JPH05505667A - ボールバルブ - 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】 ボールバルブ 本発明は、一般的に、バルブに関する。さらに詳しくは、内部弁座に各々設けら れた人口及び（互いに対角的に）対向する出口と、バルブの開口部内で前記入口 および出口と一列になるように設けられるとともに中心的に貫通するボアの形態 をとって連通開口とともに形成される両面仕立てのボール形状バルブ体と、を具 備するトラニオンタイプのボールバルブに関するもので、前記バルブ体、すなわ ちボールは、バルブハウジングの弁座で封止状態を達成する際には、バルブの閉 止位置にあってバルブハウジングを通過する通路を閉止するものである。

通常、ボールバルブにおいては、径方向に対向する２つの外部トラニオンにより 、ボールの動きを防止させるようにしている。この場合、ハウジングにおける１ つあるいはそれ以上の弁座か、ボール周囲での圧力差により誘起される封止を生 じさせながら、ボールとの間で封止状態を達成する。

トラニオンタイプのボールバルブにより封止状態を維持させるために、従来の技 術においては、ボールに対して、バルブハウジングで、片方あるいは両方の弁座 を設けることを前提としていた。このような配置においては、管路内の圧力によ りボールに向かって弁座を押し付けるようになされている。このような押付けを 達成し得るか否かは、前記管路内の圧力により押圧し得る弁座位置に依存してい る。また、積極的に圧力を維持させるためには、柔軟な弁座に依存しなければな らない。

弁座およびボール上に何らかのものが堆積することは、封止上の問題を引き起こ すかもしれないので、相対的な動きを防止することが必要である。炭化水素が、 パイプラインおよびバルブの両方で、除去することが困難な堆積を形成しがちで あることが知られている。

通常のバルブにおいては、バルブによる封止を達成させるために、機械的な力を 適用しないかもしれない。上述したように、堆積による問題は、特に、沖合いに 設置される精油機器、油脂設備における油脂１石油化学工業において発生される 。

上述のような工業において扱われる媒体は非常に燃え易いので、信頼性の高い作 業を達成するには、満足のいくようなバルブの使用が前提とされる。

通常のバルブにおいては、バルブの周囲で弁通過や圧力差がある間は、開閉を行 うことができない。このような状況のもとであえて開閉を行おうとすると、全く 保持状態を達成できなくなる弁座リングの”摩滅”を引き起こしてしまう。あえ て開閉の試みが繰り返される中で、ボールの弁座部も破損してしまうことになる 。封止を達成するために機械的な力を供給するようなバルブが、市場には存在し ているが、このようなバルブはそれぞれ１個づつの弁座しか有しておらず、本願 とは分野を別にする。

上述したように、通常のトラニオンタイプのボールバルブは、バルブ周囲に圧力 差が存在する間に開放されると、破壊される。したがって、そのようなバルブは 、スロットルバルブとしては不適切である。開放状態の間、小さい開口が部分的 、すなわち一方の側のみに発生され、大量の流体がこの小さい開口を通過しよう とする際、多大な摩耗が引き起こされるであろう。このように、圧力存在下にバ ルブを作用状態に維持することは非常に困難であり、このような維持の困難性は 、多少のリークを招きかねない。これと関連して、目動的に自浄し得るようなボ ールバルブが切にめられている。また、ハウジングの弁座およびボールのシール が容易に分離されたり交換され得るようなボールバルブ構造が、長い間求められ てきた。

したがって、本発明は、機械的な力により対向する弁座にシールがもたらされ、 これにより管路内圧力や浮遊する弁座に依存する必要がなくなるような、トラニ オンタイプのボールバルブを提供することを主な目的とする。

そのような新規のボールバルブは、ただ一つの可動部材、すなわちボールを有し 、シールは、このボールに対して付着固定され、不動状態にある。このようなボ ールバルブ構造においては、バルブ周囲での多大な流体通過や圧力差が存在して も、開閉が可能とされる。本発明による最も望ましい実施例にあっては、ボール バルブが、スロットルバルブに有効に適用され得る。

