(57)【要約】【課題】  弁箱（１２）とバルブトリム（１５）との間の共用電気接続を備えた制御弁の電気的接地組立体の提供。【解決手段】  弾性的部分と導電性表面とを有する弾性的接地接続器（４５）が弁箱（１２）とバルブトリム（１５）との間に配置されており、このバルブトリムが、上記弾性的接地接続器の導電性表面を押圧して弾性的部分を変形させ、それによって弁箱とバルブトリムとの間の共用電気接続を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御弁のための電気的接地組立体であって、
弁箱と、
上記弁箱から電気的に絶縁されたバルブトリムと、
上記弁箱とバルブトリムとの間の電気的内部接触を形成維持するために、弁箱とバルブトリムとの間に圧縮された弾性的部分と導電性表面とを組み合わせ持った弾性的接地接続器とを備えてなる電気的接地組立体
【請求項２】
上記弁箱が、上記弾性的接地接続器を受け入れるための、バルブトリムに近接した穴を有してなる請求項１記載の電気的接地組立体。
【請求項３】
上記弾性的接地接続器が変形可能な撚られた金属から構成されてなる請求項１記載の電気的接地組立体。
【請求項４】
上記変形可能な撚られた金属が概ねボール形状を呈してなる請求項３記載の電気的接地組立体。
【請求項５】
上記弾性的接地接続器が円錐形バネから構成されてなる請求項１記載の電気的接地組立体。
【請求項６】
上記弾性的接地接続器が、上記変形可能な撚られた金属ボールを弁箱およびバルブトリムに対して連続的に接触する状態に置く圧縮バネを含んでなる請求項４記載の電気的接地組立体。
【請求項７】
相互に電気的に絶縁された少なくとも弁箱とバルブトリムとを有する制御弁に生じる電位を実質的に低下させる方法であって、
弾性的導電性接地接続器を提供するステップと、
上記バルブトリムを、少なくとも、制御要素と、反駆動側端部を有する弁棒とから形成するステップと、
上記弁箱に、上記弾性的導電性接地接続器と弁棒の反駆動側端部とを収容しうるサイズの穴を形成するステップと、
該穴に弾性的接地接続器を充填するステップと、
上記バルブトリムを弁箱内に配置し、上記弁棒の反駆動側端部を弁箱の上記穴に配置して、弁棒の反駆動側端部が弾性的接地接続器を圧縮するようにし、それにより、弁箱とバルブトリムとの間に共用電気接続器を形成するステップと
を含んでなる方法。
【請求項８】
上記弾性的接地接続器が変形可能な撚られた金属から構成されてなる請求項７記載の方法。
【請求項９】
上記変形可能な撚られた金属が概ねボール形状を呈してなる請求項８記載の方法。
【請求項１０】
上記弾性的接地接続器が円錐形バネから構成されてなる請求項７記載の方法。
【請求項１１】
上記弾性的接地接続器が、上記変形可能な撚られた金属ボールを弁箱およびバルブトリムに対して連続的に接触する状態に置く圧縮バネを含んでなる請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで述べられる電気的接地組立体は、制御弁内の部品間の電位差を実質的に除去する装置を知らしめる。さらに詳細には、制御弁内の電気的に絶縁された部品間に共用電気接続を生じさせることにより、設備コストを低減し、所定期間でのメンテナンスを減少させる電気的接地組立体が開示される。
【背景技術】
【０００２】
制御弁は一般的に配管を通過する流体の流れを制御するために用いられる。当業者に知られているように、制御弁は、その内部の移動可能な作用要素またはバルブトリムの位置をアクチエータが変化させることにより、流体の流量を調整する。あるプロセス流体は制御弁にとって大変な腐食性を有しているかも知れない。腐食性プロセス流体の作用に対抗するために、制御弁の製造者は、プロセス流体の腐食性に鈍感な特別な材料を選択することができる。たとえばニッケル合金ＵＮＳ Ｎ １０２７６は、広い範囲の腐食性物質に対して優れた耐食性を持っていることが知られている。特別な耐食性合金をとくに弁箱に使用すると、バタフライ式制御弁のような高価格ではない制御弁では採算が合わないことになる可能性がある。バルブメーカーは一般的にこのコストの問題を、弁箱に耐食性の非導電性ライナーを施すことによって解消している。
【０００３】
ライナーが施されたバルブの利点は、その弁箱がプロセス流体に曝されないので、腐食性流体に適用する場合でも、高価ではない材料から製造することができる点である。弁箱のライナーは、典型的にはエチレンプロピルターポリマー（ＥＰＤＭ）のようなエラストマーから製造される。これらのエラストマーは典型的には非導電性であり、誘電特性を持っている。当業者に知られているように、誘電性材料はバルブトリムを弁箱から実質的に絶縁し、静電荷を蓄積しうるコンデンサを効果的に発生させる。さらに、多くの制御弁は、導電性を有するパッキン材料、シールおよび／またはガイドブッシュを使用していない。しかし、もしバルブトリムが共用電気接続によって積極的に弁箱に接地されていなければ、弁箱を通ってバルブトリムを横切る流体の流れが、コンデンサが蓄積するのと同様の静電荷を蓄積しうる静電荷伝達を起こすかも知れない。この電荷蓄積は、弁箱とバルブトリムとの間に数千ボルトの電位差を生じうる。知られているように、蓄積された電荷が誘電体または絶縁体の破壊電圧を超えるとアークが発生しうる。また、もし弁箱とバルブトリムとの間に瞬時的放出経路（たとえば定期的なメンテナンスにおいて使用されるレンチ）が生じるとアークが消される。結果として、多くの産業規格や公的な規制が、爆発環境で使用される機器に対し、その環境において安全に運転できる設計を要求することになる。バルブのような機械的な機器を含む装置からは、周囲環境に対して発火を導く可能性のある発生源を完全に無くさなければならない。
