JP2003240133A - Ball valve and fluid supply system using the same - Google Patents
Ball valve and fluid supply system using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールバルブおよ
びそれを用いた流体供給システムに関し、特に、ボール
バルブに用いられたボールシートの偏摩耗防止およびシ
ート機構の固着防止に適用して有効な技術に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ball valve and a fluid supply system using the same, and particularly to a technique effectively applied to prevent uneven wear of a ball seat used for a ball valve and to prevent sticking of a seat mechanism. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】液体や気体などの流体が流れる配管に
は、当該流体の流れを制御するために種々のバルブが使
用されている。そして、バルブを自動制御する場合に
は、90度開閉型のボールバルブが操作性やコスト面か
ら適している。2. Description of the Related Art Various valves are used in pipes through which a fluid such as liquid or gas flows so as to control the flow of the fluid. When automatically controlling the valve, a 90-degree opening / closing type ball valve is suitable from the viewpoint of operability and cost.
【0003】ここで、従来のボールバルブについて説明
する。Now, a conventional ball valve will be described.
【0004】図8は従来のボールバルブにおけるシート
機構の一例を示す要部断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of essential parts showing an example of a seat mechanism in a conventional ball valve.
【0005】図8に示すボールバルブは、貫通孔(図示
せず)の形成されたボール114をハウジング112内
に形成された流路113上に回動自在に配置し、このボ
ール114を回動して貫通孔と流路113とを連通した
り遮断したりすることにより流路113を開閉するもの
で、ボール114の外周面に圧接する環状のボールシー
ト117が設けられている。そして、ボールシート11
7を保持する環状のシートリテーナ120が、スプリン
グ121によりボール114側に付勢されて流路113
の軸方向に変位可能に配置されている。In the ball valve shown in FIG. 8, a ball 114 having a through hole (not shown) is rotatably arranged on a flow path 113 formed in a housing 112, and the ball 114 is rotated. The flow path 113 is opened and closed by connecting or blocking the through hole and the flow path 113, and an annular ball seat 117 is provided that is in pressure contact with the outer peripheral surface of the ball 114. And the ball seat 11
The annular seat retainer 120 that holds 7 is urged toward the ball 114 side by the spring 121,
It is arranged so that it can be displaced in the axial direction.
【0006】シートリテーナ120の外周には環状溝1
20aが形成されており、環状溝120aには、シート
リテーナ120とハウジング112との間をシールする
Oリング128が装着されている。An annular groove 1 is formed on the outer periphery of the seat retainer 120.
20a is formed, and an O-ring 128 that seals between the seat retainer 120 and the housing 112 is attached to the annular groove 120a.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このような構造のボー
ルバルブでは、弁中間開度においてボールシート117
のシール面は、その全面がボール114に接しているの
ではなく、常に接している面と全開時あるいは全閉時の
みしか接しない面とがある。すなわち、弁中間解度では
ボールシート117がボール114に片当たりする。特
に、ボール114が一対のステムに支持されたトラニオ
ン構造のボールバルブの場合には、ボールシート117
が常時ボール114に押圧される構造であるために、ボ
ールバルブが開閉作動を繰り返すと、ボール114への
片当たりに起因するボールシート117の偏摩耗が生じ
やすい。さらに、ボールシート117が常時ボール11
4に押圧されているので、弁の操作にはボール114と
ボールシート117との摩擦力を上回るトルクが必要で
ある。In the ball valve having such a structure, the ball seat 117 is opened at the valve intermediate opening degree.
The sealing surface of is not always in contact with the ball 114, but there is a surface that is always in contact with the ball 114 and a surface that is in contact only when fully opened or fully closed. That is, at the valve intermediate resolution, the ball seat 117 hits the ball 114 one-sided. Particularly, in the case of a ball valve having a trunnion structure in which the ball 114 is supported by a pair of stems, the ball seat 117
However, when the ball valve repeatedly opens and closes, uneven wear of the ball seat 117 due to uneven contact with the ball 114 is likely to occur. Further, the ball seat 117 is always the ball 11
Since it is pressed by 4, the torque required to operate the valve exceeds the frictional force between the ball 114 and the ball seat 117.
【0008】ここで、粉体を流体として取り扱うボール
バルブにおいては、ハウジングとシート機構との間に粉
体が入り込んで堆積し、シート機構が固着してシール性
に支障が出るという問題がある。Here, in a ball valve that handles powder as a fluid, there is a problem that the powder enters and accumulates between the housing and the seat mechanism, and the seat mechanism is fixed and the sealing performance is impaired.
【0009】この問題を解決するために、たとえば特許
第2678876号や実用新案登録第3050961号
などに記載の技術が提案されている。In order to solve this problem, for example, the techniques described in Japanese Patent No. 2678876 and Utility Model Registration No. 3050961 have been proposed.
【0010】ここで、特許第2678876号には、シ
ートリテーナの端部にダストシールを配置してハウジン
グとシート機構との間への粉体の侵入を阻止する技術が
開示されている。また、実用新案登録第3050961
号には、ハウジングとシート機構との間に圧力を取り込
み、侵入した粉体を吹き飛ばす技術が開示されている。Here, Japanese Patent No. 2678876 discloses a technique of disposing a dust seal at an end portion of a seat retainer to prevent powder from entering between the housing and the seat mechanism. In addition, utility model registration No. 3050961
JP-A No. 2003-242242 discloses a technique of taking in pressure between a housing and a seat mechanism and blowing out invading powder.
