JP6039420B2 - くぼみ領域を有する支持部材を備えた圧力解放装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、圧力解放装置、特に、ラプチャーディスク、ディスク支持部材及び柔軟な密封ガスケットを備え、衛生的な用途に用いられる過剰圧力解放装置に向けられている。ディスク支持部材は、１つ以上の解放領域を含み、それは、例えば、圧力解放装置内に備え付け中に、押しのけられるような少なくとも一部のガスケット材料を収容することができる主要な中央開口部を取り囲む開口またはポケットからなる。この部材によって、ガスケット材料がラプチャーディスクの破裂部分に漏れ、その破裂特性が変化することを防ぐとともに、ディスクの密封性が改善され、備え付けが維持される。

米国特許第４７５９４６０号は、逆座屈ラプチャーディスクと、ディスクの反転及び開放時にディスクの破砕を防ぐために形成された支持リングとを有する典型的なラプチャーディスクシステムに向けられている。図６に示されるように、支持リングは、実質的に、ディスクの開口に流体を通させるための唯一の中央開口を含む切れ目のないリングである。
米国特許第６３１８５７６号は、ディスク全体の直径に対して比較的大きな中央破裂可能部を有するサニタリーラプチャーディスク装置に向けられている。装置は、隣接するハウジング部品間へのディスクの取り付けに密封を提供するためにディスクの外周に配置されるガスケットをさらに備える。
米国特許第６９４５４２０号は、また、逆作動ラプチャーディスク及び環状体を備えるサニタリーラプチャーディスクに向けられている。サニタリーラプチャーディスクは、膨張部の中に加工硬化されている分離部分を含む。過圧条件に曝されると、膨張部の反転は、加工硬化された部分で開始する。

本発明に係る一実施形態では、ラプチャーディスク及びラプチャーディスクの支持部材を備える圧力解放装置が提供される。ラプチャーディスクは、中央破裂可能部及び外接フランジ部を含む。ラプチャーディスクの支持部材は、環状の内側ハブ、内側ハブから径方向に離れている外周部及び内側ハブと外周部との間に伸びる１つ以上のコネクタ部を有する。コネクタ部は、内側ハブと外周部との間に配置される１つ以上の解放領域を形成し、外接フランジ部は、１つ以上の解放領域上に重なることを特徴とする。

本発明の別の実施形態では、周縁のフランジ部及び中央破裂可能部を有するラプチャーディスクとともに使用するラプチャーディスク支持部材が提供される。支持部材及びラプチャーディスクは、圧力解放装置ホルダに取り付ける前に、弾性または熱可塑性の環状ガスケットの隣接する層の間に差し込み可能である。支持部材は、環状の内側ハブ、内側ハブから径方向に離れている外周部及び内側ハブと外周部との間に伸びる１つ以上のコネクタ部を有する。コネクタ部は、解放装置ホルダに取り付け時、ガスケットの各部を受けるための、内側ハブと外周部との間に分散される１つ以上の解放領域を形成する。

本発明のさらに別の実施形態では、中央破裂可能部及び外接フランジ部を含むラプチャーディスクが提供される。フランジ部は、その上にほぼ均一に分散された１つ以上のエンボス加工された部分を有する。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧力解放組立品の斜視図である。 図２は、クランプ機構が緩められた状態にある、図１の圧力解放組立品の別の斜視図である。 図３は、図１の圧力解放組立品の断面図である。 図４は、クランプ機構が外された状態にある、図１の圧力解放組立品の部分拡大図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る圧力解放装置の拡大図である。 図６は、ラプチャーディスクと支持部材との組立品の斜視図である。 図７は、図５の圧力解放装置の別の拡大図である。 図８は、本発明に係るラプチャーディスクと支持部材との組立品の別の実施形態の斜視図である。 図８ａは、図８の組立品の拡大図である。 図８ｂは、図８の組立品の別の拡大図である。 図９は、図８の組立品の断面図である。 図１０は、本発明に係る圧力解放装置のさらに別の実施形態の拡大図である。 図１１は、図１０の圧力解放装置を使用している圧力解放組立品の部分断面図である。

