JPH07103342A

JPH07103342A - 流体流動管内のシール・リング装置および弁内にシール・リングを取り付ける方法

Info

Publication number: JPH07103342A
Application number: JP6181178A
Authority: JP
Inventors: Bernd Brueggestrath; ブリュークゲシュトラートベルントゥ
Original assignee: Adams GmbH and Co Armaturen KG
Current assignee: Adams GmbH and Co Armaturen KG
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1995-04-18
Also published as: CN1037629C; CN1101110A; US5357997A

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的大きな軸線方向力を発生してシール・
リングと係合し、ハウジングに対してシール・リングを
シールすることができ、ディスクが閉じたときに漏洩が
生じ得ないようにすることができ、パイプラインへの弁
の接続を妨げたり、ハウジングの弱体化を招いたりしな
いように半径方向寸法を制限することのできる弁ハウジ
ング用金属製シール・リング装置を提供すること。【構成】ディスク（１６）を有するディスク弁（２）
が金属製のシール・リング（２２）を有し、このシール
・リングはハウジング（４）の構成する軸線方向に向い
た面（３０）に対向して設置され、この軸線方向に向い
た面とハウジングの一端（１０）の間で拡大直径導管部
分の両端に位置する。３分割式のリテナ・リング（３
４）がシール・リングに対向して位置する主ボデー（３
６）と、この主ボデーから半径方向外方へ延び、ハウジ
ング（４）の溝（３２）にぴったりと嵌合するフランジ
（３８）とを包含し、このリテナ・リングは少なくとも
３つのリテナ・リング・セグメント（４０、４２、４
４）によって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体流動管内のシール
・リング装置および弁内にシール・リングを取り付ける
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】権利期間の満了した米国特許第3,442,48
8 号が、ハウジングを貫く軸線に対してほぼ平行である
開放位置と、ハウジングに対してほぼ横方向となる閉鎖
位置と、の間でディスクが回動できるディスク弁を開示
している。ディスクのピボット軸線はハウジングを通る
主軸線に対してオフセットしている。シール・リングは
ディスク上に装着され、ハウジングに対してシールを行
っている。

【０００３】本出願人の米国特許第4,281,817 号が、シ
ール・リングがハウジング内にあり、半径方向内方へ突
出する密封面を包含し、ディスクがその閉鎖位置にある
ときにこの密封面がディスクの周縁密封面と係合してそ
れと協働して流体漏れ防止シールを形成する同様の弁を
開示している。このような弁では、ハウジング内にシー
ル・リングを適切に装着するための設備が必要である。
代表的には、これにはハウジングを貫いて一端から軸線
方向に向いた面まで延びている流路の一部に環状の拡大
直径のくぼみの形成が必要である。シール・リングはそ
の密封面が半径方向内方に向くように軸線方向に向いた
面に対向して位置しており、また、リテナ・リングが拡
大直径導管部分内に配置しており、シール・リングの半
径方向外方へハウジング内へ突入しているねじボルトで
ハウジングへ固着されている。ボルトはリテナ・リング
をシール・リングに対して加圧し、シール・リングを軸
線方向に向いた面に対して加圧し、シール・リングをハ
ウジング内にしっかりと装着し、シール・リングを軸線
方向に向いた面と密着するように片寄せ、それらの間に
シールを形成する。こうして、ディスクが閉じ、流体圧
力が片側に付与されたときに、流体がハウジングを通っ
て漏れることがなく、リング界面をシールする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】先に述べたシール・リ
ング装置は、比較的低い圧力、低い温度あるいは据え付
け時に非腐蝕性流体またはアスベストがより高い温度を
受ける場合あるいは従来のエラストマー使用不可能とな
る多くの種類の腐蝕性流体にさらされる場合、エラスト
マーのような圧縮性材料で作られている限りには良く作
用する。しかしながら、健康に害があるという理由で、
アスベストベースの材料の使用はもはや許されない。そ
の代わりに、今や、遭遇する温度に耐えることができ、
弁を通して流れる流体による腐蝕に耐性があり、弁の閉
鎖部材、たとえば、ディスクと共にシールを形成するこ
とのできる金属製のシール・リングを使用することが指
定されている。

