(57)【要約】直線移動可能な弁要素（６）を有する遮断弁を有する加圧流体シリンダ（１）。レバー（２７）は、回転可能なシャフト（３１）に結合されて、弁軸の直線移動を生じさせ、それによって弁要素を引き上げる。脆弱性要素（２９）は、弁軸にレバーを結合させる。脆弱性要素は、シャフトの回転軸を中心とした、弁を開けようとする方向への、所定のしきい値を上回る負荷を受けると機能しなくなるように配置され、脆弱性要素が機能しなくなると、レバーは弁軸に力を伝達しなくなるようにされる。【選択図】図７Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断弁を有する加圧流体シリンダであって、前記遮断弁が、弁座によって封止し、前記弁座から弁を選択的に開けるように移動可能である弁要素を含み、回転可能なシャフトに結合され、該シャフトの回転によって弁軸の移動を生じさせることで、前記弁要素を引き上げるレバーと、前記弁軸に前記レバーを結合させる脆弱性要素であって、前記脆弱性要素が、前記シャフトの回転軸を中心とする、前記弁を開けようとする方向への、所定のしきい値を上回る負荷を受けると機能しなくなるように配置され、前記脆弱性要素が機能しなくなると、前記レバーが前記弁軸に力を伝達しなくなるようにされる、前記脆弱性要素とを含む、加圧流体シリンダ。
【請求項２】
前記レバーが閉位置にあるかまたは閉位置に近づくと、第１の弾性付勢要素が前記弁要素を付勢して閉じさせる、請求項１記載のシリンダ。
【請求項３】
前記レバーが開位置にあるかまたは開位置に近づくと、第２の弾性付勢部材が前記弁要素を付勢して閉じさせ、前記弁要素が把持機構を備える、請求項１または２記載のシリンダ。
【請求項４】
前記脆弱性要素が、前記シャフトに前記レバーを結合させるシャーピンである、請求項１乃至３のいずれかに記載のシリンダ。
【請求項５】
前記脆弱性要素が、前記レバーに固定される点と、前記弁軸に固定される点との間の、前記シャフト自体の弱領域である、請求項１乃至３のいずれかに記載のシリンダ。
【請求項６】
前記遮断弁が、前記主軸を中心として前記シリンダ内に螺合される弁体を含み、前記弁要素が前記弁座に向かって付勢され、前記脆弱性要素がさらに、前記シャフトを所定の位置に維持し、前記弁体の螺合を外すために必要とされる力に満たない、第１の所定のしきい値を上回る力が、前記弁体が前記シリンダ内に螺合される方向とは反対の方向に前記主軸を中心として前記シャフトに加えられると、機能しなくなり、それによって、前記脆弱性要素が機能しないことにより、前記レバーシャフト及び前記レバーが、前記弁体から独立して、前記主軸を中心として回転することが可能になる、請求項１乃至５のいずれか１項記載のシリンダ。
【請求項７】
前記シャフトに沿って間隔を置いて配置された一対の脆弱性要素があり、前記第１の脆弱性要素の一方が、前記シャフトの回転軸を中心とした、前記シャフトを開けようとする方向への、所定のしきい値を上回る負荷をかけられると機能しなくなり、他方の損なわれていない脆弱性要素が、旋回軸を形成し、該旋回軸を中心として前記シャフトが回転して、前記レバーから切り離される、請求項６記載のシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断弁を有する加圧流体容器に関する。
【０００２】
本発明は特に、たとえば医療用ガス、溶接ガス等で用いるための加圧気体シリンダに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、そのようなシリンダは、ガードによって保護されたシリンダの上端に、遮断弁が設けられる。弁は、ねじ機構の回転によって基底部に向かい、またそこから離れるように移動する弁要素を有する。これは、弁体内で雌ねじと嵌合する雄ねじを有するハンドホイールで構成される。これにより、使用者は、ハンドホイールを回転させて弁要素を上下させることによって、遮断弁を開閉することができる。
【０００４】
そのような機構は広く用いられているが、これらは多くの問題を来している。ハンドホイーを回転させるために何度も回転させることが必要であるが、このことは多大な時間を要し、またガードが所定位置にあるときには特に接触できない。さらに、全開位置または全閉位置で動かなくなる可能性がある。通常、ホイール上には矢印があり、使用者に対して開閉方向を示すが、使用者が、たとえばすでに全開された弁を開けようと試み、弁が動かなくなっていると誤認してしまうように、ホイールの現在位置を目で確認することは困難である。
