JPH01188773A - ボール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体流出入口を備えたケーシング内に該流体
流出入口と連通し得る流通路をもつボール弁子を配置し
、上記の流通路の軸心に対し直角の軸心の周りに回転さ
れる回転軸を該ボール弁子に係合させて、該回転軸を回
転することによって弁の開閉を行うボール弁に関するも
のである。

（従来の技術） 上記型式のボール弁においては、弁内で流体が漏洩する
のを防ぐために、ケーシングの流体流出入口の内端に弁
座を設け、ボール弁子を弁座の間に挾持するように構成
するのが一般である。このような従来のボール弁におい
ては、ボール弁子は弁座の間に強く挾まれた状態で回転
されるので、ボール弁子の回転に大きい力が必要で、回
転軸の操作は重い。また、このように弁座が強くボール
弁子に押しつけられているので、ボール弁の使用に伴っ
て、ボール弁子および／または弁座は容易に磨耗し、ま
た、その間に異物が挾まると、ボール弁子および／また
は弁座の破損を生ずることにもなる。このような磨耗又
は破損が生ずると弁内で流体の漏洩を生ずることになり
、ボール弁子および／または弁座を交換しなければなら
ない。

上記のように弁内で流体の漏洩を生じた場合に漏洩を止
める手段として、ケーシングの流体流出入口の内端に摺
動可能なピストンを設け、このピストンの内縁に弁座を
取付けて、漏洩が生じるようになった時に該ピストンの
背後に加圧流体を送り込んで、ボール弁子に対する弁座
の接触圧力を増大する増締機槽が提案された。しかし、
この増締機槽は、ピストンの背後に加圧流体を送り込む
ための加圧流体回路が必要となり、構造上の問題及びボ
ール弁の設置、特に地下に直接的に埋設する直埋膜量ボ
ール弁の場合、設置の点で種々の問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述のような従来のボール弁における諸問題
を解決し、ボール弁子を回転するときにはボール弁子を
ケーシング側弁座の圧接から解除して、回転軸を軽く操
作できるようにするとともに、ボール弁子および／また
は弁座の磨耗、破損を最小とし、ボール弁子を閉弁位置
に回転したときには、ボール弁子とケーシングとの間の
シール性を高めたボール弁を提供しようとするものであ
る。また、本発明は、上記の増締機槽におけるように別
個の加圧流体供給回路を必要とせず、回転軸の操作のみ
によってボール弁子の開閉およびボール弁子とケーシン
グの間のシールの形成及び解除をなし得るようにしたボ
ール弁を提供しようとするものである。さらに、従来提
案された増締機槽においては、別個の加圧流体供給回路
が必要であったために、ボール弁の設置、特に地下埋設
型のボール弁の設置の点で種々の支障があったが、本発
明は、このような設置上の難点のないボール弁を提供し
ようとするものである。

（１１題を解決するための手段） 本３明は、上記の如き従来のボール弁における種々の課
題を解決する手段として、ケーシングの流体流出入口の
内端にケーシング側弁座を固定し、ボール弁子の流通路
の側壁に、該ボール弁子が開弁状態にある時にボール弁
子の本体内に引き込んだ引込位置と該ボール弁子が閉弁
状態にある時にボール弁子の本体から突出して該ケーシ
ング側弁座に圧しつけられるシール位置との間に移動し
得るボール弁子側可動弁座をとりつけ、上記の回転軸を
開弁状態から一方向に回転するに伴って該可動弁座を上
記の引込位置から上記のシール位置に移動させ且つ上記
の回転軸を閉弁状態から逆方向に回転するに伴って該可
動弁座を上記のシール位置から上記の引込位置に移動さ
せる可動弁座機構、および、上記の回転軸の回転の途中
でボール弁子が開弁状態と閉弁状態との間に回転する間
だけ上記の回転軸の回転をボール弁子に伝達する回転伝
達機構を設けたことを特徴とするボール弁を提供する。

