JPH0432273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弁構造体のための改良されたシール
手段及びこのようなシール手段を組立てる方法に
係る。

内部に弁室を有するハウジング手段と、弁室の
中でハウジング手段により回転可能に担持されて
おり、弁室から延びる弁軸を有する弁手段と、弁
室からハウジング手段の内部への漏洩を防止する
べくハウジング手段により担持されており、また
弁軸を完全に包囲してハウジング手段と弁手段と
の間を密封し但しその間の回転運動を許す環状シ
ール部材を有するシール手段とを含んでいる弁構
造体は公知である。

改良されたシール手段を有する改良された弁構
造体を提供することが本発明の一つの特徴であ
る。

特に、本発明の開示によれば、弁室から弁手段
を担持するハウジング手段の外部への漏洩を防止
するべく弁手段の弁軸を密封するためのシール手
段が、外部火災または他の不慮の事象によりシー
ル手段の通常の高分子化合物製シール構造が破壊
された場合に於てさえ上記のような漏洩を阻止す
る独得な仕方で形成され得るので、本発明により
改良されたシール手段は実質的に火災に対して安
全であることが見出された。

例えば、本発明の一つの実施例では、弁構造体
は内部に弁室を有するハウジング手段と、弁室の
中にハウジング手段により回転可能に担持されて
おり、弁室から延びる弁軸を有する弁手段と、弁
室からハウジング手段の外部への漏洩を阻止する
べくハウジング手段により担持されており、また
弁軸を完全に包囲してハウジング手段と弁手段と
の間に密封し但しその間の回転運動を許す環状シ
ール部材を有するシール手段とを含んでおり、シ
ール手段は、互いに嵌込まれた状態で互いにプレ
ス嵌めされその間に圧縮密封関係で環状シール部
材を保持する一対の金属製環状保持部材を含んで
いる。

従つて、本発明の一つの目的は、上記または下
記の本発明の新規な特徴の一つまたは幾つかを有
する改良された弁構造体を提供することである。

本発明の他の特徴は、このような弁構造体の改
良された製造法として、上記または下記の本発明
の新規な特徴の一つまたは幾つかを有する弁構造
体の製造法を提供することである。

本発明の他の目的、用途及び利点は以下の添付
図面を参照しての説明の中で明らかになろう。

本発明の種々の特徴が以下に特定の弁構造体に
対して火災に対して安全な頂部シール手段を提供
するものとして説明され且図示されているが、本
発明の種々の特徴は単独でまたはその任意の組合
せで所望の他の形式の弁構造体に対して他の形式
のシール手段を提供するために利用され得ること
は理解されよう。

従つて、本発明は図面に示されている実施例の
みに制限されるものではない。何故ならば、図面
は本発明の様々な応用のうちの一つを図示するも
のに過ぎないからである。

さて第１図を参照すると、本発明による改良さ
れた弁構造体が全体として参照符号２０を付して
示されている。この弁構造体は内部に弁室２２を
有するハウジング手段２１を含んでいる。弁室２
２はその内部に、プラグ弁構造体または他の弁構
造体の分野で周知の仕方で弁部材２３を受入れて
いる。弁部材２３は弁室２２から延びる弁軸２４
を有する。弁軸２４は側面を平にされた端部２５
を設けられている。この端部２５には、周知の仕
方でまた所望の目的で弁を通過する流体の流れを
制御するべくハウジング手段２１の弁室２２の中
で弁部材２３を種々の作動位置へ回転させるため
適当なハブまたはレンチ構造（図示せず）などが
取付けられ得る。

弁構造体２０は本発明による改良されたシール
手段を含んでいる。このシール手段は全体として
参照符号２６を付して示されている。このシール
手段は、弁軸２４を完全に包囲してハウジング手
段２１と弁軸２４との間を後記の仕方で密封する
ことにより弁室２２からハウジング手段２１の外
部への流体の漏洩を防止するために用いられてい
る。

