JP2537735B2 - ピッグ対応型３方バタフライ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば石油または石油
製品の分配施設において、流体移送導管上に取付けるべ
く設計されたバタフライ弁、特にピッグ対応３方バタフ
ライ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】導管の全体内部を密封遮断して、実際に
は空気または窒素のような推進ガスの圧力の下で導管に
沿って移動するように設計された運動要素であるパイプ
ラインピッグが導管内を通過できる時、公知のように、
この導管は「ピッグ対応型」である。その結果、製品が
推進ガスと混合することなく、ピッグが導管内に残る製
品を排出することになる。このように導管内の製品を排
出することは導管の内壁を洗浄することになる。

【０００３】ピッグを用いることは２つの利点がある。
第一に、幾つかの流体製品を、混合させることなく、継
続移送するのに、この導管（またはライン）を使用でき
るようにする。第２の利点は、任意製品の任意量を導管
内における損失を生ずることなく最適かつ完全に移送す
ることが可能なことである。これらの結果が空気のみま
たは重力のみによる排出によっては満足に得られないこ
とはよく判っている。

【０００４】勿論、流体移送施設は複数のその様なピッ
グ対応型導管を含む。

【０００５】例えば、公報ＥＰ−０３７６７９６に述べ
られるものを含むいくつかの型式のピッグが公知であ
る。これらのピッグは２方向である、つまり両方向に移
動するようにされることが望ましい。両端が密閉され
て、ピッグが中に捕捉される「閉鎖型」導管の場合に、
特にこれが有利である。

【０００６】そのような「閉鎖型」は３方弁を介して、
１本以上の流体入り口導管および１本以上の流体出口導
管に連通し、これらのラインの有効なピッギングのため
には、ピッグがこれらの３方弁を通過できる必要があ
る。換言すれば、これらの３方弁は、その３個のポート
のうち２個が「ピッグ対応型」でなければならない。

【０００７】事実、これらのピッグ対応型３方弁はＴ字
形である。ピッグが通過するべきポートのうちの２個は
整合し、合わせてＴ字形の横棒を構成するのに対し、第
３のポートはＴ字形の縦棒を構成する。必要に応じて、
この第３のポートを２個のピッグ対応型ポートに連通さ
せるか、またはその反対に隔離させるためにこの縦棒の
中に閉鎖要素が設けられる。

【０００８】そのようなピッグ対応型３方弁は、従って
二つの重要な機能を有する。閉鎖形態において、閉鎖要
素は２個のピッグ対応型ポートを第３のポートから密閉
遮断するのに対し、開放形態においては、この要素によ
って生ずる圧力降下ができる限り低くならなければなら
ない。

【０００９】いくつかの型式のピッグ対応型３方弁が今
日、公知である。

【００１０】殊に、公報ＤＥ−３５１７７５１またはＷ
Ｏ８８／０３２４６において提案される弁を引用するこ
とができるが、これに開示される閉鎖要素はＴ字形の横
棒よりも内径が大きいスライディングシリンダから成
る。

【００１１】公報ＷＯ８８／０３２４６またはＤＥ−３
２１０５６１において同じく提案される弁も引用するこ
とができるが、これでは、閉鎖要素はＴ字形の横棒と同
じ内径のリングであるが、該横棒に直角な方向に移動自
在である。

【００１２】これら二つの型式の弁は開放形態において
いちじるしい圧力降下を生ずるという欠点を有し、殊に
第二の形式の弁がそうである。のみならず、第一の型式
の弁は少なくともピッグが近接できない容積を残し、そ
れにより汚染源を構成する、という欠点を有し、他方、
第二の型式の弁は、ガスケットの避け難い劣化のため
に、使用中に急速に密封不良を生ずる。

【００１３】公報ＥＰ−０３７５５５３の中で提案され
る中空のボール弁も公知であるが、この弁は優れたシー
ルを与え、適度の圧力降下しか生じないが、しかし、少
しではあるが、ピッグが近接できない容積を残す。

