JPH0143871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、バルブアツセンブリ、特に高温、
高圧流体の使用に適したバルブアツセンブリに関
する。

一般に、高温かつ高圧、例えば約871℃（約
1600〓）、約1493Kg／cm²（105psi）の流体が通過
する導管システムに用いられるバルブアツセンブ
リは、安全性のために、高い内圧に耐えられる強
度を有し、かつその外表面が例えば約121℃（約
250〓）程度の比較的低い温度になるように断熱
性を有していなければならない。更に、バルブア
ツセンブリの構造は、熱による構成部材の膨張あ
るいは収縮にもかかわらず、バルブアツセンブリ
の機能を確実に維持できるものでなければならな
い。

この発明はこの点に鑑みなされたもので、その
目的は、高温、高圧の流体に耐えることができる
とともに、熱による構成部材の膨張、収縮にもか
かわらずその機能を維持でき、かつ外表面温度を
その内部を通る流体の温度よりも低くすることの
できるバルブアツセンブリを提供することにあ
る。

上記目的を達成するためこの発明のバルブアツ
センブリによれば、所定間隔だけ離間して同軸的
に配設された内殻および外殻を有し、それぞれの
対向端の間にバルブアクチユエータサポートが取
り付けられている。バルブアクチユエータサポー
トは、内殻の長手軸に対してほぼ垂直に延出して
いる。内殻の外表面は弾力性を有する断熱物質層
でほぼ全体が覆われており、この断熱物質層は内
殻と外殻との間の空間に納まる厚さに形成されて
いる。また、硬い耐火物質体が内殻と外殻との間
の残りの空間に配置されている。バルブアクチユ
エータ手段がバルブアクチユエータサポート内
に、内殻内へ突出するように支持されている。可
動バルブ部材が内殻内に配設されてバルブアクチ
ユエータ手段と接続され、内殻内を通る流体の流
れを制御するように、開口位置と閉塞位置との間
を移動する。内殻の軸方向の動きに抗して内殻を
可動バルブ部材の範囲内に維持するにもかかわら
ず、外殻および断熱物質層に対する内殻の半径方
向の動きを妨げないアンカー手段が可動バルブ部
材と隣近して内殻に取り付けられている。内殻お
よび外殻は、それぞれの対向端に、バルブアツセ
ンブリを導管へ取り付けるための接続手段を備え
ている。

この発明についてより詳しく説明すると、バル
ブアツセンブリは、中心位置にスロート部を有す
るベンチユリー管形状の内殻を有し、このスロー
ト部内に可動バルブ部材が配設されている。アン
カー手段は、可動バルブ部材の対向側面に隣接し
てそれぞれ配設された２組のピン群を有し、それ
ぞれの組はスロート部の円周方向に沿つて互いに
離間しそれぞれ内殻の長手軸に対して垂直に延び
た複数のピンを備えている。また、それぞれのピ
ンの一端は、内殻のスロート部に取り付けられ、
スロート部から半径方向外方へ延出しているとと
もに耐火物質体に形成された穴の中に伸びてい
る。２組のピン群は、可動バルブ部材の動作機能
が維持されるように、外殻に対するスロート部の
長手軸方向の動きを防止し、かつ内殻および外殻
の半径方向の動きを許容する。

更に、バルブアクチユエータサポートは、内殻
および外殻の半径方向の動作において、望遠鏡の
ように互いに相対的に摺動するように配置された
一対の円周部材を備えている。

以上のように構成されたこの発明のバルブアツ
センブリによれば、高温、高圧の流体に耐えるこ
とができるとともに、熱により各構成部材が膨
張、収縮した場合でもバルブアツセンブリの機能
を維持することができる。更に、バルブアツセン
ブリの外表面温度を、その内部を通る流体の温度
よりも低くすることができる。

以下図面を参照しながらこの発明の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図および第２図に示すように、この発明に
係るバルブアツセンブリ１０は、その内部に流体
流通路１４が規定された内殻１２と、内殻と同軸
的にかつ所定間隔離間して配置された外殻１６
と、内殻の長手軸に対してほぼ垂直に延出したバ
ルブアクチユエータサポート１８とを備えてい
る。また、バルブアツセンブリ１０は、バルブア
クチユエータサポート１８に支持されたバルブア
クチユエータアツセンブリ２０と、内殻１２内に
配設されるとともにバルブアクチユエータアツセ
ンブリに接続され、流通路１４を通る流体の流れ
を制御する可動バルブ部材２２とを備えている。

