WO2024048623A1

WO2024048623A1 - 回転弁

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Publication number: WO2024048623A1
Application number: PCT/JP2023/031383
Authority: WO
Inventors: 幸博宮下
Original assignee: 株式会社キッツ
Priority date: 2022-09-01
Filing date: 2023-08-30
Publication date: 2024-03-07

Abstract

特別な加工や別途部品を必要とせずにステム抜け止め機能を設け、パッキンによる優れたシール性を確保しつつ、ステムの軸装部分を正確かつ簡便に組み立ててステムの抜けを確実に防止できるコンパクトな回転弁を提供する。　操作部５側のステム軸装部１０内にパッキン収納室１６が設けられ、操作部側に縮径部２０が設けられ、弁体３側により拡径した拡径部２１が設けられ、これらの境界部分に縮径段部面２２が形成され、操作部側にパッキン押圧部３０を有するグランド８が設けられ、パッキン押圧部の下端面３０ａとパッキン７との間にパッキン押さえ部材６が介在され、縮径段部面を少なくともパッキン押さえ部材より下方に配置させ、拡径部の外径Ｓ２をパッキン押さえ部材の内径Ｓ７より大とし、ステムが操作部側に上昇した際に、縮径段部面がパッキン押さえ部材に係止されてステムの操作部側への抜けを防止した。

Description

回転弁

　本発明は、バタフライバルブ等の回転弁に関し、特に、ステムの軸装部分にステムシール用のパッキンを押圧する構造を備えている場合に適した回転弁に関する。

　従来、この種の回転弁として、例えば、高温や高圧流体を流すための偏心型バタフライバルブが知られている。偏心型バタフライバルブでは、通常、軸装部分からの高圧・高温流体の漏れを防ぐためにステムシール用パッキンがステム外周側に装着され、パッキンの上部側に設けられたグランドによりこのパッキンを押圧してステムの軸封シール性を高めるようになっている。

　この場合、偏心型バタフライバルブでは、ステムと弁体とがピンなどにより固定された構造であることが多く、これらの固定箇所に何らかの原因で破損や破断などが生じた場合には、ステムが弁体から外れてボデー外部に抜け出すおそれがある。これに対し、上記のグランドを利用してステムの抜け出しを防止する回転弁が一般に知られており、近年では、ステムの抜け出し防止に関する規格や規定が定められている場合もある。このようなステムの抜け出し防止構造は、通常、流体が接液しない箇所、すなわち、パッキンよりも上部側であるステムの操作部側に設けられる。

　この種のステムの抜け防止機能を備えた回転弁として、例えば、止め輪を用いてステムの抜けを阻止しようとしたものが知られている。例えば、特許文献１に示されたバタフライバルブにおいては、ステムの所定位置にＣ型止め輪装着用の環状溝が形成され、この環状溝にＣ型止め輪が嵌め込まれて拡径状の係止部が設けられている。一方、パッキン押圧用のグランドには、Ｃ型止め輪が装着されたステムが上昇可能になるような内径のステム孔が形成され、さらに、グランドの上部には、Ｃ型止め輪を係止する縮径状の環状係止面が一体に形成されている（同文献１の図２Ａ、図２Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ）。
　ステムの上昇時には、Ｃ型止め輪がグランドの下部付近から上部側までステム孔を通して移動し、このＣ型止め輪が環状係止面に係止することでステムの抜け出しを防止しようとするものである。

　特許文献１には、ステムに、第１の直径を有する第１の部分（拡径部分）、第２の直径を有する第２の部分（縮径部分）が形成され、これら第１の部分と第２の部分との間に抜け止め用の段差が係止部として形成されたバタフライバルブも開示されている（同文献１の図１Ａ、図１Ｂ）。この構造においては、ステムの上昇により段差（係止部）がグランドの下部付近から上部側までステム孔を通して移動し、グランド上部側に一体に形成された縮径状の環状係止面に係止することでステムを抜け止めしようとしている。

　これらの各バタフライバルブのグランドにステム孔を形成する場合には、ステムの傾きにより係止部（Ｃ型止め輪や段差）が接触することによるかじり等の発生を抑えたり、鋳出しのままの状態で非加工により使用できる大きさに形成可能にするために、係止部を収容する部分を、この係止部の外径と同じ程度か、或いはそれ以上の大きさの内径に設ける必要がある。このことから、グランドのステム孔内周とステム外周側との間には大きなスペースが設けられ、このスペースを係止部（Ｃ型止め輪、段差）が移動しつつ、ステムが上昇するようになっている。

特許第５５８０３２１号公報

　特許文献１の回転弁の場合、グランドのステム孔を、ステムの係止部（Ｃ型止め輪や段差）が上昇できる穴径に形成し、グランド上部の環状係止面を、係止部が係止してステムを抜け止めできる大きさに形成する必要があり、これらを設けるための特別な加工をステムやグランドに施す必要がある。この場合、ステム孔は、係止部が移動するための所定の長さを必要とし、しかも、係止部がグランドの下部付近から上部側の環状係止面まで移動するためにこの長さが大きくなる。これにより、グランド全体が長尺化し、バルブ全体がステム軸方向に大型化するという問題も生じる。

　さらには、グランドのステム孔内周とステム外周側との間にスペースを設ける場合、このスペースの径方向の大きさを確保しつつグランドの強度を保持するためには、グランドを拡径させてその肉厚を確保する必要がある。このようにグランドを拡径する場合、このグランドが挿入されるボデーの軸装部分の径も太くなり、バルブ全体の回転軸まわりの大型化にもつながる。

　組み立て時には、グランドをボデーに取付けるときに、上記のスペースによってボデーやステムに対してグランドが傾きやすくなる。グランドの環状係止面は、内径側に向けて鍔状に突出（縮径）した形状であるため、組み立て後にグランドが傾いていると上昇したステムが環状係止面に干渉しやすくなり、この付近を中心にかじり等の破損が生じるおそれがある。

　これに加えて、組み立て後には、上記スペースによってグランドの底面内径側がパッキンの上面に接触することがなく、グランドの底面外周側のみがパッキン上面に当接した状態となる。そのため、グランドでパッキンの内周側付近を押圧できなくなり、このパッキンが当接するステム外周側とのシール面圧が不足する可能性がある。

