JP6990247B2 - 圧力サージを補整する閉じたシステムのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、排出接続パイプを有する、圧力サージを補整する閉じたシステムのための装置であって、前記排出接続パイプには、衝突プレートが設けられているとともにフラップカバーが旋回可能に枢支されており、前記フラップカバーが、静止位置では前記排出接続パイプあるいはフレームに載置され、開放位置では前記衝突プレートに接触し、少なくとも１つのロック装置が設けられており、該ロック装置が、前記フラップカバーを前記静止位置において前記排出接続パイプへ押圧し、圧力サージの場合には、前記フラップカバーを解放する、前記装置に関するものである。

このような装置あるいは爆発フラップは、起こり得る塵埃爆発又はガス爆発による圧力サージの場合に圧力補整を得るために、例えばサイロ、管路、バイオガス設備又はこれらに類するもののような閉じたシステムにおいて用いられる。これにより、閉じたシステムの破壊並びに別の物的損傷及び人的損傷を回避することが可能である。

このような装置は、本出願人の特許出願である特許文献１から知られており、ロック装置は、バネ動作式の閉鎖要素として形成されており、この閉鎖要素は、静止位置においてフラップカバーを排出接続パイプへ押圧し、爆発時には解放する。爆発時には、フラップカバーは、旋回運動を行うとともに圧力補整を可能とするために、バネの復元力を克服する必要がある。衝突プレートに対するフラップカバーの衝突後、このフラップカバーは、再び閉まるとともに、排出接続パイプを再び気密に密閉するために、閉鎖要素のバネの復元力をもう一度克服する必要がある。

フラップカバーの慣性を低減するとともに、爆発時の圧力補整を最小の遅延でもたらすために、フラップカバーの重量を低減することが好ましいことが分かった。したがって、近年、炭素材料及びガラス繊維材料から成り、わずかな自重において高い強度を有するフラップカバーがその価値を認められている。このようなフラップカバーは、例えば本出願人の特許文献２から知られている。

軽量構造におけるこのようなフラップカバーの自重は、特許文献１による密閉要素のバネの復元力を克服し、閉じたシステムを再び気密に密閉するのに十分ではない。これについての欠点は、例えばシステムへの汚濁物又は湿気の侵入及びバルク材料の破壊に至り得ることである。しかし、閉じたシステムにおける爆発後、気密に密閉されていない装置により装置に更に酸素が供給され、システムの破壊をもたらす火災があおられ得るという特別な欠点もある。

独国特許出願公開第３６２６９４６号明細書 欧州特許第２０８４０８８号明細書

したがって、本発明の課題は、軽量構造のフラップカバーが排出接続パイプへの載置時にシステムを気密に密閉する、冒頭に示した種類の装置を提供することにある。

この課題は、冒頭に示した種類の装置において、本発明により、請求項１の特徴によって解決される。

したがって、ロック装置を制御する盛業ユニットを備えた、圧力サージを補整する閉じたシステムのための装置が提供される。このとき、爆発時にロック装置がフラップカバーを解放し、このフラップカバーが、静止位置から開放位置へ旋回することができ、このとき、その運動エネルギーを衝突プレートへの衝突によって放出するように、開ループ制御あるいは閉ループ制御が設定されている。つづいて、フラップカバーが静止位置へ落下し、ロック装置がその瞬間においてまだ開放されており、すなわち、フラップカバーと排出接続パイプの間の空間が開放され、その結果、フラップカバーが排出接続パイプに載置されることが可能である。フラップカバーが排出接続パイプに載置された後、ロック装置は、制御ユニットの信号に基づいて静止位置にあるフラップカバーへ押圧し、したがってシステムを気密に密閉する。

別の利点は、ロック装置がフラップカバーへ加える圧力が、可変に調整可能であり、したがって、現場で容易に要求に適合されることが可能であることである。また、応答圧力、すなわち、フラップカバーと排出接続パイプの間の空間の解放させるためにフラップカバーがロック装置へ加える必要がある圧力も可変に調整されることができる。