【０００５】金属製のシール・リングは弁の動作という
点では完全に満足できるものであるが、比較的圧縮性の
ある材料で作ったシール・リングに比べて、弁ハウジン
グとシール・リングの間の界面を通しての漏洩を防ぐの
はかなり難しくなる。金属製のシール・リング装置は、
シール・リングをハウジングの協働する軸線方向に向い
た面に対して押圧しなければならないかなり大きな力を
必要とし、また、たとえばアスベストのような圧縮性材
料で作ったシール・リングに比べて前記両部材間の接触
面積を比較的大きくしなければならない。

【０００６】従来技術によれば、この力は、密封圧力を
シール・リングへ伝えるに充分なほど強い適切なサイズ
のリテナ・リングを設けることによって発生する。ねじ
ボルトがリテナ・リングをハウジングへ固着し、必要な
圧力を発生する。これらのねじボルトはシール・リング
の最外方直径部の半径方向外方に置く必要がある。金属
製シール・リングはシールを形成し且つ作動中のシール
・リングへの損傷を防ぐために、ハウジング面とのより
広い接触面積を必要とするため、これらのねじボルトは
たとえばアスベスト製シール・リングに必要な場合より
もさらに半径方向外方に移動させられなければならな
い。しかしながら、ボルトが半径方向外方へ移動できる
範囲は弁を装着されるパイプラインと接続するためのハ
ウジングの各端にある標準フランジによって制限され
る。さらに、ハウジングの必要とされるねじ孔はフラン
ジを弱める傾向があり、これは高圧設備の場合には許容
できないか、あるいははっきりとした危険を招くおそれ
がある。

【０００７】したがって、必要な比較的大きな軸線方向
力を発生してシール・リングと係合し、ハウジングに対
してシール・リングをシールすることができ、その結
果、ディスクが閉じたときに漏洩が生じ得ないようにす
ることができると共に、パイプラインへの弁の接続を妨
げたり、許容できないほどのハウジングの弱体化を招い
たりしないように半径方向寸法を制限できる弁ハウジン
グ用金属製シール・リング装置が現在必要とされてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はハウジングにボ
ルト止めされたリテナ・リングを無くすことによって上
記のようなシール・リング装置を提供する。また、シー
ル・リングに必要な密封圧力を与えるねじボルト等を有
するリテナ・リングを設けることによってシール・リン
グはハウジングと密封接触させられる。このリテナ・リ
ングは、シール・リングとほぼ軸線方向に整合し、ボル
トを支持する主ボデーと、ハウジングの溝にぴったりと
嵌合する半径方向外方に突出するフランジを有する。し
たがってこの主ボデーに加えられた軸線方向作用力がフ
ランジを経てハウジングへ伝えられる。

【０００９】このようなリテナ・リングを溝内に装着す
るために、リテナ・リングは少なくとも３つのセグメン
トからなる。これらのセグメントのうち少なくとも１つ
のセグメントは、残りのセグメントの装着後に半径方向
外向きの方向にセグメントを他のセグメントを越えて移
動させることによって溝内に装着できるように形成され
ている。ひとたび装着されたならば、リテナ・リングの
主ボデーにあるねじボルトをシール・リングに対して締
め付けてシール・リングをハウジングの軸線方向に向い
た面としっかりと係合するように片寄せる。このことが
シール・リングをハウジングに対してしっかりと不動に
取り付け、シール・リングと軸線方向に向いた面との間
にシールを確立し、ディスクがその閉鎖位置にあるとき
に流体を漏らさないようにする。