（作用） 本発明のボール弁においては、開弁状態、すなわち、ボ
ール弁子の流通路がケーシングの流体流出入口と連通し
ている状態から回転軸を閉弁方向に回転すると、ボール
弁子側の可動弁座がボール弁子本体内の引込位置から順
次に突出する。然して、この可動弁座の移動中に、ボー
ル弁子が開弁位置から閉弁位置に達するまで、該回転軸
の回転がボール弁子に伝達されて、ボー、ル弁子を閉弁
位置まで回転し、閉弁位置に達すると、ボール弁子への
回転の伝達は終了し、その後、回転軸の回転に伴って、
可動弁座は移動を続けてケーシング側弁座に圧着されて
洩れ止めをする。逆に閉弁位置から回転軸を逆方向に回
転すると、ボール弁子側の可動弁座は引込位置に向けて
移動を開始してケーシング側の固定弁座から離れ、可動
弁座の移動中に回転軸の回転がボール弁子に伝達される
ようになって、ボール弁子は開弁位置まで回転され、可
動弁座はボール弁子の本体内に引込む。

従って、ボール弁子の回転中には、ボール弁子側弁座は
ケーシング側弁座から離され、従ってボール弁子は軽く
操作され、弁座及びボール弁子の磨耗も極めて小さいも
のとされ、ボール弁自体の寿命は従来のものに比して著
しく増大される。

（実施例） 以下、図示の実施例を参照して本発明の詳細な説明する
。

第１図、第２図、第３図は本発明の一実施例を示すもの
で、第１図は、ボール弁子が開弁位置にある状態、第２
図は、ボール弁子が閉弁位置にあるがボール弁子側弁座
が未だ引込位置にある状態、第３図は、ボール弁子が閉
弁位置にあってボール弁子側弁座が突出しケーシング側
弁座に押しつけられた完全シール状態を示す図である。

図中、１はケーシング、２はケーシングに設けられた流
体流出入口、３はボール弁子、４は該流体流出入口に連
通し得るように該ボール弁子に設けられた流通路、５は
該流通路の軸心に対して直角の軸心の周りに回転される
回転軸で、該回転軸は内端で該ボール弁子３に係合して
いる０図示の例では、該回転軸５は減速機６を介して手
動で回転されて、ボール弁子３を開弁位置と閉弁位置と
の間に回転し、弁の開閉動作を行う。

ケーシング１の流体流出入口２の内端にケーシング側弁
座７．８が固定され、また、ボール弁子３の流通路４の
側壁にボール弁子側可動弁座９が配置される。可動弁座
９は、ボール弁子３が開弁状態にある時にボール弁子３
の本体内に引込んだ位置（この位置は、説明のために、
ボール弁子が閉弁位置に回転された状態で第２図に示し
である）〜と、ボール弁子が閉弁状態にある時にボール
弁子３の本体から突出してケーシング側弁座７．８に圧
しつけられるシール位１ｉ！（第３図に示す）との間に
移動し得る。

本発明によれば、上記の回転軸５を開閉状態から一方向
に回転するに伴って該可動弁座９を上記の引込位置から
上記のシール位置に移動させ且つ上記の回転軸５を閉弁
位置から逆方向に回転するに伴って該可動弁座９を上記
のシール位置から上記の引込位置に移動させる可動弁座
移動機構、が設けられる０図示の実施例ではこの可動弁
座移動機構は、上記の回転軸５の下端に固定された平歯
車１０と、該平歯車と噛合う２個の小歯車１１を有し、
該小歯車１１の各々の軸１２に、その中央位置から互い
に逆方向にネジ１３ａ、１３ｂが切られていて、これら
のネジ１３ａ、１３ｂに螺合するす、ット１４ａ、１４
ｂに枢着された一対のリンク１５ａ、１５ｂが弁座９の
中央部に枢着連結されている。すなわち、弁座９がボー
ル弁子３の本体内に引込んだ位置（第２図に示す位置）
から回転軸５を一方向に回転すると、ナツト１４ａ、１
４ｂはネジ１３ａ、１３ｂに沿って軸１２の中央部に向
けて移動し、ボール弁子側弁座９を弁子３の本体から突
出させて、第３図に示すように、弁座９をケーシング側
弁座７，８に圧着させて。

弁を閉弁位置でシール状態とする。また１回転軸５を第
３図の位置から逆方向に回転すると、ナツト１４ａ、１
４ｂは軸１２上で互いに離れる方向に移動して、ボール
弁側弁座９をケーシング側弁座７，８から引き離し、弁
座９を引込位置まで移動させる。

