JP5474083B2 - 撃力動作バルブ - Google Patents

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は、圧力解放コマンドに応じて、自身の通路に沿って流体を流れさせるだけでなく、密閉領域から導かれる加圧流体の流れを制御し、かつ、超過圧力状態を解放するように動作可能なバルブに関する。バルブは、流体流路を備え、かつ、前記流体通路の中に載置されるように適合されるバルブ本体を有する。バルブ本体の反転屈曲破裂ディスクは、バルブの流路を通る流体の流れを常時遮蔽する関係にある。自身の凸面が前記加圧流体に対向する関係にあるような方向に配置されるディスクは、所定の超過圧力状態にさらされた際に、反転することが可能である。それの凸面に隣接する位置に前記バルブ本体によって担持される選択的に動作可能なデバイスは、バルブ本体の流路を通って流体を流れさせるために加圧流体によってディスクの反転が開始される程度に、孔を開けずにディスクを破壊する作動時に動作可能である。

従って、バルブは、ディスクが反転して所定の流体の超過圧力状態を解放すると同時に、選択されたより低い流体圧力でディスクを反転させてバルブ本体を通って加圧流体を流れさせるように選択的に動作可能であるという二つの機能を提供するのが好ましい。

従来技術の説明
保護用の超過圧力デバイスは、凸凹の中央部を有しかつ反転動作する破裂ディスクを備え、密閉領域から導かれる容器および導管の中に存在する超過圧力状態を解放するために従来採用されていた。破裂ディスクの凸面は、流体圧力に対して対向する関係に配置されていた。所定の超過圧力状態が生じた際に、ディスクの中央部は反転し、これにより、開き、かつ、加圧流体を密閉領域から流出させていた。いくつかの実施例においては、１個以上のナイフが、反転時にディスクの中央部を切断してそれのフルオープンを確実にするために、ディスクの凹面に隣接する位置に設けられていた。ディスクの破裂した中央部のための様々なバックアップ構成部品は、超過圧力デバイスの中のディスクの凹面に近接し、それの周辺のフランジ部からのディスクの反転した中央部の分離により係合され、かつ、前記分離を最小限にする位置に載置されていた。

これらの従来技術のデバイスは、所定の超過圧力状態を解放するために機能的であったが、ディスクの中央部の耐圧力よりも著しく少ない所定の流体の超過圧力において選択的に反転し、かつ、開くように動作可能ではなかった。

また、従来技術は、自身の開口を引き起こすために破裂ディスクを貫通するための移動可能なデバイスを利用したバルブを完備し、それによって、密閉領域から加圧流体を解放するものである。ＵＳ特許Ｎｏ．２，２０６，８１８、２，４４１，０１１、３，１３４，３９０、３，９１３，６０４、３，９３８，７０４、４，５６６，４７６、４，８３０，０５２、５，０１０，９１１、５，０７６，３１２、５，２５７，８１９、６，６７２，６１６、６，７４８，７４３、６，８３４，８８５、および、６，９３８，４２１におけるデバイスによって例示されるように、ディスクと係合し、さらに、ディスクを通り抜けて推進されるダーツまたは尖った部材が記載されている。それの破裂を引き起こすために、破裂ディスクの中へ、かつ、破裂ディスクを通り抜けて移動可能なピストンのような部材も設けられた。ピストンタイプの作動装置の実施例は、ＵＳ特許Ｎｏ．１，６７１，３６８、２，４１７，０８２、３，０２７，９０３、３，１０１，７３３、３，１２９，７１６、Ｒｅ．２９，６１４、４，００６，７８０、４，４２１，００５、４，５４２，７６１、４，６３０，６８２、５，３４５，８７６、６，２３４，５２２、６，７５５，４３９、７，１４０，３８１、７，１４３，７７５、および、７，１４３，７７６、および、公開Ｎｏ．ＵＳ２００６／０１３７７４２に記載されている。その他のバルブは、破裂ディスクの開口を引き起こすために爆発性火薬に依存するものである。代表的な爆発的に動作されたバルブは、ＵＳ特許Ｎｏ．２，７６６，８３２、３，６０４，５１１、３，８１１，５１１、４，０４６，１５６、４，０８４，６０２、４，２６３，９７１、４，７７９，６８３、および、６，２４０，９４８に開示されている。

発明の概要
バルブは、密閉領域から導かれる通路に沿って加圧流体の流れを制御するために提供される。前記バルブは、流体流路を備え、かつ、前記加圧流体の前記通路の中に配置されるように適合されるバルブ本体を有する。反転屈曲（または、反転動作する）破裂ディスクは、前記バルブ本体の流路を通る流体の流れを常時遮蔽する関係に前記バルブ本体の中に載置される。前記破裂ディスクは、略対向する凸凹面を有する隆起した中央部を有する。前記ディスクの前記凸面は、前記加圧流体に対向する関係に配置される。選択的に動作可能なデバイスは、前記ディスクの前記中央部の前記凸面に隣接する位置に前記本体によって担持される。前記デバイスは、前記ディスクの前記中央部の反転が前記バルブ本体の流路の中の加圧流体によって開始され、それによって、前記バルブ本体を通る加圧流体の流れを自由にさせる程度に、孔を開けずに前記ディスクを破壊する選択的な動作時に動作可能である。

