JPH0621668B2 - ボ−ル弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ボール弁に関し、特に、弁座のインライン
（即ち、弁を流体管に接続したままで）での容易な取外
しを可能にし、かつ、弁座の、弁体キャビティ内への容
易な装着を可能にする頂部出し入れ型ボール弁に関す
る。

従来の技術 従来、弁座リングを交換又は修理するためにボール弁部
材を弁体から取外すことを可能にしたいろいろなボール
弁構造が提案されている。例えば、米国特許第３，１１
４，３８６号に開示された頂部出し入れ型ボール弁にお
いては、まず、カバープレートを取外し、次いで、ばね
押しされた弁座を手で後退位置へ押しやり、該弁座を、
その環状溝にピンを挿入することによって後退位置に保
持し、ボール弁部材を取外した後、弁座を弁体から解放
して取外すことができるようになされている。弁が流体
管に接続されていない場合は、弁体の開口端を通して工
具を挿入することができ、それによって弁座を後退位置
へ押しやることができる。しかしながら、弁座のインラ
イン（弁を流体管に接続したままで）での取外しは、極
めて困難である。なぜなら、インラインの状態では、弁
の両端にアクセスすること（手や工具を挿入すること）
ができず、弁座リングをボール弁部材に押圧しているば
ね力が強大であるからである。

米国特許第４，１７５，５７７号は、ボール（弁部材）
及び弁座のインラインでの取外しを可能にする頂部出し
入れ型ボール弁構造を開示している。この構成では、カ
バープレートを外し、ボール（弁部材）を回してその孔
（流路）を弁室に露出させ、カム作用工具をボールの孔
に挿入した後、ボールを弁全開位置へ回し、工具のカム
作用面を弁座リングに係合させることによって一方の弁
座組立体の弁座リングをボールから引離す。次いで、弁
体に螺着されているプランジャを弁座ばねに摩擦係合さ
せて弁座組立体を後退位置に保持することができるよう
になされている。同様にして、他方の弁座組立体を後退
させ、後退位置に保持すれば、ボールを取外すことがで
き、次いで、両方の弁座組立体を取外すことができる。

しかしながら、この構成の欠点は、特殊な工具を必要と
すること、又、プランジャ組立体を設けなければなら
ず、プランジャ組立体を収容するための開口部を弁体に
形成しなければならず、それだけ弁の構造を複雑にし、
構造コストを増大させることである。更に、大型の弁の
場合は、プランジャを弁座ばねに極めて大きな力で摩擦
係合させなければならないが、そのような強大な力は必
ずしも容易には得られないので、取外し操作が不安定に
なる。

発明が解決しようとする課題 本発明は、ボール弁のボール及び弁座リングをインライ
ンで容易に能率的に取外すための手段を備えたボール弁
を提供することを課題とする。

従って、本発明の目的は、弁座をボール（弁部材）に容
易に迅速に押圧装着することを可能にし、かつ、特別の
工具を必要とすることなく、ボール（弁部材）及び弁座
組立体を取外すことを可能にするための手段を備えたボ
ール弁を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するために、弁室と該弁室に
連通する入口流路及び出口流路を有する弁体と、前記弁
室内に弁開放位置と弁閉鎖位置の間で回転自在に装着さ
れ、弁開放位置において入口流路及び出口流路と連通す
る弁孔を有するボール弁部材と、該弁室に臨み、前記入
口流路と出口流路の各々の端部のところで前記弁体に形
成された弁座受容ポケットと、該ボール弁部材の両側で
該各ポケット内にそれぞれ入口流路及び出口流路を囲繞
するように配設された弁座組立体とから成るボール弁に
関する。ボール弁部材は、弁のカバー板を回すためのハ
ンドル又は作動器に連結された弁棒を備えている。

本発明によれば、前記各弁座受容ポケットは、第１拡径
孔部分と、該第１拡径孔部分より大きい直径を有し、該
第１拡径孔部分との連接部に半径方向肩部を画定する第
２拡径孔部分とを有する形状とする。