　さらに、特許文献１のＣ型止め輪を用いてステムを抜け止めする構造（同文献１の図２Ａ、図２Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ）の場合には、上記の共通した課題に加えて、ステムを係止して抜け止めするための部品としてＣ型止め輪が別途必要になり、ステムの所定位置にこのＣ型止め輪を装着するための環状溝を加工する必要がある。
　組み立て時には、Ｃ型止め輪を環状溝に装着する手間も生じ、この場合、Ｃ型止め輪は、パッキンよりも上方位置に装着されているため、ステムに取り付けられるベアリング等の構造等によっては、パッキンをＣ型止め輪よりも先に装着することになる。これに加え、Ｃ型止め輪の取付け位置は、ボデーの軸装部内か、それよりもわずかに上方位置であることが多いため、その取付け時には軸装部が邪魔になりやすい。

　例えば、回転弁がバタフライバルブであるときには、ステムの下部側を支持することも必要であるため、例えば、弁体の上下に突き出る一体型のステムを用いる場合、ステムの下部を位置固定するために割りリングを使用することがある。この場合、上記特許文献１のようにステム上部に位置規制用のＣ型止め輪を装着すると、ステムの下部側に割りリングを装着した後には、この割りリングがステム挿入穴の下端縁側に引っ掛かってボデーに対してそれ以上ステムを上方に移動させることができなくなり、一方、ステムの上部側にＣ型止め輪を装着した後には、Ｃ型止め輪がステム挿入穴の上端縁側に引っ掛かってボデーに対してそれ以上ステムを下方に移動させることができなくなる。これらにより、組み立てが煩雑になるという問題があった。

　グランドをボデーに装着するときには、グランドの先端側がＣ型止め輪に接触して引っ掛かることがあり、これにより、Ｃ型止め輪が変形したり脱落したりするなどの不具合が生じ、ステムの抜け出しを防止できなくなることにもつながる。また、グランドがＣ型止め輪に干渉することで、パッキンの増し締めもできなくなる。
　これらのように、Ｃ型止め輪をグランドに係止させてステム抜け出しを防止する構造の回転弁は、組み立て工程が複雑になり、組立後にはステムの抜け出し防止機能が損なわれる場合もあった。さらに、Ｃ型止め輪が飛び出しの衝撃でステムの溝から外れ、ステム抜け防止機能が失われる可能性もある。

　また、パッキンの潰れ等に応じてグランドで増し締めするときに、環状係止面とＣ型止め輪との間の上下方向の空間の余裕が少ない場合には、Ｃ型止め輪が環状係止面に早く接触してそれ以上のグランドの増し締めが困難になって軸封シール性能が不十分になるという問題も有している。

　一方、特許文献１の第１の部分（拡径部分）と第２の部分（縮径部分）との間に段差による係止部を設け、この段差をグランド上部側の環状係止面に係止してステムを抜け止めする構造（同文献１の図１Ａ、図１Ｂ）の場合には、上記の共通した課題に加えて、段差（係止部）の径方向の大きさが小さいときには、前述のスペースによるグランドの傾きによって環状係止面への段差の係止が不十分になって抜け止めできなくなるという問題も有している。段差によりステムを確実に抜け止めするためには、段差の径方向の寸法を広げて環状係止面との係止面積（当接面積）を大きくする必要があり、そのためには、ステムを縮径して段差を広げるように加工する必要が生じる。この場合、組み立て時においては、ステム外周とグランド内周との間のスペースが広くなり、グランドがボデーやステムに対して大きく傾いた状態で装着される可能性が生じる。

　これに加えて、縮径部分の操作側端部にハンドルやアクチュエータ取付け用の二面部や角部を設ける場合、充分な強度を得るためにこれらの部分の肉厚をある程度確保する必要があることから、加工精度が要求される場合がある。

　本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、特別な加工や別途部品を必要とすることなくステムの抜け止め機能を設けることができ、パッキンによる優れたシール性を確保した状態でステムの軸装部分を正確かつ簡便に組み立ててステムの抜けを確実に防止できるコンパクトな回転弁を提供することにある。

　上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ステム軸装部を有するボデー内に弁体が設けられ、ステム軸装部に軸装されたステムの一端が弁体に接続され、他端が操作部に接続され、操作部の操作によりステムを介して弁体が回動自在に設けられた回転弁であって、操作部側のステム軸装部内にパッキン収納用のパッキン収納室が設けられ、ステムの操作部側に縮径部が設けられ、前記ステムの弁体側に縮径部よりも拡径した拡径部がそれぞれ設けられ、これら縮径部と拡径部との境界部分に縮径段部面が形成されていると共に、ステムの操作部側にパッキン押圧部を有するグランドが設けられ、パッキン押圧部の下端面とパッキンとの間に環状のパッキン押さえ部材が介在され、縮径段部面を少なくともパッキン押さえ部材より下方に配置させ、拡径部の外径をパッキン押さえ部材の内径より大とし、ステムが操作部側に上昇した際に、縮径段部面がパッキン押さえ部材に係止されてステムの操作部側への抜けを防止した回転弁である。

