JPS60143278A - ボール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、一般に上入れ金属座ボール弁と呼ばれる型の
弁に関するとともに、その使用のために特に適合された
アクチュエータとその弁との組合せに関するものである
。

〔従来技術〕

ＡＮＳＩ（米国国家規格協会）の圧力一温度基準を達成
でき、迅速作動低コストのオン・オフ弁に関しては、長
い間のそしてい壕だに満足されていない要島がある。金
属−金属着座およびくさび作用を有する従来の仕切弁は
これらの要請の多くを満たす。しかし、くさび作用をさ
せるのにねじが用いられているので、完全開位置と完全
閉位置との間でくさびを動かすのに、動作ノンドルを多
数回も回転させることが必要である。それ故、この種の
弁では、迅速動作は不可能である。

手頃な値段の１／４回転ボール弁も上記した要請の多く
を達成する。しかし、このような弁は、弾力性のエラス
トマー弁座を用いていて、その圧力保持能力は温度が高
くなるにつれて急速に低下してしまうので、高い圧力一
温度基準を達成できない。

金属座ボール弁もまた上記要請の全部では々いが、その
多くを満たすものとして有用である。しかし、このよう
な弁は極めて精密な加工２組立てが必要であるから、そ
のコストは極めて高＜イれ故その使用範囲を厳しく限定
してしまう。

〔発明の概要〕

本発明の主たる目的は、迅速に動作し、低コストでかつ
ＡＮＳＩ圧力ー圧変一温度基準することのできる新規で
かつ改良された上入れ金属座ボール弁を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、製造精度の通常のバラツキを補償
し、それによって、弁が閉じられた時その弁ボールが弁
座と適切にくさびはめ込みとなり封止保合となるように
、−足の弁構成要素の相対位置をその初期組立ての間に
調整する手段を提供することである。

本発明の更に他の目的は、ボールをその完全開位置に確
実に位置させるために弁胴と内部的に共働する、弁ボー
ルに一体の係止部を提供することである。この特徴は、
閉位置におけるボールと弁座との密閉かみ合いと相俟っ
て、弁と改良された低コストのアクチュエータとの組合
せを可能にする。

前述した目的は、以下に更に詳細に説明する好適な実施
例にあ・いて、貫通流体通路に続くふた穴を偏えた弁胴
を有するボール弁を提供することによって達成される。

弁胴の環状金属弁座は流体通路軸線を囲む。連通路を有
する金属ボールは、流体通路中に弁軸によって支えられ
る。ふた大中のふたは、弁軸孔を有していて、そこにお
いて弁４）１１１は、ボールが弁胴内壁から離れ弁座と
封止係合になって流体通路を閉塞する閉位置と、ボール
が弁座から離隔して弁胴内部と係合し、貫通路が流体通
路に整合する開位置との間で、７回転できるように枢支
されている。

ボールは、その開位置と閉位置との間で偏心的に回転さ
れる。偏心回転は、ボールの中心と弁座の中心線の両方
から、弁軸の回転軸線をずらすことによって行われる。

ボールの偏心回転は、弁胴内壁からの適当な隙間を与え
るようにボールの外部輪郭を形成することによってなさ
れる。その輪郭により、ボールをその開位置に確実に位
置させるように弁胴と係合する一体係止部をボールに形
成する。

弁軸孔の軸線はふた穴に対しずらされる。こうして、弁
構成要素の組立ての間に、製造精度の通常のバラツキは
、金属弁座へのボールの精確外着座を達成するように、
ふたおよび弁軸の少なくとも一つを回転調整することに
よって補償される。

本発明のこれらのおよび他の目的、利点は添付図面を参
照して以下に更に詳細に説明される。

〔実施例〕

図面には、流体貫通路１４に連通するふた穴１２を有す
る一体胴１０を含む弁が示されている。環状金属弁座１
６が、弁胴１０内のふた穴１２と流体通路１４との接合
部付近に配置されている。弁座１６は流体通路軸線を囲
み、弁座の中央線１８は一般に流体通路軸線と一致する
。

ふた２０は、ふた穴１２に受容される。ふた２゜はそれ
を貫通する弁軸孔２２を有しているが、その弁軸孔の軸
線２４はふた穴１２の軸線２６からずれている（第３図
参照）。

