JPS5925906B2 - プラグ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラグ弁に関する。

従来のプラグ弁には貫通孔を備えた傾斜したプラグがあ
って、これがケーシングの穴の内側で弁棒（ｓｔｅｍ）
により回転する。

しかし、通例使用されているプラグ弁には開は難いとい
う欠点があり、特に弁がある期間閉状態のま５である場
合穴内でプラグの回転を阻止する抵抗力に打ち勝つこと
は容易でないことがある。

°ケーシングに固定されたねじ付きの取付ナツトに弁棒
を貫通させることによって弁を持上げるための装置が提
案されたことがあるが、実用的なものではなかった。

このような従来技術の１つとして実公昭２６−４８６７
号によるプラグ弁を第１図及び第２図に示す。

このプラグ弁の構成では、通路２ｂを有する栓２が弁棒
と一体に形成され、本体１のテーパ状穴内に嵌入されて
いる。

弁棒の上部には螺条２′が刻設され、これと螺合する母
螺３の回動により栓２は昇降する。

母螺３の下部には鍔３′が形成され、栓蓋６に固着され
た母螺押え７が鍔３′の頂面で母螺３と遊合している。

把手５の先端部５′は母螺３に固着され、把手５には円
弧状穴５ａが設けてあり、弁棒の頂部２ａには回読４が
着脱自在に取り付けられている。

そして回読４の垂片４ａは円弧状孔５ａに挿入可能に形
成されている。

従って、回読４を取り外した状態で把手５を回転させる
と、母螺３は押え７があるため上下運動をせず、このた
め栓２も回転しないで本体１との摺合面に間隙を生じ、
また回読４を取り付けて把手５を回転すると垂片４ａと
円弧状孔５ａとの係合により栓２が回転して通路２ｂが
開放される。

しかしなからかトる構成のプラグ弁では、プラグ２は弁
棒と一体に形成され、本体１のテーパ状の穴内に単に成
金しているだけで、これを受けるための座は設けられて
いない。

また本体１内部のテーパ状の摺合面自身が座の役目をす
るが、摺合面の製作誤差、或いは弁棒とプラグ２の軸心
の狂いによって生ずる摺合面間の隙間を調節、減少せし
める手段は何ら設けられていない。

従って、プラグ２、弁棒、或いは本体１の内部の穴等の
各構成部品を製作する際に、非常に高い製作精度が要求
され、大量生産には適さない。

そこで一般にはこのような隙間を調節する手段としてポ
リマシールが用いられる。

しかし、この場合は高温での使用に耐えられないという
欠点があり、その使用温度に限界がある。

結局、高圧高温での使用に耐えられるという非常に広範
囲の用途にこのバルブを適合させるには金属と金属によ
る直接シールが望ましいが、その場合にはこのようなプ
ラグ弁ではシールの密着度に問題が生じる。

又、このプラグ弁を全開から全開の状態にするには把手
５を数回転させなければならない。

これは摺合面間の隙間を調節する手段がないために、螺
条２′のピッチを小さくして把手５の１回転当りの上下
方向移動量を小さく保持し、プラグ２を少しずつ昇降さ
せながら接触面積を増大させて面圧の調節を図るためで
ある。

しかし、このプラグ弁の構成ではプラグ２が本体１の穴
に対し工いずれかの半径方向に偏心している場合、プラ
グ２を無理に着座させようとするとプラグ２の摺合面が
本体１の穴の摺合面に固着して開放出来ないか、あるい
は困難となることがある。

本発明の技術的課題は、シール機能をよくするためにプ
ラグを開から閉の状態Ｏこ回転させながら、完全に芯が
合ったリング状の弁座と弁座との間で容易に着座自在で
、またプラグを弁座かられずかに持ち上げると同時ｔこ
閉から開の状態へ回転させ、これによって開弁操作が容
易に６行なえるプラグ弁を提供するにある。

