JP2000503104A - 玉弁の弁座構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 玉弁の弁座構造は、薄鋼板（Ｓ）と薄い黒鉛プレート（Ｇ）を交互に積層したものを巻き付けることによって形成した弁座部材（４０）を備えている。弁座部材には、弁体（１０）の内側面に取りつけられた取付部と、流入孔（１１）と流出孔（１２）の端部の間に配設された球に接する球接触部（４１）とが設けられている。この弁座構造は、耐摩耗性を向上させ、高温と高圧における玉弁の機能を確実に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】 玉弁の弁座構造 技術分野 本発明は、弁座構造に関し、更に詳しくは、球と弁座との間で繰り返し摩擦が 起こる玉弁に適用される弁座構造に関する。 背景技術 一般の玉弁は、弁体と球とハンドルによって構成されている。この弁体は、流 動体が流入する流入孔と、流動体が流出する流出孔とを備えている。上記球は、 弁体の内部空間に回転可能に配設され、これによって流入孔と流出孔とを連結す るように弁を開閉する。また、ハンドルは球の回転を制御する。 リング状弁座は、弁体の内部空間と流入孔との間、及び、弁体の内部空間と流 出孔との間に配設されており、これらに相当する球の近傍部と確実に当接してい る。 このようなリング状弁座は、ガスを通さず且つ滑らな特性を得るために、従来 はテフロン樹脂によって形成されている。 しかしながら、テフロン樹脂によって形成された従来の玉弁の弁座は柔らかい という特性を有しており、耐摩耗性が低かった。さらに、弁座と球との間で繰り 返し発生する摩擦を考慮すると、テフロン樹脂製の弁座は、（１５０℃より高い ）高温と高圧にさらされたときに、容易に摩耗して変形するおそれがあった。 本発明の開示 したがって、高温と高圧の環境においても、高い気密性と円滑性を有する玉弁 の弁座構造を提供することを本発明の目的とする。 上記目的を達成するため、金属製の薄板と、滑らかな非金属（黒鉛、石綿、テ フロン等）からなる薄板とを交互に巻き付けることによって成形した弁座部材を 備えた、本発明に係る玉弁の弁座構造を提供する。弁座部材は、弁体の内側面に 取りつけられた取付部と、流入孔の端部と流出孔の端部との間に配設された球に 接する球接触部とを備えている。 本発明の目的と効果は、以下に述べられた詳細な説明から更に明らかとなるで あろう。しかしながら、本発明の好ましい実施形態を示している詳細な説明と具 体的な実施例を図面のみによって説明する。なぜならば、当業者であれば、本発 明の精神と目的の範囲内でこの詳細な説明から様々な変更に想到することが明確 だからである。 図面の簡単な説明 本発明は、添付された図面を参照することによって更なる理解が得られるであ ろう。この図面は、実施例にのみ基づいており、本発明はこの図面に限定される ものではない。 図１は、本発明の第１の実施形態による弁座構造を採用した玉弁を示す断面図 であり、 図２は、図１におけるＡ部を詳細に示す拡大図であり、 図３は、本発明の第２の実施形態による球の弁座構造を詳細に示す部分拡大図 であり、 図４は、本発明の第３の実施形態による球の弁座構造を詳細に示す部分拡大図 であり、 図５は、本発明の第４の実施形態による球の弁座構造を詳細に示す部分拡大図 であり、 図６は、本発明の第５の実施形態による球の弁座構造を詳細に示す部分拡大図 であり、 図７は、本発明の好ましい実施形態による弁座を作製する工程を示す斜視図で ある。 好ましい形態を実施する態様 添付された図面に、本発明の好ましい形態による弁座構造が示されている。 図１は、本発明の第１実施形態による弁座構造を適用した玉弁を示す断面図で あり、図２は、図１のＡ部を詳細に示した拡大図であり、この図において、参照 番号１０は、互いに相通している内部空間のそれぞれの端部において流入孔１１ と流出孔１２を通る弁体を示している。 弁体１０は、その各々の端部でパイプ（図示せず）にフランジ１３ａ，１３ｂ によって連結されている。 図１に示すように、弁体１０は、内部空間１３の一方の部分及び流入孔１１を 有する第１の部位１０Ａと、内部空間１３の他方の部分及び流出孔１１を有する 第２の部位１０Ｂとを備えている。しかしながら、本発明は、上記弁体に限定さ れるものではない。