　請求項２に係る発明は、縮径段部面をフラット面又はテーパ面或はアール面とした回転弁である。

　請求項３に係る発明は、縮径段部面は、パッキン収納室よりも下方に位置している回転弁である。

　請求項４に係る発明は、縮径段部面の弁体側のステム周面に縮径状部を形成し、この縮径状部にベアリングを装着した回転弁である。

　請求項１に係る発明によると、ステムやグランドに特別な加工を施したり、別途あらたな部品を必要とすることなくステムに抜け止め機能を設けることができ、ステムが操作部側に上昇した際には、パッキン押さえ部材の内径よりも外径を大とした拡径部により外径が定まる縮径段部面がパッキン押さえ部材に係止され、このパッキン押さえ部材がグランドのパッキン押圧部の下端面によってそれ以上の操作部側への移動が規制されていることで、ステムのそれ以上の上昇が規制され、ステムの操作部側への抜けを確実に防止できる。組み立て時には、操作部側のグランドと、汎用のパッキンとの間にパッキン押さえ部材を介在した状態でこれらをステムとともにボデーに組み付けるだけで、パッキンによる優れたシール性を確保した状態でステム軸装部を正確かつ簡便に組み立ててステムの抜け止め構造を容易に構成可能となる。パッキン押さえ部材は、その外径をパッキン収納室の内径と同一にでき、また、その内径をステムとのかじりが生じないぎりぎりの径にできるなど、グランド内周にステム孔を設ける場合に比べて最低限必要な内外径に設定しやすく、設置のための過度なスペースを確保したりする必要などがない。そのため、グランドやボデーの大型化を防ぎ、このグランドやステムの強度も確保した状態で全体をコンパクトに設けることができる。また、グランドのパッキン押圧部の下端面でパッキン押さえ部材の当接側の大部分の面を押圧できるので、パッキンの内周側から外周側までの全体のシール面圧を高めることができる上、パッキン押さえ部材は、パッキンの外周側から内周に極めて近い位置までを押圧できるので、パッキン全体を均一に押圧して軸封シール性を著しく向上でき、グランドの増し締めにより軸封シール性を回復させることもできる。

　さらに、グランドからパッキンへの押圧力を調整することで、ステム回転操作時のトルク性を向上しつつ、パッキンによる軸封シール性を高めることができ、これらトルク性とシール性との双方を確保した状態で小口径から大口径までのバルブ本体のステムの抜け止め機能を発揮する構成に設けることができる。縮径部をグランド内周面に嵌合させた状態でグランドを取り付け可能であるため、ボデーに対するステムの振れやグランドの傾きを抑えて弁体の正確な回転制御が可能となる。

　請求項２に係る発明によると、縮径段部面をフラット面又はテーパ面或はアール面とすることで、縮径段部面をパッキン押さえ部材に対して面接触や線接触により環状に当接させて径方向にも力が加わるようになることで、ステムの抜け止め性能を向上できる。縮径段部面を、フラット面、テーパ面、アール面の何れの形状に設けた場合にも、同等のステムの抜け止め性能を発揮する。特に、拡径部と縮径部との間にフラット面による縮径段部面を設けた場合には、この縮径段部面がパッキン押さえ部材の底面側に略均等の力で面接触することでステムからグランド側に片寄った力が加わることを防ぎ、確実にステムを抜け止めできる。拡径部と縮径部との間にテーパ面やアール面による縮径段部面を設ける場合には、ステムの加工が容易になり、ステムの抜け防止機能が働くときには、テーパ面やアール面によりパッキン押さえ部材に加わる力の方向が分散されるため、ステムの抜け防止の際に衝撃を小さくすることができ、ステムやパッキン押さえ部材の破損等を防止することもできる。
　テーパ面やアール面を通して寸法誤差を吸収しつつ拡径部に対して縮径部を極端に細く設けることも可能になり、縮径部の径を変えることにより異なる口径のバルブ本体に対して共通のステムを流用することが可能になる。

　請求項３に係る発明によると、縮径段部面をパッキン収納室よりも下方に位置させることで、ステムの拡径部の表面を鋳物そのままの状態で比較的粗い面としつつ、パッキンと接する縮径部を縮径加工するときに、この加工と同時に滑らかな表面とすることができる。これにより、ステムにおけるパッキンとの接触面である縮径部表面にパッキンを密着させてステム周りのシール性を向上させ、パッキン装着部分でのシール性を十分に確保しながら、拡径部でのステムの加工をほぼ不要にできるため、加工が容易になり、コストの低減も図ることができる。

　請求項４に係る発明によると、縮径段部面の弁体側のステム周面に縮径状部を形成し、この縮径状部にベアリングを装着することにより、ステム上方側の振れを抑えてパッキン装着側やその上方でのステムの傾きを防ぎ、パッキンによるシール性を向上しつつステムをスムーズに回転できる。また、ステムの傾きが防がれることによって、ステムの抜け防止性能も向上する。

　この場合、縮径状部を縮径部と略同一の外径に設けることで、縮径段部面付近のみを環状鍔部の状態で外周に張り出すように形成でき、この縮径段部面付近を挟んだ上下側で加工の度合いを変える必要がないためステムの加工が容易になる。縮径部を縮径状部の径に合わせてベアリングの厚み程度のごくわずかだけ縮径するように形成できるので、縮径部の過度な縮径を抑えて強度を確保できる。このため、特に、小口径のバルブのように比較的ステムが細い場合に好適であり、この小径のステムにも確実に抜け止め機能を発揮する縮径段部面を形成できる。

　一方、縮径状部を縮径部の外径よりも大径に設ける場合には、縮径部側の外径を任意に設定できる。このように、所定の外径の拡径部のステムに対して異なる外径の縮径部を形成できることで、対象とするバルブ本体よりもサイズの小さいバルブ本体にステムを流用することが可能になり、このため、特に、大口径のバルブのように比較的ステムが太い場合に好適である。

本発明の回転弁の第１実施形態を示す縦断面図である。図１の要部拡大断面図である。図１における要部を示した分離斜視図である。図２のステムが上昇した状態を示す要部拡大断面図である。本発明の回転弁の第２実施形態を示す縦断面図である。図５の要部拡大断面図である。

　以下に、本発明における回転弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、回転弁の第１実施形態の縦断面図を示し、図２は、図１の要部拡大断面図、図３は、図１の要部の分離斜視図を示している。

　図１～図３において、本実施形態における回転弁（以下、バルブ本体１という）は、偏心型バタフライバルブよりなっている。バルブ本体１は、ボデー２、弁体３、ステム４、操作部５、パッキン押さえ部材６、パッキン７、グランド８、ベアリング９を備えている。

