JPH04258588A - 流体弁 - Google Patents

流体弁

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JPH04258588A
JPH04258588A JP3264507A JP26450791A JPH04258588A JP H04258588 A JPH04258588 A JP H04258588A JP 3264507 A JP3264507 A JP 3264507A JP 26450791 A JP26450791 A JP 26450791A JP H04258588 A JPH04258588 A JP H04258588A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体を有するハウジン
グの作動部材をシールするパッキン閉塞物に関するもの
であり、特に、高温および高圧でのパッキン押し出しを
防止するパッキン閉塞物組立体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パッキン材料は主に流体を有するハウジ
ング内の作動部材例えば、流体制御弁又は往復ポンプ部
材における回転軸又は摺動ステムの周りからの流体の漏
れを防止するのに使用される。通常このようなパッキン
は弾性材料により形成され、作動部材の周りのパッキン
箱内の所定位置にボルト締めすることによって静的負荷
を加える。他の場合では、パッキンに、動的負荷形態と
して知られているばね負荷を加える。動的負荷パッキン
は特に、好ましくない流体が環境に漏れ出るのを防止し
ょうとする際に有用である。更に、パッキン材料はポリ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成すると、作動部材
に対する低摩擦で衝合するため好適である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的にこのような材
料の弾性は低いため、パッキンを定着し、作動部材およ
びハウジングに対する信頼性の高い緊密な流体シールを
維持できるようにするためには、閉塞物組立体における
ＰＴＦＥパッキンには連続的に負荷を加える必要がある
ことが分かっている。しかし、極めて高温および高圧の
条件で動的負荷パッキン形態でＰＴＦＥパッキンを使用
する試みにおいては、ＰＴＦＥパッキンは、変形し、冷
間流動し、実質的にシール領域から押し出されてしまう
傾向がある。 ＰＴＦＥパッキンの押し出しは、流体漏れを生じ、摩耗
を増大し、作動部材およびパッキンに損傷を与える可能
性がある。
【０００４】例えば、流体制御弁は、作動圧力が約１０
００ｐｓｉ（６８９５ｋＰａ）以下で、流体温度が約２
００　°Ｆ（９４℃）　以下の環境で動作する。しかし
、流体弁の用途によっては、１０００ｐｓｉ（６８９５
ｋＰａ）以上および約４５０　°Ｆ（２３２　℃）もの
高圧高温作動環境で使用することが必要になる。例えば
、発電プラントのボイラー供給水を制御する際には、約
７２００ｐｓｉ（４９６４４ｋＰａ）　および約４５０
　°Ｆ（２３２　℃）　の温度範囲で信頼性高く作動す
る流体弁が必要とされる。
【０００５】通常、このような圧力および温度で作動す
る弁はグラファイトパッキン材料を使用する。（例えば
、米国特許第４，３６４，５４２　号には約２５０　°
Ｆ（１０７　℃）　でグラファイトパッキン材料を使用
することを示唆している。）しかし、グラファイトパッ
キンの使用は、パッキン部分にわたり弁ステムが通過す
るとき弁ステムの摩擦が増加し、弁動作に大きな制限を
生じ、パッキン材料に摩耗を増大させることにもなる。
【０００６】高い圧力および温度範囲でＰＴＦＥパッキ
ンを使用する従来の試みは、一般的に奨励されず、特に
上述のように動的負荷パッキン条件の下では不可能であ
った。このような試みにおいては、高温および作動部材
