JPH0633829B2 - 弁組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般的には弁に係り、更に詳細には高圧の処
理媒体の影響下にて締結要素が破損する虞れを実質的に
低減すべく、引張り応力を受けない締結要素にて取外し
可能な弁カバーが弁本体に固定された弁組立体に係る。
本願に於ては、本発明は弁本体に設けられた近接孔をシ
ール式に閉ざすべく圧縮状態に維持されたねじ式締結要
素により近接孔に取外し可能に固定された弁カバーを有
する弁組立体について開示される。

発明の背景 典型的な弁は内部に可動の弁部材が配置された弁本体含
んでいる。可動の弁部材は弁本体の入口と出口との間に
延在する流体流路内を流れる流体の流量を選択的に制御
すべく流路内に配置されている。弁部材の運動は手動式
のものであろうと自動式のものであろうと弁本体の外部
に配置された駆動機構に弁部材を接続する駆動軸によっ
て行われる。駆動軸は一般に弁部材と共に運動し得るよ
う弁部材に対し剛固に固定されている。

可動の弁部材を弁本体内に組付けること及びその後の保
守を行い得るよう、弁本体は一般に取外し可能な弁カバ
ーにより閉ざされる近接孔を有している。駆動軸は通常
弁カバーに設けられた孔を貫通して延在している。弁カ
バーを弁本体に対し取外し可能に固定するために締結要
素、最も一般的にはボルトやねじの如きねじ式の締結要
素が使用される。例えばねじは弁カバーを弁本体に取外
し可能に固定すべき、ねじが弁カバー貫通して延在し弁
本体に設けられたねじ孔に受入れられる構造に於て一般
に使用されている。弁カバーを弁本体に固定する他の一
般的な構造に於ては、弁カバー及び弁本体のフランジに
設けられた互いに整合された孔を貫通して延在するボル
トが使用される。この場合ボルトはフランジの反対側に
配置されたナットにより取外し可能に保持される。

弁が加圧された処理媒体系に使用される場合には、弁の
内部はその弁を経て流れる処理媒体の圧力に曝される。
処理媒体の圧力は弁カバーを弁本体より引離そうとし、
これら二つの要素を接続する締結要素に引張り応力を及
ぼす。高圧の用途に於ては、処理媒体の圧力及び締結要
素に作用する引張り応力が非常に高い。標準的な工学的
プラクティスに於ては、締結要素が使用中に曝される引
張り応力よりも十分に高い引張り応力に耐えるに十分な
大きさ及び強度の締結要素が選定される。

しかし締結要素は高品質の検査基準が採用されている場
合にも検査漏れする材料欠陥を有していることがある。
かかる欠陥は例えば材料中の微細割れ形態をなしてお
り、締結要素の材料の強度を大きく低下させる。引張り
応力は材料を引離そうとし、微細割れを促進させるの
で、かかる欠陥を有する締結要素は引張り応力を受ける
と特に破損し易い。

不適切な設計や不十分な品質基準の問題に加えて、ボル
ト、ねじ、及びこれらと同様の他の締結要素に一般に使
用されている金属を含む多くの材料は、応力腐食割れと
して知られている現象を受ける。この現象のメカニズム
は十分には解っていないが、応力腐食割れは材料が特定
の元素に曝されることにより生じるものと思われる。例
えば塩素及び塩素化合物はある種のステンレス鋼材料を
腐食し、応力条件下に於ては材料を破損させる。硫化物
の如き他の元素も他の金属を腐食し、応力腐食割れが生
じる。小量の腐食性元素であっても応力腐食割れの現象
を発生させることがある。

高引張り応力下に於けるボルトやねじの如き高性能の材
料は特に応力腐食割れを受け易い。この問題は、多くの
腐食性元素が空気伝達や他の態様にて弁カバーの締結要
素と接触した状態になり、また高圧の処理流体が弁カバ
ーを弁本体に固定するボルト、ねじ、又は他の型式の締
結要素に大きい引張り応力を及ぼす化学処理プラントに
配置された高圧弁に於て特に顕著である。処理媒体の圧
力が締結要素の材料の引張り強度を上回ると、締結要素
は破損してしまう。この結果破損した弁の近傍にて作業
をしてい人が傷害を受けたり死亡したりすることがあ
る。更に悪いことには、視覚検査によっては応力腐食割
れを検出することができず、応力腐食割れを受けている
締結要素は破損の直前まで全く正常であるように見受け
られる。