弁軸２８が弁軸孔２２中での回転のための枢軸になって
いる。弁軸２８の回転軸線は、弁軸孔軸線と一致する。

それ故、両者は図面では同じ参照番号２４で示されてい
る。弁軸２８はその下端で流体通路１４内に配置された
ボール３ｏに一体結合される。ボール３０はそれを通過
する連通路３２を有する。弁軸孔２２は、ふた２０の上
端に４８で示すようにねじ込まれたパツキングランド３
６によって圧縮される環状パツキン部材３４を含む拡大
直径部分２２ａを有している。ハンドルなど（図示せず
）を弁軸２８の上端に接続してもよい。

第４図に最も明瞭に示されているように、ボール中心４
８が弁軸軸線２４からずれているために、ボール３０は
軸線２４に関して偏心的に回転することになる。このオ
フセット回転を許容するため、ボール３０の表面に５０
のような輪郭をつけて弁胴１０の内面との接触をさける
。輪郭５０は係止部５４を有している。

第１図および第５Ｃ図に示されているように、弁が開い
ている場合、ボール３０は弁座１６から離隔していて、
その貫通路３２は流体通路１４と整合、す々わち中心線
が一致し、係止部５４は５６で弁胴１０と係合する。弁
は弁軸２８を１／４回転させて、ボール３０を、第２図
、第４図および第５Ｂ図に明瞭に示された位置に、偏心
的に回転させることによって閉じられる。ボール係止部
５４は今度は弁胴１０から離隔し、ボール３０は弁座１
６と封止係合状態になって流体通路をふさぐ。

したがって、パルプは、弁軸２８を反対方向に１／４回
転させることによって、その完全閉位置と完全開位置の
間で高速動作させ得るということがわかるであろう。ボ
ール３０は、弁座１６とのくさび形かみ合いによって閉
位置に、また係止部５４の弁胴１０との５６でのかみ合
いに開位置に確実に配置させる。

製造誤差による精度のバラツキのために、ボール３０が
閉位置で弁座１６に正しく着座しないということが起る
かもしれない。このような場合の１つの例が第５Ａ図に
示されている。この図で着座に関するボールの不整合は
、図示の目的で誇張して示されている。パルプ構成要素
の初期組立ての間に、この不整合状態は、ふた穴１２、
弁軸孔２２の中の弁軸２８の少なくとも１つを回転させ
て修正することが可能である。すなわち、ボール中心４
８と弁軸軸線２４との間の、および弁軸軸線２４とふた
穴軸線２６との間の二面のオフセット関係を利用して、
ボール３０は第５Ｂ図に示されているように金属弁座１
６に正確に着座させることが可能である。これが一旦で
きあがると、ふた２０は、たとえば６０での溶接によっ
て、弁胴１０に固定される。このように、パルプ構成要
素のわずかな精度バラツキは、初期組立ての間に容易に
調整することができる。

第６図および第７図には、上記したボール弁に組合せて
用いるために特に設計された複動空気圧アクチュエータ
６４とボール弁の組立が示されている。アクチュエータ
６４は、ギアチャンバ６８を形成するハウジング６６を
有する。シリンダ７０は、その一端でハウジング６６の
開ロア２を介してギアチャンバ６８と連通ずる。シリン
ダ７０の対向端は端キャップ７４によって閉じられてい
る。

締付ロツ′ドア６が端キャップ７４を貫通し、ノ・ウジ
フグ６６上の肩７８の穴にねじ込まれ、それによってシ
リンダ７０および端キャップ７４がハウジング６６に固
定される。

ピストン８０が、シリンダ軸に沿った往復運動のために
シリンダ７０内に配置される。ラック８２が押えねじ８
４によってピストン８０に固定される。ラック８２は、
出力軸８８上に載ったピニオン（小歯車）と噛合する。

出車軸８８は、シリンダ軸から横方向に延びる軸線の回
シで回転できる。

この場合平側面端８８′はギアハウジング６６から外部
へ突出している。

ギアハウジング６６は、たとえば９０でブラケット９２
の頭部にボルトで締められ、ブラケットの底部は、たと
えば９４で弁のふたの上の板９６にボルトで締められる
。軸端８８′はブラケット９２の頭部にある開口を通し
て突出する。その開口のところで、軸端８８′は、弁軸
２８の平側面上端に、ブラケットの頭部とそこの間で延
びる中間接続部材９８によって機械的に接続される。