本発明によれば、前記目的は、以下明記される請求の範囲１で特徴的に示される 構成にしたがってボール部くルブを構成することにより、達成される。

効果的な実施例が、サブクレームで示される。

一対となって共に作用する全４個の封止面が、バルブボールの中心に対して偏心 的なコースを通過することにより、特に有効な封止動作が達成され、その封止は 、上昇する機械的な閉止力をもって有効に動作される。バルブの開放状態におい ては、ボールの中心に対してバルブハウジング弁座の封止する表面通路により、 互いに対向する唯２つのボール部が、各々別々の弁座部に、全面的にではないが 互いに対向して、位置することとなる。これにより、各々のバルブハウジング弁 座で、つまり、バルブハウジング弁座の封止表面とバルブハウジング弁座の上に 存在するボール部との間で、全弁座周囲に沿って拡張する狭い幅のスロットが作 られ、バルブハウジングの内部への流れのための比較的大きい流域（実質的に知 られているバルブにおけるものよりも大きい）が作られる。バルブハウジング内 においては、流体が、非常に望ましい効果的な激流、洗滌機能を果たして効果的 に洗滌を行い、シールを有するボールや内部バルブハウジング壁および弁座を清 掃する。これにより、バルブ開放位置においては、ハウジング内の流体は、激流 動作を通して、砂、グリース、個体化された炭化水素、カルシウム、石灰岩等の 様々な材質の堆積、蓄積を防止しする。したがって、本発明に係るボールバルブ においては、実質的な技術的進歩をしめしながら、自動洗滌過程が効果的に達成 される。開放位置においてバルブを通過する流体の流れは、ハウジング内に位置 し閉止位置に向かうボールの通過に何ら不利な影響を与えるものではない。バル ブ開放位置において、バルブハウジングの弁座とボールとの間に比較的大きい流 域が作られ、バルブ部の摩耗は殆ど無視できるほどである。これにより、本発明 に係るボールバルブは、スロットルバルブとして用いられることができるように なるものである。逆に、当該タイプで従来のボールバルブは、そのような用途に は適合し得ない。

封止表面を含むバルブハウジング内のボールおよび弁座上にある各々のシールは 、金属により効果的に構成されている。金属／金属シールそれ自体は、以前より 知られている。

金属弁座を有するとともに偏心的弁座／封止表面を有して形成される本発明に係 るボールバルブは、流動する流体が実質的に通常のボールバルブが動作し得る圧 力条件下において、配管システムに使用されることができる。

そのような高圧下において、当該の通常のボールバルブのボールは、材料が最も 薄い所、すなわち互いに対向する側面部で、湾曲するであろう。両方の封止リン グ内で、素材厚の厚いボールを設計することにより、本発明に係るバルブのボー ルは、高圧により影響を受けた際、同様な度合で湾曲することはない。

このように、本発明に係るボールバルブにおいては、バルブボールの互いに対向 する２側部での積極的な封止が、弁座に渡ってのスプリング力ないし圧力差に依 存することなく、達成される。そのようなバルブにおいては、低圧封止が、高圧 封止同様、良好に達成される。

さらに、本発明に係るボールバルブのさらなる目的。

効果および構成が、図面に伴って表されている好ましい実施例を示す以下の詳述 により明らかにされるであろう。

図１は、軸方向断面における閉止位置のボールバルブを示したものである。

図２は、図１に対応し、開放位置におけるボールバルブを示すものである。

図３は、図１の軸方向断面に対して直角方向の断面図で、バルブ構造をより詳細 に示すものである。

図面において、符号１は、ボールバルブのハウジングを示し、符号２は、一般的 なボール形状のバルブ体を示す。このバルブボールは、それ自体知られているよ うに、円筒状貫通ボア３の形状で中心通過道を有するものである。

バルブハウジング１は、ボール２の通路３と同様な断面領域を有する円筒状ボア の形状で、互いに対向して設けられる開口４．５を有して形成されている。使用 に際しては、ボールバルブは、液体状あるいは気体状で流動する流体を運ぶパイ プラインと結合される。また、一方のハウジング開口４は、人口として働き、他 方の／Ｓウジング開口５は、出口として働き、このようにして流れは、図１およ び図２において左手より右手へ、あるいは逆に、方向づけられる。

