JP3995799B2 - 通気装置弁組立体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はエアキャノンなどの通気装置に関連して使用される通気装置弁組立体に関するものであり、特に滑動自在ピストンを備えこのピストンがその適正の整列を保持するための円筒形スカートとピストンのダイヤフラムを通して延在する複数の流体通路とを含むように成された通気装置弁組立体に関するものである。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
貯蔵容器、サイロおよび類似物中の粒状の類似バラ材料の貯蔵は、このバラ材料が橋かけまたはその他の理由から流れようとしない傾向を有するので、特にのこの種の材料の排出に関して多くの問題点を示す。バラ材料の処理および通気に関してエアキャノンなどの通気装置が使用されている。通気装置は圧力タンクの中に多量の圧下空気または圧下ガスを貯蔵し、次にこのガスを瞬間的に貯蔵容器の中に急速に放出すると、空気の噴流が閉塞性のバラ材料を移動させてバラ材料を貯蔵容器から自由に流出させる事ができる。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明の弁組立体は、圧下ガスの供給源と圧力容器との間の選択的流体流通を生じ、また圧力容器と貯蔵容器との間の選択的流体流通を成すように構成される。この弁組立体は、弁体、エンドキャップおよびピストンシートを有する弁ハウジングを含む。前記弁体は第1導管部材を含み、この第1導管部材は第1末端と、第2末端と、圧力容器と流体流通を成すポートとを含む。第1導管部材は、前記ポートと流体連通するチャンバを成す内側面を含む。前記エンドキャップは弁体の前記第1導管部材の第2端部に固着され、またエンドキャップ中を貫通する流体通路を含み、この流体通路が第1導管部材の前記チャンバと圧下ガス供給源との間の流体連通を成す。前記ピストンシートは第2導管部材を含み、この第2導管部材は、弁体の前記第1導管部材に密着された第1端部と、前記貯蔵容器と流体連通する排出ポートとを有する。
【0004】
前記弁体の第1導管部材のチャンバの中に、前記エンドキャップとピストンシートとの間にピストンが配置されている。このピストンは第1導管部材のチャンバ中を延長位置と後退位置との間において選択的に滑動自在である。前記ピストンは中心ダイヤフラムとダイヤフラムの外周から外側に延在する円筒形スカートとを含む。前記ダイヤフラムは第1側面と反対側の第2側面とを有する。ダイヤフラムの第1側面から第2側面まで1つまたは複数の孔がダイヤフラムを貫通し、それぞれダイヤフラムを通しての流体通路を成す。前記第1導管部材は円筒形軸受を含み、この軸受は第1導管部材の内側面の一部を成す。円筒形スカートがこの円筒形軸受の内側面に隣接して延在する。エンドキャップとピストンとの間にコイルバネなどの弾発手段が延在し、ピストンを後退位置から延長位置位置に向かって弾発する。
【0005】
ピストンが延長位置にある時、ピストンのダイヤフラムの流体通路がエンドキャップの流体通路と弁体の第1導管のポートとの間の流体連通を成し、従って加圧ガス供給源と圧力容器との間に流体連通が形成され、またピストンがピストンシートに密封的に係合してピストンシートの排出ポートを第1導管部材のポートとの流体流通から遮断する。ピストンが後退位置にある時、ピストンが弁体の第1管状部材のポートとピストンシートの排出ポートとの間の流体流通を可能とするので、圧力容器と貯蔵容器との間の流体連通が生じる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の通気弁組立体は、全体としてT形の弁体12を有する弁ハウジング11を含む。弁体12は中心縦方向軸線16を有する細長い中空円筒形導管またはパイプ14を含む。導管14は第1フランジ18を有する第1末端15と、第2フランジ20を有する第2末端17とを含む。導管14はポート21を含む。第1フランジ18はその内周にそって延在する円形の凹形シート22を含む。また弁体12は全体として中心に配置された円筒形延長導管またはパイプ24を含み、この導管24は導管14に取付けられた第1端部26とフランジ30を有する第2端部28とを有する。導管14は、ポート21と流体流通するチャンバ32を成す内側面31を含む。延長導管24は流体通路34を含み、この通路34はポート21およびチャンバ32と流体連通する。延長導管24のフランジ30は圧力容器またはタンク36に連接される。好ましくはフランジ30と圧力タンク36との間にガスケット38が備えられ、延長導管24の流体通路34は圧力タンク36のチャンバ30と流体連通させられている。導管14と24は好ましくは前部金属から成る。
