JP2017161004A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タンクの開口部周縁に固定されたフランジの内周部とのすき間をなくし、腐敗や変質する流体の蓄積を防止する。【解決手段】弁本体の上端部に取り付けられる円筒状のバルブシートの外周部に、円筒状のスペーサが嵌められる。バルブシート３及びスペーサ８が合成樹脂からなり、バルブシート３の外周部３ｂが上方に向かうに従って外径が小さくなるように形成されたテーパ状であり、スペーサ８の内周部８ｂが上方に向かうに従ってない径が小さくなるように形成されたテーパ状であり、スペーサ８がバルブシート３とタンク底部の開口部周縁のフランジとの間に介在するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、化合物等を製造するための反応塔、蒸留塔又はこれらによって得られた流体を貯蔵する貯蔵槽等のタンク底部の開口部周縁に固定されたフランジに取り付けられるバルブ装置に関する。

従来から、化合物等を製造するための反応塔、蒸留塔又はこれらによって得られた塊を含む粉状、液状流体を貯蔵する貯蔵槽等のタンクには、その本体壁の底部に形成された開口部に対して、機器を取り付けるためのフランジが溶接により固定されている。このフランジを介して、流体を移送する配管に接続するバルブ装置が取り付けられている。

このようなバルブ装置としては、流体が流通する流路を有する弁本体と、その流路に形成された弁座と、弁座に接離する弁体と、前端部に弁体が連結され、後端部が弁本体から突出した弁棒と、その弁棒の後端部に固定されたハンドルと、弁本体に固定されたヨークと、ヨークの後端部に固定され、弁棒を支持するヨークブッシュとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のバルブ装置は、ハンドルを回転操作することにより、ヨークに固定されたヨークブッシュにねじ結合された弁棒が回転しながらその軸方向に移動し、流路に臨む弁座に弁体を接離させるものである。

特開２００１−３４９４４７号公報

ところで、上記タンクは、底部に設けられた開口部にバルブ装置を取り付けるために、円筒状のフランジが溶接により固定されている。通常、そのタンクは容量が大きいことから、開口部へ溶接固定されたフランジに対して、その内径の寸法精度を確保するための機械加工をすることが難しい。

このため、フランジは、予め機械加工をすることにより、内径の寸法精度を確保しているが、タンク開口部への溶接により内周部が変形し、内径の寸法精度が低下する。また、タンクの内面に防汚、防錆等のコーティングを施すと、さらにフランジは内径の寸法精度が低下する。

このようなフランジに対して、上述の特許文献１に記載されたバルブ装置を取り付けるには、フランジの内径の寸法精度を考慮して、フランジの内周部に対してすき間を設ける必要があった。

バルブ装置とフランジの内周部との間にすき間を存在すると、そのすき間に流体が入りこむ。すき間に入りこんだ流体が蓄積し、その後腐敗、変質して、流体に混入するという問題があった。

そこで、この発明の課題としては、タンクの開口部周縁に固定されたフランジの内周部とのすき間をなくし、腐敗や変質する流体の蓄積を防止し得るバルブ装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、流体を貯蔵するタンクの開口部周縁に固定されたフランジに取り付けられるバルブ装置であって、前記流体の流路を有する弁本体と、その弁本体に取り付けられ、入口側流路を形成する円筒状のバルブシートと、前記バルブシートに接離する弁体と、前記弁体に連結される弁棒と、前記弁棒を上下方向に移動させるハンドルと、前記弁本体に固定され、前記弁棒を支持するヨークとを有し、前記バルブシートは外周部に嵌められる円筒状のスペーサを有し、そのスペーサは、合成樹脂からなり、内周部が前記バルブシートの先端に向うに従い内径が小さくなるように形成されたテーパ状であり、前記スペーサが前記バルブシートと前記タンクの開口部のフランジとの間に介在するようにした構成を採用することができる。

