JP2009074680A - ボールバルブと配管器材並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】管状のバルブ本体10内にボール30を装着したボールバルブである。このボールバルブは、バルブ本体10の管端16より、外周に係止溝21を有するインサートリング20を嵌入する。また、バルブ本体10の円周方向には、係止溝21の対応位置に切り曲げ部15を形成する。この切り曲げ部15をバルブ本体10の求心方向へ押圧して当該切り曲げ部15を係止溝21に落し込んでバルブ本体10とインサートリング20を固定している。
【選択図】 図1
Description
この場合、各部品の寸法公差が大きい傾向にあると、各部品が挟着された状態で組付けられて過大な応力が残留し、操作トルクが大きくなることがあった。これを防ぐため、操作時のトルクが大きくなるのを見越して予め剛性の高い材料を用いたり、各部品の形状を厚くしたり太くする対策を取ることがあった。
例えば、特許文献1における回転弁は、パイプ状のバルブケースの外周を、シートリテーナの外周に設けた複数の窪みに対応する位置で、ケースの内側に向けてかしめ加工(ダボ打ち)することにより、ケースの窪みをシートリテーナの窪みに係合させて、シートリテーナをバルブケースの内部に固定した回転弁である。
このバルブは、打抜き・叩き・曲げ・縮径・圧入・仮締めなどの塑性加工を施すことで、鋳造や鋳造加工後の切削時における加工技術に寄与することがなく、鋳造により形成した場合のバルブの上記問題を解消しようとしたものである。
更に、かしめ加工時には、バルブケース1のかしめ位置を、窪み3の形成位置に正確に合わせて加工を施す必要があり、このように高い精度により加工を行わなければならなかった。
また、メカニカル接合手段によると、曲げ、圧縮、引張りなどの塑性加工によって接合部位に残留応力が発生したり、寸法精度が悪化したり、所定時間経過後に置き割れ現象が生じることがあった。さらに、このメカニカル接合手段は、2ピース構造の場合と同様に部品点数が増えるという問題もあった。
更に、切り曲げ部をバルブ本体の円周方向に形成することにより、その側面によりボデーとインサートリングを係止し、この側面の係止面積も広く確保されるので、インサートリングが軸方向に移動するのを確実に防ぐことができる。
また、簡単な加工により形成できるため、製造時の時間を大幅に短縮できると共に、量産に供することができ、その結果、製造コストを大幅に削減して極めて経済性に優れたボールバルブの製造方法を提供できる。
また、簡単な加工により形成できるため、製造時の時間を大幅に短縮できると共に、量産に供することができ、その結果、製造コストを大幅に削減して極めて経済性に優れた配管器材の製造方法である。
バルブ本体10は、中央位置に絞り又はタタキ成形してフラット状の座出部13が形成され、この座出部13の内方域にステム挿入穴14が設けられる。
バーリング加工は、バルブの軸封部を一体の深絞りによって形成でき、溶接などの間接的固定をしないことから精度が出しやすく、軸封部分と軸方向の直角度や同心度を向上させやすいというメリットがある。
図8において、同図(a)に示すように、管状のパイプ(管材)11を所定長さに切断してバルブ本体10を形成し、続いて、同図(b)に示すように、このバルブ本体10の略中央位置に絞り加工により座出部13を形成し、この座出部13に穴抜き加工を施してステム挿入穴14を形成する。次いで、このステム挿入穴14にバーリング加工を施し、筒部41とこの筒部41の一部を突出させたストッパ片42を形成する。
本発明のボールバルブは、管材11を利用してバルブ本体10を形成しているので、鋳造による製作に比較して簡単に形成でき、また、このバルブ本体10を薄肉状に形成できることにより、材料の歩留まりを向上して軽量化することができる。
従って、インサートリング20は、管材からなるバルブ本体20、或は、接合短管用パイプ材に対して調芯状態に固定されることとなる。
また、切り曲げ部15は、配管内の流体に接することが無いので、流体に起因する応力腐食割れ等の現象を生ずることがない。
例えば、特開2002−364685号公報並びに特開2007−10108号公報には、いわゆる、「切片曲げ」と呼ばれる技術を利用した固定構造が開示されている。この切片曲げは、溝状部分に落とし込む部位を、本発明のようにその両端がそれぞれバルブ本体に連続した、いわゆる、両持ち梁状の切り曲げ部ではなく、図19(a)に示すように、端部を有する切片、いわゆる、片持ち梁状の切片4として固定する技術である。仮に、この技術を、本発明のような円周方向に適用した場合には、切片の側面と溝状部分との接触面積が不足し、また、インサートリング20に軸方向の力が加わる場合には、切片の端部が変形し、弓なり状の断面による効力を維持することができない。
