JPH03213783A

JPH03213783A - バルブ

Info

Publication number: JPH03213783A
Application number: JP2333486A
Authority: JP
Inventors: John W Bramblet; ジョン・ダブリュー・ブランブレット
Original assignee: Rockford Controls Corp
Current assignee: Rockford Controls Corp
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1991-09-19
Also published as: US4976403A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明はバルブに関し、特に直線運動をするバルブス
テムと、特に危険使用条件下でのバルブの使用に適する
バルブステムシールとを有するバルブに関する。

発明の背景危険使用条件でのバルブにとっては、特に有害な中毒性
ガスや流体が取り扱われている場合、周囲に洩れないこ
とが重要である。そのような洩れは、しばしばバルブス
テムとバルブ蓋との間で発生し、それは火災、あるいは
バルブを流れ通る流体に伴う異常に高い圧力・温度によ
るバルブステムシールの破損、あるいはバルブの繰り返
−し動作によるバルブステムシールの漸進的劣化（金属
パッキング輪の相互作用によるバルブステムとバルブス
テム穴のかじり、回転運動バルブステムに共通する破損
である繰り返し使用によるシーリング表面の浸蝕、に起
因する）の結果である。

危険使用条件用バルブに従来用いられた種々のステムパ
ッキング材料およびパッキング組立品は、すべての点で
完全に満足できるというものではなかった。「火災安全
型」バルブに広く使用されてきたグラファイトとアスベ
ストは、一般に長期間の使用には耐えず、またアスベス
トはそれ自体が環境を害する恐れがある。ポリテトラフ
ルオルエチレンおよびその他のプラスチック材料は、パ
ッキング材料として広（使用されているが、それらのパ
ッキングは高圧を加えられると甚だしく塑性変形する傾
向があり、その結果消滅し、あるいは無能力化する。こ
れらの材料のシール性能は、バルブステムの繰り返し作
動によるシーリング表面の浸蝕、あるいは高温の液体あ
るいは火災に伴う高温度への暴露によるパッキングの構
造劣化、によっても甚だしく劣化する。多くのパッキン
グ装置では、金属リングが使用されている。しかし、こ
れらはしばしばシーリング表面のかじりを生じ、そのた
めにシーリング機能が減少する。

発明の要約環境に有害な中毒性ガスや流体の漏れが特に忌避される
危険使用条件下での使用に、魚類の適合性を示す耐火性
バルブが提供される。このバルブは、自らを貫通する流
路を持つバルブボディと、流路を開放する位置と閉鎖す
る位置との間を移動するように搭載されたバルブエレメ
ントと、バルブエレメントを流路開放位置と流路閉鎖位
置との間を移動せしめる直線運動バルブステムとを具備
する。このバルブには、バルブステムアクチュエータに
よって制御されるバルブステムの直線運動に対応してバ
ルブエレメントをバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置との
間を移動せしめるバルブステム・バルブエレメント連結
手段を設けられている。バルブはさらに、軸方向に伸縮
自在の金属ベローズの形の主シールを有する耐火性のバ
ルブステムシール組立品を含み、このベローズは、バル
ブステムに対してスリーブ状の回転体であり、一端で環
状溶接によってバルブステムに連結され、他端でノ（ル
ブステムとバルブステム穴を囲繞するように環状溶接に
よってバルブボディに連結され、その結果これらの間に
液密のシールが形成される。

バルブステムとバルブステム穴の壁との間の環状部分に
搭載されたパッキング構造は、二次／（ルブステムシー
ルを構成している。

実　　施　　例特に図面を参照すれば、第１図には、偏心プラグバルブ
型のバルブ１０が示されている。この図では、一部を切
り欠いて、バルブの詳細を示している。バルブ１０は、
その中に〕くルブ室１３を画成するバルブボディ１２を
具備する。／くルブボディ１２には、互いに同一形状の
人口１４と出口１Ｂがあり、これらはバルブ室１３と液
が流通し、ノ（ルブ室１３と一直線になってバルブの液
通路を構成する。口１４．１６は、内側にねじを切られ
、それはバルブ１０を、外側に適宜のねじを切られたバ
イブラインの中に連結するのを容易にする。

