JP2020197233A - valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、流体の流量を制御するバルブに関する。 The present invention relates to a valve that controls the flow rate of a fluid.
流体の流量を調節し、開閉を行うことができる制御弁として、特許文献1に記載のような制御弁が知られている。この制御弁101は、図6に示すように、流体の流入口121、流入通路123、流出通路124及び流出口122を有するバルブボディ102と、流体の流量を制御する弁体103と、弁体103を上下動させるアクチュエータ104を備えている。弁体103の弁体当接面132は、弁閉時はアクチュエータ104によるステム105の降下にしたがって、バルブボディ102に形成された弁座164に当接して流体を遮断する。
A control valve as described in Patent Document 1 is known as a control valve capable of adjusting the flow rate of a fluid to open and close it. As shown in FIG. 6, the
ステム105は、バルブボディ102の上部に配置されたボンネット108の内部を貫通し、ボンネット108とアクチュエータ104とはヨーク109によって結合され、アクチュエータ104のシャフト141とステム105とは、連結構造110によって結合され、アクチュエータ104のモータの回転運動を、ステム105の軸方向直線運動に変換している。
The
これらの制御弁は、弁体が回転を伴わない上下動によって対向する弁座に強く押圧されることによって、高圧流体に耐えられる構造となっている。 These control valves have a structure that can withstand a high-pressure fluid by strongly pressing the valve body against the opposing valve seats by vertical movement without rotation.
近年、水素ステーションの供給インフラ等の高圧極低温環境下や、反応ガスを用いた製造インフラ等の高圧極低温環境下で用いることができる流量調整のための制御弁やON-OFFを行う遮断弁が求められる。 In recent years, control valves for flow rate adjustment and shut-off valves that can be turned on and off can be used in high-pressure and extremely low-temperature environments such as hydrogen station supply infrastructure and in high-pressure and extremely low-temperature environments such as manufacturing infrastructure using reaction gas. Is required.
このような、極低温や高温環境下で用いられるバルブは、弁体部分が極低温や高温に晒されると、弁体とつながるステムが熱を持ったり、低温に冷やされる。ステムが、高温や低温となると、ステムとつながるアクチュエータが熱を持ったり、低温に冷やされるため、アクチュエータが悪影響を受ける。このアクチュエータへの影響を低減するために、ステムの長さを長くする方策が一般にとられている。 In such a valve used in an extremely low temperature or high temperature environment, when the valve body portion is exposed to the extremely low temperature or high temperature, the stem connected to the valve body becomes hot or is cooled to a low temperature. When the stem becomes hot or cold, the actuator connected to the stem gets hot or is cooled to a low temperature, so that the actuator is adversely affected. In order to reduce the influence on the actuator, a measure to increase the length of the stem is generally taken.
ステムの長さを長くすると、ステムのごくわずかでも傾きでも、弁体と弁座の当接に許容できないレベルのずれが生じるおそれがあり、このずれはシートリークや弁体と弁座の当接面の偏摩耗によるバルブの寿命の低下の原因となる。 Increasing the length of the stem can cause an unacceptable level of misalignment between the valve body and the valve seat, even if the stem is slightly tilted, which can lead to seat leaks or valve body-to-valve seat contact. It causes a decrease in valve life due to uneven wear of the surface.
この発明の目的は、弁体の当接部表面と弁座の当接部表面のステムの傾きによる偏摩耗発生を緩和し、寿命の長いバルブを提供することにある。 An object of the present invention is to alleviate the occurrence of uneven wear due to the inclination of the stem between the contact portion surface of the valve body and the contact portion surface of the valve seat, and to provide a valve having a long life.
