JPS6353423B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスが高圧および高温のもとに貫流
し、回転可能な球状閉鎖機構と、密封面が冷却媒
体流冷却装置を備えかつこの閉鎖機構へ押圧可能
な２つの密封環とを持つ呼び径の大きい管路用の
締切弁に関する。

このような弁は、例えば原子炉設備において約
900℃のガス温度および40バール以上の圧力のも
とに使用される。そのために球状閉鎖機構と、球
状閉鎖機構と共に作用する密封環との密封面が非
常に高い熱負荷と機械負荷とにさらされる。しか
し、これらの極端な運転条件のもとで動作する締
切弁は、原子炉設備において、常に申し分なく密
封する弁座を持つていなければならない。

球状閉鎖機構と密封環とのそれぞれ相対してい
る両方の密封面に対する唯１つの冷却媒体流によ
つて弁座が冷却される、冒頭に挙げた種類の締切
弁は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第2633809
号明細書から公知である。この場合冷却媒体は球
状閉鎖機構を通つて、密封環に設けられた環状溝
へ流入し、同時に両密封面をこの環状溝の範囲に
おいて外部から冷却する。

この種の冷却装置では、弁座の範囲において球
状閉鎖機構と密封環との熱応力が異なるために、
冷却装置が両弁部分に対し異なる作用を及ぼすこ
とがあるという欠点がある。したがつて、この範
囲において押圧状態で熱によつて引き起こされる
相対している両密封面の相対運動が生じ、その結
果これらの密封面が損傷し、その結果弁座が気密
でなくなるため弁機能が損なわれおよび（あるい
は）弁操作が妨げられる危険がある。

本発明の課題は、これらの欠点を防止し、押圧
状態で熱によつて引き起こされる球状閉鎖機構と
密封環との相対している密封面の相対運動が回避
されるような冒頭に挙げた種類の締切弁を提供す
ることにある。

本発明によればこの課題は、球状閉鎖機構と密
封環との密封面が、冷却媒体が貫流するそれぞれ
１つの冷却通路に隣接し、各冷却通路が、冷却媒
体流調整器を持つ流入管路と、冷却媒体流調整器
と結合している冷却媒体温度実際値発信器を持つ
流出管路とを持つていることによつて解決され
る。

冷却媒体温度実際値発信器は、弁座を去つた後
の冷却媒体の出口温度を測定する。したがつて、
測定された冷却媒体温度は、球状閉鎖機構または
密封環内のそれぞれの密封面温度に対する尺度と
して用いることができる。冷却媒体流調整器は、
冷却媒体温度の測定された実際値とあらかじめ与
えられた目標値との間の偏差に関係して制御さ
れ、冷却通路を貫流する冷却媒体量をこの偏差に
関係して調整する。このようにして、弁座の両側
の冷却作用を自動的に制御して、球状閉鎖機構と
密封環との相対する両密封面が常にほぼ同じ温度
を持つようにすることができる。そのことによつ
て、熱によつて引き起こされる両密封面相互間の
せん断運動が回避される。

本発明の別の提案によれば、球状閉鎖機構の流
入管路と流出管路とが、球状閉鎖機構の軸頚にあ
る孔を通つて続いている。このようにして、球状
閉鎖機構の密封面の冷却系を軸頚の冷却にも用い
ることができる。

その際、球状閉鎖機構の流入管路と流出管路と
が１対ずつ各軸頚に接続されていれば有利であ
る。その結果、両軸頚において均一な冷却効果が
得られる。

さらに本発明の別の提案によれば、密封環の流
入管路と流出管路とが、密封環と弁ハウジングと
の間において可撓性ホースを通つて続いており、
このホースが、密封環を軸線方向に自由に移動さ
せることができる。

その際、密封管の流入管路と流出管路とがバイ
パス管路を介して互いに結合可能であれば有利で
ある。

さらに球状閉鎖機構と密封環との流出管路が、
両密封環の間にある弁ハウジングの内部空間へ開
口していれば有利である。このようにして、あま
り費用をかけずにこの空間の付加的冷却が実現で
きる。

