JPS62180178A - 平衡回転子を具えたマルチポ−トバルブ - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は異なった位置の間に多数の流体の流れを移送す
るための装置に関する。詳しくは、本発明は、予め定め
られた周期的の順序に従って多数の導管の同時相互連結
を達成することのできる単一の平衡回転子を具えたマル
チポートバルブに関する。

（従来の技術） カーソン等の米国特許３，０４０．７？？及びリーブマ
ン等の米国特許３，４２２．８４８は、ブロートン等の
米国特許２．９８５．５８９のプロセスの実施に使用さ
れたマルチポート回転円板弁を記載している。ゲルホル
トの米国特許４，４０２．８３２に開示のごときスロセ
スの実施には、これらの文献に記載のバルブは利用する
ことができない。カーソン及びリーブマンの装置に類似
の利用性を有するバルブがゲルホルト等の米国特許３，
１９２．９５４に開示されている。このバルブは周囲固
定子内の円筒形の回転子を使用する。

吸着剤の擬態移動床を使用する選択吸着による各種物質
の分離は軸方向マルチポート回転バルブが有用なプロセ
スの一例である。移動吸着剤床の擬ａ（シミニレ−ジョ
ン）は上記のブロートン等の米国特許２．９８５．５８
９に記載されている。第１図はこの特許のプロセスと装
置を示す。この擬態の達成においては、原料油の流れを
一連の床に順次結合することが必要である。これらの床
は、その移動がシミュレートされる単一の大きい床の部
分であると考えられる。原料油の流れの行先の変わる時
間毎に、床に入る流れ、原料油の流れ、又は床を出る流
れでもよい少なくとも三つの流れの行先を変えることが
必要である。移動床シミュレーションは、床を一連の固
定床に分割し、導入及び導出点を通って床を移動する代
わりに、その−連の固定床を通って液体の流れを導入及
び導出する点を移動することとして記載してもよい。

カーソン（米国特許３，０４０，７７７）のマルチポー
ト回転円板バルブは、第１グループの各導管が第２グル
ープの全ての導管と個々に連通できるごとく二つの独立
グループの導管の同時相互結合に対する満足すべきバル
ブ設計を提供した。第１図及びブロートン（米国特許２
．９８５．５８９）を参照すれば、相互結合される必要
のある導管の二つのグループのあることがわかる。一つ
のグループは擬態移動床吸着剤システムに出入する流れ
、即ち、原料油の流れのごとく、床間をスイッチ（切り
換え）される流れを与える導管から成る。第２のグルー
プは個々の床と関連した導管、即ち、床に流体を供給除
去し、一つの導管が８二つの床の間に結合されている導
管から成る。第２グループの各導管は供給除去の二重の
作用をし、従って、流体を取り出すための導管のは別に
流体を供給するための導管を必要としない。

移動床シミュレーションプロセスには多くの異なったプ
ロセス要求があり、異なった流れ計画を生じ、かくして
回転バルブ装置に変形を生ずる。

例えば、ブロートンに記載された四つの基本の流れの他
に、パイプラインをパージ、又はフラッシュするために
一つ又はそれ以上の流れを利用することが望ましい。フ
ラッシュ流れは、成分の望ましくない混合を防止するの
に用いられる。フラッシュ物質は、フラッシュ完了の後
パイプラインに入る主流との混合に対して望ましくない
ものであるように選ばれる。スタイン等の米国特許３，
２０１゜４９１はブロートンのプロセスに適用されるご
ときフラッシュラインについての参考になる。正常の流
れとは反対方向に床を通って流体を通すことが望ましい
。このことは通常ラインケルの米国特許４．３１９．９
２９における課題であるバックフラッシュとして知られ
ている。

上記の特許（米国特許３，０４０．７７７及び　３，４
２２゜８４８）に示されたマルチポート回転円板バルブ
は、直径４％フィー）（１，３７ｍ）の回転子を利用す
るバルブまで種々のサイズで製作された。これらのバル
ブは固定子の周辺の周りに空間をおいて７個の同心円周
のグループ及び２４個のポートを有する。この約２６，
０００ボンドの重さのこのサイズの単一バルブは全高約
８ｚフイー）（４，６ｍ）を有し、約８　’Ａ　Ｘ　８
　’Ａフィー）　（２，６Ｘ２．６ｍ　）の平面積を占
めている。これらの数字は、バルブ本体に取り付けられ
た水力駆動される作動機で動かされる別個の水力単位を
含まない。同じ機能を達成するのに嵩及び重量のより小
さい装置を使用することが望ましいことは明らかで、本
発明はこのようなより小型の回転バルブを提供するもの
である。

全ての流体の流れを同時に移送するための単一装置を使
用し、それによって同時に作動させねばならない多数の
別個のバルブに関連した問題を避けることが極めて望ま
しい。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、予め定められたサイクルに従って、種々の位
置の間で多数のいろいろな流体の流れを移送するのに有
用な単一な軸方向マルチポート回転バルブに関する。流
体の流れはバルブによって相互に結合された導管の中に
含まれる。導管は一つのサイクルステップ、又はバルブ
割送り位置において他の一つより多くの導管とは連通し
ない。

相互結合されるべき導管は、その各々が円筒形である三
つの部分、或いは要素から成る中空の固定体、又は固定
子アセンブリーに取りつけられる。

固定子アセンブリーの内部に設けられた回転体又は回転
子アセンブリーに流体流れチャンネルがある。回転子ア
センブリーはサイクルステップに従って種々の位置を取
り、各サイクルステップにおいて異なった態様でバルブ
に流れ入り、或いは流れ出る流体を分布する。回転子及
び固定子アセンブリーの間に、漏れの防止及び流れ通路
の限定のためのシール手段を含む環状空間がある。

流体の流れを、ある時間の間に一つの場所に、次に、ま
たある時間の間に他の一つの場所に、このようにして多
数の場所に送ることが必要な多くの例がある。単一の流
体の流れを予め定められたサイクルにおいて、或いはあ
る定期的に順に種々の目的地に送ると云う比較的単純な
問題は、マルチポート回転プラグバルブのごとき一つ或
いはそれ以上の装置で容易に達成される。単一の流体の
流れより多くの流れを同時に種々の目的地に送ることが
必要な場合は、上記のカーソンの特許において討議され
ているごとく、個々のバルブを多数用いるよりも単一装
置を使用することが極めて望ましい。

