JPS6234991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配管内を流れる高温流体、高圧流体
或いは鉄粉などを含むスラリー流体などを遮断し
たり、流したりするために用いる弁のメタルシー
ル装置に関する。

従来、配管内を流れる流体を遮断したり、流し
たりするために用いられる弁のシール装置には、
合成樹脂製や合成ゴム製のシートパツキン或いは
金属製シートのシール部に合成樹脂や合成ゴムな
どを介在させたシートパツキンが使用されるが、
これらの従来技術によるシール手段では、流体を
遮断するためのシール材が合成樹脂や合成ゴム製
であるために、高温流体、高圧流体、或いは鉄粉
などを含むスラリー流体では、合成樹脂製或いは
合成ゴム製のシール材が永久変形を起こしたり、
破壊されたりして初期のシール性能を持続でき
ず、さらに、その合成樹脂や合成ゴムの耐蝕性お
よび耐熱性の許容範囲内においてのみ使用可能で
あるという制約が生じるという欠点があつた。そ
こで、これらの欠点を解決するために金属のみで
形成されるシートリングを使用したシール装置と
して、実公昭43−13598号及び特公昭45−10471号
のものは第１図に示すように、弁体部分３０，３
１により構成された溝３５中に、溝３５内の壁３
６と可撓的に係合する環状リム３７を備えたＵ字
形断面及び溝内壁３８と可撓的に係合し、相対す
る環状部分３９を有し、通路４３を通つて延びる
弁座部材の部分は環状部分３９の内縁から指向さ
れた輪４０を有し、さらに輪４０から反対方向に
曲げられた環状部分４１は、唇状３４から内方に
隔置され且つ上流方向に延びる環状フランジ３３
と連続する金属製弁座部材５０が挿着されてお
り、該環状フランジ３３は円錐形に傾斜し、その
上流縁の直径寸法は通路４４よりはわずかに小さ
くなつている。丸味の附された周縁４２が設けら
れた弁円板３２は、反対側に曲げられた還状部分
４１に密接した状態で円錐形フランジ３３の内面
に対して触座するように構成し、溝３５内に金属
製弁座部材５０を装架して該溝内を半径方向に移
動するように構成したもので、金属製弁座部材５
０は弁体部分３０，３１の何れにも固定されず必
要に応じて移動し弁円板と適当に係合し且つこれ
に対して触座し得るようになつており、弁円板３
２が金属製弁座部材と接触すれば、通路４４及び
４５間に異なる圧力を生じ、これがフランジ３３
を円板と適合するように十分に撓曲せしめ、且つ
部品間を密封し上流通路４４から不流通路４５に
流体が通過するのを阻止するシール装置である。

この例による金属製シートリングのシール装置
は、金属製シートリングが弁体に構成された溝中
に半径方向に移動し得るように装着されており、
さらに、該金属製シートリングの流路側端は流体
圧力に応答できるような形状となつている。しか
し、該形状により流体圧力を利用できる流体方向
が一方向に制限されているために、２種類以上の
流体を混合する装置、又は、事故等によるプラン
ト停止時やその他の緊急時に上流側と下流側の圧
力が逆転するプロセスの条件の場合、即ち第１図
において流体の流れ方向が矢印と逆になつた時の
流体遮断は全く不可能である欠点がある。また、
金属製シートリングの上流端が流路中に突き出し
ているために、流体が第１図の矢印のように流
れ、流体圧力の負荷が加えられた場合に、流体圧
力が金属製シートリングの流路側傾斜部に作用
し、弁円板方向に力を受け、弁円板と金属製シー
トリングの接触面圧が高くなり弁の開閉操作力が
高くなる。また、弁円板と金属製シートリングと
の接触面積が狭く、流体圧力により該接触面圧が
高くなるために、金属製シートリングに永久変形
が生じる欠点があつた。

本発明は上記欠点を一挙に解決するために、メ
タルシートを流体圧力及び弾性力を利用できる形
状とし、それにより、両方向の流体を遮断し、流
体の漏れ量を微量に抑え、メタルシートに異常な
集中負荷が加わることなくメタルシートが永久変
形を起こさずに初期の遮断性能が接続でき、弁の
開閉操作力の増加を防ぐことのできる弁のメタル
シール装置を提供することを目的とするもので、
その要旨とするところは、弁本体の流路の回り
に、弁本体とメタルシート押えにより溝出口に互
に対向突出する内側フランジ部を設けた環状の断
面近似Ｔ字形溝と、前記溝の一方の内側フランジ
部に接触係合する突出制限肩を先端部に形成し、
該突出制限肩から引き続き流路側へ若干突出する
弁座接触面を形成し、該弁座接触面から引き続き
他方の内側フランジ部に接触係合する突出制限肩
を形成し、さらに引き続きメタルシート押えとの
間にクリアランスを設けて前記溝内を斜めに横切
る形で角部まで延長し、以て前記溝内を仕切つて
二分された流体圧力導入室を形成するメタルシー
トとから成ることを特徴とする弁のメタルシール
装置である。

