JPS6117771A - ボ−ルバルブ - 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】 皇呈上回机里公！ 本発明はパイプライン等に使用されるボールバルブに関
し、詳しくはバルブシートを保持するシールリングを、
ボディキャビティ内の圧力を利用して作動させ、ボディ
キャビティ内の異常昇圧を防止し得るようにしたダブル
シール方式のボールバルブに関する。

裟米ｐ韮歪 ボールをステムによってハウジング内に回動自在に保持
し、このボールを回動させることによって流体通路を開
閉するボールバルブは、そのシール方式として、代表的
には、「配管技術」昭和５４年３月号第７８〜８９頁に
記載されているように、シングルシール方式とダブルシ
ール方式とが知られている。

第１図は従来のシングルシール方式のボールバルブの要
部断面図を示し、ハウジング１内にステム（図示せず）
を軸として回動し得るように弁体としてのボール２が収
容されており、ハウジング内の流体通路３を開閉する。

ハウジング内に上記流体通路を囲繞するように、環状の
シートリテーナ４が嵌め込まれており、これに固定され
たアウターリング５との間に環状のバルブシート６がボ
ールに対峙して取付けられている。上′記アウターリン
グは周方向に一定間隔ごとに圧縮ばね７により背面から
ボール方向に付勢されており、かくして、上記環状バル
ブシートがボール表面に当接されて、シートリテーナと
ボールとの間をシールしている。

また、シートリテーナがハウジング内壁面に摺接する外
周面において、上記バルブシートのシールポイント径り
、よりも大きい外径Ｄ２を有する位置にもＯ−リング８
が取付けられ、ハウジングとシートリテーナとの間をシ
ールしている。また、図示したボールバルブにおいては
、バルブシートが破損したような場合に、シール機能を
一時的に補うために、インジェクター（図示せず）から
シールポイントにシール剤を注入するためのシール剤通
路９がシールの内側近傍にて開口している。

従って、このようなシングルシール方式においては、流
体通路に流体圧が加わり、−次側流体圧ＰＩが二次側流
体圧Ｐ２よりも大きいとするとき、バルブシート６のシ
ールポイント径り、と前記〇−リング８を設けた位置で
のシートリテーナの外径Ｄ２との差を幅とする環状部分
の面積と、流体圧Ｐ１とボディキャビティ１０内の圧力
Ｐ３との間の差圧の積に比例する所謂自緊力、即ち、−
（Ｄ２”−ＤＩ”）（ＰＩ−Ｐ、３）がシートリテーナ
の背面から作用するので、バルブシートはボールに密着
せしめられ、このようにして−次側流体がシールされる
。

一方、−次側流体がボディキャビティに漏れて、ボディ
キャビティ内圧力Ｐ３が二次側流体圧Ｐ２よりも高くな
ったとき、上記とは逆に、−（Ｄ２”−ＤＩ”）（Ｐ３
−Ｐｇ） なる力がシートリテーナを背面側に押し戻す解禁力とし
て作用する。従って、この解禁力が前記圧縮ばね７の圧
縮力よりも大きくなったとき、バルブシートはボールか
ら後退し、ボディキャビティ内の圧力を二次側に放出し
て、ボディキャビティ内圧力の異常上昇を防止する。

このようにシングルシール方式によれば、ボディキャビ
ティ内の圧力の異常上昇は、ボディキャビティを二次側
に導通させることによって防止することができるが、流
体のシールは一次側でのみ行なわれる。

このために、第２図に示すように、付加的に切換弁２１
を備えて、−次側及び二次側の両方において流体をシー
ルし得るダブルシール方式が知られている。この方式に
おいては、バルブシート６のシールポイント径Ｄ１より
も大きい外径Ｄ２を有する位置でハウジング１の内壁面
に摺接するシートリテーナ４の外周面に第１のＯ−リン
グ８及び１１が取付けられていると共に、ＤＩよりも小
さい外径Ｄ３を有する位置で同様に第２のＯ−リング１
２が取付けられており、ハウジング内壁面とシートリテ
ーナ背面との間に上記Ｏ〜リング１１及び１２によって
密閉された密室１３が形成されている。

一方、上記切換弁２１は、シリンダー２２内に軸方向に
可動的に内蔵されたピストン２３を有し、このピストン
は、シリンダー内を導管２６にて流体通路３に導通する
一次室２４と、導管２７にてボディキャビティ１０に導
通する二次室２５とに区画すると共に、流体圧がボディ
キャビティ内圧力よりも高いとき、流体通路と前記密室
１３を導管２８にて導通し、ボディキャビ亨イ内圧力が
流体圧よりも高いとき、上記と同じ導管２８にてボディ
キャビティを密室に導通するように作動する。

