JPS61157887A

JPS61157887A - 高圧弁用ステムシール装置

Info

Publication number: JPS61157887A
Application number: JP60285898A
Authority: JP
Inventors: バーノン・グレン・スチユワート; フランク・チヤールス・アダメク
Original assignee: Gray Tool Co
Current assignee: Vetco Gray LLC
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CA1253482A; US4552369A; GB2169060B; GB2169060A; GB8529842D0

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、ステムシール装置、殊に１％温度例えば高熱
製造設備、蒸気発生設備又は火災などによって発生する
高ｍ度にさらされる升のための鳩王ステムシール装置に
関する。

従来技術として、例えば米国再発行特許第２９゜６７９
号明細書に記載されている高田弁の升ステムをシールす
る装置がある。このステムシール装置は、カートリッジ
金形成するように互いに螺合接続されている複数のイン
サートと、シールを形成するように注入されるプラスチ
ックと七使用している。このカートリッジの最も上方の
インサートはパツキンナツトにより締付けられ、他の残
りのインサートはこの上方インサートから吊り下がって
いる。また、注入グラスチックとしてはヒノΦ油中にテ
トラフルオルエチレン（テフロン）全懸濁しているコン
パウンドがあり、このようなコンパウンドは「ＴＦＥ　
５ｅａｌ　１０４Ｊの商標名で旧−Ｐｏｓ　ｔ　Ｉｎｄ
ｕｓｔｒｘ　ｅｓ社から販売されている。

しカ葛して、例えば火災の発生などによってかかる弁が
高温度にさらされたときには、４ｆ同に注入しているプ
ラスチックが膨張し、これにより各インサートのまわり
に圧力が発生する。この圧力は、隣接するインサートに
作用して、このインサートを他のインサートから離すよ
うに付勢する。この場合、升自体がその弁体内で高い圧
力にさらされているときには、この高い圧力は前述した
グラスチックの膨張力を相殺するように一遍のインサー
トに作用する。

しかしながら、もし升がこのような高いモカを受けてい
ないときに升が高温度にさらされる事態が発生した場合
には、プラスチックの膨張力を相殺するような刀は存在
せず、したがってプラスチックの膨張により過度の圧力
が生じて各インサートにそれらの間の螺合金ゆるめるよ
うに作用し、これらのインサートが離れるようにしてし
まう。

最も下方のインサートが最初に雫れ、この嬌れ現象はし
だいに最も上方のインサートにまで連続して生じていく
。

また、４ａのインサートは、−緒にきちんと４合され、
全体として−続きとされてカートリッジを形成し、芹ボ
ンネットの孔に挿入されるものであるので、インサート
の螺合部分の同心性を正確にして各インサートの外径を
一致させることが重要である。従来の方法によれば、カ
ートリッジ全構成する複数のインサートは、組立てた後
に再び機械力ロエされて、各インサートの外径が確実に
一致するようにされている。

前述した説明から明らかなように、従来のステムシール
装置は、火災などの発生によって高温度にさらされたと
きＫおける作動に欠陥があり、またその部品を組立てる
のが面倒でかつ高価となる問題がある。

したがって、本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたものである。

本発明は、ボンネットを貫通する孔とこの孔を通して移
動自在な弁ステムとを有する高圧弁のためのステムシー
ル装置に関する。そして、本発明によれば、ボンネット
の孔の下方肩側には上向きの肩部が形成されている。積
み電ねられた複数の円筒形のインサートが、ボンネット
の孔内に挿入されて、その肩部の上に載置される。上方
のインサートと下方のインサートとの間に位置する複数
の中間インサートの各々は、外側環状空所と、内側環状
空所と、これらの空所に流Ｗｈ注のシーラント材料例え
ばプラスチックを注入する手段とを有する。