【００１０】

【作用】したがって、大雑把に言って、本発明による弁
は、ハウジングの両端のうち一方の端から、そこから内
方に隔たった軸線方向に向いた面まで、延びる前記拡大
直径導管部分を構成する弁ハウジングを包含する。拡大
直径導管部分内で軸線方向に向いた面と隣接のハウジン
グとの間には内方に開いた周溝が設けてある。この溝と
軸線方向に向いた面との間のスペースにシール・リング
が配置される。リテナ・リングは少なくとも３つのセグ
メントからなり、各セグメントはシール・リングの基部
の上に位置するようにハウジングの拡大直径導管部分内
へ突出する主ボデーとフランジとを有する。フランジは
溝内へぴったりと嵌合し、軸線方向力をセグメントから
ハウジングへ伝えることができる。セグメントのうち少
なくとも１つのセグメントは平行な端を有し、これらの
端はリテナ・リングの隣接したセグメントの対応する平
行な端に対向して近接する。このセグメントは他のセグ
メントを装着した後に溝の内外へ半径方向に動かすこと
によって溝へ挿入したり、溝から引く抜いたりすること
ができる。

【００１１】各セグメントは軸線方向に向いたねじボル
トのような１つまたはそれ以上の力付与部材を包含し、
その一端にはハウジングの隣接端からアクセスすること
ができ、反対端は直接または中間スペーサ・リングを介
してシール・リングの基部に係合する。締め付け時に
は、ボルトは必要な力を発生し、シール・リングをしっ
かりと取り付け、それと対向するハウジング面との間に
シールを確立することができる。締め付けたボルトから
の反発力はリテナ・リング・セグメントのボデーとそれ
らのフランジを介してハウジングへ伝えられる。

【００１２】

【実施例】次に図面を参照して、ディスク弁２は第１端
１０から第２端（図示せず）まで延びる導管軸線８に沿
って流体流導管６を形成するハウジング４を包含する。
普通のハウジング・フランジ１２がハウジング第１端の
ところでハウジングから半径方向外方へ延びており、こ
れは弁をねじボルト（図示せず）でパイプライン等（図
示せず）に固着するためのボルト孔１４を包含する。導
管の内側には弁ディスク１６があり、この弁ディスクは
軸２０に回転可能に取り付けたブラケット１８を備えて
いる。ピボット軸の軸線は普通は導管軸線８からオフセ
ットしている。したがって、フランジの回動がディスク
へ加えられ、このディスクをハウジング軸線に対してほ
ぼ平行になる開放位置（図示せず）と、図１に示す閉鎖
位置と、の間で移動させる。

【００１３】金属製シール・リング２２（普通は複数の
環状の積層体２４からなる）がハウジングに取り付けて
あり、これは半径方向内向きの（普通はハウジング軸線
８に対して傾斜した）密封面２６を包含し、ディスクが
閉鎖位置にあるときにこの密封面はディスクの普通は円
錐形の周囲着座面２８と係合して漏洩防止シールを確立
する。ディスクを図１で見て時計方向へ回動させること
によって、シール・リングとディスクの着座面との間の
シールが壊れ、ディスクが導管軸線８に対してほぼ平行
となったときに、弁は完全に開いた状態になる。

【００１４】ハウジング導管６はハウジング第１端１０
から、この第１端１０から隔たりかつそれに対面する軸
線方向に向いた面３０まで、延びる拡大直径導管部分を
包含する。この軸線方向に向いた面から若干隔たってそ
れとハウジング第１端の間に半径方向内向きに開いた周
溝３２が設けてあり、この溝は、好ましい実施例では、
正方形あるい長方形の横断面を有する。リテナ・リング
３４は環状の主ボデー３６とそこから半径方向外方へ突
出するフランジ３８とによって構成されている。フラン
ジは、溝３２内へぴったりと嵌合するような寸法となっ
ている。すなわち、フランジを滑らせて挿入することに
よって溝内に着座できるような寸法となっている。しか
しながら、公差は充分にきつくなっており、フランジと
溝との間にはほとんど遊びがない。

