JP2014190389A

JP2014190389A - 蒸気弁

Info

Publication number: JP2014190389A
Application number: JP2013064704A
Authority: JP
Inventors: Kodai Inoue; 広大井上; Katsunori Sugita; 克紀杉田; Masaru Fujiwara; 優藤原; Hiroki Tanabe; 裕樹田邉
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】金属材とマイカでなるシールリングと膨張黒鉛製のグランドパッキンとを備える軸封機構を有する蒸気弁にて、良好なシール性を維持しながら、酸化による膨張黒鉛の重量減少に起因する漏洩増大が抑制され、長寿命化や信頼性向上が図れるように改善する。
【解決手段】蒸気弁において、軸封機構Ｓは、パッキン押え１７と、マイカ製のグランドパッキン１８の１個と、金属材とマイカシートとの積層体でなるシールリングｒの２個と、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐの５個と、シールリングｒの２個と、マイカ製のグランドパッキン１８の１個とがこの順で大気側から流体側に向かって並ぶ状態で、弁軸８と弁箱４とで形成される筒状のシール用空間部１２に装填される構成を有するとともに、５個の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐにおける大気側の２個のものは、それらの大気側かつ径外側となる角周部２０ａがマイカ材で成る複合パッキン２０に構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気原動所の変圧起動バイパス系統などに好適に用いられる蒸気弁に関するものである。

この種の蒸気弁は、例えば、特許文献１において開示されるように、事業用ボイラの起動バイパス系統などに用いられるものが知られている。即ち、前記特許文献１の第１図に示されるように、蒸気弁〔高差圧調節弁〕（１０）は、入口流路（１１）及び出口流路（１２）並びに弁室（１３）を備えるケーシング（１４）を有して構成されている。

蒸気弁は、高温の蒸気での配管途中に設置されるため、弁軸と弁箱との間をシールする軸封機構には高温の蒸気に対する配慮が必要である。その軸封機構として、従来では、特許文献２や特許文献３において開示される手段が知られている。即ち、従来の軸封機構は、金属材とマイカとを積層してなるシールリング（リング状シール）と、膨張黒鉛でなるグランドパッキンとのそれぞれを単数又は複数組み合わせて配列するとともに、パッキン押えで押付ける構造のものであった。

しかしながら、前記従来技術による構成の軸封機構では、時間の経過と共にグランドパッキンにおける膨張黒鉛の酸化による重量減少が生じることが分ってきた。その原因としては、大気側から酸素（空気）が侵入することによるものであると考えられ、前記重量減少により体積減少となり、延いては許容できない漏洩を招くおそれがあるため、何らかの対策が必要になってきた。

特開平０２−１５０５８５号公報特開平０４−３４７０６８号公報特開２０１２−０４１８８６号公報

本発明の目的は、金属材とマイカとから形成されるシールリングと、膨張黒鉛製のグランドパッキンとの組み合わせでなる軸封機構を備える蒸気弁において、良好なシール性を維持しながらも、酸化によるグランドパッキンの重量減少に起因する漏洩増大が抑制又は防止され、弁としての長寿命化や信頼性の向上が図れるようにする点にある。