例えば、弁ステムの移動によりＰＴＦＥパッキン材料が
押し出され、パッキンから材料が長いひも状の押し出し
物としてはみ出る傾向がある。実際、パッキンから材料
が連続的に排除され、押し出されると、パッインのシー
ル能力が失われ、パッイン材料や作動部材自体も早期に
交換しなければならなくなる。
【０００７】本願人に譲渡された米国特許第４，８８６
，２４１　号には、約７２００ｐｓｉ（４９６４４ｋＰ
ａ）　および約４５０　°Ｆ（２３２　℃）　の高圧高
温条件で流体弁を使用するためのパッキン閉塞物構体に
ついて記載している。この米国特許は、パッキン材料の
両側に押し出し防止ワイパーリングを設けてＰＴＦＥパ
ッキン材料を使用することを記載している。ワイパーリ
ングは高温有機又は無機ファイバ材料とニトリルエラス
トメリック結合材により形成する。このようなパッキン
閉塞物構体は、流体が水又は他の非反応性流体である場
合に上述の高温および高圧で使用するのに好適であるこ
とがわかっている。しかし、押し出し防止ワイパーリン
グにファイバ材料を使用しているため、このパッキン閉
塞物構体は、流体が化学的に活性であり、また厳しい流
体制御条件が要求される用途では推奨されない。
【０００８】ＰＴＦＥ　は不活性特性が優れているため
、上述の米国特許第４，８８６，２４１　号に記載のパ
ッキン閉塞物の形態における押し出し防止ワイパーリン
グの材料としては好適である。しかし、既知のＰＴＦＥ
の好ましくない変形および冷間流動特性は、極限温度お
よび圧力条件でこの材料を使用することに関して障害と
なっている。更に、上述の米国特許第４，８８６，２４
１　号には、高温高圧条件でのＰＴＦＥパッキン材料の
使用方法について記載しているが、ニトリルエラストメ
リック結合材を有するファイバ材料即ち、非ＰＴＦＥ材
料を押し出し防止ワイパーリングに使用することのみを
記載している。
【０００９】従って、ＰＴＦＥパッキン材料により高温
高圧例えば、１０００ｐｓｉ（６８９５ｋＰａ）以上お
よび約４５０　°Ｆ（２３２　℃）　もの高圧高温作動
環境で使用し、ＰＴＦＥの押し出しを防止するパッキン
閉塞物を得ることが待望されている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
高温高圧条件で、特に作動流体が化学的に活性である条
件で、流体を有するハウジングの作動部材例えば、摺動
ステム弁、回転軸弁又は往復ポンプ部材に使用するため
、押し出し防止対策をしてパッキン閉塞物を得る。パッ
キン閉塞物は、負荷条件でＶタイプＰＴＦＥパッキンリ
ングを有する。パッキンリングの両側には、ほぼ不活性
の充填材を充填したＰＴＦＥで形成した押し出し防止リ
ングを設ける。好適な実施例においては、ガラス（シリ
カ）充填又は硫酸バリウム（ｂａｒｉｕｍ　ｓｕｌｆａ
ｔｅ）充填のＰＴＦＥ押し出し防止リングを使用する。 更に例えば、の充填ＰＴＦＥ材料も使用でき、例えば、
カーボン又はグラファイト充填ＰＴＦＥ材料を使用する
ことができる。
【００１１】押し出し防止ワイパーリングの内径は、作
動部材の直径にほぼ等しくし、ワイパーリングと作動部
材との間に締まり嵌めを生ずるようにする。ＰＴＦＥ又
は他の合成樹脂ポリマーに対する他の好適な不活性充填
材も押し出し防止ワイパーリングに使用することができ
る。 即ち、このような充填材が、不活性で、低摩擦特性、良
潤滑特性、低弾性、およびＰＴＦＥ単独よりも高い強度
を有する好ましい特性を示すものであれば使用すること
ができる。所要に応じ、単独又はダブルパッキンタイプ
の形態にして使用することもできる。
【００１２】
【実施例】次に図面につき本発明の好適な実施例を説明
する。
【００１３】図１は、弁体１２を有する流体弁１０を示
し、この弁体１２に弁ステム１４を貫通させる。パッキ
ンナット１６をパッキンスタッド１８に螺着し、弁ステ
ムの周りのパッキンの荷重を調整する。