しかし、バルブボディ１２は、バイブラインに溶接され
てもよいし、鍔を付けておいてバイブラインに鍔連結し
てもよい。

バルブボディ１２はさらに、バルブの通路に対し横方向
に延びる筒状延長部１８を備え、その外端には外環状鍔
１９がある。バルブ蓋２０は、ボルト２１によって環状
鍔１９に固定され、バルブボディＩ２の筒状延長部１８
の開口を閉じている。筒状延長部■８の端部の適宜の環
状溝の中に環状シール２３があり、これは蓋２０によっ
て押さえ付けられ、蓋２０とバルブボディ１２の間に液
密、気密のシールを形成する。

第２図に最もよく示されているように、バルブ蓋２０と
バルブボディ１２にはそれぞれ耳軸（トラニオン）穴３
１．３２が形成され、これらは流路軸線１５と交わる軸
線の上に一直線をなす。バルブプラグエレメント３０は
、−直線をなす上耳軸および下耳軸３５．３６を持ち、
バルブ室１３の中に耳軸３５．−３６によって回転自在
に支持される。耳軸３５．３６はそれぞれ、耳軸穴３１
．３２に受は入れられている。バルブ１０の中でバルブ
プラグエレメント３０は、偏心バルブプラグエレメント
をなし、垂直断面では一般的にＣ字状であり、バルブロ
１４．１６によって作られる流路に形も−Ｊ法も対応す
る中央開口を備えている。バルブプラグエレメント３０
の外側には、シーリング表面３８が形成され、これは耳
軸３５，３６の軸線から偏心した点を中心とした球面の
一部である。

バルブプラグエレメント３０は、バルブステム４０によ
って、流路開放位置と流路閉鎖位置との間を回転せしめ
られる。バルブステム４０は、後述する方法によって、
バルブステム４０に取り付けられたハンドル車４１のよ
うなアクチュエータと連結されている。バルブボディ１
２には、開口４５があり、バルブステム４０は開口４５
を通って延び、バルブプラグエレメント３０と連結され
る。

第１図に示すようなバルブ閉鎖位置では、バルブプラグ
エレメント３０のシーリング表面３８は、シーリング輪
３９と密封係合し、シーリング輪３９は、バルブの流路
を囲繞する適宜の環状溝（図示されていない）を持つシ
ート輪３７の中にある。

バルブステム誘導筒５０は、その中を延びる中央バルブ
ステム穴５１を持ち、液密の環状溶接によってバルブボ
ディ１２に取り付けられている。

中央バルブステム穴５１は、開口４５と一直線をなし、
直径拡大部５１ａを持つ。直径拡大部５１ａは、バルブ
ステムパッキング組立品５５を収容する。

パッキング組立品５５は、図でわかるように、適宜のパ
ッキング材料で作られた複数の積み重ねられたパッキン
グ輪を具備する。このパッキング材料は、金属のバルブ
ステム４０と、バルブステム誘導筒５０の穴５１を画成
する平滑な壁とに、密封接触し得る好ましい密封特性を
持ったプラスチックなどである。穴５■は、その外側部
分にパッキンググランド５８を受は入れるための内ねじ
が切られている。パッキンググランド５８は、このねじ
にねし込まれて、パッキング組立品５５を圧縮して、バ
ルブステム４０とバルブステム誘導筒５０に密封係合さ
せる。グランド鍔もこの目的に使えるであろう。

バルブステム誘導筒５０の中央部には、開口５Ｂがあり
、これは誘導筒に対して横方向に延び、パッキンググラ
ンド５８へ近付いて、パッキング組立品５５の圧縮の調
節ができるようにする。バルブステム誘導筒５０の外端
部には、穴５１と一直線をなす内ねじを切られた大部分
５２がある。大部分５２の内ねじは、この中を通るバル
ブステム４０の外ねじを切られた端部にねじ係合してい
る。

バルブステム４０の端部にはまた、バルブステム誘導筒
５０の端部に隣接して、ハンドル車４１の中央ハブ４４
がねじ込まれている。軸受スリーブ４６は、内側環状肩
部４７を持ち、この内側環状肩部４７テ、バルブステム
誘導筒５０の外側環状肩部４Ｂに当接している。ハンド
ル車４１を回転すれば、バルブステム４０は、ハンドル
車４１の回転が時針方向か反時針方向かによって決まる
方向に、直線運動する。バルブステム４０は、バルブプ
ラグエレメント３０と連結されているために、回転はし
ない。