例えば、本発明は、内部空間を有する中心部材と、流入孔を 有する他の部材と、流出孔を有する更に別の部材とを備えた弁体に用いることが 可能である。 参照番号１４Ａ，１４Ｂは、上記第１の部位１０Ａと第２の部位１０Ｂとを互 いに接続するボルトとナットをそれぞれ示している。 貫通した横孔２１を有する球２０は、内部空間１３に回転可能に配設されてい る。図１に示すように、横孔２１は、予め設定された角度分だけ回転すると、横 孔２１は流入孔１１を流出孔１２に連結させる。しかしながら、球２０を、図１ に示す状態から９０度回転させると、流入孔１１と流出孔１２は閉鎖されて弁が 閉じられる。 また、球２０は、弁体１０の内部空間１３上部から上方に向けて形成された孔 １５を通って挿入された制御軸３０に連結している。制御軸３０は、内部空間１ ３上部から上方に向けて開口した穴１５を介するとともに、球２０の上面中央部 に形成された開口部２２にしっかりと挿入されている。操作ハンドル３１は、制 御軸３０の上部に固定されている。制御軸３０の下部は、制御軸３０と球２０が 同時に回転することを促進させる角形のように、側面を設けた形状に形成されて いる。 制御軸３０は、ボルト３３によって弁体１０に取り付けされた軸支持部３２の 内部に形成された軸孔３２ａを介して挿入されている。更に、制御軸３０の下端 部は、圧縮スプリング３４によって押された状態で、球２０の頂部に形成された 開口部２２に収容されている。該圧縮スプリング３４は、制御軸３０の中間部に 形成されたスプリング突起部３０ｂと、軸支持部３２の頂部に固定されたスプリ ング支持片３５との間に支持されている。このスプリング支持片３５は、軸支持 部３２と共にボルト３３によって弁体１０に取りつけられている。操作ハンドル ３１を制御軸３０に連結するため、ワッシャー３６が制御軸３０の上部に取りつ けられ、上記操作ハンドル３１がワッシャー３６の上に配設されており、そして 、固定リング３７が制御軸３０の上面に取りつけられている。このとき、制御軸 ３０の上部及び操作ハンドル３１の一部に設けられた嵌合孔３１ａは、ハンドル ３１の回転に対応して制御軸３０を回転させるため、角形のような側面を有する 形状に形成されている。 内部空間１３のそれぞれの端部に、リング状弁座部材４０が、弁体１０の流入 孔１１と流出孔１２の各々の内側縁部に強固に配設されている。 ステンレス鋼又はチタンから成る薄板Ｓ及び薄い黒鉛プレートＧが交互に積層 されてリング状弁座部材４０を形成している。球接触部４１は研削等の手段を用 いて弁座部材４０の内側部分に沿って形成されている。 リング状弁座部材４０を成形するため、薄板Ｓと薄い黒鉛プレートＧを交互に 積層させ、リング状に巻き付け、その横断面を角形状に形成し、該当する内側部 分を切り落として球接触部４１を得る。 具体的に言うと、弁座部材４０は、薄鋼板Ｓと薄い黒鉛プレートＧによって形 成されている。図７に示すように、まず初めに、上記薄鋼板Ｓと薄い黒鉛プレー トＧは交互に積層され、巻き付けられたリングの各々の端部を押しつけて付着さ せることによって、リング状に巻き付けられる。こののち、巻き付けられたリン グの内側角部の該当部位が球接触部４１を得るために切り落とされ、ここで、球 ２０の必要とする表面部に相当する球接触部４１を形成するために、ラスを張る 方法や研削をする方法が用いられる。 更に具体的に言うと、切り落とされた部分、即ち弁座部材４０の球接触部４１ は、これに相当する球２０の表面部に接触しており、これによって、球接触部４ １を形成する薄い板Ｓ，Ｇがそれぞれ交互に球２０の表面に接触される。 弁座部材４０は、弁体１０の流入孔１１と流出孔１２のそれぞれの縁に相当す る部位に適当な凹部を形成することによって、弁体１０に直接挿入されている。 しかしながら、そのような弁座構造を作製する際の困難性を考慮して、その中に 形成した弁座収容凹部５１を有する弁座保持具５０が、図２に示すように準備さ れており、座部材４０が座部の収容凹部５１に挿入され、弁座部材４０の球接触 部４１が外側に向けて突出している。ここで、弁座部保持具５０は、弁体１０の 相当する内側表面に形成された凹部１６に配設されることが好ましい。 また、パッキン５３は、凹部１６の内側部と、この内側部に対応する弁座保持 具５０の角部との間に配設されている。即ち、パッキン５３は、弁座保持具５０ の内側角部に形成されたパッキン開口部５２の中に挿入されている。