JP4272531B2 - バルブ要素 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、フレームと、少なくとも一つの入口及び少なくとも一つの出口と、該入口及び該出口を接続する流路と、破れていないとき該入口から該出口への流路を閉じる少なくとも一つの破裂板（ラプチャーディスク）または同等物と、該破裂板を穿孔するための穿孔要素又は同等品が設けられているピストン要素とを含む、請求項１の前文に定義されたようなバルブ要素に関する。

発明の主題に対応する装置が、明細書ＤＥ２６３５０７６Ａから知られている。この解決策の欠点の一つは、穿孔要素が圧力の作用によって元の位置に戻され、それで、穿孔動作により、破裂板から分離する可能性がある破裂板の破片が流路を部分的に塞ぎ、従って、圧力媒体の流れに対して障害物を形成する可能性がある。その上、穿孔要素は、ディスクに所望のサイズの穴を形成するために、破裂板を完全に貫通しなければならない。もし、穿孔の移動が何らかの理由で不完全に実施されたら、所望のサイズの穴は形成されない。

本発明の目的は、先行技術装置の欠点を防止することができる全く新しいタイプの解決策を達成することである。本発明の目的は、特に消火用途に利用することができる、信頼できる装置を作り出すことである。

本発明の装置は、ピストン要素が圧力媒体のための流路を備え、前記流路は一つの第１の側から一つの第２の側までピストン要素を通って軸方向に延在し、破裂板が穴を開けられた後、該ピストンを通る流路は圧力媒体の流路の一部を形成することを特徴とする。

本発明の装置は、請求項２から７に述べられていることによりさらに特徴付けられる。

本発明の解決策は、非常に多くの重要な利点を有している。ピストンを通る流路は、破裂板の反対側がピストン・穿孔要素組み合わせ体の側より高圧である場合でも、破裂板が穿孔された後、ピストンが破裂板に向けて効果的に押されることを確実にする。本発明の解決策は、耐漏洩性、かつ、信頼性がある。圧力媒体のための流路の一部としてピストン要素を通るチャネルを形成することにより、いかなる状況下でも一定の直径を有する流路が達成される。

以下において、本発明は、添付図を参照して例を用いて詳細に示される。

本発明の詳細な説明
図１は、本発明によるバルブ要素を使用することができる圧力システムの概略を示している。該システムは、少なくとも２つの並列接続された圧力源４，４’を含み、これは、図示された解決策においては各々４つの圧力容器４、４’から構成されている。さらに、システムは、少なくとも一つの第１の圧力源１と、第１の圧力源１から圧力ネットワーク２への接続流路を開くための手段とを含み、該圧力ネットワークは第１の圧力源４に通じている。該接続流路を開くための手段は、第１の圧力源１と圧力ネットワーク２の間に配置された、第１のバルブ要素１０を含む。第１のバルブ要素１０が、例えば、制御システム７または手動に起因して、開けられたとき、ネットワーク２内の圧力は上昇する。これは、少なくとも第１の圧力源４とネットワーク２の間の流路５に配置された、第２のバルブ要素３を開ける効果を有する。ネットワーク２内の圧力が十分なレベルまで上昇した後、第３のバルブ要素６は予めセットされた圧力で開けられる。

ネットワーク２内の圧力が上昇している際には、第２の圧力源１’から第４のバルブ要素２０への流路が開かれる。これは、第１の圧力ネットワーク２内の圧力が所定の値に落ちるまで、圧力ネットワークの第２の分岐２’への接続を閉止の状態に維持する。この後、第２のネットワーク２’内の圧力が上昇し、その結果として、少なくとも一つの第２の圧力源４’に接続されたバルブ要素３は第２の圧力ネットワーク２’への流路５’を開く。第３のバルブ要素６は、第２の圧力ネットワーク２’内の圧力が所定の値に達するまで、開けられない。