この技術的課題を解決する本発明の技術的手段は、流通
路を有する本体と、この流通路を横切る方向に延びるテ
ーパ状の円筒壁を持つ金属プラグと、流通路内でプラグ
のテーパ状円筒壁の各対向する両側面に設けた金属製リ
ング状の座とを構え、該プラグにはテーパ状円筒壁Ｑこ
横方向に延びる流路を形成し、かつこのプラグは該流路
が本体の流通路と一直線でない状態で密閉関係で座に着
座自在であり、これによって本体の流通路の流れを閉止
させ、さらにねじ部を有する金属プラグ用の弁棒と、こ
の弁棒のねじ部とねじ係合する取付はナツトと、金属プ
ラグが所定の着座圧力と位置とでリング状の産肉に着座
する際に取付はナツトを弁棒上で回転することによって
このナツトを座の上に着座させてこのナツトを受は取め
るように形成された取付はナツト用の本体上の座と、該
ナツトを本体内の座に対して強固な関係で締め付けるた
めのボンネットから成る締付装置とを備え、該プラグは
弁棒の一端に取り付けられ、この弁棒のもう一方の端は
、弁棒を回しそれによってプラグを両座間で回転すると
同時にこれを本体内の流通路と直交状瘉こプラグのテー
パ部の増大する直径の方向に動かしてプラグ内の流路を
本体内の流通路と一値線でない位置からこれと一直線の
位置に回転することＱこよってバルブを通過する流れを
確立し、かつこれを座から弁棒の軸力向に持ち上げてプ
ラグと座とのシール関係の密着度を緩和させるようをこ
移動自在であり、ざらに弁棒の縦軸線の横方向への相対
的な移動のために弁棒とプラグとを連結する連結手段と
を備えたことを特徴とするプラグ弁である。

上記の技術的手段は次の様に作用する。

即ち、本発明ではプラグを持ち上げるが、この持ち上げ
動作は開操作と同時に行なわれるから、操作ハンドルの
開閉位置は常に同じである。

これによりユニットの自動操作が可能となる。

本発明の場合は持ち合げ操作を行なうためにケーシング
ｔｔｃ取Ｖ）付けられるねじ付ナツトはケーシングに固
く取り付けられている。

ナツトは回転しない。しかし、効果的に閉止し得る感度
のよい弁を提供するためＱこは、プラグにリング状の座
を与えてプラグをケーシング内に効果的に着座させなけ
ればならない。

このリング状の金属裏座は弁棒とプラグとを連結する連
結手段と併用する。

この連結手段は弁棒の縦軸と直角方向への移動を可能と
する。

従って、本発明のプラグ弁は全て金属部品で高精度に作
用するプラグ弁を製作することができる。

そのため、この弁は高圧高温用途に適する広い応用範囲
を有する。

さら（ここの弁はｌ／４回転で全開から全開の位置に操
作することができ、また弁が開かれると同時（こ座上の
圧力が低下するため操作圧力が比較的小さい。

そして、この弁では摩耗に対して修正することが比較的
容易であり、直通流れが得られる。

本発明の特有の効果は、前記連結手段を設けたことによ
って弁棒の軸を座の中心軸との芯合せに関係なくリング
状の金属産肉にプラグを容易に着座させることができる
と共に、その他の特徴を全て組み合せることによって操
作がし易すく、かつシーリングがよくなるという利点が
与えられることである。

゛ 以下添付図を参照して本発明の実施例について説明
する。

図に於て、数字１０はバルブ全体を示す。

その本体１２は４本のボルト１６によってこれに固定さ
れるボンネット１４と、ボルト２０によってこのボンネ
ットに固定される押えフランジ１８とを有する。

従来形のバッキングリングが数字２２によって示めされ
ている。

弁棒２６の自由端の取手２４は、後で説明する通り、９
０°回転してバルブを完全遮断から全開へ操作自在であ
る。

ボンネット１４のアーム３２上で順に支持される板３０
上の当り止め２８は後に説明する通り、バルブ全開位置
に対応する取手２４の位置を決める。

本体１２は出、入口端部に流通路３４を有する。

テーパ状のプラグ３６は流通路３４を横切る方向に延び
、かつこのプラグがその縦軸線の周りに回転しその流路
３８を本体の流通路３４を横切る方向に配置した時に、
本体を通過する流れが閉止されるような横方向の寸法を
有する第４図に於て、プラグ３６は流路３８が本体１２
の流通路３４と一直線となるように本体内の取付は部中
で回転する。

