JP5439029B2 - Bellows valve - Google Patents
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Description
本発明は、例えば食品工業や薬品工業等における各種液体の輸送配管に介在して流路を開閉するベローズバルブに関する。 The present invention relates to a bellows valve that opens and closes a flow path, for example, interposed in a transport pipe for various liquids in the food industry, the pharmaceutical industry, and the like.
一般的に、食品工業や薬品工業における各種液体の輸送配管に介在させるバルブには、弁作動軸が弁ケースの壁を貫通する軸通部からの漏液及び微生物汚染を防止するために、該軸通部をベローズやダイヤフラムの如き伸縮性のステムシートで封止したものが汎用されており、弁作動軸が長いストロークを要する場合にはステムシートの伸縮量を大きく確保できるベローズバルブが使用されている。 In general, a valve interposed between various liquid transportation pipes in the food industry and the pharmaceutical industry has a valve operating shaft in order to prevent leakage and microbial contamination from a shaft passing portion through the wall of the valve case. The shaft passing part is sealed with a stretchable stem sheet such as a bellows or diaphragm, and when the valve operating shaft requires a long stroke, a bellows valve that can secure a large amount of expansion and contraction of the stem sheet is used. ing.
しかして、従来のベローズバルブにおけるベローズとしては、フッ素系樹脂等の合成樹脂、ゴム、金属等の種々の材質のものが採用されているが、いずれも全体が円筒形をなし、その周壁の軸方向断面はS字状の屈曲が連続的に反復した形状になっている(特許文献1)。 As the bellows in the conventional bellows valve, various materials such as synthetic resin such as fluororesin, rubber, metal, etc. are adopted. The directional cross section has a shape in which S-shaped bending is continuously repeated (Patent Document 1).
しかしながら、従来のベローズバルブにおいて特に弁作動軸が上下方向に沿って配置した構成では、ベローズも縦円筒形になるから、開弁又は閉弁時のベローズの収縮状態で連続S状に屈曲した周壁の屈曲度合が深まることにより、該ベローズの各溝部の内奥側が外縁側よりも低くなって液溜まりを生じ易くなる。従って、例えば液体食品や飲料、薬液等を取り扱うサニタリープラントの輸送配管では、定期的に飽和加熱水蒸気を流してスチーム滅菌を行うのが一般的であるが、この時に収縮状態のベローズの溝部内で水蒸気が凝縮して水溜まりを生じ、その水溜まり部分が滅菌不良になるという問題があり、また通常の送液稼働中においても、閉弁時の気相中で上記ベローズの収縮状態が長時間に及んだ場合、その溝部に残留した液の変質や腐敗によって取り扱い液の品質低下や衛生不良を招く懸念もあった。更に、従来の合成樹脂製の円筒形ベローズでは、成形製作時の型抜きの点から環状凹凸の谷山間の幅を広く設定できず、それだけ環状凹凸単位の伸縮量が小さくなるから、弁作動軸の所要ストロークに対応するベローズ長さが長くなり、該ベローズの配置に大きなスペースを要してコンパクト化が困難であり、通常では弁ケースの上下寸法が配管径より格段に大きくなってしまうという難点があった。 However, in the conventional bellows valve, in particular, in the configuration in which the valve operating shaft is arranged in the vertical direction, the bellows also has a vertical cylindrical shape. Therefore, the peripheral wall bent in a continuous S shape in the contracted state of the bellows when the valve is opened or closed As the degree of bending increases, the inner back side of each groove portion of the bellows is lower than the outer edge side, and liquid pool is likely to occur. Therefore, for example, in the transportation piping of sanitary plants that handle liquid foods, beverages, chemicals, etc., it is common to perform steam sterilization by periodically flowing saturated heating steam, but at this time in the contracted bellows groove There is a problem in that water vapor condenses to form a puddle, resulting in poor sterilization, and the bellows contraction state in the gas phase at the time of valve closing for a long time even during normal liquid feeding operation. In such a case, there is a concern that the quality of the handling liquid may be deteriorated or the hygiene may be deteriorated due to deterioration or decay of the liquid remaining in the groove. Furthermore, in the conventional cylindrical bellows made of synthetic resin, the width of the valley between the annular irregularities cannot be set wide from the point of die cutting at the time of molding, and the expansion / contraction amount of the annular irregularity unit is accordingly reduced. The length of the bellows corresponding to the required stroke becomes longer, requiring a large space for the arrangement of the bellows, making it difficult to make it compact, and the vertical dimension of the valve case is usually much larger than the pipe diameter. was there.
本発明は、上述の事情に鑑みて、特にサニタリー仕様の輸送配管に好適なベローズバルブとして、ベローズの収縮状態において液溜まりを生じず、もってスチーム滅菌における該液溜まりに起因した滅菌不良や、送液稼働中の該液溜まりの残留液による品質低下や衛生不良を確実に防止できる共に、合成樹脂製のベローズでも優れた耐久性が得られ、また弁ケースのコンパクト化が容易なものを提供することを目的としている。 In view of the circumstances described above, the present invention is a bellows valve particularly suitable for a sanitary specification transportation pipe, and does not cause a liquid pool in the contracted state of the bellows. It is possible to reliably prevent quality deterioration and poor hygiene due to residual liquid in the liquid reservoir during liquid operation, while providing excellent durability even with a synthetic resin bellows, and providing a valve case that is easy to make compact. The purpose is that.
