(57)【要約】  本発明は、化学プラント用のゲートバルブ（１）に関する。かなり簡単な構造でかつ確かな密封特性を備えたゲートバルブを提供するために、本発明は、上部開口（２．１）及び反対側の下部開口（２．２）を有するバルブハウジング（２）と；バルブハウジング（２）上に配置された上部密封シート（８）及び下部密封シート（９）と；閉鎖位置において開口（２．１，２．２）の間の通路を閉塞し、開放位置において通路を開放するために、バルブハウジング（２）内に移動可能に配置されたバルブゲート（３）を含み、バルブゲート（３）は非通凹部（４．３）を備えた下面（４．２）を有する第１プレート（４）と、少なくとも部分的に非通凹部（４．３）内に配置される第２プレート（５）を含み；閉鎖位置において、上部密封シート（８）は第１プレート（４）に密封的に係合し、下部密封シート（９）は第２プレート（５）に密封的に係合し、第２プレート（５）は第１プレート（４）と少なくとも間接的に接触している、ゲートバルブ（１）を提供する。【選択図】  図１
2019533123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部開口（２．１）及び反対側の下部開口（２．２）を有するバルブハウジング（２）と；
バルブハウジング（２）上に配置された上部密封シート（８）及び下部密封シート（９）と；
開口（２．１，２．２）間の通路を閉塞する閉塞領域（３．１）及び通路を開放する貫通領域（３．２）を含むバルブゲート（３）を含み、
バルブゲート（３）は閉塞領域（３．１）と貫通領域（３．２）にわたって伸びている第１プレート（４）を含み、第１プレート（４）は、その閉塞領域（３．１）内において、非通凹部（４．３）を備えた下面（４．２）と、少なくとも部分的に非通凹部（４．３）内に配置される第２プレート（５）を有し、
第１プレート（４）は、その貫通領域（３．２）内において、貫通孔（４．５）を有し、バルブゲート（３）は、バルブハウジング（２）内において、閉塞領域（３．１）が開口（２．１，２．２）と整列する閉鎖位置と貫通領域（３．２）が開口（２．１，２．２）と整列する開放位置間で移動可能に配置されており；
閉鎖位置において、上部密封シート（８）は第１プレート（４）の閉塞領域（３．１）に密封的に係合し、かつ下部密封シート（９）は第１プレート（４）の閉塞領域（３．１）の非通凹部（４．３）内に配置された第２プレート（５）に密封的に係合し、かつ第２プレート（５）は第１プレート（４）と少なくとも間接的に接触し；
開放位置において、上部密封シート（８）は第１プレート（４）の貫通領域（３．２）に密封的に係合し、下部密封シート（９）は第１プレート（４）の貫通領域（３．２）に密封的に係合する、化学プラント用のゲートバルブ（１）。
【請求項２】
上部密封シート（８）はバルブハウジング（２）に固定して配置され、下部密封シート（９）はバルブハウジング（２）に移動可能に配置され、下部密封シート（９）は係合位置と分離位置との間で移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のゲートバルブ。
【請求項３】
第１及び第２プレート（４）、（５）の間の隙間を特徴とする、請求項１又は２に記載のゲートバルブ。
【請求項４】
第２プレート（５）が第１プレート（４）に直接接触していることを特徴とする、請求項３に記載のゲートバルブ。
【請求項５】
一方のプレート（４，５）が他方のプレート（４，５）の凹部（４．４）内に少なくとも部分的に配置されている垂直方向の突出部（５．１）を有していることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載されたゲートバルブ。
【請求項６】
突出部（５．１）が少なくとも部分的にドーム形であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項７】
突出部（５．１）が第２プレート（５）に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項８】
案内プレート（１０）が、下部開口（２．２）に隣接した第１プレート（４）の下面（４．２）に係合するように、バルブハウジング（２）上に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項９】
上部密封シート（８）が第１プレート（４）に対して予張力が付与されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項１０】
開口（２．１，２．２），上部密封シート（８），下部密封シート（９），非通凹部（４．３），第２プレート（５），凹部（４．４）及び／又は突出部（５．１）が、共通対称軸（Ａ）に関して対称であることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項１１】