内殻１２は、中央に位置したスロート部２４
と、スロート部のそれぞれの端から延出したじよ
うご状の中間部２６と、中間部に接続されたほぼ
円筒形の管状端部２８とから成るベンチユリ管形
状を有している。中間部２６および端部２８はそ
れぞれ比較的薄い金属壁で、スロート部２４は比
較的厚い金属壁で形成されている。

外殻１６は、円筒状の中央部３０とフランジ状
の端部３２とを有している。この外殻１６は内殻
１２と同軸的に配設され、それぞれの間に環状空
間３４が規定されるように、内殻の端部２８の外
径よりも大きい内径を有している。フランジ状端
部３２は円周方向に互いに離間して形成された複
数の貫通孔３６を有し、この孔３６と流体伝導手
段あるいは導管（いずれも図示しない）の対応す
る孔（図示しない）とに連結ボルト（図示しな
い）が挿入される。外殻１６の金属壁は、流体の
内圧力に耐えられる強度が得られるように比較的
厚く形成されている。この内圧力は後述するよう
に外殻１６に伝導される。

バルブアクチユエータサポート１８は、内筒と
して作用するブツシユ３８と外筒４０とを備え、
外筒は内筒よりも大きい径を有し、それぞれの間
に環状空間４２を形成するようにブツシユ３８と
同軸的に配設されている。外筒４０はフランジ状
端部４４を有し、他端部は外殻１６の中央部３０
に形成された開口４６内に溶接によつて取り付け
られている。またブツシユ３８の一端部は、外筒
４０のフランジ状端部４４にボルト５０によつて
取り付けられたデイスク４８に溶接によつて固定
されている。ブツシユ３８および外筒４０の中心
軸は、内殻１２の長手軸に対してほぼ垂直に位置
している。ブツシユ３８の小径部３９は、バルブ
アクチユエータサポート１８の一部を形成するカ
ツプ状ガイドスリーブ５２内に収納されている。
このガイドスリーブ５２は、閉塞端５３を有して
ブツシユ３８と同軸的に配設され、内殻１２のス
ロート部２４の壁に形成された開口内に溶接によ
つて固定されている。ガイドスリーブ５２の閉塞
端５３は、流通路１４と連通した開口を有し、こ
の開口を通つてバルブアクチユエータアツセンブ
リ２０のシヤフト５４が延びている。またガイド
スリーブ５２は、その閉塞端に、ワツシヤ５６を
収容するための凹所を有し、このワツシヤは、デ
イスク状の可動バルブ部材２２を支持している。
ブツシユ３８の全長は、その内方端がガイドスリ
ーブ５２の閉塞端５３から所定の間隔Ｓだけ離間
するように設定され、また小径端部３９は、その
環状肩部がガイドスリーブ５２の上端から所定の
間隔Ｓだけ離間するような長さを有している。こ
の間隔Ｓは、熱により内殻１２および外殻１６が
半径方向に変化した際、ガイドスリーブ５２とブ
ツシユ３８との半径方向における相対的な動きを
可能にする。ブツシユ３８は、その内部に、軸方
向へ延びたボアを有し、このボアはシヤフト５４
を回動可能に収容している。

バルブアクチユエータアツセンブリ２０の一部
を構成するシヤフト５４は、ブツシユ３８、ガイ
ドスリーブ５２の閉塞端５３、およびワツシヤ５
６を通り可動バルブ部材２２の拡大部によつて規
定された凹所内に延出している。可動バルブ部材
２２は、適当な方法、例えばテーパピン５８によ
つてシヤフト５４の端部に取り付けられており、
シヤフトの回動に伴つて、図示の閉塞位置から開
口位置へ回動する。シヤフト５４とブツシユ３８
のボア表面との間の隙間を密閉するように、パツ
キンリング６０がブツシユの上端穴部に配設さ
れ、パツキン押え６２がボルト６５によりブツシ
ユの外方端に取り付けられている。また、バルブ
アクチユエータアツセンブリ２０は、電気、空気
圧、または水圧型の回転駆動装置６５を備え、こ
の装置によつてシヤフト５４は回動動作を成し、
その結果バルブ部材２２の回動動作を行なう。