【0007】
弁体12の導管14は内周にそって延在する全体として円筒形のシート44を含み、このシートは導管14の第2末端17からボート21に連接する位置まで縦方向に延在する。この円筒形シート44の中に円筒形軸受46が配置される。軸受46は円筒形内側面48を含み、この内側面48が導管14の内側面31の一部を成す。軸受46は、ボート21に隣接配置された第1末端50と導管14の第2末端17に配置された第2末端52とを有する。また軸受46の内側面48は導管14の内側面31の内径とほぼ同一の内径を有する。軸受46は、鋼の裏あてを有し、多孔性青銅内側構造とPTFE被覆とを備えた自己潤滑性軸受とする事が好ましい。好ましい軸受はガーロック軸受インコーポレイテッド(Garlock Bearing Inc.)によって製造されるモデル第104DU48号である。
【0008】
弁ハウジング11はエンドキャップ58を含む。このエンドキャップ58は全体として円形の板59を含み、この板が導管14のフランジ20と密封係合するように着脱自在に取り付けられる。エンドキャップ58は中心ハブ60を含み、このハブ60は全体として円筒形の側壁62と全体として円形の端壁64とを有し、この端壁が板59から内側にチャンバ32の中に突出している。全体として円筒形のステム66が板59の外側面から外側に外端68まで延在する。流体通路70が前記ステム66の外端68からハブ60の内側端壁までエンドキャップ58を通して延在する。流体通路70はステム66の外端68に配置された内側にネジ山を有する孔72を含み、このネジ孔72は、ステム66の内部を同心的にハブ60まで延在する円筒形の孔74と流体連通する。この円筒形孔74は、ハブ60の内側端壁64から内側に延在する円錐形の孔76と流体連通する。円錐形孔76はハブ60の内端壁64から内側に円筒形孔74まで集中する。フランジ20と板59との間に弾性Oリング82が配置されてその間の気密を成す。中心ハブ60、ステム66および流体通路70は中心軸線16回りに同心的に配置される。図1に図示のようにハブ60の円筒形側壁62は円筒形軸受46および導管14から離間されてその間に環状キャビテイ84を形成している。エンドキャップ58は好ましくは前部金属から成る。
【0009】
エンドキャップ58のステム66は弁90と接続されて、この弁が流体通路70と流体連通する。また弁90は空気または窒素などの圧下ガス供給源92と連通し、またまたガス排出口94を備える。弁90はソレノイド弁とし、流体通路70を選択的に圧下ガス供給源92または排気口94に流体接続させる事ができる。
【0010】
また弁ハウジング11はピストンシート100を含む。このピストンシート100は、流体通路104を形成する中空を有する全体として円筒形の導管102を含む。導管102は第1末端106から第2末端108まで延在する。導管102の第1末端106はこの導管102の回りに外側に延在する円筒形ベース110を含む。このベース110は全体として円筒形の外側壁112を有する。この外側壁112は導管102の外側面の直径より大きな直径を有する。ベース110は外側に延在する円形フランジ114を含む。ピストンシート100は、導管102が軸線16回りに同心的に配置されるように弁体12の導管14の中に配置されている。ベース110の外側面112は導管14の内側面31に隣接配置され、またピストンシート100のフランジ114は弁体12の第1フランジ18の円形シート22の中に配置される。弾性Oリング116がフランジ114とフランジ18との間に配置されてその間の気密を成す。