この位置に於て、バルブを通る流れが確定する。

プラグ３６を本体内Ｑこ着座させることはバルブ組立の
際に重要である。

プラグは管状の座４０内で密封状態で回転可能に着座し
、この管状の座４０の端部は流通路の廻りに円形の縁部
領域を形成し、またプラグの流路と本体内の流通路とが
整夕１ルていない時、即ちプラグが第４図の位置から９
０°回転すると、プラグのテーパ状の壁と接合してこれ
と密着接合するよう（こ機械加工される。

プラグ３６はその上方端部に横方向に延びるスロット４
２を持ち、弁棒２６のあり継手状の端部と横方向に摺動
可能状態で接続され、従って弁棒を回転する際にプラグ
はその座と密封状態を保つ。

弁棒の縦軸線とプラグの縦軸線との間の僅かな不一致（
ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）も相対的にずらすことによ
って補正されることは明白である。

弁棒２６はナツト４６内でねじ係合するねじ部を持つ。

またナツト４６は本体内に着座し、ボンネット１４の固
定によって所定位置に締めつけられる。

数字４８は適当なガスケットを示す。座４０は従来のバ
ーまたはねじから機械加工され、そして座面仕上げを除
いて機械で仕上げられる。

第２の加工は、対になっている一組の座ヲバルブ本体の
内部形状を正確に複製した取付具申におき、そしてプラ
グのテーパを補完する開先角度に穴をあけることである
。

テーパは色々に変えることはできるが、７°が加工上置
もよい。

第３の加工は密閉面のグラインド、穴あけ、ラップまた
は磨きである。

次に座を対にしてバルブ本体内に挿入し、プラグ３６を
その定位置に挿入することによって座の正しい位置が決
められる。

次にプラグを押し下げて使用時の密閉圧力以上の力を加
える。

それから座の外力端部を打ち抜いて座を本体内に密に保
持するように心棒で拡張するかまたは溶接する。

バルブを組立てる際には、弁棒２６とプラグ３６とナツ
ト４６との組み合せを座４０内に落し込む。

するとプラグは必要な圧力で着座し、バルブの用途に応
じた密封状態を作る。

この組み立てのＦＩｎではプラグの流路は本体の流通路
の横方向に延びる、即ち何ら流れを生じない位置にある
。

次にナツト４６は軸上で下方Ｑこねじ込まれて本体１２
内でのその着座位置Ｑこ確実に納まる。

次にボンネット１４を定位置に固定し、それに続いて押
えフランジと取手を所定の位置に配置する。

取手２４を回わして、流れを止める組立位置から９０°
回転すると、プラグ３６を第４図で示すような位置、即
ちプラグの流路と本体の流通路が一直線上に整列してい
る位置に動かすことができる。

取手を９００回転して戻すことによって、バルブはプラ
グ３６内の流路が本体の流通路３４を横切る方向に延び
る位置に戻され、プラグのこの交叉の程度が座４０と密
閉状態になると、バルブ本体を通過する流れが停止され
る。