本発明の一実施形態は、図１に示すような圧力解放組立品１２に向けられている。図示する組立品は、主に、比較的小径のラプチャーディスク、特に、中央破裂可能部の直径が１．５インチより小さいディスクでの使用に適している。ある特定の実施形態において、圧力解放組立品１２は、順番に、標準的な配管の呼び寸法に合うような大きさである、１インチ、１．５インチまたはＤＮ４０標準サニタリーフェルールのいずれかを収容するような大きさにすることができる。フェルール外径は３つの大きさが全て同じであるので、内径が呼び径に応じて変化すると破裂可能部及び環状のフランジ部の相対的な大きさが変化する。例えば、１インチの呼び寸法を有するこの型のディスクは、１．５インチ呼び寸法のディスクより、はるかに小さな破裂可能部及びはるかに径方向に幅広いフランジ部を有している。

図３及び４に示すように、フェルール１４と１６との間を密封するものとして機能するガスケット２０を用いるのが通例である。特定の実施形態において、ガスケット２０は、ＶＩＴＯＮ（合成ゴムとフッ素重合体ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマーゴム）及びシリコン等の柔軟な弾性材料から製造されている。また、ガスケット２０は、フルオロエチレンポリマーのような相対的に非弾性熱可塑性材料、とりわけ、ＴＥＦＬＯＮ（ポリテトラフルオロエチレン）から形成されることができる。しかし、これらの比較的に非弾性のガスケットは、上述したその他の材料のようにディスク上で伸びることができない材質である場合は二部構造を有することができる。ガスケット２０は、周囲の側壁２６により結合される層２２、２４を備えるとともに中央開口部２７を含む。図５に示すように、層２２、２４との間にディスク３０及び支持部材３２を挿入できるように側壁部分２６にスリット２８が形成されている。ガスケット２０の各層２２，２４は、略円形のＯ‐リングビーズ３４、３６及び内側のフランジ部３８、４０をそれぞれ含む。

図１〜４に示すような圧力解放組立品に弾性ガスケットを使用した圧力解放装置を備えつけようとするとき、いくつかの問題が生じる可能性がある。ガスケット材料が弾性を有するとき、力が加えられると、それは変形し、押し出る傾向があり、また、異なる剛性及び表面摩擦特性の異なる弾性体は各様に押し出る。現在のところ、摘みネジ４４が締められている時、クランプ１８の動作によりガスケット２０に及ぼされている力及び圧縮を客観的に測定し制御する、簡単で実用的且つ信頼性の高い手段はない。操作者は、十分なトルク量がガスケット２０を適切に密封するように摘みネジ４４に適用されているかどうか判断する際、感覚により進める傾向がある。もし、不十分なトルクが適用されている場合、ガスケット２０は適切に設置されず、効果的な密封を得られないだろう。また、不適切なディスクの締付けは、ディスクまたは移行領域（すなわち、ディスクフランジとドームとの間の領域）近傍での支持を弱め、その結果、サイクル寿命を短くするともにディスクの破裂圧力を変化させる。もし、摘みネジ４４が過度に締め付けられていれば、ガスケットは圧縮し、ディスクのドーム領域に侵入する程度まで、ガスケット材料をフェルール環４２の中に押し出す。ガスケットがドーム表面と接触すれば、ディスクの破裂圧力が著しく低下するおそれがある。

また、衛生的な用途においても、ガスケット中央開口部は、一般的に、取り付け時に、制御された予測可能な押し出し量により、かなり正確にフェルール環と位置合わせされ、材量が堆積するギャップや割れ目の形成を最小限にするように、高精度に形成されている。これらの許容できる範囲の気密性及び様々なガスケットの材料特性の変化により、摘みネジ４４の過度の締め付けは、過多のガスケット押し出しをもたらし、上述した破裂圧力の潜在的な変化をもたらす一方、摘みネジ４４の不十分な締め付けは、過少の押し出しまたは不十分なガスケットの密封をもたらし、材料をフェルール間に堆積させ、潜在的に不衛生な状態にする。いずれの状況もシステムの適切な機能に悪影響を及ぼす。

