JPH10511329A - 洗浄用溶液供給器付きマニホールドバルブ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のマニホールドバルブ組立体であって、一般的に垂直なバルブシリンダ（２５）を含み、各シリンダは互いに同軸のアクチュエータロッド（３２、３５、５３、７）を有しており、当該ロッドは各々のアクチュエータによって独立的に駆動可能である。各シリンダはその頂部に入口ポート（３６、５４）を有しており、それぞれが異なる供給管（５０）に接続され、それぞれの下端部付近が前記対の他方のシリンダの下端部に接続されている。各対の底部ポート（６２）の一つは排出管に接続され、これによって漏れ検出器を形成しており、一方、各対の他方の底部ポート（４７）は適切な洗浄用液を供給する配管に接続されている。一実施例において、バルブシート（４５）はバルブプラグ（４０）の下方に位置し、アクチュエータロッド（３２）の伸長によって閉じられる。

Description

【発明の詳細な説明】 洗浄用溶液供給器付きマニホールドバルブ組立体 発明の背景 本発明は、流体の流れを制御するためのバルブに関し、特定的には、流体、特 に、液体状の食品若しくは飲料の多数の供給源から多数の送出し供給先への流れ を制御するためのマニホールドを構成するように共に組み立てられたブロック− アンド−ブリード(block-and-bleed)バルブに関する。本発明は、１９９３年８ 月３日に発行された本出願人の米国特許出願シリアル番号第５，２３２，０２３ 号に開示されたマニホールドシステムのさらなる修正および改良を示している。 食品包装産業において、様々なタイプの牛乳若しくは様々なタイプのアルコー ル分を含まない飲料のような流体の多数の供給源を、ガロン、ハーフガロン、ク ォータガロン等のような容器を満たす多数の異なる充填（詰め込み）機に接続す る必要性を有することは知られている。今日まで、これらの接続は、マニホール ドのかたちで達成されており、このマニホールドは、供給源タンクから充填機に 通じる多数の配管に交差する多数の配管を含み、選択された一またはそれ以上の 供給源タンクから、選択された一またはそれ以上の充填機への流体の流れを制御 するために具備されたバルブを有する。 過去において、特別に設計されたバルブは、ブロック−アンド−ブリード(blo ck-and-bleed)バルブと呼ばれ、時には漏れ検出バルブと呼ばれることもあり、 従来、各々のマニホールドの交差点に設置されたこのようなバルブの１つを用い て、上記のマニホールドを制御するために使用していた。 ブロック−アンド−ブリードバルブは、特に、衛生的な産業に適用可能である 。その理由は、ブロック−アンド−ブリードバルブは、同一のバルブを通る異な るタイプの流体の流れの制御を許容し、これらの流体の混合に対する２重の保護 を有するからである。すなわち、チョコレート牛乳がバルブの一部を通じて流れ 、かつ白色牛乳がバルブの他部を通じて流れることや、低温殺菌牛乳が一部を通 りかつ未加工牛乳が他部を通ることや、適切な洗浄用溶液が一部を通り、かつ牛 乳若しくは他の食品流体が他部を通ることが要求される。明らかなように、これ らの流体は混合が許されず、規則は単一のシートまたはバルブプラグの故障によ ってこのような混合が生じるのを許容しないことを要求する。 過去において使用されたバルブは概ね満足に機能した一方で、それらは極端に 複雑でかつ高価であり、複数の同軸の個別に操作可能なアクチュエータおよびバ ルブプラグを有するものであった。ある環境の下では、これらのバルブは、実質 的漏れおよび製品の無駄を被りやすく、このように故障した場合には、異なる流 体の混合を防ぐ間、これらの維持は難しくまた高価であった。 これまで考案された改良されたシステムでさえも、流体を流す一の配管が洗浄 若しくは衛生的にする溶液を供給することに専用された場合、単一の生産品のみ しか常に供給され得ないという限界を受けている。したがって、経済的で、容易 に制御され、搬送される流体の無駄を最小化し、システムの分離された部分にお ける同時に存在する流れを許容し、同時に、流体が洗浄用溶液と一以上の生産品 とからなる改良されたバルブ組立体に対する必要性が存在した。 上記した本出願人の特許において、マニホールドバルブ組立体が示されており 、これは、３個の別々に制御可能なバルブの使用により、マニホールドにおける 各々の交差点での流体の流れを制御可能にするものであり、各々の交差点は、排 出路または漏れ検出ポートの開口より前に、流体の全てが重力流れによって十分 に排出され得るように配置されている。