JP5309277B2 - 安全バルブを有する差圧センサーのバルブアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、例えば暖房システム又は冷房システムにおける流体システム内の圧力を測定する差圧センサーのバルブアセンブリに関する。このバルブアセンブリは、測定ニップルの測定ホースを介して、一例としてコンテナ又はパイプのバルブ又は測定ニップルに直接取り付けられ、またこのバルブアセンブリは、許容されない差圧レベルから差圧センサーを保護する。

流体システム内の圧力を測定するために差圧センサーが用いられ、多くの場合、この差圧センサーが対処することができるよりも高い、連続的な高い圧力又は強い圧力衝撃から保護することを主に目的とするある種のバルブアセンブリと組み合わせられる。それらのバルブアセンブリも多くの場合に、キャビティ内に閉じ込められた空気を除去するためにアセンブリをフラッシングする機能と、いわゆるゼロ点校正と呼ばれる、差圧センサーを校正する機能とを有し、校正手順は、圧力センサーの双方の測定側が、測定を開始するべきである前に同じ圧力を有することを予測することを目的としている。

許容されない差圧レベルから差圧センサーを保護するという課題を解決する幾つかの構造体が存在する。そのような解決策の例が、許容されない差圧レベルから差圧センサーを保護する２つの安全バルブ（４，５）を有する装置を記載している独国特許出願公開第１９５０３４８８号明細書と、同様に許容されない差圧レベルから保護する安全バルブ（４６，４８）を有する装置を記載している英国特許出願公開第２０９１８８３号明細書とからも明らかである。

さらに、バルブアセンブリのゼロ点校正及びフラッシングという機能を含む英国特許出願公開第２４１０３３２号明細書の解決策が存在し、この解決策は、許容されない差圧レベルから差圧センサー２６を保護するために２つの安全バルブ（３６，３８）を更に含んでいる。この装置の安全バルブ（３６，３８）は、数の上では２つであり、差圧センサーにおいて接続側をそれぞれ保護する逆止弁として設計されている。接続側のうちのどちらが最も高い圧力に接続されるかに応じて、それぞれの安全バルブが各一方の側／方向を保護する。

以前の解決策に関連する課題、例えば上記の英国特許出願公開第２４１０３３２号明細書において記載されている解決策は、全バルブアセンブリを大きな差圧から保護するには、少なくとも２つの安全バルブが必要であり、これらの安全バルブに対して配置されたダクトが必要であり、その結果、装置の製造がより高価でより難しいものとなることである。

本発明の目的は、１つの細部のみによって差圧センサーを保護するという課題を解決し、そのように、全バルブアセンブリの製造を簡略化し、したがってより低コストの製造を達成することである。

公知の解決策には、２つの安全バルブによって、許容されない差圧レベルから保護するバルブアセンブリが存在する。２つの安全バルブが用いられる理由は、バルブアセンブリを流体システムの測定ニップルに接続することによって、測定側のうちのどちらが最も高い圧力を受けるかがあらかじめ分からないためである。したがって、２つの安全バルブは、高圧が来る方向がどちらであるかに関係なく差圧センサーを高圧から保護する。本発明では、これは、１つの細部、すなわち安全バルブコーンと名付けられるコーンによって解決され、これは、特に機能、製造及びコストの観点から有利である。安全バルブコーンは、キャビティ内に変位可能に配置されるため、規定の値よりも高い差圧によって、キャビティ内で、高圧側を構成する側から低圧側に向かう方向へ変位し、それによって、高圧側及び低圧側である両接続部間の通路が開くことで、圧力の平衡が生じる。全バルブアセンブリは、本発明の利点に加えて、例えば全バルブアセンブリによって２つの位置を提供する校正コーンに関する本件分割出願に対する最初の出願によって保護される他の利点も含む。それらの位置は、測定位置、及びまた、ゼロ点校正及びフラッシングのその組み合わせた位置である。後者の位置では、差圧センサーは流体流から分離され、それによって、差圧センサーの２つの測定側は、ゼロ点校正において流れる流体と接しないように配置され、一方で校正コーンは、シールによって、差圧センサーの測定側を流体から分離する。この位置がバルブアセンブリの初期位置を構成する。公知の解決策と比較した本発明による利点は、差圧センサーが、幾つかのバルブ又は保護装置ではなく１つのみの安全バルブコーンによって大きな差圧から保護されることである。

