JP3955819B2 - 一体ガスケット付き圧力除去装置 - Google Patents

Description

本発明は概ね、変圧器の外箱などの電気器具で使用することができる圧力除去装置に関する。特に、本発明は、電力変圧器の外箱にあるガス抜き開口を閉鎖する圧力除去弁に関する。圧力除去弁は、ガス抜き開口の軸線に対して平行および直角の両方に延在する面で密封を実行し、他方の密封が破壊した後に一方の密封を維持するガスケット手段を含む。

圧力除去装置は、一般に電気器具と、特に高圧変圧器と一緒に使用される。このような変圧器は通常、往々にして誘電性流体を密封した外箱に入っている。例えば周囲温度の上昇、内部障害または他の理由のために、変圧器外箱内の圧力を上昇させねばならない場合、変圧器外箱の破局的故障を防止するため、圧力を抜く必要があることがある。その圧力除去装置は、所定の圧力に到達すると、高温の油およびガスなどの非常に大量の流体が非常に短時間で変圧器外箱から排出し、外箱内の圧力を迅速に低下させる。ガス抜き後、圧力除去装置は閉鎖し、ガス抜き開口を再度密封する。

米国特許第４，６７６，２６６号で示されたような典型的圧力除去装置は、変圧器外箱の開口の周囲に固定された管状ベースを含む。垂下スカートを有するばね式弁体を管状ベース上偏奇させて、開口を閉鎖する。第’２６６号特許で示された装置の設計は、弁体と管状ベースの間に２つのガスケットが必要である。一方は、管状ベースの端面に形成された座にある頂部ガスケットである。このガスケットは、弁体の下面を密閉する。第２ガスケットは側部ガスケットで、管状ベースの周辺に延在する溝に据え付けられるＯリングまたは平坦な環状ガスケットの形態をとることがある。この側部ガスケットは、垂下スカートの内周を密封し、頂部ガスケットの密封が破壊した後に、密封を維持する。

第’２６６号特許で開示されるような二重ガスケット構成に伴う問題は、ガス抜き発生時間に個々の材に２つのガスケットを保持することに関する。ガス抜きは破局的事象であり、このような事象中に両ガスケットを通過する流体の体積および流速は、ガスケットを個々の座から引き離すほど大きいことがある。頂部ガスケットがガス抜き流体によって座から追い出されるのを防止するため、通常は機械的ロック・リングで所定の位置にロックされる。しかし、側部ガスケットを固定するための経済的な機械的方法がなく、したがって固定せずにしておくか、エポキシを使用してガスケットを座に固定している。しかしいずれの解決法も完全には満足できるものでない。

したがって、改良されたガスケット構成を有する圧力除去装置を提供することが、本発明の目的である。

本発明の別の目的は、外箱から圧力除去装置を通って排出される流体の力によるガスケットの位置ずれから受ける影響を少なくした改良型ガスケットを有する圧力除去装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、２つの面で密封を実行し、他方が破壊した後に無傷の一方の面で密封を維持する１つのガスケットを有する圧力除去装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、先行技術の二重ガスケット構造が実行した機能を、所定の位置に機械的に固定された１つのガスケット構造によって実行する圧力除去装置を提供することである。

本発明は、先行技術の頂部および側部ガスケットの特徴および機能を組み合わせて１つの構造にしたガスケット構造を有する圧力除去装置を提供する。ガスケット構造は、頂部密封部分と側部密封部分との両方を提供し、頂部密封が破壊した後まで側部密封を維持するよう配置される。さらに、一体ガスケット構造を有する圧力除去装置は、製造および保守が容易になる。というのは、機械的取付手段が一つであると、ガス抜き流体の力による両ガスケット部分の位置ずれが防止されるからである。

したがって、本発明は、一つの態様では電気器具を気密隔離するために外箱の外面に開口するガス抜き開口の周囲においてその外面に装着する圧力除去装置によって特徴付けることができ、装置は、
ａ）外箱の外面に取付け可能で、そのガス抜き開口の周囲から直立するカラーと、
ｂ）そのカラー上に取り付ける弁体を備え、弁体は、カラーを囲む内面を有して垂下するスカートを有し、さらに、
ｃ）ガス抜き開口を閉鎖するため、その弁体を軸線方向にカラーに向かって押しやるバイアス手段と、
ｄ）１つのガスケットとを備え、そのガスケットは、
ｉ）そのガス抜き開口が開口する外箱の外面にほぼ平行である第１面において、弁体とカラーとの間で第１密封を実行する頂面と、
ｉｉ）最外周表面を有する半径方向延在部とを備え、その最外周表面が前記カラーとスカートの間で第２密封を実行するようになっており、また、
その第２密封が、第１面とほぼ直角な第２面で実行され、その最外周表面は、その第１密封が解放した後、スカートの内面の摺り密封接触を維持するようになっており、さらに、
ｅ）ガスケットをカラーに取り付ける保持リングを備える。

