JP2020159479A - valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、バルブに関する。 The present invention relates to a valve.
流体制御のためのバルブには、種々の機構のものが用いられている。先端に弁体を備えるステムが、ヘリカル運動をするタイプのもの、回転運動をするタイプのもの、往復運動をするもの等、さまざまなタイプのものが用いられている。 As the valve for fluid control, those having various mechanisms are used. Various types of stems with a valve body at the tip are used, such as those that perform helical motion, those that perform rotary motion, and those that perform reciprocating motion.
これらステムは種々の動きをするので、ステムの外周面とステムが接するバルブボディやボンネットの空洞の内周面との間の隙間から、バルブボディ内の流体通路を流れる流体が外部に流出しないように、Oリングやグランドパッキンが備えられている。 Since these stems move in various ways, the fluid flowing through the fluid passage in the valve body should not flow out from the gap between the outer peripheral surface of the stem and the inner peripheral surface of the valve body or bonnet cavity in contact with the stem. Also equipped with an O-ring and gland packing.
高圧流体を扱うバルブにおいては、これらのOリングやグランドパッキンは、金属製の環状部材によって上下を挟持され、この環状部材をステムの軸方向に押圧することによって、Oリングやグランドパッキンを、ステムの軸方向に圧縮しステムの軸と直交する横方向に拡げ、ステムの外周面とバルブボディまたはボンネットの空洞の内面と、Oリングやグランドパッキンとを密着させ、流体が外部に漏れ出ないようにシールがなされる。 In valves that handle high-pressure fluid, these O-rings and gland packings are sandwiched at the top and bottom by metal annular members, and by pressing the annular members in the axial direction of the stem, the O-rings and gland packings are pressed into the stem. Compress in the axial direction of the stem and expand it in the lateral direction perpendicular to the axis of the stem, and bring the outer peripheral surface of the stem and the inner surface of the valve body or bonnet cavity into close contact with the O-ring and gland packing to prevent fluid from leaking to the outside. Is sealed.
特許文献1に記載のバルブにおいては、グランドパッキン1の下面側を金属製のハメワ4で、上面側を金属製のパッキン押え5で挟持している。特許文献2に記載のバルブにおいては、グランドパッキン84の下面側と上面側を金属製のハメワ85で挟持している。
In the valve described in
特許文献1におけるハメワ4及びパッキン押え5並びに特許文献2におけるハメワ85は、金属材料で作成されており、金属製のステムと擦りあうとステムに傷がつく。ステムに傷がつくと、ステムの軸方向に流体が漏れ出てしまうため、ステムに傷がつかないように、ハメワ等とステムとの間は、通常0,2〜0,3mm程度の直径隙間(クリアランス)が設けられる。
The Hameva 4 and
この隙間の存在により、例えばグランドパッキンが用いられるバルブにおいては、グランドパッキンは、高圧負荷の経年変化により内外周の周に沿った環状の突起状のものが形成され、この突起状のものが隙間に入り込み、グランドパッキンの横方向の膨張が低下し、ステム等への面圧が低下してシール性が低下する。 Due to the existence of this gap, for example, in a valve in which gland packing is used, the gland packing is formed into an annular protrusion along the circumference of the inner and outer circumferences due to aging of a high-pressure load, and this protrusion is a gap. It enters, the lateral expansion of the gland packing is reduced, the surface pressure on the stem or the like is reduced, and the sealing property is lowered.
このような突起状のものの形成を抑えるためには、ハメワ等とステムとの間の隙間をできるだけ小さくする必要があるが、隙間を小さくするとステムに傷が発生する可能性が高まり、シール性の低下のおそれがでてくる。 In order to suppress the formation of such protrusions, it is necessary to make the gap between the stem and the stem as small as possible, but if the gap is made small, the possibility of scratches on the stem increases, and the sealing property is improved. There is a risk of deterioration.