【０００５】
位置の明確な表示がないことによるさらなる問題は、弁が全閉位置に達していることの明確な表示がないために、使用者が弁を完全に閉めず、このために容器からの不用意な漏れを招くおそれがあることである。
【０００６】
これらの多くの問題は、ハンドホイールに代えてレバーを用いることによって克服される。
【０００７】
レバーは良好な機械的利点を提供し、その位置は弁の位置の明確な表示を提供することができる。レバーは、容器と並んで一箇所に配置されて、破損からかなり良く保護されるようにすることができる。しかし、第１の位置とは直径方向にほぼ正反対の第２の位置に移動させることが必要とされ、そのような位置では、一般的には破損に対して脆弱であるが、それはそのような容器が多くの場合過酷な環境で用いられ、かつぶつけられたり、落とされたり、叩かれたりすることに対して脆弱であるためである。
【０００８】
この問題は、ＣＡ２２８２１２９で扱われ、レバーが１以上の弱線を有することが開示されている。これによって、レバーは、比較的大きな力で叩かれると、まず弱線に沿って破断するはずである。これによって、大きな力が、その故障が結果として弁位置を制御不能にするであろう壊れやすい部分、たとえば枢動ピンに伝達されることが防止される。また、レバーの残余の部分が把持されることができるように十分に大きくして、容器を継続して操作することが可能なように弱点が設計されている。
【０００９】
これによっていくらかの保護が提供されるが、これは、弱線の不適切な側でレバーに不測の力が加えられた場合には機能しない。そのような状況では、力が依然として弁要素に伝達される可能性がある。このことは、弱線を旋回軸の比較的近くに位置させる一つの理由である。しかし、このようにすることは、レバーが全体としてより太くなり、旋回軸により近づくにつれて、切断しなければならない比較的広い領域があることだけでなく、ひとたびレバーの大部分が切断されると、残存するわずかな部分では、レバーのさらなる操作が困難になることを意味する。
【００１０】
本発明により、遮断弁を有する加圧流体シリンダであって、遮断弁が、弁座によって封止し、当該弁座から弁を選択的に開けるように移動可能である弁要素を含み、回転可能なシャフトに結合され、該シャフトの回転によって弁軸の移動を生じさせることで、それによって弁要素を引き上げるレバーと、弁軸にレバーを結合させる脆弱性要素であって、該脆弱性要素が、シャフトの回転軸を中心とする、弁を開けようとする方向への、所定のしきい値を上回る負荷を受けると機能しなくなるように配置され、脆弱性要素が機能しなくなると、レバーが弁軸に力を伝達しなくなるようにされる、脆弱性要素とを含む、加圧流体シリンダが提供される。
【００１１】
レバーと弁軸との間に脆弱性要素を置くことによって、従来技術の問題が回避される。脆弱性要素が破断すると、レバーは操作不可能になる。このように、レバー上のあらゆる場所にかかる所定のしきい値を上回る力から保護される。さらに、大きな力が強くかかった後にレバーを使用する必要がないため、従来技術の妥協点が回避される。これに代えて、脆弱性要素を単に置き換えて、シリンダをさらに使用することができる。
【００１２】
第１の弾性付勢要素を設けて、レバーが閉位置にあるかまたは閉位置に近づくと、弁要素を付勢して閉じさせてもよい。閉じられるかまたはほぼ閉じられたレバーによって脆弱性要素が機能しなくなると、シリンダからの圧力があっても、弁要素は自動的に閉じるかまたは閉じたままになる。第２の弾性付勢部材は、好ましくは、レバーが開位置にあるかまたは開位置に近づくと、弁要素を付勢して開けさせ、弁要素は把持機構、たとえば一対の平面を備え、それによって、工具によって把持されて手動で閉じられることが可能になる。このように、脆弱性要素は、レバーが開かれるかまたはほぼ開かれることによって機能しなくなった場合、付勢されて開かれるが、必要であればその後手動で閉じられることができる。
【００１３】
弾性付勢部材は、ばねであってもよいが、他のそのような弾性部材、たとえばゴム棒にすることもできる。
【００１４】
１つの実施例では、脆弱性要素は、シャフトにレバーを結合させるシャーピンである。代替として、脆弱性要素は、切断されることなく、たとえば塑性変形によって機能しなくなってもよい。このような場合、いったんシャーピンが切断されると、レバーはシャフトに、ひいては弁軸に力を伝達することができず、使用者がレバーを操作したとしても、シャフトを回転させることはなく、したがって弁軸は動かない。