このような組立体における２つのバルブ は、単一のバルブハウジング内で結合され、独立に制御可能な同軸のアクチュエ ータを使用し、一方、第３のバルブはこの場所に、液体が重力によって最初の２ つのバルブから第３のバルブを通じて配送管へ流出するように配置された短い接 続管によって接続されている。漏れ検出器としての役目を果たす排出ポートの独 立した制御が提供される。同心状に配置された、または、同軸のアクチュエータ ロッドが簡単なアクチュエータによって独立した制御を可能とするために使用さ れる。このアクチュエータは、互いに直線状に配列される。アクチュエータおよ びバルブ組立体の双方は、修理または取り替え用の単一の組立体として、容易に 取り外し可能である。 発明の要約 簡単に要約すると、本発明は、対となったバルブシリンダであって、当該シリ ンダが互いに同軸であるアクチュエータロッドを有し、これらロッドは各々のア クチュエータによって独立的に駆動可能であるバルブシリンダをそれぞれに含む 複数のマニホールドバルブ組立体を提供する。各々のシリンダは、入口ポートを その頂部に有し、各々は異なる供給管に接続されており、各々は分岐管によって そのシリンダの下端部付近が他の一対のシリンダの下端部に接続されている。各 対の底部ポートの一つは、排出管に接続されており、それによって漏れ検出器を 形成している。一方、各対の他の底部ポートは、洗浄用の適切な液体を供給する 配管に接続される。 好ましくは、選択的に、互いに同軸であるロッドを有するバルブは同じ方向、 下方に向けて、両方を閉じてもよく、その結果、バルブケージまたはボンネット は必要なくなり、または、代替的にこのようなボンネットまたはバルブケージを 使用することもできる。 出口ポートは、液体が重力によってシリンダの下端部から排出用配管の中へ流 出し、各対のいずれかのバルブシリンダから直接にまたは分岐管を通じて、流出 するように配置されており、各シリンダおよび接続された供給用または排出用の 管は、直接または分岐管を通じて適切に洗浄され得る。 本発明の重要な利点は、漏れ検出器、もしくは、大気への開口部を設けた経済 的なバルブ組立体を提供することにあり、このバルブ組立体は、酪農産業におい て使用され、適用される規則に支配される装置に従い、さらに、漏れ検出器が開 いている時の牛乳のこぼれ落ちを防ぐ。洗浄回路からの食品製造工程回路の分離 を制御可能に提供する。本発明の重要な関連する観点によれば、バルブ組立体の 洗浄は、以下のことによって促進される。すなわち、従来技術のバルブ組立体と は異なり、組立体内の各バルブは、このシステムにおける各バルブステムが洗浄 の目的のために完全に伸長および収縮されるということによって、充分かつ適切 に洗浄される。このことは、バルブ部品および協働するＯリング若しくは同様の シールの適切な洗浄を確実にする。本発明の好ましい実施例によれば、バルブの 各対は、ボンネット上に運ばれ、このボンネットは、組立体が接続された管路を 通る連続した流れを許容し、対となったバルブおよびアクチュエータの修理また は修繕のためにユニットとしての取り外しを可能とする。他の実施の形態によれ ば、各バルブ対は、２つのバルブが互いに同軸のロッドを有し、共に同じ方向、 下方に向けて閉まり、その結果、バルブボンネット上のバルブケージが必要なく なる。 本発明の他の目的および他の利益は、以下で明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一実施例にしたがって組み立てられたマニホールド組立体の 断面斜視図であり、 図２は、開位置における両バルブの断面部分を有する側面図であり、 図３は、断面部分を有する単一のバルブ組立体の破断斜視図であり、 図４は、本発明のバルブ組立体の部分破断横断面図であり、 図５は、本発明の他の実施例を示す部分破断横断面図である。 図面の詳細な説明 図１を参照すると、マニホールド組立体１０が示されており、これは、本発明 の一実施例にしたがって組み立てられた多数のマニホールドバルブ組立体１２を 採用している。図に示すように、マニホールド組立体１０は、流体のタンクのよ うな複数の供給源１４に接続され、供給源１４からの供給を受けている。また、 マニホールド組立体１０は、多数の供給先１６に接続され、これら多数の供給先 １６に流体を供給する。供給先１６は、例えば、流体供給タンクからの一または それ以上の流体で容器を満たすための充填機である。