JP4987097B2

JP4987097B2 - バルブ

Info

Publication number: JP4987097B2
Application number: JP2010100446A
Authority: JP
Inventors: 順治竹原; 克森村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: JP2010185575A

Description

本発明は、弁棒の回動と共に弁体が弁棒の軸心回りに回動して弁箱内の流路を開閉するボールバルブ等のバルブに関するものである。

従来、ボールバルブには、例えば図８，図９に示すように、弁箱６１内に球状の弁体６２が備えられ、弁箱６１に、内外に貫通する弁棒保持孔６３が形成され、弁棒６４が弁箱６１の外側から弁棒保持孔６３に挿入され、弁棒６４の内端部が弁体６２に嵌め込まれている。また、弁棒６４と弁棒保持孔６３との間は複数のＯリング６５によってシールされている。これらＯリング６５は、弁棒６４の外周部に形成されたＯリング溝６６に嵌め込まれている。
また、弁箱６１には、弁棒６４の軸心６４ａ方向に作用するスラスト荷重Ｆを受ける受け部材６８が複数のボルト６９，ナットによって取付けられている。この受け部材６８には、弁棒６４の外端部が貫通する貫通孔７１が形成されており、貫通孔７１の途中には、段差面７２が全周にわたり形成されている。

また、弁棒６４には、平行ピン７３が径方向から差し込まれている。この平行ピン７３の両端部は、弁棒６４から突出し、上記軸心６４ａ方向において弁箱６１の側から段差面７２に係合可能となっている。尚、弁棒６４の外端部は受け部材６８の外側へ突出しており、弁棒６４の外端部には、弁体６２を回動させて開閉を切換える操作ハンドル７４が設けられている。

これによると、操作ハンドル７４を回すことにより、弁棒６４と共に弁体６２が軸心６４ａを中心に回動し、弁箱６１内の流路が開閉される。また、弁棒６４には弁箱６１の内側から外側へ向くスラスト荷重Ｆが作用するが、この際、平行ピン７３の両端部が上記軸心６４ａ方向において受け部材６８の段差面７２に係合することにより、上記スラスト荷重Ｆが受け部材６８で受けられる。これにより、上記スラスト荷重Ｆの作用で弁棒６４が弁棒保持孔６３内から弁箱６１の外側へ抜け出すのを防止している。

しかしながら上記の従来形式では、弁箱６１とは別に、スラスト荷重Ｆを受けるための受け部材６８や平行ピン７３、および受け部材６８を取付けるためのボルト６９，ナットが必要となるため、部品点数が増加するといった問題がある。

また、弁箱６１の内部に圧力がかかった状態で、誤って受け部材６８を取り外そうとした時、上記弁箱６１内の圧力によって弁棒６４が外側に飛び出す恐れがあった。
さらに、弁箱６１を鋳鉄等の鋳物で成型した場合、腐食防止のために弁棒保持孔６３の表面に粉体塗装等の塗装を施すことがある。この際、粉体塗装等では、塗装の膜厚のばらつきが大きくなり、これにより、Ｏリング６５によるシール性が低下したり寸法管理が困難であるといった問題がある。

尚、下記特許文献１には、弁箱とは別に受け部材を設け、この受け部材で弁棒のスラスト荷重を受けるボールバルブが記載されている。

特開２００１−３２４０３３

本発明は、スラスト荷重を受けるための部品点数を減らし、また、弁棒が外側に飛び出す恐れがなく、さらに、弁棒と弁棒保持孔との間のシール性が向上するバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本第１発明は、弁棒の回動と共に弁体が弁棒の軸心回りに回動して弁箱内の流路を開閉するバルブであって、
弁箱に、内外に貫通する弁棒保持孔が形成され、
弁棒が弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入され、
弁棒保持孔の内周部に、弁棒のスラスト荷重を受ける受け部が弁箱と一体に形成され、
弁棒に形成された当接部が、弁箱内から弁棒の軸心方向において受け部に当接することで、弁棒の外側への抜け出しを阻止するように構成されており、
弁棒と弁棒保持孔との間が凹部を有するシール部材によりシールされ、
シール部材は、凹部の開放端を弁棒の挿入方向とは反対側に向けて、弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入され、当接部と受け部との当接箇所よりも挿入方向とは反対側に位置しているものである。