請求項１に係る発明は、弁箱４に装備される弁座７と、前記弁座７との間を通る蒸気量を調節可能な弁体９と、前記弁体９を前記弁座７に対して遠近移動させるために前記弁体９に一体化される弁軸８と、前記弁軸８と前記弁箱４との間をシールする軸封機構Ｓとを有する蒸気弁において、
前記軸封機構Ｓは、パッキン押え１７と、マイカ製のグランドパッキン１８の１個と、金属材２５とマイカシート２４との積層体でなるシールリングｒの２個と、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐの５個と、前記シールリングｒの２個と、前記マイカ製のグランドパッキン１８の１個とがこの順で大気側から流体側に向かって並ぶ状態で、前記弁軸８と前記弁箱４とで形成される筒状のシール用空間部１２に装填される構成を有するとともに、５個の前記膨張黒鉛製のグランドパッキンｐにおける大気側の2個のものは、それらの大気側かつ径外側となる角周部２０ａがマイカ材で成る複合パッキン２０に構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の蒸気弁において、
前記角周部２０ａは、前記膨張黒鉛製のグランドパッキンｐにおける大気側かつ径外側となる箇所に貼り付けられたマイカシートで形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の蒸気弁において、
前記シールリングｒは、前記弁軸８の軸心Ｑに対する径方向で切った場合の断面形状が、前記軸心Ｑ方向に突出するＶ字形となる状態に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、5個の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐの両端それぞれに、軸心方向で外側から１個のマイカパッキンと２個のシールリングとを設けて配列される軸封機構により、優れたシール性を備えることができる。
加えて、１個のマイカパッキン及び２個のシールリングｒを大気側及び流体側に配列し、かつ、それらの間に配置される５個の膨張黒鉛製のグランドパッキンにおける大気側から２個を、大気側で径外側となる角周部がマイカで成る複合パッキンとする工夫により、特に大気側からの酸素のシール用空間部への侵入を極力なくして膨張黒鉛製のグランドパッキンにおける酸化による重量減少が激減するようになる。
その結果、軸封機構においては、良好なシール性を維持しながらも、酸化によるグランドパッキンの重量減少に起因する漏洩増大が抑制又は防止され、従って、長寿命化や信頼性の向上が図れる蒸気弁を提供することができる。

請求項２の発明によれば、複合パッキンにおけるマイカ製の角周部を、マイカシートの貼り付けによって形成する手段を採るものであるから、膨張黒鉛製のグランドパッキンにおける角周部の厚さの均一化や生産効率の高効率化が可能となる利点が追加される。

請求項３の発明によれば、シールリングの断面形状をＶ字状としてあるので、内径はシール用空間部の内径よりも大きめに、かつ、外径はシール用空間部の外径よりも小さめにできて、軸封機構としての組付け時には組付け易いとももに、組付後には平たくなって径方向に拡がり変形し、より確実なシール性を発揮できる利点が追加される。

蒸気弁の概略構造を示す全体図（実施例１）図１の蒸気弁における軸封機構部位を示す要部の断面図軸封機構のシール要素群における配列構造を示す要部の断面図（ａ）第１シールリングの構造を示す拡大断面、（ｂ）は第２シールリングの構造を示す拡大断面複合パッキンを示す一部切欠きの斜視図各種構造のシール要素群と重量減少及び漏れとの関係を示す図表軸封機構の試験装置を示す模式図マイカシートの可撓性を示す図表シールリングの性能を示す図表

以下に、本発明による蒸気弁の実施の形態を、事業用ボイラの起動バイパス系統に用いられる高差圧調節弁として図面を参照しながら説明する。

〔実施形態１〕
高差圧調節弁Ｖは、図１に示すように、入口及び出口流路１，２、弁室３を備える弁箱（ケーシング）４を有している。弁箱４には、上弁体ガイド５と下弁体ガイド６とが固定配置され、上弁体ガイド５と弁軸（弁棒）８との間をシールする軸封機構Ｓが装備されている。
下弁体ガイド６は、入口流路１と出口流路２とを連絡する弁座７を備えている。上弁体ガイド５と下弁体ガイド６は、弁軸８に一体の弁体９を摺動可能に支持している。
弁体９は、弁座７に対向するように設けられ、弁座７を起点としての上方移動及び下降復帰が可能であって、弁体９に設けられたシート面１０を弁座７に設けられたシート面（符記省略）に対して当接したり離れたりすることが可能に構成されている。

下弁体ガイド６における弁体９を摺動可能に支持する部分には、ケージ１１が装着されている。下弁体ガイド６及びケージ１１には、それぞれ多数の小孔１３，１４が形成されている。ケージ１１の小孔１４は、弁体９によって開閉可能であり、開き状態では入口流路１から環状流路１５に流入し、下弁体ガイド６の小孔１３を経て弁体９の周りに流入しようとする流体流線を制御する。
また、弁体９におけるシート面１０の下部には、シート面１０より弁中心軸側への凹面状をなして縮径されながら下方突出する整流面１６が形成されている。この整流面１６により、小孔１４から流出する流体が出口流路２の出側に向けて円滑に案内される。

