JPS6256671A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、流動通路を備えたハウジングと、回転体また
は部分回転体の形状をし、流動通路に回転自在に配置さ
れ、かつ開口を備えた閉鎖部材と、前記閉鎖部材と前記
ハウジングの間に配置されたシール部材とからなるバル
ブに関する。

従来の技術 球体バルブの良好な流動および閉鎖特性はよく知られて
いる。それがためにこのバルブはしゃ新井として一般に
用いられる。球体バルブを制御バルブとして用いること
もますます一般的となってきている。良好な流動特性に
加えて、このバルブは良好な制御特性を示すのであり、
さらにまた大抵の場合、従来の制御バルブと異なってシ
ール機能がよい。この制御バルブによって緊密に閉鎖す
れば、制御系統に別の（−り新井を設ける必要はない。

制御バルブが優秀であるためには作動に必要な力、また
はモーメントは、作動手段が大きくなって動きがおそく
ならないように低くなければならない。この要件は、球
体が７・ウジングにとりつけられたシーＭに圧力作用に
より押しつけられる構造の球体バルブは小さいサイズで
しか制御用途に仲≠用いられないという結果をもたらす
。この種のバルブが必要とするモーメントは、摩擦半径
、すなわち球体の径の増加により急速に増加する。

制御用の緊密閉鎖球体バルブはしばしば次のような構成
を有する。すなわち、球体はベアリングに回転自在に担
持され、球体シールは、バネと圧力の作用により）・ウ
ジング内を流動通路の方向に球体に対して可動である。

発明が解決しようとする問題点 この種の緊密閉鎖球体バルブに伴う欠点は、バルブの制
御時における、すなわち球体が部分的に開いた位置にあ
るときにおける、球体に対する球体シールの絶え間ない
摩擦である。特に流体の流入側では、制御時に生じる差
圧の作用によりシールは押されて球体と接触する。しか
しながら、球体は部分的に開いているのみなので、その
接触はシールの全シール面ではない。

その結果はシール面の不均一な摩耗であり、新たな摩擦
を生じさせ、モーメントを追加しなければならない原因
となる。また、長期間の使用のうちには漏れをも生じさ
せる。増加した、不均一な摩擦は、バルブが制御時に動
かなくなってしまう原因となり、その結果作動手段はオ
ーバーシーートシてしまう。また、空気作動手段を用い
た場合には装置が振動し続けることともなる。

これらの欠点を除去するために試みがなされてきた。そ
の１つは、制御時にシールを押して球体との接触を外す
機械的要素を用いてシールの接触を解除しようとするも
のであり、他の１つに、水力とバネ力のバランスをとる
ことによりシールが球体に押しつけられないようにしよ
うとするものである。後者の場合には、シールは閉鎖位
置では機械的または水力的な要素により球体に対して押
しつけられる。上述のために必要な余分の要素は製造コ
ストの増加および故障原因の増加をもたらし、また装置
をかさ張らせて取扱上それだけ厄介なものとする。

そこで本発明の目的は、制御用途に用いるのに適し、か
つ球体の制御時に球体とシールの間に摩擦接触がおこら
ない緊密閉鎖球体バルブを提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明の緊密シール球体バルブにおいては、上述の欠点
は、球体が制御位置、すなわち中間位置にあるとき閉鎖
シールを球体の表面から分離することにより除かれるが
、この分離は流れにより生じ為エジェクタ現象を利用す
ることにより自動的に行なわれる。シールが球体に接触
しないとき、または時お多接触するに過ぎないときには
、制御に必要なモーメントは低く、不都合な摩耗も生じ
ない。本発明のバルブは、シール・部材とハウジングの
間に１つまたはいくつかの中間空間を設け、その中に、
バルブが閉鎖位置にあるときに、閉鎖部材に対してシー
ル部材を押しつける圧力が充ちるようにし、かつそこか
ら、１つまたはいくつかの通路が、バルブを開いた時そ
の近くで流動通路と連通ずる開口が最初に形成されるシ
ール部材の部分の近くのところに開口していることを特
徴とする。

本発明の球体バルブにおいては、ハウジング内に回転自
在に担持された球体およびハウジング内に移動自在に配
置された、好ましくはバネを備えたまたはベローを備え
た１つまたは２つの球体シールが用いられる。

シールの後部空間はバッキングによりカプセル封じされ
ている。また、この後部空間は１つまたはいくつかの通
路または孔により、流体の流入側で、球体に対するシー
ル面の近くのところと連結されている。この場所は、球
体の回転軸に対して直角であって、かつハウジングを貫
通する流動通路の中心線と一致する平面上に位置するの
が好ましい。