バルブアツセンブリ１０は、外殻１６の温度を
流通路１４内の流体の温度より低く維持するため
の断熱手段を備えている。例えば、流通路１４内
の流体が約871℃（約1600〓）の場合、この断熱
手段は外殻１６の外表面を約121℃（約250〓）に
維持する。実施例によれば、この断熱手段は、弾
力性のある断熱物質、例えば繊維セラミツク、米
国のA.P.グリーンカンパニーのインスブランケ
ツトのような毛布、の層６６と断火物質体６８と
を備えている。

断熱物質層６６は、内殻１２、ブツシユ３８お
よびガイドスリーブ５２のそれぞれの外表面全体
を覆うように設けられている。断熱物質層６６
は、ガイドスリーブ５２が内殻１２に取り付けら
れた後、内殻およびガイドスリーブの回りに巻装
される。しかし、それらが外殻１６内に装着され
る前に巻装することが必要である。この断熱物質
層６６は、基の厚さの約半分に圧縮された状態
で、例えば保護テープで覆われた市販のポリエス
テルテープ等により巻装される。同様に、ブツシ
ユ３８の外表面は、小径端部３９によつて規定さ
れた肩部の下方まで、断熱物質層６６で覆われ
る。また、この断熱物質層６６を外筒４０の回り
に巻装しても良い。ブツシユ３８をそのフランジ
部４８を介して外筒４０にボルト止めし、可動バ
ルブ部材４８をシヤフト５４によりスロート部２
４内に取り付けた後、内殻１２が外殻１６内へ同
軸的に配置されるとともに、ブツシユ３８および
外筒４０が位置決めされる。その後、外殻１６お
よび外筒４０と断熱物質層６６との間の空間３
４，４２内に耐火物質が注入される。注入された
耐火物質は、硬化して耐火物質体３８を形成し、
外殻１６の比較的厚い壁と共働してバルブアツセ
ンブリ１０に高い流体圧に耐えられる強度を与
え、かつ一層断熱効果を高める。

この耐火物質体６８は、硬化する際、円周方向
に互いに離間した２組のアンカー７０によつて外
殻１６内に維持される。第４図からよくわかるよ
うに、それぞれのアンカー７０は、Ｕ字形状を有
し、そのＵ字部が外筒１６のフランジ状端部３２
の内表面に溶着されている。なお、耐火物質体６
８は高い圧縮強度を有している。

バルブアツセンブリ１０の機能は、内殻１２お
よび外殻１６の示差的な動作にもかかわらず、そ
の動作に抗してスロート部をしつかりと固定する
アンカー手段によつて維持される。アンカー手段
は２組のピン群を備えていることが望ましい。そ
れぞれの組のピン群は、円周方向に沿つて互いに
離間した複数のピン７２を備え、それぞれのピン
はその一端がスロート部２４に取り付けられ他端
が半径方向外方へ延出している。またそれぞれの
組のピン群は、内殻１２の長手軸と直交する一平
面に配列され、この平面は他方の組のピンが配列
された平面と平行に位置している。それぞれのピ
ン群は、シヤフト５４の長手軸の両側に、かつ可
動バルブ部材２２に隣近して配設されている。そ
れぞれの組は５本のピン７２を有し、これらのピ
ンは第２図からよくわかるように、円周方向に沿
つて互いに約60゜離間していることが望ましい。
それぞれのピン７２は、耐火物質体６８に形成さ
れピンよりも長い深さを有する盲孔７４内に延出
している。そのため、スロート部２４は、耐火物
質体６８および外殻１６の軸方向の動きに対して
は固定されるが、それらの半径方向の動きに対し
ては自由になる。また、それぞれのピン７２は、
ピンを介して熱が伝わることにより外殻１６上に
高温部が発生するのを避けるために、円筒状に形
成され、その内部は断熱物質７６で満たされてい
る。