次に、軸封機構Ｓについて説明する。軸封機構Ｓは、図２，図３に示すように、弁軸８と上弁体ガイド５との間をシールするものであり、弁軸８と上弁体ガイド５とで形成されるシール用空間部１２に設けられている。
シール用空間部１２は、上弁体ガイド５の内周面５ａ及び段差部５ｂと弁軸８とで形成される略無蓋筒状の空間部である。なお、１９は、上弁体ガイド５の段差部５ｂと軸封機構Ｓとの間に介装される筒状のスペーサである。

軸封機構Ｓは、弁軸８の軸心Ｑ方向におけるねじ部８ａ側（図２の紙面上側）からシート面１０側に向けて、パッキン押え１７、マイカ製のグランドパッキンであるマイカパッキン１８の１個と、金属材とマイカシートとの積層体でなるシールリングｒの２個と、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐの５個と、前記シールリングｒの２個と、前記マイカパッキン１８の１個とをこの順に並べてシール用空間部１２に装填することで構成されている。そして、５個の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐにおける大気側の２個（図２の紙面上側から２個）のものは、それらの大気側かつ径外側となる角周部２０ａがマイカ材で成る複合パッキン２０に形成されるとともに、残り３個のものは、膨張黒鉛で成る単一パッキン（マイカ製角周部２０ａの無い膨張黒鉛製のグランドパッキン）２１に形成されている。

単一パッキン２１は、図２，３に示すように、膨張黒鉛テープを巻回して金型成形した成形パッキンであり、径方向で切った断面の形状は矩形を呈している。この単一パッキン２１は次のような工程を経て作製される。
まず、密度１．０ｇ／ｃｍ^３、厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛テープを、幅２５ｍｍで長さ３４４０ｍｍとなるように切断する。膨張黒鉛の厚さに限定はないが、０．２５ｍｍ〜０．５０ｍｍが好適である。
次に、前記の長さ３４４０ｍｍの膨張黒鉛テープを巻回して金型に投入し、所定の成形面圧で成形し、内径３１．９ｍｍ、外径５７．１ｍｍの帯環状で断面が正方形となる見掛け密度１．４ｇ／ｃｍ^３の成形体、即ち、単一パッキン２１が形成される。

図２，３に示されるマイカパッキン１８の作り方（製造方法）は次のとおりである。まず、マイカシート、より好ましくは金マイカ（ｐｈｌｏｇｏｐｉｔｅ）を８０％以上含有するマイカシートを切断して、所定の幅及び長さを有するマイカテープを作る。
次に、前記マイカテープを巻回して金型に投入して成型し、内径３１．９ｍｍで外径５７．１ｍｍの環状帯で断面が正方形となる成形体を作る。
それから、所定の成形面圧で成形し、密度１．６ｇ／ｃｍ^３の成形体、即ち、マイカパッキン１８を得ることができる。

複合パッキン２０は、図２，３及び図５に示すように、膨張黒鉛でなるパッキン体２０Ａと、その軸心Ｑに対する径外側の一つの角部分がマイカ材で形成されている構造のものであり、言わば単一パッキン２１にマイカ製の角周部２０ａが形成されたようなパッキンである。複合パッキン２０は、次のような工程により作製される。
まず、密度１．０ｇ／ｃｍ^３、厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛テープを、幅２５ｍｍで長さ３４４０ｍｍとなるように切断する。
次に、前記の長さ３４４０ｍｍの膨張黒鉛テープを巻回して金型に投入し、所定の成形面圧で成形し、内径３２ｍｍ、外径５６ｍｍの帯環状で断面が正方形となる見掛け密度１．２ｇ／ｃｍ^３の成形体、即ち、膨張黒鉛予備成型体を得る。

