JP4280151B2 - 耐食バルブ - Google Patents

Description

本発明は、腐食性流体や毒性流体、薬品などの流量を制御する耐食バルブに関し、特に目的流体に対して耐食性を有する樹脂で形成された樹脂製弁ボディーを持つ耐食バルブに関する。

図８の正面断面図と図９の側面図に例示するように、従来、耐食バルブは、流体が通過する流路と弁座とを内部に形成した樹脂製弁ボディーを金属製ボディー枠に圧入し、上方から弁体を挿入して弁体突端部と弁座の間に隘路を形成し、流体の漏出を防ぐための樹脂製ベローズを弁体を内包するように取り付け、ベローズの外周を金属製ボンネットで囲うようにしたものが一般的である。流体は、金属製ボディー枠の両端の開口部から流出入し、駆動部に連結された弁軸により弁体を駆動して流路面積を調節することによって流量が制御される。

この構造において、耐食バルブは金属製ボディー枠の開口部から樹脂製弁ボディーを圧入し、開口部に配管フランジを当ててボルトでボディ枠のフランジ面に固定する方法で組み立てられる。この方法では、外部の配管フランジと樹脂製弁ボディーのフランジ当たり面との間から流体が漏洩するのを防止するため、ボルトで樹脂製弁ボディーを適正な力で締付けなければならない。

そのため、長期間使用すると樹脂製弁ボディーが変形することがある。特に弁座部が円筒形から楕円形へ歪曲すると、全閉時にも流体が漏洩したり、予め計画された制御特性が得られないなどの問題が生じる。また、ボンネットと金属製ボディー枠の連結部には、流体の漏出を防止するベローズが取り付けられており、相応の力で樹脂製ボディーを締付けなければならない。その外力により樹脂製弁ボディーが変形し、特に弁体ガイド部の断面を真円形から楕円形へ歪曲させ、弁体とのクリアランスをアンバランスにすることにより作動不良を起こすことが問題であった。

例えば、特許文献１には、配管口を一体に形成した筒形の金属製ボディー枠に樹脂製ボディーを圧入した耐食バルブにおいて、流体の圧力によって樹脂製ボディーが膨張するという問題を解決するための発明が開示されている。金属製ボディー枠の開口部から樹脂製弁ボディーを圧入し、金属製の配管フランジで蓋をすることによって樹脂製弁ボディーを囲い、流体が通過することに因る膨張を防止した耐食バルブである。

開示発明の形態は、金属製ボディー枠両端の開口部と圧入された樹脂製弁ボディーの間に形成される環状溝に配管接続用のスタットボルトを植設したフランジを嵌合し、フランジはその周端部に嵌め合わされたストッパーリングと開口部に設けられた止めネジにより、上記開口部に固定されている。また、樹脂製弁ボディーとフランジの間にはＯリングが設置され、流路の変形は防止されている。しかし、配管フランジへの締付け力が弁ボディーの端面に作用すれば、その力は弁座や弁体ガイド部に及びこれらを変形させる恐れがある。

また、樹脂製ボディー内部に弁座が形成されているため、部品の摩耗や流量の変化などにより不具合が生じた場合には樹脂製弁ボディー自体に加工が必要となるので、本体ごと取り外して処理せねばならず、また、サイズの変更をする際にもバルブ一式を交換する必要があり経済的でなかった。
更に、弁体に弁軸を取り付ける際、弁体内部に直接雌ネジを加工し弁軸の雄ねじと咬合していた。しかし、長期間使用して弁の保全作業を繰り返すことにより金属より軟らかい樹脂部の雌ネジが疲労し、弁体が弁軸から抜け落ちて制御不能となる問題を抱えていた。

このように従来は、外圧に対して変形せず寿命の長い耐食バルブを提供することが難しかった。また、本体に直接加工する部分が多いため、弁座の補修や交換、あるいは流体条件の変化に伴い弁座と弁体のサイズを変更する際などに、弁ボディ全体について加工や交換をしなければならないという問題があった。
実開平６−８５９７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、組立あるいは装備に必要な締め付け力によって流量特性が変化したり弁体の運動を制約することを防いで制御特性が変化せず寿命の長い弁ボディーを実現し、さらに、保全や弁特性の変更が容易で経済的な耐食バルブを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の耐食バルブは、金属製ボディ枠と樹脂製弁ボディとかご体と弁体を備えた耐食バルブであって、樹脂製弁ボディは、流体入口孔と流体出口孔およびかご体を収納するかご孔を備え、流体入口孔と流体出口孔は配管フランジの中心位置に開口し、かご孔は流体入口孔と流体出口孔にそれぞれ連結している。かご体は、先端位置に弁体が着座して流体入口孔に開口する弁座を備え、側部に流体出口孔に開口する１個以上の流体通過孔を備え、かご孔に装着されて、弁体を内壁に摺動させ軸に沿って弁座に向けて案内する。