【００１５】ハウジングの周溝へのリテナ・リングの装
着を可能とすべく、リテナ・リングは３つまたはそれ以
上のリング・セグメント４０、４２、４４からなり、各
セグメントは１８０度未満の円弧を描いて延びている。
リテナ・リングは、最初弁導管壁４６の内部にセグメン
トを設置し、その後セグメントを半径方向外方へ動か
し、最終的にそれらのフランジを溝３２内に着座させる
ことによって装着される。これには、リテナ・リングの
セグメントのうちの少なくとも１つのセグメント、たと
えば、第１セグメント４０の両端４８を互いに平行にす
る必要がある。隣接したセグメント４２、４４の対向し
た端５０は図２に示すように第１セグメントの縁に対し
て平行である。３つのリテナ・リング・セグメントを使
用する本発明の好ましい実施例では、セグメント４２、
４４の他の対向する端５２も互いに平行であり、好まし
くは、第１セグメント４０の端とも平行である。

【００１６】第１セグメント４０が溝３２との係合から
外れて偶発的に落下するのを防ぐために、たとえばセグ
メントを導管６の頂部に設置した場合、錠止ピン５４を
適当なサイズの孔に挿入する。この孔はリテナ・リング
・セグメントの対向した端の間の横方向ギャップ５６を
またいでいる。錠止ピンは単純な円筒ピンであってもよ
いし、ねじ付きのものであってもよい。その場合、セグ
メントの対応する孔にも螺合させる。錠止ピンはシール
・リング２２内へは延びておらず、挿入、取り出しのた
めにハウジング第１端１０から容易にアクセスすること
ができる。ひとたび装着したならば、ピンはリテナ・リ
ング・セグメント間の半径方向における相対運動を阻止
し、その結果、たとえば、導管の頂部に設置した第１セ
グメントが溝３２から重力で落下することがなくなる。

【００１７】さらに、リテナ・リング３４は少なくとも
１つ、普通はいくつかの軸線方向に向いたねじ孔５８を
包含し、これらのねじ孔はねじボルト６０を受け入れ
る。これらのねじボルトの端はシール・リング２２の基
部（密封面２６を構成するシール・リング部分の半径方
向外方にある）と衝合するか、あるいは、シール・リン
グのこの基部に重なる圧力リング６２と衝合する。ボル
ト６０を締め付けることによって、軸線方向力が発生
し、この力がシール・リングの積層体２４を互いに密着
させると共に、シール・リング全体をハウジング面３０
に押しつける。シール・リングの基部に充分な幅（半径
方向）を与えると共に適切な数のボルト６０をリテナ・
リングに設けることによって、充分な圧力がシール・リ
ングへ付与され、圧力リングと対向したハウジング面３
０との間にシール・リングをしっかりと保持し、シール
・リングをハウジングにしっかりと取り付けるばかりで
なく、シール・リングとハウジング面との間に、そし
て、個々のシール・リング積層体２４間にシールを付加
的に形成し、ディスク１６が閉ざされ、流体圧力がディ
スクの片側に加えられたときに生じるいかなる漏洩をも
防止できる。

【００１８】ボルト６０を締め付けることによって生じ
た反発力はボルトから主ボデー３４へ、そして、主ボデ
ー３４からリテナ・リングのフランジ３８を経てハウジ
ング４０へ伝えられる。フランジがハウジングの溝３２
内にぴったりと嵌合しているため、リテナ・リングのフ
ランジとハウジングの間にくさび作用が決して生じな
い。ねじボルト６０の偶発的なゆるみ（シール・リング
とハウジング面３０の間のシールを喪失させる可能性が
ある）を防ぐために、ボルトを固定ねじ６４で所定位置
に錠止すると良い。

【００１９】シール・リングの装着および、動作を以下
に説明する。弁ディスク１６を普通は最初に装着し、そ
れが開放位置にあるときにシール・リング２２を導管６
内で軸線方向に移動させ、最終的にハウジングの軸線方
向に向いた面３０と衝合させる。使用する場合には、圧
力リング６２をハウジング内へ軸線方向に挿入し、最終
的にそれを先に位置決めしていたシール・リングと衝合
させる。シール・リングと圧力リングの両方の心合わせ
を容易にするために、シール・リングおよび圧力リング
の外径は、それらと導管６の内径面との間にほとんど半
径方向の遊びがないように寸法決めする。その場合、両
リングは導管内へ軸線方向に滑らせながら挿入したり、
導管から軸線方向に滑らせながら引き抜いたりできるよ
うに着座する。

