JP4194527B2 - Titanium ball valve - Google Patents
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Description
本発明は、流体接触部にチタン合金を用いたボールバルブに関する。 The present invention relates to a ball valve using a titanium alloy for a fluid contact portion.
一般的に、チタン製ボールバルブは、チタン合金の優れた化学的安定性により、酸やアルカリを始めとする広範な腐食性の液体やガスを取り扱えるという利点があるが、チタン合金が非常に高価であるため、流体接触部のみにチタン合金を用い、フランジ部等の他の部分にはステンレス鋼や鉄鋼材料等の安価な材料を用いるのが普通である。しかるに、チタン合金は共材同士では溶接できても他の材料とは溶接できないことから、フランジ部に非チタン合金を用いる場合、従来よりラップジョイント(スタブエンドとも呼ばれる)方式によるルーズフランジが採用されている。 In general, titanium ball valves have the advantage of being able to handle a wide range of corrosive liquids and gases, including acids and alkalis, due to the excellent chemical stability of titanium alloys, but titanium alloys are very expensive. Therefore, it is common to use a titanium alloy only for the fluid contact portion and to use an inexpensive material such as stainless steel or a steel material for other portions such as the flange portion. However, titanium alloys can be welded together but cannot be welded to other materials, so when using a non-titanium alloy for the flange, a loose flange using a lap joint (also called a stub end) method has been used. ing.
図10は従来における代表的なチタン製ボールバルブを示す断面図であり、図中、チタン合金からなる部分は点を打った梨子地状の断面で表している。このチタン製ボールバルブは、図示のように、弁室40を構成するボディ本体41とボディキャップ42とのフランジ連結部におけるボディキャップ側フランジ43、ならびに流体出入口管44,45の先端部に設ける配管連結用フランジ46,47に、非チタン合金からなる独立したリング部材が用いられている。そして、これらリング部材はルーズフランジとして流体出入口管44,45に非固定状態で外嵌しており、フランジ43では流体出入口管44の基端に溶接されたチタン合金製のキャップリング48により、フランジ46,47では流体出入口管44,45の先端に溶接されたチタン合金製のリング状フランジ面座49,50により、それぞれボルトによる連結時の締め付け力を受け止めるようになっている。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a typical titanium ball valve in the prior art. In the figure, a portion made of a titanium alloy is represented by a dotted pear-like cross section. As shown in the figure, this titanium ball valve has a body
なお、図10において、51は貫通流路51aを備えたボール状弁体、52,53は弁座をなすリング状のボールシート、54は下端部をボール状弁体51に係合した弁棒、55はボディ本体41の弁棒保持筒41aと弁棒54との間に介装されたパッキン、56は弁棒54に外嵌するパッキン押さえリング、57は弁棒54に螺合してパッキン押さえリング56をパッキン55に押し付ける締付ナット、58は弁棒54の外端部に取り付けた開閉操作用ハンドルである。
In FIG. 10, 51 is a ball-shaped valve body provided with a through-
しかしながら、前記従来のチタン製ボールバルブでは、ラップジョイントの管部(流体出入口管44,45)と鍔部(リング状フランジ面座49,50)との溶接部の強度が乏しいため、バルブ開閉に伴う水撃(ウォーターハンマー)が発生して、ルーズフランジ部分に離接方向の大きな圧力が加わった場合に、ラップジョイントの溶接部に破損を生じ易いという問題があった。
However, in the conventional titanium ball valve, the strength of the welded portion between the lap joint pipe parts (fluid inlet /
本発明は、上述の事情に鑑みて、チタン製ボールバルブとして、流体接触部のみにチタン合金を用い、ボディ本体とボディキャップとのフランジ連結部におけるボディキャップ側フランジや、流体出入口管路の先端部の配管連結用フランジに非チタン合金を用いる構成において、これらのフランジ連結部にバルブ開閉に伴う水撃によって大きな圧力が加わっても破損しにくく、強度及び耐久性に優れたものを提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention uses a titanium alloy only for a fluid contact portion as a titanium ball valve, and a flange on the body cap side at the flange connection portion between the body main body and the body cap, or the tip of the fluid inlet / outlet conduit In a configuration using a non-titanium alloy for the pipe connection flanges of the parts, even if a large pressure is applied to the flange connection parts by water hammer accompanying opening and closing of the valve, it is difficult to break, and has excellent strength and durability. It is an object.