JPH06506284A - 流量制御装置用衝撃吸収手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流量制御装置用衝撃吸収手段 発明の背景 本発明は、流量制御装置用衝撃吸収手段に関し、特に弁のような流量制御装置の 往復可能な流量制御部材用の衝撃吸収手段に関する。

従来、１９６９年３月１８日付は米国特許第３４３３２５０号に示されるように 、安全弁には、往復可能な弁部材が弁座に戻る際の衝撃力の少なくも一部分を吸 収する手段が設けられている。しかし、弁部材が弁座に当たるときは、固定の弁 座リングと弁のシーリング面との最初の線接触の後でかなりの半径方向の撓みが 生じうる。かかる半径方向の撓みは望ましくなく、しばしば過度の摩耗を生じ更 に接触面を破損する可能性がある。

また、弁のような流量制御装置用の衝撃吸収式のシーリング手段は、衝撃吸収の ために弾性部材を使用している。例えば、１９８９年８月２２日付は米国特許第 ４８５８６４２号は、弁部材の作動後に、圧力の低下により弁部材が弁座に当た るときの衝撃を吸収するように、弁ディスクとディスク保持器との間に弾性部材 が設けられた圧力作動式逃し弁を示す。弾性部材は、例えば約２６０℃（約５０ ０°Ｆ）以上の温度のような高温での劣化を受ける。

別の衝撃式の弁は、弁座に対する弁部材の衝撃の際の衝撃力を吸収し、又は衝撃 以前の弁部材の運動速度を低下させ、これにより衝撃力を最小するわけではない 。

発明の概要 １９９０年３月３０日付は先願第５０２０４７号は、弁のような流量制御装置の 往復可能な流量制御部材用の衝撃吸収式シーリング手段を示す。出願第５０２０ ４７号に示された特別の実施例は、衝撃吸収用部材が往復可能な弁部材に取り付 けられ支持され、弁部材と固定の弁座リングとの接触の際に衝撃吸収用部材が撓 み又は変位し、これにより衝撃力を吸収する衝撃吸収用手段に向けられる。

本発明は、弁のような往復可能な流量制御部材用の衝撃吸収用シーリング手段を 提供し、これにおいては、衝撃吸収部材は往復可能な流量制御部材が座る環状弁 座又はノズルに取り付けられる。往復可能な流量制御部材は、通常は、例えば圧 力逃し弁内に往復可能な弁部材を備え、予定された高い流体圧力において弁部材 が弁座から離れたときは、弁部材が弁座に対して衝撃力を与えながら再び弁座に 座ることがしばしばある。

衝撃部材の摩耗、破損、漏洩、及びその他の類似の事象を最小にするために、衝 撃により発生する衝撃力又はエネルギーを消散させ又は吸収し、弁座リングの接 触面と往復可能な弁部材との間の半径方向の変位を最小にすることが望ましい。

本発明の弁座組立体は、流路の周囲を延びているノズル又は弁座リング、及び弁 座リングから弁座リングを係留する手段に外向きに延びる可撓性の連結用部材を 定める。可撓性の連結用部材は、その撓みにより、弁座リングに対する弁部材の 衝撃の際に、往復可金属弁座リングとの間の可撓性の連結用部材の両端のヒンジ 部又は連接部に、曲がり運動が生ずる。従って、可撓性の連接部材及び弁座リン グの寸法は、これらを弁構造の仕様及び運転パラメーターに依存して決定するこ とができる。

長手方向中心軸に沿って可動でありかつ可撓性の弁座リングに対して座る往復動 の可能な流量制御部材を有する高温流量制御装置用の衝撃吸収手段を提供するこ とが本発明の目的である。

流路の周囲を延びているノズルを定め、更に衝撃力を吸収するために往復可能な 流量制御部材の接触の際に撓む一般に半径方向に延びている可撓性連結材に連結 された弁座リングを備えた流量制御装置用の衝撃吸収手段を提供することが本発 明の別の目的である。

本発明のなお別の目的は、逃し弁部材がノズルを衝撃したときの衝撃力を吸収す るためにノズルに連結され一般に半径方向に延びている可撓性部材を有し、閉鎖 位置において流路の周囲のノズル上に座る安全逃し弁用の衝撃吸収手段を提供す ることである。

