JPS60146968A - 球形弁 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半埋込形の球形弁に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の球形弁を第１図により説明する。第１図は管軸方
向から見た断面図を示し、１は弁体で、弁体１の弁軸２
は水平方向に球形の弁胴３を貫通支持され、弁軸２の一
端は、操作レバー４、サーボモータ６に直結されている
。尚、弁胴３は本図の場合、弁軸２の中心上で上下流側
に分割されボルトにより上下流側が結合固定されている
。この分割は、輸送、組立及び現地建屋スペース等を考
慮し種々に分割されているが、一般的には第１図のよう
な分割方法が多い。そして、サーボモータ６は、クレビ
スビン７、サーボモータシリンダ８、ピストン９、ピス
トンロッド２０からなっている。

１０はサーボモータ基礎ボルト１１はサーボモータ基礎
台、１２は基礎ビットである。弁軸２の両端はそれぞれ
軸受１３に支承され、１４は弁胴３を支持する脚、１５
は基礎台、１６は基礎ボルトである。第２図はサーボモ
ータ６側から見た全開状態の断面図、第３図は同じく全
開状態の断面図である。

そして、弁体１の開操作を行なう場合は、第２図、第３
図に示す如くサーボモータ１のピストン９を上方へ変位
させ操作レバー４を介して弁軸２に回転力を伝達し、弁
体１はα度、即ち、９０度回転させられ、弁体１に取り
付けられているシートリング５と弁胴２に取り付けられ
可動シールリング２２との間で封水されるようになって
いる。

この従来構造においては、サーボモータピストン９の可
動量（ストローク）は、弁体１の回転範囲が９０度と太
きいため必然的に大きくなり、第１図の如きサーボモー
タ６を球形弁室床面に設置する構造では、床面レベルと
管軸中心間距離Ｈ（第３図参照）が著しく大きくなる。

また、サーボモータ６０基礎部分は大きなサーボ力を床
に伝えるため、著しく大きな第１図の如きサーボモータ
基礎ボルト１０を収納、埋め込み可能な基礎ビット１２
が必要となる。従って、全体的には著しく大きな路盤の
掘削が必要となり、土木建設費が美大なものとなる。

また、球形弁自体にとっては、サーボモータ軸力が、は
ぼ垂直方向に掛かり、弁軸２を介して弁胴３に上下方向
力を及ぼすため、弁胴３は水圧力のみでなく、このサー
ボ力にも耐えられるような充分な強度と剛性が要求され
ている。そして、球形弁胴２を床面に固定する基礎ボル
ト１６にもこのサーボ力が及ぶため、十分々強度が与え
られる大きな埋込用品の基礎台１５、基礎ボルト１６及
び脚１４が必要となっている。これらは、大口径になれ
ばなる程、剛性を保持し良好な封水性能を保たなければ
ならない球形弁にとっては、構造の合理化、軽量化をは
かる上で、大きな障害となっている。

そして、サーボモータ６は、第２図、第３図に示す如く
取シ付けられるが、上記したように弁体１の回転面が床
面に対し垂直方向に行なわれるたわ、ゆｆ’１ｌＥｌｚ
ｚ’−４１１８］よよヵ、１カ。。１ヨー　２平面上を
円弧運動することになる。このレバー４と直結されたサ
ーボモータ６は、サーボモータ６下部のフレとスピン７
廻りに操作レバー４の円弧運動に追従し床面に対し首振
り運動を生じる。クレビスビン７は、この首振りに支障
の力い方向に取シ付けられておりあまり問題はないが、
サーボモータシリンダ８とピストン９との摺動面に強い
当シ、場合によっては、こじれ、がちり、損傷を生じる
ことがある。これは全流量を遮断する最も苛酷な操作（
通常、全流水遮断と称す）を行なうような場合に、それ
に伴ないサーボ力も異常に増大することになるため、こ
れに附随して弁胴３の変位、基礎ボルト１６の変位等に
よる弁胴３の位置の急激な移動があること等によシ、こ
のこじれかぢり等の現象が増加される。また、サーボモ
ークロへの操作用圧油は、サーボモータシリンダ８が首
振り運動をするため、フレキシブルホース、あるいは高
価た回転継手等が必要となる。