一方、マイカシートを幅８ｍｍで長さ１８２ｍｍのテープ状に切断し、その切断されたテープ状のマイカシート、即ち、マイカテープに長手方向に屈曲を許容する切欠き部を形成する。
切欠き部が設けられた前記マイカテープを、膨張黒鉛予備成型体の外円周の一つの角を覆うように、アクリルゴム系接着剤により接着する。なお、接着剤の種類は問わないし、粘着剤であってもよい。
次に、マイカテープが貼付けられた膨張黒鉛予備成型体を金型に投入し、所定の成型面圧で成型することにより、内径３１．９ｍｍで外径５７．１ｍｍの環状帯で断面が矩形（正方形）となる成形体であって、密度１．４５ｇ／ｃｍ^３のマイカが貼り付けられた膨張黒鉛成型体のグランドパッキン、即ち、複合パッキン２０が得られる。

シールリングｒは、図３，４に示すように、その径方向で切断した場合の断面形状が、軸心Ｑ方向に突出するＶ字形となる状態に形成されるとともに、第１シールリング２２と第２シールリング２３との２種類がある。
第１シールリング２２は、図４（ａ）に示すように、Ｖ字形の折れ曲がりにおける谷側に位置する環状のマイカシート２４と、山側に位置する環状のステンレス箔などの金属材２５とが接着剤を用いて積層一体化されて成る構造のシールリングｒである。
第２シールリング２３は、図４（ｂ）に示すように、Ｖ字形の折れ曲がりにおける谷側に位置する環状のステンレス箔などの金属材２５と、山側に位置するマイカシート２４とが接着剤を用いて積層一体化されて成る構造のシールリングｒである。

マイカシート２４はシート状のマイカから打ち抜かれて形成された環帯状体であり、その厚さは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に設定される。金属材２５の一例としてのステンレス箔２５の厚さは、０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲に設定される。マイカシート２４もステンレス箔２５も断面がＶ字形状に形成され、接着剤は熱硬化性の接着剤が望ましいが、熱可塑性の接着剤や粘着剤でも良い。

軸封機構Ｓを組付けるには、図３に示すように、シール用空間部１２にシール要素群ｇを、例えば、１個のマイカパッキン１８、２個の第２シールリング２３（ｒ）、２個の複合パッキン２０、３個の単一パッキン２１、２個の第１シールリング２２（ｒ）、及び１個のマイカパッキン１８をこの逆順で落とし込み配置し、次いでパッキン押え１７の押圧筒部１７Ａを入れ込む。
それから、パッキン押え１７フランジ部１７ａの貫通孔（符記省略）にボルト２６を通
してから、上弁体ガイド５に形成されている雌ねじ５ｃに螺着させて締込んでシール要素群ｇを軸心Ｑ方向に圧縮することにより、軸封機構Ｓをシール用空間部１２に装填しての組付が行われる。この場合のシール要素群ｇは、前述のように、２個のマイカパッキン１８と、２個のシールリングｒと、５個の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐとから成る。

なお、組付前の自由状態においては、図３に示すように、各シールリングｒ及び各グランドパッキン１８，ｐそれぞれの内径は弁軸８の径よりも僅かに大きく、かつ、それぞれの外径は内周面５ａの径よりも僅かに小さい寸法に形成されている。従って、各シールリングｒ及び各グランドパッキン１８，ｐは、シール用空間部１２への装填が軽く行える好都合なものとなっている。

パッキン押え１７による所定の圧力が作用した組付状態では、図２の吹き出し図のように、断面Ｖ字形の各シールリングｒが軸心Ｑ方向に圧縮されて径方向に拡がり変形した平らなリングとなり、弁軸８の外周面８ｂ及び上弁体ガイド５の内周面５ａに圧接されるとともに、各グランドパッキン１８，ｐも軸心Ｑ方向の圧縮によって径方向に拡がり変形し、弁軸８の外周面８ｂ及び上弁体ガイド５の内周面５ａに圧接される。これにより、弁軸８と上弁体ガイド５との間が良好にシールされる。なお、パッキン押え１７は、ボルト２６が挿通されるフランジ状部分（符記省略）と、上弁体ガイド５に内嵌されるボス状部分（符記省略）とが別体となる構造でも一体となる構造でも良い。