本発明のその他の目的、特徴、及び利点は以下一部分ずつ示されるで図１は、本 発明を利用した主逃し弁及び圧力容器上に置かれた組合せのパイロット弁を示す 安全逃しシステムの図式的な図面である。

図２は、往復可能な弁部材を有する図１に示されたパイロット作動式圧力逃し弁 の拡大断面図であり、この弁部材は流体圧力を逃がすために流体が弁を通過でき る開口位置において示され、更に流路の回りのノズ形成している部材の寸法決定 方法を特に示し、更にノズルリングに対する弁部材の衝撃後におけるノズルリン グに連結された可撓性部材の撓みの際におけるノズルリングの運動を破線で示す 。

図４は本発明の別の実施例の断面図であり、本発明の可撓性ノズル組立体上に座 った閉鎖位置にある非パイロット作動式の圧力逃し弁を示している。

図５は本発明の衝撃吸収式シーリング手段を示す図４の拡大分解図である。

発明の説明 本発明をよりよく理解するために図面、特に安全逃しシステムが示され本発明の 使用を図解している図１を参照すれば、圧力容器又はタンクが一般に１０で示さ れ、これはここから延びている出口１２を持つ。主逃し弁が一般に１４で示され 、これはキャップ又はカバー１８が固定された本体１６を持つ。一般に２０で示 されたパイロット弁が逃し弁１４に取り付けられる。入口管路２２が主弁１４か らパイロット弁２０に延び、出口管路２４がパイロット２０から本体１６の下流 側に延びる。制御流体管路２６がパイロット弁２０から主逃し弁１４のドーム又 はドーム室２８に延びる。図示された圧力解放システムは、約１７７℃（約３５ ０６Ｆ）以上の高温用に特に適し、更に主逃し弁１４に延びている種々の形式の 圧力容器又は流体管路と共に水蒸気、液体、又は蒸気に利用できる。排出口２９ はパイロット弁２０用の大気への通気を与える。

できるように取り付けられる。圧力容器１０及び入口流路３０内が予定の高い流 体圧力に達し、これがパイロット管路２２により感知されると、弁部材３４は、 図２に示された開口位置に動かされる。圧力容器１０及び入口流路３０内の流体 圧力が低下しパイロット弁２０により感知されると、弁部材３４はノズル組立体 ３８上に再び座る。弁部材３４の運動に減衰がある場合でも、特に開口後の入口 流路３０内の流体圧力の低下が比較的早い場合は、弁部材３４は座った閉鎖位置 に急速に動き、ノズル組立体３８に対して衝撃力を発生することがしばしばある 。衝撃力は異常摩耗又は破損を生じ、弁部材３４が閉鎖位置にあるときの流体の 漏洩を起こすことがある。往復可動の弁部材３４の端部には、Ｔ１で示された幅 を有する環状のシール面３６が設けられる。

一般に３８で示されたノズル組立体又は弁座リング組立体は、本発明の重要な部 分を形成し、流路３２の周囲に取り付けられる。ノズル組立体３８は、４０で示 された内側ノズル又は弁座リング、４２で示された外側の固定用又はアンカーリ ング、及び弁座リング４０とアンカーリング４２との間を一般に半径方向に延び ている可撓性の連結用部材４４を脩える。ノズル組立体３８を固定し又は取り付 けるために、一般に４５で示されたスリーブは、流路３２を定めている内周面４ ６と、ねじが切られた外周面４８とを持つ。スリーブ４５の内側の環状端部５０ は、側段部５２を定めている環状の凹所と外側の周囲面５４とを持つ。本体１６ は、内側にネジ５５が形成され、更に間に受け入れ用の溝を定めるように環状端 部５０と対向して間隔を空けられた内側フランジ又は突き山内にスリーブ４５が アンカーリング４２にしっかりとねじ込まれたときにリップ５６と端部５０との 間に把持される。

ノズル又は弁座リング４０は、互いに半径方向で間隔を空けられた内周面６２と 外周面６４とを持つ。弁座リング４０の重心が６５で示される。弁座リング４０ の上方環状端部６６が幅Ｗ２を有する着座面を定め、これが幅Ｔ１を有する弁部 材３４の面３６と接触しシールする。弁座リング４０の下方の環状端部６８は、 スリーブ４５の内側凹所内に受け入れられ側段部５２と接触し、リング４０の軸 方向運動を拘束し、更に以下説明されるように弁部材３４からの衝撃荷重の際の 弁座組立体３８の過応力を制限する。

