JPH0143874B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐火バルブに関し、さらに詳しく言
えば、仕切弁の弁棒と弁蓋の間に耐火シールを設
けるために使用される、金属対金属の接触により
封止を行なうようにしたバツクシートに関する。

特許公報やその他の技術文献に記載されている
ように、産業界、とくに石油やガスの生産に関連
した産業分野に、高圧のもと流体の漏洩を伴なう
ことなくかつ制御機能を失なうことなく火災また
はその他の高温度に起因する破壊的な影響に耐え
ることができる、弁棒で操作されるタイプのバル
ブを提供するため、近年、少なからぬ努力が払わ
れている。このような努力の結果、弁棒をバツク
シートに着座させて金属対金属の接触により封止
を行なうタイプのバルブについていろいろな設計
がこころみられているが、通常の使用温度の間は
バツクシートへの着座を阻止する働らきをする可
溶性の要素を使用することにより、上述のように
通常の使用温度を越えたとき、バツクシートへの
着座を容易に行なわしめることができる。

油井の頂部に設置される耐火バルブに対する要
求条件は非常にきびしく、低い圧力範囲での漏洩
にゼロに抑えなければならず、とくに弁棒と弁蓋
との当接により漏洩を阻止するバツクシートに対
する要求条件を満たすことは非常に困難である。
そのほか、バツクシートを使用して封止を行なう
にさいし、弁棒とバツクシート・シールとの心合
せが若干不適切なこと、締りばねに対する許容公
差が適切でないこと、材料コスト、材料の選択、
材料の可使用性、設計の信頼性等が要因となつて
漏洩が生じてはならない。

したがつて、本発明は、使用圧力の高低にかか
わりなくかつ低い温度から油井の頂部で発生した
火災に起因するような高温度までの広い範囲にわ
わつて、金属対金属の接触による漏れ止めによつ
て弁棒と弁蓋との間から漏洩が生じることなく上
述の要求条件を満たすことができるバルブであつ
て弁棒と弁蓋のバツクシールに当接させるように
したタイプの改良されたバルブを提供しようとす
るものである。本発明に係るバルブのバツクシー
トは断面形状がほぼ逆Ｕ字状を呈している金属性
の環状シールより成り、まるみをつけた封止表面
のまわりに内設と外設の環状封止リツプを備えて
おり、内設リツプは弁棒と協働して金属対金属の
接触によるシールを形成するとともに、外設リツ
プも弁蓋と協働して同様なシールを形成してい
る。開弁状態または閉弁状態である通常のバルブ
の使用状態の間、弁箱に流体の圧力が作用する仕
切弁またはその他の弁棒タイプのバルブに上述の
シール要素を使用する場合、弁蓋に形成された環
状のチヤンバの中にシール要素が装着され、外設
リツプは前記チヤンバの軸方向の表面と封止係合
しており、一方、内設リツプは弁棒のうち隣接し
た第１の円筒状表面を取り囲んでいるが、この表
面とは係合していない。弁棒は、第１の円筒状表
面と、傾斜した環状の表面、すなわち、切頭円錐
状表面とを備えており、該切頭円錐状表面は第１
の円筒状表面からこれより直径の大きい第２の円
筒状表面まで延在している。弁棒の傾斜表面また
は第２の円筒状表面がシール要素の内設リツプの
範囲内にはいるまで、高温度が発生したとき、手
動操作または圧力による特定のバルブ要素の動作
によりシール要素に関し弁棒を移動させることに
よつて弁棒をバツクシートに着座させるようにな
つている。使用圧力が低いときでも、弁棒に傾斜
した表面が設けられているので、締りばめ作用に
よりシール要素の内設リツプはふくらむので、弁
棒の傾斜表面とシール要素との間に漏洩の発生す
ることのない金属対金属の接触による確実な封止
状態を維持することができる。使用圧力が高いと
きはシール要素の内設リツプは完全にひろがるか
ら、第２の円筒状表面が移動したとき、弁棒とシ
ール要素との間に漏洩のない金属対金属の接触に
より漏洩のない確実な封止状態を確保することが
できる。

