JPH0542846U - トツプエントリ形三方切換ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁開閉時の操作性を向上し、かつシートパッ
キンを長寿命化することができるトップエントリ形三方
切換ボールバルブを提供する。 【構成】 バルブ本体下部１には弁座２を挟んで互いに
逆方向に延在した第１及び第２の軸方向流通孔３、４と
これらの軸方向流通孔３、４に垂直方向に延在した垂直
流通孔１２とが夫々形成されている。ボール５の外表面
は、貫通孔６の各開口端を取囲む周囲領域２２、２３が
ボール中心を曲率中心とする半径ｒの曲面に形成され、
垂直孔１６の開口端を取囲む周囲領域２４とこれの反対
側の領域２５とが共に、ボール中心を曲率中心とする半
径Ｒの曲面に形成されている。半径Ｒの曲面２４、２５
と半径ｒの曲面２２、２３とは、前者がシートパッキン
７、８、１３、１５を充分に圧縮し、後者が実質的に圧
縮しないように、Ｒ＞ｒに定められている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、バルブ本体内のボールを弁棒の回動によって回転し弁の開閉を行う トップエントリ形三方切換ボールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

三方切換ボールバルブは配管やタンク等に取付けられ、そこを流通する流体の 制御に広く使用されている。このボールバルブは、バルブ本体の側部を分割して この分割部分からボールを装着するサイドエントリ形ボールバルブと、バルブ本 体を上部と下部とに分割しボールを上方から下部の弁座に装着するトップエント リ形ボールバルブとに大別することができる。

【０００３】 サイドエントリ形ボールバルブは、ボールをシールするシートパッキンを確実 にバルブ本体に装填することができる利点を有する。しかしながら、摩耗や損傷 したシートパッキンの交換作業が極めて困難であるという欠点がある。これを詳 述すると、サイドエントリ形ボールバルブを配管系に取り付けた後に、摩耗や損 傷したシートパッキンを交換する際にはボールバルブを分解しなければならない 。しかし、サイドエントリ形ボールバルブは配管系に取り付けた後に分解するこ とがその構造上非常に困難である。

【０００４】 他方、トップエントリ形ボールバルブは、サイドエントリ形ボールバルブに比 べてシートパッキンの交換作業が容易にできるという利点を有する。しかしなが ら、トップエントリ形ボールバルブは、ボールを確実にシールするためにボール をバネによって下方向に常時付勢してシートパッキンに密着する構成をとるため 、シートパッキンが塑性変形し易く、耐久性に劣るという問題があった。

【０００５】 そこで、このような欠点を解決したトップエントリ形ボールバルブが米国特許 第４，１４７，３２６号公報に開示されている。このトップエントリ形ボールバ ルブでは、図７に示されたようにバルブ本体の下部１には、弁座２とこの弁座２ を挟んで逆方向に延在した第１及び第２の軸方向流通孔３、４とが夫々形成され ている。弁座２にはボール５が回転可能に収容され、このボール５には第１軸方 向流通孔３と第２軸方向流通孔４とを連通可能な貫通孔６が穿孔されている。 ボール５と第１及び第２軸方向流通孔３、４との間にはシートパッキン７、８ が夫々介在されている。ボール５の外表面は、貫通孔６の開口端の周囲５ａのみ をテーパ状に面取りし、その余を真円形状としている。従って、このボールバル ブが開の時、テーパ状部分５ａがシートパッキン７，８に夫々対向しシートパッ キン７、８をほとんど圧縮しない。しかし、ボール５が９０°回転されて閉弁す ると、ボール５の真円部分がシートパッキン７、８に対向しこれを圧縮してシー ルする。

【０００６】 この構成のトップエントリ形ボールバルブでは、シートパッキン７、８は閉弁 時のみ圧縮され、開弁時には圧縮されないので、塑性変形や摩耗や損傷が生じに くい。 ところが、このトップエントリ形ボールバルブはボール５が開弁状態から閉弁 状態に９０°回転される時にシートパッキン７、８はテーパ状部分５ａから真円 部分に密接移動するので、シートパッキン７，８は急激に負荷を受け摩耗や損傷 が生じ易く，シートパッキンの寿命の短縮化を招くという新たな問題が発生する 。更に、上述の９０°の回転は、その際に回転トルクが急激に上昇するため操作 性が悪いという問題もある。