〔マイカシートの厚さ、可撓性について〕
シールリングｒに用いられるマイカシート２４を、図８に示すように、種々の厚みのシート状マイカから打ち抜いて内径３１．６ｍｍ、外径５７．４ｍｍのリングを作製する。このリングを所定の成形金型に投入して面圧５Ｎ／ｍｍ^２でプレス成形した試験用マイカリングを作製し、外観の目視チェックにより亀裂の有無を確認した。
それら試験用マイカリングは前述のマイカシート２４を模擬している。この試験用マイカリングの目視チェックが、図４に示す１回目の亀裂の有無である。つまり、「１回目」とは、Ｖ字状断面の挟角が所定角度に設定された自由状態のことである。

その後、２枚の平板の間に試験用マイカリングを挟み、面圧５Ｎ／ｍｍ^２で再びプレス成形して締付時（組付時）を模擬した締付後マイカリングとし、外観の目視チェックにより亀裂の有無を確認した。この締付後マイカリングの目視チェックが、図４に示す２回目の亀裂の有無である。つまり、「２回目」とは、締付によりＶ字状断面が変形して挟角が前述の所定角度から平ら又は平らに近い緩い角度に変化した使用状態のことである。

結果は、図８に示すように、厚みが１．０ｍｍを超える場合（１．３、１．７：単位ｍｍ）は、１回目又は２回目の少なくともいずれかにおいて外観での亀裂が視認された。厚みが１．０ｍｍ以下の場合（０．０５、０．２、０．５、０．７、１．０：単位ｍｍ）は、１回目及び２回目のいずれにおいても外観での亀裂は視認されなかった。従って、マイカシート２４の可撓性は、その厚みが１．０ｍｍ以下のものにおいて優れている。

マイカシートの厚みが１．０ｍｍ超えの場合、可撓性に乏しいため、変形によりマイカシート２４に亀裂が入り易い。この亀裂は、シールリングｒと、シールリングｒの流体側に配置されるシールリングｒ又はグランドパッキンｐ，１８との接触面での漏洩経路となるおそれがある。或いは、前記亀裂は、シールリングｒとパッキン押え１７との接触面での漏洩経路となるおそれがあり、従って、所期のシール性能を発揮できない。また、マイカシートの厚みが０．２ｍｍ未満の場合は、グランド部（弁軸８の外周面８ｂや上弁体ガイド５の内周面５ａ）との馴染み性に劣るため、所期するシール性能を発揮できない。

〔ステンレス箔の厚さ〕
ステンレス箔（金属材２５）の厚さが０．１ｍｍ超えの場合、締付時にシールリングｒにおける断面のＶ字形が平らに変形し難いことが知見された。平らにならずＶ字形のままであると、流体側に配置される構造物（シールリングｒやグランドパッキン１８，ｐ等）に山折りの角部が突き刺さるように当接するため、応力伝達が不均一になり易い傾向がある。また、ステム外径（弁軸８の外周面８ｂの径）及びボックス内径（上弁体ガイド５の内周面５ａの径）に密着し得ない。
ステンレス箔（金属材２５）の厚さが０．０３ｍｍ未満の場合は、シールリングｒの成形後におけるＶ字状断面を保持できないようになる。

〔シールリング単独でのシール性〕
マイカシート２４及びステンレス箔２５それぞれの厚みを種々に変更設定（図９参照）して組合せた各種のシールリングｒを作製し、ステム径３１．８ｍｍボックス内径５７．２ｍｍ、グランド深さ１０．２ｍｍのグローブ弁に２枚重ねで装備してテストした。テスト条件は、流体として窒素ガスを用い、圧力０．１ＭＰａ、温度２５℃、グランド締付圧１０Ｎ／ｍｍ^２である。
テスト結果は、図９に示すように、０．０５ｍｍ＜マイカシート２４の厚み＜１．３ｍｍで、かつ、０．０１ｍｍ＜ステンレス箔２５の厚み＜０．３ｍｍにおいて、良好となることが判明した。

次に、軸封機構Ｓに用るシール要素群ｇを、シールリングｒとグランドパッキン１８，ｐの組み合わせの配列や個数を変えたものとして複数種類用意し、そして試験装置Aにてテストした。次に、その試験方法や試験結果について説明する。

