JP2606358Y2

JP2606358Y2 - ボールバルブ

Info

Publication number: JP2606358Y2
Application number: JP1992027349U
Authority: JP
Inventors: 一昭清水
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2007-04-24
Also published as: JPH0586077U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ボールバルブに関し、
各種の流体を取り扱う化学プラント等の配管に利用でき
る。

【０００２】

【背景技術】従来より、化学プラント等の配管中には、
この配管中を流れる各種の流体の流れを任意に断続でき
るようにするために、適宜位置にバルブが取り付けられ
ている。このようなバルブには、制御する流体に応じた
耐熱性、耐食性、耐摩耗性が要求され、セラミック製の
ボールバルブなどが用いられている。

【０００３】図５には、セラミック製のボールバルブの
従来例が示されている。同図において、ボールバルブ90
は、図示されない所謂ケーシングである弁筺体の内部で
略球状のボール弁体91を 0〜90度回転させることによ
り、流れの導通と遮断を行うものであり、ボール弁体91
を貫通する円筒状の貫通孔93と弁筺体の入口、出口に設
けられた貫通孔とを連通させることにより流路が形成さ
れるようになっている。

【０００４】ボール弁体91の回転すなわちボールバルブ
90の開閉状態の切り換えは、図示されないハンドルある
いは電磁式アクチュエータ等の操作部を操作し、この操
作部に連結された回転軸であるステム92を回転させるこ
とにより行う。この際、ボール弁体91とステム92との連
結は、ボール弁体91の上部に設けられた嵌合溝94とステ
ム92の下端に設けられた嵌合突起95との嵌め合わせによ
り行われている。

【０００５】嵌合溝94は、嵌合突起95を嵌合可能な溝で
あり、上方より見て一定の幅を持った略長方形の溝とな
っていて、底面はボール弁体91の組込みのため一定深さ
を持っているか又は一定の曲率を持っている。嵌合突起
95は、水平断面形状が長方形であり、ステム92の下端か
ら下方に向かって突出している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところが、図５に示し
たボールバルブ90では、ステム92からのトルクがボール
弁体91の嵌合溝94の側壁に当たる図中Ｓ部分または図中
Ｔ部分に線圧として伝わるので、当該部分に力が集中
し、当該部分が破損しやすくなるという問題がある。つ
まり、ステム92が図中Ｄ方向に回転し、その方向にボー
ル弁体91を回転させる場合には、長方形の嵌合突起95の
角部からボール弁体91の嵌合溝94の側壁に当たる図中Ｓ
部分に力が働き、逆に、ステム92が図中Ｅ方向に回転
し、その方向にボール弁体91を回転させる場合には、嵌
合突起95の角部からボール弁体91の嵌合溝94の側壁に当
たる図中Ｔ部分に力が働き、上述のような破損に至りや
すくなる。

【０００７】また、上記のように線圧として図中Ｓ部分
または図中Ｔ部分に力が集中するため、この近傍であっ
て嵌合溝94の底面と貫通孔93との最も近い点である図中
Ｗ部分には過大な引っ張り応力が生じ、このため図中Ｗ
部分が破断しやすくなるという問題がある。さらに、嵌
合溝94は長方形状に大きく掘り込まれており、貫通孔93
との間に肉厚が充分確保できないので、ボール弁体91の
強度が低下するという問題がある。

【０００８】本考案の目的は、開閉時の作動が確実かつ
耐久性に優れたボールバルブを提供することにある。

【０００９】本考案は、略球状で貫通孔を有するボール
弁体を回転軸を中心に回転させ流体の流れの導通と遮断
を行うボールバルブであって、前記回転軸は、金属製の
棒状部材から形成され、かつ、下端に複数の嵌合突起を
一体に有し、前記ボール弁体は、セラミックで形成さ
れ、かつ、上部に前記回転軸の嵌合突起が嵌合される複
数の嵌合穴を有し、前記嵌合突起の基端側が前記嵌合穴
の側壁との間に所定の間隔をあけて当該嵌合穴に遊嵌さ
れ、前記嵌合突起の先端側が前記嵌合穴の側壁と密着し
て当該嵌合穴に嵌合されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】このような本考案では、ボールバルブの開閉時
に、ボール弁体は、嵌合穴の奥深い位置にある部分が嵌
合突起に押され、この嵌合突起に押される部分は、ボー
ル弁体の断面積の変化が少ないことから、断面積が急激
に変化する嵌合穴の表面部分が押されるのと異なり、著
しい応力集中が生じず、ボール弁体の破損が防止される
ようになる。

