JP2007182921A - Valve seat and ball valve - Google Patents
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本発明は、ボールバルブ用のバルブシートおよびボールバルブに関する。 The present invention relates to a valve seat for a ball valve and a ball valve.
一般に、ボールバルブには、ハウジングと弁体との間をシールするために、流路を有する環状または筒状のバルブシートが配置されている。従来のボールバルブでは、弁体とハウジングとでバルブシートを流路方向に挟み込んで一定量圧縮した状態で、バルブシートが弾性変形の反力でハウジングおよび弁体に圧接してシールするように設計される。 Generally, an annular or cylindrical valve seat having a flow path is disposed in a ball valve in order to seal between a housing and a valve body. The conventional ball valve is designed so that the valve seat is pressed against the housing and the valve body by the reaction force of elastic deformation while the valve seat is sandwiched between the valve body and the housing in the flow direction and compressed by a certain amount. Is done.
バルブシートは、強く挟み込まれても、球形の弁体から逃げるように拡径する。また、流体の圧力が加わることによっても、バルブシートが拡径し、シール強度が低下する。このため、バルブシートの適正な圧縮率の範囲は非常に狭い。例えば、内径6mm、外形12mm、流路方向の長さ8mmの筒状のゴム性のバルブシートにおいて、長さ方向に0.8mm(10%)圧縮した状態で最適なシール状態を得られるように設計した場合、許容される長さ方向の圧縮の誤差、つまり、弁体とハウジングとの間の距離の許容誤差は、僅か0.3mmでしかない。このため、従来のバルブシートでは、ボールバルブの構成要素の加工精度に起因する寸法誤差によってシール不良が発生することがあるという問題があった。 Even if the valve seat is strongly sandwiched, the diameter of the valve seat increases so as to escape from the spherical valve body. In addition, when the fluid pressure is applied, the valve seat is expanded in diameter and the sealing strength is lowered. For this reason, the range of the appropriate compression ratio of the valve seat is very narrow. For example, in a cylindrical rubber valve seat having an inner diameter of 6 mm, an outer diameter of 12 mm, and a length of 8 mm in the flow path direction, an optimal sealing state can be obtained with 0.8 mm (10%) compression in the length direction. When designed, the allowable lengthwise compression error, i.e., the distance tolerance between the valve body and the housing, is only 0.3 mm. For this reason, the conventional valve seat has a problem that a sealing failure may occur due to a dimensional error caused by processing accuracy of the components of the ball valve.
前記問題点に鑑みて、本発明は、部品の寸法誤差によってシール不良が発生し難いボールバルブ用のバルブシート、および、ボールバルブの構造を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a valve seat for a ball valve and a ball valve structure in which a seal failure is unlikely to occur due to a dimensional error of parts.
前記課題を解決するために、本発明によるボールバルブ用のバルブシートは、内部を貫通するシール流路を有し、一端が弁体に当接し、他端がハウジングに当接する略円筒形の弾性を有するシール部材と、前記シール部材の外周を取り囲む外周部と、前記外周部の両端から内側に延伸して前記シール部材の両端の外縁部を両側から挟み込む規制端部とを有する高剛性の剛性部材とからなるものとする。 In order to solve the above-described problems, a valve seat for a ball valve according to the present invention has a substantially cylindrical elastic member having a seal flow path penetrating the inside thereof, one end abutting against a valve body and the other end abutting against a housing. A rigid member having an outer peripheral portion surrounding the outer periphery of the seal member, and a regulating end portion that extends inward from both ends of the outer peripheral portion and sandwiches the outer edge portions of both ends of the seal member from both sides. It shall consist of members.
この構成によれば、剛性部材は、シール部材の弁体とハウジングとの間での圧縮や流体圧による拡径を防ぎ、シール部材が弁体から逃げることを防止する。これによって、シール部材の圧縮率が低い状態から良好なシール性が得られ、弁体とハウジングとの距離の広い範囲において適切なシールが得られる。 According to this structure, the rigid member prevents the diameter of the seal member from expanding due to compression or fluid pressure between the valve body and the housing, and prevents the seal member from escaping from the valve body. As a result, good sealing performance can be obtained from a state in which the compression rate of the sealing member is low, and an appropriate seal can be obtained in a wide range of the distance between the valve body and the housing.
また、本発明のバルブシートにおいて、前記シール部材の両端は、内縁部が前記シール流路の流れ方向に突出していてもよい。 Moreover, the valve seat of this invention WHEREIN: The both ends of the said sealing member may protrude the inner edge part in the flow direction of the said seal flow path.