【0011】しかしながら、前述した技術では、粉体除
去後の流体(ガス体)がハウジングとシート機構との間
に入り込むので、入り込んだ流体が化学反応により粉体
化して堆積するものについては、これを阻止することが
できない。However, in the above-mentioned technique, the fluid (gas body) after the powder removal enters between the housing and the seat mechanism, so that the fluid that enters is powdered and deposited by a chemical reaction. Can't be stopped.
【0012】そこで、本発明は、ボールシートの偏摩耗
の防止および弁操作トルクの低減を図ることのできるボ
ールバルブを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a ball valve capable of preventing uneven wear of the ball seat and reducing valve operating torque.
【0013】また、本発明は、ハウジングとシート機構
との間の粉体の堆積によるシート機構の固着を防止する
ことのできるボールバルブを提供することを目的とす
る。It is another object of the present invention to provide a ball valve which can prevent the seat mechanism from being fixed due to the accumulation of powder between the housing and the seat mechanism.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るボールバルブは、ハウジング内に形成
された流路上において一対のステムに支持されて回動自
在に配置され、流路と連通する貫通孔が形成されて当該
貫通孔により流路を開閉するボールと、ボールの一次側
に設けられ、ボールの外周面に圧接される環状のボール
シートと、ボールシートを保持する保持部材と、ボール
シートのシール径よりも大きなシール径を有して最もボ
ールから離間した位置に配置され、ハウジングと保持部
材との間をシールする第1のシール手段と、第1のシー
ル手段のシール径よりも大きなシール径を有して最もボ
ール側に配置され、ハウジングと保持部材との間をシー
ルする第2のシール手段とを有することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a ball valve according to the present invention is rotatably arranged on a flow channel formed in a housing and supported by a pair of stems. A ball having a through hole communicating with the ball for opening and closing a flow path by the through hole; an annular ball seat provided on the primary side of the ball and pressed against the outer peripheral surface of the ball; and a holding member for holding the ball seat. A first seal means having a seal diameter larger than the seal diameter of the ball seat and arranged at a position farthest from the ball and sealing between the housing and the holding member; and a seal diameter of the first seal means. And a second sealing means which has a larger seal diameter and is arranged on the most ball side, and which seals between the housing and the holding member.
【0015】このような発明によれば、弁中間開度にお
いては流体圧によりボールシートをボールから離す力が
発生してボールとボールシートとの摺動がなくなるの
で、ボールシートの偏摩耗の防止および弁操作トルクの
低減を図ることが可能になる。According to such an invention, at the valve intermediate opening degree, a fluid pressure causes a force to separate the ball seat from the ball, and sliding between the balls is lost. Therefore, uneven wear of the ball seat is prevented. And, it becomes possible to reduce the valve operating torque.
【0016】また、保持部材とハウジングとの間には第
1および第2のシール手段が装着されているとともにボ
ールシートがボールと接離する度に当該保持部材自体が
流路の軸方向の前後に摺動するので、粉体流体を用いた
場合でもハウジングとシート機構との間へ粉体が侵入し
て堆積するのを防止するとともに、ハウジングとシート
機構との摺動部に粉体が堆積することによるシート機構
の固着を防止することが可能になる。Further, the first and second sealing means are mounted between the holding member and the housing, and each time the ball seat comes into contact with or separates from the ball, the holding member itself moves back and forth in the axial direction of the flow path. Since it slides against the ground, it prevents powder from entering and accumulating between the housing and the seat mechanism even when a powder fluid is used, and it also accumulates on the sliding part between the housing and the seat mechanism. By doing so, it becomes possible to prevent the seat mechanism from sticking.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付
図面において同一の部材には同一の符号を付しており、
また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実
施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態として
のものであり、本発明がその実施の形態に限定されるも
のではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members,
Moreover, the duplicate description is omitted. It should be noted that the embodiment of the present invention is a particularly useful embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment.
【0018】図1は本発明の一実施の形態におけるボー
ルバルブを示す断面図、図2は図1のボールバルブが用
いられた流体供給システムを示す概略図、図3は図1の
ボールバルブにおける第1の動作状態を示す要部断面
図、図4は図1のボールバルブにおける第2の動作状態
を示す要部断面図、図5は図1のボールバルブにおける
第3の動作状態を示す要部断面図、図6は図1のボール
バルブにおける第4の動作状態を示す要部断面図、図7
は図1のボールバルブが第3の動作状態から第4の動作
状態に移行したときの一次側流体圧および二次側流体圧
の変動を示すグラフである。FIG. 1 is a sectional view showing a ball valve according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a fluid supply system using the ball valve of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing the ball valve of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a first operation state, FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a second operation state of the ball valve of FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third operation state of the ball valve of FIG. 7 is a partial sectional view, FIG. 6 is a partial sectional view showing a fourth operating state of the ball valve of FIG.
