JPS62209274A - 弁組立体及びシ−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 °本発明は回転弁に関し、即ち、回転可能な弁閉鎖要素
が弁体によって規定された流路内に取付けられていて、
従って弁体が開閉位置間を回転されることができて、流
路を通り、且つその中に使用されているシールへの流体
の流れを制御する弁に関する。

従来の技術 バタフライ弁、又はデ・イスク弁、ボール弁、プラグ弁
、グローブ弁等の如き回転弁は多くの工業及び軍事環境
において使用され°Ｃいる。典型的な回転弁組立体では
、弁体が流体の流路と、弁要素が配置されている空洞と
を規定している。弁体と弁要素との間のシーリングが行
なわれることができ、これによって弁が閉じた位置にあ
るとき弁を通る流体の流れを妨げるように弁空洞内に配
置された適切なシーリング組立体がある。多くの回転弁
に使用されるシーリング組立体は、金属シール及び金属
対金属接触をシーリングを行なうために使用している回
転弁もあるが、普通エラストマー材料及び／又は重合材
料である。実際に、エラストマー材料又は重合材料の弁
シートをほとんど完全に破壊する火又は強烈な熱を受け
る環境にある弁は一般的に重合材料の１次シーリング部
分と、金属の２次又はバックアップ（ｂａｃｋ　ｕｐ）
シーリング部分とがあるという意味で実際にいづれがの
配合物である弁シールを（ｌｉｉｉえている。従って重
合シーリング部分が火によって破壊される場合には、第
２の金属シーリング部分が弁を通る流れを有効にシール
するために作用する。

金属シートのみを使用する回転弁は、その弁が火又は極
めて強烈な熱を受けるときシートを破壊する不利益をこ
うむらないが、それ等の弁はいくつかの欠陥に遭遇する
。というのは１つには、金属弁要素と金属シールとの間
の漕法の混れないシーリングは金属弁要素と重合材料で
作られた弾性のシールとの間のシーリングよりも達成す
るのがより困難である。更に、金属シールは製造により
多くの費用がかかり、取付けが困難であり、そしてしば
しば弁を通る流体の流れによって化学的腐蝕を受は易い
。金属シールを使用している回転弁のいくつかの型式が
有している池の問題は、弁を通る流れの完全閉止を行な
うとき弁要素及び弁シー１〜を協働するために高度に制
御された公差が維持されなければならない機械加工の問
題があることである。

金属シールが所謂火に安全な（ｒ　１ｒｅ−ｓａｆｅ　
）弁に使用される場合でも、金属シールが非常に薄い材
料で構成されているため、金属シールが共用いた強烈な
熱の下でゆがめられ、その結果弁の機能が市まることが
時折起こる。

発明が解決しようとする問題点 従って本発明の目的は火に安全である回転弁組立体を提
供することである。

なお更に他の本発明の１」的は、弁が十分な高温及び／
又は火を受４−ｊるとき弁体と弁要素との間のシーリン
グを行なうことかできる熱活性化された（ｈｅａｔ　ａ
ｃｔｉｖａｔｅｄ）材料を含む環状のシールを有する回
転弁を提供することである。

なお更に他の本発明の目的は、熱又は火によって生じた
１次弁シール材料の破損の場合に弁要素と弁ハウジング
との間の流体の漏らないシーリングを行なうことができ
る補助的な熱活性化された材料を組み込んでいる回転弁
組立体に使用するシールを提供することである。

本発明の上記の及び他の目的は図面、ここに記された説
明及び添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう
。

問題点を解決するための手段 本発明の１見地によれば、弁ハウジングを通る流体の流
れを制御するために、弁要素を収容する空洞を規定して
いる弁ハウジングを含んでいる回転弁組立体に使用する
環状のシールが提供される。