この構成によると、バルブシートをタンクの開口部のフランジに取り付けると、スペーサの内周部内にバルブシートが嵌め合わされ、そのバルブシートの外周部により、スペーサが径方向外向きにフランジの内周部に押し付けられる。

また、前記バルブシートは、外周部がその先端に向かって外径が小さくなるように形成されたテーパ状であり、前記スペーサの内周部と前記バルブシートの中心軸とのなす角度と、前記バルブシートの外周部と前記中心軸とのなす角度が同じ角度である構成を採用することができる。

この構成では、バルブシートをタンクの開口部のフランジに取り付けると、バルブシートの外周部とスペーサの内周部とが面接触し、バルブシートの外周部とスペーサの内周部との密着性が向上する。

前記バルブシートが前記スペーサと同じ合成樹脂からなるものである構成を採用すると、バルブシートは、タンクの開口部のフランジに取り付けると、金属製であるバルブシートと比較して、硬度が低いためにスペーサとの密着性が向上する。

前記バルブシートが金属製であり、そのバルブシートは少なくとも前記スペーサの接する外周部に樹脂コーティング層を有する構成を採用することができる。

この構成によると、金属製であるバルブシートは、スペーサに接する外周部が樹脂同士の接触となり、スペーサとの密着性を確保することが可能となる。

この発明は、スペーサがバルブシートの外周部とフランジの内周部との間のすき間を埋めるので、腐敗や変質する流体の蓄積を防止することができる。

この発明に係る第一実施形態のバルブ装置の断面正面図 同上の要部を示す断面正面図 この発明に係る第二実施形態のバルブ装置の要部を示す断面正面図 この発明に係る第三実施形態のバルブ装置の要部を示す断面正面図 この発明に係る第四実施形態のバルブ装置の要部を示す断面正面図

以下、この発明の第一実施形態に係るバルブ装置を図１、図２に基づいて説明する。
この実施形態に係るバルブ装置は、樹脂ポリマなどの高粘度の流体、塊を含む粉状、液状の流体を貯蔵するタンク４１底部の開口部４２周縁に固定されたフランジ４３に取り付けられるものである。

バルブ装置は、図１に示すように、上記流体の流路２を有する弁本体１と、弁本体１の上端部に取り付けられる円筒状のバルブシート３と、バルブシート３に対して上下方向に移動して接離する弁体４と、上端部に弁体４が連結され、下部側が弁本体１から突出する弁棒５と、弁棒５の下部側に取り付けられる操作部材としてのハンドル６と、弁本体１の下端部に固定され、弁棒５の下部側を支持するヨーク７を有する。また、バルブ装置は、バルブシート３の外周部に嵌められる円筒状のスペーサ８を有する。

弁本体１は、鋳鋼製であり、上下方向に配置される上筒部１ａと、上筒部１ａの下端部に接続し、下方に向かって外向きに傾斜して配置される下筒部１ｂと、上筒部１ａの下部に接続し、弁棒５が挿通されるガイド筒部１ｃとを有する。

上筒部１ａ及び下筒部１ｂは円筒状をなし、その内部が上記流体の流路２となる。上筒部１ａは、上端部に径方向外向きの上フランジ１ｄを有し、上フランジ１ｄの上面の内縁部に凹部１ｅが形成されている。

上フランジ１ｄは、周方向に間隔をおいてねじ軸１８が上下方向に挿通されている。上フランジ１ｄの下方において、それぞれのねじ軸１８に対してナット１９がねじ結合している。

上筒部１ａの内部及びバルブシート３の内部が入口側流路２ａとなり、下筒部１ｂの内部が出口側流路２ｂとなる。

ガイド筒部１ｃは円筒状をなし、下端部に下フランジ１ｆを有する。ガイド筒部１ｃの中心軸は上筒部１ａの中心軸と同軸状態となっている。

ガイド筒部１ｃは、その下端部の内周部に円筒状のパッキン９が埋め込まれている。パッキン９内を弁棒５が上下方向に摺動し、パッキン９により、弁棒５との間でシール性（液密性）を確保している。

