JP3181328B2 - 流体弁 - Google Patents

流体弁

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JP3181328B2
JP3181328B2 JP26068691A JP26068691A JP3181328B2 JP 3181328 B2 JP3181328 B2 JP 3181328B2 JP 26068691 A JP26068691 A JP 26068691A JP 26068691 A JP26068691 A JP 26068691A JP 3181328 B2 JP3181328 B2 JP 3181328B2
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    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K41/02—Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • F16J15/184—Tightening mechanisms
    • F16J15/185—Tightening mechanisms with continuous adjustment of the compression of the packing
    • F16J15/186—Tightening mechanisms with continuous adjustment of the compression of the packing using springs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流体の流れの制御に使用
する弁構造に関し、詳細には流体が特に有毒又は致死的
なものである場合に有用な改良された活荷重パッキンシ
ステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流体パイプラインシステムに挿入される
弁を通して出る流体の漏れをできるだけ防止又は減少さ
せることは望ましい。このことは供給流体が有毒か又は
致死的なものである場合や、また該システムに生じる漏
れの問題点を解決するために整備のための運転休止と休
止の間の期間を増す必要のあるような他の適用例の場合
には特に望ましい。
【０００３】現在使用している流体弁は例えば流体弁の
回りに軸線方向に取付けられかつそれと摩擦掛合する１
つ以上のパッキンリングを使用する。確実な荷重印加手
段は、弁ステムに沿う流体の漏れを防止するためにパッ
キンの中心に弁ステムを維持するためパッキン部材上に
積極荷重を印加することを企ててきた。
【０００４】例えば、テトラフルオロエチレン（ＴＦ
Ｅ）材料から作られたパッキンリング部材が一般に使用
される。ＴＦＥは膨張の温度係数をもち、この温度係数
は金属の約１０倍である。流体弁の正規の動作では、そ
の正規の意図した環境内ではパッキン材料は温度サイク
ルに起因して、また弁運動に起因して膨張、収縮しがち
である。積極的荷重又は活荷重をパッキン材料に印加す
るためにはコイルばねが現在使用されている。或るパッ
キン構造では、通常はパッキン從動子を介してパッキン
部材にベルビルの均等な荷重を印加するために、ベルビ
ルばね座金が各パッキンスタッドの回りに配置される。
この構造では均等な荷重印加は達成が困難である。とい
うのは、前記荷重印加は弁ステムの回りでパッキンスタ
ッドを均等に締め付けることに依存するからである。
【０００５】弁ステムパッキンに均等な荷重を印加する
他の試みは、パッキン部材に荷重を印加するため弁ステ
ムの回りに同心的に取付けられたコイルばねを使用する
ことであった。典型的には、コイルばねの内径は動作中
弁ステム上でコイルばねが引っ掛かって動きがとれなく
なるのを防止するために弁ステムの直径より大きくす
る。しかしコイルばねと弁ステム間のこれによる特別の
分離はばねにパッキン部材への望ましくない横荷重印加
を生ぜしめ、それによりパッキンリング部材を弁ステム
から離れさせて弁を通る流体の漏れをもたらすもとにな
る。かかる漏れは勿論、供給流体が有毒か又は致死的な
ものである場合には極めて望ましくなく、従ってこれは
上記問題点を解消するための整備のため運転休止をさせ
ることになる。かかるコイルばね構造の望ましくない横
荷重印加はパッキンとの不均等な荷重印加接触を生ぜし
めるコイルばねの形成端部の不均等性によって起こされ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は弁ステムパッキンに均等な荷重を印加しかつ弁の行程
動作と熱サービス温度サイクル動作中にかかる均等なパ
ッキン荷重を維持し得る改良された活荷重パッキンシス