上記課題を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項1の発明は、垂直方向に沿う弁作動軸2の昇降によって開閉する弁部を有し、弁ケース1における該弁作動軸2の軸通部11が弁開閉に伴って上下に伸縮するベローズ3によって封止されたベローズバルブであって、ベローズ3は、合成樹脂製で略円錐状をなし、その小径端3a側で弁作動軸2の外周に嵌着すると共に、大径端3b側で弁ケース1側に嵌着され、該ベローズ3の収縮状態における環状凹凸部30は、縦断面がくの字形の反復屈曲によるジグザグ状に形成され、その上方に臨む各環状外周面30aが外側へ下り勾配の傾斜面をなし、ベローズ3の背面側に、該ベローズ3の収縮状態において環状凹凸部30を背面側から支承する段部4a,4c,4dを備えた略円錐筒状のリテーナ4A〜4Cが配置され、リテーナ4A〜4Cが弁作動軸2との間でベローズ3の小径端3a側を挟着するように構成されてなるものとしている。
If the means for achieving the above object is shown with reference numerals in the drawings, the invention of
請求項2の発明は、上記請求項1のベローズバルブにおいて、リテーナ4Aは、弁作動軸2側に保持されてベローズ3の小径端3a側を挟着する先部側リング材41と、弁ケース1側に保持されて該先部側リング材41を昇降自在に嵌合させる基部側リング材42とで構成され、基部側リング材42に収縮状態のベローズ3の環状凹凸部30を支承する段部4aが形成されると共に、先部側リング材41の外周に伸張状態のベローズ3の環状凹凸部30を背面側から支承する段部4bが形成されてなるなるものとしている。
According to a second aspect of the invention, the bellows valve of the
請求項3の発明は、上記請求項1又は2のベローズバルブにおいて、弁部の弁座が硬質合成樹脂材料にて環状に形成され、この環状弁座5a,5bに対応する弁体部2a,2bが弾性シールリングを介さずに当該環状弁座5a,5bに密接するように構成されてなるものとしている。
According to a third aspect of the present invention, in the bellows valve of the first or second aspect , the valve seat of the valve portion is formed in an annular shape with a hard synthetic resin material, and the
請求項4の発明は、上記請求項1〜3のいずれかのベローズバルブにおいて、ベローズ3の環状凹凸部30が小径端3a側から大径端3b側へ薄肉化していることを特徴としている。
The invention of claim 4 is characterized in that, in the bellows valve of any one of
請求項5の発明は、上記請求項1〜4の何れかのベローズバルブにおいて、弁ケース1内の上部流路12と下部流路13を垂直に結ぶ液通路14に、上下二段の環状弁座5a,5bを備えた環状の弁座部材5が嵌装され、弁作動軸2は、液通路14を通って弁ケース1を上下に貫通する第一弁軸21と、該第一弁軸21に摺動自在に套嵌した筒状の第二弁軸22とで構成され、その第一弁軸21には環状弁座の一方(下側の環状弁座5b)に対応する弁体部2bが設けられ、第二弁軸22には環状弁座の他方(上側の環状弁座5a)に対応する弁体部2aが設けられ、第一及び第二弁軸21,22の両弁体部2a,2bが開弁状態で相互に密着すると共に閉弁状態で上下に離間するように構成され、第一弁軸21の内部には上端が両弁体部2a,2b間に連通して下端が外部へ開放したドレン流路23が形成されてなるものとしている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the bellows valve according to any one of the first to fourth aspects, an upper and lower two-stage annular valve is provided in the
請求項6の発明は、上記請求項5のベローズバルブにおいて、第一弁軸21と第二弁軸22との間に環状間隙24aが形成され、この環状間隙24aの一端側に洗浄液供給口25が設けられると共に、同他端側が両弁体部2a,2b間に連通し、閉弁状態で洗浄液供給口25から該環状間隙24a及び両弁体部2a,2b間を経てドレン流路23に至る洗浄液流路が構成されてなるものとしている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the bellows valve of the fifth aspect , an annular gap 24a is formed between the
次に、本発明の効果について図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項1の発明に係るベローズバルブによれば、弁ケース1における弁作動軸2の軸通部11を封止する合成樹脂製のベローズ3の収縮状態における環状凹凸部30が縦断面ジグザグ状で、その上方に臨む各環状外周面30aが外側へ下り勾配の傾斜面をなすから、該収縮状態のベローズ3の溝部32に液溜まりを生じない。従って、このベローズバルブを液体食品や飲料、薬液等を取り扱うサニタリープラントの輸送配管に適用した場合、スチーム滅菌の際にベローズ3の溝部32に凝縮水が溜まって滅菌不良になる懸念がない。また通常の送液稼働中において閉弁時の気相中でベローズ3の収縮状態が長時間に及んだ場合でも、その溝部32には液が残留していないから、残留液の変質や腐敗を生じる懸念がない。更に、このベローズバルブのベローズ3は、全体が略円錐状をなし、その成形製作において環状凹凸部30の谷山幅が広くても容易に型抜きできるため、該谷山幅を広くして環状凹凸単位の伸縮量を大きく設定して、弁作動軸2の所要ストロークに対応するベローズ長さを短くでき、もって弁ケース1の上下寸法を配管径と同程度に設定することも可能となる。
