JPH0714702Y2 - ボールバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は弁本体内のボールをステムの回動によって回転
して弁の開閉を行うボールバルブに関する。

［従来の技術］ ボールバルブは配管やタンク等に取付けられ、そこを流
れ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この上部から装着
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。

第９図は特公昭39−5583号公報に記載されたトップエン
トリ形ボールバルブを示したもので、バルブ本体１は下
部２と上部３とから構成されている。このバルブ本体下
部２のボール収容部４には流通孔５を有するボール６が
回転可能に収容されている。これらのボール収容部４と
ボール６とはテーパが付けられ、両者の間にはゴムやプ
ラスチック製のシートパッキン７が介在されている。バ
ネ８はボール６の下方に付勢してボール６をシートパッ
キン７に圧接してボール６とバルブ本体下部２との間を
シールしている。

ボール６にはステム９が連結され、ハンドル10はこのス
テム９を介してボール６を回転してボール流通孔５とバ
ルブ本体１の流通通路11との相対位置関係を変えること
によって流体の流れを制御する。

しかしながら、このボールバルブはシートパッキン７が
常時ボール６によって圧縮されているため、シートパッ
キン７は比較的短期間のうちに塑性変形が生じ長期間の
使用に耐えられないという問題がある。更にこのシート
パッキン７からの使用流体の漏洩によってバネ８が腐食
し易いという問題もある。

そこで、このような問題を解消したトップエントリ形ボ
ールバルブが米国特許第4147326号公報に開示されてい
る。このボールバルブでは第10図に示されたようにボー
ル６は流通孔５の周囲6aのみをテーパ状に成形しその余
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、即ち流通孔５が流通通路11に一致している時は、
テーパ状部分6aがシートパッキン７に対向しシートパッ
キン７をほとんど圧縮しない。しかし、ボール６が90°
回転されてボールバルブが閉弁すると、ボール６の真円
部分がシートパッキン７に対向しシートパッキン７を圧
縮してボール６とバルブ本体下部２との間をシールす
る。

この構成のボールバルブのシートパッキン７は閉弁時の
み圧縮され、開弁時は圧縮されないので、塑性変形が生
じにくく長期間の使用に耐えることができる。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、この後者のボールバルブは開弁状態から閉弁
状態に90°回転される時、シートパッキン７はボール６
のテーパ状部分6aから真円部分に密接移動するので、シ
ートパッキン７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°の回転はその際回転ト
ルクが急激に上昇し操作性が悪いという問題もある。

そこで、本考案の目的はボールの回転時の操作性を良く
しかつシートパッキンの長寿命化を図ったボールバルブ
を提供することにある。

［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願考案は、ボール収容部と
入口および出口となる流体通路とを有するバルブ本体
と；回転軸と共に回転可能に上記ボール収容部内に収容
され、この回転軸に対して直交する方向の流通孔が穿孔
されているボールと；上記流体通路の周囲を取囲むよう
に上記バルブ本体と上記ボールとの間に介在されたシー
トパッキンとを具備するボールバルブにおいて、上記ボ
ールには上記流通孔開口縁の外側領域を形成する第１曲
面領域とこの第１曲面領域に連接して形成され球面の一
部をなす第２曲面領域とによって形成され、上記第１曲
面領域は上記回転軸上に一点を中心とした半径Ｒの球面
であり、上記第２曲面領域は上記回転軸上の一点から所
定量ａだけ偏心した位置を中心とした半径ｒの球面であ
り、上記半径Ｒとｒと所定量ａとは条件（Ｒ−ａ）＜ｒ
≦Ｒを充足し、上記半径Ｒとｒは上記第１曲面領域が上
記シートパッキンを実質的に圧縮せず上記第２曲面領域
が上記シートパッキンを圧縮するように選定されている
ことを特徴とするものである。

［作用］ ボールバルブは、ボールの流通孔が流体通路に整合した
時に開弁し、ボールの第２曲面領域が流体通路に対向し
た時に閉弁する。従って、シートパッキンは閉弁時のみ
第２曲面領域によって圧縮され、ボールとバルブ本体と
の間をシールする。

