JPH0730845B2 - プラスチツクライニングした回転自在な弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願発明は、一般に回転自在な弁、さらに詳細には腐食
性材料を取扱う際に使用するのに適するプラスチックラ
イニングした回転自在な弁に関する。

〔従来の技術〕

流体取扱等は必らず弁を備える。高純度の状態に維持し
なければならない腐食性材料又は製品を取扱う際に使用
するステムは、必らず不活性な内表面を有する部材、た
とえば弁を備える。或る種の弁および装置は、ステンレ
ス鋼またはその他の耐腐食性金属材料で作成される。更
に、プラスチックライニングした弁も開発されており、
この場合弁体および弁部材の内表面はプラスチック材料
で被覆されている。たとえば、PFAとしても知られるペ
ルフルオロアルコキシ樹脂のような弗素化炭化水素が多
数の弁に使用されて成功を収めている。

たとえばボール弁およびプラグ弁のような回転自在な弁
は、少なくとも２つの部分に分離される弁体を備えてお
り、ボールもしくはプラグを弁体中に挿入することがで
きる。これら弁体部分は典型的には、互いに接続されて
スタッドもしくはボルトにより弁体を組立てるフランジ
を備える。弁体部分間のシールは、プラスチックライナ
材料のフランジにより形成されて互いに直接封止する。
プラスチックであるライナ材料は、圧縮下に流動する傾
向を有する。従って、従来存在するプラスチックライニ
ングした弁の本体シールは、材料の流動により成る程度
使用すると漏れを生ずる傾向があった。更に、従来存在
するプラスチックライニングした弁におけるプラスチッ
クライニング対プラスチックライニングのシールは、配
管負荷が弁体に不均一に作用すると漏れを生ずる傾向が
あった。例えば、曲げ応力が弁体に伝達されると、この
屈曲部の内側に位置するプラスチックライナシールが圧
縮されると共に屈曲部の外側に位置するシールが弛緩
し、これによって液体の漏れが生ずる。

低温流動問題に対する解決策は、本体部分を再緊締しう
る空間を形成することであった。しかしながら、この解
決策は、腐食性かつ恐らく危険な材料が弁体から漏洩し
た後には完全には満足しうるものでない。弁体に対する
不均一な配管負荷によって生ずる漏れの問題に対し、満
足な解決策は存在していない。

更に、弁座を含めプラスチック弁の内部における他のシ
ールも、耐腐食性或いは実質上不活性な材料としなけれ
ばならない。典型的には、この種のシールは、PTFEとし
てよく知られたポリテトラフオロエチレンから形成され
る。これらプラスチック座部も流動すると共に、経時的
にその効果を喪失する傾向がある。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服するプ
ラスチックライニングした回転自在な弁を提供すること
である。更に詳細には、本発明の目的は、プラスチック
ライナ材料の流動による漏れを生じないプラスチックラ
イニングした弁を提供することである。本発明の他目的
は、弁内におけるプラスチック材料の流動を補なう手段
を備えたプラスチックライニングした弁を提供すること
である。

本発明の更に他の目的は、弁体が不均一な配管負荷を受
けた際に漏れを生じないようにプラスチックライニング
した弁を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

要約すれば、上記及およびその他の目的は、本発明の弁
により達成される。この弁は、一般に、互いに接続され
た一対の分離可能な本体部分を備える。本体部分のそれ
ぞれはプラスチックライナを備え、プラスチックライナ
は、本体半部が互いに接続された接合部に隣接して位置
する封止フランジを有する。本体部分が互いに接続され
ると、これらは一対の流路間に配置されたチャンバを有
する弁体を形成する。ステム通路は、チャンバと弁の外
部との間に設けられる。チャンバと流路とステム通路と
を備える弁体の内表面は、全てプラスチックライニング
される。

弾性手段を設けて、プラスチックライナの封止フランジ
を互いに封止係合させる。好ましくは、弾性手段は、封
止フランジとその関連本体部分の端部との間に配置され
た弾性ガスケットを備える。本体部分はボルトもしくは
スタッドなどによって互いに押圧されるので、ガスケッ
トはプラスチック封止フランジを互いに弾性的に封止係
合させる。封止フランジ材料は経時的に流動するので、
ガスケットの弾力性は、この流動を補なうと共にプラス
チック封止フランジ間のシールを維持する。