FIG. 4 is a graph showing fluctuations in the primary side fluid pressure and the secondary side fluid pressure when the ball valve of FIG. 1 transitions from the third operating state to the fourth operating state.
【0019】図1に示す本実施の形態のボールバルブ1
1において、ハウジング12はボディー12aとボディ
ーキャップ12bとで構成されており、内部に円筒状の
流路13が形成されたサイドエントリ形の構造となって
いる。但し、トップエントリ形など、他の構造であって
もよい。The ball valve 1 of the present embodiment shown in FIG.
1, the housing 12 is composed of a body 12a and a body cap 12b, and has a side entry type structure in which a cylindrical flow path 13 is formed. However, other structures such as a top entry type may be used.
【0020】ハウジング12の内部には、流路13と連
通する円筒状の貫通孔14aが形成されたボール14が
流路13上に配置されている。このボール14は流路1
3と直交する方向に配置された一対のステム15a,1
5bに支持されており、ステム15a,15bを回動支
点として貫通孔14aにより流路13を開閉する方向に
回動自在に装着されている。ここで、ボール14は金属
製または樹脂製であり、金属製の場合には、たとえばス
テンレス鋼、炭素鋼、ダクタイル、鋳鉄、青銅、黄銅な
どが、樹脂製の場合には、たとえばフッ素樹脂やナイロ
ン樹脂などが用いられる。Inside the housing 12, a ball 14 having a cylindrical through hole 14a communicating with the flow path 13 is arranged on the flow path 13. This ball 14 is the flow path 1
A pair of stems 15a, 1 arranged in a direction orthogonal to 3
It is supported by 5b and is rotatably mounted in the direction in which the flow path 13 is opened and closed by the through hole 14a with the stems 15a and 15b as pivot points. Here, the ball 14 is made of metal or resin, and when made of metal, for example, stainless steel, carbon steel, ductile, cast iron, bronze, brass, etc., and when made of resin, for example, fluororesin or nylon. Resin or the like is used.
【0021】ボール14の一次側(流体が流入する側)
には、ボール14の外周面に圧接される環状のボールシ
ート17が設けられている。このボールシート17は、
ネジ止めされたストッパ16により環状のシートリテー
ナ(保持部材)20に保持されている。シートリテーナ
20は流路13の軸方向に変位可能に設けられており、
シートリテーナ20のボール14と反対側には、弾発力
によってシートリテーナ20をボール14側に付勢する
スプリング(弾性部材)21が設けられている。したが
って、ボール14はボールシート17と摺動しながら回
動する。Primary side of ball 14 (side into which fluid flows)
An annular ball seat 17 that is pressed against the outer peripheral surface of the ball 14 is provided in the. This ball seat 17
It is held by an annular seat retainer (holding member) 20 by a stopper 16 screwed. The seat retainer 20 is provided so as to be displaceable in the axial direction of the flow path 13,
A spring (elastic member) 21 that urges the seat retainer 20 toward the ball 14 by elastic force is provided on the side of the seat retainer 20 opposite to the ball 14. Therefore, the ball 14 rotates while sliding on the ball seat 17.
【0022】シートリテーナ20の外周には第1の環状
溝20aおよび第2の環状溝20bが形成されており、
ボール14から離間した側に位置する第1の環状溝20
aにはOリング(第1のシール手段)18が、ボール1
4側に位置する第2の環状溝20bにはOリング(第2
のシール手段)19が、それぞれ装着されている。そし
て、ボール14から離間した側の第1の環状溝20aに
装着されたOリング18のシール径(Oリング18とハ
ウジング12とのシール径)Doはボールシート17の
シール径(ボールシート17とボール14とのシール
径)Dsよりも大きなシール径となっており、ボール1
4側の第2の環状溝20bに装着されたOリング19の
シール径(Oリング19とハウジング12とのシール
径)DiはOリング18のシール径Doよりも大きなシ
ール径となっている(Ds<Do<Di)。A first annular groove 20a and a second annular groove 20b are formed on the outer periphery of the seat retainer 20,
The first annular groove 20 located on the side away from the ball 14.
An O-ring (first sealing means) 18 is attached to the ball 1
In the second annular groove 20b located on the fourth side, the O-ring (second
(Seal means) 19 are attached respectively. The seal diameter Do of the O-ring 18 (seal diameter between the O-ring 18 and the housing 12) mounted in the first annular groove 20a on the side separated from the ball 14 is the seal diameter of the ball seat 17 (ball seat 17 The seal diameter is larger than the seal diameter with the ball 14) Ds.
The seal diameter Di (seal diameter between the O-ring 19 and the housing 12) Di of the O-ring 19 mounted in the second annular groove 20b on the fourth side is larger than the seal diameter Do of the O-ring 18 ( Ds <Do <Di).
【0023】以上のように、ボール14とシートリテー
ナ20との間がボールシート17で、シートリテーナ2
0とハウジング12との間がOリング18,19で、そ
れぞれシールされている。そして、このようなシート機
構の摺動範囲は、たとえば2〜6mmとなっている。As described above, the ball seat 17 is provided between the ball 14 and the seat retainer 20, and the seat retainer 2 is provided.
The O and the housing 12 are sealed by O-rings 18 and 19, respectively. The sliding range of such a seat mechanism is, for example, 2 to 6 mm.