　バルブ本体１のボデー２の上部にはステム軸装部１０が設けられ、このステム軸装部１０の内部には上部貫通孔１１が形成される。ボデー２の下部側には下部貫通孔１２が形成され、上部貫通孔１１と下部貫通孔１２との間に流体流路１３が設けられる。ボデー２内の流体流路１３側には弁体３が設けられ、この弁体３に対してステム軸装部１０に軸装されたステム４の一端が接続される。ステム４は、上部貫通孔１１、下部貫通孔１２を通してボデー２内に挿入される。
　ステム４の他端は、手動ハンドルよりなる操作部５に接続され、バルブ本体１は、操作部５の操作によりステム４を介して弁体３が回動自在に設けられる。

　ステム軸装部１０の上部にはフランジ状の取付け部１４が形成され、この取付け部１４の所定位置にはボルト穴１５が複数箇所に設けられている。このボルト穴１５を通して、後述するように、取付け部１４に対してグランド８が取付け可能に設けられる。

　操作側のステム軸装部１０内には、上部貫通孔１１よりも拡径したパッキン収納用のパッキン収納室１６が所定の深さにより設けられ、このパッキン収納室１６に、パッキン７、パッキン押さえ部材６がこれらの順序で上方から装入される。

　ステム４は、長尺状の一体型に形成され、このステム４の操作部５側に縮径状の縮径部２０が設けられ、ステム４の弁体３側に縮径部２０よりも拡径した拡径部２１、それより下方の縮径状部２３及びさらに下方のステム部２９を有する。
　縮径部２０は、ステム４の上部側に形成され、この縮径部２０の長さは、ステム４がステム軸装部１０（上部貫通孔１１、下部貫通孔１２）の所定位置に軸装されるときに、少なくともパッキン収納室１６に配置される部分、望ましくはパッキン収納室１６よりも下方位置まで縮径するように設けられる。

　拡径部２１は、ステム４の縮径部２０の下方に形成され、この拡径部２１の上端位置、すなわち縮径部２０と拡径部２１との境界部分に縮径段部面２２が形成される。本例では、この拡径部２１と、ステム４のステム部２９とは同径であるが、必要に応じて異なる径としても良い。
　上記縮径部２０は、拡径部２１に対してやや縮径するような大きさに設けられ、一例として、４インチ程度の口径のバタフライバルブの場合は、縮径部２０の外径Ｓ１は、φ１６ｍｍ程度、拡径部２１及びステム部２９の外径Ｓ２は、φ１７ｍｍ程度にそれぞれ形成される。

　縮径段部面２２は、例えば、削り出し加工等の加工手段により、縮径部２０と拡径部２１との間に形成される。この縮径段部面２２は、少なくともパッキン押さえ部材６よりも下方に配置され、ステム４が操作部５側に上昇した際に、縮径段部面２２がパッキン押さえ部材に係止されてステム４の操作部５側への抜けが防止されるようになっている。
　本実施形態において、縮径段部面２２は、パッキン収納室１６よりもボデー２に対して下方位置に設けられ、これら縮径段部面２２とパッキン収納室１６との間には、環状の空隙部Ｇが設けられている。

　縮径段部面２２は、環状のフラット面又はテーパ面或はアール面により設けられ、本例では、ステム４の回転軸Ｐに対して垂直方向の環状フラット面により形成されている。

　縮径段部面２２の弁体３側のステム４周面には、縮径段部面２２の外径Ｓ３よりも縮径した外径Ｓ４により縮径状部２３が所定幅（高さ）で形成され、この縮径状部２３にベアリング９が装着され、このベアリング９によりステム４のパッキン７への装着側付近の振れが抑えられている。ベアリング９（縮径状部２３）は、パッキン７に近い位置、すなわち、縮径段部面２２近傍に設けられていることがより好ましく、この場合、ステム４のパッキン７装着側よりも上部側の振れをさらに抑えることが可能になる。本例において、縮径状部の外径Ｓ４は、縮径部の外径Ｓ１と略同一径に設けられている。

　また、ステム４の長さ方向における中央部付近、下端部付近の周面には、拡径部２１の外径Ｓ２よりも縮径した外径により縮径環状部２４、２５がそれぞれ形成され、これら縮径環状部２４、２５には、ベアリング部材２６、２７がそれぞれ装着される。これらベアリング部材２６、２７により、ステム４の弁体３への装着側付近の振れがそれぞれ抑えられている。

　ベアリング９、ベアリング部材２６、２７は、それぞれステム４の軸受けに適した可撓性を備えた材料によって帯状に形成される。ベアリング９、ベアリング部材２６、２７の幅は、それぞれ縮径状部２３の幅、縮径環状部２４の幅、縮径環状部２５の幅と略同じ幅になるように設けられ、長さは、それぞれ縮径状部２３の外周、縮径環状部２４の外周、縮径環状部２５の外周と略同じ長さになるように設けられ、また、厚さは、それぞれ縮径状部２３の深さ、縮径環状部２４の深さ、縮径環状部２５の深さと略同じ厚さになるように設けられる。これらにより、ベアリング９、ベアリング部材２６、２７は、それぞれの装着箇所に対して一周巻き付けられるようにして装着される。装着後には、それぞれ、一面側がステム外周面、他面側がボデー２内周面（上部貫通孔１１の内周、下部貫通孔１２の内周）に当接した状態となり、ステム４の操作時の摺動性が確保される。

　ステム４は、上記のベアリング９、ベアリング部材２６、２７が装着された状態で、ボデー２の上方より上部貫通孔１１から下部貫通孔１２まで装着されてステム軸装部１０に軸装される。この状態で弁体３が複数のピン２８によりステム４の所定位置に固着され、この弁体３が流体流路１３において回転軸Ｐから偏心した位置に配置される。これにより、ステム４の回転により弁体３が偏心状態で回転し、弁閉時には、その偏心構造により高シール性が発揮されて流体漏れが防がれる。

　ステム４の縮径部２０の外周におけるパッキン収納室１６にはパッキン７が装着され、このパッキン７は、樹脂材料（例えばＰＴＦＥ）等の弾性材料により環状に形成される。パッキンの外径Ｓ５は、パッキン収納室１６の内周面と略同じ大きさに設けられ、パッキン７の内径Ｓ６は、縮径部２０の外径Ｓ１と略同じ大きさに設けられ、かつ、パッキン押さえ部材６の内径Ｓ７よりも小径に設けられる。