弁体は駆動部と連結した弁軸に固定され、弁軸とボディ枠の上端面の間に流体の漏出を防止する樹脂製のベローズが設けられる。金属製ボディ枠は、少なくとも２個に分割できるもので、樹脂製弁ボディを包み込んだ後に係止具で固定して樹脂製弁ボディを保護し、また流体入口孔と流体出口孔の開口位置にフランジ面を備えて外部配管の配管フランジをパッキンを介して接続する。

上記課題を解決するため、本発明の耐食バルブは、流体入口孔および流体出口孔のフランジ面においてパッキンを介して押圧する部分に、金属製ボディ枠と一体に繋がって内側に突出し配管フランジを支持する金属製の鍔を設けたことを特徴とする。樹脂製弁ボディーの流体入口孔、出口孔に当接する端部には、金属製鍔が嵌合する溝が設けられ、最外端には外側に広がる樹脂製の鍔が形成され、金属製鍔とこの溝が互いに嵌合して、配管フランジの締め付け力が金属製鍔で止められて樹脂製弁ボディの内部に及ばないようになっている。

同様に、ボディ枠上端面の樹脂製ベローズを設ける部分に、金属製ボディ枠と一体に繋がって内側に突出し金属製ボンネットを支持する別の金属製の鍔を設けて、ボンネットを取り付けるための締め付け力が樹脂製弁ボディの内部に及ばないようにしてもよい。ベローズ締付け面表面には樹脂製の鍔が配置され、金属製の鍔との間で互いに嵌合するようになっている。

また、上記課題を解決するため、かご体が弁座を一体に備えてかご孔に着脱可能に装着されるようにしてもよい。また、かご体本体と弁座とが別体に形成されてかご孔に着脱可能に装着されるものを用いて、かご体本体で弁座を押さえて固定するようにしても良い。
さらに、弁体と弁軸の間にヘリサート（商品名）を装着して螺合させてもよい。ヘリサートは米ＲＥＦＡＣ社のネジブッシュの商標で、菱形断面をしたステンレス製のワイヤを巻いたスプリング状コイルであって、雌ネジと雄ネジを一体に形成した自在性のある特殊なネジブッシュの名称である。

また、かご体は、耐食性の樹脂で形成しても良く、耐食性の金属で形成しても良い。バルブの流路が接触する目的流体の性質に基づいて選択することができる。
本発明の耐食バルブの構造は、フランジ止め式調整弁であればグローブ弁やアングル弁を含んでどのような形式の弁に対ししても適用できることは言うまでもない。

本発明の耐食バルブは、配管フランジの取り付けあるいは金属製ボンネットの固定に際する耐食バルブ本体への締め付け力を金属製ボディー枠と一体に形成された鍔に吸収させて、樹脂製弁ボディーの内部には及ばないようにした。
配管フランジを締付ける力はパッキンを介して弁ボディーの鍔に伝わるが、金属製の鍔で止められ弁ボディーの内部には伝わらない。同様に、金属製ボンネットを締付ける力もベローズ押えを介してかご体の鍔には伝わるが、金属製の鍔で止められ弁ボディーの内部には伝わらない。
このため、弁座や弁体ガイドの変形を防止することができ、流量特性の変化を防ぐと共に、従来に比べて寿命の長い樹脂製弁ボディーを提供することができる。しかも、金属製の鍔は樹脂製弁ボディーから延びた鍔と嵌合されているため、樹脂に囲繞されて流体が直接触れることがなく、耐食性も確保される。

本発明の耐食バルブは、弁体ガイド部と弁座を樹脂製弁ボディーとは別途のかご体として形成し、ボディー内に填め込むことによって、容易に弁体や弁座のみを交換できるようにした。そのため、流量範囲など流量特性の変化に応じた弁体のサイズ変更や修理のために弁体や弁座を加工する場合にも、弁ボディ全体の交換や摘出を必要とせず、より経済的且つ容易に交換や摘出の可能な耐食バルブを提供することができる。

ヘリサートを利用した耐食バルブでは、樹脂製弁体の雌ネジがヘリサートの外側に形成される雄ネジへ、弁軸の雄ネジがヘリサートの内側に形成される雌ネジへ、それぞれがリード誤差、角度誤差を吸収しつつ嵌め合わされるので、ネジ部分にガタがない。また、ネジ長全体に力が分散されるため、従来に比べて強く且つ寿命の長いネジ接合を提供することができる。