前記各弁座組立体は、外側弁座リングと、スペーサリン
グと、ばね部材とで構成し、該外側弁座リングは、該弁
座リングの、前記ボール弁部材に面する側の端部に装着
されて該弁部材に密封係合し、前記入口流路及び出口流
路を前記弁室から遮断するシールを設定することができ
るようになされた環状シール部材と、前記弁座受容ポケ
ットの第１拡径孔部分とほぼ等しい直径を有し該第１拡
径孔部分に受容される減縮径部分と、該弁座リングの減
縮径部分との連接部に環状の半径方向肩部を画定し、該
ポケットの第２拡径孔部分に受容される拡大径部分を有
する。少くとも３つの等しい長さのピンを該弁座リング
の軸線の周りにほぼ等間隔に配置し、弁座リングの半径
方向肩部から該軸線とほぼ同軸の方向に突設する。

前記スペーサリングは、該弁座リングの減縮径部分に嵌
着され、前記各ピンを受容する該各ピンの形状及び位置
に合致する少くとも３つの凹部を有する。該スペーサリ
ングは、前記各ピンの先端に係合して該弁座リングの半
径方向肩部を該スペーサリングから離隔させる第１位置
と、該各ピンを該凹部内に受容して弁座リングの半径方
向肩部に並置係合する第２位置との間で弁座リングに対
し回転自在とする。

前記ばね部材は、前記スペーサリングを前記弁座リング
の半径方向肩部に向って常時押圧するようにスペーサリ
ングと弁座受容ポケットの半径方向肩部との間に配設さ
れ、スペーサリングが前記第１位置にあるときは該弁座
組立体を前記ボール弁部材と押圧密封係合するように押
圧する働きをする。スペーサリングは、第２位置へもた
らされると、弁座リングの半径方向肩部に係合し、弁座
組立体を後退位置へ引込める。

好ましい実施例では、前記スペーサリングを前記第１位
置から第２位置へ回動させるためのてこバーを係合させ
るための突起部材を該スペーサリング前面に設けること
ができる。てこバーは、この突起部材に係合させてスペ
ーサリングを回転させるためだけでなく、スペーサリン
グを弁座リングから引離して第２位置へもたらすのにも
使用することができる。

スペーサリングを第２位置へ移動させると、弁座組立体
がボール弁部材との係合状態から引込められ、ボール弁
を管路に接続したまま（インライン）の状態でボール弁
部材及び弁座リングを脱着することを可能にする。

実施例 第１図を参照すると、中央弁室１３と、流路１４，１５
を有する弁体１２を備えたボール弁１０が示されてい
る。流路１４，１５は、弁室１３に連通し、弁体の両端
から延長している。流体は、流路１４，１５を通してど
ちらかの方向へも流すことができるが、ここでは説明の
便宜上、流路１４を入口流路、流路１５を出口流路とす
る。ボール弁１０を流体管に接続するのを容易にするた
めに、弁体１２の両端に流路１４，１５を囲繞する環状
フランジ１８，１８が設けられている。

弁室１３内には、ボール弁部材（単に「ボール」とも称
する）２０が弁開放位置と弁閉鎖位置との間で回転しう
るように取付けられている。ボール２０の下側には下側
トラニオン２１が設けられ、ボール２０のトラニオン２
１と１８０゜対向した上側に弁棒２２が固着されてい
る。弁棒２２は、ハンドル２３を有しており、ハンドル
２３を握ってボール２０を流路１４，１５に対して弁開
放位置と弁閉鎖位置との間で回動することができる。ボ
ール２０には、該ボールが第１図に示されるように弁開
放位置に置かれたとき流路１４，１５と整合する流路２
４が穿設されている。

弁棒２２を受容する貫通中央孔２９を有する上側カバー
プレート（単に「カバー」とも称する）２８が適当な立
込みボルト３０によって弁体１２に着脱自在に取付けら
れている。このカバープレート２８を取外すことによ
り、弁の両端の接続部を流体管から外す必要なしに（イ
ンラインの状態で）ボール２０を弁体から取外すことを
可能にする。弁棒２２と孔２９の拡大部分２９ａの壁と
の間は、弁棒２２の周りに嵌着した１対のＯリング３１
によって密封される。弁棒及び下側トラニオン２１を囲
繞するステンレス鋼のスリーブ３２，３３は、表面にテ
フロンを被覆されており、弁の開閉を容易にするベアリ
ングの役割をする。

