JP5096285B2 - ボールバルブ - Google Patents
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Description
しかしながら、低温域、更には超低温域になると、ボールシートのうち、特に、取付溝から突出したシール面を含む部分は、シートリテーナとの熱収縮率の違いから局部変形を起こして、ボールシートのシール面に歪みが発生するなど、良好なシール性を維持することができず、依然として、シール性の問題を解決するまでには至っていない。
図1は、トラニオン型ボールバルブ1の縦断面図であり、同図に示すように、ボデー2には、ボール3に形成した貫通孔3aを介して連通される一次側流路4と二次側流路5とが設けられ、一次側流路4と二次側流路5のボデー2内開口端の周縁部位には後述するシール機構6,7を設けており、このシール機構6,7を介して、ボデー2内にボール3を回動自在に設けている。また、同図に示すように、ボール3は、上部ステム8と下部ステム9で支持されており、ボデー2の上部を貫通させた上部ステム8の下端が、ボール3の上部に装着され、この上部ステム8の上端は、図示しない弁駆動手段に固定されており、この弁駆動手段を操作することによってボール3を回転させ、一次側流路4と二次側流路5とが連通・遮断される。なお、図中10は、バルブ全閉若しくは全開時に、ボデー2、ボール3、及びシール機構6,7で形成される空間、いわゆるキャビティーである。
図1乃至図3に示すように、本発明のシール機構6,7は、ボデー2の流路の軸線方向に摺動自在な環形状のシートリテーナ11のボール面側に、環形状のボールシート12を装着するための凹状の装着溝13が形成されており、この装着溝13に装着したボールシート12の内周面12aと装着溝13の流路側内周面13aとの間には、ボールシート12とシートリテーナ11との熱収縮寸法差に相当する隙間14を設けている。なお、本例では、三フッ化エチレン樹脂(以下、PCTFEという)で成形したボールシート12を用いているが、これに限定されるものではなく、その他の材料からなるものでもよい。
また、Uリング18は、ばね強度を上げることで開口部18aの反対側からの流体シールも可能である。さらに、一次側のシール機構6におけるUリング18は、キャビティー10内の圧力が上昇すると、開口部18a側に若干移動した後に、シートリテーナ11と一体となるよう係止させることにより、Uリング18の外径位置までキャビティー10内の圧力を作用させ、ボールシート12とボール3との間からプレッシャーリリーフを行う構造となっている。
図5に示すように、超低温流体によりバルブ本体1が超低温状態になると、ボール3とシートリテーナ11との間をシールしているボールシート12が収縮を始める。上記したように、装着溝13に装着したボールシート12の内周面12aと装着溝13の流路側内周面13aとの間には、ボールシート12とシートリテーナ11との熱収縮寸法差に相当する隙間14が設けられており、ボールシート12は収縮を妨げられることなく、同図の矢印に示すように、この隙間14を埋めるように径方向へ収縮する。
また、キャビティー10内の圧力が上昇して、所定の圧力以上になった場合、一次側のシール機構6は、Uリング18が移動してUリング押え20に係止され、シートリテーナ11と一体となることにより、Uリング18とシートリテーナ11の段部11fとの間の空間内に侵入したキャビティー圧は打ち消される。
従って、Uリング18の外径D3とシールポイント径D1との面積差にキャビティー圧が作用することにより、ボールシート12は、この圧力によってボール3とは反対側に押圧されて、シートリテーナ11と共にボール3から離反して後退し、ボール3とボールシート12との間に隙間が生じるので、この隙間より異常昇圧した圧力をリリーフさせることができる。
表1に示すように、本発明のボールバルブと隙間(図中、隙間14)を設けていないボールバルブ(比較品)とを比較すると、圧力が高くなるほど、シート漏れ量の違いが明らかに表れていることが判る。従って、本試験から明らかであるように、本発明のボールバルブは、高い圧力においても、極めて良好なシール性を維持していることが判る。
2 ボデー
3 ボール
3a 貫通孔
11 シートリテーナ
11c 溝部
12 ボールシート
12a 内周面
12b シール面
12c リップ部
13 装着溝
13a 内周面
13b 奥部面
14 隙間
15 締付部材(ボルト)
16 アウターリング
16a 挟持面
17 メタルシート部
18 Uリング
18a 開口部
19 スプリング
20 Uリング押え
20a 突起部
Claims (2)
- 貫通孔を有するボールをボデー内に回転自在に装着し、このボール表面の両側に、環形状のシートリテーナに保持させた環形状のボールシートを当接させて、ボールとシートリテーナとの間をシールする一次側と二次側のシール機構を有するボールバルブにおいて、前記一次側のシール機構は、前記ボデーの内周面と前記シートリテーナの外周面との間には、一次側方向を向いた状態に開口した舌片状の開口部と、この開口部を拡開するスプリングとからなるUリングを装着して構成し、前記シートリテーナ外周面に形成した溝部にUリング押えを装着し、弁開状態で、前記ボデーと前記ボールとの間のキャビティ部内の圧力が上昇していない状態のとき、前記Uリング押えに形成した突起部が前記スプリングに接触していない状態で、前記突起部と前記スプリングとが対向配置され、弁閉状態で、前記キャビティ部内の圧力が上昇した状態のとき、前記Uリングが前記突起部側に若干移動して前記突起部と前記スプリングが当接して前記Uリングを前記Uリング押えに係止させると共に、前記Uリングの外径D3とD3より小であるボールシートのシールポイント径D1との面積差にキャビティ圧が作用することにより前記ボールと前記ボールシートとの間からプレッシャーリリーフするようにしたことを特徴とするボールバルブ。
- 請求項1のボールバルブにおいて、二次側のシール機構は、前記ボデーの内周面とシートリテーナの外周面との間に、一次側方向を向いた状態に開口した舌片状の開口部と、この開口部を拡開するスプリングとからなるUリングを装着して構成し、前記キャビティ内の圧力が上昇した際に、前記シートリテーナに形成された突起部を前記Uリングの開口部から前記スプリングに当接させて係止すると共に、ボールシートがボール表面に押し付けられて二次側をシールするようにし、さらに、前記ボールシートのシールポイント径をD 1 とし、前記Uリングの内径をD 4 とした場合、D 1 >D 4 としたボールバルブ。
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