図面を参照すると、図１は、変圧器の外箱１２に固定され、概ね１０で示された本発明の圧力除去装置を示す。当技術分野でよくあるように、変圧器の外箱は誘電性液体（図示せず）を含み、内圧が所定の限界より上まで上昇した場合に外箱内の圧力を抜く１つまたは複数の開口１４を有する。

圧力除去装置１０は、外箱の表面１８に取り付けられ、開口１４の周囲から直立する好ましくは管状のカラー１６を含む。カラーは、カラーを変圧器の外箱に取り付けると、開口１４の面２１にほぼ平行に延在する面にある端面２０を含む。カラーの端面からは環状リブ２４が軸方向に延在する。以下でさらに説明するように、リブ２４およびカラーの端面２０は相互に、概ね２６で示すガスケットの座を画定する。カラーの特定の形状および端面の方向は、本発明の基本的機能に影響することなく、図示から変更することができる。

カラー上には、カラー１６を囲む垂下スカート３０を有する弁盤すなわち弁体２８が取り付けられる。弁体の下面３１はリブ２４に対向する。カラー１６と弁体２８の間に、コイルばね３２などのバイアス手段が配置され、図１および図２に示すように開口１４を閉鎖するよう、カラーおよびガスケット２６に向かって弁体を押しやる。

上述したように、カラーの端面２０およびリブ２４はガスケットの座を画定する。これに関して、図２はガスケット２６を、カラーの端面２０に載る平坦な区間３４、リブ２４を囲み、これに当たる直立部分３６、およびリブの頂部上で半径方向内側に延在するリップ３８を有するよう図示している。ガスケットの直立部分３６は平坦な区間またはリップより厚い。また、リップ部分が直立部分と合流するガスケットの部分４０は、リブ２４の外縁の丸い輪郭と一致する丸い内隅を有することが好ましい。丸い内隅および直立部分の厚さが、剛性を追加して、リップ３８がリブから離れて上方向に屈曲するのを阻止する。

ガスケットは、保持リング４２によって（端面２０上でリブ２４に当てて）座に固定することが好ましい。保持リングはガスケットの直立部分３６を囲み、ガスケットの平坦区間３４に当たる。保持リングは、ねじ４４などの適切な締め付け具によってカラーに取り付ける。保持リングが好ましいが、ファスナ、接着剤、スナップ・リングなど、ガスケットを所定の位置に固定する他の構成を使用してもよい。これらの構成は、ガスケットをカラーの端面またはリブ２４に取り付けることができる。

ガスケットより下にあるカラーの外縁４６の部分は、ガスケットの平坦区間の外部分が支持されないよう、面取りされる。これによって、ガスケットの外部分がカラーから半径方向外側に延在し、以下で述べるような目的のため、上下に屈曲することができる。

圧力除去装置が図１および図２に示すように閉位置にある場合は、コイルばね３２のバイアス力が弁体を閉位置へと押しやる。閉位置では、弁体の下面３１がガスケットのリップ３８と対面する関係にあり、リップを下面と対向するリブ２４の頂部との間で圧迫する。これは、開口１４の面２１に概ね平行な面５０で第１密封を実現する。それと同時に、ガスケットの外部分４８は、スカートの内面に摺りつけられ、開口１４の面にほぼ直角である面５２で第２密封を実現する。したがって、外部分４８は、リップ３８から影響を受ける第１密封区域に外接する第２密封区域を画定する。

使用時で、弁体２８がガスケットのリップ３８に据え付けられている場合、外箱１２内の圧力が、外箱の開口１４およびカラー１６を通して弁体の下面３１と連絡する。特に、リップ３８の内径によって画定された円形区域３３に圧力が加えられる。通常、この圧力は、開口が閉状態を維持するよう、コイルばね３２のバイアスを克服するのに十分である。しかし、外箱内の圧力が十分に高いレベルまで上昇すると、内部の円形区域３３に加えられるこの上昇圧力が、コイルばねのバイアスを克服する。これによって、弁体２８がリップ３８からはね上がり、弁体と面５０に沿ったリップ３８の間の密封が解放される。

弁体がリップ３８から離れると、外箱内の圧力が、弁体の内面全体からスカート３０まで備えるこれより大きい円形区域に即座に連絡する。しかし、リップ３８での第１密封が解放された後でも、弁体がガスケットから離れるにつれ、ガスケットの外部分４８が、スカート３０の内面に摺りつけられることにより、第２密封を維持する。第１密封が解放された後にこの第２密封を維持すると、流体の排出が一時的に阻止される。区域３１全体にこのように圧力を封じ込めると、弁体にかかる開放力が増加して、弁体が勢いよく開き、図３に示すようにガスケットの外部分４８と面５２に沿ったスカート間の密封を解放する。これで、外箱内にある気体と液体は、外箱から自由に抜けることができる。