本発明の目的は、予め定められたサイクルに従って、多
数の導管の相互結合を同時に達成するための単一の機械
的バルブ装置を提供することである。また本発明の他の
目的は、従来の技術のバルブよりも物理的サイズにおい
てより小さく、保持要件のより少ないバルブを提供する
ことである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の広範な具体例は、（ａ）中空の内部を有し、中
央要素、第１末端要素及び第２末端要素から成り、該要
素の各々は円筒形の形状を有する固定子アセンブリーで
、該中央要素は第１及び第２内部横断表面を有し、各横
断表面は固定子アセンブリー及び回転子アセンブリーの
両方の縦軸である回転軸に垂直であり、該中央要素は横
断表面の一つから他の横断表面にの方に延長し回転軸に
平行な多数の内部ポートを有し、ポートの各横断表面に
よる断面は回転軸を中心とする円であり、該中央要素は
ポートから固定子中央要素の外表面に延長している多数
の開口部を有する固定子アセンブリー、（ｂ）空間要素
、第１末端要素及び第２末端要素から成り、該空間要素
は該末端要素間に固く結合されている回転子アセンブリ
ーで、該回転子アセンブリーは、該第１回転子末端要素
と該第１固定子末端要素との間に第１環状空間が形成さ
れ、該第２回転子末端要素と該第２固定子末端要素との
間に第２環状空間が形成され、該中央固定子要素の第１
横断表面と該回転子末端要素の末端表面との間に第１横
断表面空間が形成され、該第２横断中央固定子要素の該
表面と該第２回転子末端要素との間に第２横断空間が形
成されように該固定子アセンブリーの中空の内部に設置
され、該回転子末端要素表面の各々は該中央固定子要素
横断表面に平行で、該回転子アセンブリーは予め定めら
れたサイクルに従って種々のバルブ割送り位置に該回転
軸の周りを回転し、該回転子アセンブリーは多数の内部
チャンネルを有する回転子アセンブリー、、（ｃ１固定
子アセンブリーに設けられ、該導管と固定子アセンブリ
ー内部の該環状空間との間及び該導管と該中央固定子要
素開口部との間に流体の通路を与える導管をバルブに結
合するための多数のノズル、（ｄ）流体が該環状空間流
体通路手段を通って該回転子末端要素と該回転子チャン
ネルとの間を通るように、該回転子アセンブリーの該内
部チャンネルと連通ずる流体通路を限界するための該環
状空間における手段、ｆｅｌ該中央固定子要素ポートの
各々の一つの末端のみを通る流れを防止するためのポー
トシール手段、（ｆ）流体が、該ポートの少なくとも一
部分において、該該中央固定子要素開口部及び該横断空
間流体通路を通って該中央固定子要素ノズルと該回転子
チャンネルとの間を通り、それによって各種の対のノズ
ルが、予め定められたサイクルに従って各バルブ割送り
位置において連通ずるように、流体通路を完成するごと
き、該回転子アセンブリーの内部チャンネルと該ポート
シール手段が具えられていない該ポートの末端との間を
連通ずる流体通路を限界するための該横断空間における
手段から成るバルブである。

本発明の特定の具体例のユニークな特徴には、バルブを
通って流れる流体によって発生する圧から生ずる不平衡
な軸方向の力を無くし、或いは最小限にするための装置
がある。回転子アセンブリーは、流体の流れによって起
こされる軸方向の力が両方向に等しく起こされ、それに
よってその軸抑制間に浮遊する平衡した回転子アセンブ
リーを与える。この具体例においては、固定子中央要素
の各ポートが固定子中央要素の両方の該内部横断表面を
横断し、該ポートシール手段は発生した流体の圧から生
ずる力の少なくとも一部分を隣接する回転子末端要素に
転送し、そして各ポートの末端部分と関連した有効な軸
方向の圧力部分が特定ポートの二つの末端に対して同じ
であり、それによってポートにおける流体に左方回転子
末端要素に起こされた力が同じポートにおいて流体によ
って右方回転子末端要素に起こされた力に等しい。

次に、図面に依って本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明を記載するのに使用される代表的なプロ
セスシステムを描いたものである。このプロセスシステ
ムは前記のプロートンの米国特許２．９８５，５８９に
十分に記載されており、本発明、必要な流体流れ装置及
びサイクルを理解するためにのみ必要であり、さらに詳
細はこの特許から得られる。

第１図に関し、容器７１に１２個の床があり、一つの床
７２は第１図の切断部分にしめされている。床７２は円
錐部分の底に、スクリーンのごとき床支持手段７６によ
って保持されている。液体は多孔板であるディストリビ
ュータ７３によって床のトップに均一に分布される。床
を通って流れる液体は溜め７４に集められる。液体が溜
め７４から取り出されねばならない場合は、溜めと容器
７１の外の導管１０６の間を連通ずる内部導管７５を通
って流れ出る。導管１０６は液体を回転バルブ８０に運
ぶ。液体が取り出されない場合は、流れ通路はバルブ８
０内に阻止され、液体は溜めをオーバーフローし降下管
７７を通って他のディストリビュータ７３を流れ、次の
下の床の上に分布される。液体が追加される場合は、導
管１０６を通ってバルブから流れ、降下管の中にオーバ
ーフローし、床７２を通って流れる液体と同じ態様で次
の下の床の上に分布される。バッフル１６０は、床を出
る流体が溜め７４に集められることなしに降下管７７を
直接通って行くのを防止する。

導管１０６のごとき導管は各床と関連され、導管１０６
と同じ態様で作用する。その各々が容器とバルブ間を通
ずる１２個の導管は１０１〜１１２で表示しである。

四つの基本プロセスの流れがある。上記のフラッシュ流
れのごとき追加の流れがある。この例では、容器７１へ
の結合点及びその中の床が各サイクル段階で変わる四つ
の基本プロセス流れに限定される。第１図において、Ｆ
は原料油（導管１２０．１２１．１２２）を示し、Ｄは
脱着剤（導管１２７．１２８．１２９）を示し、Ｅは抽
出物（導管９０．９１，９２）を示し、Ｒはラフィネー
ト（導管９３．９４．９５）を示す。プロセスの流れを
含む導管の各々は二つの分岐を有し、一つの分岐導管は
バルブの各末端に結合している。

