JPS61140687A - 弁とそのステムシ−ル - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明はゲート弁、チョーク弁等の弁に関し特に弁のス
テムシールに関する。

ゲート弁等の弁は近年腐蝕性雰囲気内で１５０００ｐｓ
ｉｇ（約１０５０ｋＰ／、ｉ　）の圧力を保持し、広範
囲の温度、例えば２５０″Ｆ〜−２０下（約１２０°〜
−３゜℃）ので所要機能を保って作動する必要がある０
このような弁の故障にステムシールの損傷がある従来の
技術 既知の弁ではシールを押圧するためにエラストマーが使
用されてきた。エラストマーはＨ２Ｓの存在、腐蝕防止
剤、高温、ガス減圧、圧縮等のだ又 めに時間と共に劣化する。

他の弁設計では鍛造金属ばねを使用してポリ四弗化エチ
レンのリップシールを押圧するＯばねは所要の可撓性従
ってシール性を得るためには薄く弱くする必要がある。

このためシールリップは十分に薄くしてばねが所要の押
圧を行ない得るようにする。この薄いリップは耐摩耗性
が小さく、高温度ではポリ四弗化エチレンのリップは軟
化しばねの縁部によって変形しシールの損傷となる。

次の米国特許は本発明に関連のある軸とステムのシール
を記す。特許４４１０１４９号に示す軸シールはテーパ
した負荷リングによってシールリップに楔入してシール
リップをシール丁べき面にシール係合させる。特許４４
２６０９３号に示すステムシールは弁用であり、円筒ス
リーブに互に離れた外面の円周方向の切込みを設けてス
リーブを重ねたワッシャ状としてシールを行なう。特許
３７８７０６０号に示すステムシールは楔スリーブをス
テムパツキン内に圧入してステムとハウジング孔内壁と
の間のシールを行なう。特許４２６２６９０号に示す楔
はリングを所定位置に動かしてシールリングの重ね内で
シールリングの押出を防ぐ。

発明の解決すべき問題点 従来のシールリングは広い温度範囲で良好なシール性を
保つ点に問題があった。

問題点を解決するための手段 本発明は弁と、弁のステムシールに関する０本発明の構
造は、弁室と弁室の入口出口と出口を囲む弁室内の弁座
とを有する弁本体と、弁室内で可動で弁座と共働して弁
を通る流れを制御する弁部材と、弁室に連結され本体内
の開口を貫通する弁ステムと、ステムに共働して弁部材
を動かす手段と、ステムを囲み弁本体開口内でステムの
シールを行なうシール組立体と、シール組立体を本体開
口内に抑止する手段とを有する弁において、シール組立
体は充填ポリ四弗化エチレン製とし複数の内外溝を有し
てその間に内外シールリップが形成され弁部材に向う環
状端部凹みを有するシールリングと、弁部材から最も離
れた内外溝内に係合して低温度シールを良くする軟質シ
ールリングと、端部凹み内の負荷リングとを備え、負荷
リングの外面は弁部材に向う方向にステム軸線に向うテ
ーバとし、これによって負荷リングは広い温度範囲にお
いてシールリングのリップをシール位置としリップの圧
縮変形を生じない。

作用 本発明による弁とステムシールとは耐摩耗性耐蝕性が良
いシール材料の使用が可能であり、温度変化の下で気密
のシールを行なう。

本発明によるステムシール組立体はシールリングの負荷
が温度変化の下で保たれ、シールリングのシール素子の
損傷は生じない。

本発明による弁のステムシール組立体は薄い金属の負荷
ばねを設けた場合に上述の問題点を生じない。

実施例 第１図に示す弁１０はゲート弁であり、本体１２を有す
る。本体１２は弁室１４と、本体１２内を貫通して室１
４に入る入口１６と出口１８とを有する。弁部材２０は
弁室１４内を可動とし、弁部材２０に接続したステム２
２はボンネット２６内の孔２４の形成する開口内を延長
する０ボンネツト２６はスタッド２８、ナツト３０によ
って本体１２に固着する。ステム２２と共働する所要の
手段、例えばハンドル３２を設け、ステム２２を弁部材
２０内に数字３４で示す如くねじ結合させて、弁部材２
０を弁室１４内で出口１８の開口を囲む弁座３６に対し
て弁室１４内で可動とする。弁部材２０の第１の位置で
は出口１８に入る開口を有効に閉鎖し、第２の位置では
弁部材２０のボート３８が入口１６、出口１８に一致し
て出口１８を通る流れを可能にする。

