JPH0626773Y2

JPH0626773Y2 - ボールバルブ

Info

Publication number: JPH0626773Y2
Application number: JP1987182954U
Authority: JP
Inventors: 知佳士五味
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2002-12-02
Also published as: JPH0187375U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、水、油、空気、ガス、化学薬品などの流体を
流す配管に接続し、流体の流れを制御するボールバルブ
に関するものであり、特に、合成樹脂製のボールシート
が適合しない高温や超低温の流体を流すのに最適のボー
ルバルブであって、更には、火災等の緊急時にもバルブ
機能を維持するボールバルブに関するものである。

（従来の技術）ボールバルブのボデーとボールの間に装着し、ボールと
摺動シール接触しボデーと固定シール接触するボールシ
ートは、四ふっかエチレン樹脂で作られたものが多い。
この四ふっかエチレン樹脂製ボールシートは、耐摩擦性
や耐薬品性にすぐれており、比較的高温でも使用できる
等極めて有用なものであるが、しかし、２５０℃を超え
る高温や、液化石油ガスや液化窒素のような超低温で
は、軟化してフローしたり、高い膨張係数のために寸法
変化が大きく、漏れを生じたり作動が不能になったりす
る欠点を有している。更に、火災等によって高温になる
と、ボールシートが熱分解し、ボールバルブがバルブ機
能を喪失する。

このため、このような四ふっかエチレン樹脂製ボールシ
ートの問題点を解決し、温度、圧力及び流体の種類の幅
広い範囲に適合するボールシートの開発が行なわれてき
た。

これらの中で特に注目されるものに、ボールバルブに適
用可能な特公昭６２−４０５９２号公報記載の２つの発
明がある。

その１つは、ボールと摺動シール接触する金属シートの
ボデー側に膨張黒鉛を主体とする圧縮成形体を接合し
て、ボデーと金属シートの間をシールするようにしたボ
ールシートであり、また、他の１つは、上記シートのボ
ールに面する金属シートの部分に凹部を設けて、この凹
部に膨張黒鉛を主体とする圧縮成形体を嵌込んだもので
ある。

前者の発明では、ボールに摺動シール接触するのが金属
シートであるので、金属対金属接触となり、摩擦抵抗が
大きく、かじり付きが起き易い。このため、特殊高コバ
ルト合金などでボールとシートの両方を硬化肉盛し、極
めて平滑に、かつ寸法精度も極めて高く仕上げる必要が
あり、極めて高価につく。それでも、シール性は完全で
はない。

また、この発明では金属シートのボデー側に膨張黒鉛を
主体とする圧縮成形体を接合しているので、弁座は、金
属シートに膨張黒鉛を主体とする圧縮成形体を継いで一
体に構成しなければならず、コスト高になる。

後者の発明では、膨張黒鉛を主体とする圧縮成形体を金
属シートのボールに面する部分に嵌込んであり、この膨
張黒鉛を主体とする圧縮成形体を、この発明では、膨張
黒鉛単独のものの他に特定の無機バインダーを配合した
ものも提案しているが、いずれの場合も、ボールとの摺
動接触によって、損傷、崩壊、剥離、圧縮変形などが起
き易く、この結果漏れを生ずるだけでなく、最終的には
金属対金属接触が起き、かじり付き、操作不良になるお
それがある。また、膨張黒鉛を主体とする成形体は、一
般に対金属摩擦抵抗が比較的大きい欠点を有している。

なお、この特公昭６２−４０５９２号公報記載の発明で
は、膨張黒鉛を主体とする圧縮成形体を比重１．１〜
１．９に限定しているが、膨張黒鉛は、混合する物の比
重と混合割合によって相違はあるが、一般に初期比重は
０．８〜１．４であって、これを圧縮すると、初期比重
の如何を問わず、圧縮荷重に相応して比重が上がり、比
重１．９はおよそ５５０Kgf/cm²の荷重によって得られ
る比重であって、パッキン、ガスケット等のシール材に
一般に用いられるこのような比重１．１〜１．９の膨張
黒鉛を主体とする圧縮成形体を用いたとしても、特定の
意義を有するものではなく、上述した種々の欠点は全く
解消されない。

（考案が解決しようとする問題点）本考案は、従来のボールバルブのボールシートがもつ上
述のような問題点のすべてを解決した優れたボールシー
トをもつ有用なボールバルブを提供しようとするもので
ある。