この構成によれば、十分な強度を得られるように規制端部の厚みを厚くしても、弁体およびハウジングを、規制端部と干渉することなくシール部材の両端に当接させることができる。 According to this configuration, the valve body and the housing can be brought into contact with both ends of the seal member without interfering with the restriction end portion even if the thickness of the restriction end portion is increased so as to obtain sufficient strength. .
また、本発明のバルブシートにおいて、前記弁体側の前記規制端部は、前記シール部材の前記弁体側の突出した前記内縁部の外周に密接してもよい。 Moreover, the valve seat of this invention WHEREIN: The said control edge part by the side of the said valve body may closely_contact | adhere to the outer periphery of the said inner edge part which the said valve body side protruded of the said sealing member.
この構成によれば、弁体の球面が圧接され、拡径する方向に圧力を受けるシールの内縁部を、規制端部で取り囲んで径方向に拡がらないように規制するので、シール部材と弁体との当接圧力を高くできる。 According to this configuration, the inner surface of the seal that receives pressure in the expanding direction is pressed against the spherical surface of the valve body so as to be surrounded by the regulating end so as not to expand in the radial direction. The contact pressure with the body can be increased.
また、本発明のバルブシートにおいて、前記弁体側の前記規制端部の内径は、前記ハウジング側の前記規制端部の内径より小さくてもよい。 In the valve seat of the present invention, an inner diameter of the restriction end on the valve body side may be smaller than an inner diameter of the restriction end on the housing side.
この構成によれば、シール部材の弁体側の端部の突出部を径方向に薄く形成して、規制端部で外側から規制することで、拡径によってシール性が損なわれやすい弁体側の端部をより拡径し難くできる。 According to this configuration, the protrusion on the valve body side end of the seal member is formed thin in the radial direction and is regulated from the outside by the regulating end, so that the sealing performance is easily impaired due to the diameter expansion. The part can be made more difficult to expand.
また、本発明のバルブシートにおいて、前記シール部材の前記ハウジング側の前記内縁部は、前記剛性部材ハウジング側に突出していてもよい。 Moreover, the valve seat of this invention WHEREIN: The said inner edge part by the side of the said housing of the said sealing member may protrude in the said rigid member housing side.
この構成によれば、シール部材のハウジング側の端部を突出させることで、平坦なハウジングと当接する場合にも、シール部材を流路方向に圧縮することができ、弁体とハウジングとの距離の誤差を吸収できる。 According to this configuration, by projecting the end of the seal member on the housing side, the seal member can be compressed in the flow path direction even when contacting the flat housing, and the distance between the valve body and the housing Can be absorbed.
また、本発明によるボールバルブは、前記内縁部が前記剛性部材ハウジング側に突出したバルブシートを備え、前記ハウジングは、前記シール部材に当接するシール面を有し、前記シール面は、内側が凹んだテーパ部と、前記テーパ部の内側に形成された前記シール流路に垂直な平面部とからなるものとする。 The ball valve according to the present invention includes a valve seat having an inner edge protruding toward the rigid member housing, the housing having a seal surface that abuts the seal member, and the seal surface is recessed inside. The taper portion and a flat portion perpendicular to the seal flow path formed inside the taper portion.
この構成によれば、シール部材のハウジング側の端部が拡径しようとすれば、前記テーパ部に当接してシール性を向上させる。また、ボールバルブの閉鎖状態においてシール部材を押し広げる内圧は、バルブが僅かでも開放されたときに減圧され、テーパ部によるシール部材の流路方向の圧縮力を減少させる。これによって、弁体とシール部材との間の摩擦が低減され、弁体の回転が容易になる。 According to this configuration, if the end of the seal member on the housing side attempts to expand the diameter, the seal member comes into contact with the tapered portion to improve the sealing performance. Further, the internal pressure that pushes the seal member in the closed state of the ball valve is reduced when the valve is opened even slightly, and the compressive force in the flow direction of the seal member by the taper portion is reduced. Thereby, the friction between the valve body and the seal member is reduced, and the rotation of the valve body is facilitated.
以上のように、本発明によれば、弾性を有するシール部材と、シール部材の拡径を防止する剛性部材とで、ハウジングと弁体との間をシールするので、流路方向の寸法の許容誤差が大きく、シール不良が発生し難い。 As described above, according to the present invention, the gap between the housing and the valve body is sealed by the elastic seal member and the rigid member that prevents the diameter of the seal member from expanding. Error is large and seal failure is unlikely to occur.