本発明の実施例を図面により以下に詳細に説明
する。

第１図および第２図に示した締切弁は、ハウジ
ング接続部分１および２と中央部分３とを持つ３
つの部分から成る弁ハウジングと、球状閉鎖機構
４と、軸線方向に移動可能な２つの密封環５およ
び６とを持つている。

球状閉鎖機構４は軸頚７ａおよび７ｂによつて
弁ハウジングの中央部分３に回転可能に支持され
ており、圧力媒体の作用を受けることができる４
つの拘束ピン８によつてそれぞれの切換位置に保
持される。

密封環５および６は補償片９によつてハウジン
グ接続部分１および２と結合され、これらの密封
環の外周に係合する案内ピン１０によつて軸線方
向に案内されている。これらの密封環は、圧力媒
体の作用を受けることができる押圧ベロー１１ま
たは解離ベロー１２によつて移動させることがで
きる。

球状閉鎖機構４は、１対ずつ互いに垂直になつ
ている４つの環状密封面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
および１３ｄを持つている。これらの環状密封面
は、密封環５および６の環状密封面１４ａおよび
１４ｂと共に弁の弁座を形成する。

密封面１３ａないし１３ｄ，１４ａおよび１４
ｂはそれぞれ１つの環状冷却通路１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１６ａまたは１６ｂに隣接
している。

球状閉鎖機構４の密封面１３ａないし１３ｄ用
の冷却通路１５ａないし１５ｄは、球状閉鎖機構
４にあるそれぞれ１つの半径方向孔１７ａ，１７
ｂ，１７ｃまたは１７ｄとそれぞれ１つの半径方
向孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃまたは１８ｄとつな
がつている（第３図）。冷却媒体は流入管路１９
ａ，１９ｂ，１９ｃまたは１９ｄを介して冷却通
路１５ａないし１５ｄへ供給される。これらの流
入管路は、軸頚密封片２２にあるそれぞれ１つの
半径方向孔２０とそれぞれ１つの環状溝２１とを
介して、さらに軸頚７ａまたは７ｂにあるそれぞ
れ１つの半径方向孔２３とそれぞれ１つの軸線方
向孔２４とを介してかつ球状閉鎖機構４にある半
径方向孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃまたは１７ｄを
介して、対応する冷却通路とつながつている。し
たがつて流入管路１９ａないし１９ｄは締切弁内
において孔２０，２３，２４および１７ａ，１７
ｂ，１７ｃまたは１７ｄを通つて続いている（第
２図）。

冷却媒体は流出管路２５ａ，２５ｂ，２５ｃま
たは２５ｄを介して冷却通路１５ａないし１５ｄ
から排出される。これらの流出管路は、環状閉鎖
機構４にある半径方向孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
または１８ｄを介して、さらに軸頚７ａまたは７
ｂにあるそれぞれ１つの軸線方向孔２６とそれぞ
れ１つの半径方向孔２７とを介してかつ軸頚密封
片２２にあるそれぞれ１つの環状溝２８とそれぞ
れ１つの半径方向孔２９とを介して、対応する冷
却通路とつながつている。したがつて流出管路２
５ａないし２５ｄは締切弁内において孔１８ａ，
１８ｂ，１８ｃまたは１８ｄ，２６，２７および
２９を通つて続いている（第２図）。

軸頚７ａおよび７ｂには、それぞれ２つの流入
管路１９ａおよび１９ｂまたは１９ｃおよび１９
ｄならびにそれぞれ２つの流出管路２５ｃおよび
２５ｄまたは２５ａおよび２５ｂが接続されてお
り、各軸頚においてこれらの４つの接続個所がそ
れぞれ90゜ずつずらされている。冷却媒体接続部
を１対ずつ設けることにより、両軸頚７ａおよび
７ｂに均一な冷却作用が行なわれる。