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、図面の参照符号を付して示せば、流体接触部にチタン合金を用いたボールバルブにおいて、弁室10を構成するボディ本体1とボディキャップ2とのフランジ連結部における少なくともボディキャップ側フランジ3、ならびに流体出入口管4,5の先端部に設ける配管連結用フランジ6,7が、いずれも内周に雌ねじ8aを刻設した非チタン合金のリング部材からなり、フランジ3,6,7を形成するチタン合金からなる各管部(流体出入口管4,5、ボールシート受け部材9)の雄ねじ8bを刻設した外周部に、前記リング部材が外嵌螺合されてなることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、上記請求項1のチタン製ボールバルブにおいて、前記ボディ本体1にチタン合金の弁棒保持筒11が突設され、この弁棒保持筒11の内周と弁棒12の外周との間にパッキン13が介装される共に、該弁棒保持筒11の雄ねじ8bを刻設した外周部に、内周に雌ねじ8aを刻設した非チタン合金のリング部材が螺着されて押さえ取付用フランジ14を構成し、前記パッキン13を軸方向外側から押さえる非チタン合金のリング状押さえ部材15が、弁棒12の外方突出部12aに外嵌して前記押さえ取付用フランジ14にボルト止めされてなるものとしている。
According to a second aspect of the present invention, in the titanium ball valve according to the first aspect, a titanium alloy valve
請求項3の発明は、上記請求項1又は2のチタン製ボールバルブにおいて、前記ボディ本体1の弁室外殻を構成するチタン合金からなる筒状胴部材16の一端側16aが縮径され、この縮径された一端側16aの開口部にチタン合金からなる断面略L字形リング状のボールシート受け部材17が嵌合し、その嵌合部で溶接されてなるものとしている。
According to a third aspect of the present invention, in the titanium ball valve according to the first or second aspect, the one
請求項4の発明は、上記請求項1〜3のいずれかのチタン製ボールバルブにおいて、ボディ本体1とボディキャップ2とのフランジ連結部におけるボディ本体側フランジ18がチタン合金のリング部材からなり、このリング部材とボディ本体1の弁室外殻を構成するチタン合金からなる筒状胴部材16とが溶接されてなるものとしている。
The invention of
請求項1の発明に係るチタン製ボールバルブでは、ボディ本体とボディキャップとのフランジ連結部におけるボディキャップ側フランジ、ならびに流体出入口管の先端部に設ける配管連結用フランジが非チタン合金のリング部材からなるが、これらリング部材の内周がチタン合金からなる管部の外周に対してねじで螺着しているため、非チタン合金のフランジが管部に強固に支持され、フランジ連結部にバルブ開閉に伴う水撃によって離接方向の大きな圧力が加わっても、この圧力はねじによる螺合部分全体で受け止められることから、フランジ連結部での破損が防止され、もって優れた耐久性を発揮する。 In the titanium ball valve according to the first aspect of the present invention, the body cap side flange in the flange connecting portion between the body main body and the body cap, and the pipe connecting flange provided at the tip of the fluid inlet / outlet pipe are made of a non-titanium alloy ring member. However, since the inner circumference of these ring members is screwed to the outer circumference of the titanium alloy pipe, the non-titanium alloy flange is firmly supported by the pipe, and the flange connection part opens and closes the valve. Even if a large pressure in the separation / contact direction is applied due to the water hammer accompanying this, since this pressure is received by the entire screwed portion by the screw, breakage at the flange connecting portion is prevented, thereby exhibiting excellent durability.
請求項2の発明によれば、ボディ本体の弁棒保持筒の外周に押さえ取付用フランジとして非チタン合金のリング部材を螺着し、弁棒保持筒の内周と弁棒との間に介装されたパッキンを押さえるリング状押さえ部材を該押さえ取付用フランジにボルト止めしているから、ボディ本体における弁棒嵌入部の封止構造が簡素で組み立て容易となる上、押さえ取付用フランジに非チタン合金を用いるため、高価なチタン合金の使用量が少なくなって経済的であると共に、押さえ取付用フランジの取付強度を充分に確保できる。 According to the second aspect of the present invention, a ring member made of a non-titanium alloy is screwed onto the outer periphery of the valve stem holding cylinder of the body body as a presser mounting flange, and is interposed between the inner circumference of the valve stem holding cylinder and the valve stem. Since the ring-shaped pressing member that holds the mounted packing is bolted to the pressing mounting flange, the sealing structure of the valve stem insertion portion in the body body is simple and easy to assemble, and it is not attached to the pressing mounting flange. Since the titanium alloy is used, the amount of the expensive titanium alloy used is reduced and it is economical, and the mounting strength of the pressing mounting flange can be sufficiently secured.