火災が発生したとき、上述のように弁棒をバツ
クシートに着座させる動作を自動的に行なわせる
ため、バツクシートに着座した位置に向かつて弁
棒をスプリングの弾発力により付勢するととも
に、通常の使用温度では前記の方向に弁棒が移動
することを阻止するため可溶性の共晶要素が設け
られている。共晶要素が溶けると、スプリングの
弾発力と弁箱内の圧力が弁棒に作用して弁棒を押
し動かし、シール要素と係合し、封止状態が形成
される。本発明の好適な実施態様によれば弁棒と
弁体との間にから動き機構が設けられているので
弁体を閉弁位置から移動させる動作に左右される
ことなく、バツクシートに着座した位置に弁棒を
容易に移動させることができるので、バルブを開
弁状態に保持しようとする弁箱内の流体圧により
生じる強大な力の影響を弁棒がうけることはな
い。

以下、本発明の一実施例を添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図に示されているように、本発明の好適な
実施例に従がつて構成された耐火仕切弁１０は、
流路１４を設けた弁箱１２と、流路１４と交差し
て形成された弁室１６と、円周方向に隔置された
複数の植込ボルトとナツト２２により弁箱１２に
取りはずし可能に取り付けられた弁蓋１８と、ね
じ２６により該弁蓋１８に取り付けられた蓋キヤ
ツプ２４と、流路１４を通過する流動を制御する
ため弁室１６内に配置された弁体２８と、弁蓋１
８と蓋キヤツプ２４を通り抜けて弁体２８より延
在した非上昇式弁棒３０と、該弁棒３０を回わす
ハンドル車３２または他の適当な装置とから構成
されている。弁棒３０は弁体２８に形成された細
長い横スロツト３６に差し込まれたリフト・ピン
３４の中に参照数字３０ａにより表示されている
ように螺着されているので、弁棒３０を回わし、
初期のから動きが終ると、弁体２８は弁室１６内
の図示の閉弁位置と図示されていない開弁位置と
の間で摺動する。この好適な実施例では弁室１６
は円形のキヤビテイとして示されているが、この
キヤビテイの横断面形状は円形にのみ限定される
ものではなく、矩形でもよく、正方形でもよい。
弁室１６は弁体２８を正しく上下動させるために
使用される。弁体２８は断面が円形であれ、矩形
や正方形、その他の形状であれ、弁室１６のこれ
らの形状に一致するように形成される。

弁蓋１８の上端の近傍に環状パツキング３８が
設けられており、該環状パツキング３８は通常の
作動時には弁蓋１８と弁棒３０の間で漏れ止めの
働らきをしている。なお、弁蓋１８に螺着された
スプリング・ケース４２により適所に保持されて
いるジヤンク・リンク４０はパツキング・リテー
ナとして機能している。弁棒３０はスプリング・
ケース４０より上がつた位置で１対のスラス
ト・・ベアリング・アセンブリ４４，４６により
取り囲まれており、該スラスト・ベアリング・ア
センブリ４４，４６が設けられているおかげて仕
切弁を開閉する弁棒３０を楽に回わすことができ
る。