各流入管路１９ａないし１９ｄに流れ調整器３
０ａ，３０ｂ，３０ｃまたは３０ｄが設けられて
おり、この流れ調整器は、対応する流出管路２５
ａ，２５ｂ，２５ｃまたは２５ｄに設けられかつ
実際値発信器３１ａ，３１ｂ，３１ｃまは３１ｄ
を有する冷却媒体温度検知器と共に作用する。

流れ調整器３０ａないし３０ｄは流れ調整弁３
２と制御部材３３とを持つており、この制御部材
は冷却媒体温度実際値発信器３１ａないし３１ｄ
ならびに冷却媒体温度目標値発信器３４と結合さ
れている。制御部材は、目標値発信器３４によつ
てあらかじめ与えられた冷却媒体の温度の目標値
と実際値発信器３１ａないし３１ｄによつて測定
された冷却媒体の温度の実際値との偏差に関係し
て調整弁３２を操作する。

流量計３５ａ，３５ｂ，３５ｃまたは３５ｄ
は、流れ方向に見て、流れ調整器３０ａ，３０
ｂ，３０ｃまたは３０ｄの前に接続することがで
き、この流量計は、供給された冷却媒体量を、正
しい圧力および温度で記録し、すべての個別量を
中央で加算し、中間空間の冷却後に流出する量と
比較する。

密封環５および６の密封面１４ａおよび１４ｂ
用の冷却通路１６ａおよび１６ｂは、密封環５お
よび６にあるそれぞれ１つの半径方向孔３６ａま
たは３６ｂならびにそれぞれ１つの半径方向孔３
７ａまたは３７ｂと結合されている（第１図およ
び第３図）。冷却媒体は、それぞれ１つの流入管
路３８ａまたは３８ｂを介して、冷却通路１６ａ
および１６ｂへ供給される。これらの流入管路
は、ハウジング接続部分１または２にあるそれぞ
れ１つの軸線方向孔３９と、可撓性金属ホース４
０と、密封環５および６にある軸線方向孔４１お
よび半径方向孔３６ａまたは３６ｂとつながつて
いる。したがつて流入管路３８ａおよび３８ｂは
締切弁内において孔３９，４１および３６ａまた
は３６ｂならびに可撓性金属ホース４０を通つて
続いている（第１図および第３図）。

冷却媒体は、流出管路４２ａまたは４２ｂを介
して、冷却通路１６ａおよび１６ｂから排出され
る。これらの流出管路は、密封環５および６にあ
る半径方向孔３７ａまたは３７ｂならびにそれぞ
れ１つの軸線方向孔４３を介して、さらに可撓性
金属ホース４４ならびにハウジング接続部分１ま
たは２にある軸線方向孔４５を介して、対応する
冷却通路とつながつている。したがつて流出管路
４２ａおよび４２ｂは締切弁内においては孔３７
ａまたは３７ｂ，４３および４５ならびに可撓性
金属ホース４４を通つて続いている（第３図）。

球状閉鎖機構４の流入管路１９ａないし１９ｄ
と密封環５および６の流入管路３８ａおよび３８
ｂとが、管路４６および４７を介して、図示して
ない冷却媒体源とつながつている。球状閉鎖機構
４の流出管路２５ａないし２５ｂと両密封環５お
よび６の流出管路４２ａおよび４２ｂとが管路４
８または４９とつながつており、これらの管路４
８または４９は弁ハウジング３の内部空間５０へ
開口し、この内部空間は密封環５および６と球状
閉鎖機構４とによつて区画され、冷却媒体排出管
路５１を備えている（第３図および第４図）。

密封環５および６の流入管路３８ａおよび３８
ｂは、締切弁５２を持つバイパス管路５１を介し
て、対応する出口管路４２ａまたは４２ｂと結合
可能である。別の締切弁５３および５４が流入管
路３８ａおよび３８ｂまたは流出管路４２ａおよ
び４２ｂに設けられている。