本発明の好ましい実施の形態では、安全バルブコーンはその初期位置では、この安全バルブコーンが配置されるキャビティに向かう又はつながる双方の接続部のオリフィス間に配置される。したがって、例えばバルブアセンブリを構造体の測定ニップルに対して接続することによって高圧側又は低圧側になるのが接続部のうちのどちらであるかが問題ではなくなるという利点が得られる。これは、安全バルブコーンを「トリガーする」ことができ、すなわち低圧側となる側を構成するいずれの側にも移動させることができるためである。バルブアセンブリはしたがって、接続部に関して自由に可逆的である。

本発明の更なる好ましい実施の形態によると、安全バルブコーンは、流れ方向に見て、校正コーンを含むキャビティの前、かつ同様に差圧センサーの双方の前に配置され、すなわち安全バルブコーンは、流体システムに向かう接続部に最も近く配置される。したがって、校正コーンの位置、測定位置又はゼロ点校正及びフラッシングの組み合わせた位置とは関係なく、保護が常に有効である。

本発明の更なる好ましい実施の形態によると、安全バルブコーンは、２つの接続部間の差圧が規定の値よりも小さい場合には、この安全バルブコーンが配置されるキャビティに向かう２つの接続部のオリフィス間でその初期位置に常に戻るように配置される。これは、キャビティが安全バルブの両側に戻しばねを含むことによって可能となり、この戻しばねは、ばねに関して規定される値よりも大きな差圧において安全バルブコーンが低圧側に向かって移動するときに、安全バルブコーンによって一緒に押圧されるように寸法決めされている。差圧が再び規定の値よりも低くなると、クランプされているばねが膨張し、それによって、安全バルブコーンがその中立の初期位置に戻り、その結果、安全機能が「準備位置」に戻る。

本発明の別の好ましい実施の形態によると、安全バルブコーンは、バルブアセンブリの初期位置における二重保護機能によって、大きな差圧から保護される。これによって、初期位置、すなわちゼロ点校正及びフラッシングの位置における安全バルブコーンの保護が、校正コーンがこの位置において差圧センサーを流体接触から更に保護するという最初の出願に記載の利点と組み合わせられる。したがって、公知の解決策と比べて、差圧センサーが高圧に晒されるというリスクが流体システムへのバルブアセンブリの接続によって最小になるという利点が得られる。

本発明の更なる好ましい実施の形態によると、安全バルブコーンの設計は、安全バルブコーンの可能な移動方向の双方に関して対称であるようなものであり、さらに、その形状は好ましくは円筒形である。対称な形状は、全バルブアセンブリを取り付けることによって安全バルブを誤って取り付けることを不可能にする。加えて、安全コーンが取り付けられるキャビティは安全バルブコーンの外側寸法と寸法が適合され、これは、加えて、機能が確実となることをもたらし、一方で、細部は、取り付けによって、安全バルブコーンのどちらの端がそれぞれの方向／移動方向に着地するかに関係なく、意図する機能が得られるように常に着地する。

行うべき測定に関して、既存の構造体に関連して本発明によって得られる幾つかの利点を以下にまとめる。
−バルブアセンブリは、幾つかのバルブ又は保護装置ではなく、１つのみの細部、すなわち安全バルブコーンによって、差圧センサーを大きな差圧から保護する。
−バルブアセンブリは差圧センサーを大きな差圧から保護するが、この保護機能は、高圧側に接続する接続側がどちらであるのかに関係ない。
−この保護は、校正コーンの位置、測定位置又はゼロ点校正及びフラッシングの組み合わせた位置に関係なく常に有効である。
−安全バルブコーンは、「トリガー」された後は、その初期位置に常に戻り、トリガーされると再び保護位置になる。
−バルブアセンブリは、フラッシング及びゼロ点校正において、すなわち初期位置において二重の保護機能を含み、それによって、バルブアセンブリを流体システムに接続することによって、差圧センサーが高圧に晒されるというリスクが最小になる。
−安全バルブコーンは対称であり、その結果、バルブ本体内の意図するキャビティ内に取り付けられることによって、誤って回転することができない。

