JPH0960739A - 合成樹脂製ボール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁箱のクリープ歪が小さく、閉弁時のシール
性能が長期的に優れている合成樹脂製の埋設ボール弁を
提供する事。 【構成】 球状弁体３とシートリング５を収容し上部が
開口した熱可塑性樹脂からなる弁箱１と、この球状弁体
３の両端に対向して配置したシートリング５と、フタ２
を貫通して前記球状弁体３を90°回転させる弁棒４と、
弁箱１の開口部に熱融着接合したフタ２とからなるボー
ル弁であって、前記弁箱上部開口部の内周面又は弁箱の
肉厚部内に金属製帯を弁箱と一体射出成形した合成樹脂
製ボール弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ガス、天然ガス及
びＬＰガス等のガス輸送配管、主に埋設配管に使用さ
れ、接続しようとする管とバット融着又はソケット融着
する熱可塑性樹脂製ボール弁（以下、単にボール弁とい
う）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガス用埋設配管としてポリエチレ
ン樹脂などの熱可塑性樹脂製の管を用いることが多くな
ってきた。これらの配管に使用される継手やボール弁類
も同じく熱可塑性樹脂から形成し、接続しようとする管
と電気融着あるいは熱融着している。上記した埋設ボー
ル弁は弁箱を熱可塑性樹脂製とし、弁室内に流路を形成
する貫通孔を有する球状弁体及び四フッ化エチレン樹脂
或いはゴム製のシートリングを有し、このシートリング
を前記球状弁体の両側に１個ずつ対向配置し、弁室外よ
り弁室内に通じる弁棒で前記球状弁体を90°回転させる
ことにより開閉操作を行っている。

【０００３】前記の弁箱およびフタはボール弁の圧力容
器であり金属製でなく合成樹脂製の場合両者の物性には
大きな差異がある事から、様々な設計上の考慮が必要で
あり特に引張試験、伸び、クリープの物性値の違いはボ
ール弁の機能に大きな影響を及ぼす。合成樹脂製のボー
ル弁はガス分野では比較的低圧の１Kgf／cm²以下の流体
に使用されているのが現状であるが、この場合でも弁箱
の肉厚は市販の呼び圧力10Ｋの金属製ボール弁の肉厚の
５倍以上に設計し、強度不足を補っている。しかし内圧
がかかった状態で長期間使用している時のクリープ歪は
合成樹脂製弁箱には考慮が必要であり、特に管軸方向の
クリープ歪は弁箱内部のシートリングと球状弁体との接
触による反発力を低下もしくは反発力をなくす事にな
り、弁としてのシール性能を失う可能性があった。

【０００４】クリープ歪の試験方法はまだ合成樹脂製ボ
ール弁についてはＪＩＳ規定されていないが、ＪＩＳＫ
６７７５−１９８９のガス用ポリエチレン管継手の長期
熱間内圧クリープ試験によれば80°Ｃの熱水中で72Hr浸
漬し、この時呼び75Ａ以下では内圧８Kgf／cm²とし、試
験後割れ、その他の欠点のない事となっており、実使用
条件からみて、かなり厳しい試験条件となっている。ボ
ール弁の場合は上記継手の割れ、その他の欠点のない事
に加えて弁のシール性能を確保する必要がある事から、
より厳しい試験となっており、対策として弁箱およびフ
タの肉厚を増やして耐圧力を強化し、クリープ歪を小さ
く押さえていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし弁箱の肉厚を増
やして耐圧力を増やす事は、合成樹脂の射出成形におい
て、型内から取り出す時の冷却時間が、ほぼ肉厚の２乗
に比例して長く必要な事から生産コストが上がり好まし
くない。又150A程度の大口径になると肉厚増加による射
出重量増加は著しく増大し、射出成形機も高価な大型機
が必要となる事等から、肉厚増加は望ましい事ではなか
った。しかしながら今後も合成樹脂製ボール弁は耐震
性、施工性に優れているポリエチレン管の普及にともな
って着実に伸びていくと思われ、又今後はより高い圧力
の水分野等へも採用が広まっていくものと考えられ、こ
の点に於いても金属ボール弁と同程度のシール性能を持
つ合成樹脂製ボール弁の開発が望まれていた。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するもので、内
圧のかかった長期の使用状態において、弁箱のクリープ
歪を小さく押える事により、弁箱内部の球状弁体とシー
トリング間の反発力を保持し、長期間にわたって、優れ
たシール性能を保持する合成樹脂製のボール弁を提供す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は貫通孔を有する
球状弁体と、この球状弁体の両側に対向して配置したシ
ートリングとこのシートリング及び前記球状弁体を収容
する上部開口の弁室を有する熱可塑性樹脂製の弁箱と、
この弁箱の開口部に熱融着で接合したフタと、このフタ
を貫通し前記球状弁体に係合する弁棒とからなり、この
弁棒を介して前記球状弁体を貫通して開閉するボール弁
において、前記弁箱の上部開口部の内周面、又はこの内
周面にそった弁箱肉厚部内に金属製帯を設ける事によ
り、クリープ歪の少ない合成樹脂製ボール弁を提供する
ものである。ここで金属製帯は弁箱と一体的に射出成形
で埋設することが望ましい。