請求項3の発明によれば、ボディ本体の弁室外殻を構成するチタン合金からなる筒状胴部材の縮径された一端側の開口部に、チタン合金からなるL字形リング状のボールシート受け部材を嵌合して溶接していることから、弁室外殻の一方のボールシート側が凹曲面状になって耐圧強度が増すと共に、ボールシート受け部材を薄肉にできるので、高価なチタン合金の使用量が少なくなって経済的である。 According to the third aspect of the present invention, an L-shaped ring-shaped ball seat receiver made of a titanium alloy is provided in the opening on the one end side of the cylindrical body member made of a titanium alloy constituting the valve chamber outer shell of the body main body. Since the members are fitted and welded, one ball seat side of the valve chamber outer shell becomes a concave curved surface, increasing the pressure resistance and reducing the thickness of the ball seat receiving member. It is economical because the amount is small.
請求項4の発明によれば、ボディ本体とボディキャップとのフランジ連結部におけるボディ本体側フランジと、ボディ本体の弁室外殻を構成する筒状胴部とをチタン合金製の別部材として、相互に溶接する構成としているから、両部材をチタン合金製の管材や板材のプレス成形によって容易に且つ安価に製作できる。
According to the invention of
以下、本発明に係るチタン製ボールバルブの一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図1〜図5及び図7において、チタン合金からなる部分は点を打った梨子地状の断面で表している。 Hereinafter, an embodiment of a titanium ball valve according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In FIGS. 1 to 5 and FIG. 7, a portion made of a titanium alloy is represented by a dotted cross-shaped cross section.
図1に示すように、このチタン製ボールバルブは、弁室10の両側に流体出入口管4,5が同心状に突設され、該弁室10の両流体出入口管4,5に臨む開口部周縁に弁座をなすリング状のフッ素系樹脂等からなるボールシート19,20が嵌装されると共に、該弁室10内に貫通流路21aを備えたボール状弁体21が両ボールシート19,20と密接状態で装填され、このボール状弁体21の外周面に設けた係合凹部21bに、外側から弁室10内へ両流体出入口管4,5の軸心方向と直交する方向に突入した弁棒12の非円形先端部12bが係合し、該弁棒12の外端に止着される開閉操作用ハンドル(図示省略…図10の開閉操作用ハンドル58と同様)の操作によって弁体21が回転し、その貫通流路21aが両流体出入口管4,5に同軸状に連通する開放位置と、該開放位置に対して角度90°向きを変えた遮蔽位置とに切り換わるようになっている。
As shown in FIG. 1, this titanium ball valve has fluid inlet /
弁室10は、その内部にボール状弁体21を装填するために、一側に開放したボディ本体1とボディキャップ2とに分割構成されており、ボール状弁体21の装填後に、ボディ本体1の開放部外周縁に設けたボディ本体側フランジ18と、ボディキャップ側フランジ3とをパッキン22を介して締結ボルト23…によって締着することにより、両者1,2を連結するようになっている。なお、ボディキャップ側フランジ3には複数のボルト挿通孔3a…が、ボディ本体側フランジ18には複数のねじ孔18a…が、それぞれ周方向一定間隔置きに且つ両フランジ3,18の同位置に設けられている。しかして、ボディ本体1には一方の流体出入口管4が一体化されると共に、ボディキャップ2には他方の流体出入口管5が一体化され、もってバルブケーシング全体が各々一体物であるケーシング本体24とソケット25とで構成されている。
The
両流体出入口管4,5の先端部外周には、それぞれ周方向に沿って一定間隔置きにボルト挿通孔6a,7aを有する配管連結用フランジ6,7と、これらフランジ6,7よりも先端側に位置して前面を流体出入口管4,5の端面と面一にするリング状フランジ面座26,27とが設けてある。一方、ボディ本体1には弁棒12を回転自在に保持する弁棒保持筒11が外向きに突設され、この弁棒保持筒11の先端部外周に押さえ取付用フランジ14が設けられると共に、該この弁棒保持筒11の内周と弁棒12の外周との間にパッキン13が介装され、更にリング状押さえ部材15が弁棒12の外方突出部12aに外嵌して押さえ取付用フランジ部材14に取付ボルト28,28で止着されている。
