WO2021002140A1 - ボールバルブ - Google Patents

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WO2021002140A1
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ball
seat retainer
ball valve
ring
annular
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Inventor
謙二 山本
敬丈 太田
晴樹 稲垣
Original Assignee
Ｑｕｂｌｏｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor

Definitions

  • the present invention relates to a ball valve.
  • the trunnion type ball valve disclosed in Patent Document 1 is known as a low temperature ball valve used for low temperature fluids such as liquefied ethylene and liquefied natural gas.
  • a ball 52 having a through hole 51 is rotatably mounted in the body 53, and an annular seat retainer 54 and an outer are arranged on both left and right sides of the ball 52.
  • An annular ball sheet 56 is held between the ring 55 and the ring 55.
  • the body 53 is formed with a primary side flow path 57 and a secondary side flow path 58 on both sides of the ball 52, and by rotating the ball 52 by rotationally driving the stem 59, the primary side is passed through the through hole 51.
  • the flow path 57 and the secondary side flow path 58 can communicate with each other.
  • the seat retainer 54 is pressed toward the ball 52 by the leaf spring 60.
  • FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the surface of the ball 52 can be brought into contact with the ball sheet 56, whereby the ball 52 and the seat retainer 54 are sealed.
  • a U ring 61 having a U-shaped cross section is provided between the body 53 and the seat retainer 54 on both sides of the ball 52.
  • the U-ring 61 is fitted with a spring 63 via the opening 62, and seals between the inner peripheral surface of the body 53 and the outer peripheral surface of the seat retainer 54.
  • the contraction of the U ring 61 made of ethylene trifluororesin (PCTFE) or the like becomes large at a low temperature, so that the inner peripheral surface of the body 53 and the outer peripheral surface of the U ring 61 are separated from each other. There was a risk that the surface pressure in the above would decrease and the sealing performance between the body 53 and the seat retainer 54 would decrease.
  • PCTFE ethylene trifluororesin
  • an object of the present invention is to provide a ball valve with improved sealing performance.
  • the object of the present invention is an annular body that rotatably accommodates a ball having a through hole and holds a ball sheet that is interposed between the body and the ball and abuts on the surface of the ball.
  • a ball valve including a seat retainer and a U-ring interposed between the body and the seat retainer.
  • the U-ring is an annular main body formed in a U-shaped cross section and the main body.
  • An annular protrusion that protrudes radially outward from the outer periphery is provided, and a locking portion formed thicker than the base end side is provided on the tip end side of the protrusion, with respect to the body. This is achieved by a ball valve that seals between the body and the seat retainer by abutting the proximal end side of the locking portion.
  • the protrusion is preferably provided at the end of the main body opposite to the opening side having a U-shaped cross section, and the locking portion so as to project in an annular shape toward the opening side. It is preferable that the portion is formed.
  • an inner ring for holding the ball seat is press-fitted on the inner peripheral side of the seat retainer.
  • a coil spring that is interposed between the body and the seat retainer and presses the seat retainer toward the ball.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a ball valve according to an embodiment of the present invention.
  • the ball valve of the present embodiment has the same basic configuration as the conventional ball valve shown in FIGS. 3 and 4, and FIG. 1 corresponds to part A of FIG. Therefore, in FIG. 1, the same components as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.
  • the ball valve shown in FIG. 1 has a body 53 that rotatably accommodates a ball 52 having a through hole 51 formed therein, and an annular seat retainer 54 made of a metal material or the like interposed between the body 53 and the ball 52. And have.
  • an annular seat retainer 54 made of a metal material or the like interposed between the body 53 and the ball 52. And have.
  • the differences from the conventional configuration will be mainly described.
  • a U-ring 10 interposed between the body 53 and the seat retainer 54 has an annular main body 11 formed in a U-shaped cross section and an annular body 11 protruding outward in the radial direction from the outer circumference of the main body 11. It is provided with a protrusion 13.
  • the U-ring 10 is housed in a groove 53a formed in a notch shape on the inner peripheral side of the body 53.
  • the holding ring 42 is fixed to the body 53 by a bolt 41, and the U ring 10 is held between the holding ring 42 and the U ring retainer 43.
  • the main body 11 is loaded with the spring 63 through the opening 12, as in the conventional configuration.
  • the material of the U-ring 10 is not particularly limited, but when it is used for low temperature, it can be formed of a fluororesin such as ethylene trifluororesin (PCTFE) as in the conventional case.
  • PCTFE ethylene trifluororesin
  • the protrusion 13 is provided with a locking portion 14 formed thicker than the base end side on the tip end side in the protruding direction.
  • the outer surface of the locking portion 14 is in contact with the inner surface of the groove portion 53a.
  • the outer ring 55 is fixed to the seat retainer 54 by bolts 44, and an annular ball seat 56 is arranged between the seat retainer 54 and the outer ring 55.
  • the ball sheet 56 is housed in the housing portion 54a of the seat retainer 54 so as to come into contact with the surface of the ball 52.
  • a step portion 54b continuous with the accommodating portion 54a is formed on the inner peripheral side of the seat retainer 54, and the inner ring 20 is fixed to the step portion 54b by press fitting.
  • the inner ring 20 is formed in an annular shape and holds the inner peripheral surface of the ball sheet 56.
  • the material of the inner ring 20 is preferably the same as the material of the seat retainer 54 (for example, stainless steel), but both may be different materials.
  • a coil spring 30 is interposed between the body 53 and the seat retainer 54.
  • a plurality of coil springs 30 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the seat retainer 54, and each of them is housed in the recesses 54c formed in the seat retainer 54.
  • Each coil spring 30 presses the seat retainer 54 toward the ball 52 by an elastic force.
  • the ball valve having the above configuration is sealed at the contact portion P1 between the outer peripheral side of the main body 11 of the U ring 10 and the inner peripheral side of the body 53, as in the conventional configuration.
  • the contact portion P1 decreases, while the surface pressure at the contact portion P2 between the base end side of the locking portion 14 and the groove portion 53a of the body 53 increases.
  • the contact portion P1 or P2 can be reliably sealed, so that the sealing performance between the body 53 and the seat retainer 54 can be well maintained.
  • the protrusion 13 of the U ring 10 is provided at the end of the main body 11 opposite to the opening 12 side, and the locking portion 14 is formed so as to project in an annular shape toward the opening 12 side. Therefore, the surface pressure of the contact portion P2 at the time of contraction of the U ring 10 can be easily secured.
  • the position of the protrusion 13 with respect to the main body 11 is not particularly limited, and for example, the protrusion 13 may be provided so as to project outward in the radial direction from the center of the outer peripheral surface of the main body 11.
  • the shape of the locking portion 14 is not particularly limited, and may be various shapes such as a spherical shape and a diamond shape as long as the base end side of the thickly formed portion can abut on the body 53. ..
  • the inner wall portion that holds the ball seat 56 on the inner peripheral side of the seat retainer 54 is an inner ring 20 that is a separate member from the seat retainer 54. Since it is formed by press-fitting, the inner surface of the accommodating portion 54a in which the ball sheet 56 is accommodated can be easily polished before the inner ring 20 is attached. As a result, the sealing performance between the seat retainer 54 and the ball seat 56 can be improved.
  • the seat retainer 54 is configured to be pressed toward the ball 52 by the coil spring 30, the load changes with respect to the change in the amount of deflection of the coil spring as compared with the case where the leaf spring is used as in the conventional case. Therefore, it is possible to reduce the operating torque at a low temperature.
  • the specific embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the primary side (upstream side) and the secondary side (downstream side) of the flow path are not distinguished.
  • the present invention can be applied to both the left and right sides.
  • the present invention may be applied to a ball valve in which the seat retainer 54 or the like is arranged only on one side of the ball 52.
  • the type of the ball valve is also not particularly limited, and for example, the present invention may be applied to a top entry type ball valve capable of accommodating a ball through an opening formed in the upper part of the body.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Taps Or Cocks (AREA)