【０００７】 本出願人は、これらの問題を解決したトップエントリ形ボールバルブを実願平 ２−８２５３０号として出願した。この先願に開示されたトップエントリ形ボー ルバルブは、図８及び図９に示したようにボール５の貫通孔６の開口端を囲む領 域９を半径ｒの曲面とし、この領域９から９０°ずれた領域１０を半径Ｒの曲面 をする。半径ｒの曲面９と半径Ｒの曲面１０とは滑らかに連接され、半径Ｒの曲 面１０はシートパッキンを充分に圧縮するが、半径ｒの曲面９は実質的にシート パッキンを圧縮しないように、半径Ｒは半径ｒよりも大きく定められている。 このように、先願に係るトップエントリ形ボールバルブは、半径Ｒの曲面１０ と半径ｒの曲面９とは滑らかに連接されているため、ボール５は急激なトルク変 化なしにスムーズに回転する。従って、ボール回転の操作性が向上すると共に、 シートパッキンの摩耗や損傷が防止される。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述の米国特許及び先願の実用新案登録出願に係るトップエントリ 形ボールバルブは、いずれも２方向切換形ボールバルブに関するものであり、三 方切換ボールバルブに関するものではなかった。これは、三方切換ボールバルブ がシートパッキンを少なくとも三箇所必要とし、この全てにおいてボールとシー トパッキンとを確実にシールすることが困難であったためと思われる。 そこで、本考案の目的は弁開閉時の操作性を向上し、かつシートパッキンを長 寿命化することができるトップエントリ形三方切換ボールバルブを提供すること にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために本考案は、弁座とこの弁座を挟んで逆方向に延在し た第１及び第２の軸方向流通孔と上記弁座から上記軸方向流通孔に対してほぼ垂 直方向に延在した垂直流通孔とを夫々有するバルブ本体と、上記弁座に回転可能 に収容され上記第１及び第２軸方向流通孔を連通可能な貫通孔とこの貫通孔から ほぼ垂直方向に延在する垂直孔とが夫々穿孔されたボールと、このボールを回転 駆動する弁棒と、上記の各流通孔と上記弁座との各交差点において上記弁座と上 記ボールとの間に夫々介在されたシートパッキンとを具備するトップエントリ形 三方切換ボールバルブにおいて、上記ボールの外表面は、上記貫通孔の各開口端 を取囲む周囲領域が夫々上記ボールの中心を曲率中心とする半径ｒの曲面であり 、かつ上記垂直孔の開口端を取囲む周囲領域とこれの反対側の領域とが共に、上 記ボールの中心を曲率中心とした上記半径ｒよりも大きい半径Ｒの曲面であり、 上記半径Ｒの曲面は上記シートパッキンに対向した時にそれを所定量圧縮し、上 記半径ｒの曲面は上記シートパッキンに対向した時にそれを実質的に圧縮しない ように定められていることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

ボールの貫通孔が第１及び第２軸方向流通孔を連通している時には、第１及び 第２軸方向流通孔のシートパッキンにはボールの半径ｒの曲面が対向するので、 これらのシートパッキンは実質的に圧縮されない。垂直流通孔のシートパッキン にはボールの半径Ｒの曲面が対向するので、このシートパッキンは圧縮され、垂 直流通孔とボールとの間を確実にシールする。

【００１１】 ボールの垂直孔が第１及び第２軸方向流通孔の一方に位置し、ボールの貫通孔 が垂直流通孔に位置する時には、この垂直流通孔のシートパッキンにはボールの 半径ｒの曲面が対向するので、このシートパッキンは実質的に圧縮されない。第 １及び第２軸方向流通孔のシートパッキンにはボールの半径Ｒの曲面が対向する ので、これらのシートパッキンは圧縮され、第１及び第２軸方向流通孔とボール との間を確実にシールする。 このように各シートパッキンは常時圧縮されるのではないため、塑性変形が起 こりにくい。また、ボールは滑らかな曲面で形成されているため、急激なトルク の変化なしにスムーズに回転駆動される。