【0024】なお、ボールシート17は、フッ素樹脂な
どの樹脂製、または合成ゴムなどのゴム製の材料で成形
されているが、金属製であってもよい。The ball seat 17 is made of resin such as fluororesin or rubber such as synthetic rubber, but may be made of metal.
【0025】また、本実施の形態において、スプリング
21には、大きな変位に対応できるとともに押圧荷重の
変動が少ないことからコイルバネが用いられているが、
板ばねや皿ばね等を用いてもよい。Further, in the present embodiment, the coil spring is used as the spring 21 because it can cope with a large displacement and the change of the pressing load is small.
A leaf spring or disc spring may be used.
【0026】さらに、本実施の形態では、シートリテー
ナ20に形成された環状溝20a,20bにOリング1
8,19が装着されているが、ハウジング12側に環状
溝を形成してOリング18,19を装着するようにして
もよい。Further, in this embodiment, the O-ring 1 is inserted into the annular grooves 20a and 20b formed in the seat retainer 20.
Although 8 and 19 are attached, an O-ring 18 and 19 may be attached by forming an annular groove on the housing 12 side.
【0027】さらに、本実施の形態ではボールシート1
7とこれを保持するシートリテーナ20とが別体となっ
ているが、両者は相互に一体形成されていてもよい。Further, in the present embodiment, the ball seat 1
Although the sheet retainer 7 and the sheet retainer 20 holding the sheet 7 are separate bodies, they may be integrally formed with each other.
【0028】そして、図示するボールバルブ11におい
て、二次側(流体が流出する側)にはシール機構は設け
られていない。したがって、ステム15a,15bの周
辺は二次側に連通しており、二次側圧力P2 が作用す
る。In the illustrated ball valve 11, no seal mechanism is provided on the secondary side (the side on which the fluid flows out). Therefore, the periphery of the stems 15a and 15b communicates with the secondary side, and the secondary side pressure P 2 acts.
【0029】このような構造を有するボールバルブ11
は、たとえば図2に示すような流体供給システムに用い
られる。すなわち、図2において、所定の流体(たとえ
ば粉体流体)が流れる配管30上にボールバルブ11が
設置されている。また、ボールバルブ11の下流側の配
管30上には、同じく配管30の流路を開閉する開閉弁
31が設置されている。そして、ボールバルブ11と開
閉弁31との間には、流体に所定の処理(たとえば熱処
理、加圧処理、他の物質との反応処理など)を施す処理
部32が取り付けられている。Ball valve 11 having such a structure
Is used in a fluid supply system as shown in FIG. 2, for example. That is, in FIG. 2, the ball valve 11 is installed on the pipe 30 through which a predetermined fluid (for example, powder fluid) flows. Further, on the pipe 30 on the downstream side of the ball valve 11, an open / close valve 31 that opens and closes the flow path of the pipe 30 is installed. Further, between the ball valve 11 and the opening / closing valve 31, a processing unit 32 for attaching a predetermined process (for example, heat treatment, pressure treatment, reaction treatment with another substance) to the fluid is attached.
【0030】なお、開閉弁31には、ボールバルブやバ
タフライバルブなど種々のバルブを適用することができ
るが、図1に示すボールバルブ11を用いると、後述す
るように、粉流体に対してより好適である。Although various valves such as a ball valve and a butterfly valve can be applied to the opening / closing valve 31, the ball valve 11 shown in FIG. It is suitable.
【0031】次に、以上のような構成を有するボールバ
ルブおよび流体供給システムの動作について説明する。Next, the operation of the ball valve and the fluid supply system having the above construction will be described.
【0032】図2に示す流体供給システムにおいて、無
負荷でボールバルブ11が流路開放位置となった第1の
動作状態(図3)では、ボールシート17はスプリング
21の押圧力Fa によりボール14に押圧されてい
る。この第1の動作状態は無負荷であることから、Oリ
ング18,19には流体圧は作用していない。なお、第
1の動作状態では、開閉弁31の弁位置は流路開放位置
であっても流路閉止位置であってもよい。[0032] In the fluid supply system shown in FIG. 2, the first operating state in which the ball valve 11 with no load becomes the flow path open position (FIG. 3), the ball seat 17 by the pressing force F a of the spring 21 the ball 14 is pressed. Since the first operating state is no load, no fluid pressure acts on the O-rings 18 and 19. In the first operation state, the valve position of the opening / closing valve 31 may be the flow path open position or the flow path closed position.
【0033】次に、ボールバルブ11を流路開放位置、
開閉弁31を流路閉止位置にして負荷、すなわち弁一次
側から流体を供給する第2の動作状態(図4)では、ボ
ールバルブ11は流路開放位置であることから、一次側
流体圧P1 と二次側流体圧P2 とが同じ(P1 =P
2 )になる。すると、Oリング18とOリング19の
シール径の面積に作用する流体圧の差によりシートリテ
ーナ20をボール14から離間する方向に変位させる
力、つまりボールシート17をボール14から離す力F
b が発生する。ここで、Fb =[(Di2 −Do
2 )π/4]×[P 1 =P2 ]である。そして、ボ
ールシート17をボール14から離す力Fbがスプリン
グ21の押圧力Fa を上回り、図4に示すように、ボ
ールシート17は(Fb −Fa )の力により後退して
ボール14から離間する。Next, set the ball valve 11 to the flow path open position,
Set the on-off valve 31 to the flow path closed position, that is, the load, that is, the valve primary
In the second operating state (Fig. 4), where fluid is supplied from the side,
Since the valve 11 is at the flow path opening position,
Fluid pressure P1 And secondary side fluid pressure PTwo Is the same as (P1 = P
Two )become. Then, the O-ring 18 and the O-ring 19
Due to the difference in fluid pressure acting on the area of the seal diameter,
Displace the ball 20 in the direction away from the ball 14.
