JPH0549867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弁の構造に関し、特に、防火又は耐火
性の玉弁に関する。

弁について“耐火性”と言う場合、この弁は火
災にあつた時に、ある特定の条件を満足させる弁
という意味である。加工工業用計装に関する第36
回年次シンポジウムの会報（テキサスAGM大
学、1981年）の中の、Arant氏による耐火弁−概
観を参照されたい。耐火弁が満足すべき条件につ
いては、これまで様々な団体が様々な組合せの条
件を公表しており、弁業界は、遺憾ながら未だ統
一規格を承認するに至つていない。これらの非公
式規格の一つ（米国石油協会607）によれば、基
本的には、弁銅の温度が1100〓以上で、10分以
上、閉鎖位置に於て実質的に液状シールの状態を
維持できれば、この弁は“耐火性”であると認め
られる。火災時向けの漏れ止め構造を有する弁
で、上記規格を満足しない弁は、通常、“防火性”
の弁と認められる。

本発明は特に新規改良型の軟座耐火玉弁及び
“浮き玉”と呼ばれる種類の弁の弁座組立体に応
用するに適した弁であり、以下、特にこれらの弁
及び弁座に言及しつゝ説明を行うこととする。し
かし、本発明は上記用途に限らず、より広範な用
途に適用可能であり、他の種類及び他の様式の弁
にも応用できることは容易に理解されよう。

商業用の玉弁は、代表的には、テフロン（E.I.
duPont de Nemours and Companyの登録商
標）等の弾性で変形可能なプラスチツクで構成し
た環状の弁座即ちシートリングを採用して玉と封
止係合させている。一対の該シートリングが、弁
の入口及び出口の開口部に隣接して配置される。
玉自体は、玉が弁閉鎖位置にあり、液圧を受けた
状態で、多少遊動できるように即ち弁座の軸方向
に移動できるように設置される。これは、玉の移
動により、下流のシートリングにたわみ及び変形
を生ぜしめ、玉との封止係合度を高める為であ
る。シートリングのたわみの程度は、液圧により
変化する。

火災時には、従来の浮き玉式玉弁は、感情の軟
座が火災の熱で実質的に破壊し、弁に漏れを生じ
て使用に耐えなくなる。代表的には、玉の下流に
於いて弁座は、まずプラスチツクが軟化し、次い
で弁口から流出又は突出し始めるという順序で破
壊される。さらに高熱に晒され続けると、弁座は
遂には炭化して昇華即ち蒸発してしまう。プラス
チツク製の弁座が破壊されると、玉は液圧を受け
てさらに二次弁座と係合する点まで移動する。二
次弁座は、代表的には、プラスチツクの弁座用の
支持肩等、金属製又は難燃性材料製の、放射状で
内側に向う弁胴の突起で構成される。通常、二次
弁座の表面は、玉と高度な封止係合を行う如き設
計とはなつていないので、事実上漏れを防ぎ得な
い。

火災により、プラスチツクの弁座の一部のみが
破壊された場合には、もう一つ特別な問題が生じ
る。例えば、弁の一側面のみが火災の輻射熱を受
けた時や、たいした火災でない時には、弁座の火
災に近い部分のみが、軟化して弁口に突出してし
まうことがある。この場合には、玉は液圧を受け
ると、該突出により可能となつた区域に向つて移
動し、二次弁座と水平接触不可能となり、結果と
して大きな漏洩路ができてしまう。又、玉がプラ
スチツクの弁座の破壊されずに残つている部分で
保持され、二次弁座と全く接触しないケースもあ
り得るが、この場合にも同様に大きな漏洩路がで
きてしまう。いずれの場合にも、液が漏洩路から
どつと流出し、弁を冷却する。火災が続いていて
も、この急冷作用で、弁座はこれ以上の劣化を免
れ、代表的には、弁から大量に液が漏れた状態に
保たれる。

火災時に起る問題で、見落しがちなのは、弁の
導入口と排出口の弁座の間で玉の囲りに閉じ込め
られている液が加熱されることによつて生じる液
圧の急激な上昇の問題である。火災時の熱は、弁
の中央部で弁座の間に保たれている該液を加熱
し、気化させてしまうこともある。火災が非常に
激しく、液があまりに急速に気化した為、弁座を
通つて外へ逃れる速度が追いつかず、弁内部の圧
が過度に上昇することも往々にしてある。弁内部
の圧力は容易に弁の定格圧力を越え、ステムのパ
ツキンや弁胴の接合部に於てシールを破裂させた
り、又、弁胴自体を破裂させることもある。

もう一つの実際上の問題は、消火用ホースが、
火災で加熱された弁の揮発性液状システムに向け
られた場合に起きる。ホースの水の急冷作用によ
り、弁内部の高温の蒸気が極めて急激に凝結する
為、玉があちこちに移動して、炭化物、廃棄物、
汚物をかき回し、これらが玉と玉の封止面との間
につまつて、さらに漏洩路を提供することにな
る。

種々の防火又は耐火玉弁座の設計に於て、共通
の目的となるのは、平常の動作条件下で従来型の
弁座材料と共に封止を行い、かつ、火災時にも封
止可能な弁を得ることである。これまでに、様々
な形及び種類の玉弁座が考案され、この業界で耐
火又は防火玉弁を構成する為に採用されてきた
が、これらの効能は実に様々であつた。従来型の
耐火又は防火玉弁のほとんどみられる欠点は、装
置自体に経済上及び実用上の価値が極めて乏しい
という点である。