選択的に動作可能なデバイスは、移動可能な部材を有し、その部材は、前記ディスクの前記凸面から常時離間し、さらに、前記凸面と係合し、かつ、前記中央部に孔を開けずにそれの機械的な破壊を引き起こす作動時の所定の変位による動きが可能である。前記移動可能な部材は、前記ディスクの前記中央部の前記凸面と係合するように配置された鈍端を有するロッドであるのが好ましい。

花火用火薬は、前記移動可能な部材と連携し、かつ、前記火薬の点火時のそれの所定の変位によって部材を移動させるように動作可能である。前記ディスクの前記中央部は、前記ディスクの前記中央部の反転の開始時に前記ディスクに向かう前記部材の動きよりも速い速度で反転する。前記移動可能な部材は、前記ディスクの前記凸面の近接面に対して傾斜した略直線的な移動経路に沿った、または、曲線的な経路に沿った動きが可能である。ほとんどの実施例において、前記移動可能な部材は、わずか約６ｍｍから約１２ｍｍまでの移動経路に沿った動きが可能である。

本発明の好適実施形態においては、反転屈曲破裂ディスクは、１個の金属から成り、かつ、前記ディスクの隆起した中央部は、分離領域を定義するセグメントを有し、その中で、そのセグメントの金属は、前記ディスクの前記中央部の残りの部分の金属よりも大きな残留応力を示す変質した粒子構造を有する。前記ディスクの中央部の反転は、それの分離領域において開始される。前記ディスクの前記中央部の前記凸面および前記凹面は、より大きな残留応力を有する分離領域を定義するセグメントを含み、それの全体領域の至る所で滑らかで、かつ、途切れない形状である。前記作動部材は、前記分離領域での前記ディスクの前記中央部の破壊の開始を引き起こすために、前記ディスクの高応力領域と係合するように配置される。

図面の簡単な説明
図１は、密閉領域から導かれる通路に沿って加圧流体の流れを制御するバルブの一方の側の斜視図である。 図２は、図１に示される前記バルブの他の側の斜視図である。 図３は、バルブの平面図である。 図４は、図３のライン４‐４に実質的に沿って切り取られ、かつ、矢印の方向に見るバルブの垂直断面図である。 図５は、図３のライン５‐５に実質的に沿って切り取られ、かつ、矢印の方向に見るバルブの垂直断面図である。 図６は、図４のライン６‐６に実質的に沿って切り取られ、かつ、矢印の方向に見るバルブの水平断面図である。 図７は、破裂ディスクのアッセンブリが取り除かれた図６のバルブの水平断面図である。 図８は、図４と同様のバルブの垂直断面図であり、ディスクに孔を開けずに破壊を引き起こし、それによって、ディスクの前記中央部の反転を開始する位置での選択的に動作可能なデバイスを図で示すものである。 図９は、図４に示すようなバルブの垂直断面図であり、移動可能な部材によるそれの中央部の破壊の結果として、それのフルオープン位置にある、隆起した反転屈曲破裂ディスクの中央部を示すものである。 図１０は、反転屈曲破裂ディスク、破裂ディスクと連携し、かつ、それの反転および開口時にディスクの中央部によって係合されるように配置されるバックアップのセグメントを有するバックアップリング、および、バックアップリングと係合するクランプリングの分解立体図である。 図１１は、図４に示すように、ディスクの凸面と係合する動きが可能である移動可能な部材を有する選択的に動作可能なデバイスの部分断面図である。 図１２は、その動作後の位置におけるそれの前記移動可能な部材を図示する選択的に動作可能なデバイスの部分断面図である。 図１３は、図４に示される構造の一部の部分拡大垂直断面図であり、破裂ディスクの凸面と破壊的に係合するように動かされる前の、移動可能な部材の配置をより良く図示するものである。 図１４は、バルブ本体の部分垂直断面図であり、ディスクの中央部の反転を引き起こすために、孔を開けずにディスクを破壊するための代替的なピボット回転する選択的に動作可能なデバイスを図示するものである。 図１５は、図１４に類似する部分垂直断面図であり、そのディスクの破壊位置におけるピボット回転するデバイスを示すものである。 図１６は、その構成部品を図示するバルブの分解斜視図である。 図１７は、作動前の位置に示されるスプリングの作動装置を有する本発明の代替実施形態の垂直断面図である。 図１８は、スプリングの作動装置の作動を示す図１７のバルブの垂直断面図である。 図１９は、完全に作動後の位置のスプリングの作動装置を示す図１７のバルブの垂直断面図である。