また、複数のシールリングが隣接するインサート間に配
置されている。各シールリングは、変形自在な中央シー
ル部材と、上方及び下方の不変形リングとから成る。変
形自在なシール部材は、その軸方向において圧縮される
ことなしに、インサートの外周と隣接するボンネットの
孔又はステムとの両方に接触するような寸法とされてい
る。インサートは、例えば金属で形成され、シール部材
を軸方向において圧縮することなしに当接面間が金属接
触するような寸法とされている。

更に、ボンネットに螺合接続されているパツキングラン
ドが、インサートの当接面間が金属−金属接触するまで
、これらインサートの積重体又はコラムを圧縮する。こ
れにより、インサートの積重体は、圧縮された状態で、
パツキングランドとボンネット内の肩部との間に配置さ
れる。したがって、高温度の状態の下で流動性プラスチ
ックが膨張してインサートを離すように押しても、この
ような割きは、インサート間の接続部分のみならず、パ
ツキングランドとボンネットの孔とによって、抑えられ
る。したがって、隣接するインサート間に生じる従来の
欠陥は除去される。

また、複数のインサートは互いに螺合されていないので
、これらのインサートラ適度の直径方向公差でもってゆ
るやかに積み重ねることができる。

したがって、各インサートラ適当な外径及び円径をＭす
るように機械加工することだけが必要であり、従来の如
きインサートの螺合部分の同心性を正確圧して各インサ
ートの外径を一致させるために、インサートの組立後に
インサートを再び機械加工するようなことは必要なくな
る。

以下添付図面を参照して本発明の好適な！！捲例につい
て詳述する。

第１図において、弁体１０はこの弁体を貫通する孔１２
を有し、この孔を通して流体が流れる。

すべりゲ−）１４は孔１６を肩し、この孔は弁体ｌＯの
孔１２と整合して流体を流すことができるようになって
いる。しかし、すべりゲート１４は、上向きに吻かされ
ると、弁体ｌＯの孔１２ｉ遮断できるようになっている
。

ゲートキャリヤ１８は内ねじ式の升ステム２０に螺合接
続され、したがって升ステム２０の回転により升キャリ
ヤ１８を昇降させることができる。

升ステム２０ｉ１ｔ、また、升ステム軸受２２及び２４
により支持されているとともに、幡受リテーナ２６によ
り保持されている。この軸受リテーナは、斧ボンネット
２８に螺合接続されている。

弁ボンネット２８はこの升ボンネットを貫通する孔３０
１に’ｌｆＬ、この孔はその下方肩側に上向きの肩部３
２を有する。そして、参照符号３４で総括的に示すパツ
キンカートリッジが、升ボンネット２８の孔３０と弁ス
テム２０とのｎをシールしている。

第２図は、このパツキンカートリッジ３４の構成全拡大
して詳細に示す。

この図において、パツキンカートリッジ３４は複数の円
筒形インサート４０．４２．４４及び４６を包含し、こ
れらのインサートは伸ボンネット２８の孔３０内に配置
されて升ステム２０を囲繞している。各々のインサート
は、孔３０の外径よりも多少小さい外径と升ステム２０
の円径よりも多少大きい円径とを有する。また、各イン
サートの畑方向長さは次のようにされている。すなわち
、最も下のインサート４６は孔３０の肩部３２に載り、
最も上のインサー）４０ｆｌパツキングランド５０でパ
ツキンカートリッジ３４を圧縮したとき、にこのグラン
ドが孔３０の上＊ａに形成している上向きのＭ部４８に
当接しないようにこの肩部ヲ確えて十分に延びている。

そして、中間のインサート４２．４４の各々は外側環状
空所５２と内側環状空所５４とをＭし、これら２つの空
所は各インサートに穿設した孔５６により流体的に相互
接続されている。流動性のシーラン）を注入するための
手段がボンネット２８を貫通する孔５８の形で設けられ
、この孔は第１図に示す井５９に接続されている。これ
により、シーラントを外部供給源から圧送できるように
なっている。このシーラントとしては好適には前述した
如く商標名［ＴＦＥ　５ｅａｌ　１０４　Ｊとして知ら
れているコンパウンドがあり、このコンパウンドは８０
％のひまし油とこのひまし油中に懸濁している２０％の
テトラフルオルエチレン（テフロンン粒子と力為ら成る
。このようなシーラントは、半固体で非常に強粘性のあ
る材料である特徴を有する。