加えて、本発明のシール手段２６によれば弁構
造体２０に対して実質的に火災に対して安全な独
得な頂部シール手段が得られるので、たといその
高分子化合物製シール部品が火災、高熱または他
の不慮の事象により破壊されても、本発明による
改良されたシール手段２６は弁室２２からハウジ
ング手段２１の外部への流体の漏洩を防止し続
け、従つて、弁構造体２０により制御される流体
が石油製品などのように発火性流体であつても流
体がシール手段２６の部分的破壊箇所から外部に
漏洩して火災を拡大させる虞れはない。

本発明のシール手段２６は第２図及び第３図に
全体として参照符号２７を付して示されている自
蔵シール・サブアセンブリを含んでいる。シー
ル・サブアセンブリ２７は後記の仕方で互いに嵌
込まれた状態で互いにプレス嵌めされるべく構成
された一対の金属製環状保持部材またはスラスト
カラーリング２８及び２９を含んでいる。それぞ
れの環状保持部材２８及び２９のテーパ面３１及
び３２の間に環状シール部材３０が保持される。
テーパ面３１及び３２の対向間隔は、第１図に示
されているように、弁軸２４から半径方向に離れ
る方向に向つてテーパ状に狭くなつている。

環状シール部材３０はシール機能を有し実質的
に火災に対して安全な任意の適当な材料から形成
され得るが、使用条件を満足することが実証され
ている本発明のシール手段２６の一つの実施例
は、実質的に純粋なグラフアイトでありニユーヨ
ーク州、ニユーヨークパークアヴエニユー270の
ユニオン・カーバイト・コーポレイシヨンにより
登録商標“Grafoil”で販売されている材料から
製作された環状シール部材３０を有する。

環状シール部材３０は、断面で見て、大きい底
辺３４、小さい頂辺３３及び傾斜した両側辺３５
により郭定された実質的に台形の形状を有する。
両側辺３５はそれぞれ環状保持部材２８及び２９
のテーパ面３１及び３２と係合密封関係におかれ
ている。底辺３４は後記のように密封の目的で環
状保持部材２８及び２９の弁軸側におかれてい
る。

外側環状保持部材２８はそのテーパ面３１と交
わる環状面３６を有し、また第１図に示されてい
るように弁軸２４に対して実質的に同心に配置さ
れている。

内側環状保持部材２９もそのテーパ面３２と交
わり外側環状保持部材２８の環状面３６と対向す
べく構成された環状面３７を有する。環状面３７
は弁軸２４とほぼ同心であり弁軸２４から外方に
向いているが、そのテーパ面３２に隣接して傾斜
部分３８を有し、それにより、後記の仕方で環状
保持部材２９を環状保持部材２８の中に組立てる
時だけでなく、シール・サブアセンブリ２７が弁
軸２４に向けて第１図に示されている位置に押付
けられる時にも、環状シール部材３０が環状保持
部材２８と２９との間に圧縮される時に環状シー
ル部材３０の部分３９が第１図に示されているよ
うに環状保持部材２９の環状面３７の傾斜部分３
８と環状保持部材２８の対向面３６との間で押付
けられるのを許す。

シール・サブアセンブリ２７は弁構造体内の位
置を、ハウジング手段２１のカバー部材４２のね
じ孔４１にねじ込まれて担持された調節ねじ４０
により調節される。即ち、調節ねじ４０を締付方
向に回転すると、その端部４３が環状保持部材２
８の上面４４を下方に押し、後記の目的でシー
ル・サブアセンブリ２７を第１図で下方に移動さ
せる。

シール・サブアセンブリ２７は内周部分４６及
び外周部分４７を有する金属ダイヤフラム４５を
含んでいる。内周部分４６はプレス嵌めされた環
状保持部材２８及び２９の対向面３６と３７との
間にプレス嵌め関係で配置されている。外周面４
７は弁軸２４から離れる方向に延びており、ハウ
ジング手段２１の環状面４８と係合するだけでな
く、その外周端部４９で第１図に示されているよ
うに環状面４８の外側に直ぐ隣接してハウジング
手段２１に形成された環状溝５１の中に配置され
ている環状シール部材５０とも係合する。