ベース110を超えて延在するピストンシート100の導管102の部分は弁体12の導管14の内側面31から離間していて、その間に環状チャンバ118が形成されている。導管102の第2末端108は排出ポート119と、この導管102の内周面にそって形成された円筒形凹部120とを含む。図5において最もよく見られるように、導管102の第2末端108は内側に面取りされた密封面122を含む。この密封面122は環状であって排出ポート119を画成する。この面取りされた密封面122は導管102の内側面と中心軸線16とに対して角度「A」で配置される。この角度「A」は好ましくは約27゜とする。ピストンシート100は好ましくは全部、鋳造アルミニウムなどの金属から成る。
【0011】
また弁ハウジング11は好ましくは前部金属から成る延長導管組立体128を含む。この延長組立体128は全体として円筒形の延長導管130を含み、この導管130は第1末端132と第2末端134とを有する。第2末端134はフランジ136を含む。第1末端はネジ山を備えて、内側ネジ孔を有するフランジ138に係合する。延長導管130のフランジ136は導管14の第1フランジ18に対して着脱自在に連接されて、ピストンシート100のフランジ114をフランジ18と136との間に圧縮する。延長導管130はピストンシート100の流体通路104と流体連通した流体通路140を有する。導管130は中心軸線16の回りに同心的に配置されている。フランジ138は貯蔵タンクまたは貯蔵箱144などのバラ材料処理構造に対してボルト締め、溶接または類似の方法によって連接され、このバラ材料処理構造は粒状バラ材料を受けてその内部を通過させる。流体通路140は貯蔵容器144のチャンバ146と流体連通させられる。貯蔵容器144は貯蔵箱、サイロ、転送シート、ダクト装置またはその他のバラ材料処理構造とする事ができる。
【0012】
また通気装置弁組立体10はピストン150を含む。このピストン150は全体として円形の板状ダイヤフラム152と全体として円筒形の環状スカート154とを含む。このスカート154は開放端部を有する中空ポケット156を成す。ダイヤフラム152は外周縁157を有する。スカート154はこの外周縁157にそってダイヤフラム152の外周の回りに延在し、ダイヤフラム152から外側に垂直に延在する。ダイヤフラムの内側面160から外側面162までダイヤフラム152を通して複数の孔158が延在する。これらの孔158はそれぞれ流体通路を成す。またこれらの孔158はダイヤフラム152の中心の回りにまた軸線16の回りに相互に対称的に配置される。ダイヤフラム152は、その外側面162の中心に配置されて外側に突出した隆起部分164を含む。この突起部分164は全体として円形であり、また円形の平坦面166と円形の傾斜密封面168とを有し、この密封面168は平坦面166の外周の回りに延在し、平坦面166に対して一定角度に配置される。前記のダイヤフラムを通る孔158はダイヤフラムの密封面168と外周縁157との間に配置される。傾斜密封面168はピストンシート100の面取りされた密封面122と同一の角度で配置されて、これらの密封面168と密封面122が協働して、これらの面が相互に係合させられる時に相互に補形を成して係合して密封を成す。ピストン150は好ましくは全部鋳造アルミニウム金属から成る。
【0013】
ピストン150はエンドキャップ58とピストンシート100との間において弁体12の導管14のチャンバ32の中に滑動自在に配置される。ピストン150のスカート154はエンドキャップ58に向かって配置され、またピストン150のダイヤフラム152の突起154はピストンシート100に向かって配置される。ピストン150のダイヤフラム152とスカート154は軸線16回りに同心的に配置されている。ピストン150は軸線16にそってピストンシート100とエンドキャップ58との間を縦方向に滑動する。図1に図示のように、ピストン50のスカート154はその外周にそって、弁体12の円筒形軸受46の内側面48に滑動自在に係合する。またスカート154はエンドキャップ58の中心ハブ160の回りに延在し、ハブ60と弁体12との間に形成された環状キャビティ84の中に入る。スカート154はハブ60の円筒形側壁62から横方向に離間して配置され、その間に環状スペースを成す。