Next, effects of the present invention will be described with reference numerals in the drawings. First, according to the bellows valve according to the first aspect of the present invention, the annular
しかも、収縮状態のベローズ3は、その環状凹凸部30がリテーナ4A〜4Cの段部4aによって背面側から支承されることから、該環状凹凸部32の縦断面ジグザグ形状が安定的に保たれ、その上方に臨む各環状外周面30aが確実に外側へ下り勾配の傾斜状態になる上、リテーナ4A〜4Cが弁作動軸2との間でベローズ3の小径端3a側を挟着するから、該ベローズ3の小径端3a側を弁作動軸2に止着するために外嵌させる弾性リングのような止着部材が不要になると共に、このような止着部材の外嵌による隙間が発生せず、その隙間の滅菌不良ならびに残留液の変質や腐敗を回避できる。
Moreover , the
請求項2の発明によれば、伸張状態のベローズ3がリテーナ4Aの先部側リング材41の段部(傾斜段部4b)によって背面側から支承され、ベローズ3に加わる液圧が該先部側リング材41にて受け止められるから、液圧によるベローズの変形や破損が防止されると共に、該ベローズ3は伸縮動作に伴う負荷が少なくなって長寿命となる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、弁体部2a,2bが弾性シールリングを介さずに環状弁座5a,5bに当接する構成であるから、該弾性シールリングとその嵌装に必要な環状溝との隙間に起因した滅菌不良ならびに残留液の変質や腐敗を回避できると共に、環状弁座5a,5bが合成樹脂からなるために充分なシール性を確保でき、また弁体部2a,2bに前記嵌装用の環状溝を設ける必要がないので弁体部の加工及び組立製作が容易になる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、ベローズ3の環状凹凸部30が小径端3a側から大径端3b側へ薄肉化していることから、軸方向位置による径の違いに拘らず伸縮量が均等化し、もって収縮時の各環状凸部31の屈曲度合が均一になるため、前記の溝部32の液溜まりの発生を確実に防止できる。
According to the invention of claim 4 , since the annular concavo-
請求項5の発明によれば、二重シール弁型のベローズバルブとして、弁ケース1における弁作動軸2の上下の軸通部11を封止する各ベローズ3の収縮状態における溝部32に液溜まりを生じず、該液溜まりに起因した細菌繁殖や液変質が防止されると共に、二重シールの一方側にシール破壊を生じても、他方側はシール状態を維持するために上下部流路12,13の液混合を回避でき、またシール破壊による漏液がドレン流路23を通して排出されるので、外部からシール破壊を容易に発見できる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、上記二重シール弁型のベローズバルブとして、閉弁中に洗浄液流路を利用して上下の環状弁座5a,5b間及び両弁体部2a,2bの内側の洗浄を行えるものが提供される。
According to the invention of
以下に、本発明を二重シール弁型のベローズバルブに適用した実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to a double seal valve type bellows valve will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、第一実施形態のベローズバルブV1は、上下の流路構成部材1a,1bより構成される上部流路12及び下部流路13を備えた弁ケース1の上に、ヨーク15を介してばね機構を内蔵した縦円筒状のエアシリンダ6が載置されている。
As shown in FIG. 1, the bellows valve V1 of the first embodiment has a yoke on a
弁ケース1は、上下流路12,13間を垂直方向に連通する円形の液通路14と、その同軸上に対向した上下開口部10a,10bとを有し、液通路14には上下二段の環状弁座5a,5bを備えた合成樹脂からなる円環状の弁座部材5が嵌装され、上側開口部10aにはヨーク7の厚肉リング状の底板部7aが嵌合すると共に、下側開口部10bには厚肉リング状のエンドプレート15が嵌合している。そして、該弁ケース1には、上下方向に沿う弁作動軸2が液通路14を通して前記底板部7a及びエンドプレート15を貫通して配置すると共に、上下開口部10a,10bにおける該弁作動軸2の各軸通部11が合成樹脂からなる略円錐状のベローズ3によって封止されている。また、ベローズ3の内側には、該ベローズ3を内側から支承する略円錐筒状のリテーナ4Aが配置している。なお、エアシリンダ6、ヨーク7、上下の流路構成部材1a,1b、エンドプレート15は、各々の互いに重合したフランジ状連結部をクランプバンド16にて周回緊締することによって一体に連結されている。