弁要素と弁ハウジングとの間のシールを行なうのに使用
される環状のシールは、通常重合材料又はプラスチック
材料の１次シール材料を破壊するか又は金属シールの場
合にこのようなシールをそのシーリング能力が損なわれ
る程度まで変形する高温又は火を弁組立体が受ける場合
に弁要素とハウジングとの間で膨張して、且つその間に
流体シールを形成するように熱応答する熱活性化された
又は膨張する材料を含んでいる。

本発明の他の見地において、内部の弁空洞を規定してい
る弁ハウジングを含んでおり、該弁ハウジングが更に流
体の流れ通路を含んでいる弁組立体が提供されている。

弁要素は流れ通路を通る流体の流れを制御するために弁
空洞内に回転可能に収容されている。シーテイング表面
が弁ハウジング又は弁要素の少く１方に規定されており
、１方弁ハウジング又は弁要素の他方がシール保持表面
を規定している。この組立体は更にシーテイング表面に
係合し、且つ弁ハウジングと弁要素との間のシールを行
なうために弁ハウジング又は弁要素の１方の上にシール
保持表面に保持された環状のシールを含んでいる。この
シールは熱活性化された又は膨張する材料を含んでいる
。

本発明を図面を参照して説明する。

実施例 本発明は特定的にバタフライ弁組立体又はディスク弁組
立体に関して説明されているが、本発明はそれに限定さ
れないと理解されるべきである。

ここに説明されている弁組立体シールは、環状のシール
が弁要素と弁体との間をシールするのに使用されている
、例えばボール弁、プラグ弁、グローブ弁等の如き、回
転可能な弁閉鎖要素を有している任念の弁組立体に使用
されることができる。

先づ第１図を参照すると、全体的に環状のハウジング１
２を有しており、そこを通る流体の流れ通路１４を備え
たバタフライ弁１０が示されている。ハウジング１２は
また通路１４と自由に連絡しており、以丁に説明されて
いる弁要素を収容するための空洞１６を規定している。

弁ハウジング１２は典型的には対向するパイプフランジ
（図示せず）の間に位置づけするようにな−）ている。

ハウジング１２と１休に形譚さｈか円筒１１”め木１１
．り（ｎｅｃｋ）　１８が弁ハウジング１２から外方に
延びており、ネック１８は弁空洞１６に連絡している円
筒状の穴１つを有している。ネック１８と１体に形成さ
れている円形のフランジ２０が作動器（図示せず）を弁
１０に取付ける手段を提供している。

弁空洞１６と自由に連絡している円筒状の穴２３を有し
ているボス２２がハウジング１２から突出しており、且
つハウジング１２と１体に、ネック１８と直径方向に相
対している。

それぞれ第１のハブ（ｈｕｂ）２６及び第２のハブ２８
を有している全体的に２４で示された流体制御ディスク
が弁空洞１６内に旋回可能に支持されている。ディスク
２４は、それぞれネック１８の穴１９及びボス２２の穴
２３内に収容された上部軸３０及び下部ＩＩＩＩＩＩ３
２によって弁空洞１６内に支持されている。軸３０は弁
空洞１６内に延びており、且つハブ２６内の六３４内に
収容されている。ドエルビン（ｄｏｕ＋ｅｌ　ｐｉｎ）
　３６が軸３０をハブ２６に固定している。同じ方法で
、１Ｍ３２は弁空洞１６内に延びており、且つハブ２８
内の穴３８に収容されており、軸３２はドエルピン１１
０によって、八ツ２８にピン市めされている。

軸３０はブッシング４２によって穴１つ内に回転可能に
軸支されている。流体はバッキンググランド４６によっ
て所定の位置に保持されているバッキングリング４４に
よって六１９を通り弁１０から漏れ出るのを防止されて
いる。とめ金（ｋｅｅｐｅｒ　）リング４８は穴１９内
のバッキンググランド４６を１呆持するのに役立−）で
いる。