Abstract

貫通孔５１が形成されたボール５２を回動自在に収容するボデー５３と、ボデー５３とボール５２との間に介在されて、ボール５２の表面に当接するボールシート５６を保持する環状のシートリテーナ５４と、ボデー５３とシートリテーナ５４との間に介在されたＵリング１０とを備えるボールバルブであって、Ｕリング１０は、断面Ｕ字状に形成された環状の本体１１と、本体１１の外周から径方向外方に突出する環状の突部１３とを備え、突部１３の先端側には、基端側よりも肉厚に形成された係止部１４が設けられており、ボデー５３に対して係止部１４の基端側が当接することにより、ボデー５３とシートリテーナ５４との間がシールされる。

Description

ボールバルブ
　本発明は、ボールバルブに関する。
　液化エチレンや液化天然ガス等の低温流体に使用される低温用ボールバルブとして、特許文献１に開示されたトラニオン型のボールバルブが知られている。図３に示すように、特許文献１のボールバルブ５０は、貫通孔５１を有するボール５２がボデー５３内に回転自在に装着され、ボール５２の左右両側に配置された環状のシートリテーナ５４とアウターリング５５との間に、環状のボールシート５６が保持されている。ボデー５３には、ボール５２の両側に一次側流路５７および二次側流路５８が形成されており、ステム５９の回転駆動によりボール５２を回転させることで、貫通孔５１を介して一次側流路５７と二次側流路５８とを連通することができる。シートリテーナ５４は、板ばね６０により、ボール５２に向けて押圧される。
　図４は、図３のＡ部拡大図である。図３および図４に示すように、ボール５２は、表面がボールシート５６に当接可能とされており、これによってボール５２とシートリテーナ５４との間がシールされる。
　また、ボール５２の両側におけるボデー５３とシートリテーナ５４との間には、それぞれ断面Ｕ字状のＵリング６１が設けられている。Ｕリング６１は、開口部６２を介してスプリング６３が装入されており、ボデー５３の内周面とシートリテーナ５４の外周面との間がシールされる。
特開２００９－４１７７６号公報
　上記従来のボールバルブ５０は、低温時において、三フッ化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）等からなるＵリング６１の収縮が大きくなることにより、ボデー５３の内周面とＵリング６１の外周面との間における面圧が下がり、ボデー５３とシートリテーナ５４との間におけるシール性能が低下するおそれがあった。
　そこで、本発明は、シール性能を向上させたボールバルブの提供を目的とする。
　本発明の前記目的は、貫通孔が形成されたボールを回動自在に収容するボデーと、前記ボデーと前記ボールとの間に介在されて、前記ボールの表面に当接するボールシートを保持する環状のシートリテーナと、前記ボデーと前記シートリテーナとの間に介在されたＵリングとを備えるボールバルブであって、前記Ｕリングは、断面Ｕ字状に形成された環状の本体と、前記本体の外周から径方向外方に突出する環状の突部とを備え、前記突部の先端側には、基端側よりも肉厚に形成された係止部が設けられており、前記ボデーに対して前記係止部の基端側が当接することにより、前記ボデーと前記シートリテーナとの間がシールされるボールバルブにより達成される。
　このボールバルブにおいて、前記突部は、前記本体における断面Ｕ字状の開口側と反対側の端部に設けられていることが好ましく、前記開口側に向けて環状に突出するように前記係止部が形成されていることが好ましい。
　前記シートリテーナの内周側には、前記ボールシートを保持するインナーリングが圧入によって装着されていることが好ましい。
　また、前記ボデーと前記シートリテーナとの間に介在されて前記シートリテーナを前記ボールに向けて押圧するコイルばねを更に備えることが好ましい。
　本発明によれば、シール性能を向上させたボールバルブを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るボールバルブの要部断面図である。 図１に示すＵリング近傍の拡大図である。 従来のボールバルブの断面図である。 図３の要部拡大図である。
　以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るボールバルブの要部断面図である。本実施形態のボールバルブは、図３および図４に示す従来のボールバルブと基本的な構成を同じくするものであり、図１は、図３のＡ部に対応している。したがって、図１において、図３および図４と同様の構成部分には同一の符号を付している。
　図１に示すボールバルブは、貫通孔５１が形成されたボール５２を回動自在に収容するボデー５３と、ボデー５３とボール５２との間に介在された金属材料等からなる環状のシートリテーナ５４とを備えている。以下、従来の構成との相違点を中心に説明する。
