CN107532729B - 固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料 - Google Patents

Abstract

提供一种固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料，前述固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料能够在不将填料以密接状态装配于球座和阀身之间的情况下，特别地提高末端外周部位的密封面压，在高压、高温时也切实地防止流体泄漏，在不需要高精度的加工、压缩量的调节的情况下，将填料呈既定的安装状态并且进行组装。被设置于阀身（2）内的球（3）被经由上下阀杆（4、5）旋转自如地设置，且借助以推压状态接触于球（3）的球座（6）来密封。具有填料（7）和推压机构（8），前述填料（7）被装配于外周台阶部（16）和阀身（2）之间，前述外周台阶部（16）被设置于球座（6）的后部，前述推压机构（8）将该填料（7）向球（3）方向推压，在前述填料（7）的末端外径侧具备与外周台阶部（16）的台阶部面（17）接触的接触面（20），在填料（7）的末端内径侧具备在与外周台阶部（16）的台阶部面（17）之间设置的空间（G），至少借助推压机构（8）的推压力提高填料（7）的末端外周部位的密封面压。

Description

固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料

技术领域

本发明特别涉及适合高压、高温的构造的固定型球阀、以及阀的密封构造和阀用填料。

背景技术

以往，作为在高压、高温的环境下被使用的阀，例如已知有固定型球阀。在该阀中，通常作为阀座的座被装配于阀身，该座借助经由保持件压盖被在与阀身之间装配的弹簧的弹性力，被弹向阀体方向，被推压于球阀体，被设置成能够借助上游侧的座封闭流体。

该情况下，为了提高座和阀身的密封性，在它们之间装配填料材料。作为高压、高温用途的填料材料，一般使用膨胀石墨制的，该膨胀石墨制填料材料不同于橡胶制填料，具有通过持续施加推压力来发挥密封性的所谓的非自封性的特性。因此，在使用膨胀石墨制填料材料的情况下，在座的外周侧设置台阶部状的填料插入部，形成为截面角形状的膨胀石墨制填料材料被压缩而以密接状态装配于该填料插入部，该填料材料被弹簧的弹性力和流体压推压，由此保持密封性。

作为这种球阀，例如，公开有专利文献1的球阀。在该球阀中，环状球座被保持于环状座保持件，在被设置于该座保持件和被弹簧弹起的压盖的间隙，截面角形状的膨胀石墨制填料材料被以密接状态装配。进而，在该文献的图5中，为了进一步提高填料材料的面压力，在座保持件的填料插入部形成有锥部。在阀的组装后，填料材料借助弹簧的弹性力、流体压经由保持件压盖被向填料插入部的插入方向推压，借助由锥部设置成楔状的填料插入部，被向密封方向、即外周部位推压。

另一方面，在专利文献2的球阀中，密封用填料材料被插接于阀身和环状座之间，在比环状座的填料材料靠里部侧形成楔状的锥部，在该锥部、阀身及填料材料之间，经由垫片插入有金属制密封环。填料材料以借助浸入的流体的压力、盘簧的弹性恢复力引起的作用力向内外径向扩径的方式弹性变形，将环状座和阀身之间密封。

专利文献1 : 日本特开2002-257246号公报。

专利文献2 : 日本特开2011-122603号公报。

如专利文献1、专利文献2那样，在座保持件和压盖的间隙以密接状态装配膨胀石墨制填料材料的情况下，在该填料材料的密封面压较弱的情况下，在施加基于高压流体的压力时，有不能将该压力密封而产生泄漏的可能性。为了避免该情况，需要调节填料材料的压缩量，该情况下，若压缩量过剩，则组装后呈弹簧伸展的状态，有初始负荷不足而封闭性下降的可能性。进而，由于该过剩的压缩，也有填料材料从间隙溢出或产生极度的变形、破裂而破损的情况。另一方面，若填料材料的压缩不足，则在该填料材料的装配部位不能产生适当的面压，不仅封闭性下降，组装后由于弹簧过度收缩，球阀体和座的紧贴负荷过度上升，有由于它们两侧的座的球阀体的拘束力过度变大而操作转矩上升而可能。

在高温流体流动的情况下，将填料材料以密接状态装配于间隙，由此在该填料材料由于高温流体而热膨胀时，容易向外部溢出而产生变形、破裂。

在组装填料材料的情况下，需要将该填料材料以填入座和压盖、阀身的间隙的方式使其压缩来装配，因此组装性变差，进而，在座保持件的填料插入部形成有锥部的情况下，也需要专用夹具，所以也导致组装性更加恶化。并且，在填料材料的压缩时，也需要进行用于相对于阀操作时的座的移动而维持填料材料的追随性的压缩量的调节。

填料材料在成形时产生尺寸的不均，所以在组装时也产生针对填料材料来精细地控制压缩负荷的必要，这也是妨碍组装性的要因。

在前者的专利文献1的球阀中，为了在将填料材料推入楔状的填料插入部的同时使其变形来插入，需要较大的插入力，特别地，也有在大口径阀的情况下难以装入，装入后不能发挥面压力的可能。并且，欲借助该插入力得到填料和壳的面压力的大半部分，由于弹簧、流体压的利用引起的密封面压的上升较少，所以难以充分地确保密封所必要的面压。

关于后者的专利文献2的球阀，在压力流体从填料材料和阀身的接触部漏出时，欲借助金属制密封环防止该压力流体漏向下游侧，但借助使密封环的外周面从间隙突出的构造，产生将该密封环的线径、环状座的锥部高精度地加工的必要，若在这些产生尺寸的不均的情况下，难以确保密封性。也有由于设置密封环、垫片而零件个数增加的问题。