　これにより、パッキン７の内周面にステム４の縮径部２０の外周面が密着シールし、パッキン７の外周面がパッキン収納室１６の内周面に密着シールし、このパッキン７により、ステム４が軸封シールされた状態でステム軸装部１０に装着される。パッキン７の上部にはパッキン押さえ部材６が装着され、このパッキン押さえ部材６の上部にはグランド８が装着される。

　パッキン押さえ部材６は、パッキン座金よりなり、このパッキン座金６は、環状に形成され、パッキン７の上面側の略全面を押圧可能な面積に設けられる。パッキン座金６の内径Ｓ７は、縮径段部面の外径Ｓ３よりも小さく、かつ縮径部２０が挿入可能な大きさに設けられる。一方、パッキン座金６の外径Ｓ８は、パッキン７の外径Ｓ５と略同じ大きさであり、パッキン収納室１６の内周面に接触可能な径に設けられる。パッキン座金６は、任意の厚さに形成可能であり、特に、パッキン座金６にある程度の厚みをもたせ、その外周面側がパッキン収納室１６の内周面に当接し、パッキン収納室１６に対してパッキン座金６の傾きを抑えることが望ましい。

　グランド８は、パッキン押圧部３０と、このパッキン押圧部３０よりも外径側に張り出したフランジ状の突出部３１とを備え、ステム４の操作部５側に設けられる。パッキン押圧部３０は、円筒状に設けられ、突出部３１は、取付け部１４に対応して締付けボルト３２で締付け可能な形状に形成される。グランド８の中央には、ステム４挿入用の挿入穴３３が貫通して形成されている。パッキン押圧部３０の外径Ｓ９は、パッキン収納室１６に挿入可能な大きさに設けられ、このパッキン押圧部３０の下端面３０ａ側で、パッキン座金６、パッキン７を押圧可能に設けられる。突出部３１には、前述したボルト穴１５と対応する位置に貫通穴３４が形成されている。

　グランド８は、上部貫通孔１１、下部貫通孔１２にステム４が挿入され、このステム４の縮径部２０の外周側のパッキン収納室１６にパッキン７、パッキン座金６が収納された状態で、これらの上からステム軸装部１０に装着される。このとき、グランド８は、パッキン押圧部３０の下端面３０ａがパッキン座金６に当接するまでパッキン収納室１６に挿入される。

　この状態で貫通穴３４をボルト穴１５の位置に合わせ、貫通穴３４からボルト穴１５に締付けボルト３２を螺合させることで、グランド８のパッキン押圧部３０によりパッキン座金６を介してパッキン７が押圧されて軸封シール状態にでき、ステム軸装部１０からの流体漏れが防がれる。この場合、締付けボルト３２の締付け量を調節することでパッキン７の押圧力を調整でき、ステム４操作時の摺動性と軸封シール性とを確保可能となる。さらに、グランド８の増し締めによる軸封シール性の回復も可能になっている。

　締付けボルト３２の締付けにより、パッキン７、パッキン座金６をグランド８で固定した後には、パッキン押圧部３０の下端面３０ａとパッキン７との間にパッキン座金６が介在された状態となる。このとき、拡径部の外径Ｓ２をパッキン座金の内径Ｓ７より大としていることにより、前述したように、ステム４がステム軸装部１０に対して操作部５側に上昇した際に、縮径段部面２２がパッキン座金６の内周縁側に係止され、ステム４の操作部５側への抜けを防止するようになっている。

　ここで、図２、図４において、縮径部の外径Ｓ１、拡径部の外径Ｓ２、縮径段部面の外径Ｓ３、縮径状部の外径Ｓ４、パッキンの外径Ｓ５、パッキンの内径Ｓ６、パッキン座金の内径Ｓ７、パッキン座金の外径Ｓ８、パッキン押圧部の外径Ｓ９の関係について、上述したものも含めて、以下の（１）～（３）の式によってあらわされる。
（１）パッキン座金の内径Ｓ７＜拡径部の外径Ｓ２＝縮径段部面の外径Ｓ３
（２）縮径部の外径Ｓ１＝縮径状部の外径Ｓ４＝パッキンの内径Ｓ６＜パッキン座金の内径Ｓ７＜拡径部の外径Ｓ２
（３）縮径部の外径Ｓ１＜パッキン座金の外径Ｓ８＝パッキンの外径Ｓ５＝パッキン押圧部の外径Ｓ９
　本例においては、上記（１）～（３）の式の「＝」は、完全に等しいことに加えて、ほぼ等しい意味を含むものとする。

　なお、本発明の回転弁は、ステム軸装部内に装着したパッキンをパッキン押さえ部材を介してグランドで押圧してステム外周を軸封シールする構造であれば、偏心型のバタフライバルブ以外の中心型バタフライバルブにも適用でき、さらには、ボールバルブ或はその他の構造の回転弁にも適用可能である。

　また、ステム４が操作部５側に上昇した際に、ボデー２からの抜けを防止可能であれば、パッキン座金６以外の部品をパッキン押さえ部材として使用することもできる。すなわち、例えば、パッキン座金とは別体のパッキン押さえ部材を設け、ステムの拡径部の外径をこのパッキン押さえ部材の内径よりも大とした状態で、このパッキン押さえ部材をパッキンと座金との間に装着すればよい。この場合、パッキン押さえ部材の内周縁側に上昇したステムの縮径段部面が係止可能になり、上記と同等の抜け止め性能によるステムの抜け止めが可能となる。また、この例のように、パッキン座金とパッキン押さえ部材とを併用する以外にも、例えば、パッキン座金を使用することなくパッキン押さえ部材のみを用いる構成とすることもできる。

　縮径段部面２２は、フラット面又はテーパ面或はアール面以外の形状であってもよく、環状以外の態様に設けられていてもよい。これにより、例えば、縮径部と拡径部との間に、一部を係止方向に突出させるようにした縮径段部面を形成してもよい。

　縮径状部２３は、パッキン７装着側の縮径部の外径Ｓ１よりも大径に設けてもよく、この場合、後述するように、大口径のバルブ本体に適したステムを設けることが可能になる。縮径状部２３は、この縮径状部２３に装着されるベアリング９でステム４の弁体上方を支持可能であれば、パッキン７（縮径段部面２２）から下方向に離れた位置に形成してもよい。