そして、このシーラントは、升５９を閉じることにより
インサート４２．４４の各空ｐｆｒ５２．５４ｆｆｉＫ
保持される。

複数の内側シールリング６０及び複数の外側シールリン
グ６２の各々は、テトラフルオルエチレン等の材料で作
った変形自在な中央シール部材６４と、上方の不変形り
／グ６６と、下方の不変形リング６８とから構成されて
いる。内側シールリング６０の不変形リング６６．６８
はステム２０に関して隙間が無いように設計され、外側
シールリング６２の不変形リング６６．６８も孔３０に
関して隙間が無いように設計されている。すなわち、こ
れらの不変形り／グは、例えば開口をずらした位相で一
緒にスポット溶接した一対のスゲリットリングで構成さ
れて、ステム２０又は孔３０との間に隙間が無いように
取付けられている。

中間インサート４２．４４の各々は、隣接する他のイン
サートと当接するための上方のインサート当接面７０と
下方のインサート当接面７２とを有する。これらの当接
面は、各中間インサートの円筒形の半径方向における中
央部分に形成されている。各中間インサートは、また、
その円筒形の半径方向における内方部分に下方シール保
持面７４をまたその外方部分に下方シール保持面７６’
１ｉ−ｉする。谷中間インサートは、更に、その内方部
分に上方シール保持面７８をまたその外方部分に上方シ
ール保持面８０ｔｌ−有する。

上方のインサート４０は、中間インサート４２．４４と
同じような下向きの面を有する。すなわち、上方のイン
サート４０は、その中央部分に、下向き面８２を有する
。上方のインサート４０は、また、その内方及び外方の
部分に、それぞれ下向きのシール保持面８３及び８４を
１ｉｊする。孔３０の上方端側に位置するインサー）４
０の上向き面８６はパツキングランド（ナツト）５０と
当接する面であり、この面に対してパツキングランド５
０の下面８８が作用する。

下方のインサート４６は、中間インサート４２．４４と
同じような上向きの面ヲ肩する。すなわち、下方のイン
サー）　４６は、その中央部分に形成した上向きのイン
サート当接面９０を有する。下方のインサート４６は、
また、その内方及び外方の部分に、それぞれ、上向きの
シール保持面９２及び９４　をＪする。下方のインサー
ト４６の下端は下向きの当接面９６を有し、この当接面
は孔３０の上向き肩部３２により保持される。

ｒＫＫ、その作用について説明する。

パツキングランド５０１Ｆ−ボンネット２８に螺入して
パツキンカートリッジ３４ｉ下向きに押すと、その各イ
ンサート４０．４２．４４．４６は互いにその隣接する
インサート当接面同志が当接するとともに上向き肩部３
２に対して干縮される。

この場合、パツキンカートリッジ３４はその全体の総長
さが肩部３２と４８との間の距離よりも大きくされてい
るので、パツキングランド５０の下面８８と肩部４８と
の間には隙間が維持されている。したがって、バッキン
グランド５０をスパナなどによりトルクを加えて締付け
ることによって、各インサートラ所望する強さで確実に
予ＩＥ縮することができる。

各シールリング６０．６２は、圧縮されていない状態の
ときには、２つの間隔金量いて離れている例えば参照符
号７４及び７８で示したシール保持面間の距離よりも小
さい寸法とされている。したがって、インサートが子線
されたときに、これらのシールリングは圧縮されないよ
うになっている。各シールリングのシール部材６４は、
それらの半径寸法によって、初期しまりばめヲ有してい
る。これらのシール部材６４は、更に、シールリングを
横切って作用する圧力差によシ生じる軸方向圧縮によっ
て付勢される。