本発明の上述の好ましい実施形態を従属項に記載する。本発明の構造上の設計は、本発明の好ましいが限定的ではない実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明の実施形態の一例の以下の説明によって詳細に説明する。さらに、本発明は、従来技術とは更に異なる点をもたらす。これは、本発明において、請求項１の特徴から明らかであるように、好ましくは構成される後述の技術の構成によって実現される。

差圧測定システムが接続されている流体システムの一部を示す図である。 全バルブアセンブリ内の細部を示す図である。 全バルブアセンブリを、その初期位置、すなわちそのフラッシング／ゼロ点校正の位置において示す図である。 通常の位置における安全バルブの詳細図である。 トリガー位置における安全バルブの詳細図である。

図１は、アクチュエーター２が設けられた全バルブアセンブリ１の一例を示し、バルブアセンブリ１は、測定ホース４を介して、バルブ３の測定ニップル５に接続されている。この図は、アクチュエーター２との好ましい無線通信のための、適切である場合はコンピューター又はコンピューターシステムとの通信のための手動ユニット６も含んでいる。

図２は、全バルブアセンブリの細部を示している。全バルブアセンブリには、バルブ本体７と、両側に戻しばね９ａ，９ｂを有する安全バルブコーン８と、アクチュエーター２に接続されている、軸１１を有する校正コーン１０と、バルブ本体７に取り付けられている、差圧センサー１２を有する１つのセンサーキャリア３１とが設けられている。バルブ本体７は、測定ホース４が接続される２つの接続部１３，１４を有し、これらの接続部はそれぞれ、多くの場合、入口及び出口と呼ばれる。入口は高圧側であることが意図され、出口は低圧側であることが意図される。流体システムの高圧側及び低圧側に関して接続部がどのようにつながるかに応じて、どちらの側が入口であっても出口であってもよい。さらに、バルブ本体は、寸法が安全バルブコーン８の外側寸法に適合されるキャビティ１５を有する。キャビティ１５の外側端１６には、シール要素１８が設けられている安全バルブ停止部１７があり、この安全バルブ停止部と接続して第１の戻しばね９ａがあり、安全バルブ停止部１７は戻しばねのベースを構成する。この第１の戻しばね９ａと、キャビティの底部１９に配置されている第２の戻しばね９ｂとの間に、安全バルブコーン８が位置付けられており、したがって２つの戻しばねの間でクランプされている。安全バルブコーンは好ましくは、この安全バルブコーンに対して軸方向に凹んだ２つの内部キャビティ２４を含み、これらの内部キャビティは安全バルブコーン８の各端に開口し、全てのキャビティがその底部で連通して、コーンの外周に対して外向きのリセス２５を有する。安全バルブコーン８の外側には、リセス２５の両側の外周面にシール要素２０が設けられている。一方の接続部１３から、第１の戻しばね９ａにおいてキャビティ１５を介して、さらに、寸法が校正コーン１０の外側寸法に適合されるキャビティ２２まで、ダクト２１が延びている。第２のダクト２３も、出口１４からキャビティ１５の底部１９を介してキャビティ２２まで延びている。キャビティ２２内には校正コーン１０が位置付けられており、校正コーン１０は好ましくは、この校正コーンに対して軸方向に凹んだ内部キャビティ２６を含み、この内部キャビティは校正コーン１０の全長にわたって延びている。校正コーン１０の外側には、それぞれの端の外周面に、好ましくは２つのシール要素２７が設けられている。キャビティ２２の他端２８には、シール要素３０が設けられている停止突起２９が設けられており、この停止突起２９は、アクチュエーター２及びその軸１１のアタッチメント／ホルダーも構成し、軸１１はこの停止突起２９で終端しており、軸１１は校正コーン１０に締結されている。キャビティ２２の底部と校正コーンとの間で戻しばね３５がクランプされている。キャビティ２２の外面から、ダクト３２及び３３がセンサーキャリア３１内の差圧センサー１２まで延びている。

