JP2007107657A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から皿ばねの積層パターンを視認できると共に、皿ばねの積層部に塵埃が付着し難く、浸入した雨水が容易に排水される弁装置を提供する。
【解決手段】スタッフィンボックス１内に上下動可能に挿入された弁軸４と、スタッフィンボックス１と弁軸４との間に介装されたグランドパッキン２と、グランドパッキン２の上方にパッキンホロア３を介して配設されたパッキンフランジ９と、皿ばね５を収納保持すると共に上面でパッキンフランジ９と当接し、周壁に溝部１２を有するばねケース６と、パッキンフランジ９とバネケース６とを介してグランドパッキン２を押さえるスタッドボルト７とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、工場やプラント等において、配管に組み込まれる弁装置に関するものである。

近年、大気汚染問題に関しては、特に揮発性有機物の排出規制が多く議論されている。米国と独国では、産業プラントの配管機器に対して、漏洩の定期検査と保全義務が法制化されており、今後、多くの国や地域が追随する見込みである。
規制に適合するには、グランドの封止性が長期間に渡って確保されることが要求される。これは当然、流体に関係なく設備の補修の周期を長くしたいという使用者の要求にも合致するものである。
そこで、パッキンメーカからは高封止性の新規パッキンが提供される一方、機器メーカからは、パッキン締め付け力の低下を補償するライブ・ロード構造（Ｌｉｖｅ Ｌｏａｄ Ｐａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を有する弁装置が提供されてきた。

一般に、流体機器の封止部分に使用されるグランドパッキンは、その使用と共に締め付け力が低下し、シール性が弱まっていく。ライブ・ロード構造はこれをばねの復元力によって補償するものであり、従来より提案されてきたものである。

ライブ・ロード構造を用いた弁装置の一例として、パッキンホロアとパッキンフランジの間に外部へ露呈する形で皿ばねを積層させた弁装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。図１０は、特許文献１記載の弁装置を示す縦断面図である。
図１０において、パッキンホロア３とパッキンフランジ９との間で皿ばね５が外部へ露呈しているので、皿ばね５の積層パターンを確認し易いという利点がある。ライブ・ロード機構の荷重特性は、皿ばね５の組み込み方向や枚数等により規定されるからである。
その一方で、皿ばね５の表面には塵埃等が付着する可能性がある。皿ばね５の積層部は空間が狭いことから、一度付着した塵埃は風雨でも洗い流されず、ステンレス製の皿ばねでも腐食される虞があった。

また、ライブ・ロード構造を用いた弁装置の別の一例として、皿ばねをパッキンホロアの中に収め、外部の塵埃から保護したライブ・ロード構造の弁装置が提供されている（例えば、特許文献２参照）。図１１は、特許文献２記載の弁装置を示す縦断面図である。
図１１において、パッキンホロア３に皿ばね５を収容しているので、外部の塵埃が付着し難い構造を有する。
しかしながら、特許文献２記載の弁装置においても、一度浸入した雨水は容易には排水されないので、ステンレス製の皿ばねでも腐食される虞があった。また、皿ばね５の積層パターンを外部から視認できないのは却って不都合を生じるという問題もあった。

米国特許第５０５６７５７号公報 米国特許第５１９０２６４号公報

従来の弁装置は、以上のように構成されていたので、皿ばねの積層部に塵埃が付着し易いという課題があった。
また、皿ばねの積層部に塵埃が付着し難い構造とした場合には、皿ばね積層部に浸入した雨水が容易に排水されないという課題があった。
更に、上記の塵埃が付着し難い構造では、皿ばねの積層パターンを外部から視認できないという課題もあった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、外部から皿ばねの積層パターンを視認できると共に、皿ばねの積層部に塵埃が付着し難く、浸入した雨水が容易に排水される弁装置を提供することを目的とする。