これによると、当接部が受け部に当接することにより、弁棒に作用するスラスト荷重が上記受け部で受けられる。これにより、上記スラスト荷重の作用で弁棒が弁棒保持孔内から弁箱の外側へ抜け出すのを防止している。

また、上記バルブを組立てる際、弁棒を弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入するため、上記受け部を弁箱に一体に形成することが可能となる。したがって、弁箱とは別に、上記スラスト荷重を受けるための受け部材が不要になり、部品点数を減らすことができる。さらに、従来のように弁棒が外側に飛び出す恐れもなくなる。

さらに、弁棒を弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入する際、シール部材の凹部が弁棒の挿入方向とは反対側に開放されているため、シール部材が、径方向へスムーズに圧縮変形し、弁棒保持孔の表面に引っ掛かることなく、弁棒保持孔に挿入される。したがって、挿入時のシール部材による抵抗が少なくなり、弁棒を弁箱の内側から弁棒保持孔に容易に挿入することができる。

また、組立て後、弁箱の内側からシール部材の凹部に流体の圧力が作用することによって、シール部材が容易に径方向の内周側と外周側とに拡大しようとするため、弁棒と弁棒保持孔との間のシール性が向上する。

また、本第２発明は、シール部材は弁棒に形成されたシール溝に嵌め込まれているものである。
これによると、シール部材をシール溝に嵌め込んで、弁棒を弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入する際、シール部材の凹部が弁棒の挿入方向とは反対側に開放されているため、シール部材が、径方向へスムーズに圧縮変形し、弁棒保持孔の表面に引っ掛かることなく、弁棒保持孔に挿入される。したがって、挿入時のシール部材による抵抗が少なくなり、弁棒を弁箱の内側から弁棒保持孔に容易に挿入することができる。

以上のように、本発明によると、弁箱とは別に、弁棒に作用するスラスト荷重を受けるための受け部材が不要になり、部品点数を減らすことができる。また、従来のように弁棒が外側に飛び出す恐れもなくなる。さらに、弁棒と弁棒保持孔との間のシール性が向上し、弁棒を弁箱の内側から弁棒保持孔に容易に挿入することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるバルブの断面図である。同、バルブの平面図である。同、バルブの分解図であり、弁箱を二分割し、弁棒を弁棒保持孔から内側に抜き取った状態を示す。同、バルブの弁棒を弁棒保持孔に挿入した図である。同、バルブの弁棒に嵌め込まれたＵパッキンの拡大断面図であり、（ａ）は弁棒を弁棒保持孔に挿入する前の状態、（ｂ）は弁棒を弁棒保持孔に挿入した後の状態を示す。本発明の第２の実施の形態におけるバルブの弁棒に嵌め込まれたＶパッキンの拡大断面図である。本発明の第３の実施の形態におけるバルブの弁棒に嵌め込まれたＭパッキンの拡大断面図である。従来のバルブの断面図である。同、バルブの平面図である。

以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
空気弁や消火栓の補修用として使用する補修弁として、図１〜図３に示すようなボールバルブ１がある。このボールバルブ１は、弁棒２の回動と共に弁棒２の軸心３の回りに回動する弁体４が弁箱５内に設けられているものである。弁箱５には、水等の流体の出入口となる一対の開口部２１ａ，２１ｂと、内外部に貫通する弁棒保持孔６とが形成されている。上記弁棒２は弁箱５の内側から弁棒保持孔６に挿入されている。
図３に示すように、上記弁棒保持孔６は、弁箱５の内部に開口する大径孔部６ａと、外部に開口する小径孔部６ｂとで構成されている。弁棒保持孔６の内周部には、径方向に段差を有する段差面７が全周にわたり形成されている。上記大径孔部６ａは段差面７から弁箱５の内側に至る範囲に形成され、上記小径孔部６ｂは段差面７から弁箱５の外側に至る範囲に形成されている。尚、上記段差面７は、弁棒２に作用するスラスト荷重Ｆを受ける受け部の一例であり、弁箱５と一体に形成されている。

