JPH0444148B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロータリ弁に関し、即ち開口位置と
閉鎖位置間に回転することができるように、弁体
により規定された流路内に回転可能な閉止要素が
取付けられている弁に関する。このような弁の事
例としては、蝶形弁または円板弁、ボール弁、プ
ラグ弁、球形弁等がある。特に蝶形弁または円板
弁の場合に流体の流路を規定するこのような組立
体の弁体は、弁が閉鎖される時円板の周辺部と係
合して流体の漏洩を封止することが可能な環状の
座またはシールが設けられるのが典型的である。
多くの場合、このような弁座は弾性材料および
（または）ポリマー材料から形成することができ
る。しかし、弁が使用される化学的および（また
は）熱的環境のため、少なくとも部分的に金属性
である座を使用しなければならない多くの状態が
ある。一般的に言うと、使用環境において弾性材
料および（または）ポリマー材料の弁座をほとん
ど完全に破壊するおそれがある火炎に曝される弁
は、本質的にポリマー材料の一次的な封止部分と
金属の二次的な封止部分とを有する複合体である
座組立体を有する。従つて、ポリマーの封止部が
火によつて破壊される場合には、この二次的な金
属の封止部が弁を流れる流体を有効に封止するよ
う作用する。

従来技術のある「耐火性」の弁においては、座
組立体のポリマー部分は補助（back−up）金属
封止部が作用するために完全に破壊されることを
必要とする。このことは、ポリマーの座の部分の
みが破壊されることは全く起り難いため（この場
合には、金属製の封止部が全く作動しなくなつて
弁は漏れを生じることになり、これは大きな災害
をもたらすおそれがある）、明らかに望ましいこ
とではない。

複合型の弁座組立体の金属の封止部は、典型的
にはある程度の復原力を提供しようとするある弾
性特性を有している。しかし、ほとんどの場合
に、このような座の固有の特性を補足することが
必要である。過去においては、この目的のために
ばねが用いられていた。例えば、コイル・スプリ
ングまたはガーター・スプリングを金属製の座ま
たはその封止部に対して略々包囲する関係に配置
して復原力を提供していた。

このような従来の装置はいくつかの欠陥から免
がれ得なかつた。例えば、高温度において使用さ
れる時、従来のばねは弾性を失つて弁座に対する
復原力を提供するその機能を適正に果すことがで
きない。未だ従来のばねを用いながらこのような
欠陥を克服する試みは単に装置の複雑化と不当な
コストの増大となるのみであつた。すべての目的
のため参照により本願に含まれている係属中の米
国特許出願第344502号においては、ロータリ弁用
の従来技術の金属製の座に関連するほとんどの問
題を克服する改善された金属の座構造が開示され
ている。

本発明の一見地によれば、ロータリ弁用の２部
片の座組立体が提供されている。この座組立体
は、弁要素と係合するための半径方向内側の金属
製封止部を有する金属製座リングと、弁要素と係
合するための半径方向内側のポリマー製封止部を
有するポリマー製座リングとからなつている。座
組立体は、更に、前記金属製座リングの金属製封
止部に対してその半径方向外側で包囲する位置関
係にある複数の線条材料の周辺部巻線を有する。

本発明の座組立体の好ましい一実施態様におい
ては、金属製の座リングは、弁要素と係合するた
めの半径方向内側の金属製の封止部と、前記金属
製座リングを弁体内に支持する半径方向外側の金
属製保持部と、前記金属製封止部と前記金属製保
持部を相互に結合する中間の金属製スペーサ部と
を有している。前記金属製スペーサ部は半径方向
の連続の（ラン）回旋部分（convoluted radial
run）を有することが望ましい。前記ポリマー製
座リングはまた、前記弁要素と係合するための半
径方向内側のポリマー製封止部と、前記ポリマー
製座リングを前記弁体内に支持する半径方向外側
のポリマー製保持部と、前記ポリマー製封止部と
ポリマー製保持部を相互に結合する中間のポリマ
ー製スペーサ部とを有する。前記金属製座リング
とポリマー製座リングの封止部分は、相互に軸線
方向に配置されている。組立体が弁例えば蝶形弁
の内部に配置され、ポリマー製の封止部と金属製
封止部の双方が弁の円板即ち弁要素の周辺部と封
止状態に係合関係にあることが本発明の座組立体
の特定的な特徴である。このことは、耐火性を有
する環境において使用される、ポリマー製部分が
火炎その他の手段により破壊されその時点で金属
製封止部が弁の閉止要素と係合するまで複合材料
の座組立体のポリマー製部分のみが弁の閉止要素
と接触する如きある従来技術による２つの部片の
座組立体とは区別されるべきである。