常用運転の際締切弁５３および５４は開位置に
あり、締切弁５２は閉位置にある。可撓性金属ホ
ース４０が破損すると、締切弁５２，５３および
５４が切換えられる。今や冷却媒体は、開かれた
締切弁５２とバイパス管路５１と金属ホース４４
とを介して冷却通路１６ａまたは１６ｂへ流入
し、その後、破損したホース４０を通つて弁ハウ
ジング３の内部空間５０へ流入する。可撓性ホー
ス４４が破損すると、締切弁５２および５４が閉
じられ、冷却媒体が、開かれた締切弁５３と金属
ホース４０とを介して冷却通路１６ａまたは１６
ｂへ流入し、その後、破損したホース４４を介し
て弁ハウジング３の内部空間５０へ流入する。

各流入管路３８ａまたは３８ｂには、流れ調整
器５５ａまたは５５ｂが設けられており、この流
れ調整器は冷却媒体温度実際値発信器５６ａまた
は５６ｂと共に作用する。この冷却媒体温度実際
値発信器は２つの温度検知器５７および５８を備
えており、これらの温度検知器は最大継電器５９
を介して実際値発信器と接続されている。温度検
知器５７は、流入管路３８ａまたは３８ｂの続き
の部分を形成する密封環５または６の孔３６ａま
たは３６ｂに設けられている。温度検知器５８
は、流出管路４２ａまたは４２ｂの続き部分を形
成する密封環５または６の孔３７ａまたは３７ｂ
の中にある（第３図および第４図）。温度検知器
５７および５８、管路３９および４５を通つて、
弁の外部から金属ホース４０および４４を通つて
孔３６ａおよび３７ａにある測定点まで押し進め
られる。最大継電器５９は、両温度検知器５７お
よび５８によつて検知された温度のうち高い方の
温度のみを実際値発信器５６ａまたは５６ｂへ供
給する役割を持つている。したがつて常用運転で
は、流出管路４２ａまたは４２ｂの続きの部分に
ある温度検知器５８が作用し、他方流入管路３８
ａまたは３８ｂの続きの部分に存在する温度検知
器５７は作用しない。

前述したように、可撓性ホース４０が破損する
と、冷却媒体は、バイパス管路５１と金属ホース
４４と孔４３および３７ａまたは３７ｂとを介し
て、冷却通路１６ａまたは１６ｂへ供給され、孔
３６ａまたは３６ｂおよび４１と金属ホース４０
とを介して排出される。そのことによつて今や温
度検知器５７は作用し、他方温度検知器５８は作
用しない。

流れ調整器５５ａおよび５５ｂは流れ調整弁６
０と制御部材６１とを持つており、この制御部材
は冷却媒体温度実際値発信器５６ａまたは５６ｂ
と冷却媒体温度目標値発信器６２とに接続されて
いる。

制御部材６１は、目標値発信器６２によつてあ
らかじめ与えられた冷却媒体の温度の目標値と実
際値発信器５６ａまたは５６ｂによつて測定され
た冷却媒体の温度の実際値との偏差に関係して調
整弁６０を操作する。

流量計６３ａまたは６３ｂは、流れ方向に見
て、流れ調整器５５ａないし５５ｄの前に置くこ
とができ、この流量計は、供給された冷却媒体量
を正しい圧力および温度で記録し、すべての個別
量を中央で加算し、中間空間の冷却後に流出する
量と比較する。

本発明の実施例では、冷却媒体としてヘリウム
が用いられている。しかし、ヘリウムの代りに他
のいかなる適切なガス状あるいは液状冷却媒体を
使用することも本発明の範囲内で可能である。