また、上記弁棒２は、大径孔部６ａに挿入される大径棒部２ａと、小径孔部６ｂに挿入される小径棒部２ｂと、弁体４に係合する係合棒部２ｃとを有している。上記大径棒部２ａには、弁箱５内から軸心３の方向において上記段差面７に当接することで弁棒２の抜け出しを阻止する鍔部９（当接部の一例）が形成されている。また、上記係合棒部２ｃは、軸心３の方向から見て、四角形に形成されている。
図４に示すように、上記弁棒２と弁棒保持孔６との間は、複数のリング状のＵパッキン１２（シール部材の一例）によってシールされている。図５に示すように、上記Ｕパッキン１２は、全周にわたり凹部１２ａを有するＵ形断面のパッキンであり、内周側の内リップ部１２ｂと、外周側の外リップ部１２ｃと、これら両リップ部１２ｂ，１２ｃの軸心３方向における一端部間に連設された頂部１２ｄとで構成されている。

また、上記弁棒２の大径棒部２ａの外周部には、複数のシール溝１３が形成されている。図５（ａ）に示すように、上記各Ｕパッキン１２は、その凹部１２ａの開放端を弁棒２の挿入方向Ａとは反対側に向けて、各シール溝１３に嵌め込まれている。また、図４に示すように、弁棒２の小径棒部２ｂにはＯリング溝１５が形成され、このＯリング溝１５にはＯリング１６が嵌め込まれている。尚、このＯリング１６は外部から弁棒２と弁棒保持孔６との間に塵埃等が侵入することを防止するためのものである。

図１に示すように、上記弁体４は、球形状に形成されており、一対のリング状の弁座１８ａ，１８ｂによって、弁箱５内に回動自在に保持されている。弁体４には、開位置で弁箱５の両開口部２１ａ，２１ｂに連通する連通孔２２と、外周面に開口する係合凹部１９とが形成されている。上記係合凹部１９に上記弁棒２の係合棒部２ｃが差し込まれている。これにより、弁棒２と弁体４とは、係合棒部２ｃを係合凹部１９に差し込むことで、回転方向において互いに係合し、且つ、係合棒部２ｃを係合凹部１９から脱抜することで、軸心３方向において互いに分離可能に構成される。

また、図３に示すように、上記弁箱５は、一方の開口部２１ａと一方の弁座１８ａと弁棒保持孔６とを備えた一方の弁箱部材５ａと、他方の開口部２１ｂと他方の弁座１８ｂとを備えた他方の弁箱部材５ｂとに分割されている。図１，図２に示すように、上記他方の弁箱部材５ｂは、複数のボルト，ナット２４，２５（連結手段の一例）により、着脱自在に一方の弁箱部材５ａに連結されている。尚、一方の弁箱部材５ａと他方の弁箱部材５ｂとの間はＯリング２６によってシールされている。

また、上記弁箱５は鋳鉄等の鋳物製であり、水等の流体による腐食を防止するために、弁棒保持孔６の表面には塗装が施されている。尚、弁棒２の材質には、耐食性に優れたステンレス鋼等が用いられている。さらに、上記弁棒２の外端部は弁棒保持孔６から弁箱５の外部に突出しており、弁棒２の外端部に、開閉操作用の操作レバー２７が取り付けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
操作レバー２７を９０°回動することによって、弁棒２が回動し、回転方向において互いに係合する係合棒部２ｃと係合凹部１９とを介して、弁体４が回動し、弁箱５内の流路が開閉される。弁箱５内の流体の圧力（内圧）により、弁棒２には軸心３に沿って内側から外側方向へのスラスト荷重Ｆが作用する。この際、鍔部９が軸心３の方向において段差面７に当接するため、上記スラスト荷重Ｆは段差面７で受けられ、これにより、上記スラスト荷重Ｆの作用で弁棒２が弁棒保持孔６内から弁箱５の外側へ抜け出すのを防止している。

また、図５（ｂ）に示すように、弁箱５の内側からＵパッキン１２の凹部１２ａに流体の圧力が作用することによって、両リップ部１２ｂ，１２ｃの間隔が容易に径方向の内周側と外周側とに拡大しようとするため、内リップ部１２ａがシール溝１３の底面に押圧され、外リップ部１２ｂが弁棒保持孔６の大径孔部６ａの表面に押圧される。これにより、上記流体の圧力によって、弁棒２と弁棒保持孔６との間が確実にシールされ、シール性が向上する。

