JPS6242196B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力管路計器に関するものであり、
特には安全弁の設定圧力測定装置に関するもので
ある。

従来から、圧力管路はその長さに沿う様々の位
置に安全弁を配置して設計されることが多い。タ
イプHB弁（アメリカ、マサチユーセツツ州クロ
スビー バルブ アンド ゲージ社より販売）の
ような従来型式の安全弁は、通常の状態では管路
に沿つて形成された口を密閉するべく口に押当て
て偏倚される閉成要素を含んでいる。代表的に、
この偏倚作用は閉成要素に結合されるばね負荷式
組立体によつて与えられる。安全弁は、管路内の
圧力が設定圧力として定義される所定の閾値以下
である時には弁口が密閉されているよう設計され
る。しかし、管路内の圧力が設定圧力を越える
時、管路圧力はばね偏倚力を克服するに充分とな
つて、弁は弁口における坐着状態から持上げられ
そして圧力管路内の媒体はそこから自由に逃出す
る。先行技術において、安全弁は様々の用途に応
じてそれぞれに望ましい特定設定圧力に設計され
ている。

このような安全弁の使用における一つの問題
は、据付け時の弁設定圧力が経時変化しないか或
いは設定圧力が変動したとしてもこの変化が測定
されうることを保証する必要性である。一般に、
安全弁に対する設定圧力は周期的に試験される。
設定点を測定する一つの方策においては、弁は圧
力管路組立体から取外され、試験治具に装着さ
れ、設定点を試験されそして後必要に応じて再据
付されるか或いは取替えられる。この方策は、設
定点試験中圧力管路の休止を当然ながら必要とす
る点で好ましくない。

斯界で知られる別の方策においては、弁には閉
成部材に結合される空気作動式の閉成要素持上げ
用モータ（既知の有効面積を有するダイヤフラム
密閉式エアシリンダの形態にある）及び圧力ゲー
ジが装着される。操作において、試験作業員は、
空気圧力レギユレータ或いは手動制御弁によつて
エアモータに空気圧力を適用する。モータから生
じる力がばね負荷偏倚力に抗して閉成部材を持上
げるべく閉成部材に適用される。モータからの持
上げ力が、管路内の圧力からの力と併せて、ばね
負荷偏倚力を上回るに充分であるなら、閉成要素
はその坐から浮上り、可聴洩れ音（ポツプ音）を
発する。このポツプ音が作業者によつて感知され
る時点で、エアモータに適用された空気圧力が測
定されそして弁に対するこれらパラメータ間の所
定の関係から圧力差が算出される。この圧力差は
管路内の圧力に加算されて、その弁に対する設定
圧力特性を与える。

閉成要素の浮上りに伴う可聴音ポツプは信頼性
のある設定圧力を測定するべき時点を与えはする
が、この方法は多くの環境において許容されうる
試験法ではない。例えば、試験作業者がこのポツ
プ音を聴きとれない程に騒がしい環境が存在す
る。更に、沸騰水型原子炉プラントにおけるよう
な幾つかの用途においては、環境が放射能によつ
て危険であり、作業者が試験されるべき弁の近く
に安全に立入れない。先行技術において、遠隔で
の設定点試験が作動システムにおける様々の弁に
対して達成されうるよう音響トランスジユーサを
使用して上記ポツプ音を感知する技術を利用する
ことが試みられた。しかし、これら試みも、主に
バツクグラウンド騒音に由りうまくいかなかつ
た。

本発明の目的は、遠隔設定圧力測定装置を提供
することである。

本発明の別の目的は、悪作業環境においても弁
に固有の設定圧力を探知しうる設定圧力測定装置
を提供することである。

本発明のまた別の目的は、一台の中央制御装置
において制御下で周期的に作動されうる。遠隔位
置において安全弁に結合される複数の設定圧力測
定装置を提供することである。