すなわち、従来のボールシートを使用したボールバルブ
にみられる次のような問題点を解決しようとするもので
ある。

（１）２５０℃を超える高温に使えない。

（２）液化石油ガスや液化窒素のような超低温に使えな
い。

（３）火災等によって高温に曝されると、バルブ機能を
失う。

（４）ボールとシートの摩擦抵抗が大きい。

（５）ボールとシートが金属接触してかじり付く。

（６）ボールやシートに硬化肉盛をしなければならな
く、高価になる。

（７）ボールやシートを極めて平滑にし、また寸法精度
を極めて高く仕上げる必要があり、高価になる。

（８）シート漏れを完全に防ぐことができない。

（９）シート構造が複雑で、高価である。

（10）シートのボールとの接触部に嵌込んだ圧縮成形体
が、ボールとの摺動接触によって、損傷、崩壊、剥離、
圧縮変形等を起し易い。

（問題点を解決するための手段）本考案は、上述の諸問題点のすべてを解決するため、貫
通孔を有するボールをシートアセンブリを介してボデー
内に装着し、ボールをほぼ９０度回転させて開閉するボ
ールバルブであって、このシートアセンブリは、金属製
のシートリテーナと、シートリテーナのボール側に形成
した略Ｌ字形の段部状の環状溝と、この環状溝に装着し
たボールに摺動シール接触する環状のシートと、シート
リテーナに密接しボデーに固定シール接触するガスケッ
トとからなり、シートリテーナの環状溝と環状のシート
とは、熱処理して炭化させた接着剤を介して固着すると
共に、シートは変成処理をした黒鉛を除く炭素材を主体
とする成形体であって、メソカーボンマイクロビーズを
原料とする不浸透性炭素材で形成し、上記したガスケッ
トは膨張黒鉛を主体とする成形体で形成した。更に、該
不浸透性炭素材は、メソカーボンマイクロビーズを平均
粒径１０μｍ以下に微粉砕し、成形、焼成又は必要に応
じて黒鉛化したもので構成し、また、該シートは、異方
度が１．１０以下の等方性黒鉛材料で構成した。

（作用）本考案のボールバルブは、貫通孔を有するボールバルブ
をシートアセンブリを介してボデー内に装着してなり、
このシートアセンブリは、金属製のシートリテーナに、
ボールに摺動シール接触するシートを装着し、ボデーに
固定シール接触するガスケットを装着又は密接して成形
し、このシートを変成処理をした黒鉛を除く炭素材を主
体とした成形体で構成しているので、耐摩擦性、耐摩耗
性、耐低温性、耐薬品性に優れており、損傷、崩壊、剥
離、圧縮変形等が起きない。また、好ましくはシートを
メソカーボンマイクロビーズを原料とする不浸透性炭素
材で作るように構成し、特にメソカーボンマイクロビー
ズを平均粒径１０μｍ以下に微粉砕し、成形、焼成又は
必要に応じて黒鉛化したもので構成し、また更に、異方
度が１．１０以下の等方性黒鉛材料で構成するようにし
たので、不浸透性、低摩耗係数、強度、耐薬品性に優
れ、均一かつ小さい熱膨張係数をもち、超低温から高温
までの広い適用範囲等において、上記のような極めて優
れた特性をもつボールバルブとなる。

また、本考案のボールバルブにおいては、ボールに硬化
肉盛をしたり、極端に平滑に仕上げたり、高い寸法精度
に加工したり等のことをしなくても、摩擦抵抗が小さ
く、かじり付きを生ずることがないので、シート漏れを
完全に防ぐことができる。このため、耐久性が高く、更
には、火災等の高温に曝されてもバルブの機能を失うこ
とがない。

次に、本考案で使用するガスケットは、膨張黒鉛を主体
として、必要に応じてバインダーを加えたり、フック付
き金属板や金網を挟んだり、これを積層したりして、シ
ート状又は所要の形状に成形したものであるので、弾力
に富み、小さな締付面圧でも接触面によくなじみ、過度
の締付を行なっても応力緩和をせず、更に、耐熱性、耐
低温性、耐薬品性に優れているので、このようなガスケ
ットをシートリテーナに装着又は密接させた本考案のボ
ールバルブは、シートリテーナとボデーの間からの漏れ
を完全に防止でき、耐久性が高く、火災等の高温に曝さ
れても、バルブ機能を失うことがない。

また、上記シートとガスケットを金属製のシートリテー
ナに装着又は溶接したので、シートやガスケットが不当
に変形したり、損傷したりすることがなく、取扱いが容
易である。

（実施例）以下、本考案の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本考案のボールバルブの一実施例を示す縦断面
図である。

第１図において、１及び２はボデー、３はボール、４は
貫通孔、５はシートアセンブリ、６はステム、７はハン
ドルであって、貫通孔４を有するボール３は、シートア
センブリ５を介してボデー１及び２内に装着してある。
ボール３に回転不能に接続したステム６にハンドル７が
固定してあり、このハンドル７を操作してボール３をほ
ぼ９０度回動させ、ボールバルブを開閉させる。第１図
は、開状態にあるボールバルブを示している。