【００１５】
代替として、シャー要素は、レバーに固定される点と、弁軸に固定される点との間の、シャフト自体の弱領域であってもよい。この場合、シャフト自体が切断され、その一部はレバーとともに回転し続けるが、切断された部分は回転せず、その結果弁軸からレバーが切り離される。
【００１６】
弁体は、脆弱性要素をさらに備えてもよく、脆弱性要素は、レバーに横方向の負荷がかかった場合には機能しなくなり、それによってレバーは、弁体から独立してシリンダの外側主軸を中心として回転して、不測の横方向の負荷から弁自体を保護することが可能になる。これは、本出願人による同時係属出願内に記載されたような、別個の脆弱性要素であってもよい。しかし、好ましくは、この第２の機能は、先に説明された脆弱性要素によってさらに履行されることができる。この場合、好ましくは、遮断弁は、主軸を中心としてシリンダ内に螺合される弁体を含み、弁要素は弁座に向かって付勢され、脆弱性要素はさらに、シャフトを所定の位置に維持し、弁体の螺合を外すために必要とされる力に満たない、第１の所定のしきい値を上回る力が、弁体がシリンダ内に螺合される方向とは反対の方向に主軸を中心として当該シャフトに加えられると、機能しなくなり、それによって、脆弱性要素が機能しないことにより、レバーシャフト及びレバーが、弁体から独立して、主軸を中心として回転することが可能になる。
【００１７】
好ましくは、シャフトに沿って間隔を置いて配置された一対の第１の脆弱性要素があり、第１の脆弱性要素の一方が、シャフトの回転軸を中心とした、シャフトを開けようとする方向への、所定のしきい値を上回る負荷をかけられると機能しなくなり、他方の損なわれていない脆弱性要素が、旋回軸を形成し、それを中心としてシャフトが回転して、レバーから切り離される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シリンダの上部及び弁体を通した断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ〜ＩＩに沿って取られた断面図である。
【図３】弁体の斜視図である。
【図４】図１の上端部をより詳細に示す図である。
【図５】図１の一部の斜視図である。
【図６】旋回軸を含む平面を通る水平面における断面図である。
【図７Ａ】レバーが閉位置ある、図５の平面７−７を通る断面図である。
【図７Ｂ】全開しているレバーを示す、図７Ａに類似した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、添付の図面を参照して、本発明によるシリンダの一実施例を説明する。
【００２０】
流体シリンダは、加圧流体のためのシリンダ本体１及び弁体２で構成される。シリンダ１には、弁体２の下部の外面上で、雄ねじ４と嵌合する雌ねじ３が設けられている。
【００２１】
弁体は、弁体２を通って中央で上に延伸する、軸方向気体流出路５を有する。気体流出路５を通る流れは、気体出口ポート７への流れを選択的に遮る弁要素６によって制御される。弁要素６の圧力側の側方ポート８は、当技術分野で周知の圧力計Ｇに通じる。
【００２２】
加圧気体通路は、内部及び外部高圧Ｏリングシール９及び１０によって、弁要素６の上方で封止される。
【００２３】
弁要素６を基底部１１から上げることによって、シリンダ外への気体流路を選択的に開ける。
ここで、弁要素６を上げるための本機構を説明する。
【００２４】
弁要素６は、ばね１５によって付勢して閉じられ、ばねの上端は、弁体内の肩１６に当接し、ばねの底部は、弁軸１８の一部を形成する環状フランジ１７に当接する。図に示されるように、弁軸１８は、主幹１９、弁要素保持部材２０、及び弁要素結合部材２１を含み、これらはすべて、ともに堅固に固定される。
【００２５】
ばね１５の作用に抗して弁要素６を開けるために、レバー機構が設けられる。これはレバー２７を含み、レバーは、一対のボス２８及びシャーピン２９を介して、固定レバー軸Ｌを中心としてシャフト３１とともに回転可能に接続される。シャーピンは、シャフト３１の両端からボス２８の中に突出し、レバー軸Ｌを中心とした開方向の不測の力から弁機構を保護する。
【００２６】
ストッパ４０は、弁体２から突出し、閉位置におけるレバー２７に対するストッパとして機能する。レバー２７の一部は、ストッパ４０に当接して、レバーにかかる所望しない閉鎖力が、弁要素ではなくストッパ４０に伝達されるようにされる。