以下、図面を参照しつつ本発明について具体的
に説明する。

第１図は本発明の具体例を示す。図示の通り、
この具体例は、制御装置８及び圧力管路の一部に
接合される従来型式の安全弁の上端或いはボンネ
ツトに螺着される試験組立体１０を含んでいる。
例えば、安全弁は前記したタイプHB弁でありう
る。この弁構成体は第１図に１２で示す螺刻部分
を具備する上端部或いはボンネツトを含んでい
る。加えて、弁閉成要素はそこから伸延するスピ
ンドルを含み、その上端が第１図に番号１４によ
つて示されている。この弁は単に例示的なもので
あつて、他の形態の従来弁も本発明と共に容易に
使用しうる。

試験組立体１０は、スピンドル１４にスピンド
ルナツト２１及びコツタ（割）ピン２２によつて
結合されるスピンドル延長体２０を含んでいる。
ゲージヘツド作動体２４がスピンドル延長体に止
めナツト２６によつて止着される。作動体２４は
以下に詳しく述べる実質上水平のフランジ２８を
備えている。

試験組立体１０はまた、関連する弁のボンネツ
トの螺刻部分１２にねじ止めされる主支持部材３
０を含んでいる。主支持部材３０は、固定の下方
ベース部材３２と、可動の上方ベース部材３４
と、両者間に配される圧潰性のベロウ３６とを有
する環状ベロウ組体を支持している。ベロウ組体
はまたベロウ３６の内部にまた内部からの空気の
通入出の為の導入出口（図示なし）をも含んでい
る。摩耗ストリツプ３８が、上方ベース部材３４
が主支持部材３０に対して移動する際の摩擦を最
小限にする為主支持部材３０に付設されている。
図示される位置では、上方ベース部材３４はその
最下位置にある。ベロウ３６内の空気圧が増大す
るにつれ、上方ベース部材３４は摩耗ストリツプ
３８に沿つて上方に押上げられる。

荷重板４０が上方ベース部材３４に隣りあつて
配されている。保持リング４２及び関連押えねじ
（ねじ４４を含む）が荷重板４０をベロウ組体の
上方ベース部材３４に接合するのに使用される。
その結果、荷重板４０はベロウ組体の可動ベース
部材３４と接合されているので、可動ベース部材
がベロウの膨張に伴いスピンドル延長体２０に沿
つて垂直方向に移動する際、荷重板も一緒に動
く。外側ハウジング部材４６もまた押えねじ４４
等によつてベロウ組体の可動ベース部材３４に支
持されている。外側ハウジング４６はベロウ組体
に対する保護部材として働く。

昇高止め部材５０が主支持部材３０の上端に螺
入されそして止めナツト５２によつて然るべく保
持されている。止め部材５０は保持リング５６に
よつて然るべく保持されるカラー５４を含んでい
る。この形態において、昇高止め部材５０が弁の
上端部分１２に固着される支持部材３０に固定さ
れていることになる。ベロウ組体の可動のベース
部材３４が上下動する際、荷重板４０も上下動す
るが、しかしカラー５４と荷重板４０のフランジ
６０との干渉係合によつてその上向き移動を制限
される。

荷重板４０は、その上端において、ロードセル
に代表される力トランスジユーサ（変換器）６４
に結合されている。例えば、ロードセル６４は
BLHタイプ44098−２セルでありうる。ロードセ
ル６４は、止め（take−up）ナツト６８及び薄
ナツト７０によりスピンドル延長体２０に対して
の変位を制限されている。この形態によつて、ベ
ロウ３６が膨張すると、荷重板４０は上方に変位
されそしてロードセル６４を圧縮する。ロードセ
ル６４は、セル内の応力を表す出力信号をライン
６４ａに与える。ロードセル６４はスピンドル延
長体２０に結局は固定関係にあるから、ライン６
４ａにおける出力信号は閉成要素にベロウ組体に
よつて適用される（スピンドル延長体２０及び弁
スピンドル１４を通して）力に相当する。