弁座リング４０とアンカーリング４２との間を一般に半径方向に可撓性の連結用 部材４４が延びる。連結用部材４４は、点７２を中心として旋回可能に外側リン グ４２の内周面に取り付けられ、また点７４を中心として旋回可能に弁座リング ４０の外周面６４に取り付けられる。弁座リング４０のシーリング面の最小の半 径方向及び角度方向の変位で衝撃力を吸収し、かつ面３６と６６との間の整列を 提供するために、可撓性連結用部材４４は、弁部材３４のシーリング面３６と弁 座リング４０の面６６との最初の接触の後で撓み、かつアンカーリング４２に関 して予定の撓みになるように計画される。

図３に示されるように、ノズル組立体３８の弁座リング４０は、シール面３６と 弁座面６６との接触後に軸方向距離りだけ動（。距離りは少なくも０．０５１ｍ ｍ　（０，００２インチ）より大きく、また主として弁られ、側段部５２は後面 ６８と接触したときに停止部として作用し、弁座面６６とシール面３６との接触 後の弁座リング４０の最大移動Ｓが、連結用部材４４の弾性限度を超過すること を制限する。可撓性連結用部材４４の長手方向中心軸は７６で示される。連結用 部材４４の厚さはＴで示される。

弁座リング４０は、Ｔ２で示された最大厚さ、及びＷで示された幅を持つ。６５ で示された弁座リング４０の重心は、ヒンジ点７２における連結用部材４４の中 心線から軸方向距離Ｄ１だけ内側に弁座面６６に向かって又は長手方向に食い違 いにされる。かかる食い違いは、シール面３６が弁座面６６に接触した後の弁座 リング４０の運動より生ずる連結用部材４４の撓みの際の、弁座面６６の角度方 向又は半径方向のいかなる変位も最小にするために望ましいことが見いだされた 。弁座面６６の変位を無意味なほど最小にするには、少なくも約１．２７ｍｍ（ 約０．０５０インチ）の食い違い距離Ｄ１が望ましいと信じられる。

更に、弁部材３４が弁座リング４０に当たったときにシール面３６に対する弁座 面６６の整列を維持するように連結用部材４４が撓むためには、弁座リング４０ の最大厚さＴ１は、連結用部材４４の厚さＴの少なくも約２倍であることが望ま しい。更に、弁座リング４０の幅Ｗは連結用部材４４の厚さＴの少なくも約３倍 であることが望ましい。加えて、連結用部材４４が撓んだ際の面６６の角度方向 及び半径方向の変位を最小にするために、連結用部材４４の長手方向中心軸７６ は、外側リング４２の内周面におけるヒンジ点７２から重心６５に向かって、図 ３の角−３の実施例においては、重心６５は弁部材３４と連結用部材４４との間 に位置決めされることが注意される。連結用部材４４が弁部材３４と重心との間 に置かれた場合は、連結用部材４４は負の傾斜角で反対方向に傾斜するであろう ことを理解すべきである。

最も効果的なシーリング作用のため、並びに接触後に生ずる半径方向及び角度方 向の変位を最小にするために、平面３６は平面６６の幅Ｗ２より大きい幅Ｔ１の ものである。かかる配列は、面３６と６６との間のいかなる中心の不一致も受け 入れる。シール面３６は弁座面６６より硬い面材料で形成される。

以上から、弁座リング４０とアンカーリング４２との間の可撓性の連結用部材４ ４の設計は、衝撃力を吸収する十分な撓みを有すると同時に弁座面６６の変位を 最小にするように、予め決定されることが明らかである。アンカーリング４２、 連結用部材４４、及び弁座リング４ｏは弁座組立体３８内の一体構造として示さ れたが、希望するならば、例えば皿バネのような分離した部材で連結用部材４４ を形成し得ることを理解すべきである。

本発明を形成するには金属が好ましい材料であるが、ある種のセラミック及び合 成材料のような高温に耐えるその他の硬質材料も十分に使用し得ることを理解す べきである。本明細書及びその請求項において使用される用語「硬質」は、「非 弾性的」であると言い換えられる。

