JPS5954869A

JPS5954869A - 火災安全又は高温バルブ用バルブシ−ト

Info

Publication number: JPS5954869A
Application number: JP58145627A
Authority: JP
Inventors: ジエイムズ・イ−・バ−カ−; ジエイムズ・シ−・ハドリ−
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Technologies Inc
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1984-03-29
Also published as: CA1212094A; EP0110012B1; AU1751883A; EP0110012A2; BR8304251A; AU556032B2; US4487216A; DE3378988D1; EP0110012A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一般的には、バルブ用密封装置、特にバタフ
ライバルブ又はボールバルブの回動密封部材を有するバ
ルブの高圧および高搗密封体に関する。さらに詳しくは
、本発明は高温破壊性密封体および高温非破壊性密月体
を有するバルブ密封装置に関する。

石油又は他の炭化水素のような可燃性１体を移送する装
置、あるいは流体を火のつきゃ−い環境を通して移送す
るような装置使用するバルブは、流体漏れを防ぐために
、通常の温度と圧力で並びに移送装置の近くの火災によ
って生じた高温と高圧で効果的な密封をしなければなら
力い。米国特許第３．７３４，４５７号に開示されでい
るような在来の装置Ｕは、バルブシートにテフロン（Ｔ
ｅｆｌｏｎ　）のような高温と高圧に耐える材料を使用
しているが、これらの材料は火災時の４０３℃（７５０
°Ｆ）以上の温度での長期の密封には適していない。在
来の装置はまた、低いすなわち普通の温度と圧力（しば
しば１２３℃（１２３℃（２５０°Ｆ）および２１０９
３０Ｋｇ／ｍ２（３００ｐｓｉ）まで）で使用するだめ
の熱破壊性樹脂、重合体、あるいはエラストマの密封リ
ングとを組合せて、火災時の温度及び圧力で使用するた
めの金属密迎リングを包含する密封装置を採用している
。

こノらの二重の密封装置は、一般的には満足のいくもの
であるが、非常にコストが高く、用いられる独特の構成
要素の形状により組立てや交換が困難である。また、火
災が低温密封リングを破壊するとき、該リングからの破
片が時々バルブを通って流れ、あるいは残りの密封リン
グの適確な密封を妨げるように高温密封リングの付近に
残シ、しかして火災を広ける派体漏れをひき起す。

同様の問題は、約４５２℃（１０００°Ｆ）の高温を通
して移送される流体、すなわちそれｉ体高温に維持され
る流体の効果的なバルブ密封体を提供する際に遭遇した
。在来の装置は、通常可動バルブ部材にばね又は圧力で
押しつけられる密封リングからなっていた。これらの密
封装置もまた、通常、コストが高く、またバルブ内に取
付けることが困難であった。より安価な装置は、典型的
には、それが着座しなくなりおよび又は変形するように
なるので、高温での効果的な長期あ作動を不可能にする
。

本発明の目的は、高温で長期に使用するビとのできる改
良されたバルブシートを提供するにある。

本発明の他の目的は、より薄いすなわちより安い材料で
構成成され、じかも種々の温度と圧力で長期の流体密封
を可能にするバルブ用の改良された可撓性密封リングを
提供することにある。

本発明の他の目的は、概ねＳ形断面を有し、バルブボデ
イから片持ちされ可動バルブ要素と密封係谷する密封リ
ングを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、さｊざまの作動温１と圧カ
範囲にわたつてバルブの密封装置を有効かつ効果的にす
るように、種々め他のバルブ密封リングと厳密に協働し
て作用されるバルブの改良きれた可撓性密封リングを提
供するにある。