マニホールド組立体１０の 目的は、一またはそれ以上の所定の供給源１４から所定の供給先（デスティネー ション）１６への流体の流れを制御しその流れを選択的に許容することである。 マニホールド組立体は、各流体供給源１４に対して一の供給チューブ１８を有し 、供給先１６に対して一の配送チューブ２０を有している。図１に示されるマニ ホールド組立体１０は、断片的であるが（説明的な目的のために、多数の供給チ ューブから一つのみを図解している）、本発明は、あらゆる流体の供給地および 供給先に適用され得ることが理解される。 図１から分かるように、このマニホールド組立体は、供給チューブ１８と配送 チューブ２０の交差するパターンとなる。供給チューブ１８および配送チューブ ２０は実際には交差しておらず、むしろ両セットにおいて平行に位置され、平行 な平面内において、上側平面内に存在する供給セットおよび下側平面内に存在す る配送セットからなる。図に示される本発明の実施例によれば、配送チューブ２ ０は供給チューブ1８の平面の下方の平面内に配置され、その結果、流体は重力 流れによって配送チューブに向かって流出する傾向にある。一のマニホールドバ ルブ組立体１２は、供給チューブ１８が配送チューブ２０と交差する各位置に設 けられている。また、マニホールド組立体は、適切な洗浄用溶液の供給を提供す るための配管１７を有する。また、排出用配管１９は、材料の排出管への排出の ために具備されている。 各マニホールドバルブ組立体１２は、実際には４つの分離したバルブ本体を有 しており、これらのバルブ本体は、供給バルブ本体２２、配送バルブ本体２４、 配管１７に接続された洗浄用溶液供給バルブ本体２３、および、排出用配管１９ に接続された排出ポート若しくは”漏れ検出器”バルブ本体２９からなる。図１ 〜図４の配置において、バルブ本体２２および２３は、バルブシリンダまたはハ ウジング２５の対向する両端部に形成されている。これらのバルブ本体２２，２ ３，２４および２９の各々には、それ自身のアクチュエータ組立体２６，２８お よび３０、３１がそれぞれ与えられている。図２〜図４に示すように、バルブ本 体２２および２３は、相互に接続され、互いに直線的に配列され、バルブ本体２ ４および２９も同様である。 各バルブ本体の内部の詳細は、図２〜図４を参照することによって、最も良く 理解され得る。供給バルブ本体２２は、それ自身のアクチュエータ２６を含み、 このアクチュエータ２６は中空で環状のアクチュエータロッド３２を有しており 、このアクチュエータロッド３２は図示するように２つの位置の間で動作可能と なっている。バルブ本体２２は、その頂部に、ほぼ出口３８と一直線状に配置さ れた入口３６を含む貫通区部を有している。 図１とともに図２に関連して、供給バルブ本体２２の入口３６および出口３８ は連通し、実質的に供給チューブ１８の一つの部分を形成しており、この部分は バルブ２２が開いているか閉じているかに拘わらずいつでも、上流の供給先バル ブからの流体の流れを許容する。 バルブプラグ４０は、バルブステム３３の端部に取り付けられており、このバ ルブステム３３は反対側がアクチュエータロッド３２に取り付けられている。プ ラグ４０は、バルブ本体２２の頂部にポート４２を閉じるために設けられている 。ポート４２の周囲は、バルブシート４５によって定義づけられている。したが って、アクチュエータ２６は２つのピストンを有しており、一方はポート４２が 開くものであり、他方はポート４２を閉じるものである。 図２〜図４から分かるように、バルブ２３は単一のアクチュエータ型のバルブ である。アクチュエータ３０は、アクチュエータロッド３５を操作し、このアク チュエータロッド３５はバルブステムによってバルブプラグ３９に接続されてい る。バルブアクチュエータロッド３５は、ステム３３内に同心状に配置されてい る。バルブプラグ３９は、バルブシート４７に嵌合しこれを閉じるように適用さ れ、このバルブシート４７はバルブ２３のハウジングの底部ポート４８を、洗浄 用溶液供給ポート４９を閉じるように、規定し、この洗浄用溶液供給ポート４９ は、洗浄用溶液供給嵌１７に接続されている。また、配送バルブ本体２４はアク チュエータロッド５２に接続されたそれ自身のアクチュエータ２８を有しており 、このアクチュエータロッド５２は２つの位置の間で駆動可能となっている。配 送バルブ本体２４は、その頂部に、出口５６と実質的に一直線状に配置された入 口５４を含む通り抜け断面を有している。図１とともに図３に関連して述べると 、配送バルブ本体２４の入口５４および出口５６は配送チューブ２０の一つの一 部に連通し、実質的にはその一部を形成しており、バルブ２４の位置によらず常 に下流の配送バルブへの流体の自由な流れを許容している。