【０００４】
典型的な解決方法は、弁部品と導電性パッキンとの間の外部接地金属片を用いることを含む。しかし、そのコストの問題から、これらの解決策は全ての制御弁の設計に適用されるわけではない。外部金属片は運転中に分離され、その直後には制御弁における発火源を生成してしまうことがある。最後に、当業者に知られているように、弁箱およびアクチエータの外表面は、典型的には粉体コーティング塗料によって塗装されている。この粉体コーティング塗料は優れた耐久性を有し、傷にも強く、絶縁作用をも発揮する。したがって、従来の組立体では、弁部品間に共用電気接続を提供するために導電性表面から塗料を手作業で除去する必要がある。製造工程にこのような手作業を含めることは時間の浪費のみならずコストアップともなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
爆発の可能性のある環境において使用されるバルブの部品間の電位を実質的に除去することが本電気的接地組立体の目的である。より詳細には、本電気的接地組立体は、弾性的接地接続器を制御弁内部の反駆動側軸受け穴に配置することによってバルブトリムと弁箱との間の共用電気接続を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本電気的接地組立体の一態様によれば、導電性を有し、変形可能なボールが弁箱内の穴の中に配置される。この変形可能なボールは撚られた金属製ワイヤから形成される。組み立てに際し、バルブトリムは上記可変ボールを圧縮してバルブトリムと弁箱とを接触させ、これによってバルブトリムと弁箱との間の共用電気接続を生じさせる。
【０００７】
本電気的接地組立体の他の態様によれば、円錐形金属バネが弁箱内の穴の中であってバルブトリムと弁箱との間に配置されることにより、制御弁の中に共用電気接続を生じさせる。
【０００８】
新規と確信する本電気的接地組立体の特徴は添付の特許請求の範囲において述べられている。この電気的接地組立体は添付の図面を参照した以下の説明によって最もよく理解されるであろう。この図面の中の同一の符号は複数の図面における同一の要素を識別する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この電気的接地（アース）組立体の利点を完全に理解するために、その機能と特徴とをバタフライ式制御弁と組み合わせて説明する。しかしながら、当業者は、この電気的接地組立体が他のタイプのバルブにも使用することができることを理解するであろう。
【００１０】
図１には、エラストマーによってライニング（内張）されたバタフライ式の制御弁であって、その中の共用電気接続器を提供する変形可能な撚られた金属ボールを有する制御弁の側面断面が示されている。このバタフライ式制御弁１０は弁箱１２とバルブトリム（部品）１５とを有している。バルブトリム１５は、典型的には、プロセス流体の流れを調整する制御弁の内蔵部品と定義される。この実施形態では、バルブトリム１５は、弁棒１８および制御弁体（または羽根）２０を含み、この両者１８、２０ともＵＮＳ３１６００のような耐食性ステンレス鋼から形成されている。制御弁体２０は二つのテーパピン２２ａ、２２ｂによって弁棒１８に取り付けられており、このテーパピン２２ａ、２２ｂは弁棒１８および制御弁体２０の位置決め穴（図示せず）に圧入されている。プロセス流体は、非導電性のパッキン２５および非導電性のオーリングシール２６ａ、２６ｂによって弁箱１２内に封入される。弁箱１２の駆動側に形成された非導電性のガイドブッシュ３０と反駆動側軸受け穴３２とが、バルブトリム１５を弁箱１２内に位置決めしている。アクチエータ（図示せず）が、アクチエータ取付穴３８ａ、３８ｂに挿通されるアクチエータボルト（図示せず）によって弁箱１２の駆動側に取り付けられる。このアクチエータは弁棒の駆動側端部１９に直接連結され、弁棒１８によって規定される長手方向の軸５０回りにバルブトリム１５を回転させる。アクチエータおよび弁箱１２双方の外部は典型的には非導電性の粉体コーティング塗装法によって塗装されており、この塗装はアクチエータを弁箱１２およびバルブトリム１５から絶縁している。
【００１１】
非導電性エラストマーライナ４２は、同時に、運転中に制御弁体２０が係合する軟質環状弁座面２７を生じさせ、また、弁箱１２をプロセス流体から隔絶するバリヤを形成する。同時に、このエラストマーライナ４２によるバリヤは弁箱１５をバルブトリム１２から電気的に絶縁する。当業者に知られているように、エラストマーライナ４２の電気的な特性は、弁箱１２とバルブトリム１５との間に静電荷を蓄積しうるコンデンサを効果的に形成する。静電荷の蓄積は発火源を形成することにより、爆発の可能性のある環境においては安全性を損なうことになる。しかし、この静電荷は、エラストマーライナ４２によって形成された上記コンデンサの近傍に接地を形成することにより、その蓄積を防止しなければならない。