図示の通り、当り止め２８がバルブの開く位置を決める
。

プラグが軸によって流れのない完全に着座した位置から
廻されると、プラグは僅かＱこ持ち上げられる。

持ち上げと回転とを組み合わせると、プラグのテーパ部
に対してバルブ開口中の密閉圧力は低下する。

然し、僅か１／４回転だから、持上るのも比較的小さい
。

それ故、両日のずれは問題とならない。

このバルブでは、ディスクと弁座との金属どうしの密封
が達成されることに注目すべきである。

この形式のバルブでポリマ・シールの使用を避けられる
ことは高温Ｑこ遭遇するようなある種の用途では非常に
重要である。

軸取手を１／４回転させることＱこよって信頼できる操
作ができるということも重要なことである。

なぜならば危険な化学物質等を制御する場合にはバルブ
の閉止速度が非常Ｏこ重要となる場合があるからである
。

１／４回転の操作ができることは、このバルブの他の目
特徴と共に重要である。

このバルブの流れ特性は、弁を開いた際に直線流れの特
長があることが観察されるため、ボールバルブに匹敵す
る程特に良好である。

ボールバルブの直線流れの特徴は、ゲートバルブまたは
グローブバルブよりも良好であることが知られているが
、本発明のバルブの有する多くの他の特徴を組み合わせ
たものを今迄に達成したことはない。

例えば、大抵のボールバルブはポリマ・シールを必要と
する。

さもなければ直線流れは達成されない。外装品と本体ボ
ンネットの材料は、広い範囲の用途に向くようにいくつ
かの材料の組み合わせで製作することができる。

バルブのプラグのユニークな回転並進運動が高度な密封
状態を作る。

プラグ３６の勾配角度は変えることができるが、もしプ
ラグの両側面が垂直方向から約７°の角度で内側に傾斜
していれば、プラグに対する座の高い密閉圧力が達成さ
れ得ることが判った。

ディスクの閉止回転力と位置決めとは、調節可能な軸ナ
ツト４６によって変えるこ吉ができる。

例えば、弁を組み立てる時に、強い圧力または軽い圧力
でもってプラグを座の中に最初に押し込むことができる
。

プラグが最初に座の中に位置決めされた後に、次Ｑこナ
ツト４６が上記で説明された通り定位置に位置決めされ
る。

組み立の段階Ｑこ於て、多少とも密な旧め込みを行なう
ことによって、変化する閉止トルクを得ることができる
。

またバルブを分解し閉止圧力をリセットすることによっ
て、使用による摩耗を補正することができる。

このバルブはばねまたは座金（の押圧力）に頼らないこ
とに注目すべきで、この点が、多くの競合するタイプの
バルブに優る利点である。

機械加工された座の場合を除いて、プラグと本体との間
には隙間が設けられる。

プラグと座とは、４１６のような４００系列（フェライ
ト系）の混り気のないクロム鉄系ステンレス鋼や、３１
６のような３００系列（オーステナイト系）のクロムニ
ッケル鋼や、上記の表面硬化組み合わせまたはＡ ｓ
ｔ ｍＢ６１．Ｂ６２．Ｂ１９８のような青銅の種々の
組み合わせなどの任意の適合する諸金属の組み合わせか
ら製作することができる。

本体ボンネットの材料は、操作条件に適合できる任意の
金属製のものとすることができる。

大抵の用途では、Ａｓｔｍ−Ａ−１０５−１１の範囲内
の金属である。

このバルブにはゲートバルブと同様の操作温度の制限が
あるが、しかし非常に広い範囲の制御が可能である。

この制御は、バルブをラチェットと手動レバーでもって
絞り操作ができる程十分に微細に行なうことができる。

どんな閉止圧の状態でも閉止するためナツトをネジで受
けとめることが出来るように弁座を設計することは、ど
んな所望の閉止圧でも微細な制御が出来るバルブを得る
上で重要である。

上記の本発明の実施例は色々に変更できる。

本発明が適用できる多くの他のバルブボンネットの形式
があることは、当業者には明白であろう。

本発明の範囲は図示の実施例だけに限定すると言うこと
は本発明の意図することではない。

同様に、本体とボンネットとの継手は必ずしもボルト止
めする必要はなく、ねじ付ユニオン継手形式または完全
に強力な溶接形とすることもできる。

このバルブは２つの定格を持つことが適当である。

その第１は例えば８５０°Ｆの温度定格であり、この定
格は８００ Ｐｓｉｇの圧力に対して限定される最高の
操作温度である。

即ち、このバルブは与えられた２つのパラメータ以内の
どんな蒸気に対しても使用することができる。

第２の定格はバルブ業界に於けるいわゆるＷＯＧ定格と
呼ばれる水、油またはガスの定格であり、この定格は大
気温度（７０°Ｆ）に於ける水、油またはガスに対する
操作圧力である。