図面の詳細な説明
以下の説明には、本発明に係る代表的な実施形態が記載されている。しかしながら、これらの実施形態は、図示例によって提供されたものと理解されるべきであり、本発明の範囲全体についての限定として扱われるべきではない。

次に図１および図２について説明すると、本発明のバルブ２０は、その圧力が所定の値を超えたときに、密閉領域から圧力を解放するために、さらに、コマンドに基づいた加圧流体の選択的な解放を引き起こすために、多くの用途の内の任意の１つを有する。図面に描かれているように、バルブ２０の一形態は、従来の垂直な位置にあるとして示される容器２４の内ネジ式のネック２２に接続されるように特に適合され、火炎または爆発の抑制剤のような加圧流体の供給源を封じ込めるように適合される。しかしながら、容器２４は、垂直以外の方向に配置されてもよいと理解されるべきである。Ｏリング２５は、バルブ２０と容器２４との間の流体の密閉シールを確実にするために設けられる。バルブ２０は、全体が２６で示され、円筒形の上側部分２８、および、分離した円筒形の下側部分３０を含む２個のバルブ本体を有する。バルブ本体の下側部分３０は、容器２４のネック２２の中にネジ込まれるように適合された外ネジ式の最下部３２を有する。バルブ２０の円筒形の上側部分２８の外ネジ式の下部３４は、本体の下側部分３０の内ネジ式の上側セグメント３６の中にネジ込まれるように適合される。本体の上側部分２８の最上側セグメント３８は、従来の配管等を通って各々の抑制剤送出ノズルに通じる抑制剤送出ラインに接続されるように適合される。

バルブ２０のバルブ本体の下側部分３０は、本来、流路４０と同じ直径を有しかつバルブ本体の上側部分２８を通る流体流路４２と同軸に位置合わせされた流体流路４０を有する。バルブ本体２６の抑制剤送出用のセグメント３８は、図４に示すように、より小さい直径を有するが、流路４２に連通する流路４４を有する。

反転屈曲破裂ディスク４６は、流路４０および４２を常時遮蔽する関係に配置される。ディスク４６は、バルブ本体の上側部分２８およびバルブ本体の下側部分３０の隣接する縁の間で押さえられかつ外接して囲むフランジ４８を有する。ディスク４６は、中央の凹凸の隆起部５２を有し、その中で、凸面５４は、容器２４の中の加圧流体に対向する関係にある。本発明の一実施形態において、ディスク４６の中央の隆起部５２は、分離領域を定義するセグメント５６（図３）を有し、その中で、セグメント５６の金属は、ディスク４６の隆起部５２の残りの部分の金属よりも大きな残留応力を示す変質した粒子構造を有する。セグメント５６の残留応力特性を有する隆起部５２の相対的に小さい直径の領域は、その全内容が参照によって本書に組み込まれている米国特許Ｎｏ．６，９４５，４２０に、詳細に説明および図示されている。好ましくは、セグメント５６は、破裂ディスク４６の中央と、隆起部５２およびフランジ４８の間の円周方向に延びる境界領域との中間に位置する。

環状のクランプリング５０およびバックアップリング５１は、本体の上側部分２８の最下位の環状端とディスク４６のフランジ４８との間に挿入される。バックアップリング５１は、隆起部５２、特に、それの「ヒンジ」部（例えば、ディスクの破裂時にフランジ４８に付着したまま残る隆起部５２の一部）の支持体として機能し、以下により詳細に説明される内側に延びるフランジ５３を有する。Ｏリング５５は、破裂ディスクのフランジ４８およびバルブ本体の下側部分３０の間に流体の密閉シールを形成するのを手助けするために、バルブ本体の下側部分３０の中に形成されかつ外接して囲む溝５７の中に設けられる。ロケータピン４９は、リング５０、５１、およびディスクのフランジ４８の中にそれぞれ形成される対応する溝４３、４５、および４７と共同で、バルブ本体２６の中に設置された際に、リング５０、５１、およびディスク４６の適切な方向への配置を確実にする。

バルブ２０の本体の下側部分３０は、流路４０の軸に対して傾斜しかつ一体化された円筒形の突出部５８を有する。突出部５８の中の外側に開いた流路６０は、本体の下側部分３０の流路４０まで伸びるより小さな直径の流路６２に連通する。作動装置のアッセンブリ６４は、流路６０、６２に収容され、かつ、保持クリップ６６によって突出部５８に固定される。作動装置のアッセンブリ６４は、通常、その中にスラスター機構７０が収容される円筒形の作動装置本体６８を有する。スラスター機構７０は、ノベルエンタプライズから入手できるメトロンという作動装置でも、または、その他の類似のタイプのデバイスでもよい。いくつかの実施形態においては、花火のように着火されるスラスター機構７０は、特に、作動速度が重要でないアプリケーションにおいては、ソレノイドタイプのスラスター機構に置き換えることができる。作動装置のアッセンブリ６４は、流路６２を通って本体の下側部分３０の流路４０の中に延びる長尺なロッドまたはストライクピン７２を有する。図４に示すように、ストライクピン７２は、ストライクピン７２が作動前の位置にあるときに、ディスク４６の凸面５４と離間した関係にはあるが、隣接する位置に通常配置される端の丸い外周側の先端７４を有する。