例えば、抽出物導管９５の分岐導管は導管９３及び９４
である。

１２個の床と四つのプロセス流れがあるので、液体は断
続的にのみ一定の床に流出入する。擬態移動床は四つの
域に分割され一つの域が各プロセスの流れに対応してい
るように認められる。例えば、名城が三つの床を含む場
合は、液体は全ての第３段階毎に導管１０６中を流れ、
他の二段階中は、床７２を出る全ての液体は降下管７７
を通って下の床に流れる。床を、容器７１のトップから
スタートＬｔて、Ｂ１−Ｂ１２と番号をつけると、床７
２はＢ６である。サイクル段階１において、原料油（Ｆ
）が床Ｂ６に流れるならば・、ラフィネート（Ｒ）は床
Ｂ９から流れ、脱着剤（Ｄ）はＢ１２に流れ、抽出物（
Ｅ）はＢ３から流れる。段階２の間は、ＦはＢ７に流れ
、ＲはＢＩＯから流れ、ＤはＢ１に、そしてＥはＢ４か
ら流れる。流れはサイクルの１２の段階の残りを通って
同じ態様で順次流れ、繰り返す。リターンライン１６１
は、床Ｂ１２を通った（又は導管１１２を通って入る）
液体を容器７１のトップに運び、床Ｂｌの上に分布する
。名城が等しい数の床を含むことは必ずしも必要ではな
い。詳細な例においては、各二つの域が２個の床を含み
各二つの域が４個の床を含む。このことは第８図から明
らかである。

第２図において、中空の固定子アセンブリーが中央要素
１１、末端要素１２及び末端要素１３から構成されてい
る。本発明のこの具体例においては、固定子アセンブリ
ーの末端要素は中央要素にボルト（図にはボルトは示さ
れていない）で取り付けられている。回転子アセンブリ
ーは固定子アセンブリーの中空の内部に置かれる。第２
図には回転子アセンブリーの一部分のみが示されている
回転子末端要素１７は固定子末端要素１２から突出して
おり、回転子末端要素１８は固定子末端要素１３から突
出している。回転子にはシャフト１９及び２１が取り付
けられ、回転子は支持アセンブリー２２及び２３に支え
られている。各固定子末端要素はフランジ１４を有し、
このフランジにシールリングフォロアー１５がボルト１
６で取り付けられている。シールリングフォロアーの作
用は以下に論する。

回転子アセンブリーを回転軸の周りに回転する手段は番
号２０によって示しである。回転軸はシャフト１９及び
２１の延長したセンターライン、或いは両アセンブリー
の縦軸である。この特別の例においては、回転子はイン
クレメント３０°で回転され、回転子の１２の個の静止
位置はバルブ割送り位置として定義され、単一サイクル
段階における回転子の位置を表す。シャフトを割送りす
るための、或いは通常全回転よりも少ないインクレメン
トでシャフトを回転させるためのこのような手段はよく
知られており、水力的、電気的、或いは電気機械的なあ
る。回転手段の一例はパース等の米国特許２，９４８．
１６６に見られる。

第１及び２図に関して、１２個の導管１０１〜１１２は
バルブ８０の固定子中央要素１１に取り付けられた１２
個のノズルに結合されている。ノズルの５個は第２図に
は見えない。第２図のノズルは１０１〜１０６及び１１
２と結合される導管を示して表示されている。例えば、
導管１０６はノズル２７に結合されている。各固定子末
端要素１２お１３には４個のノズルが取り付けられてい
る。四つのプロセス流れの各々は各末端要素に通じてい
る。例えば、４管１２０における原料油Ｆは導管１２０
から分岐した導管１２１及び１２２によって各末端要素
に供給される。

第４図においては、第２図の数字がそのまま使用されて
いる。回転子末端要素エフは固定子末端要素１２の内部
に置かれている。第２図のノズル２６及び３６は第４図
に示されている。２個の内部チャンネル３７及び３８は
回転子末端要素１７に示されている。一つのチャンネル
（３７）が第２図に示されている。回転子要素１７には
さらに２個のチャンネル（図には示されていない）があ
り、第１グループから成る全部で４個のチャンネルは、
第３図に示されている回転子末端要素中に延長している
。チャンネル３７はノズル２６と連通し、チャンネル３
８はノズル３６と連通している。固定子末端要素１２は
回転子末端要素１７の外径よりも大きい内径を有し、か
くしてこれらの要素間に環状空間を形成する。第４図に
示されるごと（、この環状空間は多数のシールリングを
含む。環状空間中に突出しているシールリングフォロア
ー１５の部分に末端シールリング３９が接触している。

末端シールリング３９に隣接して回転シールリング４０
があり、その次に、固定シールリング４３がある。今一
つの回転シールリング４０は他の側で固定シールリング
４３に隣接している。第５図は単一回転シールリング４
０を示す。

同じ態様において、回転子末端要素１８と固定子末端要
素１３（第２図）の間に環状空間が形成される。

固定子末端要素に置かれた全てのノズルは回転子末端要
素と固定子末端要素との間に存在する環状空間と連通ず
る。シールリングは、それによつて末端要素環状空間に
おける流体の通路が限定され、環状空間における流体の
混合が防止され、外部漏洩が防止されるところの手段で
ある。例えば、チャンネル３７及びノズル２６を流れる
流体は、シールリングによって、チャンネル３８及びノ
ズル３６における流体から分離される。回転シールリン
グ４０は回転子末端要素の周辺に延長し、環状通路４４
が固定子末端要素の内壁とリング４０の外側表面との間
に固定子及び回転子末端要素間の環状空間の部分に形成
されるように構成される。

