JP2572095B2 - 変調圧力作動パイロット調圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、容器内の流体圧力が設定値以上になった際
に、流体を主弁から逃すことによって、容器内の流体圧
力を一定値以下に調節するための調整式パイロット弁に
関する。

関連出願に関する背景技術 この出願は1983年９月22日に出願されている本発明者
による現在出願中の出願番号534、594の一部継続出願で
ある。出願時のその出願およびそれに対する認められた
補正はここに参考として引用するものとする。

1981年４月６日に出願されている変調パイロット弁に
関する本発明者の米国特許4,402,341もここでは参考と
して引用するものとする。

背景技術の記載 それ以上では危険状態が起きるであろう限度を越えた
製品の圧力を抜くために圧力容器上に調圧弁すなわち圧
力除去弁を設置することが望ましい。典型的な調圧弁は
シートと係合しているばねにより傾かされている弁部材
を含んでいる。製品の圧力が予め決められている安全基
準を越えたなら、弁に対する力が、ばねのかたよりを越
えて、弁をシートから持ち上げて製品の圧力を抜く。そ
のような弁は信頼性がなく、しかも弁シートとの繰返さ
れる係合により急速な品質劣化を受ける。弁およびシー
トは、製品流体流中にあるため、突き当たる流れによる
損傷も生じる。パイロット弁を一体化している調圧弁も
使用されている。これも現在使用されている弁は、主弁
からの製品を連続的に放出することにより動き、その結
果製品が実質的に損失してしまう。さらに、パイロット
弁を通る連続的なパイロット流体流すなわち放出では、
流体中に担持される残渣が、パイロット弁をふさいでし
まったり、または凍結が生じたりする確率が高まる。

周知圧力容器用の調圧弁は、米国特許番号4,291,721
中に示されている。この特許に開示されている弁は、調
整作用は備えておらず、そして使用されている延長構造
は、近接仕上すべり部分の粘着による故障の確率を高め
る。

上記の如き現存の全ての弁は、圧力容器または導管上
に設置されたときのパイロット弁作動圧力を試験するこ
とすなわち実施測定を行なうことが困難である。これら
の弁を用いる試験は一般に相当な量の製品流体の排出が
必要である。

発明の要旨 本発明の第一の目的は、新規な改良された変調圧力作
動パイロット調圧弁を提供することにある。

本発明の別の目的は、パイロット中に連続的に流させ
ておくことなく、過剰量に応じてつりあい主弁部材の上
の加圧された加圧ヘッド容量を排出することにより容器
中の過剰な製品の圧力を除去する新規な改良された変調
圧力作動パイロット調圧弁を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、パイロット弁が故障した
場合の二次的すなわちバックアップ操作を伴う主弁を圧
力除去操作させるための新規な改良されたパイロットを
提供することにあり、ここでバックアップ安全装置すな
わち過剰圧力防止装置は、パイロット弁設定点を最初に
調節することにより、自動的に予め決められている操作
圧力に設定されている。

別の実施態様は除去圧力較正ばねおよびそれの反対端
にある圧力検出面の中間にそしてそれらと同軸的に配置
されている操作パイロット弁ピストンを組み込んでい
る。圧力検出端部から同軸的に置かれていて、ポペット
型排出弁を含んでいる隣接加圧室に突出しているピスト
ン延長部がある。ピストン圧力検出端部および弁本体穿
孔が、製品圧力容器または導管と圧力連通状態にある第
１弁室を形成する。弁圧力検出室は、操作ピストンの通
路内部を通って、二次安全システムと連通している。

二次安全システムは、ピストンヘッドにより形成され
ている第２圧力検出室および安全較正ばねアダプタを含
んでいる。ピストン圧力ヘッドおよびばねアダプタは、
シール係合しており、それにより前記第２圧力検出容量
を形成している。パイロットが故障して、主弁が設定点
で開かない場合には、弁ばねアダプタおよびピストンヘ
ッドが、最初の圧力調圧弁ばね設定値より幾分越えた予
め決められた製品圧力において離れる。

通常のピストン操作は、第１圧力検出室に圧力をか
け、そしてピストン内部弁室を弁本体中の口を経由して
連通させることを含んでいる。排出弁室を主弁加圧ヘッ
ド容量と連通させる別の口が製品の圧力を主弁ピストン
の下表面に及ぼされている圧力と等しくさせ、それによ
り主弁ピストンとそれの閉鎖位置すなわち非排出位置に
保つ。

パイロットピストンヘッド端上に較正ばねにより及ぼ
される力により制定される除去圧力においては、ばねに
対向する操作ピストンの動きが、ピストン内部室の最初
の隔離を生じる。タンク圧力がさらに上昇すると、排出
室中に含まれている排出ポペット弁が作動して、該室中
の圧力を下げる。排出室の延長棒内部に作用する排出弁
室内の圧力低下によるつりあいのとれない力は、主検出
室中の圧力増加により生じる動きとは反対のパイロット
ピストンの動きを生じさせる。低下した排出弁室圧力
は、主弁ピストンをわずかに不均衡状態にさせて、それ
により主弁を通る製品の調節しながらの除去すなわち比
例除去を始める。