スラスター機構７０は、作動装置本体６８の中に収容され、かつ、ネジ山７６によって決まった場所に固定される。ストライクピン７２の移動距離は、突出部５８内にネジ込み可能に収容されるリテーナ７８によって制限される。Ｏリング８４は、容器２４内の流体が、流路６２を通ってバルブから流出することを防ぐために、ストライクピン７２の凹部に配置される。

図１１に示すように、スラスター機構７０は、発射ピン８８が中に配置される円筒形のチャンバ８６および可燃性の花火用火薬９０を有する。チャンバ８６は、一対のリードワイヤ９４、９６が貫通するパッキングプラグ９２によって一方の端部で密閉されている。スラスター機構７０の作動時に、チャンバ８６内に配置されるリードワイヤ９４、９６の露出された端部は、花火用火薬９０に点火する。火薬９０の点火は、図１２に示すように、作動後の位置まで発射ピン８８を移動させる。いくつかの実施形態においては、発射ピン８８（さらに、結果的にストライクピン７２）の移動距離または直線的変位は、約６から約１２ｍｍの間であり、さらに好ましくは、約９ｍｍである。以下に説明するように、作動時に、発射ピン８８は、ストライクピン７２の端部１００に接触および／または作用し、それによって、ストライクピン７２を作動後の位置に移動させて破裂ディスク４６に衝突させる。

バルブ本体の下側部分３０は、そこから外側かつ斜めに伸びるサイドポート１０２も有する。サイドポート１０２は、シュレッダバルブ１０６が中に配置される円錐台形の流路１０４を有する。流路１０４は、より大きな直径を有する穴１０８に連通する。図４に示すように、プラグ１１０は、穴１０８内にネジ込み可能に収容される。しかしながら、穴１０８は、流路４０および容器２４内の流体圧力をモニタするように、圧力ゲージを備えてもよい。

バルブ本体の下側部分３０は、上にバルブ２０を設置した後、所望の流体で容器２４を満たすために使用可能な横方向に伸びるフィルポート１１２も有する。図５に示すように、フィルポート１１２は、フィルポートのインサート１１６およびフィルポートのプラグ１１８がその中に通常配置され、かつ、そこにネジ込み可能に固定される略円筒形の穴１１４を有する。本来、フィルポートのインサート１１６は、第２の流路１２２の直径よりも小さい直径を有し、かつ、第２の流路１２２に連通する第１の流路１２０を有するチェックバルブである。第１の流路１２０の直径よりも大きい直径を有するボール１２４は、流路４０および容器２４内の流体圧力が第１の流路１２０内の流体圧力よりも大きい場合には、フィルポートのインサート１１６内に配置され、かつ、第１の流路１２０および第２の流路１２２の間の流れを遮断するように作動する。従って、フィルポートのインサート１１６は、通常、フィルポートの穴１１４からバルブ本体の下側部分の流路４０までの流体の流れを一方向のみにさせる。フリット化されたチェックディスク１２６は、容器２４が充填されている間に、ボール１２４が第２の流路１２２から流出するのを防ぐために、穴１１４のプラグ１１８の反対側の端部に設けられる。

補助ポート１２８は、バルブ本体の下側部分３０から外側に伸び、そこを通る略円筒形の穴１３０を有する。図５に示すように、プラグ１３２は、通常、穴１３０内にネジ込み可能に収容される。しかしながら、補助圧力ゲージのような補助装置は、プラグ１３２の代わりにポート１２８に接続されてもよい。流路１３４は、バルブ本体の下側の流路４０および補助穴１３０にフィルポートの穴１１４を連通させる。

バルブ２０は、破裂ディスク４６の反転および破裂の作動開始によって、密閉領域から加圧流体を解放するために用いられてもよい。そのような超過圧力状態が発生した場合、バルブ２０は、ディスク４６の反転および破裂によって、容器２４内の危険な超過圧力状態に対する間接的保護も提供する。従って、反転屈曲破裂ディスク４６は、容器２４内のより低い、通常の流体圧力に耐えることができるだけではなく、加圧流体の解放が所望されるときに、選択的に開かれることも可能である。本発明のいくつかの実施形態においては、バルブ２０は、圧力解放コマンドに応じてそこを通って抑制剤を流れさせるために、火炎または爆発の抑制装置の流路の中に載置される。いくつかの実施形態において、圧力解放コマンドは、抑制装置が設置された領域内に配置される検知器またはセンサによって自動的に生成されるが、そのようなコマンドは、手動で付与されても良い。