本発明の別の構成は、従属請求項から明らかである。ここで、フラップカバーの位置を検出し制御ユニットへ伝達する少なくとも１つのセンサ、例えば、回転感知装置が設けられていることが合目的である。このようなセンサは、機械的、圧電的、容量的、誘導的、光学的、抵抗的又は磁気的な作用をフラップカバーの位置の測定に用いることができる。したがって、センサは、例えば回転感知装置であってもよい。このとき、フラップカバーの位置とは、フラップカバーが旋回され得る、静止位置と開放位置の間の各位置と理解され得る。ここで、フラップカバーが静止位置にあるかどうかをセンサが特定することが特に重要である。このようなセンサの利点は、制御ユニットあるいはロック装置が時間制御されるだけではなく、事象ベースでも応答可能であることである。

別の一形態では、ロック装置が空圧式に調整可能であるため、特に高い動作速度を達成することができ、ロック装置がフラップカバーを解放するまで経過する時間が最小値に低減されるようになっている。電気的なロック装置に比べて、空圧式のロック装置は、構造においてより単純であり、わずかな自重を有している。空圧式のロック装置の別の利点は、空圧式のシステムでは廃熱が主にコンプレッサ自体において生じるため、爆発性の空気ガス混合物が漏れ出る可能性がある排出接続パイプにおいて、この空気ガス混合物がロック装置の廃熱によって発火しないことである。生じる排気が直接周囲へ放出され得るとともに、ロック装置の動作速度が高められるため、油圧式のシステムに比べて、リターン管路が不要であるという利点がある。

制御ユニット自体は、メモリプログラム可能な制御部のように、電子回路を用いて、空圧式又は電気空圧式に形成されることが可能である。

さらに、エネルギー貯蔵部又はエネルギーバッファとしての圧縮空気貯蔵部が設けられており、この圧縮空気貯蔵部は、停電時にもロック装置に圧縮空気を提供する。圧縮空気貯蔵部は、圧縮空気供給部に接続されているとともに、ロック装置のための圧縮空気を貯蔵する。圧縮空気供給部の故障時には、圧縮空気貯蔵部が、ロック装置の完全な機能を保証する緊急貯蔵部として機能する。圧縮空気貯蔵部自体は圧力スイッチを備えており、この圧力スイッチは、リモートメンテナンス技術的にコントロールコンソールにおいて読取可能であり、圧縮空気貯蔵部に存在する圧力のチェックに用いられる。

別の一形態は、ロック装置が移動可能なピストンを有する空圧シリンダを備えるように構成されている。空圧シリンダは、通常の標準部材であるとともに、安価かつ容易に製造可能であり、存在する空気圧力の変化によりフラップカバーへのロック装置の圧力が開ループ制御あるいは閉ループ制御され得るという別の利点を有している。

空圧シリンダが、一端において、ロック装置のハウジング内で軸線を中心として旋回可能に枢支されていることが好ましい。空圧シリンダの旋回可能な枢支により、ロック装置の動作速度あるいは応答時間を改善することが可能となる。このとき、シリンダは、ピストンと共に、ピストン内室の抜気によって、爆発時にフラップカバーの移動範囲から完全に旋回される。

別の特別の一形態では、ピストンの自由端において、ロックレバーが旋回可能に連結されているとともに、これらピストン及びロックレバーが共に１つのジョイントを形成しているように構成されている。旋回可能に枢支されたロックレバーにより、ピストンの力がフラップカバーへ最適に伝達されるという利点が得られる。

さらに、特に好ましくは、ロックレバーの一端がレバー軸線を中心として旋回可能に枢支されており、レバー軸線がハウジングにおいて支持されているように構成されている。このことは、ロックレバーが、爆発後に不意にフラップカバーと排出接続パイプの間の空間へ至らず、したがってシステムの気密な密閉を阻害しないという利点を有している。

別の特別な一形態では、ロックレバーがフラップカバーの縁部の移行部への凹部を備えるように構成されており、その結果、ピストンの力は、排出接続パイプの対称軸線の延長に対して平行に作用し、これにより、ピストンの所定の力において排出接続パイプへのフラップカバーの最適な押圧がなされる。

また、ロック装置が迅速抜気装置を備えていることが特に好ましい。これにより、ロック装置の動作速度あるいは応答時間の改善を達成することができる。なぜなら、爆発時に、ロックレバーを戻すだめにピストン内室が非常に迅速に抜気されることができ、その結果、フラップカバーが衝突プレートに対して衝突し得るためである。