作　　用 球体を閉鎖位置から開くと、球体と球体シールの間のす
き間を通過して流れる流体の速度は増加し、これによっ
て、このすき間の圧力と、前記孔を介してシール後部空
間の圧力とが、バルブの中間の空間（球体バルブのハウ
ジング内の閉鎖バッキング間の空間）の圧力より低くな
る。中間の空間の圧力はその後圧力の低い、シール後部
空間の方向に球体７−ルを押して球体から外す。

実施例 本発明とその詳細を以下添付図面を参照しながらより詳
しく説明する。

さて第１図を参照すると、この図には、バルブハウジン
グと、閉鎖部材として作用する球体２と、環状の球体シ
ール６の詳細が表わされている。この図は、球体の回転
軸に対して直角の断面を、外に向うシャフトの方向、す
なわち大抵の場合上から眺めたものである。この断面は
、流動口の中心線の高さで、すなわちメージャー・サー
クル、換言すれば最も大きな円のところで切ったもので
ある。ハウジングは、流動口として通路４を有し、この
通路の中心線は参照番号５で示しである。流れの方向は
矢印Ａで示しである。球体は開口６により貫通されてお
り、球体は図面の面に対して垂直の軸のまわりを回動自
在である。矢印Ｂの方向に回転させるとバルブが開く。

ハウジング１は、直径がＤｌの円筒形の凹所を有し、そ
の中には球体シール３が配置されている。球体シール３
は環状のシール面７を有し、このシール面７は、閉鎖位
置において球体に幽接する。球体シールの後部には肩部
があるので、ハウジング内において球体シールの後部と
肩部との間に環状の後部空間８が規定され、その中には
、バネ９が配置されている。後部空間のどちらの側にも
バッキング１０．１１、例えば０−リングが設けられて
おり、バルブの中間の空間および流動通路の流入側に対
して後部空間をシールする。孔１２が後部空間からシー
ル面７の流入側の縁部に近い位置に開口している。この
孔は、球体の回転軸に対して直角であって、かつハウジ
ングを貫通する流動通路の中心と一致する平面上に位置
するのが好ましい。シールの内面には、シール面の他に
、Ｄ２の外径を有し、かつ前記孔が開口するところの環
状の凹所１３がある。

第１図のバルブが閉鎖位置にあるとき、流入側の圧力は
孔１２を通って球体シールの後部空間８に至る。そして
、外径Ｄ１と内径Ｄ２を有する環状の圧力領域に生じた
圧力が、シール面７を球体２に対して押しつける。流体
の圧力に加えて、バネ９のパネカもまたシールに力を作
用する。球体を開くためにこれを矢印Ｂの方向に回転さ
せ始めると、すき間がまず球体とシールの間であって、
流動口の中心線の高さのところ、すなわち孔１２の近く
に開口する。流入側と流出側の間の差圧によりこのすき
間には速い流れが生じ、この流れは孔の入口のところに
吸引力を生じさせる。その結果、後部空間８の圧力は前
記孔を通って排出され、シール面に作用するバルブの中
間の空間内の圧力よりも低い値となる。そのためシール
は押されて球体から外れる。球体はこの後、シールがも
はや押しつけられていないので最小のモーメントでもっ
て回転させることができる。

第５図には本発明の別の適用例が示されている。そこに
示したシールは複動式である、換言すれば、バルブ内の
流れの方向は第１．２図におけるのと同じでもよいし、
その逆でもよい。

第２図に示した構成要素の他に、第３図の実施例はシー
ルリング５のまわりに摺動自在に配置されたスリーブ１
４を含む。このスリーブの球体側の端面ば、シールリン
グの肩部に当接し、また肩部１５が前記スリーブの球体
と反対側の端面に面するようにハウジング内に設けられ
ている。スリーブの球体側の端部は面取りされており、
これにより空間２４が前記端部に規定される。スリーブ
とシールリングの間には直径Ｄ３．．Ｊ二にバッキング
１６、例えば０−リングが設けられている。直径Ｄ３は
Ｄ２と比べ等しいか、またはより小さいのが好ましい。

０−リング１０がスリーブとハウジングの間に配置され
ている。スリーブの内面は肩部２１を有し、シールリン
グの肩部２２がこれと向き合っている。これらの間には
空間２５がある。孔１２はこれらの肩部を貫通して、ス
リーブの後部空間８に至っている。

第３図において流れの方向が右から左である場合には、
シールは、第１．２図のシールと同じように作動する。

流れの方向が左から右である場合には、中間の空間の方
向からくる遮断されるべき圧力は、閉鎖位置において、
スリーブ１４の斜に切った端面とシールリング乙の間の
環状の空間に導かれる。この空間の圧力領域はＪ）　５
の内径と、シール面７の外径と等しい外径を有し、スリ
ーブを肩部１５に対して押しつける。すると球体シール
５は［反対作用（ｅｏｕｎｔｅｒ−ｒｅａｃｔｉｏｎ）
　Ｊにより付勢されて球体と接触し、バルブは閉鎖位置
において緊密にシールされる。