図6は、従来のバルブであって、環状のグランドパッキン62にステム5が挿通している。グランドパッキン62の上下端面には、環状の金属製のハメワ63が備えられている。下側のハメワ63は、ボンネット6の中に形成された円柱状の凹部下面に配置され、上側のハメワ63の上面は、ボンネットナット61の凹部上面と密接せられ、ボンネットナット61の内部に切られた雌ねじと、ボンネット61の外周に切られた雄ねじの螺合によって、グランドパッキン62はステム5の軸方向に押圧され、それによって、グランドパッキン62は径方向に膨張して、ステム5の外周面とグランドパッキン62の内周面は密着して、流体が漏れなくなる。また、グランドパッキン62とボンネット6の内部凹部の内周面とは密着して、流体が漏れなくなる。
FIG. 6 shows a conventional valve in which the
図6のグランドパッキンは、高圧に耐えられるように3層構造となっている。3層構造の中央に、樹脂製のパッキングリング62aと、パッキングリング62aの上下面は、パッキングリング62aよりも硬度の高い樹脂を用いた硬質パッキングリング62bで挟まれている。このような構造とすることによって、流体の圧力が高圧になっても、高いシール性と高い開閉耐久性を確保することができる。
The gland packing of FIG. 6 has a three-layer structure so as to withstand high pressure. In the center of the three-layer structure, a
図6に示すバルブにおいては、環状部材(ハメワ)63の内周面とステム5の外周面との間、及び、環状部材(ハメワ)63の外周面とボンネット6の内部の凹部の内周面との間に、隙間66があいている。
In the valve shown in FIG. 6, the inner peripheral surface of the annular member (Hamewa) 63 and the outer peripheral surface of the
図7は、図6のバルブの経年変化後の状態を示している。パッキングリング62aよりも硬度の高い硬質パッキングリング62bであっても、樹脂製なので、ボンネットナット61による圧縮と高圧流体による圧縮を受け続けると、図7に示すように硬質パッキングリング62bの外周及び内周縁部に環状の突起67が発生する可能性がある。突起67が発生すると、グランドパッキン62の横方向の面圧が下がりシール性が低下する恐れがあり、流体の漏れ発生の原因となる可能性がある。
FIG. 7 shows the state of the valve of FIG. 6 after aging. Even if the
本発明の目的は、弁体を備えるステムを有するバルブにおいて、ステムの軸に沿った流体の漏れを抑えることができるバルブを提供することである。 An object of the present invention is to provide a valve having a stem having a valve body, which can suppress fluid leakage along the axis of the stem.
本発明(1)は、流体の流入通路、流出通路及びこれらの通路の間に形成された弁座を有するバルブボディと、前記弁座と当接・離間して前記通路を開閉する弁体を先端に有し、前記バルブボディに形成または取り付けられたボンネットを挿通するステムと、を備えたバルブであって、前記ステムには、当該ステムと前記ボンネットの間の隙間から流体が漏出するのを防止するパッキンが外嵌されており、前記ステムが挿通し、前記パッキン上下端面と当接する金属製の環状部材が設けられ、前記環状部材の少なくとも内周面側には、前記ステムの外周面と摺動する樹脂コーティング層が備えられ、前記環状部材の外周面と前記ボンネットの内周面との間の隙間が実質的にゼロであることを特徴とするバルブである。 The present invention (1) comprises a valve body having a fluid inflow passage, an outflow passage, and a valve seat formed between these passages, and a valve body that opens and closes the passage by contacting and separating from the valve seat. A valve having a stem at the tip through which a bonnet formed or attached to the valve body is inserted, and the stem is prevented from leaking fluid from a gap between the stem and the bonnet. A packing for prevention is fitted on the outside, a metal annular member through which the stem is inserted and abutting on the upper and lower end surfaces of the packing is provided, and at least the inner peripheral surface side of the annular member is the outer peripheral surface of the stem. The valve is provided with a sliding resin coating layer, and the gap between the outer peripheral surface of the annular member and the inner peripheral surface of the bonnet is substantially zero.
本発明(1)のバルブにおいては、パッキンの上下端面と当接する金属製の環状部材が設けられ、環状部材の少なくとも内周面側には、ステムの外周面と摺動する樹脂コーティング層が備えられている。環状部材の外周面とボンネットの内周面との間の隙間は、実質的にゼロである。環状部材の内周面は、ステムの外周面と摺動するように樹脂コーティングされ、環状部材の外周面とボンネットの内周面との間の隙間は実質的にゼロであるので、グランドパッキンは、高圧負荷による経年変化により内外周の周に沿った突起状のものが形成されず、グランドパッキンの横方向の膨張による面圧が低下することはない。このため、ステム等との間の面圧が低下してシール性が低下することもなくなる。 In the valve of the present invention (1), a metal annular member that comes into contact with the upper and lower end surfaces of the packing is provided, and at least the inner peripheral surface side of the annular member is provided with a resin coating layer that slides on the outer peripheral surface of the stem. Has been done. The gap between the outer peripheral surface of the annular member and the inner peripheral surface of the bonnet is substantially zero. The inner peripheral surface of the annular member is resin-coated so as to slide with the outer peripheral surface of the stem, and the gap between the outer peripheral surface of the annular member and the inner peripheral surface of the bonnet is substantially zero, so that the gland packing is used. As a result of aging due to a high-pressure load, protrusions along the circumference of the inner and outer circumferences are not formed, and the surface pressure does not decrease due to lateral expansion of the gland packing. Therefore, the surface pressure between the stem and the like is not lowered, and the sealing property is not lowered.