发明内容

本发明是为了解决以往的问题而开发，其目的在于提供一种固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料，前述固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料能够在不将填料以密接状态装配于球座和阀身之间的情况下，特别地提高末端外周部位的密封面压，在高压、高温时也切实地防止流体泄漏，在不需要高精度的加工、压缩量的调节的情况下，将填料呈既定的安装状态并且进行组装。

为了实现上述目的，技术方案1的发明是一种固定型球阀，前述固定型球阀为，被设置于阀身内的球被经由上下阀杆旋转自如地设置，且借助以推压状态接触于前述球的球座来密封，其特征在于，具有填料和推压机构，前述填料被装配于外周台阶部和前述阀身之间的空间，前述外周台阶部被设置于前述球座的后部或装配有球座的座保持件的后部，前述推压机构将该填料向球方向推压，在前述填料的末端面的末端外径侧具备与前述外周台阶部的台阶部面接触的接触面，在前述填料末端面的前述接触面以外的末端内径侧具备非接触面，前述非接触面在与前述外周台阶部的台阶部面之间具有空间，至少借助前述推压机构的推压力，以使扭转作用作用于前述填料的状态，将前述填料的末端外周部位局部压接于前述阀身来提高密封面压。

技术方案2的发明是一种固定型球阀，前述填料的内周侧的摩擦阻力比外周侧的摩擦阻力小，在前述填料的推压时呈与外径侧相比内径侧前进的状态，以前述接触面为支点对前述填料产生扭转作用，作为作用点的前述末端外周部位的密封面压上升。

技术方案3的发明是一种固定型球阀，构成空间的非接触部是朝向填料的末端内径侧的锥面，该锥面借助推压机构的推压力和自紧力，逐渐地从外径侧抵接至前述球座的台阶部面。

技术方案4的发明是一种固定型球阀，构成空间的非接触部由被设置于球座的台阶部面的缺口槽形成。

技术方案5的发明是一种固定型球阀，填料的后端部形成为凹状的截面大致V字形状，通过推压机构的推压，填料后端部被以分别推开至球座侧、阀身侧的状态密封。

技术方案6的发明是一种固定型球阀，填料的后端部的截面大致V字形状的角度被较小地设置，后端部的厚度被设置成至末端侧大致均匀。

技术方案7的发明是一种固定型球阀，填料的内外周面为向该填料的装配方向倾斜的倾斜面，以填料的后端部的内外周侧向球座侧或阀身侧、或向球座侧和阀身侧两侧突出的状态，提高填料的后端部的内外周部位的密封面压。

技术方案8的发明是一种固定型球阀，推压机构具有弹簧和被该弹簧的弹性力推压的保持件压盖，在该保持件压盖的末端侧形成推压填料的环状突部。

技术方案9的发明是一种固定型球阀，填料是层叠膨胀石墨制片的成形填料。

技术方案10的发明是一种阀的密封构造，座以推压状态接触阀体，前述阀体被经由阀杆开闭自如地装配于阀身内，其特征在于，具有填料和推压机构，前述填料被装配于外周台阶部和前述阀身之间的空间，前述外周台阶部被设置于前述球座的后部或装配有座的座保持件的后部，前述推压机构将该填料向阀体方向推压，在前述填料的末端外径侧设置与前述外周台阶部的台阶部面接触的接触面，在前述接触面以外的前述填料末端面的末端内径侧具备非接触面，前述非接触面在与前述外周台阶部的台阶部面之间具有空间，至少借助前述推压机构的推压力，以使扭转作用作用于前述填料的状态，将前述填料的末端外周部位局部压接来提高密封面压。

技术方案11的发明是一种阀的密封构造，填料的内周侧的摩擦阻力比外周侧的摩擦阻力小，在填料的推压时呈与外径侧相比内径侧前进的状态，以接触面为支点对填料产生扭转作用，以作为作用点的末端外周部位的面压上升的状态密封。

技术方案12的发明是一种阀用填料，能够被装配于外周台阶部和阀身之间的空间来密封，前述外周台阶部被设置于座的后部或装配有座的座保持件的后部，前述座以推压状态接触阀体，前述阀体被经由阀杆开闭自如地装配于阀的阀身内，其特征在于，在该填料的末端外径侧设置接触前述外周台阶部的台阶部面的接触面，在填料末端面的接触面以外的末端内径侧设置与前述座或座保持件不接触的非接触部，至少借助推压机构的推压力，以使扭转作用作用于填料自身的状态，填料的末端外周部位为提高与前述阀身的密封面压的部位。

技术方案13的发明是一种阀用填料，非接触部是朝向末端内径侧的锥面。

技术方案14的发明是一种阀用填料，内外周面为向装配方向倾斜的倾斜面，为了提高后端部的内外周侧和座侧、阀身侧的密封面压，后端部的内外周侧的某一方或双方突出。

发明的效果

根据技术方案1的发明，具有装配于在外周台阶部和阀身之间的填料、将该填料向球方向推压的推压机构，在填料的末端外径侧具备与台阶部面接触的接触面，在填料的末端内径侧具备被设置于与台阶部面之间的空间，至少借助推压机构的推压力提高填料的末端外周部位的密封面压。在流体流动时，特别地，在高压流体的情况下，也在不使填料整体密接于球座和阀身之间的情况下，使扭转作用作用于填料，将末端外周部位局部地较强地压接来提高密封性，能够从低压至高压切实地防止流体泄漏。并且，通过该扭转作用，基于流体压的自紧力也能够有效地施加于填料末端外周部位，密封面压进一步高，不需要以必要的程度以上来压缩填料或调整压缩量，不需要高精度的加工，也能够以较小的插入力将填料装配成既定的状态来容易将整体组装。在高温流体流动的情况下，在借助该高温流体而填料发生热膨胀时，填料也向空间侧膨胀，由此向外部溢出，没有发生变形、破裂的可能，能够维持高密封性。