【００１２】

【実施例】

以下に、本考案によるトップエントリ形三方切換ボールバルブの一実施例を図 ７乃至図９と同部分には同一符号を付して示した図１乃至図６を参照して説明す る。 図１及び図２において、バルブ本体は本体下部１と本体上部、即ちキャップ１ １とから構成されている。バルブ本体下部１には、弁座２と、この弁座２を挟ん で逆方向に延在した第１及び第２の軸方向流通孔３、４と、弁座２から第１及び 第２軸方向流通孔３、４に対してほぼ垂直方向に延在した垂直流通孔１２とが夫 々形成されている。弁座２にはボール５が回転可能に収容され、このボール５と 第１及び第２軸方向流通孔３、４及び垂直流通孔１２との間にはシートパッキン ７、８、１３が夫々介在されている。更に、垂直流通孔１２の反対側の閉止壁１ ４とボール５との間にもシートパッキン１５が介在されている。

【００１３】 ボール５には、第１軸方向流通孔３と第２軸方向流通孔４とを連通可能な貫通 孔６が穿孔されると共にこの貫通孔６に垂直な垂直孔１６が穿孔されている。 ボール５には弁棒１７が取付けられ、この弁棒１７にはハンドル１８が取付け られている。また、弁棒１７とキャップ１１との間には、グランドパッキン１９ とグランドスリーブ２０とグランド押え２１等が設置されている。

【００１４】 ボール５の外表面形状は図２と図３と図４に明示したように、貫通孔６の両方 の開口端を取囲む領域２２と２３が夫々ボールの中心Ｏ１を曲率中心とする半径 ｒの曲面に形成され、また垂直孔１６の開口端を囲む領域２４及びこれの反対側 の領域２５が夫々ボールの中心Ｏ１を曲率中心とする半径Ｒの曲面に形成されて いる。この半径Ｒと半径ｒとの大きさの関係は、半径ｒの曲面２２、２３がシー トパッキン７、８、１３、１５に対向した時にそれを実質的に圧縮せず、半径Ｒ の曲面２４、２５がシートパッキン７、８、１３、１５に対向した時にそれを充 分に圧縮するように、Ｒ＞ｒに定められている。

【００１５】 また、本実施例ではボール５はトラニオンタイプであり、ボール底部には軸部 ２６が突設されこの軸部２６は本体下部１に形成された凹部２７に嵌合されてい るので、流体圧の作用によるボール５の移動は防止される。 なお、バルブ本体下部１やキャップ１１やボール５はふっ素樹脂ライニングが 施されていても、施されていなくてもよい。

【００１６】 次に、この実施例の作用を説明する。 図２において、ボール５は、貫通孔６が第１軸方向流通孔３と第２軸方向流通 孔４とに対向し、垂直孔１６が閉止壁１４に対向しており、軸方向には開弁し、 軸に垂直方向には閉弁状態である。 この時、シートパッキン７、８には半径ｒの曲面２２、２３が夫々対向するの で、これらのシートパッキン７、８はほとんど圧縮されない。シートパッキン１ ３、１５には半径Ｒの曲面２４、２５が夫々対向するので、これらのシートパッ キン１３、１５は充分に圧縮され、充分なシール作用を奏する。従って、垂直流 通孔１２は確実に閉弁される。

【００１７】 図５は、図２の状態からボール５が反時計方向に９０°回転された状態を示し ており、第１軸方向流通孔３と垂直流通孔１２とが連通され、第２軸方向流通孔 ４が閉止されている。この第２軸方向流通孔４のシートパッキン８には半径Ｒの 曲面２５が対向するので、第２軸方向流通孔４のシールは確実である。 図６は、図２の状態からボール５が時計方向に９０°回転された状態を示して おり、第２軸方向流通孔４と垂直流通孔１２とが連通され、第１軸方向流通孔３ が閉止されている。この第１軸方向流通孔３のシートパッキン７には半径Ｒの曲 面２５が対向するので、第１軸方向流通孔３のシールは確実である。