外箱内の圧力が下位レベルまで低下したら、コイルばね３２のバイアス力が弁体を図１および図２に示す位置へと戻す。弁体が閉位置へと移動するにつれ、ガスケットの外部分４８がスカート３０と係合し、スカートの内面に沿って摺りつけられると下方向に屈曲し、面５２に沿って側部密封を再確立する。次に、弁体の下面３１がリップ３８と接触し、面５０に沿って頂部密封を再確立する。

上述したように、開口１４を通して比較的大量の流体を、比較的高速で排出させることができる。ガスケットのリップ３８およびガスケットの外部分４８を通過するこの排出流体は、ガスケットをその座から引き離す傾向がある。しかし、ガスケットが図示のような幾何学的形状を有し、保持リング４２を使用してガスケットをその座に締め付けるので、ガスケットが座からずれることが防止される。この点に関して、ガスケット構造は、一体ガスケット構造内に２つのガスケットの部分を組み込み、これによって１つのガスケットに２つの異なる面での密封を実行する能力を与える。一体構造を有することにより、ガスケットを１つの機械的手段で座に固定することができ、摩擦のみで所定の位置に保持されるガスケットの部分はない。また、リブ２４とリップ３８の輪郭が一致することは、ガスケットの直立部分３６を所定の位置に固定するのに役立つ。リップ３８または平坦区間３４と比較して直立部分が厚いので、直立部分には、リップを通る流体の流れに応じた屈曲に抵抗する程度の剛性が提供される。

したがって、本発明は改良されたガスケット構成を有する圧力除去装置を提供するという所期の目的を達成している。本発明の圧力除去装置は、一体ガスケット構造を使用して２つの異なる面にて密封を実行し、一方の密封は第１密封が破壊した後も維持される。１つの保持リングがガスケットに当たり、それを座に固定する。１つの保持リングはガスケットの構造とともに、ガスケットの２つの密封面を通る高速、大量の流れの力により、ガスケットが座からずれるのに逆らうことができる。

電気変圧器の密閉外箱に装着した状態で図示した、本発明の圧力除去装置の縦断面図である。 閉位置にある本発明の圧力除去装置を示す、図１の一部の部分切り取り部分断面図である。 開位置にある圧力除去装置を示すだけの、図２と同様の図である。

Claims (20)