第５図は完全な回転シールリングを示す。但し第５図に
描かれたシールリングの内部表面から〇−リング５２が
省かれている。シールリング４０における開口部４５　
（第５図）はチャンネル３７と合わされ、チャンネル３
７と環状通路４４との間を流体流れることができる。環
状通路４４は周辺があり、回転子アセンブリーの周り３
６０°延長しているので、この通路は常にノズル２６と
連通しており、それによって、ノズル２６とチャンネル
３７は常に連通している。同様に、左方の回転子末端要
素のその他の各チャンネルは常に左方の回転子末端要素
に取り付けられ特定のノズル（第２図のノズル３２．３
４及び３６）と連通している。シールリング４０におけ
る開口部４５は一つのノズルとは常に並んでいるが、第
４図に示されたごとく、チャンネルの末端とは必ずしも
並んでいない。Ｏ−リング５２は、第４図に示されるご
とく、リング４０の各サイドに置かれ、開口部４５及び
環状通路４４からの流体が回転子末端要素の外側表面と
リング４０の内側表面に沿って回転軸に平行の縦方向に
流れるのを防止する。

末端シールリング３９は回転せず、固定子要素の壁を通
って挿入され、リング３９のキャビティ４２中に突出し
ているセットスクリュウ８によって固定されている。回
転シールリング４０は回転子に取り付けられ、回転子と
共に回転する。取りつけは各回転シールリング４０のグ
ループ４１（第５図参照）によって達成される。各シー
ルリング４０に対してグループに合う回転子末端要素１
７上のトング（さね）（図に示されていない）がある。

トングとグループとが係合される時、シールリングは固
定される。固定シールリング４３は末端シールリング３
９と同じ方法でセットスクリュウによって回転が防止さ
れる。Ｏ−リング５２は、上記のごとく、回転子末端要
素と回転シー・ルリング４０との間の、同様に固定子末
端要素と固定シールリング４３、又は末端シールリング
３９との間の流体の漏れを防止する。漏れは固定子の壁
と回転シールリング４０との間で起きる。この漏れは潤
滑し、回転子末端要素の周り３６０゜延長し回転軸に垂
直の平面にあるシール界面５３に含まれる。界面５３に
おけるシール表面は、固定シール面が回転シール面に対
して王台する応用に使用される周知の物質である。例え
ば、普通の対のシール面物質は炭素とタングステンであ
る。

シールリング４０は全部タングステンで製作してもよ（
、そしてリング３９及び４３は全部炭素で製作してもよ
く、或いは炭素及びタングステンを他の基礎リング物質
に適用して界面５３においてシール表面を形成すること
ができる。

左方の回転子末端要素の装置は今や完全に理解すること
ができる。回転シールリング４０は固定子末端要素１２
の四つのノズルの各々に置かれる。

回転シールリングの間に固定シールリング４３が置かれ
る。各末端要素に三つの固定リングがある。

左方の末端要素によよて形成された環状空間の各末端に
末端シールリング３９がある。第２図に右方に示された
回転子末端要素は同じ態様で配置される。末端要素間の
環状空間の一末端のみが第４図に見ることができる。他
の末端は第３図に示されており、そこでは、環状空間５
４におけるシールリングのアセンブリー（リングは示さ
れていない）が回転子スリーブ５１に隣接する回転子末
端要素上に肩によって保持されていることが見られる。

その外端においては、リングのアセンブリーはシールフ
ォロアー１５（第４図）によって固定されている。また
、シールフォロアー１５によってシール力がシール表面
界面５３に適用される。

各ボルト１６にはスプリング２５が具えられている。間
座２４はスプリング２５がボルト１６によって圧縮され
ることができるようにし、従って、シールフォロアー１
５を固定子中央要素の方に圧し、それによってシール力
が与えられる。

第２図のバルブの左部分の配置は詳細に記載されたが、
バルブの右部分も同様である。鏡像形態における第４図
はバルブの右手部分を描いたものである。

第３図は回転子スペーサー要素８５及び回転子末端要素
１７及び１８と共に固定子中央要素１１及び固定子末端
要素１２及び１３を示している。

この例に示すごとく、末端要素１７は成分８１及び８２
から成り、末端要素１８は成分　８３及び８４から成る
。回転子スペーサー要素８５及び回転子末端要素１７は
４７のごときボルトによって−Ｉｆに固定されている。

回転子スリーブ５１は固定子要素１２及び回転子要素１
７の間に空間を与え、ベアリングとしての作用をする。

第３図に示された二つのポート１５０及び１５３のごと
きポートは固定子中央要素１１の内部の部分を通って延
長している。各ポートはバルブの縦軸に平行で固定子中
央要素の一つの横断表面から他の横断表面に延長してい
る。各ポートに関連して、開口部１５１及び１５２のご
とき流体の通路がある。各開口部は固定子中央要素の外
部に延長し、ポートとノズルとの間に流体の通路を与え
る。例えば、開口部１５２はポート１５３とノズル５０
の間を連通ずる。この具体例においては、全て第８図に
見ることのできる１２個のポートがある。

チャンネル３７及び３８の右手末端（左手末端は第４図
に示されている）は、回転子末端要素成分８２の末端面
の一部分と固定子中央要素１１の間に形成された横断表
面と連通している。流体は開口部１５１、ポート１５０
の一部分及び横断表面の一部分を通ってノズル２７と回
転子チャンネル３７の間を流れる。これらの流れの横断
表面における流体通路の限界及び混合の防止は、開放回
転子シール要素４８によって達成される。回転子シール
要素４８を通る流れ通路は数字６０で表示される。第７
図は単一回転子シール要素４８の断面を示す。閉鎖回転
子シール要素１５４は、ポート１５０及び１５３に見る
ことができるごとく、開放回転子シール要素４８を具え
ていない各ポートの末端にある。第３図から判るごとく
、閉鎖回転子シール要素は、流体が流れることができな
いように、平板末端閉鎖物が延長されて閉鎖要素におけ
る流体の通りを妨げていることの外は、開放回転子シー
ル要素と一致している。右回転子末端要素に置かれたチ
ャンネル１６６及び１６７における流体はポート１５０
及び１５３に入るのを防止される。

回転子シール要素は固定子チャンネルの各ポートの各末
端に置かれる。この具体例においては、１２個の開放回
転子シール要素４８及び１２個の閉鎖回転子シール要素
１５４がある。開放回転子シール要素４８の長い円筒形
部分から成る円筒形の導管がポート１５０の一部分の中
に置かれている。ポート１５０のこの部分は、肩が形成
されてスプリング１５５を保持するように、チャンネル
の他の部分よりも大きい直径を有する（第３図）。