【０００８】前記金属製帯は薄板の連続したバンドであ
り、弁箱の上部開口部の内周面に設ける時は、弁箱の射
出成形時、弁箱開口部から挿入するマンドレルにあらか
じめ挿入し位置決めを行っておく事により弁箱本体との
一体射出成形が可能である。金属製帯は薄板でよく強度
計算から呼び２００Ａ以下なら１mm程度の厚さがあれば
１Kgf/cm²の内圧に対して充分耐え得る。帯の巾は10mm
程度で弁箱上部開口部付近の合成樹脂部分のクリープ変
形の阻止力となる。この金属製帯の弁箱の高さ方向の取
付位置は、シートリング挿入部の上部に近い方が変形を
押さえる為により有効である。又金属製帯と合成樹脂と
の一体性をより上げる為、金属製帯に数多くパンチ穴を
設けておくことが望ましい。

【０００９】前記金属製帯を弁箱開口部内周面に沿った
弁箱肉厚部内に設ける為には、弁箱は２層成形とし、弁
箱内部から金属製帯迄の肉厚でのみまず一層部分の成形
を行い、次にこの一層部分の成形完了品を正規の型内に
入れ、この上に２層目の成形を行う事により成形でき
る。なお、一層部分の成形完了品を正規の型内に挿入す
る場合には位置決めおよび樹脂の射出圧力に耐え得る為
に、金属製の中芯と呼ぶものを一層部分の成形完了品内
部に挿入した後、これを正規の型内に入れることが望ま
しい。

【００１０】

【作用】合成樹脂製の弁箱と一体射出成形した金属製帯
は、内圧を受けても強度的に充分である事からほとんど
変形はない。又クリープ歪も80°Ｃ程度の温度であれば
問題ない。従って金属製帯の径方向に取り巻く合成樹脂
部分のクリープ歪を考慮することは不要となる。金属製
帯の巾は構造的に制限があるが、設ける位置はシートリ
ング挿入部の上部付近がクリープ歪を押さえる為に最適
である。弁箱の金属製帯より下の部分はクリープ歪を生
じようとするが、この金属製帯が阻止力となり、急な折
れ曲がりの変形はなく、わずかな変形にとどまり、従来
に比較し、大巾なクリープ歪低減となり、長期間にわた
って優れたシール性能を保持する合成樹脂製ボール弁を
実現出来る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を基に説明す
る。図１は実施例を示すボール弁の縦断面図である。１
は熱可塑性樹脂であるポリエチレン樹脂製の弁箱であ
り、球状弁体３及びシートリング５を収容し、左右対象
で射出成形により一体成形している。２はフタであり中
心には弁棒４が嵌合している。フタ２も同じくポリエチ
レン樹脂製で弁箱１とフタ２はバット融着により融着固
定される。７は金属製帯であり、弁箱上部開口部の内周
面で、且つシートリング５の挿入部上部に設置されてお
り薄板の連続したバンドである。６はキャップであり、
キャップ部に回転用工具を挿入し、キャップ６を90°回
転させる事により、弁棒４を介在して球状弁体３を回転
しシートリング５により流体の閉止作用を行う。

【００１２】弁箱内部に内圧がかかった時、弁箱は管軸
方向およびこの直角方向に変形し、時間経過と共にクリ
ープ歪を生じ、この変形量の一部は永久変形として残ろ
うとする。しかしながら金属製帯を設けている部分の変
形はほとんどない。金属製帯より下の弁箱部分の管軸方
向の変形は弁箱底部から上部開口部に向かって大きくな
ろうとするが金属製帯７に近づくに従って逆に小さくな
る。クリープ歪の最大は従来技術ではシートリング上部
付近であったが本発明では管軸センター付近となり、ク
リープ歪量は大巾に低減する事が出来た。又管軸方向と
直角方向のクリープ歪も管軸方向の歪と同様に大巾に低
減出来ている。図２は弁箱上部およびフタ部分の拡大図
であり、弁箱の上部開口部内周面に設けた金属製帯の実
施例である。

【００１３】図３は金属製帯を弁箱上部開口部の内周面
にそった弁箱肉厚部内に設けた他の実施例であり、射出
成形にあたってはまず金属製帯を含んだ斜線部分の１層
部ａをこれ用の型内で射出成形し、この後これに中芯を
挿入して正規の型内に入れ、この１層部ａの上に更に２
層部ｂの射出成形を行う。この様にして肉厚部内部に金
属製帯を一体射出成形が可能である。１層部と２層部の
密着力、強度等は既に実験で確認を行っており、実績の
ある技術である。

【００１４】

【発明の効果】本発明の合成樹脂製ボール弁は長期の使
用状態に於いても、クリープ歪が小さく優れたシール性
能を長期にわたって保持する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】 図１の金属製帯設置部分の拡大図である。

【図３】 金属製帯を弁箱肉厚部内に設置した例の縦断
面図である。

【符号の説明】

１…弁箱 ２…フタ ３…球
状弁体 ４…弁棒 ５…シートリング ６…キ
ャップ ７…金属製帯 ａ…１層部 ｂ…２
層部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫通孔を有する球状弁体と、この球状弁
   体の両側に互いに対向して配置したシートリングと、こ
   のシートリング及び前記球状弁体を収容する上部開口の
   弁室を有する熱可塑性樹脂製の弁箱と、この弁箱の開口
   部に熱融着で接合したフタと、このフタを貫通し前記球
   状弁体に係合する弁棒とからなり、この弁棒を介して前
   記球状弁体を回転して開閉するボール弁において、 前記弁箱の上部開口部の内周面、又はこの内周面にそっ
   た弁箱肉厚部内に金属製帯を設けたことを特徴とする合
   成樹脂製ボール弁。
2. 【請求項２】 前記金属製帯は、前記弁箱を射出成形す
   る際に一体的に埋設したことを特徴とする請求項１記載
   の合成樹脂製ボール弁。
3. 【請求項３】 前記弁箱は内方の１層部と外方の２層部
   とからなることを特徴とする請求項１又は２記載の合成
   樹脂製ボール弁。