球状閉鎖機構４または密封環５および６の密封
面１３ａないし１３ｄ，１４ａおよび１４ｂは、
管路４６および４７を介して、さらに流入管路１
９ａないし１９ｄまたは３８ａおよび３８ｂを介
して、冷却媒体を冷却通路１５ａないし１５ｄ，
１６ａまたは１６ｂへ供給することにより行なわ
れ、供給された冷却媒体量は流れ調整器３０ａな
いし３０ｄまたは５５ａおよび５５ｂによつて個
別の調整される。調整は、上に述べたように、冷
却媒体の出口温度、したがつて付属の密封面にお
けるその都度の温度に関係して付属の冷却媒体温
度実際値発信器３１ａないし３１ｄまたは５６ａ
および５６ｂと共に作用して行なわれ、この場合
は温度検知器５８が作用する。

このようにして、密封面の熱応力が異なる場合
にも、密封面１３ａないし１３ｄまたは１４ａお
よび１４ｂの範囲における球状閉鎖機構４と密封
環５および６との温度を、その都度あらかじめ選
択された冷却媒体温度の目標値に応じて一定に保
ち、したがつてそれぞれ相対する球状閉鎖機構と
密封環との密封面相互間の熱によつて引き起こさ
れるせん断運動を回避することができる。

金属管４０のうちの１つが破損した際の冷却装
置の作用の仕方と上述した正常時の作用の仕方と
相違する点は、この場合冷却媒体がバイパス管路
５１と金属ホース４４とを介して供給されるの
で、流れ調整器５５ａまたは５５ｂがもはや温度
検知器５８を介さずに温度検知器５７を介して制
御されるという点だけである。

冷却通路１５ａないし１５ｄ，１６ａおよび１
６ｂから流出する冷却媒体は、流出管路２５ａな
いし２５ｄ，４２ａおよび４２ｄを介して、さら
に管路４８および４９を介して、ハウジング内部
空間５０を導入され、そのことによつて締切弁の
この範囲における付加的な冷却効果が得られる。
冷却媒体は管路５１を介してこの空間から排出さ
れる。この管路には、図示していない圧力調整弁
が取り付けられており、この圧力調整弁によつて
ハウジング内部空間５０の冷却媒体圧力がガス管
内のその都度の圧力より約１ないし２バール高く
保たれる。そのことによつて内部空間５０に背圧
が生じ、この背圧が密封面１３ａないし１３ｄ，
１４ａおよび１４ｂの密封効果を常に助長する。

上述した実施例では、冷却媒体温度実際値発信
器３１ａおよび３１ｄの温度検知器が、流出管路
２５ａないし２５ｄにおいて軸頚７ａおよび７ｂ
のすぐ近くに設けられている。しかし、相応の費
用をかければ、温度検知器を締切弁内において流
出管路２５ａないし２５ｄの続きの部分（孔１８
ａないし１８ｄ，２６，２７および２９）に設け
ることは難なくできる。さらに、冷却媒体温度実
際値発信器５６ａおよび５６ｂ用の温度検知器を
締切弁の外部において流出管路４２ａまたは４２
ｂに設けることは、本発明の範囲内で可能であ
る。このような構成は、締切弁がバイパス管路５
１を備えていない場合特に有利である。この場合
重要なことは、温度検知器によつて検知された温
度が、密封面におけるその都度の温度を確実に伝
えるように、付属の密封面に対する温度検知器の
距離をできるだけ小さくすることである。

