JPS595186B2 - トツプエントリボ−ルバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトップエントリボールバルブ、特に柔軟な金属
層を備えた金属製シール部材を使用するトップエントリ
ボールバルブに関する。

トップエントリボールバルブは特開昭５０−９４５３２
号公報によって知られているが、このボールバルブにお
いては第１図及び第２図に示すパツキン１００が石綿で
形成されており、また作例の台座リング１０２が、第２
図に詳細に示す如く、弁部材であるボール１０６と合致
する為の湾曲表面を備えている。

そしてこの湾曲表面上の低硬度の金属ライニング１０８
がボール１０６の球形状外表面上に当接されており、こ
のボールバルブのボール１０６は貫通孔である円形開孔
１１０とボール１０６の球形状外表面との境界に面取部
ヲ備工ていない。

従ってボール１０６が開位置から閉位置と回転してもボ
ール１０６の外径が変化しないので台座リング１０２の
金属ライニング１０８に負荷される圧力が変らず、金属
ライニング１０８に圧潰されることなくボール１０６の
外表面上で摺動するだけである。

そしてこのような台座リング１０２の湾曲表面上の金属
ライニング１０８とボール１０６の球形状外表面との間
の水密を保持する為に必要な力が、スラストリング１１
２及びパツキン１００を介してばね座金１１４により台
座リング１０２の固定案内面１１６に与えられている。

この従来のボールバルブにおける欠点は、ばね座金１１
４が非常に弱まり易いので、ある１つのボールバルブか
ら他のボールバルブとばね座金１１４ケ移動させた時及
び異なった種類のボールが使用された時にはばね座金１
１４が十分な弾性カケ発生させることができず、それ以
前と同様な水密を保つことができないということである
。

さらにばね座金１１４がスラストリング１１２及びパツ
キン１００を介して台座リング１０２に作用するように
なっているので、弁室中の構成部品の数が多く、ボール
バルブの製造及び組み立てを複雑にしている。

また圧潰されることなくボール１０６の外表面上に当接
されている金属ライニング１０８とボール１０６の外表
面との間で水密全保持させるには、金属ライニング１０
８の表面あるいは金属ライニング１０８が付着されてい
る台座リング１０２の湾曲表面をボール１０６の外表面
の曲率に合わせて精密に研摩しなくてはならず。

この精密研摩はボールバルブの製造コストヲ上昇させて
いる。

また近年においては、石綿の繊維が肺ガンの大きな原因
となるということがわかり石綿の使用はさしひかえる傾
向にある。

マタトップエントリボールバルブでは、特公昭４６−２
５６５５号公報によっても知られている。

特公昭４６−２５６５５号公報に記載されているボール
バルブは高温状態で使用されるものであって第３図に示
す如く１対のシール部材１２０゜１２２とボール１２４
とを有しており、１対のシール部材１２０，１２２が、
例えば鋼やステンレス鋼の如き比較的硬い金属で形成さ
れており、球形状に湾曲した支持用球面１２６を備えて
いる。

そしてこの支持用球面１２６は研摩されるかニッケルあ
るいはクロムでメッキされている。

そしてこのボールバルブの組立時には、タイロッド１２
８を回転させてフランジ１３０をバルブ本体１３２の面
１３４上に押し付け、１対のシール部材１２０、１２１
第４図から第５図に示す如く機械的に変形させて夫々の
端部をフランジ１３０に密着させるとともに支持用球面
１２６をボール１２４上に密着させることにより、バル
ブ本体１３２の面１３４と７ランジ１３０との間の水密
を行なわなければならない。

さらにこのボールバルブにおいては、１対のシール部材
１２０，１２２の夫々の支持用球面１２６はボール１２
４の外表面上に当接されボール１２４の外表面と摺接す
るだけなので、ボール１２４と１対のシール部材１２０
、１２２の支持用球面１２６との間の十分な水密を行な
わせる為に、シール部材１２０，１２２の支持用球面１
２６がメッキされるにしろ、されないにしろ、ボール１
２４の外表面と支持用球面１２６との充分なラッピング
が行なわなければならず、この充分なラッピング作業が
製造コス）ｋ上昇させている。