　ステムは、上部ステム、下部ステムにより別体に設けられていてもよく、この場合、上部ステムのステム軸装部側からの抜け出しを防止可能となる。

　ベアリング９はパッキン７の近傍、ベアリング部材２６は弁体３に近い位置にそれぞれ設けることが好ましく、これらベアリング９、ベアリング部材２６は必要に応じてそれぞれ省略することもできる。

　操作部５は、手動ハンドル以外の手動操作機構であってもよく、また、図示しないアクチュエータ等の自動操作機構により設けられていてもよい。

　次いで、本発明における回転弁の上記実施形態における作用を説明する。
　図１～図４に示すように、バルブ本体１において、ステム４の縮径部２０と拡径部２１との境界部分に縮径段部面２２を形成すると共に、ステム４の操作部５側にグランド８を設け、そのパッキン押圧部３０の下端面３０ａとパッキン７との間にパッキン座金６を介在し、縮径段部面２２を少なくともパッキン座金６より下方に配置させ、拡径部の外径Ｓ２をパッキン座金の内径Ｓ７より大となるように設け、ステム４が操作部５側に上昇した際には、縮径段部面２２をパッキン座金６に係止してステム４の操作部５側への抜けを防止しているので、ステム４に上方に移動しようとする力が加わったときにも、ボデー２からのステム４の抜け出しを確実に防止する。

　この場合、ステム４にボデー２に対して上方に移動しようとする力が加わったときには、その力の強さにより縮径段部面２２がパッキン７を変形させつつその内周側を通過し、パッキン座金６の下部位置まで移動した状態になる。この際、ステム４は、ベアリング部材２６、２７等に外周を支持されつつ芯出し状態で上方に飛び出そうとするので、振れが少ない状態で、パッキン座金６に圧接することができる。

　その際、縮径段部面２２が上昇するときのストロークＬは、パッキン７の下部付近から、パッキン７上部のパッキン座金６の底面までの距離に抑えられる。ステム４は、グランド８やパッキン座金６に対する傾きが抑えられた状態で上方に移動し、縮径段部面２２が、パッキン座金６の底面に対して略芯出しされた状態で当接する。そのため、パッキン座金６に対する縮径段部面２２の係止面積を大きく確保でき、ボデー２からのステム４の抜け出しを確実に防止する。

　縮径段部面２２は、環状のフラット面であるので、この縮径段部面２２がパッキン座金６の底面側に略均等の力で環状に面接触した状態となり、グランド８に対してステム４から片寄った力が加わることを防いでいる。そのため、パッキン７によるシール力を維持した状態でステム４を抜け止めでき、ステム４による弁体３の回動操作可能な状態を確保しつつ、ステム４操作時のシール性及びトルク性を維持することも可能になる。

　ここで、ステム４が上昇する際には、縮径段部面２２が、まずパッキン７の最下部に当接してそこで止まることになる。そして、ステムの上昇力がよほど強い場合は、上述したようにパッキン７を押しのけてさらに上昇し、パッキン座金６に当接してそれ以上上昇できなくなる。つまり、本実施例によれば、パッキン７とパッキン座金６の２段階でステム４の上昇を止めることができるので、ステム４の飛び出し防止効果に極めて優れたものとなる。

　バルブ本体１は、ステム軸装部１０内のパッキン収納室１６にパッキン７、パッキン座金６が装着され、締付けボルト３２の締付けによってグランド８を押圧する構造であるので、バルブ本体１の組み立て時や軸封シール性が低下したときには、グランド８の増し締めによりシール性を向上したりシール性の回復を図ることができる。バルブ本体１の組み立て時には、パッキン７によるステム４周りの軸封シール性が十分に得られるようにグランド８を締め付ければ良い。本発明においては、縮径段部面２２がパッキン収納室１６よりも下方に位置するようにすることで、理屈上、パッキン押圧部３０やパッキン座金６がパッキン７を完全に押し潰すところまで下降することができるので、パッキン７の潰れ等によるシール性の低下に応じて、必要な分だけ増し締めすることが可能な構造となっている。

　増し締め時において、パッキン押圧部３０の下端面３０ａでパッキン座金６を押圧するときには、このパッキン座金６の外周側がパッキン収納室１６の内周面に強固に保持されて傾きが抑えられ、このパッキン座金６に対してほぼ垂直方向からパッキン押圧部３０により押圧することでパッキン座金６の傾きが生じにくい。そのため、パッキン座金６の内径Ｓ７を、縮径部の外径Ｓ１に対して接触しない程度まで縮径させて設計することが可能となる。この場合、縮径段部面２２をパッキン座金６の内周縁側に係止させることが容易になり、拡径部の外径Ｓ２と縮径部の外径Ｓ１との寸法差を必要最小限としながらステム４を製作し、縮径部２０の過度な縮径を防いでステム４全体の強度も確保できる。

　グランド８によるパッキン７の押圧時には、パッキン座金６の押圧方向への移動が規制されることがないため、グランド８からの増し締め量をパッキン座金６からそのままパッキン７に伝達して効率的に軸封シール性を回復できる。

　縮径段部面２２をパッキン収納室１６よりも下方位置に設けているので、この縮径段部面２２を形成するときに、縮径部２０を、パッキン収納室１６のパッキン７と適切にシールする位置に設けることができる。
　また、パッキン７よりも上方のグランド８に縮径段部面２２を係止させることがなく、ステム軸装部１０（ボデー２）に縮径段部面２２を収容するためのスペースを別途設ける必要もないため、これらグランド８やステム軸装部１０（ボデー２）に縮径段部面２２のための特殊な加工を別途施す必要もない。

