(57)【要約】  入口開口（９）及び出口開口（１０）を備えたパイロットバルブユニット（６）を有する、特に可燃性液体用タンク内の過圧を逃すためのリリーフバルブ。パイロットバルブユニット（６）は、タンク内の調節可能な所定過圧により開き且つガスが入口開口（９）から出口開口（１０）に流れることを可能にする。これは、一方ではバルブを迅速に開くように促進し、他方ではチャンバ（１５）からガスを必然的に排出させる。チャンバ（１５）は、空間（１３）とリリーフ通路（５）との間のガスの流れを可能にしたり妨げたりすることができるという意味で、バルブボディ（２）をバルブ座（１）に近付けたり遠ざけたり制御する膜（３）によって閉じられる。本発明によれば、リリーフ通路（５）が過大圧力バルブ（１１）を介して大気に開かれ、パイロットバルブユニット（６）の出口開口（１０）がリリーフ通路（５）に連結されている。これらの方法によって、改良されたブースター効果、及び、炎が外側からリリーフ通路（５）及びキャビティ（１３）中に伝播することができない、より高度な安全性が達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主膜（３）に密着しているバルブ座（１）及びバルブボディ（２）を有し、主膜（３）の一方の面はパイロット通路（４）を介してタンクに連通し且つ他方の面はその一部がタンクに連通し且つ一部がリリーフ通路（５）に連通しており、前記パイロット通路（４）内に配置されたパイロットバルブ（８）を設定圧力で開くように構成された少なくとも１つのパイロット膜（７）を備えたパイロットバルブユニット（６）を有し、前記パイロット通路（４）は、タンクに連結され出口開口（１０）を備えた出口開口（９）を有する構成である、タンク内の圧力を軽減するためのリリーフバルブにおいて、前記リリーフ通路（５）は過大圧力バルブ（１１）を介して大気に連通しており、前記出口開口（１０）は、主膜（３）と過大圧力バルブ（１１）との間のリリーフ通路（５）に連結されていることを特徴とするリリーフバルブ。
【請求項２】
前記リリーフ通路は使用位置において上方に向いており、前記過大圧力バルブは、本質的に垂直軸線を有する魚雷形バルブボディを有することを特徴とする請求項１に記載のリリーフバルブ。
【請求項３】
前記過大圧力バルブは、スプリング及び／またはバルブボディの重量により付勢されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリリーフバルブ。
【請求項４】
前記過大圧力バルブは磁石を有し、該磁石の磁力は、開圧力が閉圧力を超えるのに役立つことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリリーフバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタンク内の圧力を逃すリリーフバルブに関し、該リリーフバルブは、主膜に密着しているバルブ座及びバルブボディを有し、主膜の一方の面はパイロット通路を介してタンクに連通し且つ他方の面はその一部がタンクに連通し且つ他の一部がリリーフ通路に連通しており、前記パイロット通路内に配置されたパイロットバルブを設定圧力で開くように構成された少なくとも１つのパイロット膜を備えたパイロットバルブユニットを有し、前記パイロット通路はタンクに連結された入口開口と出口開口とを有している。
【背景技術】
【０００２】
より詳しくは、このようなバルブは、例えば船舶に搭載されるタンク内の圧力を逃すのに使用される。温度変化のためにタンクを通気できるようにすることが重要であるが、タンク内に収容される物質が可燃性である場合には、バルブの機能及びその防火能力に厳格な条件が課されている。
【０００３】
タンク内に収容された混合物が可燃性であるという意味で、タンクが可燃性ガスを放出する液体を収容する場合には、特に危険である。このため、リリーフバルブには、外部からの炎のブローバックを防止すること、及び同時に、開閉のために、タンクからの蒸発を最小に減じるような小さな圧力差で作動させることの両方の条件が課される。
【０００４】