下部密封シート（９）がバルブハウジング（２）から離れていることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項１２】
締付装置（１１）がバルブゲート（３）の開放又は閉鎖位置にある下部密封シート（９）に締付力を加えるように配置されていることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項１３】
締付装置（１１）が下部密封シート（９）に対して予張力が付与され、少なくとも１つのアクチュエータ（１３）により解放できることを特徴とする、請求項１２に記載のゲートバルブ。
【請求項１４】
少なくとも１つのアクチュエータ（１３）が油圧アクチュエータであることを特徴とする、請求項１３に記載のゲートバルブ。
【請求項１５】
締付装置（１１）は、バルブゲート（３）をその開放及び閉鎖位置間で移動させるために、下部密封シート（９）に対する締付力を解放するように配置されていることを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれかに記載のゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学プラント用、特に石油精製業及び石油化学工業におけるゲートバルブに関する。ゲートバルブは、液体残油を固体石油コークスに変換するコークスドラムと関連して、特定の用途に役立っている。
【背景技術】
【０００２】
多くの化学プラントにおいて、容器は、例えば隣接する容器から分離するため適切なバルブにより一時的に閉じる必要がある。バルブは、閉鎖位置にある時、固体、液体及び／又は気体の化学物質が容器に入り込み及び／又は容器から出るのを防止するが、開放位置にある間は、これらの化学物質のための開口を提供する。多くの適用例において、例えば石油化学工業において、バルブは、潜在的に攻撃的な化学物質のみならず高圧及び／又は非常に高い温度に耐えることが必要である。特に、後者の条件は、バルブの密閉性に大きな課題をもたらす。
【０００３】
そのような極限条件の一例は、“ディレードコーキング（delayed coking）”として知られている工程により価値ある製品を重残油から回収する、炭化水素処理工業において存在する。残油は、加熱炉により加熱されてコークスドラムの中に供給される。その工程において、重質炭化水素は、コークスドラムを出た蒸気から回収されるより軽い物質を生産するために部分的に分割される。それに対して、大量のコークスがコークスドラムの中に残る。コークスドラムが一杯になった時、それは冷却され、コークスが除去される。周知の構造によれば、コークスドラムは、その上部及び下部でゲートバルブと接続されている。コークスの除去は、デヘディング（de-heading）としても知られている上部及び下部ゲートバルブを開放すること、及び水の高圧噴射を用いて、上部ドラム開口からコークスを切断することにより実行される。
【０００４】
コークス化工程中、下部ゲートバルブには、深刻な変形につながりかつ有害ガスの漏れを生じさせる虞れのある極端な温度及び／又は過酷な圧力が作用する。特に、コークスドラムに対面するバルブの部分には数百度の高い温度が作用し、コークスドラムに背を向けた部分には比較的穏やかな条件が作用する。
【０００５】
デヘディングコークスドラム用に今日用いられているゲートバルブは、シングルゲートバルブとダブルゲートバルブの２つの異なる構造に区分することができる。例えば、ＵＳ６，６６０，１３１明細書、ＵＳ６，５６５，７１４明細書又はＵＳ６，９６４，７２７明細書に記載されているシングルゲート構造は、バルブハウジング内で移動可能に配置されたシングルゲートを採用している。
バルブハウジングは一対の対向する開口を有しており、これらの開口の間にある通路は、ゲートによって閉鎖されるか又はバルブゲートの貫通孔がこの通路内に置かれれば開放される。この構造は、コンパクトで軽量である。しかしながら、シングルゲートに作用する極端な温度差が、密封を達成することを困難にする熱変形をもたらす。
少なくとも１つの浮動的、荷重負荷シート（a floating dynamic, live loaded seat）が、ゲートの少なくとも一側に対して作用するために設けられている。そのような浮動的、荷重負荷シート（又は弁座；seat）は、シートと非通部（blind）との間に偏った関係を提供するために、ゲートに対して連続的に荷重を加える。
浮動的、荷重負荷シートの機能は、システムの点対点（point to point）の微調整も提供する。密封シートはゲートに永続的に押し付けられ、そしてゲートを開放位置と閉鎖位置との間で動かす時、非常に強い摩擦が生じ、それにより大きな摩耗が生じ、かつ高い駆動力が必要になる。さらなる欠点は、漏れと、甚大な量の水蒸気パージ（purge steam）が必要になるということである。