本発明(2)のバルブは、前記樹脂コーティング層の材料が、フッ素樹脂系樹脂であることを特徴とする本発明(1)に記載のバルブである。 The valve according to the present invention (2) is the valve according to the present invention (1), wherein the material of the resin coating layer is a fluororesin-based resin.
本発明(2)は、樹脂コーティング層の材料が、フッ素樹脂系樹脂であることを特徴としており、耐熱性、耐薬品性、自己潤滑性等に優れ、摩擦係数も非常に小さいため摩耗量も少なく、バルブがさらに長寿命となる。フッ素樹脂系樹脂には、完全フッ素化樹脂、部分フッ素化樹脂またはフッ素樹脂共重合体が好ましい。完全フッ素化樹脂には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等があり、部分フッ素化樹脂には、ポリフッ化ビニル(PVF)等があり、フッ素樹脂共重合体には、ペリフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)がある。 The present invention (2) is characterized in that the material of the resin coating layer is a fluororesin-based resin, which is excellent in heat resistance, chemical resistance, self-lubricating property, etc., and has a very small friction coefficient, so that the amount of wear is also large. Less, the valve has a longer life. As the fluororesin-based resin, a completely fluorinated resin, a partially fluorinated resin, or a fluororesin copolymer is preferable. The fully fluorinated resin includes polytetrafluoroethylene (PTFE) and the like, the partially fluorinated resin includes polyvinyl fluoride (PVF) and the like, and the fluororesin copolymer includes perfluoroalkoxy alkane resin (PFA). ).
本発明(3)は、前記パッキンが、グランドパッキンである本発明(1)または(2)のバルブである。不特定の流体を扱うバルブでは、Oリングよりもフッ素樹脂系樹脂のグランドパッキンが好ましく、グランドパッキンとOリングを組み合わせることによって、特に超高圧の流体であってもシールが可能になるとともに、バルブの寿命もさらに長くすることができる。 The present invention (3) is the valve of the present invention (1) or (2) in which the packing is a gland packing. For valves that handle unspecified fluids, fluororesin-based resin gland packing is preferable to O-rings, and by combining gland packing and O-rings, it is possible to seal even ultra-high pressure fluids and valves. The life of the product can be further extended.
弁体を備えるステムを有するバルブにおいて、ステムの軸に沿った流体の漏れを抑えることができ、従来のバルブに比べてバルブの寿命を長くすることができる。 In a valve having a stem provided with a valve body, leakage of fluid along the axis of the stem can be suppressed, and the life of the valve can be extended as compared with a conventional valve.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、便宜的に図面上での方向によって部材等の方向を上下左右と指称することがあるが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail exemplarily with reference to the drawings. However, unless there is a specific description, the shapes of the components and their relative arrangements described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them, but are merely explanatory examples. Further, for convenience, the directions of the members and the like may be referred to as up, down, left and right depending on the directions on the drawings, but these do not limit the scope of the present invention.
図1は、この発明による実施例1のバルブ1を示している。このバルブは、バルブボディ2とアクチュエータ4とその間のヨーク7及びボンネット6の4つの構成部分を有している。
FIG. 1 shows
バルブボディ2には、流入口21、流入通路23、流出口22および流出通路24が設けられ、流入通路23および流出通路24の間には弁座25が備えられている。弁座25と当接・離間する接触面を有する弁体3が、垂直に備えられ、弁体3はステム5の下部先端側に形成されている。ステム5は、アクチュエータ4の軸であるシャフト41と接続され、アクチュエータ4によって、上下に駆動される。
The
バルブボディ2の上部には、ボンネットナット61によってボンネット6が取り付けられており、ボンネット6の上部は、ヨーク7が取り付けられ、ヨーク7の上端部には、アクチュエータ4が取り付けられている。
A
ボンネット6の内部は、ステム5が貫通する貫通孔が形成されており、その中にステム5が挿通するグランドパッキン62が備えられている。グランドパッキン62の下面側にハメワ63が備えられ、グランドパッキン62の上面側にOリングホルダー64が備えられている。このハメワ63とOリングホルダー64は、金属製であり、その表面には、図3に示すフッ素樹脂系樹脂のコーティング層65と同じコーティング層が設けられている。樹脂コーティング層65は、ステム5の外周面及びボンネット6の内部凹部の内周面と密接している。これによって、シール性が確保され、高圧流体の開閉による経年使用によってグランドパッキン62の経年劣化が低減される。フッ素樹脂系樹脂は、例えば、PTFEやPFAなどが好ましい。