【００１４】本発明によるパッキン閉塞物２０は、弁１
０のための二重パッキンの各パッキン形状に合わせて設
ける。単に説明のために摺動ステム弁に関連して本発明
を例示したに過ぎず、本発明の原理は、回転シャフト弁
、ポンプ、および作動部材がハウジング内で移動し、ま
た作動部材をハウジング内で通過又は閉塞される流体か
らシールする他の装置にも適用できる。本発明によるパ
ッキン閉塞物２０は、特に、弁１０のようなハウジング
が１０００ｐｓｉ（６８９５ｋＰａ）よりも大きな圧力
および約４５０　°Ｆ（２３２°Ｃ）　の温度範囲　　
で動作する流体に使用される場合、また流体がパッキン
閉塞物構体に反応する場合に、作動部材を信頼性高くシ
ールするのに使用することができる。
【００１５】各パッキン閉塞物２０は、弁ステム１４を
包囲するパッキン２２を有し、Ｖ字状パッキンと一般的
に称されるタイプの一連のリングにより構成する。パッ
キン閉塞物２０にセットした各パッキンは、４個のＶリ
ング即ち、頂部雌形アダプタリング２２ａ、２個の中間
リング２２ｂおよび底部雄形アダプタリング２２ｃを有
する。Ｖタイプパッキン２２はＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン−　合成樹脂ポリマー）により形成し、
従って、パッキン２２は市場では「ＶタイプＰＴＦＥパ
ッキン」として知られている。
【００１６】他の材料で形成するのが適当な又はＰＴＦ
Ｅに類似の特性即ち、ほぼ不活性、低摩擦特性、良潤滑
特性および低弾性特性を有する他の合成樹脂ポリマーの
パッキンも使用することができる。
【００１７】押し出し防止ワイパーリング２４をパッキ
ン２２の各セットの各端部にそれぞれ配置し、このワイ
パーリング２４の内径は、弁ステム１４の直径にほぼ等
しくし、両者間に締まり嵌めを生ずるようにする。ワイ
パーリングはステムを掃過し、パッキンが押し出される
のを禁止し、パッキン組立体内でパッキンの押し出しを
制限する。
【００１８】各ワイパーリングは、ガラス（シリカ）を
充填したＰＴＦＥ材料で形成する。このような材料は、
ニューヨーク州パルミラのガーロックメカニカル　　パ
ッキン　　デビジョン（Ｇａｒｌｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌ　Ｐａｃｋｉｎｇ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）社で商
標名「Ｇｙｌｏｎ　ｓｔｙｌｅ　３５００　ｆａｗｎ　
」の下で市販されている。ワイパーリング２４として好
適な他の材料としては、同社により商標名「Ｇｙｌｏｎ
　ｓｔｙｌｅ　３５１０　ｏｆｆ　ｗｈｉｔｅ」の下で
市販されている硫酸バリウムを充填したＰＴＦＥ材料が
ある。
【００１９】カーボン又はグラファイトを充填したＰＴ
ＦＥもワイパーリング２４に使用することができる。Ｐ
ＴＦＥ又は他の合成樹脂ポリマーに対する他の好適な不
活性充填材も使用することができる。即ち、このような
充填材が、不活性で、低摩擦特性、良潤滑特性、低弾性
、およびＰＴＦＥ単独よりも高い強度を有する好ましい
特性を示すものであれば使用することができる。
【００２０】ランタンリング２６を２個のパッキンセッ
ト間で弁ステムの周りに配置する。ランタンリングおよ
び弁を普通に使用するときのように、ランタンリング２
６は、パッキン孔２８に適用し、アクセス孔３０および
連結チャンネル３２を介して弁の外部から連通できるよ
うにする。このことにより、潤滑流体をパッキン孔およ
び隣接の弁ステム１４に導入することができ、また弁ス
テムの周りに漏れがないかをテストしたり、又はこのよ
うな漏れを安全な位置に逃がすことができる。
【００２１】弁１０は、パッキンフォロワ３４を設けた
活性負荷パッキン装置を有し、パッテンフォロワ３４の
一方の端部を上方ワイパリング２４に隣接させ、他方の