【０００６】
例えば、ＵＳ５，１１６，０２２明細書に記載されているダブルゲート構造は、互いに関して平行に配置された２つのゲートを採用し、各々が閉鎖位置にある別々の密封シートに係合し、その結果重複密封が達成されている。
また、互いに隔てられかつ通常は中間スプリング要素で連結されている各ゲートにはむしろ緩慢な温度勾配が作用し、それにより温度変形の減少がもたらされる。
さらに、下側ゲートには、大きな圧力が作用しない。ゲートはそれらの間に配置された楔機構により各密封シートに押し付けられ、ゲートを開放位置に移動した時押圧力は解放される。永続的な押圧力が存在しないので、上述の摩擦問題を回避することができる。しかし、この構造は、むしろ複雑で、重く、かさばる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、どちらかと言えば簡単な設計でかつ確かな密封特性を備えたゲートバルブを提供することである。この目的は、請求項１によるゲートバルブにより解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、化学プラント用のゲートバルブに関するものである。用語“化学プラント”は、広い意味に理解されるべきであり、化学物質を処理するためのいかなるプラントをも意味する。特に、これは精製プラント及び石油化学プラントも意味する。通常、ゲートバルブは、動作中化学物質を収納している容器に接続されるように構成されている。
特に、ゲートバルブは、コークスドラム用の底部におけるデヘディングバルブとして用いられる。それは、特に、バルブの少なくとも一部が高温、例えば２００℃超え又は４００℃を超え、とりわけ約５００℃が作用する環境において用いられる。
【０００９】
ゲートバルブは、上部開口及び反対側の下部開口を有するバルブハウジングを含んでいる。用語“上部”及び“下部”は、単に参照するシステムを定義するためのものであり、限定するものと解釈されるべきでない。言い換えれば、上部（下部）開口は、第１（第２）開口と見なしてもよい。これに関連して、“垂直（上下）”方向は、上部開口から下部開口への方向である。通常、上部開口は重力の方向に関しては下部開口の上方に配置される。
しかしながら、他の位置、角度又は方向（orientations）も本発明の範囲内である。いかなる場合でも、２つの開口は互いに反対側にある、すなわち、それらはバルブハウジングの対向する壁に位置している。ゲートバルブの意図した使用に応じて、バルブハウジングは高温及び／又は攻撃的な化学的環境に耐えることができる材料から作られる。補強リブがバルブハウジングの外面に配置される。一般的には、開口は様々な形状を有してもよいが、多くの場合、両開口は円形である。
【００１０】
さらに、ゲートバルブは、バルブハウジング上に配置された上部密封シート及び下部密封シートとを含んでいる。上部密封シートは上部開口のまわりで円周方向に配置され、下部密封シートは下部開口のまわりで円周方向に配置される。開口の上述の円形に対応して、密封シートの各々も円形又は環状でよい。
各々の密封シートは、バルブハウジングと一体に形成されてもよいが、下記で説明するように、好ましくは、バルブハウジングとは別の分離した少なくとも１つの要素として形成される。
密封機能を実行するために、各密封シートは通常単体として形成されている。好ましくは、上部密封シートはバルブハウジング上に固定配置されており、他方下部密封シートはバルブハウジングに移動可能に配置されている。
【００１１】
ゲートバルブはまた、閉鎖位置において開口の間の通路を閉塞しかつ開放位置において通路を開放するために、バルブハウジング内に移動可能に配置されたバルブゲートをも含んでいる。
バルブゲートは、バルブハウジングの外へ伸びていると共に油圧，空気圧，電気，手動又はそれらの任意の組み合わせにより駆動されるモータによって作動されるロッド又はそれと同種のものによって移動することができる。通常、バルブゲートは、水平又は横方向の、すなわち上部開口と下部開口との間の垂直方向と直角をなす直線運動をするように配置されている。
【００１２】
バルブゲートは、非通（blind）凹部を備えた下面を有する第１プレートと非通凹部内に少なくとも部分的に配置される第２プレートを含んでいる。下面はもちろん下部開口に面している面であり、他方上面は上部開口に面している。下面は、特に、コークスドラムのような化学反応装置から遠ざかるように設計されている。通常、第１プレートは、全体的に平らで平面的な形状を有している。大部分において、第１プレートの厚さは一定である。
しかしながら、非通凹部を備えた領域において、厚さを、例えば３０から７０％まで減少させている。しかしながら、厚さは０までは減少させていない、すなわち非通凹部は、貫通孔と区別されるべきであり、第１プレートをすっかり貫通しているわけではない。好ましくは、第２プレートは全体として非通凹部内に配置されているので、それは第１プレートの下面を越えて突出して下方に伸びてはいない。具体的には、第２プレートの下面と非通凹部に隣接する第１プレートの下面は、水平方向に整列している。