【００１１】

【実施例】以下に本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１には、ボールバルブ10が開の状態、すなわ
ち流体を導通する状態が示されており、図２には、ボー
ルバルブ10が閉の状態、すなわち流体を遮断する状態が
示されている。これらの図において、ボールバルブ10
は、いわゆるケーシングである弁筺体21と、この弁筺体
21に内蔵された略球状のボール弁体31と、ボール弁体31
に連結されボール弁体31と一体になって回転する回転軸
であるステム32とを含み構成されている。

【００１２】弁筺体21は、二分割された弁筺体21A,21B
を左右から突き合わせて組み合わせた状態で、ボール弁
体31をその内部に包み込むように構成されている。弁筺
体21は、左右両端すなわち各弁筺体21A,21B の片端に円
板状のフランジ25, 26を有しており、このフランジ25,
26の部分でボルト等によりシートパッキン等を挟んで配
管に接続されるように構成されている。

【００１３】ボール弁体31は、セラミック製の略球状部
材であり、中央に流路である貫通孔33を有しており、上
部にはボール弁体31とステム32との嵌合のための二つの
嵌合穴34，35が設けられている。そして、この嵌合穴3
4，35は貫通孔33と直交するように配置されている。ボ
ール弁体31は、弁筐体21の内部でリング状の弁座部材2
3，24により接触支持されており、この弁座部材23，24
と弁筐体21との間にはシール部材であるＯリング22が設
けられている。貫通孔33は、弁筐体21の入口と出口、す
なわち弁筐体21A，21Bのそれぞれに設けられた円筒状の
貫通孔27，28とともに連続した流路を形成するように構
成されている。

【００１４】ステム32は、金属製の棒状部材であり、上
端に図示されないハンドルあるいは電磁式アクチュエー
タ等の操作部を有し、下端に嵌合突起である二本の円柱
状のピン36，37を有している。これらのピン36，37に
は、その先端側に嵌合穴34，35の側壁と密着して嵌合さ
れる嵌合部36A，37Aと、その基端側に嵌合穴34，35の側
壁との間に所定の間隔をあけて遊嵌される遊嵌部36B，3
7Bとが設けられている。嵌合部36A，37Aは、遊嵌部36
B，37Bの外径よりも大きい外径を有し、かつ、遊嵌部36
B，37Bの側面よりも膨出したものとなっている。

【００１５】これらにより、ボールバルブ10は、ハンド
ル等の操作部を操作することによりステム32が回転し、
ピン36，37の嵌合部36A，37Aと嵌合穴34，35との嵌め合
わせによりボール弁体31にこのトルクが伝達され、ボー
ル弁体31が0〜90度回転することによってバルブ開閉が
行われるように構成されている。ここで、ボールバルブ
10が開閉される際、嵌合部36A，37Aは、嵌合穴34，35の
深い部分の側壁に押圧力を加えるようになっている。こ
の押圧力が加わる部分の近傍では、ボール弁体31の断面
積が、軸方向に沿って徐々に変化している。

【００１６】なお、嵌合穴34, 35は、それぞれピン36，
37を嵌め込むことができる径を有している。また、嵌合
穴34, 35の各々の入口には、面取り部38が設けられてお
り、ピン36，37の嵌合穴34, 35への挿入を容易にすると
ともに、尖りをなくした欠けにくい構成となっている
（図３参照）。

【００１７】このような本実施例においては、ボールバ
ルブ10の開閉時に以下のような力が作用する。図４に
は、ボール弁体31とステム32との嵌合状態の詳細が示さ
れており、（Ａ）には上面図、（Ｂ）には正面図、
（Ｃ）には側面図が示されている。ボールバルブ10が開
の状態（図１参照）とボールバルブ10が閉の状態（図２
参照）とを切り換える、すなわち流体を導通する状態と
遮断する状態とを切り換えるには、ステム32によりボー
ル弁体31を 0〜90度回転させる。

【００１８】この際、ステム32が図４中Ｄ方向に回転
し、その方向にボール弁体31を回転させる場合には、ピ
ン36，37の嵌合部36A，37Aからボール弁体31の嵌合穴3
4，35の側壁に当たる同図中Ｑ部分に力が働き、逆に、
ステム32が図４中Ｅ方向に回転し、その方向にボール弁
体31を回転させる場合には、ピン36，37の嵌合部36A，3
7Aからボール弁体31の嵌合穴34，35の側壁に当たる同図
中Ｐ部分に力が働く。