この発明に係る弁装置は、パッキン収容手段内に上下動可能に挿入された弁軸と、前記パッキン収容手段と前記弁軸との間に介装されたグランドパッキンと、中央に設けられた弁軸通し穴と該弁軸通し穴の周囲に設けられた締結部材通し穴とを有し、前記グランドパッキンの上方にパッキン押さえ手段を介して配設されたパッキンフランジと、中央に弁軸通し穴を有するばね部材と、中央に設けられた弁軸通し穴と周壁に設けられた締結部材通し溝と窓部とを有し、該弁軸通し穴の下面開口部に少なくとも１つ以上の前記ばね部材を収納保持すると共に、前記弁軸通し穴の周囲の上面閉鎖部で前記パッキンフランジと当接するばねケースと、前記ばね部材と前記ばねケースと前記パッキンフランジとを介して前記グランドパッキンを押さえる複数の締結部材とを備えたことを特徴としたものである。

この発明に係る弁装置は、前記ばねケースの周壁に目盛が付されていることを特徴とするものである。

この発明に係る弁装置は、前記ばねケースの周壁に設けられた前記締結部材通し溝と前記窓部とは同一形状の溝部であり、前記溝部は、前記ばねケースの周方向の配設位置に応じて前記締結部材通し溝または前記窓部となることを特徴としたものである。

この発明に係る弁装置は、前記パッキンフランジと前記ばねケースとを一体フランジとしたことを特徴とするものである。

この発明に係る弁装置は、前記ばねケースの下面開口部に脱落防止手段を備えることを特徴としたものである。

この発明に係る弁装置は、パッキン収容手段内に上下動可能に挿入された弁軸と、前記パッキン収容手段と前記弁軸との間に介装されたグランドパッキンと、中央に弁軸通し穴を有するばね部材と、中央に設けられた弁軸通し穴と該弁軸通し穴の周囲に設けられた締結部材通し穴とを有し、前記弁軸通し穴の下面開口部に少なくとも１つ以上の前記ばね部材を収納保持すると共に、前記グランドパッキンの上方にパッキン押さえ手段を介して配設されるパッキンフランジと、前記ばね部材と前記パッキンフランジとを介して前記グランドパッキンを押さえる複数の締結部材とを備えたことを特徴としたものである。

この発明によれば、ばね部材がばねケースに覆われているので、ばね表面に塵埃が付着し難いという効果がある。
また、ばねケース周面の窓部から雨水が浸入した場合でも、下部に容易に排水されて滞留しないという効果がある。
更に、ばね部材の積層パターンを視認できるので、ライブ・ロード構造を弁装置に組み込む際にばね部材の組み込み方向や枚数が適切であるかどうかを容易に確認することができる。

この発明によれば、ばねケースの周壁に設けた目盛にばね部材の位置を合わせることにより、容易にばね部材の圧縮量を調節することができる。

この発明によれば、ライブ・ロード機構を弁装置に組み付ける際に、締結部材通し溝か窓部かを区別する必要がなく、組み付け時の作業効率を向上することができる。

この発明によれば、ばねケースとパッキンフランジとを一体化することにより、基本機能は変えずに部品点数を削減し、組み付け性の向上やコスト低減を図ることができる。

この発明によれば、脱落防止手段を設けることにより、ばねケースに収容したばね部材の脱落を防止することで、ライブ・ロード機構の弁装置への組み付け時の作業効率を向上することができる。

この発明によれば、ばね部材をパッキンフランジ内に収納するので組み付け性が向上すると共に、雨水の浸入や塵埃の付着を防止することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る弁装置を示す縦断面図である。
図１において、スタッフィンボックス１（パッキン収容手段）内に、弁軸４が上下動可能に挿入されている。グランドパッキン２は、スタッフィンボックス１と弁軸４との間に介装されている。更に、グランドパッキン２の上面には弁軸４を挿通したパッキンホロア３が当接されている。
皿ばね５（ばね部材）は積層する状態で、ばねケース６の下面開口部から収納される。そして、皿ばね５とばねケース６のそれぞれの中央の穴（以下、弁軸通し穴）に弁軸４を挿通し、パッキンフランジ９とパッキンホロア３（パッキン押さえ手段）との間に配設される。
パッキンフランジ９は、ばねケース６の弁軸通し穴の周囲の上面閉鎖部に当接し、グランドパッキン２の上方にパッキンホロア３を介して配設されている。
スタッドボルト７（締結部材）は、パッキンフランジ９の外周部近傍、弁軸通し穴の周囲に設けられた貫通穴（以下、締結部材通し穴）を介して、スタッフィンボックス１の上部のねじ穴に螺合される。スタッドボルト７の上端ねじ部にはナット８（締結部材）が螺合される。その際に、スタッドボルト７が、ばねケース６の外周部に設けられた溝部１２を通るように配置される。