【００１３】
閉鎖位置において、上部密封シートは、第１プレートと密封的に係合し、下部密封シートは、第２プレートと密封的に係合し、かつ第２プレートは少なくとも間接的に第１プレートと接触する。
ここで、“密封的に”とは、固体、液体及び気体材料がそれぞれの密封シートとプレート間を通過するのを妨げ、そのような材料が通過できないか又は無視可能な量が通過できるだけかのいずれかになるようにすることを意味している。好ましくは、各シートは気密構造である。
第２プレートは、少なくとも間接的に（すなわち中間要素を介して）第１プレートと接触しており、そのことは力が第１及び第２プレートの間で伝達できることを意味している。
具体的には、これは垂直方向の力（又は、どちらかと言えば偶力）であり、これにより第２プレートは第１プレートを上方に押圧し、かつ第１プレートは第２プレートを下方に押圧する。
言い換えれば、各プレートは他のプレートの橋台（abutment）としての役割を果している。実際に、両プレート、第１及び第２プレートは互いに独立して作用する。第１プレートからの力は、案内プレートを介してバルブハウジングの本体内に導かれる。一方、第２プレートの密封力は、締付装置により下部密封シート揃え部（sealing seat alignment）を介して、第２プレートを第１プレートの凹部内に押し込むことで得られる。
【００１４】
本発明によれば、２つの機能的に独立して作用する密封手段（seals）が基本的に存在し、一方は上部密封シートと第１プレートとにより形成され、他方は下部密封シートと第２プレートとにより形成されている。
第１及び第２プレートは２つの分離した要素でもあるので、一方のプレートで起こり得るいかなる熱及び／又は圧力誘起による変形も、他方のプレートに必ずしも影響するわけではなく、それゆえ両プレートがうかつにも各密封シートから外れることはたぶん無い。
第１プレートがコークスドラムのような高温環境に晒される場合の適用においても、第２プレートが高温及び／又は高圧から少なくとも部分的に保護され、それが変形を生じ難くする。さらに、非通凹部の領域において第１プレートの厚さを減少させているので、通常上面と下面との間の温度差が厚いプレートにおけるそれよりも小さく、それがまた熱変形を減少させる。
【００１５】
隙間が第１及び第２プレートの間に存在するのが好ましい。そのような隙間は、２つのプレートの間の領域の一部に限定されてもよい。
例えば、第１プレートは相対的に小さな区域で第２プレートと接触しているが、この区域を離れると、２つのプレートの間隔が空く。
特に、そのような隙間は、パージ媒体（例えば、水蒸気）をバルブハウジング内に導くためのバルブハウジングの入口とパージ媒体を解放するためのバルブハウジングの出口と連通させることができる。
さらに、そのような隙間は、第１及び第２プレートを互いに熱的に隔離する働きをし、その結果第１プレートに存在する熱は第２プレートにほとんど影響せず、その逆も同様である。
従って、熱変形を著しく減少させることができる。また、たとえプレートの一方が過大な温度差によって変形されたとしても、これは他方のプレートに影響しない。従って、本発明のゲートバルブの密封概念は重複にあると見なすことができるので、２つの密封手段の少なくとも一方は無傷なままであると仮定できる。
【００１６】
また、第２プレートが第１プレートに直接接触しているのが好ましい。言い換えれば、第２プレートが第１プレートにより直接支持されており、その逆も同様であるので、いかなる中間要素も無しに、締め付け力が一方のプレートから他方に直接伝達される。
このことは、ゲートバルブにおける要素の総数を減少させるのに役立ち、従って稼働及び保守を容易にする。具体的には、２つのプレートの間に、ゲートバルブの稼働中に劣化の可能性があるいかなるスプリング又は懸架要素も必要としない。この実施形態は、好ましくは、第１及び第２プレートの間に隙間が存在する、すなわち２つのプレートが限定された接触区域だけで接触し他の区域では間隔が空いた実施形態と組み合わされることに注目すべきである。
この効果のために、第１及び第２プレートの間にスペーサー要素が配置される。具体的には、プレート間の熱伝達を減少させかつパージ媒体の流れを促進するために、接触区域を第２プレートの全表面に対してかなり小さくする、例えば１０％未満又は５％未満にする。
【００１７】
一実施形態によれば、一方のプレートは他のプレートの凹部内に少なくとも部分的に配置された垂直方向の突出部を有している。
ここで、突出部と凹部は、少なくとも第１及び第２プレートの間に部分形状適合部を提供するために、互いに対応している。