一般的な種類の防火玉弁は、テフロン等のプラ
スチツク材料から成る一次軟座と、火災により一
次弁座が破壊された時に弁を封止する為の金属又
は高温組成材料から成る二次弁座を有する。二次
弁座は、代表的には、ソフトプラスチツクの一次
弁座と弁胴の支持層の間に挿入された金属製のリ
ム又はワシヤで構成される。しかし、この設計で
は、金属同士のシール特有の問題を免れ得ない。
即ち、浮き玉式弁に於いて玉は完全な球形とはな
り得ず、又、二次の金属製弁座も、完全な円形と
はなり得ないので、一次弁座が火災で破壊された
後は、玉は金属製の弁座と完全に環状の接触をな
し得ず、二次弁座からは通常かなりの漏れが認め
られる。耐火等の用途で、厳密な漏れ止め機能が
要求される場合、金属同士のシールでは、シール
面の一方を他方に嵌め合いにして重ねたり、磨き
仕上げしなくてはならない。こうした処理は非常
に高価で、嵌め合い重ねは、耐火又は防火玉弁の
製造には経済的理由から実用不可能であると言わ
ざるを得ない。さらに、嵌め合い式の二次弁座
は、腐食、点蝕、剥れ、浸蝕、等、弁の平常操作
の結果生じる障害により損傷を受け易く、いざ火
災という時には、すつかり嵌め合い式の利点が失
われているということにもなりかねない。二次金
属製弁座又は高温組成材料の弁座を有する玉弁
は、上記の他にも、一次弁座の部分的劣化及び急
冷に併う諸問題や、急冷による炭化物及び廃棄物
の飛翔や閉塞の問題を抱えている。

金属製の二次弁座の欠点を克服する為になされ
た改良としては、二次弁座を金属よりも弾性があ
り変形可能な耐熱材料で構成したものを挙げるこ
とができる。代表的には、炭素又は黒鉛のリング
が用いられるが、この種の二次弁座は新しい間は
操作に改良をもたらすが、平常運転中に、特に損
傷を受け易いことが判明している。炭素や黒鉛に
よる弁座は普通のプラスチツク製弁座と比べ、脆
く、強度が低いので、弁の動作に伴う通常の磨
耗、開放中の浸蝕、異物による磨損により、この
種の二次弁座は容易に破損してしまう。そこで通
常、この種の設計では、二次弁座が破損した時の
洩れを抑止する為、最終的即ち三次の弁座として
金属製のリツプヌリリムをさらに装備している。
しかし、このような多重構造の弁座では、サイ
ズ、複雑さ、製造コストが増加するにも係わら
ず、封止機能の信頼性はさしたる向上を示さな
い。磨耗、浸蝕、異物等の要素のどれかが片方の
弁座を破損する可能性がある時には、弁座は両方
共破損することになりがちである。これは平滑運
転中は、全ての弁座が等しく使用される為であ
る。

耐火弁を得る為に考案・提案されたもう一つの
方法としては、従来型の弁にパツキンを付けて、
耐火定格を達成するに足る時間、弁を断熱するに
足る断熱効果を持たせるという方法がある。もう
一つの方法としては、弁の近くにスプリンクラー
を設置して、火災発生時に弁を冷却するという案
も提案されている。しかし、どちらの提案も設置
費用及び保守費用が嵩み、実用には適さない。さ
らに、断熱した弁は、弁の保守を行う都度、断熱
手段が正しく再装備されたかを確認するのが難し
い点に難点がある。

従つて、平常の動作条件下で十分に動作し、か
つ、火災時には、弁の閉鎖位置に於て弁を封止す
る耐火玉弁及び弁座組立体の開発が望まれてき
た。好ましくは、該弁及び弁座は、弁を保護する
為に、高価なスプリンクラーや断熱パツキン用い
る必要が無い設計とする。

本発明は、上記の全ての問題点及びその他の問
題点を克服する新規かつ改良型の構造を考案し、
封止力が高く、現実に起り得るいかなる火災に於
ても、効果的に漏れを防ぐ新規かつ改良型の防火
浮き玉式弁及び軟座組立体を提供するものであ
る。本発明は、さらに、多様な平常動作条件のも
とで効果的に封止を達成しうる、多種多様な弁座
の設計及び材料をも考案せんとするものである。

概して言えば、本発明は、新規で改良された耐
火玉弁及び弁座組立体を考案するものであり、本
発明による複合弁座部材組立体は、一次のソフト
プラスチツク製弁座部材即ちリングと、変形可能
な耐熱材料製の二次弁座部材を有する。二次弁座
部材は、火災又は他の高熱を受けて、一次弁座リ
ングが部分的又は完全に破壊された時に弁を封止
する為の部材である。一対の該組立体は、玉部材
の両側に向い合わせに配置され、連続的に玉部材
に向つて押されて玉部材を弁胴の中で正しい位置
に保ち、弁封止を提供する。

詳述すれば、本発明は、中央通路を有すると弁
胴と、 内部を貫通する液流開口部を有し、該通路の中
に位置し、弁の開放及び閉鎖位置間で選択的に回
転して弁を通過する液流を制御する玉部材と、 前記通路の中に、前記玉部材をはさんで通路の
円周方向に配置される一対の半径方向内側に延び
る肩と、 前記通路の中に、前記玉部材をはさんで配置さ
れ、各々が内部端壁を有する一対の半径方向内側
に延びる座ぐりと、 前記通路の中に、前記玉部材をはさんで軸方向
に位置し、前記玉部材と液体封止係合する為に設
けられた一対の複合弁座組立体とで構成される耐
火玉弁であつて、 前記一対の弁座組立体の各々が、 中央開口部を有し、前記座ぐりの内部端壁の関
連する一方に隣接する強化リングと、 前記強化リングに隣接して配置され、中央開口
部と、前記玉部材と封止係合する為の前記玉部材
に面する玉係合面とを有する弾性的に撓むように
なつた軟質の一次弁座リングと、 中央開口部を有し、前記一次弁座リングと前記
肩の関連する一方との間に挿入され、応力を受け
ない状態では概して截頭円錐形状を成すデイスク
スプリングと、発泡炭質材料で構成され、前記デ
イスクスプリングの一面に配置された少なくとも
１枚の環状のシートとを含む二次弁座部材、とを
含み、該二次弁座部材は、前記一次弁座リングに
よつて前記玉部材から間隔をへだてて配置され、
発泡炭質材料でできた前記環状シートは、この環
状シートが平常運転時に摩耗の危険にさらされな
いようにするため関連した一次弁座リングの開口
から十分隔絶されて配置されており、 前記弁が高温にさらされたとき前記一次弁座リ
ングが突出しないようにし、前記一次弁座リング
が破壊されたときに前記玉部材の移動を制限する
ため複合弁座組立体の少なくとも一方に配置され
た熱的に安定した非熱流動性材料でできたせきリ
ング手段を含み、該せきリング手段は、前記中央
開口から半径方向外方に間隔をへだてた位置にお
いて前記関連した一次弁座リングに設けた凹部に
配置され、かつ前記関連した二次弁座部材と係合
する面を有し、前記せきリング手段は、前記関連
した一次弁座リングにおいて円周方向に延びる面
を有し、この円周方向に延びる面は、前記一次弁
座リングが破壊されたとき前記二次弁座部材と前
記玉部材とが互いに封止係合できる程度に玉部材
の移動を制限するため、弁座リングの玉係合面の
部分的な破壊が起こつたとき、前記玉部材が前記
二次弁座部材の対応する部分と係合するのとほぼ
同時に前記せきリング手段の前記円周方向に延び
る面の少なくとも一部が前記玉部材に係合するよ
うな前記二次弁座部材と前記玉部材との相対位置
にあることを特徴とする耐火玉弁を提供するもの
である。