該パッキン ５３は、高温（約８００℃）に十分に耐えうる、耐熱性且つ非引火性を有する材 料から構成されており、パッキン５３を作製する際に黒鉛材料を用いることが望 ましい。 本発明に係る玉弁は、薄鋼板Ｓと薄い黒鉛プレートＧを交互に積層させること によって、従来技術と比較して向上した耐摩耗性を実現している。また、高温 （８００℃以上）と高圧においてもその機能を実効させることができる。更に、 薄鋼板Ｓと薄い黒鉛プレートＧの各々の端部が交互に球２０に接触するため、そ れによって、黒鉛プレートＧの固体潤滑性が玉弁の座部の耐摩耗性を向上させる 。 図３は、本発明に係る第２の実施の形態による玉弁に用いる弁座構造を示して いる。この図に示しているように、弁座部材４０における球接触部４１の他方の 側の取付部は、上方に屈曲して片寄り防止部４２を形成しており、保持具５０の 弁座収容凹部５１における各々の内側に片寄り防止凹部５４が形成されており、 これによって、弁座部材４０が弁座収容凹部５１から外れることを防止している 。図３の他の構成要素は、図２に示す第１の実施の形態と同一であり、同一の参 照番号を付してあり、したがって、それらの説明を省略する。 同様に、図４は、本発明に係る第３の実施の形態による玉弁に用いる弁座構造 を示している。この図に示しているように、片寄り防止部４２’と片寄り防止凹 部５４’は、図３に示す第２の実施の形態とは反対に、下方に向けて屈曲してい る。図４の他の構成要素は、図３に示す第２の実施の形態と同一であり、同一の 参照番号を付してあり、したがって、それらの説明を省略する。 図５と図６は、本発明の第４と第５の実施の形態による玉弁に用いる弁座構造 をそれぞれ示している。薄鋼板Ｓと薄い黒鉛プレートＧは、図５に示す“＜”の 形状か、又は、図６に示すように、“＞”の形状に屈曲しており、弁座保持具５ ０の弁座収容凹部５１では、凸部４３ａ，４４ａは各々凹部５５ａ，５６ａに挿 入されており、さらに、凸部５５ｂ，５６ｂは、各々凹部４３ｂ，４４ｂに挿入 されている。 したがって、本発明による玉弁に用いる弁座構造によれば、積層された薄鋼板 Ｓと薄い黒鉛プレートＧを巻き付けることにより、球接触部４１を容易に形成す ることができ、これによって、容易に製造することができる。 上述したように、本発明に係る玉弁の弁座を形成するため、薄鋼板と薄い黒鉛 プレートを交互に積層して球接触部を得て、耐摩耗性を向上させ、高温と高圧に おいても玉弁の機能を確実に確保する。 本発明は、基本的性質の精神から逸脱せずに幾つかの形で具象化されている。 したがって、上述した形態は、たとえ他の部分が明確にされていなくても、上記 の説明の詳細な内容に限定されず、添付されたクレームに定義された精神と目的 の範囲内で広く説明されるべきである。クレームの範囲、又はこのようなクレー ムと同等の範囲に含まれる種々の変更は、添付のクレームに包含される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 弁体の流入孔の端部と流出孔の端部に配設された玉弁の弁座構造であっ て、 薄鋼板と薄い黒鉛プレートを交互に積層したものを巻き付けることによって形 成した弁座部材と、 弁体の内側面に取りつけられる取付部、及び流入孔の端部と流出孔の端部との 間に配設された球に接する球接触部を有する別の弁座部材とを備えた玉弁の弁座 構造。 ２． 上記弁座部材が、弁体の内側面に形成された安全開口部に取りつけられ た弁座保持具に形成された弁座収容凹部に取りつけられると共に、上記球接触部 が、弁座保持具から突設している請求項１に記載の弁座構造。 ３． 耐熱パッキンが、安全開口部と弁座保持具との間に挿入された請求項２ に記載の弁座構造。 ４． 上記弁座部材を、複数の薄鋼板を積層させた状態に形成すると共に、球 接触部が、弁座部材の角部に沿って形成された請求項１又は２に記載の弁座構造 。 ５． 弁座部材の取付部が屈曲片寄り防止部を備えており、該屈曲片寄り防止 部が、弁座保持具の弁座収容凹部に形成された片寄り防止部に挿入されている請 求項１又は２に記載の弁座構造。 ６． 球接触部と弁座部材の取付部との間の部分が、凸部及び凹部を形成する ように屈曲しており、これらの凸部と凹部に対応する凹部と凸部が弁座収容凹部 に形成された請求項１又は２に記載の弁座構造。