JPS60585B2 - バタフライ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディスク（弁板）型式の弁則ちバタフラィ弁に
関する。

この弁において、ディスクは開位置及び閉位置間で旋回
できるようにほぼ円筒状のハウジング内に回転自在に配
置される。このディスクは開位置においてハウジングを
通る軸に対してほぼ平行となり、閉位置においてハウジ
ングを通る軸に対して交差する。今日、各種各様のディ
スク弁が用いられているが、その中で特に有用な構造が
米国特許第３４４２４８８号に開示されている。

その開示がここで参照され取入れられる。この米国特許
に開示される弁の作動について要約すると、ディスクは
偏心髄の回りもこ回転自在に配置され、それによって傾
斜した環状の弁座の内部即ちシール面と結合したりそれ
から分離されたりする。この弁座のシール面は円錐面を
形成し、この円錐面の軸は弁ハウジングの軸に対して鋭
角を形成する。ディスク旋回軸はハウジング軸に対して
垂直にされ、かつそれから心を外されることによって大
小のディスク及びシール面部分を形成する。このシール
面及びディスクの形状はディスクが傾けられてその閉位
置に置かれるときにそのシール要約、即ちシールリング
が弁座に対してシール結合するように割込ますことがで
きるような形状にされる。主に摺動結合に起因するシー
ル面又はシールリングの摩耗はそれによって軽減化又は
解消される。更に詳しい構造については上記米国特許に
詳述される。ディスクのシールリングが弾性のない材料
Ｌ例えば金属から作られる場合、この種のシールリング
とその金周を覆う弁座との間にしっかりとした接触を行
わせるのは困難である。このようなしつかりとした接触
が行えないと、弁が閉じられたときに弁漏れを生ずる。
ある例においては、特に弁が化学及び石油化学工業にお
いて用いられる場合には完全なシールが絶対的に必要と
される。閉じられたディスクを横切ってどんなにわずか
な漏れが生じてはいけない。その理由はディスクの上流
側及び下流側の流体媒体は多くのそのような実施例にお
いては爆発を防止するため完全に分離されて維持されな
ければならないからである。完全なシールを行うために
これまではシール要素を機械加工し、それをディスクと
共に細立ててから弁ハウジング内に最大の注意を払って
設置する必要があった。

このことはきわめて煩雑であり「大蚤弁においては困難
であった。これら大蚤弁のいくつかは直径が３メートル
にも及ぶ。従って、このことはコスト高を意味し、この
種の弁の製造コストは比較的高かった。更にその上、特
に、ディスクのシールリングが金属製である場合「シー
ルリングと弁座との間の接触は弁座上に異物があるとき
には面の損傷を引き起こす。