さらに、弁棒保持孔６の表面に施された塗装の膜厚のばらつきは、上記両リップ部１２ａ，１２ｂ間の間隔が拡縮することにより、容易に吸収される。これにより、Ｕパッキン１２を用いた止水や寸法管理が容易に行え、製作が容易になる。

また、ボールバルブ１を組立てる場合、図３に示すように、先ず、各Ｕパッキン１２をシール溝１３に嵌め込み、Ｏリング１６をＯリング溝１５に嵌め込む。その後、弁棒２を一方の弁箱部材５ａの内側から弁棒保持孔６に挿入する。この際、図５（ａ）に示すように、Ｕパッキン１２の凹部１２ａの開放端が弁棒２の挿入方向Ａとは反対側に向いているため、上記Ｕパッキン１２が、径方向へスムーズに圧縮変形し、弁棒保持孔６の大径孔部６ａの表面に引っ掛かることなく、弁棒保持孔６に挿入される。したがって、挿入時のＵパッキン１２による抵抗が少なく、弁棒２を一方の弁箱部材５ａの内側から弁棒保持孔６に容易に挿入することができる。

次に、弁棒２の係合棒部２ｃを弁体４の係合凹部１９に差し込むようにしながら、弁体４を一方の弁箱部材５ａの内側に挿入する。これにより、係合棒部２ｃと係合凹部１９とが回動方向において互いに係合する。その後、図１に示すように、ボルト，ナット２４，２５を用いて、他方の弁箱部材５ｂを一方の弁箱部材５ａに連結する。これにより、ボールバルブ１が組立てられる。

上記のように、ボールバルブ１を組立てる際、弁棒２を弁箱５の一方の弁箱部材５ａの内側から弁棒保持孔６に挿入するため、図３に示すように、上記段差面７を弁箱５に一体に形成することが可能となる。したがって、弁箱５とは別に、上記スラスト荷重Ｆを受けるための受け部材が不要になり、部品点数を減らすことができる。また、従来のように弁棒２が外側に飛び出す恐れもなくなる。

上記第１の実施の形態では、図５に示すように、シール部材の一例としてＵパッキン１２を用いたが、図６に示したＶパッキン３１や図７に示したＭパッキン３２、或いはＷパッキン（図示せず）を用いてもよい。尚、図６に示すように、Ｖパッキン３１は、Ｕパッキン１２と同様に、凹部３１ａと内リップ部３１ｂと外リップ部３１ｃと頂部３１ｄとを有している。同様に、図７に示すように、Ｍパッキン３２は、２つの凹部３２ａと、内リップ部３２ｂと、外リップ部３２ｃと、２つの頂部３２ｄとを有している。

また、シール時に断面がＵ形状に変形し、非シール時に平板形状に復元するようなパッキンを用いてもよい。
上記第１の実施の形態では、ボールバルブ１を補修弁として使用しているが、補修弁以外の弁に使用してもよい。

１バルブ
２弁棒
３軸心
４弁体
５弁箱
６弁棒保持孔
７段差面（受け部）
９鍔部（当接部）
１２Ｕパッキン（シール部材）
１２ａ凹部
１３シール溝
３１Ｖパッキン（シール部材）
３１ａ凹部
３２Ｍパッキン（シール部材）
３２ａ凹部
Ａ弁棒の挿入方向
Ｆスラスト荷重

Claims

弁棒の回動と共に弁体が弁棒の軸心回りに回動して弁箱内の流路を開閉するバルブであって、
弁箱に、内外に貫通する弁棒保持孔が形成され、
弁棒が弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入され、
弁棒保持孔の内周部に、弁棒のスラスト荷重を受ける受け部が弁箱と一体に形成され、
弁棒に形成された当接部が、弁箱内から弁棒の軸心方向において受け部に当接することで、弁棒の外側への抜け出しを阻止するように構成されており、
弁棒と弁棒保持孔との間が凹部を有するシール部材によりシールされ、
シール部材は、凹部の開放端を弁棒の挿入方向とは反対側に向けて、弁箱の内側から弁棒保持孔に挿入され、当接部と受け部との当接箇所よりも挿入方向とは反対側に位置していることを特徴とするバルブ。
シール部材は弁棒に形成されたシール溝に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載のバルブ。