Force, that is, the force F that separates the ball seat 17 from the ball 14
b Occurs. Where Fb = [(DiTwo -Do
Two ) Π / 4] × [P 1 = PTwo ]. And Bo
Force F for separating the seat 17 from the ball 14bSpline
Pressing force F of G21a , And as shown in Fig. 4,
Sheet 17 (Fb -Fa ) To retreat
Separate from the ball 14.
【0034】この第2の動作状態から、ボール14を回
動して貫通孔14aが流路13と連通しない流路閉止位
置にする第3の動作状態(図5)へ移行すると、ボール
シート17はボール14と離間したままとなる。そし
て、第2の動作状態から第3の動作状態への移行時に
は、ボール14はボールシート17と非接触の状態で閉
止位置へ回動されるので、ボールバルブ11を開放位置
から閉止位置に操作する中間開度においてボール14と
ボールシート17との摺動がなくなり、ボールシート1
7の偏摩耗の防止および弁操作トルクの低減を図ること
ができる。When the ball 14 is rotated from the second operating state to the third operating state (FIG. 5) where the ball 14 is turned to the flow passage closed position where the through hole 14a does not communicate with the flow passage 13, the ball seat 17 is moved. Remains separated from the ball 14. Then, at the time of transition from the second operating state to the third operating state, the ball 14 is rotated to the closed position without contacting the ball seat 17, so that the ball valve 11 is operated from the open position to the closed position. At the intermediate opening degree, the ball 14 and the ball seat 17 no longer slide, and the ball seat 1
The uneven wear of No. 7 and the valve operating torque can be reduced.
【0035】第3の動作状態から開閉弁31を流路開放
位置にした第4の動作状態(図6)では、二次側流体圧
P2 が下がって一次側流体圧P1 と二次側流体圧P2
との関係が(P1 >P2 )となるので、ボールシー
ト17をボール14から離す力Fb が小さくなり、こ
の力Fb がスプリング21の押圧力Fa を下回ると、
ボールシート17は前進してボール14に押圧され、弁
座シールが機能する。また、一次側には流体が常に供給
されているので、弁座シールが機能した瞬間からボール
シート17には、Oリング18とOリング19のシール
径の面積に作用する流体圧の差によりシートリテーナ2
0をボール14の方向に変位させる力、つまりボールシ
ート17をボール14に押し付ける力Fc が発生す
る。In the fourth operating state (FIG. 6) in which the opening / closing valve 31 is set to the flow path opening position from the third operating state, the secondary side fluid pressure P 2 decreases and the primary side fluid pressure P 1 and the secondary side fluid pressure P 2 decrease. Fluid pressure P 2
Since (P 1 > P 2 ), the force F b for separating the ball seat 17 from the ball 14 becomes small, and when this force F b becomes less than the pressing force F a of the spring 21,
The ball seat 17 moves forward and is pressed by the ball 14, and the valve seat seal functions. Further, since the fluid is always supplied to the primary side, the ball seat 17 is seated on the ball seat 17 by the difference in the fluid pressure acting on the seal diameter area of the O ring 18 and the O ring 19 from the moment the valve seat seal functions. Retainer 2
0 a force to displace in the direction of the ball 14, i.e. a force F c that presses the ball seat 17 the ball 14 is generated.
【0036】したがって、図6に示すように、弁座シー
ルが機能した瞬間から、ボールシート17は(Fa +
Fc −Fb )の荷重でボール14に押圧されることに
なる。ここで、Fb =[(Di2 −Ds2 )π/
4]×P2 であり、Fc =[(Do2 −Ds2 )π
/4]×P1 である。Therefore, as shown in FIG. 6, from the moment when the valve seat seal functions, the ball seat 17 becomes (F a +
The ball 14 is pressed by the load F c −F b ). Here, F b = [(Di 2 −Ds 2 ) π /
4] × P 2 and F c = [(Do 2 −Ds 2 ) π.
/ 4] × P 1 .
【0037】さらに、第4の動作状態からボールバルブ
11を流路開放位置へ操作するとともに開閉弁31を流
路閉止位置へ操作すると、ボール14はボールシート1
7に押圧された状態で回動を開始する。そして、貫通孔
14aと流路13とが連通し始めると二次側流体圧P2
が徐々に上昇し、この二次側流体圧P2 が一次側流体
圧P1 と均衡した状態(P1 =P2 )へと移行す
る。これにより、ボールシート17をボール14から離
す力Fb が次第に大きくなってスプリング21の押圧
力Fa およびボールシート17をボール14に押し付
ける力Fc を上回ると[Fb >(Fa +Fc )]、
ボールシート17はボール14から後退して弁座シール
が解除される。Further, when the ball valve 11 is operated to the flow path opening position and the opening / closing valve 31 is operated to the flow path closing position from the fourth operation state, the ball 14 is moved to the ball seat 1.