軸封機構Ｓの試験装置Aは、図７に示すように、パッキン試験部３０と、ハンドポンプＰと、圧力計３６などを備えて構成されている。
パッキン試験部３０は、軸心Ｘを持つ円形状で行き止まり状の軸封穴３２が形成されたパッキンボックス３１と、その軸封穴３２に嵌入されるテスト軸３３と、パッキンボックス３１とテスト軸３３とで形成される筒状のテスト用空間部３４に嵌合する押圧部３５ａを備えたテスト用パッキン押え３５、締付用のボルト・ナット４０などから構成されている。テスト軸３３の末端にはフランジ部３３Ａが形成され、その外径を軸封穴３２の内周面３２ａの径より僅かに小さく設定することで周状流路３８が形成されている。

フランジ部３３Ａには、軸心Ｘにて軸端に開口する状態で周状流路３８に連通する内部流路３７が形成されており、その内部流路３７に軸心Ｘに沿って連通する貫通孔３１ａがパッキンボックス３１に形成されている。そして、ハンドポンプＰの吐出側流路３９が貫通孔３１ａに連通するようにパッキンボックス３１に接続されており、吐出側流路３９には圧力計３６が接続されている。パッキンボックス３１は、図１に示す蒸気弁Ｖなどの弁のグランド部を模した圧力容器として形成されている。

試験は、「耐水圧試験」と「電気炉内での加熱後の耐水圧試験」とを行い、それらの試験方法は次のとおりである。まず、テスト用空間部３４（例：ステム径３１．８ｍｍ、ボックス内径５７．２ｍｍ、グランド深さ１０２ｍｍ）に装填されているシール要素群ｇ、（シールリングｒ、グランドパッキン１８，ｐの組み合わせ）を、ボルト・ナット４０を締付けてテスト用パッキン押え３５で軸心Ｘ方向に圧縮（例：締付圧６０Ｎ／ｍｍ^２）し、所定のシール機能が発揮される状態に組付ける。図７は、実施例１の構造によるシール要素群ｇを描いてある。

〔耐水圧試験〕
耐水圧試験は、上述のような締付状態のパッキン試験部３０において、ハンドポンプＰを操作して周状流路３８に、１ＭＰａから３６ＭＰａの圧力水を徐々に増しながら供給し、テスト用パッキン押え３５の径内外から、即ち、グランド部から水が漏れ始めるときの水の圧力（漏洩開始圧力）を測定した。シール要素群ｇを種々に変更設定（比較例１〜比較例６、及び実施例１）しての試験結果を図６に示す。

〔電気炉内での加熱後の耐水圧試験〕
まず、前記締付状態のパッキン試験部３０を、締付圧６０Ｎ／ｍｍ^２とした状態で電気炉（図示省略）に投入して、温度７００℃で４００時間加熱する、という電気炉内での加熱工程を行う。
次いで、パッキン試験部３０を電気炉から出して除冷してから、締付圧６０Ｎ／ｍｍ^２で増し締めを行う。増し締め後に、ハンドポンプＰを操作して周状流路３８に１ＭＰａから３６ＭＰａの圧力水を徐々に増しながら供給し、グランド部から水が漏れ始めるときの水の圧力（漏洩開始圧力）を測定した。シール要素群ｇを種々に変更設定（比較例１〜比較例６、及び実施例１）しての試験結果を図６に示す。

図６の図表に、各シール要素群ｇを用いた場合における試験装置Ａによる試験結果、即ち、耐水圧試験及び電気炉内での加熱後の耐水圧試験のそれぞれの試験結果を、グランド部からの漏洩が現れ始めたときの水圧を単位：ＭＰａとして示してある。ここで、比較例１〜６によるシール要素群ｇの構成を説明する。

