JP4287747B2 - バルブ要素 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、請求項１の前文に定義された、フレームと、少なくとも１つの第１の入口部と、少なくとも１つの第２の入口部と、少なくとも１つの出口部とを含むバルブ要素に関する。

本発明は、圧力差が予め設定した値に達したのちに起動された際に、流路を開くために圧力媒体システムにおいて使用される、いわゆる遅延弁に関する。知られているように、このようなバルブは、かなり複雑で、特にガス（気体）の圧力媒体の場合には、耐密（tightness）に関する問題があった。一方、例えば消火システムとの関連において、バルブ要素を非常に長期間使用しないままにしておくような用途においては、バルブ要素の、信頼性の高い動作も重要な設計要因である。

本発明の目的は、従来技術の欠点を回避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、特に消火用に利用できる、信頼性の高い装置を創造することである。

本発明のバルブ要素は、破れていないときには、第２の入口部から少なくとも出口部への流路を閉じる、少なくとも１つの破裂板（ラプチャーディスク）又は同等品と、破裂板を穿孔するための穿孔要素又は同等品を含むピストン要素とを含む組合せによって特徴付けられており、前記ピストン要素は、破裂板が穿孔されたときに少なくとも２つの位置の間を移動可能であるように構成され、その第１の位置にあるときには第２の入口部から出口部への流路が閉じられ、一方、第２の位置にあるときには第２の入口部から出口部への流路が開かれ、第２の入口部と第１の入口部との間の圧力差が所定の値に達したのちピストン要素がその第２の位置に移動される。

本発明の装置は、請求項２乃至６に記載の事項によってさらに特徴づけられる。
本発明の解決策は、数々の重要な利点を有する。バルブ要素内に、破裂板と、同時にバルブ・ステムとして作用する可動ピストン要素とを含む組合せを使用することにより、始動されたときに信頼性の高い、耐密性遅延弁（tight delay valve）の解決策が達成される。この解決策は、高圧システム、例えば、水のミスト（霧）を使用する高圧消火システムでの使用に非常に有用である。
下記、添付図面を参照し、例示により本発明をより詳しく説明する。

本発明のバルブ要素２０は、少なくとも１つの第１の入口部２６と、少なくとも１つの第２の入口部２７と、少なくとも１つの出口部２８とを有するフレーム２１を含む。本発明のバルブ要素のフレーム内には、破れていないときには第２の入口部２７から少なくとも出口部２８への流路を閉じる少なくとも１つの破裂板（ラプチャーディスク）２３又は同等品と、破裂板を穿孔するための穿孔要素（piercing element）２４又は同等品を備えるピストン要素２５とを含む組合せが設けられており、前記ピストン要素は、破裂板が穿孔されたときに、少なくとも２つの位置の間を移動可能であるように構成され、その第１の位置にあるときには、第２の入口部２７から出口部２８への流路が閉じられ、第２の位置にあるときには、第２の入口部から出口部への流路が開かれ、第２の入口部と第１の入口部との間の圧力差が所定の値に達したときにピストン要素が第２の位置に移動する。

本発明によるバルブ要素２０が、図２に示されている。この装置は、いわゆる遅延弁（delay valve）であり、始動用に使われるライン２と圧力媒体源１’との間の圧力差が十分に高いレベルまで上がると（つまり、実際にはライン２の圧力が所定値まで下がった後に）圧力媒体源１’からライン２’までの流路が開かれる。装置は、フレーム２１を含み、フレーム２１は始動ライン２に連結するための第１の入口部２６をその第１の端部に、かつ、圧力媒体源１’に連結するための第２の入口部２７を、好ましくはその第２の端部に備える。フレームは、出口部２８を備え、出口部２８は、例えばライン２’に連絡している。フレームは、破れていないときには第２の入口部と出口部との間の流路を閉じる破裂板を備える。フレームは、ピストン要素２５をその中に組み込んだシリンダー・チャンバー２２を含む。シリンダー空間は、第１の入口部と連通している。ピストン要素は、好ましくはピストン・ロッドの、破裂板に向いている端部に、穿孔要素２４を備える。ピストン要素は、ボア２９を備え、ボア２９は、好ましくは、穿孔要素からある距離だけピストン要素の軸方向に延在するようにピストン・ロッド内に形成される。ボアから延在し、ピストン要素のピストン・ロッドの側表面（lateral surface）で開口している、少なくとも１つの開口部２４２が、ピストン・ロッドに設けられている。穿孔要素は、少なくとも１つの開口部２４１を備えることができる。好ましくは封止リングである封止要素２４３が、穿孔子（piercer）から軸方向にある距離離れてピストン・ロッド上に設けられ、前記シール要素は、実質的に、ピストン・ロッドとスリーブの摺動面との間の接点（joint）を耐密（tightening）にする。ピストン要素のピストン・ロッドは、穿孔子から軸方向にある距離だけ離れた位置に、好ましくは封止リング（sealing ring）である封止要素２４３を備え、かつ、ピストン要素は、他のシール要素２５１を備える。ピストン要素及びそれと組み合わせて設けられた穿孔要素は、シリンダー空間２２内で軸方向に少なくとも３つの位置の間を移動可能である。図２は、穿孔要素が破裂板の出口部２８側にとどまっている、第１の位置を示す。第２の位置では、穿孔要素が、破裂板を少なくとも部分的に穿孔し、この状況では、圧力媒体源１’から来る圧力媒体が、破裂板２３に形成された孔を介して、穿孔要素２４に面する側でピストン要素の断面に圧力をかけることができる。第１の入口部２６と連通するシリンダー空間２２に充満する圧力媒体の圧力が、ピストン要素の第１の断面に作用するが、図２の場合、その断面は穿孔要素に面する側の断面より大きいので、所定の圧力の下では第２の入口部から出口部への流路はまだ開かない。第３の位置では、図に示される場合、ピストン要素及び穿孔要素の組合せが、第１の入口部２６に向かってさらに移動し、それによってピストン要素のピストン・ロッド上の封止部がもはやスリーブ２１１の封止面に押し付けられなくなると、第２の入口部２７と出口部２８との間に少なくとも１つの流路が開かれる。図２の場合、圧力媒体は、ピストン要素のロッド部分内のボア２９及び少なくとも一つの別の開口部２４２を通って、出口部２８と連絡しているシリンダー空間２２の部分２２１に流入することができる。図に示される実施形態では、出口部２８が、第１と第２の入口部の間に配設されている。