環状シール部材５０はシール機能を有し且実質
的に火災に対して安全な適当な材料から形成され
ていて良いが、本発明のシール手段２６の一つの
実施例では、環状シール部材５０は前記の環状シ
ール部材３０と同一の材料で形成されている。

また、金属ダイヤフラム４５は実質的に火災に
対して安全であるように適当な材料でまた適当な
厚みで形成されていて良いが、金属ダイヤフラム
４５がステンレス鋼からなりまた後記の仕方で第
１図に示されている形状に形成されていることは
有利である。

金属ダイヤフラム４５の外周部分４７は、カバ
ー部材４２の共働面５２によりハウジング手段の
環状面４８及び環状シール部材５０に押付けられ
て保持されている。カバー部材４２は第１図に示
されているように金属ダイヤフラム４５の傾斜し
た外周端部４９と雌雄結合する環状傘形縁５３を
有し、カバー部材４２が第１図に示されているよ
うにハウジング手段２１に適当なボルト（図示せ
ず）により締付けられるとき環状面４８及び環状
シール部材５０と雌雄結合して、前記の密封の目
的で調節ねじ４２よりシール手段２６への圧縮力
を調節することを可能にする。

シール手段２６は環状ビード５６を備えた外周
部分５５を有する成形されたシールダイヤフラム
５４を含んでいる。環状ビード５６は第１図に示
されているようにシールダイヤフラム５４の外周
部分５５に形成された環状溝５９に受入れられる
環状面５８の外側でハウジング手段２１に形成さ
れた環状溝５７の中に受入れられている。ハウジ
ング手段２１の環状溝５７は後記のようにカバー
部材４２による圧縮の下にシールダイヤフラム５
４の半径方向に外方への膨張を許すのに十分な間
隙を有し、それにより溝５１はシールダイヤフラ
ム５４に対する膨張溝をなしている。

シールダイヤフラム５４は弁部材２３の環状肩
部６２の上に配置される環状楔形シールリング６
１の上に配置されるべき形状の内周部分６０を有
し、従つてシールダイヤフラム５４の内周部分６
０は図示のように弁軸２４との係合密封関係に配
置されるリツプシールを形成し、シール・サブア
センブリ２７の環状保持部材２９はシールダイヤ
フラム５４の内周部分６０と共働する実質的にＬ
字形の内側環状面６３を有し、シールダイヤフラ
ム５４を環状楔形シールリング６１に押付けて保
持し、図示されているようにシールダイヤフラム
５４と弁軸２４との密封係合関係を生じさせる。

可撓性シールダイヤフラム５４及び楔形シール
リング６１はハウジング手段２１の環状面５８と
弁軸２４との間でハウジング手段２１の弁室２２
から弁構造体２０の外部へ流体が漏洩するのを防
止する機能を有する適当な高分子化合物材料から
形成されていて良いが、それらがデラウエア、ウ
イルミントン、マーケツトストリート1007のE.I.
Du Pont de Nemours Companyにより製作さ
れ登録商標“PTFE Teflon”で販売されている
合成樹脂材料で形成されることは好ましいことが
判明している。所望であれば、このような楔形シ
ールリング６１の合成樹脂材料はガラス繊維で充
填されていて良い。

本発明の金属ダイヤフラム４５は適当な仕方で
第１図乃至第３図に示されている形状に成形され
ていて良いが、金属ダイヤフラム４５を成形する
ための一つの好ましい方法が第４図及び第５図に
示されている。この方法について以下に説明す
る。

第４図に示されているように、金属ダイヤフラ
ム４５はそれを貫通する中心孔６４を有し、外側
の平な環状部分６８に続く切頭円錐状部分６７を
有する雄ダイ部材６６の円筒状軸６５の周りに配
置されるべく構成されており、傾斜面７０及び平
な環状面７１を含む雌ダイ部材６９が第４図に示
されているように雄ダイ部材６６と雌雄結合する
時、雌ダイ部材６９の面７０及び７１と雄ダイ部
材６６の面６７及び６８との共働により第４図に
示されている形状に成形される。