　これに加えて、縮径段部面２２とパッキン収納室１６との間に空隙部Ｇを設けているので、通常時及びパッキン７の増し締め時の何れの場合においても、パッキン押圧部３０に押圧されたパッキン座金６が縮径段部面２２に干渉することがない。
　グランド８による増し締め時等において、仮に、このグランド８で押されたパッキン座金６がパッキン収納室１６の底面まで到達した場合であっても、縮径段部面２２への接触が回避される。グランド８の内部にパッキン７の締込みに必要な空間を設ける必要がないため、グランド８の高さを延長することなくそのコンパクト性を維持した状態で、最大でパッキン座金６の底面からパッキン収納室１６の底面まで締込んでパッキン７を押圧でき、この増し締めにより軸封シール性の回復を図ることができる。

　空隙部Ｇの高さを含むストロークＬは、ボデー２側に設けられるステム軸装部１０を構成する領域内に収めているので、ステム軸装部１０（ボデー２）を上下方向に延長することなく、ステム抜け防止用の機構と、パッキン７の増し締め領域とを確保でき、この十分な増し締め領域により軸封シール性を回復可能となる。

　前述したように、グランド８の上部に縮径段部面２２を係止するための部位を設ける必要がなく、また、グランド８内に縮径段部面２２が移動するためのスペースも不要であることから、グランド８全体の高さを短く構成し、バルブ本体１の回転軸Ｐ方向への小型化が可能になる。

　上記スペースを必要としないため、グランド８の挿入穴３３の内径を縮径部の外径Ｓ１よりもやや大径にしつつ、パッキン押圧部３０を拡径することなくその肉厚を上下方向に均一に形成可能となる。このようにパッキン押圧部３０の径方向の寸法増加を抑えてこのパッキン押圧部３０が挿入されるステム軸装部１０の外径方向の増大化を防ぐことで、バルブ本体１の回転軸Ｐまわりの小型化も可能になる。

　パッキン押圧部３０をパッキン収納室１６に装入するときには、このパッキン押圧部３０外周面をパッキン収納室１６の内周面に密着状態にでき、一方、グランド８の内径をステム４の外径よりも拡径する必要がないため、グランド８と、ボデー２やステム４とを相対的な傾きを抑えた状態で取付けできる。パッキン押圧部３０は、均一な肉厚で形成でき、このパッキン押圧部３０の外周側、及びグランド８の挿入穴３３に部分的に突出した部位を有することがないため、ステム４を上方向に移動させる場合などには、ステム４とグランド８とによるかじりが生じにくい。

　パッキン押圧部３０とパッキン７との間にパッキン座金６を装着し、このパッキン座金６をパッキン７上面側のほぼ全面を押圧可能な面積に設けているので、前述した増し締め時等においては、パッキン押圧部３０をステム４の外周の近接位置まで設けてこれらの当接側同士を広い接触面によって当接させることができる。このため、グランド８の締付け力によりパッキン押圧部３０でパッキン７の上面側全体を押圧してこのパッキン７全体を軸方向に均等に圧縮し、十分なシール力を発揮させた状態で縮径部２０とパッキン収納室１６との間を軸封シールする。

　パッキン座金６に、ステム４に形成した縮径段部面２２を係止させてステム４の抜けを防止していることから、部品点数の増加を防ぐことができ、バルブ本体１の組み立て時には、上部貫通孔１１からボデー２にステム４を装入し、このステム４の拡径部２１、縮径部２０に対し、パッキン７、パッキン座金６及びパッキン押圧部３０の順序でこれらを上方から装着すればよい。これにより、組み立てが容易になり、しかも、パッキン７やパッキン座金６の変形等を防ぎつつ、これらを縮径部２０外周の所定位置に正確に装着可能になる。

　ステム４の形成時には、縮径部２０の切削加工により縮径段部面２２を設けることができ、このように縮径部２０と拡径部２１との外径の差をそのまま利用して縮径段部面２２を設けることができる。この場合、縮径部２０の切削加工と同時にパッキン７の装着側の面粗度を滑らかにしてシール性を高めることもできるため、縮径部２０、拡径部２１、縮径段部面２２の所定の位置関係やサイズ（径）の関係を満たすように設けることで、別の部品の追加や加工をおこなうことなくステムの抜け止めが可能となり、これによって低コスト化や組み立て性、シール性にも寄与できる。
　一方、拡径部２１の外周側の仕上げ加工等は、省略することもでき、これに加えて、ステム部２９にはパッキン７が当接しないことから、このステム部２９の外周側の仕上げ加工も省略できる。これらにより、拡径部２１やステム部２９については、鋳肌の状態のままで使用することもできる。

　縮径段部面２２の弁体３側のステム周面に縮径状部２３を形成し、この縮径状部２３にベアリング９を装着する構成としているので、ステム４の形成時には、縮径段部面の外径Ｓ３をステム部２９の外径Ｓ２と略同一径に設けることにより、ステム４に縮径状部２３を加工すると同時に、ステム部２９からこの縮径状部２３を挟んでその上部側に縮径段部面２２を加工できる。このことから、ステム４に縮径状部２３を設けるときには、この縮径状部２３の形成位置を調節し、縮径段部面２２の下部側を任意の厚みで形成することもできる。

　さらに、本実施例においては、縮径段部面２２がパッキン７よりもさらに下方にあり、この縮径段部面２２の外径はパッキン７の外径よりも大きくされているため、例えば、回転弁のメンテナンスの際などには、操作部５、グランド８を取り外した後、ステム４を引き上げることで、縮径段部面２２がパッキン７の下方に当接し、ステム４に伴ってパッキン７も引き上げられることになる。この縮径段部面２２が、パッキン７より上方にある場合、ステム４を引き上げてもパッキン７が残るため、パッキン７は別途取り出さなければならず煩雑であるが、本実施形態では容易にパッキン７の取り出しが可能であるため、例えばパッキン７の交換などのメンテナンスに非常に有利となる。

　図５は、本発明における回転弁の第２実施形態を示しており、図６は、図５の要部拡大断面図であり、ステムに対して上方に移動しようとする力が加わる前の状態を示している。なお、この実施形態において、上述した実施形態と同一部分は同一符号によってあらわし、その説明を省略する。