本発明のこれら及び他の目的は、高温（５４７℃（１０
００°Ｆ））で長期の密封を可能にする金属又は他の材
料で作られた可焼性密封リングを提供することによって
達成さ九る。この密制リングは概ねＳ形断面とＳ形断面
の端部から延びてバルブボデイに取付けられる延長部と
を有し、かくして片持ち装置をもった密封リングを提供
する。この延長部と反対側のＳ形断面の端部は、可動バ
ルブ部相がその閉位置にあるとき、バルブの流路内に回
動可能に１・された可動バルブ部材の周囲密封面に密封
係合する。この密封リングは単独で用いられても良いし
、あるいは種々の温度と圧力範囲にわたつてバルブ密封
を最適にするように種々の形状と耐温度特性をもった他
の密封りングと協働的に組合せて用いられても良い。特
に、テフロン（ＴｅｆＩｏｎ）、すなわち熱破壊性密封
リングと組合せるときには、この密封リングは効果的な
火災安全密封リング装置を提供する。

本発明の他の目的、利点及び新規な特徴は、添付図面に
ついての本発明の以下の詳細な説明から明らかになるで
あろう。

以下本発明の夾施例について説明するが、全図面を通じ
て同じ参照番号は同じすなわち対応する部品を示してお
り、第１図は火災安全密封装置において本発明の集施例
を使用したバタフライバルブアツセンブリを示す。バル
ブボデイ１０は流体物質を導びきすなわち移送するのに
適した軸方向流路２０を包含する。流路２０を通る流体
流れを制御する弁作用は、軸線５０を有する円筒流路２
０内の軸４０によって開位置がら閉位置まで回動する可
動バルブ部材３０によって制御される。

軸４０は外部の制御装置（図示せず）に連結さｔ、軸４
０の回転によってバルブ周囲密封面８１を有する可動バ
ルブ部材３０を開閉する。本発明を有するバタフライバ
ルブアツセンブリの使用は例示のためのみによって示さ
れているのであり、流路２０内に保持され、中央流路の
軸線５０を横切る軸線を中心に開閉流体通路位置の間を
回動できるボールバルブを含む任意のバルブ部材を採用
してもよい。

本発明を使用した火災安全密封装鮪は第１図に９０によ
って全体的に示され、第２図において詳細に説明される
。環状溝部８０は、可動バルブ部材３０が閉位置にある
とき、可動バルブ部材３０のバルブ周囲密封面３１と半
径方向に整列して流路２（）内に配置される。溝部８０
はバルブボデイ１０と保持装置６０との間の凹所からな
る。溝部８０は第１溝部すなわち空所８２よりも半径方
向内側にある軸線方向に延びた溝肩部８１を備えている
。第１溝部すなわち空所８２は同様に第２溝部すなわち
空所８３よりも半径方向内側にある。

溝部８０の半径方向延長部８５は第２溝部８３よりも半
径方向外側へ延びている。これらの特徴の目的は以下に
詳細に説明する。

密封リング１００と２００の双方は環状溝部８０から半
径方向内側へ突出しており、密封リンク１００、２００
の密封リング面１１０、２１０は、それぞれ、可動バル
ブ部材３０が閉鎖位置にあるとき、バルブ周囲密封面３
１と係合して流体流れ密封装置を提供する。密封リング
面１１０、２１０は同時に、あるいは平常温度において
密刺リンク面２１０が係合し、高温度において密封リン
グ面１１０が係合するように、交互に、バルブ周囲密封
面と係合する。

熱非破壊性の可撓性密封リング１００は、Ｓ形断面領域
１３０と、この領域からの延長部１４０とを持つように
形成さ］］ている。延長部１４０は溝部８０の半径方向
延長部８５内で保持装置６０とバルブボデイ１０との間
に固定される。このように、処長部１４０は、可撓性密
封リング１００を溝８０内に保持する装置でＪる。独特
のＳ形領域１３０とバルブボテイ１０上の延長部１４０
の取付によつて、可撓性密封リング１００は溝部８０か
ら流路９０の中へ片持ち式に延ひる。

本発明の特定の築施例で使用される熱研壊性の密卦リン
グ２００は、米国特許第３．７３４，４５７号に開示さ
れている密封リングと同様に形成されるのが有利である
。本発明は、独特な可撓性密封リング１００との組み合
せを除いて、密封リングを特許請求の範囲に記載するこ
とを求めていないので、かかる弾性密封リング２００の
概略説明だけを以下にする。

