JP2001349447A

JP2001349447A - 弁装置

Info

Publication number: JP2001349447A
Application number: JP2000167519A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Okano; 正敏岡野; Yoshikatsu Kida; 義勝喜田; Naotake Tsuboi; 直武坪井; Toshikatsu Nasu; 利勝那須; Hideki Nawata; 秀樹縄田; Koji Tanaka; 孝治田中; Shozo Yoshitomi; 昭三吉冨
Original assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Current assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】現状の弁座シール性、形状寸法、設置スペー
スなどに影響を及ぼすことなく、操作力を軽減すること
ができる弁棒回転式の弁を提供することを目的とする。【解決手段】弁棒をパッキン１１の上部で分割し、下
部弁棒４と上部弁棒５の分割部を結合可能な接触面と溝
部を形成して、ジョイント６で結合することにより、上
部弁棒５のみ回転させ、下部弁棒４を非回転とするもの
である。これにより、弁の外径寸法を変更することな
く、弁の開閉操作力を軽減し、現地改造も容易な小口径
玉型弁を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小口径玉型弁のよ
うな弁装置に関し、特に弁棒回転式のものについて、弁
開閉時の操作力を軽減させるように改良した弁装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の小口径玉型弁は、ハンドホイール
と弁棒を直結した弁棒回転式と、ハンドホイールと弁棒
の間にブッシュを介して、ブッシュを回転させて弁棒を
回転させない弁棒非回転式の２種類がある。弁棒非回転
式の操作力は比較的小さいが、構造が複雑で形状が大き
く、価格も高くなる。一方、弁棒回転式は構造が簡単で
形状が小さく、価格も安いが、操作力が大きいという欠
点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この弁棒回転式の弁を
操作する場合、弁内を流れている流体の圧力条件によっ
ては、ハンドホイールを直接操作しても動かすことがで
きず、操作に必要なモーメントアーム延長治具であるウ
イルキーを使用して操作し、さらに２人で操作する場合
もあった。

【０００４】従って、本発明は、現状の弁座シール性、
形状寸法、設置スペースなどに影響を及ぼすことなく、
操作力を軽減することができる弁棒回転式の弁を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】弁開閉時の中間位置の操
作力を構成する要素は、流体圧力が弁箱を貫通している
弁棒の断面積に作用して弁棒を押上げようとする力と、
弁棒貫通部の流体をシールしているパッキンの摺動抵抗
力の２種類である。

【０００６】このうち流体圧力による弁棒押上げ力は弁
棒径によって決定される要素である。一方パッキンの摺
動抵抗力はパッキンの性質及びシール性能から決定され
る摩擦係数と弁棒径によって決定される要素であるが、
弁棒回転式の場合には弁棒を回転させるのに必要なパッ
キン摺動抵抗力が負荷される。

【０００７】以上に鑑み、上述の目的を達成するための
本発明の弁装置は、流体通路を内部に構成する弁箱と、
その流体通路に形成された弁座と、前記弁箱内に設けら
れ、前記流体通路を選択的に遮断及び開放するように前
記弁座に対して係合・離脱可能に支持された弁体と、前
記弁箱を貫通して前記弁体を支持する弁棒と、前記弁棒
の上端に固定されたハンドホイールとを備え、該ハンド
ホイールを回転させることによって、前記弁棒がその軸
方向に直動する弁装置であって、前記弁棒は上部弁棒と
下部弁棒とに分割され且つこれら上部弁棒と下部弁棒と
は互いに独立して回転可能にジョイントで結合され、前
記ハンドホイールの回転により前記上部弁棒は回転作動
しながら軸方向に直動し且つ前記下部弁棒は前記弁箱の
貫通部の摺動抵抗により回転せずに直動することを特徴
とする。

【０００８】また、前記弁装置は、前記弁箱に固定され
たヨークと、該ヨーク上端に設けられて前記弁棒を支持
するヨークブッシュとを更に備え、前記ジョイントは前
記ヨークブッシュと前記弁箱との間に配置されていると
好適である。前記ジョイントは少なくとも２分割である
と好適である。

【０００９】さらに、相互に接触する前記上部弁棒及び
下部弁棒の接触面は、相互に面接触するような球面であ
ってもよく、あるいは、相互に接触する前記上部弁棒及
び下部弁棒の接触面のうち、一方の接触面は球面、他方
の接触面は平面であってもよく、あるいは、前記上部弁
棒及び下部弁棒の接触面の間には摩擦係数の小さいスペ
ーサーが挿入されており、該上部弁棒及び下部弁棒の一
方と前記スペーサーとは球面接触し、該上部弁棒及び下
部弁棒の他方と前記スペーサーとは平面接触するように
構成してもよい。