具体的には、突出部は垂直方向に突出しているので、そのような形状適合部は２つのプレートの横方向移動を妨げ又は防止することができる。一般的に、突出部と凹部は２つのプレートの適切な整列を容易にする。
突出部の水平方向の寸法がそれの垂直方向の寸法より大きいことに注目されたい。凹部は、いくらか相対的移動ができるようにするため、突出部よりも大きいサイズとなる。
【００１８】
突出部に関してはいくつかの可能な形状がある。一実施形態によれば、突出部は少なくとも部分的にドーム形である。言い換えれば、突出部の少なくとも一部は凸状、例えば球状である。それに応じて、凹部は少なくとも部分的に凹状である。この場合、凹部は突出部を補完する形状であり又はサイズがより大きい。
各場合において、ドーム形突出部と凹部は球面継手と同様に作用し、それは第１プレートに対する第２プレートのおそらく最小限の傾動を可能にすることが考えられる。もちろん、このことは２つのプレートの間に隙間がある場合だけ可能である。
【００１９】
一実施形態において、突出部は第１プレートに配置される。他の実施形態において、突出部は第２プレートに配置されている。ここで、凹部は、より具体的には非通凹部として、第１プレートに配置されている。
第１プレートの上側にディレードコーキング（delayed coking）におけるような高温が作用する場合の適用では、そのことは、第１プレートの厚さが非通凹部のみならずその中に位置する凹部によっても減少していることと関係する。この減少した厚さが第１プレート内のより均一な温度分布を実現し、従って熱変形を減少させる助けになろう。
【００２０】
上部密封シートが第１プレートによって支持され、第１プレートが第２プレートによって支持され、次に第２プレートが下部密封シートによって支持されており、そのため、力の流れは上部密封シートから第１プレート、第２プレートに、最後に下部密封シートに及ぶということが考えられる。
しかしながら、他の実施形態において、案内プレートが非通凹部に隣接する第１プレートの下面に係合するためにバルブハウジングに設けられている。従って、第１プレートは、第１プレートを押圧している上部密封シートだけでなく、第１プレートの重みで生じる力を受ける案内プレートにより支持されている。
この実施形態もまた、第１プレートが案内プレートにより支持されているので、第１プレートにいかなる影響も与えることなく、下部密封シートを第２プレートから除去できるようにしている。案内プレートが、上部シートの密封を遂行するために、第１プレートと全ての位置（開放／中間／閉鎖）において不断に接触して密封状態で支持する、第１プレート用の支持要素であることに留意されたい。
案内プレートは連続的である必要はなく、いくつかの部品から構成されていてもよく、又は言い換えれば、複数の案内プレートであってもよい。案内プレートはバルブハウジングを備えた単体として形成されていてもよく、又はバルブハウジング上に配置されかつ支持された、別々に製造された要素であってもよい。案内プレートは、下部密封シートの半径方向の外側に配置されてもよい。
【００２１】
上部密封シートが第１プレートに密封的に係合することを確実にするために、上部密封シートが第１プレートに対して予張力が付与されることが好ましい。上部密封プレートは、第１プレートの上面に力を加えるために、ある弾性変形要素により予張力が付加される。特に、この実施形態は、第１プレートが案内プレートにより支持された上述の実施形態と組み合わされる。
第１プレートの上面が通常物理的なプロセスの化学製品の残りで覆われるディレードコーキングのような適用においても、表面を掻き取ることが必要又は少なくとも望ましい。もし上部密封シートが第１プレートに対して永続的に予張力が付与されているならば、バルブゲートが横に開放位置へ動く時、密封シートにより掻き取りを確実に実行することができる。
【００２２】
通常、力又は温度のいかなる不均一な分布も、ゲートバルブの寿命にとって有害である。ある程度、均一な分布は、構成要素の対称的な構造により達成することができる。
従って、開口，上部密封シート，下部密封シート，非通凹部，第２プレート，凹部及び／又は突出部は、共通対称軸に関して対称であることが好ましい。特に、非通凹部，凹部及び突出部が、共通対称軸に関して対称であってもよい。
可動バルブゲートの部分について考える限り、ゲートバルブが閉鎖位置にある時、静止した構成要素として、それらは同じ軸に関して対称である。好ましくは上述した全ての構成要素が同じ対称軸に関して対称であることが分かるが、それらの一部のみがこの種の左右対称性を持つことも可能である。
【００２３】
下部密封シートがバルブハウジングの一部であることは、本発明の範囲内にある。しかしながら、下部密封シートがバルブハウジングとは別な、すなわち別の要素として形成されていることが好ましい。
従って、バルブハウジングの熱変形は下部密封シートに対して限定された影響を与えるだけである。このことは、密封効果を大きく改善する。具体的には、下部密封シートは、バルブハウジングに対して可動である又は浮遊である。