パッキン９は、ガイド筒部１ｃの下方において、パッキン押さえ１０を介してパッキン押さえ板１１により上方に押し付けられている。パッキン押さえ板１１は、下フランジ１ｆに対して既知の締結具により固定されている。

弁本体１は、上筒部１ａ、下筒部１ｂ及びガイド筒部１ｃの内面全面に形成された樹脂コーティング層（図示省略）を有する。樹脂コーティング層は、防汚、防錆効果を有し、スペーサ８を形成する合成樹脂と同じ合成樹脂からなる。

バルブシート３は、円筒状をなしており、中心軸が上筒部１ａの中心軸と同軸状態であり、下端部に径方向外向きの固定フランジ３ａを有する。バルブシート３は、内周部の表面（内面）が円筒面であり、外周部３ｂが上方に向かうに従って（先端に向かうに従って）外径が小さくなるテーパ状をなす。

バルブシート３は、その中心軸と外周部３ｂとのなす傾斜角度αが４５度以下に設定される。傾斜角度αが４５度よりも大きく設定されると、タンク４１のフランジ４３の内径を大きくする必要があり、それに伴いフランジ４３自体を大きくする必要がある。

また、傾斜角度αが４５度よりも大きく設定されると、バルブシート３の差し込む力が、スペーサ８を介してタンク４１のフランジ４３へ十分に伝わらず、スペーサ８とタンク４１のフランジ４３との密着性が不十分となる恐れがある。傾斜角度αとしては、好ましくは１５度以下、より好ましくは、３度以下に設定される。

バルブシート３は、固定フランジ３ａが上筒部１ａの上フランジ１ｄの凹部１ｅ内にガスケット３ｃを介して嵌る状態で、上筒部１ａの上端部に配置されている。バルブシート３の固定フランジ３ａ寄りにＯリング２０が取り付けられる。Ｏリング２０は、バルブシート３とスペーサ８との間のシール性を確保している。

また、バルブシート３は、合成樹脂から形成されている。その合成樹脂としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなど、耐摩擦性、耐薬品性に優れ、防汚、防錆効果を有するものを使用することができる。

スペーサ８は、円筒状をなし、下端部に径方向外向きのフランジ８ａを有する。スペーサ８の外周部の表面（外面）が円筒面であり、内周部８ｂが上方に向かうに従って（先端に向かうに従って）内径が小さくなるテーパ状をなしている。

また、スペーサ８は、その中心軸とその中心軸と内周部８ｂとのなす傾斜角度αが、バルブシート３の中心軸と外周部３ｂとのなす傾斜角度αと同じ角度となっている。すなわち、スペーサ８の中心軸とその中心軸と内周部８ｂとのなす傾斜角度αは、４５度以下に設定されている。

スペーサ８の外周部は、そのスペーサ８の上端部がタンク４１の開口部４２周縁のフランジ４３内にすき間なく嵌り合う状態となる外径を有する（図２参照）。スペーサ８は、その内部にバルブシート３が嵌り合う状態で、内周部８ｂがバルブシート３の外周部３ｂに対して面接触する。

スペーサ８の内部にバルブシート３が嵌り合う状態で、スペーサ８のフランジ８ａは、その上面にガスケット８ｃが配置され、バルブシート３の固定フランジ３ａに対して上下方向のすき間が形成されている。

スペーサ８は、バルブシート３と同じ合成樹脂から形成されている。すなわち、その合成樹脂としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなど、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、防汚、防錆効果を有するものを使用することができる。

弁体４は、上面が上方に膨出し、下方に向かって外径が小さくなる円錐台形をなし、中心軸がバルブシート３の中心軸と同軸状態となっている。弁体４は、上面がバルブシート３よりも上方に位置し、下面の中央に弁棒５が同軸状態に一体に形成されている。