第２図に示す本発明によるシール組立体４０はシールリ
ング４２、負荷リング４４、軟質の内外シールリング４
６．４８、押出防止リング５０を有する。負荷ナツト５
４の首部５２が第２図に示されるが、これはリング５０
に係合している。シールリング４２は中等充填のポリ四
弗化エチレンで形成し、充填剤は炭素材料とし全リング
の容積のはＫｌｌチとする。好適な例では炭素充填剤は
炭素粉末とし、粉末のはＫ１０％は粉末グラハイドとし
、これによって、シールリング４２の組成は８９チのポ
リ四弗化エチレン、１０チの粉末炭素、１チのグラハイ
ドとなる。シールリング４２に内面溝５６、外面溝５８
、負荷リング４４を収容する端部凹み６０を設ける。溝
５６．５８の間に内外シールリップ６２．６４が形成さ
れる。内外軟質シールリング５６．５８がシールリング
４２の閉鎖端即ち弁部材２０から最も遠い内外溝５６．
５８内に係合する。シールリング４６　、４８の断面積
は夫々の溝の断面積よりも犬とし、シールすべき面にシ
ール係合で保持される。軟質シールリング４６゜４８は
軟質ポリ四部、化エチレンとし、シール組立体４０の低
温度シール性を良くする。なお、高い熱サイクルの後の
低温度はリップ６２．６４の予荷重を弛めることがある
。この場合に軟質シールリング４６．４８はシールリン
グ４２のシールリップの予荷重が減少する低温度に達し
た時にも気密のシールを保つ。

シール組立体４０で特に重要な点は負荷リング４４の形
状であり、押出防止リング５０の方向に外方に厚くテー
パさせる。このテーパは更に弁部材２０に向う方向にス
テム２２の軸線に向けてテーパしたものとする。負荷リ
ング４４の内面６９はステム２２の軸線に対してほゞ平
行である。負荷リング４４は好適な例で金属であり、凹
み６０内で剛性位置を保ち、シールリング４２の膨張差
を可能とする。シールリングの内面の接触面６８も同様
にテーパしている。更に、負荷リング４４は通路７０を
有し、この通路は凹み６００Å口と内方端との間に負荷
リング４４の均圧を保つ。

本発明の他の実施例を第３図に示’ｆｏシール組立体７
２はシールリング７４と、好適な例では金属の負荷リン
グ７６と、軟質の内外シールリング７８．８０と、押出
防止リング８２とを有する。図示しない負荷ナツトの首
部５２αが第３図に示されている。シールリング７４は
上述のシールリング４２と同様の材料とする。シールリ
ング７４は内外溝８４．８６と端部凹み８８とを有し、
凹み８８内に負荷リング７６を取付ける。内外シールリ
ップ９０．９２は溝８４．８６間に形成する。内外軟質
シールリング７８．８０は押出防止リング８２附近即ち
弁部材に最も遠い内外溝８４　、８６内に取付ける。シ
ールリング７８．８０の断面積は夫々溝の断面積より犬
とし、シールすべき面にシール係合して保持されるよう
にする。軟質シールリング７８゜８０は上述のシールリ
ング４６．４８と同様に軟質ポリ四弗化エチレンとする
。

