JPS5922109B2 - 球形弁およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成樹脂製の球形弁およびその製造方法に関す
るものである。

球形弁は開閉操作が容易であるという機能的な特徴を有
すると共に、合成樹脂製の球形弁にあっては弁体を内包
して一体に成形された弁箱を有するものが開発されてお
り、構造が簡単で安価であるという特徴を有している。

合成樹脂製球形弁の基本的な構造は、第１図に示すよう
に、球状部２、通孔３および弁軸４からなる弁体１が弁
体包持部６、シール部１、接続口８および弁軸包持部９
からなる弁箱５に内包されたものである。

１０はバンドルであり、弁箱から露出した弁軸の４の端
部に増付けられている。

弁体１は・・ンドル１０により回動され、弁開放時には
弁体１の通孔３が弁箱５の両側接続口８に連通して流路
を形成する。

接続口８は管等他の配管部材と接続される部分である。

弁体を内包する単一部材よりなる弁箱の製造方法は基本
的には、弁箱成形用型中にあらかじめ製作した弁体を中
子として挿入しその後弁箱材料を型内に射出して成形す
るものである。

成形後の弁体１の球状部２と弁箱５の弁体包持部６との
接触状態は弁の性能に重要な影響をおよぼすものであり
、弁体外周球面２ａと弁体包持部内周球面６ａの接触面
圧を調整するために別のシール部材カ設けられる場合も
ある。

弁機能の重要な点は弁体の回動操作性と内部流体密封性
にあるが、これらが前記した球面２ａ。

６ａの接触面圧に左右されるものであり、かつ相互に相
反するものであるところにこの構造の弁の基本的でかつ
重要な問題がある。

従来その解決のためには、弁体を弁箱に回動容易に包持
した上で密封手段に改良を加える方法がとられている。

密封手段は第１図のＡ部において設けられるが、現在知
られているその構造には、弁箱５のシール部７に別体の
環状シート部材を装着したものおよびシール部７を半径
方向に比較的長く延在せしめてリップシール部分とした
ものがある。

しかし、前者は部品数を多くして構造が簡単であるとい
う特徴を失なわせるものである。

また密封部材は単一部材からなる弁箱に弁体と共に内包
されるものであり、通常の弁構造の場合と異なり密封部
材の交換は極めて困難である。

一方、後者は比較的薄肉のリップが比較的長く突出する
もので、しかもこの部分は弁閉時に弁体より外方に曲げ
られるものであり、このリップ部が町とう性を有するに
しても長期性能あるいは開閉頻度の高い用途においては
十分でな鶴 またこのようなリップと弁体との接触は線
状となり十分な接触面が得られない。

このように、従来の単一部材からなる弁箱を有する球形
弁は内部流体を密封する性能の面で改善の余地があり、
またその構造上および製造上の利点が十分に生されてい
ない。

本発明の目的は、弁体を中子として型内に保持して単一
部材としての弁箱を成形する上で、特に弁体のシール性
能を向上する球形弁を得るための製造方法およびかくし
て得られる内部流体の密封性能を向上した合成樹脂製の
球形弁を提供することにある。

本発明の要旨は、一体で成形された弁箱内に、流路を形
成する通孔を有する球形の弁体を回動自在に包持してな
る合成樹脂製の球形弁において、弁体の通孔両端側の球
形部に、弁箱の弁体包持部に向って拡張する反発力を保
有させて、弁箱内に包持してなることを特徴とする球形
弁と、弁箱の外面形状をなす内面凹部を有す外型内に、
あらかじめ成形した内側に通孔を有す球形の弁体を通孔
の両端に係合し弁箱接続口の内面形状をなす挾持竿で通
孔の中央方向に互いに圧縮し弁体の球形部を変形させた
状態で、弁箱を形成する弁箱材料を射出成形することを
特徴とする球形弁の製造方法である。

本発明の顕著な特徴は、弁体を流路の中央方向に圧縮し
た状態で弁箱内に包持したことにあり、その結束弁体に
復元しようとする反発力が保持された状態で弁箱内に包
持され、これを受けとめる弁箱の変形とが弾性的に釣合
った状態にあり、特に弁体と弁箱の弁体包持部との接触
面圧が良好な面圧分布をともなってシール部で増大して
いることにある。

以下本発明の実施例をあげて詳細に説明する。

第２図は弁体を挟着保持した状態の弁箱成型用型の縦断
面図で、本発明の球形弁の製造方法を示すものであり、
弁箱の外面形状をなす内面凹部２２を有する公害式の型
２１内にあらかじめ製作した弁体１１を挾持竿２３によ
り挟着保持した状態を示すものである。