第３図からよくわかるように、盲孔７４は、ピ
ン７２の内を断熱物質で満たした後、ポリエチレ
ンのギヤツプ７８をピンの端部に被せテーピング
７９によつて仮止めすることによつて形成され
る。断熱物質層６６が内殻１２の外表面およびピ
ン７２の回りに備えられている。空間３４に注入
された耐火物質はそれぞれのピン７２およびキヤ
ツプ７８を包むように硬化する。高温状態におい
てキヤツプ７８は溶けた後蒸発し、その結果、ピ
ン７２よりも長い深さを有する盲孔７４が形成さ
れる。そしてこの盲孔７４は、耐火物質体６８に
対するピン７２の半径方向の変位を許容する。

また、バルブアツセンブリ１０は、スロート部
２４およびガイドスリーブ５２に取り付けられた
環状バツフル８０を有している。バツフル８０
は、バルブアツセンブリ１０の長手軸に直交しか
つ閉塞位置における可動バルブ部が位置する平面
内に配設されている。内殻１２の端部２８と流体
伝導要素（図示しない）との継ぎ目は液密でない
ため、可動バルブ部材が半ばあるいは完全に閉塞
した際の圧力差により、その継ぎ目から流体が漏
出し比較的多孔性の断熱物質層６６内に流体がし
み込むことがある。バツフル８０は、このような
可動バルブ部材を迂回しようとする流体の流れを
妨げるように作用する。バツフル８０は、断熱物
質層６６および耐火物質体６８に形成された大径
の環状溝８２内に延出している。そのためバツフ
ル８０は環状溝８２に対して半径方向へ変位する
ことができ、外殻１６および耐火物質６８に対す
るスロート部２４の半径方向の変位を妨げること
はない。この環状溝８２は、盲孔７４と同様に、
空間３４，４２内へ耐火物質を注入する前に、バ
ツフル８０の円周端部に環状のポリエステルキヤ
ツプを取り付けることによつて耐火物質体６８内
に形成される。また、バルブアクチユエータアツ
センブリ１８の断熱物質を通過する気体漏れを防
止するように、フレキシブルガスケツト８４がデ
イスク４８とフランジ状端部４４との間に挿入さ
れている。