　このボールバルブは、ボデー５３とシートリテーナ５４との間に介在されたＵリング１０が、断面Ｕ字状に形成された環状の本体１１と、本体１１の外周から径方向外方に突出する環状の突部１３とを備えている。Ｕリング１０は、ボデー５３の内周側に切り欠き状に形成された溝部５３ａに収容されている。保持リング４２は、ボルト４１によりボデー５３に固定されており、保持リング４２とＵリング押さえ４３との間にＵリング１０が保持される。本体１１には、従来の構成と同様に、開口１２を介してスプリング６３が装入されている。Ｕリング１０の材質は特に限定されないが、低温用として使用する場合には、従来と同様に三フッ化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）等のフッ素樹脂により形成することができる。
　突部１３は、突出方向の先端側に、基端側よりも肉厚に形成された係止部１４が設けられている。係止部１４の外表面は、溝部５３ａの内面に当接している。
　シートリテーナ５４には、ボルト４４によりアウターリング５５が固定されており、シートリテーナ５４とアウターリング５５との間に環状のボールシート５６が配置されている。ボールシート５６は、ボール５２の表面に当接するように、シートリテーナ５４の収容部５４ａに収容されている。シートリテーナ５４の内周側には、収容部５４ａに連続する段部５４ｂが形成されており、段部５４ｂにインナーリング２０が圧入により固定されている。インナーリング２０は、環状に形成されており、ボールシート５６の内周面を保持する。インナーリング２０の材質は、シートリテーナ５４の材質と同じ（例えば、ステンレス）であることが好ましいが、両者は異なる材質であってもよい。
　ボデー５３とシートリテーナ５４との間には、コイルばね３０が介在されている。コイルばね３０は、シートリテーナ５４の周方向に沿って等間隔に複数配置されており、それぞれがシートリテーナ５４に形成された凹部５４ｃに収容されている。各コイルばね３０は、弾性力により、シートリテーナ５４をボール５２に向けて押圧する。
　図２に拡大図で示すように、上記の構成を備えるボールバルブは、従来の構成と同様に、Ｕリング１０の本体１１の外周側とボデー５３の内周側との接触部Ｐ１においてシールされる。そして、低温時にＵリング１０がボデー５３よりも大きく収縮すると、接触部Ｐ１における面圧が低下する一方、係止部１４の基端側とボデー５３の溝部５３ａとの接触部Ｐ２における面圧が上昇する。したがって、使用条件に拘らず、接触部Ｐ１またはＰ２において確実にシールすることができるので、ボデー５３とシートリテーナ５４との間におけるシール性能を良好に維持することができる。
　また、Ｕリング１０の突部１３は、本体１１の開口１２側と反対側の端部に設けられており、開口１２側に向けて環状に突出するように係止部１４が形成されているので、Ｕリング１０の収縮時における接触部Ｐ２の面圧を容易に確保することができる。但し、本体１１に対する突部１３の位置は特に限定されるものではなく、例えば、本体１１の外周面の中央から径方向外方に突出するように突部１３を設けてもよい。また、係止部１４の形状も特に限定されるものではなく、肉厚に形成された部分の基端側がボデー５３に当接可能であれば、球状や菱形状など種々の形状であってよい。
　図１において、ボール５２とシートリテーナ５４との間におけるシール性については、シートリテーナ５４の内周側においてボールシート５６を保持する内壁部が、シートリテーナ５４とは別部材であるインナーリング２０の圧入によって形成されているので、インナーリング２０の装着前に、ボールシート５６が収容される収容部５４ａの内面に研磨加工等を容易に施すことができる。これにより、シートリテーナ５４とボールシート５６との間におけるシール性能の向上を図ることができる。
　また、シートリテーナ５４をボール５２に向けてコイルばね３０により押圧するように構成したことで、従来のように板ばねを使用する場合と比較して、コイルばねのたわみ量の変化に対する荷重の変化を抑制することができるので、低温時における操作トルクの低減を図ることができる。
　以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図３に示すようにボール５２の両側にシートリテーナ５４等が配置されるボールバルブの場合は、流路の一次側（上流側）および二次側（下流側）を区別することなく、左右両側のいずれに対しても本発明を適用することが可能である。また、ボール５２の片側のみにシートリテーナ５４等が配置されるボールバルブに対して、本発明を適用してもよい。ボールバルブの形式についても特に制限はなく、例えば、ボデーの上部に形成された開口を介してボールを収容可能なトップエントリー型のボールバルブに本発明を適用してもよい。
１０　Ｕリング
１１　本体
１３　突部
１４　係止部
２０　インナーリング
３０　コイルばね
５１　貫通孔
５２　ボール
５３　ボデー
５４　シートリテーナ
５５　アウターリング
５６　ボールシート