【００１０】上部弁棒と下部弁棒の結合部は、端面から
所定の位置に円周上に溝を形成し、上部弁棒と下部弁棒
の分割部と溝に合わせて結合可能な二つ割りジョイント
を装着している。弁閉時には上部弁棒と下部弁棒の接触
面で荷重を伝達し、弁開時には上下弁棒と二つ割りジョ
イントの溝部の接触面で荷重を伝達する。弁開閉時の操
作力は、流体圧力による弁棒押上げ力が常に弁開方向に
作用しているため、弁閉操作時にはパッキン摺動抵抗力
に弁棒押上げ力が加勢して重い操作力となる。弁開操作
時には弁棒押上げ力がパッキン摺動抵抗力を打ち消すこ
とになり、軽い操作力で弁開できるため、上記のように
小さい接触面でも十分な強度を有している。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明するが、図中、同一
符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、以下
の説明に用いる方向については、図１の紙面上側を
「上」とし、紙面下側を「下」として行うこととする。

【００１２】図１は、全閉状態にある本実施の形態の弁
装置の縦断面図であり、図２は本実施の形態の弁棒結合
部の詳細図である。本実施の形態の弁装置は、主に、弁
箱本体部１ａ及び弁箱ふた部１ｂからなる弁箱１、弁体
３、下部弁棒４、上部弁棒５、ヨーク９及びハンドホイ
ール１９より構成されている。

【００１３】図１に示されるように、弁箱本体部１ａ
は、内部に流体通路２が構成されており、流体通路２中
の上下方向中心軸線Ｏ２に沿って延びる通路部分２ａに
弁座１ｃを有している。流体通路２内の弁座１ｃの上側
に弁体３が設けられている。弁体３は、弁箱本体部１ａ
及びその上部に接続される弁箱ふた部１ｂを貫通する下
部弁棒４に吊下げられている。

【００１４】弁箱ふた部１ｂと下部弁棒４との間は、パ
ッキン１１でシールされている。パッキン１１は、パッ
キンはめ輪１２とパッキン押え輪１３で挟み込んで弁箱
ふた部１ｂに挿入され、パッキン押え１４を介してパッ
キン押えボルト１５で締め込み、シール面圧を負荷して
いる。

【００１５】上部弁棒５は、弁箱ふた部１ｂに固定され
たヨーク９の上端に固定されたヨークブッシュ１０にネ
ジで結合されている。また、上部弁棒５の上端にはハン
ドホイール１９が固定されている。

【００１６】図２に示されるように、下部弁棒４と上部
弁棒５は、ヨーク９の間で二つ割りのジョイント６で挟
み込まれ、ジョイント６にスリーブ７を挿入することで
結合される。すなわち、上部弁棒５と下部弁棒４とには
それぞれ、端面から所定の位置に円周上に溝５ｃ，４ｃ
を形成し、上部弁棒５及び下部弁棒４の分割部と溝に合
わせて結合可能な二つ割りジョイント６を装着してい
る。これにより、弁閉時には上部弁棒５と下部弁棒４の
接触面５ａ，４ａで荷重を伝達し、弁開時には上部弁棒
５及び下部弁棒４の溝５ｃ，４ｃと二つ割りジョイント
６の係止部とで荷重を伝達する。

【００１７】また、スリーブ７の抜け止めのため、スナ
ップリング８がジョイント６の上部に設けた溝に挿入さ
れている。すなわち、二つ割りジョイント６の固定は、
二つ割りジョイント６を装着する前に上部弁棒５に円筒
形のスリーブ７を挿入しておき、二つ割りジョイント６
を上部弁棒５及び下部弁棒４に装着後、円筒スリーブ７
を二つ割りジョイント６に挿入し、二つ割りジョイント
６の分離を防止する。そして、スリーブ７の脱落防止は
二つ割りジョイント６に設けた溝にスナップリング８を
装着することで行われる。

【００１８】上記により構成された二つ割りジョイント
６を含む弁棒結合部は、既存のヨーク９をそのまま使用
した状態で所定の弁棒ストロークを確保できるように構
成し、二つ割りジョイント６の上端が弁全開時のストッ
パーを兼ねるように弁棒結合位置を合わせている。

【００１９】次に、本実施の形態の弁装置の動作につい
て説明する。ヨーク９に固定されたヨークブッシュ１０
にネジで結合された上部弁棒５は、上部弁棒５に固定さ
れたハンドホイール１９を回転作動させることによっ
て、回転しながら中心軸線Ｏ２に沿って上下に直動す
る。そして、上部弁棒５とジョイント６で結合された下
部弁棒４は上部弁棒５に合わせて上下直動するが、下部
弁棒４には、弁閉時は下部弁棒４及び上部弁棒５の接触
面４ａ、５ａ間の回転摺動抵抗が作用し、一方、弁開時
は下部弁棒４の接触面４ｂとジョイント６の接触面６ａ
との回転摺動抵抗及び上部弁棒５の接触面５ｂとジョイ
ント６の接触面６ａとの回転摺動抵抗が作用するが、か
かる下部弁棒４、上部弁棒５及びジョイント６の相互間
の回転摺動抵抗よりも、弁閉弁開を通して常に作用する
下部弁棒４とパッキン１１との回転摺動抵抗の方が大き
いため、下部弁棒４は回転しない。