パイロットピストンの循環操作において気づく付加的
な製品圧力の増加は以上で記してきたが、それも主弁ピ
ストンを持ちあげて製品の排出を増加させる。

充分な製品の圧力増加の場合には、主弁ピストンは全
開位置となる。

図面の簡単な説明 本発明の上記のおよびその他の目的および効果並びに
新規な特徴は、添付図面に示されている本発明の好適な
実施態様の下記の詳細な説明から明らかとなるであろう
が、その場合 第１図は、本発明の原理に従って構成された圧力調整
作動されるパイロット操作調圧弁の概略図であり、そし
て 第１′図は、第１図のパイロット弁を通る断面図であ
り、特に本発明のパイロット弁の調整式の操作ピストン
の差動圧力領域を示している。

第２図は、ポップすなわち速差動安全排出パイロット
操作調圧弁の別の実施態様の第１図と同様な概略図であ
る。

第２′図は、第２図のパイロット弁の断面図であり、
特に本発明のパイロット弁の“ポップ”すなわち迅速作
動バージョンに関するピストン上の差動圧力領域を示し
ている。

第３図は、本発明のパイロット弁の平面図あるいは側
面図であり、特にパイロット主弁およびフィールド試験
弁の間の相互連結導管を示している。

第４図は、第３図と同様な別の平面図あるいは側面図
である。

第５図は、第６図の５−５線に沿った本発明のパイロ
ット弁の市販用な実施態様の断面図であり、本質的には
第１図、第１′図、第２図および第２′図中に描写され
ている弁の機能部分を示している。

第６図は、本発明のパイロット弁の市販用実施態様の
端面図である。

第７図は、第１図および第２図に示されている弁の商
業的実施態様の、第６図の７−７線に沿った一部断面図
である。

第８図は、第７図の８−８線に沿った断面図であり、
特にパイロット内部ポペット弁の形状および位置を示し
ている。

第９図は、第７図の８−８線に沿った断面図であり、
特に内部ポペット弁および操作ピストンの関係を示して
いる。

第10図は、開示されている発明の別の実施態様の幾分
概略な断面図であり、特に別のパイロット弁／主弁アセ
ンブリおよび相互連結導管を示している。

第11図は、第10図のパイロット弁部分の拡大断面図で
あり、特に排出弁および入口弁の構造を示している。

第12図は、第11図の12−12線に沿った断面図である。

第13図は、第11図の14−14線に沿った他の断面図であ
る。

好適な実施態様の記載 第１図を参照すると、参照数字（以下同じ）10により
一般的に指示されている弁アセンブリが示されている。
弁アセンブリ10は12により一般的に指示されている主弁
および14により一般的に指示されている圧力操作パイロ
ット調圧弁を含んでいる。パイロット弁14は、圧力容器
からの製品圧力の比例ガス抜きを調整するように主弁を
調節している。

主弁12は、製品圧力を大気中に含有している（図示さ
れていない）圧力容器と流体が連通状態にある入口18を
備えた本体16を含んでいる。主弁12は、製品圧力を大気
もしくはオーバーフロー容器にガス抜きさせるための出
口20も含んでいる。主弁12の入口18および出口20の間に
弁座22があり、その上に可動弁閉鎖部材24が閉じられた
位置で置かれている。閉鎖部材24は、室壁28と係合して
主弁12の頂部30から下方に延びているシール26を含んで
いる。シール26は閉鎖部材24のシート22の関して相反す
る動きを可能にしている。加圧ヘッド容量32は室壁28内
に閉鎖部品24の上部にシート22と係合して形成されてい
る。加圧ヘッド容量32内の圧力が製品圧力より実質的に
小さい場合には、入口18中の製品圧力が閉鎖部材24を上
方に動かして製品を入口18から出口20を通して流すこと
を可能にする。

パイロット弁14は、拡大した室36および縮小した直径
の室38を形成している本体34を含んでいる。開口部40が
本体34中に設けられており、該開口部40を介して差動領
域パイロットピストン42が延長しており、該ピストンは
ヘッド、第１横断面46、第２横断面48、および端部52を
備えた縮小本体部分50を含んでいる。ばね64は、ヘッド
およびピストン42に対する圧力負荷または較正力を与え
る。調節部材70,66,68および72の使用によりばね64の圧
縮力を変えると、室124にはいってきたときにピストン4
2を左方に動かす圧力調圧弁すなわち圧力値に設定する
ことになる。（第１図参照） 縮小本体部分50は端部52から面46および48の第１側面
に延びている。パイロット弁14は縮小直径室124を含ん
でいる。シール125は室124を室36から隔離している。ピ
ストン42は穿孔40を通って外部に延び、そして穿孔38を
通って室124に延在している。

第１図および第１′図に示されている弁10の変調バー
ジョンにおいて、穿孔40は穿孔38より大きい直径を有し
ており、その結果、拡大室36内の圧力が環状の付加的正
味有効面積δＡに作用して、ばね64の力に反して左方へ
の力を生じる。δＡは端部52の横断面積（穿孔38の横断
面積にほぼ等しい）およびピストン42が穿孔40を通る際
のピストン42の横断面積の間の差でもある。第１′図に
示されている如く面46および48に対して右側および左側
にある横断面積の差もδＡに等しい。

