JP4221834B2

JP4221834B2 - ボールバルブ及びその制御方法

Info

Publication number: JP4221834B2
Application number: JP24327699A
Authority: JP
Inventors: 哲也平田; 英人池田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: JP2001065715A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管系内を流れるガスや液体等の流体の流れを制御するためのバルブに係り、特に、ボール状の弁体を用いたボールバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、化学プラントや発電所等に付設されている各種配管系には、その配管内のガスや液体等の流れを制御するためのバルブが多数設置されており、特に高い応答性が要求される部分には、図６に示すような構造をしたボールバルブＡが多く用いられている。
【０００３】
図示するようにこのボールバルブＡは流体入口１と流体出口２とが直線上に形成されたバルブ本体３内に、連通孔４を備えたボール弁体５を回転自在に収容したものであり、このボール弁体５を回転軸６を介してバルブ本体３の外部に設けられたバルブ駆動部７によって水平方向に回転駆動させることでバルブ内の開閉を瞬時に行って流体の流れを制御するようにしたものである。
【０００４】
ところで、このような構成をした従来のボールバルブＡにあっては、閉塞時においてその構造上、内部流体の流れを完全に止めることが困難であり、一般に少量のリークが連続して発生することが知られている。
【０００５】
そのため、従来、このようなボールバルブＡを用いる場合には、図７に示すように、一つの配管Ｈに対して２個のボールバルブＡ，Ａを直列に設置すると共に、その中間にシールガス供給ポートＰを接続し、これらボールバルブＡ，Ａを閉塞すると同時にその間にシールガス供給ポートＰから高圧のシール流体（クリーンガス等）を圧入することでボールバルブＡ，Ａからの流体のリークを防止するようにしている。
【０００６】
しかしながら、このように２個のボールバルブＡ，Ａを使用する方法では、多数のバルブを必要とするプラント全体からみると、使用するボールバルブＡの数が極めて多くなってしまうため、設置に要する費用が多大なものとなってしまうといった欠点があった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、一つのバルブで確実に流体のリークを防止することができる新規なボールバルブ及びその制御方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、配管系に設けられ且つ流体入口と流体出口を有するバルブ本体内に、その流体入口と流体出口間を連通・閉塞すべく、連通孔を有するボール弁体を回転自在に収容したボールバルブにおいて、上記バルブ本体に、上記配管系内を流れる内部流体の圧力よりも高圧のシール用流体を上記バルブ本体とボール弁体との間に供給するためのシール流体供給ポートを接続すると共に、上記ボール弁体の表面に、供給されたシール用流体を上記バルブ本体とボール弁体との間から上記流体入口と流体出口側に案内するガイド溝を形成したものである。
【０００９】
そして、このボール弁体を連通状態から閉塞方向に回転させると同時に、又はその直前に上記シールガス供給ラインからそのバルブ本体内に、その内部流体よりも高圧のシール用流体を圧入することで、バルブ本体内部すなわちバルブ本体とボール弁体との隙間が高圧のシール流体で満たされるため、内部流体が流体入口側から流体出口へ通過できなくなり、そのリークが確実に防止される。
【００１０】
この結果、従来のように２個のボールバルブを使用する必要がなくなるため、バルブの使用量が大幅に減少し、大幅なコストダウンが達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るボールバルブＡの実施の一形態を示す縦断面図、図２は図１中Ｘ−Ｘ断面図である。
【００１３】
図示するように、このボールバルブＡは、流体入口１と流体出口２を有するバルブ本体３内に、この流体入口１と流体出口２間を連通・閉鎖すべくボール弁体５を回転自在に収容したものである。
【００１４】
このボール弁体５は、高真球度・精密加工された金属球から形成されており、図３に示すように、その中心部にはこれを水平且つ直線状に貫通する連通孔４が形成されている。また、その表面にはこの連通孔４の両端部間を外側から連通するように一対のガイド溝８，８がそれぞれ水平に形成されている。
【００１５】
さらに、このボール弁体５の頂部にはこれより垂直上方に延びる回転軸６が一体的に連結されており、図１に示すように、その上端部がバルブ本体３上に取り付けられたバルブ駆動部７側に連結されるようになっている。
【００１６】
従って、このボール弁体５は、この回転軸６を回転軸として左右に回転自在となっており、このボール弁体５の回転に伴ってその連通孔４が水平方向に回転するようになっている。
【００１７】
また、このバルブ駆動部７は、従来と同様に、電動アクチュエータや空圧式アクチュエータ等とギア操作機を組み合わせたものであり、遠隔操作によってあるいは手動によって駆動されるようになっている。また、この流体入口１と流体出口２の端部にはフランジ９，９が設けられており、図示しない配管系側のフランジにそれぞれ接続されるようになっている。
【００１８】
このバルブ本体３の側部には、その内部にシール用の流体を圧入するシール流体供給ポートＰが接続されており、このシール流体供給ポートＰは図１に示すようにボール弁体５のガイド溝８と相互に連通する位置に接続されている。尚、このシール用流体としては、特に限定されるものではないが、例えば、配管系を流れる内部流体が臭気ガスである場合には、空気，不活性ガス，窒素ガス等の無臭ガス、あるいはこの配管系が脱臭炉に付設されているものであれば、脱臭炉から発生する燃焼排ガス（処理済みガス）の一部等が用いられ、また、その内部流体が化学薬液等であれば、蒸留水等が用いられると考えられる。
