JP4463631B2 - Valve seat structure - Google Patents
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Description
本発明はバルブの弁座構造に関し、内面シール構造の回転弁、あるいは外面シール構造のボール弁やバタフライ弁などのバルブの弁座に好適なバルブの弁座構造に関する。 The present invention relates to a valve seat structure of a valve, and relates to a valve seat structure suitable for a valve seat of a rotary valve having an inner seal structure or a ball valve or a butterfly valve having an outer seal structure.
従来より、バルブの弁座構造として、図6に示す偏心内面シール弁に適用されたものがある。このバルブの弁座構造は、弁箱1に挿入した弁箱スリーブ2の出口2a近傍に径外に張り出して設けた弁箱側シート部3と、弁体4の裏面に形成した凹球面状の弁体側シート部5とを備え、弁箱側シート部3は、弁箱スリーブ2の出口2a近傍に径外に張り出して形成した鍔部6に嵌着された硬質ゴムからなる弾性シール材7によって構成されており、弁体4は、弁箱スリーブ2の出口2aに対して偏心した位置を中心として回動自在に弁箱スリーブ2に取付けられている。したがって、実線で示す弁体4の閉弁状態は、弾性シール材7に凹球面状の弁体側シート部5を密着させて、弁箱スリーブ2の出口2aを弁体4で閉塞することによって得られ、この閉弁状態で弁箱1の流入口として機能する弁箱スリーブ2の入口2bから落下導入されたたとえば粉体が弁体4の内面、つまり凹球面状の弁体側シート部5の上面に堆積される。そして、この閉弁状態から図6の二点鎖線で示すように、弁体4を90度回転させて、弁箱スリーブ2の出口2aを開放すると、弁体4の内面に堆積されていた前記粉体が前記出口2aから落下することになる(特許文献1)。
Conventionally, there has been a valve seat structure applied to the eccentric inner surface seal valve shown in FIG. The valve seat structure of this valve has a concave spherical shape formed on the back surface of the
一方、他のバルブの弁座構造として、図7に示すバタフライ弁に適用されたものがある。このバルブの弁座構造は、弁箱8に基部9aが取付けられた断面略L字状の金属板製の弁座本体9を有し、この弁座本体9の先端側折曲片を弁箱側シート部9bとして機能させ、図示されているような弁体10の閉弁時には、弁箱側シート部9bの弾性により該弁箱側シート部9bを弁体10周縁部の弁体側シート部10aに圧接させるとともに、弁箱8と金属板製の弁座本体9の基部側垂直片の間に介設した皿バネからなる押圧力調整板11の押圧力付勢によって、弁箱側シート部9bをより強力に弁体側シート部10aに圧接させてシール性を保持するように構成されている(特許文献2)。
On the other hand, as a valve seat structure of another valve, there is one applied to the butterfly valve shown in FIG. The valve seat structure of this valve has a
前記特許文献1に記載のバルブの弁座構造は、弁体4が実線で示す閉弁状態にあるときには、弁体4の裏面に形成した凹球面状の弁体側シート部5が弾性シール材7からなる弁箱側シート部3に密着することによって、シール性を保持するように構成されているので、弁箱1内に弁体4を押し上げ方向に付勢する流体圧(たとえばガス圧)Pが作用する配管系に、偏心内面シール弁を適用している場合は、前記ガス圧Pによって凹球面状の弁体側シート部5が弾性シール材7からなる弁箱側シート部3方向に付勢されて、凹球面状の弁体側シート部5と弾性シール材7からなる弁箱側シート部3との密着力を高め、閉弁時のシール性を向上させることができる。
In the valve seat structure of the valve described in Patent Document 1, when the
ところが、前記ガス圧Pが作用しない配管系に偏心内面シール弁が適用されると、閉弁時のシール性は、弁体4が実線で示す閉弁位置に回動してきたときに決定される弁体側シート部5と弁箱側シート部3との密着力のみに委ねられることになるので、弁体4の閉弁状態において、弁体4の自重および該弁体4を取付けている回動軸4Aと軸受(図示省略)との間に生じる軸受隙間の影響で、弁体4が軸受隙間分に相当して下降すると、弁体側シート部5と弁箱側シート部3との密着力が低下して、閉弁時のシール性を低下させるとともに、弁体側シート部5と弁箱側シート部3との間に粉体が噛み込まれて、弁箱側シート部3を摩耗損傷させ、シール性をより一層低下させる問題がある。