根据技术方案2的发明，能够与填料的外径侧相比使内径侧前进，以接触面为支点对填料产生扭转作用，使末端外周部位的面压上升来以较小的力插入填料，利用杠杆原理使推压方向的力增加，将末端外周部位的作用点附近集中地压接，由此确保密封所需的面压。

根据技术方案3的发明，借助锥面能够确保在填料末端内径侧构成空间的非接触部，由此在施加推压力时借助该力能够切实地提高填料末端外周部位的密封面压，并且，随着流体压的上升，增加从填料的末端外周侧逐渐地向球座的接触面积，能够确保与流体压的高度对应的密封面压，也在高压流体的情况能够防止泄漏。

根据技术方案4的发明，通过填料的成形时、成形后的加工，不需要在末端侧设置接触面、非接触部，能够容易地形成填料。在该情况下，也与在填料上形成接触面、非接触部时同样地，借助构成空间的非接触部提高填料的末端外周部位的密封面压，能够防止高压流体、高温流体的泄漏，不需要高精度的加工、压缩量的调节，能够容易地安装填料，同时将整体组装。

根据技术方案5的发明，在流体压为低压的情况下，也能够通过推压机构的推压，在填料的后端部将球座侧及阀身侧密封，借助在流体压为高压的情况下除了推压机构的推压还利用流体压的所谓的自紧力，能够将填料借助球座较强地推压来提高密封性。

根据技术方案6的发明，至填料的后端部的末端侧将压缩余量较大地确保，能够使推压该填料时的变形动作稳定化。因此，抑制连同填料的后端部附近的密封性能的不均，发挥稳定的封闭功能。

根据技术方案7的发明，在填料装配时，填料后端部被球座、阀身推压而发挥弹性密封力，由此能够提高该后端部与球座侧或阀身侧或球座侧或阀身侧双方侧的初始密封性，在低压流体流动的情况下，在填料后端部也将球座侧、阀身侧密封来防止泄漏。

根据技术方案8的发明，经由弹簧的弹性力将填料借助保持件压盖的环状突部推压，借助该推压力，分别提高末端外周部位的填料和球座、阀身的密封面压来切实地防止泄漏。进而，若将环状突部末端形成为凸状的截面大致V字形状，则将填料后端部设置成凹状截面大致V字形状时，能够将该填料后端部向球座侧、阀身侧推开来提高密封性。此时，将环状突部的截面大致V字形状的角度设置成比填料后端部的截面大致V字形状小，由此从填料后端部的末端侧逐渐地抵接于球座侧、阀身侧来进一步提高局部的密封面压。

根据技术方案9的发明，提高将填料设为层叠膨胀石墨制片的成形填料，也能够形成与密封面积的大小对应的大径的填料，在高温流体流动的情况下，也能够防止填料的变形、损伤来维持高密封性。

根据技术方案10的发明，能够应用于各种阀，特别地，在使用利用压力推压填料的压力密封构造的阀的情况下发挥优异的功能性。在填料的装配时，能够在使该填料扭转的同时装配来提高密封性。在流体在阀内流动时，特别地，在高压流体的情况下，也在不使填料整体密接于座和阀身之间的情况下，使扭转作用作用于填料来局部较强地压接于末端外周部位，提高密封性，能够从低压至高压切实地防止流体泄漏。并且，根据该扭转作用，基于流体压的自紧力也能够有效地施加于填料末端外周部位，使用密封面压进一步提高，不需要以必要程度以上地压缩填料或调整压缩量，不需要高精度的加工，也能够以较小的插入力将填料装配于既定的状态来将整体容易地组装。在高温流体流动的情况下，填料在空间侧热膨胀，由此向外部溢出，或者不产生变形、破裂的可能，能够维持高密封性。

根据技术方案11的发明，使填料的内径侧比外径侧前进，以接触面为支点，使填料发生扭转作用，使末端外周部位的面压上升能够以较小的力插入该填料。利用杠杆原理增加推压方向的力，集中地压接于填料末端外周部位的作用点附近来确保密封所必要的面压。

根据技术方案12的发明，在扭转的同时装配于阀，由此能够提高密封性，在流体流动时，特别地，在高压流体的情况下，不使整体与阀内密接，能够使扭转作用作用来提高末端外周部位的压接力，从而能够提高密封性。由此，在从低压至高压的流体在阀内流动的情况下，也能够切实地防止流体的泄漏，并且，能够通过该扭转作用也有效地提高基于流体压的自紧力，能够进一步提高密封面压，能够以较小的插入力进行装配。

根据技术方案13的发明，在向阀内的装配时能够经由锥面在末端内径侧构成空间，在施加推压力时切实地提高末端外周部位的密封面压，并且，随着流体压的上升，从末端外周侧增加逐渐地接触面积，确保与流体压的高度对应的密封面压，也在高压流体的情况下也能够防止泄漏。