さらにトップエントリボールバルブは実公昭５１−３３
３８７号公報によってもまた知られており、実公昭５１
−３３３８７号公報のボールバルブにおいては、第６図
に示す如く、パツキン１４０がバルブ本体１４２の溝１
４４中・に保持されている。

そしてボール弁体１４６が楕円形状をしているので、第
７図に示す全閉位置においてボ−ル弁体１４６がパツキ
ン１４０を押圧する圧力の方が第８図に示す全開位置に
おいてボール弁体１４６がパツキン１４０を押圧する圧
力よりも大きくなっている。

従って摩耗によってボール弁体１４６が変形し易いばか
りでなくボール弁体１４６の形成作業が難かしく、そし
て製造費用が高価ともなっている。

いずれにしてもこのボールバルブは、ボール弁体１４０
が楕円形状をしているので、パツキン１４０を弾性変形
の大きな材料、例えばゴムやプラスチックスの如き軟質
弾性材料、で形成しなければならない。

従って高温及び低温の両者の状態においてパツキン１４
０が流動化したリハッキン１４０に割れが生じ易いので
、このボールバルブは高温から低温までの広い範囲にわ
たって使用することができない。

この発明は上記事情に基づいて力され、この発明の目的
は、シール部材が損傷されもしくは摩耗してもシール部
材とボール部材とで構成された１つのユニット全体を取
り換えることなくシール部材のみを取り換えることがで
き、ラッピング作業や複雑な形状の構成部品の製造の如
き煩雑で高価な作業をなくして製造費を安価にすること
ができ、高温から低温までの広い範囲にわたって確実に
作動することができ、構成部品数が少なくて製造及び組
み立ての簡易なトップエントリボールバルブを提供する
ことである。

以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第９図及び第１０図はボール２を示し、ボール２は後述
するバルブ本体の入口ポート及び出口ポートを連通させ
る為の貫通孔４を備えている。

ボール２は貫通孔４の長手方向軸と垂直に交差する平面
図で環形状断面を有するが第１０図において前記長手方
向軸に平行な平面に沿う切断面は環状ではない。

ボール２の貫通孔４の吸込口と吐出口の周辺全囲繞する
外表面の領域は面取りされてそれぞれ面取部６と８を構
成している。

第１１図及び第１２図は本発明によるシール部材２０を
示し、第１２図は第１１図のＡ −Ａ線断面図である。

シール部材２０は弾性特性を有する例えばインコネル７
１８やステンレス鋼などの１枚の薄板からＵ字形状の横
断面を有する環形状の構造に型抜きされる。

シール部材２０は外輪を構成する第１の脚部１０と内輪
を構成する第２の脚部１２と第１及び第２の脚部１０．
１２に連結された基部と孕備えており、第１および第２
の脚部１０．１２は後述されるような方法で後述するバ
ルブ本体に対してシール部材２０を支持する。

シール部材２０の基部の第２の脚部１２側のボール支持
面の一部には柔軟な金属層１６が配置される。

この金属層１６はは、銀、金、カドミウム、ニッケル、
銅あるいはこれらのうちからいくつかを選択して成る合
金の１つが使用され、そしてメッキ、プラズマ処理など
の既知の技法によってシール部材２０の基部上のボール
支持面に配置される。

このような材料から形成された金属層１６は、例えば１
００° Ｆの如き極高温や低温においても融解や割れが
生じないことが分かつている。

第１の脚部１０は第２の脚部１２よりも長い長さを有し
ており、第１の脚部１０は面取りをされた面取り端面１
８を備える。

第１３図はボールと２つのシール部材とから成る構成物
の使用例を示す。

該構成物は、ボール２、第１のシール部材２０、第１の
シール部材２０と同じ構造をした第２のシール部材２０
′から成り、上部開口２１及び入口ポート２４及び出口
ポート２６とが形成されたバルブ本体２２の内室２３中
に上部開口２１を介して導入されている。