この実施形態におけるバルブ本体46は、インサートリング47の外周に管接合用のおねじ48を形成したものであり、このおねじ48に図示しない配管の雌ねじを螺合してこれらを一体に接合することができるようにしたものである。
この実施形態では、前述の第1実施形態のボールバルブに対して、バルブ本体60の端部側を軸方向に延伸し、この延伸部分に所定の径の絞り加工部62を設けることにより配管接続部63を形成したものである。図中において、管材64は、バルブ本体60と配管接合部63とを構成する長さに切断されて管状に形成され、さらに、配管接合部63の端部にはバリ取り加工が施されている。
更に、バルブ本体60の左右に絞り加工(縮径加工)を施して絞り加工部62を設けることにより配管接合部63を形成する。絞り加工後には、バルブ本体60がインサートリング61に形成したテーパ部61aに沿うようにテーパ状に変形し、Oリング73を押圧してこの部位をシールする。そして、このテーパ部位を介してバルブ本体60の開口側に配管接合部63が設けられる。
器材本体80は、所定の形状に形成され、例えば、図におけるボールバルブや、又は、図示しない管継手やストレーナ等の器具を構成可能になっている。器材本体80は、バルブ本体となるボデー81にインサートリング82を嵌入し、ボデー81に形成した切り曲げ部83をボデー81の求心方向に押圧してインサートリング82の外周に形成された係止溝84に落し込んで、ボデー81とインサートリング82とを固定することにより形成したものである。更に、器材本体80は、端部側外周に係止溝86を有する接合部85を備えている。この接合部85は、図のようなボールバルブにおいてはインサートリング82に設けており、管継手或はストレーナにおいては、本体部品に直接設けている。
なお、切り曲げ部83の径>切り曲げ部88の径の関係により、切り曲げ部83の強度がより強くなっている。
また、このように器材本体80とパイプ材87とが別体構造であることから、面間寸法と駆動軸方向の同心度の精度を高くできる。
この実施形態の場合にも、前記と同様に切り曲げ部88と係止溝86によってインサートリング82にパイプ材87を接合しており、更に、この切り曲げ部と係止溝とによる配管接続構造は、上述した実施形態に限ることなく、各種の構造の配管に利用することができる。
各ボールバルブは、他の発明におけるボールバルブの製造方法により製作した。このとき、インサートリングは、周方向においては、位置合わせはしないものとし、一方、軸方向においては、位置決め突条部22と管端16によって位置合わせを行った。
(1)耐圧・弁座シール性試験
第1実施形態(図1)の構造のボールバルブであり、バルブ呼び径1/2Bのバルブを供試品として使用した。
耐圧試験として、バルブ内部に水圧2.59MPaを負荷した状態で、60秒間維持した後に、バルブ外部への水漏れの有無を確認したところ、水漏れは確認されず、合格であった。
次に、弁座シール性試験として、弁閉状態としたバルブ内部において、1次側(図1における左側)から、空気圧0.59MPaを負荷した状態で10秒間維持した後に、2次側(図1における右側)における空気漏れの有無を確認したところ、空気漏れは確認されず、合格であった。
第2実施形態(図9)の構造のボールバルブ(呼び径1/2B)を本発明の供試品とし、比較例として、図9の構造のボールバルブのかしめ部位を図11の形状に形成したボールバルブを使用した。
引抜き阻止力の試験方法としては、供試品、又は比較例の双方のインサートリングのおねじに、図示しないステンレス製配管(材質SUS304)を接続した上、それぞれの配管をアムスラー万能試験機の治具に固定し、供試品に引張荷重を加え、バルブ本体からインサートリングが脱落する時点の引張荷重の値を測定した。
供試品、比較例のボールバルブとしては、(2)引抜き抵抗力の確認試験と同じボールバルブを使用した。
試験方法としては、島津製作所製のX線応力測定器を用い、供試品においては、図2のC点(切り曲げの頂部)、D点(切り曲げのテーパ部分の中央部)、E点(切り曲げの最下点の中央部)、一方、比較例においては、かしめ加工時における図2と略同一箇所付近のC´点(かしめの頂部)、D´点(かしめのテーパ部分の中央部)、E´点(かしめの最下点の中央部)の位置にてそれぞれ残留応力を測定した。この測定結果を表1に示す。
11 パイプ(管材)
13 座出部
14 ステム挿入穴
15 切り曲げ部
15b 切り込み
16 管端
17 ステム
17b 鍔部
20 インサートリング
21 係止溝