特に好ましい一形態では、圧力サージ後、あらかじめ規定された時間インターバル後に初めてロック装置がフラップカバーを排出接続パイプへ押圧するように、制御ユニットがロック装置を制御するようになっている。塵埃爆発又はガス爆発時に互いに連続した複数の爆発が起き、システムにおいて平衡状態が生じて初めてフラップカバーが再び排出接続パイプへ押圧されることとなることが可能である。このとき、時間インターバルは、制御ユニットを介して設定されることが可能である。

本発明の別の特徴、詳細及び利点は、以下の説明及び図面に基づき明らかである。全ての図において、互いに対応する対象又は要素には同一の符号が付されている。

本発明による装置の斜視図である。 図１に基づく装置の空圧式の構造の斜視図である。 本発明による装置の横断面図であり、フラップカバーは静止位置にある。 本発明によるロック装置の横断面図であり、フラップカバーは静止位置にある。 本発明による装置の横断面図であり、フラップカバーは開放位置にある。 本発明によるロック装置の横断面図であり、フラップカバーは開放位置にある。

図１には本発明による装置１の斜視図が図示されており、この装置は、好ましくは円筒状のパイプとして形成された排出接続パイプ２を備えており、この排出接続パイプ２の端部には、排出接続パイプ２の周設されたリング状の幅広部として形成されつつ多数の孔を備えたフランジ１３が設けられている。装置１は、フランジ１３と共に、不図示のシステム、例えば容器又はサイロの凹部に取外し可能に設けられている。このとき、凹部は、排出接続パイプ２の直径以下の直径を備えている。

フランジ１３に対向する排出接続パイプ２の端部には、旋回可能なフラップカバー４、衝突プレート３及び少なくとも１つのロック装置７が設けられている。この実施形態では、例えば３つのロック装置７が設けられており、ロック装置７の数は、排出接続パイプ２の直径に依存する。

長手延長部あるいは対称軸線１４に対して横方向に、外側で、２つのフレーム要素１１が、排出接続パイプ２において互いに離間して配置されており、これらフレーム要素には、それぞれ１つの成形物１０が取外し可能に設けられており、この成形物は、排出接続パイプ２の長手延長部あるいは対称軸線１４に対して本質的に（ほぼ）平行に向けられている。衝突プレート３は、成形物１０に取外し可能に配置され、したがってフレーム要素１１を介して排出接続パイプ２に強固に結合されている。

フラップカバー４は、成形物１０において旋回可能に枢支されているとともに、この図示では静止位置５にある。この静止位置５では、フラップカバー４は、フランジ１３に対向する排出接続パイプ２の端部に載置されているとともに、不図示のシステムを気密に密閉するために、ロック装置７によって排出接続パイプ２へ押圧される。不図示のシステムでは、爆発の場合には、生じる圧力サージによってフラップカバー４が負荷を受け、ロック装置７がフラップカバー４を解放し、このフラップカバーは、旋回軸線１９周りに開放位置６へ旋回することができ、このとき衝突プレート３へ負荷を与える。これにより、フラップカバー４の運動エネルギーが衝突プレート３へ伝達され、したがって、フラップカバー４の破壊が防止される。

フラップカバー４が、その運動エネルギーを完全に衝突プレート３へ与え、不都合に開放位置６にとどまる場合が生じ得る。これを防止するために、フラップカバー４の旋回軸線１９の周囲に復帰バネ１２が配置されており、この復帰バネは、このような場合にフラップカバー４を排出接続パイプ２の方向へ移動させる。復帰バネ１２は、装置１が水平線に対して傾斜した位置において組み込まれている取付状況においても有利である。

図２には、図１に基づく装置の空圧式の構造の斜視図が示されている。この空圧式の構造は、エネルギー貯蔵部又はエネルギーバッファとしての圧縮空気貯蔵部９と、制御ユニット８と、少なくとも１つのロック装置７とを備えており、これらは、管路１６に接続されている。制御ユニット８及びロック装置７には、管路１６を介して圧縮空気が供給される。圧縮空気貯蔵部９には圧縮空気接続部１７が配置されており、この圧縮空気接続部は、不図示の圧縮空気システムに接続されている。また、この実施形態では回転感知装置として形成されているセンサ１５は、制御ユニット８に接続されているとともに、フラップカバー４の位置を制御ユニット８へ伝達する。