流入および流出管路１９ａないし１９ｄ，２５
ａないし２５ｄ，３８ａおよび３８ｂならびに４
２ａおよび４２ｂと締切弁の内部にあるこれらの
管路の続きの部分とによつて形成される管路系
は、唯一つの可撓性個所（金属ホース４０および
４４）を持つ作動上確実な回路を形成する。この
回路の機能の確実性は、金属ホースのうちの１つ
が破損した際でも、バイパス管路５１と、２つの
温度検知器５７および５８を持つ冷却媒体温度実
際値発信器５６ａおよび５６ｂの特別な構成によ
つて保証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、密封面がそれぞれ１つの環状冷却通
路を備えた締切弁の縦断面図（上部左半分は、密
封面が押圧された開位置状態を示し、下部左半分
は、密封面が解離された開位置状態を示し、右半
分は、密封面が押圧された閉位置状態を示す）、
第２図は、第１図の−線に沿つて示す締切弁
の拡大部分断面図、第３図は、密封面冷却回路の
概略の全体構成図、第４図は、密封面冷却装置の
冷却媒体流調整装置の概略接続図である。 ４……閉鎖機構、５，６……密封環、１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１４ａ，１４ｂ……密
封面、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１６
ａ，１６ｂ……冷却通路、１７ａ，１７ｂ，１７
ｃ，１７ｄ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，
２０，２３，２４，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３
８ｂ，３９，４０，４１……流入管路、１８ａ，
１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，２５ａ，２５ｂ，２５
ｃ，２５ｄ，２６，２７，２９，３７ａ，３７
ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３，４４，４５……流出
管路、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，５５
ａ，５５ｂ……冷却媒体流調整器、３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ，３１ｄ，５６ａ，５６ｂ……冷却媒
体温度実際値発信器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスが高圧および高温のもとに貫流し、回転
   可能な球状閉鎖機構と、密封面が冷却媒体流冷却
   装置を備えかつこの閉鎖機構へ押圧可能な２つの
   密封環とを持つ呼び径の大きい管路用の締切弁に
   おいて、球状閉鎖機構４と密封環５および６との
   密封面１３ａないし１３ｄまたは１４ａおよび１
   ４ｂが、冷却媒体が貫流するそれぞれ１つの冷却
   通路１５ａないし１５ｄまたは１６ａおよび１６
   ｂに隣接し、各冷却通路が、冷却媒体流調整器３
   ０ａないし３０ｄまたは５５ａおよび５５ｂを持
   つ流入管路１９ａないし１９ｄ，２０，２３，２
   ４，１７ａないし１７ｄまたは３８ａおよび３８
   ｂ，３９，４０，４１，３６ａおよび３６ｂと、
   冷却媒体流調整器と結合している冷却媒体温度実
   際値発信器３１ａないし３１ｄまたは５６ａおよ
   び５６ｂを持つ流出管路１８ａないし１８ｄ，２
   ６，２７，２９，２５ａないし２５ｄまたは３７
   ａおよび３７ｂ，４３，４４，４５，４２ａおよ
   び４２ｂとを持つていることを特徴とする、呼び
   径の大きい管路用の締切弁。 ２ 球状閉鎖機構４の流入管路１９ａないし１９
   ｄと流出管路２５ａないし２５ｄとが、球状閉鎖
   機構の軸頚７ａおよび７ｂにある孔２３，２４ま
   たは２６，２７を通つて続いていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項に記載の締切弁。 ３ 球状閉鎖機構４の流入管路１９ａないし１９
   ｄと流出管路２５ａないし２５ｄとが１対ずつ各
   軸頚７ａ，７ｂに接続されていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項に記載の締切弁。 ４ 密封環５および６の流入管路３８ａまたは３
   ８ｂと流出管路４２ａまたは４２ｂとが密封環と
   弁ハウジング１，２との間において可撓性ホース
   ４０または４４を通つて続いており、このホース
   が、密封環を軸線方向に自由に移動させることが
   できることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のうち１つに記載の締切弁。 ５ 密封環５および６の流入管路３８ａないし３
   ８ｂと流出管路４２ａまたは４２ｂとがバイパス
   管路５１を介して互いに結合可能であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第４項に記載の締切
   弁。 ６ 球状閉鎖機構４と密封環５および６との流出
   管路２５ａないし２５ｄまたは４２ａおよび４２
   ｂが、両密封環の間にある弁ハウジング３の内部
   空間５０へ開口していることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項ないし第５項のうち１つに記載
   の締切弁。