However, when an eccentric inner surface seal valve is applied to a piping system to which the gas pressure P does not act, the sealing performance when the valve is closed is determined when the
一方、前記特許文献2に記載のバルブの弁座構造は、弁体10の閉弁時には、弁箱側シート部9bの弾性により該弁箱側シート部9bを弁体10周縁部の弁体側シート部10aに圧接させるとともに、皿バネからなる押圧力調整板11の押圧力付勢によって、弁箱側シート部9bをより強力に弁体側シート部10aに圧接させてシール性を保持することができる。このため、弁体10に流体圧P1が作用して、弁体10が該弁体4を取付けている回転軸(図示省略)と軸受との間に生じる軸受隙間の影響で流体圧P1の方向に移動しても、図示している弁体10の半円部分では、弁箱側シート部9bの弾性によって弁体10の移動を吸収して、弁箱側シート部9bを弁体10周縁部の弁体側シート部10aに圧接させることでシール性を確保することができる。しかし、図示されていない弁体10の半円部分では、弁体10自体の歪みや前記軸受隙間の影響で、弁体側シート部10aが弁箱側シート部9bに過剰に押し付けられることになって、弁箱側シート部9bを塑性変形させ、弁箱側シート部9bと弁体側シート部10aとの圧接力を低下させて、閉弁時のシール性を低下させるといった相反する状態が生じる。
On the other hand, in the valve seat structure of the valve disclosed in
また、弁体10の閉弁時において、弁体10に流体圧Pが作用すると、図示している弁体10の半円部分では、弁体10自体の歪みや前記軸受隙間の影響で、弁体10が流体圧Pの方向に移動して、弁体側シート部10aを弁箱側シート部9bに過剰に押し付けることになって、弁箱側シート部9bを塑性変形させ、弁箱側シート部9bと弁体側シート部10aとの圧接力を低下させて、閉弁時のシール性を低下させることになり、図示されていない弁体10の半円部分では、弁体10が軸受隙間の影響で流体圧Pの方向に移動しても、弁箱側シート部9bの弾性によって弁体10の移動を吸収して、弁箱側シート部9bを弁体10周縁部の弁体側シート部10aに圧接させることによって、シール性を確保するといった相反する状態が生じる。
In addition, when the fluid pressure P acts on the
さらに、弁箱側シート部9bの塑性変形によって閉弁時のシール性が低下すると、弁体10の閉弁時に、流体圧PまたはP1が弁体10に作用して、前記軸受隙間の影響で弁体10が流体圧PまたはP1の方向に移動しても、塑性変形している弁箱側シート部9bでは、弁体10の流体圧PまたはP1方向の移動を吸収して、弁箱側シート部9bを弁体10周縁部の弁体側シート部10aに圧接させることが期待できず、閉弁時のシール性を低下させることになるなどの問題がある。
Furthermore, if the sealing performance at the time of closing the valve is lowered due to plastic deformation of the valve box
本発明は、このような問題を解決するものであって、その目的とするところは、塑性変形が抑制される弁座の弾性による付勢力で高いシール性を確保することができるとともに、弁体閉弁時の封止流体圧で弁座を付勢して高いシール性を確保することができ、内面シール構造の回転弁、あるいは外面シール構造のボール弁などのバルブに好適なバルブの弁座構造を提供することにある。 The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to ensure a high sealing performance by an urging force due to the elasticity of a valve seat in which plastic deformation is suppressed. The valve seat can be urged by the sealing fluid pressure when the valve is closed to ensure high sealing performance, and it is suitable for a valve such as a rotary valve with an internal seal structure or a ball valve with an external seal structure. To provide a structure.