端部には一連のベレビル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ディ
スクばね３６を取り付ける。ベレビルディスクばねは、
Ｏリング３８によりパッキンフォロワ３４の所定位置に
維持する。パッキンフランジ４０をベレビルディスクば
ね３６の一方の端部に掛合させる。パッキンフランジ４
０がパッキンスタッドおよびナットの負荷をベレビルデ
ィスクばね３６に伝達し、ベレビルばねが、圧縮しない
状態から始まって図１の条件に示すように約８５％圧縮
されるとき最適活性負荷が得られるまでパッキンナット
１６を締め込む。最適負荷は、パッキンフォロワ３４の
頂端縁が、図１に示すようにパッキンフランジ４０の頂
面に一致するとき得られる。パッキンボックスリング４
２をパッキン２２の第２セットの下方でパッキン孔２８
の端部に取り付ける。
【００２２】上述したところは、本発明の好適な実施例
を説明したに過ぎず、請求の範囲において種々の変更を
加えることができること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による原理に従って構成した流体弁構体
内のパッキン閉塞物を示す縦断面である。
【符号の説明】
１０　　流体弁 １２　　弁体 １４　　弁ステム １６　　パッキンナット １８　　パッキンスタッド ２０　　パッキン閉塞物 ２２　　パッキン ２２ａ　　頂部雌形アダプタリング ２２ｂ　　中間リング ２２ｃ　　底部雄形アダプタリング ２４　　ワイパーリング ２６　　ランタンリング ２８　　パッキン孔 ３０　　アクセス孔 ３２　　連結チャンネル ３４　　パッキンフォロワ ３６　　ベレビル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ディスクば
ね３８　　Ｏリング ４０　　パッキンフランジ ４２　　パッキンボックスリング

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１０００ｐｓｉ（６８９５ｋＰａ）よりも
    大きな圧力および約４５０　°Ｆ（２３２°Ｃ）　の温
    度範囲　　で動作する流体に使用される流体弁において
    、弁体と、前記弁を動作させるため前記弁体内に移動自
    在に取り付けた作動部材と、前記弁体内で前記作動部材
    の外径の周りを包囲するパッキン孔と、前記パッキン孔
    の両端に設けたパッキン負荷手段と、前記パッキン孔内
    に配置し、約４５０　°Ｆ（２３２°Ｃ）　の温度範囲
    を有する環境での正常な弁動作を可能にし、また前記パ
    ッキン負荷手段間で前記作動手段の外径を包囲する少な
    くとも２個の合成樹脂ポリマーパッキン部材であって、
    それぞれ第１面および反対側の第２面を有し、第１面は
    整合接触するようにし、また反対側の第２面は平面状に
    し、パッキン部材組立体の内方部分では第１面を互いに
    対向するよう前記パッキン孔内にパッキン部材を組み合
    わせ配置し、前記平面状の第２面は前記パッキン部材組
    立体の反対側の外方端部に指向させたパッキン部材と、
    前記パッキン部材組立体の各外方端部で前記作動部材を
    包囲し、前記平面状の第２面に掛合接触する少なくとも
    １個の平坦で肉薄の対称形状を有する押し出し防止ワイ
    パーリングであって、それぞれパッキン部材の合成樹脂
    ポリマーよりも強度特性が高い合成樹脂ポリマーにより
    形成し、約４５０　°Ｆ（２３２°Ｃ）　の温度範囲を
    有する環境で正常な動作に適用でき、作動部材に締まり
    嵌めを生ずる内径を有して前記作動部材を掃過し、パッ
    キンの押し出しを抑止し、また正常な弁動作中に前記パ
    ッキン部材組立体の各外方端部に配置した前記押し出し
    防止ワイパーリング間においてパッキン押し出しを制限