【００１４】実際、使用者は、ピッギングの質の要求を
高めつつあり、この要求を前記の優れた密封特性と低い
圧力降下の要求に追加している。

【００１５】公報ＳＵ−９４５５５１も引用することが
でき、この公報は僅かなテーパーの付いた円筒形のプラ
グ弁を開示し、しかし注釈すべきことに、このプラグ弁
は磨滅性モルタルのような製品を移送するように設計さ
れている。そのうえ、これは、円筒形プラグにガスケッ
トを嵌合することが実際上は不可能であることを考慮す
ると、閉鎖位置において、高い質のシールを与えない
（または、与えることを意図されない）。しかし、この
プラグ弁の設計は、実のところ、閉鎖位置において、ピ
ッグ非対応容積を全てなくすることができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】閉鎖形態において、Ｔ
字形の横棒にピッグ非対応空間を少しも残さないと同時
に高い質のシールを与え、開放形態において、適度の圧
力降下しか発生しないピッグ対応型３方弁を提案するこ
とにより、前記欠点を克服することが本発明の目的であ
る。閉鎖形態において、第三のポートを構成する縦棒の
内部に存する材料を効果的に排出することが本発明の補
足の目的である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は：ピッグ対応型
管形主要部分と；管形主要部分の中間部分にある半径方
向開口部に対面して主要部分に直角に接続される管形補
助部分と；管形補助部分に対して横向きに、管形補助部
分の側で開口部の近くに取付けられる制御軸の回りに回
転する閉鎖要素であって、閉鎖要素が管形補助部分を管
形主要部分から密閉遮断する閉鎖形態と、これら両管形
部分が接続される開放形態との間で角度経路を与える閉
鎖要素と；を含む、Ｔ字形３方ピッグ対応型弁であり、
制御軸の軸線と補助部分の軸線との交点であって、管形
主要部分の内径と球体の一部分の内径との和よりも小さ
い距離に管形主要部分の軸線から離れた該交点を中心と
する球体の一部分から形成される弁座を形成する表面
と、管形主要部分の内部円筒形表面と、の交線によって
開口部が決定される。閉鎖要素は制御軸の軸線に対して
オフセットしている無空のバタフライ型円盤であり、該
要素は、弁座を形成する表面と同心で、かつ、弁座を形
成する表面とほぼ同じ直径を有する球体の一部分から形
成される縁を有する。該要素は、また、管形主要部分の
内側に面する外面を有し、該外面は管形主要部分の内径
と同じ大きさの直径を有しかつ、制御軸の軸線に対して
該管形主要部分の軸線と同じ距離と同じ傾きの中心軸を
もつ円筒の凹面部分である。従って、円盤は、閉鎖状態
のときに、管形主要部分の円筒内面を局部的に完成して
開口部を完全に密封する。

【００１８】添付図面を参照しつつ、非限定的実例のみ
によって与えられる以下の実施例の説明から、本発明の
目的、特徴および利点が明らかとなるであろう。

【００１９】

【実施例】図１ないし図４はＴ字形のピッグ対応型３方
弁１を示す。

【００２０】この弁１は、両端に２個の横向き取付けフ
ランジ３、４を備えた、２個のピッグ対応ポートを構成
する管形主要部分２と、一端に取付けフランジ６を備
え、他端にはこの管形主要部分の中央部の壁にある開口
部７に向かって管形主要部分に結合される管形枝部分５
とを有する。

【００２１】この主要部分の壁に、圧縮空気（または他
の任意の適切な与圧流体）の、図示されない源泉に接続
するようにされた１個以上のオリフィス８も設けられ
る。

【００２２】フランジの一つ（ここでは３）には、たと
えば密閉板９が取付けられる。

【００２３】管形主要部分２への枝部分５の結合は、管
形主要部分２と一体の、開口部７を取巻く取付けフラン
ジ１０と、管形枝部分５と一体の取付けフランジ１１
と、これらのフランジ１０、１１の間に締付けられてそ
れらと同軸線上にある中間フランジ１２と、によって行
われる。これらの要素１０、１１、１２はここではボル
トによって固定される。実際上は円環形のガスケット１
５、１６がフランジ１０、１１とフランジ１２の間の境
界面に配設される。