The
図2に詳細に示すように、弁作動軸2は、その主要部をなす第一弁軸21と、この第一弁軸21の上部側に摺動自在に套嵌した筒状の第二弁軸22とで構成されている。そして、第一弁軸21の中間部には上向きに開くラッパ形の弁体部2bが一体形成され、この弁体部2bが弁座部材5の下側の環状弁座5bに上から嵌合するように配置している。また、第二弁軸22の下端には下向きに開くラッパ形の弁体部2aが形成され、この弁体部2aが第一弁軸21の弁体部2bよりも上位側で弁座部材5の上側の環状弁座5aに上から嵌合するように配置している。更に、第一弁軸21の弁体部2bよりも下部は、下端が開放した筒状に形成され、その内側上端の通孔23aを介して両弁体部2a,2b間の環状空間20に連通するドレン流路23を構成している。
As shown in detail in FIG. 2, the
しかして、第一弁軸21は、図1に示すように、上端部がエアシリンダ6内に装填されたピストン61から下方へ突出したピストンシャフト61aに螺合連結しており、シリンダ上室60a側に装填された圧縮コイルスプリング62の蓄力によって常時は閉弁方向(下動方向)に付勢されている。一方、第二弁軸22は、図2に示すように、弁体部2aを一体形成した下部筒軸221と上部筒軸222とに分割構成され、上部筒軸222の下端の雌ねじ部22bに下部筒軸221の上端の雄ねじ部22aが螺合している。そして、上部筒軸222の上端がピストンシャフト61aに套嵌した筒状のサブシャフト63の下端に当接しており、シリンダ下室60b側で該サブシャフト63のフランジ部63aとピストン61との間に装填された圧縮コイルスプリング64の付勢により、第一弁軸21に対して更に閉弁方向に付勢されている。また、両弁軸21,22の弁体部2a,2b間には、第一弁軸21に外嵌する合成樹脂からなるドーナツ盤状のディスクシート8が配置している。
As shown in FIG. 1, the
ベローズ3は、図5に示すように、小径端3a側に内向きに折り返した先太の環状突縁部33を有すると共に、大径端3b側が厚肉リング部34を形成しており、その間の環状凹凸部30が小径端3a側から大径端3b側へ段階的に拡径し、もって全体として略円錐状の外形になっている。しかして、環状凹凸部30は、縦断面がくの字形の反復曲折によるジグザグ状をなし、その各環状凸部31が小径端3a側の幅広環状壁部31aと大径端3b側の幅狭環状壁部31bとで構成されている。なお、図5で示すベローズ3は、単品とての無負荷の状態を表している。
As shown in FIG. 5, the
リテーナ4Aは、図3及び図4で示すように、厚肉リング部41aから複数本(図では8本)の脚片41bが周方向に等配して下向きに突設された先部側リング材41と、薄肉リング部42aから複数本(図では8本)の立ち上げ片42bが周方向に等配して上向きに突設された基部側リング材42とで構成されている。そして、両リング材41,42は、前者の各々隣接する脚片41b,41bの間に後者の各立ち上げ片42bが嵌入する形で、軸心方向に係脱可能に嵌合している。その先部側リング材41は、外周に先端側へ順次縮径した複数段(図では3段)の傾斜段部4bが形成されており、これによって全体外形が略円錐状をなすと共に、厚肉リング部41aの内側に先側向きの内周段部41cを有している。また、基部側リング材42は、各立ち上げ片42bの先端部が外側へ段下する二段の段部4aを形成しており、先部側リング材41を深く嵌合させた状態において、各立ち上げ片42bの先端側が先部側リング材41よりも外側に突出するように寸法設定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the retainer 4 </ b> A is a front-side ring in which a plurality of (eight in the figure)
しかして、上部側のリテーナ4Aは、図2に示すように、基部側リング材42をヨーク7の底板部7aの下面側の環状溝71に挿嵌すると共に、先部側リング材41における厚肉リング部41aの内周段部41cと、第二弁軸22における下部筒軸221の上向きの外周段部22dとの間に上部側のベローズ3の環状突縁部33を挟み込んだ状態で、該下部筒軸221に螺合する上部筒軸222の下向きの外周段部22eを該厚肉リング部41aの底面に押接することにより、先部側リング材41を第二弁軸22側に止着している。また、上部側のベローズ3の大径端3b側は、上側の流路構成部材1aにおける上開口部10bの周縁と、ヨーク7の底板部7aの下面側に突設した環状突縁部72との間で、厚肉リング部33を挟着している。
As shown in FIG. 2, the retainer 4 </ b> A on the upper side inserts the base
一方、下部側のリテーナ4Aは、図2及び図6に示すように、基部側リング材42をエンドプレート15の内面側の環状溝15aに挿嵌すると共に、先部側リング材41における厚肉リング部41aの内周段部41cと、第一弁軸21の下向きの外周面段部21aとの間に下部側のベローズ3の環状突縁部32を挟み込んだ状態で、第一弁軸21に下方から螺嵌した締付リング26を該厚肉リング部41aの底面に押接することにより、先部側リング材41を第一弁軸21側に止着している。また、下部側のベローズ3の大径端3b側は、下側の流路構成部材1bにおける下開口部10bの周縁と、エンドプレート15の内面側に突設した環状突縁部15bとの間で、厚肉リング部34を挟着している。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 6, the retainer 4 </ b> A on the lower side inserts the base