図１３に示すように、通常の動作前の構成において、ストライクピン７２は、ディスク４６の凸面５４から離間しているが、近接した位置に示されている。前述のように、いくつかの実施形態において、ディスク４６は、ディスクの隆起部５２の残部よりも変質した粒子構造を有しかつ予め応力を加えられた分離用のセグメント５６を備えても良い。一実施形態において、ストライクピンの先端７４は、セグメント５６に接触はしていないが近接した位置に配置される。作動する際には、先端７４は、ディスク４６の反転を開始させるために、セグメント５６と係合する。しかしながら、バルブ２０の作動前の構成において、ディスク４６は、流路４２への流路を遮蔽することによって流路４０および容器２４の中に存在する加圧流体を効果的に封じ込める。

加圧流体の解放を必要とする条件（容器２４内の超過圧力条件以外の）の検知時に、電気信号は、リードワイヤ９４、９６を介して、作動装置のアッセンブリ６４、特に、スラスター機構７０に送信される。電気信号は、チャンバ８６内に封じ込められる花火用火薬９０に点火し、これによって、図１２に図示されるような延びた位置に向かって発射ピン８８を前進させる。いくつかの実施形態において、発射ピンが前進する速度は、音の速度よりも小さく、好ましくは、１１００ｆｔ／ｓｅｃよりも小さい。このように速度を制限することによって、開口時の破裂ディスク４６の貫通およびディスク４６の分裂は、より確実に避けられる。発射ピン８８は、ストライクピンの端部１００に接触し、それによって、ストライクピンを直線的な経路に沿って破裂ディスクの凸面５４に向かって前進させ、かつ、それに接触させる。ストライクピンの先端７４は、鋭くとがった先になるのと対照的に、丸みを帯びた形状を有する。従って、ストライクピン７２が所定の変位によって移動される際に、凸面５４との接触は、ディスク４６に孔を開けずに、それの破壊を引き起こすのに十分である。図８に示すように、ストライクピン７２は、ディスク４６を貫通しないが、ディスクの隆起部５２を機械的に破壊し、かつ、変形を引き起こす。ストライクピン７２が、作りだされた開口を単に塞ぎ、これによって、流路４２の中への流体の流れを遮断し、かつ、ディスクが開かないようにする可能性があるので、ディスク４６の貫通は好ましくない。

ストライクピン７２は、ディスクの凸面５４に作用する流体の力と組み合わせられた時にディスク４６が反転して開くように、ディスクの隆起部５２に十分な運動エネルギーを付与する。さらに具体的には、ストライクピン７２の衝突によって隆起部５２に及ぼされかつ加圧流体によって及ぼされる力と結合される力は、ディスク４６の反転および開口を開始するのに十分である。いくつかの実施形態において、中央の隆起部５２は、隆起部５２の反転の開始時にディスク４６に向かうストライクピン７２の移動よりも速い速度で反転する。従って、ディスク４６のフルオープンは、ディスクの定格破裂圧力（例えば、ディスクが±５％の許容誤差で作動装置のアッセンブリ６４の手助け無しに自動的に反転かつ破裂する際の圧力）の２０％（５分の１）と同じくらい低い流体圧力条件で達成される。しかしながら、いくつかの実施形態においては、流体圧力が定格破裂圧力の約１／２以下である際に、ディスクのフルオープンが達成される。さらに他の実施形態において、ディスクのフルオープンは、ディスクの定格破裂圧力の約２５‐７５％の間、さらに具体的には、ディスクの定格破裂圧力の約３３％で達成される。本発明のいくつかの実施形態においては、ディスク４６のフルオープンは、５‐１０ｍｓｅｃと同じくらい短い時間で達成されてもよい。

図１〜１３に示される実施形態において、突出部５８および作動装置のアッセンブリ６４は、流路４０および４２を通る流体流路に対して斜角に配置される。しかしながら、突出部５８および作動装置のアッセンブリ６４がこの流路に対して垂直または平行であることは、本発明の範囲内にある。さらに、ストライクピン７２が、ディスクの凸面５４のいかなる位置においても破裂ディスク４６に接触するように、作動装置のアッセンブリ６４は構成されても良い。一実施形態において、ストライクピン７２は、凸面５４に対する略接線方向の関係にありかつ中央の隆起部５２に向かう動きが可能である。別の実施形態においては、ストライクピン７２は、凸面５４に対する略垂直方向の関係にありかつ中央の隆起部５２に向かう動きが可能である。移動の相対的な方向に関わらず、その一番弱いポイントまたはその近くでディスクに衝突するのが好ましい。ディスク４６の場合、ストライクピン７２は、隆起部５２に形成されかつ予め応力を加えられたセグメント５６に近接した位置でディスクに接触することが示される。対応するセグメント５６を有しない他のディスクの場合、ストライクピン７２は、ディスク材料の最も薄い隆起部のピークに向かう位置でディスクに接触してもよい。その一番弱いポイントまたはその近くでディスクに衝突することによって、より小さい運動エネルギーが必要とされ、それによって、ストライクピン７２がディスクを貫通する可能性が減少する。ディスク４６の選択的な開口を成功させるために、どのような作動装置のアッセンブリの構成が選択されても、ストライクピン７２によって加えられかつ加圧流体によって加えられる力ベクトルと同じ方向でディスクに作用する力ベクトルは、ディスク４６の反転かつ開口を開始するのに十分なだけ必要である。

