JPS61215878A - バタフライ弁軸シ−ル装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、バタフライ弁の軸シール装置に関する。

〔発明の背景〕

蒸気タービンプラント、特に、作動流体が放射能等を含
む蒸気が用いられる沸騰水型原子カプラント（ＢＷＲ）
では、これらの蒸気の外部漏洩には、厳しい規制がしか
れている。これは、放射能等を含む蒸気が人体及び環境
にとって非常に有害であるために他ならない。

蒸気タービンに、バタフライ弁を適用する場合量も重視
しなければならないのは、舟外部への蒸気の漏洩である
。

バタフライ弁の基本構造は、円筒形の弁箱中に円板形の
弁体が、弁箱管軸方向に直角に交った弁軸により支持さ
れ、弁軸に与えられた回転力により、弁体が管路の開閉
を行う、バタフライ弁の場合、舟外部の漏洩は、弁箱、
配管フランジ面間及び弁箱を、弁箱が貫通する箇所に生
じるものと考えられる。フランジ面間は締付は力を増す
ことにより解消できるが、弁軸部は、固定された弁箱と
回転する弁軸との間にギャップが必要なため、外部への
蒸気洩れを塞止することは非常に困難である。従来から
知られているバタフライ弁の軸シール装置は、弁軸と弁
箱の間にグランドパツキン等を装入し、外圧をかけるこ
とにより、弁軸とシールパツキンの面圧を高め、外部へ
の洩れを塞止してきたが、完全とは言えず、また、シー
ル面圧と軸回転の抵抗は比例するため、弁開閉には非常
に大きな操作力が必要であり、それより比例的に駆動装
置も大型化せざるを得なかった。また、抵抗増加により
、弁開閉制御の場合の応答性に問題があった。これに対
して、弁軸の洩れをベロー等を用いてシールする装置が
Ｕ　Ｓ　Ｐ　３，９７９，１０４に紹介されているが、
このシール装置も、弁全開時及び弁開閉作動時とも同じ
面圧をシール面に加えているため、駆動力は大きかった
。

ここで、実機における原子カプラントなどでは止め弁は
言うまでもなく、制御弁でも、弁の開閉動作のトータル
時間は、弁の全開状態時間に比べ、非常に少なく、何万
分の−である。従って、弁軸からの洩れ量を最小にする
には、その重点を弁全開時におくことにより、全体の洩
れ量を小さくすることがけんぬいである。そのため、弁
全開時のシール面圧は、最大限に大きくとることにより
シール性は向上する。しかし、非常に高いシール面圧は
、弁開閉駆動上、不可能であり、弁の動作応答に問題を
生じ、急閉が遅れたため、タービン速度が上昇し、ター
ビントリップの危険性が大きく、タービンプラント全体
への影響は大きい。

これらの理由により、従来のシール装置は完全なシール
、言いかえれば、非常に高いシール面圧を加えることが
不可能であった。このため、常にシール装置から洩れた
蒸気は復水器に吸いんしてきたが、これはタービン効率
の低下をまねく。

また、シール装置に常に過大な力が加えられ摺動するた
め、耐久性の面で問題があった。

この理由により、現在までＢＷＲプラントにおけるバタ
フライ弁の採用実績はほとんどなく、今後、バタフライ
弁をＢＷＲプ°ラントに適用していく場合、シール性の
向上の外、弁開閉動作時の低損作力化、高応答性を兼ね
備えたシール装置が不可欠である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は弁全開時に、弁軸と弁箱の貫通部からの
漏洩を完全に塞止し、弁開閉動作時、低操作力により弁
体の開閉を可能にするバタフライ弁軸シール装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

弁が全開状態で静止している時間が、開閉動作時間に比
べて非常に多いため、全開静止での弁軸シール面圧を増
大させ、シール性を向上させる。また、弁開閉動作中は
、同シール面圧は、弁軸回転の大きな抵抗となるため、
弁動作中のみシール面圧を開放して、低操作力で高応答
性のバタフライ弁を開閉することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図又は第２図により説明
する。

円筒上の弁箱１内に、円板上の弁体２が、弁箱１の管軸
方向と直角に交わり貫通している弁軸３により支持され
ている。弁軸３は、弁箱１より突出したホルダ８中の軸
受９により支持されている。

弁体２の開閉動作は、駆動装置１１中、油圧力がピスト
ン１２を押し上げ、弁軸方向に溝切りされた歯車を介し
て、弁軸３を回転させる。弁軸３に伝えられた回転力は
、弁体２と弁軸３を連結する・−ヨー− ボルト４により弁体２に伝えられ、弁体２が回転開閉す
る。

シール部材６は弁箱１内に納められ固定されており、弁
軸３が軸方向に移動し、弁軸上の一部に設けられたテー
パ部と、シール部材６のテーパ部が接触し、押し付けら
れることにより弁軸方向の漏洩を塞止する役割を果す、
弁軸３が軸方向に移動できるように弁体２と弁軸３間に
ブツシュ５が設けられている。また、同様に弁体２と弁
軸３を連結するボルト４により、弁軸３の移動が塞止さ
れないよう、弁軸には軸方向に自由度を持たせた楕円孔
が設けられている。弁軸３を軸方向に移動させるために
、弁箱１の一部に固定されたシリンダ１４とシリンダ１
４中を軸方向に変位するピストン１５が設けられている
。シリンダ１４及びピストン１５の中心は、弁軸３の中
心上にある。シリンダ１４には、ピストン１５をはさん
で、二つのボートが設けられており、空気または油がこ
れらのボートを通してシリンダ内に導かれる。シリンダ
１４内のボート１９に空気又は油が導かれると同時にボ
ート２０内の空気又は油は排出され、空気圧、又は、油
圧により、ピストン１５は、弁体中心よりみて、外側に
移動する。ピストン１５と弁軸３は、軸方向のみにより
連結され、弁軸３の回転はピストン１５には伝わらない
、ピストン１５が外側に移動し、弁軸３を外側に引張る
。弁軸３の一部に設けられたテーパ部が固定されたシー
ル部材６のテーパ面と接し、さらに、油圧、又は、外側
への移動が大きくなるとテーパ面に面圧が生じる０通常
金属面間の面圧との同面でのシール性は第４図に示され
るように比例する。シールに必要な面圧は、場合によっ
てボート１９内の油圧を調整することで、完全なシール
が可能となる。