なお、上下の各ベローズ3の小径端3aの内側とリテーナ4Aの先部側リング材41の頂端との間、ならびに弁座部材5の外周上下部と通液路14の内周面との間には、Oリング9が介装されている。また、各ベローズ3の厚肉リング部34の底側にはガスケットリング17が配置している。更に、弁作動軸2の上下の軸通部11には、それぞれブッシュ18が介在している。
In addition, between the inner side of the small diameter end 3a of each of the upper and
第一弁軸21の上部側とこれに套嵌した第二弁軸22との間には環状間隙24aが形成されており、該第二弁軸22の上部筒軸221の上部には側方から螺入されて環状間隙24aに連通する洗浄液供給口25が設けてある。また、ディスクシート8は、その中央側に周方向複数の割り溝を設けた環状係止部8aが上向きに突設され、該環状係止部8aを第二弁軸22の下部筒軸221の内周側に設けた環状係止溝22cに遊嵌することにより、下部筒軸221に若干上下移動可能に保持され、下側からの押圧力が作用しない状態では自重で下がった位置になる。そして、この下がり位置のディスクシート8の上面側と第二弁軸22の弁体部2aの下面側との間には間隙24bを生じ、この間隙24bが環状係止部26aの割り溝を介して第一弁軸21と第二弁軸22との環状間隙24aに連通するようになっている。
An annular gap 24a is formed between the upper side of the
エアシリンダ6は、シリンダ上室60a側に外部に連通する通気口65が設けられ、またシリンダ下室60bには圧縮エアーの出入口66が設けてある。そして、ピストン61は、常時は圧縮コイルスプリング62の付勢によって下限位置にあるが、シリンダ下室60bへ圧縮エアーを導入することにより、当該ピストン61から上方へ突出したガイドシャフト61bの上部側の係止段部61cがシリンダ上壁6aの内面に当接する上限位置へ変位する。従って、両弁軸21,22の両弁体部2a,2bは、ピストン61の下限位置では、図1及び図2の右半部で示す如く、上下に離間して環状弁座5a,5bに押接した閉弁状態となる。一方、ピストン61が下限位置になれば、両図1,2の左半部で示す如く、両弁体2a,2bは、弁座部材5から上方へ離れると同時に、圧縮コイルスプリング64の付勢によってディスクシート8を介して相互に密接した閉弁状態になる。
The
そして、閉弁時の弁作動軸2の下動に伴い、図2の右半部に示すように、上部側のベローズ3が伸張し、下部側のベローズ3は収縮する。一方、開弁時の該弁作動軸2の上動に伴い、図2の左半部に示すように、上部側のベローズ3は収縮し、下部側のベローズ3が伸張する。その各ベローズ3の収縮状態では、環状凹凸部30における小径端3a側から2,3段目の各環状凸部31がリテーナ4Aの基部側リング材42の各段部4aによって背面側から支承されると共に、4段目の環状凸部31がヨーク7の底板部7a又はエンドプレート15の環状突縁部72,15bの頂端で背面側から支承されている。また、各ベローズ3の伸張状態では、リテーナ4Aの弁作動軸2と一体に弁座部材5側へ移動した先部側リング材41の各傾斜段部4bにより、小径端3a側から1〜3段目の環状凸部31が背面側から支承されている。
Then, as the
ここで、上下の両ベローズ3は、その収縮状態において、環状凹凸部30の上方へ臨む各環状外周面30aが外側へ下り勾配の傾斜面をなすように設定されている。すなわち、下側のベローズ3の収縮状態では、図2の右半部と図6の拡大図で示すように、その面方向f1は水平方向f0に対して角度θだけ外側へ低く緩傾斜している。これに対して下方へ臨む各環状外周面30bは、各環状凸部31の幅狭環状壁部31bの外面として外側へ斜め上向きに急傾斜している。一方、上側のベローズ3では、下側と同じ収縮状態でも上下関係が逆になるから、図2の左半部で示すように、上方へ臨む各環状外周面30aは各環状凸部31の幅狭環状壁部31bの外面として外側へ斜め下向きに急傾斜している。
Here, in the contracted state, the upper and
なお、ベローズ3は、略円錐状をなす環状凹凸部30が小径端3a側から大径端3b側まで同じ肉厚であると、軸方向位置による径の違いで伸縮量に差が生じ、収縮時の各環状凸部31の屈曲度合が不均一になり易い。そこで、図5に示すように、小径端3a側から大径端3b側までを略環状凸部31単位で分けたゾーンZ1〜Z5の肉厚をZ1>Z2>Z3>Z4>Z5に調整すると共に、ゾーンZ2〜Z5の各々についても小径端3a側半部h1の肉厚を大径端3b側半部h2の肉厚よりも大きくすることにより、上記伸縮量を均等化して収縮時の各環状凸部31の屈曲度合が均一になるように設定している。
The
このようなベローズ3を構成する合成樹脂材料は、耐薬品性が良好である程度の可撓性を備える熱可塑性樹脂であれば特に制約されないが、好適なものとして例えば、四フッ化エチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルと六フッ化プロピレンの三元共重合体樹脂(商品名…テフロンEPE)、四フッ化エチレンと六フッ化プロピレンの共重合体樹脂(商品名…テフロンFEP)、四フッ化エチレンとエチレンとの共重合体樹脂(商品名…テフロンETFE、テフゼル)ポリフッ化ビニリデン樹脂(商品名…テフロンPVDF、カイナー)、トリフルオロモノクロルエチレンとエチレンの共重合体(商品名…テフロンECTFE)、モノフルオロエチレン樹脂(商品名…テフロンPVF)等の熱可塑性フッ素系樹脂が挙げられる。また、ディスクシート8もベローズ3と同様の合成樹脂材料にて構成されている。