第１のバルブ要素１０のさらに詳細な図面が、図２に示されている。装置は、圧力源に接続可能な入口と、送出ライン（outgoing line）に接続可能な出口とを有する、フレーム１１を含む。もし、入口と出口との間に破裂板１３（ラプチャーディスク）があれば、破れていないとき、破裂板１３は、入口から出口への流路を閉じる。装置は、破裂板１３に穴をあけるための手段も含む。これらの手段は、ピストン１５上に、好適にはピストン・ロッド１６側に、形成された穿孔要素（piercing element）１４をピストン１５が含む、シリンダー・ピストン組み合わせ体から構成されている。ピストン１５は、ピストン・ロッド１６上に形成された、穿孔要素１４が破裂板１３に関して出口側にある第１の位置と、穿孔要素が破裂板１３に関して少なくとも部分的に入口側に延在する第２の位置との間で、シリンダー空間１２内で移動可能であるように構成される。ピストンは、破裂板１３が穿孔された後に、入口側から出口側までの流路が形成されるように、好適には穿孔要素１４からピストン１５のその反対側まで、ピストン１５を通って延在する少なくとも一つのボア１７を備えている。ボア１７へ延在する少なくとも一つの開口部１８が穿孔要素の先端または先端近傍に形成されており、破裂板１３が穿孔された後、圧力媒体（pressure medium）のための流路の一部を形成する。シリンダー空間には、好適にはピストンの軸方向に延在する開口部を有するスリーブ部分１１０が設けられており、ピストン・ロッドは、該開口部内で移動するように実質的に封止適合されている。破裂板１３は、スリーブ１１０に対して封止適合され、入口カップリング１０１を用いて、締め付けられている。さらに、装置は、ピストン・穿孔要素組み合わせ体を作動させるための作動手段を含む。図２に示された実施例は、手動作動要素と自動作動要素の両方を備えている。手動解決策（manual solution）は、コッター１０７の除去後、ねじ山１０８のピッチに従って、ピストン１５の方へ軸方向に移動させるために回転させることができるハンドル車１０６を含む。軸方向の移動は、スペーサー１１１によって、穿孔要素に対して反対方向に向いているピストン１５の表面に伝達され、従って、穿孔要素を破裂板１３の方への移動させることとなる。一旦ハンドル車が十分に回されれば、穿孔要素の先端が破裂板に穴をあけ、従って、圧力媒体が開口部１８及びボア１７を通って出口側に流れることを可能ならしめる。次に、圧力媒体はピストン１５の出口１０２側に入り、そこでは、ピストン表面は、ピストン・ロッドの断面よりも大きく、結果として、ピストン１５は、スリーブ１１０によって止められるまで、破裂板に向かって圧力の作用により移動させられる。従って、破裂板１３内の小さな孔であっても、穿孔要素１４をして、穿孔要素の断面に対応する領域を破裂板に貫通させるのに十分である。

第２の作動要素は、遠隔制御用に設計されており、従って、バルブ要素は、制御信号を用いて起動させられる。制御信号は、典型的にはコントロール・システムから、コンダクタのような、伝達手段８を介して供給される。制御信号は、作動要素のピストンをピストン１５の方へ移動させる。好適な例においては、バルブ要素は、作動要素１０５とピストン１５との間に配置された接続部品１０９を含み、該接続部品には、ボア１１２又は同様のリリーフ・ホールが設けられており、圧力媒体がチャネル１７からシリンダー空間１２及びチャネル１１３を通って出口まで容易に通過できるようにしている。作動要素１０５は、好適には、制御電流が作動要素内の炸薬（explosive charge）を爆発させる電気作動式装置であり、従って、作動要素のピストンを勢いよく推進させる。作動要素は、コントロール・システムに接続させることができ、装置は、例えば、作動要素１０５を始動させるインパルスを火災感知器および／または煙感知器（不図示）から受け取るようにして、消火装置と関連させて使用することができる。図に示された実施例において、バルブ要素１０は、特に排気（venting）目的のための第２の出口１０３も含んでいる。この第２の出口には、例えばバルブ要素（不図示）を接続することができ、バルブ要素が設けられているときは、バルブ要素は、高圧で閉じられており、一方、いかなる漏洩圧力においても排気する。

シリンダー空間１２から通されている第２の排気チャネル１０４もあり、圧力媒体を第２の排気チャネル１０４を介して該空間の外に出すことができるので、ピストンと破裂板との間の圧力媒体によって妨害されることなく、ピストンが破裂板に向かって移動することができることを確実にする。

従って、第１のバルブ要素１０は、好適には、圧力媒体システムを始動させるために使われる始動バルブである。

第１のバルブ要素１０の始動後に、圧力は出口を介して第１のライン２内に入る。それゆえに、ライン内の圧力は上昇し、第２のバルブ要素３は圧力源４から第１のライン２への流路を開く。第２のバルブ要素３はフレーム３１と、ライン５への第１の接続部３２と、圧力源への第２の接続部３３と、シリンダー・チャンバー３４と、破れていない間、第１の接続部と第２の接続部との間の流路を閉じるように配置された破裂板３５とを含む。装置は、また、破裂板３５に穴を開けるための穿孔手段を含む。これらの手段は、ピストン３６が、ピストン３６上に、好適にはピストン・ロッド３８側に形成された穿孔要素３７を含む、シリンダー・ピストン組み合わせ体で構成される。ピストン３６は、ピストン・ロッド３８上に形成された穿孔要素３７が破裂板３５に関して第１の接続部３２の側にある第１の位置と、穿孔要素３７が破裂板３５に関して第２の接続部３３の側に少なくとも部分的に延在している第２の位置との間をシリンダー・スペース３４内で移動可能なように構成されている。ピストンは、破裂板３５が穿孔された後、第２の接続部の側から第１の接続部の側までも流路が形成されるように、好適には穿孔要素３７からピストンの反対側まで、ピストンを通って延在する少なくとも一つのボア３９を備えている。ボア３９に延びている、少なくとも一つの開口部４０が、穿孔要素の先端部またはその近傍に形成されており、したがって、破裂板３５が穿孔された後、圧力媒体のための流路の一部を形成するか、または、少なくともボア３９内への圧力媒体の進入を促進する。ライン内の圧力が増加するにつれて、ピストン要素は破裂板の方へ移動し、穿孔要素の先端部が破裂板を貫通する。圧力源４からの圧力媒体は、第２の接続部を介し、破裂板に作られた穴によって形成された流路を通って、ピストン要素のボアを出て第１の接続部とライン５を介してライン２内へ、進むことができる。ピストン表面４１がピストン・ロッドの断面よりも大きい、ピストン３６の、第１接続部の方に向いている側に圧力媒体が入り込み、その結果、ピストン３６は、スリーブ４２によって止められるまで、破裂板３５に向かって圧力の作用により動かされる。従って、破裂板３５内の小さな穴であっても、穿孔要素３７をして、穿孔要素の断面に対応する領域を破裂板に貫通させるのに十分である。破裂板及び穿孔要素と、破裂板及び穿孔要素に加えられる力とが、互いに関して適合されているので、破裂板が、望ましい圧力で、穿孔要素によって少なくとも部分的に穴があけられる。従って、好適には、第２のバルブ要素３は、第１の圧力源から受け取る圧力衝撃（pressure impulse）により開けられる、第２の圧力源の閉止弁である。