根据技术方案14的发明，能够提高初始密封性，在低压流体流动的情况下也借助后端部的较高的密封性切实地防止泄漏。

附图说明

图1是表示本发明的固定型球阀的第1实施方式的纵剖视图。

图2(a)是图1的A部扩大剖视图。(b)是表示(a)的填料主体的扩大剖视图。

图3是表示本发明的固定型球阀的第2实施方式的要部扩大纵剖视图。

图4是表示本发明的固定型球阀的第3实施方式的要部扩大纵剖视图。

图5是表示本发明的固定型球阀的第4实施方式的要部扩大纵剖视图。

图6(a)是表示本发明的固定型球阀的第5实施方式的要部扩大纵剖视图。(b)是表示(a)的填料主体的扩大剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的固定型球阀以及阀的密封构造和阀用填料的实施方式进行说明。在图1中表示本发明的固定型球阀的第1实施方式，在图2(a)中表示图1的A部扩大剖视图。

图1、图2(a)的固定型球阀(以下称作阀主体1)具有阀身2、球3、上阀杆4、下阀杆5、球座6、填料主体7、推压机构8，特别地，适合用于使用高压・高温流体的情况。具体地，例如，适合最高使用压力：10~25MPa、使用温度：-40℃~535℃的使用范围，本实施方式的阀主体1设想为使用压力10MPa、使用温度400℃，公称压力600磅(10MPa)，尺寸12B。图中，阀主体1的右侧或左侧的某一侧都可以是一次侧，在本实施方式中，将右侧作为一次侧(上游侧)，将左侧作为二次侧(下游侧)。

阀身2具有环状阀身10和两侧的环状的帽11、11，这些以不锈钢、锻钢等为材料来设置，借助螺栓螺母12来一体化。在阀身2内，球3经由上阀杆4、下阀杆5被旋转自如地设置，球座6被配设于该球3的上下游侧，该球座6推压接触于球3来密封。

另外，阀身2不限于本实施方式那样的三件式（スリーピース）构造，还包括阀身和帽的两件式（ツーピース）构造、下入口式（ボトムエントリー）构造、上入口式（トップエントリー）构造等组合。

球3由不锈钢材料形成，设置能够与被形成于阀主体1内的流路13连通的贯通孔3b。在球3和阀身2之间形成腔14。

在图2(a)中，球座6由不锈钢材料形成为大致筒状，在朝向球3的抵接侧设置环状的密封面15，该密封面15以能够与球3的球面3a外周面接触或线接触的方式形成为截面弧形或锥形。在球座6的后部设置外周台阶部16，在该外周台阶部16的填料主体7装配侧形成有台阶部面17。在外周台阶部16和阀身2之间装备填料主体7，在该填料主体7的后部侧设置推压机构8，借助该推压机构8，填料主体7被向球方向推压。

图2(b)所示的填料主体7由将膨胀石墨制片与球座6同芯状地层叠的成形填料设置，在该填料主体7的末端外径侧，设置与球座6的外周台阶部16的台阶部面17接触的接触面20，且在图2(a)，在填料主体7的接触面20以外的末端内径侧，设置非接触部21，借助该非接触部21与台阶部面17之间设置空间G。接触面20的径向的宽度W在填料主体7成形时被设定成填料主体7整体的厚度的25%至35%左右。

图2(b)的填料主体7的非接触部21由朝向该填料主体7的末端内径侧的锥面构成，该锥面21被设置成，借助基于推压机构8的推压力、流体压的自紧力，逐渐地从外径侧抵接于球座6的台阶部面17的锥形状。距锥面21的垂直方向的角度θ希望是在高压时也维持填料主体7整体的形状的大小，例如，优选地将该角度θ设为5°左右。

通过这样地形成锥面21，填料主体7具有与推压方向的外周侧长度L相比较短地形成的内周侧长度M，且该内周侧长度M的摩擦阻力比外周侧长度L的摩擦阻力小。

在图2(a)中，填料主体7被装配于球座6的外周台阶部16，在该装配后，借助非接触部21，避免与球座的接触，在该非接触部21和球座6之间形成空间G。填料主体7被推压机构8向球座6侧推压，至少借助该推压机构8的推压力，填料主体7的末端外周部位22朝向阀身2侧的密封面压被提高。该情况下被设置成，随着填料主体7的推压力的增加，非接触部21能够逐渐地抵接于球座6。

将填料主体7设置成这样的形状，由此，在该填料主体7被向球座6侧推压时，该填料主体7的后端部23发挥力点E的作用，填料主体7的末端外周部位22的朝向球座6的抵接侧发挥支点F的作用，填料主体7的末端外周部位22与阀身2的抵接位置发挥作用点H的作用。

若从推压机构8对力点E施加推压力，则如前所述，内周侧的摩擦阻力比外周侧的摩擦阻力小，由此在该推压时呈内径侧比填料主体7的外径侧前进的状态，如图2(b)的箭头所示，将接触面20作为支点F对填料产生扭转作用，填料主体7的末端内径侧被形空间G推出的力，被以转换成填料主体7的末端外周部位22被向外径方向推出的力的方式传递。由此，朝向作为作用点H的末端外周部位22的球座6的面压上升，将他们密封。

在图2(a)中，填料后端部23被形成为分别向内径侧・外径侧倾斜的凹状的截面大致V字形状，以该后端部23通过推压机构8的推压被分别向球座6侧、阀身3侧推开的状态，能够在它们的内外周侧压接密封地设置。后端部23的距水平方向的角度α被设置成以例如45°左右开口的形状。凹状的截面大致V字形状若为，借助后述的保持件压盖25的环状突部26，后端部23的内径侧・外径侧被分别向球座6侧、阀身3侧推开的形状，则也可以是具有梯形、U字形的凹部的形状。