反転屈曲破裂ディスク４６は、フランジ４８および隆起部５２の間の境界領域１３８に近接して位置する半円の切り込み線または低強度線を備えてもよい（図１０参照）。作動装置のアッセンブリ６４の作動ならびにストライクピン７２およびディスクの凸面５４の間の接触時に、ディスクの隆起部５２は、フランジ５３に付着した小さなヒンジ部１４０だけを残して低強度線に近接した位置で開く。ディスクの開口時に、ヒンジ部１４０は、バックアップリング５１のフランジ５３によって支持される。流路４０、４２が有する流路を通って容器２４から流出する流体は、図９に示されるように、ディスク４６をフランジ５３の周りに折り曲げる。このように、フランジ５３は、ディスク４６の望ましくない分裂を防ぐのを手助けする。開口時に複数の花びらを形成するディスクのように、異なる切り込み線の構成を備えたその他のタイプの分裂前の反転屈曲破裂ディスクが用いられても良いことが認識されている。

本発明の代替の実施形態は、図１４および図１５に図示される。通常、バルブ２０は、上述したように構成される。しかしながら、作動装置のアッセンブリ６４は、揺動アームの作動装置１４２に置き換えられた。作動装置１４２は、破裂ディスク４６の凸面５４に孔を開けずに接触するように構成されている横方向に伸びる先端セグメント１４４を有する。曲線的な経路に沿った作動装置１４２の移動は、ラッチおよびスプリングの機構（図示せず）の使用によって、または、作動装置１４２を移動させて凸面５４に先端セグメント１４４を衝突させるための当業者にとって公知の他の手段によって引き起こされてもよい。

さらに本発明の別の実施形態は、図１７〜１９に図示される。この実施形態は、スプリングの作動装置１４６の機構が作動装置のアッセンブリ６４および突出部５８の間に配置されることを除いて、図１〜９および１６に示される実施形態と非常に類似している。スプリングの作動装置１４６の１つの機能は、スラスター機構７０によって生成される力をストライクピン７２に作用するはるかに大きな力へと変換することである。従って、スプリングの作動装置１４６は、必要なレベルの力で破裂ディスクの隆起部５２にストライクピン７２を接触させるのにスラスター機構７０自身が十分ではないアプリケーションに特に適する。スプリングの作動装置１４６を用いることにより、相対的に大きな駆動力の出力が、相対的に小さな駆動力の入力の作用によって生成可能である。

スプリングの作動装置１４６は、通常、力の出力筺体１５０にネジ込み可能に固定される力の入力筺体１４８を有する。入力筺体１４８は、作動装置本体６８に接続され、保持クリップ１５２によって固定される。出力筺体１５０は、保持クリップ６６によって突出部５８に固定される。作動ピストン１５４は、入力筺体１４８に内蔵されかつプロファイルされるピストン１５６に隣接する。プロファイルされるピストン１５６は、入力筺体１４８および出力筺体１５０の間にありプランジャ１６０の環状領域１５８の中に伸びる。プロファイルされるピストン１５６は、ボール１６４を収容するように構成された複数の凹部１６２を有する。プロファイルされるピストン１５６のヘッドは、スプリング１６８が中に収容されるくりぬかれた部分１６６を有する。スプリング１６８は、プロファイルされるピストン１５６とプランジャ１６０を離す方向に付勢するように、プランジャ１６０と係合する。プロファイルされるピストン１５６のヘッドは、保持リング１７０によって環状領域１５８内に維持される。ワッシャ１７２は、リング１７０上に載置され、かつ、環状領域１５８を効果的に閉鎖する。第２のワッシャ１７４は、ワッシャ１７２と共同で、プロファイルされるピストン１５６の周りに巻きつけられるメインスプリング１７６が、ストライクピン７２に向かってプランジャ１６０を付勢する力を加えるための表面を設けるために設けられる。動作前の位置にあるとき、ボール１６４は、プランジャ１６０の環状領域１５８の中に形成されるオリフィス１７８の中にある。ボール１６４は、台座１８０に対してそのままの位置にあるので、メインスプリング１７６によってそれに加えられる力に応じたプランジャ１６０の移動を妨げる。