上記種類のパイロット膜は良く知られており、且つタンク内の圧力が設定圧力より僅かに高いだけで非常に迅速に開くことができるという長所を有する。反面、これらは防火性を欠くどころか、前記出口開口が外（大気）と通気されるために危険である。このことは、例えばデッキ火災がパイロットバルブを通ってタンクに伝播されることを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、開閉機能の改善がなされていると同時に、火災がバルブを通って伝播できなくする安全性が得られるリリーフバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、リリーフ通路が過大圧力バルブ（excess-pressure valve）を介して外（大気）と連通しており、出口開口が、主膜及び過大圧力バルブを介してリリーフ通路に連結されているという特徴により達成される。
【０００７】
出口開口がリリーフ通路に連結されていることにより、過大圧力バルブが閉じられている限り、パイロットバルブを通るガスのスループット（流量）により、リリーフ通路内の圧力の増大を達成できる。このような圧力増大は、主膜をより迅速に開くことに寄与する。主膜が開くと、リリーフ通路内の圧力が迅速に増大し、過大圧力バルブが開く。同時に、主膜の一方の面に作用する圧力を更に低下させるために、パイロットバルブを通るガスのスループットが増大するという意味で、前記出口開口の回りに圧力降下が生じる。このようにして、本発明によるバルブのより迅速で信頼できる機能が達成される。
【０００８】
放出されたガスが着火されると、従来技術では、リリーフ通路内の圧力、従って流量が低下した場合に炎のブローバックの危険が生じる虞れがある。本発明によれば、炎がリリーフ通路の近くのどこかに到達する前に過大圧力バルブが閉じることにより、その危険が回避される。出口開口がリリーフ通路に連結されており且つリリーフ通路が過大圧力バルブにより周囲環境から遮断されているため、もはや、炎がパイロットバルブを通って伝播するという危険は全く生じない。
【０００９】
部分真空（sub-atmospheric pressure）の場合には、タンクからリリーフ通路までの通路が与えられるという意味で、開くことができる主膜の両面を部分真空が支配する。この場合でも、リリーフ通路に過大圧力バルブが設けられているため、デッキ火災の場合に過大圧力バルブが閉じて、大きい被害を招く炎の吸引が防止される。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、過大圧力バルブは、本質的に垂直軸線を有する魚雷形バルブボディを備えている。魚雷形バルブボディは、流出ガスを集中ジェットに集合させ、使用位置においてリリーフ通路が上向きであれば、上方に吹出すことができる。
【００１１】
一実施形態では過大圧力バルブはスプリング及び／またはバルブボディの自重によってのみ付勢されるが、好ましい実施形態によれば磁石も設けられており、その磁力は、開圧力を閉圧力よりも高くすべく機能する。これは、過大圧力バルブを僅かに遅く開かせることに寄与し、これにより、上記のようにバルブの開サイクルを一層改善できると同時に、バルブを比較的低い圧力で閉じることができる。
【００１２】
以下、添付図面を参照し、実施形態の記載を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すバルブの底部には、バルブをタンクに取り付けるための、あるいは連結するためのフランジ１２が設けられている。一般に、タンクは、例えば可燃性蒸気を発生する液体を輸送する船内のローディング（載荷）タンクである。この時点で既に、過圧（super-atmospheric pressure）の場合にはタンクを通気させること及び部分真空（sub-atmospheric pressure）の場合には空気が流入できるようにすることが可能なリリーフバルブに関する安全性には厳格な条件が課されることが理解されよう。流出の場合には、可燃性ガスは、例えば落雷により着火されてしまい、またタンク内が真空の場合には、デッキ火災がタンク内の可燃性ガスに容易に引火してしまうであろう。
【００１５】