パッキング組立品５５は、バルブステム４０に対する二
次シールを構成する。主バルブステムシールは、バルブ
ステム４０にスリーブ接続し、端がバルブステム４０に
環状溶接された筒状金属ベローズ７０によって構成され
る。ベローズ７０の他端は、バルブステム４０を囲繞し
て、開口４５において、バルブボディ１２に環状溶接さ
れている。

組み立てを容易にするために、この環状溶接は、バルブ
ボディ１２でなくバルブステム誘導筒５０の端部に行っ
てもよい。しかし、ベローズ７０は、バルブステム４０
のバルブボディ１２に向かう直線運動に応じて軸方向に
伸展自在であり、バルブステム４０のバルブボディ１２
から遠ざかる直線運動に応じて軸方向に収縮自在である
。

ゆえに金属ベローズ７０は、直線運動バルブステムを持
つバルブに対して、液密、気密のバルブステムシールを
提供する。金属ベローズ７０は、通常の市販品であるが
、ステンレス鋼、チタンあるいはインコネル、ニッケル
合金などの金属で作ってもよい。ベローズ７０は、金属
製であるため、耐火性であり、非常な高温度で使用され
ても、たとえ二次パッキングシールが機能しなくなって
も、有効なシールを提供することができる。

バルブステム４０はバルブプラグエレメント３０にスコ
ッチョーク連結で連結される。スコッチョーク連結は、
バルブステム４０の直線運動をバルブプラグエレメント
３０の限定された回転運動に変換する。バルブステムと
バルブプラグエレメントのスコッチョーク連結は、第４
図に詳しく示されている。この連結では、耳軸３５の直
径拡大部３５ａに横方向開口が形成され、この開口は耳
軸の外円筒面から半径方向に内向きに延び、バルブステ
ム４０を収容する上側ヨーク部分、下側ヨーク部分４１
．４２を持つヨークを画成する。

上側ヨーク部分、下側ヨーク部分４１．４２はそれぞれ
、長穴８０を備え、これは一般に耳軸３．５の中心を通
らずに半径方向に延びる。バルブステム４０には、ピン
８２があり、これはバルブステムに設けられた穴を通っ
て、バルブステムの反対側に、バルブの軸線に対して横
方向に延びる。

ピン８２は、穴８０に受は入れられ、穴８０の壁に駆動
するように係合する。第１図でわかるように、バルブス
テム４０のバルブボディ１２の内側へ向かう直線運動は
、穴８０の壁と共働して耳軸３５を反時針方向に回転さ
せ、これによりバルブプラグエレメント３０は第１図の
バルブ閉鎖位置からバルブ開放位置へ９０°回転する。

バルブ開放位置では、バルブプラグエレメント３０の中
央開口はバルブロＩ４．１Ｂと一直線をなす。バルブプ
ラグエレメント３０の回転運動をバルブ閉鎖位置からバ
ルブ開放位置への９０°の範囲に限定するストッパは、
穴８０の壁によって提供される。しかし、望みであれば
、追加のストッパをバルブボディ１２の中に設けて、バ
ルブプラグエレメント３０の回転を限定し、あるいはバ
ルブステム４０の直線運動の範囲を限定してもよい。

第１．２図において、この発明は偏心プラグバルブ型の
実施例で示されている。しかしこの発明が、他の型式の
バルブ、たとえばボールバルブ型あるいは従来のプラグ
バルブ型、の実施例に取り入れられ得ることは理解され
よう。第３図では、そのようなボールバルブ１００が示
され、これはバルブ室１０２とバルブ開放位置にあるボ
ールバルブエレメント　１０３を持つバルブボディ　１
０１を有する。バルブ開放位置では、ボールバルブエレ
メント　１０３を通る中央開口　１０４は、それぞれバ
ルブ入口、出口１０５，１０６と一直線である。バルブ
１００には、バルブステム　１０ｇがあり、これは穴Ｉ
ｎとピン　１８２を持つスコッチョーク連結でバルブエ
レメント　１０３に連結されている。このスコッチョー
ク連結は、第４図でバルブ１０について示したものと同
じである。しかし、バルブ１００には、ハンドル車の代
わりに、普通の電気式、圧空式、あるいは圧油式のアク
チュエータ　１１０が備えられていて、これがバルブエ
レメントをバルブ開放位置あるいはバルブ閉鎖位置へ動
かすためにバルブステム　１０８に直線運動を与える。