スラスト・ベアリング・アセンブリ４４，４６
の間に共晶リング・アセンブリ４８が設けられて
いて（第１図参照）、該共晶リング・アセンブリ
４８は、通常の使用温度の間、弁棒３０を図示の
位置で軸方向に保持している。共晶リング・アセ
ンブリ４８は、環状のラジアル・フランジ５０ａ
を下端から外向きに延設せしめた軸方向に２つ割
にされたスリーブ５０と、環状のラジアル・フラ
ンジ５２ａを上端から内向きに延設せしめた保持
リング５２と、前記フランジ５０ａ，５２ａの間
に挟持された共晶リング５４とから構成されてい
る。スリーブ５０は直径を細くした弁棒部分３０
ｂのまわりでかつ向かい合つた環状の肩３０ｃ，
３０ｄの間に嵌着された２つの同じ半円形のセグ
メント（１つだけ図示する）により形成されてい
る。保持リング５２はスリーブ５０と共晶リング
５４を取り囲んでいて、１つまたは複数の横穴
（図示せず）が設けられており、火災またはその
他の要因による高温度により共晶リング５４を構
成している材料が溶けたあと、前記横穴を通つて
前記材料が流出するようになつている。端壁５８
ａを半径方向に延在せしめた環状シユラウド５８
が弁蓋２４の上端に固定されていて、取り囲まれ
たバルブ構成要素に火災に対する保護機能を付与
している。

第２図を見ればよく判るように、仕切弁１０は
さらに、広い圧力、温度範囲にわたつて積極的な
金属対金属の接触による封止を確保するようユニ
ークに構成された弁棒と弁蓋との接触により封止
機能を行なうバツクシートを備えている。このバ
ツクシートは、金属製の環状シール６２と環状ス
ペーサ６４とリテーナ・ナツト６６とより成るシ
ール・アセンブリ６０により構成されている。シ
ール６２は基部６８を有し、該基部６８より１対
の環状フランジまたはリツプ７０，７２が軸方向
に延在している。横断面の形状が円形を呈してい
る内側の封止面を有する内設リツプ７０は弁棒３
０に関する金属対金属の接触により封止を形成し
ており、一方、横断面の形状が円形を呈している
外側の封止面を有する外設リツプ７２は弁蓋に関
する金属対金属の接触により封止を形成してい
る。スペーサ６４は、弁棒３０がシール６２との
係合から解放されている間、シール６２が移動
（回転）することを防止するものであつて、弁蓋
１８内に形成された環状のチヤンバ７４の中にシ
ール６２を取り付けることができるようになつて
いる。リテーナ・ナツト６６は、弁蓋１８の中に
外側から螺着されていて、弁棒３０がシール６２
との係合から解放されている間、シール６２が弁
蓋１８からはずれることを阻止している。必要な
場合、リテーナ・ナツト６６の代わりにスナツ
プ・リング（図示せず）を使用してもよい。

鋳鉄とビトンとを組み合わして作られたブシユ
７６が図面で見てバツクシート・シール・アセン
ブリ６０の上に設けられていて、弁棒３０をバツ
クシートに着座させるにあたつて弁棒３０を上下
方向に正しく案内するとともに、仕切弁の使用寿
命（開閉サイクル）の間、弁棒が心だし状態に保
持する働らきをしている。

第２図を見ればよく判るように、弁棒３０は、
第１の円筒状表面７８と、該第１の円筒状表面７
８より直径が大きい第２の円筒状表面８０と、第
１と第２の円筒状表面７８，８０との間に延在し
切頭円錐状に傾斜した中間環状表面８２とを備え
ている。第１図に示されているように、通常の使
用状態の間のごとく弁棒３０がバツクシートに着
座していないときは、バツクシート・シール６２
の内設リツプ７０は弁棒３０とは接触していな
い。弁棒がバツクシートに着座すると、第２図に
示されているように、バツクシート・シール６２
の内設リツプ７０は弁棒３０の切頭円錐状表面８
２または第２の円筒状表面８０と接触するので、
流体の漏洩が生じることはない。弁棒３０は半径
方向に延びる環状の停止器８４を具えていて、停
止器は弁棒が一旦バツクシートに着座すると（第
２図参照）、リテーナ・ナツト６６と協働して弁
棒が更に上昇し得ないようにする。