細長い通路54はパイロットピストン42の長さだけ延び
てヘッドの後方の拡大空隙乃至開放領域56に達する。逆
流防止器乃至逆止め弁58が通路54内に配置されていて該
通路54を通る逆流を調節している。第２通路60は直角で
ありそして通路54および室36と連通している。逆流防止
器すなわち逆止め弁62が通路60内に配置されていて室36
内への逆流を防止し、かつ室54内の製品の圧力を維持し
ている。ピストン42は、ヘッド44とねじ込支え68および
70上に装着されているばね板66により所定圧で押圧され
ている。板66はねじ付き柱68および70上にナット72によ
り保持されており、該ナットは板66の位置およびバネ64
の押圧力を調節している。

ヘッド容量32はパイロット弁14により、ヘッド容量32
内の圧力を弁通路74および相互連結導管76により室36と
連通させることにより、制御乃至変調される。パイロッ
トピストン42は２個の付加的弁を動かして室36内の流体
圧力を調節する。第１弁は参照番号78により一般的に指
称されている入口弁である。入口弁78は、主弁12の入口
18中のラム管82、導管84、通路130,128,90、並びに逆流
止め弁93を通って製品の圧力と連通している室80を含ん
でいる。逆流止め弁93は、室80内の圧力が通路90の圧力
を越えたときに90中を流れるのを防ぐために入口弁78の
吹出し路90内に置かれている。入口弁78は、受座96と係
合しているばね94により押し付けられている弁部材92も
含んでいる。受座96は、室80および36の間に延びている
通路98を含んでいる。弁カム100は、通路98中に延びて
おりそして弁部材92と接している。調節可能カムアクチ
ュエーター102がパイロットピストン42の延長部分48中
のねじ込開口104内にねじ込可能に装着されている。ア
クチュエーター102により、カム100との係合点を調整し
てアクチュエーター102により弁部材92が受座96から持
ち上げられる点を変えることができる。

パイロット弁10内に含まれている第２弁は参照番号10
6により一般的に指称されている排出弁である。排出弁1
06は室36内に装着されている弁部材108を含んでおり、
そして受座112と係合しているばね110により偏らせられ
ている。受座112は穿孔乃至通路114内の一端にねじ込可
能で装着されている。受座112は軸方向通路すなわち拡
大通路116を含んでいる。受座112はまたパイロットピス
トン42の面延長部46を通って延びている。通路114は導
管120により主弁12の出口22と流体連絡状態にあり、該
導管は出口20内の開口122と流体連通状態にある。ピス
トン表面乃至延長部46が弁部材108と係合すると、部材1
08が離れ、そして室36内の圧力が通路114、導管120、口
122に沿ってそして出口20を通ってガス抜きされる。

圧力較正ばね64の偏り力を平衡させる力が、有効面積
δＡに対して作用する室36内の圧力およびピストン42の
端部52に対して作用する室124内の製品圧力により生じ
る正味の力により、供される。もし、δＡが面52の明晰
を越える室36内のピストン42の増加した有効圧力検出領
域を表わすとすれば、この力はばね64（第１′図参照）
に対抗するものとなることが理解されよう。

また、もしδＡが室36内のピストン42の有効圧力検出
領域の正味有効減少を表わすとすれば、面52の面積に関
してこの力は、ばね64（第２′図参照）の力を補助する
ものとなろう。

室124は通路126,128,130により主弁12の入口18と、拡
大空隙すなわち領域56の上方で、流体連絡状態にある。
安全上の対策として、パイロット弁14が故障したならヘ
ッド容量32の減少を防ぎながら製品圧力の緊急ガス抜き
するような構造が与えられている。パイロットピストン
42がそれの予め設定された圧力においてそれの動きが制
限されたなら、逆流防止器58が開放され、そして室124
にはいる製品圧力は通路54に沿って領域56中に流れるで
あろう。逆止め弁62は、通路54内の製品圧力の室36中へ
のガス抜きを防止する。シート134は領域56を取り巻い
ている。圧力が設定点より10％上昇する前に領域56が穿
孔40の面積より10％までなら小さくてもよいため、ヘッ
ド44がピストン42から分離して、領域56よりはるかに大
きいヘッド44の全面積に対して圧力を作用させることが
できて、さらに上昇させ、そして通路54を全開させる。
室32内の圧力は次に通路74および60を通って室36中にガ
ス抜きし、逆止め弁62を越え、ヘッド44を通って大気に
ガス抜きされる。次にピストン24が持ちあがって過剰圧
力が出口20を通して普通の方法でガス抜きされる。弁62
は逆止め弁として機能するため、室32内の圧力は通路54
を経由する室124からの吸込圧力によって元通りになる
ことはない。ばね64中の力の調整により、パイロットの
設定点およびこの緊急バックアップの開放立去りの圧力
双方を決定する。