【００２０】さらに詳しく説明すると、弁閉時には、上
部弁棒５の接触面５ａで下部弁棒４の接触面４ａを、流
体圧力による弁棒押上げ力及びパッキン摺動抵抗力に抗
して押下げる。このとき上記接触面４ａ、５ａの回転摺
動抵抗力よりパッキン回転摺動抵抗力の方が大きいた
め、下部弁棒４は回転せず、上記接触面４ａ、５ａで摺
動する。

【００２１】弁開時には、上部弁棒５とジョイント６と
の接触面５ｂ、６ａ及び下部弁棒４とジョイント６との
接触面４ｂ、６ａの係合により、パッキン摺動抵抗力に
抗して下部弁棒４を引き上げる。このとき上記接触面４
ｂ、６ａ及び５ｂ、６ａの回転摺動抵抗力よりもパッキ
ン１１の回転摺動抵抗力の方が大きいため、上部弁棒５
の回転力は下部弁棒４に完全には伝達されず、上記接触
面４ｂ、６ａ間あるいは接触面５ｂ、６ａ間が相互に回
転摺動し、すなわち、下部弁棒４は回転せずに直動す
る。このとき、流体圧力による弁棒押上げ力は弁開操作
力を加勢するように作用するため、弁閉時より軽い操作
力となり、接触面の強度も小さくて良い。

【００２２】以上に説明してきた本実施の形態の弁装置
では、下部弁棒４がパッキン１１と回転摺動することな
く弁の開閉作動が可能となることから、下部弁棒４とパ
ッキン１１との回転摺動に必要な操作力を、下部弁棒４
と上部弁棒５の接触面あるいは各弁棒とジョイント６の
接触面の回転摺動に必要な比較的小さな操作力に置き換
えることにより、弁棒非回転式のように弁の外径寸法を
大きくすることなく、弁開閉操作力を軽減することが可
能である。

【００２３】なお、本発明の弁装置は、上記の実施の形
態に限定されるものではなく、以下に説明するような改
変を施してもよい。例えば、本発明の弁装置全体構造
は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、図３
及び図４に示されるような態様でもよい。図３に示され
る弁装置は、弁棒のみの交換で上記機構を組込むことが
可能であるため、既設弁の現地改造も容易である。ま
た、図４に示される弁装置は、パッキン押えボルト１５
の代わりに皿バネ１６を使用して、継続的にシール面圧
を負荷しているタイプである。かかる皿バネ内蔵タイプ
については、皿バネ１６を保持しているスプリングシー
ト１７及びスプリングケース１８の内面を広げて、皿バ
ネ１６の間で上記と同様の機構を構成している。すなわ
ち、小口径玉型弁には、このような弁棒貫通部のパッキ
ン締付力保持のために皿バネを内蔵した弁もあるが、か
かる皿バネ内蔵弁においてもスプリングシート及びスプ
リングケースの内面形状を一部修正することで、本発明
に係る上記の機構を装着することが可能である。

【００２４】また、本発明の弁装置における下部弁棒４
と上部弁棒５との接触態様についても、上述の実施の形
態に限定されるものではない。図２においては、上部弁
棒５の接触面５ａを凸面に、下部弁棒４の接触面４ａを
凹面に形成していたが、逆に接触面５ａを凹面に接触面
４ａを凸面に形成してもよい。また、図５に示されるよ
うに、下部弁棒の接触面４ａと上部弁棒５の接触面５ａ
とを相互に面接触するような平面に形成することもでき
る。また、図６に示されるように、下部弁棒の接触面４
ａを平面に、上部弁棒５の接触面５ａを球面に形成する
こともできる。さらに、図７に示されるように、上部弁
棒５及び下部弁棒４の接触面５ａ，４ａの間に摩擦係数
の小さいスペーサー２０を挿入し、上部弁棒５の接触面
５ａとスペーサー２０の接触面２０ａとを相互に面接触
するような球面に形成し、下部弁棒４の接触面４ａとス
ペーサー２０の接触面２０ｂとを相互に面接触するよう
な平面に形成することも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明の弁装置によれば、下部弁棒とパッキンとの回転
摺動が実質的になくなるため、従来、回転摺動時の摩擦
抵抗に抗して弁棒を動作させていた分の操作力が必要な
く、弁体の開閉操作が極めて軽くなる。また、開閉操作
が軽くなることにより、モーメントアーム延長治具であ
るウイルキーを使用する必要のない範囲が拡大されるた
め、必要に応じてハンドホイール径を大きくすれば、よ
り操作性を向上することができる。

