JP2019219005A - バルブのグランドパッキン設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】グランドパッキン交換時の作業性を向上させることができるバルブのグランドパッキン設置構造を提供する。【解決手段】バルブのグランドパッキン設置構造は、弁棒４と、弁棒４が挿通する円筒状の支持部としてのスタフィングボックス部２１を有する弁蓋２と、を備える。スタフィングボックス部２１には、弁棒４の外周面４１とスタフィングボックス部２１の内周面２３との間をシールするグランドパッキン７を設置する被設置部２２が形成されている。そして、被設置部２２の内面に、グランドパッキン７との剥離性を高める層３４がコーティングされている。【選択図】図２

Description

本発明は、バルブのグランドパッキン設置構造に関する。

バルブには、弁棒の上下運動や回転運動を許容しながら、バルブ内部の流体の外部漏洩を防ぐための軸部封止材として、グランドパッキンと呼ばれるシール材が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

グランドパッキンは、弁蓋におけるスタフィングボックス部と呼ばれる円筒状の支持部に形成された被設置部に設置されている。グランドパッキンは、押さえ部材で圧縮されることによって弁棒周辺の隙間をシールし、バルブ内部の流体が外部に漏洩しないように封止する役割を持っている。このようなグランドパッキンは、長時間の使用で変形や破損が起こり、外部への流体の漏洩が起こりやすくなるので、適宜または定期的に新しいものとの交換が行われている。

特開２０１５−１２９５３３号公報

グランドパッキンは、従来、石綿系のグランドパッキンが主流であったが、石綿の使用禁止に伴って、膨張黒鉛系のグランドパッキンが代替品として多く使用されている。膨張黒鉛系のグランドパッキンは、シール性等に優れる反面、長期間面圧をかけた状態で使用すると、グランドパッキンに含まれる黒鉛成分がスタフィングボックス部の内面にへばり付くことがある。このへばり付き事象によって、古いグランドパッキンの除去作業が手間取り、グランドパッキン交換時の工数が増加するという課題があった。

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、グランドパッキン交換時の作業性を向上させることができるバルブのグランドパッキン設置構造を提供することを課題とする。

前記課題を達成するための本発明に係るバルブのグランドパッキン設置構造は、弁棒と、前記弁棒が挿通する円筒状の支持部を有する弁蓋と、を備える。前記支持部には、前記弁棒の外周面と前記支持部の内周面との間をシールするグランドパッキンを設置する被設置部が形成されている。そして、前記被設置部の内面に、前記グランドパッキンとの剥離性を高める層がコーティングされている。

本発明によれば、グランドパッキン交換時の作業性を向上させることができるバルブのグランドパッキン設置構造を提供できる。

本発明の一実施形態に係るバルブのグランドパッキン設置構造が適用されるバルブの縦断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るバルブのグランドパッキン設置構造が適用されるバルブ１００の縦断面図である。図１では、バルブ１００の一例として、例えば原子力発電所等で使用されている手動玉形弁を示す。

図１に示すように、バルブ１００は、流体が流れる流路１１が形成された弁箱１と、弁箱１の上部に形成された開口部１２を覆う弁蓋２とを備えている。弁蓋２は、ボルト１３およびナット１４によって弁箱１に固定されている。

また、バルブ１００は、流路１１を開閉する弁体３と、弁体３が先端に取り付けられた軸部としての弁棒４と、弁棒４の上部を支持するヨーク５とを備えている。弁棒４は、弁蓋２を上下方向に貫通している。ヨーク５は、ここでは弁蓋２に一体成形されている。

ヨーク５は、弁蓋２の上部における１８０度反対側に位置する２つの端部から上方にＣ字状に延伸する一対の延伸部５１，５１（図１では片側のみ表示）を有している。一対の延伸部５１，５１は、上端部で接合している。一対の延伸部５１，５１の接合部であるヨーク５の上端部には、取付け孔５２が形成されており、この取付け孔５２に、リング部材５３が挿入されて固定されている。そして、リング部材５３の内周面に形成された雌ねじに、弁棒４に形成された雄ねじが螺合している。

弁棒４の上端部にはハンドル６が取り付けられている。ハンドル６を回転操作することによって、弁棒４が回転運動しつつ上下運動し、バルブ１００が開閉される。例えば、弁棒４の先端に取り付けられた弁体３が弁箱１内の流路１１に形成された座部１５に押圧されることによって、流路１１が閉止される。