本発明(1)は、流路を有するバルブボディと、前記バルブボディに設けられた弁座と上下動により当接して前記流路を開閉する弁体と、前記弁体を先端に備えるステムと、前記ステムを上下動させるアクチュエータと、を有するバルブであって、前記弁体と前記ステムとは、ユニバーサルジョイントで結合され、前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が変化可能であることを特徴とするバルブである。 The present invention (1) includes a valve body having a flow path, a valve body that abuts on a valve seat provided in the valve body by vertical movement to open and close the flow path, and a stem having the valve body at its tip. A valve having an actuator for moving the stem up and down, the valve body and the stem are connected by a universal joint, and the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem can be changed. It is a valve characterized by that.
弁体とステムとを、自在継手であるユニバーサルジョイントで結合することによって、ステムがわずかでも傾いたとしても、弁体の軸は、弁体の弁座との当接面が弁座の当接面と一様に面圧がかかるように傾くので、弁体の当接部表面と弁座の当接部表面へのステムの偏りによる偏摩耗発生を緩和することができる。 By connecting the valve body and the stem with a universal joint, which is a universal joint, even if the stem is slightly tilted, the axis of the valve body is in contact with the valve seat on the contact surface with the valve seat. Since it is tilted so that the surface pressure is applied uniformly to the surface, it is possible to alleviate the occurrence of uneven wear due to the bias of the stem to the surface of the contact portion of the valve body and the surface of the contact portion of the valve seat.
本発明(2)は、前記ユニバーサルジョイントが、球面部及び該球面部に連なる非球面部を備える摺動体と、該摺動体を摺動回転可能に囲繞する囲繞体とからなり、前記非球面部と前記囲繞体の間の定められた隙間の大きさにより前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が制限されることを特徴とする本発明(1)に記載のバルブである。 In the present invention (2), the universal joint comprises a sliding body including a spherical surface portion and an aspherical surface portion connected to the spherical surface portion, and an aspherical body that surrounds the sliding body so as to be slidable and rotatable. The valve according to the present invention (1), characterized in that the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem is limited by the size of a predetermined gap between the valve body and the surrounding body.
一般に、ユニバーサルジョイントは、何十度傾いても力を伝達できるものであるが、本発明に用いられるユニバーサルジョイントは、わずかの傾きを修正できればよいので、本発明(2)のように、摺動体の非球面部と囲繞体の間の定められたわずかの隙間の大きさで角度を修正できるようにしておくのが好ましい。本発明(2)に用いられるユニバーサルジョイントは、いわゆるボールアンドソケットタイプと呼ばれるものである。 In general, a universal joint can transmit a force even if it is tilted by several tens of degrees, but the universal joint used in the present invention only needs to be able to correct a slight tilt, and therefore, as in the present invention (2), a sliding body. It is preferable that the angle can be corrected by the size of a predetermined slight gap between the aspherical portion and the surrounding body. The universal joint used in the present invention (2) is a so-called ball-and-socket type.
本発明(3)は、前記摺動体が、前記弁体のステム側端部に形成され、前記囲繞体が前記ステムの弁体側端部に形成されていることを特徴とする本発明(2)のバルブである。 The present invention (3) is characterized in that the sliding body is formed at the stem side end of the valve body, and the surrounding body is formed at the valve body side end of the stem (2). It is a valve of.
摺動体が、弁体のステム側端部に形成され、囲繞体がステムの弁体側端部に形成されていることで、ユニバーサルジョイントが形成されやすく、製造コストの低減にもつながる。 Since the sliding body is formed at the stem side end of the valve body and the surrounding body is formed at the valve body side end of the stem, a universal joint is easily formed, which leads to a reduction in manufacturing cost.
本発明(4)は、前記球面部は、前記弁体のステム側端部に形成された球体であり、前記非球面部は前記球面部に連なる円柱状のネック部であり、前記囲繞体は、前記ステムの弁体側端部に形成された凹所を有する前記ステムと、前記凹所に収容固定され、前記ネック部が貫通する貫通孔と前記球面部を支承する球状凹面を有する支承体からなり、前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が、前記ネック部と前記貫通孔の内周壁との間の隙間の大きさによって決定される本発明(3)のバルブである。 In the present invention (4), the spherical portion is a sphere formed at the stem-side end of the valve body, the aspherical portion is a columnar neck portion connected to the spherical portion, and the surrounding body is From the stem having a recess formed at the valve body side end of the stem, and a support having a spherical concave surface that is accommodated and fixed in the recess and through which the neck portion penetrates and the spherical portion. The valve of the present invention (3), wherein the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem is determined by the size of the gap between the neck portion and the inner peripheral wall of the through hole.
