JP7580331B2 - Ball valve - Google Patents
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Description
本発明は、高温環境下にある管路または高温流体を流す管路に設けられるボールバルブに関する。 The present invention relates to a ball valve that is installed in a pipeline that is in a high-temperature environment or in a pipeline through which a high-temperature fluid flows.
ボールバルブは、各種流体等の管路の開閉を行うバルブとして従来から知られている。その基本的な構造は、ケーシングの流入ポートと流出ポートの間に上部が開放された弁室を設けて、その弁室に弁孔を有するボール形の弁体を収納し、弁体の外周面にシール用のシートリングを押し付けるとともに、弁室の上部を塞いで上方に延びる筒状のボンネットに弁体と連結される弁軸を通し、その弁軸を操作して弁体を回転させることにより弁体の開閉を行うようにしている(例えば、特許文献1参照。)。 Ball valves have been known for some time as valves that open and close pipelines for various fluids. Their basic structure is such that a valve chamber with an open top is provided between the inlet and outlet ports of a casing, a ball-shaped valve body with a valve hole is housed in the valve chamber, a sealing seat ring is pressed against the outer periphery of the valve body, a valve shaft connected to the valve body is passed through a cylindrical bonnet that closes the top of the valve chamber and extends upward, and the valve body is opened and closed by operating the valve shaft to rotate it (see, for example, Patent Document 1).
このようなボールバルブを高温環境下にある管路に設ける場合や、流動性を持たせるのに一定温度以上の高温が必要な流体を流す管路に設ける場合、ボールバルブのケーシングやパッキンには耐熱性にすぐれた材料で製作されたものが用いられている。 When such ball valves are installed in pipelines that are in a high-temperature environment, or in pipelines that carry fluids that require a high temperature above a certain level to maintain fluidity, the casings and packings of the ball valves are made from materials with excellent heat resistance.
しかしながら、上記のようなボールバルブのケーシングやパッキンに用いられる耐熱性材料は、その特殊性ゆえに種類が限定され(例えば、膨張黒鉛等)、高価で部品の製作にも時間がかかる。そして、これがボールバルブ全体のコストを引き上げ、製作期間を長くする要因の一つとなっている。 However, the heat-resistant materials used for the casings and packings of the above-mentioned ball valves are limited in variety due to their special characteristics (e.g., expanded graphite), are expensive, and the parts take time to manufacture. This is one of the factors that increases the overall cost of ball valves and lengthens the manufacturing period.
そこで、本発明は、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱構造を有し、特殊な耐熱性材料で製作された部品を必要としないボールバルブを提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a ball valve that has a heat-resistant structure suitable for installation in pipelines in high-temperature environments or pipelines for high-temperature fluids, and does not require parts made of special heat-resistant materials.
上記の課題を解決するため、本発明は、流入ポートと流出ポートの間に上部が開放された弁室を有するケーシングと、前記弁室に収納されるボール形の弁体と、前記弁体を回転させる弁軸と、前記弁軸を通す状態で前記弁室の上部を塞ぐボンネットとを備えたボールバルブにおいて、前記ケーシングの周囲を覆う本体ジャケットと、前記ボンネットの周囲を覆う上部ジャケットが設けられており、前記本体ジャケットとケーシングとの間の中空部にケーシングを冷却する流体が流され、前記上部ジャケットとボンネットとの間の中空部にボンネットを冷却する流体が流されるようになっている構成を採用した。 To solve the above problems, the present invention provides a ball valve comprising a casing having a valve chamber with an open top between an inlet port and an outlet port, a ball-shaped valve body housed in the valve chamber, a valve shaft for rotating the valve body, and a bonnet that closes the top of the valve chamber while the valve shaft is passing through it. The ball valve is provided with a main jacket that covers the periphery of the casing and an upper jacket that covers the periphery of the bonnet, and a fluid that cools the casing is passed through the hollow space between the main jacket and the casing, and a fluid that cools the bonnet is passed through the hollow space between the upper jacket and the bonnet.