シ−ルリング７２の特に重要な点は、凹み８８と負荷リ
ング７６の内外面９４　、９６の形状であり、押出防止
リング８２の方向に内方外方にテーパさせる。即ち、内
面９４は弁部材に向けて外方に′テーパさせ、外面９６
は弁部材に向けて内方にテーパさせる。凹みの内面形状
も面９４　、９６と同様の面とする。更に、負荷リング
７６に通路９８を設けて凹み８８の入口と奥との間を均
圧とする。

シール組立体４０は第４図に示す通り、ステム２２を囲
んでボンネット２６の孔２７内に取付けられ、負荷ナラ
トラ締めて初期負荷を与える。軟質シールリング４６．
４８とリップ６２．６４とによって気密のシールを行な
う。シール組立体４０が加熱されれば、シールリング４
２の材料は軟化し、記憶を失い、機械的性質は減少する
。この場合にシールリップ６２．６４の位置は制御され
た位置にある。シールリング４２の加熱は負荷リング４
４の膨張以上に軸線方向半径方向に膨張する。シール組
立体４０の特定の形状は外方リップ６４０半径方向に自
由な膨張を可能とし、過負荷又は損傷を生じない。軸線
方向の膨張が緩和効果を生ずるためである。

シール組立体４０の冷却間にリップ６４０半径は孔２７
に対するシールから離れる、傾向となる。

リップ６４がリングとして半径方向に稲小する傾向のた
めである。シールリング４２も軸線方向に収縮し、この
収縮はリング４２を負荷リング４４の外側テーパに抗し
て引き、シールリップ６４を孔２７に楔入させる。

楔入の原理はシールの設計に従来使用されているが、楔
となるのは機械的部材であり、圧力作用間模作用を行な
う。シールの冷却の場合等の無圧力の場合は温度変化に
際して自由に変形する。

場合によって、シール組立体４０とはｇ同形であるが負
荷リング７６の内側テーパ面９４の異なるシール組立体
７２を使用するのが望ましい。この内側テーパ面９４を
設けろことによって内側リップ９０の過大応力を防ぐ。

シールリング４２゜７２は負荷リング４４．７６の平滑
面のみに接触する。シールリップを損傷する鋭い縁部や
間隙はない０ 高温の熱サイクルから冷却した後又は極めて低い温度に
冷却した時を１シールリツプの予荷重は最初の取付より
は低い値となる。これはシールリングの材料の応力緩和
によるものである。本発明の両実施例に示す軟質シール
リングは構成上の予荷重による初期シールを行なう。即
ちシールリングは隣接シールリップよりも突出し、シー
ルすべき面に接触を保つ。