第１及び第２曲面領域は夫々滑らかな曲面によって形成
されかつ互いに連接されているため、ボールは急激なト
ルクの変化なしにスムーズに回転することができる。

［実施例］ 以下本考案によるボールバルブの実施例を第９図及び第
10図と同一部分には同一符号を付して示した第１図乃至
第６図を参照して説明する。

第１図において、バルブ本体１は下部２と上部３とから
構成され、ボール収容部４と両側の流体通路11とを有す
る。ボール収容部４には、流通孔５が穿孔されたボール
６が回転軸L1を中心にして回転可能に収容され、この流
通孔５は図示状態では流体通路11と連通している。ボー
ル６にはステム９が連結され、このステム９にはハンド
ル10が取付けられている。ボール本体下部２とボール６
との間には流体通路11を取囲む位置にシートパッキン７
が介在されている。このシートパッキン７の材料として
はふっ素樹脂やゴムや金属やカーボンや膨張黒鉛などの
公知のものが使用できる。なお、バルブ本体１には耐食
性向上のために、液体が接触する接液部にふっ素樹脂被
膜Ｆがライニングされている。このようなふっ素樹脂被
膜Ｆはボール６の回転軸の接液部にも夫々ライニングさ
れている。

第２図及び第３図はボール６の回転軸L1に垂直であって
流通孔５の中心軸L2を含む平面におけるボール６の断面
外形を示したものである。このボール６の外形は軸L1と
L2との交点O1を中心とした半径Ｒの第１曲面領域12とこ
の第１曲面領域12に連接しこれと約90°離れた第２曲面
領域13とを有する。この第２曲面領域13は中心O1から所
定量ａだけ偏心した点を中心O2とした半径ｒの曲面であ
り、第１及び第２曲面領域12と13は互いに境界が滑らか
に接続されている。この実施例では第２曲面領域13の半
径ｒは第１曲面領域12の半径Ｒに等しく定められてい
る。

半径Ｒは第２図に示したように第１曲面領域12がシート
パッキン７への対向時にこのシートパッキン７を実質的
に圧縮しないように定められ、半径ｒと偏心量ａとは第
３図に示したように第２曲面領域13がシートパッキン７
への対向時にこのシートパッキン７を充分に圧縮するよ
うに定められている。

次にこの実施例の作用を説明する。

第１図及び第２図に示したようにボール６の流通孔５が
バルブ本体１の流体通路11に連通してボールバルブが開
弁している時には、第１曲面領域12がシートパッキン７
にこれを圧縮しない状態で対向している。ハンドル10の
操作によってボール６が回転軸L1を中心として約90°回
転されて第３図の閉弁位置に至ると、第２曲面領域13が
シートパッキン７に対向してこれを充分に圧縮する。こ
れによりシートパッキン７は閉弁時にはボール６とバル
ブ本体１との間を確実にシールする。

第１曲面領域12と第２曲面領域13とは共に曲面で構成さ
れ、かつ両曲面領域12、13の境界部は滑らかに接続され
ているため、上述のボール６の90°の回転はトルクの急
激な変動なしにスムーズに行うことができる。

第１曲面領域12の半径Ｒ（破線）と第２曲面領域13の半
径ｒ（点線）とは条件（Ｒ−ａ）＜ｒ≦Ｒを充足するよ
うに定められる。

第４図に示した中心O1から第２曲面領域13までの距離
（ｒ＋ａ）と半径Ｒとの差δは以下のように求めること
ができる。第４図及び第５図において半径Ｒの第１曲面
領域12と半径ｒの第２曲面領域13との境界角度は一般に
θ＝30〜40°であるので、 ｂ＝ａ×sin θ ＝ａ×（0.5〜0.642） ｒ＝Ｒ−ｂ ＝Ｒ−ａ×（0.5〜0.642） 従って、δ＝ｒ＋ａ−Ｒ ＝ａ×（0.358〜0.5） このように、第２曲面領域13を第１曲面領域12とに連接
しかつ偏心位置O2を中心とする半径ｒの曲面とした場合
には、必ず所定量の差δが得られるので、第１曲面領域
12をシートパッキン７にほぼ接触するように定めること
により第２曲面領域13は必ずシートパッキン７を圧縮す
ることができる。