弁体１２は、その弁室１３と流路１４，１５との連接部
にそれぞれ流路１４及び１５の拡径孔部分によって画定
された弁座受容ポケット３５，３５を有している。各弁
座受容ポケット３５を画定する拡径孔部分は、第１拡径
孔部分３７と、第１拡径孔部分３７より直径の大きい第
２拡径孔部分３８を有する。２つの弁座受容ポケット３
５は、同じ形態である。第１拡径孔部分３７とそれぞれ
対応する流路１４，１５の内径とはテーパ付環状肩部４
１によって連接され、第１拡径孔部分３７と第２拡径孔
部分３８との連接部において、流路１４，１５を中心と
する半径方向の平面内に弁室１３に面する環状の半径方
向肩部４２が画定されている。

本発明によれば、弁座組立体５０をボール弁部材２０に
離接する方向に軸方向に浮動するように各弁座受容ポケ
ット３５内に嵌着する。各弁座組立体５０は、外側弁座
リング５１と、その内側に嵌められた内側弁座リング５
２と、スペーサリング５３とから成る。外側弁座リング
５１は、弁座受容ポケット３５の第１拡径孔部分３７の
直径とほぼ等しいが、それに摺動自在に受容されるよう
に僅かなクリアランスを有する減縮外径部分（以下、
「減縮径部分」又は単に「外径部分」とも称する）５１
ａと、弁座受容ポケットの第２拡径孔部分３８の直径と
ほぼ等しいが、僅かなクリアランスを有する拡大外径部
分（以下、「拡大径部分」又は単に「外径部分」とも称
する）５１ｂとから成る。外側弁座リング５１の２つの
外径部分５１ａと５１ｂの間の連接部に環状の半径方向
肩部５１ｃが形成されている。

外側弁座リング５１の内孔の、ボール２０に対面する側
の端部は、順次の拡大径部分（「内孔部分」とも称す
る）５５，５６によって拡大されている。

内側弁座リング５２は、外側弁座リング５１の内孔部分
５５，５６に摺動自在に受容されるようにそれらの内孔
部分５５，５６の直径にそれぞれほぼ等しい２つの外径
部分を備えている。外側弁座リング５１の内壁の端部に
近接したところには、環状シール部材５９を受容する環
状溝５８が形成されている。シール部材５９は、半径方
向でみて溝５８の断面にほぼ合致する断面形状を有して
おり、ゴムやエラストマー材で形成するのが好ましい。
弁座組立体が組立てられると、シール部材５９は、内側
弁座リング５２と外側弁座リング５１の間に挟みつけら
れる。内側弁座リング５２の軸方向の寸法は、該リング
が外側弁座リング５１の内孔部分５５，５６内に完全に
受容されたときシール部材５９の内表面６１の一部分だ
けが内側弁座リング５２の外表面によって覆われるよう
に定める。従って、弁座組立体５０がボール弁部材２０
に押圧されたときシール部材５９の前方内側縁は、ボー
ル弁部材２０に係合するようになされている。又、外側
弁座リング５１の内孔の壁には、該リングの前面のとこ
ろに露出した切頭円錐状の環状表面６３が形成されてお
り、同様に、内側弁座リング５２の前面にも、切頭円錐
状の環状表面５２ａが形成されている。これらの環状表
面６３，５２ａは、例えば高温や化学的劣化などによっ
てエラストマー材製のシール部材５９が破損した場合、
ボール２０に対して金属対金属の密封係合関係を設定す
るようになされている。

特に、頂部出し入れ型ボール弁の場合、弁の組立てのた
めに、あるいは、弁座組立体５０やボール弁部材２０の
修理又は交換のために、ボール弁部材２０を弁体１２に
容易に出し入れできるように、弁座組立体５０をボール
弁部材２０から外方へ引込めることができなければなら
ない。又、弁座組立体５０は、弁の使用中ボール弁部材
２０に密封係合するように構成しなければならない。