発明の概要 本発明の主要な目的は、弁により制御される処理媒体の
圧力によって弁カバーが吹飛ばされる虞れを実質的に低
減する弁組立体を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、弁カバーを弁本体に接続す
る締結要素が使用上の破損を受け難い弁組立体を提供す
ることである。

本発明の更に他の一つの目的は、応力腐食割れに起因し
て生じる破損が生じ難い弁組立体を提供することであ
る。

本発明の更に他の一つの目的は、弁カバーを弁本体に固
定する締結要素が引張り応力を受けない弁組立体を提供
することである。

上述の目的及び他の目的を達成すべく、本発明によれ
ば、引張り応力を受けない締結要素にて弁カバーが弁本
体に固定された弁組立体が得られる。弁組立体は入口と
出口とを有し、それらの間に流体流路が延在する弁本体
を含んでいる。弁本体の流路内には弁部材が運動可能に
配置されており、該弁部材はその位置に応じて流路内を
流れる流体の流量を制御する。弁本体は弁部材の組付け
これに近接するための近接孔を有している。弁部材には
駆動軸が固定されている。この駆動軸は弁本体の外部に
配置され弁部材を弁本体内にて駆動する駆動要素と機械
的に接続されるよう構成されている。近接孔をカバーし
シールするカバー装置が弁本体に固定されている。カバ
ー装置は駆動軸のための孔を含んでいる。カバー装置を
弁本体に固定する締結要素が設けられている。また締結
要素に引張り応力を与えることなくカバー装置にて近接
孔をシール式に閉ざす手段が設けられている。

本発明の他の一つの局面によれば、締結要素の少なくと
も一つはねじ切りされており、弁本体に対するカバー装
置のシール圧を変化させるべく調節し得るようになって
いる。

本発明の更に他の一つの局面によれば、カバー装置は駆
動軸に沿って軸線方向に運動しないよう弁本体に固定さ
れたカバー部材を含んでいる。かくしてねじ切りされた
締結要素はカバー部材に螺合式に受入れられており、軸
線方向に調節し得るようになっている。

本発明の更に他の一つの局面によれば、カバー部材は弁
本体に取外し可能に固定されている。

本発明は更に他の一つの局面によれば、カバー装置は更
に第一のカラーを含んでいる。ねじ切りされた締結要素
の少なくとも一つは、カバー装置と弁本体との間のシー
ル圧を変化させるべく、第一のカラーと調節可能に圧縮
係合している。

本発明の更に他の一つの局面によれば、カバー装置は更
に駆動軸を受ける中央孔を有するダイヤフラムを含んで
いる。第二のカラーが設けられており、該第二のカラー
はダイヤフラムと駆動軸との間に圧縮シール力を与える
ようになっている。

本発明の更に他の一つの局面によれば、弁本体は近接孔
の周りに周縁方向に配置され外方へ延在する保持筒状部
を含んでいる。カバー部材はこの保持筒状部に固定され
ている。

本発明の更に他の一つの局面によれば、締結要素の一つ
はカバー部材と保持筒状部との間に延在するキー部材で
ある。

本発明の一つの詳細な実施例に於ては、キー部材は可撓
性を有する保持ワイヤを含んでいる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施例について
詳細に説明する。

好ましい実施例 添付の第１図に従来の弁として符号１０にて全体的に示
されテーパ状スリープを備えたプラグ型弁が図示されて
いる。弁１０は弁本体１２を含んでおり、該弁本体は内
部に延在する内部流体流路１４を有している。流路１４
は入口１６の出口１８（第１図に於ては一部隠れている
矢印にて示されている）とを流体的に連通接続してい
る。弁本体１２は入口１６の出口１８との間に近接孔２
０を有している。この近接孔２０は図に於てはテーパ状
プラグ２２として示された可動の弁部材に近接するため
の手段を与えており、プラグ２２は流路１４内を流れる
流体の流量を選択的に制御すべく弁本体１２内を運動す
るようになっている。プラグ２２は該プラグの回転に応
じて流路１４と選択的に連通され又は該連通状態より解
除される貫通通路２４を有している。流路１４内を流れ
る処理媒体に対して不活性のフッ素処理された炭化水素
又は他の材料の如きプラスチックにて形成されたスリー
プ２８が、プラグ２２と弁本体１２との間に介装されて
いる。貫通通路２４が弁本体内に延在する流路１４と連
通されている時には貫通通路２４を経て流体が流れるよ
う、図示のスリープ２８にはプラグ２２に対応して孔が
形成されている。