第３図かられかるように、バルブステム　１０８のバル
ブボディ　１０１から外方向への直線運動によって、ボ
ールバルブエレメント１０３には反時針方向の回転が与
えられ、ボールバルブエレメント　１０３の球面状シー
リング表面１１１は、シーリング輪１１５と密封係合し
、バルブの流路を閉じる。金属ベローズ１２０は、端で
バルブステム１０８に環状溶接されて取り付けられ、他
端でバルブステム誘導筒１１２に取り付けられている。

バルブステム誘導筒１１２は、バルブステム１０８を収
容する開口に取り付けられている。望ましくは、バルブ
ステム誘導筒ｌ１２は、環状溶接連結によってバルブボ
ディ　１０ｌに対して密封されている。バルブステム　
１０８に対する二次バルブステムシールは、第１図でバ
ルブ１０に使用されていたパッキング組立品５５と同様
のパッキング組立品】２５によって提供される。

スコッチョーク連結の代わりにこの発明に用い得るバル
ブステムと回転自在のバルブエレメントとの連結の代替
え案は、第５図に示すようなラックピニオン連結である
。バルブステム連結のこの実施例では、耳軸１３５には
ピニオン歯車が形成され、バルブステム　１４０の片側
にはラックが形成され、ラックはピニオン歯車の歯と噛
み合う。これにより、バルブステム　１４０の軸方向直
線運動は、耳軸１３５、したがってこれに連結されたバ
ルブエレメント　１４５を回転する。

したがって、比類のないバルブステムシール性能を付与
されたバルブが開示されていることがわかるであろう。

直線運動を行うバルブステムに使用される伸縮自在の金
属ベローズは、耐火性の気密液密のシールを提供し、こ
れはバルブが火災に遭っても、非常な高温度の液体を通
過させていても、高温度で効果的に作動しｉする。

これはまた、バルブステムシールに非常に長い作動寿命
を与える、なぜならば、これにはバルブステムが作動す
るときに滑りや相対運動をして、劣化しやすいシーリン
グ表面はないからである。

この発明の望ましい実施例の前述の記述は、例示と説明
のために提示されたものであって、発明を精密に開示さ
れた型式に限定するためになされたのではないことは、
理解されるべぎである。たとえば、この発明は、偏心プ
ラグバルブエレメントやボールバルブエレメントを持つ
バルブではなく、バタフライバルブにも用い得る。バル
ブはまた、上蓋なしの構造でもよい。