このように、上記のような構成のバルブアツセ
ンブリによれば、バルブアツセンブリ構成部材が
熱により膨張あるいは収縮した場合でもバルブア
ツセンブリの機能を維持することができるととも
に高い圧縮強度を有しているため、高温、高圧流
体の制御が可能である。また、このバルブアツセ
ンブリは十分な断熱性を備えているため、その外
表面温度はバルブ内の流体の温度よりも低くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るバルブアツ
センブリの縦断面図、第２図は第１図の線２−２
に沿つた断面図、第３図はアンカー手段の一部を
示す部分拡大断面図、第４図はアンカーを示す一
部破断部分拡大図である。 １０……バルブアツセンブリ、１２……内殻、
１６……外殻、１８……バルブアクチユエータサ
ポート、２０……バルブアクチユエータアツセン
ブリ、２２……可動バルブ部材、６８……耐火物
質体、６６……断熱物質層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半径方向に離間して同軸的に配設された内殻
   および外殻と；外殻および内殻に、それぞれの対
   向端間で接続されたバルブアクチユエータサポー
   トと；外殻と内殻との間の空間の一部を占める厚
   さを有し内殻の外表面のほぼ全体を覆つている弾
   力性を有する断熱物質層と；外殻と内殻との間の
   残つた空間に配設された耐火物質体と；内殻内に
   延出するようにバルブアクチユエータサポート内
   に支持されたバルブアクチユエータ手段と；内殻
   内に配設されるとともにバルブアクチユエータ手
   段に接続され、内殻内を通る流体の流れを制御す
   るようにバルブアクチユエータ手段によりその閉
   塞位置とその開口位置との間を動かされる可動バ
   ルブ部材と；外殻および耐火物質体に対する内殻
   の半径方向の変位を妨げることなく外殻および耐
   火物質体に対する内殻の軸方向の変位に抗して内
   殻を可動バルブ部材の範囲内に維持するように、
   可動バルブ部材に隣接して内殻に取り付けられた
   アンカー手段と；外殻および内殻を流体導管に接
   続するようにそれぞれの対向端に配設された接続
   手段と；を備えたバルブアツセンブリ。 ２ 前記バルブアクチユエータサポートは、内殻
   と外殻との半径方向の相対的な変位を許容する手
   段を有している特許請求の範囲第１項記載のバル
   ブアツセンブリ。 ３ 前記バルブアクチユエータサポートは、内筒
   および外筒を有し、前記手段は一端部が内殻に取
   り付けられ、内筒の一端部を摺動可能に収容した
   ガイドスリーブを含んでいる特許請求の範囲第２
   項記載のバルブアツセンブリ。 ４ 前記バルブアクチユエータサポートは互いに
   半径方向に離間するように同軸的に配設された内
   筒と外筒とを有し、内筒はそれぞれの一端部が内
   殻と外殻とに取り付けられ望遠鏡状に配設された
   ２つの部分を備え、内筒と外筒との間の空間は内
   殻と外殻との間の空間と連通し、内筒はその外表
   面に巻装された断熱物質と、断熱物質と外筒との
   間の空間に配設された耐火物質とを有する特許請
   求の範囲第１項記載のバルブアツセンブリ。 ５ 前記可動バルブ部材は、内殻の内表面に適合
   し内殻内の流体の流れを連通あるいは遮断するよ
   うな直径を有し、回動可能に支持されたデイスク
   である特許請求の範囲第１項記載のバツブアツセ
   ンブリ。 ６ 前記アンカー手段は、それぞれ内殻に取り付
   けられて内殻から耐火物質体内へ半径方向に延出
   し円周方向に沿つて互いに離間した複数のピンを
   有し、これらのピンは内殻の長手軸と直交する一
   平面に配置されている特許請求の範囲第１項記載
   のバルブアツセンブリ。 ７ 前記それぞれのピンは耐火物質体内に形成さ
   れた盲孔内へ延出し、この盲孔は、ピンが盲孔内
   を軸方向へ摺動できるようにピンの長さよりも長
   い深さを有している特許請求の範囲第６項記載の
   バルブアツセンブリ。 ８ 前記アンカー手段は、円周方向に沿つて互い
   に離間した複数のピンから成りそれぞれ内殻の長
   手軸と直交する平面に配設された２組のピン群を
   有し、それぞれのピンは一端が内殻に取り付けら
   れ内殻から耐火物質体内の孔へ半径方向に延出
   し、この孔はピンがその軸方向へ自由に動き外殻
   に対する内殻の半径方向の変位を許容するように
   ピンの長さよりも長い深さを有している特許請求
   の範囲第１項記載のバルブアツセンブリ。 ９ 前記それぞれのピンは円筒形状を有しその内
   部が断熱物質で満たされている特許請求の範囲第
   ８項記載のバルブアツセンブリ。 １０ 前記バルブアクチユエータサポートは内殻
   の長手軸に対してほぼ垂直に延出した軸を有し、
   前記アンカー手段は、円周方向に沿つて互いに離
   間した複数のピンから成りそれぞれ内殻の長手軸