第７図に最も明瞭に示されているように、ラック８２は
押圧バッド１００によって押されてピニオン８６とかみ
合う。押圧バット１００は、ギアハウジング壁にねじ込
まれた支持軸１０２の端部に調節可能なようにマウント
されている。支持軸１０２は、ナツト１０３によって回
転しないように、取りはずし可能に固定される。

圧縮空気口１０４　、１０６がそれぞれギアハウジング
壁および端キャップ７４に配置される。空気口１０４　
、１０６を介しての圧縮空気の給気、排気を適尚に制御
することによって、ピストン８０およびギアラック８２
は、ピニオン８６および軸８８を回転させるように、往
復運動できる。この回転は接続部材９８を介して弁軸２
８に伝達され、弁を開位置と閉位置の間で動作させる。

弁は、結局、５６で弁胴１０と係合するボール係止部５
４によって開位置に自動位置決めされる（第５Ｃ図）と
ともに、弁座１６にあわされるボール３０によって閉位
置に自動位置決めされる（第２図、第５Ｂ図）。それ故
、ピストン８０およびラック８２の往復運動の限界を制
限するため、アクチュエータ中に調整可能な係止部材を
設ける必要がない。これによって、コストが減少でき、
弁とアクチュエータの組立て、動作調整が簡単に々る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ボールを開位置においた本発明による弁の一
部断面斜視図である。 第２図は、ボールを閉位置においた同じ弁の拡大断面図
である。 第３図および第４図は、それぞれ第２図の３−３線およ
び４−４線に沿う断面図である。 第５Ａ図、第５Ｂ図、および第５Ｃ図は、第２図の５−
５線に溢う断面歯であシ、それぞれ、不整合故不適当な
閉位置に、正しく着座された閉位置に、および完全開位
置にあるボールを示している。 第６図は、特別に設計された複動空気圧アクチュエータ
とともに組立てられた本発明のボール弁を示す部分断面
側面図である。 第７図は、第６図の７−７線に沿う断面図である。　、 １０・・・・弁胴、１２・・・・ふた穴、１４・・・・
流体通路、１６・・・・弁座、１８・・・・弁座の中央
線、２０・・・・ふた、２２・・・・弁軸孔、２４・・
・・弁軸軸線、２６・・・・ふた穴軸線、２８・・・・
弁軸、３０・・・・ボール、３２・・・・貫通路、３４
・・・・パツキン部材、５４・・・・ボール係止部、６
４・・＠φアクチュエータ、８０・・・・ピストン、８
２・・ｅ優うック、８６・Φ参・ピニオン。 ＦＩＧ、５Ａ　、　ＦＩＧ、５８ ＦＩＧ、５Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）貫通流体通路に連通ずるふた穴を有する弁胴と、
   該流体通路の軸線を囲んで前記弁胴にある弁座と、前記
   ふた穴に配置され、自己を貫通する弁軸孔を有するふた
   と、前記弁軸孔中に回転のために枢支された弁軸と、前
   記流体通路に配置されたボールとを有するボール弁であ
   って；前記ボールは貫通路を有し；この貫通路が前記流
   体通路に整合して前記ボールが前記弁座から離間する開
   位置と、前記ボールが前記弁座に封止保合して前記流体
   通路をふさぐ閉位置との間における、前記ボールの偏心
   回転を、前記弁軸の回転によって生じさせるように、前
   記ボールは前記弁軸に結合され；前記ボールは、その偏
   心回転が可能となるように前記弁胴からの間隙をもつと
   ともに、前記開位置にボールが位置決めされるように前
   記弁胴に係合し得るボール係止部を有する外側輪郭をも
   つ′ているボール弁。 （２、特許請求の範囲第１項記載のボール弁であって、
   前記弁軸の回転軸線は前記ボールの中心および前記弁座
   の中心線の両方からずれていることを特徴とするボール
   弁。 （３）特許請求の範囲第２項記載のボール弁であって、
   前記弁軸孔の軸線は、前記ふた穴の軸線からずれている
   ことを特徴とするボール弁。 （４）特許請求の範囲第３項記載のボール弁であって、
   初期組立ての間に、前記ふたと前記弁軸は前記弁座に対