好ましくは空圧式に形成された制御ユニット８は、フラップカバー４のアクティブなロックを開ループ制御あるいは閉ループ制御する。爆発後にフラップカバー４が再びその静止位置５へ落下すると、センサ１５は、操作されるとともに信号を制御ユニット８へ伝達し、これにより、ロック装置７は、管路１６を介して搬送される圧縮空気によって時間遅延して負荷を受けるとともに、フラップカバー４をアクティブに排出接続パイプ２へ押圧し、したがってシステムを気密に密閉する。このとき、時間遅延は、任意の値へ設定されることができるとともに、不図示の時間弁によって制御される。また、制御ユニット８は、不図示の以下の構成要素：換気弁、圧力制御器、圧力トランスミッタ（４～２０ｍＡ）及び最大圧力を制限する安全弁を備えている。

図３には本発明による装置の横断面図が示されており、フラップカバーは静止位置５にある。

図４には、図３に基づく一部Ａが拡大して図示されているとともに、本発明によるロック装置の断面図がロック位置において示されている。排出接続パイプ２は、この実施例では空である内部体積１８を画定するが、内部体積１８には、例えばハニカム状の構造で形成された火炎遮断体が入れられている。対称軸線１４は、本質的に排出接続パイプ２の軸方向に対して平行に延在している。

ロック装置７はハウジング２３を備えており、このハウジングは、結合成形物２４によって排出接続パイプ２に結合されているとともに、耐候性フード２５を備えている。ハウジング２３の内部には、軸線２７周りに旋回可能に枢支された空圧シリンダ２１が配置されている。空圧シリンダ２１はピストン３２を備えており、このピストンは、ロック装置７と、したがって空圧シリンダ２１とが圧縮空気によって負荷を受けるとすぐに空圧シリンダ２１から離れるように並進運動を行う。このために、空圧シリンダ２１は、不図示の管路によって圧縮空気貯蔵部９及び／又は制御ユニット８に接続されている。圧縮空気による空圧シリンダ２１の負荷が解消されると、ピストン３２が空圧シリンダ２１の内部へ引っ張られるように復帰バネが空圧シリンダ２１内において作用する。

ピストン３２の自由端、すなわち空圧シリンダ２１に含まれていない端部では、ロックレバー２０の端部が旋回可能に支持されているとともに、ピストン３２と共にジョイント２８を形成している。ロックレバー２０の他端は、レバー軸線２６周りに旋回可能に枢支されている。軸線２７及びレバー軸線２６は、図４及び図６では本質的に紙面の面法線に対して平行に延在する円形成形物によって形成される。この円形成形物は、ハウジング２３に取外し可能に結合されているとともに、各軸線周りの空圧シリンダ２１あるいはロックレバー２０の回転のみを可能とするものである。回転運動及び並進運動の組合せは、境界条件により、ピストン３２の並進運動によってのみ可能である。

ロックレバー２０は、フラップカバー４の縁部の移行部への凹部３１を備えており、したがって、フラップカバー４へ作用する力が対称軸線１４に対して本質的に平行に延びることを可能とする。これにより、不図示のシステムが装置によって気密に密閉されるように、シール３０が排出接続パイプ２とフラップカバー４の間で弾性的に変形する。

フラップカバー４は、制御ユニット８によって可変に調整可能な、設定された静的な応答圧力に到達するまで、載置されたロックレバーによって静止位置５に保持される。システムにおける圧力が応答圧力を上回ると、空圧シリンダ２１が突発的に迅速抜気装置２２を介して抜気され、その結果、ピストン３２は、空圧ピストン２１内に設けられた復帰バネによって空圧シリンダ２１内へ引っ張られ、これにより、ロックレバー２０が遮断位置から解放位置へ移行するとともに、フラップカバーが衝突プレート３に対して旋回し得るようにフラップカバー４を解放する。

図５には本発明による装置の横断面図が示されており、フラップカバーは開放位置６にある。図６には、図５に基づく一部Ｂが拡大して図示されているとともに、本発明によるロック装置の断面図が解放位置において示されている。フラップカバー４の位置は、コントロールコンソールにおいてリモートメンテナンス技術的に追加的なセンサ２９によって検出されることができ、このセンサは、好ましくはロックレバー２０の下方に配置されている。