本発明の座組立体の別の特徴は、金属製の座リ
ングとポリマー製の座リングの形態、およびそれ
らの相互の共働的な係合状態にある。前述の如
く、金属製座リングの金属製スペーサ部は、高圧
において破壊する危険もなく金属製座を比較的薄
くかつ可撓性に作られることを許容する半径方向
の連続の回旋部分を含んでいる。更に、この回旋
部構造により、金属製の座リングが弁の閉止要素
と弁体との不均等な熱膨張を許容する。好ましい
実施態様においては、ポリマー製座リングと金属
製座リングは、一方が略々軸線方向に突出し他方
が金属製座リングとポリマー製座リング間の実質
的な相対的運動を阻止するようにこれを受入れる
形態を有している。金属製座リングが金属製スペ
ーサ部において半径方向の連続の回旋部分を有す
る本実施態様の場合には、ポリマー製座リングは
これもまた半径方向の連続の回旋部分を有するポ
リマー製スペーサ部を有し、金属製座リングの半
径方向の連続の回旋部分とポリマー製座リングの
半径方向の連続の回旋部分がこれら２つのリング
間の実質的な相互の半径方向運動を阻止する相互
に係合する形状部を形成している。

前記座リングの金属製スペーサ部はまた、前記
金属製封止部と略々同じ方向であるが金属製スペ
ーサ部の連続の半径方向部分とは反対側の端部に
おいて連続の半径方向部分から離れるように延び
ている軸線方向の連続の部分（ラン、run）を有
することが望ましい。この金属製保持部は更に、
２つの金属製スペーサ部の交差点において枢軸点
（pivot point）を形成する金属製スペーサ部の連
続の軸線方向部分から半径方向外側に延びてい
る。ポリマー製保持部は、金属製スペーサ部の連
続の軸線方向部分と略々同じ方向に延びているが
その半径方向外側に配置された軸線方向突出部分
を有している。従つて、座組立体が弁内の所定位
置にある時、ポリマー製保持部のこの軸線方向の
突出する部分は、金属製スペーサ部の連続の軸線
方向部分と弁体との間に入る。

金属製座リングに許された前記の旋回作用によ
り、座リングが弁要素と共に移動して封止効果を
失うことなく圧力の大きさおよび（または）付加
方向の変化に適応できる。この効果を更に強化す
るため、金属製座リングの金属製封止部は、弁体
上の適切な形状部によつて部分的に拘束されるこ
とが望ましいが制限された半径方向および軸線方
向の運動を許容される自由端部を有している。前
記ポリマー製座リングの形状部はまた、閉鎖位置
における弁に対する圧力の方向に従つて運動を許
容する。座組立体のどの側に圧力が加わるかには
関係なく、ポリマー製座リングはこれを常に弁要
素の周辺部例えば円板の縁部と緊密に係合するよ
うに強制するため付勢される。

線条は、閉止要素例えば円板の閉鎖位置への移
動のある点において座組立体の金属製封止部およ
び周囲の巻線を半径方向外側に拡げようとするよ
うな弾性および抗張力の特性を有する適切な金属
から形成することができる。このような拡張作用
は更に、巻線部に引張応力を生じる。この応力
は、金属製の座の拡張に抵抗する半径方向内側の
作用力を生じ、また緊密な円板対座の封止状態を
生じるのみならず、弁が開かれる時座の金属製封
止部をその元の位置に戻させる。換言すれば、前
述の巻線部は金属製座リングに対して復元力を提
供する。作用力の分析は、内圧力を受ける薄い圧
力容器における内周応力におけるものと非常に類
似している。

少なくとも部分的に封止のため金属対金属の係
合状態に依存する弁においては、弁の閉鎖と同時
に金属製座リングの半径方向の拡張量は非常に小
さいことは注目に価する。更に、座組立体の金属
部分が固有の性質として可撓性の薄い壁面構造で
ある場合、円板がほとんど完全に閉鎖されるまで
は円板の運動に対して大きな抵抗を生じることは
ない。しかし、本発明の高い抗張力を有する巻線
部は、円板の最後の２〜3゜の移動の間に付勢され
て、これ以上の半径方向の拡張量が非常に小さく
てもこの地点において充分な円板と座の境界面の
圧力を生じることができる。

線条の巻線部は、従来周知のばね形式の復原力
装置に勝る多くの利点を有している。この巻線部
は構造が簡単で、金属弁座自体の外固定された基
準点の必要もなく軸線方向の運動を許容し、半径
方向のばねを提供する。本発明の巻線部は、従来
のばねならば弾性を失うおそれがある高温度にお
いて復原力手段として機能し続ける。更に、１つ
の巻線の長さが金属製座の金属製封止部の隣接部
分の周辺部と略々同じ長さであることが判るであ
ろう。このように、座組立体の金属部分と巻線の
双方は、これらが略々同じ割合で拡張し復原力用
の巻線部が高温度において有効な状態を維持する
ように、類似の熱膨張係数の材料から形成するこ
とができる。この巻線部が軸線方向の座の移動に
抵抗することなく半径方向の作用力を提供するこ
とに注目することは重要である。従つて、ライン
圧力が高くなると、封止効果を増大するため可撓
性の薄い金属製座リングを付勢するように使用す
ることができる。なおこの巻線部は更に半径方向
の支持作用を提供し、またこのような軸線方向運
動によつて生じる半径方向の金属の座を拡張しよ
うとするいかなる傾向にも耐える。