さらに、弁軸２が水平位置となっていることから、軸受
１３には水圧力による荷重の他に、弁体１の重量が作用
することになり、軸受１３の面圧を増加させるため、こ
の分軸受１３の直径、長さ等を大きくする必要があり経
済的でない。また、軸受荷重の増大により摩擦損失も大
きいため、サーボモータ６の容量の低減も不可能とされ
ている。

そして、上記の従来構造によれば、弁胴３の分割面が弁
軸２の軸線上とする必要から、弁軸２が弁胴３を貫通す
る部分には、分割合せ面に締付ボルトが配置できないた
め、これをカバーすべく弁軸２に近接した部分に大径の
ボルト２６を設ける必要があった。この大径ボルト２６
は、製作上において、材料の調達、材料の熱処理性が容
易でなく、製作費増大等の困難を生じるほか、充分な締
付けを行がうために、油圧ラム・ボルトヒータ等の大掛
かりな特別の締付装置が必要となっている。

また、大径ボルト２６に対応したフランジの厚みもこの
部分で他よシ充分に厚くする必要がある等不経済である
。

更に、球形弁及び管は年間の温度変化によシ管軸方向に
スラスト力を発生する。そして、弁体１の全閉時には、
弁体１が受ける水圧力により、弁体１、弁胴３共に下流
側に押される。このため、弁胴３の基礎部品に過大な力
が作用するようになシ、この基礎部品を支点にして弁体
１、弁胴３が管軸方向に倒れる如き変位を生じるために
、弁体１の操作時にこじれを生じ易くなる。従来構造で
はこれを回避するため、基礎ベース上に管軸方向の移動
を円滑に行わせるように摺動軸受（図示せず）を配置す
る場合があるが、この部分が荷重の中心である管軸中心
上にないため充分な効果は得られていがい。更に、球形
弁の上流側の鉄管もしくは下流側の第３図に示すケーシ
ング３０にスラストカラー３１を設け、コンクリート中
に埋設することによシ、これら軸スラストを球形弁に対
し過大に影響せぬように配慮することもあるが、これら
スラストカラー３１と球形弁間に距離があるため、これ
らの間で生じる温度変化による歪は、基礎に無理な荷重
として作用することがあり完全には防止し切れない。

そして、球形弁の弁胴３は、複数個の基礎ボルト１６で
弁胴３下部を数点で固定支持するようにしており、内圧
が掛かった場合には第９図の如くその支持部近傍と、そ
れ以外の部分とで半径方向の変位が異なシ封水性にとっ
て必要な均一変位が得にくく々ると云う欠点がある。従
って、従来構造においては上記のように、技術的、経済
的に種種の問題点が残されている。

〔発明の目的〕

本発明は上記の状況に鑑み々されたものであり重量が軽
減できると共に操作が円滑にでき信頼性を向上し、据付
基礎を小形化できる球形弁を提供することを目的とした
ものである。

〔発明の概要〕

本発明の球形弁は、二つ割シに形成されたほぼ球形状の
弁胴と、該弁胴内に弁軸を介し回動自在に取シ付けられ
た弁体と、上記弁軸をレバー、リンク等を介し開閉駆動
するサーボモータとを設けてなり、下半分がコンクリー
ト中に埋め込壕れ上半分が上記下半分の上面に固着し形
成された上記　２弁胴と、上下方向に配設され上記弁体
に固定され上記弁胴にそれぞれ回動自在に支持された上
部弁軸及び下部弁軸と、水平位置に固定され上記上部弁
軸をレバー及びサーボモータリンクを介し回動駆動する
ように形成された上記サーボモータとを設けたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の半埋込形の球形弁を実施例を用い従来と同
部品は同符号で示し同部分の構造の説明は省略し第４図
により説明する。第４図は管軸方向に対する横断面図で
ある。図において、球形弁胴３は水平位置で上下方向に
２分割され、下半分部はコンクリート中に埋設され、弁
胴３を貫通して上部弁軸１７、下部弁軸１８は垂直位置
に配設されている。上部弁軸１７には第４図、第５図。