バルブを開き始めると、左から右への勢いのよい流れが
孔のところに生じ、その結果、後部空間８の圧力が第５
図の実施例においても低下する。圧力はまた肩部２１と
２２の間の空間２３においても低下する。さらに、吸引
作用がシールリング３とハウジングの間の、シールリン
グを囲むすき間に生じ、スリーブの斜に切った端面に接
する空間２４の圧力も低下する。これによりシールの解
除が行なわれる。

第４図にはバネ９のかわりにベローシールを用いた単動
シールが示されている。シールリング６の後ろには、ハ
ウジングに環状の凹所１７が加工形成されており、ベロ
ー１８はこの凹所に配置されている。球体側のベローシ
ールの端部は、第１図〜第３図の実施例の場合と同じよ
うに配置された孔１２を有する。ベローの内側には内部
シェル１９が取りつけられており、この内部シェル１９
は、シールリング３の側で締まりばめされてベロー１８
を連結させており、ハウジング１にはすべりばめされて
いる。内部シェルとハウジングの間にはＯ−リング１）
が配置されている。後部空間８に対応する室２０がベロ
ーと前記内部シェルとの間に規定される。

ベローはバッキング１０にも取って代わる。このシール
は第１．２図に示したシールと同じように作動する。

本発明はこれまでに説明した実施例にのみ限定されるも
のではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲に記載
した範囲内において様々な変更が可能である。閉鎖部材
の形状は、球面のかわりに、他の回転面の形状、例えば
円筒形または円すい形でもよい。凸状の回転面の軸方向
断面も１だ、例えば楕円形でもよい。

発明の効果 本発明は上記の構成であるから、シールと球体のシール
面が制御時に摩耗しない。このパルプを作動させるのに
必要なモーメントは、現ニ存在する同種のバルブの場合
に比べてかなり少なくてすむ。また、このパルプにおい
ては、シールの解除および球体の表面からの分離は、流
れる流体の速度増加により生じるエジェクタ現象により
自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単動シールを備えた、本発明によるバルブの
部分断面図であって、流動通路の中心線に沿って切った
ところを軸方向から眺めたものである。 第２図は、第１図のシールの構成要素を示す側断面図で
ある。 第６図は、本発明によるバルブの複動シールの詳細を示
す側断面図である。 第４図は、本発明によるパルプの単動ベローシールの詳
細を示す側断面図である。 １・・・・・ハウジング、　　２・・・・・・閉鎖部材
、３・・・・・シール部材、　　　４・・・・・・流動
通路、６・・・・・・開Ｄ　、７・・・・・ソール面、
後部空間・・・・８，２３，２４，２０．１２・・・・
・通路（孔） （ほか２名）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動通路（４）を備えたハウジング（１）と、回
   転体または部分回転体の形状を有し、開口（６）を備え
   、かつ前記流動通路に回転自在に配置された閉鎖部材（
   ２）と、閉鎖部材とハウジングの間に配置されたシール
   部材（３）とからなり、シール部材（３）とハウジング
   （１）の間には１つまたはいくつかの後部空間（８、２
   ３、２４、２０）が配置され、この後部空間にはバルブ
   が閉鎖位置にあるとき圧力が充ちて閉鎖部材（２）に対
   してシール部材を押しつけ、かつこの後部空間からは１
   つまたはいくつかの通路（１２）が前記シール部材（３
   ）のシール面（７）に近い地点に延びるバルブにおいて
   、通路（１２）が、バルブを開き始めたとき、その近く
   で流動通路と連通する開口が最初に形成されるシール部
   材（３）の部分の近くに開口し、それによってバルブを
   開いたとき流れが前記通路のところに発生し、この流れ
   が前記通路の入口に吸引力を生じさせ、後部空間（８、
   ２３、２４、２０）の圧力をシール面（７）に作用する
   圧力より低くなるように減少させることを特徴とするバ
   ルブ。
2. （２）後部空間（８、２３、２０）から延びた通路（１
   ２）が、閉鎖部材（２）の回転軸に対して直角の面の最
   も大きな断面積のところ、流動通路（４）の、閉鎖部材
   が最初にシール（３）から分離する側で開口することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のバルブ。
3. （３）その近くで前記後部空間から延びた通路（１２）
   が開口するシール部材（３）が、閉鎖部材（２）の流入
   側に位置することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載のバルブ。
4. （４）その近くで前記後部空間から延びた通路（１２）
   が開口するシール部材（３）が、閉鎖部材（２）の流出
   側に位置することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載のバルブ。
5. （５）シール部材（３）とハウジング（１）の間に、シ
   ール部材（３）を囲むようにして軸方向に可動のスリー
   ブ（４）が配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載のバルブ。
6. （６）バルブが、シール部材（３）を閉鎖部材（２）の
   方向に付勢するバネまたはベロー（１８）を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項の
   いずれかに記載のバルブ。