ボールバルブの構造を示す図３を参照すると、符号６は、ボールのトラニオン２ を示し、符号７はライニングを示す。トラニオン６とバルブステム８とは互いに 対向配置されている。ステム８を取り囲む封止リングあるいはスリーブ９のキャ ビティ内には、スラストベアリング（ボールベアリング）１０が配設されている 。符号１１は、バルブ蓋を示している。

ボールバルブが閉止状態にある際には、ボールの貫通道３は、図１および図３に 示すように、入口４．出口５間の流体連絡を遮りながら、入口４および出口５の 軸に対して直角に置かれる。バルブが開放位置にある際には、前記貫通道３は、 図２に示すように、入口および出口５と一列に並ばされ、このようにして、バル ブ通過の通り道の妨害とならないようになされる。以上は、良く知られているボ ールバルブの主な原理を表している。

ボールとバルブハウジング開口４．５との間には、最適な封止が達成されなけれ ばならない。このため、バルブハウジング１の内部には、各開口４．５の内部口 部の周囲に渡って環状の弁座１２，１２°が設けられている。

ハウジング弁座１２．１２’　の設置のために、バルブハウジング１は、その各 々の開口で、取付枠１３．１３’およびネジ１４，１４°により取り付けられる 各々の弁座に対して平坦化されたフランジ形状部とともに形成されている。この ハウジング弁座１２．１２’　の封止表面の特定の設計は、明細書内で後述する 。

本発明によれば、バルブボール２は、２つの互いに対向する側部に、シール１５ ．１５°を設けられている。

これらのシール１５．１５’　の封止面は、図２において、各々１６．１６’で 示され、これらの面に対応するハウジング弁座の封止面は、各々１７，１７°で 示される。

本発明によれば、弁座１２，１２’およびシール１５゜１５°の封止面１７，１ ７°、１６．１６’全ては、図１および図２に示すように、軸平面内で、ボール ２の幾何学上の中心Ｓに対して環状の移動コースに従って動く。

特に、封止面１６および１７はともに円Ｍに沿って設けられおり、それら円Ｍの 直径はＲで示され、このＲによる中心Ｎは、ボール２の幾何学上の中心Ｓから° 離れて存在する。同様に、封止面１６゛および１７′はともに、直径がＲ′で示 される環Ｍ゛に沿って設けられており、それら円Ｍ°のこのＲ″による中心Ｎ° は、ボール２の幾何学上の中心Ｓから離れて存在し、中心Ｓに対して中心Ｎがそ の延長上で対向するのと同様に設定される。このような本発明の特徴は、封止面 １６，１６°、１７゜１７°の構造設計にのみ適応され、中心ＮとＮｏは、無論 、どのような旋回心軸も形成せず、実際の旋回心軸は、ボールのみの幾何学的中 心Ｓにより表されるものである。

このような実施例によれば、ボールバルブが図２に示すような開放位置を占める とき、対角線上で互いに対向する２つのボール部１８．１８’のみが、ハウジン グ弁座に接触して配置され、ハウジング弁座１２，１２°の口部とこれに隣接す るボール部（貫通道３の周囲）との間にスロット１９．１９°が作られることに なる。このようにして流体は、バルブハウジング内部へ向かってまたその内部周 囲において流動されるので、バルブの内部構成要素は流体の急激な流れで洗われ ることになる。入口４．出口５各々で作られるこのようなスロット１９゜１９゛ は、横方向でかなり大きな流れ流域を形成するため、バルブ構成要素の摩耗を多 大に減少させることができる。

図１および図３に示すように、ステム８によりボールバルブが閉止位置に対して 約９０度回転されるとき、ハウジングおよびボール上の封止面は互いに、ボール ２の回転点Ｓに対して偏心的に動き、固定動作を起こし、偏心性により、堅固に 閉止する（機械的な）力を最大限上昇させ（より強固な閉止によるより良好な封 止）、非常に効果的な封止を行う。バルブが閉止される際、２つの設計的中心Ｎ 、Ｎ’　は有効な”剃刀効果”を与えるであろう。開放位置から閉止位置へのボ ールの回転により、一対となって働く弁座／シール間の力を、封止する機械的適 用にあって、上昇させることになる。したがって、この状態においては、ボール 部材が、両方の側がら固定され、保持されることになる。