該構造物は、ボール２の貫通孔４が、バルブ本体２２の
入口ポート２４及び出口ポート２６とを連通した開位置
で示されている。

この開位置において、ボール２の面取部６，８は第１及
び第２のシール部材２０．２０’の柔軟な金属層１６．
ｉ６’とのみ当接している。

すなわち、ボール２の面取部６゜８は、柔軟な金属層１
６．１６’が圧潰されない程度の圧力し示第１及び第２
のシール部材２０゜２０′に加えていない。

前記構造物は、ボール２と第１及び第２のシール部材２
０．２０’とが、バルブ本体２２の内室２３中へ上部開
口２１乞斤して導入される前に、ボール２の面取部６，
８ヶ第１及び第２のシール部材２０．２０’のボール支
持面の金属層１６，１６’に当接させるように組み合わ
され、しかる後に第１及び第２のシール部材２０．２０
’の弾性力により金属層１６．１６’を圧潰することな
くボール２ケ挾持した状態で第１及び第２のシール部材
２０．２０’の夫々の第１の脚部１０．１０’の端面１
８，１Ｂ’をバルブ本体２２の内室２３中の入口ポート
２６及び出口ポート２４の周囲の部分である台座当接表
面２９上で上部開口２１から内室２３の内部に向かって
摺動させることによりボール２が上部開口２１からバル
ブ本体２２の内室２３内の所定の位置へ容易に導入され
ろように寸法が決められている。

第１４図に示す如く、ボール２の外表面がバルブ本体２
２の入口ボート２４及び出口ポート２６を閉鎖した閉位
置においては、ボール２の外表面の直径の方がボール２
の２つの面取部６，８間の距離よりも犬であるので第１
及び第２のシール部材２０．２０’にボール２の球形状
の外表面により圧力が刀口えられる。

すなわち、ボール２の球形状の外表面は第１及び第２の
シール部材２０゜２０′が緩和状態となるのを防いでい
る。

第１３図において、バルブ本体２２の内室２３中の台座
当接表面２９に当接している第１及び第２のシール部材
２０，２０’の夫々の第１の脚部１０、１０’の面取り
端面１８，１８’は台座当接表面２９と線接触して単位
面積当りに比較的大きな据込み力を生ずる。

従って水密の効果が高められろ。

第１５図は、面取り端面１８，１８’に、柔軟な金属の
コーティング層３０が備えられている例を示している。

この柔軟な金属のコーティング層３０はメッキやプラズ
マ処理によって面取り端面１８．１８’上に形成され、
圧潰されて台座当接表面２９との間の水密効果を高めろ
。

第１３図における柔軟な金属層１６．１６’近傍ケ通る
一点鎖線は、ボール２０球形状の外表面が第１及び第２
のシール部材２０，２０’と当接する位置を示す。

ボール２の球形状の外表面が第１及び第２のシール部材
２０．２０’ と当接する位置と面取部６，８が第１及
び第２のシール部材２０．２０’ と当接する位置との
間の距離の１／２に等しいか、もしくはこれよりもわず
かに大きな幅を有するギャップ２８．２８’がバルブ本
体２２の台座当接表面２９と第２の脚部１２．１２’と
の間に設けられている。

このような構成であると、ボール２が閉位置へ回転され
る時、第２の脚部１２，１２’はバルブ本体２２の台座
当接表面２９と当接あろいは近接するので、長時間圧力
が付加された場合でも第１および第２の脚部１０゜１０
′、１２，１２’が第１及び第２のシール部材２０，２
０’の圧壊を防ぐだめの十分な支持全提供できる。

第１３図に示す如く、ボール２及び第１及び第２のシー
ル部材２０．２０’ とから成る構成物をバルブ本体２
２の前記内室へ開位置となるように導入した後、ボール
２を９０度回転して閉位置へ配置すると、ボール２の外
表面により柔軟な金属層１６．１６’が圧潰される。