弁要素例えば円板が閉鎖位置にある時、巻線部
は金属製座リングに対して略々完全な剛性を与え
て、半径方向外側への座の運動に強力に抵抗し、
緊密な封止部を形成するに充分な円板と座の境界
面の圧力を保証することが理解されるであろう。
弁要素例えば円板が座と接触関係にない時、即ち
弁が開口位置にある時は、前記巻線部は金属製座
リングに対して、金属製座リングを歪めるおそれ
がある半径方向の荷重を本質的に加えない。この
ことは、弁が開口される時でさえばねがばね内に
貯えられたエネルギから生じる半径方向内側への
作用力を通常金属製座リングに与える程度に金属
座に対して包囲する位置関係に、ガーター・スプ
リングの如きばねを使用する従来技術の弁装置と
は区別されるべきである。円板即ち弁要素が閉鎖
位置にある時金属座の半径方向運動に抵抗するた
め用いられるのは、ばねに貯えられた同じエネル
ギである。このことは、このような巻線部に貯え
られたいかなるエネルギにも依存しない本発明の
巻線部とは区別されるべきである。本発明の巻線
部の場合には、円板が閉鎖位置即ち金属座リング
と完全に接触する位置まで移動される時、巻線の
小さいが確実な周辺部の伸びが、非常に緊密な円
板と封止部の係合状態をもたらす結果となるいか
なる封止部の拡張に抵抗する巻線部に小さいが確
実な引張応力を形成する。この巻線部は、本発明
の金属製弁座に非常に高い寿命を与える。これに
対して、ガーター・スプリングの如きばねは初期
の円板対座の接触を与え、これにより金属の座に
おける摩耗を増加するが、本発明の巻線部は金属
製座リングを連続的にほとんど固定状態に支持す
るように作用し、更に巻線部の全長に沿つて小さ
いが確実な伸びによつて許容された小さいが確実
な半径方向の拡張状態を保存し、この状態が巻線
部における内部の高い引張応力を生ずる。通常の
ばねにおいては、ばねがその弾性限界を越えて否
められない限り、ばね材料自体は比較的小さな引
張応力しか受けないことに注目すべきである。

本発明の別の顕著な特徴については、同等の機
械的強度の従来技術の中実の補助（back−up）
リングと本巻線部とを比較すれば最もよく理解さ
れる。このようなリングは、円板と金属座リング
間に点接触を生じ、半径方向の拡張はこの接触点
（厳密に言えば、環状線）において補助リングの
全能力により抵抗を受ける。一方、本発明の多重
巻線部は、大きな領域にわたつて薄い金属座形状
部に一致して、円板が閉鎖位置に接近するに伴つ
て漸進的に増加する円板と座の境界面圧力を生
じ、巻線部は益々活動的にされる。このことは更
に、中実の補助リングと関連する故障の問題を除
き、また弁の閉鎖位置を確立する際誤差に対する
更に大きな余裕を与える。

従つて、本発明の主な目的は、ロータリ弁組立
体用の改善された座組立体を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、このような座組立体を内
蔵した改善された耐火性の弁組立体を提供するこ
とである。

本発明の更に他の目的、特徴および利点につい
ては、以下の望ましい実施態様の詳細な記述、図
面および特許請求の範囲により明らかになるであ
ろう。

本発明は特に蝶形弁または円板弁に関して記述
されているが、本発明はこれに限定されるもので
はないと理解すべきである。本願に記述されてい
る弁座は、例えばボール弁、プラグ弁、球形弁等
の如き回転可能な弁閉止要素を有するどんな弁組
立体においても使用することができる。

最初に第１図を参照すると、通過する流体の流
通路１４を備えた略々環状の弁体１２を有する蝶
形弁１０が示されている。この弁体１２は、典型
的には対向する配管フランジ（図示せず）の間に
位置づけするようになつている。弁体１２と一体
に形成された円筒状のネツク１６が弁体１２から
外方に延びている。ネツク１６上に形成されたフ
ランジ１８は、弁１０に対して作動装置（図示せ
ず）を固定するための手段を提供する。ネツク１
６と直径方向に反対側にはボス２０が弁体１２か
ら突出している。

周辺部の封止面２３を有する流体制御円板２２
が流体流路１４内に旋回可能に支持されており、
面２３はアール(r)がつけられており、ほぼ球面形
を形成している。円板２２は、ネツク１６の内孔
２６に位置づけされた第１のステム２４と、ボス
２０の内孔３０に位置づけされた第２のステム２
８によつて支持されている。ステム２４はピン３
４によつて円板２２に結合されている。同様に、
ステム２８はピン４０によつて円板２２に結合さ
れている。