弾性密封リング２００には、溝部８０内に弾性密封リン
グ２００を確実に保持するために、軸線方向に延びた溝
肩部８１と係合する軸線方向に廷びた肩部２２０が形成
１である。弾性密部リング２００のための付加的な保持
装置は円周ウェブ装置２３０であり、このウェブ装置２
３０はリングの半径方向の外周部に形成され、かつ上記
ウェブ装置２３０の外側部分が内側部分よりも軸線方向
に巾広く、ウェブ装置２３０と補足的に形成された第２
溝部８８に嵌められる。このウェブの幅の差はまた弾性
密封リング２００を適所にしつかりと保持するのに役立
つ。

金属輪部材２５０は少なくとも肩部２２０の円周のまわ
りで肩部２２０の下側の少くとも一部分に係合して、閉
じたときに可動バルブ部材３０によつで弾性密封リング
２００に伝えられる主な応力を吸収する。こ１＋は弾性
缶封リング２００の低温流れを最小にし、かつこの密封
装置の使用寿命を長くする。

熱破壊性の弾性密封リング２００を一般にテフロン（Ｔ
ｅｆｌｏｎ　）として知らＪＣいるポリテトラフルオロ
エチレン（ＴＦＥ）で作ると特に有利であることがわか
った。この材料は、広い範囲の流体組成物に化学的に不
活性で、２６２℃（５００°Ｆ）の温度で熱的に安定で
ある。これはまた弾性を有Ｌ、かつ非Ｍに低い摩擦係数
を有する。ここで使用する「通常の」すなわち「低」温
度は−１７．３℃（０°Ｆ）から約２６．２°Ｃ（５０
０’Ｆ　）の範囲の温度を意味１〜、この範囲の温度ｒ
ま弾性密封リング２００を作る材料の熱的に安定な温度
範囲によって特別に定められている。

熱非破壊性の可撓性密封リング１００を金属で作ること
は特に有利であることがわかった。多くの種類の適当な
合金が利用できる。第１の必要な特性は長い期間高温（
４０２℃−８７８℃（７５０°Ｆ−１６００°Ｆ））に
耐え能力と、移送された特定な流体の腐食性に対する抵
抗である。

耐熱ガスケツト装置７０は可撓性密封リング１００と保
持装置６（）との間の流体楠れを防ぐために、バルブボ
デイ１０と保持装置６０との間に設けらノて圧縮されて
いる。ガスケツト装置７０はまた、場所８４で示すよう
に、バルブボデイ１０と保持装置６０との間の液留を柳
供する。グスケツト装置７０は高温で長く使用できるグ
ラフアイト（黒鉛）から有利に形成することができる。

弾性密封装置２００は、火災安全密封装置９０の中で作
動的に使用されるとき、通常の作動温度中流路２０を通
る圧力下の流体流れの両方向に流体流れが可動バルブ部
祠を通過しないようにする。

弾性密封リング２００は火災中に部分的にあるいは完全
に破壊される。従って、可撓性密封リング１００は、可
動パルブ部材３０の保持装置６０と同じ側からの圧力下
の流体に対する密封を効果的に行うが、これは、唇部１
２０が流体圧力により、第３図に示すように、密刺リン
グ面１１０を可動バルブ部材３０の周囲密封面３１に押
しつけるからである。可撓性密封リング１００の独特の
片持ちＳ形断面は、弾性密封装首２００が火災によって
部分的にあるいは完全に破壊されたかにかかわらず、密
封面８１と密封リング面１１０との接触の維持を助け、
而して密封面１１０の摩耗を最小に保２。