ここに例示している実ｍ　１ｆｌＪによれば、各インサ
ートは隣接するインサート間で垂直に延びるインタフェ
ース１００を形成するような入れ子式の関係で配置され
ている。このインタフェースは十分な公差を有しており
、したがって隣接するインサートの各々はステム２０と
孔３０との間で自由であるように工夫されている。

このような入れ子式の配置は、升のボンネット孔３０に
パツキンカートリッジ３４の各インサート４０．４２．
４４，４６１に挿入して配置する組立を容易にする。ま
た、くほませたシール保持面は、隣接するインサート間
の隙間から離れているシールリングのための場所全提供
し、シールリングがかかる隙間ではさまれるのを防止す
るとともに、組立中においてシール部材を中央に位置さ
せておく。これは、内側のシールリング６０のために特
に重要である。なぜなら、インサートが取付けられると
きに、ステム２（ｌｊＪ所に位置していないがらである
。複数のインサートを一緒にゆるく螺合してそのねじ部
分が相当の垂直及び水平隙間ヲ肩し、これによりパッキ
ンカートリッジヲ升ボンネットの孔に挿入する前にパツ
キンカートリッジの各インサート金−緒にゆるく接続し
て維持させるようにしておくことができる。

更に、パツキンカートリッジの各インサートを互いに入
れ子式とすることは絶対に必要なことではない。入れ子
式としない場合には、内側及び外側の両シールリングが
同一の高さに位置するように配置される。しかし、この
ような配置においては、隣接するインサート間の隙間が
シールリングにすぐに隣接する。このため、シールリン
グが組立中にこれらの隙間ではさまれるのを防止するた
めの適当な手段ｔｍさなければならない。

以上述べた高王斧用ステムシール装置は、次のようにし
て組立てられる。シールリング部材６４は、不変形リン
グ６６．６８と一緒に各インサートに取付けられる。升
ボンネットの取付は方位によっては、他の不変形リング
を追加することができる。次に、パツキンカートリッジ
３４の全体がボンネット２８の孔３０に挿入され、それ
からパツキングランド５０が予め選定した値のトルクで
廻されることによりパツキンカートリッジの各インサー
トが締付けられる。升ステム２０が、その後、孔３０に
挿入されて、締付けられる。

それから、グラスチックシーラントが、中間のインサー
ト４２及び４４をそれぞれ囲繞している２つのｍ状窒間
５２．５４に所定の圧力で注入される。この２つの域伏
窒間にシーラントを注入する壬刀は、升の設計圧力にし
たがって変えられる。

例えば、升の設計圧力が２０，０００　ｐｓｌであると
きには、一方のインサート４２のまわりのシーラン）　
ｔｉｌ　５，０００　ｐ８１の圧力で注入され、また他
方のインサート４４のまわりのシーラントばｓ、ｏ　ｏ
　。

ｐｓｉの圧力で注入される。これによって、各シールリ
ングに要求される圧力保持の強さが減少される。しかし
ながら、升の設計圧力とほぼ等しい圧力で各Ｒ伏空間に
シーラントラ注入することもできる。もしシールリング
がこのような圧力を保持することができれば、升ステム
を有効にシールすることができる。