当然、本発明は、図示の実施例に限定されるものではない。基礎的な概念を逸脱することなく、別の形態も可能である。したがって、システムの内破を防止するために、装置を負圧フラップによって構成することも可能である。また、フラップカバーに温度センサ及び電気的な加熱部を設けることも有意義であり得る。これについての利点は、フラップカバーが積雪荷重及び凍結から解放され得ることである。制御ユニット及びロック装置は完全に空圧式に形成されているとともに、エネルギー貯蔵部又はエネルギーバッファとしての圧縮空気貯蔵部が設けられているため、停電時にも本発明による装置の規定どおりの機能が常に保証されている。なぜなら、本発明による装置は、電圧供給から独立しているためである。さらに、押圧閉鎖は、常にアクティブな押圧閉鎖を意図していることに留意すべきである。

１ 装置
２ 排出接続パイプ
３ 衝突プレート
４ フラップカバー
５ 静止位置
６ 開放位置
７ ロック装置
８ 制御ユニット
９ 圧縮空気貯蔵部
１０ 成形物
１１ フレーム要素
１２ 復帰バネ
１３ フランジ
１４ 対称軸線
１５ 回転感知装置
１６ 管路
１７ 圧縮空気接続部
１８ 内部体積
１９ 旋回軸線
２０ ロックレバー
２１ 空圧シリンダ
２２ 迅速抜気装置
２３ ハウジング
２４ 結合成形物
２５ 耐候性フード
２６ レバー軸線
２７ 軸線
２８ ジョイント
２９ センサ
３０ シール
３１ 凹部
３２ ピストン

Claims (9)

1. 排出接続パイプ（２）を有する、圧力サージを補整する閉じたシステムのための装置（１）であって、前記排出接続パイプには、衝突プレート（３）が設けられているとともにフラップカバー（４）が旋回可能に枢支されており、前記フラップカバー（４）が、静止位置（５）では前記排出接続パイプ（２）に載置され、開放位置では前記衝突プレート（３）に接触し、少なくとも１つのロック装置（７）が設けられており、該ロック装置が、前記フラップカバー（４）を前記静止位置（５）において前記排出接続パイプ（２）へ押圧し、圧力サージの場合には、前記フラップカバー（４）を解放する、前記装置において、
   当該装置が、空圧式に調整可能な前記ロック装置（７）を制御する、電子回路を用いた空圧式又は電気空圧式の制御ユニット（８）を備えており、少なくとも１つのセンサ（１５）が設けられており、該センサ（１５）は、前記フラップカバー（４）の位置を検出して前記制御ユニット（８）へ伝達し、前記センサ（１５）による前記フラップカバー（４）の静止位置の検出後、前記ロック装置（７）が、前記制御ユニット（８）の信号に基づき、静止位置にある前記フラップカバー（４）を前記排出接続パイプ（２）へ押圧することを特徴とする装置。
2. エネルギー貯蔵部又はエネルギーバッファとしての圧縮空気貯蔵部（１４）が設けられており、該圧縮空気貯蔵部が、前記ロック装置（７）に圧縮空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ロック装置（７）が、移動可能なピストン（３２）を有する空圧シリンダ（２１）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記空圧シリンダ（２１）が、一端において、前記ロック装置（７）のハウジング（２３）内で軸線（２７）を中心として旋回可能に枢支されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記ピストン（３２）の自由端において、ロックレバー（２０）が旋回可能に連結されているとともに、前記ピストン及び前記ロックレバーが共に１つのジョイント（２８）を形成していることを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
6. 前記ロックレバー（２０）の一端がレバー軸線（２６）を中心として旋回可能に枢支されており、前記レバー軸線（２６）が前記ハウジング（２３）において支持されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記ロックレバー（２０）が、前記フラップカバー（４）の縁部の移行部への凹部（３１）を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記ロック装置（７）が、迅速抜気装置（２２）を備えていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の装置。
9. 圧力サージ後、あらかじめ規定された時間インターバル後に初めて前記ロック装置（７）が前記フラップカバー（４）を前記排出接続パイプ（２）へ押圧するように、前記制御ユニット（８）が前記ロック装置（７）を制御することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の装置。

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