JP7448192B2

JP7448192B2 - 乾式安全器

Info

Publication number: JP7448192B2
Application number: JP2020026904A
Authority: JP
Inventors: 拓也阿部
Original assignee: 株式会社三輝
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: JP2021131128A

Description

本発明は、燃焼ガスを用いてガス溶接、ガス溶断等の作業を行う際、逆火や火災等の異常事態が発生したとき、ガスの流路を遮断して供給源に悪影響を与えないようにした乾式安全器に関するものである。

従来よりアセチレンガス等の燃焼ガスを用いてガス溶接やガス溶断作業を行っており、逆火や火災の際に、一次側から二次側に流れているガスの流路を遮断できるようにした乾式安全器が広く使用されている(例えば特許文献１参照)。特許文献１に記載の乾式安全器は、燃焼ガスの供給源に連絡する一次側開口に連通する第１流路と、第１流路と交叉する方向に延びトーチ側に連絡する二次側開口に連通する第２流路を設けた三方穴本体を有している。第１流路内には、逆止弁が挿入され、逆止弁は正常流のとき第２流路方向に移動して第１流路を開放し、一次側開口側に移動したときシートパッキング(逆止弁キャップ)に当接して第１流路を閉鎖するよう逆止弁ばねで付勢されている。第２流路内にはスピンドルが挿入され、第２流路を開放する方向に移動するようスピンドルばねで付勢されている。そして、二次側開口から一次側開口に向かって燃焼ガスが逆流したとき、その逆流圧で上記逆止弁が移動して逆止弁キャップに当って第１流路を閉鎖し、かつスピンドルが第２流路を塞ぐ方向に移動して第２流路を閉塞するよう構成されている。

上記のような燃焼ガスとして、一般的にはアセチレンが用いられているが、アセチレンに代えてエチレンと水素の混合ガスを使用することも知られている。この混合ガスは爆発力や収縮力が大きいので、逆火をともなって逆流が生じたとき、上記逆止弁に対向する逆止弁キャップやスピンドルには、大きな逆流圧が作用する。特許文献１に記載の逆止弁キャップ(シートパッキング)は、合成樹脂材料で作られており、外周面に形成した係合爪を本体の内面に設けた環状溝に係合させて固定しただけなので、二次側開口から一次側開口に向かって大きな逆流圧が作用すると、合成樹脂製の係止爪では耐えることがむずかしく、破損するおそれがある。

逆止弁キャップを金属材料で作れば、合成樹脂材料よりも強度を増すことができるが、単に金属材料に代えただけでは、乾式安全器を製造する上で大きな問題がある。つまり、乾式安全器は、その製品としての目的上、一次側開口から二次側開口に燃焼ガスが正常に流れ、逆に、二次側開口から一次側開口に向けて異常な逆流が生じたときは、流路を確実に閉鎖して漏れを防止できなければならない。そのため、組み立てた製品は、１個づつテストして安全確認の検査をする必要がある。このような検査は、一次側開口と二次側開口に、流路を有する検査治具を接続し、一次側検査治具から二次側開口に向かってエアを流して正常に動作するかどうかを確認したり、二次側検査治具から一次側開口に向かってエアを流して逆流の際に確実に逆止弁やスピンドルが移動して流路を閉鎖できるか、エア漏れがないかどうかを確認する。そして、動作が不安定だったり、漏れを生じる等の不具合が発見されたら、不良品として廃棄処分することもできるが、不経済であるので、原因部分を見つけ出して修正、調整する。

例えば、逆止弁がスムーズに移動しなかったり、Ｏリングが正確に逆止弁キャップに接触しない等の不具合が発生したときには、逆止弁キャップを外して逆止弁等を一次側開口から取り出し、調整したり、部品を交換する必要がある。この検査のとき、逆止弁キャップを金属材料で構成して本体に固着してあると、分解することができない。逆止弁キャップを金属材料で作って本体に着脱式にねじ着することも考えられるが、ねじ込み式では、逆止弁キャップに設けたＯリングがねじ回転により円周方向に引っ張られて密閉が不確実になったり、組立作業に時間がかかり、生産性もよくない。さらに、ねじ込み式の場合、本質的に緩みを生じるおそれがあるので、緩み止めのために接着材を用いる必要があるが、接着剤が流路内に流れ込むと、逆止弁が本体に接着された状態になり、逆流圧で移動しなくなるおそれがあるし、分解することもできなくなる。その上、ねじ込み式にすると、ねじ切りの程度により一次側開口の端面よりも逆止弁キャップの後端が少し突出することがあり、そのような事態になると、検査するときのシールが不十分になって正しい検査を行うことができなくなる。