上記の構成によれば、ケーシングおよびボンネットが、それぞれ本体ジャケットおよび上部ジャケットとの間の中空部に流される流体によって冷却されるので、ケーシングやボンネットと弁軸との間をシールするパッキン等の部品を特殊な耐熱性材料で製作しなくても、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱性を有する構造とすることができる。 With the above configuration, the casing and bonnet are cooled by the fluid flowing through the hollow space between the main jacket and the upper jacket, respectively, so that the structure has heat resistance suitable for installation in pipelines in high-temperature environments or pipelines for high-temperature fluids, even if parts such as gaskets that seal between the casing or bonnet and the valve stem are not made of special heat-resistant materials.
ここで、前記ケーシングは、その外壁から放射状に突出する複数のフィンが設けられている構成とすることが望ましい。このようにすれば、ケーシングをより効果的に冷却できるようになり、ボールバルブ全体の耐熱性がさらに向上する。 Here, it is desirable that the casing is configured with multiple fins that protrude radially from its outer wall. This allows the casing to be cooled more effectively, further improving the heat resistance of the entire ball valve.
また、上記のようにケーシングの外壁にフィンを設ける場合、前記フィンに孔をあけるようにすれば、フィンの表面積が大きくなるとともに、ケーシングを冷却する流体の流動性がよくなり、ケーシングの冷却効果をさらに大きくすることができる。 In addition, when providing fins on the outer wall of the casing as described above, drilling holes in the fins increases the surface area of the fins and improves the fluid flow that cools the casing, further increasing the cooling effect of the casing.
本発明のボールバルブは、上述したように、ケーシングと本体ジャケットとの間の中空部およびボンネットと上部ジャケットとの間の中空部に冷却用の流体を流すことにより、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱性が得られるようにしたものであるから、従来のように特殊な耐熱性材料で製作した部品を組み込んだものに比べて、バルブ全体のコストダウンが図れ、短期間で製作することができる。 As described above, the ball valve of the present invention is designed to have heat resistance suitable for installation in pipelines in high-temperature environments or pipelines for high-temperature fluids by passing a cooling fluid through the hollow space between the casing and the main jacket and the hollow space between the bonnet and the upper jacket. This allows the valve to be manufactured in a short period of time and at lower overall cost than conventional valves that incorporate parts made from special heat-resistant materials.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このボールバルブは、高温環境下にある管路または高温流体を流す管路に設けられるものであり、図1および図2に示すように、流入ポート1aと流出ポート1bの間に上部が開放された弁室1cを有するケーシング1と、弁室1cに収納される弁体2と、弁体2を回転させる弁軸3と、弁軸3を通す状態で弁室1cの上部を塞ぐボンネット4と、ケーシング1の周囲を覆う状態でケーシング1と一体成形された本体ジャケット5と、ボンネット4の周囲を覆う状態でボンネット4と一体成形された上部ジャケット6とを備えている。
Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This ball valve is installed in a pipeline in a high-temperature environment or in a pipeline through which a high-temperature fluid flows, and as shown in Figures 1 and 2, it is equipped with a