本発明のさらに他の様態によれば、玉部材は、
液体が流れる為の第一の開口部と垂直な方向に第
二の開口部を有する。第二の開口部は、玉部材が
閉鎖位置にきた時に弁の導入口に面する如く設け
られ、弁の中央部に溜つている液体と導入口の液
体とを連結させる。

本発明の主たる目的は、弁が火災又は高熱に晒
されても、良好な液体封止特性を発揮する新規改
良型の耐火玉弁及び弁座組立体を提供するにあ
る。

本発明の他の目的は、金属同士の封止係合を避
けた該玉弁及び弁座組立体を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、火災により一次ソ
フトプラスチツク製弁座部材が部分的に又は完全
に破壊された時にも、液体の封止機能を維持でき
る玉弁を提供するにある。

本発明にさらに他の目的は、玉部材と玉係合封
止面との間に、一次弁座リングが突出したり、火
災によつて発生した炭化物及び汚物が入り込んだ
りするのを防ぐ玉弁座組立体を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、一次弁座の設計及
び構成材料に係わらず、火災により玉弁が破損し
て時に機能する二次弁座を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、平常運転で経時劣
化しない二次弁座を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、弁が高温に晒され
た時に、弁胴及び弁座組立体内部に破壊的な高圧
力が累積するのを防ぐ耐火玉弁を提供するにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、平常運転時の液体
の流れによる劣化及び磨滅を解消した二次弁座を
有する玉弁座組立体を提供するにある。

以下、本発明を図面に沿つて説明する。図面
は、本発明の好ましい実施例及び数例の選一的実
施例であり、本発明を限定するものではない。

第１図に、浮動式球状玉部材Ｃの両側に配置さ
れた一対の向い合う弁座組立体Ｂを有する玉弁Ａ
を示す。第１図及び第７図に於て、玉弁Ａは、概
して１０で示される胴即ちハウジングを有する。
胴１０は、中央部１２と、向い合つた端フイツテ
イング１４，１６を有する。弁座組立体Ｂ及び玉
Ｃは、弁胴中央部１２の中に取付けられ、玉部材
は、概して１８で示される作動ハンドル組立体と
ステムにより、選択的に回転する如く設置されて
いる。玉部材Ｃは、第一の即ち主たる液流開口部
１５を有する。該開口部１５は、玉部材の直径に
渡る開口部で、弁が開放位置にある時に導入口か
ら排出口へ液流を連絡する通路となる。玉Ｃの第
二の開口部１７は、主たる開口部１５に対し垂直
に設けられ、通常、弁が閉位置にきた時、弁の導
入口に面する如く設けられ、弁の中央部の液体及
び液圧を、弁の導入口の液体に連絡する。第１図
に示した弁は、弁座組立体を除き、事実上他の全
ての部分を同図の弁とは異る種類及び様式の玉弁
に適合させるべく変更することが可能である。

しかし、本発明説明の便宜上、弁胴は、玉部材
Ｃの直径よりわずかに大きい、通常円筒形を成す
中央通路即ち軸方向に延びる液流開口部２０を有
することとする。各端フイツテイング１４，１６
は、概して２２で示される複数の長手方向に延び
たタイボルトにより、弁胴中央部１２に解放可能
に接続される。タイボルト２２は、向い合つた端
フイツテイング１４，１６に設けられたボルト孔
２４の中に挿入され、弁胴中央部１２の中に保持
される（第７図参照）。このように複数のボルト
２２を弁胴中央部１２の中に保持する構造は、耐
火用として特に優れていることが判明している。
即ち、弁が火災で加熱された後、消火ホースやス
プリンクラーの水で急速に冷却されると、長いタ
イボルトは往々にして、曲つたり、破壊したりし
がちであるが、該構造によれば、この問題を回避
できる。火災中、弁の金属製部品は、加熱されて
膨張する。消防士が、加熱され膨張した弁に消火
ホースを向けると、タイボルトを含む弁の周辺部
が冷却され、弁胴よりも早く収縮する。この結
果、終極的にタイボルト２２が曲つたり破壊され
たりする。従つて、複数の短い、嵌め合いタイボ
ルトを用いれば、前述の問題は縮滅できる。端フ
イツテイング１４，１６には、さらに、内部にね
じ山２６，２８又は他の好適な手段を設け、弁と
関連液体システム又は配管との接続を容易ならし
める。