さらに、本発明によれば、上記の回転軸５の回転の途中
で、ボール弁子３が開弁状態と閉弁状態の間だけ、上記
の回転軸５の回転をボール弁子３に伝達する回転伝達機
構が設けられる０図示の実施例では、この回転伝達機構
は、左右回転切換できるラチェット機構によって構成さ
れる。これは、ボール弁子３の上に連結したラチェット
歯車１６及びこれに対して選択的に噛合う１対の爪より
なる。このラチェットを第４図に示す、第４図に示すよ
うに、このラチェット機構は、ラチェット歯車１６およ
びこれに噛合１対の爪１７ａ、１７ｂ、これらの爪をラ
チェット歯車１６に向けて押圧するバネ１８ａ、１８ｂ
および該爪とラチェット歯車との噛合いを切換える切換
カム１９を備えている。このようなラチェット機構自体
は公知のものであるので、その説明は省略する。要は、
切換カム１９を中立位置に位置せしめると、爪１７ａ、
１７ｂは両者ともラチェット歯車から離れて、爪１７ａ
、１７ｂを枢着支持している部材（この実施例において
は平歯車１０）の回転はラチェット歯車１６に伝達され
ないが、切換カム１９を一方向に回転すると爪１７ａ、
１７ｂのいずれか一方がラチェット歯車１６に噛合って
平歯車１０の一方向への回転のみがラチェット歯車１６
に伝達される。この切換カム１９の軸１に１９ａは平歯
車１０の表面上に突出して、これに切換アーム２０が固
定されている。切換アーム２０は、通常時には、バネ（
図示せず）等の作用で、ラチェット機構の切換カム１９
を中立位置に保持している。上記の切換アームを切換え
るために、ケーシングの内側に、切換アーム２０を右回
転位置、中立位置、左回転位置に切換えるストライカ−
アーム２１が取付けられる。

以下、第５図（イ）　（ロ）を参照して、ストライカ−
アーム２１、切換アーム２０及びラチェット機構の動作
を説明する。弁の全開位置において、切換アーム２０は
２ＯＡの位置にある。この位置でアームはラチェット機
構の切換カム１９を中立位置に保持している。第５図（
イ）において、回転軸５を弁開位置から一方向に回転し
て切換アームが２０Ｂの位置に来ると切換アームの先端
がストライカアーム２１にあたり、切換アームはその枢
軸の周りに回転し、２０Ｃの位置に来ると、切換カム１
９はラチェット機構の一方の爪のみをラチェット歯車に
係合せしめ、ラチェット歯車１６を一方向に回転させ、
ボール弁子３を弁開位置から弁閉位置に回転せしめる。

２０Ｄの位置でボール弁子３は弁閉位置に達し、この時
点で切換アーム２０の先端はストライカ−アーム２１か
ら離れ、従って切換アーム２０は中立位置に戻る。従っ
て、ラチェット機構の切換カム１９は中立位置に戻り、
回転軸の回転はボール弁子に伝達されなくなる。上記の
回転軸の回転中１回転軸の回転は平歯車１０、小歯車１
１を介して１２に伝達されて、ボール弁子側弁座９を突
出させてゆくが、ボール弁子３が弁閉位置に達した後に
は１回転軸５の回転は、ボール弁子３は回転させないで
、弁座９を突出させる作用のみをする。かくして、２０
Ｅの位置で弁座９はケーシング側弁座７．８に圧しつけ
られて、ボール弁子をシールして、弁内の流体の漏洩を
防止する。

次に、上記の弁閉位置から第５図（ロ）において回転軸
５を前記と逆方向に回転するとボール弁子側弁座９はケ
ーシング側弁座７，８から離れ。

２０Ｆの位置で切換アームはストライカ−アーム２１に
あたり、切換アームは前記と逆方向に作動され、ラチェ
ット機構の爪がラチェット歯車１６に係合して、ボール
弁子を閉位置から開位置に回転し、ボール弁子が開位置
に達した後に、切換アーム２０は再び中立位置に戻って
弁は完全開位置にくる。