弁蓋２は、弁棒４が挿通する円筒状の支持部としてのスタフィングボックス部２１を有している。弁蓋２は、ここでは、スタフィングボックス部２１と、スタフィングボックス部２１が取り付けられスタフィングボックス部２１とは別体に形成された蓋本体部２０とを有してる。

弁棒４と、スタフィングボックス部２１との間には、グランドパッキン７が装着されている。グランドパッキン７は、弁棒４の外周面４１とスタフィングボックス部２１の内周面２３との間をシールする。弁棒４の外周面４１に対向するスタフィングボックス部２１の内側部分に、凹状を呈する被設置部２２が形成されている。被設置部２２の内面は、内周面２３と底面２４とを有している。この被設置部２２にグランドパッキン７が設置されている。グランドパッキン７は、膨張黒鉛系の公知のものであり、例えば、膨張黒鉛テープの外周をニット編みまたは編組体からなる補強材で被覆したものである。

グランドパッキン７は、リング状を呈しており、弁棒４の軸方向に積み重ねられた複数の層７１を備えている。図１では、グランドパッキン７が６つの層７１を備える場合が例示されているが、これに限定されるものではない。グランドパッキン７は、押さえ部材３１によって上方から押さえ込まれている。押さえ部材３１は、円筒状を呈しており、弁棒４に外嵌している。

弁蓋２の上部における１８０度反対側に位置する２つの端部から、一対の突出部２５，２５（図１では片側のみ表示）が側方にそれぞれ突出している。突出部２５は、弁蓋２に一体成形されており、ヨーク５の一対の延伸部５１，５１の間に位置している。突出部２５は、二股状の先端部を有しており、その間に配置されたアイボルト２６をピン２７によって揺動可能に支持している。

押さえ部材３１の上方には、押さえ板２８が配置されている。押さえ板２８は、弁棒４に外嵌しており、押さえ部材３１の上面に当接している。押さえ板２８の両端側には、アイボルト２６の先端側が挿通する孔部２９，２９（図１では片側のみ表示）がそれぞれ形成されている。アイボルト２６の先端側を孔部２９に挿通してナット３０を締め込むことによって、押さえ板２８は、押さえ部材３１を介してグランドパッキン７を下方に押圧して締め込む。これにより、グランドパッキン７は、押さえ部材３１と被設置部２２の底面２４との間で挟み込まれて軸方向に圧縮されるため、径方向に膨出して被設置部２２の内周面２３と弁棒４の外周面４１とに当接し密着する。

弁棒４は、先端に弁体３が取り付けられた第１弁棒４２と、第１弁棒４２の基端に着脱可能に連結された第２弁棒４３とを有している。第２弁棒と４３の第１弁棒４２とは反対側の端部に、ハンドル６が取り付けられている。

図２は、図１の要部拡大断面図である。図２に示すように、第１弁棒４２と第２弁棒４３とは、弁棒連結部８によって連結されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図３に示すように、第１弁棒４２の基端側（第２弁棒４３側）には、一対の凹溝４４，４４が互いに１８０度反対側にそれぞれ形成されている。凹溝４４は、例えば断面円弧形状を呈している。また、第１弁棒４２の基端側（第２弁棒４３側）には、一対の平坦面４５，４５が互いに１８０度反対側にそれぞれ形成されている。平坦面４５は、弁棒４の外周面４１から径方向内側へ後退するように形成されており、周方向において一対の凹溝４４，４４の中間に位置している。一方、第２弁棒４３の先端端側（第１弁棒４２側）にも、第１弁棒４２と同様な形状の、一対の凹溝４４，４４および一対の平坦面４５，４５がそれぞれ形成されている。

弁棒連結部８は、第１弁棒４２および第２弁棒４３の径方向両側に配置された一対のプレート４６，４６と、一対のプレート４６，４６を第１弁棒４２および第２弁棒４３を間に挟んで締結する締結部材４７とを備える。締結部材４７は、ボルト４７ａとナット４７ｂとを有している。プレート４６には、ボルト４７ａが挿通する孔（図示せず）が形成されている。一対のプレート４６，４６は、平坦面４５に当接した状態で、第１弁棒４２および第２弁棒４３を挟持している。締結部材４７のボルト４７ａの軸の一部は、第１弁棒４２および第２弁棒４３の凹溝４４内に入り込んで配置されている。このような弁棒連結部８によって、第１弁棒４２と第２弁棒４３とは、ハンドル６の回転操作時に回転運動および上下運動を伝達可能に強固に連結されている。