   と直交する平面に配列された２組のピン群を有
   し、それぞれの組はバルブアクチユエータアツセ
   ンブリの軸のそれぞれの側に位置し、それぞれの
   ピンは一端が内殻に取り付けられ内殻から耐火物
   質体内の盲孔内へ半径方向に延出し、この盲孔は
   ピンがその軸方向に動き外殻に対する内殻の半径
   方向の変位を許容するようにピンの長さよりも長
   い深さを有しかつ外殻に対する内殻の長手軸方向
   の変位を妨げるように形成されている特許請求の
   範囲第１項記載のバルブアツセンブリ。 １１ 前記それぞれのピンは円筒形状を有しその
   内部が断熱物質で満たされている特許請求の範囲
   第１０項記載のバルブアツセンブリ。 １２ 前記内殻は中央にスロート部を有するベン
   チユリー管形状である特許請求の範囲第１項記載
   のバルブアツセンブリ。 １３ 前記可動バルブ部材は内殻のスロート部に
   配設されている特許請求の範囲第１２項記載のバ
   ルブアツセンブリ。 １４ 前記スロート部は内殻の他の部分よりも厚
   い壁厚を有し、前記アンカー手段はスロート部に
   取り付けられている特許請求の範囲第１２項記載
   のバルブアツセンブリ。 １５ 前記外殻の接続手段は円周方向に沿つて互
   いに離間した複数のボルト取り付け用孔を有する
   フランジ状端部から成り、前記内殻の接続手段は
   それぞれの端に、隣近した導管の内殻の一端を収
   容するための大径端部を有している特許請求の範
   囲第１項のバルブアツセンブリ。 １６ 前記内殻はスロート部を有し、前記アンカ
   ー手段は一端がスロート部に取り付けられそれぞ
   れ円周方向に沿つて離間した複数のピンから成る
   少なくとも１組のピン群を有し内殻の熱による長
   手軸方向の膨張および収縮を妨げる特許請求の範
   囲第１項記載のバルブアツセンブリ。 １７ 前記内殻は前記断熱物質層を内殻に維持す
   る取り付け手段を有している特許請求の範囲第１
   項記載のバルブアツセンブリ。 １８ 金属から成り高温、高圧流体の流れを規制
   する内殻と；金属から成るとともに内殻よりも厚
   い壁厚を有し、内殻から離間して内殻を取り囲む
   ように配設された外殻と；内殻および外殻に液密
   に取り付けられ互いに離間して同軸的に配設され
   た内筒と外筒とを有し、内殻および外殻の対向端
   間中央に位置し外殻の長手軸方向に対して垂直に
   延出しているバルブアクチユエータサポートと；
   バルブアクチユエータサポートの内筒内に配設さ
   れかつ支持されて内殻内へ延出しているバルブア
   クチユエータ部材と；内殻内に配設されるととも
   にバルブアクチユエータ部材に接続され、内殻内
   を通る液体の流れを制御するようにバルブアクチ
   ユエータ部材によりその閉塞位置とその開口位置
   との間を動かされる可動バルブ部材と；内殻の外
   表面ほぼ全体を覆い内殻と外殻との間の空間の一
   部を占める弾力性を有する断熱物質層と；内殻と
   外殻との間の残つた空間およびバルブアクチユエ
   ータサポートの内筒と外筒との間の空間を満た
   し、圧縮強度を有する耐火物質体と；耐火物質体
   が内殻に維持されるように内殻の対向端間ほぼ中
   央に取り付けられ耐火物質体に対する内殻の半径
   方向の変化を許容するとともに長手軸方向の変化
   を妨げるアンカー手段と；内殻および外殻を導管
   に接続するように内殻および外殻のそれぞれの対
   向端に位置した接続手段と；を具備するバルブア
   ツセンブリ。 １９ 前記可動バルブ部材は、内殻の内表面と液
   密に係合し、バルブアクチユエータ部材の軸と一
   体的に回動可能なデイスクから成る特許請求の範
   囲第１８項記載のバルブアツセンブリ。 ２０ 前記アンカー手段は円周方向に沿つて互い
   に離間した複数のピンから成る２組のピン群を有
   し、それぞれの組はバルブアクチユエータアツセ
   ンブリの軸のそれぞれの側に位置し、それぞれの
   ピンはその一端が内殻に取り付けられ内殻から耐
   火物質体内の盲孔内へ半径方向に延出し、この盲
   孔はピンがその軸方向に動き外殻に対する内殻の
   半径方向の変位を許容するようにピンの長さより
   も長い深さを有しかつ外殻に対する内殻の長手方
   向の変位を妨げるように形成されている特許請求
   の範囲第１８項記載のバルブアツセンブリ。 ２１ 前記それぞれのピンは円筒形状を有しその
   内部は断熱物質で満たされている特許請求の範囲
   第２０項記載のバルブアツセンブリ。 ２２ 前記内殻はスロート部を有するベンチユリ
   ー管形状を有し前記それぞれのピン群は互いに平
   行に離間してスロート部に取り付けられている特
   許請求の範囲第２０項記載のバルブアツセンブ
   リ。 ２３ 前記スロート部は内殻の他の部分よりも厚
   い壁厚を有している特許請求の範囲第２２項記載
   ののバルブアツセンブリ。