本発明(4)は、摺動体と囲繞体の形状が、例えば、図1〜3に示すようなユニバーサルジョイントの形態に特徴を有する。制限される角度が、ネック部と貫通孔の内周壁との間の隙間の大きさによって容易に決定することができるので、バルブが安定して駆動することができる。 The present invention (4) is characterized in that the shapes of the sliding body and the surrounding body are, for example, the form of a universal joint as shown in FIGS. Since the limited angle can be easily determined by the size of the gap between the neck portion and the inner peripheral wall of the through hole, the valve can be driven stably.
本発明(5)は、前記球面部は、前記弁体のステム端部に形成され、頂部に球面を有しており、前記非球面部は前記球面部に連なる円柱状のネック部であり、前記囲繞体は、前記ステムの弁体側端部に形成された凹所を有する前記ステムであって、前記凹所は前記非球面部を収容する第1凹所と、該第1凹所に連なり前記球面部を収容し、前記球面部の前記弁座側の面と対向する段部を有する第2凹所とを備えており、側面に前記摺動体を収容できるように切り欠きが設けられたステムと、前記ステムに固定され前記摺動部の切り欠き側への移動を制限するピンとからなり前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が、前記ネック部と前記第1凹所の内周壁との間の第1の隙間によって決定される本発明(3)に記載のバルブである。 In the present invention (5), the spherical portion is formed at the stem end portion of the valve body and has a spherical surface at the top, and the aspherical portion is a columnar neck portion connected to the spherical portion. The surrounding body is the stem having a recess formed at the valve body side end portion of the stem, and the recess is connected to a first recess accommodating the aspherical portion and the first recess. It is provided with a second recess having a step portion that accommodates the spherical portion and faces the surface of the spherical portion on the valve seat side, and is provided with a notch on the side surface so that the sliding body can be accommodated. It consists of a stem and a pin fixed to the stem and restricting the movement of the sliding portion to the notch side, and the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem is the angle between the neck portion and the first recess. The valve according to the present invention (3), which is determined by the first gap between the inner peripheral wall and the inner peripheral wall.
本発明(5)は、摺動体と囲繞体の形状が、例えば、図4及び5に示すようなユニバーサルジョイントの形態に特徴を有する。制限される角度が、前記ネック部と前記第1凹所の内周壁との間の第1の隙間によって容易に決定することができるので、バルブが安定して駆動することができる。 The present invention (5) is characterized in that the shapes of the sliding body and the surrounding body are, for example, the form of a universal joint as shown in FIGS. 4 and 5. Since the limited angle can be easily determined by the first gap between the neck portion and the inner peripheral wall of the first recess, the valve can be driven stably.
この制御弁によると、弁体の当接部表面と弁座の当接部表面のステムの傾きによる偏摩耗発生を緩和し、寿命の長いバルブを提供することができる。 According to this control valve, it is possible to alleviate the occurrence of uneven wear due to the inclination of the stem on the surface of the contact portion of the valve body and the surface of the contact portion of the valve seat, and to provide a valve having a long life.
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材質、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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, exemplary, with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them, but are merely explanatory examples. Absent.