十分なレベルまでライン２内の圧力を上げるために、第３のバルブ要素６を設けることができる。このバルブ要素は、入口側の圧力が十分なレベルにまで上昇した後に、好適にはピストン・穿孔要素組み合わせ手段により、穴を開けられるように設計された破裂板も備えている。装置は、フレーム６１と、ライン２からの入口６８と出口６９とを有するシリンダー空間６２を含む。少なくとも一つの破裂板６３が、入口及び出口の間に配置されており、破れていないとき、入口と出口との間の流路を閉鎖している。ピストン要素６５が、破裂板の入口側でシリンダー・スペースに適合させられており、ピストン要素は、好適にはピストン・ロッド６６上に形成された穿孔要素６４を備えている。図４に示された実施例において、破裂板６３は、該バルブ要素をライン２に接続するために設計されたカップリング部分７０と、フレーム内に設けられたスリーブ７１との間に、封止適合されている。入口側の圧力が所定の値に達した時、少なくとも一つの開口部７８を有する穿孔要素が破裂板に穴をあけ、従って、好適にはピストンに形成されたボア６７を介して入口側から出口側へ流路を開く。

上記のすべての実施例において、ピストン要素のピストン・ロッド１６、３８、６６は、シリンダー・スペースの壁に対して封止適合されており、これにより、圧力媒体が、典型的には、ピストンを通して設けられた流路を介して流れることのみできる。

破裂板は、好適には、高圧かつ高い圧力差に耐えるように設計されている。作動圧は、典型的には３０バールを超え、好適には７０バールを超えている。圧力は、３００バールもの高圧にすることもできる。破裂板は、好適には、始動状態において穿孔要素が作用する領域においてより薄い部分を含む。

発明によるバルブ要素は、特に消火システムと、とりわけ、高圧ウォーターミストを利用する消火装置と関連して適用させることができる。圧力媒体は気体、液体または気体及び液体の混合物から構成することもできる。

本発明が、上記の実施例に限られないことは当業者には明らかであるが、特許請求の範囲内において可変可能である。

本発明の装置の実施例を示す。 本発明によるバルブ要素を示す。 本発明による別のバルブ要素を示す。 本発明による第３のバルブ要素を示す。

Claims (7)

1. フレームと、少なくとも一つの入口及び少なくとも一つの出口と、該入口及び該出口を接続している流路と、破れていない時、入口から出口までの該流路を閉じる少なくとも一つの破裂板（ラプチャーディスク）（１３，３５，６３）と、該破裂板を穿孔するための穿孔要素を備えシリンダー空間内に配置されたピストン要素（１５，３６，６５）とを含み、
   該ピストン要素のピストン・ロッド（１６，３８，６６）は、シリンダー空間の壁に対して封止適合されており、該ピストン要素（１５，３６，６５）は、圧力媒体のための流路（１７，３９，６７）を備えており、前記流路は一つの第１の側から一つの第２の側に該ピストン要素を通って軸方向に延在し、該ピストン要素を通る流路は、該破裂板（１３，３５，６３）が穿孔された後、該圧力媒体の流路の一部を形成し、シリンダー空間内の圧力媒体により該ピストン要素が該入口側に付勢されることを特徴とする、バルブ要素（３，６，１０）。
2. 該穿孔要素（１４，３７，６４）には、該ピストン要素の外面から該ピストン要素を通る流路（１７，３９，６７）まで延在する少なくと一つの開口部（１８，４０，７８）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ要素。
3. 該穿孔要素をして該破裂板を穿孔させるために該ピストン要素を作動させる作動手段（１０５、１０６）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のバルブ要素。
4. 該ピストンを作動させる作動手段が手動により起動されることを特徴とする請求項３に記載のバルブ要素。
5. 該ピストンを作動させる作動手段が制御信号を用いて起動されることを特徴とする請求項３に記載のバルブ要素。
6. 該バルブ要素（１０）は、圧力媒体システムの始動のための始動バルブであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバルブ要素。
7. 該バルブ要素（３）は、第２の圧力源の閉止バルブであることと、第１の圧力源から受け取る圧力衝撃により開けられることとを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバルブ要素。

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