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態であるボールバルブ内蔵型の管継手1を示す。管継手1は、互いに接続、切り離しが可能なソケット2とプラグ3とからなる。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a ball valve built-in pipe joint 1 according to an embodiment of the present invention. The pipe joint 1 includes a
ソケット2は、ハウジング4と、ハウジング4の外周に摺動可能に設けたスリーブ5とからなる。
The
ハウジング4は、流体を供給する上流側の管路が接続される流入部6と、流入部6に接続され、バルブシート7と弁体8とを収容した収容部9と、収容部9に接続されたカップリング部10とからなる。
The housing 4 is connected to the inflow portion 6 to which the upstream pipe line for supplying fluid is connected, the inflow portion 6, the accommodating portion 9 that accommodates the valve seat 7 and the valve body 8, and the accommodating portion 9. The
プラグ3は、カップリング部10に挿入される挿入部11と、流体を受け入れる下流側の管路が接続されるねじが形成されたナット部12とからなる。
The plug 3 includes an
バルブシート7は、弾性を有するゴム製のシール部材13と、高い剛性を有する金属製の剛性部材14とからなる。
The valve seat 7 includes a
弁体8は、収容部9内に回転軸15を中心に回動可能に支持されており、回転軸15から偏芯した位置に駆動部材16が取り付けられている。駆動部材16は、スリーブ5の内面に固定された駆動環17に係止されており、スリーブ5の摺動を弁体8の回転に変換できる。
The valve body 8 is supported in the accommodating portion 9 so as to be rotatable about the
ハウジング4の流入部6には、流体の流入路18が設けられ、バルブシート7のシール部材13には、流入路18と連通するシール流路19が設けられ、弁体8には、弁体8の角度によってシール流路19と連通可能な可動流路20が設けられ、プラグ3の挿入部11には、可動流路20と連通可能な流出路21が設けられている。
The inflow part 6 of the housing 4 is provided with a
バルブシート7は、一端がハウジング4の流入部6に形成されたシール面22に当接し、他端が弁体8の球形に形成された外表面と当接する。
One end of the valve seat 7 abuts on a
さらに、図2に、流入部6、バルブシート7および弁体8を詳細に示す。シール面22は、導入路15やシール流路16に直角な環状に形成された平面である平面部23と、平面部23の周囲に形成され、内側の平面部23に向かって凹んだテーパ状のテーパ部24とからなる。
Further, FIG. 2 shows the inflow portion 6, the valve seat 7 and the valve body 8 in detail. The
シール部材13は、概ね短尺の円筒形に形成され、流入部6側の端部の内縁部が突出して流入路シール部25を形成し、弁体8側の端部の内縁部が突出して弁体シール部26を形成している。
The
剛性部材14は、シール部材13の外周に密着して取り囲む円筒状の外周部27と、シール部材13の流入部6側の端部の外縁部を覆うように外周部27の端部から内側に延伸する第1規制端部28と、シール部材13の弁体8側の端部の外縁部を覆うように外周部27の端部から内側に延伸する第2規制端部29とを有する。
The
第1規制端部28と第2規制端部29とは、シール部材13の両端の外周部を挟み込むようにシール部材13に密着している。第1規制端部28は、第2規制端部29よりも内径が大きく、第2規制端部29がシール部材7の弁体シール部26の外周に密接しているのに対し、第1規制端部28は、シール部材7の流入路シール部25との間に僅かに隙間を有している。流入路シール部25は、第1規制端部28よりさらに突出している。
The first
続いて、以上の構造からなる管継手1の作用と効果を説明する。
管継手1において、収容部9を流入部6に対して締め込むことで、弁体8でバルブシート7をシール面22に対して押圧する。バルブシート7のシール部材13は、弾性変形してその反力によりシール面22および弁体8に対する密接状態を維持し、流入部6と弁体8との間をシールする。
Then, the effect | action and effect of the pipe joint 1 which consists of the above structure are demonstrated.