しかして、斧が火災等によって高温度にさらされたとき
には、汁のボンネット２８は加熱され、各突所５２，５
４内のプラスチックシーラントにおける圧力は増加する
。これによるシールリング６０．６２の動きのために、
各インサート４０．４２．４４．４６は互いに離れさせ
られるようにされる。しかしながら、このようなインサ
ートの離れは生じない。なぜなら、パツキングランド５
０と肩部３２との間でパツキンカートリッジ３４の各イ
ンサートが予圧縮されているからである。したがって、
従来の升で生じていた欠陥は発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高ＩＥ４ｆ用ステムシール装置の
一例を示す升の側面断面図、第２図は８１図の一部を拡
大して本発明による高主弁用ステムシール装實全詳細に
示す図である。１０・・弁体、１２・・孔、１４・・すべりゲート、１
６・・孔、１８・・ゲートキャリヤ、２０・・升ステム
、２２，２４・・汁ステム軸受、２６・１１＠受リテー
ナ、２８・・升ボンネット、３０・・孔、３２・・肩部
、３４・・パツキンカートリッジ、４０．４２．４４．
４６＠・インサート、４８１１−肩ｍ、５０・・パツキ
ングランド、５２．５４・・環状！所、５６・・孔、５
８・・シーラント注入孔、５９・拳弁、６０．６２・・
シールリング、６４・Φ変形自在な中央シール部材、６
６．６８・・不変形リング、７０．７２・・インサート
当接面、７４．７６．７８．８０１１Φシ一ル保持面、
８２・・インサート当接面、８３．８４・・シール保持
面、８６・・グランド当接面、８８・拳グランドの下面
、９０−−インサート当接面、９２．９４・・シール保
持面、９６・φ前部当接面。（ほか７名）はｇ、　２

Claims

【特許請求の範囲】１　ボンネットとこのボンネットを貫通している移動自
在な弁ステムとを有する高圧弁のためのステムシール装
置において；（ａ）前記ボンネットを貫通する孔；（ｂ）この孔の下方端側に形成した上向きの肩部；（ｃ
）前記ボンネットに螺合接続したパッキングランド；（ｄ）前記ボンネット内で前記ステムを囲繞する１つの
上方インサートと、１つの下方インサートと、２つ以上
の中間インサートから成り、これらのインサートは円筒
形でかつ積み重ねられいるとともに前記ボンネットの孔
の径よりも小さい外径と前記ステムの外径よりも大きい
円径とを有し、前記中間インサートの各々は互いに流体
的に接続されている外側の環状空所と内側の環状空所、
円筒形の半径方向における中央部分に形成されて隣接す
る他のインサートと当接する上方のインサート当接面と
下方のインサート当接面、及び円筒形の半径方向におけ
る円方部分と外方部分とに形成されている上方のシール
保持面と下方のシール保持面を有し、また前記上方イン
サートは隣接する中間インサートと当接する１つの下方
のインサート当接面、及び円筒形の半径方向における円
方部分と外方部分とに形成されている２つの下方のシー
ル保持面を有し、更に前記下方インサートは隣接する中
間インサートと当接する１つの上方のインサート当接面
、及び円筒形の半径方向における円方部分と外方部分と
に形成されている２つの上方のシール保持面を有してい
る、複数のインサート；（ｅ）流動性のシーラント材料を前記環状空所に注入し
て保持する手段；（ｆ）内方のシール圧縮面に隣接する前記隣接するイン
サート間に設けられている２つ以上の内方のシールリン
グと、外方のシール圧縮面に隣接する前記隣接するイン
サート間に設けられている２つ以上の外方のシールリン
グとから成り、これらの各シールリングは変形自在な中
央シール部材と上方及び下方の不変形リングとから構成
されるとともに、圧縮されていない状態での各シールリ
ングの厚さは間隔を置いて離れている２つのシール圧縮
面間の距離よりも小さく、また前記不変形リングは隣接
する前記孔又は前記ステムとの間に隙間を無くしている
、複数のシールリング；を具備しているステムシール装置。２　圧縮されていない状態での各シールリングの厚さが
間隔を置いて離れている２つのシール保持面間の距離よ
りも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のステムシール装置。３　各インサートが少なくともひとつの端と異なる高さ
に形成したシール保持面及びインサート当接面とを有し
て、隣接するインサートが互いに入れ子式とされている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のステムシ
ール装置。４　隣接するインサートのシール保持面同志が、インサ
ート当接面に関する高さで少なくともそれぞれのシール
リング保持面に置かれているシールリングの垂直厚さと
同じくらい距離だけ離され、これにより前記シールリン
グの一部分が前記インサート当接面の高さに位置されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のステ
ムシール装置。