JP2571424Y2 - トップエントリ形三方切換ボールバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、バルブ本体内のボール
を弁棒の回動によって回転し弁の開閉を行うトップエン
トリ形三方切換ボールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】三方切換ボールバルブは配管やタンク等
に取付けられ、そこを流通する流体の制御に広く使用さ
れている。このボールバルブは、バルブ本体の側部を分
割してこの分割部分からボールを装着するサイドエント
リ形ボールバルブと、バルブ本体を上部と下部とに分割
しボールを上方から下部の弁座に装着するトップエント
リ形ボールバルブとに大別することができる。

【０００３】サイドエントリ形ボールバルブは、ボール
をシールするシートパッキンを確実にバルブ本体に装填
することができる利点を有する。しかしながら、摩耗や
損傷したシートパッキンの交換作業が極めて困難である
という欠点がある。これを詳述すると、サイドエントリ
形ボールバルブを配管系に取り付けた後に、摩耗や損傷
したシートパッキンを交換する際にはボールバルブを分
解しなければならない。しかし、サイドエントリ形ボー
ルバルブは配管系に取り付けた後に分解することがその
構造上非常に困難である。

【０００４】他方、トップエントリ形ボールバルブは、
サイドエントリ形ボールバルブに比べてシートパッキン
の交換作業が容易にできるという利点を有する。しかし
ながら、トップエントリ形ボールバルブは、ボールを確
実にシールするためにボールをバネによって下方向に常
時付勢してシートパッキンに密着する構成をとるため、
シートパッキンが塑性変形し易く、耐久性に劣るという
問題があった。

【０００５】そこで、このような欠点を解決したトップ
エントリ形ボールバルブが米国特許第４，１４７，３２
６号公報に開示されている。このトップエントリ形ボー
ルバルブでは、図７に示されたようにバルブ本体の下部
１には、弁座２とこの弁座２を挟んで逆方向に延在した
第１及び第２の軸方向流通孔３、４とが夫々形成されて
いる。弁座２にはボール５が回転可能に収容され、この
ボール５には第１軸方向流通孔３と第２軸方向流通孔４
とを連通可能な貫通孔６が穿孔されている。ボール５と
第１及び第２軸方向流通孔３、４との間にはシートパッ
キン７、８が夫々介在されている。ボール５の外表面
は、貫通孔６の開口端の周囲５ａのみをテーパ状に面取
りし、その余を真円形状としている。従って、このボー
ルバルブが開の時、テーパ状部分５ａがシートパッキン
７，８に夫々対向しシートパッキン７、８をほとんど圧
縮しない。しかし、ボール５が９０°回転されて閉弁す
ると、ボール５の真円部分がシートパッキン７、８に対
向しこれを圧縮してシールする。

【０００６】この構成のトップエントリ形ボールバルブ
では、シートパッキン７、８は閉弁時のみ圧縮され、開
弁時には圧縮されないので、塑性変形や摩耗や損傷が生
じにくい。ところが、このトップエントリ形ボールバル
ブはボール５が開弁状態から閉弁状態に９０°回転され
る時にシートパッキン７、８はテーパ状部分５ａから真
円部分に密接移動するので、シートパッキン７，８は急
激に負荷を受け摩耗や損傷が生じ易く，シートパッキン
の寿命の短縮化を招くという新たな問題が発生する。更
に、上述の９０°の回転は、その際に回転トルクが急激
に上昇するため操作性が悪いという問題もある。