前記ケーシング1は、その流入ポート1aおよび流出ポート1bの外端部に管路接続用のフランジ7、8が設けられている。また、流入ポート1aおよび流出ポート1bの内周には、弁体2に内端部を押し付けられる円筒状のシートリング9、10が嵌め込まれている。
The
ここで、図3に基づいて、各シートリング9、10の弁体2への押付機構を説明する。なお、図3は流入側のシートリング9の押付機構のみを示しているが、流出側のシートリング10の押付機構も流入側と同じ構造である。
Here, the pressing mechanism of each
図3に示すように、シートリング9は外周側の一部がベローズ構造となっており、そのベローズ部9aの外端に連続するようにフランジ部9bが設けられている。そして、そのフランジ部9bは、ケーシング1の流入ポート1aにねじ込まれた環状のシート押え部材13によって、流入ポート1aの内周に形成された段差面に押し付けられている。また、シート押え部材13の緩み止め用の皿バネ12が、流入ポート1aの外端部にねじ込まれた押えリング11によって支持されている。
As shown in Figure 3, part of the outer periphery of the
これにより、シートリング9は、そのフランジ部9bが固定された状態で、ベローズ部9aが弁体2の揺動に追随するように伸縮し、内端部が常時適切な圧力で弁体2に押し付けられるようになっている。なお、シートリング9のフランジ部9bの内側面に形成された凹部には、流入ポート1aの段差面との間をシールするガスケット14が組み込まれている。そして、これと同じ構造で、流出側のシートリング10の内端部が弁体2に押し付けられている。
As a result, with the
また、前記ケーシング1の外壁には、図2に示すようなフィン15が複数設けられている。このフィン15は、図4および図5にも示すように、ケーシング1の外壁から放射状に突出して上下方向に延びており、各フィン15には上下方向に沿って複数の長孔15aがあけられている。これにより、各フィン15の表面積が大きくなるとともに、後述するようにケーシング1と本体ジャケット5との間に流される流体の流動性がよくなり、その流体でケーシング1を効果的に冷却できるようになっている。
The outer wall of the
前記弁体2は、本体部分が上下に平面部を有するボール形に形成されており、その中央部に水平方向に貫通する弁孔2aが設けられている。また、その本体部分の上側の平面部に設けられた平面視小判形の凸部が、弁軸3の下端部と相対回転不能に連結され、下側の平面部に設けられた円筒状の凸部が、ケーシング1の弁室1cの底側を形成する凹部に回転自在に挿入されている。これにより、弁体2は、その本体部分の弁孔2aがケーシング1の流入ポート1aおよび流出ポート1bと連通し、弁孔2aの周縁の外周面に流入側および流出側のシートリング9、10が押し付けられる開弁位置と、この開弁位置と90度をなす閉弁位置との間で、弁軸3とともに回転するようになっている。
The
なお、弁体2の本体部分の上下の平面部を除く外周面は、閉弁位置で流入ポート1aおよび流出ポート1bと対向する部分の球面の曲率が、その他の部分の球面の曲率よりも大きく形成されている。これにより、本体部分の平面部以外の外周面が一定の曲率の球面で形成されている場合に比べて、本体部分の外周面に押し付けられているシートリング9、10の摩擦抵抗が少なくなり、弁体2をスムーズに回転させることができ、シートリング9、10の摩耗も抑えられるようになっている。
The outer peripheral surface of the main body of the
前記弁軸3は、その中央部よりも大径に形成された下端部に断面小判形の係合穴が設けられており、この係合穴に弁体2の上側の凸部が嵌まり込むことにより、弁体2と相対回転不能に連結されている。また、その上端部はボンネット4内周側の凹部(パッキンボックス)に組み込まれたパッキン16によってシールされた状態で、ボンネット4の上端部にボルト止めされる環状のパッキン押え17を貫通して上方に突出している。そして、この弁軸3の突出部に図示省略したハンドルを取り付け、そのハンドルで弁軸3を回転操作することにより、弁軸3とともに弁体2が回転して開閉されるようになっている。
The
前記ボンネット4は、下端部がケーシング1中央の筒部の内周に嵌まり込んで、ケーシング1の弁室1cの上部を塞ぐ状態で、図示省略した複数のボルトによりケーシング1とガスケット18を挟んで一体化されている。
The
前記本体ジャケット5は、ケーシング1の周囲を覆う筒状部5aと、筒状部5aの側壁から水平方向に互いに逆向きに延びる流入口5bおよび流出口5cと、筒状部5aの底壁から下方に延びるメンテナンス用の排出口5dとからなり、その筒状部5aがケーシング1の流入ポート1aおよび流出ポート1bを貫通させる状態でケーシング1と一体成形されている。なお、流入口5bは流出口5cよりも上方に設けられ、流入口5bから流出口5cへ流体がスムーズに流れるようになっている。また、流入口5b、流出口5cおよび排出口5dには、それぞれ外部の管路との接続用のフランジ19、20、21が設けられている。
The
そして、通常時は、本体ジャケット5の排出口5dが閉じられ、外部の管路から流入口5bを通って筒状部5aとケーシング1との間の中空部22に流れ込んだ流体が、ケーシング1を冷却して流出口5cから外部の管路へ流れ出すようになっている。また、メンテナンス時には、排出口5dが開放されて、筒状部5aとケーシング1との間の中空部22の下部に溜まった流体が排出口5dから排出され、その状態で作業が行われるようになっている。
Under normal circumstances, the