弁は、弁体チャンバ内に位置するプラスチックの包封弁
部材と、この弁部材に接続されてステム通路を貫通する
プラスチックの包封ステムとを備える。パッキン部材を
設けて、ステムとステム通路との間を封止する。弁部材
は、好ましくはたとえばボールまたはプラグのような回
転自在な弁部材である。この弁部材は、半ボール状とす
ることができ、座部間に死点を持たず、低トルクであり
かつ優秀な調節特性を有する。

弁体部分は弾性ガスケットの外側に軸方向に延在するリ
ムを備え、かかるリムは本体部分が互いに接続された際
に互いに接触する。これらリムは、弁体の周囲に金属対
金属のシールを形成すると共に更に機械的接触を与えて
プラスチックシールを弁体にかかる機械的応力から隔離
する。

好ましくは、座部は、これら座部を自己調節性にして弁
の全圧力範囲にわたり気密な低トルクの遮断を確保する
ような弾性コアを備える。

〔具体例〕

以下、添付図面を参照して本発明に従う弁の具体例を説
明する。

図面、特に先ず第１図及び第２図を参照して、本発明に
従う弁は、一般に、参照記号11によって示される。弁11
は弁体13を備え、この弁体13は一対の本体半部15及び17
を備える。

弁体半部15及び17は実質上同一である。各本体半部15及
び17はそれぞれ半球状部分19及び20を備え、更に、これ
らはそれぞれ管状部分21及び22を備える。半球状部分19
及び20はそれぞれ半球状内部表面23及び24を備え、また
管状部分21及び22はそれぞれ流路25及び26を規定する。
管状部分21及び22は、それぞれ各外方端部フランジ27及
び28を備え、かかるフランジ27及び28は当業界で周知の
方法により隣接する配管部分に接続される。

半球状部分19及び20は、その拡大内側端部に半径方向外
方に延在するフランジ29及び30を備える。フランジ29及
び30はスタッド31により互いに接続され、かくして弁体
13を形成する。半球状部分19及び20は、更に、外方向に
延在するステム支持体33及び34をそれぞれ備える。これ
らステム支持体33及び34は、それぞれ内側半円筒状のス
テム通路半部35及び36を備え、これらは本体半部15及び
17が互いにボルト止めされた際にステム通路37を形成す
る。

本体半部15及び17の内表面は、それぞれ完全にプラスチ
ックライナ41及び42によってライニングされている。こ
れらプラスチックライナは、好ましくはフルオロカーボ
ンプラスチックから形成され、特に好ましくはPFAであ
る。プラスチックライナ41及び42は、複数の蟻溝45によ
って各本体半部15及び17と相互固定されている。本体半
部15及び17は、好ましくは延性の鉄材から形成され、そ
の外表面は、たとえばエポキシのような保護被覆によっ
て被覆することができる。

プラスチックライナ41及び42の内側端部は、それぞれ外
方向に延在する封止フランジ47及び48を備える。これら
封止フランジ47及び48は、フランジ29及び30の対向表面
から内方向に離間している。弾性ガスケット51及び52を
フランジ29及び30の間に且つ封止フランジ47及び48の背
後に位置せしめる。スタッド31を緊締してフランジ29及
び30を互いに引き寄せると、ガスケット51及び52は弾性
的に封止フランジ47及び48を互いに封止接触させる。ガ
スケット51及び52の弾力性は、封止フランジ47及び48に
おける材料の低温流動を補償し、これにより経時的な漏
れを防止する。更に、弾性ガスケット51及び52は、弁体
13に対する不均一な配管負荷をも補う。例えば、曲げ応
力が弁体13に伝達されると、この屈曲部の外側における
弾性ガスケット51及び52の部分は、僅かに弛緩する傾向
を有する。しかしながら、その弾力性により、これらは
封止フランジ47及び48を互いに封止接触させ続ける。弾
性ガスケットは、好ましくは高温シリコーン材料から形
成される。

更に、フランジ29及び30は、弾性ガスケット51及び52の
外方に位置する軸方向内方向に延在したリム53及び54を
備える。これらリム53及び54は、スタッド31が引き寄せ
られた際に互いに接触し、これによって弁体13の外部の
周囲に金属対金属の封止を形成すると共に、弁体13に対
する堅固な一体的構造を形成する。かくして、リム53及
び54は連携して、配管負荷を封止フランジ47及び48の作
用なしに弁体13に対して伝達する。

