JPH094731A - 蒸気および燃料油の制御兼パージ弁に用いるためのシール装置および弁座 - Google Patents

蒸気および燃料油の制御兼パージ弁に用いるためのシール装置および弁座

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JPH094731A
JPH094731A JP8135463A JP13546396A JPH094731A JP H094731 A JPH094731 A JP H094731A JP 8135463 A JP8135463 A JP 8135463A JP 13546396 A JP13546396 A JP 13546396A JP H094731 A JPH094731 A JP H094731A
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valve
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chambers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気および燃料油の制御兼パージ弁に用いる
ためのシール装置および弁座を提供する。 【解決手段】 貫通オリフィス56と雄ねじ付き周部6
0と一対の段付き凹部62,64とを有する円形状ボデ
イ54が往復運動ピストンの弁座を画成する。前記凹部
の一方に、保持リング72が強固に配置され、他方の凹
部に、高温に晒された後、周囲雰囲気温度に冷却された
ときに収縮するシール74がセットされる。このシール
は炭素繊維が分散されたプラスチック複合材料から形成
されてクリープに耐え、内部に形成された一対のチャン
バを有するハウジング70は、オリフィス56を有する
ボデイ54と、チャンバ間での連絡を弁で制御するため
にチャンバ間に介挿されたピストン78とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用オイルバー
ナーおよび大きな実用バーナーに関連する補助またはイ
グニッタバーナーの燃焼に用いられる蒸気および燃料油
の制御兼パージ弁、特に、この弁に用いられる、およ
び、この弁と組み合わせられるシール装置、ならびに、
このシール装置用の新規な弁座に関する。
【0002】
【従来の技術】上記形式の弁は、特定の規定上の漏出仕
様、特に、ファクトリーミューチュアル(Factory Mutu
al)を満たさなければならない。この仕様は、閉止確認
(Proofof Closure)(POC) スイッチも必要とする。基本
概念は、弁が閉じ始めるときに、油流が停止し、弁が閉
状態を続けてPOC をトリップ(trip)し、最終的に、金属
間シールが形成されるということである。開くとき、弁
ピストンは、移動し始め、油が流れる前にPOC をトリッ
プし、完全な開位置まで移動し続ける。POC スイッチ
は、油流が停止後であって金属間シールが形成される前
に、閉にトリップされなければならず、このPOC スイッ
チは、油流が再び開始する前に、開にトリップされなけ
ればならない。このプロセスは、シールからの漏出が許
容値を越える場合は満足の行くものとすることはできな
い。
【0003】上記形式の弁は、一般的に、内部に形成さ
れた一対のチャンバを有するハウジングと、これらのチ
ャンバの一方内に燃料を供給する手段と、これらのチャ
ンバの他方から燃料を排出する手段と、他方のチャンバ
内に蒸気を供給する手段と、チャンバ間に介挿された弁
手段とを備えている。この弁手段は、(a)チャンバ間
を連絡するために、および、(b)その間の連絡を遮断
するために作用し、チャンバの一方を他方から閉じるた
めに、および、これらのチャンバを互いに開けるため
に、弁座とこの弁座に対して前後方向に移動可能なピス
トンとを備えている。典型的に、このピストンは、その
ために設けられた凹部内で環状シールを装荷する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記蒸気および燃料油
の制御兼パージ弁の例が、同じ発明の名称を有しかつ1
979年3月27日にBascom F. Buchananに対し発行さ
れた米国特許第4146056号である。注目されるよ
うに、特許になった弁は、環状ランド部を有しかつオリ
フィスを有するインサート内に入る直動ピストンを有
し、このピストンは、ランド部に載置されるテーパ付き
フランジまたはスカート部を有している。ピストンに装
荷されるシールは、オリフィスの壁部にシール状態で係
合し、チャンバ間の連絡を遮断する。シールはプラスチ