前記目的を達成するために、請求項1記載の発明に係るバルブの弁座構造は、基部が弁箱側に取付けられたベロー型弁座の先端部に弁体に設けた弁体シート部に接離する弁箱側シート部が設けられ、該ベロー型弁座の弾性により付勢されて前記弁体の閉弁時に前記弁箱側シート部が前記弁体シート部に密着するように構成されているとともに、前記弁体閉弁時の封止流体圧が前記ベロー型弁座を付勢して前記弁箱側シート部を前記弁体シート部に密着させるように構成されており、前記弁体閉弁時外圧として前記ベロー型弁座に負荷される圧力が該ベロー型弁座を軸方向にのばす作用を増大させるために、前記ベロー型弁座の軸線から前記基部の外端までの取付半径Rと、前記軸線から前記弁体の閉弁状態で前記弁体シート部に密着している前記弁箱側シート部までのシール半径R1との間に、R<R1の関係を有していることを特徴とするものである。 In order to achieve the object, the valve seat structure according to the first aspect of the present invention includes a valve body seat portion provided on a valve body at a distal end portion of a bellows type valve seat having a base portion attached to the valve box side. A valve box side seat portion is provided that contacts and separates, and is configured to be urged by the elasticity of the bellows type valve seat so that the valve box side seat portion is in close contact with the valve body seat portion when the valve body is closed. And the sealing fluid pressure at the time of closing the valve body urges the bellows type valve seat so that the valve box side seat portion is in close contact with the valve body seat portion, Mounting from the axis of the bellows type valve seat to the outer end of the base in order to increase the action of the pressure applied to the bellows type valve seat as an external pressure at the time of body closing to extend the bellows type valve seat in the axial direction The valve body is in close contact with the valve body seat portion in a closed state from the radius R and the axis. Between the sealing radius R1 to Kiben box side sheet portion, and is characterized in that it has a relationship of R <R1.
前記構成によれば、弁体の閉弁時においては、ベロー型弁座の弾性付勢力による第1の作用によって、弁箱側シート部を弁体シート部に密着させて、高いシール性を確保することができる。また、弁体の閉弁によって封止される流体の圧力がベロー型弁座に負荷されると、当該ベロー型弁座を軸方向にのばすように付勢する第2の作用が生じる。この第2の作用によって、ベロー型弁座が軸方向にのばされて、弁体シート部に対する弁箱側シート部の密着力が高められることによっても、高いシール性を確保することができる。すなわち、請求項1記載の発明に係るバルブの弁座構造では、前記第1の作用に第2の作用が加算された複合的な作用によって、高いシール性を確保することができる。
さらに、弁体の閉弁時に該弁体によってベロー型弁座が過剰に押圧されたとしても、この過剰な押圧による圧縮変形は、ベロー型弁座を構成している山部と谷部の複数部位の圧縮変形に分散して吸収することができるので、ベロー型弁座の塑性変形を抑制して、弾性を維持した状態で高いシール性を確保することができる。
特に、請求項1記載の発明に係るバルブの弁座構造では、弁体閉弁時の封止流体圧がベロー型弁座に外圧として負荷され、ベロー型弁座の取付半径Rとシール半径R1との間に、R<R1の関係を有しているので、R1−Rに相当する受圧面Δrがベロー型弁座の山部の表面に形成され、この受圧面Δrに相当して、封止流体圧によりベロー型弁座を軸方向にのばす作用が大きくなる。したがって、弁体シート部に対する弁箱側シート部の密着力がより一層高められ、強力なシール性を確保することができる。
According to the above configuration, when the valve body is closed, the valve box side seat portion is brought into close contact with the valve body seat portion by the first action by the elastic urging force of the bellows type valve seat to ensure high sealing performance. can do. Further, when the pressure of the fluid sealed by closing the valve body is applied to the bellows type valve seat, a second action for urging the bellows type valve seat to extend in the axial direction occurs. Due to this second action, the bellows type valve seat is extended in the axial direction, and the close contact force of the valve box side seat portion with respect to the valve body seat portion can be enhanced, thereby ensuring high sealing performance. That is, in the valve seat structure of the valve according to the first aspect of the invention, high sealing performance can be ensured by a combined action in which the second action is added to the first action.
Further, even if the bellows type valve seat is excessively pressed by the valve body when the valve body is closed, the compression deformation due to the excessive pressing is caused by a plurality of peaks and valleys constituting the bellows type valve seat. Since it can disperse | distribute and absorb in the compression deformation of a site | part, the plastic deformation of a bellows type valve seat can be suppressed, and a high sealing performance can be ensured in the state which maintained elasticity.