図１は、本発明のバルブ要素を利用することができる圧力システムの図である。システムは、好ましくは並列接続された少なくとも２つの圧力源４、４’を含み、それら圧力源は、図示の解決策では、各々４つの圧力容器４及び４’で構成されている。さらに、システムは、少なくとも１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への連結路を開くための手段とを含み、圧力ネットワーク２は、第１の圧力容器４と通じている。連結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との間に配設された第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又は手動に起因して、開かれると、ネットワーク２の圧力が上昇する。これは、第１の圧力容器４とネットワーク２との間の流路５に少なくとも配置された第２のバルブ要素３を開く効果を有する。ネットワーク２内の圧力が十分なレベルに上がった後、予め設定した圧力で第３のバルブ要素６が開かれる。

ネットワーク２内の圧力が上昇すると、第２の圧力源１’から第４のバルブ要素２０まで流路が開かれる。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下がるまで、圧力ネットワークの第２の分岐路２’への接続が閉状態に維持される。その状況で、第１の圧力ネットワーク２内の圧力が所定値まで下がっていく。その後、第２のネットワーク２’内の圧力が上がり、その結果、少なくとも１つの第２の圧力源４’に連結されているバルブ要素３が、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’の圧力が所定の値に達するまで、開かない。

破裂板は、高い圧力及び高い圧力差に耐えられるように設計することが好ましい。作動圧力は典型的に３０バールを超え、好ましくは７０バールを超える。この圧力は、３００バールにさえもなることがある。破裂板は、始動状況で穿孔要素の動作が加えられる領域内に薄い部分を含むことが好ましい。

バルブ要素は、第１の圧力源から受ける圧力衝撃によって開く、第２の圧力源の閉鎖バルブとすることもできる。このバルブは、特に、いわゆる遅延弁である。このバルブ要素は、典型的に消火システムで使用される。

本発明によるバルブ要素は、特に消火システム、特に高圧の水霧を使用する消火装置と共に使用することができる。圧力媒体は、ガス（気体）、液体又はガスと液体の混合物からなるものとすることもできる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で変更が可能であることが当業者には明白である。

本発明の装置の一実施形態を示す。 本発明のバルブ要素を示す。

Claims (6)

1. フレーム（２１）と、少なくとも１つの第１の入口部（２６）と、少なくとも１つの第２の入口部（２７）と、少なくとも１つの出口部（２８）と、それが破れていないときには第２の入口部（２７）から少なくとも出口部（２８）への流路を閉じる少なくとも１つの破裂板（２３）と、該破裂板を穿孔するための穿孔要素（２４）を含むピストン要素（２５）とを備えるバルブ要素（２０）であって、前記ピストン要素は、該破裂板が穿孔されたときに少なくとも２つの位置の間を移動可能であるように構成され、その第１の位置にあるときには、第２の入口部（２７）から出口部（２８）への流路が閉じられ、第２の位置にあるときには、第２の入口部（２７）から出口部（２８）への流路が開かれ、第２の入口部と第１の入口部との間の圧力差が所定の値に達したのちにピストン要素が第２の位置に移動することを特徴とするバルブ要素。
2. 該ピストン要素は、ボア（２９）を備え、ボア（２９）は、穿孔要素からある距離だけピストン要素の軸方向に延在するようにピストン・ロッド内に形成され、少なくとも１つの開口部（２４２）が該ピストン・ロッドに設けられ、前記ボアから外に通じ、該ピストン要素の該ピストン・ロッドの側表面で開口し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. 該ピストン要素の該ピストン・ロッドは、穿孔要素から軸方向にある距離だけ離れた位置に、好ましくは封止リングである、封止要素（２４３）を備え、かつ、該ピストン要素が、他の封止要素（２５１）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバルブ要素。
4. 該バルブ要素は、第２の圧力源の閉鎖バルブであり、前記バルブが第１の圧力源から受ける圧力衝撃によって開かれることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバルブ要素。
5. 該バルブ要素が、遅延弁であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバルブ要素。
6. 該バルブ要素が、消火システムにおける消火媒体の圧力源に接続されている流路を開閉するために使用されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバルブ要素。

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