【００２４】
下部密封シートと第２プレートとの間の密封効果を改善するために、閉鎖位置にある下部密封シートに締付力を加えるための締付装置を配置するのも好ましい。そのような締付力は、下部密封シートを第２プレートに対して押し付けるために作用する、即ち、この締付力は上方に向けられており、よって締付装置は通常は下部密封シートの下方に配置されることが分かる。
もちろん、この実施形態は通常下部密封シートがバルブハウジングに対して浮遊状態の場合に用いられる。第２プレートと第１プレート間の接触により、この力はさらに第１プレートに作用して、第１プレートと上部密封シート間に作用する力を増大させてもよいことに留意されたい。締付装置は、複数の個々の要素から構成されている。
【００２５】
本発明の好適実施形態において、締付装置は、下部密封シートに対して予張力が付与されており、少なくとも１つのアクチュエータにより解放できる。例えば、締付装置は、ロッドに作用する少なくとも１つのスプリング要素により予張力が付与されてもよく、ロッドは次に下部密封シートに力を加える。
この予張力により、密封効果をさらに高めることができる。しかしながら、バルブゲートを閉鎖位置から開放位置に移動する（その逆も同様に）とき締付力を解放し、それにより機械的応力及び摩擦を減少させるのが好ましい。従って、少なくとも１つのアクチュエータが締付装置を解放するために配置される。そのようなアクチュエータは、例えば少なくとも１つのスプリング要素により生み出される予張力と正反対の力を生み出す。
【００２６】
従って、締付装置は本質的に２つの動作位置をとるように構成されている:  係合位置において、下部密封シートはバルブゲートがその開放位置にある時、第１プレート又はバルブゲートがその閉鎖位置にある時、第２プレートのいずれかに対して押し付けられる。
分離位置において、下部密封シートは第１又は第２シートに対して押し付けられず、従って、バルブゲートは開放又は閉鎖位置間で容易に移動できる。言い換えれば、締付装置は“ＯＮ／ＯＦＦ”システムと解される。これは、浮動的、荷重負荷シートが締付力の微調整をもたらすのに対して、下部密封シートがバルブゲートに対して継続して押し付けられるもの、例えばＵＳ６，６６０，１３１明細書，ＵＳ６，５６５，７１４明細書又はＵＳ６，９６４，７２７明細書に開示されている “常時ＯＮ”システムとは明確に相違する。
【００２７】
他の好適実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータは油圧アクチュエータである。この場合、全てのアクチュエータは、単一の分配システムにおける油圧の増減により作動可能である。例えば、アクチュエータはプランジャーが内部に配置されたシリンダーを含んでいる。プランジャーの一側にあるシリンダーの一部が油圧油の注入口に接続されており、他方スプリング要素はプランジャーの他側に配置されている。
油圧が減少すると、スプリング要素はプランジャーを一方向に移動し、他方、増大した油圧でプランジャーを反対方向に移動する。上述のロッド（又は同様な要素）は、下部密封シートに力を加えるために、プランジャーに接続されている。油圧の損失がある場合でも、締付要素の作用は保証されかつ密封は維持される。また、油圧アクチュエータの代わりとして、空圧，電気，手動アクチュエータも構想できる。
【００２８】
上述のように、第１プレートは、開放位置において上部及び下部開口の間に配置される貫通孔を含んでおり、それにより開口間の通路が開放される。この開放位置において、上部密封シートと下部密封シートとが貫通孔に隣接した第１プレートと係合するのが好ましい。
この実施形態を容易にするために、貫通孔に隣接する第１プレートの垂直方向の寸法（すなわち、厚さ）は、非通凹部における第１プレートと第２プレートの合計した垂直方向の寸法に一致している。従って、下部密封シートは、閉鎖位置にある第２プレートと開放位置にある第１プレートを係合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
ここで、本発明の好適な実施形態を、例示により、添付図面を参照して説明する。
【図１】閉鎖位置にある本発明によるゲートバルブの一実施形態を概略的に示す図である。
【図２】中間位置にある図１のゲートバルブの一実施形態を概略的に示す図である。
【図３】開放位置にある図１のゲートバルブの一実施形態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明によるゲートバルブ１の一実施形態を示している。ここに示されたゲートバルブ１は、例えば、コークスドラムの底部におけるデヘディングバルブとして用いられている。バルブゲート３は、バルブハウジング２内に配置されている。バルブハウジング２は、円形の上部開口２．１と同様に円形の下部開口２．２を有している。