図２に示すように、スタフィングボックス部２１は、蓋本体部２０の外側端面（図２では上側端面）に当接するフランジ２１ａを有している。フランジ２１ａは、蓋本体部２０の外側端面に、複数のねじ部材３２によって固定されている。そして、スタフィングボックス部２１のフランジ２１ａと蓋本体部２０の外側端面との間には、シール部材３３が装着されている。シール部材３３としては、Ｏリングやガスケット等が使用され得る。

スタフィングボックス部２１の被設置部２２の内面である内周面２３および底面２４には、グランドパッキン７との剥離性（非粘着性、離型性）を高める層３４がコーティングされている。また、ここでは、弁棒４のグランドパッキン７との摺動面にも、グランドパッキン７との剥離性を高める層３４がコーティングされている。グランドパッキン７との剥離性を高める層３４は、例えば、フッ素樹脂またはＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）から構成されている。

次に、グランドパッキン７の交換作業について説明する。
まず、作業者は、バルブ１００を閉じた状態で、締結部材４７を取り外して弁棒連結部８を弁棒４から取り除き、第１弁棒４２と第２弁棒４３とを連結解除して分離させる。そして、作業者がハンドル６をバルブ１００を開く方向に回転させると、弁棒４の第２弁棒４３のみが上昇し、第１弁棒４２と第２弁棒４３との間に空間が生じる。

続いて、作業者は、ナット３０を取り外して、押さえ板２８および押さえ部材３１をグランドパッキン７の上から取り除き、グランドパッキン７の上端面を露呈させる。

続いて、作業者は、ねじ部材３２を取り外して、グランドパッキン７が設置されたスタフィングボックス部２１を、第１弁棒４２の基端側（図１では上側）に移動させる。これにより、スタフィングボックス部２１は、蓋本体部２０から取り出されるとともに、第１弁棒４２から引き抜かれる。そして、第１弁棒４２と第２弁棒４３との間に生じ空間を利用して、スタフィングボックス部２１がバルブ１００から取り出される。

続いて、作業者は、バルブ１００から取り出されたスタフィングボックス部２１を手元に置いて、スタフィングボックス部２１から古いグランドパッキン７を除去する。この除去作業は、例えば専用工具等を用いることによって行われる。そして、古いグランドパッキン７が除去されたスタフィングボックス部２１に、新品のグランドパッキン７が設置される。このようにして、グランドパッキン７の交換を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係るバルブのグランドパッキン設置構造は、弁棒４と、弁棒４が挿通する円筒状の支持部としてのスタフィングボックス部２１を有する弁蓋２と、を備える。スタフィングボックス部２１には、弁棒４の外周面４１とスタフィングボックス部２１の内周面２３との間をシールするグランドパッキン７を設置する被設置部２２が形成されている。そして、被設置部２２の内面に、グランドパッキン７との剥離性を高める層３４がコーティングされている。

このような構成によれば、グランドパッキン７が被設置部２２の内面にへばり付いて固着することを抑制できる。つまり、グランドパッキン７の交換作業に際し、グランドパッキン７を被設置部２２の内面から、より小さい力で剥離させて容易に除去することが可能となる。
したがって、グランドパッキン７交換時の作業性を向上させることができるバルブのグランドパッキン設置構造を提供できる。

また、グランドパッキン７の除去が容易となり作業時間も低減されることで、バルブ１００全体のメンテナンス性の向上も図られる。さらに、グランドパッキン７の除去が容易となるため、古いグランドパッキン７の一部が意図せずに被設置部２２に残存する事象がなくなる。これにより、新品のグランドパッキン７への完全な交換が可能となるため、品質の向上が見込まれ、バルブ１００使用時の外部への流体の漏洩防止につながる。

また、本実施形態では、弁棒４のグランドパッキン７との摺動面に、グランドパッキン７との剥離性を高める層３４がコーティングされている。

このような構成によれば、グランドパッキン７の交換作業に際し、グランドパッキン７を弁棒４の摺動面から、より小さい力で剥離させて容易に分離することが可能となる。したがって、グランドパッキン７交換時の作業性をより向上させることができる。

また、本実施形態では、グランドパッキン７との剥離性を高める層３４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、またはＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）から構成されている。

このような構成によれば、高温環境下で摺動する面に対しても十分にグランドパッキン７との剥離性を高める層３４を形成することができる。

また、本実施形態では、弁蓋２は、円筒状の支持部としてのスタフィングボックス部２１と、スタフィングボックス部２１が取り付けられスタフィングボックス部２１とは別体に形成された蓋本体部２０と、を有する。