当分前で技術を有する者が、この発明の精神から逸脱す
ることなく種々の材料と構造の変更をなし得ることは、
わかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の偏心プラグバルブ型の実施例の斜
視図であり、一部は切り開いて、この発明の比類のない
バルブステムシール組立品と、バルブステムとバルブプ
ラグの連結、を示している。第２図は、第１図の２−２線での断面で、第１図のバル
ブを示す断面図である。第３図は、この発明のボールバルブ型の第２実施例の断
面図であり、バルブは、直線運動をバルブステムに与え
、バルブを開閉するために回転運動をバルブエレメント
に与えるための普通のアクチュエータを備えている。第４図は、この発明にも使用されるような、バルブステ
ムとバルブプラグエレメントを連結するスコッチョーク
連結の詳細を示す、拡大分解斜視図である。第５図は、これもこの発明にも使用されるような、バル
ブステムとバルブエレメントを連結するラック・ビニオ
ン連結の詳細を示す、分解斜視図である。１０ｒ・・バルブ、１２・・・バルブボディ、１３・・
・バルブ室、１４・・・入口、１Ｂ・・・出口、３０・
・・バルブプラグエレメント、３５・・・耳軸、３６・
・・耳軸、３８・・・シーリング表面、４０・・・バル
ブステム、４１・・・ノ１ンドル車、５１・・・バルブ
ステム穴、５５・・・バルブステムパラキンク組立品、
７０・・・ベローズ、８０・・・長穴、８２・・・ピン
、１０１・・・ボールバルブ、１０１・・・バルブボデ
ィ、１０２・・・バルブ室、１０３・・・ボールバルブ
エレメント、１０５・・・入口、１０６・・・出口、１
０８・・・バルブステム、１１１・・・シーリング表面
、１２０・・・ベローズ、１３５・・・耳軸、１４０・・・バルブステム。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中にバルブ室を持ち、中にバルブ室と連通する入
口と出口を持ち、バルブを貫通する流路を画成するバル
ブボディと、バルブ室の中でバルブボディに搭載され、流路開放位置
と流路閉鎖位置との間を移動するバルブエレメントと、バルブ室と連通するようにバルブボディの中に形成され
たバルブステム穴と、バルブステム穴の中を延び、バルブボディに搭載され、
バルブステム穴の中を軸方向直線運動するバルブステム
と、バルブステムの軸方向直線運動を、バルブエレメントの
開放位置と閉鎖位置との間の運動に変換するバルブステ
ムとバルブエレメントの連結手段と、流路を開放あるいは閉鎖するために、選択された軸方向
運動の方向に、バルブステムに軸方向直線運動をさせる
アクチュエータ手段と、バルブステムとバルブボディの
間で、バルブステム穴の中に形成された環状部分をシー
ルするシール手段であって、バルブステムをスリーブ状
に囲繞し、一端は気密にバルブステムに環状溶接され、
他端はバルブボディにこれを囲繞するように環状溶接さ
れ、バルブステムの一方向の軸方向直線運動に対しては
伸展自在であり、バルブステムの他方向の軸方向直線運
動に対しては収縮自在である、筒状金属ベローズを有す
るシール手段と、を具備するバルブ。
（２）シール手段が、バルブステムとバルブボディの間
の二次シールとして、バルブステムを囲繞して配置され
たパッキング構造を有する、請求項（１）のバルブ。
（３）バルブエレメントが、バルブボディの中に支承さ
れ一直線に配置された耳軸を備え、それによりバルブエ
レメントは耳軸軸線を中心として開放位置と閉鎖位置と
の間の回転運動ができ、バルブステムとバルブエレメン
トの連結手段が、バルブステムの軸方向直線運動に応じ
てバルブエレメントを耳軸軸線を中心として回転運動さ
せる、請求項（１）のバルブ。
（４）バルブが偏心プラグバルブであり、バルブエレメ
ントが、耳軸軸線から偏心した中心を持つ球面の一部で
あるシーリング表面を具備し、バルブボディが、流路を
囲繞し、バルブエレメントのシーリング表面の中心を中
心とする、環状シート表面を持ち、そのために、バルブ
エレメントが閉鎖位置にあるときには、バルブエレメン
トのシーリング表面はシート表面に密封接触する、請求
項（３）のバルブ。
（５）バルブがボールバルブであり、バルブエレメント
が、耳軸軸線の上に中心を持つ球面の一部であるシーリ
ング表面を具備し、バルブボディが、流路を囲繞し、バ
ルブエレメントが閉鎖位置にあるときには、バルブエレ
メントのシーリング表面に密封係合する、環状シート表
面を持つ、請求項（３）のバルブ。