なお、ｒ＝Ｒの時には、偏心量ａは0.05〜2.5mmが好ま
しく、もし0.05mmよりも小さいと充分にシートパッキン
７を圧縮することができず、他方2.5mmよりも大きいと
圧縮量が過度となりシートパッキン７の損傷を引起こす
恐れが生ずる。

第６図は第２曲面領域13を楕円形状にした変形例を示し
たものである。この構成によっても、第１曲面領域12が
実質的にシートパッキン７を圧縮せず、第２曲面領域13
がシートパッキン７を圧縮することができる。

本考案によるボールの製造の仕方には第７図に示したよ
うに金属単体のボールを偏心させても良いし、第８図に
示したように真円の金属ボールにふっ素樹脂被膜下を肉
厚に変えてライニングさせてもよい。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように本考案によれば、ボール
の第１曲面領域はシートパッキンを実質的に圧接せず、
第２曲面領域がシートパッキンを圧接するため、シート
パッキンは閉弁時のみ圧縮変形されシートパッキンの長
寿命化を図ることができる。更に、第１及び第２曲面領
域は夫々滑らかな曲面によって形成されかつ互いに連接
されているため、ボールは急激なトルクの変化なしにス
ムーズに回転する。従って、ボール回転の操作性が向上
すると同時にシートパッキンの摩耗や損傷等を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるボールバルブの実施例を示した縦
断面図、第２図は第１図のII−II線矢視の断面図、第３
図は第２図のボールが90°回転した時の状態を示した断
面図、第４図及び第５図は夫々上記実施例の半径Ｒとｒ
との関係を示した説明図、第６図は上記実施例の変形例
を示した断面図、第７図および第８図は本考案によるボ
ールの縦断面図、第９図は従来のトップエントリ形ボー
ルバルブを示した縦断面図、第10図は別の従来のトップ
エントリ形ボールバルブを示した縦断面図である。 １…バルブ本体、４…ボール収容部、５…流通孔、６…
ボール、７…シートパッキン、11…流体通路、12…第１
曲面領域、13…第２曲面領域、Ｒ…第１曲面領域の半
径、ｒ…第２曲面領域の半径、ａ…偏心量。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボール収容部と入口および出口となる流体
   通路とを有するバルブ本体と；回転軸と共に回転可能に
   上記ボール収容部内に収容され、この回転軸に対して直
   交する方向の流通孔が穿孔されているボールと；上記流
   体通路の周囲を取囲むように上記バルブ本体と上記ボー
   ルとの間に介在されたシートパッキンとを具備するボー
   ルバルブにおいて、上記ボールには上記流通孔開口縁の
   外側領域を形成する第１曲面領域とこの第１曲面領域に
   連接して形成され球面の一部をなす第２曲面領域とによ
   って形成され、上記第１曲面領域は上記回転軸上の一点
   を中心とした半径Ｒの球面であり、上記第２曲面領域は
   上記回転軸上の一点から所定量ａだけ偏心した位置を中
   心とした半径ｒの球面であり、上記半径Ｒとｒと所定量
   ａとは条件（Ｒ−ａ）＜ｒ≦Ｒを充足し、上記半径Ｒと
   ｒは上記第１曲面領域が上記シートパッキンを実質的に
   圧縮せず上記第２曲面領域が上記シートパッキンを圧縮
   するように選定されていることを特徴とするボールバル
   ブ。
2. 【請求項２】上記偏心量ａは約0.05〜2.5mmの範囲内に
   設定されたことを特徴とする請求項１記載のボールバル
   ブ。