ック、すなわち、バージンテトラフルオロエチレン(vir
gin tetrafluoroethylene)から形成され、高温に晒され
た後、クリープを呈する。従来の弁の他の材料は強化テ
トラフルオロエチレンである。しかし、この材料は、バ
ージンテトラフルオロエチレンと同様に温度およびクリ
ープに対し不所望な態様で反応する。プラスチックは負
荷から逃げ、この負荷はシール外径とオリフィスの壁部
との間の締まり嵌めから生じる。これは、時間を経た負
荷に対する自然の反応であり、温度に晒されることによ
り加速される。プラスチックのクリープは、ピストンと
オリフィスの壁部との間の隙間を満たすように作用し、
これにより、プラスチックはオリフィスの壁部を上下方
向に移動する。その後、弁が、周囲雰囲気温度に冷却さ
れたときに、プラスチックは、装荷するピストンに向か
って収縮する。したがって、シールの外径は小さくな
る。この結果、シールとオリフィスの壁部との間で締ま
り嵌めの損失が生じ、流体が、収縮または縮小したシー
ルにより形成される隙間嵌めにより、シールを越えて自
由に流れる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、蒸気お
よび燃料油の制御兼パージ弁に用いるためのシール装置
であって、ハウジングを備え、このハウジングは内部に
形成されたチャンバを有し、さらに、これらのチャンバ
間に介挿され、(a)これらのチャンバ間を連絡するた
め、および、(b)これらの間の連絡を遮断するために
作用する弁手段を備え、この弁手段は弁座とこの弁座に
対して前後方向に移動可能なピストンとを備え、さら
に、上記弁座にセットされてその内部に上記ピストンを
シール状態で収容するシール手段を備え、上記シール手
段は、高温に晒された後に周囲雰囲気に冷却されること
に応じて収縮可能なシールを備えるシール装置を提供す
ることにより、上記問題を解決することである。
【0006】また、シール装置用弁座であって、円形状
ボデイを備え、このボデイは、(a)貫通オリフィス
と、(b)環状ランド部と、(c)雄ねじ付き周部と、
(d)一対の段付き凹部とを有する弁座を開示すること
も目的である。
【0007】また、本発明の目的は、上記規定上の漏出
仕様の基準を満たす、蒸気および燃料油の制御兼パージ
弁を提供することである。この新規な弁は、低クリープ
特性を有するプラスチックシールの使用により、優れた
封止を提供しつつ、流れを止め、POC スイッチをトリッ
プし、その後、閉じ続ける。
【0008】本発明の更に他の目的は、蒸気および燃料
油の制御兼パージ弁と組み合わされるシール装置であっ
て、ハウジングを備え、このハウジングは内部に形成さ
れた一対のチャンバを有し、さらに、上記チャンバの一
方内に燃料を供給する手段と、上記チャンバの他方から
燃料を排出する手段と、上記他方のチャンバ内に蒸気を
供給する手段と、上記チャンバ間に介挿され、(a)こ
れらのチャンバ間を連絡するため、および、(b)これ
らの間の連絡を遮断するために作用する弁手段を備え、
この弁手段は、(a)弁座と、(b)この弁座に対して
前後方向に移動可能なピストンとを備え、さらに、上記
弁座にセットされてその内部に前記ピストンをシール状
態で収容するシール手段を備え、上記シール手段は、高
温に晒された後に周囲雰囲気に応じて収縮可能なシール
を備えるシール装置を提供することである。
【0009】例として、本発明が、上述の米国特許第4
146056号に記載されているような蒸気および燃料
油の制御兼パージ弁と関連して開示されている。この弁
の目的および作用をより良く理解するために、上記特許
が本明細書中で参照されている。
【0010】
【発明の実施の形態】蒸気および燃料油の制御兼パージ
弁は、内部に形成された一対のチャンバを有するハウジ
ングと、上記チャンバの一方内に燃料油を供給する手段
と、上記チャンバの他方から燃料油を排出する手段と、
他方のチャンバ内に蒸気を供給する手段と、チャンバ間
を連絡するために、およびチャンバ間の連絡を遮断する
ために、チャンバ間に介挿された弁手段とを有する。図
1に、上記チャンバ間に介挿された従来の弁手段10が
示され、米国特許第4146056号に記載されている
弁手段を示している。弁手段10は、雄ねじ付き周部と
貫通オリフィス14とを有する円形状の弁座インサート
12を備えている。オリフィス14の端部開口16はこ
の実施例では、若干丸められているが、若干のテーパー
も同様に作用するであろう。ピストン18が、オリフィ
ス14内に往復運動可能に収容され、オリフィス14の
壁部を流体シールするために、その回りに環状シール2
0を装荷している。さらに、ピストン18は、オリフィ