In the pipe joint 1, the valve seat 8 is pressed against the
収容部9を流入部6に対して締め込むと、シール部材13は、シール面22と弁体8との間で流路方向に圧縮される。このとき、シール部材13は、外周を取り囲む剛性部材14の外周部27によって拡径することができず、流入部6と弁体8とによる流路方向の圧縮を径方向に拡大して緩和することができない。このため、シール部材13は、流路方向の圧縮の殆どを流路方向の変形によって吸収し、流路方向に大きな反力を発生させる。
When the accommodating portion 9 is tightened with respect to the inflow portion 6, the
また、シール流路19内の流体の圧力は、シール部材13を拡径させる方向に作用するが、シール部材13の外周は、外周部27によって径方向に拡がることができないので、内周だけが拡径し、径方向の圧縮力を、流路方向に伸長して緩和しようとする。このため、流体圧もシール部材7の流路方向の反力を発生させる。
Moreover, although the pressure of the fluid in the
このように、シール部材13が流路方向に大きな反力を発生させるので、シール面22と弁体8との距離がばらついても、シール部材13は、シール面22および弁体8に対して強く密接することができ、十分なシール性を発揮できる。
Thus, since the
シール部材13の流入路シール部25は、先ず、ハウジング4の流入部6に形成された当接面22の平面部23に当接する。流入路シール部25は、強く圧接されると押しつぶされて拡径し、外側部分がテーパ部24に当接して流入路18とバルブシート7とのシール性を高める。また、流体圧は、流入路シール部25を拡径させる方向に作用するので、流体圧によっても、シール性が高まる。また、テーパ部24は、流入路シール部25に当接することで、流入路シール部25の径方向の変形を抑制するので、シール部材13の圧縮力を径方向に逃がさずに流路方向に作用させる効果も有する。
The inflow
弁体8は、略球形をしており、流路方向に対して傾斜した部分が弁体シール部29の内縁に接する。このため、弁体8は、弁体シール部26を拡径させる方向にも圧接力を作用させる。しかしながら、シール部材7の弁体シール部26は、外周を第2規制端部29によって完全に囲まれており、径方向に拡がることができない。これによって、弁体8の圧接力は、シール部材13を流路方向に圧縮する力として作用する。
The valve body 8 has a substantially spherical shape, and a portion inclined with respect to the flow path direction is in contact with the inner edge of the valve
本実施形態において、例えば、シール部材7を内径6mm、外形12mm、流路方向の長さ(流入路シール部25の先端と弁体シール部26の先端との距離)8mmのゴム製とし、長さ方向に0.8mm(10%)圧縮した状態で最適なシール状態を得られるように設計した場合、許容される長さ方向の圧縮の誤差、つまり、シール面22と弁体8との間の距離の許容誤差は、約1mmとなり、通常の加工精度によって十分に達成できる範囲となる。
In the present embodiment, for example, the seal member 7 is made of rubber having an inner diameter of 6 mm, an outer diameter of 12 mm, and a length in the flow path direction (distance between the tip of the inflow
1 管継手(ボールバルブ内蔵)
4 ハウジング
6 流入部(ハウジング)
7 バルブシート
8 弁体
13 シール部材
14 剛性部材
18 流入路
19 シール流路
20 可動流路
22 シール面
23 平面部
24 テーパ部
25 流入路シール部(内縁部)
26 弁体シール部(内縁部)
27 外周部
28 第1規制端部
29 第2規制端部
1 Fitting (Built-in ball valve)
4 Housing 6 Inflow section (housing)
7 Valve seat 8
26 Valve body seal (inner edge)
27 Outer
Claims (6)
前記シール部材の外周を取り囲む外周部と、前記外周部の両端から内側に延伸して前記シール部材の両端の外縁部を両側から挟み込む規制端部とを有する高剛性の剛性部材とからなることを特徴とするボールバルブ用のバルブシート。 A seal member having a substantially cylindrical shape having a seal flow path penetrating through the inside, one end of which contacts the valve body, and the other end contacts the housing;
A high-rigidity rigid member having an outer peripheral portion that surrounds an outer periphery of the seal member and a regulating end portion that extends inward from both ends of the outer peripheral portion and sandwiches outer edge portions at both ends of the seal member from both sides. Characteristic valve seat for ball valve.
前記ハウジングは、前記シール部材に当接するシール面を有し、
前記シール面は、内側が凹んだテーパ部と、前記テーパ部の内側に形成された前記シール流路に垂直な平面部とからなることを特徴とするボールバルブ。 The valve seat according to claim 5,
The housing has a seal surface that contacts the seal member;
2. The ball valve according to claim 1, wherein the sealing surface includes a tapered portion that is recessed inside, and a flat portion that is formed inside the tapered portion and is perpendicular to the sealing flow path.
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JP2006000735A JP2007182921A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Valve seat and ball valve |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018066424A1 (en) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | Nok株式会社 | Sealing device and sealing assembly |
-
2006
- 2006-01-05 JP JP2006000735A patent/JP2007182921A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018066424A1 (en) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | Nok株式会社 | Sealing device and sealing assembly |
US10794488B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-10-06 | Nok Corporation | Sealing device and sealing assembly |
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