（６）バルブステムとバルブエレメントの連結手段が、
スコッチヨーク連結であり、耳軸の１つは、長穴を備え
、これは耳軸の中心を通らずに半径方向に延び、バルブ
ステムには、ピンがあり、これは長穴の中に延び、長穴
を持つ耳軸に駆動係合する、請求項（３）のバルブ。
（７）連結手段が、ラックピニオン連結であり、耳軸の
１つには、ピニオン歯車が形成され、バルブステムの一
部にはラックが形成され、ラックは、ピニオン歯車と噛
み合う、請求項（３）のバルブ。
（８）アクチュエータ手段が、バルブステムに固定され
たハンドル車である、請求項（３）のバルブ。
（９）アクチュエータ手段が、電気制御されたアクチュ
エータあるいは流体制御されたアクチュエータである、
請求項（３）のバルブ。
（１０）中にバルブ室を持ち、中にバルブ室と連通する
入口と出口を持ち、バルブを貫通する流路を画成するバ
ルブボディと、バルブ室の中でバルブボディに搭載され、流路開放位置
と流路閉鎖位置との間を移動するバルブエレメントと、バルブ室と連通するようにバルブボディの中に形成され
たバルブステム穴と、バルブステム穴の中を延び、バルブボディに搭載され、
バルブステム穴の中を軸方向直線運動するバルブステム
と、バルブステムの軸方向直線運動を、バルブエレメントの
開放位置と閉鎖位置との間の運動に変換するバルブステ
ムとバルブエレメントの連結手段と、流路を開放あるいは閉鎖するために、選択された軸方向
運動の方向に、バルブステムに軸方向直線運動をさせる
アクチュエータ手段と、バルブステムとバルブボディの
間で、バルブステム穴の中に形成された環状部分をシー
ルするシール手段であって、バルブステムをスリーブ状
に囲繞し、一端はバルブステムに液密に環状連結され、
他端はバルブボディにこれを囲繞するように液密に環状
連結される、筒状金属ベローズと、バルブステムとバル
ブ蓋の間の二次シールとして、バルブステムを囲繞して
配置されたパッキング構造の形の二次シール組立品とを
有し、ベローズはバルブステムの軸方向直線運動に応じ
て軸方向に伸縮自在である、シール手段と、を具備するバルブ。
（１１）バルブが偏心プラグバルブであり、バルブエレ
メントが、耳軸軸線から偏心した中心を持つ球面の一部
であるシーリング表面を具備し、バルブボディが、流路
を囲繞し、バルブエレメントのシーリング表面の中心を
中心とする、環状シート表面を持ち、そのために、バル
ブエレメントが閉鎖位置にあるときには、バルブエレメ
ントのシーリング表面はシート表面に密封接触する、請
求項（１０）のバルブ。
（１２）バルブがボールバルブであり、バルブエレメン
トが、耳軸軸線の上に中心を持つ球面の一部であるシー
リング表面を具備し、バルブボディが、流路を囲繞し、
バルブエレメントが閉鎖位置にあるときには、バルブエ
レメントのシーリング表面に密封係合する、環状シート
表面を持つ、請求項（１０）のバルブ。
（１３）バルブステムがスコッチヨーク連結でバルブエ
レメントに連結されている、請求項（１０）のバルブ。
（１４）バルブステムとバルブエレメントがラックピニ
オン連結で連結されている、請求項（１０）のバルブ。
（１５）アクチュエータ手段が、バルブステムに固定さ
れたハンドル車である、請求項（１０）のバルブ。
（１６）アクチュエータ手段が、電気制御されたアクチ
ュエータあるいは流体制御されたアクチュエータである
、請求項（１０）のバルブ。
（１７）中にバルブ室を持ち、中にバルブ室と連通する
入り口と出口を持ち、バルブを貫通する流路を画成する
バルブボディと、バルブ室の中でバルブボディに搭載され、流路開放位置
と流路閉鎖位置との間を移動するバルブエレメントと、バルブ室と連通するようにバルブボディの中に形成され
たバルブステム穴と、バルブステム穴の中を延び、バルブボディに搭載され、
バルブステム穴の中を軸方向直線運動するバルブステム
と、バルブステムの軸方向直線運動が与えられた場合、バル
ブエレメントの開放位置と閉鎖位置との間の運動を生じ
させるバルブステムとバルブエレメントの連結手段と、バルブステムとバルブボディの間で、バルブステム穴の
中に形成された環状部分をシールするシール手段であっ
て、バルブステムをスリーブ状に囲繞し、一端は気密に
バルブステムに環状溶接され、他端はバルブボディにこ
れを囲繞するように環状溶接され、バルブステムの一方
向の軸方向直線運動に対しては伸展自在であり、バルブ
ステムの他方向の軸方向直線運動に対しては収縮自在で
ある、筒状金属ベローズを有するシール手段と、を具備するバルブ。