これらの目的を達成するために、本発明によれば、弁座
組立体５０に弁座リング５１の減縮径部分５１ａの周り
に嵌合するスペーサリング５３を設ける。第１図に示さ
れるように、スペーサリング５３は、外側弁座リング５
１の肩部５１ｃから軸方向に突出した３つのピン６５に
よって肩部５１ｃと係合しないようにして保持される。
３つのピン６５は、弁座リング５１の周りに等間隔に配
置され、肩部５１ｃに形成された盲孔にプレス嵌めされ
ている。スペーサリング５３の前面５３ａは、３つのピ
ン６５により３つの点で係合される。それらの３つの点
は、１つの平面を設定するので、製造公差を比較的ゆる
やかにすることができる。なぜなら、スペーサリング５
３が、傾動することなく３つのピン６５との接触を維持
することができるからである。

弁座組立体５０をボール弁部材２０と密封係合するよう
にボール弁部材の方へ常時押圧するために、弁座受容ポ
ケット３５の第２拡径孔部分３８内に連続したばね部材
６６が配設され、ばね部材６６の一側が肩部４２に接触
し、他側がスペーサリング５３の後面５３ｂに衝接する
ようになされている。かくして、環状シール部材５９
は、弁の作動中ボール弁部材２０の表面に接触するよう
に押圧されてボール弁部材２０との間にシールを設定
し、そのシールは弁の開放状態においても、閉鎖状態に
おいても維持される。ばね部材６６は、図示の実施例で
は、弁座組立体５０をボール弁部材２０に押圧するため
の強い押圧力を提供するように平行な積重ね関係に配設
された３つの波形ばねから成る波形ばね組立体である。
このようなばね部材が好ましいが、コイルばねその他の
いろいろなばね部材を使用することができることは明ら
かであろう。

外側弁座リング５１の端部に近い減縮径部分５１ａに
は、弁座受容ポケット３５の底面即ち第１拡径孔部分３
７に面するように環状溝７６が形成されており、環状溝
７６内に弁座組立体５０とポケット３５の円筒壁との間
にシールを設定するＯリング７５が装着されている。従
って、ボール弁部材２０とのシールが設定された後、管
路内の流体圧によって押圧されたシールを一層確実にす
る。

弁座組立体５０を第２図に示されるようにボール弁部材
２０から後退位置へ引込めるのを容易にするために第３
図に示されるようにスペーサリング５３と外側弁座リン
グ５１を相対的に回動してピン６５と凹部又は孔６８を
軸方向に整合させれば、ピン６５が対応する孔６８に嵌
入するようになされている。そのように整合すると、ス
ペーサリング５３は外側弁座リング５１の肩部５１ｃに
係合するように押圧され、弁座組立体５０がボール弁部
材２０から引込められ、弁座受容ポケット３５の底面即
ち第１拡径孔部分３７の方へ移動する。

ボール弁１０を組立てる際は、まず、弁座組立体５０を
そのスペーサリング５３が外側弁座リング５１の肩部５
１ｃに衝接した状態におく。この状態ではピン６５はス
ペーサリング５３の孔６８に受容される。両方の弁座組
立体５０をそれぞれの弁座受容ポケット３５に嵌めたな
らば、スペーサリング５３を外側弁座リング５１の肩部
５１ｃから引離すことによって外側弁座リング５１をば
ね押圧力によりボール弁部材２０に密封係合することが
できる。スペーサリング５３を引離す作業は、カバープ
レート２８を取外された弁１０の頂部からてこバー（図
示せず）のような適当な工具を挿入し、スペーサリング
５３と外側弁座リング５１の肩部５１ｃとの間に差込ん
でスペーサリング５３を肩部５１ｃから引離してピン６
５を孔６８から引き抜いた後スペーサリング５３を外側
弁座リング５１に対して回動させ、スペーサリング５３
の面をピン６５の先端に係合させることによって簡単に
行うことができる。スペーサリング５３に設けられた孔
にプレス嵌めされたピンのような突起部材７１がスペー
サリング５３の面から突出しており、この突起部材にて
こバーを係合させてスペーサリング５３を回すことがで
きる。ピン６５の挿入を容易にするとともに、ピン６５
の先端を破損させないようにするためにピン受容孔６８
の開口端は面取りされている。又、てこバーを外側弁座
リング５１とスペーサリング５３の間にくさび状に挿入
するのを容易にするために弁座リング５１の肩部５１ｃ
の周面に環状の斜切縁が形成されている。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のボール弁構造
は、弁の能率的な組立てを可能にするとともに、弁を管
路に接続したまま（インライン）でボール弁部材２０及
び弁座組立体５０の極めて容易で能率的な脱着を可能に
する。