Claims (4)

  1. 　貫通孔が形成されたボールを回動自在に収容するボデーと、
    　前記ボデーと前記ボールとの間に介在されて、前記ボールの表面に当接するボールシートを保持する環状のシートリテーナと、
    　前記ボデーと前記シートリテーナとの間に介在されたＵリングとを備えるボールバルブであって、
    　前記Ｕリングは、断面Ｕ字状に形成された環状の本体と、前記本体の外周から径方向外方に突出する環状の突部とを備え、
    　前記突部の先端側には、基端側よりも肉厚に形成された係止部が設けられており、
    　前記ボデーに対して前記係止部の基端側が当接することにより、前記ボデーと前記シートリテーナとの間がシールされるボールバルブ。
  2. 　前記突部は、前記本体における断面Ｕ字状の開口側と反対側の端部に設けられており、前記開口側に向けて環状に突出するように前記係止部が形成されている請求項１に記載のボールバルブ。
  3. 　前記シートリテーナの内周側には、前記ボールシートを保持するインナーリングが圧入によって装着されている請求項１または２に記載のボールバルブ。
  4. 　前記ボデーと前記シートリテーナとの間に介在されて前記シートリテーナを前記ボールに向けて押圧するコイルばねを更に備える請求項１から３のいずれかに記載のボールバルブ。
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