特許第４１３１４３５号公報（段落００１２、図面）

本発明の解決課題は、ガス溶接やガス溶断作業にエチレンと水素の混合ガスのような燃焼ガスを使用するような乾式安全器であっても、製品の検査時に不良品が発見されたときに容易に分解でき、かつ検査終了後は大きな逆流圧が逆止弁に作用しても逆止弁キャップが破損することなく、確実に逆流を防止できるようにした乾式安全器を提供することである。

本発明によれば、燃焼ガスの供給源側に連絡する一次側開口とトーチ側に連絡する二次側開口を有する流路を形成したケース本体と、上記流路を開放する二次側位置と該流路を閉塞する一次側位置に移動可能に設けられたスピンドルと、該スピンドルを二次側位置方向へ付勢し、二次側開口から一次側開口へ向かう逆流の圧力により上記スピンドルが一次側位置方向へ移動することを許容するスピンドルばねと、上記二次側開口近くに設けられ、上記逆流に伴う逆火を消炎するフィルターと、上記流路の一次側開口近くに設けられ一次側開口から二次側開口へ向かう正常流により流路を開放するよう移動する逆止弁と、上記逆止弁が逆流の圧力により一次側開口方向に移動したとき逆止弁が当接して流路を閉鎖するよう逆止弁に対向して設けた逆止弁キャップと、該逆止弁キャップをケース本体に固定するための弾性的なストップリングを具備し、上記逆止弁キャップの一次側開口側には、縮径した状態の上記ストップリングを挿通できる挿通空間を本体内面との間に形成するよう小径部が設けられ、該小径部より逆止弁側には段部を介して小径部より大径の大径部が形成され、該大径部には本体内面に内接するＯリングが設けられ、上記本体の内面には上記挿通空間を通して挿入した上記ストップリングが拡径して上記逆止弁キャップの段部との間に係止されるよう係止溝が形成されていることを特徴とする乾式安全器が提供され、上記課題が解決される。

本発明は、上記のように構成され、ケース本体の流路内に、スピンドルと逆止弁及びフィルターを設けたので、燃料ガスの正常流は一次側開口から二次側開口に円滑に流れ、二次側開口側で逆火が発生すると火炎はフィルターで消炎され、逆流圧でスピンドル及び逆止弁が移動して流路を閉鎖することができる。上記逆止弁は、一次側開口から本体内に挿入され、その後に逆止弁キャップを挿入して組み立てられるが、単に挿入しただけでは、逆止弁キャップは本体に固定されていない。製品検査の際に、検査治具を一次側開口に接続すると、該治具により逆止弁キャップは本体内に押し込まれる。この状態は、逆止弁キャップをストップリングで本体に固定した状態と同じであるから、通常のように検査することができる。漏れや動作の異常等の不具合が検出されたら、検査治具を外すことにより逆止弁キャップを本体から取り出し、逆止弁等を分解して修理、調整することができる。そして、不具合が解消されたら、逆止弁キャップの小径部の外周の挿入空間に、ストップリングを縮径して押し込めば、小径部の段部と本体の係止溝に達したときにストップリングが拡径して該段部と係止溝に係止され、逆止弁キャップを確実に本体に固定することができる。したがって、エチレンと水素の混合ガスのように爆発力や収縮力が大きい燃焼ガスであっても、逆止弁キャップが破損することがなく、安心して使用することができる。

本発明の一実施例を示し、通常時の半断面図。逆火時の一部の断面図。メタルヒューズが作動したときの一部の断面図。検査状態を示し、一次側検査治具を一次側開口に接続した状態の説明図。検査終了後の状態とストップリングの関係を示す説明図。ストップリングで逆止弁キャップを固定した状態の説明図。スピンドルの連結溝部分の説明図。