支持部材３２は、クランプ１８に圧力解放装置を固定する際、「操作者の感覚」の影響を減らすことによりこのような問題を処理する。図５に示す実施形態において、支持部材３２は、環状の内側ハブ４６、内側ハブ４６から径方向に離れている外周部４８及び内側ハブ４６と外周部４８との間に伸びる１つ以上のコネクタ部５０を備える。コネクタ部５０は、外周部の内側縁５２及び内側ハブの外側縁５４と協働して、支持部材３２に１つ以上の開口５６を形成する。開口５６は本質的に解放領域であり、その機能は以下のとおりである。解放領域が支持部材を完全に貫通する開口以外の構成があることは本発明の範囲内のことである。ある実施形態おいて、解放領域は、内側ハブ４６と外周部４８との間に窪んだポケットを備えることができる。内側ハブ４６と外周部４８は、コネクタ部５０により互いが保持される、同心で切れ目のないリングである。

本発明のある実施形態において、コネクタ部５０は略三角形の形状を有し、狭い頂部５８及び対向基部６０を備える。しかし、コネクタ部が、矩形、湾曲（波状）、角度のない線形、湾曲（凸状）または湾曲（凹状）を含むように異なって成形されることは本発明の範囲内のことである。各コネクタ部５０の頂部５８は内側ハブ４６に接続され、各コネクタ部５０の基部６０は外周部４８に接続されている。特定の実施形態において、１つ以上の開口５６は、２つ側縁が弓状であり２つ側縁が略線形である４つの側縁で形成されている。さらなる実施形態において、開口５６は内側ハブ４６の外側の支持部材３２にほぼ均一に配置されている。

支持部材３２、特に内側ハブ４６は、内方に拡張する舌６２及び歯６４を備える。舌６２は、支持部材中央環６５に向かって内方に伸び、ディスクの破砕を防ぐために膨張部６８が反転及び開口している間、ラプチャーディスク３０の蝶番部６６（図７）を支持するように形成されている。図６に示すように、舌６２は、ディスク３０と支持部材３２とが互いに（例えば、１つ以上のスポット溶接により）接合されるとき、それ自体が膨張部６８の凹状領域内にはまり込むように支持部材３２の一面から形成されている。同様に、歯６４は、一般的に膨張部６８の凹状領域に向かって外側に湾曲されている。しかし、ディスクの舌６２及び／または歯６４が内側ハブ４６、外側部４８及びコネクタ部５０と実質的に同一平面にあること、または、ディスクの膨張部６８から離れて延伸するように形成されることは本発明の範囲内のことである。また、別の実施形態では、複数の歯及び舌状の部材があることも予期される。膨張部６８が反転すると、歯６４がディスクに係合し、ディスクの開口を補助する。

特定の実施形態では、ディスク３０は、凹凸の（すなわち、膨張したまたはドーム形の）中央破裂可能部６８を有する逆作動ラプチャーディスクを備える。しかし、順作動膨張ディスク、及び、非膨張または平坦なラプチャーディスクを使用することは、本発明の範囲内のことである。ラプチャーディスク３０は、一般的に、その内容全体が参照として本明細書に組み込まれる米国特許第６９４５４２０号の教示に従って構成され、部分的に変更された金属粒子構造７２の領域を持つ膨張部６８を備える。膨張部６８は、ほぼ平坦なフランジ部７４に囲まれている。伸長タグ７６は、任意にディスクの取り付けを補助するために含まれる。伸長タグ７６は、支持部材３２上にある同様の伸長タグ７８に対応する大きさである。また、ディスク３０は、任意に線状に窪んだ開口８０を備えている。図示されるように、線状に窪んだ開口８０は、ディスク３０の凹面に形成され、大体、Ｃ字形状に構成されている。先述したように、ディスク３０は、線状開口の離れた両端のスペースに位置する蝶番部６６を有する。

