JPS59217062A - バルブ - Google Patents

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】 （発明の対象） この発明は両止まり、すなわち双方向性低温バルブのシ
ール機構に関するものであり、特に超低温から高温に至
る全温度にわたって使用できる改良されたシール機構を
有する超低温や特殊な流体を取り扱うバルブに関するも
のである。

（発明の背景） 本発明は、米国特許３，２６０，４９６に開示された型
のバルブ構造にあてはまるものであり、そのバルブば片
流れ方向のシール機構を主として使用する。

両止まり超低温バルブの構造は、　１９７２年３月２１
日に認められた米国特許３，６５０，５０８に開示され
ている。

これらの特許された構造は主として、液体及び。

気体状の水素、窒素、酸素、メタン、そして當温の二元
推進剤や腐食性流体を含む超低温流体の流量調節に使わ
れている。この様な超低温バルブに使われるシール機構
は実質的な漏れ止め機能を備えている。

これらのバルブ構造に主として使われているシール機構
は弾力性のプラスチック祠料、たとえば四フッ化エチレ
ン樹脂やその同等品で構成されており、そして、バルブ
が火災状態になると損傷され、それによってバルブとし
て使えなくなったり。

漏れを生ずることになる。プラスチック月料で構成され
ているシール機構は、絞り弁として使用した場合にはし
ばしば取り換える必要があることが知られている。また
、そのような先行技術のバルブのシール構造を、弁体と
シールの間で押しつぶされる砂やゴミのような異物を含
んでいる液化天然ガス、ＬＮＧを取扱うのに使用したと
き、それによってシール表面すなわち弾性シールと弁体
シール表面の両方にひっかき傷や損傷を与え、それらの
場所でバルブのシール性能を低下させてしまうことも知
られている。

この問題は、金属シール機構を使った場合、特にやっか
いなことである。

ＬＮＧは取扱い上、火災を発生し易いので、現在では、
ＬＮＧ用バルブは、金属シール機構を使った防火型シー
トを使用するという仕様に合わねばならない。これらの
超低温や特殊な流体には。

種々なタイプのシール機構が使用されており、現在、金
属シールも含めて防火型シールとして売出されている。

しかしながら、砂やゴミのような異物がこのような超低
温バルブのシール性能に影響を与えないＬＮＧ用バルブ
構造については、見当らない。

（発明の概要） 本発明は両止まり防火型、金属シールを有する改良され
た超低温バタフライバルブに関するもので、前述した先
行技術（米国特許３，６５０，５０８　）の両止まりバ
タフライバルブにｔａ械加工や元のバルブ構造を修正す
ることなく、このシールを後から装着できるものである
。本発明は、ＬＮＧ用として使用するときや９通電異物
があるような場所で使用される場合に、さらに、特に完
全なシールを要求される場合に、砂やゴミのような異物
が本発明の改良された金属シールのシール特性に損傷を
与えることを妨げる構造を有するものである。

構造的には１本発明は米国特許３，６５０，５０８に従
って構成されたバルブ用の改良された両止まりシール機
構を提供するものである。本発明の両止まりシールは、
シールするために一対の間隔をおいて配置されたシール
突起に接着された熱感応性と弾力性のある材料でできた
薄い膜すなわち層を有する金属製の基部を有している。

第三のシール突起は、金属製基部より成っていて、防火
型シール性を備え、弁体と特に完全なシール性を備える
ために２弾性体で被覆された一対のソール突起の間に位
置している。本発明にいう両止まりバルブの具体的構成
は、流体の通路を有する弁箱と、そこを流れる流体を調
節する為に通路に設けられた回転可能な弁体とから成っ
ている。

弁は１両止まり金属シール機構を有しており。

そのシール機構は、弁箱を流れる流体の流れを通路の両
方向に閉止するよう弁体と同時に作動するように弁箱の
通路に設けられている。シール機構は、弁体の端面で、
シール性を有するように一対の間隔をおいたビード状の
突起をもつ構造であり。

そのビード状の突起は、シール機構のシール表面上に沿
って熱感応性と弾力性のある材質でできた薄い層を有し
、弁体と接触して漏れ止め性能を高めている。

このシール機構は、一対の間隔をおいて配置されたビー
ド上の突起の中間に配置され、弁を閉じようとするとき
弁体に接し、防火型シール性を備えたビード上の突起を
与えるように組立てられた第三のビード状の突起をも含
んでいる。

さらに本パルプは、ビード状の突起に両止まりシール性
を与えるために、シール機構に機械的に荷重を与えるス
プリング機構と、そして、シール機構に隣接して装着さ
れ、温度変化によって生ずる接合されたプラスチック材
の弾力性の変化を補い、それによって超低温における漏
れ止め性能を維持する可変シール負荷を与える機械的に
対応するスプリング機構をも含んでいる。