ここで、ボディ本体1、ボディキャップ2、流体出入口管4,5、弁棒保持筒11、ボディ本体側フランジ18、ボール状弁体21、リング状フランジ面座26,27は、いずれもチタン合金にて構成されている。これに対し、ボディキャップ側フランジ3、配管連結用フランジ6,7、押さえ取付用フランジ14、リング状押さえ部材15は、いずれもステンレス鋼や鉄鋼材料等の非チタン合金にて構成されている。
Here, the body
しかして、非チタン合金製であるボディキャップ側フランジ3、配管連結用フランジ6,7、押さえ取付用フランジ14は、これらを取り付けるチタン合金製の管部つまりボディキャップ2、流体出入口管4,5、弁棒保持筒11に対して溶接できないが、図1,図3,図5及び図9に示すように、その各々のフランジ形成に用いるリング部材の内周に雌ねじ8aを設ける一方、相手側の管部(2,4,5,11)の外周に雄ねじ8bを設けることにより、その雄ねじ8bと雌ねじ8aの螺合によってねじ込み式に管部(2,4,5,11)に装着している。
The body cap side flange 3, the
なお、ケーシング本体24は、図2に示すように、周方向に沿って一定間隔置きにねじ孔18a…を設けたボディ本体側フランジ18、弁室10の外郭を構成する筒状胴部材16、断面略L字形リング状のボールシート受け部材17、外周に雄ねじ8bを設けた流体出入口管4、配管連結用フランジ6,リング状フランジ面座26、弁棒保持筒11、押さえ取付用フランジ14(図3参照)の各部材からなる。そして、チタン合金製の部材(18,16,17,4,26)は、チタン合金の管や板からプレス成形によって製作されており、図1に示すように相互の溶接によってケーシング本体24の主要部を形成している。ただし、リング状フランジ面座26は、図3に示すように、配管連結用フランジ6を流体出入口管4に螺着した後に、該流体出入口管4の先端に溶接することになる。また、筒状胴部材16は一端側16aが外向き凸のアール状に縮径されており、この一端側16aの開口部にボールシート受け部材17を嵌合して、その嵌合部分を溶接している。
As shown in FIG. 2, the
押さえ取付用フランジ14は、図4及び図5に示すように、平面視略菱形であり、その長径部の両側2箇所にねじ孔14aが設けてある。そして、ボディ本体側フランジ18及びボディキャップ側フランジ3は、図1,図5及び図6に示すように、押さえ取付用フランジ14を弁棒保持筒11に螺着する際に干渉しないように、外周一部を接線方向に沿って切除した形状としている。また、リング状押さえ部材15は、図7(A)(B)に示すように、押さえ取付用フランジ14に対応した平面視略菱形で、長径部の両側2箇所にボルト挿通孔15aを有すると共に、下面側に押圧用の環状凸部15bを備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
一方、ソケット25は、図8に示すように、弁室10側面の周縁にパッキン嵌合用環状凹段部29aを有して弁室一側壁を構成するキャップ側のリング状フランジ面座29、外周に雄ねじ8bを刻設した断面略L字形リング状のボールシート受け部材9、ボディキャップ側フランジ3、一端(先端)側外周に雄ねじ8bを設けた流体出入口管5、配管連結用フランジ7,配管連結側のリング状フランジ面座27の各部材からなる。そして、チタン合金製の部材(29,9,5,27)は、チタン合金の管や板からプレス成形によって製作されており、図1に示すように相互の溶接によってソケット25の主要部を形成しており、リング状フランジ面座29とボールシート受け部材9とでボディキャップ2が構成される。なお、配管連結側のリング状フランジ面座27は、図9に示すように、ボディキャップ側フランジ3及び配管連結用フランジ6を螺着した後に、流体出入口管5の先端に溶接される。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the
なお、ボール状弁体21は、円板状のチタン合金製シートのプレス加工によって得られる半球状体の2個を溶接して球殻を作製し、この球殻に孔明け加工し、貫通流路21を構成するチタン合金製パイプを挿嵌すると共に、チタン合金製シートのプレス加工によって得られる係合凹部21b形成用部材を嵌合し、これら部材同士の接合部を溶接し、熱処理によって歪みを取った上で、切削加工や研磨加工による仕上げを施して製作される。
The ball-shaped
上記構成のチタン製ボールバルブでは、ボディキャップ側フランジ3、配管連結用フランジ6,7に非チタン合金を用いることにより、高価なチタン合金の使用量を少なくして材料コストを低減しているが、これらフランジ3,6,7は、従来のようなルーズフランジではなく、これらのリング部材の内周に設けた雌ねじ8aと、フランジを形成する管部側の外周に設けた雄ねじ8bとの螺合により、管部側にねじ込み式に取り付けられて強固に支持されている。従って、フランジ連結部にバルブ開閉に伴う水撃によって離接方向の大きな圧力が加わっても、この圧力がねじによる螺合部分全体で受け止められることから、フランジ連結部での破損が防止され、もって流体接触部のみにチタン製ボールバルブとして優れた耐久性が得られる。
In the titanium ball valve configured as described above, the use of a non-titanium alloy for the body