【０００７】本出願人は、これらの問題を解決したトッ
プエントリ形ボールバルブを実願平２−８２５３０号と
して出願した。この先願に開示されたトップエントリ形
ボールバルブは、図８及び図９に示したようにボール５
の貫通孔６の開口端を囲む領域９を半径ｒの曲面とし、
この領域９から９０°ずれた領域１０を半径Ｒの曲面を
する。半径ｒの曲面９と半径Ｒの曲面１０とは滑らかに
連接され、半径Ｒの曲面１０はシートパッキンを充分に
圧縮するが、半径ｒの曲面９は実質的にシートパッキン
を圧縮しないように、半径Ｒは半径ｒよりも大きく定め
られている。このように、先願に係るトップエントリ形
ボールバルブは、半径Ｒの曲面１０と半径ｒの曲面９と
は滑らかに連接されているため、ボール５は急激なトル
ク変化なしにスムーズに回転する。従って、ボール回転
の操作性が向上すると共に、シートパッキンの摩耗や損
傷が防止される。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上述の米国
特許及び先願の実用新案登録出願に係るトップエントリ
形ボールバルブは、いずれも２方向切換形ボールバルブ
に関するものであり、三方切換ボールバルブに関するも
のではなかった。これは、三方切換ボールバルブがシー
トパッキンを少なくとも三箇所必要とし、この全てにお
いてボールとシートパッキンとを確実にシールすること
が困難であったためと思われる。そこで、本考案の目的
は弁開閉時の操作性を向上し、かつシートパッキンを長
寿命化することができるトップエントリ形三方切換ボー
ルバルブを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本考案は、弁座と、この弁座を挟んで逆方向に延在し
た第１及び第２の軸方向流通孔と上記弁座から上記軸方
向流通孔に対してほぼ垂直方向に延在した垂直流通孔と
を夫々有するバルブ本体と、上記弁座に回転可能に収容
され、上記第１及び第２軸方向流通孔を連通可能な貫通
孔とこの貫通孔からほぼ垂直方向に延在する垂直孔とが
夫々穿孔されたボールと、このボールを回転駆動する弁
棒と、上記の各流通孔と上記弁座との各交差点において
上記弁座と上記ボールとの間に夫々介在されたシートパ
ッキンと、を備え、上記バルブ本体は上記ボールを内部
へ組立可能にバルブ本体上部とバルブ本体下部とに分割
可能であり、上記ボールの外表面は、上記貫通孔の各開
口端を取囲む周囲領域が夫々上記ボールの中心を曲率中
心とする半径ｒの曲面であり、かつ上記垂直孔の開口端
を取囲む周囲領域とこれの反対側の領域とが共に、上記
ボールの中心を曲率中心とした上記半径ｒよりも大きい
半径Ｒの曲面であり、上記半径Ｒの曲面は上記シートパ
ッキンに対向した時にそれを所定量圧縮し、上記半径ｒ
の曲面は上記シートパッキンに対向した時にそれを実質
的に圧縮しないように定められていることを特徴とする
ものである。

【００１０】

【作用】ボールの貫通孔が第１及び第２軸方向流通孔を
連通している時には、第１及び第２軸方向流通孔のシー
トパッキンにはボールの半径ｒの曲面が対向するので、
これらのシートパッキンは実質的に圧縮されない。垂直
流通孔のシートパッキンにはボールの半径Ｒの曲面が対
向するので、このシートパッキンは圧縮され、垂直流通
孔とボールとの間を確実にシールする。

【００１１】ボールの垂直孔が第１及び第２軸方向流通
孔の一方に位置し、ボールの貫通孔が垂直流通孔に位置
する時には、この垂直流通孔のシートパッキンにはボー
ルの半径ｒの曲面が対向するので、このシートパッキン
は実質的に圧縮されない。第１及び第２軸方向流通孔の
シートパッキンにはボールの半径Ｒの曲面が対向するの
で、これらのシートパッキンは圧縮され、第１及び第２
軸方向流通孔とボールとの間を確実にシールする。この
ように各シートパッキンは常時圧縮されるのではないた
め、塑性変形が起こりにくい。また、ボールは滑らかな
曲面で形成されているため、急激なトルクの変化なしに
スムーズに回転駆動される。