通常の作動時には、リリーフバルブは、絶対的に必要とされる量より多量のガスを流出させることができないように作動することも非常に重要である。タンク内の圧力が不必要なまでに低下した場合には、タンク内の液体は更に蒸発してしまうであろう。実際に、船で輸送する間に、多量の液体がこのようにして蒸発してしまう。従って、この目的のためのリリーフバルブは、設定圧力と閉鎖圧力との非常に小さい差圧内で作動できなくてはならない。実際には、フランジ１２はタンクに固定されず、或る長さのパイプシステムを介してタンクに連結されるが、このことは、ガスがパイプを通って流れるやいなや圧力降下が生じることを意味する。
【００１６】
あらゆる観点から、船舶に搭載されて使用されるリリーフバルブに関する安全性及び作動には、非常に厳格な条件が課されている。本発明はまた、上記のような厳格な要求が課される海岸タンクまたは他の目的に関連して非常に良く適用できるものであることに留意しなければならない。
【００１７】
本発明のバルブはチャンバ１３を有し、該チャンバ１３は、フランジ１２を介してタンクに連結され且つ真空バルブ１４に連結されている。真空バルブ１４は、それ自体は既知であり且つチャンバ１３内に真空が生じた場合に作動される目的で用いられる。このような真空バルブ１４はまた、周囲の火炎がチャンバ１３内に伝播することを防止するための、それ自体は既知である手段も有している。
【００１８】
また、チャンバ１３は、バルブ座１及びバルブボディ２を有するバルブを介してリリーフバルブ５に連結されている。バルブボディ２は、主膜３により支持され且つ該主膜３が上方移動するように影響を受けるとバルブが開くようにジャーナル支持されている。このような場合には、タンクからの過圧がリリーフ通路５に伝播され、且つここから後述のように過大圧力バルブ１１を介して大気に排出される。最初に、図２に示すバルブ部品６が如何に機能するかを説明する。以下の説明において、バルブ部品６は「パイロットバルブユニット６」と呼ぶこととし、該パイロットバルブユニット６は、入口開口９を介してチャンバ１３に連結され且つ出口開口１０を介してリリーフバルブ５に連結されており、最後にチャンバ１５に連結されている。このチャンバ１５は、図示の実施形態では主膜３により下部の境界が定められている。
【００１９】
パイロットバルブユニット６は制御膜１６及びパイロット膜７を有し、ここで、パイロット膜１６の上面は大気に連通しているのに対し、両膜７、１６の間の空間は、スロットル手段１７を介して入口開口９に連結されている。膜７の下面も、スロットル手段１７の周囲で入口開口９に連結されている。パイロットバルブはまた、パイロットチャンバ１５に連結されたパイロット通路４を有する。該パイロット通路４は、スロットル手段を介して入口開口９に連結されており、通常、パイロットバルブ８により上部が開かれる。両膜１６、７が上方に移動されると、パイロットバルブ８が、ガスが入口開口９から出口開口１０へと流れることが可能になるという意味で開かれる。
【００２０】
また、パイロットバルブユニット６はスプリング２４を有し、該スプリング２４は調節可能であり、調節可能な所定の力により膜１６を下方に押圧する。両膜はバルブ８のバルブボディを介して互いに連結されており、これらの部品は、スプリング２４からの押圧力及び両膜に作用するガス圧力の影響を受けて垂直移動できるようにジャーナル支持されている。
【００２１】
図２に示すパイロットバルブは、下記のように機能する。
チャンバ１３を支配する圧力が大気圧より高いが設定圧力より低いと仮定すると、この圧力はチャンバ１５内及び両膜１６、７の間も支配していることは理解されよう。この圧力が大気圧にスプリング力を加えた力に打勝つことができない限り、パイロットバルブ６は閉じられたままであり且つ主膜３は、チャンバ１３とリリーフ通路５との間にいかなる通路も形成しないようにする。
【００２２】
チャンバ１３内の圧力が設定圧力より高くなるとすぐに、膜１６の上方の圧力差により、パイロットバルブ８が必然的に開き始める。これが生じるとすぐに、ガスが入口開口９から出口開口１０へと流れ、ガスはスロットル手段１７を通るので、入口開口９を支配する圧力より低い圧力がスロットル手段１７の下流側を支配する。また、この圧力差は迅速にパイロット膜７の上方に到達し、それによって、パイロットバルブ８のバルブボディが更に上方に持上げられ、入口開口９から出口開口１０へのガスのスループットが更に増大する。実際、このことは、チャンバ１３内の圧力が設定圧力を極く僅かに超える場合であっても、パイロットバルブ８が非常に迅速に開くことを意味する。