【0014】
弾性コイルバネ170がピストン150のダイヤフラム152の内側面160からエンドキャップ58の板59の内側面まで延在する。このバネ170はエンドキャップ58の中心ハブ60の外周の回りに延在し、ピストン150のスカート154のポケット156中を少なくともスカート154の内周に隣接して延在する。バネ170はピストン150をピストンシート100に向かってまた延長装入位置に向かって弾発する。バネ170は好ましくは全部金属から成る。
【0015】
バネ170は、圧力容器36からの圧縮ガスの排出後に、図2の後退排出位置から図1の延長された延長装入位置までの急速な運動を生じる。バネ170は、その生じる弾発力がピストン150のダイヤフラム152の外周に向けられるような断面外径を有するように設計される。このバネ構造は、導管14のチャンバ32中のまた軸受46中のピストンの不変の同心性と直線運動とを生じ、従ってピストン150とピストンシート100との間の適正な密封を生じる。バネ170は圧力容器36からの圧下ガスの排出後にピストンシート100に対してピストン150を再密封し、このようにしてバラ材料が排出ポート119を通過して環状チャンバ118に入る事を防止し、サイクル時間を短縮させ、またショックまたは衝撃力を低減させる。
【0016】
ピストン150は、このピストン150がピストンシート100の第2末端108と密封面122とに密封的に係合している図1に図示の延長装入位置と、ピストン150がピストンシート100の第2末端108から離間した図2に図示の後退排出位置との間を軸線16にそって縦方向に滑動自在である。ピストン150が図2の後退位置に後退させられる時、ピストン150がバネ170を圧縮する。図2に図示の後退位置において、ダイヤフラム152の内側面160がエンドキャップ58の末端壁体64に係合して流体通路70を被覆する事ができる。円筒形軸受46が内部に配置されたピストン150の縦方向滑動を容易にし、部品の寿命を延長させ、金属の摩損を防止し、ピストンの不変の密封と走行とを保証する。ピストン150のスカート154は、ピストン150が弁体12中を縦方向に滑動する際にピストンの整列と制御とを改良する。
【0017】
操作に際して、図1に図示のようにピストン150がその延長装入位置にある時、ピストン150の密封面168がピストンシート100の対応の面取り密封面122に密封的に係合して、これらの面の間に金属−金属密封シールを形成する。このようにして、エンドキャップ58中の流体通路70から孔158を通してピストンシート100の流体通路140に達する流体通路がピストン150によって密封される。しかし、図1に図示のようにピストン150がその延長装入位置にある時、エンドキャップ58の流体通路70から、孔158を通して弁体12の延長導管24のポート21および流体通路34に達する流体通路が延在する。図1に図示のように、通路70に入るガスはこの通路にそってスカート154によって形成されたポケット156の中に流入し、ピストン150のダイヤフラム152中の流体通路158を通して、ピストンシート100と導管14との間に形成された環状チャンバ118に達する。ガスはこの環状チャンバ118から、ポート21を通って延長導管24の流体通路34に達し、圧力タンク36のチャンバ40の中に入る。流体通路70を通って流れるガスはピストン150によって流体通路104の中に入らないように阻止される。ピストン150とピストンシート100との間の金属−金属密封はピストン/ピストンシート密封を成すためにゴムまたはその他の弾性材料を使用する必要をなくす。従って高い操作温度、およびさもなければ生じうるゴムまたは弾性シールの汚染または劣化が通気装置弁組立体10の動作を妨げる事はない。通気装置弁組立体10は約2000゜Fの操作温度で使用する事ができる。従って弁組立体10はセメントキルンの予熱タワーなどのバラ材料操作構造において使用する事ができる。
【0018】