第１図に示されているように、弁棒３０は、ス
プリング・ケース４２の底部と環状のスプリン
グ・リテーナ８８との間で軸方向に圧縮されたコ
イル・スプリング８６によりバツクシートに着座
した位置に向かつて常時付勢されている。スプリ
ング・リテーナ８８は蓋キヤツプ２４により弁蓋
１８に押し当てた状態に保持されていて、スラス
ト・ベアリング・アセンブリ４４と２つ割りスリ
ーブ５０により弁棒３０に関し相対的に軸方向に
移動しないよう拘止されている。したがつて、弁
棒３０をバツクシートに当接させるため、蓋キヤ
ツプ２４から弁蓋１８をねじ戻す方向に蓋キヤツ
プ２４を手作業で回わすと、スプリング・リテー
ナ８８が拘束状態から解放されるので、スプリン
グ８６の弾発力により第２図に示されているバツ
クシートに着座した位置に向かつて弁棒３０を軸
方向に押し動かすことができる。この軸方向の移
動に伴なつて、弁棒３０の切頭円錐状表面８２が
シール・リツプ７０と係合し、締りばねの作用に
よりシール・リツプ７０が広がり、弁箱内の圧力
の高低にかかわりなく、金属対金属の接触による
封止を行なうことができる。なお、低圧で封止を
行なうことがもつとも困難なことであるが、本発
明に係るバツクシート・システムによれば、極端
にきびしい製作上の許容公差と心合せを必要とす
ることがなく、非常に確実に低圧封止と高圧封止
を行なうことができる。

第２図に示されているように弁棒３０がバツク
シートに着座した状態で蓋キヤツプ２４を取りは
ずすことができるので、保守または修理作業を行
なうため弁棒パツキング３８に手を届かせること
ができる。弁蓋１８上で蓋キヤツプ２４をねじ戻
すにしたがつて、弁棒３０はバツクシートに着座
した状態から離れ、第１図に示されている通常の
使用位置に押し動かされる。

油井またはガス井の火災またはその他の要因に
よる高温度に仕切弁１０がさらされて共晶リング
５４が溶けると、スプリング８６かつ／または弁
箱内の圧力により弁棒３０に作用する力をうけ
て、第１図に示されている使用位置から第２図に
示されているバツクシートに着座した位置へ向か
つて弁棒３０が移動する。

第２図を見ればよく判るように、弁体リフト・
ピン３４の直径は該ピン３４を差し通した弁体２
８に形成されている横長のスロツト３６の直径Ｄ
よりかなり小さく寸法ぎめされているので、弁棒
３０と弁体２８との間にから動き式接続機構を構
成することができる。したがつて、第１図と第２
図に示されているように閉弁状態でバツクシート
に着座させる動作を行なうと、弁体２８の移動を
伴なうことなく弁棒３０が移動する。この特徴の
おかげで弁棒３０を移動させるに必要な力を大幅
に低めることができるとともに、とくに重要なこ
とであるが、火災発生の間、弁棒とシールの内設
リツプとの間の漏洩を容易にゼロ状態に抑えるこ
とができる。上記の特徴はまた、バツクシートに
着座させる動作の間、弁体と弁座との間の移動を
あらかじめなくしておくことにより前記バツクシ
ートに着座させる動作の間、弁体と弁座の間で漏
洩が生じる可能性を少なくする効果をもたらして
いる。

なお、耐火バルブまたはその他の高性能バルブ
の弁棒をバツクシートに着座させる従来の方法よ
りすぐれた本発明のいくつかの特長を列挙すれば
次の通りである。

(1) 弁棒をバツクシートに着座させる動作の間、
シールが積極的に移動して、金属対金属の接触
により封止を確保するように構成されているの
で、シールが（限定された範囲内で）恒久的に
変形し、相手側の弁棒の封止面に順応する。も
し、リツプの形で部分的な変形が生じるよう設
計されている場合、リツプは十分に大きいばね
力を備えているので、弁棒をバツクシートに着
座させる動作を繰り返し行なつたあとでも、ま
た高温度にさらされたあとでも、金属対金属の
接触により恒久的な封止状態を持続することが
できる。