The rotation starts while being pressed by 7. Then, when the through hole 14a and the flow path 13 start to communicate with each other, the secondary side fluid pressure P 2
Gradually increases, and the secondary side fluid pressure P 2 shifts to a state (P 1 = P 2 ) in which the secondary side fluid pressure P 2 is balanced with the primary side fluid pressure P 1 . Accordingly, when the value exceeds the force F c that presses the pressing force F a and the ball sheet 17 of the spring 21 the ball sheet 17 becomes gradually larger force F b away from the ball 14 in the ball 14 [F b> (F a + F c )],
The ball seat 17 retracts from the ball 14 and the valve seat seal is released.
【0038】したがって、操作開始直後はボール14と
ボールシート17とは接触しているが、Fb >(Fa
+Fc )となったときからボール14はボールシート
17と非接触の状態で開放位置へ回動されることにな
る。これにより、ボールバルブ11を閉止位置から開放
位置に操作する中間開度においてもボール14とボール
シート17との摺動がなくなり、ボールシート17の偏
摩耗の防止および弁操作トルクの低減を図ることができ
る。Therefore, although the ball 14 and the ball seat 17 are in contact with each other immediately after the start of the operation, F b > (F a
The ball 14 is rotated to the open position without contacting the ball seat 17 when + F c ). As a result, sliding of the ball 14 and the ball seat 17 is prevented even at an intermediate opening for operating the ball valve 11 from the closed position to the open position, and uneven wear of the ball seat 17 is prevented and valve operating torque is reduced. You can
【0039】そして、弁座シールが解除された瞬間か
ら、ボールシート17をボール14から離す力Fb は
Fb =[(Di2 −Do2 )π/4]×[P1 =P
2 ]となり、前述した第2の動作状態になってボール
シート17は(Fb −Fa )の力によりボール14か
ら離間する。[0039] Then, from the moment the valve seat seal is released, the force F b separating the ball seat 17 from the ball 14 F b = [(Di 2 -Do 2) π / 4] × [P 1 = P
2 ], the ball seat 17 is separated from the ball 14 by the force of (F b −F a ) in the second operation state described above.
【0040】ここで、ボールバルブ11が第3の動作状
態から第4の動作状態に移行したときの一次側流体圧P
1 および二次側流体圧P2 の変動を図7に示す。な
お、評価には、クラス300ステンレス製ボールバルブ
(サイズ:6B)を用いた。また、当該バルブには、常
に3.0MPaの流体圧が一次側に供給されている状態
とした。Here, the primary side fluid pressure P when the ball valve 11 shifts from the third operating state to the fourth operating state.
1 and the variation of the secondary side fluid pressure P 2 shown in FIG. A ball valve made of class 300 stainless steel (size: 6B) was used for the evaluation. Moreover, the fluid pressure of 3.0 MPa was always supplied to the primary side of the valve.
【0041】図7において、第3の動作状態であるA点
以前では、一次側流体圧P1 および二次側流体圧P2
は、ともに供給圧である3.0MPaで同圧となってい
る。In FIG. 7, before the point A which is the third operating state, the primary side fluid pressure P 1 and the secondary side fluid pressure P 2
Are the same at a supply pressure of 3.0 MPa.
【0042】この状態から、開閉弁31を流路開放位置
にしてボールバルブの二次側を開放すると(A点)、弁
内圧が一次側、二次側ともに急激に降下を開始する。そ
して、弁内圧が約0.7MPaまで降下したときにボー
ルシート17がボール14を押圧して弁座シールが機能
する(B点)。そして、B点以降では、一次側流体圧P
1 は供給圧である3.0MPaに復帰するとともに、
二次側流体圧P2 は0MPaに落ちる。なお、B点が
ボールシート17がボール14と接離するバランスポイ
ントで、試料のボールバルブでは約0.7MPaである
ことが分かる。From this state, when the opening / closing valve 31 is set to the flow path opening position and the secondary side of the ball valve is opened (point A), the valve internal pressure starts to rapidly drop on both the primary side and the secondary side. Then, when the valve internal pressure drops to about 0.7 MPa, the ball seat 17 presses the ball 14 and the valve seat seal functions (point B). Then, after the point B, the primary side fluid pressure P
1 returns to the supply pressure of 3.0 MPa,
The secondary fluid pressure P 2 drops to 0 MPa. It is noted that point B is a balance point at which the ball seat 17 comes into contact with and separates from the ball 14, and is about 0.7 MPa in the sample ball valve.
【0043】以上から、一次側および二次側が同圧状態
においてボールシート17がボール14から離間すると
もに、弁閉止位置にて弁内圧が上記バランスポイントを
下回るとボールシート17がボール14に押圧され、弁
座シールが機能することが確認された。From the above, the ball seat 17 is separated from the ball 14 in the same pressure state on the primary side and the secondary side, and when the valve internal pressure falls below the balance point at the valve closed position, the ball seat 17 is pressed against the ball 14. It was confirmed that the valve seat seal worked.