第１図の具体例はまた、止めナツト７７によつ
て支持部材３０に固着されるLVDT位置トランス
ジユーサ７６を含んでいる。本具体例において、
LVDTトランスジユーサ７６はトランス−テク
（Trans−Tek）型354−000ゲージヘツドであ
る。Ｏ−リング７８がトランスジユーサ７６に対
して防振拘束作用を与え、加えてトランスジユー
サ７６のケーシングに対する荷重板４０の比較的
摩擦のない運動を可能ならしめる。ゲージヘツド
は、スピンドル１４が昇降されるに（ベロウ組体
によつて或いは圧力管路内の圧力によつて）際し
て作動体２４のフランジ２８によつて押進される
べく適応するコア部材７９を含んでいる。コア部
材７９は、弁の閉成部材の位置に依存してトラン
スジユーサ７６の変成器の入力及び出力コイル間
の可変的な所定の結合を与える。トランスジユー
サ７６はライン７６ａにコア７９の位置を表す
（結局は弁口を閉じる第１制限位置と弁口を開く
第２制限位置との間での弁閉成要素の位置を表
す）出力信号を与える。

制御装置８には、ライン７６ａ（閉成要素位置
信号を与える）、ライン６４ａ（力信号を与え
る）及びライン８０（圧力管路内の圧力を表す信
号を与える）が入力される。制御装置８はまた、
ライン８２において従来態様でベロウ３６への空
気流れを制御する為の制御信号を与えると共に、
弁に対する設定圧力を表す出力信号を出す。

操作において、測定サイクルの開始において、
制御装置８はベロウ組体３６内の空気圧力を増大
するよう制御し、それにつれベロウが膨脹する。
ベロウの膨脹に応答して、可動の上方ベース部材
３４が昇高されそして結局荷重板４０を上方に移
動せしめる。荷重板４０の移動は、力トランスジ
ユーサ６４及びナツト６８，７０によつて直接弁
スピンドル延長体２０に伝達されそして後スピン
ドル１４によつて閉成要素に伝達される。空気圧
の漸増に伴い、ベロウは閉成要素に増大しつつあ
る力（force ramp）を与える。本発明の好まし
い形態において、この力の増大は線型であり、力
は時間と共に一様に増加する。非線型で増大する
力を使用する具体例も使用しうる。

ベロウを経て適用される力に応答して、閉成要
素は弁が圧力管路における関連する口を密閉する
位置から昇高されそしてトランスジユーサ７６の
コア７９がフランジ２８によつて上方に押上げら
れる。その結果、トランスジユーサ７６は、第１
制限位置（閉成要素が口を密閉する位置）及び第
２制限位置（弁が完全開口する位置）間の弁閉成
要素位置を表す出力信号を提供する。

制御装置８は、ライン７６ａにおいて位置トラ
ンスジユーサ７６からの信号を探知しそして「試
験時点」即ちコアが所定の距離（密閉位置からの
弁構成体の閉成要素の持上り距離に相当する）変
位した時点を検知する。コア部材７９がこの所定
の距離変位した時点で、制御装置８は力トランス
ジユーサ６４に適用された力を表す信号をライン
６４ａを経て得る。加えて、制御装置８は、ライ
ン８０から圧力管路内の圧力を表す信号を得る。
そこで、制御装置８は、これら信号を利用して設
定圧力信号Ｔ_pを発生する。これは、管路内圧力
Ｓ_p＋Ｆ／Ａ_s（ここでＡ_sは閉成要素の有効面積
でありそしてＦは試験時点で閉成要素に適用され
た力である）に相当する。本具体例における制御
装置は、マイクロプロセツサコントローラによる
等の従来からの回路装置によつて容易に与えられ
る。