操作時の第１図および第１′図の変調バージョンで
は、主弁12は最初は受座22上の弁クロージャ部材24とつ
りあっており、そして入口弁78および閉塞された通気弁
106と平衡している。入口18中の製品圧力が高まるにつ
れて、圧力は主弁12の入口18からパイロットピストン42
の端部52と連通する。製品圧力が予め選択された水準を
越えると、室36および124中の圧力により偏らされてい
るパイロットピストン42がばね64に抗して運動する。こ
の動きで最初に弁部材92が受座96に対して閉じられた室
36への圧力供給を遮断し、そして次にパイロットピスト
ン42の部分46と弁部材108に向かって係合して排出弁106
を通って主弁12の出口20にガス抜きさせる。ヘッド容量
32中の圧力も排除されて有効圧力検出領域δＡ（第１′
図参照）に作用する圧力を減少させ、それにより差動ピ
ストンを左方に動かしていたばね64に抗して作用する力
を減少させる。するとばね64の力はパイロットピストン
42をガス抜き弁106近くのその元の位置に動かすのに充
分なものとなる。このサイクル中に、室36および32内の
圧力減少により主弁クロージャ部材24は受座22よりわず
かに上昇させ、製品と入口18から出口20中に流すが、製
品はパイロット弁中には流れない。クロージャ部材24が
製品圧力をガス抜きするのに不十分な量をもって上昇
し、しかも製品圧力が上昇し続けるなら、パイロットピ
ストン42のサイクルが繰返される。これは非ブリード
（non−Bleed）操作に相当しており、そして製品圧力の
変調乃至比例ガス抜きを与える。

パイロット設定点圧力以下の製品圧力では、ばね64が
ピストン42を動かして、アクチュエーター102が弁カム1
00と係合するように動く。カム200は入口弁部材92を受
座96から上昇させて製品圧力を室36中にいれる。室36内
の増加した圧力は有効圧力検出領域δＡに作用する正味
力を高めてアクチュエーター102をカム100から離して入
口弁78に近づかせる。室36内の増加した圧力はヘッド容
量32と連通してクロージャエレメント24をわずかに下方
22へ偏らせ、主弁12の入口18および出口20中の流れを減
少させる。流れが充分減じられないなら、サイクルが繰
返される。

上記のいずれのサイクルの間でも、ヘッド容量32内の
製品だけがガス抜きされる。大量の製品がパイロット弁
14中を流れず、しかも製品圧力の連続的ガス抜きは起き
ず、そのため操作に害を与えたり妨害したりするパイロ
ット弁14中への不純物の流れが避けられる。

パイロットピストン42の上記の位置の中間位置が第１
図に示されている。中間位置では入口弁80および排出弁
106が閉じられており安定化デッドバンド（dead Band）
が生じ、それはヘッド容量32中の圧力および製品圧力を
隔離して、主弁クロージャエレメント24を除去操作に比
例して改良された制御をもたらす。

弁アセンブリ10は参照番号138により一般的に指示さ
れているフィールド試験制限弁も含んでいる。フィール
ド試験弁138は試験圧力が加えられる入口140を含んでい
る。室142はフィールド試験弁138内に形成されており、
そして入口140およびガス抜き144と流体連通状態にあ
る。室142内の出口146は室36中に延びている通路148と
連通している。この連通によりポペット弁150はヘッド
容量32内の圧力を検出できる。延長部151を有するポペ
ット弁150は室内に出口146、入口140およびガス抜き144
の間に相反して装着されている。室142も通路130と連通
している。シャットル弁156は出口154内に置かれてい
る。

容量32および室36中の圧力が大気圧より大きいなら、
ポペット弁上の延長部151を示されている如くガス抜き1
44に対してシールすることができる。ポペット弁150が
この位置にありながら、シャットル弁156は入口140中に
導入されたフィールド試験流体圧力および通路130中の
製品圧力を検出する。パイロット弁14を試験するため
に、フィールド試験圧力を入口140中に導入される。試
験圧力が容量32中の圧力より低いなら、シャットル弁15
6は出口154中に位置しそしてポペット弁150はガス抜き1
44中に位置して容量32中のヘッド圧力および室36中の圧
力を製品圧力近くに保つ。試験圧力が高まりそして製品
圧力に近ずくにつれて、シャットル弁156が出口154から
上昇し、フィールド試験弁138を製品圧力から隔離す
る。差動ピストン42は設定調圧より低くそして第１図に
示されているそれの位置の右方に動かされるため、フィ
ールド試験圧力が入口弁78により室36にはいることがで
き、その際入口弁カム100およびアクチュエーター102は
弁部材92を開放し、試験流体を試験圧力において室36に
入れそして容量32内のヘッド圧力をフィールド試験圧力
に高める。実地試験圧力が高まり続けてピストン42が左
方（第１図参照）に動いて入口弁78を閉じそして排出弁
106を開いて容量32内のヘッド圧力を低下させる。ヘッ
ド圧力が入口140中に加えられるフィールド試験圧力の
約80％に低下すると、ポペット弁150は排出弁144を離れ
て動いてフィールド試験圧力を大気にガス抜きする。80
％の数値はポペット150の有効圧力領域に依存してお
り、その他の数値を与えることもできよう。パイロット
ピストン42は次にそれの元の位置に戻って、入口弁を閉
じそして主弁12の開放前にヘッド容量32中の圧力上昇さ
せる。フィールド試験制限弁138により、検査係は主弁
操作をせずにパイロット弁の操作を検査できるが、主弁
操作が望まれるならガス抜き144に栓をするか、他の方
法で塞いでもよい。