弁体４は、その側面がバルブシート３の上端部の内縁に接離するものであって、弁棒５が上方に移動することでバルブシート３から離れて開弁状態となる。一方、弁棒５が下方に移動することで、バルブシート３に接して、閉弁状態となる。

弁棒５は、金属製の円柱体であり、下部がガイド筒部１ｃから下向きに突出している。弁棒５は、ガイド筒部１ｃからの突出部分に固定されたロックリング１２と、下端部の外周部に形成されたおねじ５ａとを有する。

ロックリング１２は、環状をなし、径方向外向きに延びるアーム部１２ａを有する。アーム部１２ａは、先端部がヨーク７の軸体１３を受ける二股状に形成されている。

ヨーク７は、上端部がガイド筒部１ｃの下フランジ１ｆに固定される軸体１３と、軸体１３の下端部が固定される環状体１４と、環状体１４の内部に嵌め合わされた状態で固定されるスリーブ１５とを有する。

環状体１４は、円筒状をなし、外周部に軸体１３の下端を固定するフランジ１４ａを有する。環状体１４の内周部に円筒状のスリーブ１５が嵌め合わされる。スリーブ１５は、上端部に形成された外向きのつば部１５ａを有する。スリーブ１５の下部が環状体１４から下方に突出しており、その突出部分の内周部にめねじ１５ｂが形成されている。

また、スリーブ１５は、弁棒５のおねじ５ａがめねじ１５ｂとねじ結合する状態で、弁棒５が挿通している。スリーブ１５の下端部の外周部には、間座１６を介して、ハンドル６のボス部６ａが嵌め合わされる。ハンドル６の回転操作により、スリーブ１５が一体に回転するようになっている。
ハンドル６は、スリーブ１５の下端部の外周部に形成されたおねじ１５ｃにねじ結合する止めナット１７により、スリーブ１５に一体回転する状態に固定される。

ハンドル６が一方へ回転すると、スリーブ１５が同方向に回転し、スリーブ１５のめねじ１５ｂにねじ結合するおねじ５ａを有する弁棒５が上方に移動し、弁体４がバルブシート３の上端部から離れて開弁状態となる。

ハンドル６が他方へ回転すると、スリーブ１５が同方向に回転し、スリーブ１５のめねじ１５ｂにねじ結合するおねじ５ａを有する弁棒５が下方に移動し、弁体４の外周部がバルブシート３の上端部内縁に接して閉弁状態となる。

このように構成されるバルブ装置は、タンク４１の底部に形成された開口部４２周縁のフランジ４３に対して、スペーサ８を介してバルブシート３が差し込まれ、ねじ軸１８及びナット１９により締め付けされる。このとき、テーパ状をなすバルブシート３の外周部３ｂは、スペーサ８をフランジ４３の内周部に押し付ける（図２参照）。

このバルブシート３の押し付けによるくさび効果よって、スペーサ８は、バルブシート３の外周部３ｂ及びフランジ４３の内周面に密着する。スペーサ８の密着によって、フランジ４３とバルブシート３との間から流体が入り込み、腐敗や変質する流体の蓄積を防止することができる。

スペーサ８の内周部８ｂも、バルブシート３の外周部３ｂと同様にテーパ状であり、スペーサの内周部８ｂとバルブシート３の外周部３ｂとが面接触している。このため、バルブシート３の押し付けによるくさび効果によって、スペーサ８の内周部８ｂとバルブシート３の外周部３ｂとの間に大きな面圧が生じ、密着性が確保される。

また、バルブシート３及びスペーサ８は、一般に金属製であるタンク４１のフランジ４３と比較して硬度が低い合成樹脂製である。このため、金属製であるフランジ４３の内周部になじみ易く、バルブシート３のくさび効果によるフランジ４３の内周面への密着性向上が期待される。