In particular, in the valve seat structure according to the first aspect of the present invention, the sealing fluid pressure when the valve body is closed is loaded as an external pressure on the bellows type valve seat, and the mounting radius R and the seal radius R1 of the bellows type valve seat are set. Therefore, the pressure receiving surface Δr corresponding to R1-R is formed on the surface of the peak portion of the bellows type valve seat, and the pressure receiving surface Δr The action of extending the bellows type valve seat in the axial direction is increased by the stop fluid pressure. Therefore, the adhesive force of the valve box side seat portion with respect to the valve body seat portion is further enhanced, and a strong sealing property can be secured.
また、請求項2記載の発明に係るバルブの弁座構造は、基部が弁箱側に取付けられたベロー型弁座の先端部に弁体に設けた弁体シート部に接離する弁箱側シート部が設けられ、該ベロー型弁座の弾性により付勢されて前記弁体の閉弁時に前記弁箱側シート部が前記弁体シート部に密着するように構成されているとともに、前記弁体閉弁時の封止流体圧が前記ベロー型弁座を付勢して前記弁箱側シート部を前記弁体シート部に密着させるように構成されており、前記弁体閉弁時内圧として前記ベロー型弁座に負荷される圧力が該ベロー型弁座を軸方向にのばす作用を増大させるために、前記ベロー型弁座の軸線から前記基部の外端までの取付半径Rと、前記軸線から前記弁体の閉弁状態で前記弁体シート部に密着している前記弁箱側シート部までのシール半径R1との間に、R1<Rの関係を有していることを特徴とするものである。
Further, the valve seat structure of the valve according to the invention of
前記構成によれば、弁体の閉弁時においては、ベロー型弁座の弾性付勢力による第1の作用によって、弁箱側シート部を弁体シート部に密着させて、高いシール性を確保することができる。また、弁体の閉弁によって封止される流体の圧力がベロー型弁座に負荷されると、当該ベロー型弁座を軸方向にのばすように付勢する第2の作用が生じる。この第2の作用によって、ベロー型弁座が軸方向にのばされて、弁体シート部に対する弁箱側シート部の密着力が高められることによっても、高いシール性を確保することができる。すなわち、請求項2に係る発明のバルブの弁座構造では、前記第1の作用に第2の作用が加算された複合的な作用によって、高いシール性を確保することができる。
さらに、弁体の閉弁時に該弁体によってベロー型弁座が過剰に押圧されたとしても、この過剰な押圧による圧縮変形は、ベロー型弁座を構成している山部と谷部の複数部位の圧縮変形に分散して吸収することができるので、ベロー型弁座の塑性変形を抑制して、弾性を維持した状態で高いシール性を確保することができる。
特に、請求項2記載の発明に係るバルブの弁座構造では、弁体閉弁時の封止流体圧がベロー型弁座に内圧として負荷され、ベロー型弁座の取付半径Rとシール半径R1との間に、R1<Rの関係を有しているので、R−R1に相当する受圧面Δrがベロー型弁座の山部の表面に形成され、この受圧面Δrに相当して、封止流体圧によりベロー型弁座を軸方向にのばす作用が大きくなる。したがって、弁体シート部に対する弁箱側シート部の密着力がより一層高められ、強力なシール性を確保することができる。
According to the above configuration, when the valve body is closed, the valve box side seat portion is brought into close contact with the valve body seat portion by the first action by the elastic urging force of the bellows type valve seat to ensure high sealing performance. can do. Further, when the pressure of the fluid sealed by closing the valve body is applied to the bellows type valve seat, a second action for urging the bellows type valve seat to extend in the axial direction occurs. Due to this second action, the bellows type valve seat is extended in the axial direction, and the close contact force of the valve box side seat portion with respect to the valve body seat portion can be enhanced, thereby ensuring high sealing performance. That is, in the valve seat structure of the valve according to the second aspect of the invention, high sealing performance can be ensured by the combined action in which the second action is added to the first action.
Further, even if the bellows type valve seat is excessively pressed by the valve body when the valve body is closed, the compression deformation due to the excessive pressing is caused by a plurality of peaks and valleys constituting the bellows type valve seat. Since it can disperse | distribute and absorb in the compression deformation of a site | part, the plastic deformation of a bellows type valve seat can be suppressed, and a high sealing performance can be ensured in the state which maintained elasticity.