なお、第１図では、シートアセンブリ５をボールバルブ
の構成要素として示してあり、このシートアセンブリの
構成については、第２図（ａ）乃至（ｈ）に示した幾つ
かの実施例について以下更に具体的に説明する。

第２図（ａ）乃至（ｈ）は、上記実施例のボールバルブ
で使用されるシートアセンブリ５の幾つかの態様を示す
実施例の拡大断面図で、これらの図において、８はシー
トリテーナ、９はシート、１０はガスケット、１１はシ
ート用の環状の溝、１２はガスケット用の環状の溝、１
３はシート押えである。このシート押え１３はシートリ
テーナ８の外周面に固着している。また、このシート押
え１３のボール３側に折曲部１３ａを設け、この折曲部
１３ａで、シートリテーナ８に保持された環状のシート
９の外側面の一部を押圧係止して、シート９とシートリ
テーナ８の熱膨張率の違いにより生じるシート９の割れ
や損傷等を防止するようにしている。上記シートリテー
ナ８は金属製であり、これにシート用の環状の溝１１が
設けてある。また、ガスケット用の環状の溝１２も設け
てある（第２図中（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）を除く）。

シート９は、膨張黒鉛や酸化黒鉛のような変性処理をし
た黒鉛を除く、結晶黒鉛や非晶炭素のような炭素材を主
体とした成形体であって、必要により不浸透性や強度を
向上させるために、ジビニンベンゼンを含浸させたり、
非鉄金属、非鉄合金、酸化黒鉛等の非有機材料と複合成
形して作られる。このようなシート９は、第２図（ａ）
〜（ｄ）に示すように単にシート用の環状の溝１１に嵌
込んでも、更に第２図（ｅ）乃至（ｈ）のようにそれに
加えてシート押え１３を介して装着してもよい。

なお、第２図（ｅ）において、シート押え１３は板金製
の環状のリングであって、図の左方の折り曲げは、装着
後行なったものである。また、同図（ｆ）ではシートリ
テーナ８の外周及びシート押え１３の内周にねじ部を設
け、シート押え１３をシートリテーナ８にねじ込んであ
る。更に、同図（ｇ）及び（ｈ）では、シート押え１３
をシートリテーナ８に圧入してある。

上記シート９をシートリテーナ８に装着する際には、接
着剤を用いてもよく、更に、熱処理して接着剤を炭化さ
せてもよい。

また、上記シート９を、メソカーボンマイクロビーズを
原料とした不浸透性炭素材で構成すれば特に好ましい
が、この場合には、メソカーボンマイクロビーズを平均
粒径１０μｍ以下に微粉砕し、この微粒メソカーボンマ
イクロビーズを所要の形状に成形、焼成又は必要に応じ
て黒鉛化し、更に異方度が１．１０以下の等方性黒鉛材
料の成形体にするか、静水圧加工法等によって圧縮成形
し焼成した大ブロック材を切削加工によって仕上げて作
る。このメソカーボンマイクロビーズは、ピッチ材、レ
ジン類を３５０〜４５０℃に熱処理してマトリックス中
に生成する微粒数μｍから数十μｍのメソフェーズ小球
体であり、この中の大粒径のメソフェーズや、メソフェ
ーズを更に成長させたバルクメソフェーズを微粉砕し
て、平均粒径１０μｍ以下のメソカーボンマイクロビー
ズにする。

次に、ガスケット１０は、膨張黒鉛を主体として必要に
応じてバインダーを加えたり、フック付き金属板や金網
を挟んだり、これを積層したりして、シート状又は所要
の形状に成形したものである。この膨張黒鉛は、通常は
鱗片状の天然黒鉛を硫酸処理し、これを１０００℃前後
の高温雰囲気中に曝して、-SO₄Hを爆発的にガス化させ
て、層間距離を元の状態の１００倍以上にも膨張させて
作られる。このようなガスケット１０は、第２図（ａ）
乃至（ｃ）に示すようにガスケット用の環状の溝１２に
嵌込んでも、この溝１２に接着剤を用いて貼着しても又
は第２図（ｄ）乃至（ｆ）に示すように溝１２を設けず
に直接にシートリテーナ８に接着剤を用いて貼着しても
よく、更に熱処理をして接着剤を炭化させてもよい。ま
た、第２図の（ｄ）乃至（ｆ）において、ガスケット１
０をシートリテーナ８に単に密接して、ボデー内に装着
してもよい。