一実施例を示す図１～図３を参照して本発明を説明すると、基本的には特許文献１に示す乾式安全器とほぼ同じように構成されている。すなわち、ケース本体１は、真鍮等の金属材料で、第１流路２と第２流路３を有する三方穴構造に形成され、第１流路２には燃焼ガスの供給口側に連絡する一次側開口４が設けられ、外周には、図示を省略した調整器に連結のための袋ナット５が設けられ、第２流路３にはトーチ側に連絡する二次側開口６が設けられている。

上記第２流路３には、流路を開放する二次側位置と、流路を閉塞する一次側位置に移動可能にスピンドル７が挿入され、二次側位置へ向けてスピンドルばね８で付勢され、通常は流路を開放している。二次側開口から一次側開口へ向かう逆流が発生すると、その圧力により該スピンドル７は一次側位置方向に移動し、外周に設けたＯリング９が第２流路３の内面に弾接することにより第２流路３を閉鎖する。このとき逆火を伴っている場合は、二次側開口近くに設けたフィルター１０で消炎される。

上記スピンドル７の後端側には、スピンドルが一次側位置に移動したとき、スピンドルの移動を拘束するよう拘束手段が設けられている。図に示す実施例では、スピンドル７に連結溝１１を設け、本体１にボール１２を出没可能に設けてあり、スピンドルが一次側位置に移動したとき、ボールが上記連結溝に落ち込んで、スピンドルの移動を拘束できるようにしてある。スピンドルの拘束を解除するには、ボール１２を小径内面１３で押しているスリーブ１４を、スリーブばね１５に抗して軸方向に移動し、スリーブの大径内面１６にボール１２を対向させ、該ボールが連結溝１１から脱出できるようにすればよい。なお、連結溝１１は、スピンドルの外周面に略Ｖ字形の傾斜面を対向して設けることにより形成できるが、ボールが圧接する側の傾斜面は、スピンドルの拘束を解除する際、ボールがスピンドルの表面をかじることなく連結溝から容易に脱出し、スピンドルの外面にボールの圧接によるバリが生じないよう溝底側傾斜面１７の外周側に溝底側傾斜面１７よりも傾斜角度が緩やかな溝開口側傾斜面１８を連続して設けることが好ましい(図７参照)。

上記第１流路２には、上記流路の一次側開口近くに設けられ一次側開口から二次側開口へ向かう正常流により流路を開放するよう移動する逆止弁１９と、上記逆止弁が逆流の圧力により一次側開口方向に移動したとき逆止弁１９が当接して流路を閉鎖するよう逆止弁に対向して設けた逆止弁キャップ２０と、上記逆止弁１９を逆止弁キャップ２０に当接する方向に付勢する逆止弁ばね２１が設けられる。また、検査後に、上記逆止弁キャップ２０を本体に固定するための弾性的なストップリング２２が設けられている。

上記逆止弁１９の外周には、上記本体内面に内接するよう間隔をあけて突設した小突起２３が設けられ、先端側には、上記逆止弁キャップ２０に設けた逆止弁弁座２４に当接するようＯリング２５が設けられている。該逆止弁１９の内部には、周囲が高温になったとき、流路を閉塞するようメタルヒューズ機構が設けられている。図に示すメタルヒューズ機構は、第１流路２に形成した遮断弁弁座２６に対向してＯリング２７を有する遮断弁２８を逆止弁内に設け、遮断弁ばね２９で逆止弁１９から突出する方向に付勢しておき、通常は突出しないよう低温ハンダ等の低温溶融物３０で周囲を固めて逆止弁１９内に保持して置く。そして、周囲の温度が高温になったとき、低温溶融物３０が溶けて遮断弁２８が遮断弁ばね２９により突出し、流路を塞ぐようになっている。