【００２４】必ずではないが、望ましくは、フランジ１
２とフランジ１０の境界面は管形主要部分２に対して接
線方向にある。

【００２５】このフランジ１２の直径上に向かい合って
設けられた２つの孔腔２１Ａ、２１Ｂ内に制御軸２０が
配設され、該軸は、図示されない任意の適切な公知の型
式の制御ユニット（例えば回転型電動機など）に結合さ
れる。ここではこの軸は管形部分２、５に直角に配設さ
れる。

【００２６】この軸は、相互の延長線上に配設されて、
フランジ１２の半径方向厚みの中に直径上に対向して、
中にガスケット２２、２３を配設される２個の孔腔２１
Ａ、２１Ｂの中で枢動する２個の部分２０Ａ、２０Ｂか
ら形成されるのが有利である。

【００２７】この制御軸２０に、２個の部分２０Ａ、２
０Ｂを結合するためのラグ３１、３２を備えた偏心形
（つまりオフセット形）バタフライ型円盤３０（閉鎖要
素）が固定される。

【００２８】円盤３０が制御軸２０の軸線Ｘ−Ｘに関し
て偏心していることの利点は、この仕組みが開放形態
（図３および図４参照）において液体の流れの阻害をで
きる限り少なくし、ピッグ対応部分２のできるだけ近く
にシール１５を配置することによって弁の密閉を可能に
することである。

【００２９】部分２の円筒形内壁と、この円盤３０のた
めの弁座を形成する、球体の一部分の形をとる表面３３
と、の交差によって、開口部７が決定される。この球体
の部分は、制御軸の軸線Ｘ−Ｘと管形部分５の軸線Ｙ−
Ｙの交点を中心とし、管形主要部分２の軸線Ｚ−Ｚに十
分近く、また十分に大きな直径をもつので、弁座を形成
するこの表面３３は当然、部分２の内壁と交差するが、
なによりも先ず開口部７にとって妥当な通路部分を決定
し、円盤が許容不能の圧力降下を生ずるのを回避させ
る。当業者は、所定の圧力降下の限界を考慮に入れて、
前記の直径および距離について適切な値を選択すること
ができるであろう。

【００３０】開口部の通路部分は、管形部分５の通路部
分の４５〜６５％であることが望ましい。

【００３１】制御軸２０の軸線と軸線Ｚ−Ｚとの距離は
管形主要部分２の内径の７５〜８５％であることが望ま
しい。

【００３２】弁座を形成する表面３３の直径は管形主要
部分２の内径よりも大きくなるように選ぶのが望まし
い。

【００３３】実際上、最も頻繁に使用されるピッグ対応
導管の直径は約５０〜１５０ｍｍである（最も頻繁に使
用される導管は実際にＮＤ ５０、ＮＤ ８０、ＮＤ
１００またはＮＤ １５０の記号で表され、このＮＤは
呼称直径を示し、数字は導管の内径を近似値のミリメー
タで示し、つまりそれぞれ約２、３、４および６ｉｎで
ある）。中間フランジ１２の内径（従って実際にはそれ
よりも少し小さいだけの表面３３の直径）は、そこで２
０〜３０ｍｍ（つまり約１ｉｎ）だけピッグ対応部分２
の内径よりも大きく選ばれる： −ＮＤ ５０ 導管（２ｉｎ）に対しては８０ｍｍ（つ
まり約３ｉｎ）の直径、 −ＮＤ ８０ 導管（３ｉｎ）に対しては１００ｍｍ
（つまり約４ｉｎ）の直径、 −ＮＤ １００ 導管（４ｉｎ）に対しては１２５ｍｍ
（つまり約５ｉｎ）の直径。

【００３４】表面３３の直径は、部分２の内径の１１０
〜１５０％（望ましくは１２５〜１３５％）であること
が望ましい。

【００３５】閉鎖形態において、円盤３０と弁座を形成
する表面３３との間のシールは、フランジ１２とフラン
ジ１０との境界面にシールを与えるガスケット１５と同
一のシールリングによって与えられる。