図３は、全バルブアセンブリを、その初期位置、すなわちそのフラッシング／ゼロ点校正のための位置において示している。バルブアセンブリは、測定時点を除いて常に、その初期位置、すなわちそのフラッシング／ゼロ点校正のための位置にある。装置は、測定シーケンスが終了した後、フラッシング及びゼロ点校正の位置に戻され、これは、アクチュエーター２がこの装置をこの位置に戻すことによって行われるか又は代替的には別の蓄積エネルギー、例えば戻しばね３５がこれを行う。この初期位置では、校正コーン１０は、ダクト２１とダクト２３との間に位置し、それによって、シール要素２７がともにダクト３２及び３３の両方の側に着地し、この結果、ダクト３２及び３３は中断され、その結果として同じ静圧となる。したがって、差圧センサー１２はゼロ点校正され、ダクト３２及び３３が、キャビティ２２のその外周面に、キャビティ２２と校正コーン１０との間をシールする両方のシール要素２７間で接するため、このゼロ点校正は流体流の外部で生じる。校正コーンの構成及びその位置によって、接続部／入口１３からダクト２１を介してキャビティ２２へ、また校正コーン１０の内部キャビティ２６を通って更にキャビティ２２へ、次いでダクト２３へ、またその後、第２の接続部／出口１４までの、高圧側と低圧側との間の開いた流路が可能となるため、フラッシングが同時に行われる。このプロセスの後、全バルブアセンブリ１は、フラッシングされて閉じ込められた空気がなくなり、バルブアセンブリはまたゼロ点校正される。

図４ａは、通常の位置にある安全バルブを示している。全バルブアセンブリ１が、戻しばね９ａ、９ｂ及び安全バルブコーン８によって構成される全体の保護機能に対して規定されるよりも大きい差圧に晒されていない場合、安全バルブコーンは、戻しばね９ａ、９ｂとダクト２１、２３との双方の間の位置にある。この位置では、安全バルブコーン８のキャビティ２４及びリセス２５を通る通路は閉じられており、その結果、接続部１３、１４間の連通は不可能である。高圧側と低圧側との間の流体の通路は、キャビティ１５の壁に対するリセス２５のオリフィスの両側のシール要素２０によって生じるシールのため、この位置では不可能となる。これは、保護機能が「準備位置」にあるとき、すなわちトリガー位置にないときの、バルブアセンブリ１における安全バルブの通常の位置を構成する。

図４ｂは、トリガー位置にある安全バルブを示している。差圧が、戻しばね９ａ、９ｂと一緒に安全バルブコーン８に関して規定されている値を超える場合、安全バルブコーン８は、最も低い圧力の側に向かう方向へ押圧され、それによって、戻しばねはこの側で圧縮される。高圧側と低圧側との間の通路が開くことによって、流体は、一方の接続部１３、すなわち入口から、キャビティ１５へ、安全バルブコーン８のキャビティ２４及びリセス２５を通って、更に外へ向かって第２の接続部１４、すなわち出口へ通過する。他方で、流体は、高圧側及び低圧側が逆になると反対方向へ流れることができる。したがって、１つの同じ細部／機能によって、接続されている差圧センサー１２に対する高圧からの保護が更に得られ、この保護は両方向に働く。