スの丸められた端部開口16上で閉じるために、外方に
延びかつテーパー付きのスカート部またはフランジ22
を有している。ピストン18が弁座インサート12から
外れたとき、弁手段が開いて流体が通って流れることは
明らかである。ピストン18がインサート12内に入っ
たとき、シール20は、オリフィスの壁部に沿いシール
状態で移動して弁手段10を先に閉じる。スカート部ま
たはフランジ22がオリフィス14の端部開口16に載
置されたときに、弁手段が完全に閉じる。
【0011】先に述べたように、シール20は、オリフ
ィス14内に入りかつオリフィスの壁部を上下方向に移
動するときに、蒸気の高温に晒されてクリープする。シ
ールは直接蒸気に晒されないが、蒸気の温度による影響
を受ける。また、シールはオリフィス内に入ったときに
即座にクリープせず、このクリープは時間を経て生じ
る。しかし、閉じた弁手段10が冷却したとき、シール
20はプラスチックであるために、ピストン18上で収
縮または縮小する。これにより、シール20の外径が、
クリープと収縮との組合わせにより、縮径され、シール
20とオリフィス14の壁部との間に隙間嵌めが形成さ
れる。これが図2および図3に示され、これらの図は、
弁手段10が高温に晒された状態と、その後、周囲雰囲
気温度に冷却された状態とを示している。シール20
は、ピストン18上で強固に収縮しかつ図示されている
隙間24を開口し、その幅が図2の破線で示されてい
る。
【0012】図4は蒸気および燃料油の制御兼パージ弁
26の要部を示している。弁26はハウジング28を備
え、このハウジング内に、蒸気入口チャンバ30と蒸気
出口チャンバ32と燃料油入口チャンバ34と燃料油出
口チャンバ36とが配置され、弁手段38がチャンバ3
0、32間に介挿され、弁手段40がチャンバ34、3
6間に介挿されている。導管42、44はハウジングと
の間での蒸気の供給および排出のそれぞれを行い、導管
46、48はハウジング28との間での燃料油の供給お
よび排出のそれぞれを行う。弁手段38の下側ステム5
0が弁座52を貫通し、弁26がこのように作用状態に
配置されたときに形成される隙間は、弁手段38が開い
たときに、蒸気がチャンバ36内に入ることを可能とす
る。弁26の作用のより詳細な説明が、引用した米国特
許第4146056号から把握可能であり、これは本発
明には付随的なことであるので、ここでは開示する必要
はないと考える。
【0013】弁手段40は本発明の実施例を含み、その
大きく拡大した図が図5および図6に示されている。弁
手段40はハウジングインサートを備え、このインサー
トは貫通オリフィスと丸まった形状の環状ランド部58
と雄ねじ付き周部60と一対の段付き凹部62、64と
を有する円形状ボデイ54である。挿入および取外し可
能とするために、ボデイ54はこれから垂下する係合タ
ブ66を有している。ねじ付き周部60はハウジング7
0に形成された対応するねじ付き環状部68にねじ止め
される。保持リング72が凹部64に強固に配置され、
シール74が凹部62にセットされる。シール74は、
リング72と凹部62の最下部で限定されるランド部7
6との間に捕捉された状態で保持される。
【0014】図5において、ピストン78が、ピストン
用の弁座を備えるボデイ54から外れているのが示され
ている。ピストン78は、ほぼ円筒状の前縁部80とテ
ーパー付きスカート部またはフランジを備える連続的な
後縁部82とを有している。部分80は、弁手段40が
閉じられるときに、オリフィス56内に入りかつシール
74にシール係合し、フランジ82はボデイ54の丸め
られたランド部58上でシール状態で閉じる。
【0015】図6は、ピストン78がオリフィス56内
に完全に入り、その部分80がシール74にシール係合
し、フランジ部82が弁座またはボデイ54のランド部
58に対しシール状態で閉じた状態の弁手段40を示し
ている。例として、シール74は、所定のプラスチック
に分散された炭素繊維を含む複合材料、すなわち、ポリ
テトラフルロオロエチレン−コ−ペルフルオロプロピル
ビニルエーテル(polytetrafluoroethylene-co-perfluor
opropylvinylether)(PFA)から形成される。
【0016】シール74が晒される(シール材料の限度
内の)温度如何に関わらず、このシールは、ピストン7
8の前縁部80がその中に入ったときに、弁手段40を
有効に遮断する。その後、閉じた弁手段40が周囲雰囲
気温度に冷却されたときに、プラスチック/炭素繊維シ
ール74はピストン78の部分80上で強固に収縮し、
弁手段40からの漏出を防止する。
【0017】シール74は、そのプラスチックおよび炭