上記逆止弁キャップ２０は、合成樹脂材料で形成することもできるが、好ましくは真鍮等の金属材料で筒状に作られ、逆止弁１９側の内面に上記逆止弁弁座２４が形成されている。該逆止弁キャップ２０の一次側開口側には、縮径した状態の上記ストップリング２２を挿通できる挿通空間３１を本体内面との間に形成するよう小径部３２が設けられている。該小径部３２より逆止弁１９側には、好ましくは傾斜面で形成された段部３３を介して小径部３２より大径の大径部３４が形成され、該大径部３４には本体内面に内接するＯリング３５が設けられている。上記本体内面には、上記挿通空間３１を通して押し込んだ上記ストップリング２２が段部３３の傾斜面に案内されて拡径しながら挿入されるよう係止溝３６が設けられ、さらにそれよりも逆止弁側には、ストップリング２２を装着する際、逆止弁キャップ２０の後退を許容するよう、間隔をあけて内段部３７が形成されている。そして、該係止溝３６に入り込んだストップリング２２は、弾性作用により拡径し、その内方縁が、上記逆止弁キャップ２０の段部３３に係止され、これにより逆止弁キャップ２０は本体に固定される。

ストップリング２２は、図５に示すように、弾性的に縮、拡径できるようステンレス材料等により略Ｃ字状に形成されている。そして、本体１の内径をＤ１、逆止弁キャップ２０の小径部３２の外径をＤ２とし、ストップリング２２の線径をΦとしたとき、Φ≦(Ｄ１－Ｄ２)／２であり、ストップリング２２の外径Ｄ０は、Ｄ１より大きいが、縮径したときにはＤ１と同じ若しくはそれより小さくできるよう形成されている。また、係止溝３６の内側底部間の直径をＤ３としたとき、Ｄ３＜Ｄ０であり、(Ｄ３－Ｄ１)／２＜Φの寸法に形成されている。

上記構成により、組み立てた状態では、ストップリング２２はまだ本体１に装着されておらず、この状態で、検査を行う。図４に示すように、検査に際して、一次側検査治具３８を袋ナット５にねじ込み、図示を省略したが、二次側開口にも二次側検査治具をねじ着して検査を行う。この状態で、逆止弁キャップ２０は、一次側開口内に押し込まれ、組み込んだ状態と同じ状態になるから、上記検査治具を通して通常のようにエアを一次側開口や二次側開口から流入、流出させて、動作の確認や漏れの検査をすればよい。

検査により不具合が発見されたら、検査治具３８を外せば、逆止弁キャップ２０を本体１から簡単に取り出すことができ、逆止弁１９等を取り出して修理、調整する。

修理、調整が完了したら、ストップリング２２を縮径して前進させることができる挿入治具(図示略)を用いて、図５に示すように、上記挿入空間３１にストップリング２２を押し込む。ストップリング２２が本体の係止溝３６に対応する位置まで進入すると、ストップリング２２の縮径が解放されて拡径し、ストップリング２２は、図６に示すように、逆止弁キャップ２０の段部３３と係止溝３６にわたって掛け止められ、逆止弁キャップ２０を１に固定することができる。

上記のように、ストップリング２２で固定する前は逆止弁キャップ２０を装着箇所に保持して、検査することができ、不具合が検出されたら逆止弁キャップ２０等を取り出して分解し、修理、調整できるので、無駄がない。そして、検査終了後は、逆止弁キャップ２０は、ストップリング２２で本体１に確実に固定され、大きな逆流圧により逆止弁１９が移動してその先端が当接しても、破損することなく、確実に逆流を阻止することができる。

１本体
７スピンドル
８スピンドルばね
１１連結溝
１２ボール
１４スリーブ
１９逆止弁
２０逆止弁キャップ
２１逆止弁ばね
２２ストップリング
２８遮断弁
３１挿通空間
３３段部
３６係止溝

