり得ない。図１に示された、容器３０が包含され保護的環状部又は保護的ジャケットを形成する環状解決部も、悪影響を与える装置の安全機能なしで除外され得る。

Claims (9)

1. 複数の加圧ガス容器のための安全装置であって、特にハイドロリックアキュームレーターのような液体と気体を利用した装置の駆動空間のガス側の安全防護対策のための安全装置であって、それぞれの前記加圧ガス容器（３）で熱作用による上昇されたガス圧を低減するためのリリーフ装置（２）を具備する安全装置において、該リリーフ装置（２）が、推進力又は圧縮力の作用下で負荷されて座屈又は膨張する構成要素（４）であり、当該安全装置（１）の熱作用下における前記リリーフ装置の外側に近い空間（５）への形状変化が、その周囲の方向において前記加圧ガス容器（３）の内部から外側への流体輸送接続（６）が可能となるように行われることを特徴とする安全装置。
2. 前記熱作用下にある前記リリーフ装置（２）が、直接的又は間接的に前記流体輸送接続（６）を封止する構成要素（７）による前記推進力又は圧縮力の前記作用によって変形して当該安全装置（１）の軸線（８）の対称性から外れることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
3. 前記リリーフ装置（２）が当該安全装置（１）の空間（５）に配置され、該空間が、前記リリーフ装置（２）の数倍の体積を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１つに記載の安全装置。
4. 前記リリーフ装置（２）が前記熱作用の下で変形するプラスチック本体（９）で形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の安全装置。
5. 前記プラスチック本体（９）がフッ素樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項４に記載の安全装置。
6. 前記フッ素樹脂材料がポリビニリデンプラスチックであることを特徴とすることを特徴とする請求項５に記載の安全装置。
7. 前記リリーフ装置（２）がロッド形状の中空本体であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の安全装置。
8. 前記リリーフ装置（２）が、ハウジング（２１）のカバー（２０）と前記流体輸送接続を遮断する前記構成要素（７）との間に配置されており、該構成要素（７）が、貫通孔（２２）を介して前記加圧ガス容器（３）の前記ガス側から加圧されていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１つに記載の安全装置。
9. 前記流体輸送接続（６）がプラグ状又はピストン状の構成要素（７）によって解放されたとき、前記貫通孔（２２）から、前記加圧ガス容器（３）のアキュームレーターハウジング（１０）の壁の突出部（３０）によって外側に包囲された横断通路（２３）内へと吐出されることを特徴とする請求項８に記載の安全装置。

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