JP5791740B2 - 緊急遮断安全装置 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、一般にガス分配システムのための安全装置に関し、具体的には、緊急遮断式の安全バルブに関する。

関連技術
ガス分配システム、特に天然ガス分配システムは、典型的には、製造者から消費者に、一連の配管および一連のバルブを介してガスを輸送する。それぞれのガス分配システムは、分配システム内のガスの圧力を制御する１つ以上の調整バルブ（圧力調節バルブ）を備えることが可能である。通常は、ガスは、高い圧力で前記システムを通って運ばれる。しかしながら、ガスの圧力は、消費者への最終的な分配に先立って下げなければならない。この圧力の低減は、典型的には、現場の分配網の減圧ステーションにおいて達成される。

典型的には、これらの減圧ステーションは、1つ以上の圧力調節バルブ、ならびに該圧力調節バルブの万一の故障の場合にガスの流れを遮断するための或る種の安全装置を備えている。最も一般的には、緊急遮断安全バルブが、この目的のために使用される。例えば、参照することによって本明細書に援用される米国特許第4,134,421号は、パイプラインに過度の圧力に対する保護を提供する緊急遮断安全バルブを開示している。この緊急遮断安全バルブは、通常は、圧力調節バルブが故障の場合に該圧力調節バルブへのガスの到達を阻止することができるよう、かかる圧力調節バルブの上流方に配置される。この緊急遮断安全バルブは、最大および最小の圧力許容値に関して、圧力調節バルブの下流のガス圧を監視する。下流の圧力が最大または最小の許容値を超えると、緊急遮断安全バルブが閉じ、圧力調節バルブへのガスの流れを遮断して、圧力調節バルブの故障に起因するガスの漏れが放置されないようにする。

ガス分配システムのための緊急遮断安全装置は、バルブ本体と、バルブ本体に取り付けられる上部ケースと、前記バルブ本体と上部ケースとの間に配備されたダイアフラムを含み、前記ダイアフラムの少なくとも一部分が前記バルブ本体の内部および前記上部ケースの内部へ移動可能であり、ガスシステムの圧力に曝される第１の面を有している。第１のスプリング及び第２のスプリングが、上部ケースの内部に配置され、前記第１のスプリング及び第２のスプリングは、前記ダイアフラムの前記ガスシステムの圧力とは反対側の第２の面にばね力を作用させる。プランジャが前記ダイアフラムの前記第１の面に接続されている。カムが前記バルブ本体の内部に回転可能に取り付けられて、該カムは第１のカム腕と、第２のカム腕と、第３のカム腕とを有し、前記第１の腕は前記プランジャと接触している。ラッチが前記第１のカム腕に係合するとともに、緊急遮断バルブ栓に接続されるように構成されている。前記カムに接近し、あるいは前記カムから離れようとする前記プランジャの動きによって、前記カムが回転させられて、前記ラッチが解除される。

本発明の目的、特徴、および利点が、以下の説明を図面の図とともに読み込むことで、明らかになるであろう。
本発明の教示に従って構成された緊急遮断安全装置の透視図である。 図１に示した緊急遮断安全装置の上部ケースの切断図である。 図１の緊急遮断安全装置の上部ケースとバルブ本体との間に配置されるダイアフラムの断面図である。 低圧に設定された状態における図３Ａのダイアフラムの断面図である。 高圧に設定された状態における図３Ａのダイアフラムの断面図である。 図１の緊急遮断安全装置をメインレギュレータに固定するために使用されるスナップ・リング・フランジの斜視図である。 図１の緊急遮断安全装置のバルブ本体の側面切断図であり、特にリセット位置にあるリセットピンが強調されている。 図１の緊急遮断安全装置のバルブ本体の側面切断図であり、特に再ラッチ位置にあるリセットピンが強調されている。