【００２６】請求項２に記載の弁装置によれば、既存の
ヨーク及びヨークブッシュを備えた弁装置に対しても適
用可能であり、また、ジョイントが開弁時のストッパと
して機能することができる。

【００２７】請求項３に記載の弁装置によれば、上部弁
棒及び下部弁棒の結合、ジョイントの組付けが容易に行
える。

【００２８】請求項４に記載の弁装置によれば、弁棒が
傾いても常に接触面の中心部分で接触し、同時に、接触
面積を大きくして接触面圧を小さくすることができる。

【００２９】請求項５に記載の弁装置によれば、上部弁
棒と下部弁棒の接触面の形状が両方とも平面形状で構成
した場合、弁棒の僅かな傾きで接触部が平面の端部で片
当たりして所期のように機能しなくなる恐れもあるが、
一方の接触面の形状が球面形状であれば、弁棒が傾いて
も常に接触面の中心部分で接触するようにできる。

【００３０】請求項６に記載の弁装置によれば、上部弁
棒または下部弁棒とスペーサーとの摺動抵抗力を小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る弁装置の縦
断面図である。

【図２】本発明の第１〜第３の実施の形態に係る弁装
置における弁棒結合部の詳細図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る弁装置の縦
断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る弁装置の縦
断面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る弁装置にお
ける弁棒結合部の詳細図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態に係る弁装置にお
ける弁棒結合部の詳細図である。

【図７】本発明の第６の実施の形態に係る弁装置にお
ける弁棒結合部の詳細図である。

【符号の説明】

１…弁箱、１ａ…弁箱本体部、１ｂ…弁箱ふた部、１ｃ
…弁座、２…流体通路、３…弁体、４…下部弁棒、４ａ
…弁閉時接触面、４ｂ…弁開時接触面、５…上部弁棒、
５ａ…弁閉時接触面、５ｂ…弁開時接触面、６…ジョイ
ント、６ａ…弁開時接触面、７…スリーブ、８…スナッ
プリング、９…ヨーク、１０…ヨークブッシュ、１１…
パッキン、１２…パッキンはめ輪、１３…パッキン押え
輪、１４…パッキン押え、１５…パッキン押えボルト、
１６…皿バネ、１７…スプリングシート、１８…スプリ
ングケース、１９…ハンドホイール、２０…スペーサ
ー、２０ａ，２０ｂ…弁閉時接触面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坪井直武福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内 (72)発明者那須利勝福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内 (72)発明者縄田秀樹福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内 (72)発明者田中孝治福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内 (72)発明者吉冨昭三福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA35 CA22 CD01 CD02 3H063 AA01 BB08 BB32 DA02 DB02 EE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通路を内部に構成する弁箱と、その
流体通路に形成された弁座と、前記弁箱内に設けられ、
前記流体通路を選択的に遮断及び開放するように前記弁
座に対して係合・離脱可能に支持された弁体と、前記弁
箱を貫通して前記弁体を支持する弁棒と、前記弁棒の上
端に固定されたハンドホイールとを備え、該ハンドホイ
ールを回転させることによって、前記弁棒がその軸方向
に直動する弁装置において、前記弁棒は上部弁棒と下部弁棒とに分割され且つこれら
上部弁棒と下部弁棒とは互いに独立して回転可能にジョ
イントで結合され、前記ハンドホイールの回転により前記上部弁棒は回転作
動しながら軸方向に直動し且つ前記下部弁棒は前記弁箱
の貫通部の摺動抵抗により回転せずに直動することを特
徴とする弁装置。
【請求項２】前記弁箱に固定されたヨークと、該ヨー
ク上端に設けられて前記弁棒を支持するヨークブッシュ
とを更に備え、前記ジョイントは前記ヨークブッシュと前記弁箱との間
に配置されることを特徴とする請求項１に記載の弁装
置。
【請求項３】前記ジョイントは少なくとも２分割であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。
【請求項４】相互に接触する前記上部弁棒及び下部弁
棒の接触面は、相互に面接触するような球面であること
を特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の弁装
置。
【請求項５】相互に接触する前記上部弁棒及び下部弁
棒の接触面のうち、一方の接触面は球面、他方の接触面
は平面であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか
１項に記載の弁装置。
【請求項６】前記上部弁棒及び下部弁棒の接触面の間
には摩擦係数の小さいスペーサーが挿入されており、該
上部弁棒及び下部弁棒の一方と前記スペーサーとは球面
接触し、該上部弁棒及び下部弁棒の他方と前記スペーサ
ーとは平面接触することを特徴とする請求項１乃至３の
何れか１項に記載の弁装置。