動作中、上部開口２．１はコークスドラムの下部に接続される。また、バルブハウジング２は、バルブハウジング２の異なる部分を一緒に接続するための複数のフランジ２．３，２．４，２．５，２．６を有している。また、バルブハウジング２は、水蒸気をバルブハウジング２内に注入し、かつ水蒸気及び凝縮物をバルブハウジング２から解放するのに用いられる、少なくとも１つの水蒸気注入口（図示せず）及び少なくとも１つの水蒸気出口（図示せず）をそれぞれ有している。
【００３１】
上部及び下部開口２．１，２．２は垂直方向Ｖに沿って互いに上方に配置されているが、バルブゲート３は、アクチュエータ（ここでは図示せず）に接続されたロッド７によって水平方向Ｈに沿って移動可能である。バルブゲート３は、開口２．１，２．２間の通路を閉塞するための閉塞領域３．１とその通路を開放するための貫通領域３．２とを含んでいる。
バルブゲート３は、ロッド７に接続されている第１プレート４を含んでいる。第１プレート４は、上面４．１が上部開口２．１に面しかつ下面４．２が下部開口２．２に面している。第１プレート４は、閉塞領域３．１と貫通領域３．２にわたって伸びている。閉塞領域３．１において、第１プレート４は下面４．２に非通凹部４．３を有している。
非通凹部４．３の領域において、第１プレート４の垂直方向の厚さはおよそ５０％減少している。非通凹部４．３の中央において、第１プレート４はくぼんだ凹部４．４を有している。また、非通凹部４．３から水平方向に間隔をおいて、第１プレート４は円形の貫通孔４．５を有している。貫通領域３．２において、第１プレート４は貫通孔４．５を有している。
バルブゲート３は、バルブハウジング２内において、閉塞領域３．１の非通凹部４．３が開口２．１，２．２と整列する閉鎖位置と、貫通領域３．２の貫通孔４．５が開口２．１，２．２と整列する開放位置間で移動可能に配置されている。
【００３２】
バルブゲート３は、第１プレート４の非通凹部４．３内に配置された第２プレート５をさらに含んでいる。第２プレート５は、凹部４．４内に配置されたドーム形の垂直方向の突出部５．１によって第１プレート４と直接接触している。この接触から離れたところで、２つのプレート４，５が隙間により離れている。この隙間の１つの作用は、水蒸気注入口の１つを介して注入された水蒸気がプレート４，５間を通過できるようにすることである。
他の作用は、第１プレート４に対する第２プレート５の最小の傾動を可能にすることである。そのような傾動を容易にするために、突出部５．１の湾曲は凹部４．４の湾曲よりも少し小さい。隙間によっても、２つのプレート４，５間の熱接触は最小となり、プレート４，５がそれぞれ多少均一な温度分布を有するようにでき、他のプレート４，５に対して限定された影響だけを有する。
均一な温度分布もまた、プレート４，５それぞれの相対的に小さな厚さにより容易になる。第１プレート４の圧力及び熱誘起変形は、第２プレート５に必ずしも影響を与えない。
【００３３】
図１は、ゲートバルブ１の閉鎖位置を示している。この位置において、環状の上部密封シート８は、第１プレート４の上面４．１に接触している。第１プレート４と密封的に係合するために、上部密封シート８はそれに対して予張力が付与されている。この密封効果により、固体，液体及び／又は気体材料は上部開口２．１からバルブハウジング２の内部又は下部開口２．２を通過することができない。
非通凹部４．３に隣接する下面４．２の一部は、バルブハウジング２に接続されている環状案内プレート１０の上に載っている。従って、上部密封シート８から第１プレート４を介して案内プレート１０への流力（flow of force）が存在する。
【００３４】
バルブゲート３の下方でかつ案内プレート１０の半径方向内側において、環状の下部密封シート９は第２プレート５と密封的に係合している。密封効果を強化するために、締付装置１１は下部密封シート９に締付力を加える。この締付力は、本質的に上方に向けられている。
ここで概略的に示されている締付装置１１は、下部密封シート９に直接作用しかつアクチュエータ１３の一部である複数のプランジャー１５に接続されているプッシュロッド組立体１２を含んでいる。各アクチュエータ１３は、油圧供給源１７に接続されたシリンダー１４を含んでいる。油圧が油圧供給源１７を介して加わるので、力がプランジャー１５の上側に作用する。
プランジャー１５の下側は、上方への力を加える予張力を付与したスプリング要素１６に接続されている。図１に示された位置において、油圧は低めなので、プランジャー１５はスプリング要素１６により上方に押圧されて、プッシュロッド組立体１２を介して下部密封シート９に力を加える。
下部密封シート９に作用する力は、さらに第２プレート５及び（突出部５．１と凹部４．４の直接接触により）第１プレート４に作用することが分かる。言い換えれば、第１プレート４は第２プレート５のための橋台（abutment）としての役割を果している。