Claims

燃焼ガスの供給源側に連絡する一次側開口とトーチ側に連絡する二次側開口とを有する流路が形成されているケース本体と、
前記流路の前記一次側開口の近くの前記ケース本体内に配備されていて前記一次側開口から前記二次側開口へ向かう正常流により前記流路を開放するよう移動する逆止弁と、
前記二次側開口から前記一次側開口へ向かう逆流の圧力により前記逆止弁が前記一次側開口の方向に移動したときに、前記逆止弁に対して当接することで前記逆止弁が前記流路を閉鎖するよう、前記一次側開口の近くの前記ケース本体内に前記逆止弁に対向して設けられている逆止弁キャップとを備えていて、
前記逆止弁キャップ及び、前記逆止弁は、前記一次側開口を介して前記ケース本体内に挿入され、また、前記一次側開口を介して前記ケース本体から取り出せる構造であって、
前記逆止弁キャップと前記ケース本体との間に環状の挿通空間が形成され、
前記挿通空間よりも前記ケース本体内で前記逆止弁が配備されている側で前記挿通空間に連続して前記逆止弁キャップと前記ケース本体との間に前記挿通空間よりも大径の環状の係止溝が形成されていて、
前記挿通空間及び、前記係止溝に対して、前記一次側開口の側から挿入された、環状で弾性的なストップリングが、前記係止溝に係止されることで、前記一次側開口を介した、前記ケース本体からの前記逆止弁キャップ及び、前記逆止弁の取り出しができなくなる
乾式安全器。
前記逆止弁キャップは、前記一次側開口の端部側に、前記ケース本体の前記一次側開口の端部側内周壁面との間に、縮径された状態の前記ストップリングが挿通する前記挿通空間を形成する逆止弁キャップ側小径部と、
前記ケース本体内で前記逆止弁が配備されている側に向かって前記逆止弁キャップ側小径部から連続して次第に拡径する逆止弁キャップ傾斜面部と、
前記ケース本体内で前記逆止弁が配備されている側に向かって前記逆止弁キャップ傾斜面部から連続している前記逆止弁キャップ側小径部より大径の逆止弁キャップ側大径部とを備えていて、
前記ケース本体の前記一次側開口の端部側内周壁面は、前記逆止弁キャップ側小径部に対向するケース本体側第一小径部と、
前記ケース本体内で前記逆止弁が配備されている側に向かって前記ケース本体側第一小径部から連続している前記ケース本体側第一小径部より大径のケース本体側大径部と、
前記ケース本体内で前記逆止弁が配備されている側に向かって前記ケース本体側大径部から連続していて、前記ケース本体側大径部より小径であるケース本体側第二小径部と、
前記ケース本体内で前記逆止弁が配備されている側に向かって前記ケース本体側第二小径部から連続していて、前記ケース本体側第二小径部より小径であって、前記逆止弁キャップ側大径部の径よりも小さい径のケース本体側第三小径部と、を備えていて、
前記ケース本体側第一小径部と前記ケース本体側大径部との間及び、前記ケース本体側第二小径部と前記ケース本体側第三小径部との間は、それぞれ、段部を介して連続し、
前記逆止弁キャップ側大径部と前記ケース本体側大径部との間に前記係止溝が形成され、
前記逆止弁キャップ側大径部は、前記ケース本体側第二小径部内を摺動する部分を備えていると共に、前記ケース本体側第二小径部内を摺動する前記逆止弁キャップ側大径部にＯリングが配備されている
請求項１記載の乾式安全器。
前記逆止弁キャップは、金属材料で形成されている請求項１又は２記載の乾式安全器。
前記ストップリングの径の大きさをＤ０、前記ケース本体側第一小径部の径の大きさをＤ１、前記逆止弁キャップ側小径部の径の大きさをＤ２、前記ケース本体側大径部の径の大きさをＤ３、前記ストップリングの線径をΦとしたとき、
縮径、拡径していない状態のＤ０は、Ｄ１及びＤ３より大きく、縮径したときのＤ０はＤ１と同じ若しくはそれより小さくできるよう前記ストップリングは形成されていて、
Φ≦(Ｄ１－Ｄ２)／２、(Ｄ３－Ｄ１)／２＜Φの寸法である
請求項２記載の乾式安全器。
前記流路を開放する二次側位置と前記流路を閉塞する一次側位置に移動可能に設けられたスピンドルと、
前記スピンドルを前記二次側位置の方向へ付勢し、前記二次側開口から前記一次側開口へ向かう逆流の圧力により前記スピンドルが前記一次側位置の方向へ移動することを許容するスピンドルばねと、
前記二次側開口近くに設けられ、前記逆流に伴う逆火を消炎するフィルターとを備えていて、
前記スピンドルには、前記一次側位置に移動したとき、その位置に拘束するためのボールが入り込むよう対向する略Ｖ字状の傾斜面により形成した連結溝が設けられ、前記ボールが圧接する側の前記傾斜面は、前記ボールのかじりを生じないよう溝底側傾斜面に連続して前記溝底側傾斜面よりも傾斜角度が緩やかな溝開口側傾斜面に形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の乾式安全器。