【００３６】円盤３０の形状は、この時点で管形主要部
分２の管形壁を完全に形成することによって、開口部７
を完全に閉塞するように設計される。

【００３７】この目的のため、弁座を形成する表面３３
と同じ中心をもち、制御軸２０の軸線回りのこの円盤の
自由な回転運動に必要な隙間を得ると同時に、表面３
３、３４の間に製品が滞留するのを避けるために、この
表面３３の直径よりも僅かに小さい直径を有する球体の
一部分としての形状をとる部分、つまり縁３４をこの円
盤３０が有する。

【００３８】この偏心円盤の外面３５、つまり軸線Ｘ−
Ｘに対向する面は、円筒の一部分を構成する凹面であ
り、この円筒の軸線は、軸線Ｘ−Ｘと軸線Ｚ−Ｚとの距
離に等しい距離だけ軸線Ｘ−Ｘから離れており、軸線Ｘ
−Ｘに対して軸線Ｚ−Ｚと同じ傾きをもち、また円筒の
直径は管形主要部分２の内径に等しい。このようにし
て、閉鎖形態において、表面３５は部分２の円筒部分に
完全に整合する。

【００３９】しかしこの円盤の内面３６（つまり軸線Ｘ
−Ｘとは反対側の面）の形状はあまり重要でなく、この
場合、この面は平らである。

【００４０】円盤３０のお陰で、閉鎖形態において、ピ
ッグ非対応空間が全く管形部分２の中に残らない。その
うえ、部分２と部分５の間のシールは閉鎖形態におい
て、極端に緊密である。

【００４１】開放形態において、円盤は部分２の内部円
筒形容積部の中に、この容積部の直径の約４分の１、ま
たは３分の１までも延在するのが望ましく（これは弁座
を形成する表面３３について前記したサイズ範囲に見合
う）、これは番号５０で図３の鎖線によって表されたよ
うなピッグのための止めを与えるのに有利に使用でき
る。

【００４２】この弁が入口弁である時、開放した弁の中
をながれる製品が、製品移送操作中に通常この弁の上流
に静止したままにピッグを吸引する傾向があるので、こ
の状態は非常に有利である。

【００４３】制御軸の軸線Ｘ−Ｘが部分２の軸線Ｚ−Ｚ
に対して直角でなく、平行であったとしても、この利点
は、より目立たない程度ではあるが、残るであろう。

【００４４】当然、この利点と圧力降下をできるだけ低
くすることとは、主として部分２を部分５に連結するこ
とを目的とする、部分２のポートに対面して円盤が枢動
する時、最適の態様で与えられる。その時、円盤は、閉
鎖しつつある形態（図中の回転は９０°に等しいが、勿
論それ以下でもよい）に対して、円盤の弁をよこぎる流
れを助長する邪魔板として働くことができる。

【００４５】シールリング１５は、もちろん部分２の内
部容積部の中に侵入することはないが、製品の滞留を少
なくするために、この内部容積部にできるだけ近いほう
が望ましい。シールリング１５がフランジ１０とフラン
ジ１２の間のシールを与える時、フランジ１０が部分２
の外壁に対して接線方向にあると有利である、というこ
とは殊にこの理由による。管形枝部分５の側で、いま一
つの球面によって表面３３がフランジ１２の中に延在し
て弁座を形成することは重要ではない。このフランジ１
２の内面が円盤の自由な運動を許せば十分である。この
理由と、単純性への願いのために、このフランジの内面
は円筒形である（その寸法決めの方法は前に述べた）
が、しかしこの内面はもちろん別の形状（球形、傾斜付
き、等）をとることができるであろう。

【００４６】この部分５、またはもっと良いことにはフ
ランジ１２、における、本発明の殊に有利な配備（これ
は図示されている状態）によれば、図示されない、任意
の適当な公知の型式の、圧力のかかった洗浄流体源に連
結するようにされた連通口４０が設けられる。連通口４
０は、部分５全体（開口部７まで）およびそれが接続さ
れる導管内の材料を必要なとき排出させる。この連通口
は、円盤３０が閉鎖位置にあるときの円盤３０の内面の
位置に位置することが望ましい。