（具体的な本発明の詳細説明） 本発明の主題である両止まりバルブ１０を図面を参照し
ながらさらに詳細に説明する。本発明の全体的な構造は
、米国特許、３，６５０，５０８に開示されたものと同
じである。そこで１本発明に従って構成された改良形の
両止まりシール機構を取り入れたバルブ１０の構造につ
いて示す。本発明の主題である両止まりバルブ１０は具
体的には超低温あるいは特殊な流体を取扱うバルブにつ
いて示しており。

特に低温流体、たとえば液体および気体状の水素。

窒素、酸素、メタンさらに基本的弁材質とで両立できる
常温の二元推進剤や腐食性の流体の取扱いに適したもの
である。

図面に示されている様にバルブ１０は、弁軸１３に取付
けられた弁体１２を装着した弁箱１１から構成されてい
る。弁軸１３は一般形の通りトルクチューブ１４を通っ
て伸びている。弁体１２は１本発明の包括的に番号１５
で示される両止まりシール機構と共に配置される。弁体
１２は、普通に作動゛シ、全閉状態から全開状態まで回
転する。第１図には開弁状態が図示され、第２，３図に
は全閉状態が示されている。米国特許３，２６０，４９
６と、　３．６５０．５０８に開示された構造のように
１弁体１２はシール表面１２Ａを備え、これはシール作
用を生ずる球面状のものである。弁体１２は、主として
、バタフライ型構造として造られ、シール機構１５に対
し回転中心は若干量片寄った関係に構成され、同様に流
れに垂直な方向に球心から片寄っており、これば米国特
許３．２６０．４９６と、　３．６５０．５０８に従っ
て作られた低温バルブの構造と同様である。

シール機構１５は主として、焼鈍された銅で成形された
内輪状のシール部材１６から成っている。またこのシー
ル部材１６はステンレス鋼でも製作することができる。

シール部＋：４１６は、ずくれた緊密性シール性能をも
つために、３つのシール突起１６ａ。

１６ｂ、　１６Ｃを備えている。部材１６のシール表面
ば第３．４図に最も良く表わされているように、シール
基質としての機能をもち、０．３８１　ｔ＋ｌから０．
５０８鯖厚さ程度の四フフ化エチレン樹脂膜をそのシー
ル表面に付着させている。

四フッ化エチレン樹脂のコーティングは、シール部材１
６のシール突起１６ａ、　１６ｂに付着している。

これらの動的シール突起１６ａと１６ｂはシール部材１
６の流体に接触する脚１６ｆにあり、弁体１２と接する
ようになっている。これらのビード状の突起１６ａ　ト
１６ｂは、第３図に図示されるように、弁体が全開の位
置に回転した時、弁体１２のシール表面１２ａと接する
ようになっていて、弁箱１１を流れる流体の方向に従っ
て両止まりシール性を有することになる。第三のビード
状突起１６ｃはビート状突起１６ａと１６ｂの中間に位
置するが、四フッ化エチレン樹脂の薄膜は付着していな
い。実際に脚１６ｆに四フッ化エチレン樹脂コーティン
グを施工する場合、コーティングはシール突起１６ｂ上
に垂直に伸びる部分も含めて脚１６ｆ全面にわたって電
着あるいは、熱圧着によって接着させ、それから、突起
１６ｃ上のものだけをすべて取除くことでできる。

シール突起１６ａおよびそれに隣接する脚１６ｆの表面
を包む四フッ化エチレン樹脂コーティング部分はコーテ
ィング１６Ｔａとして示し、一方、シール突起１６ｂと
それに隣接する表面の四フッ化エチレン樹脂コーティン
グ部分はコーティング１６Ｔｂで表わされる。このコー
ティングは１６Ｔｂは第４図に良（示されているように
脚１６ｆの外周で脚１６０と１６ｆの間の部分に延びて
いる。四フッ化エチレン樹脂コーティングは、その他に
、フッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ　）あるいは
、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ　）でもでき得
る。

第４図に示されているようにシール脚１６ｆが緩和状態
では、シール突起１６ａと１６ｂば金属製突起１６ｃの
位置よりおよそ０．０５０８＋ｖａ内方に延びるように
構成される。弁体１２が閉じた状態において、シール突
起１６ａと１６ｂは四フッ化エチレン樹脂コーティング
の弾性のために押し込まれ、それゆえ。