ステム２４はブツシユ４２により内孔２６内に
支承されている。流体は、パツキング・グランド
４６により所定位置に保持されたパツキング・リ
ング４４によつて、弁１０から内孔２６を介して
漏洩することを阻止される。ステム２４の上端部
は円形状のフランジ１８の上方に突出し、対向す
る平坦部４８が設けられて、弁１０の開閉のため
円板２２を回転させるためハンドル、レンチ、そ
の他の作動器による装置を固定するための手段を
提供する。

ステム２８は、ブツシユ５０によつて内孔３０
に支承される。ステム２８はまたねじが切られて
おり、位置決め（locator）スリーブ５６内のね
じ穴５４に螺合される下端部から突出する一体の
短軸５２を有している。位置決めスリーブ５６
は、内孔３０内の位置決めスリーブ５６の運動を
阻止するためボス２０の端部とカバー板５９との
間に緊締されたフランジ５８を有する。位置決め
スリーブ５６は、円板２２をステム２４とステム
２８の軸心に沿つて適正位置に保持する。前述の
如く、位置決めスリーブ５６はボルト５９ａを介
してボス２０に対して固定され、且つフランジ５
８を受入れるためもみ下げを形成したカバー板５
９によつて所定位置に保持されている。

円板２２と弁体１２間の流路１４の周辺部にお
ける封止は、全体的にＳで示され以下において更
に詳細に記述される環状の座組立体によつて提供
される。座組立体Ｓは弁体部１２の一端部面にお
けるもみ下げ部７０に定置される。もみ下げ部７
０は軸方向を向いた端部壁７１と円筒状壁９０に
よつて規定されている。弁体部１２に加えて、組
立体の弁体装置は、もみ下げ部７０に対し略々反
対側の弁体部１２の軸心面に対して適当な方法で
固定された環状の保持板７２を含んでいる。

次に第３図を参照すると、座組立体Ｓおよび弁
体装置の関連する各部について更に詳細に説明す
る。２つの部片からなる構造の座組立体Ｓは、半
径方向の連続の回旋部分６０ｃならびに連続の軸
線方向部分６０ｄを有する金属製スペーサ部によ
つて相互に結合される半径方向内側の金属製封止
部６０ａと半径方向外側の金属製保持部６０ｂを
有する全体的に６０として示される比較的肉厚の
薄い、やや可撓性の、一体の金属製座リングを含
む。金属製封止部６０ａは、金属製スペーサ部の
連続の半径方向部分６０ｃの半径方向内側端部か
ら略々軸線方向に延びている。連続の軸線方向部
分６０ｄは、半径方向内側の金属製封止部６０ａ
と略々同じ軸方向に半径方向延長部６０ｃの外周
部から延びている。金属製保持部６０ｂは更に、
連続の部分６０ｃの遠位の連続の部分６０ｄから
弁体部１２と板７２との間に規定された保持スロ
ツト７４内に半径方向外方に延びている。図示の
如く、金属製封止部６０ａは、略々半径方向外側
に凹状を呈する。その半径方向外側に形成された
凹部内では、複数の周部の線条巻線７６が金属製
封止部６０ａを包囲している。座６０の熱膨張係
数と類似の熱膨張係数を有する金属ワイヤによつ
て形成されることが望ましいが、線条７６は以下
に述べる如き封止作用を達成するため必要な抗張
力を有する適当な材料から形成することもでき
る。いずれの場合も、この巻線部は、１本の線条
材料を多数回巻いたものか、あるいは複数本の線
条材料を１回巻いたもの、もしくはその中間の組
合せからなるものでよい。線条（単数または複
数）の端部は相互に、および（または）座６０に
対して適当な方法で固定されている。金属製封止
部６０ａは、その自由端部、即ち板７２において
相補的な形状の切込み７８に配置された連続の部
分６０ｃの遠位の端部を有する。切込み７８は、
金属製封止部６０ａの制限された軸方向および半
径方向の運動を許容する。

座組立体Ｓはまた、全体的に番号８０によつて
示されたポリマー製座リング含んでいる。金属製
座リング６０と隣接するポリマーの座リング８０
は、半径方向の連続の回旋部分８０ｃを有するポ
リマー製スペーサ部により相互に結合された半径
方向内側のポリマーの封止部８０ａと、半径方向
外側の保持部８０ｂとを有する。ポリマー製封止
部８０ａはポリマーのスペーサ部８０ｃから略々
半径方向に延び、ポリマーの封止部８０ａと金属
製封止部６０ａによつて形成される封止面は、円
板２２の周辺縁部２３と封止するように係合関係
にあり、かつ相互に軸線方向に変位され、また円
板２２が閉鎖位置にある時円板２２の周辺面部２
３に対して全体的に接線方向にある面を形成して
いる。明らかなように、保持部８０ｂは、金属製
座リング６０の金属製スペーサ部の連続の軸方向
部分６０ｂと略々同じ方向に延在しかつその半径
方向外側に配置された軸線方向に突出する部分８
０ｄを有する。