In particular, in the valve seat structure of the valve according to the second aspect of the invention, the sealing fluid pressure when the valve body is closed is loaded as an internal pressure on the bellows type valve seat, and the mounting radius R and the seal radius R1 of the bellows type valve seat are set. Therefore, the pressure receiving surface Δr corresponding to R-R1 is formed on the surface of the peak portion of the bellows type valve seat, and the pressure receiving surface Δr The action of extending the bellows type valve seat in the axial direction is increased by the stop fluid pressure. Therefore, the adhesive force of the valve box side seat portion with respect to the valve body seat portion is further enhanced, and a strong sealing property can be secured.
請求項3記載の発明に係るバルブの弁座構造は、請求項1又は請求項2記載の発明に係るバルブの弁座構造に、弁体を回転弁体によって構成し、この回転弁体には、ベロー型弁座の弁箱側シート部に接離する凹球面状の弁体シート部を設けるという構成を付加したものである。これによると、請求項1又は請求項2記載の発明に係るバルブの弁座構造を内面シール構造の回転弁に適用することができる。 A valve seat structure for a valve according to a third aspect of the present invention is the valve seat structure for a valve according to the first or second aspect of the present invention, wherein the valve body is constituted by a rotary valve body. In addition, a configuration is provided in which a concave spherical valve body seat portion that is in contact with and separated from the valve box side seat portion of the bellows type valve seat is provided. According to this, the valve seat structure of the valve according to the first or second aspect of the invention can be applied to a rotary valve having an inner surface seal structure.
請求項4記載の発明に係るバルブの弁座構造は、請求項3記載の発明に係るバルブの弁座構造に、ベロー型弁座の基部側の弁箱に、当該ベロー型弁座を開閉するバタフライ弁を内蔵するという構成を付加したものである。これによると、請求項1乃至請求項3記載の発明に係るバルブの弁座構造を、たとえば、粉体を搬送ガスによって移送する管路系に装着される複合弁に適用することができる。 A valve seat structure for a valve according to a fourth aspect of the present invention opens and closes the bellows type valve seat in a valve box on the base side of the bellows type valve seat in the valve seat structure of the valve according to the third aspect of the invention. A configuration in which a butterfly valve is incorporated is added. According to this, the valve seat structure according to the first to third aspects of the invention can be applied to, for example, a composite valve mounted on a pipeline system that transfers powder by carrier gas.
本発明によれば、ベロー型弁座の塑性変形が抑制されることによって、ベロー型弁座の弾性による付勢力を長期間維持して、弁箱側シート部を弁体シート部に密着させて、高いシール性を確保することができる。また、弁体閉弁時の封止流体圧で弁箱側シート部を弁体シート部に密着させて、高いシール性を確保することができる。 According to the present invention, by restraining the plastic deformation of the bellows type valve seat, the urging force due to the elasticity of the bellows type valve seat is maintained for a long period of time, and the valve box side seat portion is brought into close contact with the valve body seat portion. High sealing performance can be ensured. In addition, the valve box side seat can be brought into close contact with the valve seat by the sealing fluid pressure when the valve is closed, thereby ensuring high sealing performance.