各から成るシール要素はその外周辺の周りに０−リング
５９　（第７図）を具え、ポートの壁に沿っての漏れを
防止する。平板部分が円筒形部分に取り付けられ、回転
子シール要素シート５６によって被われている（第７図
）。スプリング１５５は、回転子末端要素成分８１の末
端表面に対して、漏れを防ぐため平滑で磨かれたシール
面を有する。

シール面５５は回転子シール要素シート５６の−・部分
で、軟質弾性材料で形成される。回転子シール要素シー
ト５６は保持器５７及び４個のスクリュウ５８によって
保持される。回転子アセンブリーの回転は、固定子中央
要素の内壁の周りの表面の運動の結果、表面５５に磨耗
を生ずる。スプリング１５５はシール力を与え維持する
が、回転子要素５６は周期的に取り替える必要がある。

チャンネル３７の拡大した部分における回転子シール要
素４８の運動は比較的に小さく、このような運動はＯ−
リング５９のシール能力には影響することはない。上記
のごとく、閉鎖回転子シール要素１５４は、平板部分が
流体の通路を被っていることの外は、同じである。

第１図に示される全ての導管はノズルによって固定子ア
センブリーに結合されている。本発明のこの具体例には
１２個のノズルがある。ノズルは固定子に取り付けられ
、固定子の内部と固定子に結合された導管との間に流体
の通路を与え、固定子アセンブリーの上の位置に依って
四つのセットに分割される。ノズル２６は固定子末端ア
センブリー、この場合は第２図の左方に示された末端要
素に置かれた第１セットにおけるノズルの代表である。

ノズル２８は第２図の右方に示された固定子末端アセン
ブリーに置かれた第２セットのノズルの代表である。第
３セットのノズルは左方固定子末端要素に隣接する中央
固定子要素に取り付けられ、ノズル２７を含む。ノズル
２９は右方固定子末端要素に隣接する中央固定子要素に
取り付けられた第４セットのノズルの代表である。第２
図には全てのノズルは示されていない。ノズル２７を含
む第３セットには６個のノズルがある。第３セットのノ
ズル２個は第２図には見えない。これらは固定子中央要
素の裏側ノズル位置にある。第３セットのノズルは、６
０°離れて、固定子中央要素の周りに空間をおいてあり
、その中心ラインは回転軸に垂直な単一平面上にあり、
左方回転子要素に隣接する。第４セヨトのノズルは第３
セットと同じ態様で配置され、第３セットのノズルから
３０°オフセットになっている。第３ゼツトのノズルは
３個だけ第２図に見ることができる。

第６図においては、第３及び４セットのノズルが示され
ている。第３図の矢印は第６図の断面を取ったものであ
る。矢印６２は回転子アセンブリーの回転の方向を示す
。バルブを容器７１　（第１図）に結合する１２個の導
管を表示する数字は流れ通路を容易に理解できるように
適当なノズルにおいて第６図に示されている。ポート及
び開口部の全てが示されている。例えば、導管１１２は
ノズル５０に結合し、開口部１５２によってポート１５
３と連通している。

左方回転子末端要素（３７，３８，１６２及び１６３）
の四つのチャンネルの部分が示されている。チャンネル
３７及び３８は第３図及び第４図に見えるが、チャンネ
ル１６２及び１６３は見ることはできない。第６図には
、第３図に見ることのできるチャンネル１６６及び１６
７のごとき右方回転子末端要素を示されており、右方末
端チャンネルは左方末端チャンネルの直ぐ後方に置かれ
ている。例えば、チャンネル１６６はチャンネル３７の
直ぐ後方に置かれている。このチャンネルは二つのグル
ープに分割されることができ、第１グループは左方回転
子末端要素に第２グループは右方回転子末端要素に置か
れる。ポートは、第１グループのチャンネルと連通し左
方のポート末端に開放回転子シール要素を有する第１グ
ループと第２グループのチャンネルと連通し右方のポー
ト末端に開放回転子シール要素を有する第１グループと
の、二つに分割される。開口部はポートのグループに対
応して第１及び第２のグループに分割できる。

第６図に示された１２個のポートの６個はＢの文字が表
示しである。これは閉鎖回転子シール要素がそのポート
の末端に置かれていることを示している。他の６個のポ
ート末端は開放回転子シール要素を具えている。上記の
ごとく、各ポートは一端にのみ開放され、流体の通路の
阻止が閉鎖回転子シール要素によって達成されている。

例えば、ポート１５８はそき左方末端に置かれた閉鎖回
転子シール要素（第６図に示されている）を、その右方
末端に開放回転子シール要素（図に示されていない）を
有する。その他の例としては、第３図及び第６図のポー
ト１５０及び１５３を参照されたい。

次に、各サイクル段階を通る完全な流体の流れ通路を記
載する。サイクル段階ｌにおいて、バルブに入る原料油
Ｆは導管１２１　（第１図及び第２図）を通ってノズル
２６（第２図及び第４図）にに流れる。そのノズルから
、回転子及び固定子末端要素間の開口部４５　（第４図
）を有するシールリング４０を含む環状空間を通って、
チャンネル３７に流れる。次に、Ｆは回転子末端要素チ
ャンネル３７を通り、流体通路６０を有する開放回転子
シール要素４８を経てポート１５０（第３．４及び６図
）に入る。このシール要素は回転子末端要素成分８１と
中央固定子要素１１　（第３図）との間の横断空間を通
って原料油を移送する。ポート１５０から、Ｆは開口部
１５１とノズル２７を経て導管１０６に流れる。ポート
１５０の他の末端は閉鎖回転子シール要素１５４（第３
図）によってシールされる。

サイクル段階１において、導管１２２からノズル６４を
経てバルブに入るＦは左方回転子末端要素に対して記載
したのと同じ態様ディストリビュータ右方回転子末端要
素のチャンネル１６６に流れ入る。第３図かられかるよ
うに、さらに流れることが閉鎖回転子シール要素によっ
て防がれる。