このような面の損傷は通常は弁座面に生ずる引つかき傷
、即ちギザギザであり、それが弁が閉じられたときに漏
れを生じさせる ３弁座面の損傷に起因する漏れ
がひとたび生ずると弁を修理することによってのみ修理
することができる。この修理は通常ラインからの弁の除
去と「その除去された弁の工場までの運搬と、工場での
高価な修理とを含む。一方、弁がパイプラィ３ンから外
されている間、代わりの弁が入手できないうちはパイプ
ラインはその操業を中断させられる。このように、弁の
修理は高価な化学プラント類の非稼働時間を生じ、それ
によって多大の損失を引き起こす。
４本発明はディスク形弁の製造及び組立を実質
的に容易化し、更にディスクが閉じられたときの漏れの
危険を大幅に軽減化することによってこの種弁の作動特
性を改良する。本発明は第１にシールリング及びディス
クの製造及び組立に関する。シールリングは形が環状で
あり、その外周はシールを行うために弁座上に着座させ
られる。この目的のためにディスクは、Ｌ字形凹所即ち
アンダーカット及び、このＬ字形凹所上に重ねられディ
スクの一面に接して外周開口溝の一つの壁を形成するロ
ックリングとにより形成される上記外周開□溝を有する
。一つ又はそれ以上の数のシールリングがこの溝内に置
かれ、それらの内径はディスクの溝の底の径、即ち根部
径よりも大きくされ、それによってロックリングがゆる
められたときにディスクに対してこれらのシールリング
が摺動、即ち「浮動」できるようにする。ディスクとロ
ックリングとによって形成される溝の側面を滑らかな面
に研摩仕上げすることによってディスクのこのような摺
動、即ち「浮動」を容易にする。このような研摩仕上げ
によって仕上げ面とシールリング間の摩擦が最小限に抑
えられる。シールリングはその外周が弁座に対して着座
するように機械加工によって適当に寸法付けられる。い
かなる厳しい製造精度もシールリングを弁座及びディス
クに対して中心に位置決めする際に必要とされない。弁
が組立てられると、ディスクにロックリングを固着させ
るねじの切られたボルトをバックアップすることにより
ロックリングがゆるめられ、それによってシールリング
が構内で浮動するように自由にされる。次いでディスク
が閉じられ、それによってシールリングが自動的に弁座
に対して中心に位置決めされる。なぜならばシールリン
グがこのとき弁座と結合するからである。弁が閉位置に
あることによってシールリングが中心に位置決めされ、
ねじの切られたボルトがシールリングをディスクにその
中心を位置決めされた状態で不動に固着するように締結
される。厳しい精度で相互関係にあるハウジング、弁座
、ディスク及びディスク取付け部等の精度はそれによっ
て実質的に緩和され、それに対応する節約を構成部品の
製造時に行なうことができる。更に、上記の組立が行わ
れた後はシールリングが正しく心合わせされ中心に位置
決めされる。又、それによって特に、金属製又は同様の
剛性材料から作られるシールリングの心外れに起因する
漏れの問題が解消される。本発明は又弁の長い使用期間
の後でさえもディスクが閉じられたときにはしつかりと
した弁シールが行えるという特徴を有する。

この目的のため、シールリングは複数の、例えば少くと
も２つのシールリング要素、即ち層を有し、これらの層
は互いに隔てられ、それによってこれらの層間に半径方
向に方向付けられ外周が閉口している通路が形成される
。この通路と弁の外部にある例えばスチーム（蒸気）の
如き圧力媒体源との間を導通させるための導管装置が設
けられる。適当な流れ制御装置がこの圧力媒体を通路に
ディスクがその閉位置に回転させられたときに供給し、
それによってシールリングが弁座と接触する前にこの弁
座にへばり付いた異物を吹き飛ばす。シールリングがこ
れらの異物と結合することにより生ずる起こり得る面の
損傷、ひつかき等はそれによって防止され、弁の耐用期
間が高度のシール機能を維持しつつ延長される。流体媒
体は閉じられた弁の上流及び下流側の物質に対して不活
性であるようなものに選択される。

圧縮された流体媒体はディスクの両側間で付加的なバリ
アー（障壁）として働き、弁座とディスク上のシールリ
ングとの間に漏れが生じた場合には、この圧縮された不
活性流体がその漏れ部を通って流れ、それによってディ
スクの側に働きかけてディスクの一方の側からもう一方
の側に物質が流れるのを防ぐ。流れは特に広い範囲で適
用できる。なぜならばそれは特に石油化学工業において
見出される多くの材料に対して不活性であるからである
。次に図面について本発明を説明する。

弁２は略円筒状のハウジング４と弁板１０とを有する。
このハウジング４は弁座６を有し、／この弁座６は円錐
座面８を有する。弁板１川まハウジングに回転可能に取
付けられる。弁座は第２図に示す如くハウジングの軸線
に対し垂直な面に対し角度的に傾けられている。弁板は
一対の隔てられた取付けフランジ１２を有し、このフラ
ンジー２に軸線が整列した一対の弁板旋回鞄１４が取付
けられている。この軸１４はハウジングの軸線から偏心
されており、それによって大小の弁板片１６，１８をそ
れぞれ形成している。この旋回軸１４は弁ハウジングを
通ってその外部にまで伸び、それによって弁アクチュヱ
ータに結合される。このアクチュェータと同じくこの取
付方法も本発明には関しなし、ものであり、それ故それ
らについての説明は省く。弁板は環状溝２０を有し、こ
の溝２０は弁板の外周部からその中心に向って伸び円筒
状底部、即ち根部２２に終機する。