前記流れによりチャンバ１５も真空化され、膜３によりバルブボディ２が非常に迅速に上昇される。これは、チャンバ１５が真空化されることによるだけでなく、本発明により、出口開口１０がリリーフ通路５に連結されていて、リリーフ通路５内の圧力が増大することにもよる。両膜１６、７により達成される上記ブースタ効果自体は既知であるが、本発明の１つの利点は、既知のブースタ効果を得るには不可欠である、パイロットバルブを通るガスの流れが、リリーフ通路５内に流入し、これにより、これまで知られていないほど高いブースタ効果が得られることである。
【００２３】
従来技術のパイロットバルブでは出口開口１０が直接大気に連通しており、このため、デッキ火災がバルブを通ってタンクに伝播する高い危険を有している。炎のブローバックを防止する、且つ、パイロットバルブ６の開移動中リリーフ通路５に過圧を発生させることができる理由でもある、リリーフ通路５が過大圧力バルブ１１によって終端されるという事実により、本発明に関してはこの危険は生じない。
【００２４】
ここで、過大圧力バルブ１１についてより詳細に説明する。この過大圧力バルブ１１は外観が魚雷形ボディの形状を有し、流出ガスを集中ジェットとして集合させ、高速で大気中に吹出す既知の効果を有している。魚雷形ボディの底部はバルブボディ１８として構成されており、バルブ座１９上に当接するように構成されている。中心にはガイド２０が設けられており、該ガイド２０は、図示しない手段によりバルブ座１９に関して固定されたスピンドルガイド２１内で垂直に移動できる。スピンドルガイド２１の頂部には磁気ディスク２２が設けられており、該磁気ディスク２２は、他の磁気ディスクまたは磁性材料からなるディスク２３と協働するように構成され、他の磁気ディスク２３は、バルブボディ１８がバルブ座１９に当接するときに両ディスク２２、２３間の磁気吸引力を所定値に調節できるという意味で、高さを調節できる。従って、バルブボディ１８をバルブ座１９に向かって下方に維持するのは磁力である。リリーフチャンバ５内の圧力が前記磁気引力に打勝つことができると過大圧力バルブ１１が開き、これにより、磁気引力が低下するという意味で、ディスク２３がディスク２２から大きい距離を隔てた位置に移動され、バルブ１１が殆ど瞬間的にその頂位置に移動し、最大流出が可能になる。
【００２５】
磁気ディスク２２及び２３はまた、閉圧力が開圧力より僅かに低くなる効果を有している。しかしながら、もし炎の伝播があったとしても、炎のブローバックはリリーフ通路５の下方向に生じることができないという意味で常に炎の伝播速度を超えるバルブ座１９での測定された流速よりも低くはない。
【００２６】
過大圧力バルブ１１は、開閉圧力が本質的に同じである純粋なスプリング制御形バルブ及び／または質量制御形バルブであってもよい。これは、過大圧力バルブ１１は、パイロットバルブユニット６が閉じる直前に閉じることを意味する。しかしながら、過大圧力バルブ１１が閉じられると、リリーフ通路５及び依然として開いているバルブを通ってチャンバ１３及びタンクへの炎のブローバックの危険はなくなる。
【００２７】
磁気制御形バルブと、スプリング制御形バルブと、質量制御形バルブとを組み合せることにより、過大圧力バルブ１１が、設定圧力及びパイロットバルブの閉圧力により制御されるリリーフチャンバ５内で生じる圧力条件及び流量条件の点で最適に機能することを確保するための広い自由度を設計者に与えることができる。
【００２８】
リリーフ通路５は、過大圧力バルブにより及びリリーフ通路５に連結された出口開口１０により大気に対して閉じられるため、従来技術に比べて防火性に優れ且つ機能的に信頼できるバルブを得ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  バルブ座
６  バルブ部品
７  パイロット膜
８  パイロットバルブ
１１  過大圧力バルブ
１３  チャンバ
１６  制御膜
１７  スロットル手段
２２  磁気ディスク
２３  磁気ディスク
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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