図1に示すように、バルブ1は、流路を有するバルブボディ2と、バルブボディ2の流路を上下動により開閉する弁体3と、弁体3を上下動させるアクチュエータ4とを備えている。アクチュエータ4には、アクチュエータ4の動作により上下動するシャフト41が設けられている。シャフト41と弁体3とはステム5によって連結されている。シャフト41とステム5との間の連結において、特許文献1に記載の連結構造10を有している。
As shown in FIG. 1, the valve 1 includes a
制御弁1は、バルブボディ2の上部に接続されるボンネット8と、ボンネット8とアクチュエータ4とを接続するヨーク9とを備えている。
The control valve 1 includes a
バルブボディ2は、中央上面にバルブボディ突出部26が形成され、弁体3を挿通させるボンネット8を収容するバルブボディ凹所25が設けられ、ボンネット8のバルブボディ2への接続は、ボンネット8に取り付けられた、ボンネットナット81によって行われる。
The
バルブボディ2には、流体が流入する流入口21、流入口21から弁体3へ流体を導く流入通路23、弁体3の当接部32(図2参照)と当接する弁座当接面64(図2参照)が形成された弁座ボルト6が備えられている。流体を流し出す通路である流出通路24および流体をバルブボディ2外部へ流出させる出口となる流出口22が備えられている。
The
ボンネット8の内部にはOリングホルダー82に保持された状態でOリング83が設けられており、このOリング83によってボンネット8の内面とステム5の外面との隙間からの流体の漏洩を防ぐようになっている。Oリングホルダー82の下部にはグランドパッキン84が介装されている。グランドパッキン84は、例えばPFA、PTFE等の硬質合成樹脂から形成されており、Oリング83と共にボンネット8の内面とステム5の外面との隙間からの流体の漏洩を防ぐ。パッキン押えねじ85によって、上方向から荷重を加えて、グランドパッキン84のシール性を確実にしている。
An O-
ヨーク9は、アクチュエータ4の下端面とねじ(図示せず)によって連結され、ヨーク9の下部はその中心に形成されたねじ穴にボンネット8の筒部の上部外面に形成された雄ねじ部が螺着されており、これによってボンネット8とアクチュエータ4がヨーク9によって連結されている。
The
ステム5に設けられたインジケータ51と、ヨーク9に取り付けられたインジケータスケール91とから制御弁の開度を確認することができる。
The opening degree of the control valve can be confirmed from the
図2は、図1に示す実施例1のユニバーサルジョイント付近の拡大図である。バルブボディ2には、弁座当接面64を備える弁座ボルトヘッド部63を有する弁座ボルト6が、弁座ボルト雄ねじ部61で螺合している。弁座ボルト6の内部は、弁座ボルト貫通孔62が形成され、流入通路23とバルブボディ凹所25を挿通している。バルブボディ2とボンネット8とは、バルブボディ突出部雄ねじ26aとボンネットナット雌ねじ81aとで螺合結合している。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the universal joint of the first embodiment shown in FIG. A
弁体3は、上から、球面部35aを有する弁体ヘッド35、ネック部34、弁体ボディ部33、弁体当接部32、弁体先端部31を備えている。球面部35aを有する弁体ヘッド35とネック部34とが、摺動体を形成している。
From the top, the
ステム5の下端部は、凹所52(図3(b)参照)が設けられ、この凹所52に摺動体が嵌入されている。
A recess 52 (see FIG. 3B) is provided at the lower end of the
図3は、図2をさらに拡大した図である。ステム5の端部には、凹所52が形成され、その中に弁体ヘッド35とネック部34が嵌入し、弁体ヘッド球面部の頂点が、凹所52の天井面である凹所底面52aと接触するように嵌入している。
FIG. 3 is a further enlarged view of FIG. A
弁体ボール部受け部材36には、球状凹面36aを有する弁体ヘッド受け部材36が、弁体ヘッド球面部35aを支承している。この弁体ヘッド受け部材36aは、実施例1では4分割されている。分割している理由は、ネック部34が貫通している弁体ヘッド受け部材36の上下には、ネック部34の径よりも大きな弁体ヘッド35と弁体ボディ部33があり、一体であるとこれらの上下部分が入らないからである。実施例1では、4分割としているが、2分割や3分割とすることもできる。
The valve body
この部分の組み立ては、ネック部34の周囲に弁体ヘッド受け部材36を取り付けて、凹所52内部に、弁体ヘッド球面部35aが凹所底面52aに突き当たるまで挿入し、ピン53を打ち込む方法で行う。弁体ヘッド受け部材36は、ピン53で支えられる。
To assemble this part, a valve body
実施例1における囲繞体は、凹所52を備えるステム5の端部及び弁体ヘッド受け部材36(支承体)が相当する。
The surrounding body in the first embodiment corresponds to the end portion of the