可撓性密封リングは第４図ないし第６図に図示されてい
る。独特のＳ形断面は密封りングを軸線５０の方向に堅
くし、他の密封体、特にバルブ密封接触に唇部だけを持
った平らな密封体に必要とされるものよりも薄くかつコ
ストの安い材料を使用することができる。このＳ形によ
り密封リング面１１０を固定延長部１４０に対して半径
方向に移動ネせることが下きる。このＳ形はまた可撓性
密封リング１００が高圧での過度の永久変形に耐えるの
を助ける。唇部１２０を種々の長さに延ばすことによつ
て・種々の流体圧力感度が得られ、これは特定のバルブ
構造の？デ）封装置にとって望ましいものである。この
設計の可撓炸密刺リング１００の利点は、いくつかの作
動サイクルで密封リング１００が密封面３１の形に一致
するように永久的に変形することである。また、密封リ
ング１００は可撓性であるから、流路２０内の異なる流
体圧力に応じてバルブ部材３０が下流に動かされるとき
、密封リング１００は密封面３１との接触したままであ
る。

可撓性密封リング１００はバルブに単独で使用しでも貝
く、その場合、該密封リング１００は、上述しかつ第３
図に示すように、火災後に火災安全密封装幀９０と同様
に作動し、あるいは甘た、密籾リング１００は特定のバ
ルブ装置に最適な密封を温度及び圧力範囲にわたって達
成するように他の種々の密封装置と協働しで使用しても
良い。

第７図に示すように、可撓性密封装置１００は溝部８０
内に配置した支持リング３００と一諸に使用され、高温
での連続密封作動用にさらに改良された装置を柳供する
ことができる。支持リング３００の側面３１０は、Ｓ形
断面１３０に隣接じた可撓性密封リング１００の側面１
３１と係合するる。支持リング３００は溝部８０内に軸
線方向に延びた肩部３２０を備えている。高温における
密封は耐火密封装置９０の火災後の一方向の密封と同じ
方法で達成される。