本発明の別の形態において、制御装置８は先ず
閉成要素に適用される力をライン６４ａを経て検
知するようにされる。検知されている力が所定の
閾値に達する時、制御装置８は閉成要素がその坐
から持上げられたかどうかを確認するべく位置ト
ランスジユーサをチエツクする（ライン７６ａを
経て）。もしそうなら、設定圧力値が上述したよ
うにして決定される。閉成要素がまだ持上げられ
なかつたなら、この場合制御装置８は閉成要素へ
の適用力をある量増加しそして持上りが起るまで
上記過程が繰返されそして設定値が決定される。

システムとしては、第１図に例示したものと同
様の複数の設定圧力測定装置が一つ乃至それ以上
の圧力管路に沿う様々の地点で使用されうる。制
御装置は、従来技術を使用して、これら複数の測
定装置の各々において測定サイクルを順次して開
始しそしてそれぞれの弁に対する設定圧力を記録
することができるようになつている。別様には、
制御装置は、更に一歩進んで、様々の位置での特
定の弁に対する所望の設定圧力値と測定設定圧力
値を比較しそして試験された弁に対する設定圧力
が所望値から所定の許容差値を越える時点で誤差
信号を提供するように為すこともできる。

第２図は、第１図に示したと同様の試験組立体
が圧力管路９４に沿つての弁９０及び９２に連結
されたシステムの例を示す。第２図において、第
１図と同等の要素には同じ参照番号をつけてあ
る。弁９０及び９２の各々は試験組立体１０を装
着している。空気流れレギユレータ９６が制御装
置８のライン８２からの信号によつて動作され
て、ライン９６ａ及び９６ｂを経てそれぞれのベ
ロウ組体に空気流れを与える。第２図はまた、管
路９４内の圧力を検知する圧力トランスジユーサ
９８をも示し、これはライン８０において相当す
る信号を発生する。この形態において、別々の力
及び位置信号ラインがトランスジユーサを制御装
置８に結合するのに使用されている。従来型式の
データ通信システムが例えば時分割多重方式によ
つて制御装置８と様々の試験組立体との間の信号
通信のリンクを与えるのに容易に適合しうること
が理解されよう。

操作において、中央制御装置８は、圧力管路９
４における弁に対しての設定圧力の周期的探知の
為にプログラム化されている。例えば、弁９０が
まず、レギユレータ９６を動作せしめて弁９０に
結合される設定圧力測定装置に関連するベロウ組
体及び荷重板によつて閉成要素に力を漸増して適
用することにより試験される。ライン７６ａによ
つて作動体の位置信号を探知することにより、制
御装置８はその試験組立体に対する試験時点を検
知しえそして後ライン６４ａを経てトランスジユ
ーサ６４により与えられるその試験時点での適用
力の値を検知し、そこで管路９４内の圧力Ｓ_pを
表す信号と弁閉成要素の有効面積Ａ_sとを使用し
て弁９０に対する設定圧力を計算する。制御装置
は、この測定設定圧力値を基準設定圧力値と比較
しそしてこの測定値を許容差内のものとして容認
するか或いは許容外値に対しては警告信号を発す
る。制御装置は、安全弁９２の設定出力を試験す
ることまでも行いうる。この具体例において、管
路９４内の圧力はこの系の２つの弁に対して一つ
の感知器９８によつて与えられるものとされてい
る。幾つかの状況下では、試験される弁に対して
その位置での正確な管路圧力を得る為に様々の位
置で複数の圧力感知器が使用されねばならない。