次に第１図及び第２図に示した実施例の作用を説明す
る。

上記実施例のボールバルブは、貫通孔を有するボールバ
ルブをシートアセンブリ５を介してボデー１及び２内に
装着してなり、このシートアセンブリ５は、金属製のシ
ートリテーナ８に、ボール３に摺動シール接触するシー
ト９を装着し、ボデー１及び２に固定シール接触するガ
スケット１０を装着又は密接して成形しており、このシ
ート９は、膨張黒鉛や酸化黒鉛のような変性処理をした
黒鉛を除く、結晶黒鉛や非晶炭素のような炭素材を主体
とした成形体や、メソカーボンマイクロビーズを原料と
した不浸透性炭素材料で作られているので、耐摩擦性、
耐摩耗性、耐低温性、耐薬品性に優れており、損傷、崩
壊、剥離、圧縮変形等が起きない。また、特に、シート
９をメソカーボンマイクロビーズを原料とする不浸透性
炭素材で構成し、このメソカーボンマイクロビーズを平
均粒径１０μｍ以下に微粉砕し、成形、焼成又は必要に
応じて黒鉛化したもので構成し、更に、異方度が１．１
０以下の等方性黒鉛材料で構成するようにした場合に
は、不浸透性、低摩耗係数、強度、耐薬品性に優れ、均
一かつ小さい熱膨張係数をもち、超低温から高温までの
広い適用範囲等において、上記のような極めて優れた特
性をもつボールバルブとなる。

また、上記実施例のボールバルブにおいては、ボール３
に硬化肉盛をしたり、極端に平滑に仕上げたり、高い寸
法精度に加工したり等のことをしなくても、摩擦抵抗が
小さく、かじり付きを生ずることがないので、シート漏
れを完全に防ぐことができる。このため、耐久性があ
り、更には、火災等の高温に曝されてもバルブ機能を失
うことがない。

次に、ガスケット１０は、膨張黒鉛を主体として、必要
に応じてバインダーを加えたり、フック付き金属板や金
網を挟んだり、これを積層したりして、シート状又は所
要の形状に成形したものであるので、弾力に富み、小さ
な締付面圧でも接触面によくなじみ、過度の締付を行な
っても応力緩和をせず、更に、耐熱性、耐低温性、耐薬
品性に優れているので、このようなガスケット１０をシ
ートリテーナ８に装着又は密接させた本実施例のボール
バルブは、シートリテーナ８とボデー１及び２の間から
の漏れを完全に防止でき、耐久性が高く、火災等の高温
に曝されても、バルブ機能を失うことがない。

また、上記シート９とガスケット１０を金属製のシート
リテーナ８に装着又は溶接したので、シート９やガスケ
ット１０が不当に変形したり、損傷したりすることがな
く、取扱いが容易である。

（考案の効果）本考案のボールバルブは、以上のことから明らかなよう
に次のような優れた効果を有する。

（１）２５０℃を超える高温にも使用できる。

（２）液化石油ガスや液化窒素のような超低温にも使用
できる。

（３）火災等の高温に曝されても、バルブ機能を失なわ
ない。

（４）ボールとシートの摩擦抵抗が小さい。

（５）ボールとシートがかじり付くことがない。

（６）ボールやシートに硬化肉盛をする必要がなく、安
価である。

（７）ボールやシートを極めて平滑にまた寸法精度を極
めて高く仕上げる必要がなく、安価である。

（８）シート漏れを完全に防ぐことができる。

（９）シート構造が簡単で、安価である。

（10）ボールと接触するシートが、ボールとの摺動接触
によっても、損傷、崩壊、剥離、圧縮変形等を起し難
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のボールバルブの一実施例を示す縦断面
図、第２図（ａ）乃至（ｈ）は本考案のボールバルブで
使用するシートアセンブリの幾つかの実施例を示す拡大
断面図である。１及び２……ボデー、３……ボール４……貫通孔、５……シートアセンブリ８……シートリテーナ、９……シート１０……ガスケット１１……シート用の環状の溝１２……ガスケット用の環状の溝

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】貫通孔を有するボールをシートアセンブリ
を介してボデー内に装着し、ボールをほぼ９０度回転さ
せて開閉するボールバルブであって、このシートアセン
ブリは、金属製のシートリテーナと、シートリテーナの
ボール側に形成した略Ｌ字形の段部状の環状溝と、この
環状溝に装着したボールに摺動シール接触する環状のシ
ートと、シートリテーナに密接しボデーに固定シール接
触するガスケットとからなり、シートリテーナの環状溝
と環状のシートとは、熱処理して炭化させた接着剤を介
して固着すると共に、シートリテーナの外周面に設けた
シート押えのボール側に折曲部を形成し、この折曲部で
シートの外側面の一部を押圧係止し、更に、この環状の
シートは、メソカーボンマイクロビーズを原料とする不
浸透性炭素材で形成し、また、ガスケットは膨張黒鉛を
主体とする成形体であることを特徴とするボールバル
ブ。