図１８に示すように、スラスター機構７０の動作時に、発射ピン８８は、作動ピストン１５４に接触し、それによって、作動ピストン１５４をバルブ本体２６に向かって移動させる。作動ピストン１５４の移動は、プロファイルされるピストン１５６も同方向に移動させる。プロファイルされるピストン１５６の移動は、スプリング１６８を圧縮し、かつ、オリフィス１７８を凹部１６２に位置合わせする。この位置合わせの結果として、台座１８０は、台座との係合を離れて凹部１６２の中にボール１６４を押し込む。この構成にあるとき、ボール１６４は、プロファイルされるピストン１５６およびプランジャ１６０の間の相対運動を妨げるために、互いに効果的にロックする。さらに、台座１８０との係合を離れたボール１６４と共に、この時点まで圧縮中であったメインスプリング１７６は、プロファイルされるピストン１５６およびプランジャ１６０の組み合わせられたアッセンブリに作用し、それを、バルブ本体２６に向かって、かつ、ストライクピン７２と接触するまで移動させる。

図１９は、完全に作動後の位置にあるスプリングの作動装置１４６を図示する。図示するように、作動ピストン１５４およびプロファイルされるピストン１５６は、もはや互いに接触していない。ストライクピン７２は、破裂ディスク４６の隆起部５２に接触したので、ディスクの反転および開口を開始させた。

スプリングの作動装置１４６は、花火用火薬を使用するスラスター機構７０以外の手段によって作動されてもよい。スプリングの作動装置１４６は、圧縮された空気または窒素のような加圧流体の源に接続されることがある複数の流体ポート１８２を備える。バルブ２０の作動を必要とする状況の検知時に、加圧流体は、ポート１８２に送出されてもよい。ポート１８２は、流路１８４を介して、入力筺体１４８の内側に連通する。加圧流体は、作動ピストン１５４のヘッドに作用し、バルブ本体２６に向かってピストンを移動させる。作動ピストン１５４上に位置するＯリング１８６、１８８は、加圧流体が、スプリングの作動装置１４６の他の部分に流出するのを防ぐ。

当業者は、ソレノイドの使用等、スプリングの作動装置１４６を作動させる他の手段を察知するであろう。従って、本発明は、上述の実施形態に単に限定されるものではない。

作動の後、スプリングの作動装置１４６は、突出部５８から取り外され、再利用のために初期状態に戻されてもよい。初期状態に戻す間に、プランジャ１６０は、出力筺体１５０の中に戻され、それによって、メインスプリング１７６を圧縮する。プランジャ１６０およびプロファイルされるピストン１５６が、入力筺体１４８に向かって十分に移動され、さらに、ボール１６４が、台座１８０を通過した時点で、ボール１６４は凹部１６２から移動され、それによって、プランジャ１６０およびプロファイルされるピストン１５６を分離する。スプリング１６８は、作動ピストン１５４と接触する位置にプロファイルされるピストン１５６を移動させ、ピストン１５４および１５６の両方は、図１７に示されるように、それらの初期位置に戻される。

Claims (19)