かくして柔軟な金属層１６．１６’の表面の輪隔がボー
ル２の球形状の外表面に一致する。

この圧潰された柔軟な金属層１６、１６’の表面は前述
した如く極高温や低温においても融解や割れケ生じない
ので第１及び第２のシール部材２０．２０’とボール２
との間に１０００° Ｆの如き極高温から低温にわたっ
てすぐれた水密を提供する。

ボール２を形成する材料は柔軟な金属層１６、１６’の
圧潰を達成するために柔軟な金属層１６、１６’ より
も硬くなければならない。

さらに、柔軟な金属層１６゜１６′はボール２の回転に
よって第１及び第２のシール部材２０．２０’の夫々の
ボール支持面からはぎ取られないように十分な柔軟性を
有していなければならない。

この柔軟な金属層１６．１６’は、ボール２が開位置か
ら閉位置へと回転すると圧潰されるのであるが、せん断
によって第１及び第２のシール部材２０，２０’のボー
ル支持面からはぎとられることがないのでボール２が第
１及び第２のシール部材２０，２０’の柔軟な金属層１
６．１６’以外の部位とは接触しないということに注目
して欲しい。

第１６図はトップエントリボールバルブの全体を示す。

ボール２は第１及び第２のシール部材２０．２０′を介
してバルブ本体２２に形成された入口ポート２４及び出
口ポート２６と連通する。

バルブステム３２は上部にバンドル３４を備えていると
ともに下部に備えられた延出部３６を介してボール２と
連結している。

バンドル３４は、ある適当な手段、例えばナツト３８と
止めナツト４０によってバルブステム３２固定される。

カバー４２は押えねじ４４と４８によってバルブ本体２
２に固定される。

バルブ本体２２とカバー４２； との間の水密およびカ
バー４２とバルブステム３２との間の水密は、ステムシ
ール５０、ガスケット５２及びスラストワッシャ５４に
よって与えられる。

必要な時ボール２及び第１及び第２のシール部材２０．
２０’とから成る構成物は、カバ−４２をバルブ本体２
２から取り去り、そしてボール２及び第１及び第２のシ
ール部材２０．２０’から成る構成物をバルブ本体２２
の内室中から取り出すことによって取替えろことができ
る。

要するに、本発明に係るボール２及び柔軟な金属層１ｔ
ｌｚ１６’ｉ有した第１及び第２のシール部材２０．２
０’から成る構成物はボールとシール部材との間の水密
を得る為に従来必要とされていたボールとシール部材と
に対する高価なラッピング加工を省略でき、さらには、
柔軟な金属層１６．１６’とボール２の外表面との間の
水密を第１及び第２のシール部材２０．２０’の夫々の
弾性力のみによって保障できるのではねワッシャ等の他
の独立した弾性部材を排することができて構成部品の数
ケ減少させることができる。

さらにボール及びシール部材のボール支持面がラッピン
グ加工されていた従来のものに比べて、ボール２と第１
及び第２のシール部材２０．２０’のボール支持面とを
ラッピング加工により一致させる必要がないので、ボー
ル２と第１及び第２のシール部材２０．２０’との組み
合わせ全体を新しいものに取り替えることなく第１及び
第２のシール部材２０．２０’のみを新しいものに取り
換えることができろ。