ステム及び作動ハンドル組立体１８は、ステム
部材３０を有し、ステム部材の下端部３２は、図
に示す通り、玉Ｃの上端部に設けられたスロツト
即ち溝の中に滑り受けされる。この構造によれ
ば、玉は弁の開放位置と閉鎖位置の間で回転でき
ると同時に、弁が閉鎖位置にあり、液圧が玉に作
用した時には、玉は弁胴の通路２０の中で軸方向
に幾分の自動移動が可能となる。

ステム部材３０は、弁胴の中央部１２の中で開
口部３６を通つて外側に延びる。高温に耐え得る
パツキンリング３８，４０，４２が、開口部３６
の中に配置され、該開口部３６とステム部材を封
止係合させる。図に示す通り、下のパツキンリン
グ４２は、開口部３６の内部に形成された内側に
延びるフランジ４４の上に乗つている。フランジ
４４の下には、高温に耐え得るスラストワシヤ４
６が、外側に延びる肩即ちステム部材３０の基部
に形成されたフランジ４８によりクランプされて
いる。ステム３０は、パツキングランド５０及び
パツキンナツト５２により正しい位置に保持され
る。第１図に示すように、パツキンナツト５２を
締め付けることで、パツキンリング３８，４０，
４２に圧縮力がかかり、リングが放射状に膨張し
て、ステムの囲りに液体漏れ止めシールを構成す
る。

弁のステムは、手動式、機械式、及び、自動式
の種々のアクチユエータで作動させることが可能
であるが、図の例には、ハンドル部材５４が示さ
れている。このハンドルは、ナツト５６でステム
部材３０に取外し可能に固定されている。ナツト
５６は、ハンドルをパツキンナツト５２の頂部に
クランプする。共同フラツト５８は、ステムの外
側に効果的に形成され、ハンドル開口部の中のフ
ラツト（図示せず）と共同して、ハンドルをステ
ム上で正しく位置決めする。しかし、ハンドルの
位置、及び、玉部材Ｃの位置は、ハンドル５４に
付属している垂下停止部材６２，６４により限定
される。これらの停止部材は、弁胴中央部１２上
の適切な面と係合し、全開位置及び全閉位置で弁
を固定停止させる。

さらに第１図に於て、本発明に用いられる玉弁
座の構造には、玉部材Ｃの両側に配置された一対
の弁座リング組立体Ｂが含まれている。図に示す
通り、弁座リング組立体は、弁胴中央部の通路２
０の向い合う両端に隣接する玉の両側に配置さ
れ、クランプにより保持されている。弁座リング
組立体は、玉部材の回転軸の相対する両側に対
し、ほゞ等距離に位置し、中央開口部６６，６８
を有する。弁座リング組立体を正しい位置に保持
する手段は他にも沢山有るが、ここでは、各々、
端フイツテイング１４，１６の端面７４，７６に
より限定される肩７０，７２によつて位置を保持
されている。弁座リング組立体の動きの内限は一
対の肩即ち段部７８，８０により限定される。肩
７８，８０は、弁胴の通路２０の中へ延びる座ぐ
りの内部端壁により形成される。

さらに、弁胴中央部１２と端フイツテイング１
４，１６の間は、封止リング８２，８４によりシ
ールされている。封止リング８２，８４は、それ
ぞれ、第二のカウンタボア８６，８８の中に収容
される。各封止リングは、関連する弁座リング組
立体Ｂの一部の外周の囲りに配置される。封止リ
ングは、好ましくは、発泡炭質材料及び金網複合
材料、等の変形可能で弾性を有し、耐熱性、熱安
定性を有する材料で構成し、従来型の熱可塑性プ
ラスチツクのＯリングシールが火災等の高温に晒
された時に生じがちであつた昇華及び炭化の問題
を回避する。好ましい構造としては、グラホイル
（Union Corbide Corporationの登録商標）が変
形可能な耐熱材料として用いるに適している。ア
スベスト又はセラミツク材等他の材料も用いても
良い。弁胴中央部１２及び対面する端フイツテイ
ング１４，１６は、火災中及び火災後に、加熱、
及び冷却されて、膨張、及び収縮する。封止リン
グ８２，８４は、この間ずつと、弁胴中央部と端
フイツテイングの間を十分に封止し続ける。

さて、これまで好ましい弁の構造を参照し
つゝ、玉弁Ａの構造上の詳細を説明してきたが、
これらに変更を加えて特定のニーズ即ち要求に適
合させることが可能であることは、容易に理解さ
れよう。こうした変更は、以下に説明する本発明
の全般的意図又は範囲に何ら影響を与えるもので
ないと考える。

以下に、第２図乃至第６図、及び、第９図を参
照しつつ、本発明の好ましい実施例で構成される
弁座組立体Ｂの詳細を説明する。第２図は、弁組
立前の、端フイツテイング１４に隣接して配置さ
れる下流の弁座組立体の断面図である。玉部材Ｃ
は、弁座組立体の構造を解り易く図解する為、削
除してある。第３図は、第２図の弁座組立体を弁
に取付け、弁が閉鎖位置にあり、高圧の液体シス
テム圧の影響下にある所を示す図である。第４
図、第５図、第６図は、弁を火災下に置いた時の
弁座組立体Ｂの様子を段階を追つて示す図であ
る。第４図は、一次ソフトプラスチツク弁座リン
グが溶け出し、弁口を通つて突出した所を示す。
第５図は、玉が二次弁座と接触した後の弁の様子
を示す。第６図は、一次ソフトプラスチツク弁座
リングが完全に破壊され、弁胴からすつかり出て
しまつたか又は蒸発してしまつた所を示す。第９
図は、弁の片側のみが火災又は輻射熱に晒され、
弁座組立体Ｂが部分的に破壊された所を示す図で
ある。第９図の線３−３，４−４，５−５は、そ
れぞれ、第３図、第４図、第５図、及び、第６図
に示される弁座組立体Ｂの断面図に対応する。