The synthetic resin material constituting such a
一方、弁座部材5を構成する合成樹脂材料は、耐熱性の良い高強度樹脂であれば特に制約されないが、好適なものとしてポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン等が挙げられる。また、弁ケース1、弁作動軸2の第一弁軸21、第二弁軸22の下部筒軸221等の接液部に用いる各部材には、ステンレス鋼等の耐腐食性に優れた金属材料が推奨される。
On the other hand, the synthetic resin material constituting the
上記構成のベローズバルブV1においては、上下のベローズ3は共に収縮状態では、その環状凹凸部30の上方に臨む各環状外周面30aが外側へ下り勾配の傾斜面をなすから、該環状凹凸部30の溝部32に液溜まりを生じない。従って、このベローズバルブV1を液体食品や飲料、薬液等を取り扱うサニタリープラントの輸送配管に適用した場合、スチーム滅菌の際にベローズ3の溝部32に凝縮水が溜まって滅菌不良になる懸念がない。また通常の送液稼働中において閉弁時の気相中でベローズ3の収縮状態が長時間に及んだ場合でも、その溝部32には液が残留していないから、残留液の変質や腐敗を生じる懸念がない。加えて、弁ケース1は、略円錐状のベローズ3の配置スペースが小さいため、図示の如く上下寸法が上下流路12,13の径の合計よりやや大きい程度で、全体としてコンパクトに構成されており、それだけ配管部への組み付けが容易で取り扱い性もよい。
In the bellows valve V1 configured as described above, when the upper and
更に、この第一実施形態では、収縮状態のベローズ3の環状凹凸部30がリテーナ4Aの段部4aによって背面側から支承されるから、該環状凹凸部32の縦断面ジグザグ形状が安定的に保たれ、その上方に臨む各環状外周面30aが確実に外側へ下り勾配の傾斜状態になり、上述の溝部32の液溜まりの発生を完全に防止できる。しかも、該ベローズ3の伸張状態においても、環状凹凸部32がリテーナ4Aの先部側リング材41の傾斜段部4bによって背面側から支承され、液圧が該先部側リング材41にて受け止められる。従って、当該ベローズは、液圧による変形や破損が防止されると共に、伸縮動作に伴う負荷も少なくなり、もってより長寿命となる。
Furthermore, in the first embodiment, the annular concavo-
一方、リテーナ4Aが弁作動軸2との間でベローズ3の小径端3a側を挟着するから、該ベローズ3の小径端3a側を弁作動軸2に止着するために外嵌させる弾性リングのような止着部材が不要になると共に、このような止着部材の外嵌による隙間が発生せず、その隙間の滅菌不良ならびに残留液の変質や腐敗を回避できる。その上、弁体部2a,2bが弾性シールリングを介さずに環状弁座5a,5bに当接する構成であるから、該弾性シールリングとその嵌装に必要な環状溝との隙間に起因した滅菌不良ならびに残留液の変質や腐敗を回避できる。また、環状弁座5a,5bが合成樹脂からなるために充分なシール性を確保でき、加えて弁体部2a,2bに前記嵌装用の環状溝を設ける必要がないので弁体部の加工及び組立製作が容易になる。
On the other hand, since the
なお、この第一実施形態の二重シール弁型のベローズバルブV1では、二重シールの一方側にシール破壊を生じても、他方側はシール状態を維持するために上下部流路12,13の液混合を回避できる上、シール破壊による漏液がドレン流路23を通して排出されるので、外部からシール破壊を容易に発見できるという利点がある。また、閉弁中の合間を利用して、洗浄液供給口25から洗浄液を導入することにより、該洗浄液が第一弁軸21と第二弁軸22との環状間隙24aから、ディスクシート8と弁体部2aの下面側との間隙24bを経て、閉弁中の両弁体部2a,2bと弁座部材5との間の環状空間20に入り、通孔23aからドレン流路23へ流出し、もって上下の環状弁座5a,5b間及び両弁体部2a,2bの内側を洗浄できるという利点もある。
In the double seal valve type bellows valve V1 of the first embodiment, the upper and
図7で示す第二実施形態のベローズバルブV2は、既述の第一実施形態と同じく本発明を二重シール弁に適用したものである。この第二実施形態では、ベローズバルブV2のリテーナを除く各部が第一実施形態と略同様構成であるため、該第一実施形態との共通部分には同一符号を付してその細部の説明を省略する。 The bellows valve V2 of the second embodiment shown in FIG. 7 is the one in which the present invention is applied to a double seal valve as in the first embodiment described above. In this second embodiment, since each part except the retainer of the bellows valve V2 has substantially the same configuration as the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts with the first embodiment, and the details thereof will be described. Omitted.