【0044】このように、本実施の形態によれば、弁中
間開度においては流体圧によりボールシート17をボー
ル14から離す力Fb が発生してボール14とボール
シート17との摺動がなくなるので、ボールシート17
の偏摩耗の防止および弁操作トルクの低減を図ることが
可能になる。[0044] Thus, according to this embodiment, the sliding of the force F b separating the ball seat 17 from the ball 14 by the fluid pressure is generated in the valve intermediate opening ball 14 and ball seat 17 Ball seat 17
Uneven wear can be prevented and the valve operating torque can be reduced.
【0045】また、シートリテーナ20とハウジング1
2との間にはOリング18,19が装着されているとと
もにボールシート17がボール14と接離する度にシー
トリテーナ20が流路13の軸方向の前後に摺動する。
したがって、粉体流体を用いた場合でもハウジング12
とシート機構との間へ粉体が侵入して堆積するのを防止
するとともに、ハウジング12とシート機構との摺動部
に粉体が堆積することによるシート機構の固着を防止す
ることが可能になる。Further, the seat retainer 20 and the housing 1
O-rings 18 and 19 are mounted between the seat retainer 20 and the seat 2, and the seat retainer 20 slides back and forth in the axial direction of the flow path 13 every time the ball seat 17 comes into contact with and separates from the ball 14.
Therefore, even when powder fluid is used, the housing 12
It is possible to prevent the powder from invading and accumulating between the sheet mechanism and the sheet mechanism, and also to prevent the sheet mechanism from sticking due to the powder accumulating on the sliding portion between the housing 12 and the sheet mechanism. Become.
【0046】そして、このようなボールバルブ11を流
体供給システムの配管上に設置することにより、粉体流
体でも確実に定量供給を行うことが可能になる。By installing such a ball valve 11 on the piping of the fluid supply system, it becomes possible to reliably supply a fixed amount of powder fluid.
【0047】以上説明した本実施の形態では、ハウジン
グ12とシートリテーナ20との間は、ボール14から
離間した側に位置してボールシート17のシール径Ds
よりも大きなシール径DoのOリング18と、ボール1
4側に位置してOリング18のシール径Doよりも大き
なシール径DiのOリング19とでシールされている
が、Oリング18とOリング19との間には、ハウジン
グ12とシートリテーナ20との間をシールする他のシ
ール手段を1または複数設けてもよい。この場合におい
て、他のシール手段のシール径はOリング18,19の
シール径Do,Diよりも大きくても小さくてもよい。In the present embodiment described above, the seal diameter Ds of the ball seat 17 is located between the housing 12 and the seat retainer 20 on the side separated from the balls 14.
O-ring 18 with larger seal diameter Do and ball 1
Although it is located on the fourth side and is sealed by an O-ring 19 having a seal diameter Di larger than the seal diameter Do of the O-ring 18, the housing 12 and the seat retainer 20 are provided between the O-ring 18 and the O-ring 19. One or a plurality of other sealing means may be provided to seal the gap between and. In this case, the seal diameter of the other sealing means may be larger or smaller than the seal diameters Do and Di of the O-rings 18 and 19.
【0048】したがって、第1のシール手段であるOリ
ング18は最もボール14から離間した位置に配置され
たものを指し、第2のシール手段であるOリング19は
最もボール14側に配置されたものを指し、Oリング1
8とOリング19との間にはシール手段が装着されてい
てもいなくてもよい。Therefore, the O-ring 18 which is the first sealing means means the one which is arranged at the position farthest from the ball 14, and the O-ring 19 which is the second sealing means is arranged at the most ball 14 side. Point to something, O-ring 1
A sealing means may or may not be mounted between the 8 and the O-ring 19.
【0049】なお、本発明のボールバルブは、粉体用以
外にも、広く種々の流体に適用することができるのは勿
論である。Of course, the ball valve of the present invention can be applied to a wide variety of fluids other than powder.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下の効果を奏することができる。(1).弁中間
開度においては流体圧によりボールシートをボールから
離す力が発生してボールとボールシートとの摺動がなく
なるので、ボールシートの偏摩耗の防止および弁操作ト
ルクの低減を図ることが可能になる。(2).保持部材とハ
ウジングとの間には第1および第2のシール手段が装着
されているとともにボールシートがボールと接離する度
に当該保持部材自体が流路の軸方向の前後に摺動するの
で、粉体流体を用いた場合でもハウジングとシート機構
との間へ粉体が侵入して堆積するのを防止するととも
に、ハウジングとシート機構との摺動部に粉体が堆積す
ることによるシート機構の固着を防止することが可能に
なる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) .At the valve intermediate opening degree, fluid pressure causes a force to separate the ball seat from the ball, and sliding between the balls is lost, preventing uneven wear of the ball seat and reducing valve operating torque. It becomes possible to plan. (2). The first and second sealing means are mounted between the holding member and the housing, and the holding member itself moves forward and backward in the axial direction of the flow path every time the ball seat comes into contact with and separates from the ball. Since it slides, the powder is prevented from entering and accumulating between the housing and the seat mechanism even when a powder fluid is used, and the powder is accumulated on the sliding portion between the housing and the seat mechanism. This makes it possible to prevent the seat mechanism from sticking.