サイクル段階１において、ラフィネートＲはノズル６５
（第１図及び第６図）を経て導管１０８からバルブに入
り、開口部を通ってポート１５９（第６図）を流れ、次
に左方横断空間に置かれた開放回転子シール要素を通っ
てチャンネル１６２（第６図）に流れる。チャンネル１
６２からシールリングを経てノズル３４（第２図）に入
る。ノズル３４から、Ｒは導管９４に、さらに導管９５
に入る。同じ態様で、サイクル段階１におけるＤに対す
る流れの通路は導管１２７及び１２９、ノズル３６、チ
ャンネル３８、ポート１５３、開口部１５２、ノズル５
０及び導管１１２を含む。サイクル段階１において、Ｅ
は導管１０２、ノズル１７２、ボー１−１６８、チャン
ネル１６３、ノズル３２、導管９２及び導管９０を通っ
て流れる。

サイクル段階２においては、Ｆは導管１２２（第１図及
び第２図）、ノズル６４（第２図）、チャンネル１６６
（第３図）、ポート１５８（第６図）、ノズル６９（第
６歯）及び導管１０７（第１図及び第６図）を通って流
れる。また、Ｄはノズル７８、チャンネル１６７、ポー
ト１７３、ノズル２９及び導管１０１を通って流れる。

サイクル段階３を示す第６図においては、Ｆは段階１に
おけるごとく、ノズル２６を通ってバルブに入り、チャ
ンネル３７を通って流れるが、チャンネル３７からはポ
ート１５９に、さらにノズル６５を経て導管１０８に流
れる。またサイクル段階３においては、Ｒは導管１１０
からノズル１５７を経てバルブに流れ入り、ポート１７
０を通ってチャンネル１６２に流れる。

この具体例の回転子アセンブリーは、それを通って流れ
る流体からの不平衡な力を受けないように配置される。

各流れは、回転子アセンブリーが固定子アセンブリーの
中央において“フロート”し、ベアリングが不当に大き
い軸方向の力を受けることを要しないように、右方回転
子末端要素に及ぼすのと同じ力を左方回転子末端要素に
及ぼす。固定子中央要素ポートに隣接するチャンネルの
末端を除いて、回転子アセンブリーチャンネルにおける
流体圧力の結果として、不平衡な力の存在することがわ
かる。便宜上、ポート末端部分と言う用語は、現実のポ
ート末端ばかりではなく、ポートと同じ縦軸を有するチ
ャンネルの部分も包含するものと定義する。

第３図に関して、ポー１−１５０の右方末端が、閉鎖シ
ール要素１５４０代わりに固定子中央要素１１に固く取
り付けられたブラッグによって閉鎖される場合は、ポー
ト１５０及びチャンネル３７の末端における流体の圧が
回転子アセンブリーを左方に動かす傾向のある力を起こ
すことを見ることができる。流体圧力の結果として軸方
向に発生した力は、ポート末端部分で左方に、固定子中
央要素で右方に発生し、回転子アセンブリー不平衡な力
を起こす。

閉鎖回転子シール要素はその上に発生した力をポート１
５０に含まれた流体によって右方回転子末端要素の成分
８４に転送する。かくして、回転子アセンブリーを右方
に動かす傾向のあるポート１５０の流体の結果として、
力が発生し、左方への力に反作用し、平衡した状態を生
ずる。

各ポート末端部分と関連した有効な軸方向圧力は二つの
末端部分に対して同じでなければならない。このことは
、力は特定のポート及びその末端部分を通して同じであ
ることからそうである。有効な軸方向圧部分とは軸方向
に起こる圧を受ける部分のことである。第３図に関して
、ポート末端域の部分として定義されたチャンネル３７
の部分が直径が拡大されたならば、有効な軸方向圧部分
は拡大によって大きくなり、発展した大きな力を生ずる
。このことは単に周知のピストン効果の応用であり、力
は異なった部分のピストンの使用によって増幅される。

バルブを通って流れる各流れは各軸方向において回転子
アセンブリーに等しい力を及ぼす。ノズルは、望ましく
は、単一の列に配置される。

第１セットのノズルは第３セットのノズルと、第１グル
ープのチャンネル、末端要素間の左方環状空間における
通路、第１グループのポート及び開口部、及び左方回転
子末端要素に隣接する横断表面における通路によって連
通ずることがわかる。

第２セットのノズルは同様の態様で第４セットのノズル
と連通し、流れ通路は第２グループのチャンネルを含む
。

プロセスを流れる流体が液体であるここに挙げた例にお
いては、ある個所にポンプが必要である。

液体を移送するのに使用されるポンプ、コンプレッサー
のごとき装置について一々挙げる必要はない。このよう
な装置が必要であることは化学プロセスの当業者には当
然認められることである。。

上記のシールリング以外のシール手段も使用される。末
端要素環状間の環状空間は、通常のシャフトパツキンを
充填し、シールリングフォロアー１５に類似の手段によ
って圧縮される。環状通路４４に類似の流体流れ通路を
与えるため回転シールリングの代わりに固定ランタンリ
ングが使用される。上記のシールリングのその他の代替
物としてリップタイシールがある。これらは、単独で、
或いは流体通路の限界を助けるシャフトに沿って間隔を
おいたリングと協力して使用される。このようなリング
はフラットワッシャーの積み重ねと形態において同じで
ある。同様の態様において、回転子シール要素４８の使
用がある。例えば、弾性カバリング、又はライナーを有
する単一の大きな円いシール板及び回転子スペーサー要
素に適応する中央開口部が使用される。ライナーは、強
化、或いは未強化のテトラフルオロエチレン製で、流体
を流れさせるため適当な個所に開口部を有する。

より多い、或いはより少ない導管に適応するため、例に
示された数と異なった数のノズルを有するバルブを設計
することができる。上に論じたごとく、フラッシュ流体
を利用することが望ましく、ノズル及びチャンネルはこ
の目的に対して容易に提供することができる。液体で満
たされるバルブの内側に空間があることがわかる。この
液による汚染の問題がある場合は、これらの内部空間を
パージするために比較的高い圧の不活性の液を使用する
ことができる。回転バルブが別送りに関する時、回転子
アセンブリーが動いていることを意味する。バルブ割送
り位置は、固定したそして開口部が正確に合っている回
転子アセンブリーの位置の一つに関する。本発明の成分
は、金属、又はプラスチックのごとき適当な構造物質か
ら製作される。流れ通路のサイズは入手可能な多くの標
準方法を参考にして容易に達成される。