【００３５】
ここで示されている実施形態において、開口２．１，２．２，非通凹部４．３，凹部４．４，第２プレート５，突出部５．１及び密封シート８，９は、垂直方向Ｖと平行な対称軸Ａに関して対称である。
【００３６】
上部密封シート８が第１プレート４と密封的に係合し、かつ下部密封シート９が第２プレート５と密封的に係合するので、ゲートバルブ１は２つの独立した重複密封手段を基本的に備えている。また、下部密封シート９がバルブハウジング２に対して移動可能であるので、バルブハウジング２の熱的及び圧力的変形は下部密封シート９の密封特性に影響しない。
【００３７】
図２は、バルブゲート３が図１の閉鎖位置から図３に示されている開放位置に向かって横方向に動かされた、ゲートバルブ１の中間位置を示している。この中間段階中は、上部密封シート８にはまだ第１プレート４の上面４．１に対して予張力が付与されているので、削り効果、すなわち上面４．１上に残っているあらゆる固体及び／又は液体材料の除去効果が得られる。
ゲートバルブ１がコークスドラムのデヘディングのために用いられているのであれば、そのような材料は具体的にはディレードコーキング（delayed coking）の最中に生み出されたコークスであろう。バルブゲート３が横方向に動き出す前に、シリンダー１４内の油圧はスプリング要素１６の力に打ち勝つために増大され、その結果プッシュロッド組立体１２は、下部密封シート９をバルブゲート３から解放する。この段階中、密封効果は要求されずかつ下部密封シート９の解放により不必要な摩擦が避けられる。
本質的に、締付装置１１は、２つの動作位置：係合位置及び分離位置を有している。係合位置において、下部密封シート９は、バルブゲート３が開放又は閉鎖位置にあるかどうかにより、第１プレート４又は第２プレート５のいずれかに押し付けられる。分離位置において、下部密封シート９は第１又は第２プレート４，５に押し付けられず、従ってバルブゲート３は開放及び閉鎖位置間を容易に移動できる。
【００３８】
図３は、円形の貫通孔４．５が上部及び下部開口２．１，２．２の間に置かれる、ゲートバルブ１の開放位置を示している。この開放位置において、バルブハウジング２の内部が、開口２．１，２．２を通り抜けるいかなる材料からも密封されるのが望ましい。従って、シリンダー１４内の油圧を減少させて下部密封シート９を移動して、下面４．２に押し付ける。
図３から明らかなように、上部密封シート８と下部密封シート９は、貫通孔４．５に隣接した第１プレート４に密封的に係合している。図１から３において明らかなように、貫通孔に隣接する第１プレート４の垂直方向の寸法（すなわち、厚さ）は、非通凹部４．３における第１プレート４と第２プレート５の合計した垂直方向の寸法にほぼ等しい。従って、下部密封シート９は、閉鎖位置において第２プレート５に係合し、かつ開放位置において第１プレート４に係合することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１                ゲートバルブ
２                バルブハウジング
２．１            上部開口
２．２            下部開口
２．３，２．４    フランジ
２．５，２．６    フランジ
３                バルブゲート
３．１            閉塞領域
３．２            貫通領域
４                第１プレート
４．１            上面
４．２            下面
４．３            非通凹部
４．４            凹部
４．５            貫通孔
５                第２プレート
５．１            突出部
７                ロッド
８                上部密封シート
９                下部密封シート
１０              案内プレート
１１              締付装置
１２              プッシュロッド組立体
１３              アクチュエータ
１４              シリンダー
１５              プランジャー
１６              スプリング要素
１７              油圧供給源
Ａ                対称軸
Ｈ                水平方向
Ｖ                垂直方向
【図１】
2019533123.tif 000003
【図２】
2019533123.tif 000004
【図３】
2019533123.tif 000005
【国際調査報告】
2019533123.tif 000006
2019533123.tif 000007
2019533123.tif 000008