腐蝕を避けるためＱこ選択された適当な材料でもって、
このバルブはその定格以内の任意の用途に於て使用する
ことができる。

このバルブは蒸気工場、化学工場、精練所、ポンプ室、
自治体用途、ガス集積と水源との用途Ｑこ於ける大抵の
用途をカバーする非常に広い用途分野を持つ。

一般に、密封圧力は次の２つの要因によって決定される
： （ａ） 制御されるべき圧力 （ｂ） 使用される弁座材料の圧縮強度密封圧力に対
する上限を安全係数４あるいは材料の圧縮強度の２５％
に設計すること（こよって制限されることが好ましい。

この制限は弁座の接蝕面の最小面積を決定する。

比較的低い操作圧力Ｏこ対しては、弁座面積は、弁を開
閉するのに必要なトルクを低くするために、減少させる
ことができる。

高い圧力に対しては、比較的硬い弁座間を使用し、即ち
圧縮強度を高くしまた接触面積または密封面積を増大す
る。

上記の説明から接触面積と密閉圧力とは殆んど無限に変
化できることが明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示すプラグ弁のそれぞれ断
面図、上面図を示し、第３図は本発明によるバルブの１
つの実施例の透視図、第４図は第３図の主要断面図、第
５図は第３図の弁軸、シールナツト、プラグ及び弁座の
１つの例示である。 １０・・・・・・バルブ、１２・・・・・・本体、１４
・・・・・・ボンネット、１８・・・・・・押えフラン
ジ、２２・・・・・・バッキングリング、２４・・・・
・・取手、２６・・・・・・弁棒、２８・・・・・・当
り止め、３２・・・・・・アーム、３４・・・・・・流
通路、３６・・・・・・テーパ状プラグ、３８・・・・
・・流路、４０・・・・・・座、４２・・・・・・スロ
ット、４６・・・・・・取付はナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流通路３４を有する本体１２と、この流通路を横切
   る方向に延びるテーパ状の円筒壁を持つ金属プラグ３６
   と、流通路内でプラグのテーパ状円筒壁の各対向する両
   側面に設けた金属製リング状の座４０とを備え、該プラ
   グ３６にはテーパ状円筒壁に横方向に延びる流路３８を
   形成し、かつこのプラグは該流路が本体の流通路と一直
   線でない状態で密閉関係で座４０に着座自在であり、こ
   れによって本体の流通路の流れを閉止させ、さらにねじ
   部を有する金属プラグ用の弁棒２６と、この弁棒のねじ
   部とねじ係合する取付はナツト４６と、金属プラグが所
   定の着座圧力と位置とでリング状の産肉に着座する際に
   取付はナツト４６を弁棒２６上で回転することによって
   このナツトを座の上に着座させてこのナツトを受は止め
   るように形成された取付はナツト４６用の本体上の座と
   、該ナツト４６を本体内の座に対して強固な関係で締め
   付けるためのボンネット１４から成る締付装置とを備え
   、該プラグ３６は弁棒２６の一端に取り付けられ、この
   弁棒のもう一方の端は、弁棒を回しそれＯこよってプラ
   グを両座間で回転すると同時にこれを本体内の流通路の
   横力向Ｑこプラグのテーパ部の増大する直径の方向に動
   かしてプラグ内の流路を本体内の流通路と一直線でない
   位置からこれと一直線の位置に回転することによってバ
   ルブを通過する流れを確立し、かつこれを座４０から弁
   棒の軸方向に持ち上げてプラグと座とのシール関係の密
   着度を緩和させるように移動自在であり、ざらに弁棒の
   縦軸線の横力向への相対的な移動のため弁棒とプラグと
   を連結する連結手段４２とを備えたことを特徴とするプ
   ラグ弁。