推压机构8具有弹簧24和被该弹簧24的弹性力推压的保持件压盖25。

保持件压盖25被形成为环状，在其末端侧形成环状突部26。保持件压盖25在帽11内的流体作用的位置被弹簧24弹向球座6侧的同时被装配，被设置成能够借助环状突部26将填料主体7推压。环状突部26的末端被形成为截面大致凸状的V字形，距水平方向的角度β被设置成以例如40°左右开口的形状。由此，在借助环状突部26推压填料后端部23时，在后端部23，环状突部26能够从末端内径侧和外径侧接触而逐渐地推开。后端部23在内径侧、外径侧紧贴于保持件压盖25的环状突部26。

弹簧24由螺旋弹簧构成，设置成能够发挥流体压力1~1.2MPa左右的负荷的弹性，被装配于在帽11上形成的多个有底孔27和保持件压盖25之间。弹簧24希望被装配于被以等间隔设置的有底孔27，该情况下，能够将保持件压盖25以均等压力推压至填料主体7。

另外，在上述实施方式中，将固定型球阀作为对象进行说明，但也能够应用于例如，门阀、截止阀、止回阀等各种阀，该情况下，特别地在用于利用压力来推压填料的压力密封构造的阀时发挥优异功能性。

即，若是使座以推压状态接触经由阀杆被开闭自如地装配于阀身内的阀体的阀的密封构造，则能够应用于各种阀。具体地，能够设置成如下阀的密封构造：具有被在设置于座的后部的外周台阶部和阀身之间装配的填料、将该填料在阀体方向上推压的推压机构，在填料的末端外径侧具备接触于台阶部面的接触面，在填料的末端内径侧具备被设置于与台阶部面间的空间。此时，呈至少以借助推压机构的推压力提高填料的末端外周部位的密封面压的状态被密封的状态。

此外，固定型球阀也可以是将球用固定板材支承的构造，进而也能够应用于，在不使用推压机构而使用借助基于流体压的自紧力来密封的保持件填料构造的浮动型球阀。

进而，与前述实施方式相同地，填料具有比推压方向的外周侧的长度短地形成的内周侧的长度，该内周侧的摩擦阻力可以比外周侧的摩擦阻力小。该情况下，在填料的推压时，呈内径侧比外径侧前进的状态，将接触面作为支点，在填料上产生扭转作用，能够以作为作用点的末端外周部位的面压上升的状态密封。作为除此以外的减小内周侧的摩擦阻力的手段，也可以改变表面粗糙度等，在内周侧使用低摩擦的材质。

此外，关于填料也同样地，相对于具有经由阀杆开闭自如地装配于阀身内的阀体的构造的各种阀，能够作为被用于该阀的填料来使用。该情况下，填料将以推压状态接触的座和阀身之间密封，朝向球座的接触面被设置于末端外径侧，该接触面以外的末端内径侧为与球座不接触的非接触部，并且末端外周部位是密封面压提高的部位。

此外，前述填料主体7在末端侧具有前述接触面20、非接触部21，若至少能够借助推压机构8的推压力提高填料主体7的末端外周部位22的密封面压，则也能够改变锥面21的角度θ，或在内外周面设置既定的角度，在后端部23设置将扩径用的槽缺口形成等的各种形状。填料主体7可以是不锈钢等弹簧材料、或铜合金等较软的材料，或也可以是部分地使用塑性材料来形成，进而，在任何情况下，都可以构成为将分成多个的零件组合。该情况下，在确保整体的弹性的同时，在流路方向或径向的某个方向上都能将零件拆分。

此外，将球座形成为小型环状，将该球座装配于形成为筒状的金属制座保持件，也能够将该座保持件装配于球3和填料主体7之间。该情况下，能够借助填料主体7将座保持件和阀身2之间与前述情况相同地密封，也能够将球座用PTFE(聚四氟乙烯)等树脂材料来设置。

此外，弹簧24也可以除了螺旋弹簧以外，例如，能够使用盘簧、板弹簧。

接着，对本发明的固定型球阀的上述实施方式的动作以及作用进行说明。

在图1、图2中，在组装阀主体1的情况下，以从阀身2的内侧插入上阀杆4的状态，将球3装入阀身2内，将上阀杆4的下端嵌入该球3的上部。在该状态下，将下阀杆5从阀身2的外侧下方插入，将其上端嵌入球3的下部，紧固螺栓部件28来将下阀杆5固定于阀身2，由此将球3借助上下阀杆4、5能够转动地装配。

接着，在阀身2的上下游侧安装帽11、11。该情况下，首先将弹簧24装配于帽11的有底孔27，从其上覆盖保持件压盖25，使后端部23的截面大致V字形状配合该保持件压盖25的环状突部26，同时将填料主体7装配于帽11的内周侧。

接着，相对于前述填料主体7、保持件压盖25、安装有弹簧24的帽11，将填料主体7对准台阶部面17，同时将球座6嵌入帽11。由此，能够将球座6、填料主体7、保持件压盖25、弹簧24预安装于帽11，以该状态将帽11在阀身2的上下游侧借助螺栓螺母12固接，由此能够将球座6的末端侧组装于被在阀身2内的既定位置上配置的阀主体1。