ここで図面に目を向けると、図１は、本発明の教示に従って構成された緊急遮断安全装置10を示している。詳しくは、緊急遮断安全装置10が、ガス分配システムのメインレギュレータ（図示せず）に取り付けられている。かかる緊急遮断安全装置10は、バルブ本体12、該バルブ本体12に取り付けられた上部ケース14、該バルブ本体12の片側に取り付けられたスナップ・リング・フランジ16、リミットスイッチ18、およびバルブ本体12から突き出しているリセットピン20とを備えている。かかる緊急遮断安全装置10は、固定具22によって前記メインレギュレータ（図示せず）に取り付けられる。同様に、前記上部ケース14は、固定具26によって前記バルブ本体12に取り付けられる。前記固定具22、26は、ボルト、リベット、ねじ、または或る部品を別の部品に取り付けるために適切な実質的に任意の他の種類の固定具であってよい。

前記上部ケース14（図２）が、オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32を収容している。このアンダープレッシャ・スプリング32が、ガス分配システムにおいて許容される下限の（最小の）ガス圧を決定する。同様に、前記オーバープレッシャ・スプリング30が、ガス分配システムにおいて許容される上限の（最大の）ガス圧を決定する。前記オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の両者は、おおむね同軸状の配置（すなわち、2つのスプリングの中心軸が同じ位置にある）によって、前記上部ケース14内に配置される。しかしながら、これらのスプリング30，32は、必ずしも同軸状に配置する必要はなく、軸を互いにずらして配置されてもよい。内側の鋳物筒34が、前記オーバープレッシャ・スプリング30をアンダープレッシャ・スプリング32から隔てている。外側の鋳物筒36が、前記オーバープレッシャ・スプリング30を囲み、該オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32を周囲の環境因子から保護している。かかるアンダープレッシャ・スプリング32が、一端においてダイアフラム板37に接続され、前記オーバープレッシャ・スプリング30が、一端においてオーバープレッシャ・リング41に接続されている。オーバープレッシャ・リング41を、ダイアフラム板37に接続することが可能である。このダイアフラム板37および前記オーバープレッシャ・リング41の両者を、以下でさらに詳しく説明する、ダイアフラム42に取り付けることが可能である。かかるダイアフラム42は、片側において、システムの圧力に曝され、もう一方の側において、前記オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32からのばね力に曝されている。このダイアフラム42の一部分が、軸Ａに沿ったシステムの圧力に応じて、バルブ本体12または上部ケース14の内部に移動および変位可能に構成されている。前記軸Ａは、前記オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の中心軸におおむね平行または同軸となっている。

前記オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32は、ダイアフラム42とは反対側の端部において、それぞれ前記オーバープレッシャ調整キャップ44およびアンダープレッシャ調整キャップ46に接触または着座している。かかるオーバープレッシャ調整キャップ44およびアンダープレッシャ調整キャップ46は、前記ダイアフラム42に接近し、さらにはダイアフラム42から離れるように、軸Ａに沿って変位可能である。一実施の形態においては、前記オーバープレッシャ調整キャップ44およびアンダープレッシャ調整キャップ46を、それぞれ外側および内側の鋳物筒36、34に螺合させることが可能となっている。特に、オーバープレッシャ調整キャップ44を、外側の鋳物筒36の内表面または内側の鋳物筒34の外表面に螺合させることが可能である。アンダープレッシャ調整キャップ46を、内側の鋳物筒34の内表面に螺合させることが可能である。アンダープレッシャ調整キャップ46およびオーバープレッシャ調整キャップ44の両者は、ダイアフラム板37に対するオーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32のスプリングのばね力を調節するために、軸Ａに沿って移動させることができる。プレッシャ調整キャップ44、46とダイアフラム板37との間の距離が、緊急遮断安全装置10のオーバープレッシャおよびアンダープレッシャの設定点を決定する。オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の中心軸が、伝統的な緊急遮断バルブとは対照的に、ダイアフラム42の同じ側に位置している。オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の両者を、ダイアフラム42の同じ側に位置させることで、バルブの外側からの、オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の両者の調整が、容易になる。さらに、オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の調整を、互いに別個独立に行ってもよい。換言すると、ユーザが、アンダープレッシャ・スプリング32に影響を与えることなくオーバープレッシャ・スプリング30のみを調節でき、逆もまた然りである。オーバープレッシャ・スプリングおよびアンダープレッシャ・スプリングがダイアフラムの両側にそれぞれ配置される従来の緊急遮断バルブにおいては、一方のスプリングの調節が、他方のスプリングのばね力に影響を及ぼし、どちらのスプリングも他方から別個独立に調節することができない。さらに、少なくとも１つの実施の形態においては、オーバープレッシャ・スプリング30およびアンダープレッシャ・スプリング32の同軸状の配置が、狭い空間または限られた空間の場所への設置に好都合である、コンパクトな上部ケース14をもたらす。