上記のように、回転軸５の回転の際、ボール弁子側の弁
座９は、ボール弁子の回転中には、ケーシング側弁座７
．８に圧接されることはなく、ボール弁子が弁閉位置に
到達した後に、ボール弁子の本体から突出されて、ケー
シング側弁座に圧接されて、流体の漏洩を防止する。第
５図（イ）及び第５図（ロ）において、ボール弁子の回
転角は−１それぞれ、θａおよびθｂで示す。第５図（
イ）において、θは切換アームの切換に必要な遊び角度
を示す。

なお、上記の機構においては、弁開状態から弁閉状態に
回転するときに、切換アームが完全にストライカ−アー
ムから離れるまで歯車１０を回転しないと、ラチェット
機構の切換カムの切換ができないが、切換アームがスト
ライカ−アームに係合している途中で、回転軸の回転方
向を逆転する必要が生じたときに、このような回転の途
中で。

切換可能とした変形例を第６図（イ）（ロ）に示す、こ
の実施例ではストライカ−アーム２１の内面に切換アー
ムの頭部に適合する波形を形成し。

切換アーム２０中にバネ２２を設けて、バネにより切換
アームを正常位置に保持するようにしたものである。こ
の実施例では１例えば、平歯車１０を回転してボール弁
子を開位置から閉位置に向けて回転している途中で、平
歯車の回転を逆転すると、切換アーム２０は先端でスト
ライカ−アームの波形の部分により圧されて、バネ２２
の作用に抗して引込み、第６図（イ）に破線で示す位置
に切換えられ、切換カム１９の位置を切換えて、ボール
弁子を逆方向に回転するようになる。

上記の機構は、リンク機構を介してボール弁子側弁座を
作動するように構成されているが、これはカム機構を用
いて同様の効果を達成することもできる。

第７図（イ）（ロ）はこのようなカムを用いたボール弁
子側弁座押圧機構を示す。図中、９は前記と同様なボー
ル弁子側弁座、１２は前記と同様な平歯車及び小歯車を
介して回転される軸、２３は該軸上に取付けられたカム
を示す。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示す。

この実施例は回転軸によって回転されるカム２４ａ、２
４ｂを設け、これによって直接的にボール弁子側弁座９
を押すものである１、この場合ボール弁子を回転するに
は、前記と同様のラチェット機構を使用する。第８図に
示す実施例では１回転軸５はボール弁子３を貫通して、
これに上下にカム２４ａ、２４ｂが係合する。その他の
部分は前記の実施例と大体同様であるので、同じ部分は
同じ符号によって指示し、その詳細な説明は省略する。

なお、第２図、第３図に示す実施例では、ケーシング内
部に連通するブリード管２５がケーシング外側に立ち上
がるように設けられているが、第８図に示す実施例にお
いては回転軸５の内部にブリード用の通路を形成し、そ
の下端を球形弁子内に開口させて回転軸をブリード管と
して兼用している。また、第８図の実施例では、例えば
管路清掃のためにビッグ（図示せず）を管内に循環させ
る場合、回転軸が管内を横切っていると邪魔になるので
この回転軸は上方に抜き出すことができるようになって
いる。そのために、回転軸の上端は歯車を介して、側方
に配置された操作軸２６に連結されている。

上記のいずれの実施例においても、回転軸５を回転操作
する操作軸２６の上側に、第１図（イ）に示すように、
操作軸回転規制板２７を配置し、これにストッパピン２
８を抜差可能に設置しておいて、ボール弁子側弁座がシ
ール位置に達したときに操作軸２珍の一部がストッパピ
ンにあたって、操作軸の回転を停止するようにしておけ
ば、ボール弁子側弁子がシール位置に到達した後に、操
作軸の回転を続けて、弁座に無理な力がかかるのを防止
できる。また、弁座が摩耗して漏洩を生じたときにはス
トッパピン２８を抜いてボール弁子側弁座をさらに増締
めすることもできる。

なお、第１図−第３図に示す実施例においては、ケーシ
ング側弁座は、第９図（イ）（ロ）に拡大して示すよう
に、大弁座７及び小弁座８を含むダブル構造となってい
る。これは、弁閉位置においては第９図（イ）に示すよ
うにボール弁子側弁座９がケーシング側弁座に２カ所で
密着して完全なシールを構成し流量コントロール中に流
速による弁座の摩耗を最小にし、弁開位置では、第９図
（ロ）に示すように、ボール弁子側弁座９が小弁座８に
軽くあたってケーシング内のポケット内に異物、鉄粉等
が侵入するのを防止する。このようなダブル型の弁座に
おいては、大弁座はシールのためのテフロン等の材料に
より形成し、小弁座は流量コントロール時に直接流体に
接して傷を受けやすいので硬質の材料でつくるのが好ま
しい。