以下、本発明を図面第２図乃至第５図を参照し
ながら説明する。尚、図面において図示されてい
ないが弁本体は配管のフランジとフランジの間に
挿入できるようになつている。

第２図は本発明一実施例の構成を示すもので、
弁本体２の流路の回りに、弁本体２とメタルシー
ト押え３により溝出口に互に対向突出する内側フ
ランジ部１３を設けた断面近似Ｔ字形溝を環状に
構成し、該近似Ｔ字形溝にメタルシート１を嵌装
したもので、内弁４がまだメタルシート１と接触
していない状態を示す。また、二点鎖線で示す部
分は流路を遮断した時の内弁４の位置を示す。第
３図は第２図の状態で実際に内弁４が流路を遮断
した状態を示している。ここで、メタルシート１
は流路に対して直角方向に形成された近似Ｔ字形
断面をなす溝に嵌装されて流路側へ若干突出し、
内弁４の弁座面５との接触面１１を傾斜面に形成
し、且つメタルシート１全体の突出を防止する突
出制限肩１２を両側に一連に張設し、その突出制
限肩１２の一方は先端部に形成されて近似Ｔ字形
溝口の一方の内側フランジ部に係止し、他方は近
似Ｔ字形溝口の他方の内側フランジ部に接触係合
し、さらに近似Ｔ字形溝を斜めに横切る形で角部
まで延長させ、以つて近似Ｔ字溝内をメタルシー
ト１で仕切られて形成される流体圧力導入室７及
び８を構成している。さらに、前記突出制限肩１
２の近似Ｔ字形溝口の一方の内側フランジ部に対
して係止する先端と弁本体２との間には流体圧力
導入室７に流体圧力を導入するためのクリアラン
ス９を構成し、且つメタルシート１とメタルシー
ト押え３との間には流体圧力導入室８に流体圧力
を導入するためのクリアランス１０が設けてあ
る。また、前記構成のメタルシート１は１枚の薄
板金属によりプレス成形されたものである。

第４図及び第５図は、蝶形弁に本発明一実施例
の構成を適用したものであり、この実施例では弁
本体側に本発明の弁のメタルシール装置を取り付
けてあるが、逆に内弁側に取り付けても同様に実
施できるものであり、この実施例に限定されるこ
となく各種の変形と応用例を有するものである。

尚、前記実施例では、流体圧力導入室７及び８
への流体圧力導入路としてクリアランス９及び１
０を設けてあるが、メタルシート１の側面を弁本
体２及びメタルシート押え３に密接させる場合
は、クリアランスの代わりにメタルシート１の側
面にＶ字形などの凹部を数箇所設けて流体圧力を
導入するようにしても同じ効果が得られる。

第４図の実施例において、２１は内弁４に設け
た貫通孔と、弁本体２に穿設した貫通孔とを貫通
する弁軸、２２は弁軸２１と内弁４とを固定する
ピン、２３は流体が弁本体２の外部へ漏れないよ
うにするシールリング、２４は内弁４を手動によ
つて回転させ流路を開閉或いは任意の開度に調整
するレバーハンドル、２５は弁軸２１とレバーハ
ンドル２４とを固定するピンである。

次に、本発明の弁のメタルシール装置によるシ
ール作用を第２図から第５図によつて詳細に説明
する。

先ず、第２図に状態から第３図に示すように内
弁５を手動操作或いは、空気圧、油圧、電気など
を利用した自動操作機によつて、流路を遮断する
位置まで動作させると、メタルシート１の傾斜接
触面１１に内弁４の傾斜弁座面５が接触する。こ
の作用によりメタルシート１が流路側とは反対方
向に押し付けられ圧縮されるためにメタルシート
１の弾性力により反発力が生じ、内弁４の弁座面
５とメタルシート１の接触面１１との間に切期圧
接力が生じる。次に、内弁４を流路を開く状態、
即ち、弁座面５をメタルシート１の接触面１１か
ら離すと、メタルシート１は自己弾性力によつて
第２図の状態へ復帰する。奔発明の弁のメタルシ
ール装置においては上記のメタルシート１の弾性
力と復元力の作用に加えて流体圧力を利用するこ
とによつて流体圧力に最も適した接触面圧を保持
することができるので、低圧から高圧まで安定し
た流体の遮断ができるものである。