前記ダイアフラム42（図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ）は、前記上部ケース14をバルブ本体12に封じるための外側Ｏリング50を備えている。さらに、前記ダイアフラム42は、第１および第２の同心状の湾曲部52aおよび52bを備えている。外側平坦領域51が、Ｏリング50と第１の湾曲部52aとを隔てている。中間平坦領域53が、前記第１の湾曲部52aと第２の湾曲部52bとを隔てており、内側平坦領域55が、第２の湾曲部52bと中央開口54とを隔てている。かかる第１および第２の湾曲部52a、52bが、ただ1つのダイアフラム42を、低圧の設定および高圧の設定の両方に使用することを可能にしている。低圧に設定された状態が、図３Ｂに示されており、高圧に設定された状態が、図３Ｃに示されている。中央開口54が、前記ダイアフラム42を前記ダイアフラム板37に取り付けるときに固定具（ボルトなど）を受け入れることが可能になっている。このようにして、前記ダイアフラム42は、高圧の設定および低圧の設定の両方において使用されるように構成されることによって、製造コストを削減することができる。さらに、ただ１つの形態のダイアフラムを保管すればよく、在庫すべき部品の数が少なくなるがゆえに注文の量を多くできるため、在庫管理も改善される。

低圧の設定状態では、内側の湾曲部52b、内側平坦領域55、および中間平坦領域53を覆う（図３Ｂ）一方で、外側の湾曲部52aおよび外側平坦領域51を可動のままにしておくことができる剛体板である低圧ダイアフラム板38を備える。同様に、高圧の設定状態では、外側の湾曲部52aおよび中間平坦領域53を覆う（図３Ｃ）一方で、内側の湾曲部52b、内側平坦領域55、および外側平坦領域51を可動のままにしておくことができる剛体板である高圧ダイアフラム板40を備える。このように、低圧ダイアフラム板38および高圧ダイアフラム板40が、ダイアフラム42のどの部分を可動のままにし、ダイアフラムのどの部分を動かぬようにするかを決定する。

この緊急遮断安全装置10は、スナップ・リング・フランジ16（図４）によってメインレギュレータ（図示せず）に取り付けられる。このスナップ・リング・フランジ16は、固定具22を受け入れるための複数の穴56を備えている。さらに、スナップ・リング・フランジ16は、一辺に沿った開口58を備えている。この開口58が、設置を容易にすべく開口58を変形させ得るようにしているため、迅速な設置を可能にする。スナップ・リング・フランジ16が対称な性状ゆえ、緊急遮断安全装置10を、実質的にあらゆる向きで、通気および排水を損なうことなく、メインレギュレータ（図示せず）に取り付けることができる。