好ましい実施例の以上の説明から、本発明の目的が達成
されることは明らかであり、また、本発明の詳細な説明
しかつ図示したけれども、これは単なる例証及び例示で
あり、限定をなすものではないことを明瞭に理解すべき
である。この発明の精神と範囲は特許請求の範囲の各項
によってのみ限定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の改良した火災安全密封装置を具体化し
たバタフライバルブの断面図である。第２図は、第１図に示す本発明の改良した火災安全密封
装置の拡大部分断面図である。第３図は、第２図と同様の本発明の改良した火災安全密
封装置の拡大部分断面図であって、火災あるいは高温か
熱破壊性密封リングを破壊した状態を示す。第４図は熱破壊性密封リングの拡大部分断面図である。第５図は熱非破壊性密刊リングの断面図である。第６図は熱非破壊性密封リングの正面図である。第７図は本発明の他の実施例の第２図と同様の拡大部分
断面図である。１０・・・バルブボデイ、２０・・・円筒流路、３０・
・・可動バルブ部材、５０・・・流路軸線、８０・・・
環状溝部、１００・・・可撓性密封リング、１１０・・
・密封リング面、１３０・・・Ｓ形断面領域、１４０・
・・延長部、２００・・・弾性密封リング、２２０・・
・肩部、２３０・・・外周ウエブ装置、２５０・・・金
属輪部材、３００・・・支持リング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）バルブボデイ内の流路を通る流体流れを制御４る
ように作動するバルブアツセンブリにおいて、上記流路を閉じるようになつており、かつ周囲密封面を
有する可動バルブ部材と；上記可動バルブ部材の上記周囲密封面と半径方向に整合
して上記バルブボデイ内の上記流路のまわりに配置され
た崖状溝部と；上記バルブ部材が閉鎖位置にあるときに、上記可動バル
ブ都＊（の上記周囲密封面と密封係合す４ｇめに、上記
バルブボデイに固着さ−ｔ、かつ上記溝部から延びて上
記流路に入る可撓性密封リングと；とからなり、上記可撓性密封リングは概ねＳ形断面と醒
Ｓ形の一方の端部から延びた処長部とを有し、上記処理
部は上記バルブボデイに取付けられ、上記Ｓ形部分は片
持ち状に支持されて上記溝部を抜けて上記流路に入るよ
うに延在していることを特徴とするバルブアツセンブリ
ー。
（２）支持リングは上記溝部内に程持さノ、上記可撓性
密封リングの一方の側と係合可能であり、上記可撓性密
封リングはその密封能力を茗しく害することなく、高温
に耐えることができる材料で作られた特許請求の範囲第
（１）項記載のバルブアツセンブリ。
（３）上記支持リングと」記可撓性密封リングは金属で
作られ、上記可撓性密封リングが上記可動パルブ部材と
保合するとき、上記支軸リングは、上記可撓性密封リン
グが流体流ねの密封を提供することができるように上記
ｒｉ撓性密封リングと連続的に係合する特許請求の範囲
第（２）項記載のバルブアツセンブリ。
（４）上記可撓性密封リングは、保持された延長都と反
対側で前記Ｓ形断面からの半径方向内側の唇部を有し、
かつ上記用可撓性密封リンダの唇部は上記可動バルブを
礼材の周囲密封面に係合可能な叱封面を備えている特ｒ
Ｆ求の範囲第（２）頂によるバルブアツセンブリ。
（５）上記溝部は、上記バルブボデイ内に形成された凹
部と、上記凹部と対向するように上記バルブボデイイに
取付けられた保持装置とを包含し、上ｉシ町撓性密封リ
ングの上記Ｓ形断面から延びた上記延長部は、上記凹部
から半径方向外側の位置で上記保持装置と上記バルブボ
デイとの間の上記溝部内に保持されている特許請求の範
囲第（４）項記載のバルブ構造。
（６）上記可撓性密封リングと上記保持装置との間、及
び上記パルブボデイと上記保持装置との間の流体流れを
防ぐたための耐熱ガスケツト装置が、上記保持装置と上
記バルブボデイどの間に設けられ、上記バルブ構造体の
すべての要素は８７８℃（１６００Ｆ）および高い流体
圧力で長期使用できる材料から作られている特許請求の
範囲第（５）項記蔽の・・−プ構造体。
（７）上記溝部は、軸線方向へ延びた肩部と、半径方向
外側の第２の部分よりも実質上巾広い半径方向内側の第
１の部分とを有する特許請求の範囲第（１）項記載のバ
ルブ構造。
（８）第２弾性密封リングは、上記可動バルブ部材を閉
じたとき、上記第２弾性密封リングが上記可動バルブ部
材の〒記周囲密封面と密封係合するように上記満部内に
配置寝れ、上記第２弾性密封リングは、半径方向に最も
内側の周囲に形成された第１密封面と、上記第２弾性閉
鎖リングを上記溝部内に保持するために上記溝部内の上
記軸線方向に延びた肩部ど係合可能な軸線力向に姑びた