バルブ本体２５は、 分岐管５０によってバルブ本体２９に接続されている。 アクチュエータロッド５２は、それに加えてバルブステム５３に、適切な取り 外し可能な手段、たとえばネジ（threading）によって、取り付けられている。 バルブプラグ５８は、バルブステム５３に固着または一体的に形成されている。 バルブステム５３がアクチュエータロッド５２に一旦組み付けられると、プラグ ５８は、ポート６４を閉じるために配送バルブ本体２４内に位置決めされる。供 給アクチュエータ２６を有する場合のように、配送アクチュエータ２８は、２つ のピストンを有し、一方は、ポート６４を開き、他方はポート６４を閉じる。 アクチュエータ３１はバルブステムによってバルブプラグ５９に接続されたア クチュエータロッド５７を操作する。バルブアクチュエータロッド５７は、ステ ム５３内に同心状に配置されている。バルブプラグ９は、バルブシート６０に嵌 合し、これを閉じるのに適用され、このバルブシート６０は、排出管１９に接続 された排出ポート６２を閉じるべく、バルブ２９のハウジングの底部においてポ ート６１を規定する。 したがって、組立体の４つのバルブの各々は、個別に制御され得る。供給バル ブ２２が開き、配送バルブ２４もまた開き、バルブ２３および２９が閉じている 場合、流体は供給チューブ１８から配送チューブ２０に流れ得ることは明らかで ある。そして、その流れを停止させるために、バルブ２２は閉じられ、バルブ２ ３は、バルブ２４を通じて配送チューブ２０へのバルブ本体内に残っている液体 の流れを許容するのに十分な時間の間閉じたままである。その結果、バルブ２４ は閉じられ、バルブ２９は開かれる。 また、必要な場合には、供給チューブは、配送チューブに影響を与えることな く、洗浄可能であり、逆の場合も同様である。例えば、バルブ２２および２３が 開状態となることが可能で、バルブ２４が閉じられていると、配送側に影響を与 えることなく、供給側は洗浄され、また、逆の場合も同様である。 本発明は、いつでもどのバルブからもアクチュエータおよびバルブステムの容 易な取り外しを許容する構造を提供している。一例として、供給バルブ本体２２ および洗浄用溶液供給ポートバルブ２３を使用すれば、バルブプラグは両方とも バルブボンネット７０によって運ばれる。バルブステム３３および３７は、ボン ネット７０内に開口７８を通じて挿入される。流れが通過するケージ７１は、各 ボンネット７０によって支持される。したがって、アクチュエータ２６および３ ０は、それらと連動するバルブステム、ロッドおよびプラグとともに、ユニット として装着または取り外しが可能である。ボンネット７０は、中央の開口から外 側に向けて張り出すフランジ８０を有し、対向するフランジ表面８２に適合する 。組立の際には、２つのフランジ適切なクランプ８４によってクランプされる。 組立体において漏れに対する保証をする必要がある場所には、Ｏリング８５のよ うなシーリング手段を設けてもよい。 アクチュエータ２６または３０の一つが、修理を必要とする場合、または、バ ルブプラグ４０または３９が交換または他の修理を必要とする場合、クランプ８ ４は開かれ、アクチュエータおよびボンネット７０は取り外される。バルブ２４ および２９は、バルブ２２および２３について記述したと同様に、ボンネット７ ０とともに組み立てられる。 操作上、注意することは、ポート４９はポート４２および６４が開く前に、バ ルブシート３９によって閉じられ得る。したがって、バルブが動作している場合 には、流体の無駄が生じない。 配送チューブ１６が供給チューブよりも寸法において小さいことは普通のこと であり、２インチの配送チューブが３インチの供給チューブと共に使用される如 きである。衛生上の要求を満たすために、マニホールドバルブ組立体１２の全体 的な排出管の開口領域は、供給チューブ１４または配送チューブ１６のうち小さ いものと少なくとも同じ程度の大きさである必要がある。 本発明の他の実施例を示す、図５の実施例を参照すると、バルブプラグの全て は同じ方向（下方向）に閉じる配置であることがわかる。 図５の実施例において、図１〜図４で同様に符号が付された部品は同じもので ある。各対の上側のバルブ１２２および１２４には、バルブプラグ１４０および １５８が設けられており、これらバルブプラグ１４０および１５８はバルブシー ト１４５および１６４に対して下方に向かう方向にそれぞれ閉じる。バルブ１４ ０はアクチュエータロッド１３２およびバルブステム１３３によって駆動される 。