第７図に示すように水平位置に操作レバー４の一端が取
り付けられ、他端はレバービン２９を介しサーボリンク
１９の一端が連結されている。サーボリンク１９の他端
はリンクビン２８を介しピストンロッド２０に連結され
ている。サーボモークロはコンクリート床面に植立され
たコンクリート基礎３４に固定され、または、他の実施
例を示す第７図のようにサーボモータ基礎ポル）１０に
よシ位置を固定し水平位置に取り付けられており、操作
力は球形弁室の上流側あるいは下流側の垂直壁面よシコ
ンクリートへ伝えるように構成されている。

尚、第８図の如く、−操作レバー４とピストンロッド２
０を直接連結し、シリンダエンドにフレとスピン７を設
置した従来と同様の構造としてもよいが、上記した従来
構造の欠点として挙げたサーボモータシリンダ８と一ピ
ストン９との摺動面にこじれ、かちり及び損傷を与える
ことを回避するためには第４図、第７図の構造とするこ
とが望ましい。また、サーボモータ６の取付位置は、弁
室の上流側または垂直壁面に水平取付けとしてもよい。

そして、操作レバー４の長さは従来以上に広範囲に設定
できるため、従来の如く床面レベルを低下させることな
く、最も経済的なサーボモータロ径が選定できる利点も
ある。

第５図は弁胴３の上部構造を示し、弁胴３の上半分はコ
ンクリート中に埋め込まれないで露出しているので、従
来の構造とほぼ同等の剛性を与えることか必要と々るが
、上記した従来の欠点の、弁体１全閉時に弁体１が受け
る水圧力によシ弁体１及び弁胴３が下流側に押され、こ
のため、弁胴３の基礎部品を支点として倒される如き変
位量は、約１／３程度に減少する。従って、従来のこの
変形に対応して剛性を増強していた分はこの減少分だけ
その必要がなくなシ軽量化が可能となる。また、弁胴３
の上半分は、内部充水の自重のそのほとんどを下半分の
弁胴３で受けるため、この水の自重による不規則変位は
なくなり、大半は規則的な一様な内圧による変形のみと
なりシール性能の改善が可能となる、 弁胴３の下半分はコンクリート中に埋設されているので
、従来の全体露出弁胴３と異なり種々の荷重による不規
則な変位の弊害はほとんど回避できるために、単に水圧
のみに耐え得る薄肉構造とすることが可能である。コン
クリート中に埋設に際しては、その基礎ペースは単に弁
胴３の自重を支えるのみであるから従来の如き大形とは
ならず著しく小形の基礎で据付けが可能となる。従って
、従来の掘削深さ、Ｈ中２．５〜３．５Ｄは不要で、Ｈ
中１．５Ｄ程度と、少なくてよく、これによる土木掘削
費は大幅な低減が可能となる。また、弁胴３の下半分も
軽量化が可能となシ重量が従来の５０チ以下とすること
ができる。そして、弁胴３の下部には第６図に示す如く
下部弁軸１８を収納する軸受箱２３が取り付けられ、軸
受箱２３は最底部であるため、土砂が軸受箱２３の軸受
１３部分へ侵入する可能性があるので、軸受１３の入口
には封水バッキング２５が挿入されている。また、弁体
１、上下弁軸１７．１８の自重を受けるだめのスラスト
軸受２４が下部弁軸１８の下端面で軸受箱２３に固定さ
れている。

必要となるが、弁胴３下部はコンクリートに埋設されて
いるため、下部軸受部の交換作業は弁胴３ｒ内部より行
なうようになっている。そのため、第６図に示すように
軸受箱２３を弁胴３の下半分に固定したボルトを外し、
軸受箱２３を分解、抜き取り、軸受１３、スラスト軸受
２４を外へ外すことができるようになっている。

マタ、弁胴３の下半分はコンクリート中に埋設されてい
るため、水圧による半径方向変位は著しく拘束されるが
、上半分は第１０図の如く上方向へ自由に水圧により変
位するので、この上方向の変位と同じく弁体１を弁胴３
と一体の如く上方へ変位させないと、弁体３の上部と弁
胴３の上半分との間に全閉シールが円滑に行なわれない
ことになる。このため、第５図に示すようにスラストリ
ング２１を設けて弁胴３の上半分の動きと共に弁体１が
動き得るようにしている。また、弁胴３の上半分が水圧
により変位すゐ場合、弁胴３の下半分のフランジ近辺も
上半分の変位の影響を受け、第１０図の点線の如き変位
（傾斜）を生じることになるので、第４図に示すように
、弁胴３の下半分の外面をコンクリートに強固に固着さ
せるためのアンカピース３３、固定金具２７及び弁胴３
の下半分のフランジの変位（傾斜）を極小に押さえるた
め、フランジと弁胴３の下半分の接続コーナ部にアンカ
ボルト３２を適宜の本数を配置し上記変位を抑止してい
る。