また別の方式において、各弁に対して、試験時
点の決定は閉成要素の所定の変位の検知ではなく
閉成要素に適用される閾値の検出に基いて為され
うる。

本発明の範囲内で多くの改変を為しうることを
銘記されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体例を示しそして第２図は
本発明に従う２つの隔置された設定圧力探知装置
と一つの中央制御装置を備えるシステムを概略示
するものである。 ９４：管路、９０，９２：弁、９８：管路圧力
検知手段、１０：測定試験組立体、３０：主支持
部材、１４：スピンドル、２０：スピンドル延長
体、２４：ゲージヘツド作動体、２８：フラン
ジ、７６：位置トランスジユーサ、７９：コア部
材、３４：上方ベース部材、３２：下方ベース部
材、３６：ベロウ、４０：荷重板、６４：力トラ
ンスジユーサ、６８：ナツト、８：制御装置、６
４ａ，６４ｂ：力信号ライン、７６ａ，７６ｂ：
位置信号ライン、８０：管路圧力信号ライン、８
２：ベロウ空気量信号ライン、９６：レギユレー
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部圧力Ｓ_pの圧力管路における有効面積Ａ_s
   を有する口に結合される弁であつて、該口を密閉
   する第１限界位置と該口を開放する第２限界位置
   との間で可動の閉成要素及び該閉成要素を該第１
   限界位置に向け偏倚する為のばね負荷式手段を含
   む弁の設定圧力を探知する為の装置にして、 (A) 前記第１及び第２限界位置間の前記閉成要素
   の位置を表す位置信号を発生する為の位置トラ
   ンスジユーサと、 (B) 前記ばね負荷式手段によつて与えられる偏倚
   力に反対の方向に前記閉成要素に力を適用する
   べく選択的に作動可能な賦力手段と、 (C) 該賦力手段によつて前記閉成要素に適用され
   る力を表す力信号を発生する為の力トランスジ
   ユーサと、 (D) 設定点測定サイクルを制御するべく選択的に
   作動可能な制御装置であつて、前記賦力手段を
   作動する為の手段、前記位置及び力トランスジ
   ユーサを探知しそして位置信号が前記閉成要素
   の前記第１限界位置からの所定の変位を表す試
   験時点を検知しそして該検知に応答して前記賦
   力手段を解除しそしてＴ_p＝Ｓ_p＋Ｆ／Ａ_s（Ｓ_p
   及びＡ_sは前述の定義に従いそしてＦは試験時
   点での力信号を表す）なる式に従つて弁の設定
   圧力を表す信号Ｔ_pを計算する為の手段を具備
   する制御装置と を包含する前記装置。 ２ 位置トランスジユーサは、閉成要素に連結さ
   れ、且つ該閉成要素から伸延して前記閉成要素の
   第１及び第２限界位置の間での動きに応答して前
   記位置トランスジユーサを作動出来る様にされ
   た、延長部材と、ゲージ作動体フランジ部材とを
   有し、賦力手段は、前記口に対して固定される第
   １端部及び前記閉成要素に連結された第２の端部
   と、前記閉成要素を前記第１及び第２限界位置の
   間で作動する為に前記第２の端部を前記第１の端
   部に対して選択的に動かす為の手段とを有するベ
   ロウ組体を含み、力トランスジユーサは前記ベロ
   ウ組体の第２の端部と前記延長部材との間に連結
   され、制御装置は前記第２の端部を前記第１の端
   部に対して選択的に動かす為の手段を選択的に作
   動しそして作動解除する特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３ 制御装置は該試験時点における前記管路内の
   圧力を表す圧力信号Ｓ_pを発生する為の手段と、 該試験時点において前記賦力手段によつて前記
   閉成要素に適用される力を表す力信号Ｆを発生す
   る為の手段と、 前記管路内の圧力とＦ／Ａ_s（Ａ_sは口の有効面
   積を表す）との和に相当する弁設定圧力を表す信
   号を発生する為の手段と を含む設定点側定サイクルを達成する為の手段と
   からなる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 弁は一つの圧力管路における複数の口の各々
   に結合される複数の隔置された弁であり、制御装
   置は、前記隔置された弁を相互連結する為の関連
   手段を含み、且つ隔置された弁の各々に対する設
   定点測定サイクルを制御するべく選択的に作動可
   能である特許請求の範囲第１項記載の装置。