1. 閉鎖した外箱の外面に開口するガス抜き開口の周囲において該外面に装着する圧力除去装置であって、
   ａ）前記外面に取付可能で、前記ガス抜き開口の周囲から直立するカラーと、
   ｂ）前記カラー上に取り付ける弁体とを備え、該弁体は、前記カラーを囲む内面を有して垂下するスカートを有し、さらに、
   ｃ）前記ガス抜き開口を閉鎖するため、前記弁体を前記カラーに向かって押しやるばねと、
   ｄ）１つのガスケットとを備え、そのガスケットは、
   ｉ）第１面において前記弁体と前記カラーとの間で第１密封を実行する頂面と、前記頂面まで延びる直立部分と、
   ｉｉ）最外周表面を有する半径方向延在部とを備え、その最外周表面が前記カラーと前記スカートの間で第２密封を実行するようになっており、また、
   前記第２密封が、前記第１面とほぼ直角な第２面で実行され、前記最外周表面は、前記第１密封が解放した後、前記スカート内面との摺り密封接触を維持するようになっている圧力除去装置。
2. 閉鎖した外箱の外面に開口するガス抜き開口の周囲において該外面に装着する圧力除去装置であって、
   ａ）前記外面に取付可能で、前記ガス抜き開口の周囲から直立するカラーと、
   ｂ）前記カラー上に取り付ける弁体とを備え、該弁体は、前記カラーを囲んで垂下するスカートを有し、さらに、
   ｃ）前記ガス抜き開口を閉鎖するため、前記弁体を前記カラーに向かって押しやるばねと、
   ｄ）前記弁体と前記カラーとの間で第１密封を実行する頂面、および前記カラーと前記スカートの間で第２密封を実行する周面表面とを有する１つのガスケットとを備え、前記周面表面が、前記第１密封の解放後に前記スカートとの密封接触を維持するようになっており、また、
   ｅ）前記カラーが、端面、および前記端面から直立するリブを有し、前記端面およびリブが相互に前記ガスケットの座を画定する圧力除去装置。
3. 前記ガスケットが、
   前記端面に載る平坦区間と、
   前記リブを囲む直立部分と、
   前記リブの頂部上で半径方向内側に延在するリップとを備える、請求項２に記載の圧力除去装置。
4. 前記ガスケットを前記カラーに取り付ける保持リングを含み、前記保持リングが前記平坦区間に配置されて、前記直立部分を囲む、請求項３に記載の圧力除去装置。
5. 前記直立部分の厚さが、前記平坦区間または前記リップの厚さより大きい、請求項３に記載の圧力除去装置。
6. 前記直立部分および前記リップが丸い内縁で合流する、請求項３に記載の圧力除去装置。
7. 前記リブが、前記丸い内縁の輪郭と一致する丸い外縁を有する、請求項６に記載の圧力除去装置。
8. 前記周面表面が前記ガスケットの平坦区間の外部分上にあり、前記周面表面が、前記スカートの内面に摺れる関係で、前記第２密封を実行する、請求項３に記載の圧力除去装置。
9. 前記周面表面が、前記第１密封の面より下のレベルで前記第２密封を実行する、請求項８に記載の圧力除去装置。
10. ａ）前記弁体が、前記ばねの力によって前記リップに対して押圧されて前記第１密封をなす下面を有し、
    ｂ）前記リップが、前記下面の総面積より小さい第１円形区域を確立する内径を有し、
    ｃ）前記第１円形区域が前記ガス抜き開口と連絡し、前記第１円形区域に加わる外箱内の圧力が前記ばねを克服する力を提供すると、前記弁体が前記リップから分離する、請求項８に記載の圧力除去装置。
11. 前記弁体が前記リップから分離すると、前記弁体の前記下面の全区域が前記外箱内の圧力を受け、前記圧力が前記第２密封 によって封じ込められ、前記スカートが前記ガスケットの前記周面表面から離れて前記圧力除去装置を開放するまで、前記弁体を急速に移動させて前記ガスケットから離す、請求項１０に記載の圧力除去装置。
12. 前記カラーが、前記ガスケットの外部分の下にある面取りした外縁を有し、前記外部分が面取りした前記外縁上に張り出している、請求項８に記載の圧力除去装置。
13. 前記外部分が可撓性であり、前記弁体が前記リップに対して閉位置へと動作するにつれ、前記スカートの内面との摺れる関係を維持するため、面取した前記外縁に向かって屈曲することができる、請求項１２に記載の圧力除去装置。
14. 閉鎖した外箱の外面に開口するガス抜き開口の周囲において該外面に装着する圧力除去装置であって、
    ａ）前記外面に前記ガス抜き開口の周囲にて取付可能であって、端面および該端面から直立するリブを有する管状のカラーと、
    ｂ）前記端面に載っていて前記リブを囲むガスケットとを備え、
    ｃ）前記ガスケットが、前記カラーの前記端面から半径方向に延在する外周部分を含む平坦区間、前記リブを囲む直立部分、および前記リブの頂部上で半径方向内側に延在するリップを有し、さらに、
    ｄ）前記ガスケットの平坦区間に当てて配置され、前記ガスケットを前記端面に取り付けるため、前記直立部分を囲む保持リングと、
    ｅ）前記リップと対面する関係の下面、および前記カラーを囲んで垂下するスカートを有する弁体とを備え、前記弁体は、前記スカートの内周面が前記ガスケットの外周部分と摺り係合する状態で前記カラーの端面に対して軸方向に移動するよう配置され、さらに、
    ｆ）前記弁体を軸方向に前記ガスケットへと押しやり、前記弁体の下面を前記リップに対して押圧して、前記ガス抜き開口が開口する前記外面にほぼ平行な第１面において第１密封を確立しかつ前記ガスケットの外周部分が前記スカートの内周面に当たり、前記第１面にほぼ直角の第２面において第２密封を確立するバイアス手段を備え、
    ｇ）前記第１密封が、前記ガス抜き開口と連絡しかつ前記弁体の前記下面の総面積より小さい円形区域を該下面に画定している圧力除去装置。
15. 前記カラーが、前記ガスケット外周部分の下にある面取りした外縁を有し、前記外周部分が面取した前記外縁上に張り出している、請求項１４に記載の圧力除去装置。
16. 前記外箱内の圧力が前記円形区域に作用し、前記バイアス手段による押圧力を克服する力を生成して前記弁体の下面が前記ガスケットの前記リップから分離した後に、前記ガスケット外周部分が密封を維持する、請求項１５に記載の圧力除去装置。
17. 弁体およびカラーに対して軸線方向にばねが配置される、請求項１に記載の圧力除去装置。
18. 前記第１面が、前記ガス抜き開口が開口する前記外箱の前記外面にほぼ平行である、請求項１に記載の圧力除去装置。
19. 前記第２面が、前記ガス抜き開口が開口する前記外箱の前記外面にほぼ直角である、請求項１に記載の圧力除去装置。
20. ガスケットをカラーに取り付ける保持リングを備える、請求項１に記載の圧力除去装置。