上記の弁の構造は組み立てにくいが、このような欠点を
排除するために第１図に示すようにボール弁子３の突出
部分３ａをボール弁子の本体内に引き込めることができ
る別部材として構成しておき、この部分３ａを引込め、
且つ上記のボール弁子側弁座９を引込位置としておけば
、組立ての際にボール弁子はケーシングの上部を開きボ
ール弁子をケーシング上部からケーシング内に挿入した
上、上記のボール弁子部分８ａを所定の位置に引出し止
ネジ３ｂによって固定し、その上にケーシング上部を組
み立てることによって弁を容易に組立てることができる
。

（発明の効果） 上記の説明かられかるように、本発明によるボール弁は
ボール弁子を回転するときにはボール弁子側弁座はケー
シング側弁座との圧接から解放するので、弁を軽く操作
することができて、且つ弁座の摩耗を最小とすることで
き、また、弁閉後にはボール弁子側弁座が突出してケー
シング側弁座に圧接されるので、弁内における流体の漏
洩を完全に止めることができる。然して、このボール弁
の操作は簡単で、容易に組立てることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は、本発明に係るボール弁の一
実施例を示す断面図で、第１図は弁開状態、第２図は弁
閉状態でボール弁子側弁座が引込位置にある状態、第３
図は弁閉状態でボール弁子側弁座が突出位置にある状態
を示す、第１図（イ）は第１図に示すボール弁の一部を
示す平面図である。第４図は上記の実施例における可動
弁座移動機構に使用されるラチェット機構を示す図であ
る。第５図（イ）（ロ）は上記の可動弁座移動機構の作
用を示す説明図、第６図（イ）（ロ）は可動弁座移動機
構の変型を示す説明図である。 第７図（イ）（ロ）は可動弁座移動機構の別の実施例を
示す図である。第８図は本発明に係るボール弁の他の実
施例を示す断面図である。第９図（イ）（ロ）は第１図
に示すボール弁における弁座部分の拡大図である。 １・・・ケーシング ２・・・流体流出入口 ３・・・ボール弁子 ４・・・流通路 ５・・・回転軸 ６・・・減速機 ７．８・・・ケーシング側弁座 ９・・・ボール弁子側可動弁座 １６・・・ラチェット歯車 １７ａ、１７ｂ・・・爪 １９・・・切換カム ２０・・・切換アーム ２１・・・ストライカ−アーム 出Ｍ人　　大明金属工業株式会社 岸３肥 矛　５　凪 ；Ｉ−６口 （イフ （ロン 片７圓 （イ） Ｃ口）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体流出入口を備えたケーシング内に、該流体流
   出入口と連通し得る流通路を有するボール弁子を配置し
   、上記の流通路の軸心に対し直角の軸心の周りに回転さ
   れる回転軸を該ボール弁子に係合させて、該回転軸を回
   転することによって弁の開閉を行うボール弁において、
   該ケーシングの流体流出入口の内端にケーシング側弁座
   を固定し、ボール弁子の流通路の側壁に、該ボール弁子
   が開弁状態にある時にボール弁子本体内に引込んだ引込
   位置と該ボール弁子が閉弁状態にある時にボール弁子の
   本体から突出して該ケーシング側弁座に圧しつけられる
   シール位置との間に移動し得るボール弁子側可動弁座を
   とりつけ、上記の回転軸を開弁状態から一方向に回転す
   るに伴って該可動弁座を上記の引込位置から上記のシー
   ル位置に移動させ且つ上記の回転軸を閉弁状態から逆方
   向に回転するに伴って該可動弁座を上記のシール位置か
   ら上記の引込位置に移動させる可動弁座移動機構、およ
   び上記の回転軸の回転の途中でボール弁子が開弁状態と
   閉弁状態との間に回転する間だけ上記の回転軸の回転を
   ボール弁子に伝達する回転伝達機構を設けたことを特徴
   とするボール弁。