JPH0771626A - ボール弁用のボール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボール弁用のボールを成形部材の溶接により
組立てて構成した場合に、シール部位の構造を閉止時の
管路外周全てにわたって均一にすることにより剛性の差
をなくす構成をとり、低コストで製作でき、また異物の
噛み込み難い構成とすることである。 【構成】 貫通路を構成する鋼管１４の対抗する両側面
に、閉止用の鋼板製円盤１５を、鋼管１４とは中心部以
外では接触しない様に上記円盤１５の中心部のみで取り
付け、上記鋼管１４の両端面１９と、上記円盤１５の外
周面２０をそれぞれ球面に仕上げた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】ボール弁は、開放時管路と同じ断
面が通路として確保されるので、固形物の管路輸送の障
害になることがなく、又、ボールを９０度回転すること
により開閉することが出来るので、遠方より自動的に操
作することが容易であり、固形物の流体輸送システムを
含めた輸送用管路に好んで使用される。本発明はその様
な用途に必要な機能を充分に果たすボール弁用のボール
を、経済的に製造することが可能なボールの構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ボール弁用のボールは、通常鋳造、又は
鍛造で素材を形成し、旋盤及び研削盤で球面を切削及び
研削して製造する。更に、用途に応じてボール表面並び
に貫通管路部に種々の表面硬化処理を行うこともある。
鋳造、又は、鍛造で素材を形成することは、弁が大口径
になりボールが大型になれば、重量が増大し、製造によ
り多くの費用を必要とするため、鋼管及び圧延鋼板を成
形した部材を溶接してボールを組み立てることが試みら
れた。

【０００３】ボール弁で管路を閉止した場合、シール面
にかかる圧力の方向を横切る形でボールの貫通管路が存
在する。従って、閉止時に於ける管路外周の環状のシー
ル部分は貫通管路との関係位置によって剛性が異なり、
接触圧力の大きさが剛性に応じた分布を示す。シール部
分に樹脂等の弾性体を用いるときには漏洩を防止するた
めに必要な接触圧力の大きさの分布の許容範囲は広い
が、高温、高圧、耐摩耗の需要に応えるため金属同士の
接触でシールする金属製シートを持つボール弁の場合に
は、接触面積が小さいこともあって、接触圧力の大きさ
の分布の許容範囲は狭い。そのため、金属製シートに使
用するボールは、より多くの加工時間をかけ、正確な球
状に研削することが必要になっている。

【０００４】成形部材を溶接して組み立てるボールは、
鋳造、又は、鍛造素材を使用したボールに較べて、シー
ル部分の剛性は部位によって更に大きく変化する。その
ため、シールに必要な部分以外に多くの補強部材を溶接
して剛性の低下を防止している（特公昭４５−１７１１
３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シール部位の剛性の差
は、機能面で接触圧力の大きさの分布を広げるのみなら
ず、製造面では球面形成の研削に際して研削圧力による
被研削物の変位の差を生じる。従って、正確な球状に仕
上げるためには研削圧力を小さく制限しなければなら
ず、研削時間が増大する。又、補強材を溶接して剛性の
差を少なくすることは、ボールの重量を増加させ、溶接
時間が増大する。そのいずれもボール弁のボールを経済
的に製造することの障害になっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ボール弁のボールのシー
ル部位による剛性の差を、剛性自信を高めることによっ
て相対的に差を減少させる手段ではなく、シール部位の
構造を閉止時の管路外周全てにわたって均一にすること
によって剛性の差をなくす手段をとる。

【０００７】ボールには閉止時の圧力のかかる方向を横
切る形で貫通管路があり、その存在が剛性の差を発生さ
せている。従来のボールは貫通管路とシール部位は一体
構造に構成されているが、本発明のボールは、貫通管路
を構成する鋼管とシール部位を構成する鋼板製円盤とを
別個に製造し、シール部位から等距離にある鋼板製円盤
の中心部のみを鋼管側面に接続することによりボールを
組み立てる。更に、シートのシール面を構成する円錐面
と、鋼板製円盤の外周球面とは、円盤円周の外縁部付近
で接触するようにシートの円錐面の頂角に対応した球面
の直径を設定するか、もしくは直径に対応した頂角を設
定する。

【０００８】

【作用】上記構成のボール弁のボールを、管路の開通位
置に置いた場合は従来のボール弁と全く同じように作用
する。管路の閉止位置に置いた場合には閉止した管路の
圧力差による力、及び接触するシートが具備する弾性に
よる力はシール部に均等に作用し、ボールのシール部も
均等に変位して管路外周全てにわたって均等な接触圧力
を生じる。これはボールのシール機能としては最も望ま
しいものである。更に、鋼板製円盤の厚さを同心円状に
変化させることにより、シール部位に望ましい量の弾性
を付加することも可能である。

【０００９】従来のボール弁のボールに於いて、図１に
示すように、開閉を行うための回転方向に沿った断面上
のシール部の接触圧力の分布Ｐは、触部の中央が最大で
あり、両端が小さい。このことは、ボールｂの回転に際
してシール部に異物を噛み込む可能性を大きくしてい
る。さらに、シール部の前方ではシートａとボールｂの
表面が異物を噛み込み易い角度を構成している。