圧力タンク36のチャンバ40中のガス圧がガス供給源92の圧力に等しい場合、ピストン150の両側160、162のガス圧が同等であって、システムは停滞する。圧力タンク36の中において所望のガス圧に達した時、弁90が通気装置弁組立体10に対する圧下ガスの供給92を閉め切る。圧力タンク36中のガスをバラ材料容器144の中に排出する場合、弁90がガス排出口94をエンドキャップ58の通路70と連通させる。図2に図示のように、ピストン150の内側160に配置されたガスは通気弁組立体10から通路70とガス排出口94とを通して低圧区域に排出される。これは、ピストン150とエンドキャップ58との間においてピストン150の内側160に残存するガスの圧力を低下させて差圧を生じ、ピストン150の外側面に対してガスが圧力を加える。この場合、ピストン150の外側面162に対するガス圧はピストンの内側面160に対するガス圧より大である。ガス圧の差異がピストン150の外側面162と内側面160に対してガスによって加えられる力の差異を生じる。ピストン150を後退位置まで滑動させようとするピストン150の外側面162に作用するガス圧の力は、ピストン150を延長位置まで滑動させようとするピストン150の内側面160に作用するガス圧およびバネ170によってピストン150に加えられる弾発力の合力より大である。ガス圧の差異とピストン150に加えられるガス圧の力の差異はピストン150を図1の延長装入位置から、バネ170を圧縮しながらエンドキャップ58の方に図2の後退排出位置まで滑動させる。
【0019】
延長位置から後退位置までのピストン150の運動は、ピストン150とピストンシート100との間のシールを破り、延長導管24の流体通路34からポート21を通してピストンシート100の通路104に達する流体通路を開く。このようにして圧力タンク36のチャンバ40中に貯蔵されていた圧下ガスが通路34とポート21とを通って環状チャンバ118に達し、そこでガスはピストン150とピストンシート100の第2端部108との間を流れ、排出ポート119を通って通路140に達する。ガスは通路140を通って貯蔵容器144の中に入り、容器中の粒状材料を移動させる。圧力タンク36のチャンバ40中に貯蔵されたガスは流体通路140を通して貯蔵容器144のチャンバ146の中に近似的にマッハ1の排出速度で排出される。ガスが圧力タンク36から排出された直後に、ピストン150の外側面162に作用するガスの圧力が低下して、バネ170がピストン150を図2の後退位置から、図1の延長位置まで滑動させて、ピストン150をピストンシート100によって再密封する。次に通気装置弁組立体10の装入サイクルと排出サイクルが繰り返される。
【0020】
延長導管130とフランジ138との間のネジ込み連接により、通気装置弁組立体10を貯蔵容器144から容易に離脱させ交換する事ができる。さらに導管14のフランジ18が導管130のフランジ136に対して着脱自在に連接されているので、導管14を導管130から選択的に取り外して、ピストンシート100、ピストン150およびバネ170を導管14の内部から容易に取り出し交換する事ができる。
【0021】
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピストンが延長装入位置にある状態の本発明による通気装置弁組立体の断面図。
【図2】ピストンが後退排出位置にある状態の本発明による通気装置弁組立体の断面図。
【図3】図2の3−3線に沿った断面図。
【図4】図2の4−4線に沿った断面図。
【図5】ピストンシートの面取りされた密封面の部分的断面図。
【符号の説明】
10 通気装置弁組立体
11 弁ハウジング
12 弁体
14 (第1)導管
15 弁体の第1末端
17 弁体の第2末端
21 ポート
24 (圧力タンク)導管
32 チャンバ
36 圧力タンク
46 軸受
58 エンドキャップ
70 流体通路
90 ソレノイド弁
92 圧下ガス供給源
94 ガス排出口
100 ピストンシート
102 (第2)導管
104 流体通路
119 排出ポート
122、168 密封面
130 延長導管
140 流体通路
144 バラ材料処理容器
150 ピストン
152 ダイヤフラム
154 スカート
158 流体通路(ダイヤフラムの孔)