次に、この発明に係る第二実施形態のバルブ装置を図３に基づいて説明する。この実施形態は、バルブシート３が金属製であって、その表面に樹脂コーティング層３ｄを有する点で、上述した第一実施形態のバルブ装置を相違する。その他の構造は、第一実施形態と同じと考えられ、同じ符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のバルブシート３は、ステンレス、炭素鋼などの金属製であって、その表面の全面に形成された樹脂コーティング層３ｄを有する。樹脂コーティング層３ｄは、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、防汚、防錆効果を有する樹脂が使用される。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ又は、これらに添加剤を含む樹脂などが使用される。

なお、バルブシート３は、樹脂コーティング層３ｄを表面の全面に有している必要はなく、少なくとも、スペーサ８の内周部８ｂとの接触面に樹脂コーティング層３ｄを有していればよい。樹脂コーティング層３ｄを表面の全面に有していると、バルブシート３の表面の全面に対して、防汚、防錆効果が発揮されるので、好ましい。

また、流体の性質、性状によっては、バルブシート３は樹脂コーティング層３ｄを有しないものとしてもよい。

この実施形態のバルブ装置は、タンク４１の底部のフランジ４３に対して取り付けられると、第一実施形態の場合と同様に、テーパ状をなすバルブシート３の外周部３ｂは、スペーサ８をフランジ４３の内周部に押し付けて、くさび効果を生じる。

この発明に係る第三実施形態のバルブ装置を図４に基づいて説明する。この実施形態は、バルブシート３の外周部がテーパ状ではない点、スペーサ８において、その中心軸と内周部８ｂとのなす傾斜角度βが、第二実施形態での傾斜角度αよりも小さい点で、上述した第二実施形態のバルブ装置を相違する。その他の構造は、第二実施形態と同じと考えられ、同じ符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のバルブシート３は、ステンレス、工具鋼などの金属製であって、その表面の全面に形成された樹脂コーティング層３ｄを有する。また、バルブシート３は、その外周部３ｂの表面が円筒面であり、テーパ状となっていない。

スペーサ８は、円筒状をなし、内周部８ｂが上方に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状をなし、その中心軸とその中心軸と内周部８ｂとのなす傾斜角度βが１５度以下に設定されている。スペーサ８の内周部８ｂの傾斜角度βが１５度よりも大きく設定されると、スペーサ８の内周部８ｂが盛り上がり、タンク４１の開口部４２からの流体の排出を妨げる恐れがある。

また、スペーサ８の内周部８ｂの傾斜角度βが１５度よりも大きく設定されると、バルブシート３の差し込む力が、スペーサ８を介してタンク４１のフランジ４３へ十分に伝わらず、スペーサ８とタンク４１のフランジ４３との密着性が不十分となる恐れがある。傾斜角度βとしては、好ましくは５度以下、より好ましくは１．５度以下に設定される。

この実施形態のバルブ装置は、タンク４１底部の開口部４２のフランジ４３に対して取り付けられると、バルブシート３の外周部３ｂがスペーサ８の内周部８ｂ内に上方に向かって嵌め合わされる。

ここで、スペーサ８の内周部８ｂは、傾斜角度βをなすテーパ状である。このため、嵌め合わされたバルブシート３の外周部３ｂにより、スペーサ８が径方向外向きにフランジ４３の内周部に押し付けられる。スペーサ８の押し付けによりくさび効果を生じる。

バルブシート３の外周部３ｂは、その表面が円筒面であるため、別途後加工を施すことなく、既存のバルブシートを利用することが可能となる。

なお、この実施形態においても、バルブシート３は、樹脂コーティング層３ｄを表面の全面に有している必要はなく、少なくとも、スペーサ８の内周部８ｂとの接触面に樹脂コーティング層３ｄを有していればよい。また、流体の性質、性状によっては、バルブシート３は樹脂コーティング層３ｄを有しないものとしてもよい。