図５及び７に示すように、ラプチャーディスク３０及び支持部材３２は接合され、圧力解放組立品７０を形成するためにガスケット２０の内部に配置される。圧力解放組立品７０は、その後、フェルール１４、１６の間に備え付けられクランプ１８で固定される。このように、フェルール１４、１６及びクランプ１８は協働して、圧力解放組立品７０のためのホルダを形成する。摘みネジ４４の締め付けは、ガスケット２０を圧縮し、それによってガスケット材料の一部を移動させる。しかしながら、膨張部６８に入り込み、ディスク３０の破裂特性を変えることができる程度まで穴４２に押し出す代わりに、ガスケット材料の少なくとも一部が開口５６（すなわち、解放領域）の中に移動させられる。コネクタ部５０の三角形状、特に、内側ハブ４６に近接する頂部５８の配置は、開口５６の中へ移動させられるガスケット材料の方向付けを支援する。

図８、８Ａ、８Ｂ及び９に示すように、フェルール１４、１６及びクランプ１８の作用による圧力解放組立品７０の圧縮も、開口５６の内にラプチャーディスクフランジ部７４の変形をもたらす。そのため、フランジ部７４は一般的な寸法の開口５６に対応する部分８０のパターンでエンボス加工される。特に、エンボス加工された部分８０は、頂部８４及び対向する基部８６をそれぞれ備え、頂部が基部８６の内側に配置されている１つ以上の三角形部分８２によって互いに分離されている。エンボス加工された部分８０は、さらに開口５６内で受け止められる隆起面８８を含む。

本発明に係る別の実施形態では、エンボス加工された部分８０は、取り付け前に、フランジ部７４に予め形成されることができる。しかし、一般的な寸法にエンボス加工された部分８０は、それでもやはり、ディスク３０と支持部材３２との接合時に、それら接合部材の中に受け止められるように開口５６に対応している。ディスク中のエンボス加工された部分８０はまた、ディスクの剛性を上げることによって、取り扱いや処理に起因する損傷を防ぐ一般的な性能を高めている。

図１０及び１１には、支持部材９０の別の実施形態が示されている。上述した実施形態のように、支持部材９０もまた、環状の内側のハブ９２、内側のハブ９２から径方向に離れている外周部９４及び内側のハブ９２と外周部９４との間に伸びる１つ以上のコネクタ部９６を備える。しかし、支持部材３２とは異なり、外周部９４は、複数の開口１０２に通じ、それらの間に配置される１つ以上のギャップ１００を有し、１つ以上の不連続な、弓状部９８を有する。図示される実施形態では、１つのコネクタ部は、弓状部９８と内側ハブ９２との間に伸びている。しかし、他の構成も可能である。

ディスク３０ａ及びガスケット２０ａは、図５〜７に関して上述した対応物と同様の構成を有する。また、図８〜９に示す実施形態と同様に、ギャップ１００及び開口１０２に対応するように予め形成された、エンボス加工された部分を有するラプチャーディスクを用いることも、本発明の範囲内のこととみなされる。

上述したように、フェルール１４、１６間への圧力解放組立品７０の取り付けは、フェルールとガスケットとの間に良い密封をもたらすのに十分な程度にまで落とされたトルクを摘みネジ４４に与える間合いを知るために、操作者の主観的な感覚を必要とする。従って、本明細書で説明した支持部材３２を用いるときでも、操作者が、フェルールと内側ハブ４６の上に重なるガスケット２０部分との間に緊密な密封をもたらすようにクランプ１８を十分に締めつけられない可能性がある。もし、この最も内側の密封が十分でない場合、処理流体は、内側ハブ４６を通り越して漏出し、ガスケット材料がエンボス加工された部分８０内へ移動することによって作られる空所に達するだろう。しかし、この処理流体の漏れは、それがフェルールとガスケットビーズ３４との間に形成された密封により封止されている場合、気がつかない可能性がある。この処理流体の漏れが発生した場合、ディスク３０の破裂圧力はディスクのフランジ領域７４上にもたらされる応力により変化する可能性がある。

本実施形態では、この後者の問題に対処する圧力解放組立品７０ａを示している。仮に、最も内側の密封が適切になされていなければ、密封（“ディスク”）フランジの外側の縁がこれらのギャップ１００と一致しているので、内側ハブ９２の外側に漏れた処理流体により増加した圧力は除去される。図１１により明確に示されるように、圧力解放組立品７０ａがフェルール１４ａ、１６ａ間に差し込まれクランプ１８により固定されると、ギャップ１００は通路１０４を形成する。クランプ１８が適切に締め付けられていなければ、処理流体が通路１０４から漏れ、それによって操作者にクランプ１８を調節するように警告する。