再び図１に目を向けると、バルブ本体12が、回転可能なカム62に取り付けられたリミットスイッチ18を備えており、このカム62は、３つのカム腕63a、63b、63cを備えている。前記カム62は、第１のカム腕63aに位置するプランジャ64を介して、ダイアフラム42に接続されている。前記プランジャ64が、下方に延びるプランジャ腕65を備えている。このプランジャ腕65が、カム62の枢支軸からオフセットされた第１のカム腕63a上の接続点67において、カム62に接続されている。前記プランジャ64が、オーバープレッシャ・スプリング30によってもたらされる力に打ち勝つために充分に強いオーバープレッシャの状態に応答して上方に動くとき、カム62が（この実施の形態においては）反時計方向に回転する。カム62が回転するにつれて、第１のカム腕63aに接続されたラッチが解放され、緊急遮断栓（図示せず）が閉鎖位置に移動して、メインレギュレータへのガスの供給を遮断する。アンダープレッシャ・スプリング32のばね力がシステムのガス圧に打ち勝つようなアンダープレッシャの状態に応答し、プランジャ64が下方に移動し、カム62を時計方向に回転させる。所定の量の回転の後に、第１のカム腕63aに接続されたラッチが解放され、緊急遮断栓が閉鎖位置に移動して、メインレギュレータへのガスの供給を遮断する。リミットスイッチ18が、第２のカム腕62bによってカム62に直接接続されており、第２のカム腕62bは、カム62およびプランジャ64によってダイアフラム42に接続されているため、リミットスイッチ18が、カム62の回転によってダイアフラム42の動きを検出する。このように、リミットスイッチ18が、圧力の小さな変動に応答して長手方向に動き、たとえリセットピンアセンブリ66が破損している場合でも、ダイアフラム42の動きを検出することができる。

前記バルブ本体12は、カム62のラッチを回復させるためのリセットピンアセンブリ66をさらに備えている。このリセットピンアセンブリ66は、リセット棒68、再ラッチプラグ70、位置表示器72（図５Ａ、図５Ｂ）、およびリセットスリーブ74を備えている。前記リセット棒68は、第３のカム腕63cにおける再ラッチプラグ70とカム62との間の相互作用に応答して、リセットスリーブ74内でスライド可能である。カム62がダイアフラム42の動きに応答して回転するとき、第３のカム腕63cが再ラッチプラグ70の第１の段部71aに接触し、再ラッチプラグ70を外に（図１、図５Ａ、および図５Ｂの左方に）押す。これにより、リセット棒68が外に動かされ、リセット棒68が位置表示器72（図５Ａおよび図５Ｂ）に接する。前記位置表示器72を、弾性を有する変形可能な材料で形成することができる。前記リセット棒68が位置表示器72に接すると、位置表示器72の中心部分が（図５Ａに示されているとおり）外に変形させられ、カム62がオーバープレッシャまたはアンダープレッシャの状態に応答して回転した旨の視覚および触覚による知らせをもたらす。この位置表示器72は、リセットスリーブ74内にシールを形成することによって、水または他の環境因子からの保護を提供し、リセット棒68を保護することができる。

ひとたびオーバープレッシャ／アンダープレッシャの状態が是正されると、リセットピンアセンブリ66を、カム62を再びラッチさせるために使用することが可能である。ユーザが、リセット棒68の一端（位置表示器内に位置している端部）を、バルブ本体12の内部に向かって変位させることが可能である。そのようにすることで、再ラッチプラグ70も変位させることができ、再ラッチプラグ70の第２の段部71bが第３のカム腕63cに接触でき、カム62を再ラッチの位置に回転させることができる。

特定の代表的な実施の形態および詳細を、本発明を説明するという目的において示したが、本明細書に開示した方法および装置において、さまざまな変更を、本発明の技術的範囲から離れることなく行うことが可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。

Claims (16)