さて、図４及び５を参照すれば、パイロット作動式でない１４Ａで示された圧力 逃し弁用の本発明の別の実施例が図示される。圧力逃し弁１３７Ａにより弁座と 組み合った位置に強制される。

改良されたノズル組立体３８Ａは、弁部材３４Ａのシール面３６Ａと組み合って いる上方の環状弁座面６６Ａを持つ。ノズル組立体３８Ａは、内側弁座リング４ ０Ａ１外側アンカーリング４２、及び弁座リング４０Ａの外周６４Ａとアンカー リング４２Ａの内周との間を一般に半径方向に延びている可撓性の連結用部材４ ４Ａを備える。入口流路３０Ａ内が予定の高い流体圧力に到達すると、弁部材３ ４Ａとシール面３６Ａとがバネ３７Ａの強制力に抗して外向きに強制され、流体 の流路３２Ａへの通過を許す。入口３０Ａ内の流体圧力が低下すると、弁部材３ ４Ａは、バネ３７Ａの強制下で、ノズル組立体３８Ａを、ノズル組立体３８Ａ上 に弁座リング４０Ａの弁座面６０Ａ上の座った位置に動かす。

可撓性の連結用部材又はウェブ４４Ａは、図１−３の実施例と同じ方法で機器し 、かつ図１−３の実施例と一般に同じである。連結用部材４４Ａの長手方向中心 軸７６Ａは、ヒンジ点７２Ａと７４八との間の角度Ａで示された正の傾斜を持つ 。角Ａは、図１−３の実施例における角Ａと一般に等しく、かつ図１−３の実施 例におけるように弁座リング４０Ａからアンカーリング４２Ａの方に下方に傾斜 する。更に、面２０Ａとの接触後の面４２Ａの変位を最小にするために、弁座部 材４０Ａの重心６５Ａは、Ｄｌで示されるように面６６Ａに向かってヒンジ点７ ２Ａの前方に置かれる。距離Ｄ１は、図１−３に示された実施例における距離Ｄ １と一般に同じであり、これにより連結用部材４４Ａの撓みによる面２Ａと突き 合わせに接触し、弁座リング４０Ａの運動が連結用部材４４Ａの弾性限を通過し ないように限定する。

本発明は圧力逃し弁による利用について示されたが、本発明は、環状弁座リング に着いたり離れたりする往復可能な流量制一部材が設けられたポンプ、逆止弁、 及び同様な機器のような別形式の流体流量制御装置に使用し得ることを理解すべ きである。従って、熟練技術者により好ましい実施例の変更及び改造が行われる であろうということは明らかである。しかし、かかる変更及び改造は以下の請求 項に説明される本発明の精神及び範囲内であることを明確に理解すべきである。