A through hole through which the
図2は、この発明による実施例2のバルブ1を示している。このバルブは、大きくは、バルブボディ2とアクチュエータ4とその間のバルブボディ2の上部に形成されたボンネット6の3つの構成部分を有している。
FIG. 2 shows
バルブボディ2には、流入口21、流入通路23、流出口22および流出通路24が設けられ、流入通路23および流出通路24の間には弁座25が備えられている。弁座25と当接・離間する接触面を有する弁体3が、垂直に備えられ、弁体3はステム5の下部先端側に形成されている。ステム5は、アクチュエータ(ハンドル)4の中心に接続され、ハンドル4によって、上下に駆動される。
The
ボンネット6の内部は、ステム5が挿通する貫通孔が形成されており、その中にステム5が挿通するグランドパッキン62が備えられている。グランドパッキン62の下面側と上面側にハメワ63が備えられている。このハメワ63は、金属製であり、その表面がフッ素樹脂系樹脂のコーティング層65が設けられている(図3参照)。樹脂コーティング層65は、ステム5の外周面及びボンネット6の内部凹部の内周面と密接している。これによって、シール性が確保され、高圧流体の開閉による経年使用によってグランドパッキン62の経年劣化が低減される。フッ素樹脂系樹脂は、例えば、PTFEやPFAなどが好ましい。
A through hole through which the
図3は、実施例2のバルブに用いられるグランドパッキン付近の部分断面図を示す。グランドパッキン62の上下面にハメワ63が配置され、ハメワ63の表面は、フッ素樹脂系樹脂のコーティング層65が形成されている。この図3では、樹脂コーティング層65は、ハメワ63の表面全面に形成されているが、少なくとも内周面に形成するだけでも良い。その場合、ハメワ63と、ボンネット6の内周面との間の隙間は、実質的にゼロとし、隙間がないようにするのが好ましい。
FIG. 3 shows a partial cross-sectional view in the vicinity of the gland packing used for the valve of the second embodiment.
図4は、ステム5が挿通する3層構造のグランドパッキン62の断面図を示している。3層構造の中央に、樹脂製のパッキングリング62aが備えられ、パッキングリング62aの上下面は、パッキングリング62aよりも硬度の高い樹脂を用いた硬質パッキングリング62bで挟まれている。このような構造とすることによって、流体の圧力が高圧になっても、高いシール性と高い開閉耐久性を確保することができる。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the gland packing 62 having a three-layer structure through which the
図5は、実施例2のバルブ1に用いられ、ステム5に挿入された3層構造のグランドパッキン62と、樹脂コーティングされたハメワ63の拡大断面図を示している。図3のバルブのグランドパッキン62が、3層構造となって、グランドパッキン62自体が強化され、硬質パッキングリング62bの内外周の周縁に突起67が発生しないので、シール性が確保され、高圧流体の開閉による経年使用によってグランドパッキン62の経年劣化が低減される。
FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view of the gland packing 62 having a three-layer structure inserted into the
1 ;バルブ
2 ;バルブボディ
3 ;弁体
4 ;アクチュエータ
5 ;ステム
6 ;ボンネット
7 ;ヨーク
21;流入口
22;流出口
23;流入通路
24;流出通路
25;弁座
41;シャフト
61;ボンネットナット
62;グランドパッキン
62a;パッキングリング
62b;硬質パッキングリング
63;ハメワ(環状部材)
64;Oリングホルダー(環状部材)
65;樹脂コーティング層
66;隙間(クリアランス)
67;突起
1;
64; O-ring holder (annular member)
65;
67; protrusion
Claims (3)
前記ステムには、当該ステムと前記ボンネットの間の隙間から流体が漏出するのを防止するパッキンが外嵌されており、
前記ステムが挿通し、前記パッキン上下端面と当接する金属製の環状部材が設けられ、
前記環状部材の少なくとも内周面側には、前記ステムの外周面と摺動する樹脂コーティング層が備えられ、前記環状部材の外周面と、前記ボンネットの内周面との間の隙間が実質的にゼロであることを特徴とするバルブ。 A valve body having a fluid inflow passage, an outflow passage, and a valve seat formed between these passages, and a valve body having a valve body at the tip that opens and closes the passage in contact with and away from the valve seat. A valve with a stem through which a bonnet formed or attached to the body is inserted.
The stem is fitted with a packing that prevents fluid from leaking from the gap between the stem and the bonnet.
A metal annular member through which the stem is inserted and in contact with the upper and lower end surfaces of the packing is provided.
A resin coating layer that slides on the outer peripheral surface of the stem is provided on at least the inner peripheral surface side of the annular member, and a gap between the outer peripheral surface of the annular member and the inner peripheral surface of the bonnet is substantially provided. A valve characterized by being zero.
The valve according to claim 1 or 2, wherein the packing is a gland packing.
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