肩部と、さらに上記軸線方向へ延びた肩部から実質上半
径方向外側に延びて上記溝部の半径方向外側の第２部分
に入る円周ウェブ装置とを有する特許請求の範囲概（７
）項記載のバルブ構造。
（９）上記第２弾性密封リングは、通常の作動温度にお
いて上記流路を通る流体流れの両方向に流体流れの密封
をするために、上記可動バルブ部材と係合可能であり、
また、片持ち式のＳ形断面を有する上記可撓性密封リン
ダは、上記紀ス弾性密封リングを役に立たなくする高い
作動温度において上記流路を通る流体流れの一方向に流
体流れの密封をするために、上記可動バルブ部材と係合
可能である特許請求の範囲第（８）項記載のバルブ構造
。
（１０）バルブボデイと、上記バルブボデイを貫く流路
と、上記流路内に保持され、開閉位置の間で上記流路に
対して横の軸線のまわりに回動可能であシ、上記バルブ
にかかる種々の圧力と温度範囲にわたって上記流路内の
上記バルブを通る流体流れを遮断するバルブ部材と、通
常の温度と高温において上記バルブ部材と上記流路内面
との間に液体密封を扶供するための火災安全密封装置と
を有するバルブにおいて、上記バルブ部利が閉位置にあるとき、上記バルブ部材の
周囲密封面と半径方向に整合して配置される上記流路内
の環状溝部と、上記溝部内に配置され、そこから半径方向内側へ突出し
て上記流路内に入り、内周に上記バルブ部材の周囲密封
面と係合可能な第１密刺面を形成した第１弾性密約リン
グと、同じく上記溝部内に配置され、そこから半径方向内へ突
出して上記流路に入シ、概ねＳ形領域と該Ｓ影領域から
の延長部とを包含する断面形状を有する第２可撓性密封
リングと力らなり、上記延長部は上記第２可撓性密封リ
ングのための片持ち装置を供するように上記溝部内に保
持されていることを特徴とするバルブ。
（１１）上記環状溝部は、半径力向外側の第２部分より
も実質上巾広い半径方向内側の第１部分を有−る特許請
求の範囲第（１０）項記載のバルブ構造。
（１２）上記第１弾性密封リングは、軸線方向に廷ひた
肩部と、上記軸線力向に延びた肩部から上記溝部の、半
径方向外側の第２部分へ実質上半径方内外側に延びる円
周ウェブとを形成し、上記バルブ部材の周囲密封面は軸
線万向神面が円の扇形の形をなし前記扇形の半径は、上
記密封リングの内側周囲の上記第１密封面に干渉なしに
引込めうるように、上記密封面の軸線中心からその縁ま
で減少している特許請求の範囲第（１１）項のバルブ構
造。
（１３）金属輪装備は少なくとも」二記肩部の一部の上
にあつてそこに係合し、閉鎖リングの第１密封面がバル
ブ部材の周囲普月面と実質上完全に係合するとき、上記
金属輪装置と密封リングは円周方向に引伸ばされる↓う
に互にかつ上記バルブ部材に対して寸法決めされ、上記
輪装置（ま、第１密封面がバルブ部本ｊの周囲密封面と
実バ上完全に係合シフいないとき、手記密封リングを実
質上引伸ばさｔでいない状態に戻ず私特許請示の範囲第
（１２）項記載のバルブ構造。
（１４）第１弾性密封リングは、通常の作動温度におい
て上記流露を通る流体流れの両方の方向に流体流れの密
封を提供するために上記パルブ部材と係合可能であり、
上記第２可撓性密封リングは、上記第１弾性密封すング
を破壊するような高い作動温度において上記流路を通る
流体流１Ｌの方向に流体流れの密封を提供するために、
上記バルブ部材と係合可能である特許請求の範囲第（１
０）項記載のバルブブ構造式。
（１５）上記環状溝部は、上記バルブボデイ内に形成さ
れた環状凹部と、上Ｍ環状凹部と対向するように上記バ
ルブボデイに取付けられだ場状保持体とを包含する特許
請求の範囲第（１１）項記載のバルブ構造。
（１６）上記第２可撓性密封リングのＳ形断面から延び
た延長部は、上記半仕方向外側の第２部分から半径方向
外側の位置においで、上記環状保持装置とバルブボデイ
との間で上記溝部内に保持され、上記第２可撓性密封リ
ングと上記環状保持装置との間の流体漏れを防ぐための
耐熱ガスケツト装備が、上記環状保持装置と上記バルブ
ボデイとの間に設けられている特許請求の範囲第（１５
）項記載のバルブ構造。
（１７）上記第１弾性密封リングは、主としてテトラフ
ルオロエチレンを含むフツ素化炭化水素ポリマ−からつ
くられ、上記第２弾性密封リングは金属でつくられ、ま
た上記曲熱ガスクツト装置はグラファイトでつくられで
いる特許請求の範囲第（１６）項記載のバルブ構造。
（１８）半径方向内側の第２延長部は上記第２可撓性密
封Ｊングに形戊され、上記Ｓ型断面の保持された延長部
と反対側であり、かつ上記バルフ部材の周囲密封面と係
合可能な周囲密封面を提供する、特許請求の範囲第（１
６）項記載のバルブ構造。