明らかなように、一般に金属製座リング６０と
ポリマー製座リング８０の回旋部分は略々相補的
な形状が与えられている。このように、金属製ス
ペーサ部は、１つの軸線方向、即ち図における左
方向に凹状を呈しかつ反対の軸方向即ち図におけ
る右方向に凸状を呈する回旋部分C₁を有してい
る。同様に、ポリマー製座リング８０は、１つの
軸線方向即ち図における左方向に凹状を呈しかつ
反対の軸方向即ち図における右方向に凸状を呈す
る回旋部分C₂を有する。また、回旋部分C₂によ
り規定される凸状面は一般に回旋部分C₁により
規定された凹状面に収容されることも判るであろ
う。このような構成は、軸線方向突起部８０ｄが
軸線方向延長部６０ｄともみ下げ部７０の円筒状
壁面９０間の環状空間内に収容されるという事実
に共に、金属製座リング６０とポリマー製座リン
グ８０間の相互係合形状を提供して、これにより
金属製座リング６０とポリマー製座リング８０間
の実質的な相対的運動を阻止する。実際に、金属
製座リング６０とポリマー製座リング８０の回旋
形状は、一方が略々軸方向に突出し他方がこれを
収容する形状を提供し、即ち金属製座リング６０
およびポリマー製座リング８０が相互に楔止され
る。金属製座リング６０とポリマー製座リング８
０間のこの楔止された嵌合がポリマー製座リング
８０の流路１４内への突出を防止する。

もみ下げ部７０の軸線方向に面する壁面７１に
はまたセレーシヨン即ち歯列９１が設けられてい
ることが判るであろう。従つて、座組立体Ｓが弁
内に配置される時、ポリマー製座リング８０がセ
レーシヨン９１に対して保持板７２によりポリマ
ー製座リング８０に対して押圧される金属製座リ
ング６０の間に緊締されるために押圧される。セ
レーシヨン９１がポリマー製座リング８０と噛合
つて弁体部１２とポリマー製座リング８０間に封
止部を形成することは明らかであろう。実際に、
ポリマー製座リング８０が弁体１２に形成された
もみ下げ部７０と金属製座リング６０の間に入れ
られる。しかし、ポリマー製座リング８０のユニ
ーク形態により、ポリマー製封止部８０ａが軸方
向と半径方向の両方向にある程度の自由な運動を
有していることに注目すべきである。以下におい
て判るように、この運動の自由度は、円板２２に
作用する圧力の方向の如何に拘らず円板が閉鎖位
置にある時、金属製座リング６０と共にポリマー
製座リング８０が常に円板２２の周辺縁部２３と
封止状態に接触することを保証する。

弁の円板２２がその開口位置から第４図に示さ
れた閉鎖位置まで移動する時、金属製封止部６０
ａは非常に小さいが確実な量だけ半径方向外側に
拡張される。この拡張作用は、その全長に沿つて
線条７６の伸張によると共に連続の部分６０ｃの
回旋部分の圧縮（第３図および第４図を比較され
たい）によつて許容される。この線条の伸張は線
条７６における抗張力を生じ、これが更に金属製
封止部６０ａに対する半径方向内側の作用力を与
える。

第５図を参照すると、矢印Ａの方向に作用する
流体の圧力が存在する部分の相対的位置が示され
ている。Ａにおける圧力は円板２２を左方即ち座
組立体Ｓと保持板７２とから遠去る方向に偏向し
ようとする。円板２２のこのような偏向と同時
に、連続の部分６０ｃは点ｘの軸の周囲に軸線方
向に枢動する。従つて、金属製封止部６０ａは円
板２２の運動に追従することができ、一方線条７
６に生じた抗張力は軸線方向の偏位に抵抗するこ
となく金属製封止部６０ａを円板２２の周辺部２
３に対して緊密に封止状態を維持せしめる。切込
み７８が金属製封止部６０ａの自由端部に対して
略々整合関係即ち包囲する位置関係を維持しなが
ら前述の運動を許容することが判る。このよう
に、切込み７８は金属製座リング６０の過度の半
径方向の偏向を阻止し続けることができる。金属
製座リング６０が点ｘの軸心の周囲に枢動する
時、金属製封止部６０ａは円板２２の周辺縁部２
３に対して半径方向内側に押圧される。金属製座
リング６０を通つて漏れる圧力は、それぞれ金属
製座リング６０とポリマー製座リング８０におけ
る回旋部分C₁およびC₂間の環状空間１００に溜
る。圧力がこの空間１００内に溜るに伴ない、ポ
リマー製座リング８０は端面７１に対して押圧さ
れる。このため、ポリマー製座リング８０をして
扁平状態にさせて、ポリマー製封止部８０ａが円
板２２の周辺縁部２３に対して半径方向内側に押
圧され、このため高圧により生じる座組立体Ｓか
ら遠去る円板の偏位を補償する。このように、ポ
リマー製座８０は金属製座リング６０を通過する
圧力漏れによつて付勢される。ガスケツト７４に
より生じる封止作用および封止部８０ｂと弁体１
２の壁面９０におけるセレーシヨン９１間の封止
状態の係合関係のため、金属製座リング６０から
漏れる圧力が弁の下流側まで即ち第５図における
左方まで達し得ないことが明らかであろう。