特に第２図及び第３図に於て、便座組立体Ｂ
は、好ましくは、３つの部分、即ち、強化又は支
持リング１００と、ソフトプラスチツク製の便座
リングで構成される一次弁座部材と、変形可能で
非熱流性の弁座リングから成る二次弁座部材１０
４とで構成される。第２図及び第３図には、片方
の弁座組立体の一部のみが示されているが、他方
の弁座組立体も、特に言及しない限り、これと同
一の構造を有することが理解されよう。強化リン
グ１００は、中央に開口部を含む環状の形態を成
し、スチール又は他の適切な金属の如き硬質材料
で構成される。リング１００の円周方向に連続す
る第一の表面即ち端面１０６は、端フイツテイン
グ１４の該当する肩７０に面している。第二の連
続面１０８は、弁胴中央部の通路２０のカウンタ
ボアの端壁即ちステツプ７８に面し、強化リング
の前進限界点即ちホームポジシヨンを確立する。
第三の連続面１１０は、通常、玉部材に面してい
るが、玉部材との接触又は干渉を避け、強化リン
グの第三連続面１１０と玉部材の間で該当する一
次弁座リング１０２がゆるんだり、変位したりす
るのを防ぐ為、玉部材との間に間隔を保つ如き寸
法に構成される。リング１００の外周又は、周辺
面１１２は、通路２０の側壁に密接して配置され
る。外面１１２及び第三連続面１０８には、弁の
寸法要求に応じて、肩７８と係合する形状及び寸
法のフランジ即ちステツプを設け、支持リング１
００を部分的に通路２０の内部に軸方向に延長さ
せることも可能である。しかし、機械加工の工程
の増加を避ける為、図に示した実施例では、この
種の追加フランジは割愛してある。

さらに第２図及び第３図では、一次弁座部材１
０２も中央に開口部を有する環状、即ち、リング
様の部材で構成されている。この開口部は、強化
リング１００の中央開口部よりも寸法が小さい。
一次弁座部材は、好ましくは、ソフトプラスチツ
ク製の弁座リングで構成し、強化リング１００に
向つて、又、強化リング１００から離れる方向に
向つて撓む如く配置される。弁座リング１０２
は、玉部材に対して、スプリング様の機械的弾力
を加える如く配置される。第一の面１２０は、通
常、端フイツテイング１４の該当する肩７０に面
する。弁座リングの第二の面１２２は、強化リン
グ１００に面して支持係合し、強化リングの第一
の面１０６を支持する。弁座リングの第三の面即
ち玉との係合面１２４は、通常、玉部材Ｃに面
し、玉部材Ｃと封止係合する。フランジ即ちリツ
プ１２６が、外周面１２８に於て、弁座リングの
第一の面１２０の軸方向外側に向つて延びる。リ
ツプ１２６は、好ましくは、弁座リングを囲んで
連続し、リツプの放射状の内面が第二弁座部材１
０４の外径に概ね相当する如く位置を定める。フ
ランジ即ちリツプ１２６はさらに、半径方向の外
端部分を面取りし、図に示す様に、第二弁座部材
の半径方向の外端部の上に、やゝ覆いかぶさる如
く構成される。この構造は、必ずしも不可欠とは
言えないが、一次弁座部材と二次弁座部材をまと
めて一つの副組立体として維持できる利点を有す
る。好ましくは、弁座リング１０２は、テフロ
ン、ポリエチレン、等の弾性ソフトプラスチツク
材料で構成される。しかし、リング１０２の構成
材料は、上記の他にも、アセタール樹脂、等、他
の種類の材料でも良く、さらに、軟質の金属やセ
ラミツク材料を用いることもできる。従つて、材
料は、弁の平常動作条件をも勘案して選択され
る。

一次弁座リング１０２は、せきリング１３０を
有する。好ましくは、せきリング１３０は、弁座
リング１０２に設けられた環状のアンダーカツト
即ち溝１３２の中に収容され、弁の液流通路２０
から隔絶される。好ましくは、せきリング１３０
は、該当の二次弁座部材１０４と玉部材Ｃの間の
弁座リング１０２のほゞ中央に放射状に配置され
る。この位置に配置すると、せきリング１３０は
磨耗や破損の恐れが無く、従つて、平常運転中、
軟質一次弁座部材に悪影響を及ぼす心配も無い。
せきリングは、熱安定性で、非熱流性の材料で構
成する。好ましくは、封止リング８２，８４と同
様、グラホイルと金網材で構成するが、グラホイ
ルのみ、金網のみで構成しても良く、又、セラミ
ツクや金属を用いることもできる。

二次弁座部材１０４は、中央に直円錐状デイス
クスプリング１３４を有する副組立体で構成され
る。該デイスクスプリング１３４は、該当の肩７
０に面する第一環状表シート１３６と、一次弁座
組立体１０２に面する第二環状表シート１３８の
間にはさまれる。表シート１３６，１３８は、好
ましくは、グラホイルで構成され、通常はデイス
クスプリング１３４と同範囲に設けられるが、本
発明の範囲内に於て、該表シート１３６，１３８
をデイスクスプリングの一部のみに設けることも
可能である。この場合は、例えば、第一表シート
１３６をデイスクスプリング１３４の外径近傍の
一部のみに広げ、第二表シート１３８をデイスク
スプリング１３４の内径近傍の一部のみに広げ
る。この実施例は、大型の玉弁では、特に経済的
に利点が大きい。

支持肩７０の表面７４にローレツト目や溝を刻
んで、デイスクスプリングの表シート１３６の掴
みを良好にすることも効果が大きい。こうした掴
み面の改良は、火災時に表シート及びデイスクス
プリングの滑り、流出、突出を防ぐ。グラホイル
は高温で幾分流動化する可能性がある。ローレツ
ト目や溝を刻んだ面は、流動化を抑え、液体の漏
れを防ぐシール効果を高める。