続いて、雄ダイ部材６６が雌ダイ部材６９から
取り除かれる時、金属ダイヤフラム４５の外周端
部４９は前記のように環状シール部材５０との密
封の目的で予め曲げられた端部４９を形成するた
め適当な仕方で、例えば金属ダイヤフラム４５の
全周を巡つて適当な工具で傾斜面７２に対して外
周端部４９を打ち付けることにより、雌ダイ部材
６９の傾斜面７２に対して成形され得る。

従つて予め成形された金属ダイヤフラム４５の
内周部分４６が金属ダイヤフラム４５が雄ダイ部
材６６及び雌ダイ部材６９から取外される時に最
初はその外周部分４７に対して90゜以下の傾斜を
有するとしても、第１図及び第２図に示されてい
るようなプレス嵌め関係で金属ダイヤフラム４５
の内周部分４６を環状保持部材２８及び２９を組
立てる間に金属ダイヤフラム４５の内周部分４６
がその外周部分４７に対して約90゜に曲げられる
ことは理解されよう。

従つて、環状シール部材３０が環状保持部材２
８の中にそのテーパ面３１に当接するように配置
された後に最初に金属ダイヤフラム４５の内周部
分４６を環状保持部材２８の環状面３６に隣接し
て配置することにより環状保持部材２８及び２９
が互いにプレス嵌めされる時に金属ダイヤフラム
４５が金属製環状保持部材２８及び２９と共に組
立てられ得るように金属ダイヤフラム４５を成形
し、それによりその後の環状保持部材２８内に環
状保持部材２９を互いに嵌込む状態で金属ダイヤ
フラム４５の内周部分４６をシール・サブアセン
ブリ２７内で環状保持部材２８と２９との間に固
定関係でプレス嵌めするだけでなく、環状保持部
材２８内への環状保持部材２９のプレス嵌めが環
状シール部材３０をその面３４と３５との間の圧
縮下に置き環状シール部材３０の部分３９を環状
保持部材２９の面３７の部分３８と環状保持部材
２８の面３６との間で押付けられるようにし環状
シール部材３０をそれらの間に固く取付けること
が本発明の比較的簡単な方法であることは理解さ
れよう。

こうして、次に説明する仕方で弁構造体２０の
シール手段２６の部分を成形するのに利用される
べく構成されたシール・サブアセンブリ２７を成
形することが本発明の比較的簡単な方法であるこ
とは理解されよう。

弁部材２３が当業者に周知のハウジング手段２
１内の環状溝７４内に担持された通常のサイドシ
ール手段７３によりハウジング手段２１の弁室２
２の中に回転可能に組立てられる前に、環状楔形
シール手段６１及びリツプシールダイヤフラム５
４が弁軸２４に対して互いに嵌込まれた状態で弁
部材２３の肩部６２の上に置かれ、次いで予め成
形された自蔵シール・サブアセンブリ２７が第１
図に示されている位置へ押し下げられ、弁軸２４
はこの大きな円筒状部分７６とそれよりも小さな
円筒状部分７７との間に配置された独得なテーパ
状移行部分７５を有し、環状シール部材３０の標
準内径よりも大きな外径を有する軸部分７６の周
りに環状シール部材３０のプレス嵌めを可能にす
る。特に、弁部材２３の弁軸２４の周りへシー
ル・アセンブリ２７を最初に嵌込む時、円筒状部
分７７の外径は環状シール部材３０の標準内径よ
りも小さいので環状シール部材３０の内周面（断
面で見て底辺）３４は円筒状部分７７の表面に触
れずにそれを通り越して、環状シール部材３０は
テーパ状部分７５の直径の小さい方の端部７８に
到達し、その後テーパ状部分７５により次第に半
径方向に外方に押されて、環状シール部材３０は
テーパ状部分７５の直径の大きい方の端部７９に
到達し、環状シール部材３０が円筒状部分７６に
沿つて下方に第１図に示されている最終位置へ滑
るのを許し、このようにして円筒部分７６で環状
シール部材３０を半径方向に外方にプレス嵌めし
て、環状シール部材３０をその底辺３４と頂辺３
３との間で半径方向に圧縮し、それにより弁軸２
４への良好な密封係合を形成し、環状シール部材
３４と環状保持部材２８及び２９との密封係合を
保つ。

