JP5487040B2

JP5487040B2 - 給排弁の安全機構

Info

Publication number: JP5487040B2
Application number: JP2010167844A
Authority: JP
Inventors: 宣行杉村; 登夢杉村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: JP2012026541A

Description

この発明は、アキュムレータ等の圧力容器に用いられる給排弁の安全機構に関するものである。

アキュムレータは、高圧ガス、例えば、設定圧力２０ＭＰａの窒素ガスが封入されるブラダを備えた圧力容器なので、構造を丈夫にし、安全性を確保しなければならない。そこで、アキュムレータの安全性を確認するため、耐圧安全性試験（「破壊試験」とも言う）が行われている。この試験は、設定圧力を超える圧力を容器にかけて行われるが、該容器の構造が丈夫であると、最終的には破裂という結果で試験は終了する。

前記破壊試験では、最終的に容器が破裂するので、破裂音、破片の飛散などが発生する。そのため、危険であり、作業環境も悪化するので、専用のピット等の設備や作業員の安全確保措置が必要となる。また、試験中だけでなく、アキュムレータの運転中に安全率を超える圧力がかかると、容器が破裂する恐れがあり、危険である。

この発明は、上記事情に鑑み、圧力容器の内部圧力が異常に上昇しても破裂しないようにすることを目的とする。

この発明は、容器本体の給排筒嵌着部の内面に係止段部を形成し、該係止段部に給排筒の鍔部を係止させるとともに、前記係止段部と前記給排筒嵌着部の開口端部との間にＯリングを嵌着した給排弁の安全構造において、前記係止段部と前記Ｏリング間のリング状通路は、流体連通孔を介して前記容器の内部に連通していることを特徴とする。

この発明の前記係止段部には、係止傾斜面が設けられ、該係止傾斜面には、前記給排筒の鍔部の係合傾斜面が面接触し、前記流体連通孔は、前記給排筒の壁部を貫通する安全孔であることを特徴とする。この発明の前記係止段部には、係止水平面が設けられ、該係止水平面には、前記給排筒の鍔部の係合水平面が面接触し、前記Ｏリングは、前記給排筒の外周面に形成されたＯリング溝に嵌着され、該Ｏリング溝の、鍔部と反対側の溝壁は、前記Ｏリングが破壊圧力を受けた際に変形することを特徴とする。

この発明の前記流体連通孔は、前記給排筒の鍔部の外周面から前記Ｏリングに到る外面溝であることを特徴とする。この発明の前記外面溝は、軸方向の縦溝、螺旋状の旋回溝、又は、給排筒の軸心方向に伸びるフラット面、であることを特徴とする。

この発明は、係止段部と前記Ｏリング間のリング状通路は、流体連通孔を介して前記容器の内部に連通しているので、容器内が設計圧力を超えて、所定の危険高圧になると、前記容器内の流体は、前記流体連通孔を介して前記係止段部と前記Ｏリング間のリング状通路に圧入し、Ｏリングを強く押圧する。そうすると、Ｏリングは変形し、シール漏れが発生するので、前記容器内の圧力は降下する。そのため、該容器の破裂を防止できるので、安全に、かつ、作業環境を悪化させることなく、容器の破壊試験や運転を行うことができる。

本発明の第1実施形態を示す縦断面図である。図１の要部拡大図である。本発明の第２実施形態を示す縦断面拡大図であるで、図２に対応する図である。本発明の第３実施形態を示す縦断面拡大図である。

圧力容器、例えば、アキュムレータＡｃｃの容器本体１の一端には、蓋体３が設けられ、その他端の給排筒嵌着部５には、給排弁７が設けられている。
前記給排筒嵌着部５は、円筒状に形成され、その内周面上部側には、係止段部９が設けられている。この係止段部９は、外向き上方に傾斜する係止傾斜面９ａを備えているが、この傾斜角度は、必要に応じて適宜選択される。

給排弁７は、給排筒１２と、該給排筒１２に挿着されるポペット弁１５と、該ポペット弁１５を摺動可能に保持する支持機構１６と、を備えている。前記給排筒１２の先端部には、鍔部１３が設けられている。この鍔部１３は前記係止段部９に係合する係合段部１４を備えており、該係合段部１４の下面は、前記係止傾斜面９ａと面接触する係合傾斜面１４ａとなっている。

前記係止段部９と給排筒嵌着部５の開口端部５ａとの間には、リング状通路１８が形成されているが、このリング状通路１８は、Ｏリング２０によりシールされている。このＯリング２０は、給排筒１２の外周面に設けたＯリング溝２１に嵌着されている。

前記給排筒１２には、安全孔２３が設けられているが、この安全孔２３は、前記係合段部１４と前記Ｏリング２０間に位置する壁部１２ａを貫通している。そのため、前記リング状通路１８と前記容器の内部は、前記安全孔２３を介して常時連通している。この安全孔２３の位置、大きさ、形状等は必要に応じて適宜選択される。

なお、図において、２５は給排筒１２を給排筒嵌着部５に固定する締付けナット、２７は窒素ガス等が充填されるブラダ(気体室)、２９は給気弁、３１は液体室、Ｃは容器本体１の軸心、をそれぞれ示す。