軸３２はブッシング５０によって穴２３内に軸支されて
おり、バッキングリング５２が穴２３を通り弁１０から
の漏れを防止するのに役立っている。穴２３は端ぐりさ
れており、　Ｉｔつ５４における如くねじがＱｊられて
おり、そしてねじプラグ５６を収容していて、これによ
って穴２３を［′１１じている。

軸３０の上部端は円形フランジ２０の上方に突出してお
り：且つ弁１０の開閉を行なうために、軸３０を回転す
るために、従ってディスク２４を回転するために、手動
ハンドル、レンチ又は作動器の如き他の装置を取付ける
手段を提供するために対向する平面４つを備えている。

ディスク２４は環状に延びている周辺表面５８を有して
おり、表面５８は更に環状に延びている半径方向外方に
開いている講６０を有しており、この中にＯ−リングの
形の環状シールリング６２に収容されている。シールリ
ング６２は弁ハウジング１２の内部の全体的に円Ｓｆｔ
形のシー１−表面０４と協働して弁ハウジング１２とデ
ィスク２４との間のシールを行なう。従って第１図に示
された位置における如く、弁が閉じられているとき、シ
ールリング６２はシート表面６４と干渉接触しており、
そして流路１４を通る流体の流れは効果的に妨けられる
。

次に第３図を参照すると、ディスク２４の周縁の部分、
シールリング６２、弁体１２におけるシーテイング表面
６４の拡大図が示されている。第３図は標準状君、即ち
高い熱又は火にさらされていない状態の弁を示している
。この状態では、シールリング６２はシーテイング表面
６４及び表面形成（ｓｕｒｆａｃｅｆｏｒｍｉｎｇ　）
涌６０とシーリング係合しており、従って弁組立体１０
を通るいかなる流体の漏れをも防止している。以下によ
り詳細に説明されている如く、シールリング６２は、少
くとも部分的に、膨張する材料を含んでいる。

次に第４図を参照すると、これはシールリング６２を少
くとも部分的に膨張せしめるのに十分な熱又は火を受け
た後の弁１０を示している。図から明らかな如く、シー
ルリング６２は完全に満６０を満たすように膨張してい
る。更に、シールリング６２の材料は、実際に、デスク
の縁、即ち表面５８とシーテイグ表面６４との間の空間
にｊｉｉｊ張されて、これによって弁１０を通る流体の
漏らないシールを維持している。シールリング６２が重
合体材料又はプラスチック材料、例えばゴム、フッ素化
さ゛れた炭化水素重合体等の如き従来の材料のみで作ら
れていれば、十分な熱を受けたとき、シールリング６２
は破壊されるか、又は少くとも十分な構造的完全性を失
ってディスク縁と弁体との間に漏洩を許す。しかしなが
ら、熱又は火を受けることによって膨張した膨張シール
リングの存在によって、シール表面６４とディスク２４
との間に形成されたブリッジング（ｂｒｉｃｌｇｉｎｇ
）　、即ち補助的シール６８がある。

上述の如く、シールリング６２は膨張材料を含んでいる
。ここに使用されている用語「膨張する（　ｉｎｔｕｍ
ｅｓｃｅｎｔ　）材料」というのは、流体の流れを防止
するためにブリッジングシール又は障壁（ｂａｒｒｉｅ
ｒ）を形成し、又は形成を助けるために十分な熱の作用
の下で拡大、ふくらみ又は膨張する材料又は物質を言う
。このような膨張する材料はセラミックファイバ、アス
ベスト、金属性ファイバ、アラミド（ａｒａｍｉｄ）フ
ァイバ、バーミキュライト及び他の鉱物性物質と、ネオ
プレンゴム及び他の合成材料又は重合体と、膨張性の粒
子並びに高温、例えば２５０）″（約１２１℃）にされ
たとき初めの容積の１０倍にまで膨張できる他の成分の
如き材料を使用する種々の配合物を含む。このような膨
張する、即ち熱反応物質の典型的な例はインチラム（Ｉ
　ＮＴＥＲＡＭ）としてよく知られており、且つ３Ｍに
よって市販されている一連の熱反応材料である。