従って、常態の場合は、−次側においては、−次側流体
圧Ｐ１の方がボディキャビティ１０内の圧力Ｐ、よりも
高いので、前記切換弁２１によって一次側流体圧Ｐ、は
密室に導通し、かくして、シートリテーナには −（Ｄ２２−ＤＩ”）（ＰＩ−Ｐ３） なる自緊力がその背面に作用し、バルブジニトロが一次
側流体をシールする。

一方、−次側流体がボディキャビティに漏れ、或いは温
度上昇によってボディキャビティ内圧力が増して、ボデ
ィキャビティ内圧力Ｐ３が許容範囲内で二次側流体圧Ｐ
２よりも高くなったとき、前記切換弁において、ピスト
ン２３が図上で右側に移動し、ボディキャビティが密室
に導通されるので、シートリテーナにはその背面から、
−（Ｄ、”−Ｄ３”）’（Ｐ３−Ｐ２）なる自緊力が作
用して、バルブシート６が二次側流体をシールする。換
言すれば、−次側から二次側への流体の洩れが防止され
る。

従って、このようなダブルシール方式によれば、ボディ
キャビティは圧力的に閉鎖されているので、特に、流体
が非圧縮性の液体である場合には、例えば、−次側流体
が所定の許容範囲を越えてボディキャビティに洩れたと
き、ボディキャビティ内は異常昇圧し、その結果、前記
切換弁は破損し、バルブはその機能を損なわれることと
なる。ボディキャビティにリリーフ弁を付設すれば、こ
のようなボディキャビティの異常昇圧を避けることがで
きるが、しかし、流体が可燃性である４合には適用でき
ない。また、流体の種類によらず、リリーフ弁の容量が
不足した場合は、やはりバルブは破損を免れない。

茨ガ煎課題 従って、本発明の技術的課題は、ボディキャビティ内の
圧力が許容範囲を越えて所定の圧力以上に高くなった場
合に、この圧力を利用してシートリテーナを作動させて
、ボディキャビティを流体通路に導通させ、か（して、
ボディキャビティ内の異常昇圧を輌トシ得るようにした
ダブルシール方式のボールバルブを提供することである
。

技術的課題を解決するための手　及び作用本発明は上記
技術的課題を解決するために、ハウジングと、このハウ
ジング内で流体通路を開閉する可動なボールと、このボ
ールに対峙して上記流体通路を囲繞するように上記ハウ
ジング内に嵌め込んだ環状のシートリテーナと、このシ
ートリテーナに前記ボールに対峙して取付けた環状のバ
ルブシートと、上記シートリテーナがハウジング内壁面
と摺接する外周面に上記バルブシートのシールポイント
径よりも大きい外径を有する位置に設けた第１のＯ−リ
ングと、上記シールポイント径よりも小さい外径を有す
る位置に設けた第２の０−リングと、これら第１及び第
２のＯ−リングの間にハウジング内壁面とシートリテー
ナ背面との間に形成した密室とを有するボールバルブに
おいて、主シリンダーと副シリンダーとを有する切換弁
を付設し、主シリンダーは、軸方向に可動の主ピストン
によって流体通路に導通する一次室と、ボディキャビテ
ィに導通する二次室とに区画され、主ピストンは流体圧
がボディキャビティ内圧力よりも高いとき、一次室にお
いて流体通路と密室を導通させ、ボディキャビティ内圧
力が流体圧よりも高いとき、二次室においてボディキャ
ビティと密室を導通させるように作動し、副シリンダー
は、軸方向に可動の副ピストンによって前記二次室と共
通してボディキャビティに導通する制御室と、大気又は
一次室に導通ずる導通室とに区画されていると共に、こ
の副ピストンを圧縮ばねによって制御室側に付勢し、ボ
ディキャビ夢イ内圧力が所定の圧力に達したときに圧縮
ばねに抗して副ビス１〜ンを移動させることにより、主
ピストンを作動させて、−火室において密室を流体通路
と導通させ、シートリテーナに解緊力を作用させ、ボデ
ィキャビティを流体通路に導通させる。

従って、本発明のボールバルブによれば、−次側流体圧
がボディキャビティ内圧力よりも高い場合は、−次側流
体圧が密室に導通し、一方、ボディキャビティ内圧力が
二次側流体圧よりも高い場合は、ボディキャビティが密
室に導通するので、いずれの場合も、シートリテーナに
は自緊力が作用する。従って、流体は一次側においても
、二次側においてもシールされる。一方、ボディキャビ
ティ内圧力が所定の許容範囲を越えて異常上昇して、所
定の圧力に達した場合は、制御室に加わるこの圧力によ
って副ピストンが主ピストンを左側に移動させるから、
主シリンダーにおいて密室は流体通路と導通し、か（し
て、シートリテーナには解緊力が作用するので、ボディ
キャビティは流体通路に導通し、ボディキャビティ内圧
力は流体通路に放出されて、異常昇圧が防止される。