次に、本実施形態の作動について説明する。アキュムレータの破壊試験時、又は、運転中において、容器内の圧力が設定値以内の場合には、容器内の流体Ｒ、例えば、油、が安全孔２３を通ってリング状通路１８に入り込んでいるが、Ｏリング２０によりシールされているので、機外に漏出することはない（図２の軸心Ｃの右側、参照）。前記容器内の圧力が、設定値を超え、所定の高圧、即ち、容器破壊を招来する恐れのある高圧、になると、給排筒１２の鍔部１３が大きな負荷を受けて圧縮変形するので、該鍔部１３は係止傾斜面９ａ上を滑り落ちる様にしながら降下する。

この様にして、給排弁７の給排筒１２は、全体として軸心Ｃ方向にずれてしまう（図２の軸心Ｃの左側、参照）ので、Ｏリング２０の一部が給排筒嵌着部５の開口端部５ａから露出し、Ｏリングシールが効かなくなる。そのため、前記容器内の高圧流体Ｒは、安全孔２３、リング状通路１８、Ｏリング２０を通って機外に排出される。

このとき、前記係止傾斜面９ａと前記係合傾斜面１３ａは、メタルシールしてしまう恐れがあるが、仮にメタルシールされても、安全孔２３は、常時リング状通路１８に連通しているので、前記高圧流体Ｒは、確実に機外に排出される。なお、前記係止段部９及び係合段部１４の傾斜面の傾斜角度を調整することにより、リークする圧力をコントロールすることができる。

本発明の第２実施形態を図３により説明するが、図１、図２と同一図面符号はその名称及び機能も同一である。この実施形態と前記第１実施形態との相違点は、次の通りである。
（１）前記第１実施形態では、係止段部及び係合段部が傾斜面を備えているが、本実施形態では、係止段部３９及び係合段部３４が傾斜面の代わりに、水平面３９ａ、３４ａとなっており、軸心Ｃ方向の位置ずれが発生しないこと、
（２）前記第１実施形態では、Ｏリング溝は変形しないが、本実施形態では、前記Ｏリング２０の、安全孔２３と反対側の溝壁（外側壁）２１ａを薄く形成し、該Ｏリング２０が破壊圧力を受けた際に、該外側壁２１ａが変形し、Ｏリングシールが効かなくなること。

この実施形態では、アキュムレータの破壊試験時、又は、運転中において、容器内の圧力が設定値以内の場合には、容器内の流体Ｒ、例えば、油、が安全孔２３を通ってリング状通路１８に入り込むが、Ｏリング２０によりシールされているので、機外に漏出することはない（図３の軸心Ｃの右側、参照）。

前記容器内の圧力が、設定値を超え、所定の高圧、即ち、容器破壊を招来する恐れのある高圧、になると、前記リング状通路１８に流入する高圧液体Ｒが大きな力でＯリング２０を押圧する。

そうすると、Ｏリング溝２１の安全孔２３と反対側の溝壁（外側壁）２１ａは、変形するので、前記Ｏリング２０の一部が前記Ｏリング溝２１からはみ出してしまう。そのため、Ｏリングシールが効かなくなり、リング状通路１８内の高圧流体Ｒは、締付けナット２５の螺合部２５ａ等を通って機外に排出される。なお、前記外側壁２１ａの厚さを調整することにより、リークする圧力をコントロールすることができる。

この発明の第３実施形態を図４により説明するが、図１、図２と同一図面符号は、その名称及び機能も同一である。この実施形態と第１実施形態との相違は、次の通りである。
前記第１実施形態では、流体連通孔が安全孔であるのに対し、本実施形態では、給排筒１２の鍔部１３の外周面からＯリング溝２１に到る外面溝にしたことである。

前記外面溝として、螺旋状の旋回溝４３（図４（Ａ）参照）、軸方向に伸びる縦溝４４（図４（Ｂ）参照）、又は、軸方向に伸びるフラット面４５（図４（Ｃ）参照）、が採用されるが、その形態は必要に応じて適宜変更することができる。

この発明の実施形態をアキュムレータについて説明したが、これに限定されるものではなく、他の圧力容器に適用することができることは勿論である。

１容器本体
５給排筒嵌着部
９係止段部
１２給排筒
１３鍔部
１４係合段部
１８リング状通路
２０Ｏリング
２１Ｏリング溝
２３安全孔
Ｃ軸心

Claims

容器本体の給排筒嵌着部の内面に係止段部を形成し、該係止段部に給排筒の鍔部を係止させるとともに、前記係止段部と前記給排筒嵌着部の開口端部との間にＯリングを嵌着した給排弁の安全構造において、
前記係止段部と前記Ｏリング間のリング状通路は、流体連通孔を介して前記容器の内部に連通していることを特徴とする給排弁の安全機構。
前記係止段部には、係止傾斜面が設けられ、
該係止傾斜面には、前記給排筒の鍔部の係合傾斜面が面接触し、
前記流体連通孔は、前記給排筒の壁部を貫通する安全孔であることを特徴とする請求項１記載の給排弁の安全機構。
前記係止段部には、係止水平面が設けられ、
該係止水平面には、前記給排筒の鍔部の係合水平面が面接触し、
前記Ｏリングは、前記給排筒の外周面に形成されたＯリング溝に嵌着され、該Ｏリング溝の、鍔部と反対側の溝壁は、前記Ｏリングが破壊圧力を受けた際に変形することを特徴とする請求項１記載の給排弁の安全機構。
前記流体連通孔は、前記給排筒の鍔部の外周面から前記Ｏリングに到る外面溝であることを特徴とする請求項１記載の給排弁の安全機構。
前記外面溝は、軸方向の縦溝、螺旋状の旋回溝、又は、給排筒の軸心方向に伸びるフラット面、であることを特徴とする請求項４記載の給排弁の安全機構。