こうして、環状保持部材２９がその面６３でリ
ツプシールダイヤフラム５４の端部６０と雌雄結
合し且金属ダイヤフラム４５がシールダイヤフラ
ム５４と当接するまで、シール・サブアセンブリ
２７は弁部材２３の弁軸２４に沿つて下方に動か
される。

次いで弁部材２３が弁室２２の中に配置される
時、金属ダイヤフラム４５はハウジング手段２１
の環状面４８に当接し、またその外周端部４９で
環状シール部材５０に当接する。

その後、カバー部材４２がハウジング手段２１
の上に配置され、適当なボルト（図示せず）によ
りハウジング手段２１に締付けられ、その面５２
により金属ダイヤフラム４５をハウジング手段２
１の面４８に当接させて保持し、また金属ダイヤ
フラム４５の周縁端４９を図示されているように
環状シール部材５０との密封係合状態に保つ。

次いで、カバー部材４２の調節ねじ４０が、リ
ツプシール手段６０と弁部材２３の弁軸２４との
良好な密封係合状態を保つのに十分な力をシー
ル・サブアセンブリ２７に与えるように調節され
る。

このようにして弁軸２４及び弁部材２３がハウ
ジング手段２１の中で一体的に回転することがで
きるように構成されていることが理解される。即
ちシール手段２６によつて弁軸２４及び弁部材２
３がハウジング手段２１に対して回転することが
許され、一方主シール機能が弁部材２３の弁軸２
４及びハウジング手段２１の面５８に対して密封
係合状態に保持されている高分子材料製のシール
ダイヤフラム５４によつて提供され、また環状シ
ール部材３０、金属ダイヤフラム４５及び環状シ
ール部材５０によつて密封経路が形成され、この
時高分子材料製シールダイヤフラム５４は弁構造
体２０の外部から弁室２２を密封するための第一
のシール手段であり、従つて二つの環状シール部
材３０，５０及び金属ダイヤフラム４５は単に高
分子材料製シールダイヤフラム５４に対するバツ
クアツプシール手段として機能する。

しかし前記のように、不慮の火災又は高温度に
よつて弁構造体２０の高分子材料製シール手段５
４が焼損し又は他の理由によつて破壊したときで
あつても、好ましくはグラフアイトよりなる環状
シール部材３０、金属ダイヤフラム４５及び好ま
しくはグラフアイトよりなる環状シール部材５０
によつて構成されるシールが実質的に火災に対し
て安全な頂部シール手段として機能し、従つて弁
室２２から弁構造体２０の外部へ流体が漏洩する
ことはない。従つて、弁構造体２０によつて制御
される流体が石油等であつても、不慮の火災など
によつてシール手段が破壊し外部に漏洩して火災
を拡大させるという危険は回避される。

何れにしても、本発明による改良されたシール
手段２６は、高分子材料製シールダイヤフラム５
４によつて弁構造体２０の外部に対して弁室２２
を密閉するという通常の機能を提供するだけでな
く、この通常の密閉機能をバツクアツプするシー
ル手段を提供することができるように形成されて
いるが理解されよう。即ちシール手段５４が何ら
かの理由によつて破壊された場合であつても、バ
ツクアツプシール手段３０，４０及び５０によつ
て前述の如き火災に対して安全なシール手段が形
成される。