ＦＩＧ、３ 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成５年６月１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．貫通流路を持った弁本体を有する弁において；流路の回りで弁本体内に取り 付けられた硬質の環状弁座リング；開口位置と閉鎖位置との間を前記流路に関し て動きかつ閉鎖位置においては前記硬質弁座リング上に座るようにされ更にこの 座るときに前記硬質弁座に対して衝撃力を与える弁本体内に取り付けられた往復 可能な弁部材；及び 前記弁座リングの全外周の回りで前記弁座リングに連結されかつここから外向き に一般に半径方向に延びている可撓性部材；及び前記弁部材の前記硬質弁座リン グに対する接触による衝撃力を吸収するために前記往復可能な弁部材と前記硬質 弁座リングとの最初の接触の後の前記連結用部材の撓みを許すように前記可撓性 部材の外周を係留する手段。 ２．請求の範囲１に説明された弁において；前記往復可能な部材は弁部材の閉鎖 位置において前記弁座リングに対して封鎖しかつ座る硬質のシールリングを有し 、前記シールリング及び前記弁座リングは前記往復可能な弁部材の閉鎖位置だお いて互いに接触している一般に平らなシーリング面を持つ。 ３．請求の範囲１に説明された弁において；前記連結用部材は、前記往復可能な 弁部材の前記弁座リングに対する最初の接触の後で前記シールリングの半径方向 の撓みに対する抵抗を増加させるために、半径方向に直角な方向において予定量 だけ前記弁座リングから傾けられる。 ４．請求の範囲３に説明された弁において；前記連結用部材がその両端において 前記弁座リング及び前記アンカー手段に旋回可能に取り付けられる。 ５．請求の範囲３に説明された弁において；前記連結用部材は、弁座リングの半 径方向の撓みを最小にするために、前記弁座リングの重心が前記弁部材に向かっ て前記連結用部材の軸方向内側に位置決めされて、前記往復可能な弁部材に向か う方向で前記弁座リングから傾けられる。 ６．請求の範囲１に脱明された弁において；前記弁座リングがノズルを定めかつ 前記連結用部材の撓みを生ずるように前記往復可能の弁部材と前記弁座リングと の最初の接触後に軸方向に約０．０５１ｍｍ（約０．００２インチ）と０．７６ ２ｍｍ（約０．０３０インチ）との間の距離を動く。 ７．請求の範囲１に説明された弁において；前記弁座リング、前記アンカー手段 、及び前記可撓性連結用部材がノズル組立体を定める一体構造である。 ８．請求の範囲１に脱明された弁において；前記弁座リングは前記弁部材の長手 方向中心軸と平行の方向で計測したとき前記連結用部材の厚さの少なくも約３倍 の幅を有し、更に前記弁部材の長手方向中心軸を横切る方向で計測したとき前記 連結用部材の厚さの少なくも約２倍の厚さを持つ。 ９．請求の範囲１に脱明された弁において、前記アンカー手段は前記連結用部材 と一体の外側アンカーリングを備え；更に前記流路内にネジ結合されたスリーブ が、前記アンカーリングを前記弁本体内で固定するために、前記アンカーリング と突き合わせになる。 １０．弁室及び前記弁室と連通している入口流路と出口流路とを持った本体を有 する流量制御装置において； 開口位置と閉鎖位置との間を前記流路に関して可動に前記弁室内に取り付けられ かつシール面を有する往復可能な流量制御弁部材；前記往復可能な流量制御部材 に隣接して前記流路の一方に取り付けられたノズル組立体、前記ノズル組立体は 内側弁座リング、半径方向外側のアンカー部材、及び前記内側弁座リングと前記 外側アンカー部材との間を一般に半径方向に延びている可撓性の連結用部材を有 し；前記弁部材の前記シール面は前記弁座リング上に座るようにされかつこの座 るときに前記弁座リングに対して衝撃を与え；前記可撓性連結用部材は前記弁部 材の前記シール面と前記弁座リングとの最初の接触の後に前記弁部材の前記弁座 リングに対する接触による衝撃荷重を吸収するために撓み；更に 前記半径方向外側のアンカー部材を前記本体に固定する前記弁本体上の手段。 １１．請求の範囲１０に説明された流量制御装置において、前記半径方向外側の アンカー部材がアンカーリングを備える。 １２．請求の範囲１１に説明された流量制御装置において、前記半径方向外側の アンカー部材を前記本体に固定する前記井上の前記手段は、前記アンカーリング を前記本体に固定するために、前記一方の流路内にねじ込まれかつ前記アンカー リングに突き合わせになっている雄ネジの切られたスリーブを備える。 １３．請求の範囲１０に説明された流量制御装置において；前記流量制御弁部材 の長手方向中心軸を横切る方向で計測したときの前記弁座リングの最大厚さが前 記可撓性連結用部材の厚さの少なくも約２倍である。 １４．請求の範囲１０に説明された流量制御装置において；前記ノズル組立体が 一体式構造である。 １５．請求の範囲１０に説明された流量制御装置において；前記弁座リングは、 前記流量制御弁部材の長手方向中心軸と平行な方向で計測したときに前記連結用 部材の厚さの少なくも約３倍の幅を有する。 １６．請求の範囲１０に説明された流量制御装置において；前記弁座リングは前 記シール面と前記弁座リングとの接触後に前記アンカー部材に関して少なくも約 ０．０５１ｍｍ（約０．００２インチ）動けるようにされ；更に 前記弁部材の長手方向中心軸を横切る方向に計測したときの前記弁座リングの最 大厚さが前記連結用部材にの少なくも約２倍である。