弁体ヘッド受け部材36には、ネック部34を収容する貫通孔37が備えられ、この貫通孔37の直径は、ネック部34の直径よりも大きく、両者の間には、隙間38aが形成されている。この隙間38aの大きさによって、ステムの軸と弁体の軸との交角が、制限される角度の範囲の角度内で変化できるようになっている。隙間38aが大きいと変化する角度が大きくなり、隙間38aが小さいと変化する角度が小さくなる。
The valve body
図4は、本発明の実施例2のユニバーサルジョイント付近の拡大図である。実施例1(図2)と同じ個所は、一部説明を省略する。 FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the universal joint according to the second embodiment of the present invention. A part of the same parts as in the first embodiment (FIG. 2) will be omitted.
弁体3の上部には、球面部35aの下方に連なる本体部35bを有する弁体ヘッド35が形成されている。
A
弁体3は、上から、球面部35aと円柱形状の本体部35bを有する弁体ヘッド35、弁体ヘッド35より径が小さいネック部34、弁体ボディ部33、弁体当接部32、弁体先端部31を備えている。球面部35aと本体部35bを有する弁体ヘッド35とネック部34とが、摺動体を形成している。
From the top, the
図5は、図4をさらに拡大した図である。ステム5の端部には、ネック部34を収容する第1凹所54が形成され、第1凹所54の上部には弁体ヘッド35を収容する第2凹所55が形成されている。第1凹所54と第2凹所55の間の段部55bにより弁体ヘッド35は支持されており、ネック部34および弁体ヘッド35が第1凹所および第2凹所に収容可能なようにステム5の一面が切り欠かれている。
FIG. 5 is a further enlarged view of FIG. A
球面部35aの頂点と、第2凹所55の天井面である第2凹所底面55aとは、ステム5が下方に移動して弁体3を押圧時には、接触するようになっている。押圧していないときは、わずかな隙間が設けられている。このわずかな隙間は、図5においては、本体部35bと段部55bとの間の隙間に相当する。
The apex of the
ステム5の側面には切り欠きを経由する貫通孔が形成されており、ピン53が挿入される。ピン53および第1凹所の内周壁54aによりネック部34の平面方向の移動が制限される。ネック部34と第1凹所の内周壁54aおよびピン53との間の隙間38bの大きさによって、ステムの軸と弁体の軸との交角が、制限される角度の範囲の角度内で変化できるようになっている。この隙間が大きいと変化する角度が大きくなり、この隙間が小さいと変化する角度が小さくなる。
A through hole is formed on the side surface of the
なお、第1凹所54と第2凹所55を備えるステム5の端部およびピン53が実施例2における囲繞体に相当する
The end of the
1:制御弁
2:バルブボディ
3:弁体
4:アクチュエータ
5:ステム
8:ボンネット
9:ヨーク
10:連結構造
21:流入口
22:流出口
23:流入通路
24:流出通路
25:弁座
26:バルブボディ突出部
26a:バルブボディ突出部雄ねじ
31:弁体先端部
32:弁体当接部
33:弁体ボディ部
34:ネック部
35:弁体ヘッド
35a:球面部
35b:本体部
36:弁体ヘッド受け部材
36a:球状凹面
37:貫通孔
38a:隙間
38b:第1の隙間
41:シャフト
51:インジケータ
52:凹所
52a:凹所底面
53:ピン
54:第1凹所
54a:第1凹所の内周壁
55:第2凹所
55a:第2凹所底面
55b:段部
55c:第2凹所の内周壁
61:弁座ボルト雄ネジ部
62:弁座ボルト貫通孔
63:弁座ボルトヘッド部
64:弁座当接面
81:ボンネットナット
81a:ボンネットナット雌ねじ
82:Oリングホルダー
83:Oリング
84:グランドパッキン
85:パッキン押さえねじ
91:インジケータスケール
1: Control valve 2: Valve body 3: Valve body 4: Actuator 5: Stem 8: Bonnet 9: Yoke 10: Connection structure 21: Inflow port 22: Outlet 23: Inflow passage 24: Outflow passage 25: Valve seat 26:
Claims (5)
前記バルブボディに設けられた弁座と上下動により当接して前記流路を開閉する弁体と、
前記弁体を先端に備えるステムと、
前記ステムを上下動させるアクチュエータと、を有するバルブであって、
前記弁体と前記ステムとは、ユニバーサルジョイントで結合され、前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が変化可能であることを特徴とするバルブ。 A valve body with a flow path and
A valve body that opens and closes the flow path by contacting the valve seat provided on the valve body by vertical movement.