二次弁座部材１０４の外端部の直径は、弁座リ
ングの軸方向フランジ１２６の内壁と、弁座リン
グの第一の面１２０によつて限定される円筒状の
キヤビテイの中に、該部材１０４が収容可能な寸
法とする。二次弁座部材の内径は、弁座リング１
０２の中央開口部１１８の直径よりやゝ大きくし
て、平常運転中に、二次弁座部材が玉部材やシス
テムと事実上接触しない構造とし、接触による磨
耗や破損を防ぐ。

デイスクスプリング１３４は、部分的に撓んで
も、弁座リング１０２を玉部材に圧着させるに足
るばね力を保有するものを選択する。又、該スプ
リングは、平常動作条件下では、玉の移動や、弁
座リングの第三の面１２４との係合を助ける為、
撓んで平板化できるものでなければならない。第
３図では、一次弁座リング１０２が、玉部材Ｃ、
支持リング１００、弁胴１２、及び、端フイツテ
イング肩７０の間に密封されて、液漏れシールを
構成している。平常動作条件下では、二次弁座部
材１０４は主としてバイアスをかける働きをし、
一次弁座リング１０２を包含しており、二次封止
機能は遂行されない。

第１図、第２図、及び、第３図では、弁の組立
ての際、各弁座組立体Ｂは、弁座リングの玉との
係合面１２４と玉部材Ｃが係合した時に、これに
反応して各一次弁座リング１０２が、他方のリン
グから離れる方向に、二次弁座部材１０４にもた
れかゝるように、通常その外周を中心として、わ
ずかに回転しつつ曲がる如き位置に移動される。
この動作により、該当のデイスクスプリング１３
４は、わずかに圧縮されて平板化する。玉部材の
位置決めと共に、スプリングが撓むことで、シス
テム圧が低くても玉との係合面１２４に於ける二
つの弁座リングと玉の間の封止力が確かなものと
なる。玉Ｃの第二の排気オリフイス即ち開口部１
７は、弁が閉鎖位置にある時に弁の導入口に面す
る如く設けられ、導入口の弁座が封止するのを妨
げる。弁の中央部の液体が、加熱又は気化して膨
張しても、該排気オリフイス１７を通つて解放さ
れるので、弁の内圧が高まることはない。

さて以下に、第４図、第５図、第６図、第８
図、及び、第９図を参照しつつ、火災による一次
弁座破壊時の、上述の好ましい実施例の動作につ
いて説明する。

第４図は、ソフトプラスチツク製の弁座リング
１０２が加熱されてより流動化し、次いで、弁内
部の液圧により一次弁座部材１０４の中央開口部
６６から流れ出た、又は、突出した所を示す。弁
座リング１０２が軟化すると、二次弁座部材１０
４のデイスクスプリング１３４がゆがんで、玉部
材Ｃ及び肩７０の端面７４との液体シールを維持
する。

第５図では、玉部材Ｃは、弁Ａの中で軸方向下
流に移動し、二次弁座部材１０４を圧縮し、せき
リング１３０に接している。デイスクスプリング
１３４と弁座リング１０２にはさまれた第二の表
シート１３８は、半径方向の最も内側の位置で玉
部材Ｃに接触して液体封止機能を果している。第
二の表シート１３８は、好ましくはグラホイル等
の耐熱性変形可能材料で構成されるので、該シー
トは玉部材Ｃの係合面の形状に適合する如く変形
して封止機能を果し、然して、金属対金属式の二
次シールを内蔵する従来の防火玉弁の問題点を払
拭する。同様に、二次弁座部材１０４の第一の表
シート１３６も半径方向外端部及び肩の端壁部７
４に於て、支持肩７０と係合し液体封止を行う。
シート１３６は変形可能特性を有する為、表面７
４とデイスクスプリング１３４の半径方向外端部
の不規則的な形状にも良く適合して封止を行うこ
とができる。

デイスクスプリング１３４は、円周方向に弾性
である為、玉部材Ｃと金属対金属式封止を構成す
ることも可能である。この構造によれば、玉部材
を完全な球となし得ない点、及び、球部材と二次
弁座部材を嵌め合い式に重ねられない点に起因す
る諸問題を克服することができる。従つて、二次
弁座部材１０４は、第一及び第二の表シート１３
６，１３８を含まない構造とすることも、本発明
の範囲内で可能である。

二次弁座部材のデイスクスプリング１３４は、
円周方向の弾性と同様軸方向の弾性も有するの
で、弁座リング１０２が軟化すると、二次弁座部
材は変形して、球部材Ｃと肩７０の端面７４の間
の液体封止を維持する。円周方向の弾性とは、他
のセグメントよりも一セグメント程度よけいに軸
方向に変形できる二次弁座部材の能力を意味す
る。

球部材Ｃは完全な球ではなく、デイスクスプリ
ング１３４の中央開口部６６も完全な円形ではな
いので、玉とスプリングは、二三の高い地点に於
て接触するにすぎない。デイスクスプリング１３
４は円周方向に弾性であるので、該高地点に於て
スプリング１３４は変形し、玉とデイスクスプリ
ング１３４の半径方向内端を、あたかも連続的接
触を保つ如くに密着させる。同様に、デイスクス
プリング１３４の半径方向外端も二・三の高地点
に於て端面７４と接触するにすぎないが、デイス
クスプリング１３４が円周方向に弾性である為、
スプリング１３４はその円周の周辺で可変量だけ
変形し、然してデイスクスプリング１３４の半径
方向外端と肩７０の端面７４の間に、実質的な連
続接触線を形成する。従つて、デイスクスプリン
グ１３４の円周方向の弾性は、デイスクスプリン
グ１３４の内端及び外端に於ける円形形状の不完
全性、玉部材Ｃの球形の不完全性、及び、肩７０
の端面７４の平坦さの不完全性を補正する。