主弁出口20中の圧力がその入口18中の圧力を越えるな
ら、ピストン乃至クロージャエレメント24は受座22に隣
接している有効圧力領域のため、パイロットが一般に室
32と連通しているような入口圧力がそれより高い出口圧
力により置換されない限り、上昇して出口20から入口18
への逆流をタンク内に生ずる。このような訳で、出口20
中の圧力は出口開口122、通路120および114を経由して
逆流し、ポペット108を上昇させ、室36および通路74を
通って室32中に流れる間に、逆止め弁93および58により
室36中のより高い圧力が入口84を通ってタンクに逆流す
るのが防止される。

10′で指示されている“ポップ”（pop）乃至迅速差
動安全排出パイロット操作調圧弁は、第２図及び第２′
図に示されている。ポップ弁10′は調整弁20と実質的に
同じであり、そしてポップ弁10′の同一部品は第１図中
と同じ参照数字により指示されているが、異なる部品は
同じ参照数字に′をつけて指示されている。ポップ弁1
0′中の差動領域δＡ′は調整弁10の逆であり、その理
由は穿孔40′は穿孔38より小さい直径を有しており、そ
の結果差動領域δＡ′に作用する室36内の圧力が正味の
右方向の力を生じるからである。この力は次にばね64の
力を補助し、そして領域52上のタンク圧力による力と相
反している。タンク圧力が設定点に上昇すると、ピスト
ン42が左方に動いて室36中の圧力を下げるように作用
し、そのことがδＡ′上のこの圧力による右方への力を
減少させてピストン42のさらに左方向の動きを可能にす
る。この再現性のすなわち正のフィードバック作用がピ
ストン42を完全に左に駆動させて室32から全ての圧力を
ガス抜きさせて主弁12を全開させる。弁10′のこの作用
は、“ポップ”作用すなわち迅速作用、完全排出作用と
して記されている。

別の実施態様の記載 第10図を参照すると、パイロット操作調圧弁アセンブ
リ202は内部流体連絡通路223,258,および259を有するア
ダプター208を介して圧力操作パイロット弁206の付いて
いるアセンブリと共働操作され主弁204を含んでいる。
圧力検出管215は、主弁204の内部通路216中に主弁入口2
12と隣接して上向きに置かれているラム乃至圧力検出管
213と相互連結している。

主弁アセンブリ204は圧力均衡型であり、弁本体210、
製品圧力入口212、およびガス抜き出口すなわち製品圧
力除去出口214を含んでいる。該入口および出口の中間
には、弁本体210中に含まれるシリンダー220中で往復す
るピストン型閉鎖部材218がある。その閉鎖すなわち非
排出位置では、ピストン218は主弁シート216と共働して
閉じられている。反対側の端部および主弁シリンダー22
0が、導管221を介してアダプター208の通路223と圧力連
通状態にある主弁ヘッド容量222を形成する。

別の導管205が、主弁出口214中の圧力蛇口211をパイ
ロット弁アセンブリ206のガス抜き出口250と連通させて
いる。

パイロットアセンブリ206はさらに内部シリンダー穿
孔226およびパイロット弁本体224の内部の第１の圧力検
出室242も含んでいる。パイロット弁本体224はさらにパ
イロットガス抜き弁アセンブリ244を含有している内部
ガス抜き弁室230も形成する。パイロット弁ハウジング2
24はまた、ピストンヘッド228および反対側に配置され
ている突出ピストン棒229を有するパイロット弁ピスト
ンアセンブリを含有しているシリンダー穿孔226も形成
する。ピストン棒229はガス抜き室中に延びておりそし
て中間圧力シールがパイロット弁ハウジング224の隣接
棒案内部分225に関して棒の反対運動を可能にするよう
に配されている。シール260および261を動かして大気圧
とそれぞれ室252および230との間の製品圧力の差を保
つ。“0"環の如き典型的な弾性シールが示されている
が、当技術の専門家は比較的小さいピストン工程なら、
ダイヤフラムシールの使用も可能であることを容易に理
解するであろう。ピストン棒の内部は、ガス抜き室230
を該パイロットピストン227内部の入口弁室240と圧力連
通させている内部通路255である。室240中には入口ポペ
ットシート252および入口弁ポペット251も含まれてい
る。パイロットピストンアセンブリ227およびシリンダ
ー穿孔226が、柱259および圧力検出管215を経由して製
品圧力と圧力連動状態にある第１製品圧力検出室242を
形成する。パイロットピストン227はさらに逆止め弁ア
センブリ並びにそれぞれの開口233および235並びに内部
ピストン通路231により圧力連通状態にある第２圧力検
出室239も含んでいる。通路231はさらに内部ピストン軸
通路および連結している逆止め弁257を経由して弁棒口2
35とも圧力連動状態にある。逆止め弁257および233の操
作は以下に記されている。

第２圧力検出室239は閉鎖係合状態で示されているパ
イロット弁ばねアダプター237およびパイロット弁ピス
トンヘッド228により形成されている。

第２圧力検出室239は、通路231の延長部並びにオリフ
ィス逆止め弁組合わせ233および235を経由して、第１圧
力検出室242と流体連通状態にある。

ガス抜き室230は、ガス抜き弁シート245およびガス抜
き弁ポペット249を含んでいるガス抜き弁アセンブリ244
を含有している。ポペットおよびシートは、支持ピン24
6によりパイロットピストン棒229の開放端部上に含まれ
ているガス抜き弁ばね248により、シート係合状態に保
たれている。ガス抜き弁シート245はピン246を延長穴す
なわち溝付き穴247中に係合させてピストン延長部229お
よびポペットシート245の間に相対的な軸運動を与え
る。同様に、入口弁ポペットシート252は溝付き穴260中
に含有されているピン253によりピストン227の内部に滑
り係合されている。この配置は入口弁シート252および
パイロット弁ピストン227の間で相対的運動を与える。
この運動の意味は以下で詳しく記す。