即ち、弁を最初に組立てる際、あるいは、弁を管路に接
続したままで（インラインのままで）ボール弁部材２０
又は弁座組立体５０を交換する際は、スペーサリング５
３を引込めて弁座リング５１の肩部５１ｃに係合させる
ことによって弁座組立体５０を弁座受容ポケット３５内
に不負荷状態（ばね圧によりボール弁部材２０に対し押
圧されていない状態）におく。このようにして両方の弁
座組立体５０をポケット３５内に装着し、ボール弁部材
２０を弁室１３内に挿入したならば、てこバーを用いて
スペーサリング５３を肩部５１ｃから引離して、弁座リ
ング５１に対し相対回転させることによって弁座組立体
５０を負荷状態（ばね圧によりボール弁部材２０に対し
押圧された状態）にする。かくして、弁座リング５１
は、ばね部材６６の作用によりボール弁部材２０に押圧
密封係合せしめられる。次いで、カバープレート２８を
弁体１２にボルト止めし、ハンドル２３を弁棒２２に取
付ければ、ボール弁１０は使用可能状態となる。

このように、本発明は、組立及び交換が容易であり、し
かも、構造が簡単で信頼性の高い頂部出し入れ型ボール
弁を提供する。

又、スペーサリング５３の前面５３ａは、３つのピン６
５により３つの点で係合され、それらの３つの点は、１
つの平面を設定するので、製造公差を比較的ゆるやかに
することができる。なぜなら、スペーサリング５３が、
傾動することなく３つのピン６５の接触を維持すること
ができるからである。