３つの全てのシール突起１６ａ、　１６ｂそして１６ｃ
は閉状態における弁体にシール表面１２ａと接すること
になる。

さらに、第３．４図より明らかなように、シール部材１
６は、断面形状がＵ字形状をしており、外方向に延長し
ている腕１６ｐを有するＵ字状の脚１６ｆと１６０から
成っている。この観点において、シール部材１６は、前
述のようなＵ字形状を形成しており、すなわち９脚Ｌ６
ｏと１６ｆを有することによって、シール部材が両方の
流体流れ方向において夫々の下流に押し出されることを
防いでいる。シール腕１６ｐは、弁箱１１と隣接する一
端で限定されるスペーサー１６ｓを有しており、静的シ
ールとして作用している。また、このスペー＋−１６５
は。

コーティング１６Ｔａおよび１６Ｔｂと同じ材質の厚さ
０゜０５０８＋ａｍ程度の四フッ化エチレン樹脂でコー
ティングされている。

保持具１７は、バルブ１０内の望ましい位置にシール部
材１６を保持する為にシール部材１６の形状に適合する
形状を有する。さらに保持具１７ば、保持腕１７ａによ
って突起１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃの半径方向の変位
を制限するように形成される。保持腕１７ａは。

第３図で良くわかるように、シール部材１６のＵ字形の
内部、すなわち２脚１６ｆと１６０の間に伸びている。

これらの部材の相互作用は、すなわち外側のシール脚１
６ｏの上部に作用する圧力に、外側スプリング１９によ
って機械的および熱的な負荷を加えることでシール突起
１６ｂにおけるシール性を良くするものである。外側の
スプリング１９は、金属９例えばアルミニュウムの輪の
形でよく、シール脚１６０のまわりに装着されシール突
起１６ｂに対して機械的で熱的な負荷に対応するスプリ
ングの特性をもつものである。シール脚１６ｏのこの形
状は、正流方向すなわち第２図において右から左への流
体流れ方向の場合には圧力に感応し、シール突起１６ｂ
においてシールを行う。逆流方向の場合、すなわち第２
図において左から右の場合、内側シール脚１６ｆの表面
上部から作用する圧力に、内側スプリング１８によって
生ずる機械的および熱的な負荷が加えられ、シール突起
１６ａにおいてシールを行う。また、内側スプリング１
８は、金属例えばアルミニュウムの輪でよく、内側シー
ル脚１６ｆの周囲に装着され、シール突起１６ａに対し
て９機械的および熱的な負荷の要求に対応するスプリン
グのような特性をもつものでよい。もちろんシール部材
１６に機械的に荷重を与える他の手段として弁体１２の
（線）膨張（率）より高い熱係数をもつ材料が使用でき
ることは当然である。

シール脚１６ｆの形状は、逆流方向において圧力に感応
し、シール突起１６ａでシールを行う。中央にあるシー
ル突起１６ｃは、閉弁状態において、つねに弁体１２に
接触しており、火災の際や、低温域から火災の状態に到
るすべての温度状態に対して。

弁体とのシール性を備えるようにされている。また、突
起１６ａと１６ｂに施されている四フッ化エチレン樹脂
コーティングが破損した時でも、シール突起１６ｃはシ
ール性を保つように弁体１２と接することになる。シー
ル突起１６ｃはスプリング１Ｂと１９によって、弁体１
２と接触し続ける。スプリング１Ｂと１９による可変シ
ール荷重は、温度変化の為に接着されたプラスチック材
の弾性の変化を補い、それによって、低温においても、
漏れのない状態を維持する。しかし特殊な用途において
はスプリング１８と１９はなくてもよい。

さらにシール機構１５は、保持具１７およびシール部材
１６と共に配置された機械的応答荷重部材２０を含む。

この機械的応答荷重部ＪＡ２０は、従来のアルミニュウ
ムブロンズ製の皿ハネとして図示され。

保持具１７に隣接して配置される。保持具１７の反対側
の皿バネ２０の端は荷重リング（皿バネ押え）２１に接
し、それは、第２図に示されるように、従来の留具（リ
ティナーボルト）２２で固定し、荷重リング（ハメ輪）
２３によって移動し、保持リング（止め輪）２４によっ
て固定される。留具２２は、荷重リング２１を固定する
ネジ端を有する。皿バネ２０の重要な特徴は、常温状態
のバルブに突然超低温流体が流れた時に、生ずるような
急激な温度変化による隣接部分の不均一な膨張や収縮を
補い実質的にシール荷重を保つことである。

本発明による静的及び動的シール機構を組み合わすこと
によって、下流側にシールが押出されることなく両方向
流れにおいて実質的な漏れ止め性能が得られるものであ
る。またシール部材１６は第３図に保持具１７と弁箱１
１の間に取付けられたシール部材１６ｓとして示されて
いる静的シール部分も備えている。

シール部材１６を構成しているシール材料の膨張及び収
縮を補うことに加えて、特定の用途では。

バルブ１０で扱う流体には、砂やゴミのような異物が含
まれることも知られている。それゆえシール部材１６が
四フッ化エチレン樹脂コーティングを施したシール突起
１６ａと１６ｂを有する構成によって。