【００４７】本発明による弁は、二つの移送サイクルの
間で排液する必要があるであろうすべての移送系統に有
利に使用することができる。特に次の場合である。

【００４８】−グリス、ペイント、クリーム食品、様々
なアルコール飲料等のような、粘性の高い、重力または
通気によって排液することが非常に困難な製品、−ワニ
ス、瀝青等のような、加熱された時にのみ流動し、低温
で結晶する製品。

【００４９】図５に１００で示されるような施設であっ
てポンプ１０５を備えた同一の入口ライン１０４によっ
て運ばれる別々の製品を様々な容器に充填するために共
通のピッグ対応導管１０１を用いる施設にこのような弁
を使用することもできる。そこでは、前記型式の３個の
弁１０６、１０７、１０８を使用することができる。そ
の場合、特定の止め装置１０９が中間の弁１０７の出口
に設けられると有利であり、この弁を通して、製品の圧
力または下流の弁１０８内に吹き込まれたガスの影響に
よって静止位置に保持される捕捉ピッグの一つ５１が、
中間の容器１０２に向かって流れる間、製品を指向させ
ることができる。

【００５０】以上の説明は非限定的実例のみによって提
示されており、本発明の範囲から逸脱することなく、多
くの変形が当業者によって提案されることができるのは
当然である。

【図面の簡単な説明】

【図１】閉鎖形態にある本発明の弁の、図２のＩ−Ｉ線
に沿う断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。

【図３】開放形態にある本発明の弁の、図４のＩＩＩ−
ＩＩＩ線に沿う縦断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う第三のポートをよこ
ぎる断面図である。

【図５】図１ないし図４の弁による３個の弁を備えた流
体移送導管の概略図である。

【符号の説明】

１ 弁 ２ 主要部分 ３ 取付けフランジ ４ 取付けフランジ ５ 補助部分 ７ 開口部 １０ 取付けフランジ １１ 取付けフランジ １２ 連結部品（中間フランジ） １５ ガスケット（シールリング） ２０ 制御軸 ２０Ａ 部分 ２０Ｂ 部分 ３０ 閉鎖要素（円盤） ３１ ラグ ３２ ラグ ３３ 弁座（表面） ３４ 縁 ３５ 外面 ３６ 内面 ４０ 連通口