第６図を参照すると、矢印Ｂの方向における流
体圧力の付加時の各部の位置が示されている。円
板２２は方向Ｂに、即ち図の右方に偏向され、
略々回旋部分C₁の周囲の金属製スペーサ部６０
ｃ，６０ｄの軸線方向の枢動によつて金属製封止
部６０ａはこれに追随することが許容される。再
び、金属製封止部６０ａと円板２２間の気密な封
止部が張られた線条７６によつて与えられる半径
方向内側の作用力により維持される。金属製座リ
ング６０の過度の軸線方向運動は、切込み７８に
おける金属製封止部６０ａの自由端部の底着きに
よつて阻止される。金属製封止部６０ａが円板の
偏向に従つて軸線方向に移動すると同時に、ポリ
マー製座リング８０と壁面７１間の環状空間１０
２に侵入する圧力がポリマー製座リング８０を右
方即ち矢印Ｂの方向に軸線方向に強制し、これに
よりポリマー製封止部８０ａが矢印Ｂの方向に円
板２２の偏向に追従するのを許容する。これが、
周辺縁部２３とポリマー製封止部８０ａ間の気密
な接触状態を保証する。円板２２の偏向により生
じる矢印Ｂの方向に生ずる負荷はポリマー製座リ
ング８０によるのではなく金属製座リング６０に
よつて支持されることに注目されたい。この結
果、ポリマー製座リング８０の封止面の摩耗は比
較的少なく、またポリマー製座リング８０が低温
流れの影響を受ける材料から作られる場合には、
ポリマー製座リング８０のその傾向を低下する。

第６図に示された状態、即ちＢの方向の圧力が
円板２２を金属製座リング６０に向けて運動させ
ようとする状態は、極端な条件下で金属製座リン
グ６０を破壊させる可能性が最も大きい状態であ
る。このような破壊は、連続の部分６０ｃの中心
の回旋部分の凸状側と対向してこれに当接する保
持板７２における軸方向突起部８２によると共
に、一般に連続の部分６０ｃおよび金属製座リン
グ６０の回旋形状部によつて阻止される。

次に第７図を参照すると、弁１０が火炎もしく
はポリマー製座リング８０の少なくともポリマー
製封止部８０ａが部分的または完全に破壊される
ような厳しい熱的条件に曝される状態が示されて
いる。しかし、金属製座リング６０の金属製封止
部６０ａはなお円板２２の周辺縁部２３と封止状
態の係合関係にある。従つて、本発明は、ポリマ
ー製座リング８０がそこなわれていないとき気泡
密（bubble−tight）の状態にあり、かつ金属製
座リング６０が存在によつて耐火性に作られてい
る弁を提供する。再び、弁が閉鎖位置にある時は
常に、ポリマー製座リング８０と金属製座リング
６０の双方が円板２２の周辺縁部２３と封止状態
の係合関係にあることに注目すべきである。従つ
て、圧力の流れの方向の如何に拘らず、この弁は
円板２２と金属製座リング６０との間に金属対金
属の干渉封止作用と、円板２２とポリマー製座リ
ング８０間の金属対ポリマー間の封止作用の二重
の封止作用を提供する。

前述の如く、線条７６は抗張力が大きく、座６
０の熱膨張係数と類似の熱膨張係数を有する金属
材料から形成されることが望ましい。しかし、線
条７６はまた、弁座の部分６０ａに復原力を与え
るための所要の弾性および抗張力特性を有するこ
とを前提とすれば、ナイロンその他の熱可塑性ま
たは熱硬化性を有する合成ポリマー材料から作る
こともできる。耐火性の弁が所望される場合は線
条は金属の性質を有することが理解されよう。

本願に用いられる用語「線条」とは、非常に高
い抗張力を有しかつそれに張力を与える作用力を
線条が受ける時弾性限界を越える前に比較的小さ
な量の貯えられた位置のエネルギしか保有しない
モノフイラメントを含むフイラメント即ち繊維の
如き長い部材を意味する意図を有している。従つ
て、線条は一般に構成材料の弾性限界を越えて応
力が加えられなければ、完全な弾性であると考え
られかつ広い範囲の付加圧力にわたつてフツクの
法則に従う、即ち弾性限界を越えて降伏すること
なく大きな歪に耐えることができるばね即ち弾性
材料とは区別されるべきである。従つて、一般的
に言うと、本発明において有効な線条とは、ば
ね、弾性繊維等とは対照的に非弾性であると考え
られる。本発明において有効な線条は、幾本かの
フイラメント即ち繊維を用いて１本の線条即ち巻
線を形成するように編み、撚り等の形態とするこ
とができる。