　この実施形態におけるバルブ本体４０は、特に、大口径に設ける場合に適しており、ステム４１が、図示しないアクチュエータにより回転操作される。ステム４１におけるベアリング９装着用の縮径状部４２の外径Ｓ４´は、パッキン７が装着される縮径部４３の外径Ｓ１´よりも大径に設けられた態様をなしている。このように、縮径部の外径Ｓ１´＜縮径状部の外径Ｓ４´の関係とした状態で、縮径部４３と拡径部４４との境界部分に縮径段部面４５が形成される。縮径段部面４５は、拡径部４４から縮径部４３に向けて縮径するようなテーパ面により形成され、この縮径段部面４５により拡径部４４と縮径部４３とが滑らかに接続される。縮径段部面４５は、回転軸Ｐに対する角度θが、例えば略３０°となるように形成される。

　これにより、大口径のバルブ本体４０にステム４１を共用化する場合などに、縮径状部４２よりも縮径部４３を小径に設け、縮径部４３と拡径部４４との外径差がより大きくなったときにも、縮径段部面４５をテーパ面（又は図示しないアール面）に設けることで、縮径部４３側の強度の低下を抑えることが可能になる。縮径段部面の外径Ｓ３´は、拡径部４４の外径Ｓ２´と同じ大きさに設けられている。

　パッキン座金（パッキン押さえ部材）６は、前述した実施形態と同様にグランド８のパッキン押圧部３０とパッキン７との間に設けられ、このパッキン座金６によりステム４１の縮径段部面４５がステム軸装部１０内で係止可能に設けられている。パッキン７の底面側には、パッキン座金６とは別の座金部材４７がさらに装着され、この座金部材４７により、増し締め等により変形したパッキン７の空隙部Ｇ側へのはみ出しが防がれてパッキン７の面圧が維持される。このため、バルブ本体４０を大口径に設けたことで空隙部Ｇが広がる場合であっても、パッキン７をパッキン収納室１６内で適切に押圧して軸封シール性を保持する。座金部材４７は、パッキン座金６と同じものを使用できる。

　バルブ本体４０のステム４１に上方に移動しようとする力が加わったときには、その力でテーパ面よりなる縮径段部面４５が、座金部材４７の内周縁側に当接し、この座金部材４７を押し上げて、パッキン７を押し潰しつつ上昇する。このとき、ステム軸装部１０内では、下から、縮径段部面４５、座金部材４７、押し潰されたパッキン７、パッキン座金６の順序で重なった状態となり、縮径段部面４５は、座金部材４７を押圧した状態を維持している。

　これにより、ステム４１が上昇しようとする力は、パッキン座金６に加わる。パッキン座金６は、グランド８で上方から押し付けられた状態にあるため、ステム４１のそれ以上の上昇が防がれてボデー２からの抜け出しが防止される。このとき、縮径段部面４５の角度θを略３０°のテーパ面により設けているので、この縮径段部面４５が、座金部材４７の内周縁に対して線接触するように当接し、テーパ面（縮径段部面）４５が徐々に座金部材４７の内径側に入り込み、この座金部材４７の内径よりも径が大きくなったところで、ステム４１が、座金部材４７、パッキン７を挟んでパッキン座金６に係止することとなり、最終的にはパッキン座金６によってステム４１は抜け止めされる。このため、急な衝撃が加わることを防いでステム４１やパッキン座金６の破損等を防止し、ステム４１の効果的な抜け止め機能を発揮する。

　さらに、ステム４１が座金部材４７に押し付けられるときに、縮径段部面４５と座金部材４７との線接触を介し、また、ベアリング部材２６、２７による支持も相まってステム４１がステム軸装部１０に対して芯出し状態となるため、縮径部４３側の振れを抑えることもできる。縮径段部面４５は、テーパ状に設けていることでその加工も容易となる。

　このように、大口径のバルブ本体４０の場合にも、小口径の場合と同様にステム４１の抜け出しを確実に防止し、これらのように小口径から大口径までのあらゆるサイズのバルブ本体に対応可能となる。

　以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。例えば、パッキン収納室に装着されたパッキンによってステム（操作軸）を軸封する構造を備えたものであれば、回転弁以外のバルブにも適用でき、さらには、バルブ以外の配管機材等の軸封構造に適用することもできる。

　１、４０　バルブ本体
　２　ボデー
　３　弁体
　５　操作部
　４、４１　ステム
　６　パッキン座金（パッキン押さえ部材）
　７　パッキン
　８　グランド
　９　ベアリング
　１０　ステム軸装部
　１６　パッキン収納室
　２０、４３　縮径部
　２１、４４　拡径部
　２２、４５　縮径段部面
　２３　縮径状部
　３０　パッキン押圧部
　３０ａ　下端面
　Ｓ２　拡径部の外径
　Ｓ７　パッキン座金の内径

Claims

　ステム軸装部を有するボデー内に弁体が設けられ、前記ステム軸装部に軸装されたステムの一端が弁体に接続され、他端が操作部に接続され、前記操作部の操作により前記ステムを介して前記弁体が回動自在に設けられた回転弁であって、前記操作部側のステム軸装部内にパッキン収納用のパッキン収納室が設けられ、前記ステムの前記操作部側に縮径部が設けられ、前記ステムの前記弁体側に前記縮径部よりも拡径した拡径部がそれぞれ設けられ、これら縮径部と拡径部との境界部分に縮径段部面が形成されていると共に、前記ステムの操作部側にパッキン押圧部を有するグランドが設けられ、前記パッキン押圧部の下端面と前記パッキンとの間に環状のパッキン押さえ部材が介在され、前記縮径段部面を少なくとも前記パッキン押さえ部材より下方に配置させ、前記拡径部の外径を前記パッキン押さえ部材の内径より大とし、前記ステムが操作部側に上昇した際に、前記縮径段部面が前記パッキン押さえ部材に係止されてステムの操作部側への抜けを防止したことを特徴とする回転弁。
　前記縮径段部面をフラット面又はテーパ面或はアール面とした請求項１に記載の回転弁。
　前記縮径段部面は、前記パッキン収納室よりも下方に位置している請求項１又は２に記載の回転弁。
　前記縮径段部面の弁体側のステム周面に縮径状部を形成し、この縮径状部にベアリングを装着した請求項１又は２に記載の回転弁。