【００１８】 なお、本実施例ではボール５は軸部２６を有するトラニオンタイプであった。 しかしながら、本考案は軸部２６が存在しないフローティングタイプにも適用す ることができる。このフローティングタイプでは、ボール５は流体圧力によって 弁棒１７に垂直な方向に移動し、これによって流体の漏洩が生じがちであるが、 本考案では曲面２４と２５との両方が大きな半径Ｒに定められているので、上記 ボール移動による漏洩を確実に防止することができる。 また、上記実施例では４個のシートパッキン７、８、１３、１５が使用された 。しかしながら、閉止壁１４におけるシートパッキン１５は省略することができ る。

【００１９】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように本考案によると、ボールの外表面は、貫通孔の 各開口端を取囲む周囲領域が夫々ボールの中心を曲率中心とする半径ｒの曲面で あり、かつ垂直孔の開口端を取囲む周囲領域とこれの反対側の領域とが共に、ボ ールの中心を曲率中心とした半径ｒよりも大きい半径Ｒの曲面であり、半径Ｒの 曲面はシートパッキンに対向したときにそれを所定量圧縮し、半径ｒの曲面はシ ートパッキンに対向したときにそれを実質的に圧縮しないように定められている ため、シートパッキンの早期の塑性変形を防止することができると共に、ボール を急激なトルクの変化なしにスムーズに回転駆動することができ、操作性を向上 することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るトップエントリ形三方切換ボール
バルブの一実施例を示した断面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図３】上記実施例のボールの形状を示した部分断面
図。

【図４】図３のボールの側面図。

【図５】図２と同様の断面図。

【図６】図２と同様の断面図。

【図７】従来のトップエントリ形二方切換ボールバルブ
を示した断面図。

【図８】先願に係るトップエントリ形二方切換ボールバ
ルブのボールの形状を示した部分断面図。

【図９】図８の側面図。

【符号の説明】

２ 弁座 ３ 第１軸方向流通孔 ４ 第２軸方向流通孔 ５ ボール ６ 貫通孔 ７ シートパッキン ８ シートパッキン １２ 垂直流通孔 １３ シートパッキン １５ シートパッキン １６ 垂直孔 １７ 弁棒 ２２ 半径ｒの曲面 ２３ 半径ｒの曲面 ２４ 半径Ｒの曲面 ２５ 半径Ｒの曲面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】弁座とこの弁座を挟んで逆方向に延在した
   第１及び第２の軸方向流通孔と上記弁座から上記軸方向
   流通孔に対してほぼ垂直方向に延在した垂直流通孔とを
   夫々有するバルブ本体と、上記弁座に回転可能に収容さ
   れ、上記第１及び第２軸方向流通孔を連通可能な貫通孔
   とこの貫通孔からほぼ垂直方向に延在する垂直孔とが夫
   々穿孔されたボールと、このボールを回転駆動する弁棒
   と、上記の各流通孔と上記弁座との各交差点において上
   記弁座と上記ボールとの間に夫々介在されたシートパッ
   キンとを具備するトップエントリ形三方切換ボールバル
   ブにおいて、上記ボールの外表面は、上記貫通孔の各開
   口端を取囲む周囲領域が夫々上記ボールの中心を曲率中
   心とする半径ｒの曲面であり、かつ上記垂直孔の開口端
   を取囲む周囲領域とこれの反対側の領域とが共に、上記
   ボールの中心を曲率中心とした上記半径ｒよりも大きい
   半径Ｒの曲面であり、上記半径Ｒの曲面は上記シートパ
   ッキンに対向した時にそれを所定量圧縮し、上記半径ｒ
   の曲面は上記シートパッキンに対向した時にそれを実質
   的に圧縮しないように定められていることを特徴とする
   トップエントリ形三方切換ボールバルブ。