また、この実施形態では、ボディ本体1の弁棒保持筒11の外周に押さえ取付用フランジ14を設け、弁棒保持筒11の内周と弁棒12との間に介装されたパッキン13を押さえるリング状押さえ部材15を該押さえ取付用フランジ14にボルト止めすることから、ボディ本体1における弁棒嵌入部の封止構造が簡素で組み立て容易である上、押さえ取付用フランジ14に非チタン合金のリング部材を用い、このリング部材をチタン合金からなる弁棒保持筒11に対してねじで螺着する構成としているから、高価なチタン合金の使用量が少なくなって経済的であると共に、押さえ取付用フランジ14の取付強度を充分に確保できるという利点がある。
Further, in this embodiment, a
更に、ボディ本体1の弁室外殻を構成するチタン合金からなる筒状胴部材16の一端側16aを縮径し、この一端側16aの開口部に同じくチタン合金からなるL字形リング状のボールシート受け部材17を嵌合し、この嵌合部分て溶接していることから、弁室外殻の一方のボールシート19側が凹曲面状になって耐圧強度が増すと共に、ボールシート受け部材17を薄肉にできるので、高価なチタン合金の使用量が少なくなって経済的であり、流体出入口管5側を上にする使用形態では弁室10内に液溜まりを生じにくくなるという利点もある。また、ボディ本体1のボディ本体側フランジ18と弁室外殻を構成する筒状胴部とをチタン合金製の別部材として、相互に溶接する構成としているから、両部材をチタン合金製の管材や板材のプレス成形によって容易に且つ安価に製作できる。
Further, one
なお、本発明においては、例えばボディ本体1のボディ本体側フランジ18を、ボディキャップ側フランジ3と同様に、内周に雌ねじを設けた非チタン合金からなるリング部材にて構成し、筒状胴部材16の外周に設けた雄ねじに螺合する構成としてもよい。その他、本発明のチタン製ボールバルブの細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。
In the present invention, for example, the body main body side flange 18 of the body
1 ホディ本体
2 ボディキャップ
3 ボディキャップ側フランジ
4,5 流体出入口管(管部)
6,7 配管接続用フランジ
8a 雌ねじ
8b 雄ねじ
9 ボールシート受け部材(管部)
10 弁室
11 弁棒保持筒
12 弁棒
12a 外方突出部
13 パッキン
14 押さえ取付用フランジ
15 リング状押さえ部材
16 筒状胴部材
16a 一端側
17 ボールシート受け部材
18 ボディ本体側フランジ
1
6, 7 Flange for
DESCRIPTION OF
Claims (4)
弁室を構成するボディ本体とボディキャップとのフランジ連結部における少なくともボディキャップ側フランジ、ならびに流体出入口管の先端部に設ける配管連結用フランジが、いずれも内周に雌ねじを刻設した非チタン合金のリング部材からなり、
フランジを形成するチタン合金からなる各管部の雄ねじを刻設した外周部に、前記リング部材が外嵌螺合されてなることを特徴とするチタン製ボールバルブ。 In ball valve using titanium alloy for fluid contact part,
Non-titanium alloy in which at least the body cap side flange at the flange connection between the body body and the body cap constituting the valve chamber, and the pipe connection flange provided at the tip of the fluid inlet / outlet pipe are internally threaded Made of ring members,
A titanium ball valve characterized in that the ring member is externally screwed to an outer peripheral portion in which a male thread of each pipe portion made of a titanium alloy forming a flange is engraved.
The body body side flange at the flange connecting portion between the body body and the body cap is made of a titanium alloy ring member, and this flange member and a cylindrical body member made of titanium alloy constituting the valve chamber outer shell of the body body are welded. The titanium ball valve according to any one of claims 1 to 3.
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