【００１９】このようにステム32の下端に設けられたピ
ン36，37の嵌合部36A，37Aが嵌合穴34，35を押し広げよ
うとするため、ボール弁体31の嵌合穴34，35の底面と貫
通孔31との間の図中Ｒ部分には引っ張り応力が生じる。
ところで、上述の図中Ｐ部分あるいは図中Ｑ部分に働く
力は、ピン36，37が円柱状であり嵌合穴34，35もこの形
状に従っているため、面圧としてステム32からボール弁
体31に伝わる。

【００２０】このような本実施例によれば、ボールバル
ブ10が開閉される際、ボール弁体31の断面積の変化が少
ない嵌合穴34，35の深い部分の側壁に、嵌合部36A，37A
の押圧力を加えるようにしたので、ボール弁体31に著し
い応力集中が発生せず、ボール弁体31の破損を防止で
き、長期にわたり、ボールバルブ10の性能を保持するこ
とができる。また、ボール弁体31の上部に設けられた嵌
合穴34，35とステム32の下端に設けられたピン36，37と
が嵌め合わされているので、開閉時に作用する力が面圧
としてボール弁体31の図４中Ｐ部分あるいは図４中Ｑ部
分に伝達される。

【００２１】このため、従来の長方形嵌合突起95と長方
形嵌合溝94との嵌め合わせによるトルクの伝達（図５参
照）に比べて、ボール弁体31の力の作用点近傍（図４中
Ｐ部分あるいは図４中Ｑ部分）の破損、あるいはボール
弁体31の嵌合穴34, 35の底面と貫通孔33との間の残肉部
（図４中Ｒ部分）の引っ張りによる破断という不都合を
生じにくくすることができる。また、ステム３２は、金
属製の棒状部材から形成され、下端に複数のピン36，37
を一体に有しているので、ピン36，37の強度を大きくす
ることができる。これにより、開閉時に作用する力がピ
ン36，37に加わってもピン36，37が変形するのを防止で
きる。従って、長期にわたり、ボールバルブ10の性能を
保持することができる。

【００２２】また、従来例の長方形嵌合溝９４の掘り込
みの場合に比べ、嵌合穴３４，３５の底面と貫通孔３３
との間に残肉部が多いため、ボール弁体３１の強度の低
下を防ぐことができる。

【００２３】さらに、ボール弁体31の材料として多く用
いられているセラミックは、圧縮応力には強い反面、引
っ張り応力には弱いという性質があるが、このようなセ
ラミックに適用しても充分に安全性を確保できる。ちな
みに、セラミックの場合、耐熱性、耐食性、耐摩耗性に
優れている利点がある反面、脆いため、例えば、ボール
弁体31の上側からボール弁体31の貫通孔33に貫通する嵌
合穴34，35を形成すると、その嵌合穴34，35の貫通孔33
と連通する周縁が欠けてしまい、これにより、歩留まり
が低下し、生産性が低下するという欠点がある。本実施
例では、各嵌合穴34，35は、この底面とボール弁体31の
貫通孔33との間に残肉部を有しているので、上記利点を
維持しつつ、その欠点を解消することができる。つま
り、嵌合穴34，35の底面周縁が欠けてしまい、歩留まり
の低下によって生産性が低下するという不具合を回避す
ることができる。また、本考案では、嵌合穴34，35の入
口周縁に面取り部38を有しているので、嵌合穴34，35の
入口周縁の角部が欠けるのを防ぐことができる。つま
り、セラミック製のボール弁体31に嵌合穴34，35を形成
すると、上述した理由により、各嵌合穴34，35の入口周
縁の角部が欠けやすいが、本考案では、嵌合穴34，35の
入口周縁に面取り部38があるため、嵌合穴34，35の入口
周縁の角部が欠けるのを防ぐことができる。しかも、ピ
ン36，37が挿入しやすくなり、組立作業性を高めること
ができる。

【００２４】また、ステム32とボール弁体31の嵌め合わ
せ部分以外は、従来例のボールバルブ90と同一であり、
多くの設計変更を要しないで実施できるうえ、バルブと
しての機能を全く低下させずに保持することができる。