以下、実施例を用いて本発明の耐食バルブを詳細に説明する。
図１は本発明の１実施例における耐食バルブの正面断面図であり、図２は図１の耐食バルブの側面図である。本実施例の耐食バルブは、二つ以上に分割可能な金属製ボディー枠１に、内部に弁室２と流体入口孔３、出口孔４を形成した樹脂製弁ボディー５が嵌入され、弁室２には、弁座１２と一体に形成されたかご体１３が着脱可能に填め込まれ、かご体１３の中に弁軸７に連結された弁体６が上部から挿入される。金属製ボディ枠１は、ボルト・ナット１１０で縫合されて、内部に収めた樹脂製弁ボディ５等を保護する。

弁体６の挿入孔には、ベローズ１０３がベローズ押え１０２を介して、金属製ボンネット８を金属製ボディー枠１に取り付けるボルト１０４によって固定される。ベローズ１０３とかご体１３の上面の間には、Ｏリング１０１が介装されて弁内部の流体が外に漏れないようになっている。
金属製ボディー枠１左右両端の開口部のフランジ面には、パッキン１０６を介し配管フランジ９がボルト１０５で止められている。

ベローズ押え１０２の下部には鍔１０が、パッキン１０６の側部には鍔１１が金属製ボディー枠１から延びている。鍔１０、１１にはそれぞれ樹脂製かご体１３と一体となった樹脂製の鍔１４、もしくは樹脂製弁ボディー５と一体となった樹脂製の鍔１５が嵌合する。
金属製の鍔１０はボルト１０４が金属製ボンネット８を締付けることによる弁体ガイド部を変形させる力を吸収し、樹脂製の鍔１４は金属製の鍔１０と嵌合することにより、樹脂製弁ボディー５が内部へ向かって押し込まれるのを防ぐ。

同様に、金属製の鍔１１はボルト１０５の配管フランジ９を締付ける力を吸収し、樹脂製の鍔１５は金属製の鍔１１と嵌合することにより、樹脂製弁ボディー５が内部へ向かって押し込まれるのを防ぐ。
なお、金属製鍔１０，１１は、樹脂製鍔１４，１５と、その内側の管状の壁、および樹脂製弁ボディ５の本体表面に囲まれて、内部の流体と接触しないようになっているので、流体により腐食する心配がない。
弁軸７は駆動部に連結しており、その制御の下で弁体６が弁座１２との距離を変化させて流路の断面積を調整し、流量を調節することができる。

弁室２には、弁座１２と一体に形成されたかご体１３が着脱可能に填め込まれ、かご体１３の中に弁体６が挿入される。弁座１２は、かご体本体と別体に形成し、本体によって固定しても良い。着脱可能なかご体１３および弁座１２を使用することにより、弁体や弁座を交換する際に弁ボディ５全体を金属製ボディ枠１から取り外して交換する必要がない。
また、弁体６と弁軸７は、ヘリサート（特殊なネジブッシュの商品名）１０７を介して連結されている。

図３は弁座と一体に形成されたかご体の立体図であり、図４、図５はそれぞれ、弁座と別体に形成された場合のかご体本体および弁座の断面図である。
図示する通り、弁座１２は上部に弁体６が着座するテーパ面と、下部に流体入口孔２に開かれた口のある円筒形をしており、かご体本体１３の弁室２に嵌まる部分には流体出口孔４に向けた流体通過孔を一個以上設けてある。

かご体本体１３は、開口面積の調整をするため、内壁が垂直な円筒面になっていて弁体６が内壁面を滑動して弁座１２の方向に正確に位置決めするように案内する。
また、かご体本体１３が弁座１２と別体に作製されたものでは、かご本体１３の下端面で弁座１２を樹脂製弁ボディ５の内部に形成された受け穴に押し付けて定位置に固定する。

図６は、弁体と弁軸の連結部の切断面図である。弁体６に刻まれた雌ネジにヘリサート（商品名）１０７を咬み合わせ、その中に弁軸７の雄ネジを螺合している。ヘリサートはステンレス製で摩耗し難く、ボルトの嵌合長さ全体に応力を分散するので、弁体の雌ネジを強化する効果があり、ネジの緩みが生じない。

図７は、本発明をアングル弁に適用した第２の実施例の耐食バルブの断面図である。第１の実施例のグローブ弁では、流体入口孔が樹脂製弁ボディーの側部にあったが、アングル弁では下部に開口している。
図７において、流体入口２１は着脱可能な樹脂製挿入筒１６で形成されている。挿入筒１６の下端には挿入筒と一体に鍔１８が形成されている。樹脂製の鍔１８は金属製ボディー枠１から延びた金属製鍔１７と嵌合し、樹脂製鍔１８の下方から配管フランジ１９がパッキン１０９を介し、ボルト１０８で締め付けられ取り付けられている。