一般的に言うと、シールリングは膨張する材料と、ロー
タリイ弁のためのシールリングを形成するのに通常使用
されている重合体又はプラスチック材料とを含んでいる
。従って、膨張する材料及びゴムと、フッ素化された炭
化水素重合体等を含み、膨張する材料が重合体母材（ｍ
ａｔｒｉｘ）全体に亘って均一に分散されているほぼ均
質な混合物内に形成された材料が使用される。膨張する
材料及び！「合体又はプラスチック材料のこのような均
質な配合物が本発明のシールを形成する場合に使用され
ており、各々のこのような配合物のパーセント、即ち各
配合物を形成する個々の材料のパーセントは、弁が置か
れているサービス（ｓｅｒｖｉｃｅ）、例えば圧力、温
度、化学的環境等によって異なる。

一般的に、シールリングが合成方法で形成されるとき、
その場合には膨張する材料及び重合材料又はプラスチッ
ク材料はほぼ均質な混合物で形成されること、弁の標準
動作条件の下で、即ちこのような重合材料又はプラスチ
ック材料を破壊するのに十分な熱又は火を受けないとき
流体の漏れないシールを保証するのに十分な重合材料又
はプラスチック材料があることのみが必要である。

上記の如く、このシールは膨張する材料及び重合材料又
はプラスチック材料の均質な混合物として作られること
ができるのが好都合であるが、このシールはまた金属シ
ーリング部分及び膨張する部分の形の多重部片配合物シ
ールとして構成されることができる。薄い金属シールリ
ングが種々のロータリイ弁組立体、詳細には火に安全な
（ｆｉｒｅ−ｓａｆｅ）弁に使用されていて、シールが
シール表面と金属シール部材との間の金属対金属の干渉
ばめによ−）て達成されている多くの例がある。このよ
うな金属シールは一般的に耐火性であるが、多くの場合
に、この金属シールリングは十分なたわみを許容し、且
つシールを保証するように非常に薄い必要がある。これ
等の場合に、薄い金属シールリングは、強烈な熱の下で
よく変形して弁を通り漏れ路を提供することがある。補
助的な膨張するシール材料の存在は、上記と類似の方法
で、薄い金属シールリングの変形によって形成されるこ
とができる、金属シー１−リングとシーリング表面との
間にＷ張し、且つそれ暮財の間のいがなる間隙をも満た
ずように作用する。

このシールリングはまた他の配合物の形状に作られるこ
とができ、この場合には一般的に、ｆｆ１張する材料の
コアをカプセルで包み又は部分的にカプセルで包む重合
材料又はプラスチック材、料の外部層がある。ディスク
弁に使用されることができる典型的な環状シール部材７
０に対する第５図を参照する。明らがな如く、シール部
材７ｏは重合材Ｐ１又はプラスチック材料、あるいは横
断面で見たとき、はぼ台形の形である環状に延びており
、半径方向内方のシーリング表面７４を規定しているい
くつかの他の類似の弾性の材料で形成された本体部分７
２を有している。本体７２は、膨張する材料７８で満た
されている環状に延びており、半径方向外方に開放して
いる講７６を備えている。

シール部材７０が、破壊され又は部分的に破壊され、あ
るいは本体部材７２が流体の漏れないシールを行なうこ
とができないような本体部材７２の構造的完全性に少く
とも悪影響を与えるのに十分な火又は熱を受ける弁内に
あれば、膨張する材料７８がこのような火又は熱の影響
の下で膨張又は押し出されて、シーテイング表面と本体
７２の破壊された、又は変形された部分との間のいがな
る間隙をも満たすことは明らかであろう。