【００２５】そして、通常ボール弁体31は流れの遮断時
には、流体の流入側から圧力を受けて片側に押し付けら
れ、ボール弁体31と弁座部材23または24との摩擦力はか
なり大きなものとなっているが、このような摩擦に対抗
できるようなトルクをステム32に与えても、ボール弁体
31は破損、破断することなく確実に回転することができ
る。

【００２６】さらに、嵌合穴34, 35の各々の入口には、
面取り部38が設けられているので、ピン36，37を嵌合穴
34, 35へ容易に挿入できるとともに、尖りをなくしたの
で、当該部分が欠けるという不都合を防止することがで
きる。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】なお、本考案の実施の際の具体的な構造お
よび形状等は、本考案の目的を達成できる範囲で他の構
造等でもよい。例えば、ピン36，37および嵌合穴34，35
の配置形態、寸法は任意であり、例えば、前記実施例で
は嵌合穴34，35は貫通孔33と直交するように配置されて
いるが、貫通孔33と平行に配置してもよく、ピン36，37
あるいは嵌合穴34，35の個数は二個となっているが、三
個あるいは他の複数個であってもよく、要するに嵌合穴
34，35と貫通孔33との間の残肉が強度低下を招かない程
度に確保でき、面圧としてステム32からボール弁体31へ
のトルク伝達が確実に行われればよい。

【００３１】そして、ピン36，37と嵌合穴34, 35との個
数は、必ずしも一致している必要はなく、例えば、ボー
ルバルブ10の設置状況に応じて、四つの嵌合穴のうちの
二ヶ所を選択してピン36，37を差し込むようにしてもよ
い。

【００３２】さらに、前記実施例では、嵌合穴３４，３
５の入口部分に面取り部３８が設けられているが、この
面取り部３８はＲ形状であってもよく、テーパとしても
よく、要するに嵌合穴３４，３５の入口部分が尖ってい
るために欠けてしまうということがないような形状であ
ればよい。また、比較的大きな面取りとする場合には、
残肉を多く確保するために、通常の４５度の面取りでは
なく、嵌合穴３４，３５の穴深さ全長に対して表面から
1/3程度の部分をゆるやかなテーパ状とすることも有効
である。そして、面取り部３８は、Ｃ0.1以上の面取り
であることが望ましく、当該部分をＲ形状とする場合に
は、Ｒ0.1以上のＲであることが望ましいが、これらの
数値は実施に当たって適宜選択すればよく、ボールバル
ブ１０の大きさ等に順じたものとすればよい。

【００３３】また、前記実施例の弁筐体２１、弁座部材
２３，２４の材質は、水圧および水圧に起因する力に耐
えることができればいずれの材質を選択してもよい。

【００３４】

【考案の効果】以上に述べたように本考案によれば、ボ
ールバルブが開閉される際、ボール弁体の断面積の変化
が少ない嵌合穴の深い部分の側壁に押圧力が加わるよう
にしたので、ボール弁体に著しい応力集中が発生せず、
ボール弁体の破損を防止でき、長期にわたり、ボールバ
ルブの性能を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の流れの導通状態を示す断面
図。

【図２】前記実施例の流れの遮断状態を示す断面図。

【図３】前記実施例の要部を示す詳細分解断面図。

【図４】前記実施例の要部を示す断面図。

【図５】従来例の要部を示す断面図。

【符号の説明】

10,90 ボールバルブ 21 弁筐体 22 Ｏリング 23,24 弁座部材 25,26 フランジ 27,28 貫通孔 31 ボール弁体 32 回転軸であるステム 33 貫通孔 34,35 嵌合穴 36,37 嵌合突起であるピン

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】略球状で貫通孔を有するボール弁体を回転
軸を中心に回転させ流体の流れの導通と遮断を行うボー
ルバルブであって、前記回転軸は、金属製の棒状部材か
ら形成され、かつ、下端に複数の嵌合突起を一体に有
し、前記ボール弁体は、セラミックで形成され、かつ、
上部に前記回転軸の嵌合突起が嵌合される複数の嵌合穴
を有し、前記嵌合突起の基端側が前記嵌合穴の側壁との
間に所定の間隔をあけて当該嵌合穴に遊嵌され、前記嵌
合突起の先端側が前記嵌合穴の側壁と密着して当該嵌合
穴に嵌合されていることを特徴とするボールバルブ。