従つて、本発明が改良された弁構造体を提供す
るだけでなく、このような弁構造体を製造するた
めの改良された方法をも提供することは理解され
よう。

本発明をその好ましい実施例について説明して
きたが、特許請求の範囲に記載されている本発明
の範囲内で種々の変形が可能であることは理解さ
れよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の改良された弁構造体の主要部
分の拡大断面図である。第２図は第１図の弁構造
体のシール手段の一部分として用いられる本発明
の改良されたシール・サブアセンブリの断面図で
ある。第３図は第２図に示されているシール・サ
ブアセンブリの部品の分解斜視図である。第４図
は第１図の弁構造体のシール手段に対する金属ダ
イヤフラムを製造するための本発明の過程の一つ
を説明するための解図的断面図である。第５図は
第４図と同様の図であり、第１図の弁構造体のシ
ール手段に対する金属ダイヤフラムを製造するた
めの本発明の方法に於ける他の過程を説明する図
である。 ２０…弁構造体、２１…ハウジング手段、２２
…弁室、２３…弁部材、２４…弁軸、２５…端
部、２６…シール手段、２７…シール・サブアセ
ンブリ、２８，２９…環状保持部材、３０…環状
シール部材、３１，３２…テーパ面、３３…頂
辺、３４…底辺、３５…側辺、３６，３７…環状
面、３８…傾斜部分、３９…環状シール部材の部
分、４０…調節ねじ、４１…ねじ孔、４２…カバ
ー部材、４３…調節ねじ端部、４４…環状保持部
材上面、４５…金属ダイヤフラム、４６…内周部
分、４７…外周部分、４８…環状面、４９…外周
端部、５０…環状シール部材、５１…環状溝、５
２…共働面、５３…環状傘形縁、５４…シールダ
イヤフラム、５５…外周部分、５６…環状ビー
ド、５７…環状溝、５８…環状面、５９…環状
溝、６０…内周部分、６１…環状楔形シールリン
グ、６２…環状肩部、６４…中心孔、６５…円筒
状軸、６６…雄ダイ部材、６７…切頭円錐状部
分、６８…平な環状部分、６９…雌ダイ部材、７
０…傾斜面、７１…平な環状面、７２…傾斜面、
７４…環状溝、７５…テーパ状移行部分、７６…
直径の大きい円筒状部分、７７…直径の小さい円
筒状部分、７８…テーパ状部分の直径の小さい端
部、７９…テーパ状部分の直径の大きい端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁室２２を有するハウジング２１と、前記弁
   室に係合する弁体部とこれより前記弁室の一端の
   開口部を経て前記弁室外へ延在する弁棒２４とを
   有する弁部材２３と、前記弁棒を通す中心孔の周
   りにて前記弁部材と密に係合し周縁部にて前記ハ
   ウジングと密に係合する環状の可撓性シールダイ
   ヤフラム５４と、前記弁棒を通す中心孔を有し前
   記可撓性シールダイヤフラムを前記弁室へ向けて
   外側から保持し周縁部にて前記可撓性シールダイ
   ヤフラムの周縁部を前記ハウジングとの間に挾ん
   で前記ハウジングに固定される環状のカバー部材
   ４２とを有する弁のためのシールアセンブリにし
   て、前記可撓性シールダイヤフラムと前記カバー
   部材の間に配置され前記弁棒を通す中心孔を有し
   互いに嵌合により固定されることにより前記弁棒
   の周りに半径方向外方へ向けて溝幅が縮小する楔
   形断面の環状溝を形成する二つの環状金属部材２
   ８，２９と、前記環状溝内に納められた環状の可
   撓性シール部材３０と、前記二つの環状金属部材
   の嵌合結合体よりその周りに環状に延在しその周
   縁部にて前記可撓性シールダイヤフラムと共に前
   記ハウジングと前記カバー部材の間に挾持される
   金属ダイヤフラム４５とを含んでいることを特徴
   とするシールアセンブリ。 ２ 特許請求の範囲第１項のシールアセンブリに
   して、前記金属ダイヤフラム４５は前記二つの環
   状金属部材２８，２９が互いに嵌合により固定さ
   れる際該二つ環状金属部材の嵌合部の間に挾み込
   まれる帯状の内周部を有する環状部材であり、前
   記金属ダイヤフラムの前記帯状内周部を挾んで前
   記二つの環状金属部材が互いに嵌合されることに
   より該二つの金属部材と前記金属ダイヤフラムと
   が一体に結合された環状組立体が構成されるよう
   になつていることを特徴とするシールアセンブ
   リ。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項のシールア
   センブリにして、前記可撓性シール部材３０はそ
   の中心孔に前記弁棒２４が係合していない状態で
   は前記弁棒の直径より小さい直径を有しているこ
   とを特徴とするシールアセンブリ。