プラゲ２２の回転運動はプラグ２２に剛固に固定された
駆動軸３０により行われる。駆動軸３０は弁本体１２の
外部に配置された駆動機構（図示せず）と接続されるよ
う、弁カバー３４に設けられた孔３２を貫通して延在し
ている。図示の駆動軸３０の外端部は駆動機構との接続
を容易に行い得るよう設計された平端面３６を有してい
る。

従来技術の弁１０の近接孔２０は取外し可能な弁カバー
３８により閉ざされるようになっており、弁カバー３８
は複数個のボルト４０により弁本体１２に取外し可能に
固定されている。ボルト４０は角方向に隔置されたフラ
ンジ４２及び４４に設けられた整合された孔（図示せ
ず）を貫通して延在しており、フランジ４２及び４４は
それぞれ弁カバー３８及び弁本体１２より半径方向外方
へ突出延在している。或いはフランジ４４に設けられる
孔はボルト４０を螺合式に受入れるよう有底のねじ孔で
あってもよい。

当業者には理解され得る如く、流路１４内を流れる処理
媒体の流体圧は弁カバー３８を弁本体１２より分離させ
んとする。かかる流体圧によりボルト４０に引張り応力
が及ぼされ、従ってボルト４０は特に破断し易い、更
に、前述の如く、かかる高い引張り応力によりボルトは
特に応力腐食割れを受け易い。

従来技術の上述の問題は第２図に示された弁１００によ
り解消される。第２図に示された弁の構造には本発明の
原理が組込まれており、弁カバーの締結要素より引張り
応力が排除されている。図示の如く、弁１００は第１図
に示された従来技術の弁１０と同様であり、従って弁１
００の構成要素であって、第１図に示された構成要素に
対応する構成要素には第１図に示された符号に１００加
算された符号が付されている。

図示の弁１００は弁１０と同様、流路１１４内を流れる
流体の流量を制御すべく、内部流路１１４内に配置され
たテーパ状のプラグ１２２の形態をなす可動の弁部材を
含んでいる。かかる流体の流量制御は、プラグ１２２を
駆動軸１３０の軸線の周りに回転させることによって、
プラグ１２２に設けられた貫通通路１２４を流路１１４
と選択的に連通させ又は該連通状態により解除すること
により達成される。プラグ１２２の頂部は肩部１５０を
有しており、該肩部に対し駆動軸１３０が剛固に固定さ
れている。駆動軸１３０は近接孔１２０を貫通して弁本
体１１２の外部へ延在している。

第１図の弁とは異なり、第２図に示された本発明の弁の
好ましい実施例は、好ましくは円筒形の構造をなし近接
孔１２０の周縁部より外方へ延在する保持筒状部１５２
を含んである。図示の如く、保持筒状部１５２は駆動軸
１３０の周りに同心状に設けられている。

近接孔１２０を閉ざすべく、弁カバー１５４が保持筒状
部１５２内に嵌め込まれ且固定されている。弁カバー１
５４は取外し可能なプラグ１２２及び関連するシール要
素を取外し得るよう、保持筒状部内に取外し可能に固定
されることが好ましい。本発明の図示の好ましい実施例
に於ては、弁カバー１５４は後に説明するキー構造によ
り保持筒状部１５２の円筒状内周面に固定されている。
弁カバー１５４を保持筒状部１５２内に固定するために
如何なる手段が使用される場合にも、弁カバー１５４が
保持筒状部１５２より抜け出す方向へ軸線方向に運動し
ないよう保持されることが重要である。

本発明の図示の実施例に於ては、断面Ｖ形をなす楔状の
シールリング１５６（第３図に最もよく示されている）
がプラグの肩部１５０上に支持され、ダイヤフラム１５
８に形成された対応する断面逆Ｖ形の構内に受入れられ
ている。図示の好ましい実施例に於ては、シールリング
１５６及びタイヤフラム１５８は広範囲の処理媒体に対
し不活性であるフッ素処理された炭化水素又は他の材料
の如き或る程度の可撓性を有するプラスチックにて形成
されている。ダイヤフラム１５８はＶ形の溝を形成する
円筒状内壁１６０により郭定された中央孔を有してい
る。内壁１６０はプラグの肩部１５０に近接して駆動軸
１３０に圧縮式に係合している。