このような構成によれば、スタフィングボックス部２１を、蓋本体部２０から独立した別構造にすることができる。これにより、スタフィングボックス部２１の被設置部２２の内面へのグランドパッキン７との剥離性を高める層３４のコーティングをスタフィングボックス部２１単体で行うことができ、コーティング作業が容易となる。

また、グランドパッキン７をスタフィングボックス部２１ごとバルブ１００から取り出すことができる。このため、グランドパッキン７交換時に、バルブ１００の設置状況に関わらずに手元でスタフィングボックス部２１を取り扱うことができる。したがって、グランドパッキン７の交換作業がより容易になるとともに、作業品質も向上する。

また、本実施形態では、弁棒４は、先端に弁体３が取り付けられた第１弁棒４２と、第１弁棒４２の基端に着脱可能に連結され第１弁棒４２とは反対側の端部にハンドル６が取り付けられた第２弁棒４３と、を有する。

このような構成では、弁棒４が着脱可能な二分割タイプとされている。このため、グランドパッキン７が設置されたスタフィングボックス部２１をバルブ１００から取り出す際に、第１弁棒４２と第２弁棒４３とを連結解除して分離させることができる。これにより、第１弁棒４２と第２弁棒４３との間に形成された空間を利用して、グランドパッキン７が設置されたスタフィングボックス部２１をバルブ１００から取り出すことができる。仮に、弁棒４が二分割タイプでない場合には、弁蓋２と弁箱１とを分解し、ハンドル６を弁棒４から取り外してから、弁棒４を弁蓋２から取り外すという煩雑な作業が必要となる。そして、この後にグランドパッキン７が設置されたスタフィングボックス部２１を蓋本体部２０から取り外さなければならない。つまり、弁棒を二分割タイプとすることによって、前記した煩雑な作業を削減することができ、グランドパッキン７が設置されたスタフィングボックス部２１をバルブ１００から容易に取り出すことが可能となる。

また、本実施形態では、スタフィングボックス部２１は、蓋本体部２０の外側端面に当接するフランジ２１ａを有し、フランジ２１ａは、蓋本体部２０の外側端面にねじ部材３２によって固定されている。そして、フランジ２１ａと蓋本体部２０の外側端面との間にシール部材３３が装着されている。

このような構成によれば、ねじ部材３２による締結力によってフランジ２１ａからシール部材３３へ面圧が加えられ、スタフィングボックス部２１と蓋本体部２０との間からの流体の漏洩を確実に防止することができる。

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、前記した実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、前記した実施形態では、本発明に係るバルブのグランドパッキン設置構造が手動玉形弁であるバルブ１００に適用されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、他の種類のバルブにも適用され得る。

２ 弁蓋
３ 弁体
４ 弁棒
６ ハンドル
７ グランドパッキン
２０ 蓋本体部
２１ スタフィングボックス部（支持部）
２１ａ フランジ
２２ 被設置部
２３ 内周面（内面）
２４ 底面（内面）
３３ シール部材
３４ 層
４１ 外周面
４２ 第１弁棒
４３ 第２弁棒
１００ バルブ

Claims (6)

1. 弁棒と、
   前記弁棒が挿通する円筒状の支持部を有する弁蓋と、を備え、
   前記支持部には、前記弁棒の外周面と前記支持部の内周面との間をシールするグランドパッキンを設置する被設置部が形成されており、
   前記被設置部の内面に、前記グランドパッキンとの剥離性を高める層がコーティングされていることを特徴とするバルブのグランドパッキン設置構造。
2. 前記弁棒の前記グランドパッキンとの摺動面に、前記グランドパッキンとの剥離性を高める層がコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載のバルブのグランドパッキン設置構造。
3. 前記グランドパッキンとの剥離性を高める層は、フッ素樹脂またはＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）から構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブのグランドパッキン設置構造。
4. 前記弁蓋は、前記支持部と、前記支持部が取り付けられ前記支持部とは別体に形成された蓋本体部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブのグランドパッキン設置構造。
5. 前記弁棒は、先端に弁体が取り付けられた第１弁棒と、前記第１弁棒の基端に着脱可能に連結され前記第１弁棒とは反対側の端部にハンドルが取り付けられた第２弁棒と、を有することを特徴とする請求項４に記載のバルブのグランドパッキン設置構造。
6. 前記支持部は、前記蓋本体部の外側端面に当接するフランジを有し、
   前記フランジは、前記蓋本体部の外側端面にねじ部材によって固定されており、
   前記フランジと前記弁蓋の外側端面との間にシール部材が装着されていることを特徴とする請求項４に記載のバルブのグランドパッキン設置構造。

Images