パイロットピストンアセンブリ227に予め決められて
いる力をかけるために、弁圧力較正ばね234がパイロッ
トピストンヘッド228上にそしてそれと同軸的に装着さ
れている。ばね234は引張り部材232により支持されてい
るばね保持具236によりそれの反対端で保有されてい
る。

第10図および第11図に示されているものと仮定する
と、操作時にはパイロット安全設定より低い製品圧力が
ばね234の予備圧縮により生じて、製品圧力が記載され
ているような管215および通路259を経由して室242には
いる。製品圧力はこれも示されているように通路258お
よび215を経由して室240にはいる。ピストン227の減少
部分およびシリンダー壁226により形成されている周囲
通路256並びに放射状ピストン通路241が組み込まれてい
るため、室240はポペットシート251および軸通路254を
経由して室230と流体連通状態にある。製品圧力はさら
に通路243,223および221を経由して主弁218のヘッドに
もかけられる。

これらの条件下では、主弁ピストン218は示されてい
る如くそれの着座位置に保持されている。

検出オリフィス213および管215を経由して運ばれる製
品圧力が増加すると、室242中の製品の圧力がピストン2
27の隣接領域に、ばね234によりピストン227のヘッド端
部228にかけられるばね力とは反対の力をかける。この
力が予め決められたばねの予備負荷を越えたときには、
ピストン227はばね234に抗して動き、そしてそれにより
第10図中に示されているように左方に変位する。ばね23
4に対する充分な運動時には、弁ポペット252および座25
1が係合し、それによりガス抜き室230を口258の製品圧
力から圧力シールする。室242中の製品圧力がさらに増
加すると、247の溝付き距離を越えるまでピストン227は
さらに左方に動かされ、それによりガス抜き弁ポペット
をガス抜き弁座249から持ちあげる。ガス抜き弁244が開
くと、ヘッド容量222中に含まれている製品圧力の最初
の量が通路250および管205並びに圧力蛇口211を経由し
て出ていく。室230中の製品圧力の減少は、棒229の端部
の連結圧力検出領域に対する力の全体的な減少をもたら
す。この力の減少はばね234によりピストンヘッドにか
けられる力を助け、そしてピストン227をそれの零位置
に戻し、そこで両方の弁は閉じられてそれ以上の製品流
のピストンヘッド容量222中への出入りを防止する。

さらに製品圧力が上昇すると、主弁ピストン218上の
容量222中の圧力減少がピストン218をわずかに上昇させ
て主弁入口212、主弁座216、および主弁出口管214を経
由して製品を除去させるまで、この工程を繰返す。当技
術の専門家が容易に理解するように、連続的な製品圧力
の増加はヘッド容量222中の製品圧力の連続的減少およ
び主弁ピストン218の上昇増大をもたらす。典型的に
は、パイロットピストン227の最初の運動は予め決めら
れた設定点の約97％のところで起きる。製品の圧力が設
定点の98％に連続的に増加すると、約20％の主弁ヘッド
圧力すなわち222の減少をもたらす。製品圧力が予め決
められた設定点の100％までさらに増加すると、主弁ヘ
ッド容量222中の圧力を圧力検出管213のところで検出さ
れる圧力の約50％に減少させる。予め決められている設
定点の約101％において主弁ヘッド圧力量が検出された
製品圧力の50％より幾分小さくなるまで工程を続け、そ
してピストン218の運動が開始される。この運動は、予
め決められている安全設定点の約103％において主弁ピ
ストン218がそれの最左位置すなわち除去位置に動くま
で、検出された製品圧力と比例している。

この製品圧力除去は圧力検出位置213において検出さ
れた製品圧力とその間は本質的に比例しておりそして最
も重要なことに放出量は主弁ヘッド容量222およびパイ
ロット弁室230を含む付随通路類中に含まれる容量に限
定されているということに注意すべきである。

好適な実施態様における如く、操作中のピストン226
が動かなくなった場合もしくは他の理由のために二次的
圧力除去が第２圧力検出容量239によりなされる。主弁2
04の操作中に製品圧力が不適切に調圧される場合には、
予め決められた値に達した後に典型的にはパイロットピ
ストン設定より10％ほど高いように製品圧力が増すと、
弁較正ばね支持具237がパイロット弁ヘッド228から係合
離脱する。室239の圧力損失は、導管215,259および231
を経由する製品の流れを招く。しかしながら、附属して
いる開口235が製品の流量を制限する。これの意味は以
下で論じる。弁較正ばね支持具237の離脱によって第２
圧力検出室239からの製品流が始まるとさらに、主弁ヘ
ッド容量222から導管221,223,243およびパイロット弁延
長部229内部の通路254を経由して現在は開いている逆止
め弁255および257を経由して導管231にはいる流れを生
じる。開口235の流れ限定特性が主弁ヘッド容量222の再
加圧を防止し、そしてさらに座257および閉鎖部材255を
含む上記の逆止め弁を経由してヘッド容量の急速ガス抜
きを可能にする。従って、パイロットピストン227が操
作できなくなった場合の主弁204の二次調圧操作が確保
されている。