弁体１１はその通孔１３の方向に保持されており、その
方向は弁箱流路方向に一致している。

挾持棹２３は弁体１１の通孔１３の端部と係合する端部
、弁箱の中子および幅木をなす部分および外型２１の外
部に抑圧式Ｇ１を残して位置する位置決め段部２４から
なっている。

更に図示は省略されているが、挾持棹２４を矢印Ｆの方
向に押圧する油圧装置等の押圧手段を有する。

第２図の状態から挾持竿２３を矢印Ｆの方向に隙間Ｇ１
がなくなるまで押込み弁体１１を前記流路の方向に圧縮
した状態で外型２１に弁箱材料を射出し弁箱を成形にす
る。

材料か注入された後の要部すなわちＢ部を第３図に拡大
して示す。

同図において、弁体１１の自然状態の形状は二点鎖線で
示されており、圧縮後の弁体１１はＰ１方向すなわち流
路方向に片側Ｇ１寸法圧縮され、Ｑ１方向すなわち流路
に直交する方向には片側Ｇ２寸法だけ張出していること
がわかる。

このように弁体１１の球形部１２はＰｌおよびＱｌの方
向に変形させられており、成形が完了してＦ方向の押圧
力が解放されると原形に復元しようとするＰｌおよびＱ
２方向に復元する反発力が働く。

これに応じて弁箱１５に弾性変形が生じ、弁体と弁箱の
弾性変形が釣合う状態で安定する。

すなわち、流路方向には弁体の球形部１２と弁箱の弁体
包持部１６との接触面圧が高くなり、流路に直交する半
径方向には球状部１２ｂと包持部１６ｂの間にほぼＧ２
の隙間を生じる状態になる。

この関係は第３図に示す面圧線図ｂ〜Ｃのように、球形
部の通孔両端部１２ｃとこれを包持する弁体包持部の端
部１６ｃとの面圧が最大で、流路に直交する方向に近づ
くにつれて面圧が漸減し、ある点からは前記の隙間を生
じているものである。

弁体の球状部１２および弁箱の弁体包持部１６の各球面
力流路方向の通孔端部近傍ａの最もシール性が必要な部
分においてのみ接し、かつこの部分の接触面はある程度
の福を有し、しかも高い接触面圧を有するので密封性能
は極めて優れている。

一方、前記球面の流路に直交する部分は隙間を生じてい
るが実際には弁箱の弾性変形で釣合って極めて低い面圧
で接触した状態にあるので弁体１１の回動に対する抵抗
が少ない。

このように密封性能に優れ回動容易であるという特性を
得るための実際的な寸法関係は、第２図に示した弁体の
圧縮量Ｇ１を弁体の球面直径りに対して０．００３Ｄ〜
０．０１７Ｄの範囲とすることが密封性能と弁回動操作
ｑ点からも最も有能であることが試作の結果判明してい
る。

弁体の球形部１２と弁箱の弁体包持部１６との接触面圧
が流路方向の端部近傍ａ部において高くなるという作用
を一層効果的にするには、弁体包持部１６の流路方向弁
体通孔端部すなわち第３図のシール部１７を厚肉に形成
することが弁箱の弾性変形を少くする上で望ましい。

更に、厚肉に形成したシール部１７の成形時の収縮効果
を利用することにより接触面圧の向上が助長される。

すなわち、一般に合成樹脂材料の射出成形においては、
型内に注入された材料は収縮し、筒状体にあってはその
内外径とも縮小方向に作用し、特に厚肉部の収縮が大に
なる。

この収縮作用をシール部１７の弁体との接触面圧を高め
るために利用するものである。

しかしながら、射出成形品においては各部の肉厚はでき
るだけ均等であることが望ましく、局部的に厚肉部を設
けるとその外径部にひけと称する凹部が発生する。

本発明の球形弁においても、厚肉にした前記シール部１
７の外径面を単なる平たんな面に設計すれば、ひげが生
じ、しかもこのひけは不ぞろいであって製品の美観を著
しく損なうものとなる。

この問題の解決のために、弁箱１５のシール部１７の外
面に環状凹所１γａを設けた。

該凹所１７ａは収縮起点となるものであり、かつ収縮を
この位置に限定して集中させる働きをするものである。

従って、前記した弁体との接触面圧が弁箱の集中収縮作
用と相まって更に効果的に増大させられる。

試作検討の結果によると、肉厚均等部の厚さｔｌに対し
てシール部１１の最大厚さｔ２は１．２〜１．８ ｔ
１の範囲が特に有効である。

凹所１７ａの深さは０．２ｔｌ程度が外観上からも良効
であった。

次に、弁体をその通孔の軸線方向に圧縮することを容易
にする手段について記す。

第２図および第３図に示すように、通孔１３は軸線方向
中央部においてその内径が最大となる中ふくらみの孔を
なしており、これによって弁体を通孔軸線方向に圧縮さ
せることが容易になる。