【００１９】
次に、このような構造をした本発明のボールバルブＡの制御方法を説明する。
【００２０】
先ず、バルブ駆動部７によってボール弁体５を回転させ、図４（１）に示すようにボール弁体５の連通孔４の両端部をそれぞれ流体入口１と流体出口２側へ向けてこれらを相互に連通させることで流体入口１側の内部流体がボール弁体５の連通孔４を通過して流体出口２側へ良好に流れる。
【００２１】
次に、このような状態からさらにボール弁体５をその回転軸６を軸として約９０°回転させて図４（２）に示すような状態とすると、流体入口１と流体出口２間がボール弁体５によって塞がれて内部流体の流れが瞬時に停止することになるが、この状態ではボール弁体５の上流側の圧力、すなわち、流体入口１側の圧力が下流側の流体出口２側よりも高くなっているため、流体入口１側の内部流体がボール弁体５とバルブ本体３との隙間を通過して流体出口２側へリークしようとする。
【００２２】
そのため、図４（２）に示すように流体入口１と流体出口２間をボール弁体５によって塞ぐと同時に、或いはその直前にシール流体供給ポートＰからバルブ本体３内に、その内部流体の圧力よりも高圧のシール用流体を供給する。すると、バルブ本体３の連通孔４内がそのシール用流体で満たされてその内圧がその上流側の圧力よりも高くなってそのシール用流体の一部がガイド溝８，８を介してボール弁体５とバルブ本体３との隙間に流れた後、流体入口１側と流体出口２側に流れ出ることになる。
【００２３】
これによって、連通孔４内は勿論、ボール弁体５とバルブ本体３との隙間が内部流体よりも高圧のシール用流体によって満たされてシールされ、流体入口１側の内部流体がその隙間へ流れなくなるため、内部流体のリークを完全に防止することができる。
【００２４】
従って、１つのボールバルブＡで内部流体のリークを完全に防止することができるため、従来のように１カ所に２個のボールバルブを設ける必要がなくなり、その結果、プラント全体として使用するボールバルブの数を大幅に削減することが可能となり、大幅なコスト削減を達成することができる。
【００２５】
尚、本実施の形態では、ボール弁体５を閉じた瞬間に、その連通孔４内に溜まった内部流体がシール流体の圧入によって押し出され、その一部がシール用流体とともに暫く下流側にリークする場合が考えられる。そのため、図５に示すように、連通孔４の両端部にそれぞれ回転方向に延びる切れ込み１０，１０を形成し、連通孔４内に溜まった内部流体をシール流体供給ポートＰから圧入されるシール用流体によって流体入口１側に強制的に押し出すような構成としても良い。
【００２６】
すなわち、連通孔４の両端部にそれぞれ回転方向に延びる切れ込み１０，１０を形成することにより、図５（１）のバルブ開の状態から図５（３）のバルブ閉の状態に至る途中で図５（２）に示すようにシール流体供給ポートＰと流体入口１側が連通孔４を介して一時的に連通された状態を経ることとなる。そして、この瞬間に連通孔４内に溜まった内部流体が図示矢印に示す如くシール用流体によって流体入口１側に一気に押し出されて連通孔４内がシール用流体で置換されるため、連通孔４内に溜まった内部流体のリークもほぼ完全に防止することができる。
【００２７】
また、本実施の形態ではバルブ本体３の側面に流体の流れと直交するように１つのシール流体供給ポートＰを設けた例で示したが、このシール流体供給ポートＰは１つに限定されるものでなく、例えば、それぞれ対向するように２カ所以上取り付けるようにしても良く、また、その取付位置や角度も適宜最適な位置に微調整するようしても良いことは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、一つのバルブでリークを確実に防止することができるため、ボールバルブの使用数を大幅に減少することができる。この結果、流体の制御に要するバルブのコストを大幅に削減することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールバルブの実施の一形態を示す縦断面図である。
【図２】図１中Ｘ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明に係るボールバルブのボール弁体を示す斜視図である。
【図４】（１）は本発明に係るボールバルブを開いた状態を示す断面図である。（２）は本発明に係るボールバルブを閉めた状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係るボールバルブの他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図６】従来のボールバルブの作用を示す縦断面図である。
【図７】従来のボールバルブの取付状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１流体入口
２流体出口
３バルブ本体
４貫通孔
５ボール弁体
６回転軸
７バルブ駆動部
８ガイド溝
10 切れ込み
Ａボールバルブ
Ｐシール流体供給ポート

Claims

配管系に設けられ且つ流体入口と流体出口を有するバルブ本体内に、その流体入口と流体出口間を連通・閉塞すべく、連通孔を有するボール弁体を回転自在に収容したボールバルブにおいて、
上記バルブ本体に、上記配管系内を流れる内部流体の圧力よりも高圧のシール用流体を上記バルブ本体とボール弁体との間に供給するためのシール流体供給ポートを接続すると共に、上記ボール弁体の表面に、供給されたシール用流体を上記バルブ本体とボール弁体との間から上記流体入口と流体出口側に案内するガイド溝を形成したことを特徴とするボールバルブ。
上記ボール弁体を回転させてそのボール弁体で上記流体入口を閉塞する直前に、上記シール流体供給ポートと上記流体入口とを連通するため、上記ボール弁体の連通孔の両端部に回転方向に延びる切り欠きを形成した請求項１に記載のボールバルブ。
請求項１又は２に記載のボールバルブの制御方法において、上記ボール弁体を連通状態から閉塞方向に回転させると同時、又はその直前に上記シール流体供給ポートからそのバルブ本体内に、上記配管系内を流れる内部流体の圧力よりも高圧のシール用流体を圧入するようにしたことを特徴とするボールバルブの制御方法。