第６図は本発明のシール部材のなお他の実施態様を示し
ており、これは上記のシールリング６２に類似のＯ−リ
ングの形である。シールリング８０は、膨張する材料８
６をその中に収容する環状のコア空間８４を備えている
ｌ・ロイド（Ｌｏｒｏ　ｉｄ　）の形の本体８２を含ん
でおり、膨張する材料８６は実質的にコア空間８４を満
たしている。シール部材７０に関して説明したのと同様
な方法で、シール部材８０の外装、即ちカバリング８２
が火又は熱によって破壊されると、膨張する材料８６が
、弁のシーリング表面とディスク又は弁要素との間の空
所を満たずために１−分に膨張し、又は押し出されて、
これによって流体の漏れないシールを提ａ（することは
明らかてあろう。

」二記の第５図及び第０図に示されたシール部分に関し
て、本体部分７２及び８２は上記の如くｆモ意のプラス
チック材料、重合材料、弾性材料で形成されることがで
き、且つディスク又は他の回転弁のためのシールを形成
する場合に許通使用される。本発明は、シール部材がデ
ィスクによって保持されているバタフライ弁又はディス
ク弁に関して説明したが、多くのバタフライ弁が、弁体
の内部の溝の中に収容されている弾性の又は重合のシー
ルを使用していて、シーリングが金属ディスクの周縁と
弁ハウジングによって保持されたゴム又は重合シールと
の間で干渉ばめによって達成されることはよく知られて
いる。このような場合には、膨張する材料は上記の方法
の任意の方法で、ディスク又は弁要素によって支持され
たシールに対向するように弁ハウジングによって保持さ
れたシール内に組込まれることができる。

上記の如く、本発明はバタフライ弁又はディスク弁を特
に参照してＬ記に説明したが、本発明はそれに限定され
ないことは明らかであろう。例えば、ボール弁の場合に
、詳細には浮子型のボール弁の場合に、このボール弁要
素はライン圧力の作用の下で弁空洞内に浮いていて、弁
体によって保持された環状のシールリングに係合してお
り、こ°のシールリングは、上記の方法のいかなる場合
でも、Ｗ張する材料を含むことができるので、従ってボ
ール弁が火又は熱を受ければ、シールリングが膨張し、
これによってブリッジングシール又は障壁（ｂａｒｒｉ
ｅｒ）を形成して、弁を通る流体の流れを妨げる。同様
な方法で、本発明はグローブ弁又は他のそのような回転
弁組立体に利用されることができる。一般的に、本発明
は、弁が開かれている第１の位置から、弁が閉じられて
いる第２の位置に可動であり、その弁が例えば重合体の
シールの如く熱又は火で破壊可能であり、又は例えば薄
い金属シートの如く変形可能である周りを囲んでいる、
通常環状のシールを含んでいるいかなる弁組立体にも適
用可能である。

膨張する材料の構成材料は弁が置かれている適用（ａｐ
ｐ　ｌ　１ｃａｔ　ｉｏｎ　）に依存している。シール
の膨張する部分を形成している材料は、膨張したとき、
流体の圧力に抵抗可能であって、これによって弁要素と
弁体との間のシールを行なうことができるようなＩＩ４
造を有しているのみが必要である。

本発明は、天然及び合成の双方のゴム、重合体、過フッ
化炭化水素樹脂等で作られたシールリングの如き弾性の
シールを利用する弁組立体に特に利用されるが、本発明
はまた薄く、且っ熱又は火の１；で変形１−易く、これ
によって金属シートがそれ等の完全性及び形状を失ない
、弁を通る流体の漏れを許す金属シートを使用する弁に
おいても適用を有している。