以上の実施例の説明は、本発明を例示する目的でなされ
たものであり、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、弁座組立体５０には必ずしも内側弁座リン
グ５２を設ける必要はなく、外側弁座リング５１の前面
にシール部材２０を保持するために他の手段を用いるこ
とができる。弁座リング５１の肩部５１ｃに突設するピ
ン６５の数は、３本とするのが好ましいが、それ以上に
してもよく、それらのピンお間隔も、必ずしも等間隔と
する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の弁座組立体を組入れた頂部出し入れ
型ボール弁の断面図であり、弁座リングが押圧密封状態
にあるところを示す。 第２図は、第１図のボール弁の部分拡大断面図であり、
弁座組立体が引込められた後退位置にあるところを示
す。 第３図は、第１図の弁座組立体の分解透視図であり、一
部分切除されている。 図中、１０はボール弁、１２は弁体、１３は弁室、１
４，１５は流路、２０はボール弁部材、２８はカバープ
レート、３５は弁座受容ポケット、３７は第１拡径孔部
分、３８は第２拡径孔部分、４２は環状の半径方向肩
部、５０は弁座組立体、５１は外側弁座リング、５１ａ
は減縮外径部分、５１ｂは拡大外径部分、５１ｃは環状
の半径方向肩部、５２は内側弁座リング、５３はスペー
サリング、５９はシール部材、６５はピン、６８は凹部
又は孔、７１は突起部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁室（１３）と該弁室に連通する入口流路
   （１４）及び出口流路（１５）を有する弁体（１２）
   と、前記弁室内に弁開放位置と弁閉鎖位置の間で回転自
   在に装着されたボール弁部材（２０）と、該弁室に臨
   み、前記入口流路と出口流路の各々の端部のところで前
   記弁体に形成された弁座受容ポケット（３５）と、該ボ
   ール弁部材の両側で該各ポケット内に配設された弁座組
   立体（５０）とから成るボール弁において、 前記各弁座受容ポケット（３５）は、第１拡径孔部分
   （３７）と、該第１拡径孔部分より大きい直径を有し、
   該第１拡径孔部分との連接部に半径方向肩部（４２）を
   画定する第２拡径孔部分（３８）とを有し、 前記各弁座組立体（５０）は、外側弁座リング（５１）
   と、スペーサリング（５３）と、ばね部材（６６）とか
   ら成り、 該外側弁座リング（５１）は、該弁座リングの、前記ボ
   ール弁部材に面する側の端部に装着されて該弁部材に密
   封係合し、前記入口流路及び出口流路を前記弁室から遮
   断するシールを設定することができるようになされた環
   状シール部材（５９）と、前記弁座受容ポケットの第１
   拡径孔部分（３７）とほぼ等しい直径を有し該第１拡径
   孔部分に受容される減縮径部分（５１ａ）と、該弁座リ
   ングの減縮径部分（５１ａ）との連接部に環状の半径方
   向肩部（５１ｃ）を画定し、該ポケットの第２拡径孔部
   分（３８）に受容される拡大径部分（５１ｂ）と、該弁
   座リングの軸線の周りにほぼ等間隔に配置され、該弁座
   リングの半径方向肩部（５１ｃ）から該軸線とほぼ同軸
   の方向に突設された少くとも３つの等しい長さのピン
   （６５）とを有し、 前記スペーサリング（５３）は、該弁座リングの減縮径
   部分（５１ａ）に嵌着されており、前記各ピンを受容す
   る該各ピンの形状及び位置に合致する少くとも３つの凹
   部（６８）を有し、該スペーサリングは、前記各ピンの
   先端に係合して該弁座リングの半径方向肩部（５１ｃ）
   を該スペーサリングから離隔させる第１位置と、該各ピ
   ンを該凹部（６８）内に受容して弁座リング（５１）の
   半径方向肩部５１ｃに並置係合する第２位置との間で該
   弁座リングに対して回転自在であり、 前記ばね部材（６６）は、前記スペーサリングを前記弁
   座リングの半径方向肩部（５１ｃ）に向って常時押圧す
   るようにスペーサリングと弁座受容ポケットの半径方向
   肩部（４２）との間に配設されており、スペーサリング
   が前記第１位置にあるときは該弁座組立体（５０）を前
   記ボール弁部材（２０）と押圧密封係合するように押圧
   する働きをし、前記スペーサリングが前記第２位置へも
   たらされたときは該弁座組立体がボール弁部材から後退
   位置へ引込められるように構成されたことを特徴とする
   ボール弁。
2. 【請求項２】前記スペーサリング（５３）は、該スペー
   サリングを前記第１位置から第２位置へ回動させるため
   のてこバーを係合させることができる突起部材（７１）
   を備えている特許請求の範囲第１項に記載のボール弁。
3. 【請求項３】該ボール弁は、前記弁体（１２）に着脱自
   在に取付けられたカバー（２８）を有する頂部出し入れ
   型ボール弁であり、該カバーは、前記スペーサリングを
   前記第１位置又は第２位置へ回動させるためのてこバー
   を前記弁室内へ挿入することができるようにするために
   該弁体から取外すことができるようになされている特許
   請求の範囲第１項に記載のボール弁。
4. 【請求項４】前記各弁座組立体（５０）は、前記外側弁
   座リング（５１）の内孔（５５，５６）に受容されて前
   記シール部材（５９）の内表面の一部分に係合し該シー
   ル部材を締めつける内側弁座リング（５２）を備え、そ
   れによって、該シール部材は、前記スペーサリング（５
   ３）が第１位置にもたらされて弁座組立体（５０）がボ
   ール弁部材（２０）との係合状態にもたらされたとき、
   ボール弁部材に係合して前記入口及び出口流路の周りに
   環状のシールを設定するようになされている特許請求の
   範囲第１項に記載のボール弁。
5. 【請求項５】前記各弁座組立体（５０）の、前記ボール
   弁部材（２０）に面する環状表面（６３）は、切頭円錐
   状であって、前記シール部材（５９）が破損した場合、
   ボール部材に対し金属対金属の密封係合関係を設定する
   ようになされている特許請求の範囲第１項に記載のボー
   ル弁。