【００２０】次に、３つまたはそれ以上のリテナ・リン
グ・セグメント４０、４２、４４を装着するために、第
１セグメント４０を除いたすべてのセグメントを順次挿
入し、端４８を平行とする。最後に、第１セグメント４
０を半径方向に滑らせ、端を隣接のセグメントの対向し
た端５０に沿って平行にし、最終的に半径方向フランジ
を溝２３内に着座させる。次に、錠止ピン５４を装着し
てリテナ・リング・セグメントを所定位置に保持し、そ
の後、ねじボルト６０を締め付け、所望の軸線方向力を
シール・リングに加え、シール・リングとハウジング面
３０との間にシールを確保する。最後に、固定ねじ６４
をねじボルト５８に対して締め付けて装着を完了する。

【００２１】

【発明の効果】本発明のシール・リング装置は、リテナ
・リングおよびそれをハウジングへ固着する手段のため
に必要な半径方向スペースをかなり低減する。したがっ
て、このシール・リング装置はスペース問題を生じた
り、ハウジングを弱体化することもなしに半径の比較的
大きい金属製シール・リングを使用することができる。
ハウジングのフランジおよびフランジ受け溝は従来のシ
ール・リングでリテナ・リングをハウジングへ固着して
いたボルトの直径よりもそれほど（半径方向に）幅広く
ならない。これにより、シール・リングをハウジング内
に装着しなければならないディスク弁のような回動式閉
鎖部材を有する弁に理想的に適合することができる。

【００２２】リテナ・リングにおける圧力発生ボルトは
シール・リング最外方直径の内側にあり、したがって、
弁導管、ハウジング外面、取付けフランジ間の少ないス
ペースをふさぐことがない。比較的幅の狭い（半径方
向）フランジはほんの少しの付加的なスペースを占める
だけである。それ故、本発明による弁は高い圧力、温
度、腐蝕性流体の存在により金属製シール・リングを必
要とする弁として理想的である。しかも、このシール・
リング装置は比較的簡単で、安価であり、先に述べた問
題についての理想的な解決策となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弁の断片側断面図である。