本願は、上記の手段により、製品圧力が予め設定され
た範囲を超えて高くなったとき、該過圧力に比例した量
のガス抜きを可能とする圧力作動パイロット調節弁を開
示提供するものであり、そのガス抜き量は、主弁の内部
ピストンとパイロット弁室との提携作用によって極めて
限定された量に制御され得るのである。このように、当
業者にとっては明らかなように、本発明に係る圧力作動
パイロット調節弁は、圧力均衡ピストン型主弁を用い、
従来技術のように容器内の過圧状態の製品を瞬間的に大
量にガス抜きするのではなく、むしろ過圧力に応じて徐
々にガス抜きするようにして容器内の製品を所定圧力以
下に保持することを可能にしたのである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許3754566（ＵＳ，Ａ) 米国特許2877791（ＵＳ，Ａ) 米国特許2649115（ＵＳ，Ａ) 米国特許3771553（ＵＳ，Ａ) 米国特許4722361（ＵＳ，Ａ)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧力容器に接続される主弁及び主弁と
   共に用いられる圧力調整用パイロット弁において、 前記主弁は、前記流体圧力容器から該主弁中の弁室への
   入口と、該弁室中にあってそこを通過する流体の流れを
   限定する主弁閉鎖部材と、前記弁室を通過した後の流体
   の出口と、さらに該主弁閉鎖部材の上部に形成される主
   弁室内の主弁ヘッド室とを有しており、 該パイロット弁は、 ハウジングと、 該ハウジングの一端に設けられる第１穿孔と、 該ハウジングの他端に設けられる第２穿孔と、 該第１穿孔内に設けられるヘッド端および圧力検出端部
   を有するピストンと、 該圧力検出端部から出て該第２穿孔に至る棒と、 該第１穿孔および第２穿孔とを連通している該棒中に開
   けられた通路と、 該ピストンは、該ピストンを囲う内室と該棒中の通路と
   を連通する手段として作用し、 予め設定可能な開放圧力値を設定するために該ヘッド端
   と共働する該ヘッド端を押圧する圧力較正バネと、 該第２穿孔中の所定閉鎖空間内に設けられた第１弁座手
   段と、 該第１弁座手段と共働動作する第１弁閉鎖部材と、 該内室と該棒内通路とを連通状態にする第２弁座手段
   と、 該第２弁座手段と共働動作する第２弁閉鎖部材と、 該ハウジング中にあり、該内室内の該ピストンを該主弁
   の入口と連通する第１通路手段と、 該ハウジング中にあり、該第２穿孔を主弁室内の該主弁
   ヘッド室と連通する第２通路手段と、からなっており、 以て、該第１穿孔中にかけられている圧力が該圧力較正
   のばねにより設定された圧力開放値より大きくなった場
   合に、該第１穿孔中の該ピストンが押圧されて該第１弁
   閉鎖部材及び第２弁閉鎖部材を動作させることにより主
   弁室内の該主弁ヘッド室中での流体圧力を減じて主弁を
   開くように構成した、主弁用の変調圧力作動パイロット
   調圧弁。
2. 【請求項２】該棒と該第１弁閉鎖部材を連絡するための
   第１連結動作手段をさらに有する、請求の範囲第１項記
   載の変調圧力作動パイロット調圧弁。
3. 【請求項３】該第１弁座手段を該主弁の該出口と連通さ
   せるための連通手段をさらに有する、請求の範囲第１項
   記載の変調圧力作動パイロット調圧弁。
4. 【請求項４】該圧力較正バネと該ピストンのヘッド端部
   との間にバネ・アダプター、該バネ・アダプターと該ピ
   ストンのヘッド端部との間に第２圧力検出室、及び該第
   ２圧力検出室と該ピストンの圧力検出端部を連通させる
   ための第３通路手段をさらに有する、請求の範囲第１項
   記載の変調圧力作動パイロット調圧弁。
5. 【請求項５】該ピストンの圧力検出端部を該主弁本体の
   入口と連通させるための第４通路をさらに有する、請求
   の範囲第１項記載の変調圧力作動パイロット調圧弁。
6. 【請求項６】流体圧力容器に接続される主弁及び該主弁
   と共に用いられる圧力調整用パイロット弁であって、該
   主弁は、該流体圧力容器から該主弁中の弁室への入口
   と、該弁室中にあってそこを通過する流体の流れを限定
   する弁座及び弁部材と、前記弁室を通過した後の流体の
   出口と、さらに該弁室における該主弁の上部に形成され
   るヘッド室とを有しており、該圧力調整用パイロット弁
   は、該ヘッド室内の流体圧力に相応して該ヘッド室と反
   対側の該弁部材の主弁の開閉を調節するものであり、そ
   して該圧力調整用パイロット弁は、 パイロット弁室および該パイロット弁室と同軸的に反対
   側の端部に隣接して配されているガス抜き弁室を含むハ
   ウジングと、 該ハウジングの該一端に隣接しているヘッド端部および
   該ピストン弁室の反対側に隣接している圧力検出端部を
   有する該パイロット弁室中でピストン運動可能なピスト
   ンと、 該ピストンの圧力検出端部から該ガス抜き弁室中に延長