この発明に係る第四実施形態のバルブ装置を図５に基づいて説明する。この実施形態は、バルブシート３の内周部に弁体４が接離する小径部３ｅを有する点で、上述した第三実施形態のバルブ装置を相違する。その他の構造は、第三実施形態と同じと考えられ、同じ符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のバルブシート３は、内周部の上端部に小径部３ｅを有し、その小径部３ｅの下部周縁に弁体４が接離するようになっている。

すなわち、ハンドル６の回転操作により弁棒５が上方に移動することで、バルブシート３の小径部３ｅに弁体４が接して閉弁状態となる。一方、弁棒５が下方に移動することで、バルブシート３小径部３ｅから離れて、開弁状態となる。

この実施形態のバルブ装置は、上述の第三実施形態の場合と同様に、タンク４１の底部のフランジ４３に対して取り付けられると、スペーサ８内に嵌め合わされたバルブシート３の外周部３ｂにより、スペーサ８が径方向外向きにフランジ４３の内周部に押し付けられる。

なお、この実施形態においても、バルブシート３は、樹脂コーティング層３ｄを表面の全面に有している必要はなく、少なくとも、スペーサ８の内周部８ｂとの接触面に樹脂コーティング層３ｄを有していればよい。また、流体の性質、性状によっては、バルブシート３は樹脂コーティング層３ｄを有しないものとしてもよい。

１ 弁本体
１ａ 上筒部
１ｂ 下筒部
１ｃ ガイド筒部
１ｄ 上フランジ
１ｅ 凹部
１ｆ 下フランジ
２ 流路
２ａ 入口側流路
２ｂ 出口側流路
３ バルブシート
３ａ 固定フランジ
３ｂ 外周部
３ｃ ガスケット
３ｄ 樹脂コーティング層
３ｅ 小径部
４ 弁体
５ 弁棒
５ａ おねじ
６ ハンドル
６ａ ボス部
７ ヨーク
８ スペーサ
８ａ フランジ
８ｂ 内周部
８ｃ ガスケット
９ パッキン
１０ パッキン押さえ
１１ パッキン押さえ板
１２ ロックリング
１２ａ アーム部
１３ 軸体
１４ 環状体
１４ａ フランジ
１５ スリーブ
１５ａ つば部
１５ｂ めねじ
１５ｃ おねじ
１６ 間座
１７ 止めナット
１８ ねじ軸
１９ ナット
２０ Ｏリング
４１ タンク
４２ 開口部
４３ フランジ
α、β 傾斜角度

Claims (4)

1. 流体を貯蔵するタンクの開口部周縁に固定されたフランジに取り付けられるバルブ装置であって、
   前記流体の流路を有する弁本体と、その弁本体に取り付けられ、入口側流路を形成する円筒状のバルブシートと、前記バルブシートに接離する弁体と、前記弁体に連結される弁棒と、前記弁棒を上下方向に移動させるハンドルと、前記弁本体に固定され、前記弁棒を支持するヨークとを有し、
   前記バルブシートは外周部に嵌められる円筒状のスペーサを有し、そのスペーサは、合成樹脂からなり、内周部が前記バルブシートの先端に向うに従い内径が小さくなるように形成されたテーパ状であり、前記スペーサが前記バルブシートと前記タンクの開口部のフランジとの間に介在するようにしたバルブ装置。
2. 前記バルブシートは、外周部がその先端に向かって外径が小さくなるように形成されたテーパ状であり、前記スペーサの内周部と前記バルブシートの中心軸とのなす角度と、前記バルブシートの外周部と前記中心軸とのなす角度が同じ角度である請求項１に記載されたバルブ装置。
3. 前記バルブシートが前記スペーサと同じ合成樹脂からなるものである請求項２に記載されたバルブ装置。
4. 前記バルブシートが金属製であり、そのバルブシートは少なくとも前記スペーサの接する外周部に樹脂コーティング層を有する請求項１または２に記載のバルブ装置。

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