図1は本発明を内面シール構造の回転弁に適用した実施形態を示す縦断面図である。この図において、内面シール構造の回転弁Vは、弁箱20の上端部に流入口20aを有し、弁箱20の下端部に流出口20bを同心で備えている。弁箱20には、流入口20aおよび流出口20bと同心に弁箱スリーブ21が収容されており、その基端部21aが弁箱20に固着され先端部21bは流出口20bに向かって開口している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a rotary valve having an internal seal structure. In this figure, the rotary valve V having an inner seal structure has an
弁箱スリーブ21の内部には、スリーブ内流路21Aを開閉するバタフライ弁22が配置され、弁箱スリーブ21の先端部21bは、凹球面状の弁体シート部23を裏面に形成した回転弁体24の90度回転によって開閉される。なお、バタフライ弁22を軸支するバタフライ弁用弁棒25は、弁箱20の一方の側面を気密かつ回転自在に貫通してバタフライ弁開閉手段(図示省略)に接続され、回転弁体24を軸支する回転弁体用弁棒26は、弁箱20の他方の側面を気密かつ回転自在に貫通して回転弁開閉手段(図示省略)に接続されている。
Inside the
弁箱スリーブ21の先端部21bには、ベロー型弁座27が取付けられている。このベロー型弁座27は、コバルト基合金、ニッケル基合金、クロム基合金などの耐熱・耐摩耗性にすぐれた金属によって構成されている。そして、図2に示すように、径内方向に縮径している谷部27aと径外方向に拡径している山部27bの複数部位が軸方向に連続しており、基部28がボルト29を介して弁箱スリーブ21の先端部21bに同心に取付けられ、先端部には回転弁体24の裏面に形成した凹球面状の弁体シート部23に接離する弁箱側シート部30を設けてある。このように、ベロー型弁座27をコバルト基合金、ニッケル基合金、クロム基合金などの耐熱・耐摩耗性にすぐれた金属によって構成していることによって、高温下での使用が可能になって、ベロー型弁座27の適用範囲を拡大することができるとともに、弁箱側シート部30の摩耗に伴うシール性の低下を抑えて、バルブの弁座構造の耐久性を向上させることができる。
A bellows
一方、ベロー型弁座27の弁箱側シート部30には、耐熱・耐摩耗性にすぐれたステライトなどの超硬合金からなる肉盛り部31を設け、この肉盛り部31によって弁箱側シート部30を構成している。したがって、弁箱側シート部30の熱劣化に伴うシール性の低下を抑えて、バルブの弁座構造の耐久性をより一層向上させることができるとともに、弁箱側シート部30の摩耗に伴うシール性の低下をより一層確実に抑えて、バルブの弁座構造の耐久性をさらに向上させることができる。
On the other hand, the valve box
また、図1,図2,図3に示すように、ベロー型弁座27の軸線C(なお、この軸線Cは、本実施形態においては弁箱20および弁箱スリーブ21の軸線と同じである)から基部28の外端までの取付半径Rと、前記軸線Cから回転弁体24の閉弁状態で凹球面状の弁体シート部23に密着している肉盛り部31(弁箱側シート部30)までのシール半径R1との関係を、R≦R1好ましくはR<R1に設定してある。つまり、図2の参考例ではR=R1に設定され、図3の実施形態ではR<R1に設定してある。
1, 2 and 3, the axis C of the bellows type valve seat 27 (this axis C is the same as the axes of the
前記構成において、内面シール構造の回転弁Vは、弁箱20の流入口20aを粉体の供給系に接続するとともに、流出口20bを高圧の搬送ガスが流れる搬送系に接続して使用される。なお、粉体を伴って流れる搬送系の途中に介設することも可能である。
In the above-described configuration, the rotary valve V having an inner seal structure is used by connecting the
回転弁Vの開弁操作は、まず、回転弁体24を図1の実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に90度回転させて開弁し、その後にバタフライ弁22を実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に90度回転させて開弁する手順によってなされる。この状態で、粉体は弁箱20の流入口20aから弁箱スリーブ21を通って自重で落下し、流出口20bを経て搬送系に流入する。
In the opening operation of the rotary valve V, first, the
回転弁Vの閉弁操作は、まず、バタフライ弁22を二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に90度逆回転させて粉体の流れを遮断し、ベロー型弁座27の周囲に粉体が存在しない状態で、回転弁体24を二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に90度逆回転させて閉弁する手順によってなされる。このことにより、ベロー型弁座27の肉盛り部31(弁箱側シート部30)と回転弁体24の凹球面状の弁体シート部23との間に粉体が噛み込むのを防止して、シール性を確実なものにすることができる。