バルブ寸法を説明するに、１２個の床と直径１ｚインチ
（３８，１ｍｍ）のチャンネルを要する適当な流体流れ
速度の、上に論じたブロートンのプロセスにおける使用
に適当なバルブに対する回転子アセンブリーは、直径が
末端要素において５インチ（１２７ｍｍ＞　、中央要素
において１０インチ（２５４ｍｍ）で全長４２インチ（
１，０７ｍ）を有する。中圧において流体を取り扱う４
個の直径４インチ（１０２ｍｍ）のチャンネルを有する
回転子末端要素は直径１４インチ（３５５，６ｍｍ）を
有する。

上記の各側においては、ノズルは固定子アセンブリーに
取り付けられ、バルブによって相互結合されるべき導管
に結合のためフランジを有する長さの短い導管として示
された。しかしながら、ノズルと言う用語は、導管と環
状空間との間の連通の手段をしめして広く使用される。

例えば、導管を溶接によってバルブに結合することが望
ましいならば、用語ノズルは固定子アセンブリーの壁に
おける開口部を称し、固定子の壁は溶接導管を容認する
ように構成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各装置が米国特許２，９８５．５８９（ブロ
ートン）のプロセスの概要図である。多数の床及び床を
軸方向マルチポート回転バルブと結合する導管を含む容
器が示されており、バルブに結合されたプロセスを出入
りする流れのための導管が示されている。 第２図は、パイピングを具えたマルチポート軸方向回転
バルブを示し、第１図に関連して表示しである。便宜上
若干の詳細は省かれている。 第３図は、第２図のバルブの中央部分の垂直断面図で、
回転子及び固定子末端要素の部分が含まれている。回転
子はサイクル段階１の位置にある。 便宜上若干の詳細は省かれている。 第４図は、第２図のバルブの左方末端の部分断面図で、
固定子末端要素の一部分及び回転子末端要素の一部分を
含む。回転子はサイクル段階１の位置にある。便宜上若
干の詳細は省かれている。 第５図は、回転シールリングを示す。 第６図は、第２図のバルブの中央部分の、第３図に示さ
れたごとく取った断面である。回転子アセンブリーが第
１図のプロセスにおける二つの段階を表して、二つの異
なった位置に示されている。 第７図は、開放回転子シール要素の断面である。 第８図は、第７図の開放回転子シール要素の上から見た
図である。 特許出願人　　ニーオーピー　インコーポレイテッドＦ
／Ｃ，５ 昭和６１年　１月比日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第０２２２２１号 ２、発明の名称 平衡回転子を具えたマルチポートバルブ３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住所　アメリカ合衆国イリノイ州６００１６デスブレイ
ンズ　テン　ユーオーピープラザ（番地なし）名称　ニ
ーオーピー　インコーホレイテッド４、代理人 住所　■１０４東京都中央区銀座８丁目１５番１０号銀
座ダイヤハイツ４１０号 別紙 ｌ）明細書の下記の個所の「第６図」を「第６図及び第
９図」に訂正する。 第３５頁　　８行、　９行、１４行 第３６頁　　２行、１８行 第３７頁　　９行 第３８ｐ　　　１行、１５行、１７行、１９行第３９行
　１２行く２ケ所）、１３行、１６行２）第４６頁末行
〜第４７頁１行の「プロセスにおける二つの段階−ｍ−
位置に示されている。」をｒプロセスにおける一つの段
階を表している。ノに訂正する。 ４行の次に下記の文を加入する。 ｒ第９図は、第２図のバルブの中央部分の、第３図に示
されたごとく取った断面である。回転子アセンブリーが
第１図のプロセスにおける他の一つの段階を表している
。Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）中空の内部を有し、中央要素、第１末端要素
   及び第２末端要素から成り、該要素の各々は円筒形の形
   状を有する固定子アセンブリーで、該中央要素は第１及
   び第２内部横断表面を有し、各横断表面は固定子アセン
   ブリー及び回転子アセンブリーの両方の縦軸である回転
   軸に垂直であり、該中央要素は横断表面の一つから他の
   横断表面にの方に延長し回転軸に平行な多数の内部ポー
   トを有し、ポートの各横断表面による断面は回転軸を中
   心とする円であり、該中央要素はポートから固定子中央
   要素の外表面に延長している多数の開口部を有する固定
   子アセンブリー、 （ｂ）空間要素、第１末端要素及び第２末端要素から成
   り、該空間要素は該末端要素間に固く結合されている回
   転子アセンブリーで、該回転子アセンブリーは、該第１
   回転子末端要素と該第１固定子末端要素との間に第１環
   状空間が形成され、該第２回転子末端要素と該第２固定
   子末端要素との間に第２環状空間が形成され、該中央固
   定子要素の第１横断表面と該回転子末端要素の末端表面
   との間に第１横断表面空間が形成され、該第２横断中央
   固定子要素の該表面と該第２回転子末端要素との間に第
   ２横断空間が形成されように該固定子アセンブリーの中
   空の内部に設置され、該回転子末端要素表面の各々は該
   中央固定子要素横断表面に平行で、該回転子アセンブリ
   ーは予め定められたサイクルに従って種々のバルブ割送
   り位置に該回転軸の周りを回転し、該回転子アセンブリ
   ーは多数の内部チャンネルを有する回転子アセンブリー
   、 （ｃ）固定子アセンブリーに設けられ、該導管と固定子
   アセンブリー内部の該環状空間との間及び該導管と該中
   央固定子要素開口部との間に流体の通路を与える導管を
   バルブに結合するための多数のノズル、 （ｄ）流体が該環状空間流体通路手段を通って該回転子
   末端要素と該回転子チャンネルとの間を通るように、該
   回転子アセンブリーの該内部チャンネルと連通する流体
   通路を限界するための該環状空間における手段、 （ｅ）該中央固定子要素ポートの各々の一つの末端のみ
   を通る流れを防止するためのポートシール手段、 （ｆ）流体が、該ポートの少なくとも一部分において、
   該該中央固定子要素開口部及び該横断空間流体通路を通
   って該中央固定子要素ノズルと該回転子チャンネルとの
   間を通り、それによって各種の対のノズルが、予め定め
   られたサイクルに従って各バルブ割送り位置において連
   通するように、流体通路を完成すごとき、該回転子アセ
   ンブリーの内部チャンネルと該ポートシール手段が具え
   られていない該ポートの末端との間を連通する流体通路