在低压流体流向图1的组装后的阀主体1时，在一次侧，呈推压机构8的保持件压盖25被弹簧24的弹性力推压，填料主体7被保持件压盖25推压而被推压至球座6的状态。此时，如图2(a)、图2(b)所示，填料主体7的截面大致V字形状的后端部23在保持件压盖25的凸状的截面大致V字形状的环状突部26，被向由双点划线所示的内外径的方向局部地推开，将球座6、帽11分别密封。

此时，保持件压盖25的环状突部26的角度β比后端部23的角度α小，由此使朝向填料主体7的初始的接触面积变小而产生局部面压，使保持件压盖25和填料主体7配合，能够提高后端部23的封闭性能。通过将后端部23设置成截面大致V字形状，能够借助一张填料主体7将球座6和帽11之间封闭。

在填料主体7的末端侧，由于作为非接触部的锥面21的形成，朝向球座6的接触面20的接触面积变小，由此由于弹簧24的弹性力，局部面压作用于该接触面20，密封面压提高。这样，在低压流体流向阀主体1内的情况下，分别能够借助推压机构8的推压力提高填料主体7末端侧的接触面20和球座6的密封性、及前述后端部23和球座6、阀身2内的帽11内周面的密封性来确保封闭性。

该情况下，阀主体1能够根据组装后的阀主体1的尺寸将接触面20确保为恒定的面积。由此，将由于推压机构8的推压力而发挥的密封面压确保为恒定，在流体压较小的情况下，也能够确保基于接触面20的密封性来阻止过剩的负荷。

在高压流体流至阀主体1内时，对后端部23的力点E施加将填料主体7向空间G推出的方向的力。此时，填料主体7的内径侧呈借助空间G能够在推出方向上移动的状态，将内周侧长度M形成为比外周侧长度L短，使该内周侧的摩擦阻力比外周侧的摩擦阻力小，在填料主体7的推压时呈内径侧比外径侧前进的状态，由此与填料主体7被末端外周附近的支点F支承相互作用，填料主体7的内径侧主要向推出方向前进。通过该前进，对于填料主体7以支点F为中心产生如图的箭头所示那样的扭转作用，利用所谓的“杠杆原理”增加填料主体7的推压方向的力，使作用点H或作为作用面的填料末端外周部位22集中地(局部地) 压接于帽11内周来使面压上升，由此能够提高与帽11的密封性。

基于该“杠杆原理”的填料主体7的扭转作用在阀主体1的组装时也发挥功能，将末端外周部位22作为中心来使填料主体7的面压上升，由此确保密封性。

流体压为高压，由此，锥面21从外径侧开始接触球座6，该锥面21的密封宽度增加，接触面20变大。这样与流体压的增加对应，接触面20也增加，由此密封性提高，切实地防止泄漏。通过锥面21的接触部分的增加，避免过剩的局部面压，也能够防止填料主体7的破损。

并且，流体流向阀主体1内时，由于被填料主体7和保持件压盖25包围的腔14的区域的压力P2和流路13内的流体压力P1产生差压。由于该差压，在填料主体7上产生与流体压力P1和腔压力P2对应的自紧力，借助该自紧力，锥面21被以逐渐地抵接于球的方式推压。自紧力随着流体压的上升而变大，由于该自紧力的大小，以接触面20被压溃的方式配合，同时接触面积增加，由此密封性稳定。

该情况下，在图2中，若将填料外径设为φA，填料内径设为φB，填料主体7的球面3a的密封外径设为φC，则对填料主体7施加流体压的面积S能够通过面积S＝π/4×(填料外径φA-填料内径φB)²来表示，由于流体压而作用于填料主体7的自紧力F由自紧力F＝压力P1×面积S表示。面积S不与压力的大小对应地变化，所以在低压下也能够切实地产生自紧力，能够在直至高压时都能够得到良好的密封性能。

另外，在阀主体1为全闭的状态下，在腔14内的压力P2超过流路13内的压力P1的情况下，借助压力P2，填料主体7向与球3相反的一侧后退，由此压力P2浸入球座6的台阶部面17和填料主体7末端的空间。并且，在球座6上，对由填料内径φB和密封内径φC形成的面积U(面积U＝π/4×(填料内径φB-密封内径φC)²施加腔14内的压力P2，产生使球座6向与球3相反的一侧后退的力F2(力F2＝压力P2×面积U)。若该力F2超过将球座6向球3侧推压的弹簧24的弹性力和基于流体压的自紧力F的和，则球座6向与球3相反的一侧后退，发挥压力P2向流路13逃逸的所谓的压力释放功能。

另一方面，在高温流体流向阀主体1，由于该高压流体，填料7发生热膨胀的情况下，该膨胀部分向空间G侧变形，由此有向阀主体1的外部溢出或由于勉强的压缩而在填料主体7上产生变形、破裂的可能。因此，与高压流体的情况相同地，能够借助推压机构8的推压力、自紧力确保密封性。

如上所述，在填料主体7的末端外径侧设置接触面20，并且在接触面20以外的末端内径侧设置非接触部21，至少以推压机构8的推压力提高填料主体7的末端外周部位22的密封面压，由此在低压时施加推压机构8的推压力，在高压时除了该推压机构8的推压力，自紧力还作用，由此能够从低压至高压以稳定的状态封闭，并且，产生与流体压力对应的负荷来防止异常的转矩上升，也能够维持稳定的操作性。

在填料主体7的装入时，不需要将该填料主体7压缩至球座6和保持件压盖25、阀身2之间的同时填入，所以不需要对填料主体7施加初始压缩，组装性优异。并且，在不需要专用夹具的情况下，能够使产生差压的面积S变大，由此能够提高基于自紧力的密封性。相对于阀工作时的球座6的移动，填料主体7的追随性变好，封闭性能、耐久性也优异。