    するワイパーリングとを具えたことを特徴とする流体弁
    。
  2. 【請求項２】前記パッキン部材の各々は、ＰＴＦＥによ
    り形成し、各押し出し防止ワイパーリングは充填ＰＴＦ
    Ｅ材料により形成した請求項１記載の流体弁。
  3. 【請求項３】前記押し出し防止ワイパーリングの各々は
    シリカ充填ＰＴＦＥ材料により形成した請求項２記載の
    流体弁。
  4. 【請求項４】前記押し出し防止ワイパーリングの各々は
    硫酸バリウムを充填したＰＴＦＥ材料により形成した請
    求項２記載の流体弁。
  5. 【請求項５】１０００ｐｓｉ（６８９５ｋＰａ）よりも
    大きな圧力および約４５０　°Ｆ（２３２°Ｃ）　の温
    度範囲　　で動作する流体に使用される流体弁において
    、弁体と、前記弁を動作させるため前記弁体内に移動自
    在に取り付けた作動部材と、前記弁体内で前記作動部材
    の外径の周りを包囲するパッキン孔と、前記パッキン孔
    の両端に設けたパッキン負荷手段と、前記パッキン孔内
    に配置し、約４５０　°Ｆ（２３２°Ｃ）　の温度範囲
    を有する環境での正常な弁動作を可能にし、また前記パ
    ッキン負荷手段間で前記作動手段の外径を包囲する１対
    の合成樹脂ポリマーパッキン組立体であって、それぞれ
    第１面および反対側の第２面を有し、第１面は整合接触
    するようにし、また反対側の第２面は平面状にした少な
    くとも２個のパッキンリングを有し、パッキン組立体の
    内方部分では前記パッキンリングの第１面を互いに対向
    させて配置し、前記平面状の前記パッキンリングの第２
    面は前記パッキン組立体の反対側の外方端部に指向させ
    たパッキン組立体と、前記弁体の外部を前記１対のパッ
    キン組立体間にランタンリングを設けた前記パッキン孔
    および前記作動部材に連通させる通路手段と、前記パッ
    キン組立体の各外方端部でしかも前記ランタンリングと
    前記パッキン組立体対の各内方端部との間で前記弁ステ
    ムを包囲し、前記パッキンリングの前記平面状の第２面
    に掛合接触する少なくとも１個の平坦でほぼ平面状の対
    称形状を有する押し出し防止ワイパーリングであって、
    それぞれパッキン部材の合成樹脂ポリマーよりも強度特
    性が高い合成樹脂ポリマーにより形成し、約４５０　°
    Ｆ（２３２°Ｃ）　の温度範囲を有する環境で正常な動
    作に適用でき、作動部材に締まり嵌めを生ずる内径を有
    して前記作動部材を掃過し、パッキンの押し出しを抑止
    し、また正常な弁動作中に前記１対のパッキン組立体の
    各外方端部に配置した前記押し出し防止ワイパーリング
    間においてパッキン押し出しを制限するワイパーリング
    とを具えたことを特徴とする流体弁。
  6. 【請求項６】前記パッキン部材の各々は、ＰＴＦＥによ
    り形成し、各押し出し防止ワイパーリングは充填ＰＴＦ
    Ｅ材料により形成した請求項５記載の流体弁。
  7. 【請求項７】前記押し出し防止ワイパーリングの各々は
    シリカ充填ＰＴＦＥ材料により形成した請求項６記載の
    流体弁。
  8. 【請求項８】前記押し出し防止ワイパーリングの各々は
    硫酸バリウムを充填したＰＴＦＥ材料により形成した請
    求項６記載の流体弁。
JP26450791A 1990-10-12 1991-10-14 流体弁 Expired - Lifetime JP3242428B2 (ja)

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US07/596248 1990-10-12

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