1. 密閉領域から導かれる流体通路に沿って加圧流体の流れを制御するためのバルブであって、
   流体流路を備え、かつ、前記流体通路の中に載置されるように適合されるバルブ本体、
   前記流体流路を通る流体の流れを常時遮蔽する関係に前記バルブ本体によって担持される反転屈曲破裂ディスクであって、略凸面および凹面を成す隆起した中央部を有し、その中央部の前記凸面は、前記加圧流体に対向する関係にある前記反転屈曲破裂ディスク、および、
   前記ディスクの前記中央部の前記凸面に隣接する位置に前記バルブ本体によって担持され、流体が前記バルブ本体の前記流体流路を通って流れられるようにするために、前記ディスクの中央部の反転が前記流体流路の中の前記加圧流体によって開始される程度に、孔を開けずに前記ディスクを破壊する作動時に選択的に作動可能なデバイス、を有することを特徴とするバルブ。
2. 前記デバイスは、移動可能な部材を有し、その部材は、前記ディスクの前記中央部の前記凸面から常時離間し、さらに、前記凸面と係合し、かつ、前記中央部に孔を開けずにその中央部の機械的な破壊を引き起こす作動時の変位による動きが可能である請求項１に記載のバルブ。
3. 前記部材は、前記ディスクの前記隆起した中央部の前記凸面と係合可能な鈍端を有するロッドである請求項２に記載のバルブ。
4. 花火用火薬を備え、その火薬は、前記火薬の点火時に前記部材の前記変位による前記部材の移動を引き起こすように動作可能である請求項２または３に記載のバルブ。
5. 前記部材は、前記中央部に孔を開けずに、前記ディスクの前記中央部の前記凸面の破壊を引き起こすためだけに十分な所定の変位による動きが可能である請求項２〜４のいずれかに記載のバルブ。
6. 前記ディスクの前記中央部は、前記ディスクの前記中央部の反転の開始時に、前記ディスクに向かう前記部材の動きよりも速い速度で反転する請求項２〜５のいずれかに記載のバルブ。
7. 前記部材は、略直線的な移動経路に沿った動きが可能である請求項２〜６のいずれかに記載のバルブ。
8. 前記部材は、略曲線的な移動経路に沿った動きが可能である請求項２〜６のいずれかに記載のバルブ。
9. 前記部材は、６ｍｍから１２ｍｍまでの移動経路に沿った動きが可能である請求項２〜８のいずれかに記載のバルブ。
10. 前記破裂ディスクは、１個の金属から成り、前記ディスクの前記隆起した中央部は、分離領域を定義するセグメントを有し、その領域では、前記セグメントの前記金属は、前記ディスクの前記中央部の残部の金属よりも大きい残留応力を示す変質した粒子構造を有し、
    前記ディスクの前記中央部の反転は、その中央部の前記分離領域で開始される請求項１〜９のいずれかに記載のバルブ。
11. 前記ディスクの前記中央部の前記凸面および前記凹面は、その中央部の全体領域の隅から隅まで滑らかかつ途切れない形状を有し、前記隆起した中央部の前記分離領域を定義する前記セグメントを含む請求項１０に記載のバルブ。
12. 前記デバイスは、前記分離領域で前記ディスクの前記中央部の破壊の開始を引き起こすために、前記ディスクの前記分離領域と係合するように配置される請求項１０または１１に記載のバルブ。
13. 密閉領域から導かれる流体通路に沿って加圧流体の流れを制御するためのバルブであって、
    流体流路を備え、かつ、前記流体通路の中に載置されるように適合される管状のバルブ本体、
    前記流体流路を通る流体の流れを常時遮蔽する関係に前記バルブ本体によって担持され、略凸面および凹面を成す隆起した中央部を有し、その中央部の前記凸面が前記加圧流体に対向する関係にある状態で配置される反転屈曲破裂ディスク、および、
    前記ディスクの前記中央部の前記凸面に隣接する位置に前記バルブ本体によって担持されるデバイス、を有し、
    前記ディスクの前記中央部は、その中央部に対する所定の第１の流体圧力下でその中央部の反転および破裂に抵抗することが可能であり、
    前記デバイスは、流体が前記バルブ本体の前記流体流路を通って流れられるようにするために、前記ディスクの前記中央部の反転が前記所定の第１の流体圧力よりも小さい所定の第２の流体圧力で開始される程度に、孔を開けずに前記ディスクの前記中央部を機械的に破壊する作動時に選択的に動作可能であることを特徴とするバルブ。
14. 前記デバイスは、移動可能な部材を含み、その部材は、前記ディスクの前記中央部の前記凸面から常時離間し、さらに、前記凸面と係合し、かつ、前記中央部に孔を開けずにその中央部の破壊を引き起こすような変位による動きが可能である請求項１３に記載のバルブ。
15. 前記部材は、前記ディスクの前記中央部に向かいかつその中央部の前記凸面に対して略接線方向の関係にある動きが可能である請求項１４に記載のバルブ。
16. 前記部材は、前記ディスクの前記中央部に向かいかつその中央部の前記凸面に対して略垂直方向の関係にある動きが可能である請求項１４に記載のバルブ。
17. 密閉領域から導かれる流体通路に沿って加圧流体の流れを制御するための方法であって、
    前記流体通路の中に管状のバルブ本体を載置するステップ、
    略凸面および凹面を成す隆起した中央部を有し、その中央部の前記凸面が前記加圧流体に対向する関係にある状態で配置される反転屈曲破裂ディスクを、前記バルブ本体の中に前記流体通路に沿った加圧流体の流れを常時遮断する関係に設けるステップ、および、
    前記ディスクの前記中央部の前記凸面に隣接する位置にデバイスを配置するステップ、を含み、
    前記ディスクの前記中央部は、その中央部に対する所定の第１の流体圧力下でその中央部の反転および破裂に抵抗することが可能であり、
    前記デバイスは、流体が前記流体通路に沿って流れられるようにするために、前記所定の第１の流体圧力よりも小さい所定の第２の流体圧力でその中央部の反転を開始するように、前記ディスクの前記中央部に孔を開けずに、前記凸面を機械的に破壊する作動時に選択的に動作可能であることを特徴とする方法。
18. 前記第２の圧力は、前記所定の第１の流体圧力の２分の１以下である請求項１７に記載の方法。
19. 前記第２の圧力は、前記所定の第１の流体圧力の５分の１以下である請求項１７に記載の方法。
    

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