１ バルブアセンブリ、２ アクチュエーター、３ バルブ、４ 測定ホース、５ 測定ニップル、６ 手動ユニット、７ バルブ本体、８ 安全バルブコーン、９ 戻しばね、１０ 校正コーン、１１ 軸、１２ 差圧センサー、１３ 入口、１４ 出口、１５ キャビティ、１６ 外側端、１７ 安全バルブ停止部、１８ シール要素、１９ 底部、２０ シール要素、２１ ダクト、２２ キャビティ、２３ ダクト、２４ キャビティ、２５ リセス、２６キャビティ、２７ シール要素、２８ 他端、２９ 停止突起、３０ シール要素、３１ センサーキャリア、３２ ダクト、３３ ダクト。

Claims (6)

1. 流体システム内の差圧を測定するシステムに含まれる装置であって、
   該装置は、
   前記流体システムに接続する２つの接続部（１３、１４）を有するバルブ本体（７）と、
   前記差圧を記録する差圧センサー（１２）と連通するダクト（３２、３３）と、
   該ダクト（３２、３３）と接する第１のキャビティ（２２）と
   を含むバルブアセンブリ（１）であり、
   前記第１のキャビティ（２２）は、該第１のキャビティ（２２）内で測定位置と前記バルブアセンブリ（１）をゼロ点校正及びフラッシングする位置との間で変位可能な校正コーン（１０）を含み、
   さらに、該校正コーン（１０）はシール要素（２７）を含むと共に該シール要素が前記ダクト（３２、３３）を前記第１のキャビティ（２２）から遮蔽することにより、前記校正コーン（１０）は、前記測定位置以外の位置、すなわちその初期位置では前記差圧センサー（１２）を前記流体システムから分離する装置において、
   前記バルブアセンブリ（１）は、安全バルブコーン（８）を有する第２のキャビティ（１５）を含み、該安全バルブコーン（８）は、該安全バルブコーン（８）が規定の値よりも大きい差圧により前記低圧側に向かう方向へ変位するように配置されていることによって、前記差圧センサー（１２）を大きな差圧から保護し、その結果、高圧側と低圧側との間で、前記一方の接続部（１３）すなわち前記高圧側から、前記バルブ本体（７）内の前記第２のキャビティ（１５）を介して、また前記安全バルブコーン（８）内に設けられているキャビティ（２４）及びリセス（２５）を介して、前記他方の接続部（１４）すなわち前記低圧側までの通路が開き、それによって圧力の平衡が生じることを特徴とする装置。
2. 前記安全バルブコーン（８）は、該安全バルブコーン（８）がその初期位置において、前記第２のキャビティ（１５）に向かう又はつながる前記２つの接続部（１３、１４）のオリフィス間に配置されていることによって、前記接続部（１３、１４）のうちのどちらがそれぞれ前記高圧側及び前記低圧側を構成するかに関係なく、常に前記低圧側に向かって変位可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記安全バルブコーン（８）は、流れ方向において、その校正コーン（１０）を有する前記第１のキャビティ（２２）の前かつ前記差圧センサー（１２）の前に配置されており、それによって、前記差圧センサー（１２）は、前記校正コーン（１０）がその測定位置にあるか、又は前記バルブアセンブリ（１）をゼロ点校正及びフラッシングのための位置、すなわちその初期位置にあるかに関係なく、大きな差圧から常に保護されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 安全バルブコーン（８）は、前記第２のキャビティ（１５）が前記安全バルブコーン（８）のそれぞれの側に配置されている戻しばね（９ａ、９ｂ）を含むことによって、前記差圧が規定の値よりも小さくなると、前記第２のキャビティ（１５）に向かう又はつながる前記２つの接続部（１３、１４）のオリフィス間でその初期位置に戻るように配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記差圧センサー（１２）は、該差圧センサー（１２）を前記流体システムから分離することと、前記安全バルブコーン（８）が同時に前記初期位置において前記差圧センサー（１２）を保護することとによって、前記校正コーン（１０）が、前記バルブアセンブリ（１）の前記初期位置において、すなわち前記バルブアセンブリ（１）の接続により、大きな差圧に対する二重の安全機能を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記安全バルブコーン（８）は、該安全バルブコーン（８）が方向付けられるそれぞれの移動方向に関して対称であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。

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