バルブプラグ１５８は、アクチュエータロッド１５２およびバルブステム１５ ３によって駆動される。この配置において、各ボンネット１７０はケージ部材か らの流れを要しない。図５の配置において、本システムにおけるバルブステムの 各々は、洗浄の目的のために完全に伸長および収縮しうる。このことは、この点 について特別な問題に遭遇した状況の場合に、バルブ部品および協働するシール の適切な洗浄を保証する。 本発明のさらなる変形は、空気吹き出しチェック用バルブを装着する目的のた めのサイドポートの付加を含む。このようなバルブは、技術的に知られており、 空気圧によって配管およびバルブから吹き出す手段を提供することは通例のこと である。このような吹き出しは、すべての液体がさらなる本システムの使用の以 前に放出されることを確実にするために要求される。このようなポートは、既に ここで記述された他のポートに加えて設けられれる。 本発明の各実施例は、高コストで複雑なバルブに以前において要した流体の流 れの制御操作を遂行するために、同心のバルブステムを有する簡素な単一の４つ のアクチュエータバルブの使用を可能としていることに注意すべきである。本発 明に従うこれらのバルブの使用は、一のバルブシートまたはバルブプラグが故障 した場合でさえも、同一のバルブ組立体を通じて流れ出る異なるタイプの流体の 混合を今まで通り防ぐ。 これ以前に記述した装置は、前述の目的を達成するために効果的に適合してお り、本発明が上記したマニホールドバルブ組立体の特定の好ましい実施例に限定 することを意図しているのではないことが理解される。むしろ、特許請求の範囲 の範囲内で合理的なすべての均等物を包含するものとして捉えられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各々が異なる流体を供給する複数の供給管と、 複数のバルブ組立体であって、各々が一対の一般的に垂直なバルブシリンダ を含み、前記各シリンダは互いに同軸の一対のアクチュエータロッドによって駆 動される上側バルブおよび下側バルブを有し、前記ロッドは独立に制御されるア クチュエータによって独立に駆動可能であり、前記各対のうち一方のバルブシリ ンダは供給管に接続された入口ポートを有し、前記各対のうち他方のバルブシリ ンダは配送管に接続されており、各対のバルブシリンダは前記シリンダの下端部 付近で分岐管によって互いに接続されており、各対の底部ポートの一つが排出管 に接続されており、これによって漏れ検出器を構成し、一方で、各対の他方の底 部ポートが洗浄用流体を供給する配管に接続されている複数のバルブ組立体と を有するマニホールドバルブ組立体。 ２．前記第１および第２のバルブの本体は、上側端部および下側端部、前記上側 端部における入口ポート、前記入口ポートと一直線に配列された前記下端部上の 出口ポートを有するバルブシリンダから形成され、 前記シリンダに嵌合するアクチュエータ組立体は、 ２つの一直線に配列された上側および下側バルブアクチュエータと、 前記アクチュエータの先端に取り付けられ、前記アクチュエータによって駆動 可能な第１のアクチュエータロッドであって、当該ロッドの一端は前記アクチュ エータから外側に向けて張り出し、前記アクチュエータロッドの張り出した端部 に取り付けられたバルブステムが前記下側出口ポートを開閉するためのバルブプ ラグを有している第１のアクチュエータロッドと、 前記下側アクチュエータに取り付けられ、前記アクチュエータによって駆動可 能な第２のアクチュエータロッドであって、前記第２のロッドは前記第１のアク チュエータロッドと同心で同軸である中空の円筒の形状をしており、前記第１お よび第２のロッドは個別に前記上側および下側アクチュエータによって駆動可能 であり、前記中空のアクチュエータロッドの張り出し端部に取り付けられた中空 の円筒状のバルブステムが前記入口ポートの開閉のためのバルブプラグを有して おり、前記バルブプラグは、前記第１のアクチュエータが嵌合する中央開口を有 している第２のアクチュエータロッドと を有する請求項１に記載のマニホールドバルブ組立体。 ３．前記第１バルブプラグは、前記入口ポートの上方に位置し、下方に向いてお り、前記入口ポートは前記第２のアクチュエータロッドの伸長によって閉じられ る 請求項２に記載のマニホールドバルブ組立体。 ４．前記バルブプラグの各々は、そのバルブシートに相対的に近接して位置し、 各バルブはバルブアクチュエータの収縮によって開き、それの伸長によって閉じ る 請求項１に記載のマニホールドバルブ組立体。