(2) 金属対金属の接触により封止を行なうバツク
シート・シールはロツクナツトまたはスナツ
プ・リングにより弁蓋内に取りはずし可能に保
持されているので、現場保守作業のためシール
を交換することが可能である。

(3) 弁棒とバツクシート・シールとの間の若干の
心合せ不良を補整するようシールの幾何学的な
形状が設計されているので、シールの係合は心
合せが完全であるかどうかに左右されることは
ない。

(4) 弁棒をバツクシートに着座させた位置での弁
棒の回転が不適切であつても、これが限定され
た範囲内であれば、シールはこのような不適切
な回転に順応するので、金属対金属の接触によ
り積極的なシールを持続することができる。

(5) 弁棒とシールを上述のように構成することに
より、バルブの使用寿命にわたつてバツクシー
ト封止作用を繰返し行なうことができる。

(6) バルブが開弁位置にあるときでも、閉弁位置
にあるときでも、弁棒をバツクシートに着座さ
せる作業を行なうさい、弁体を移動させること
を必要としない。

(7) 弁棒をバツクシートに着座させる作業は、(a)
弁箱内の流体圧、(b)コイル・スプリング８６ま
たは、(c)前記(a)項と(b)項を組み合わせたものに
より付加される弁棒移動力の作用のもとで行な
うことができる。