比較例１のシール要素群ｇは、図６に示すように、大気側から流体側に向けて第１シールリング２２（ｒ）の２個、単一パッキン２１（ｐ）の１個、第２シールリング２３（ｒ）の２個をこの順で並べた構造のものである。
比較例２のシール要素群ｇは、図６に示すように、大気側から流体側に向けて第１シールリング２２（ｒ）の２個、単一パッキン２１（ｐ）の２個、第２シールリング２３（ｒ）の２個をこの順で並べた構造のものである。
比較例３のシール要素群ｇは、図６に示すように、大気側から流体側に向けて第１シールリング２２（ｒ）の２個、単一パッキン２１（ｐ）の３個、第２シールリング２３（ｒ）の２個をこの順で並べた構造のものである。

比較例４のシール要素群ｇは、図６に示すように、大気側から流体側に向けて第１シールリング２２（ｒ）の２個、単一パッキン２１（ｐ）の４個、第２シールリング２３（ｒ）の２個をこの順で並べた構造のものである。
比較例５のシール要素群ｇは、図６に示すように、大気側から流体側に向けて第１シールリング２２（ｒ）の２個、単一パッキン２１（ｐ）の５個、第２シールリング２３（ｒ）の２個をこの順で並べた構造のものである。
比較例６のシール要素群ｇは、図６に示すように、大気側から流体側に向けて第１シールリング２２（ｒ）の２個、複合パッキン２０（ｐ）の５２個、単一パッキン２１（ｐ）の３個、第２シールリング２３（ｒ）の２個をこの順で並べた構造のものである。
いずれの比較例においても、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐのグランド部の隙間（パッキン押え１７と上弁体ガイド５との隙間、パッキン押え１７と弁軸８との隙間、シール要素群ｇと上弁体ガイド５との隙間、シール要素群ｇと弁軸８との隙間）のはみ出し防止のため、大気側及び流体側の双方にシールリングｒを配置した。

実施例１のシール要素群ｇは、図６，図３に示すように、大気側から流体側に向けてマイカパッキン１８の１個、第１シールリング２２（ｒ）の２個、複合パッキン２０（ｐ）の５２個、単一パッキン２１（ｐ）の３個、第２シールリング２３（ｒ）の２個、マイカパッキン１８の１個をこの順で並べた構造のものである。

比較例１〜５の試験結果より、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐの個数が多くなるほどに、「耐水圧試験」における漏洩開始圧力も大きくなり、その個数を４個から５個に増やした際の漏漏洩開始圧力の増え方が著しく大となった。
即ち、図６より、前記増え方は、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐの個数が１個→２個では２−１＝１、２個→３個では３−２＝１、３個→４個では１２−３＝９、４個→５個では３６−１２＝２４となっていることから理解できる。従って、膨張黒鉛製のグランドパッキンｐは5個以上設けることが望ましい。

比較例１〜４のものでは、「耐水圧試験」での漏洩開始圧力が低過ぎて使い物にならないため、条件が厳しくなる「電気炉内での加熱後の耐水圧試験」は、比較例５，６及び実施例１によるシール要素群ｇにおいて行うこととした。
その結果、「電気炉内での加熱後の耐水圧試験」での比較例５における漏洩開始圧力は１ＭＰａ以下であった。そして、その試験後においては、大気側から一つ目と二つ目の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐ（単一パッキン２１）が大きく酸化消失されていることが確認された。特に、それら単一パッキン２１の大気側、かつ、外周側における酸化消失の著しいことが知見された。

比較例６によるシール要素群ｇは、比較例５における前記試験結果から鑑みて構成されている。即ち、大気側からの空気の侵入による酸化消失を防ぐため、大気側かつ外周側の角周部２０ａが貼り付けられたマイカシートで形成される複合パッキン２０を大気側から一つ目及び二つ目の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐとして設定されたものであり、残りの３個は単一パッキン２１である。
「電気炉内での加熱後の耐水圧試験」を行った結果、漏洩開始圧力は１１ＭＰａであった（図６参照）。試験後の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐを目視確認したところ、大気側から一つ目と二つ目のもの、即ち２個の複合パッキン２０のそれぞれに依然として酸化消失が見られたが、その程度は比較例５の場合に比べて明確に改善されている。また、極僅かではあるが、単一パッキン２１における大気側かつ外周側の箇所に酸化消失が見られた。