   する前記ボールの所望の着座を達成するためにお互いに
   対して回転可能であって、寸だ前記着座が達成された時
   前記弁胴に対して前記ふたを固定するための手段が備え
   られていることを特徴とするボール弁。 （５）特許請求の範囲第２項または第３項記載のボール
   弁であって、前記弁軸の回転軸線は、前記ふた穴の軸線
   よシも前記弁座から離れていることを特徴とするボール
   弁。 （６）貫通流体通路に連通ずるふた大をもつ弁胴と、前
   記流体通路の軸線を囲んで前記弁胴にある弁座“と、前
   記ふた穴に配置され自己を貫通する弁軸孔を有するふた
   と、前記弁軸孔に回転のために枢支された弁軸と、前記
   流体通路に配置されたボールとを有し；前記ボールは貫
   通路を有するとともに前記弁軸にそれとともに回転する
   ために接続されておシ；前記ボールは、前記貫通路が前
   記流体通路と整合する開位置と前記ボールが前記弁座と
   封止保合において協働して前記流体通路を閉塞する閉位
   置との間で回転可能になっている型のボール弁において
   ；前記弁軸の回転軸線は前記ボールの中心および前記弁
   座の中心線の両方からずれており、前記弁軸孔の軸線は
   前記ふた穴の軸線からずれていることを特徴とするボー
   ル弁。 （カポール弁であって、貫通流体通路に連通ずるふた穴
   を有する弁胴と、前記流体通路の軸線を囲んで前記弁胴
   にある環状金属弁座と、弁軸に一体的に接続され、貫通
   路を有するとともに前記流体通路に配置されたボールと
   、前記ふた穴に受容されたふたにして、弁軸孔を有し、
   そこにおいて前記弁軸は、前記ボールが前記弁胴から離
   隔され前記弁座と封止係合になって前記流体通路を閉塞
   する閉位置と、前記ボールが前記弁座から離隔して前記
   弁胴と係合し、前記貫通路が前記流体通路と整合する開
   位置との間の１回転のために、枢軸に々っていることを
   特徴とするボール弁。 （８）ボール弁−アクチュエータアッセンブリであって
   、貫通流体通路に連絡するふた穴を有する弁胴と、前記
   流体通路の軸線を囲んで前記弁胴にある環状金属弁座と
   、貫通路を有するボールにして前記流体通路に配置され
   、弁軸と一体接続されたボールと、前記ふた穴に受容さ
   れたふたにして、弁軸孔を有し、そこにおいて前記弁軸
   は、前記ボールが前記弁胴から離隔され前記弁座と封止
   保合になって前記流体通路を閉塞する閉位置と、前記ボ
   ールが前記弁座から離隔して前記弁胴と係合し前記貫通
   路が前記流体通路と整合する開開位置との間の１回転の
   ために、枢軸になっているふたと、前記弁軸を回転動作
   させるアクチュエータであって、ギアチャンバを形成す
   るハウジング、前記ギアチャンバと接続口を介して連絡
   する一端を有するシリンダと、前記シリンダ軸に沿った
   直線的な往復運動用の前記シリンダに配置されたピスト
   ンと、前記シリンダ軸を横切るように延びる軸を中心と
   した回転用の前記ハウジング内にマウントされた出力軸
   にして、前記弁軸との接続のために前記ハウジングの外
   に突出する一端を有する出力軸と、前記チャンバ内にお
   いて前記出力軸との回転のためにその上にマウントされ
   たピニオンギアと、前記ピストンによって担持されそこ
   から前記接続開口を介して前記ギアチャンバ内に突出す
   るギアラックにして前記ピニオンギアとかみ合うている
   ギアラックと、前記シリンダ軸に沿って前記ピストンを
   直線的に往復運動させる動作手段を含む前記アクチュエ
   ータを含み、それにより、前記ピニオンギアと前記ギア
   ラックのかみ合いは前記ピストンの直線的往復運動を前
   記出力軸とそれに接続した弁軸に伝達される回転運動に
   変換し、前記ピストンの直線運動は前記ボールの前記弁
   座との封止保合によって一方向に、前記ボールの前記弁
   胴とのかみ合いによって反対方向に限定されることを特
   徴とする前記ボール弁−アクチュエータアッセンブリ。