また本発明のトップエントリボールバルブにおいては、
複雑な形状の構成部品がないので製造費を安価にするこ
とができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の第１の背景技術にかかるトップエ
ントリボールバルブの縦断面図；第２図は、第１図のボ
ールの貫通孔近傍全拡大してボールとバルブ本体との水
密を提供する為の機構を詳しく示す拡大断面図；第３図
は、本願発明の第２の背景技術にかかるトップエントリ
ボールバルブの縦断面図；第４図及び第５図は、第３図
のシール部材の一部全拡大し第３図のトップエントリボ
ールバルブの組み立て前のシール部材の状態と組み立て
後のシール部材の状態とを夫々示す拡大断面図；第６図
は、本願発明の第３の背景技術にかかるトップエントリ
ボールバルブの縦断面図；第７図は、第６図のボールが
閉位置に配置された状態を第６図の線■−■に沿った断
面で示す断面図：第８図は、第６図のボールが開位置に
配置された状態を第７図と同じ断面で示す断面図；第９
図は本発明に係るトップエントリボールバルブに使用さ
れるボールの正面図；第１０図は第９図のボールのＡ−
Ａ線に沿った断面図；第１１図は本発明に係るトップエ
ントリボールバルブに使用されるシール部材の正面図；
第１２図は第１１図のシール部材のＡ−Ａ線に沿った断
面図；第１３図はバルブ本体の内室中において開位置で
ボールと当接するシール部材ケ示す縦断面図；第１４図
はバルブ本体の内室中において閉位置でボールと当接す
るシール部材を示す縦断面図；第１５図はシール部材の
変形例を示す縦断面図：第１６図は本発明に係るトップ
エントリボールバルブ全体の縦断面図である。 ２・・・・・・ボール、４・・・・・・貫通孔、６，８
・・・・・・面取部、１０，１０’・・・・・・第１の
脚部、１２，１２’・・・・・・第２の脚部、１６，１
６’・・・・・・柔軟な金属層、１８．１８’・・・・
・・面取り端面、２０・・・・・・第１のシール部材、
２０′・・・・・・第２のシール部材、２１・・・・・
・上部開口、２２・・・・・・バルブ本体、２３・・・
・・・内室、２４・・・・・・入口ボート、２６・・・
・・・出口ボート、２９・・・・・・台座当接表面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内室２３と連通した上部開口２１と、内室２３と連
   通した入口ポート２４及び出口ポート２６と、内室２３
   ケ規定する内表面の一部であって入口ポート２４及び出
   口ポート２６を囲む台座当接表面２９と、を有したバル
   ブ本体２２と；略球形状の外表面と、外表面に形成され
   た貫通孔４と、貫通孔４の吸込口及び吐出口の周辺を囲
   繞する外表面の領域に形成された面取部６，８とを有し
   、貫通孔４がバルブ本体２２の入口ポート２４及び出口
   ポート２６ど連通した開位置と外表面が入口ポート２４
   及び出口ポート２６を閉鎖する閉位置との間で移動自在
   にバルブ本体２２の内室２３中に配置されたボール２と
   ； バルブ本体２２の台座当接表面２９と当接する端面１Ｂ
   、１８’ と、高温及び低温において柔軟性ケ損々わな
   い金属層１６．１６’が配置されボール２が開位置に配
   置された時ボール２の面取部６．８と当接しボール２が
   閉位置に配置された時ボール２の外表面と当接するボー
   ル支持面と、全備え、弾性を有した金属で形成された第
   １及び第２のシール部材２０，２０′と； を具備し。 ボール２の面取部６，８を第１及び第２のシール部材２
   ０．２０’のボール支持面の金属層１６゜１６′に当接
   させ第１及び第２のシール部材２０゜２０′の弾性力に
   より金属層１６．１６”？圧潰すること々くボール２を
   挾持した状態で第１及び第２の・イール部材２０，２０
   ’の端面１Ｂ、１Ｂ’をバルブ本体２２の台座当接表面
   ２９上で摺動させてボール２を上部開口２１からバルブ
   本体２２の内室２３中の所定の位置に配置し、 上記所定の位置においてボール２を開位置から閉位置へ
   と回転させることによりボール２の外表面によって第１
   及び第２のシール部材２０．２０’の金属層１６．１６
   ’が圧潰されてボール２の外表面と一致し第１及び第２
   のシール部材２０，２２０′の弾性力により金属層１６
   ．１６’がボール２の外表面上に密着されて第１及び第
   ２のシール部材２０．２０’ とボール２との水密状態
   が提供される、 こと全特徴とするトップエントリボールバルブ。 ２ 金属層１６，１６’が、銅、銀、金、カドミウム、
   ニッケルあるいはこれらのうちのいくつかを選択して成
   る合金のうちのいずれかで形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のトップエントリボール
   バルブ。 ３ 第１及び第２のシール部材２０．２０’がインコネ
   ル７１８あるいはステンレス鋼で形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトップエントリ
   ボールバルブ。