せきリング１３０は、玉部材Ｃと二次弁座部材
１０４の間のプラスチツク製弁座１０２が軟化し
て弁口へ過度に突出するのを防ぐ為の“せき”即
ちダムの役割を果たす。実際には、火災は防火弁
の表面全体をむらなく加熱するとは限らない。特
に弁の近傍から火災が発生した場合には、弁の片
側のみが加熱され、反対側は可熱されないという
ケースも起り得る。従つて、火災中に、他の部分
が軟化しないうちに、プラスチツク弁座リング１
０２の円形の周辺の第一の部分のみが軟化するこ
とも十分考えられる。せきリング１３０が無い場
合、該第一の部分は、システムの圧力を受けて弁
口から過度に突出し、玉部材Ｃを軸方向に、又
は、弁口に至る通路に垂直に側方に変位させる。
この結果、玉部材Ｃは軟化したプラスチツクの中
を下流に移動して二次弁座部材と接触するので、
玉は一方の側面から離れすぎ、二次弁座部材１０
４との接触にむらができ、大きなギヤツプ及び漏
洩路を形成してしまい、この漏洩路を通つて溶け
たプラスチツク及びシステム内の液体が流出す
る。この種の漏洩路及びギヤツプは、通常、半径
方向のシヤフトのベクトル方向から90゜度の位置
に発生することが認められている。半径方向シヤ
フトのベクトルと180度を成す地点は、残りの一
次プラスチツク弁座１０２の接触により液体封止
を維持している。システムの液体が噴出すると、
プラスチツク弁座１０２は冷却され、それ以上溶
解しない。しかし、このように大規模な洩れが発
生すると、その後耐火弁が如何に火災で熱せられ
ようと、大規模な漏れはそのまま続く。

第８図には、弁座の部分的破壊に伴う付加的メ
カニズムが示される。同図の弁座組立体はせきリ
ングを有さない。該弁座組立体が火災に晒される
と、部分１４１のみが弁口の中に突出する。この
装置、玉部材が二次弁座部材１０４と接触できな
い為、大きな漏洩路１４３が形成される。一次の
プラスチツク製弁座リング１０２の残り部分は、
玉部材Ｃが半径方向又は軸方向に移動して突出部
分に入るのを妨げる。噴出した漏洩液が一次プラ
スチツク製弁座リングを冷却し、火災の程度に係
わらず、さらに破壊又は突出するのを防ぐ。

第５図では、一次プラスチツクリングの軟化が
弁座の周辺のどこで起こつても、せきリング１３
０が軟化及び溶融プラスチツクの流れをせき止め
る。せきリング１３０は弁座リング１０２の中
に、狭い環状の部分１４４だけが弁口に突出する
如く配置される。弁座リング１０２の主要部分１
４６は、せきリング１３０によつて、突出して行
くプラスチツクの流れから隔絶される。突出可能
な比較的小さな部分１４４は、突出によりほとん
ど空になり、この中へは、次に玉部材が進入して
来るので、漏洩路は形成されない。せきリング１
３０を弁座リング１０２の中に、玉部材Ｃが二次
弁座部材１０４と接触すると同時に、せきリング
１３０とも接触する如く配置しても良い。この構
造によれば、せきリング１３０は、一次弁座部材
１０２破壊後の二次シールとしての役目も果たす
ことになる。

第６図では、一次弁座部材１０２は、ソフトプ
ラスチツクの弁座リングが弁口からすつかり昇華
又は蒸発してしまう程完全に破壊されている。し
かし、玉部材Ｃが第二表シート１３８の半径方向
の内端部（この部分は玉部材表面に合わせて変形
する）と接触を保つているので、玉部材Ｃと二次
弁座部材１０４の間には液体封止が保たれてい
る。第一表シート１３６も同様に肩の端壁７４と
係合して、二次弁座部材１０４と肩７０間の液体
封止を保つている。さらに、せきリング１３０の
寸法を、一次弁座部材が破壊され、玉がこれに伴
つて下流に移動してきた時に、玉部材と係合可能
な寸法とすれば、利点が大きい。該係合は、液体
封止のシール箇所をさらに増加させる。

第９図の線６−６では、一次弁座部材破壊後に
玉がせきリング１３０と接触し、又、二次弁座部
材とも接触して液体封止（第６図参照）を保つて
いるのが判る。線５−５では、一次弁座部材の主
要部分は、せきリング１３０により突出を妨げら
れて、第８図に示される如き漏洩路の形成が回避
される。