発明の効果 本発明によって、エラストマー製シールリング内に剛性
の外面テーパの負荷リングを挿入することによって温度
低下に際しての楔作用が生じてシールを保つ。

２種の材料をシールリングとして使用することによって
、本体の炭素充填ポリ四弗化エチレンのシールリングは
耐摩耗性、高温安定性、押出抵抗が高く、軟質ポリ四弗
化エチレンのシールリングは可撓性と低温度シールが良
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステムとボンネット内面との間のステ
ムシール組立体を取付けた弁の一部断面とした側面図、
第２図は第１図のステムシールの一部断面とした拡大側
面図、第３図はステムシールの第２の実施例を示す一部
断面とした側面図、第４図は第１図の弁の一部の拡大断
面図である。 １０；弁、　　　１２：本体、　　　１４：弁室、１６
：入口、　　１８：出口、　２０：弁部材、２２；ステ
ム、　　２４：孔、２６：ボンネット、３２：ハンドル
、　３４：ねじ連結部、３８：ボート、　４０，７２：
シール組立体、４２．７４　：クールリング、 ４４．７６：負荷リング、 ４６．４８，７８，８０　：軟質シールリング、５０．
８２：押出防止リング、 ５６．５８．８４．８６　：溝、　　６０．８８：凹み
、６２．６４，９０，９２　：リツプ、 ６６．９６：外面、　　６９，９４　：内面、７０．９
８：通路。 （外５名） ｆ〆ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　弁室と弁室の貫通入口出口と開口と出口を囲む弁室
   内の弁座とを有する本体と、弁室内で可動な弁部材と、
   弁部材に連結され開口内を通るステムと、ステムに連結
   され弁座に対して弁部材を動かして弁を通る流れを制御
   する装置と、ステムと開口との間をシールするステムシ
   ール組立体とを設けた弁において、上記ステムシール組
   立体が内外シールリップと端部凹みとを有するシールリ
   ングと、端部凹みに入り外面が弁部材に向つてステム軸
   線の方向にテーパした負荷リングと、ステムシール組立
   体をステムと開口との間に抑止する手段とを備えろこと
   を特徴とする弁。 ２　前記シールリングの材料を炭素を中程度充填したポ
   リ四弗化エチレンとすることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の弁。 ３　前記シールリングの材料は炭素材料ほゞ１１％を充
   填したものであることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の弁。 ４　前記シールリングは内面および外面の複数のシール
   リップと、各シールリップ間の溝とを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の弁。 ５　前記シールリングの閉鎖端に最も近い内外溝内に軟
   質シールリングを設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の弁。 ６　前記軟質シールリングを軟質ポリ四弗化エチレンと
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の弁。 ７　前記負荷リングの内面に弁室から離れる方向にステ
   ムに向つて内方にテーパするテーパを設けることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の弁。 ８　内部弁室を有する本体と、弁室の入口出口と、弁室
   からの開口と、弁室内を動き弁を通る流れを制御する弁
   部材と、弁部材に連結され開口内を貫通するステムと、
   ステムと開口内面との間をシールするステムシール組立
   体と、ステムシール組立体を抑止する手段とを有する弁
   において、ステムシール組立体が外側シールリップと内
   側シールリップと弁部材に面する端面の凹みとを有する
   シールリングと、端部凹み内に取付けられシールリップ
   に初期負荷を与える所定寸法を有し凹みの閉鎖端のベー
   スの外面半径方向寸法を凹みの開放端の外面半径方向寸
   法よりも大とした負荷リングとを備えることを特徴とす
   る弁のステムシール組立体。 ９　前記シールリングの外面内面に複数のシールリップ
   を設けることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   ステムシール組立体。 １０　前記シールリングの閉鎖端に最も近い内外溝内に
   軟質シールリングを係合させることを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載のステムシール組立体。 １１　前記軟質シールリングを軟質ポリ四弗化エチレン
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
   ステムシール組立体。 １２　前記負荷リングの外面をシールリングの凹み端か
   ら離れる方向にステムから外方にテープさせることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項記載のステムシール組立
   体。 １３　前記負荷リングの外面はシールリングの凹み端か
   ら離れる方向にステムから外方にテーパし、負荷リング
   の内面はシールリングの凹みから離れる方向にステムか
   ら内方にテーパすることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項記載のステムシール組立体。 １４　前記シールリングを中程度に充填したポリ四弗化
   エチレンとすることを特徴とする特許請求の範囲第８項
   記載のステムシール組立体。 １５　前記シールリング材料を炭素材料を充填したもの
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の
   ステムシール組立体。 １６　前記シールリング組立体をほゞ１１％の炭素材料
   を充填したものとすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１４項記載のステムシール組立体。 １７　弁室と弁室への貫通入口出口と開口と弁室内の弁
   座とを有する本体と、弁室内で可動な弁部材と、弁部材
   に連結され開口を貫通するステムと、ステムに共働し弁
   内の流れを制御するために弁座に対して弁部材を動かす
   手段と、ステムと開口との間をシールするステムシール
   組立体とを設けた弁において、ステムシール組立体が複
   数の内外溝と溝間のシールリップと端部凹みとを有する
   耐摩耗耐腐蝕シールリングと、凹み内に取付けられ外面
   が弁部材に向けてステムの軸線の方向にテーパした負荷
   リングと、弁部材に最も遠い内外溝内の軟質シールリン
   グとを備え、軟質シールリングの断面積を係合溝の断面
   積よりも大とすることを特徴とする弁。