弁11は、半球状内部表面23及び24によって規定されるチ
ャンバ内に回転自在に配置されたボール弁部材55を備え
る。このボール弁部材55は、ステム通路37を貫通して弁
体13の外方向に延在する一体的ステム57を備える。ボー
ル弁部材55は、弁11が開放された際、流路25及び26と整
列しうる中心孔部59を有する。ボール弁部材は、90゜回
転して弁11を閉鎖することができる。孔部59の内表面を
含む弁部材55、及びステム57の少なくとも１部は、好ま
しくは、PFAである材料のプラスチックシース58に包封
される。

弁11は、ボール部材55の両側に位置する一対の弁座リン
グ61及び62を有する。弁座リング61及び62は、好ましく
は例えばPTFEのような不活性プラスチックから形成され
る。これら弁座リング61及び62は、全体的に包封された
環状弾性コア63を有する。このコア63は、好ましくはス
プリングであって、座部を自己調整するよう作用して、
弁の全圧力範囲にわたり気密な低トルク遮断を確保す
る。弾性コア63のスプリングの包封は、このスプリング
を弁11により支持された材料から隔離する。

ステム通路37は、大直径部分65と小直径部分67とを有
し、それらの間にショルダ69を備える。大直径部分65
は、パッキンボックスを形成し、このパッキンボックス
にはパッキンスリーブ71が収容される。このパッキンス
リーブ71は、好ましくは例えばPTFEのような不活性プラ
スチック材料から形成され、ステム71とステム通路37と
の間にシールを形成する。パッキンスリーブ71は、ショ
ルダ69と環状パッキングランド73との間で複数の円盤ば
ね75によって圧縮され、これらばねは装着フランジ77に
よって装填される。装着フランジ77は、ソケットねじ79
によってステム支持体33及び34に接続される。円盤ばね
75は、弁11の全使用温度及び圧力範囲にわたり均一なシ
ール負荷を与える。装着フランジ77は、弁11に対する付
勢装置またはその他の作動装置を装着するのに適してい
る。ブシュ81を装着フランジ77に設けてステム57の整列
を助け、更にＯリング83を設けて外部からの汚染物が弁
11中へ流入するのを防止することができる。

第３図を参照して、本発明に従う弁の他の具体例が示さ
れている。第３図の弁は、その大部分が第１図及び第２
図の弁と同様である。相違する点は、弁部材の形状であ
る。第３図の具体例において、弁部材は、ほぼＣ字状の
回転自在なプラグ85を備える。プラグ85は、弁体13内に
一体的トラニオン87と一体的ステム89との間に支持され
る。プラグ85とトラニオン87とステム89の少なくとも１
部とは、プラスチックシース91に包封される。このプラ
スチックシース91は、好ましくは例えばPFAのようなフ
ルオロカーボンプラスチック樹脂である。トラニオン87
は、フランジ29及び30内に形成されたソケット93に支持
される。第３図の弁には、１個の弁座リング62のみが必
要とされる。

第３図の具体例は、高度の腐食用途に対する有能な制御
及び遮断弁である。この設計は１個のみの弁座リングを
有するので、流体もしくは固体が集まるキャビティもし
くは死点が存在せず、従ってこの弁は特に例えば医薬工
業の高純度要求に適する。第３図の具体例の弁は、優秀
な流動制御特性を備えた高度の流動能力を有する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラスチックライナ材料の流動による
漏れを生ぜず、弁におけるプラスチック材料の流動を補
うことができ、かつ弁体が不均一な配管負荷を受けた場
合にも漏れを生じないようなプラスチックライニングし
た弁を形成することができる。

以上、本発明を具体例につき説明したが、この説明によ
り当業者には多くの設計変更をなしうることが判るであ
ろう。従って、この説明は例示の目的であって、本発明
を限定するものでないことが了解されよう。各部材の形
状、寸法及び配置において種々変更を行うことができ
る。例えば、ここに図示しかつ説明した部材及び材料の
代りに本発明の範囲を逸脱することなく、その特徴を使
用して均等な部材および材料を使用しうることも当業者
には了解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された弁の好適具体例を
示す断面図。 第２図は、第１図の２−２線による断面図。 第３図は、本発明に従って構成された弁の具体例を示す
断面図。 11……弁 13……弁体 15、17……弁体半部 19、20……半球状部分 21、22……環状部分 27、28、29、30……フランジ 41、42……プラスチックライナ 51、52……ガスケット 55……ボール弁部材