ポリマー製座リング８０の組成は、弁および
（または）弁座が使用されるべき環境に従つてか
なり変化し得る。本願に使用されれた用語「ポリ
マー」は、これに限定するものではないが、ポリ
過フツ化炭化水素樹脂、ポリウレタン、ゴム、ポ
リマーおよびポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリ
デン等のハロゲン化アルケン類、種々のポリマー
および樹脂材料の混合物、ポリマー材料の種々の
繊維材料の繊維との混合物等の如き熱可塑性およ
び熱硬化性の両方の性質を有する実質的にどんな
種類の天然または合成のポリマー材料をも含む意
図を有する。しかし、本発明の弁および（また
は）弁座は、主として高温度即ち火炎下の環境に
おける使用を意図するものであるため、化学的に
不活性である高い熱安定性を有するポリマー材料
を使用することが望ましい。このような適当な材
料としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
モノクロロトリフルオロエチレン、ポリフエニレ
ンスルフイド、オルガノシリコーンポリマー等が
含まれる。特に望ましいものは、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリモノクロロトリフルオロエチ
レン等の如き耐火性を有する過フツ化炭化水素樹
脂である。

ポリマー製座リング８０は、粒状の充填剤と混
合状態のポリマー物質からなることが望ましく、
このポリマー物質は充填剤に対するマトリツクス
として役立ち、この充填剤は耐摩耗性を有し座構
造物に対して潤滑性を与える材料であることが望
ましい。適当な充填剤としては、二酸化チタン、
アルミナと二酸化チタンの混合物およびセラミツ
ク材料が含まれる。特に望ましい充填剤は、高度
の合金マトリツクスにより結合された粒状の炭化
チタンの治金的複合材からなつている。この材料
は、種々の粒度の粉末形態で入手され、所要の酸
化、腐食および摩耗の所望の特性を達成するため
種々の合金を用いて作ることができる。本発明の
弁座のポリマー製座リングにおいて使用するため
特に望ましい材料は、種々の過フツ化炭化水素ポ
リマー、ポリアミド、ポリウレタンまたはポリフ
エニレンスルフイド類とのカーバイド合金の充填
剤粉末の混合物からなつている。カーバイド合金
の充填剤粉末は、優れた潤滑性と耐摩耗性、なら
びに優れた耐久性、強度および硬度を有してい
る。このような特性のために、本発明の座組立体
のポリマー製座リングへのこのような充填剤粉末
の混合は、予期せざるいくつかの長所を提供す
る。そそ１つとして、その高い潤滑性のため、弁
要素の開閉に要するトルクは大幅に減少される。
他方において、粉末の硬度が非常に大きいため、
これら座リングは弁の閉鎖要素例えば円板の周縁
部即ち封止部分に対して実際にラツピング即ち研
摩作用を与え、その結果使用中に生じる円板の焼
付きは部分的にこのラツピング作用によつて補償
できる。この充填剤は、当業者にとつて周知の技
術によりポリマー・マトリツクス中に含有させる
ことができる。