将填料主体7由一张材料形成，将该后端部23设置成截面大致V字形状，由此能够在装配该填料主体7的球座6和保持件压盖25的空间上有富余，即使在被限制的狭窄的空间，也能够将填料主体7的流路方向的密封长度较大地确保，能够提高密封性。将填料主体7紧凑地配置于阀主体1内，对于小口径、低级别的面间的小阀也能够对应。

在图3中，表示本发明的固定型球阀的第2实施方式。另外，在该实施方式以后，将与前述实施方式相同的部分用相同的附图标记表示，省略其说明。

在该实施方式的阀主体40中，填料41的内周面42、外周面43形成为向该填料41的装配方向倾斜的倾斜面，以填料后端部44的内外周侧向球座6侧或阀身2侧、或向双方侧突出的状态，提高该后端部44的内外周部位的密封面压。

由此，在填料41插入时，后端部44弯曲来确保组装容易性，并且使用考虑了加工公差、高温下的膨胀的间隙容易变大的大口径的阀(例如，尺寸10B左右的阀)，由此能够补充初始密封性，即补充以推压机构8的推压力为中心的密封面压发生时的密封性能的不足，借助该弹性力能够提高填料41内外周侧的密封性。

在图4中，进一步表示本发明的固定型球阀的第3实施方式。在该实施方式的阀主体50中，既定深度的缺口槽54被形成于球座51的外周台阶部52的台阶部面53，将该缺口槽54设置成非接触部56。

由此，在不将填料主体7设置于锥面的情况下，能够设置该填料主体7末端外径侧向球座51的接触面55，在末端内径侧和台阶部面53之间设置空间G，能够发挥与前述实施方式相同的效果。

在图5中，表示本发明的固定型球阀的第4实施方式。在该实施方式的阀主体60中，锥面61被设置于球座51的台阶部面53，将该锥面61设为非接触部。该情况下，与图4的阀主体50相同地，不在填料主体7的末端设置锥面，设置该填料主体7末端外径侧朝向球座51的接触面55，在填料主体7末端内径侧和锥面61之间设置空间G，借助该空间G，发挥与前述实施方式相同的功能。若锥面61在填料主体7末端呈非接触状态，则能够将该锥面61设置成任意的角度。

在图6中，表示本发明的固定型球阀的第5实施方式。在该实施方式的阀主体70中，仅填料主体71的外周面43是倾斜面，内周面42与外周台阶部16平行，由直的平面形成。接触面20的径向的宽度W为成形时的填料主体71的厚度的50%以下，距垂直方向的锥面21的角度θ分别被设置成30°~40°左右。此外，在保持件压盖25，环状突部26的末端的角度β被设成例如以27.5°左右开口的形状。

在阀主体70的组装时，若将弹簧24、保持件压盖25装入帽11，从其上装配填料主体71，则其外周面43沿帽11内周整体扭转地变形，该变形量向填料主体71的内周面43作为倾斜面伸出。此时，根据上述填料主体71的形状，能够将在帽11内周侧产生的倾斜角度通过预先在外周面43侧设置的角度抑制成较小。

因此，在将球座6从后端侧装入填料主体71的内周时，通过抑制填料后端部72的内周侧的密封面压的上升，插入变得容易，并且，能够以确保该后端部72的内外周的面压力的状态一体地装入。

根据该结构，在阀主体70为大口径阀的情况下，填料主体71、球座6的装入也简单，在由于大口径而填料主体71的加工公差变大的情况下，也经由装配时的填料主体71的变形，确保外周侧、内周侧的密封面压并且能够使其一体化。因此，例如，即使在将填料主体71通过膨胀石墨的压力成形来设置的情况下，也能够确保容易呈粗的状态的外周侧的密封性。并且，仅将外周面43作为倾斜面，由此填料主体71的成形也容易。

进而，后端部72的截面大致V字形状的角度α被设置成比图2(a)的角度α＝45°小的角度α＝30°。由此，与图2(a)的情况比较，至少在内周侧，后端部72的厚度t被大致均匀地设置至末端侧，能够减少连同填料主体71的后端部72的尺寸的不均。因此，在维持后端部72的柔软性来确保装入容易性的同时，将该后端部72整体的厚度厚壁化至末端侧，使基于保持件压盖25的压缩余量变大，吸收加工公差、成形公差，能够使后端部72的变形动作稳定化。

在装入后，后端部72的截面大致V字形状的角度α进一步缩小，所以向帽11内周面、外周台阶部16的推压力分别变强，密封性提高。

图的支点F被设定为填料主体71的截面的径向的大致中心位置。由此，填料主体71的接触面20的径向的宽度W被设定为填料主体71的厚度的50%左右。因此，接触面20的面积变大，在该接触面20抵接于台阶部面17时，连带填料主体71的接触面积的误差变小，在大口径的阀主体70的情况下，也在对填料主体71施加推压力而在图6(b)的箭头方向上产生扭转作用时，整体的变形动作稳定化。

该情况下，若力点E比支点F靠内径侧，则将支点F设定于任意的位置，也能够借助该支点F的位置，将锥面21设定成所希望的角度θ。由此，例如，使支点F在外径侧并且将角度θ较大地设定，由此使填料主体71的外周侧长度L和内周侧长度M的差更大，扩大施加来自推压机构8的推压力时的内外周侧的摩擦阻力的差，也能够提高基于扭转作用的向填料末端外周部位22的外径方向的推压力来使密封性进一步提高。