上述した効果に加え、バルブが何らかの理由でリークし始めても、ボール２を交 換する必要がないように、ボールバルブは設計されているものである。つまり、 ハウジング弁座１２．１２′とボールシール１５．１５’　の両者は、容易に交 換、取付けできるものである。

このことは、特に、ボール形状体、バルブボールが５ｏｏ、ｏｏｏノルウェーク ローネはどの高価な大型のボールバルブにおいて、非常に重要である。

要約書 内部シート（１２，１２’　）に各々設けられ好ましくは同心で互いに対向する 入口および出口開口（４，５）を有するバルブハウジング（１）と、両面仕立て のボール形状バルブ体と、を具備するトラニオンタイプのボールバルブであって 、前記バルブボール（２）は、バルブの開放位置における前記入口および出口（ ４，５）と実質的に一列となるように設けられて中心的に貫通するポルブボール （２）は、バルブハウジングの弁座（１２゜１２°）で封止を維持しながら、バ ルブの閉止位置においてバルブハウジングを通過する通過道を閉止するために設 けられている。スプリング力ないし圧力差なく、前記ボールを、バルブハウジン グの両方の弁座（１２，１２°）で最高の封止を維持しながら、機械的に閉止位 置へと回転させることができるように、バルブボール（２）は、バルブの閉止位 置において、バルブハウジングの各々の弁座（１２，１２′）の１つと封止的に 互に同時に作用し合うために設けられた対角的に対向するシール（１５，１５’ 　）を具備している。すなわち、ボールの幾何学的中心によって設定されるボー ルの回転点に関して偏心的に拡張されるボールシールおよびハウジング弁座各々 の封止面（１７，１７’　、１６．１６’　）を具備している。弁座／シールの 封止面の偏心的設計により、封止動作においては、機械的で堅固な力が最大限に 上昇させられ、バルブの開放位置においては、バルブハウジングの各々の弁座（ １２，１２°）で、バルブ／’ｔウジングの内部へ流れ込む比較的大きな流域を 有するスロットが形成され、流体の小さい部分的流れによるバルブの内部構成要 素に対する効果的激流を生じさせることができる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法１８４条の８） 平成４年　９月２１日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．内部シート（１２，１２′）に各々設けられ好ましくは同心で互いに対向す る入口および出口（４，５）を有するバルブハウジング（１）と、両面仕立ての ボール形状バルブ体と、を具備し、前記バルブボール（２）は、バルブの開放位 置における前記入口および出口（４，５）と実質的に一列となるように設けられ て中心的に貫通するボア（３）の形態で通過道を有して形成されているとともに 、前記ボール（２）は、バルブハウジングの弁座（１２，１２′）で封止を維持 しながら、バルブの閉止位置においてバルブハウジングを通過する通過道を閉止 するために設けられている、トラニオンタイプのポールバルブにおいて、前記バ ルブボール（２）が、バルブの閉止位置においてバルブハウジング（１）の弁座 （１２，１２′）の一つと同時に互に作用するために設けられる２つの互いに（ 対角的に）対向するシール（１５，１５′）を有し、前記弁座（１２，１２′） およびシール（１５，１５′）各々の封止面（１７，１７′）が、ボール（２） の幾何学的中心（Ｓ）と一致する回転中心に対して偏心的コースをとることを特 徴とするポールバルブ。
2. ２．軸平面（図１および２）において互に作用する一対の封止面（例えば、１７ ，１６）が、円（Ｍ）の径（Ｒ）に対応する中心（Ｎ）がボール（２）の幾何学 的中心（Ｓ）から比較的短い距離をおいて存在するそのような円の弧に沿って設 けられるとともに、前記と同一の軸平面において協同するもう一方の一対の封止 面（１７１６′）が、円（Ｍ′）の径（Ｒ′）に対応する中心（Ｎ′）がボール （２）の幾何学的中心（Ｓ）より最初に述べた方の中心（Ｎ）に対して反対方向 にではあるが同様の距離をおいて存在するそのような円の弧に沿って設けられる ことを特徴とする請求項１記載のボールバルブ。
3. ３．封止面を含む前記弁座およびシールが、金属より成り、バルブハウジング（ １）およびボール（２）が、関連する弁座リングおよびシールリング（１２，１ ２′および１５，１５′）各々と、ネジにより固定されていることを特徴とする 請求項１または請求項２記載のポールバルブ。