【００１２】
図１に示すように、好ましい電気的接地組立体は、弁箱１２の反駆動側軸受け穴３２に充填されるように形成された導電性の撚られた金属製ボール（以下、撚り金属ボールと呼ぶ）４５から構成されている。撚り金属ボール４５は、公知のスチールウールに似た、実質的に金属撚り線を不規則に巻いた形状を呈したものである。好ましい実施形態においては、撚り金属ボール５はＳ３１６００ステンレス鋼のような耐食性金属から製造されるが、他の耐食性を有する導電性材料を用いることも可能である。制御弁１０の組み立ての最中に、弁棒１８は非導電性のガイドブッシュ３０およびバルブパッキン２５に挿通した状態で配置される。撚り金属ボール４５は最終的に弁棒１８を組み込む前に反駆動側軸受け穴３２の中に配置される。最終組み立てにおいて、弁棒１８は撚り金属ボール４５を圧縮しながら反駆動側軸受け穴３２に押し込まれる。撚り金属の弾力性により、撚り金属ボール４５は必然的にその内部に弾性的部分を形成するので、運転中に、撚り金属ボール４５の導電性のある表面と、弁箱１２内の反駆動側軸受け穴３２のむき出しの壁面と、（弁棒１８を通して）バルブトリム１５との接触が維持される。この共用電気接続は、バルブトリム１５と弁箱１２との間の電気的絶縁を除去することにより、静電荷の蓄積を接地する（アースに逃がす）。
【００１３】
単一の接触点を提供する従来の外部接地用金属片とは異なり、上記撚り金属ボール４５内の多数の金属撚り線が反駆動側軸受け穴３２とバルブトリム１５との多数の電気的接触を維持し、これによって改良された共用電気接続が提供される。さらに、制御弁１０内の内部共用電気接続が維持されることにより、物理的分離による接続の突発的故障の可能性が実質的に除去される。好ましい電気的接地組立体は、導電性のある表面を露出させるために手作業による塗装の剥離の必要性を省略すること、および、外部接地用金属片を取り付けるためのボルト孔を穿孔する作業を省略することにより、組み立て時間を短縮し、製造コストを低減することができる。
【００１４】
図２には、本電気的接地組立体の他の実施形態にかかる弾性的接地接続器が示されている。深い反駆動側軸受け穴１３２を有するバタフライ式制御弁１１０においては、図示のごとく、撚り金属ボール１４５は、圧縮コイルバネ１４８によって弁棒１１８の反駆動側端部１２５に向けて付勢されている。圧縮コイルバネ１４８は、弁棒１１８がその長手方向の軸１５０に沿って振動するような状態であっても、反駆動側軸受け穴１３２の深さのバリエーションを補償し、撚り金属ボール１４５が弁棒１１８と接触した状態にあることを保証する。
【００１５】
図３には、本電気的接地組立体のさらに他の実施形態にかかる弾性的接地接続器が示されている。反駆動側軸受け穴２３２の内部には単一の円錐型コイルバネ２４８が配置されている。このバネ２４８は、反駆動側軸受け穴２３２のむき出しの金属壁面を通して、弁棒２１８の反駆動側端部２２５と弁箱２１２とを接触させている。当業者に知られているように、バネ２４８の円錐状コイルは、その反駆動側端部２５５の径が反駆動側軸受け穴２３２の径よりも若干大きく形成されており、それによって組み立ての最中はバネ２４８が反駆動側軸受け穴２３２の内部に保持される。
【００１６】
以上の詳細な説明は、明確に理解することを意図したものであり、不必要に限定することを意図したものではなく、当業者にとって明らかなように、変更を加えてもかまわない。たとえば、本電気的接地組立体は球形すなわちボール形状には限定されず、共用電気接続を生じさせるために反駆動側軸受け穴に充填しうる形状であればいかなるものであってもよい、ということは当業者は理解することができる。さらに、弁箱とバルブトリムとの定常な接触を保証するために、弾性的接続器をネジやリベットによって恒常的に弁棒の反駆動側端部に取り付けることができることも、当業者は理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】エラストマーによってライニングされたバタフライ式の制御弁であって、その中の共用電気接続器を提供する変形可能な撚られた金属ボールを有する制御弁の側面断面図である。
【図２】エラストマーによってライニングされたバタフライ式の制御弁であって、その中の共用電気接続器を提供するために、変形可能な撚られた金属ボールと組み合わせて円錐形バネを用いた制御弁の部分側面断面図である。
【図３】エラストマーによってライニングされたバタフライ式の制御弁であって、その中の共用電気接続器を提供するために、単一の円錐形バネを用いた制御弁の部分側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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