此时，即使扩大空间G而使得高压流体流过而朝向填料主体71的推压力过大，也通过残留非接触部21来切实地维持将支点F作为中心的扭转作用，能够残留基于差压的扭转力，在作为作用点H的末端外周部位22上产生较强的密封面压。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于前述实施方式所记载的内容，能够在不脱离本发明的权利要求书所记载的发明的精神的范围内进行各种改变。

附图标记说明

1　 阀主体

2　 阀身

3　 球

4　 上阀杆

5　 下阀杆

6　 球座

7　 填料主体

8　 推压机构

16　 外周台阶部

17　 台阶部面

20　 接触面

21　 锥面(非接触部)

22　 末端外周部位(作用点)

23　 填料后端部

24　 弹簧

25　 保持件压盖

26　 环状突部

42、43　倾斜面

54　 缺口槽(非接触部)

F　 支点

G　 空间。

Claims (13)

1.一种固定型球阀，前述固定型球阀为，被设置于阀身内的球被经由上下阀杆旋转自如地设置，且借助以推压状态接触于前述球的球座来密封，其特征在于，

具有填料和推压机构，前述填料被装配于外周台阶部和前述阀身之间的空间，前述外周台阶部被设置于前述球座的后部或装配有球座的座保持件的后部，前述推压机构将该填料向球方向推压，在前述填料的末端面的末端外径侧具备与前述外周台阶部的台阶部面接触的接触面，在前述填料的末端面的前述接触面以外的末端内径侧具备非接触面，前述非接触面在与前述外周台阶部的台阶部面之间具有空间，至少借助前述推压机构的推压力，以使扭转作用作用于前述填料的状态，将前述填料的末端外周部位局部压接于前述阀身来提高密封面压。

2.如权利要求1所述的固定型球阀，其特征在于，

前述填料的内周侧的摩擦阻力比外周侧的摩擦阻力小，在前述填料的推压时呈与外径侧相比内径侧前进的状态，以前述接触面为支点对前述填料产生扭转作用，作为作用点的前述末端外周部位的密封面压上升。

3.如权利要求1所述的固定型球阀，其特征在于，

构成前述空间的非接触部是朝向前述填料的末端内径侧的锥面，该锥面借助前述推压机构的推压力和自紧力，逐渐地从外径侧抵接至前述球座的台阶部面。

4.如权利要求1所述的固定型球阀，其特征在于，

构成前述空间的非接触部由被设置于前述球座的台阶部面的缺口槽形成。

5.如权利要求1至4中任一项所述的固定型球阀，其特征在于，

前述填料的后端部形成为凹状的截面大致V字形状，通过前述推压机构的推压，前述填料的后端部被以分别推开至前述球座侧、前述阀身侧的状态密封。

6.如权利要求5所述的固定型球阀，其特征在于，

前述填料的内外周面为向该填料的装配方向倾斜的倾斜面，以前述填料的后端部的内外周侧向前述球座侧或阀身侧、或向前述球座侧和阀身侧两侧突出的状态，提高前述填料的后端部的内外周部位的密封面压。

7.如权利要求1或2所述的固定型球阀，其特征在于，

前述推压机构具有弹簧和被该弹簧的弹性力推压的保持件压盖，在该保持件压盖的末端侧形成推压前述填料的环状突部。

8.如权利要求1或2所述的固定型球阀，其特征在于，

前述填料是层叠膨胀石墨制片的成形填料。

9.一种阀的密封构造，座以推压状态接触阀体，前述阀体被经由阀杆开闭自如地装配于阀身内，其特征在于，

具有填料和推压机构，前述填料被装配于外周台阶部和前述阀身之间的空间，前述外周台阶部被设置于前述座的后部或装配有座的座保持件的后部，前述推压机构将该填料向阀体方向推压，在前述填料的末端外径侧设置与前述外周台阶部的台阶部面接触的接触面，在前述接触面以外的前述填料的末端面的末端内径侧具备非接触面，前述非接触面在与前述外周台阶部的台阶部面之间具有空间，至少借助前述推压机构的推压力，以使扭转作用作用于前述填料的状态，将前述填料的末端外周部位局部压接来提高密封面压。

10.如权利要求9所述的阀的密封构造，其特征在于，

前述填料的内周侧的摩擦阻力比外周侧的摩擦阻力小，在前述填料的推压时呈与外径侧相比内径侧前进的状态，以前述接触面为支点对前述填料产生扭转作用，以作为作用点的前述末端外周部位的面压上升的状态密封。

11.一种阀用填料，能够被装配于外周台阶部和阀身之间的空间来密封，前述外周台阶部被设置于座的后部或装配有座的座保持件的后部，前述座以推压状态接触阀体，前述阀体被经由阀杆开闭自如地装配于阀的阀身内，其特征在于，

在该填料的末端外径侧设置接触前述外周台阶部的台阶部面的接触面，在填料的末端面的接触面以外的末端内径侧设置与前述座或座保持件不接触的非接触部，至少借助推压机构的推压力，以使扭转作用作用于填料自身的状态，填料的末端外周部位为提高与前述阀身的密封面压的部位。

12.如权利要求11所述的阀用填料，其特征在于，

前述非接触部是朝向前述末端内径侧的锥面。

13.如权利要求11或12所述的阀用填料，其特征在于，

前述填料的内外周面为向装配方向倾斜的倾斜面，为了提高前述填料的后端部的内外周部位和前述座侧、阀身侧的密封面压，前述后端部的内外周侧的某一方或双方突出。