【００１２】

【実施例】以下に、本考案によるトップエントリ形三方
切換ボールバルブの一実施例を図７乃至図９と同部分に
は同一符号を付して示した図１乃至図６を参照して説明
する。図１及び図２において、バルブ本体は本体下部１
と本体上部、即ちキャップ１１とから構成されている。
バルブ本体下部１には、弁座２と、この弁座２を挟んで
逆方向に延在した第１及び第２の軸方向流通孔３、４
と、弁座２から第１及び第２軸方向流通孔３、４に対し
てほぼ垂直方向に延在した垂直流通孔１２とが夫々形成
されている。弁座２にはボール５が回転可能に収容さ
れ、このボール５と第１及び第２軸方向流通孔３、４及
び垂直流通孔１２との間にはシートパッキン７、８、１
３が夫々介在されている。更に、垂直流通孔１２の反対
側の閉止壁１４とボール５との間にもシートパッキン１
５が介在されている。

【００１３】ボール５には、第１軸方向流通孔３と第２
軸方向流通孔４とを連通可能な貫通孔６が穿孔されると
共にこの貫通孔６に垂直な垂直孔１６が穿孔されてい
る。ボール５には弁棒１７が取付けられ、この弁棒１７
にはハンドル１８が取付けられている。また、弁棒１７
とキャップ１１との間には、グランドパッキン１９とグ
ランドスリーブ２０とグランド押え２１等が設置されて
いる。

【００１４】ボール５の外表面形状は図２と図３と図４
に明示したように、貫通孔６の両方の開口端を取囲む領
域２２と２３が夫々ボールの中心Ｏ１を曲率中心とする
半径ｒの曲面に形成され、また垂直孔１６の開口端を囲
む領域２４及びこれの反対側の領域２５が夫々ボールの
中心Ｏ１を曲率中心とする半径Ｒの曲面に形成されてい
る。この半径Ｒと半径ｒとの大きさの関係は、半径ｒの
曲面２２、２３がシートパッキン７、８、１３、１５に
対向した時にそれを実質的に圧縮せず、半径Ｒの曲面２
４、２５がシートパッキン７、８、１３、１５に対向し
た時にそれを充分に圧縮するように、Ｒ＞ｒに定められ
ている。

【００１５】また、本実施例ではボール５はトラニオン
タイプであり、ボール底部には軸部２６が突設されこの
軸部２６は本体下部１に形成された凹部２７に嵌合され
ているので、流体圧の作用によるボール５の移動は防止
される。なお、バルブ本体下部１やキャップ１１やボー
ル５はふっ素樹脂ライニングが施されていても、施され
ていなくてもよい。

【００１６】次に、この実施例の作用を説明する。図２
において、ボール５は、貫通孔６が第１軸方向流通孔３
と第２軸方向流通孔４とに対向し、垂直孔１６が閉止壁
１４に対向しており、軸方向には開弁し、軸に垂直方向
には閉弁状態である。この時、シートパッキン７、８に
は半径ｒの曲面２２、２３が夫々対向するので、これら
のシートパッキン７、８はほとんど圧縮されない。シー
トパッキン１３、１５には半径Ｒの曲面２４、２５が夫
々対向するので、これらのシートパッキン１３、１５は
充分に圧縮され、充分なシール作用を奏する。従って、
垂直流通孔１２は確実に閉弁される。

【００１７】図５は、図２の状態からボール５が反時計
方向に９０°回転された状態を示しており、第１軸方向
流通孔３と垂直流通孔１２とが連通され、第２軸方向流
通孔４が閉止されている。この第２軸方向流通孔４のシ
ートパッキン８には半径Ｒの曲面２５が対向するので、
第２軸方向流通孔４のシールは確実である。図６は、図
２の状態からボール５が時計方向に９０°回転された状
態を示しており、第２軸方向流通孔４と垂直流通孔１２
とが連通され、第１軸方向流通孔３が閉止されている。
この第１軸方向流通孔３のシートパッキン７には半径Ｒ
の曲面２５が対向するので、第１軸方向流通孔３のシー
ルは確実である。