素繊維組成物の特性により、高温においてもクリープに
耐え、これが弁手段40の作用を改善する新規な利益で
ある。シール74はごく僅かにクリープするが、そのプ
ラスチック組成物はピストン78とオリフィス56の壁
部との間に形成される隙間内にクリープしない。また、
弁手段40が周囲雰囲気に冷却されると、シール74の
収縮または縮小により、シール74はピストン78をよ
り強固に止め、これは締まり嵌めを増大し、シール効果
を改善することが分かる。その結果、シール74は、高
温に複数回、晒された後でもそのシール能力を保持す
る。本発明は、シール74の固有の収縮または縮小を使
用して封止を高めること、および、ごく僅かにクリープ
するプラスチックおよび炭素繊維組成物からシールを形
成してオリフィス56の壁部とのシール干渉の損失を防
止することを教示している。シール74はリング72と
ランド部76と凹部62の壁部との間に捕捉され、その
内径のみがその収縮による変化を受け、ピストン78と
の間のその干渉を増大し、弁手段40の封止を改善す
る。
【0018】蒸気および燃料油の制御兼パージ弁に用い
られる、またはこの弁と組み合わせられるシール装置
と、所定の複合材料のシール74を有する新規な弁座ま
たはボデイ54との特定の実施例と関連して本発明につ
いて説明したが、これは単なる一例として説明しただけ
で、その目的および添付特許請求の範囲に記載されてい
る本発明の範囲に対する制限として説明したものではな
いということが明瞭に理解されるべきである。プラスチ
ックおよび繊維の他の複合材料またはクリープしづらく
かつ通常、収縮を受けるシールを形成するシール材料
が、本明細書中に開示されているシール74と同様に良
好に使用可能である。本発明の教示は、上述のシール部
材が、その内径のみが収縮してそのシール能力を増大す
るように、弁座またはボデイ54内に捕捉されることを
含んでいる。当明細書中の我々の教示を推し進めれば、
本発明の新規な目的を達成するシール部材の他の組成物
は、本発明の範囲内でありかつ添付特許請求の範囲に包
含されるものと考えられる。また、本発明は、蒸気およ
び燃料油の制御兼パージ弁26との関連で開示されてい
るが、より広範な用途を有している。高温と熱サイクル
とに晒されるシールを必要とするシール条件は、回転動
または往復動のステムまたはシャフトを封止することを
必要とする用途においても、本発明の教示を使用してそ
の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピストンを実線で示し、弁座を断面で示しかつ
閉状態を示す、蒸気および燃料油の制御兼パージ弁用の
従来の弁手段の部分断面図。
【図2】高温に晒された後の周囲雰囲気温度における状
態を示す、同じ従来の弁手段の図1と同様な図。
【図3】図2の部片3−3に沿った切断面図。
【図4】本発明による、蒸気および燃料油の制御兼パー
ジ弁の主機能部の軸方向横断面図。
【図5】開状態の弁手段を示す、2つのチャンバと弁手
段とが配置された図4の弁の一部の拡大図。
【図6】閉状態の弁手段を示す、図5と同様な図。
【符号の説明】
10,38,40 弁手段 12 弁座インサート 14,56 オリフィス 16 端部開口 18,78 ピストン 20 環状シール 22 フランジ 24 隙間 26 蒸気および燃料油の制御兼パージ弁 28,70 ハウジング 30,32,34,36 チャンバ 42,44,46,48 導管 52 弁座 54 ボデイ 58,76 ランド部 60 周部 62,64 凹部 66 係合部 68 環状部 72 保持リング 74 シール 80 前縁部 82 後縁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン アール.レーマン アメリカ合衆国ペンシルバニア州メイタウ ン,エヌ.リバー ストリート 120 (72)発明者 ロイ ディー.ミラー アメリカ合衆国ペンシルバニア州ランディ スビル,イー.スタンリー アベニュー 188

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気および燃料油の制御兼パージ弁に用
    いるためのシール装置であって、 ハウジングを備え、 このハウジングは内部に形成されたチャンバを有し、さ
    らに、 これらのチャンバ間に介挿され、(a)これらのチャン
    バ間を連絡するため、および、(b)これらの間の連絡
    を遮断するために作用する弁手段を備え、 この弁手段は弁座とこの弁座に対して前後方向に移動可
    能なピストンとを備え、さらに、 前記弁座にセットされてその内部に前記ピストンをシー