上述した本発明の実施形態は実例として提供され、本発明の全範囲を限定するようにみなされてはならない。

Claims (12)

1. 配管のつなぎ目に形成したフェルール同士の突合せ部分の環状の当接面に挟み込まれる圧力解放装置であって、
   膨張した中央破裂可能部及び前記膨張した中央破裂可能部を取り囲む外接フランジ部を含む金属製の逆作動ラプチャーディスクと、
   前記外接フランジ部とほぼ同じ大きさのリング形状を有し、環状の内側ハブ、前記内側ハブから径方向に離れている外周部及び前記内側ハブから前記外周部まで伸びる１つ以上のコネクタ部を含み、前記内側ハブと前記外周部は、前記コネクタ部により互いが保持される同心のリング形状を有し、前記コネクタ部は前記内側ハブと前記外周部との間に配置される１つ以上の開口を形成するラプチャーディスク支持部材と、
   環状のガスケットと
   を備え、
   前記環状のガスケットは、２つの層を備え、前記ラプチャーディスク及び前記支持部材は、前記環状のガスケットの２つの層の間に挟みこまれ、
   前記ラプチャーディスクは、前記支持部材を前記外接フランジ部に軸方向に重ねられることにより支持され、前記外接フランジ部と前記支持部材とが、前記フェルール同士の突合せ部分の環状の当接面に挟み込まれて圧接されることを特徴とする圧力解放装置。
2. 前記支持部材の内側ハブは、舌状部を備え、
   前記舌状部は、前記支持部材の中央環に向かって内方に伸び、前記ラプチャーディスクと前記支持部材とが互いに接合されるとき、前記ラプチャーディスクの前記中央破裂可能部の凹状領域内にはまり込むように、前記支持部材の一面から形成され、前記中央破裂可能部の反転または開口時に前記ラプチャーディスクの蝶番部を支持するように形成される請求項１に記載の圧力解放装置。
3. 前記１つ以上のコネクタ部は形状が略三角形の形状を有し、各コネクタ部は狭い頂部と対向基部を有し、各コネクタ部の前記頂部は前記内側ハブに接続され、各コネクタ部の前記基部は前記外周部に接続されている請求項１または２に記載の圧力解放装置。
4. 前記１つ以上の開口は、前記内側ハブの外側の前記支持部材にほぼ均一に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力解放装置。
5. 前記外周部は、切れ目のないリングを形成する請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力解放装置。
6. 前記外周部は、１つ以上の不連続な、弓状部を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力解放装置。
7. 前記環状のガスケットは、その周囲が側壁で結合された２層からなり、前記側壁は、前記２層の間に前記ラプチャーディスク及び前記支持部材を収容するスリットを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力解放装置。
8. 前記環状のガスケットは、弾性材料からなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力解放装置。
9. 前記外接フランジ部は、前記１つ以上の開口の上に重なる１つ以上のエンボス加工された部分を持つ請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧力解放装置。
10. 前記１つ以上のエンボス加工された部分は、前記支持部材の前記１以上の開口に対応する部分のパターンでエンボス加工され、前記１つ以上の開口内にそれぞれ収容される隆起面を持つ請求項９に記載の圧力解放装置。
11. 前記支持部材の内側ハブは、歯状部を備え、
    前記歯状部は、前記ラプチャーディスクの前記中央破裂可能部の凹状領域に向かって外側に湾曲し、
    前記中央破裂可能部が反転すると、前記歯状部が前記ラプチャーディスクに係合する請求項１〜１０のいずれ１項に記載の圧力解放装置。
12. 前記圧力解放装置は、前記配管のつなぎ目に形成した前記フェルール同士の突き合わせ部分の外周を覆うことができる凹溝を備えるクランプにより、前記フェルール同士の突合せ部分の環状の当接面に挟み込まれるものであり、
    前記ラプチャーディスクの前記外接フランジ部と前記支持部材とが、前記フェルール同士の突合せ部分の環状の当接面に挟み込まれ、前記クランプにより圧接されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧力解放装置。

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