本発明の上記の開示及び説明は、図解及びその説明であ
り、そして大きさ、形状及び材料の変更、並びに例示し
た構成の細部の変更は本発明の精神から逸脱することな
く添付の特許請求の範囲内で行なわれることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディスク弁組立体の長手方向部分
断面図であり、そして閏じな位置におけるディスクを示
している； 第２図は第１図に対して直角方向で見たときの立面図で
ある； 第３図はディスク弁組立体の周辺縁と、第１図及び第２
図に示された弁のシール及びシーリング表面とを示して
いる拡大詳細断面図である；第４図はシールを膨張せし
めるのに十分な熱又は火を受けた後の弁組立体のを示し
ている第３図に類似の図である； 第５図は本発明による１形式のシールの断面図である； 第６図は第５図に類似しており、そして本発明によるな
お他の形式のシールを示している図である。 １２・・・ハウジング １４・・・流路 １６・・・空洞 １８・・・ネック ２０・・・円形フランジ ２４・　・　・ディスク ２８・・・ハブ ３０・・・上部軸 ３２・・・下部軸 ／１２・・・ブッシング ５２・・・バッキングリング ６０．７６・・・溝 ６２・・・シールリンク ７０・・・環状シール部材 ７８・・・膨張する材料 ８０・・・シール部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部弁空洞を規定しており、更に流体の流れ通路を
   含んでいる弁ハウジングと； 該弁空洞内に回転可能に収容されて、該流れの通路を通
   る流れを制御する弁要素とを具備しており； 該弁ハウジング又は該弁組立体の１方が環状のシーティ
   ング表面を規定しており、該弁ハウジング又は該弁要素
   の他方が環状のシール保持表面を規定しており、 更に該シーティング表面に係合し、且つ該弁ハウジング
   と該弁要素との間にシールを行なうために該弁ハウジン
   グ又は該弁要素の１方上の該シール保持表面上に保持さ
   れている環状シールを具備しており、 該シールが膨張する材料を含んでいることを特徴とする
   弁組立体。 ２、該弁要素がディスク弁要素を具備している特許請求
   の範囲第１項記載の弁組立体。 ３、該ディスク弁要素が周縁表面を含んでおり、該周縁
   表面が半径方向に外方に開いている、環状に延びている
   溝を含んでおり、該シールが該溝内に収容されている特
   許請求の範囲第２項記載の弁組立体。 ４、該シーティング表面が該弁ハウジング上にあって、
   該流れ通路に対してほぼ囲んでいる関係にある特許請求
   の範囲第１項記載の弁組立体。 ５、該シールが重合材料及び該膨張する材料のほぼ均質
   な混合物を具備している特許請求の範囲第１項記載の弁
   組立体。 ６、該シールがＯ−リングを具備している特許請求の範
   囲第５項記載の弁組立体。 ７、該シールが該膨張する材料の中心コアと、重合材料
   の外部カバリングとを含んでいる特許請求の範囲第１項
   記載の弁組立体。 ８、該シールがＯ−リングを具備している特許請求の範
   囲第７項記載の弁組立体。 ９、該シールが環状の、半径方向外方に開放している溝
   を規定している環状の重合体部分と、該溝内に配置され
   た膨張する材料とを含んでいる特許請求の範囲第１項記
   載の弁組立体。 １０、回転可能な弁要素を収容する空洞を規定している
   弁ハウジングを有している回転弁組立体に使用するシー
   ルであって、該弁要素と該弁ハウジングとの間のシーリ
   ングを行なうシールにおいて、膨張する材料とシーリン
   グ材料とを含む環状体を具備していることを特徴とする
   シール。 １１、該本体が重合材料及び該膨張する材料のほぼ均質
   な混合物を具備している特許請求の範囲第１０項記載の
   シール。 １２、該本体がＯ−リングを具備している特許請求の範
   囲第１０項記載のシール。 １３、該本体が該膨張する材料の中心コアと、重合材料
   の外部カバリングとを具備している特許請求の範囲第１
   ０項記載のシール。 １４、該本体がＯ−リングを具備する特許請求の範囲第
   １３項記載のシール。 １５、該本体が環状の、半径方向外方に開放している溝
   を規定している重合部分と、該溝内に配置されている膨
   張する材料とを具備している特許請求の範囲第１０項記
   載のシール。