前記上部ジャケット6は、ボンネット4の周囲を覆う筒状部6aと、筒状部6aの側壁から水平方向に互いに逆向きに延びる流入口6bおよび流出口6cとからなり、その筒状部6aがボンネット4の上端部および下端部とつながる状態でボンネット4と一体成形されている。なお、流入口6bは流出口6cよりも上方に設けられ、流入口6bから流出口6cへ流体がスムーズに流れるようになっている。また、流入口6bおよび流出口6cには、それぞれ外部の管路との接続用のフランジ23、24が設けられている。そして、外部の管路から流入口6bを通って筒状部6aとボンネット4との間の中空部25に流れ込んだ流体が、ボンネット4を冷却して流出口6cから外部の管路へ流れ出すようになっている。
The
このボールバルブは、上記の構成であり、ケーシング1およびボンネット4を、それぞれ本体ジャケット5および上部ジャケット6との間の中空部22、25に流される流体によって冷却するようにし、さらにケーシング1の外壁に長孔15aを有するフィン15を放射状に設けてケーシング1の冷却効果が高まるようにしているので、ケーシング1全体やボンネット4と弁軸3との間をシールするパッキン16等の部品を特殊な耐熱性材料で製作しなくても、高温環境下の管路や高温流体用の管路への設置に適した耐熱性が得られる。したがって、従来のように特殊な耐熱性材料で製作した部品を組み込んだものに比べて、バルブ全体のコストダウンが図れ、短期間で製作することができる。
This ball valve has the above-mentioned configuration, and the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
例えば、本体ジャケットおよび上部ジャケットは、実施形態ではそれぞれをケーシングおよびボンネットと一体成形したが、ケーシングおよびボンネットと別体に形成してボルト等を用いて一体化するようにしてもよい。 For example, in the embodiment, the main jacket and the upper jacket are molded integrally with the casing and the bonnet, respectively, but they may be formed separately from the casing and the bonnet and integrated with each other using bolts, etc.
また、ケーシングの外壁に設けられるフィンの形状や、フィンにあけられる孔の数や形状は、実施形態のものに限らず種々選択できるし、コスト面を考慮してフィンの孔を省略することもできる。 The shape of the fins on the outer wall of the casing and the number and shape of the holes in the fins can be selected in a variety of ways, not limited to those described in the embodiment, and the holes in the fins can be omitted for cost reasons.
1 ケーシング
1a 流入ポート
1b 流出ポート
1c 弁室
2 弁体
2a 弁孔
3 弁軸
4 ボンネット
5 本体ジャケット
6 上部ジャケット
15 フィン
15a 長孔
22 中空部
25 中空部
1
Claims (3)
前記ケーシングの周囲を覆う本体ジャケットと、前記ボンネットの周囲を覆う上部ジャケットが設けられており、前記本体ジャケットとケーシングとの間の中空部にケーシングを冷却する流体が流され、前記上部ジャケットとボンネットとの間の中空部にボンネットを冷却する流体が流されるようになっていることを特徴とするボールバルブ。 A ball valve comprising: a casing having a valve chamber with an open top between an inlet port and an outlet port; a ball-shaped valve body housed in the valve chamber; a valve stem for rotating the valve body; and a bonnet for passing the valve stem through the bonnet and closing the top of the valve chamber,
A ball valve characterized in that it is provided with a main jacket covering the periphery of the casing and an upper jacket covering the periphery of the bonnet, and a fluid for cooling the casing is flowed through a hollow space between the main jacket and the casing, and a fluid for cooling the bonnet is flowed through a hollow space between the upper jacket and the bonnet.
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- 2021-04-28 JP JP2021076133A patent/JP7580331B2/en active Active
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