A stem having the valve body at the tip and
A valve having an actuator for moving the stem up and down.
A valve characterized in that the valve body and the stem are connected by a universal joint, and the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem can be changed.
前記非球面部は前記球面部に連なる円柱状のネック部であり、
前記囲繞体は、前記ステムの弁体側端部に形成された凹所を有する前記ステムと、前記凹所に収容固定され、前記ネック部が貫通する貫通孔と前記球面部を支承する球状凹面を有する支承体からなり、
前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が、前記ネック部と前記貫通孔の内周壁との間の隙間の大きさによって決定される請求項3に記載のバルブ。 The spherical surface portion is a sphere formed at the stem side end portion of the valve body.
The aspherical portion is a columnar neck portion connected to the spherical portion.
The surrounding body includes the stem having a recess formed at the valve body side end portion of the stem, a through hole that is accommodated and fixed in the recess, and a spherical concave surface that supports the spherical portion. Consists of bearings
The valve according to claim 3, wherein the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem is determined by the size of the gap between the neck portion and the inner peripheral wall of the through hole.
前記非球面部は前記球面部に連なる円柱状のネック部であり、
前記囲繞体は、前記ステムの弁体側端部に形成された凹所を有する前記ステムであって、前記凹所は前記非球面部を収容する第1凹所と、該第1凹所に連なり前記球面部を収容し、前記球面部の前記弁座側の面と対向する段部を有する第2凹所とを備えており、側面に前記摺動体を収容できるように切り欠きが設けられたステムと、前記ステムに固定され前記摺動部の切り欠き側への移動を制限するピンとからなり
前記弁体の軸と前記ステムの軸との角度が、前記ネック部と前記第1凹所の内周壁との間の第1の隙間によって決定される請求項3に記載のバルブ。
The spherical portion is formed at the stem end of the valve body and has a spherical surface at the top.
The aspherical portion is a columnar neck portion connected to the spherical portion.
The surrounding body is the stem having a recess formed at the valve body side end portion of the stem, and the recess is connected to a first recess accommodating the aspherical portion and the first recess. It is provided with a second recess having a step portion that accommodates the spherical portion and faces the valve seat side surface of the spherical portion, and is provided with a notch on the side surface so that the sliding body can be accommodated. It consists of a stem and a pin fixed to the stem and restricting the movement of the sliding portion to the notch side, and the angle between the axis of the valve body and the axis of the stem is the angle between the neck portion and the first recess. The valve according to claim 3, which is determined by a first gap between the inner peripheral wall and the inner peripheral wall.
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JPH0516538U (en) * | 1991-08-20 | 1993-03-02 | 日信工業株式会社 | Master cylinder relief port valve |
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- 2019-05-31 JP JP2019102873A patent/JP2020197233A/en active Pending
Patent Citations (3)
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