以下に実施例を示す第３図乃至第５図に基づいて、本発
明によるボールバルブを説明する。尚、これら図面にお
いて、第１図及び第２図と同じボールバルブ部材は同じ
参照番号が付されている。

第３図は本発明によるボールバルブの実施例を示す要部
断面図であり、八うリング１内に流体通路３を囲繞して
環状のシートリテーナ４が嵌め込まれており、これに固
定されたアウターリング５との間に環状のバルブシート
６がボール２に対峙して取付けられている。上記アウタ
ーリングはハウジング内壁面上に周方向に一定間隔ごと
に装着された圧縮ばね７により背面からボール方向に付
勢され、かくして、上記環状バルブシートがボール表面
に当接されて、シートリテーナとボールとの間をシール
している。また、シートリテーナがハウジング内壁面に
摺接する外周面には第１の０−リング８及び１１と共に
、第２のＯ−リング１２、が装着され、ここに、第１の
０−リングが装着される位置におけるシートリテーナの
外径り、はバルブシートのシールポイント径Ｄ１よりも
大きくされ、一方、第２のＯ−リングが装着される位置
でのシートリテーナの外径Ｄ３はバルブシートのシール
ポイント径Ｄ１よりも小さくされる。

本発明によｉボールバルブにおいては、切換弁３１が付
設され、この切換弁は、軸方向に可動の主ピストン３４
を内蔵する主シリンダ−３２と、軸方向に可動の副ピス
トン３５を内蔵する副シリンダ−３３とを有し、主シリ
ンダーは、導管４１にて流体通路３に導通する一次室３
６と、導管４２にてボディキャビティに導通する二次室
３７とに上記主ピストンによって区画されている。更に
、主シリンダーは、主ピストンの作動によって一次室又
は二次室を前記密室と導通させる導管４３に接続されて
おり、この主ピストンは、流体圧がボディキャビティ内
圧力よりも高いとき、図上で主シリンダー内の左側に位
置して、−火室において流体通路と密室を導通させ、一
方、ボディキャビティ内圧力が流体圧よりも高いとき、
図上で右側に位置して、二次室においてボディキャビテ
ィと密室を導通させるように作動する。

一方、副シリンダ−３３は、前記二次室３７と共通して
導管４２を経てボディキャビティに導通する制・外室３
８と、開口４４を有して大気又は−火室に導通ずる導通
室３９とに前記副ピストン３５によって区画されている
と共に、この副ピストンは圧縮ばね４５によって制御室
側に付勢されている。

ここに、この圧縮ばねの強さは、ボディキャビティ内圧
力Ｐ３が所定の許容範囲を越えて所定の　　−圧力Ｐ３
°に達したときに副ピストンが作動し得るように、即ち
、図上で左側に移動し得るように選ばれ、また、副シリ
ンダーの副ピストン径ｄ２は主シリンダーの主ピストン
径ｄ１　よりも大きいように選ばれる。

従って、ボディキャビティ内圧力が許容範囲を越えて、
所定の圧力Ｐ、”に達したときに、この圧縮ばねに抗し
て副ピストンは図上で左側に移動し、そのピストンロッ
ドにて主ピストンに係合し、これを作動させて、−火室
３６において密室を流体通路と導通させる。

従って、上記のようなボールバルブによれば、−次側流
体圧Ｐ１がボディキャビティ内圧力Ｐ３よりも高い場合
は、第３図に示すように、主シリンダ−の主ピストン３
４は図上で左側に移動して一次側流体圧は密室に導通し
、一方、副シリンダーにおいては、副ピストンは右側に
位置しているから、シートリテーナにはその背面より一
（Ｄ２”−ＤＩ”）（Ｐｌ−Ｐ３） なる自緊力が作用し、バルブシートはボールに密着せし
められるので、−次側流体がシールされる。

次に、ボディキャビティ１０内の圧力Ｐ、が二次側流体
通路３の流体圧Ｐ２よりも高い場合は、第４図に示すよ
うに、主シリンダ−３２の主ピストン３４は図上で右側
に移動してボディキャビティが密室１３に導通し、一方
、副シリンダ−３３においては、上記Ｐ、Ｉが所定の許
容範囲にある間は、副ピストン３５は圧縮ばね４５にて
付勢されて図上で右側に保持されているから、シートリ
テーナにはその背面より −（ＤＩ”−Ｄ３”）（Ｐ３−Ｐ２） なる自緊力が作用して、二次側流体がシールされる。