バルブを全開する際にシール部材１６の金属面の突起１
６ｃと弁体１２の間に砂やゴミの粒子がかみ込むのを防
ぐようにワイパーの作用をするようになっている。弾力
性のあるシール材料は砂のような粒子を“ふき取る”作
用をし、金属シールのように５損傷を与えない。このふ
き取り作用は、中央の突起１６ｃにかき傷を与え、損傷
させる危険性を減少するものである。したがって、中央
の突起１６ｃは両方向の流体流れに対して閉弁状態でば
、弁体に接するようになる。そして突起ｌｅａと１６ｂ
は、正流についても逆流についても、バルブ１０に対し
て確実な漏れ止め性能をそなえるように作用するもので
ある。

さらに本発明のシール部材１６の利点は、米国特許３，
６５０，５０８によって製作された既存の両止まりバル
ブのすべてに対して後で装着することができる点である
。したがって既存のシール部材を交換するに必要な追加
部品としては、弁ＩＯに機械加工の必要なく、すなわち
修正なしに、異なった寸法のシールスプリングを準備す
るだけで良い。

本発明は、改良された超低温や特殊な流体を取扱うバル
ブに関するものであり、超低温から極度の火災温度に到
るすべての温度範囲で使用でき。

さらにバルブで制御すべき流体内に砂やほこり等が存在
する（大態でも使用できる改良されたシール機構を有す
るものであることが明白になったはずである。シール部
材として弾力性のあるプラスチック材でコーティングさ
れた金属材料を使用することによって、各々単一のシー
ル材料で作られた両方の利点が得られるものである。本
バルブは。

特に、広い温度範囲にわたって使われる超低温バルブに
適し、他に悪影響を与えることなしに１両流れに対して
本質的な漏れ止め性能をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本発明の一実施例である両止まりバルブの全
面斜視図であり、開状態の弁体を示している。 第２図は、第１図の矢視２−２にそった断面図である。 第３図は、第２図で示したシール構造の拡大断面図であ
り、第２図において円で囲んだ部分である。 第４図は、第３図のシール部材の拡大図であり。 開弁時に相当する解放状態のシール構造を説明する為に
他の部分を省略したものである。 １０・・バルブ、１１・・弁箱、１２・・弁体、１３・
　・弁軸、１４・　・　トルクチューブ、１５・・シー
ル機構、■６・・シール部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）弁箱が流体の通路を有し、そこを通る流体の流れを
   制御する弁体が該通路内に回転可能に取り付けられ、該
   通路の両方向において該弁箱を通る流体の該流れを封止
   するように該弁体の縁部と共同作動する双方向性の金属
   シール機構が該通路内に取り付ｋＪられ、該金属シール
   機構は低温から高温までの全温度において封止を行い。 急激な温度変化による隣接部分の不均一な膨張および収
   縮を補い本質的に一定な封止負荷を与える機械的応答機
   構が該シール機構に包含して取り付けられるバルブ。 ２、特許請求の範囲第１項において、該弁体は該シール
   機構と接触を保持するように該シール機構と共同作動す
   る球状のシール面を有し、該弁体の回転中心は該シール
   機構から僅かに偏った位置にあるバルブ。 ３〉特許請求の範囲第１項において、該金属シール機構
   は該弁体の該縁部との封止用の少なくとも一対の間隔を
   おいたビード状突起を有し、該弁体と接触するため該ビ
   ード状突起の少なくとも各々を覆う弾力性材料の薄い層
   が該金属シール機構に含まれるバルブ。 ４）弁箱が流体の通路を有し、そこを通る流体の流れを
   制御する弁体が該通路内に回転可能に取り付けられ、該
   通路の両方向において該弁箱を通る流体の該流れを封止
   するように該弁体と共同作動する双方向性の金属シール
   機構が該通路内に取り付けられ、該金属シール機構は該
   弁体の縁部との封止接触用の一対の間隔をおいたビード
   状突起を有し、該金属シール機構のシール部分は漏れ＋
   ｌ＝め形式で該弁体と接触するため該ビード状突起を含
   む該金属シール機構のシール面上に接合された感熱弾力
   性材料の薄い層を有し１両ビード状突起の中間でそれと
   間隔をおいた第三のビード状突起が該シール機構に含ま
   れ。 第三のビード状突起は完全な金属性であり、第三のビー
   ド状突起は該弁体が閉鎖位置へ動かされた時に該弁体と
   接触してバルブを防火封止し。 急激な温度変化による隣接部分の不均一な膨張および収
   縮を補い本質的に一定な封ＩＬ負荷を与える機械的応答
   スプリングが該シール機構に包含して取り付けられるバ
   ルブ。