このベローズバルブV2では、前記第一実施形態と同様に弁作動軸2が弁体部2bを備える第一弁軸21とその上部側に套嵌した筒状の第二弁軸22とで構成され、第二弁軸22は下端に弁体部2aを備える下部筒軸221と上部筒軸222とに分割構成されているが、その上部筒軸222が上部のベローズ3を背面側から支承するリナーナ4Bを兼用している。また、下部のベローズ3を背面側から支承するリナーナ4Cは、単一部材にて構成されている。
In the bellows valve V2, as in the first embodiment, the
第二弁軸22の上部筒軸222は、図8でも詳細に示すように、上部側が丸軸部222aをなすと共に、下部側が基部外径の大きい略円錐筒状のリナーナ4Bとなっている。このリナーナ4Bは、外周面に、先端(下端)側から順次拡径した複数段(図では3段)の幅狭環状段部4cと、最も基端側で大きく拡径した幅広環状段部4dとが形成され、また内周先端側には内周段部43を備えている。一方、下部側のリナーナ4Cは、全体が略円錐筒状をなすが、上部筒軸222のリナーナ4Bと同様に、外周面には、先端側から順次拡径した複数段(図では3段)の幅狭環状段部4cと、最も基端側で大きく拡径した幅広環状段部4dとが形成され、内周先端側には内周段部43を備えている。なお、両リナーナ4B,4Cの幅狭環状段部4c及び幅広環状段部4dは、いずれも外周側へ下り勾配の環状傾斜面を形成している。
As shown in detail in FIG. 8, the upper
そして、上部筒軸222と一体の上部側のリテーナ4Bは、図7に示すように、その下向きの内周段部43と、第二弁軸22における下部筒軸221の上向きの外周段部22dとの間に上部側のベローズ3の環状突縁部33を挟み込んだ状態で、両筒軸221,222を螺合連結することにより、該ベローズ3の小径端3a側を止着している。また、下部側のリテーナ4Cは、その上向きの内周段部43と、第一弁軸21の下向きの外周面段部21aとの間に下部側のベローズ3の環状突縁部32を挟み込んだ状態で、第一弁軸21に下方から螺嵌した締付リング26を該厚肉リング部41aの底面に押接することにより、該ベローズ3の小径端3a側を止着すると同時に、それ自体も第一弁軸21に止着されている。なお、上下のベローズ3の大径端3b側は、前記第一実施形態と同様に厚肉リング部34の挟着によって弁ケース1側に止着されている。
As shown in FIG. 7, the upper retainer 4 </ b> B integrated with the upper
この第二実施形態における各ベローズ3は、第一実施形態で用いたものと略同様の形態であるが、図7に示すように、収縮状態では環状凹凸部30が無負荷に近い伸縮度合になる一方、伸張状態では環状凹凸部30の縦断面のジグザグ形状が殆ど直線状になるまで引き伸ばされるようになっている。しかして、図示のように、リテーナ4B,4Cは、ベローズ3の収縮状態において環状段部4c,4dが環状凹凸部30の各環状凸部31を背面側から支承すると共に、同伸張状態において最先端の幅狭環状段部4cと幅広環状段部4dが引き伸ばされた環状凹凸部30の背面に接当している。
Each bellows 3 in the second embodiment is substantially the same as that used in the first embodiment. However, as shown in FIG. 7, in the contracted state, the annular concavo-
このような第二実施形態のベローズバルブV2においても、各ベローズ3の収縮状態では、その環状凹凸部30の上方に臨む各環状外周面30aが外側へ下り勾配の傾斜面をなすから、該環状凹凸部30の溝部32に液溜まりを生じない。従って、各種サニタリープラントの液体輸送配管に適用した場合、スチーム滅菌の際に該溝部32に凝縮水が溜まって滅菌不良になる懸念がない。また、通常の送液稼働中において閉弁時の気相中でベローズ3の収縮状態が長時間に及んでも、その溝部32には液が残留しないから、残留液の変質や腐敗を生じる懸念がない。
Also in the bellows valve V2 of the second embodiment, when each bellows 3 is in a contracted state, each annular outer
なお、この第二実施形態でも、収縮状態のベローズ3の環状凹凸部30がリテーナ4B,4Cの環状段部4c,4dによって背面側から支承されるから、該環状凹凸部32の縦断面ジグザグ形状が安定的に保たれ、その上方に臨む各環状外周面30aが確実に外側へ下り勾配の傾斜状態になり、上述の溝部32の液溜まりの発生を完全に防止できる。また、該ベローズ3は、伸張状態においても引き伸ばされた環状凹凸部32が複数箇所でリテーナ4B,4Cの環状段部4c,4dにて支承されるから、液圧による変形や破損が防止されると共に、伸縮動作に伴う負荷も少なくなり、もって長寿命化する。
In the second embodiment as well, the annular concavo-
また、この第二実施形態では、上部側のリテーナ4Bが弁作動軸2における第二弁軸22の上部筒軸222に一体形成され、且つ下部側のリテーナ4Cは単一部材にて構成されているから、前記第一実施形態の場合よりも部品点数が少なくなり、それだけ組立製作が容易になるという利点がある。ただし、前記第一実施形態の構成では、弁開閉に伴うベローズ3の伸縮量が小さいため、該ベローズ3は疲労劣化が少なくなってより長寿命になるという利点がある。
In the second embodiment, the
上記第一及び第二実施形態では二重シール弁に適用したベローズバルブを例示したが、本発明のベローズバルブは単シール弁にも適用できる。なお、通常の単シール弁のように弁ケースにおける弁作動軸の軸通部が一カ所である場合、当然に該軸通部を封止するベローズも一つになる。一方、収縮状態のベローズの環状凹凸部を背面側から支承するリテーナについては、第一及び第二実施形態で例示した以外の種々の構造を採用できる。また、第一及び第二実施形態は弁体部が上方から弁座に嵌合する構成であるが、逆に弁体部が下方から弁座に嵌合する構成でもよい。更に、実施形態では弁作動機構としてエアシリンダ方式を採用しているが、本発明では油圧シリンダ方式や電磁駆動方式等の他の種々の弁作動機構も採用可能である。その他、本発明のベローズバルブの細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。 Although the bellows valve applied to the double seal valve is illustrated in the first and second embodiments, the bellows valve of the present invention can also be applied to a single seal valve. In addition, when there is only one shaft-passing portion of the valve operating shaft in the valve case as in a normal single seal valve, there is naturally one bellows that seals the shaft-passing portion. On the other hand, the retainer for supporting the annular uneven portions of the bellows contracted state from the rear side, Ru can employ various structures other than those illustrated in the first and second embodiments. Also, the first and second embodiment is a