金属製鍔１７はボルト１０８の配管フランジ１９への締付け力を吸収し、樹脂製鍔１８は金属製鍔１７と嵌合することにより、挿入筒の筒体部分に移動する力が発生せず、さらには、筒体１６と樹脂製弁ボディー５の間にＯリング１１１が介装されているので、樹脂製弁ボディー５の内部に樹脂製挿入筒１６を締付ける力が伝わることはない。このため、樹脂製弁ボディ５がが内側に向かって押し込まれることはなく、弁座１２や弁体ガイド部を変形させる心配がない。
その他は前記実施例と同様である。

本発明の耐食バルブは、外力による変形に耐性があり、容易に弁座と弁体のみを交換でき、また疲労しにくい雌ネジを実現したことから、経済的且つ長期間の使用にも耐えうるものである。

本発明の第１の実施例における耐食バルブの断面図である。 図１の耐食バルブの側面図である。 第１実施例で使用される弁座と一体に形成されたかご体の表面立体図である。 第１実施例で使用されるかご体の断面図である。 第１実施例で使用される弁座の断面図であある。 第１実施例で使用される弁体と弁軸の嵌合部断面図である。 本発明の第２の実施例における耐食バルブの断面図である。 従来技術における耐食バルブの断面図である。 図８に示した従来技術の耐食バルブの側面図である。

符号の説明

１ 金属製ボディー枠
２ 弁室
３ 流体入口孔
４ 流体出口孔
５ 樹脂製弁ボディー
６ 弁体
７ 弁軸
８ 金属製ボンネット
９、１９ 配管フランジ
１０、１１、１７ 金属製鍔
１２ 弁座
１３ かご体
１４、１５、１８ 樹脂製鍔
１６ 挿入筒
１０１、１１１ Ｏリング
１０２ ベローズ押え
１０３ ベローズ
１０４、１０５、１０８ ボルト
１０６、１０９ パッキン
１０７ ヘリサート（商品名）
１１０ ボルト・ナット

Claims (7)

1. 金属製ボディ枠と樹脂製弁ボディとかご体と弁体を備え、配管フランジを用いて固定する耐食バルブであって、
   前記樹脂製弁ボディは、流体入口孔と流体出口孔およびかご体を収納するかご孔を備え、該流体入口孔と該流体出口孔は前記配管フランジの中心位置に開口し、前記かご孔は該流体入口孔と該流体出口孔にそれぞれ連結しており、
   前記かご体は、先端位置に前記流体入口孔に開口して前記弁体が着座する弁座を備え、側部に前記流体出口孔に開口する１個以上の流体通過孔を備え、前記かご孔に装着されて前記弁体を前記弁座の軸に沿って案内し、
   前記弁体は該弁体を駆動する弁軸に固定され、該弁軸と前記ボディ枠の上端面の間に流体の漏出を防止する樹脂製のベローズが前記樹脂製弁ボディに締め付けられる締め付け部が設けられ、
   前記金属製ボディ枠は、少なくとも２個に分割できるもので、前記樹脂製弁ボディを包み込んだ後に係止具で固定して該樹脂製弁ボディを保護し、また前記流体入口孔と前記流体出口孔の開口位置にフランジ面を備えて、該フランジ面に外部配管の配管フランジをパッキンを介して密着に接続するようにした耐食バルブにおいて、
   前記流体入口孔および前記流体出口孔の前記フランジ面の前記パッキンを介して押圧する部分に当たるように樹脂製の鍔を前記樹脂製弁ボディまたは該樹脂製弁ボディに挿入した樹脂製挿入筒に一体に形成すると共に、該樹脂製鍔を支持する金属製鍔を前記金属製ボディ枠に固定して形成したことを特徴とする耐食バルブ。
2. 前記樹脂製弁ボディと前記樹脂製ベローズの締め付け部近傍に、前記金属製ボディ枠に固定された第２の金属製鍔を設けて、該第２金属製鍔の前記樹脂製ベローズの締め付け力が掛かる部分に前記かご体に形成された第２の樹脂製鍔を配置し、該第２金属製鍔で該第２樹脂製鍔を支持することを特徴とする請求項１記載の耐食バルブ。
3. 前記かご体が前記弁座を一体に備えて前記かご孔に着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１または２記載の耐食バルブ。
4. 前記かご体が前記弁座と本体を別体に形成されて前記かご孔に着脱可能に装着され、該本体で前記弁座を押さえて固定することを特徴とする請求項１または２記載の耐食バルブ。
5. 前記弁体と前記弁軸の間に菱形断面をしたスプリング状コイルを介装して螺合させたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の耐食バルブ。
6. 前記耐食バルブがグローブ弁であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の耐食バルブ。
7. 前記耐食バルブがアングル弁であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の耐食バルブ。

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