本文には本発明の唯一の望ましい実施態様しか
示さないが、種々の変更が当業者に対して示唆で
きることが理解されよう。従つて、本発明の範囲
は頭書の特許請求の範囲によつてのみ限定される
意図を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉鎖位置における円板を示す本発明に
よる円板弁組立体の縦断面図、第２図は第１図の
直角面に関する立面図、第３図は開口位置と閉鎖
位置の中間にある円板を示す本発明の座リングの
拡大詳細断面図、第４図は閉鎖位置における円板
を示す第３図と類似の図、第５図は直角方向の流
体圧力の付加時の各部の位置を示す第４図と類似
の図、第６図は左方からの流体圧力の付加時の各
部の位置を示す第４図および第５図と類似の図、
および第７図はポリマー製の座リングの封止部が
部分的もしくは全体的に破壊された後の各部の相
対的位置を示す第４図と類似の図である。 １０……弁、１２……弁体、１４……流路、１
６……ネツク、１８……フランジ、２０……ボ
ス、２２……円板、２３……周辺縁部、２４，２
８……ステム、２６，３０……内孔、３０……内
孔、３４，４０……ピン、４２，５０……ブツシ
ユ、４４……パツキング・リング、４６……パツ
キング・グランド、４８……平坦部、５２……短
軸、５４……ねじ穴、５６……スリーブ、５８…
…フランジ、５９……カバー板、６０……金属製
座リング、７０……もみ下げ部、７１……端面、
７２……保持板、７４……保持スロツト、７６…
…線条、７８……切込み、８０……ポリマー製座
リング、８２……軸線方向突起部、９０……円筒
状壁面、９１……セレーシヨン、１００，１０２
……環状空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体流路を規定する弁体手段と、 該流路内に配置されていて、開口位置と閉鎖位
   置との間を運動するように回転可能に設置されて
   た弁要素と、 該弁体に支持された、上記閉鎖位置において該
   弁要素と封止状態で係合する、該流路の回りを囲
   む座組立体とを具備するロータリ弁組立体におい
   て、 該座組立体が、 該弁要素と封止状態で係合する、半径方向内方
   向の金属製封止部を有する金属製座リングと、 該金属製座リングと隣接しており、該弁要素と
   封止状態で係合する、半径方向内方のポリマー製
   封止部を有するポリマー製座リングと、 該金属製座リングの該金属製封止部に対して、
   その半径方向外方で取り囲む位置関係にある金属
   製線条材料の複数の周辺巻線とを備えていること
   特徴とするロータリ弁組立体。 ２ 該金属製座リングが、一体の可撓性の金属製
   リングである特許請求の範囲第１項記載のロータ
   リ弁組立体。 ３ 該金属製座リングの該金属製封止部が、半径
   方向外方に凹状をなし、該巻線が前記金属製封止
   部によつて形成された凹部内に配置されている特
   許請求の範囲第１項記載の弁組立体。 ４ 該金属製封止部が、該弁体手段に対して軸方
   向および半径方向に運動可能な自由端部を形成す
   る特許請求の範囲第１項記載の弁組立体。 ５ 流体流路１４を規定する弁体１２と、該弁体
   １２の軸線方向の一方の端に固定された保持部材
   ７２とを具備し、 該弁体及び該保持部材の相互に対向している面
   の間に、保持スロツト７４が規定されており、 該弁体１２が、該保持スロツト７４の軸線方向
   の内側の、該弁体１２の軸線方向の上記一方の端
   にもみ下げ部７０を有し、 該もみ下げ部７０が、軸線方向に面している端
   部壁７１を有し、 更に、該流路を開閉するように移動することが
   できるように、該流路１４内に回転可能に設置さ
   れた弁要素２２と、該弁体に支持されており、閉
   位置にある該弁要素２２に封止係合する、該流路
   １４の周囲を取り囲んでいる封止組立体Ｓとを具
   備し、 該封止組立体Ｓが、該弁要素２２との封止係合
   を確立する半径方向内側金属製封止部６０ａと、
   半径方向外側の金属製保持部６０ｂと、該封止部
   ６０ａと該保持部６０ｂとを連結する、半径方向
   回旋部分６０ｃを有する中間金属製スペーサ部と
   を有する金属製座リング６０を備えており、 該金属製封止部６０ａが、該回旋部分６０ｃか
   ら延びており、 該金属製座リング６０が、更に、該金属製封止
   部６０ａとほぼ同じ方向に、該半径方向回旋部分
   ６０ｃから延びている軸線方向部分６０ｄを有す
   るロータリ弁において、 該保持部６０ｂが、該保持スロツト７４内に収
   容されており、該弁体１２と該保持部材７２との
   間にクランプされており、 該金属製保持部６０ｂが、該軸線方向部分６０
   ｄの他方の端から該保持スロツト内７４に半径方
   向に延びており、 該封止組立体Ｓが、更に、該金属製座リング６
   ０に隣接したポリマー製座リング８０を備えてお
   り、 該ポリマー製座リング８０が、該弁要素２２に
   封止係合するように配置された半径方向内側ポリ
   マー製封止部８０ａと、該弁体内に該ポリマー製
   座リング８０を設置するための、半径方向外側ポ
   リマー製保持部８０ｂと、該封止部８０ａを該保
   持部８０ｂに連結する中間ポリマー製・スペーシ
   ング部８０ｃとを有しており、 該スペーシング部が、半径方向回旋部分を有
   し、 該ポリマー製保持部８０ｂが、該もみ下げ部分
   ７０内に収容されており、少なくとも部分的に、
   該もみ下げ部の該軸線方向に面している端部壁７
   １に隣接して配置されており、 該金属製座リング６０の該スペーサ部の該半径
   方向回旋部分６０ｃの少なくとも一部が、該ポリ
   マー製保持部８０ｂに押圧せしめられていて、該
   ポリマー製座リングの該保持部８０ｂの少なくと
   も一部が、該金属製スペーサ部の該半径方向回旋
   部分６０ｃの上記部分と該軸線方向に面している
   端部壁７１との間にクランプされており、 該金属製座リングの該封止部６０ａと該ポリマ
   ー製座リングの該封止部８０ａとが、軸線方向に
   隣接しており、 更に、該金属製座リングの該封止部６０ａの回
   りに、該封止部６０ａの外側で半径方向に巻かれ
   ている複数本の金属製線条巻線７６を具備する ことを特徴とするロータリ弁。 ６ 該軸線方向に面している端部壁に、該ポリマ
   ー製座リングの該ポリマー製保持部を把持するた
   めのセレーシヨンが設けられている特許請求の範
   囲第５項記載のロータリ弁。 ７ 該金属製スペーサ部が、該金属製保持部と該
   金属製スペーサ部との交点において略軸線方向に
   旋回可能である特許請求の範囲第５項記載のロー
   タリ弁。