実施例１によるシール要素群ｇは、比較例６のものの大気側と流体側とのそれぞれにマイカパッキン１８を配した構成のものである。「電気炉内での加熱後の耐水圧試験」を行った結果、漏洩開始圧力は３６ＭＰａであった（図６参照）。
そして、試験後の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐを目視確認したところ、大気側２個の複合パッキン２０及び残り３個の単一パッキン２１のいずれにおいても酸化消失は認められなかった。加えて、各マイカパッキン１８及び各シールリングｒのいずれにおいても酸化消失は認められなかった。

図６において、比較例６及び実施例１によるシール要素群ｇの「耐水圧試験」の結果は、その構成上、実施に耐えると考えられる比較例５の数値（３６ＭＰａ）を上回ることが確実であるから、試験自体を省略している。
また、「耐水圧試験」が不合格である比較例１〜４のシール要素群ｇは、それより条件の厳しくなる「電気炉内での加熱後の耐水圧試験」の試験結果は当然不合格であることが明確であるから、試験自体を省略している。

以上説明したように、本発明によれば、複数のシールリングｒと複数のグランドパッキン１８，ｐとでなるシール要素群ｇによる優れたシール性を備えるとともに、シール要素群の軸心Ｑ方向の両端部に1個のマイカパッキン及び２個のシールリングｒを配列し、かつ、５個の膨張黒鉛製のグランドパッキンｐにおける大気側から２個を、大気側で径外側となる角周部２０ａがマイカで成る複合パッキン２０とする工夫により、特に大気側からの酸素のシール用空間部１２への侵入を極力なくして膨張黒鉛製のグランドパッキン１８，ｐにおける酸化による重量減少が激減する。

その結果、軸封機構Ｓに長期に亘って漏れが増大せず、全体としての長寿化が図れるという優れた蒸気弁Ｖを提供することができる。
この場合、複合パッキン２０におけるマイカ製角周部２０ａを、マイカシートの貼り付けによって形成する手段を採れば、角周部２０ａの厚さの均一化や生産効率の高効率化が可能となる利点が追加される。

また、シールリングｒの断面形状をＶ字形状とする場合には、内径はシール用空間部１２の内径よりも大きめに、かつ、外径はシール用空間部１２の外径よりも小さめにできて、軸封機構Ｓとしての組付け時には組付け易いとももに、組付後には平たくなって径方向に拡がり変形し、より確実なシール力を発揮できるようになる利点がある。

４弁箱
７弁座
８弁軸
９弁体
１２シール用空間部
１７パッキン押え
１８マイカ製のグランドパッキン
２０複合パッキン
２０ａ角周部
２４マイカシート
２５金属材
Ｑ弁軸の軸心
Ｓ軸封機構
ｐ膨張黒鉛製のグランドパッキン
ｒシールリング

Claims

弁箱に装備される弁座と、前記弁座との間を通る蒸気量を調節可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に対して遠近移動させるために前記弁体に一体化される弁軸と、前記弁軸と前記弁箱との間をシールする軸封機構とを有する蒸気弁であって、
前記軸封機構は、パッキン押えと、マイカ製のグランドパッキンの１個と、金属材とマイカシートとの積層体でなるシールリングの２個と、膨張黒鉛製のグランドパッキンの５個と、前記シールリングの２個と、前記マイカ製のグランドパッキンの１個とがこの順で大気側から流体側に向かって並ぶ状態で、前記弁軸と前記弁箱とで形成される筒状のシール用空間部に装填される構成を有するとともに、５個の前記膨張黒鉛製のグランドパッキンにおける大気側の２個のものは、それらの大気側かつ径外側となる角周部がマイカ材で成る複合パッキンに構成されている蒸気弁。
前記角周部は、前記膨張黒鉛製のグランドパッキンにおける大気側かつ径外側となる箇所に貼り付けられたマイカシートで形成されている請求項１に記載の蒸気弁。
前記シールリングは、前記弁軸の軸心に対する径方向で切った場合の断面形状が、前記軸心方向に突出するＶ字形となる状態に形成されている請求項１又は２に記載の蒸気弁。