しかし、ボディキャビティ１０内の圧力が所定の許容範
囲を越えて異常上昇し、所定の圧力Ｐ　”ｓ”に達した
場合は、第５図に示すように、制御室３８にこの圧力が
加わり、前記したように、この圧力によって副ピストン
は圧縮ばね４５に抗して図上で左側に移動し、そのロッ
ドにて主ピストン３４を左側に移動させるから、主シリ
ンダ−３２において密室１３は二次側流体通路３と導通
し、かくして、シートリテーナには、 一１ｚ”−ＤＩ”）（ｐ２’−ｐ２） なる解緊力が作用し、シートリテーナは背面側に後退す
る。この結果、ボディキャビティは二次側流体通路に導
通し、ボディキャビティ内圧力は二次側に放出されて、
異常昇圧が防止される。

また、このようにして、ボディキャビティが二次側流体
通路に導通して、ボディキャビティ内圧力が急減するの
で、第６図に示すように、導管４２にチェック弁付き絞
り弁５１を組み込むことにより、弁の作動・を安定させ
ることができる。

尚、以上の説明においては、ボディキャビティ内圧力が
所定圧力に達したとき、ボディキャビティを二次側流体
通路に導通するとして説明したが、−次側流体通路に導
通させてもよい。

以上のように、本発明のボールバルブによれば、ボディ
キャビティ内に圧力の異常昇圧が生じた場合、切換弁に
てこの圧力を利用してボディキャビティを密室に導通ず
ることにより、シートリテーナに解緊力を作用させ、ボ
ディキャビティを流体通路に導通させて、圧力を放出す
るので、切換弁及び配管の容量に直接関係なしに、ボデ
ィキャビティ内の圧力の異常上昇を防止することができ
る。

従って、本発明のバルブによれば、バルブの口径に関係
なく、同一容量の切換弁及び配管を使用できる利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシングルシール方式のボールバルブを示
す要部断面図、第２図は従来のダブルシール方式のボー
ルバルブを示す要部断面図、第３図乃至第５図は本発明
よるボールバルブを示す要部断面図、第６図は本発明の
ボールバルブの別の実施例を示す要部断面図である。 １・・・ハウジング、２・・・ポール、３・・・流体通
路、４・・・シートリテーナ、６・・・バルブシート、
８及び１１・・・第１のＯ−リング、１０・・・ハウジ
ングキャビティ、１２・・・第２の０−リング、３１・
・・切換弁、３２・・・主シリンダ−，３３・・・副シ
リンダ−，３４・・・主ピストン、３５・・・副ピスト
ン、３６・・・−火室、３′７・・・二次室、３８・・
・制御室、３９・・・導通室、４４・・・開口、４５・
・・圧縮ばね。 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングと、このハウジング内で流体通路を開
   閉する可動なボールと、このボールに対峙して上記流体
   通路を囲繞するように上記ハウジング内に嵌め込んだ環
   状のシートリテーナと、このシートリテーナに前記ボー
   ルに対峙して取付けた環状のバルブシートと、上記シー
   トリテーナがハウジング内壁面と摺接する外周面に上記
   バルブシートのシールポイント径よりも大きい外径を有
   する位置に設けた第１の０−リングと、上記シールポイ
   ント径よりも小さい外径を有する位置に設けた第２の０
   −リングと、これら第１及び第２の０−リングの間にハ
   ウジング内壁面とシートリテーナ背面との間に形成した
   密室とを有するボールバルブにおいて、主シリンダーと
   副シリンダーとを有する切換弁を付設し、主シリンダー
   は、軸方向に可動の主ピストンによつて流体通路に導通
   する一次室と、ボディキャビティに導通する二次室とに
   区画され、主ピストンは流体圧がボディキャビティ内圧
   力よりも高いとき、一次室において流体通路と前記密室
   を導通させ、ボディキャビティ内圧力が流体圧よりも高
   いとき、二次室においてボディキャビティと密室を導通
   させるように作動し、副シリンダーは、軸方向に可動の
   副ピストンによつて前記二次室と共通してボディキャビ
   ティに導通する制御室と、大気又は一次室に導通する導
   通室とに区画されていると共に、この副ピストンを圧縮
   ばねによつて制御室側に付勢し、ボディキャビティ内圧
   力が所定の圧力に達したときに圧縮ばねに抗して副ピス
   トンを移動させることにより、主ピストンを作動させて
   、一次室において密室を流体通路と導通させ、シートリ
   テーナに解緊力を作用させ、ボディキャビティを流体通
   路に導通させることを特徴とするボールバルブ。