通行１３の端部の内径をｄとし、端部と中央部の内径（
半径）の差を０３で示すと、Ｇ３は０．０３ｄより犬で
あれば通孔方向の圧縮を容易にする効果が得られる。

Ｇ３は犬になるほど圧縮変形は容易になるが、一方流路
の流過抵抗も増大するので極端にＧ３を大きくすること
は避けるべきである。

前記中ふくらみの孔を有する弁体は第４図に示すごとく
次の方法によって経済的に得られる。

すなわち成形用型として、弁体外面形状をなす内面凹部
を有しその周囲に冷却水通路２６を設けた分割式の外径
２５と円柱状外面を有する管状中型２７とを組合せたも
のを用いる。

弁体１１の成形に際しては、外型２５通路２６に冷却水
を流し、中型２７の内孔２８に設定された温度の温水を
流している状態で弁体材料を射出し、所定の射出二次圧
力を保つものである。

かくして弁体の外壁球面１２ａの近傍は急速硬化して外
殻を整えるが、球状部の中央部１２ｂは中型の中央部２
７ａにより徐冷されているので内径部に成形収縮が集中
して中ふくらみの通孔１３が得られる。

通孔の中ふくらみの程度は外型と中型の温度差および射
出二次圧力保持時間の設定により変更し得るが、前記温
度差は２０〜３０度Ｃ１前記保持時間は外殻が形成され
るに必要な時間（小型のものでは１秒以下の程度）であ
ればよい。

以上説明したように、本発明による球形弁は、単一部材
よりなる弁箱内にシール部の面圧を高める反発力を保有
した弁体を内包させるという構造および製造方法を最大
に生かしたものであり、回動容易にして密封性能に優れ
た球形弁を得るものであへ

【図面の簡単な説明】

第１図は球形弁の基本的な構造を示す縦断面図、第２図
は本発明による球形弁の成形用金型の弁体圧縮前の状態
を示す縦断面図、第３図は第２図のＢ部における弁箱射
出成形後の状態を示す拡大図、第４図は弁体成形用金型
の弁体射出成形後の状態を示す縦断面図である。 １．１１：弁体、２，１２：球形部、３，１３：通孔、
５，１５：弁箱、６，１６：弁体包持部、７．１７：シ
ール部、２１：弁箱成形用外型、２３：挾持竿、２５：
弁体成形用外型、２７：管状中型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁体の球形部を包持する弁体包持部およびその両側
   に設けた管路との接続口からなる一体に成形された弁箱
   内に、前記接続口と連通して流路を形成する通孔を前記
   球形部内に有する前記弁体を回動自在に包持してなる合
   成樹脂製の球形弁において、前記弁体は、前記通孔両端
   側の球形部に、前記弁箱の弁体包持部に向って拡張する
   反発力を保有させて前記弁箱内に包持してなることを特
   徴とする球形弁。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、前記弁箱弁体
   包持部の肉厚は前記弁体通孔の軸線方向中央部の球形部
   を包持する包持部に対して、弁体通孔両端側の球形部を
   包持する包持部を厚肉に形成してなる球形弁。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載において、
   前記弁箱の弁体通孔両端側の球形部を包持する包持部外
   面に環状凹溝を設けてなる球形弁。 ４ 特許請求の範囲第１項記載において、前記弁体の通
   孔は該通孔の軸線方向中央に向って漸次拡大する中ふく
   らみの内径からなる球形弁。 ５ 弁箱の外面形状をなす内面凹部を有す外型内に、あ
   らかじめ成形した内側に通孔を有す球形の弁体を前記通
   孔の両端部に係合し前記弁箱の接続口の内面形状をなす
   挾持竿で前記通孔の中央方向に互いに圧縮し前記弁体の
   球形部を変形させた状態で、弁箱を形成する弁箱材料を
   前記外型内に射出成形することを特徴とする球形弁の製
   造方法。 ６ 特許請求の範囲第５項記載において、前記弁体の球
   形部を圧縮する圧縮量は、弁体の球面直径りに対して０
   １００３Ｄ乃至０，０１７Ｄの範囲からなる球形弁の製
   造方法。