   を限界するための該横断空間における手段、から成る、
   予め定められたサイクルに従って多数の導管の同時相互
   結合を達成するための平衡回転子を具えたマルチポート
   バルブ。 ２）該ノズルは、該第１固定子末端要素に取りつけられ
   た第１セット、該第２固定子末端要素に取りつけられた
   第２セット、該第１固定子末端要素に隣接する該中央固
   定子要素に取りつけられた第３セット、及び該第２固定
   子末端要素に隣接する該中央固定子要素に取りつけられ
   た第４セットの四つのセットに分割され、該チャンネル
   は、第１回転子末端要素に置かれたチャンネルを含む第
   １グループ及び第２回転子末端要素に置かれたチャンネ
   ルを含む第２グループの二つのグループに分割され、該
   ポートは、各バルブ割送り位置において第１グループの
   チャンネルと正確に合う第１グループのポートと各バル
   ブ割送り位置において第２グループのチャンネルと正確
   に合う第２グループのポートの二つのグループに分割さ
   れ、該開口部は、第１固定子末端要素に隣接する第１グ
   ループと第２固定子末端要素に隣接する第２グループの
   二つに分割され、それによって該第１セットのノズルは
   、該第１環状空間における通路、該第１グループのチャ
   ンネル、該第１横断空間における通路、該第１グループ
   のポート及び該第１グループの開口部によって該第３セ
   ットのノズルと連通し、そして該第２セットのノズルは
   、該第２環状空間における通路、該第１グループのチャ
   ンネル、該第２横断空間における通路、該第２グループ
   のポート及び該第２グループの開口部によって該第４セ
   ットのノズルと連通することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項の平衡回転子を具えたマルチポートバルブ。 ３）該環状空間における該手段は回転子末端要素に取り
   つけられその周りに延長している回転シールリングから
   成り、該リングは回転子及び固定子の末端要素間の該環
   状空間の巾にほぼ等しい高さを有し、かつチャンネルと
   ノズルとの間に流体の流れ道を与える開口部と環状通路
   とを含むに十分な長さを有し、該環状通路はリングの周
   囲３６０°延長し、かつ一つの側では固定子末端アセン
   ブリーの内部表面の一部分に、他の側ではリングに境を
   接しており、該リングは、該開口部及びチャンネルから
   の流体が回転子末端要素の外側表面と該リングの内部表
   面との界面沿って該回転軸に平行な縦軸の方向に流れな
   いようにするためのシール手段を有し、また該リングは
   該回転軸に直角な平面においてリングの周囲３６０°延
   長している二つの潤滑化した回転シール表面を有し、該
   表面の潤滑性はリングの外側表面と固定子末端要素の内
   部表面の部分との界面に沿って該環状通路から漏れる流
   体によって与えられることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項の平衡回転子を具えたマルチポートバルブ。 ４）該環状空間における該手段は固定子末端要素に取り
   つけられ回転子末端要素の周りに延長している固定シー
   ルリングから成り、該リングは回転子及び固定子の末端
   要素間の該環状空間の巾にほぼ等しい高さを有し、該リ
   ングは流体が該リングの外側表面と固定子末端要素の内
   部表面の部分との界面沿って該回転軸に平行な縦軸の方
   向に流れないようにするためのシール手段を有し、また
   該リングは該回転軸に直角な平面においてリングの周り
   ３６０°延長している少なくとも一つの潤滑化した固定
   シール表面を有し、該シール表面に対する潤滑性は環状
   通路から漏れる流体によって与えられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項の平衡回転子を具えたマルチポ
   ートバルブ。 ５）固定子中央要素の各ポートは固定子中央要素の両方
   の該内部横断表面を横断し、該ポートシール手段はその
   上に作用された流体圧力から生じた力の少なくとも一部
   分を隣接する回転子末端要素に転送し、各ポート末端部
   分に関連した有効な軸方向圧力部分は特定のポートの両
   端に対すると同じであり、それによって任意のポートに
   おて流体によって左方回転子末端要素に作用する力はそ
   の同じポートにおいて流体によって右方回転子末端要素
   によって作用される力と等しいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項の平衡回転子を具えたマルチポートバル
   ブ。 ６）該横断空間における該手段は、少なくとも一部分が
   円筒形ポートの拡大した直径の末端部分に同心的に置か
   れた長い円筒形導管から成る開放回転子シール要素から
   成り、該開放回転子シール要素は、該拡大したポート部
   分の表面と導管の外部表面との界面に沿って該導管の縦
   軸に平行な方向における流体の流れを防止するためのシ
   ール手段を有し、一つの末端において該導管に密封的に
   取り付けられ平板を有し、該平板は該導管の縦軸に垂直
   で、流体が導管を通って流れ得るように導管の末端に置
   かれた孔を有し、そして該平板を回転子末端要素の末端
   表面と密封的接触させるためのスプリング手段を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項の平衡回転子を
   具えたマルチポートバルブ。 ７）ポートシール手段は、少なくとも一部分が円筒形ポ
   ートの拡大した直径の末端部分に同心的に置かれた長い
   円筒形導管から成る閉鎖回転子シール要素から成り、該
   閉鎖回転子シール要素は、該拡大したポート部分の表面
   と導管の外部表面との界面に沿って該導管の縦軸に平行
   な方向における流体の流れを防止するためのシール手段
   を有し、一つの末端において該導管に密封的に取り付け
   られ平板を有し、該平板は該導管の縦軸に垂直で、導管
   を通って流れる流体を阻止するように導管の末端を被い
   、そして該平板を回転子末端要素の末端表面と密封的接
   触させるためのスプリング手段を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項の平衡回転子を具えたマルチポ
   ートバルブ。