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｔ型のピッグ対応３方流体制御弁（１）
   であって、 （ａ） 軸（Ｚ）と、離間した両端の間において延伸す
   る長い壁と、前記弁によって制御される流体の通路とな
   るように前記壁に設けた開口（７）とを有するピッグ対
   応管形主要部分（２）と、 （ｂ） 軸（Ｙ）と、離間した両端の間において延伸す
   る長い壁とを有する管形補助部分（５）と、 （ｃ） 前記補助部分の一端を前記主要部分壁に設けた
   開口の回りにおいて前記主要部分に接続して前記補助部
   分を前記開口回りの前記壁から横方向に延伸せしめる手
   段（１０，１２）と、 （ｄ） 前記補助部分の延伸方向を横切る軸（Ｘ）回り
   に回転可能に、かつ、前記主要部分の前記開口（７）に
   近接して設けた制御軸（２０）と、 （ｅ） 前記制御軸に設けられ前記開口を通る流体の流
   れを制御する閉鎖要素（３０）であって、前記閉鎖要素
   は前記主要部分壁の内面形状に対応する外面（３５）を
   有し、前記外面は、前記閉鎖要素が閉鎖位置にあると
   き、前記主要部分壁の前記内面と同心円上にあり、か
   つ、前記主要部分壁を局部的に完成させる弁閉鎖要素と
   を、 含んでなる流体制御弁。
2. 【請求項２】 請求項１の制御弁であって、前記主要部
   分壁の前記内面はほぼ円筒形であり、前記閉鎖要素の前
   記外面は前記内面の半径に等しい円筒形である、制御
   弁。
3. 【請求項３】 請求項１の制御弁であって、前記主要部
   壁の前記開口は前記閉鎖要素が座る環状弁座を形成し、
   前記弁座は、前記制御軸（２０）の軸（Ｘ）と前記補助
   部分（５）の軸（Ｙ）との交点を中心とする球の球面の
   一部の面（３３）を有する、制御弁。
4. 【請求項４】 請求項３の制御弁であって、前記交点
   は、前記閉鎖要素が閉鎖位置にあるとき、前記球の半径
   に前記主要部分軸（Ｚ）と前記閉鎖要素外面との間の距
   離を加えた距離よりも小さい距離だけ前記主要部分軸
   （Ｚ）から離れている、制御弁。
5. 【請求項５】 請求項３の制御弁であって、前記閉鎖要
   素は、前記制御軸の軸（Ｘ）からオフセットしたバタフ
   ライ型円盤を含んでなり、前記円盤は、前記弁座球面と
   同心の球の一部分である縁（３４）を有する、制御弁。
6. 【請求項６】 請求項３の制御弁であって、前記弁座球
   面は前記主要部の内径よりも大きい直径を有する、制御
   弁。
7. 【請求項７】 請求項６の制御弁であって、前記弁座球
   面直径は前記主要部分内径の１１０乃至１５０パーセン
   トである、制御弁。
8. 【請求項８】 請求項７の制御弁であって、前記弁座球
   面直径は前記主要部分内径の１２５乃至１３５パーセン
   トである、制御弁。
9. 【請求項９】 請求項１の制御弁であって、前記補助部
   分と外部洗浄流体源とを連結連通させて前記補助部分内
   の材料の排出を促す連通孔を設けた制御弁。
10. 【請求項１０】 請求項１の制御弁であって、前記閉鎖
    要素は実質的に平坦な内面（３６）を有する円盤（３
    ０）を含んでなる、制御弁。
11. 【請求項１１】 請求項１０の制御弁であって、前記円
    盤は、開いた状態においては、前記主要部分の内径のほ
    ぼ４分の１乃至３分の１の長さだけ前記主要部分内に延
    伸する、制御弁。
12. 【請求項１２】 請求項１の制御弁であって、前記開口
    の面積は前記主要部分の横断面積の４５乃至６５パーセ
    ントである、制御弁。
13. 【請求項１３】 請求項１の制御弁であって、前記制御
    軸は、直線上に対向して設けられた孔腔（２１Ａ，２１
    Ｂ）内において回転自在に設けられかつ前記閉鎖要素に
    対して回転不能に固着された２つの分離された同軸部分
    （２０Ａ，２０Ｂ）を含んでなる、制御弁。
14. 【請求項１４】 請求項１の制御弁であって、前記制御
    軸の前記軸は前記補助部分及び前記主要部分の両軸に直
    交する、制御弁。
15. 【請求項１５】 請求項１の制御弁であって、前記補助
    部分を前記主要部分に接続する手段は、前記主要部分上
    に設けられ前記開口を取り巻く取付けフランジ（１０）
    と、前記取付けフランジと前記補助部分との間に設けた
    中間フランジと、前記取付けフランジと前記中間フラン
    ジとの間に設けた環状ガスケット（１５）とを含んでな
    り、前記ガスケットは、前記取付けフランジと前記中間
    フランジとの間のシールとして機能し、かつ、前記閉鎖
    要素が閉鎖位置にあるときに、前記閉鎖要素と前記主要
    部分との間のシールとしても機能する、制御弁。
16. 【請求項１６】 請求項１５の制御弁であって、前記制
    御軸は回転可能に前記中間フランジに設けられている、
    制御弁。
17. 【請求項１７】 請求項１５の制御弁であって、前記中
    間フランジに前記補助部分内の材料の排出を促す連通孔
    （４０）を設けた制御弁。
18. 【請求項１８】 請求項１の制御弁であって、前記制御
    軸の前記軸（Ｘ）は、前記主要部分の前記内径の７５乃
    至８５パーセントの距離だけ前記主要部分軸（Ｚ）から
    離れている、制御弁。