金属製ダイヤフラう１６２がプラスチック製ダイヤフラ
ム１５８上に配置されているダイヤフラム１６２の直径
はダイヤフラム１５８の直径よりも大きく、近接孔１２
０のためのシール要素が締付けられる場合に（その締付
けについては後に詳細に説明する）、プラスチック製ダ
イヤフラム１５８が損傷することを保護すべく、ダイヤ
フラム１６２は弁本体１１２のカウンタボア内に受入れ
られている。金属製ダイヤフラム１６２はプラスチック
製ダイヤフラム１５８の中央孔よりも大きい中央孔を有
しており、該中央孔は駆動軸１３０及びプラスチック製
ダイヤフラム１５８のＶ形溝を郭定する突起部を受入れ
ている。ダイヤフラム１５８及び１６２は共働して近接
孔を密封するシール手段として機能する。

傾斜した下面を有するスラストカラー１６４が、その傾
斜した下面がＶ形溝を郭定する突出部の外面と係合した
状態にて金属製ダイヤフラム１６２上に配置されてい
る。スラストカラー１６４はＶ形溝を郭定する突出部の
外面に対し均一なシール圧を与える作用をなし、このシ
ール圧はＶ形溝を郭定する突出部の内壁１６０と駆動軸
１３０との間にシール圧を与えるべくシールリング１５
６を経て伝達される。駆動軸１３０の周りシール圧を変
化させるべく、一連の調節ボルト１６６によりスラスト
がスラストカラー１６４に対し調節可能に与えられる。

前述の如く、弁カバーを弁本体に固定し、また近接孔の
周縁部の周りをシールする従来の構造は締結要素に引張
り応力を発生させる。これとは対照的に、本発明によれ
ば、圧縮状態に置かれ、従って引張り応力を受けること
のない締結要素を用いて弁カバーを固定することによ
り、上述の弁カバーの固定及びシールが達成される。第
３図に最も明瞭に示されている如く、弁カバー１５４は
該弁カバーの円筒状外周面及び保持筒状部の円筒状内周
面に形成された互いに対向する断面実質的に半円形の溝
により形成された保持溝内に挿入された保持ワイヤ１７
０により保持筒状部１５２内に固定されている。キー部
材として作用する保持ワイヤ１７０は弁カバー１５４が
軸線方向に移動することを阻止する。

金属製ダイヤフラム１６２と近接孔１２０の周縁部との
間にシール圧を与えるべく、ダイヤフラムカラー１７２
がスラストカラー１６４の周りに同心状に配置されてい
る。シール圧は互いに他に対し角方向に隔置され互いに
他に対し平行な関係にて弁カバーを貫通して延在する複
数個のねじ式の締結要素１７６によりダイヤフラムカラ
ー１７２に与えられる。締節要素１７６はそれが最初の
接触位置の越えてダイヤフラムカラー１７２へ向けて押
し進められると、保持ワイヤ１７０と共働して弁カバー
１５４を保持筒状部１５２内に固定し、また弁本体に対
し調節可能なシール力を与える。

本発明の広い局面にやれば、締結要素１７６及び保持ワ
イヤ１７０は圧縮状態にもたらされており、従って引張
り応力を受けない。前述の如く、これらの締結要素を圧
縮状態にもたらし、引張り応力を排除することにより、
これらの締結要素がその使用中に破損する虞れが低減さ
れ、また締結要素が応力腐食割れを受け易いことが低減
される。

弁カバー１５４は弁１００の保守及び修繕を行い得るよ
う取外し可能であることが好ましい。第４図に於て、弁
カバー１５４と保持筒状部１５２との間の溝内へ保持ワ
イヤ１７０を挿入するための一つの要領が図示されてい
る。保持筒状部１５２にはそれを貫通する孔１８０が設
けられており、保持ワイヤ１７０はこの孔１８０を経て
長手方向に押し進められる。保持ワイヤ１７０がかくし
て押し進められると、該保持ワイヤはそれを保持する溝
により形成された周縁方向の経路に沿って進行する。か
かる保持ワイヤの進行は、弁カバーの外周縁部に固定さ
れ保持ワイヤ保持溝内へ延在する停止ピン１８２により
制限される。保持ワイヤが挿入されると、孔１８０はプ
ラグ１８４によって閉ざされる。孔１８０及びプラグ１
８４は互いに螺合していることが好ましく、プラグ１８
４は容易に挿入され取外され得るようになっていること
が好ましい。以上の説明より、弁カバー１５４を弁本体
１１２より取外すためには、先ずプラグ１８４が取外さ
れ、しかる後保持ワイヤ１７０が引抜かれることが理解
されよう。