テムを提供することにある。また、物理的弁寸法を減少
させるためにコンパクトな活荷重パッキンシステムを提
供することにある。更に、パッキン部材の圧縮が最適で
あるときを可視表示させる活荷重パッキンシステムを提
供することにある。このことは弁ステムパッキンに均等
な荷重を印加することを確実ならしめる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の原理に従って、弁ステムを囲んで封止するパッ
キン部材を含み、パッキン從動子がパッキン部材と荷重
印加接触をなして弁ステム上に取付けられる流体弁用の
改良された活荷重パッキンシステムが提供される。弁案
内スリーブは弁ステム上に摺動可能に取付けられ、そし
て弁ステムと摺動接触する内径部分をもつ。本発明の好
適実施例では、ベルビルばね部材は案内スリーブ上に取
付けられる。案内スリーブの外径はベルビルばねが案内
スリーブ上を摺動状に作動するようにベルビルばねの内
径より僅かに小さい。パッキンフランジはベルビルばね
の一端と接触し、パッキンスタッド上のパッキンナット
を調節してベルビルディスクばねを圧縮し、それにより
パッキンリング部材に荷重を印加するようになす。
【０００８】案内スリーブはベルビル部材からあらゆる
横荷重を吸収するため弁ステム上のブシュに作用する。
それ故ベルビルばねは均等なばね荷重を弁ステムパッキ
ンに印加し、これにより弁ステムをパッキン部材の中心
に保持し、あらゆる流体漏れを阻止する。本発明はま
た、パッキンボックスとパッキンの寸法変化を熱サイク
ル動作中可能ならしめる共に、弁ステムパッキンに均等
な同心的ばね荷重を維持し続けさせる。本発明の使用に
よってパッキン部材の寿命は増大し、弁の整備作業は減
少する。
【０００９】本発明の好適実施例では、パッキン從動子
はパッキンリング部材に隣接した一端に從動子基部を、
他端に細長い從動子案内スリーブをもつ単位部材を含
む。弁ディスクばねは從動子基部に接触するまで從動子
案内スリーブ上に摺動可能に取付けられ、そして前記組
立体は弁ステムを囲む拡大した開口をもつパッキンフラ
ンジによってキャップ付とされる。好適には、パッキン
從動子はＴＦＥからなるか又はカーボン充填されたＴＦ
Ｅからなる入れ子を含む。前記入れ子はパッキン從動子
に接着される。前記入れ子はステムを中心位置に保持し
そして流体漏れを阻止するように弁作動器又はベルビル
ばねからすべての横荷重を吸収する弁ステム上のブシュ
として作用する。
【００１０】好適には、ベルビルばねはパッキン部材の
最適荷重印加を得るため完全圧縮の約８５％圧縮される
まで、荷重印加される。所望の８５％の圧縮量が最適荷
重印加のために達成されたとき、從動子案内スリーブの
頂部は弁ステムを囲むパッキンフランジの拡大した領域
に突き出て、案内スリーブの頂部はパッキンフランジの
頂部と同高になされる。それ故、本発明のもう１つの態
様として、最適の又は適切なばねパックの圧縮、それ故
弁パッキンの適切な荷重印加が達成された時の状態が弁
操作員に可視表示される。
【００１１】本発明を用いれば、適切な荷重印加が達成
されるばかりでなく、弁の使用寿命中弁ステムが緊密な
封止状態に置かれる。本発明で達成される確実な封止は
サービス流体が有毒か又は致死的なものであるために一
時的な流体放出が重大となる条件下で使用される流体弁
において特に有用である。しかし本発明は整備のための
運転休止と休止の間の期間の増大が望まれるような通常
の作業条件下でも有用である。
【００１２】
【実施例】図１、２に示すように、流体弁１０は弁蓋１
４をもつ弁体を有し、弁蓋を弁ステム１６が貫通する。
パッキンナット１８はパッキンスタッド２０上に螺着
し、前記蓋内のパッキンに加わる荷重を調節する。
【００１３】図２には好適実施例の二重パッキン構造が
示される。パッキン２２は弁ステム１６を囲み、通常は
Ｖ型パッキンと称する一連のリングならなる。図２に示
すように、上部と下部のパッキンのセットがある。各セ
ットは４つのＶ−リングを含み、前記リングは頂部の雌
型アダプタリング２２ａ、２つの同じ中間リング２２
ｂ、底部の雄型アダプタリング２２ｃを含む。Ｖ型パッ
キン２２はＴＦＥ（テトラフルオロエチレン：合成樹脂
ポリマーの１種）からなり、従ってパッキン２２は“Ｖ
型ＴＦＥパッキン”として市場で既知である。他の材料
から又は他の合成樹脂ポリマーから適切に作られたパッ
キンも使用できる。
【００１４】２つの押し出し防止ワイパーリング２４は
パッキン２２の各端に配置する。各ワイパーリングは複
合材料から、好適にはニトリル系エラストマー結合剤を
もつ高温有機及び／又は無機繊維の１種から作られ、硬
度は約９０±５ショア“Ｂ”デュロメータとなす。好適
にはこの材料はアスベスト又はセルローズ繊維を含まな
いものとすべきである。これに関しては本出願人の米国
特許第４，８８６，２４１ 号を参考にすることができ