さて、これまで本発明の好ましい実施例、及
び、これに代る幾つかの実施例を参照しつゝ本発
明を説明してきたが、本発明にはこの他にも様々
な変更及び修正が可能であることは明白である。
これらの変更及び修正は、添付の特許請求範囲に
包含される限り、全て本発明に包含されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい実施例を内蔵した
玉弁の縦断面図である。第２図は、第１図の下流
の弁座組立体の一部の拡大断面図である。弁組立
直前の状態を示し、図面簡略化の為玉部材は削除
してある。第３図も、第１図の下流の弁座組立体
の一部の拡大断面図である。液体システムの圧力
増加の影響下で、閉鎖位置にある弁が示される。
第４図は、第３図と同様の断面図である。火災に
よる高熱を受け、軟質プラスチツク製の弁座リン
グが弁口を通つて外へ流れ始めた所が示される。
第５図は、第４図と同様の断面図であり、玉が二
次弁座と接触している所が示される。第６図は、
第４図及び第５図と同様の断面図であり、軟質プ
ラスチツク製の弁座が完全に破壊された所が示さ
れる。第７図は、第１図の線７−７に於ける実質
的平面図である。弁胴の一部を破断図として、ボ
ルトの配置構成の改良を示す。第８図は、せきリ
ングを有しない弁座組立体が火災により部分的に
破壊されたところを示す拡大透視図である。な
お、図面の簡略化のため、弁座組立体は弁胴から
取外した状態で示されている。第９図は、第１図
の弁座組立体が火災により部分的に破壊されたと
たろを示す拡大透視図である。なお、図面の簡略
化のため、弁座組立体は弁胴から取外した状態で
示されている。 参照符号、Ａ……玉弁、Ｂ……弁座組立体、Ｃ
……玉部材、１０……弁胴、１４，１６……端フ
イツテイング、１５，１７……玉部材の開口部、
２０……弁胴の開口部、２２……タイボルト、７
０……肩、１００……強化リング、１０２……一
次弁座部材、１０４……二次弁座部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央通路を有する弁胴と、 内部を貫通する液流開口部を有し、該通路の中
   に位置し、弁の開放及び閉鎖位置間で選択的に回
   転して弁を通過する液流を制御する玉部材と、 前記通路の中に、前記玉部材をはさんで通路の
   円周方向に配置される一対の半径方向内側に延び
   る肩と、 前記通路の中に、前記玉部材をはさんで配置さ
   れ、各々が内部端壁を有する一対の半径方向内側
   に延びる座ぐりと、 前記通路の中に、前記玉部材をはさんで軸方向
   に位置し、前記玉部材と液体封止係合する為に設
   けられた一対の複合弁座組立体とで構成される耐
   火玉弁であつて、 前記一対の弁座組立体の各々が、 中央開口部を有し、前記座ぐりの内部端壁の関
   連する一方に隣接する強化リングと、 前記強化リングに隣接して配置され、中央開口
   部と、前記玉部材と封止係合する為の前記玉部材
   に面する玉係合面とを有する弾性的に撓むように
   なつた軟質の一次弁座リングと、 中央開口部を有し、前記一次弁座リングと前記
   肩の関連する一方との間に挿入され、応力を受け
   ない状態では概して截頭円錐形状を成すデイスク
   スプリングと、発泡炭質材料で構成され、前記デ
   イスクスプリングの一面に配置された少なくとも
   １枚の環状のシートとを含む二次弁座部材、とを
   含み、該二次弁座部材は、前記一次弁座リングに
   よつて前記玉部材から間隔をへだてて配置され、
   発泡炭質材料でできた前記環状シートは、この環
   状シートが平常運転時に摩耗の危険にさらされな
   いようにするため関連した一次弁座リングの開口
   から十分隔絶されて配置されており、 前記弁が高温にさらされたとき前記一次弁座リ
   ングが突出しないようにし、前記一次弁座リング
   が破壊されたときに前記玉部材の移動を制限する
   ため複合弁座組立体の少なくとも一方に配置され
   た熱的に安定した非熱流動性材料でできたせきリ
   ング手段を含み、該せきリング手段は、前記中央
   開口から半径方向外方に間隔をへだてた位置にお
   いて前記関連した一次弁座リングに設けた凹部に
   配置され、かつ前記関連した二次弁座部材と係合
   する面を有し、前記せきリング手段は、前記関連
   した一次弁座リングにおいて円周方向に延びる面
   を有し、この円周方向に延びる面は、前記一次弁
   座リングが破壊されたとき前記二次弁座部材と前
   記玉部材とが互いに封止係合できる程度に玉部材
   の移動を制限するため、弁座リングの玉係合面の
   部分的な破壊が起こつたとき、前記玉部材が前記
   二次弁座部材の対応する部分と係合するのとほぼ
   同時に前記せきリング手段の前記円周方向に延び
   る面の少なくとも一部が前記玉部材に係合するよ
   うな前記二次弁座部材と前記玉部材との相対位置
   にあることを特徴とする耐火玉弁。 ２ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於て、
   玉部材及び一対の弁座組立体の寸法を、組立時
   に、各組立体の一次弁座リング及び二次弁座部材
   が撓んで、一次弁座リングを該玉部材に向つて押
   し進め該玉部材と封止係合する如き寸法に定めた
   ことを特徴とする耐火玉弁。 ３ 特許請求範囲第２項記載の耐火玉弁に於て、
   前記環状シートが、前記デイスクスプリングの両
   側の面に配置され、半径方向にデイスクスプリン
   グと同範囲に亘つて延びる第一及び第二のシート
   で構成されることを特徴とする耐火玉弁。 ４ 特許請求範囲第３項記載の耐火玉弁に於て、
   前記第一のシートが該肩の関連する一方と接触し
   て液体封止係合することを特徴とする耐火玉弁。 ５ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於て、
   前記一対の半径方向側に延びる肩が、二次弁座部
   材と係合するローレツト目入りの面を有すること
   を特徴とする耐火玉弁。 ６ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於て、
   前記一対の半径方向内側に延びる肩が、前記弁胴
   内に収容された複数の締結具部材で前記弁胴に固
   定されることを特徴とする耐火玉弁。 ７ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於て、
   前記玉部材がさらに、前記耐火玉弁が高熱に晒な
   されて液体が加熱され、気化することに帰因する
   前記弁胴内の圧力の増加を解放する為の手段を有
   することを特徴とする耐火玉弁。 ８ 特許請求範囲第７項記載の耐火玉弁に於て、
   前記解放手段が、前記液流開口部と垂直に配置さ
   れ、前記耐火玉弁が閉鎖位置にある時に前記耐火
   玉弁の液体導入開口部に面する如く配置された排
   気オリフイスで構成されることを特徴とする耐火
   玉弁。 ９ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於て、
   耐火玉弁の平常運転中に該せきリングが摩擦する
   のを防ぐ為、前記該せきリングは、一方の弁座組
   立体の中で、関連する一次弁座リングの中央開口
   部から十分隔絶した位置に設けられており、前記
   弁座リングの少なくとも一部は、前記せきリング
   と前記玉部材との間に配置されていることを特徴
   とする耐火玉弁。 １０ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於
   て、発泡炭質材料から成る該少くとも一枚の環状
   シートが、前記弁座リングと前記デイスクスプリ
   ングとの間に挿入されていることを特徴とする耐
   火玉弁。 １１ 特許請求範囲第１項記載の耐火玉弁に於
   て、発泡炭質材料から成る前記環状シートが、前
   記デイスクスプリングと前記一対の半径方向内側
   に延びる肩の関連する一方との間に挿入されてい
   ることを特徴とする耐火玉弁。