【００１８】なお、本実施例ではボール５は軸部２６を
有するトラニオンタイプであった。しかしながら、本考
案は軸部２６が存在しないフローティングタイプにも適
用することができる。このフローティングタイプでは、
ボール５は流体圧力によって弁棒１７に垂直な方向に移
動し、これによって流体の漏洩が生じがちであるが、本
考案では曲面２４と２５との両方が大きな半径Ｒに定め
られているので、上記ボール移動による漏洩を確実に防
止することができる。また、上記実施例では４個のシー
トパッキン７、８、１３、１５が使用された。しかしな
がら、閉止壁１４におけるシートパッキン１５は省略す
ることができる。

【００１９】

【考案の効果】以上の説明から明らかなように本考案に
よると、ボールの外表面は、貫通孔の各開口端を取囲む
周囲領域が夫々ボールの中心を曲率中心とする半径ｒの
曲面であり、かつ垂直孔の開口端を取囲む周囲領域とこ
れの反対側の領域とが共に、ボールの中心を曲率中心と
した半径ｒよりも大きい半径Ｒの曲面であり、半径Ｒの
曲面はシートパッキンに対向したときにそれを所定量圧
縮し、半径ｒの曲面はシートパッキンに対向したときに
それを実質的に圧縮しないように定められているため、
シートパッキンの早期の塑性変形を防止することができ
ると共に、ボールを急激なトルクの変化なしにスムーズ
に回転駆動することができ、操作性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るトップエントリ形三方切換ボール
バルブの一実施例を示した断面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図３】上記実施例のボールの形状を示した部分断面
図。

【図４】図３のボールの側面図。

【図５】図２と同様の断面図。

【図６】図２と同様の断面図。

【図７】従来のトップエントリ形二方切換ボールバルブ
を示した断面図。

【図８】先願に係るトップエントリ形二方切換ボールバ
ルブのボールの形状を示した部分断面図。

【図９】図８の側面図。

【符号の説明】

２ 弁座 ３ 第１軸方向流通孔 ４ 第２軸方向流通孔 ５ ボール ６ 貫通孔 ７ シートパッキン ８ シートパッキン １２ 垂直流通孔 １３ シートパッキン １５ シートパッキン １６ 垂直孔 １７ 弁棒 ２２ 半径ｒの曲面 ２３ 半径ｒの曲面 ２４ 半径Ｒの曲面 ２５ 半径Ｒの曲面

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】弁座と、 この弁座を挟んで逆方向に延在した第１及び第２の軸方
   向流通孔と上記弁座から上記軸方向流通孔に対してほぼ
   垂直方向に延在した垂直流通孔とを夫々有するバルブ本
   体と、 上記弁座に回転可能に収容され、上記第１及び第２軸方
   向流通孔を連通可能な貫通孔とこの貫通孔からほぼ垂直
   方向に延在する垂直孔とが夫々穿孔されたボールと、こ
   のボールを回転駆動する弁棒と、 上記の各流通孔と上記弁座との各交差点において上記弁
   座と上記ボールとの間に夫々介在されたシートパッキン
   と、を備え、 上記バルブ本体は上記ボールを内部へ組立可能にバルブ
   本体上部とバルブ本体下部とに分割可能であり、 上記ボールの外表面は、上記貫通孔の各開口端を取囲む
   周囲領域が夫々上記ボールの中心を曲率中心とする半径
   ｒの曲面であり、かつ上記垂直孔の開口端を取囲む周囲
   領域とこれの反対側の領域とが共に、上記ボールの中心
   を曲率中心とした上記半径ｒよりも大きい半径Ｒの曲面
   であり、上記半径Ｒの曲面は上記シートパッキンに対向
   した時にそれを所定量圧縮し、上記半径ｒの曲面は上記
   シートパッキンに対向した時にそれを実質的に圧縮しな
   いように定められていることを特徴とするトップエント
   リ形三方切換ボールバルブ。