configuration in which the valve body is fitted to the valve seat from above, it may be configured to valve body portion conversely is fitted into the valve seat from below. Furthermore, although the air cylinder system is employed as the valve operating mechanism in the embodiment, various other valve operating mechanisms such as a hydraulic cylinder system and an electromagnetic drive system can be employed in the present invention. In addition, the detailed configuration of the bellows valve of the present invention can be variously modified in addition to the embodiment.
1 弁ケース
11 軸通部
12 上部流路
13 下部流路
14 液通路
2 弁作動軸
2a,2b 弁体部
21 第一弁軸
22 第二弁軸
23 ドレン流路
24a 環状間隙
25 洗浄液供給口
3 ベローズ
3a 小径端
3b 大径端
30 環状凹凸部
30a 上方に臨む環状外周面
4A〜4C リテーナ
4a,4b 段部
4c,4d 環状段部
41 先部側リング材
42 基部側リング材
5 弁座部材
5a,5b 環状弁座
V1,V2 ベローズバルブ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ベローズは、合成樹脂製で略円錐状をなし、その小径端側で弁作動軸の外周に嵌着すると共に大径端側で弁ケース側に嵌着され、
該ベローズの収縮状態における環状凹凸部は、縦断面がくの字形の反復屈曲によるジグザグ状に形成され、その上方に臨む各環状外周面が外側へ下り勾配の傾斜面をなし、
前記ベローズの背面側に、該ベローズの収縮状態において前記環状凹凸部を背面側から支承する段部を備えた略円錐筒状のリテーナが配置され、
前記リテーナが弁作動軸との間で前記ベローズの小径端側を挟着するように構成されてなるベローズバルブ。 A bellows valve having a valve portion that opens and closes by raising and lowering a valve operating shaft along a vertical direction, and a shaft passage portion of the valve operating shaft in a valve case is sealed by a bellows that expands and contracts vertically as the valve opens and closes. ,
The bellows is made of a synthetic resin and has a substantially conical shape, and is fitted on the outer periphery of the valve operating shaft on the small diameter end side and on the valve case side on the large diameter end side,
The annular concavo-convex portion in the contracted state of the bellows is formed in a zigzag shape by repeated bending of a vertical cross-sectional shape, and each annular outer peripheral surface facing above forms an inclined surface with a downward slope outward ,
On the back side of the bellows, a substantially conical cylindrical retainer provided with a stepped portion that supports the annular uneven portion from the back side in the contracted state of the bellows,
A bellows valve configured such that the retainer sandwiches the small diameter end side of the bellows between the valve operating shaft and the retainer .
前記弁作動軸は、前記液通路を通って弁ケースを上下に貫通する第一弁軸と、該第一弁軸に摺動自在に套嵌した筒状の第二弁軸とで構成され、その第一弁軸には前記環状弁座の一方に対応する弁体部が設けられ、第二弁軸には前記環状弁座の他方に対応する弁体部が設けられ、第一及び第二弁軸の両弁体部が開弁状態で相互に密着すると共に閉弁状態で上下に離間するように構成され、前記第一弁軸の内部には上端が両弁体部間に連通して下端が外部へ開放したドレン流路が形成されてなる請求項1〜4の何れかに記載のベローズバルブ。 An annular valve seat member having two upper and lower annular valve seats is fitted in a liquid passage vertically connecting the upper flow path and the lower flow path in the valve case,
The valve operating shaft includes a first valve shaft that vertically passes through the valve case through the liquid passage, and a cylindrical second valve shaft that is slidably fitted to the first valve shaft. The first valve shaft is provided with a valve body portion corresponding to one of the annular valve seats, and the second valve shaft is provided with a valve body portion corresponding to the other of the annular valve seats. Both valve body parts of the valve shaft are configured to be in close contact with each other when the valve is open and spaced apart in the closed state. The upper end of the first valve shaft is communicated between the valve body parts. The bellows valve according to any one of claims 1 to 4 , wherein a drain flow path having a lower end opened to the outside is formed.
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