【００２７】
シャフトは、図４に示された弁体の上端の、個々のボス３３の軸受３２内に取り付けられる。偏心ピン３５は、シャフト３１の中心部を形成し、及びレバー軸Ｌからオフセットし、かつレバー２７が駆動されるにつれ動く偏心軸Ｅを中心として回転するように取り付けられる。連結部材３７は、ピン軸受３８を介して偏心ピン３５に回転可能に取り付けられ、その下端において、弁要素結合部材２１のオリフィス４０を通して延伸し、それに結合される接続ピン３９まで延伸する。
【００２８】
これによってクランク配置が提供され、そこで、図１及び４に示される停止位置から持ち上げレバー２７を持ち上げることによって、最初に接続ピン３８を、そして弁要素を下向きに動かし、それによってばね１５を圧縮する。これにより、弁を開くことが可能になる前にばね力を克服しなければならないので、弁が閉位置にロックされることを効果的に確実にする。いったんレバー２７がオーバーセンター位置に達すると、レバーによって接続ピン３８に付与された力の方向が逆になり、このことは、最初の圧縮によってばねに蓄えられたエネルギ及びシリンダ内の気体圧とともに、弁要素６をスナップさせて開放させる。
【００２９】
レバー動作型システムのこの１つの特定の構成に関連して本発明を説明してきたが、たとえばＣＡ２２８２１２９に開示されるように、任意のレバー動作型システムに広く適用可能であることに留意すべきである。
【００３０】
第３の実施例が図６、図７Ａ及び図７Ｂに示される。
【００３１】
基本的な詳細は前述の実施例のものと同じであり、ここでは繰り返さない。根本的な相違は、ここではシャーピン５０が、二重の機能を果たすことである。図示されるように、レバー５１は、レバー軸Ｌを中心としてシャフト５２とともに回転可能である。シャフト５２は、偏心軸Ｅを中心として回転する偏心ピン５３に取り付けられる。これは、後述のように、弁軸に結合される。図６に示されるような正中面のどちらか一方の側において、図７Ａ及び７Ｂにもっともよく示されるように、脆弱性要素によりレバー５１にシャフト５２が接続されている。図７Ａ及び７Ｂに示される移動ストッパ５４は、レバー５１の回転角度を制限する。旋回軸Ｌを中心としてレバー５１に必要以上の力が加えられた場合、この必要以上の力は、両方のシャーピン５０に切断を行わせ、これによってレバー５１とシャフト５２との間の接続を絶ち、レバー５１がシャフト５２上で自由に回転し、それによって必要以上の軸方向荷重から弁アセンブリを保護するようにする。弁が上死点を通過していない場合、ばね１５は弁要素６を付勢して閉じさせ、それによって、シャーピンが切断を行った後、弁を閉じたまま維持する。他の場合は、弁が上死点を通過した場合、シャーピンが機能せずに弁を開けたままにする。
【００３２】
また、シャーピン５０は、レバーに対する主軸Ｘを中心とした方向への不測の力に対する保護となる。そのような力は、図７Ａ及び７Ｂに示されるように、紙面の中または外に向かってレバーに加えられる。図６を参照すると、そのような力は、軸Ｘを中心として紙面の中で加えられる（矢印Ａ、または反対方向を参照）。これは、レバー５１が動かなくなっている方向に依存して、図６における時計回りまたは反時計回り方向に加えられ得る。
【００３３】
図６及び７Ｂを特に参照すると、レバーに、図６における時計回りまたは反時計回りのどちらかの方向の負荷が加えられると、レバー５１のシャフト５２に接触する面との間の角度によって、結果としてピン上に水平Ｂ及び垂直Ｃの力が生じる。図７Ｂから明らかなように、矢印Ａによって表されるように、時計回り方向に負荷が加えられると、結果として、右手側に２つの矢印Ｂ及びＣによって示されるように、シャーピン上に水平の力が加えられ、この力は、シャフト５２とレバー５１との間の係合によって支持される。しかし、他方側では、切り取り部５５及びレバー５１のために、ピンは支持されず、これによって、シャーピン５０上に、それを破断させるために十分であり得る力が生成される。その場合、結果として生じる垂直の力Ｃによって、レバー５１がシャフト５２から引き上げられると同時に、破断していないシャーピン５０を中心として回転する。レバー５１がシャフト５２から切り離されるので、軸Ｘを中心とするいかなる横方向の力もレバーから弁対に伝達されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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