シールリングを周方向に間隔をあげて保持する手段、例
えば環状ロックリング２４がボルト締め等により弁板に
固着されて溝を覆い、それによって外周方向が開いた溝
２６を形成する。複数のシールリング２８がこの溝内に
置かれる。各シールリングの内径は根部２２の径よりも
大きくされ、それによって空間３０を形成することによ
りシールリングが溝２６内で浮動するようにする。即ち
、このときシールリングは溝及び弁板の中心に対して相
対的に動くことができる。シールリングの外径は弁板の
外周よりも糠部２２の径とシールリングの内径との間の
差だけ大きくされ、それによってシールリングの全外周
が常に弁板から突出する。実用上の目的のため、シール
リングの外径は少くとも１ミリ、ほとんどの場合約１０
ミリ程弁板の外周よりも大きくされ、それによって弁板
の両側間の大きな差圧によるリング損傷を回避する。

もちろん、シールリングの正確な径は弁寸法、その操作
圧力、シールリングの材質等によって決定される。更に
シールリングの組合わされた厚みは溝２６の幅よりもや
や大きくされ、それによって、ねじの切られたボルトが
締められるとシールリングがしっかりと溝に対してクラ
ンプされて溝に対して不動にされる。

弁２を組立てるにはシールリング２８が溝２６内に置か
れ、ロックリング２４は弁板にゆるく取付けられ、それ
によってシールリングが構内で浮動できるようにする。

このような浮動を容易にするため、弁板の互いに対向す
る壁３４，３６及びロックリング２４の溝を形成する部
分が平滑な面を有するようにみがかれる。次いで弁板が
ハウジング４内に設けられ、ロックリングがゆるめられ
た状態で弁板がその閉位置に回転させられ、それによっ
てシールリングの外周が円錐座面８に乗せられ、そして
閉じられた弁板の両側間で密封が行われる。弁板がこの
位置にあるとき、シールリングは自動的に座面に対して
中心に位置決めされ、且つそれらは正しく整列した中心
に位置決めされた状態で押され、浮動する。弁板が閉位
置にあるときにボルト３２がロックリングをシールリン
グに対して押圧するように締付けられ、それによってシ
ールリングをそれらの中心にしっかりと位置決めする。
この方法において、シールリングは円錐座面、弁板及び
溝、旋回軸及びこの藤の弁ハウジング取付部等の製造精
度を高くしなくても心が一致して中心に位置決めされる
。シールリング２８は２つの互いに隔たれたグループに
分割される。

そのグループの一つはロックＪリング２４に最も近く、
もう一つのグループは凹所２０を形成する弁坂部分に最
も近い。交互に重なり合うスベーサ３８の各々の厚みは
これらシールリングのグループ間の間隙の半分に等しい
。このスベーサ３８はこれらのグループ間に配置されＺ
て複数の半径方向に方向付けられた外周部閉口通路４０
を形成し、これらの通路４０はシールリングの外周に隣
接して終端する。スベーサはゆるむことができ、それら
は互いに真ちゆうろう付け等によって接着して固着する
ことができる。スベーサは又はそれらを鋳造することに
よって一体的に構成させることもできる。それらの内径
はシールリング２８の内径に等しく、又、それらの外径
はシールリングの外径よりも小さくされ、それによって
シールｌｉングの適当な作動の妨げにならないようにさ
れる。弁ハウジング４の外部に置かれた流体供給装置、
例えばスチーム源４２から供給されるスチームの如き圧
力媒体は、旋回軸１４の一方を通る同軸穴４４、Ｌ字形
導管４６、およびこの導管に蓮３通する弁板１０内の穴
４８を通って通路４川こ流れる。