1. ガス分配システムのための緊急遮断安全バルブであって、
   バルブ本体と、
   前記バルブ本体に取り付けられる上部ケースと、
   前記バルブ本体と前記上部ケースとの間に配置され、少なくとも一部分が前記バルブ本体の内部および前記上部ケースの内部へ移動可能であり、ガスシステムの圧力に曝される第１の面を有しているダイアフラムと、
   前記上部ケースの内部に配置され、前記ダイアフラムの前記ガスシステムの圧力とは反対側の第２の面にばね力を作用させる第１のスプリングおよび第２のスプリングと、
   前記ダイアフラムの前記第１の面に接続されたプランジャと、
   前記バルブ本体の内部に回転可能に取り付けられて、第１のカム腕と、第２のカム腕と、第３のカム腕とを有し、前記第１の腕は前記プランジャと接触しているカムと、
   前記第１のカム腕に係合するラッチを備えており、
   前記カムは緊急遮断栓に接続されるように構成されており、
   前記カムに接近し、あるいは前記カムから離れようとする前記プランジャの動きによって、前記カムが回転させられて、前記ラッチが解除され、前記第２のカム腕はリミットスイッチに接するように構成され、該リミットスイッチは、前記カムの回転に応答して長手方向に移動し、該リミットスイッチは前記バルブ本体の外側に延びる、緊急遮断安全バルブ。
2. 前記第３のカム腕は、リセットピンに接するように構成され、該リセットピンが、前記バルブ本体に出入りするように可動である、請求項１に記載の緊急遮断安全バルブ。
3. 前記リセットピンは、一端にリセットプラグを備えており、該リセットプラグが、前記第３のカム腕に接触するように構成された第１の段部を備えている、請求項２に記載の緊急遮断安全バルブ。
4. 位置表示器が、前記リセットピンの第２の端部に取り付けられており、該位置表示器が、ラッチが解除された旨を知らせる突き出し位置から、ラッチの係合を知らせる引き込み位置まで、前記リセットピンと一緒に可動である、請求項３に記載の緊急遮断安全バルブ。
5. 前記位置表示器が、弾性材料で形成されている、請求項４に記載の緊急遮断安全バルブ。
6. 前記リミットスイッチは、前記第２のカム腕に直接連結されている、請求項５に記載の緊急遮断安全バルブ。
7. 前記リミットスイッチは、前記カムの回転によって、前記ダイアフラムの移動を検出する、請求項６に記載の緊急遮断安全バルブ。
8. 前記プランジャは、前記ダイアフラムから離れるように延びるプランジャ腕を含む、請求項１に記載の緊急遮断安全バルブ。
9. 前記第１のカム腕は、ラッチに接続されている、請求項８に記載の緊急遮断安全バルブ。
10. 前記バルブ本体の外側に取り付けられたスナップ・リング・フランジを備えており、
    該スナップ・リング・フランジは、当該緊急遮断安全バルブを制御弁に固定するように構成されており、一辺に開口を備えている、請求項１に記載の緊急遮断安全バルブ。
11. 前記開口により、取り付け時の前記スナップ・リング・フランジの変形が可能となる、請求項１０に記載の緊急遮断安全バルブ。
12. 前記第１のスプリングの前記ダイアフラムとは反対側の端部に配置された第１の調整キャップを備えている、請求項１に記載の緊急遮断安全バルブ。
13. 前記第１の調整キャップは、前記上部ケースに螺合によって固定され、前記第１のスプリングの軸に沿って変位可能であり、該第１の調整キャップの変位によって、前記第１のスプリングによって生み出される前記ダイアフラムへのばね力の大きさが変化する、請求項１２に記載の緊急遮断安全バルブ。
14. 前記第２のスプリングの前記ダイアフラムとは反対側の端部に配置された第２の調整キャップを備えている、請求項１３に記載の緊急遮断安全バルブ。
15. 前記第２の調整キャップは、前記上部ケースに螺合によって固定され、前記第２のスプリングの軸に沿って変位可能であり、該第２の調整キャップの変位によって、前記第２のスプリングによって生み出される前記ダイアフラムへのばね力の大きさが変化する、請求項１４に記載の緊急遮断安全バルブ。
16. 前記第１のスプリング及び第２のスプリングの長手方向の軸は、同一位置に配置されている、請求項１に記載の緊急遮断安全バルブ。

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