【００１０】本発明のボールでは、図２に示すように、
シール部が円盤ｃの外縁部付近になっているので、シー
ル部の接触圧力の分布Ｐは、外縁部に近い位置が大きく
なる。このことは、シートａに外縁部から近づく時は、
シール部に異物を噛み込む可能性が少なく、外縁部前方
に空間があることで、シートａ上の異物を排除するスク
レーパーの効果を期待することが出来る。なお、図２に
おいて、ｄはボールの鋼管部である。

【００１１】従来のボール弁のボールは、貫通管路とシ
ール部を出来るだけ剛性を持たせて一体構造に構成して
いるので、球面の研削はシール部もそれ以外の部分も同
一球面になるように実施されることが多い。本発明のボ
ールによれば、シール部はそれ以外の部分と必ずしも同
一の球面に仕上げる必要はない。独立したシール部が各
々正確な球面に仕上がっていれば充分であり、ただ貫通
管路の端部を構成する球面と円盤外周の球面の近接部に
おいて球の直径がほぼ同様であり、ボールの回転に際し
てシートの先端が球面の直径の違いを乗り越えることが
可能であればよい。そのためにシートの円錐面の幅は一
定の大きさが必要である。しかしながらこのことは球面
加工を各々の球面毎に別個に実施することを可能にし、
球面加工の時間を短縮することが出来る。

【００１２】

【実施例】本発明のボール３の実施例を図３に示す。ボ
ール３の貫通管路を構成する鋼管１４の両側面に鋼板製
円盤１５を円盤の中心部に設けた溶接用穴１７の内周面
で図４に示す溶接部１８により取り付ける。図に示した
例は溶接しているが、他の方法で取り付けても差し支え
ない。その際、円盤１５の外周部が鋼管１４に接触しな
いように一定の隙間をあける。２枚の円盤１５を結ぶ軸
と鋼管１４の中心軸の双方に直交する方向の鋼管１４上
に、ボール３を回転するための溝部１６を設ける。鋼管
１４の両端部１９と円盤１５の外周面２０は球面に仕上
げられる。

【００１３】図５及び図６にバルブ本体を分割し、ボー
ルを分割面から挿入する形式のボール弁に、本発明のボ
ール３を適用した実施例を示す。ボディ１とボディキャ
ップ２はボルト・ナット１３で接続され、左右の貫通管
路と中央の弁室を構成する。貫通管路と弁室の境界には
リング状のシート５、６が取り付けられ、シート５、６
はボディ１及びボディキャップ２に必要に応じてばね
７、もしくは背面ガスケット８を介して接触している。
左右のシート５、６の中間には本発明のボール３が取り
付けられる。

【００１４】ボール３は貫通管路を開閉するために管路
と直交する軸を中心に９０度回転させなければならな
い。そのため回転軸のボディ１の貫通部にステム４を設
け、ステム４の周辺部らの漏洩を防止するためにグラン
ドパッキン９とパッキン押え１０をステム４の周辺に取
り付ける。ステム４の回転をボール３に伝えるために、
ボール３に溝部１６を設け、ステム４の下端部がボール
３の溝部１６に挿入するように組み込むが、ボール３と
ステム４が一体に組み立てられていても差し支えない。

【００１５】本発明のボールは、左右の貫通管路と弁室
を含むバルブ本体を一体構造とし、ボールを上方もしく
は下方等管路と直交する方向から挿入する形式のボール
弁においても、同様に実施することが出来る。

【００１６】

【発明の効果】本発明のボールは従来のボールよりも使
用材料を軽減出来る上に、短時間に加工できるので、市
場に安価に供給することが可能である。

【００１７】本発明のボールは、シール部分の形状と圧
力分布により、バルブ閉止動作に際してシート上より異
物を排除する機能を持っており、そのことにより、シー
ル部分の摩耗や、異物の噛み込みによるバルブ機能の低
下を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のボール弁のボールに於けるシール部の接
触圧力分布図

【図２】本発明のボールに於けるシール部の接触圧力分
布図

【図３】本発明によるボールの斜視図

【図４】同上の溶接部の拡大断面図

【図５】本発明の一実施例の縦断正面図

【図６】同上の一部切欠側面図

【符号の説明】

１ ボディ ２ ボディキャップ ３ ボール ４ ステム ５、６ シート ７ 皿ばね ８ 背面ガスケット ９ グランドパッキン １０ パッキン押え １３ ボルト・ナット １４ 鋼管 １５ 鋼板製円盤 １６ 溝部 １７ 溶接用穴 １８ 溶接部 １９ 端面 ２０ 外周面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫通管路を構成する鋼管の対抗する両側
   面に、閉止用の鋼板製円盤を、鋼管とは中心部以外では
   接触しない様に上記円盤の中央部のみで取り付け、上記
   鋼管の両端と、上記円盤の外周面をそれぞれ球面に仕上
   げたことを特徴とするボール弁用のボール。
2. 【請求項２】 ボール弁本体側のシートのシール部を構
   成する円錐面と、閉止用の鋼板製円盤の円周部球面と
   が、円周の外縁付近で接触するように、球面の直径を設
   定した請求項１に記載のボール弁用のボール。