170 バネ
Claims (2)
- ガス供給源と圧力容器との間の選択的流体連通を成しまた圧力容器とバラ材料処理構造との間の選択的流体連通を成すように成された弁組立体において、前記弁組立体は、
弁体、エンドキャップおよびピストンシートを含み、前記弁体は第1端部、第2端部、圧力容器と流体連通するためのポートおよびチャンバを画成する内側面とを含み、前記チャンバは前記ポートと流体連通し、前記エンドキャップは前記弁体の前記第2端部に取付けられまたガス供給源と前記弁体の前記チャンバとの間の流体流通を成すように内部を貫通する流体通路を含み、前記エンドキャップは側壁を有する中心ハブを有しその側壁と前記弁体とはそれらの間にキャビティを形成しており、前記ピストンシートは前記バラ材料処理構造との流体連通を成す排出ポートを有するように成された弁ハウジングと、
前記エンドキャップと前記ピストンシートとの間において前記弁体の前記チャンバの中に配置され、前記チャンバ中において延長位置と後退位置との間を選択的に滑動自在であり、ダイヤフラムとスカートとを含み、前記ダイヤフラムは第1側面、反対側の第2側面および外周縁を有し、前記スカートは前記ダイヤフラムの前記外周縁にそって前記ダイヤフラムから外側に延在し、前記スカートは前記弁体の前記内側面に密接に隣接して配置されるとともに、前記ピストンが前記後退位置にあるときに前記中心ハブと前記弁体との間の前記キャビティ内に配置されるようになっており、前記ダイヤフラムはこのダイヤフラムの前記第1側面から第2側面までダイヤフラムを貫通する1つまたは複数の流体通路を含むように成されたピストンと、
前記エンドキャップと前記ピストンとの間に延在し、前記ピストンを前記後退位置から前記延長位置まで弾発する弾発手段とを含み、
このようにして前記ピストンが前記延長位置にある時、前記ダイヤフラムの前記1つまたは複数の流体通路が前記エンドキャップの前記流体通路と前記弁体の前記ポートとの間の流体連通を成しまた前記ピストンが前記ピストンシートに密封的に係合して前記ピストンシートの前記排出ポートを前記弁体の前記ポートとの流体連通から遮断し、また前記ピストンが前記後退位置にある時、前記ピストンは前記弁体の前記ポートと前記ピストンシートの前記排出ポートとの間の流体連通を可能とする事を特徴とする弁組立体。 - ガス供給源と圧力容器との間の選択的流体連通を成しまた圧力容器とバラ材料処理構造との間の選択的流体連通を成すように成された弁組立体において、前記弁組立体は、
弁体とピストンシートとを含み、前記弁体が第1端部、第2端部、圧力容器と流体連通するポートおよびチャンバを成す内側面を含み、前記チャンバが前記ポートと流体連通し、前記弁体の前記第2端部がガス供給源と前記弁体の前記チャンバとの間の流体連通を成すための流体通路を含み、前記ピストンシートが前記弁体に対して着脱自在に係合した第1端部、および前記弁体の前記チャンバとバラ材料処理構造との間の流体連通を成すための排出ポートを有する第2端部を有するように成された弁ハウジングと、
前記弁体の前記チャンバの中に前記弁体の第2端部と前記ピストンシートとの間に配置されたピストンであって、前記チャンバは、前記ピストンと前記弁体の前記第2端部との間に、前記弁体の前記第2端部の前記流体通路に流体連通を成すサブチャンバを有し、前記チャンバの中において、前記ピストンシートに密封的に係合して前記排出ポートを閉鎖する延長位置と、前記ピストンが前記ピストンシートから離間されて前記排出ポートを開放する後退位置との間を選択的に滑動自在に成されたピストンであって、前記ピストンが前記後退位置にあるときに前記ピストンの前記排出ポートが前記弁体の前記チャンバの前記サブチャンバと前記バラ材料処理構造との間を液体連通にするようになっているピストンと、
前記弁体の前記第2端部と前記ピストンとの間に延在し、前記ピストンを前記の後退位置から前記の前進位置に弾発する弾発手段とを含み、
ここに前記ピストンシートは検査、修理および交換のために前記弁体から選択的に取り外し可能である事を特徴とする弁組立体。
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