添付図面に示されている好適した実施例につい
て本発明を説明したが、本発明の精神と範囲より
逸脱しない限り、本発明に適宜修正または変更を
加えてさしつかえないことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を具体化した仕切弁の
縦断面図であつて、閉弁されているが、弁棒がバ
ツクシートに着座していない状態を示す。第２図
は、第１図に示されている仕切弁の下部の部分拡
大断面図であつて、弁棒がバツクシートに着座し
た状態を示したものである。 １０……耐火仕切弁、１２……弁箱、１４……
流路、１６……弁室、１８……弁蓋、２４……蓋
キヤツプ、２８……弁体、３０……弁棒、４２…
…スプリング・ケース、４４，４６……スラス
ト・ベアリング・アセンブリ、４８……共晶リン
グ・アセンブリ、５０……スリーブ、５２……保
持リング、５４……共晶リング、６０……シー
ル・アセンブリ、６２……シール、６４……スペ
ーサ、６６……リテーナ・リング、７０，７２…
…リツプ、８８……スプリング・リテーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火バルブにして、 貫通する流路と、前記流路と交差する弁室とを
   有する弁箱、 前記弁室内に配置され、前記流路を通過する流
   体流を制御する弁体、 前記弁箱に固定され、前記弁室と連通した透腔
   を有する弁蓋、 切頭円錐状の環状表面を具え前記透腔を貫通し
   て前記弁体にピンによつて連結される弁棒、及び 前記弁蓋に関して前記弁棒を軸線方向に移動し
   たとき、前記弁棒を前記弁蓋のバツクシートに着
   座させる弁棒・弁蓋接触型のバツクシート・アセ
   ンブリを含有する耐火バルブにおいて、 前記バツクシート・アセンブリは断面が略Ｕ字
   状を呈する金属製の環状のシール要素を含み、前
   記各シール要素はシール表面の輪郭が円形を呈し
   ている内設環状封止リツプと外設環状封止リツプ
   を具えていて、前記弁棒が軸線方向に移動すると
   前記内設環状封止リツプと前記外設環状封止リツ
   プが前記弁棒の前記環状表面と前記弁蓋の前記透
   腔に金属対金属接触することによつて封止状態を
   保つことを特徴とする耐火バルブ。 ２ 現場で保守作業、及び部品交換作業を行うこ
   とができるように前記シール要素が前記弁蓋に取
   外し可能に取付けられることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の耐火バルブ。 ３ 前記シール要素が取外し可能なリテーナによ
   つて前記弁蓋に形成された環状のシール・チヤン
   バ内に保持されることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の耐火バルブ。 ４ 前記リテーナが前記弁蓋に螺着される環状ナ
   ツトから成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の耐火バルブ。 ５ 前記リテーナがスナツプ・リングから成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の耐火
   バルブ。 ６ 前記シール要素が環状の基部を有し、前記両
   封止リツプが前記基部から軸線方向に延在するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐火
   バルブ。 ７ 前記弁棒が移動する間に、前記シール要素の
   位置がずれないようにするために、前記内設環状
   封止リツプと前記外設環状封止リツプの間にスペ
   ーサ装置を具えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の耐火バルブ。 ８ 前記弁棒が、直径が異なつた２つの円筒状表
   面と、これらの２つの円筒状表面の間に形成され
   た切頭円錐状の環状表面とを具えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐火バル
   ブ。 ９ 前記弁棒がバツクシートに着座したとき、前
   記内設環状封止リツプの封止表面が前記弁棒の切
   頭円錐状の環状表面と液密接触することを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の耐火バルブ。 １０ 前記弁棒がバツクシートに着座したとき、
   前記内設環状封止リツプの封止表面が前記弁棒の
   直径の大きい方の円筒状表面と液密接触すること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の耐火バ
   ルブ。 １１ 前記弁棒と前記弁体との間でから動き式連
   結が行われることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の耐火バルブ。 １２ 前記から動き式連結をすることによつて、
   閉弁位置から前記弁体を移動させることなく、前
   記弁棒をバツクシートに容易に着座させることが
   できることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の耐火バルブ。 １３ 前記から動き式連結接続機構が、前記弁棒
   に取付けられたリフト・ピン、及び前記リフトピ
   ンを挿入し得るように前記弁体に形成した細長い
   スロツトから成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項記載の耐火バルブ。 １４ 前記弁棒がバツクシートに着座していない
   ときに前記弁棒を解放可能に保持する共晶装置を
   有し、前記共晶装置は共晶材料から作られたリン
   グ、及び前記リングによつて包囲されていて前記
   リングを支持する支持スリーブを有し、前記支持
   スリーブは前記弁棒を包囲するとともに前記弁棒
   とともに軸線方向に移動し得るように前記弁棒に
   固定されていて、前記リングは前記リングが溶け
   るまで、前記支持スリーブと前記弁棒がともに軸
   線方向に移動し得ないようにすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の耐火バルブ。 １５ 前記支持スリーブが外方に向かつて延在す
   るラジアル・フランジを有し、前記リングが前記
   ラジアル・フランジ上に支持されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１４項記載の耐火バル
   ブ。 １６ 前記弁棒を包囲する保持リングが設けら
   れ、前記共晶リングが前記保持リングと前記支持
   スリーブとの間に挾持されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１５項記載の耐火バルブ。 １７ 前記保持リングが環状のラジアル・フラン
   ジを有し、前記共晶リングが保持リングのラジア
   ル・フランジと支持スリーブのラジアル・フラン
   ジとの間に配置されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項記載の耐火バルブ。 １８ 前記支持スリーブと前記保持リングが前記
   共晶リングをほぼ完全に包囲することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１６項記載の耐火バルブ。 １９ 前記共晶リングの上方で前記弁棒を包囲す
   る第１のベアリング装置を有し、前記ベアリング
   装置は前記共晶リングと前記弁蓋と協働して、前
   記弁棒が軸線方向に移動し得ないようにすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の耐火
   バルブ。 ２０ 前記共晶リングの下方で前記弁棒を包囲す
   る第２のベアリング装置を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１９項記載の耐火バルブ。 ２１ 前記弁棒を包囲し、前記支持スリーブ、前
   記共晶リング、及び前記弁棒を前記弁室から軸線
   に沿つて離れる方向に押し動かすスプリング装置
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１４
   項記載の耐火バルブ。