さらに、本実施例の構造においては、下部の軸受１３、
スラスト軸受２４は経年的に摩耗や損傷を受けることも
あるが、上記したように、コンクリート中に埋設された
弁胴３の下半分に全く手を区 加えることなく軸受箱２３を介して点検、修理が行なえ
るので、弁胴３の下半分は永久的にコンクリート中に埋
設することが可能となる。

このように本実施例の半埋込形弁は、球形弁胴下部をコ
ンクリート中に埋設したことにより、従来の露出形弁と
比較し、水圧力による倒れ変位を約１／３に減少でき、
また、弁胴及び弁体の重量並びに弁体に加わる水圧力を
コンクリートに持たせることができ、弁胴下半分を薄肉
構造にでき、重量を３０〜４０低減し、原価を約３０チ
減少できる。そして、内部充填水の自重を下部弁胴で受
けるため、不規則変位はなくなり、弁胴上半部は規則的
な一様な水圧による変形のみとなシ、がっ、弁胴上半部
の軸部にスラス）　ＩＪソング設置したことにより弁胴
上半部の変位に弁体が追従でき、封水性能を著しく改善
できる。また、サーボモータを床面と平行（水平）に設
置し、サーボリンクを介し連結したことによりサーボモ
ータ自体の首振り運動がなくなりサーボモータシリンダ
とピストンとの摺動面にこぢれ、かぢり等の損傷が生じ
ることを防止できる。また、床面のレベルを上げること
ができて掘削寸法が減少できることにより、発電所全体
の寸法を低くでき据付基礎を小形化し土木建築の建設費
用を低減できる。さらに、操作レバーの長さを自由に選
定でき従来のように床面レベルを低下させることなく最
も経済的なサーボモータロ径を選定でき、球形弁の据付
高さを低くでき組立、分解の作業も容易で、下部軸受部
の保守、点検も簡単である。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明の球形弁は、弁胴の下半分を薄
肉にでき重量が低減でき、円滑に操作できて信頼性を向
上し、また、据付基礎を小形化できる効果を有するもの
である。　。

第１図は従来の球形弁の管軸方向へ断面図、第２図、第
３図はそれぞれ第１図の球形弁のサーボモークシリンダ
側から見た開閉説明図、第４図は欅 本発明の球形弁の実施例の管軸方向の湖面図、第５図、
第６図はそれぞれ第４図のＡ部、Ｂ部の詳細図、第７図
は本発明球形弁の他の実施例のサーボモータによる弁軸
駆動部平部図、第８図は第７図のサーボリンクを省略し
サーボモータシリンダを首振シ可能とした構造の説明図
、第９図、第１０図はそれぞれ弁胴変形説明図である。

１・・・弁体、４・・・レバー、６・・・サーボモータ
、１７・・・上部弁軸、１８・・・下部弁軸、１９・・
・サーボリンク、２３・・・軸受箱。

代理人　弁理士　長崎博男 （ほか１名） 茶１図 第３圀 盛４図 寮ら区 寥９画 宇１０　喝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二つ割シに形成されたほぼ球形状の弁胴と、該弁胴
   内に弁軸を介し回動自在に取り付けられた弁体と、上記
   弁軸をレバー、リンク等を介し開閉駆動するサーボモー
   タとを設けたものにおいて、下半分がコンクリート中に
   埋め込まれ上半分が上記下半分の上面に固着し形成され
   た上記弁胴と、上下方向に配設され上記弁体に固定され
   上記弁胴にそれぞれ回動自在に支持された上部弁軸及び
   下部弁軸と、水平位置に固定され上記上部弁軸をレバー
   及びサーボリンクを介し回動駆動するように形成された
   上記サーボモータとを設けたことを特徴とする球形弁。 ２、上記弁胴の下半分の下端に上記下部弁軸を支承する
   軸受箱が着脱可能に取シ付けられている特許請求の範囲
   第１項記載の球形弁。