【図２】図１に示す弁に用いられるシール・リング、リ
テナ・リングの側面図である。

【符号の説明】

２ディスク弁４ハウジング６流体流導管８導管軸線１０第１端１２フランジ１４ボルト孔１６弁ディスク１８ブラケット２０軸２２金属製シール・リング２４積層体２６密封面２８着座面３０軸線方向に向いた面３２溝３４リテナ・リング３６主ボデー３８フランジ４０セグメント４２セグメント４４セグメント５４錠止ピン５６横方向ギャップ６０ねじボルト６２圧力リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手軸線に沿って流路を構成する流体流
導管内に設け、この導管の１端に向かって軸線方向に向
いた表面を有するシール・リング装置であって、前記表
面と前記導管端との間で前記導管に設けた半径方向内向
きの溝と、前記流路内に突出し、軸線方向に向いた表面
に対向して設置した密封面を有するシール・リングと、
前記溝内に嵌合した半径方向のフランジおよび前記シー
ル・リングと前記導管の端との間でフランジの半径方向
内方にあるボデーを有するリテナ・リングであり、少な
くとも３つのセグメントからなり、少なくとも１つのセ
グメントが互いに平行な第１、第２の端を有し、少なく
とも１つのセグメントが他のセグメントのフランジが溝
内にあるときに他のセグメントに対して半径方向外方へ
移動し、この少なくとも１つのセグメントのフランジを
溝に挿入したり、溝から引き抜いたりすることができる
ようになっているリテナ・リングと、このリテナ・リン
グのボデーによって支持されており、前記シール・リン
グに対して軸線方向作用の圧力を加え、前記シール・リ
ングを前記導管に保持すると共に前記シール・リングを
前記導管の軸線方向に向いた表面に対してシールするこ
とができる手段とを包含することを特徴とするシール・
リング装置。
【請求項２】請求項１記載のシール・リング装置にお
いて、前記シール・リングが内向きの密封面を構成する
金属製シール・リングであることを特徴とするシール・
リング装置。
【請求項３】請求項２記載のシール・リング装置にお
いて、前記シール・リングが複数の積層を有することを
特徴とするシール・リング装置。
【請求項４】請求項１記載のシール・リング装置にお
いて、前記少なくとも１つのセグメントが隣接したシー
ル・リング・セグメントに相対的に半径方向に動くのを
阻止する錠止手段を包含することを特徴とするシール・
リング装置。
【請求項５】両端の間に軸線方向の流体流導管を構成
するハウジングであって、前記端のうちの一方から他方
の端へ延び出て、前記一方の端から隔たった軸線方向に
向いた面で終っている拡大直径導管部分を構成している
ハウジングと、導管内で前記ハウジングに取り付けてあ
り、導管に対してほぼ平行となる開放位置と導管に対し
て横方向となる閉鎖位置との間で回動できる弁ディスク
と、このディスクの着座面に密封係合できる内向きの密
封面を有し、前記軸線方向に向いた面に対向して位置す
るシール・リングと、このシール・リングと前記ハウジ
ング一端との間に位置しており、第１、第２、第３のセ
グメントからなり、それぞれのセグメントが両端を有
し、第１セグメントの両端が互いに平行であり、第１セ
グメントが半径方向において第２、第３のセグメントに
相対的に動くことができるようになっているリテナ・リ
ングと、このリテナ・リングをハウジングに固着し、リ
テナ・リング、ハウジング間の軸線方向の相対運動を阻
止することのできる保持手段と、リテナ・リングによっ
て支持されており、シール・リングを前記軸線方向に向
いた面に向かって片寄せてこの面とシール・リングとの
間にシールを形成する圧力手段とを包含し、シール・リ
ングの据え付け後にハウジング内に第２、第３のセグメ
ントを位置させ、第１セグメントを導管内から半径方向
外方へ滑らせ、この第１セグメントの両端を最終的に隣
接したセグメントの端と一致させることによってリテナ
・リングを設置することができるようにしたことを特徴
とするディスク弁。
【請求項６】請求項５記載の弁において、圧力手段が
リテナ・リングの各セグメントに設けた少なくとも１つ
の軸線方向に向いたねじ孔と、各ねじ孔に螺合させて締
め付け時に前記軸線方向に向いた面にシール・リングを
片寄せる軸線方向力を発生するねじボルトとからなるこ
とを特徴とする弁。
【請求項７】軸線方向流路を構成する弁体と、導管内
に配置してあり、開放位置と閉鎖位置との間で動けるよ
うにハウジングに枢着した閉鎖部材とを有する弁内にシ
ール・リングを取り付ける方法であって、ハウジングの
一端からこの端に向いた面まで延びる拡大直径ハウジン
グ導管部分を形成する段階と、この面と前記ハウジング
端との間で拡大直径ハウジング導管部分に半径方向内向
きに開いた溝を形成する段階と、前記面に対して閉鎖部
材を密封係合させるようになっている密封面を有するシ
ール・リングを設置する段階と、ほぼ３６０度にわたっ
て一緒に延びており、各々がボデー部とそこから半径方
向外方に延び、溝にぴったりと係合するような形状とな
っているフランジとを包含する少なくとも３つのリテナ
・リング・セグメントであり、各々が１８０度未満の円
弧を描いて延びているセグメントを設ける段階と、セグ
メントの１つを除いてすべてのセグメントのフランジを
溝へ挿入する段階と、その後に前記１つのセグメントを
ハウジングおよび他のセグメントに相対的に半径方向に
動かし、最終的にそのフランジを溝に挿入する段階と、
その後にシール・リングとボデー部との間に軸線方向作
用力を発生させてシール・リングおよびリテナ・リング
を片寄せ、それによってシール・リングを前記面と密封
係合させる段階と、軸線方向作用力をリテナ・リング・
セグメントのフランジを経てハウジングへ伝える段階と
を包含することを特徴とする方法。