【図1】本発明の一実施の形態におけるボールバルブを
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a ball valve according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のボールバルブが用いられた流体供給シス
テムを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a fluid supply system using the ball valve of FIG.
【図3】図1のボールバルブにおける第1の動作状態を
示す要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of main parts showing a first operating state of the ball valve of FIG.
【図4】図1のボールバルブにおける第2の動作状態を
示す要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of main parts showing a second operating state of the ball valve of FIG.
【図5】図1のボールバルブにおける第3の動作状態を
示す要部断面図である。5 is a cross-sectional view of a main part showing a third operating state of the ball valve of FIG.
【図6】図1のボールバルブにおける第4の動作状態を
示す要部断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a fourth operating state of the ball valve of FIG.
【図7】図1のボールバルブが第3の動作状態から第4
の動作状態に移行したときの一次側流体圧および二次側
流体圧の変動を示すグラフである。FIG. 7 shows the ball valve of FIG. 1 in the third to fourth operating states.
6 is a graph showing fluctuations in the primary-side fluid pressure and the secondary-side fluid pressure when the operating state of FIG.
【図8】従来のボールバルブにおけるシート機構の一例
を示す要部断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of essential parts showing an example of a seat mechanism in a conventional ball valve.
12 ハウジング 12a ボディー 12b ボディーキャップ 13 流路 14 ボール 14a 貫通孔 15a,15b ステム 16 ストッパ 17 ボールシート 18 Oリング(第1のシール手段) 19 Oリング(第2のシール手段) 20 シートリテーナ(保持部材) 20a 第1の環状溝 20b 第2の環状溝 21 スプリング(弾性部材) 112 ハウジング 113 流路 114 ボール 117 ボールシート 120 シートリテーナ 120a 環状溝 121 スプリング 128 Oリング 12 housing 12a body 12b body cap 13 channels 14 balls 14a through hole 15a, 15b stem 16 stopper 17 ball seats 18 O-ring (first sealing means) 19 O-ring (second sealing means) 20 Seat retainer (holding member) 20a First annular groove 20b Second annular groove 21 Spring (elastic member) 112 housing 113 channel 114 balls 117 ball seat 120 seat retainer 120a annular groove 121 spring 128 O-ring
Claims (5)
て一対のステムに支持されて回動自在に配置され、前記
流路と連通する貫通孔が形成されて当該貫通孔により前
記流路を開閉するボールと、 前記ボールの一次側に設けられ、前記ボールの外周面に
圧接される環状のボールシートと、 前記ボールシートを保持する保持部材と、 前記ボールシートのシール径よりも大きなシール径を有
して最も前記ボールから離間した位置に配置され、前記
ハウジングと前記保持部材との間をシールする第1のシ
ール手段と、 前記第1のシール手段のシール径よりも大きなシール径
を有して最も前記ボール側に配置され、前記ハウジング
と前記保持部材との間をシールする第2のシール手段と
を有することを特徴とするボールバルブ。1. A through hole that is supported by a pair of stems and is rotatably disposed on a flow channel formed in a housing, and that communicates with the flow channel is formed, and the flow channel is opened and closed by the through hole. A ball, an annular ball seat provided on the primary side of the ball and pressed against the outer peripheral surface of the ball, a holding member for holding the ball seat, and a seal diameter larger than the seal diameter of the ball seat. And a first seal means disposed at a position most distant from the ball and for sealing between the housing and the holding member, and a seal diameter larger than a seal diameter of the first seal means. A ball valve, which is disposed on the most ball side and has a second sealing means for sealing between the housing and the holding member.
弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項1記
載のボールバルブ。2. The ball valve according to claim 1, further comprising an elastic member for urging the holding member toward the ball.
互に一体形成されていることを特徴とする請求項1また
は2記載のボールバルブ。3. The ball valve according to claim 1, wherein the ball seat and the holding member are integrally formed with each other.
載のボールバルブと、 前記ボールバルブの下流側の配管上に設置され、当該配
管の流路を開閉する開閉弁とを有することを特徴とする
流体供給システム。4. A pipe through which a predetermined fluid flows, a ball valve according to any one of claims 1 to 3 installed on the pipe, and a pipe on the downstream side of the ball valve, An on-off valve that opens and closes the flow path of the pipe.
に記載のボールバルブであることを特徴とする請求項4
記載の流体供給システム。5. The ball valve according to claim 1, wherein the on-off valve is the ball valve according to any one of claims 1 to 3.
The fluid supply system described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002038502A JP2003240133A (en) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | Ball valve and fluid supply system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP2003240133A5 JP2003240133A5 (en) | 2005-08-25 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2003240133A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010276078A (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Hisaka Works Ltd | Valve device |
JP2014077485A (en) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Hisaka Works Ltd | Valve device |
JP2016084893A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | Jfeスチール株式会社 | Ball valve and flow rate control method using the same |
JP2020516435A (en) * | 2017-04-13 | 2020-06-11 | テストニック カンパニー リミテッドTestonic Co., Ltd. | Dust suction device using beads |
-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002038502A patent/JP2003240133A/en active Pending
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