   して該ピストンと該ガス抜き弁室の間の中空ピストンを
   通る流体通路を与えている中空ピストン棒と、該中空ピ
   ストン中の該流体通路と連通して該中空ピストンの内部
   に形成されているピストン室と、 該ヘッド室と該ガス抜き弁室を連通させている第１通路
   手段と、 該主弁本体の入口をパイロット弁室と連通させている第
   ２流体通路と、 該ガス抜き室を該主弁本体の出口と連通させるための手
   段と、 該連通手段中を通る流体の流れを調節するために該ガス
   抜き室中の該中空ピストン棒に可動的に確保されている
   流体調節部材と、 を含む変調圧力作動パイロット調圧弁。
7. 【請求項７】該ピストンの内部に形成されている該ピス
   トン室中の弁部品と、該弁部品を該パイロット弁ハウジ
   ングに装着させて圧力差による可動的な連結を行うため
   の手段、及び該中空ピストン内部に形成されている該ピ
   ストン室中の中空ピストン棒中の流体通路上の弁座部品
   とをさらに有し、それにより該弁部品が該弁座部品によ
   り係合され作動される、請求の範囲第６項記載の変調圧
   力作動パイロット調圧弁。
8. 【請求項８】該中空ピストンに可動的に確保されている
   該流体調節部材は、該流体調節部材中に形成されている
   溝および該中空ピストン棒に確保されて該溝中を通って
   いるピストンにより連結されている、請求の範囲第６項
   記載の変調圧力作動パイロット調圧弁。
9. 【請求項９】該ピストンのヘッド端部上に配置されてい
   るバネ・アダプターと、該主弁本体に確保されておりそ
   して該バネ・アダプターと係合している較正バネと、該
   バネ・アダプターと該ピストンのヘッド端部の間の圧力
   検出室、及び該圧力検出室を該ピストンの圧力検出端部
   と連通させるための手段と、をさらに有する、請求の範
   囲第６項記載の変調圧力作動パイロット調圧弁。
10. 【請求項１０】流体圧力容器に接続される主弁及び該主
    弁と共に用いられる圧力調整用パイロット弁であって、
    該主弁は、該流体圧力容器から該主弁中の弁室への入口
    と、該弁室中にあってそこを通過する流体の流れを限定
    する弁座及び弁部材と、前記弁室を通過した後の流体の
    出口と、さらに該弁室における該主弁の上部に形成され
    るヘッド室とを有しており、該圧力調整用パイロット弁
    は、該ヘッド室内の流体圧力に相応して該ヘッド室と反
    対側の該弁部材の主弁の開閉を調節するものであり、こ
    こにおいて該圧力調整用パイロット弁は、 パイロット弁のハウジングと、 該ハウジング中の第１穿孔と、 該ハウジング中の第２穿孔と、 該第１穿孔および第２穿孔を連結させるための第１通路
    と、 該第１穿孔中に装着されている圧力差により可動可能な
    ピストンであり、該ピストンは、ヘッド部分および圧力
    検出部と、さらには該圧力検出部分から該第１通路を通
    って該第２穿孔中に延びているピストン棒と、該ピスト
    ン棒中の第２通路と、内部室とを有しており、該第２通
    路が該内部室を該第２穿孔と連通させているように構成
    されており、 該第２通路上の該内部室中に装着されている第１弁座部
    材、 該パイロット弁ハウジング上にそして該内部室中に可動
    的に装着されており、該ピストンによる予め決められて
    いる距離の移動で該弁座部材に係合されるような第１閉
    鎖部材、該第２穿孔を該主弁の出口に連通させるための
    手段と、 該連通手段上の第２弁座部材、該第２穿孔中のピストン
    棒上に可動的に装着されている第２閉鎖部材と、を含ん
    でおり、 ここで該第１および第２閉鎖部材が同軸的であるような
    変調圧力作動パイロット調圧弁。
11. 【請求項１１】該第１閉鎖部材が該第１閉鎖部材中の溝
    および該ハウジング中で該溝を通って延びているピンに
    より該ハウジングに確保されており、該第２閉鎖部材が
    該閉鎖部材中の溝および該第２閉鎖部材中で該溝の中に
    延びている該ピストン棒中のピンにより該ピストン棒に
    確保されている、請求の範囲第10項記載の変調圧力作動
    パイロット調圧弁。
12. 【請求項１２】該ピストンヘッド部分上に装着されてい
    るばね保持具と、該ハウジング上に装着されておりそし
    て該ばね保持具と係合している較正ばねと、該ばね保持
    具と該ピストンのヘッド部分の間にある圧力検出室と、
    該圧力検出室を該ピストンの圧力検出部分と連通させて
    いる第３通路と、並びに該第１穿孔および該ピストンの
    圧力検出部分を該主弁の入口と連蓮通させるための手段
    と、をさらに有する、請求の範囲第10項記載の変調圧力
    作動パイロット調圧弁。
13. 【請求項１３】前記圧力調節室と前記第２穿孔を連通さ
    せる第４通路をさらに有する、請求の範囲第10項記載の
    変調圧力作動パイロット調圧弁。