逆に、ボート２０に空気又は油が導かれ、ボート１９内
の空気又は油が排出されると、ピストン１５はボート２
０内の空気又は油の圧力により弁体からみて内側の方向
に変位する。ピストン１５は弁軸３を同方向に押し、シ
ール部材６と弁軸３のテーパ面が切離される。弁軸３と
シール部材６との接触面に過大な面圧が生じている場合
、第５図に示すように、シール面圧と弁開閉操作力、言
いかえれば、接触面での周動摩擦力が比例し、弁開閉駆
動装置は、非常に大きなものが必要となるだけでなく、
周動摩擦及び最大静止摩擦により、駆動装置１１の開閉
動作と弁体２の開閉動作の間に、遅れが生じ、タービン
は速度上昇によりトリップの危険さえある。これらの問
題点は、弁開閉時にシール面圧を開放もしくは小さくし
、周動摩擦を低減することで解決できる。弁軸３の移動
機構を弁の開度信号を電磁弁１７に取り込み、三方弁１
６を制御し、ボート１９及び２０への空気又は油を制御
することにより、弁全開時は、弁軸３テ一バ部をシール
部材６に必要シール面圧を加え洩れを完全に止めるとと
もに、弁開閉動作時には弁軸３テ一パ部とシール部材６
を切離すことにより、低操作力及び高応答で弁開閉を可
能とした。

但し、弁開閉動作時の洩れは小さいが、この洩れを外部
に洩れないように、シール部材６と弁軸３間の洩れを吸
収し、復水器に排出するドレン管７が設けられている。

本発明の実施例によれば、従来から用いられているメカ
ニカルシールに比べ、シール面圧を高められるのみなら
ず、高い面圧を受けながら摺動するシール部材の耐久性
を増すことができる。

第１図はこの実施例で、シリンダ１４への油又は空気の
制御する電磁弁１７への入力信号として、弁駆動装置へ
の油量を調整して弁開度をコントロールするサーボ弁１
３の入力信号をとり入れ、同信号で変差が生じている時
、電磁弁１７を励磁し、ボート２０に油を導き偏差のな
い場合、電磁弁１７は無励磁で、常に、ボート１９に油
が導かれているようにすることもできる。これにより、
弁全開時のみならず、弁体が静止している間は、シール
面圧が加わり、弁が開閉動作中のみシール面が開放され
ることになる。

この実施例に、弁開閉動作中、弁軸３が内側に動くこと
により、弁軸３に取付られた部材の一部とシール部材２
２がバネ２４によって押付けられ、シール部材２２とシ
ール部材６間に設けられたベローによって、シール部材
６と軸でシールしてい−ない洩れを真正する構造も可能
である。

この実施例は、弁軸３が軸方向に移動し、シール部材６
との接触面にシール面圧を生じさせるものであるが、逆
に、弁軸３が固定され、シール部材６が移動して同接触
面にシール面圧を加えてもよい。

この実施例で、弁軸駆動側のみについて説明したが１反
対側も同様の構造でもよい、また、第１図の■部詳細と
して第６図に示すように、軸受部製状態にして密封する
ことも可能である。但し、この場合、弁軸３′には蒸気
力により、スラスト荷重を受けるので、スラストベアリ
ング２４が必要である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、弁使用時間の大半をしめる弁全開状態
で、弁軸シール面に漏洩流体を完全に止めることのでき
るシール面圧を加えられるので、完全に近いシール性が
得られる。また、弁動作時に、同上シール面圧を開放す
ることにより、開閉操作力を低減するだけでなく、高応
答の開閉が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１１！ｌないし第３図は本発明の一実施例の断面図、
第４図はシール面面圧とシール性の関係図、第５図はシ
ール面面圧と弁開閉操作力の関係図、第６図は本発明の
他の実施例の断面図である。 １・・・弁箱、２・・・弁体、３．３’・・・弁軸、６
・・・シール部材、１４・・・シリンダ、１５・・・ピ
ストン及びロンド、９・・・軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状流路をもつ弁箱に、前記円筒状流路の中心線
   と直交する軸心をもつ回転自在の円盤状弁体が前記軸心
   上にあり、前記円盤状弁体に回転力を伝える前記弁軸を
   もつバルブにおいて、 前記弁箱を前記弁軸が貫通する部分からの流体の漏洩を
   前記弁軸と前記弁箱が前記弁軸方向に相対的に移動し接
   触することにより最小限にするシール装置を設けたこと
   を特徴とするバタフライ弁シール装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記弁体の静止時
   は、前記弁軸と前記弁箱の一部が接触し、前記弁体が開
   閉動作中は、前記弁軸と前記弁箱が無接触であることを
   特徴とするバタフライ弁軸シール装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記弁軸もしくは
   、前記弁箱の一部の軸方向の移動が圧力流体又はモータ
   により与えられることを特徴とするバタフライ弁軸シー
   ル装置。