To close the rotary valve V, first, the
図2に示す参考例において、回転弁体24の閉弁時には、ベロー型弁座27の弾性付勢力によって、肉盛り部31(弁箱側シート部30)を回転弁体24の凹球面状の弁体シート部23に密着させて、高いシール性を確保することができる。また、回転弁体24の閉弁時には、前記搬送系を流れている搬送ガスの圧力Pがベロー型弁座27に外圧として負荷される。そして、取付半径Rとシール半径R1との関係がR=R1に設定され、かつ谷部27cのくぼみ量よりも大きいくぼみ量を保有している谷部27aに圧力Pが外圧として負荷されて、ベロー型弁座27を軸方向にのばすように付勢する作用が生じるので[なお、くぼみ量とは、くぼみの径方向の寸法「くぼみの深さ」およびくぼみの円周方向の長さ「くぼみの幅」の少なくともいずれか一方のことをいう]、この作用によって、ベロー型弁座27が軸方向にのばされて(軸方向に撓んで)、弁体シート部23に対する弁箱側シート部30の密着力が高められることによっても、高いシール性を確保することができる。すなわち、図2の参考例では、ベロー型弁座27は、自己の弾性付勢力によって、肉盛り部31(弁箱側シート部30)を回転弁体24の凹球面状の弁体シート部23に密着させる作用に加えて、外圧Pによってベロー型弁座27が軸方向にのばされて、肉盛り部31(弁箱側シート部30)を回転弁体24の凹球面状の弁体シート部23に密着させる作用が加算される複合的な作用によって、高いシール性を確保することができる。
In the reference example shown in FIG. 2, when the
一方、図3に示す実施形態のように、ベロー型弁座27の取付半径Rとシール半径R1との関係をR<R1に設定すると、R1−Rに相当する受圧面Δrが山部27bの表面に形成され、この受圧面Δrに相当して、外圧Pによりベロー型弁座27を軸方向にのばす作用が図2の参考例よりも大きくなる。したがって、ベロー型弁座27は、自己の弾性付勢力と、受圧面Δrが確保されたことによって、図2の参考例よりも強力に軸方向にのばされて(軸方向に撓んで)、弁体シート部23に対する弁箱側シート部30の密着力がより一層高められることによっても、図2に示す参考例よりも強力なシール性を確保することができる。
On the other hand, when the relationship between the attachment radius R of the bellows type
また、図1,図2,図3に示す回転弁体24の閉弁時において、搬送ガスの圧力Pが回転弁体24の表面に作用して、ベロー型弁座27が過剰に弁箱スリーブ21側に押圧されたとしても、この過剰な押圧によるベロー型弁座27の圧縮変形は、ベロー型弁座27を構成している山部27bと谷部27a,27cの複数部位の圧縮変形に分散して吸収することができるので、ベロー型弁座27の塑性変形が抑制されて弾性を維持できる。このため、維持された弾性付勢力によって肉盛り部31(弁箱側シート部30)を回転弁体24の凹球面状の弁体側シート部23に密着させて、高いシール性を確保することができる。
Further, when the
さらに、搬送ガスの圧力Pが回転弁体24の表面に作用していない状態であれば、回転弁体24の閉弁時において、回転弁体24の自重および該回転弁体24を取付けている回転弁体用弁棒26と軸受(図示省略)との間に生じる軸受隙間の影響で、軸受隙間分に相当して回転弁体24が下降する。しかし、前述の理由により、ベロー型弁座27の塑性変形が抑制されることで維持されている弾性付勢力によって、軸受隙間分に相当する回転弁体24の下降を補償して、肉盛り部31(弁箱側シート部30)を回転弁体24の凹球面状の弁体シート部23に密着させて、高いシール性を確保することができる。
Further, if the pressure P of the carrier gas does not act on the surface of the
なお、図3に示す実施形態では、回転弁体24の閉弁時において、搬送ガスの圧力Pが外圧としてベロー型弁座27に負荷される構成で説明しているが、ガス圧P1が内圧としてベロー型弁座27に負荷される場合は、ベロー型弁座27の取付半径Rとシール半径R1との関係をR>R1に設定することによって、内圧P1によりベロー型弁座27を軸方向にのばす作用が生じて、肉盛り部31(弁箱側シート部30)を回転弁体24の凹球面状の弁体シート部23に密着させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 3, the structure is described in which the pressure P of the carrier gas is loaded on the bellows type
本発明に係るバルブの弁座構造は、図4,図5に示すように、外面シール構造のボール弁V1に適用することができる。図4において、流入口20aと流出口20bを設けた弁箱20には、該弁箱20の軸線Cに直交する軸線C1をもつ弁棒32を備え、この弁棒32とともに軸線C1まわりに回転する球状の弁体33が収容されており、この球状の弁体33における軸線C方向の両側の二つの位置にベロー型弁座27を配置して、それぞれの肉盛り部31(弁箱側シート部30)を球状の弁体33の表面を構成する凸球面状の弁体シート部23に密着させてある。そして、図5に示すように、ベロー型弁座27の取付半径Rとシール半径R1との関係をR<R1に設定して、R1−Rに相当する受圧面Δrを設けてある。