22 位置決め突条部
23 環状段部
24 ボールシート
26 外周溝
27 Oリング
28 配管接合部
29 装着部
30 ボール
30a ボール面
41 筒部
42 ストッパ片
48 おねじ
45 切欠溝
Claims (19)
- 管状のバルブ本体内にボールを装着したボールバルブであって、前記バルブ本体の管端より、外周に係止溝を有するインサートリングを嵌入し、前記バルブ本体の円周方向には、前記係止溝の対応位置に切り曲げ部を形成し、この切り曲げ部をバルブ本体の求心方向へ押圧して当該切り曲げ部を前記係止溝に落し込んで前記バルブ本体とインサートリングとを固定したことを特徴とするボールバルブ。
- 前記切り曲げ部は、前記バルブ本体の円周方向に一対の適宜長さの切り込みを入れて形成した請求項1に記載のボールバルブ。
- 前記インサートリングの外端側に配管接合部を一体に形成し、このインサートリングの先端にボールシートを装着する装着部を設けた請求項1又は2に記載のボールバルブ。
- 前記インサートリングの配管接合部は、クイックファスナ接合用の環状段部、或は、めねじ又はおねじを形成した請求項1乃至3の何れか1項に記載のボールバルブ。
- 前記インサートリングの先端側外周にOリング装着用の外周溝を形成した請求項1又は2に記載のボールバルブ。
- 前記バルブ本体の中央位置の座出部にステム挿入穴を形成し、このステム挿入穴にバーリング加工を施して、筒部とこの筒部の一部を突出させたストッパ片を形成し、一方、ステムに設けた鍔部に回転規制用の切欠溝を形成し、前記ストッパ片をこの切欠溝に係合して前記ボールを回転規制した請求項1に記載のボールバルブ。
- 前記バルブ本体の端部側を軸方向に延伸し、この延伸部分に所定の径の絞り加工部を設けることにより配管接続部を形成した請求項1乃至3の何れか1項に記載のボールバルブ。
- 前記配管接合部は、かしめ継手、或は、接着用継手である請求項7に記載のボールバルブ。
- 前記切り曲げ部を、前記絞り加工部とバルブ本体の座出部に形成したステム挿入穴との間に設けた請求項7又は8に記載のボールバルブ。
- 外部の配管と接続して流体を流すための配管器材であって、器材本体の端部側に外周に係止溝を有する接合部を設け、この接合部を外部接合用のパイプ材に嵌入し、このパイプ材の円周方向には、前記係止溝の対応位置に切り曲げ部を形成し、この切り曲げ部を器材本体の求心方向へ押圧して当該切り曲げ部を前記係止溝に落し込んで前記器材本体とパイプ材とを固定したことを特徴とする配管器材。
- 前記器材本体は、ボールバルブ、管継手、或はストレーナ等の器具である請求項10に記載の配管器材。
- 前記切り曲げ部は、前記器材本体の円周方向に一対の適宜長さの切り込みを入れて形成した請求項10又は11に記載の配管器材。
- 管状のパイプを所定長さに切断してバルブ本体を形成し、このバルブ本体の略中央位置に形成した座出部にステム挿入穴を形成し、このステム挿入穴に挿入したステムの下端にボールを接合すると共に、前記バルブ本体の管端よりインサートリングを嵌入し、このバルブ本体の円周方向に形成した切り曲げ部をバルブ本体の求心方向へ押圧して当該切り曲げ部を前記インサートリングの外周に形成した係止溝に落し込んで、前記バルブ本体とインサートリングを固定するようにしたことを特徴とするボールバルブの製造方法。
- 前記切り曲げ部は、前記バルブ本体の円周方向に一対の適宜長さの切り込みを入れて形成した請求項13に記載のボールバルブの製造方法。
- 前記インサートリングの外端側の外周面に位置決め突条部を形成し、前記バルブ本体に前記インサートリングを嵌入したとき、前記位置決め突条部が前記バルブ本体の管端に係合してインサートリングの先端に装着したボールシートより前記ボールのボール面に適切な面圧が加わるようにした請求項13に記載のボールバルブの製造方法。
- 前記インサートリングの外端側に配管接合部を一体に設けた請求項13に記載のボールバルブの製造方法。
- 前記インサートリングの先端側外周にOリング装着用の外周溝を形成した請求項13に記載のボールバルブの製造方法。
- 流体を流すための配管器材における器材本体の端部側に接合部を形成し、この接合部を外部接合用のパイプ材に嵌入し、このパイプ材の円周方向に形成した切り曲げ部を前記器材本体の求心方向へ押圧して前記接合部の外周に形成した係止溝に落し込んで、前記器材本体とパイプ材とを固定するようにしたことを特徴とする配管器材の製造方法。
- 前記切り曲げ部は、前記パイプ材の円周方向に一対の適宜長さの切り込みを入れて形成した請求項18に記載の配管器材の製造方法。
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