    ル状態で収容するシール手段を備え、 前記シール手段は、高温に晒された後に周囲雰囲気に応
    じて収縮可能なシールを備えるシール装置。
  2. 【請求項2】 前記弁座は、貫通オリフィスと環状ラン
    ド部とを有するインサートを備え、さらに、 前記ピストンは、前記オリフィス内に入る第1の円筒状
    部と、前記環状ランド部上で閉じるための第2の連続的
    なテーパ付きフランジとを備える、請求項1に記載のシ
    ール装置。
  3. 【請求項3】 前記弁座は、貫通オリフィスと環状凹部
    とを有するインサートを備え、 前記シールは、この凹部内にセットされる請求項1に記
    載のシール装置。
  4. 【請求項4】 前記弁座は、貫通オリフィスと一対の環
    状凹部とを有するインサートを備え、 保持リングが前記凹部の1に強固に形成され、 前記シールは、前記凹部の他にセットされる請求項1に
    記載のシール装置。
  5. 【請求項5】 前記インサートは、雄ねじ付き周部を有
    する請求項2に記載のシール装置。
  6. 【請求項6】 前記弁座は、(a)貫通オリフィスと、
    (b)環状ランド部と、(c)雄ねじ付き周部と、
    (d)一対の環状凹部とを有する円形状インサートを備
    え、 前記シールは前記凹部の一方にセットされ、さらに、前
    記凹部の他方に強固に形成される保持リングを含む請求
    項1に記載のシール装置。
  7. 【請求項7】 流体シール装置用弁座であって、 円形状ボデイを備え、 このボデイは、(a)貫通オリフィスと、(b)環状ラ
    ンド部と、(c)雄ねじ付き周部と、(d)一対の段付
    き凹部とを有する弁座。
  8. 【請求項8】 前記凹部の一方内にセットされたシール
    手段と、 前記凹部の他方に強固に形成された保持リングとをさら
    に含む請求項7に記載の弁座。
  9. 【請求項9】 前記シール手段は、高温に晒された後に
    周囲雰囲気に応じて収縮可能なシールを備える請求項8
    に記載の弁座。
  10. 【請求項10】 前記シールは環状部材を備え、 この部材は、プラスチック材料内に分散された炭素繊維
    を含む複合材料から形成される請求項9に記載の弁座。
  11. 【請求項11】 前記プラスチック材料は、ポリテトラ
    フルオロエチレン−コ−ペルフルオロプロピルビニルエ
    ーテルを含む請求項10に記載の弁座。
  12. 【請求項12】 蒸気および燃料油の制御兼パージ弁と
    組み合わされるシール装置であって、 ハウジングを備え、 このハウジングは内部に形成された一対のチャンバを有
    し、さらに、 前記チャンバの一方内に燃料の供給を可能とする手段
    と、 前記チャンバの他方から燃料を排出するための手段と、 前記他方のチャンバ内に蒸気を供給可能とする手段と、 前記チャンバ間に介挿され、(a)これらのチャンバ間
    を連絡するため、および、(b)これらの間の連絡を遮
    断するために作用する弁手段を備え、 この弁手段は、(a)弁座と、(b)この弁座に対して
    前後方向に移動可能なピストンとを備え、さらに、 前記弁座にセットされてその内部に前記ピストンをシー
    ル状態に収容するシール手段を備え、 前記シール手段は、高温に晒された後に周囲雰囲気に応
    じて収縮可能なシールを備える組合わせシール装置。
  13. 【請求項13】 前記弁座は円形状のボデイを備え、 前記ボデイは、(a)貫通オリフィスと、(b)環状ラ
    ンド部と、(c)雄ねじ付き周部と、(d)環状凹部と
    を有し、 前記シールは前記凹部内にセットされる請求項12に記
    載の組合わせシール装置。
  14. 【請求項14】 前記弁座は円形状のボデイを備え、 前記ボデイは、(a)貫通オリフィスと、(b)環状ラ
    ンド部と、(c)雄ねじ付き周部と、(d)一対の段付
    き凹部とを有し、 前記シールは、前記凹部の一方内にセットされ、さら
    に、前記凹部の他方内に強固に形成された保持リングを
    含む請求項12に記載の組合わせシール装置。
  15. 【請求項15】 前記シールは、環状部材を備え、 この部材は、プラスチック材料内に分散された炭素繊維
    を含む複合材料から形成される請求項14に記載の組合
    わせシール装置。
  16. 【請求項16】 前記プラスチック材料は、ポリテトラ
    フルオロエチレン−コ−ペルフルオロプロピルビニルエ
    ーテルを含む請求項15に記載の組合わせシール装置。
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