る。
【００１５】ちょうちんリング２６が弁ステムの回りで
２つのパッキンセットの間に配置される。ちょうちんリ
ングと弁の通常の使用方法と同様に、ちょうちんリング
２６はパッキン穴２８に取付けられて、接近孔３０と連
結チャンネル３２を経て弁外部から連通できるようにな
す。このことによって潤滑流体をパッキン穴と隣接した
弁ステム１６に送入可能となし、また弁ステム付近の漏
れを検査することを可能ならしめ、又はかかる漏れを安
全な場所へ排出させることを可能ならしめる。例えば図
３に示すように、弁パッキン系に適当に荷重が加わった
後に接近穴３０はパッキン穴２８と連通する。これにつ
いては詳細に後述する。
【００１６】図２は図３に示す最適の活荷重印加状態を
もたらすためにパッキンナット１８をスタッド上に締め
付ける前に活荷重パッキンシステム３４を設けた弁１０
の構成部品を示す。図示の如き活荷重パッキンシステム
３４の好適実施例はパッキン從動子３６を含み、この從
動子は一端に從動子基部３８、他端に從動子案内スリー
ブ４０、またこれらの間に從動子フランジ４２をもつ。
從動子３６はカーボン充填ＴＦＥ製の入れ子４４を含
む。
【００１７】一連のベルビル(belleville)ディスクばね
４６が從動子案内スリーブ４０上に摺動可能に取付けら
れ、ディスクばねの一端はフランジ４２と接触し、他端
はＯリング４８によって案内スリーブの所定位置に保持
される。パッキンフランジ５０は適当な開口をもち、前
記開口をパッキンスタッドが貫通する。パッキンフラン
ジ５０の内径部分には接触セクション５２と中心開口５
４をもつ。
【００１８】パッキンフランジ接触部分５２はベルビル
ディスクばね４６の一端と接触している。中心開口５４
は從動子孔スリーブ４０の外径より大きい直径をもち、
案内スリーブの一端をパッキンフランジ５０の内部に通
すことができるようになし、これは図３に示すように弁
１０の頂部から簡単に見ることができる。このことは後
述するように弁のために弁パッキンへの所望の最適の活
荷重の印加を援助する。
【００１９】図２の如く弁部品を組立てた後、弁ステム
１６を囲むスタッド２０上のパッキンナット１８は締め
付けられて、パッキンフランジ５０がパッキンスタッド
とナットの荷重をベルビルディスクばね４６に伝えるよ
うになす。ベルビルばね４６はナット１８の連続締め付
けによって圧縮され、パッキン從動子３６を介してパッ
キンリング２２に荷重を維持させる。本発明の活荷重パ
ッキンシステム３４の最適の荷重印加は図２の非圧縮状
態から始まってベルビルばね４６が図３の状態に示すよ
うに約８５％圧縮されたときに起こる。弁操作員は弁１
０の頂部を可視検査し、パッキン從動子３６の頂縁５６
がパッキンフランジ５０の頂面５８と同高になるまでパ
ッキンナット１８の調節を継続することによって最適な
荷重の印加の達成を確認する。
【００２０】従って本発明の重要な１態様として、適切
なばねパック圧縮の可視表示が与えられる。パッキンボ
ックスリング６０はパッキン部材２２の第２のセットの
下で、パッキン穴２８の端部に取付けられる。
【００２１】入れ子４４をもつパッキン從動子３６は從
動子案内スリーブ４０と共にステム１６上のブシュとし
て作用して、弁作動器又はベルビルディスクばねから受
ける横荷重を吸収して、弁ステム１６をパッキン部材２
２内の中心に保つようにする。更に、ベルビルディスク
ばねの内径は案内スリーブ４０の外径と実質上同じであ
って、ベルビルばねが案内スリーブの外面を摺動するの
で、直接の線形圧力がパッキン從動子のフランジ４２に
及ぼされ、そのためパッキン從動子は線形運動と線形パ
ッキン荷重をパッキン材料２２上に維持する。それ故パ
ッキン材料は均一な同心のばね荷重を受け、これにより
均一なパッキン応力を維持して、圧力サイクルと熱サイ
クルの間、弁ステム又はシャフトを緊密にシールする。
【００２２】単一の基部、フランジ及び案内スリーブ部
分をもつパッキン從動子よりもむしろ、案内スリーブ４
０の外形をもつがパッキン從動子から分離した分離型案
内スリーブを備えることができる。この場合、パッキン
從動子３６は基部３８とフランジ４２を含み、案内スリ
ーブ４０は分離した部材からなるが、同じ寸法を有して
ベルビルスリーブ４６の摺動可能の架台を提供する。し
かし他の形状の同心ばね部材も使用できる。代替例とし
て、内部リングをもつコイルばねをベルビルディスクば
ね３６の代わりに使用でき、適当寸法の案内スリーブを
備えてその上にコイルばねと内部リングを取付ける。コ
イルばねに取付ける内部リングの直径は案内スリーブの
外径に緊密に合って、コイルばねから受ける横荷重を案
内スリーブとパッキン從動子によって吸収し、弁ステム
は本発明原理に従って心出し状態に維持される。
【００２３】本発明は上述した処に限定されることな
く，本発明の範囲内で種々の変更を加え得ることは当業