The valve seat structure of the valve according to the present invention can be applied to a ball valve V1 having an outer seal structure as shown in FIGS. In FIG. 4, a
図5のように、弁体33が閉弁されている状態で、流入口20aに流体圧Pが作用すると、この流体圧Pは、内圧として上流側のベロー型弁座27の内面に負荷されて、上流側のベロー型弁座27を軸方向に短縮させるように付勢する作用が生じるので、この作用によって、上流側のベロー型弁座27が軸方向に僅かに短縮して(軸方向に撓んで)、凸球面状の弁体シート部23に対する肉盛り部31(弁箱側シート部30)の密着力を低下させることになる。このため、流体圧Pは、矢印P1,P2で示すように、凸球面状の弁体シート部23と肉盛り部31(弁箱側シート部30)との間を通って、下流側のベロー型弁座27の表面に負荷されることになる。その結果、前述した理由によって、下流側のベロー型弁座27は軸方向にのばされて(軸方向に撓んで)、弁体シート部23に対する弁箱側シート部30の密着力が高められるので、下流側のベロー型弁座27によって、高いシール性を確保することができる。
As shown in FIG. 5, when the fluid pressure P acts on the
一方、弁棒32と軸受(図示省略)との間に生じる軸受隙間の影響で、軸受隙間分に相当して球状の弁体33が流出口20bの方向に僅かに変位したとしても、この変位は、上流側のベロー型弁座27の弾性によって補償され、その肉盛り部31(弁箱側シート部30)を球状の弁体33表面の球面状の弁体シート部23に密着させて、高いシール性を確保することができる。このように、球状の弁体33が流出口20bの方向に僅かに変位することで、下流側のベロー型弁座27が過剰に流出口20b側に押圧されたとしても、この過剰な押圧による下流側のベロー型弁座27の圧縮変形は、ベロー型弁座27を構成している山部27bと谷部27a,27cの複数部位の圧縮変形に分散して吸収することができるので、下流側のベロー型弁座27の塑性変形が抑制されて弾性を維持できることになる。したがって、この弾性付勢力によって肉盛り部31(弁箱側シート部30)を球状の弁体33表面の球面状の弁体シート部23に密着させて、高いシール性を確保することができる。
On the other hand, even if the
なお、球状の弁体33が閉弁されている状態で、流体圧P1が流出口20bから球状の弁体33に負荷された場合は、前記上流側のベロー型弁座27と下流側のベロー型弁座27は、前述した流体圧Pが流入口20aから球状の弁体33に負荷される場合の逆に作用することのなるので、流体圧P1が流出口20bから球状の弁体33に負荷された場合の作用説明は省略する。
When the
20 弁箱
22 バタフライ弁
23 凹球面状の弁体シート部(複合弁の弁体シート部)
24 回転弁体(複合弁の弁体)
27 ベロー型弁座
28 ベロー型弁座の基部
30 弁箱側シート部(ベロー型弁座のシート部)
33 球状の弁体(ボール弁の弁体)
34 球面状の弁体シート部(ボール弁の弁体シート部)
20
Rotating valve body (composite valve body)
27 Bellows
33 Spherical valve body (Ball valve body)
34 Spherical valve seat (ball valve seat)
Claims (4)
前記弁体が回転弁体によって構成され、この回転弁体には、前記ベロー型弁座の弁箱側シート部に接離する凹球面状の弁体シート部が設けられていることを特徴とするバルブの弁座構造。 In the valve seat structure of the valve according to claim 1 or 2 ,
The valve body is constituted by a rotary valve body, and the rotary valve body is provided with a concave spherical valve body seat portion that contacts and separates from a valve box side seat portion of the bellows type valve seat. Valve seat structure to perform.
前記ベロー型弁座の基部側の弁箱に、当該ベロー型弁座を開閉するバタフライ弁が内蔵されていることを特徴とするバルブの弁座構造。 In the valve seat structure of the valve according to claim 3 ,
A valve seat structure for a valve, wherein a butterfly valve for opening and closing the bellows type valve seat is incorporated in a valve box on a base side of the bellows type valve seat.
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