次に、流体圧力が負荷された場合について説明
する。

今、第３図において流体の流れ方向が矢印方向
の場合、内弁４が流路を閉じた状態では、流体圧
力がクリアランス９を通つて流体圧力導入室７に
達し、メタルシート１は押し広げられ、接触面１
１は内弁４の弁座面５に押し付けられると共にメ
タルシート押え３および弁本体２に押し付けられ
るので、内弁４の弁座面５とメタルシート１の接
触面１１との接触面圧並びにメタルシート１の接
触面１１とは反対側の先端部と弁本体２との接触
面圧、さらにメタルシート押え３とメタルシート
１の接触面圧が高くなり流体を遮断することがで
きる。但し、メタルシート１の流路入口側から接
触面１１における内弁４とメタルシート１の接触
部まで、流路側の流体圧力と流体圧力導入室７の
流体圧力とは同圧になつているので、その接触部
までのメタルシート部分には流体圧力による異常
な集中負荷が発生せず、メタルシート１の永久変
形は生じない。さらに、接触面１１における内弁
４とメタルシート１の接触部より下流側において
は、メタルシート１より下流側の流体圧力と、メ
タルシート１により形成された流体圧力導入室７
の液体圧力の差による力が接触部より下流側の流
体圧力導入室７の内面に加わり、メタルシート１
はそれぞれ弁本体２、メタルシート押え３、内弁
４に密接するので流体を遮断することができる。
また、第３図において流体の流れ方向が矢印と逆
方向の場合、内弁４が流路で遮断した状態では流
体圧力がクリアランス１０を通つて流体圧力導入
室８に達し、メタルシート１は内弁４方向に力を
受け、内弁４の弁座面５とメタルシート１の接触
面１１との接触面圧が高くなり、さらにメタルシ
ート１が流体圧力により下流側へ押されることに
より、メタルシート１の接触面１１とは反対側の
先端部が近似Ｔ字形溝口の角部へ押し付けられて
接触面圧が高くなり流体を遮断できる。またメタ
ルシート１のクリアランス９を構成する突出制限
肩が弁本体２側の内側フランジ部に密接してメタ
ルシート１の移動を阻止しているのでメタルシー
ト１の永久変形を防止することができる。

従つて、本発明はメタルシートを弁本体或いは
内弁に設けられた近似Ｔ字形溝に固定されること
なく嵌挿し、該メタルシートを流体圧力及び自己
弾性力を最大限に利用できる形状とすることによ
り流体の遮断性能を向上させたものであり、流体
圧力を効果的に有効利用しているのでメタルシー
トへの集中負荷のよる破壊が防止でき、長期間の
連続使用が可能であり、従来の金属対金属のシー
ル方法に比較して弁下流側への流体の漏れ量を極
めて微量に抑えることができると共に、低温から
高温、低圧から高圧、清水からスラリー流体まで
巾広い用途に適用可能である。また、流体圧力導
入室を溝内の上流側及び下流側にそれぞれ設けた
ことにより双方向の流体の遮断が可能であり、さ
らに、流体圧力が低下した場合でもメタルシート
の有する弾性力が内弁との初期圧接力を保持して
いるので流体の遮断をし漏れ量を微量に抑えるこ
とができる。さらに又、本発明に係るメタルシー
トは１枚の薄板金属で形成されるような簡易化さ
れた形状であるので加工が容易であり、又、メタ
ルシートの装着が容易に行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属製シール装置の一例を示す
拡大断面図、第２図は本発明の一実施例の構成を
示すもので、流路を開放した状態の拡大断面図、
第３図は流路を遮断した状態の拡大断面図、第４
図は本発明の一実施例を蝶形弁に適用した状態を
示す縦断面図、第５図は、第４図ａ−ａ線断面図
である。 １……メタルシート、２……弁本体、３……メ
タルシート押え、４……内弁、５……傾斜弁座
面、６……ビス、７……流体圧力導入室、８……
流体圧力導入室、９……クリアランス、１０……
クリアランス、１１……傾斜接触面、１２……突
出制限肩、１３……内側フランジ部、２１……弁
軸、２２……ピン、２３……シールリング、２４
……レバーハンドル、２５……ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁本体の流路の回りに、弁本体とメタルシー
   ト押えにより溝出口に互に対向突出する内側フラ
   ンジ部を設けた環状の断面近似Ｔ字形溝と、前記
   溝の一方の内側フランジ部に接触係合する突出制
   限肩を先端部に形成し、該突出制限肩から引き続
   き流路側へ若干突出する弁座接触面を形成し、該
   弁座接触面から引き続き他方の内側フランジ部に
   接触係合する突出制限肩を形成し、さらに引き続
   きメタルシート押えとの間にクリアランスを設け
   て前記溝内を斜めに横切る形で角部まで延長し、
   以て前記溝内を仕切つて二分された流体圧力導入
   室を形成するメタルシートとから成ることを特徴
   とする弁のメタルシール装置。