者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパッキン從動子の斜視図である。
【図２】ベルビルディスクばねの荷重印加前の本発明の
活荷重パッキンシステムを備えた流体弁の断面図であ
る。
【図３】ディスクばねを８５％圧縮値まで荷重印加した
図２の弁構造の横断面図である。
【符号の説明】
１０ 流体弁 １４ 弁蓋 １６ 弁ステム ２０ パッキンスタッド ２２ パッキン ２４ ワイパーリング ２８ パッキン穴 ３０ 接近孔 ３４ 活荷重パッキンステム ３６ パッキン從動子 ４０ 從動子案内スリーブ ４２ 從動子フランジ ４６ ディスクばね ４４ 入れ子 ５０ パッキンフランジ ５４ 中心開口 ６０ パッキンボックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールス ウィラード ウッド アメリカ合衆国 アイオワ州 50158 マーシャルタウン スミス アベニュー 2564 (56)参考文献 特開 平４−151084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 41/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 細長い作動弁部材と、前記作動弁部材を
    封止するため前記細長い作動弁部材の回りに取付けるパ
    ッキンと、前記作動弁部材の回りの流体漏れを阻止する
    ため前記パッキンに荷重を加え、前記パッキンを前記作
    動弁部材に封止状に押し付ける荷重印加手段とを有する
    流体弁において、 前記細長い作動弁部材の回りでかつそれに対して封止状
    に前記荷重印加手段が前記パッキンに均等な同心的荷重
    を加え得るようにするため及び前記パッキンを前記細長
    い作動弁部材から離そうとする前記パッキンに加わる前
    記荷重印加手段の横荷重を阻止するために荷重阻止手段
    が前記パッキンと前記荷重印加手段の間に取り付けら
    れ、 前記横荷重阻止手段は案内スリーブを含む前記細長い作
    動弁部材と摺動可能な取り付け接触状態にあるスリーブ
    手段と、前記横荷重をすべて吸収するために前記細長い
    作動弁部材と摺動可能に掛合するため前記案内スリーブ
    内に取り付けられた非金属の内部入れ子とを含み、 前記荷重印加手段は前記パッキン上に均等な同心的なば
    ね荷重を維持するために前記案内スリーブ上に取り付け
    られたばね手段を含み、 更に、前記作動弁部材上の前記内部入れ子と前記案内手
    段の位置を摺動可能に調節することによって前記パッキ
    ンに加わる荷重量を調節するための調節手段を含み、前
    記調節手段は、 前記案内スリーブと内部入れ子を取り囲みかつ前記荷重
    印加手段に掛合接触するパッキンフランジを含み、 更に、前記パッキンフランジを前記弁に取り付ける複数
    のパッキンスタッドとナットを含み、前記パッキン荷重
    を調節することによって前記パッキン荷重を調節するた
    めに、前記パッキンフランジを前記荷重印加手段に対し
    て押しつけ、その際前記案内スリーブと内部入れ子が前
    記パッキンとフランジを越えて外部に露出しないように
    なし、 更に、前記パッキン荷重の調節中に荷重が最適量に達し
    た時に気付くことができるように前記案内スリーブと内
    部入れ子の調節位置を表示するための可視表示手段を含
    み、前記可視表示手段は前記パッキンフランジと内部入
    れ子の位置を前記パッキン荷重の調節中に見ることを可
    能ならしめかつ前記案内スリーブの頂部と内部入れ子が
    前記パッキンフランジの頂部と同一平面に配列されたと
    きに前記荷重が最適量に達しかつ維持されたことを人が
    決定することを可能ならしめるのに十分な中心開口を前
    記パッキンフランジ中に含むことを特徴とする流体弁。
JP26068691A 1990-10-09 1991-10-08 流体弁 Expired - Lifetime JP3181328B2 (ja)

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US07/594843 1990-10-09

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AT (1) ATE136997T1 (ja)
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DE (1) DE69118804T3 (ja)
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