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）接合部において相互に接続された一
   対の分離可能な本体部分（15及び17）を具備する弁体
   （13）を備え、該本体部分（15及び17）の各々はプラス
   チックライナ（41及び42）を有し、該プラスチックライ
   ナ（41及び42）の各々は該接合部に隣接して位置せしめ
   られた封止フランジ（47及び48）を有し、該弁体（13）
   は一対の流路（25及び26）間に配置されたチャンバと、
   該チャンバと外部との間に配設されたステム通路（37）
   とを含み、 （ｂ）該弁体（13）は該封止フランジ（47及び48）の両
   側に配置され且つ半径方向外方に延在する本体部分フラ
   ンジ（29及び30）を含み、そして該本体部分フランジ
   （29及び30）を相互に接合して該弁体（13）を形成する
   手段（31）が配設されており、 （ｃ）該弁体（13）内に配置されたプラスチック包封弁
   部材（55）を備え、 （ｄ）該弁部材（55）に接続され且つ該ステム通路（3
   7）を通って延びるプラスチック包封弁ステム（57）を
   備え、 （ｅ）該ステム（57）と該ステム通路（37）との間を封
   止する手段を備えている、 弁において、 更に、該本体部分フランジ（29及び30）が相互に接合さ
   れた時に該封止フランジ（47及び48）を相互に封止係合
   せしめるために、該本体部分フランジ（29及び30）と該
   封止フランジ（47及び48）との間に介在せしめられた弾
   性ガスケット手段（51及び52）を備えていることを特徴
   とする弁。
2. 【請求項２】該本体部分（15及び17）の各々は、該流路
   （25及び26）が接続されたチャンバ半部を有し、該チャ
   ンバ半部が該チャンバを形成する、特許請求の範囲第１
   項記載の弁。
3. 【請求項３】該チャンバ半部の各々は略半球状であり、
   該本体部分フランジ（29及び30）を有する大直径第一端
   と該流路（25及び26）が接続された小直径第二端とを有
   する、特許請求の範囲第２項記載の弁。
4. 【請求項４】該本体部分（15及び17）の各々は、相互に
   接合された時に該ステム通路（37）を形成する半円筒状
   ステム通路半部（35及び36）を有する、特許請求の範囲
   第２項又は第３項記載の弁。
5. 【請求項５】該本体部分フランジ（29及び30）の少なく
   とも一方は、該弾性ガスケット手段（51及び52）の外側
   に位置し軸線方向に延びるリム（53及び54）を有し、該
   本体部分フランジ（29及び30）が相互に接合された時に
   該リム（53及び54）の端が該本体部分フランジ（29及び
   30）の他方の表面に当接せしめられて金属対金属封止を
   形成する、特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れかに記載の弁。
6. 【請求項６】該ステム（57）と該ステム通路（37）との
   間を封止する該手段は、 該ステム通路（37）内で且つ該ステム（57）の周囲に配
   置された環状パッキン（71）と、 該パッキン（71）の外側で該ステム（57）の周囲に配置
   された環状パッキングランド（73）と、 該パッキングランド（73）を該パッキン（71）に係合せ
   しめる手段（75及び77）と、 を含む、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   かに記載の弁。
7. 【請求項７】更に、該チャンバと該流路（25及び26）の
   一方との交差部に配置されて該弁部材（55）と封止係合
   する座部（61及び62）を備えている、特許請求の範囲第
   １項から第６項までのいずれかに記載の弁。
8. 【請求項８】該座部（61及び62）は弾性コアを包封する
   環状プラスチック体を含む、特許請求の範囲第７項記載
   の弁。
9. 【請求項９】該チャンバは略球状である、特許請求の範
   囲第１項から第８項までのいずれかに記載の弁。
10. 【請求項１０】該弁部材（55）は貫通通路を有するボー
    ルを含む、特許請求の範囲第９項記載の弁。
11. 【請求項１１】該弁部材（55）は略Ｃ字状の要素を含
    む、特許請求の範囲第９項記載の弁。