以上要するに、本発明の概念を採用することにより得ら
れる多数の利点が説明された。本発明の弁構造によれ
ば、引張り応力を受けることのない締結要素により弁カ
バーが弁本体に対し取外し可能に固定される。締結要素
に引張り応力が作用しないようにすることにより、弁が
その使用中に破損し難くなる。また締結要素に引張り応
力が作用しないようにすることにより、不適切な設計や
材料の欠陥に起因する破損が低減される。更に締結要素
により引張り応力を排除することにより、応力腐食割れ
に起因する破損の虞れが大きく低験される。引張り応力
を受けない締結要素を用いて弁カバーを固定することに
より、弁の締結要素に応力腐食割れを受け難い材料を選
定せざるを得なかった多くの設計技術者の心配が排除さ
れる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。例えば本発明
の原理はプラグ型の弁に限定されるものではない。また
弁カバーを弁本体に固定する他の型式の締結要素及び方
法が採用されてよい。上述の実施例は本発明の原理及び
その実際の適用を最も良好に説明し、これにより当業者
が本発明を特定の用途に適した種々の実施例にて、また
種々の修正を加えて本発明を最も良好に利用し得るよう
にするために選定されたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は弁本体と弁カバーとを接続する従来の方法を示
す従来の弁の一部を破断して示す斜視図である。 第２図は締結要素が引張り応力を受けない本発明の原理
が採用された弁を一部破断して示す第１図と同様の斜視
図である。 第３図は弁カバー及びシール組立体を示す第２図の弁の
拡大断面図である。 第４図は弁カバー及び弁カバーが駆動軸に沿って軸線方
向に運動しないよう弁カバーを固定する装着組立体を示
す第３図の線４−４に沿う断面図である。 １０……弁，１２……弁本体，１４……流路，１６……
入口，１８……出口，２０……近接孔，２２……プラグ
（弁部材），２４……貫通通路，２８……スリープ，３
０……駆動軸，３２……孔，３４……弁カバー，３６…
…平端面，３８……弁カバー，４０……ボルト，４２、
４４……フランジ，１００……弁，１１２……弁本体，
１１４……流路，１２０……近接孔、１２２……プラグ
（弁部材），１３０……駆動軸，１５２……保持筒状
部，１５４……弁カバー，１５６……シールリング，１
５８……ダイヤフラム，１６０……内壁，１６２……金
属製ダイヤフラム，１６４……スラストカラー，１６６
……ボルト，１７０……保持ワイヤ，１７２……ダイヤ
フラムカラー，１７６……締結要素，１８０……孔，１
８２……停止ビン，１８４……プラグ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口（１１６）と出口（１１８）と前記入
   口と前記出口との間に延在する流体流路（１１４）とを
   有する弁本体（１１２）と、 前記弁本体（１１２）に形成された近接孔（１２０）
   と、 前記近接孔（１２０）に挿入され、前記流路（１１４）
   内に運動可能に配置され、前記弁本体（１１２）に対す
   る相対的位置に応じて前記流路（１１４）内を流れる流
   体の流量を制御する弁部材（１２２）と、 前記弁部材（１２２）に固定され、前記弁本体（１１
   ２）内にて前記弁部材（１２２）を動かすべく前記弁本
   体（１１２）の外部に配置された駆動要素に機械的に接
   続される駆動軸（１３０）と、 前記近接孔（１２０）を囲繞して前記近接孔（１２０）
   の周辺より外方へ延在する保持部（１５２）と、 前記駆動軸（１３０）に嵌合し、前記近接孔を遮蔽すべ
   く前記保持部（１５２）内に装着された弁カバー（１５
   ４）と、 前記弁カバー（１５４）と前記弁本体（１１２）の間に
   設けられ、前記近接孔（１２）を密封するシール手段
   （１５８、１６２）と、 前記弁カバー（１５４）と前記シール手段（１５８、１
   ６２）との間に配設されたカラー（１６４、１７２）
   と、を含み、 前記保持部（１５２）の内周面及び前記弁カバー（１５
   ４）の外周面には溝が形成され、該溝には実質的に前記
   弁カバー（１５４）を囲繞する少なくとも一つの保持要
   素（１７０）が係合し、 前記弁カバー（１５４）には少なくとも一つのねじ付き
   固定要素（１６６、１７６）がねじ係合し、前記ねじ付
   き固定要素（１６６、１７６）は前記弁カバーを貫通し
   て前記カラー（１６４、１７２）を前記シール手段（１
   ５８，１６２）に対して調節可能に押圧し、かくして前
   記カラー（１６４、１７２）を介して前記シール手段
   （１５８、１６２）と前記弁本体（１１２）又は前記駆
   動軸（１３０）との間にシール圧が付与されると同時に
   前記固定要素（１６６、１７６）と前記保持要素（１７
   ０）とが加圧状態に保持されることを特徴とする弁組立
   体。