従って、スチーム源４２から供給されるスチームはシー
ルリング間の通路４０を通ってシールリングの外周から
排出される。作動時において、スチームは弁板がその閉
位置３回動されるとき通路４０に供給され、このため圧
力スチームはシールリングが弁座６の座面８と接する前
にこれらシールリング間から排出される。

圧力スチームは座面に入いり込んだ異物を吹き飛ばし、
それによって金属性のシールリングが異物４と結合せず
シールリング又は座面のいずれか一方を傷付けないよう
にされる。圧力スチームは弁板が閉位置にある間、弁の
２つの側間に障壁を形成するように望ましくは連続的に
供給される。もし漏れがシールリングと座面の一方に生
ずると、スチームは閉じられた弁板によって分割された
ハウジングの一方又は両方に向ってその漏れ部を通じて
流れる。このことは流れを防ぎ、かつ既述の如く閉ざさ
れた弁板の両側における起こり得る媒体との混合を防止
し、起こり得る危険な事故を防止する。この２次的なス
チームによるシール（スチームシール）を形成するため
に、スチーム源４２は弁ハウジング内の最高圧力以上の
圧力を供給する。前述の如く、本発明はディスクタイプ
又はバタフライタイプの弁におけるシールの形成をきわ
めて容易化する。

このことは第１に弁ハウジングの座面８とシールリング
の外周との間に正確な心合わせを行なって同０性を得た
こと（このとき、構成部分の機械加工精度を低いものと
しそれによって実際に製造コストを軽減化している。）
、第２に異物をシールリングが座面に接する前に座面か
ら排除すること、第３にシールリングの起こり得る漏れ
に起因して流体が閉ざされた弁板の一方の側からもう一
方の側に向って流れないように閉ざされた弁板の両側で
流体媒体間に圧力的阻止（シール）を行わせたこと等に
よって達成される。本発明の実施例においては金属性の
シールリングを用いた場合について説明したが、シール
リングをその他の材質、例えばプラスチック性とするこ
ともできる。更に、スチームの代りに他の媒体を用いて
も上記の圧力的阻止（シール）を行わせることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は弁ハウジングの一部及び弁板の一部を破断して
示した弁板が閉位置にあるときの本発明になる弁板の正
面図、第２図は第１図の２−２線断面図、第３図は本発
明に係る弁板のシール要素の詳細を示す第２図の部分詳
細図、第４図は第３図の４−４線断面図、第５図は本発
明に係る弁板の部分平面図である。 ２・・・弁、４・・・ハウジング、６・・・弁座、８・
・・座面、１０…弁板、１２・・・フランジ、１４・・
・旋回軸、１６，１８・・・弁板片。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状のハウジングと、該ハウジングの内面に設け
   られたハウジングの軸線に対して直角な平面に対して角
   度をつけて配置された弁座と、前記ハウジングの内部に
   回動自在に取付けられハウジングの軸線に略平行となる
   開位置と前記弁座に対して略平向となる閉位置との間を
   回転可能な弁板と、該弁板に設けられた環状溝の中に配
   置された複数の環状のシールリングと、該シールリング
   間に配置されてこれらシールリング間に通路を形成する
   複数のスペーサと、前記シールリングとスペーサとを弁
   板に対して固定するため弁板に取付けられたロツクリン
   グと、前記シールリング間の通路を通して流体を流す流
   体供給装置とを備えて成り、前記シールリングの周辺は
   弁座と着座可能であり、且つ夫々のシールリングはこれ
   らシールリングが弁板に対して摺動できるように弁板の
   前記環状溝の径より大きい内径を有しており、前記流体
   供給装置は弁板が閉じられるときシールリングが弁座に
   着座する前に前記通路を通して弁座に流体を流すことを
   特徴とするバタフライ弁。