次に、図１の弁装置の組み立て手順について説明する。上記のような構造を組み立てる場合、下記の手順（１）〜（５）の順番で行う。
（１） 弁軸４にグランドパッキン２、パッキンホロア３を通す。
（２） スタッドボルト７の先端ねじ部をスタッフィンボックス１の上部ねじ穴に螺合する。
（３） ばねケース６に皿ばね５を収容して、弁軸４とスタッドボルト７に通す。
（４） ばねケース６の上から、パッキンフランジ９の弁軸通し穴に弁軸４を、締結部材通し穴にスタッドボルト７を通す。
（５） ナット８をスタッドボルト７の上端ねじ部に螺合させて、パッキンフランジ９の上から締め付ける。
なお、手順（１）〜（３）までについては順番の入れ替えが可能である。

図２は、図１中のばねケースを示す図であり、上段は縦断面図、下段は上面図である。図２において、ばねケース６は、周壁に同幅、同形状の溝部１２を９０°間隔で４つ設けている。溝部１２は、対向する１組は、スタッドボルト７を通す締結部材通し溝１２ａとなる。また、他の対向する１組は、スタッドボルト７を通さず、内部の皿ばね６の状態を視認するための窓部１２ｂとなる。
ばねケース６の周壁表面で溝部１２上方には、初期組み込み時と最終締め付け時に、内部の皿ばね５の位置を確認する糸溝１５ａ（締め付け時目盛）、１５ｂ（組み付け時目盛）を設けている。ナット８を締め込んでいくと皿ばね５は圧縮されて初期位置より上昇するので、初期組み込み時の目盛が糸溝１５ｂ（組み付け時目盛）となり、最終締め付け時の目盛が糸溝１５ａ（締め付け時目盛）となる。
また、ばねケース６は、外部の塵埃や雨水等から、弁軸４と皿ばね５を保護する機能も有する。

図３は、図１中のばねケースへ皿ばねを積層する場合の組み立て図である。図３において、皿ばね５は、中空の円錐台状であり、４枚の皿ばね５の上面と下面とを互い違いに当接して、ばねケース６の下面開口部側から収容される。その際、皿ばね５はばねケース６の内周面で位置決めされ、皿ばね５とばねケース６の軸中心は一致する。
更に、皿ばね５とばねケース６とを弁装置へ組み付ける際には、ばねケース６は外周部の締結部材通し溝１２ａでスタッドボルト７にガイドされるので、両者の軸中心は弁軸４と一致する。

図４は、図１の弁装置にばねケースを組み付け後、窓部方向から見た場合の正面図である。図４において、窓部１２ｂを正面から見ることにより、組み付け時には皿ばね５の位置を糸溝１５ｂ（組み付け時目盛）と合わせ、締め付け時には皿ばね５の位置が糸溝１５ａ（締め付け時目盛）に合致するまでナット８を締める。締め付け時目盛は、皿ばね圧縮量の指示目盛であり、この線に皿ばね５を合わせるだけで、ナット８の締め付けトルクの管理等が不要となり、位置決めが容易である。

次に、ナット８締め付け時の状態について説明する。ナット８を締め込んでいくと、ばねケース６は、ナット８によるパッキンフランジ９への締め付け力を受ける。
パッキンホロア３へは、皿ばね５の初期圧縮からの復元力が作用している。皿ばね５は全てスタッフィンボックス１の外部にあるため、仮に雨水が浸入した場合でも容易に排水され、皿ばね５の積層部に溜まることはない。
皿ばね５は、ばねケース６により外径がガイドされながら圧縮荷重を受ける。ばねケース６は、外部の塵埃から弁軸４及び皿ばね５を保護する機能も有する。
ばねケース６は軸中心が弁軸４と一致するようにスタッドボルト７によりガイドされる。そのため、弁軸４と皿ばね５とが接触することはない。
スタッフィンボックス１の最下に詰められるグランドパッキン２は、パッキンホロア３より圧縮荷重を受け、スタッフィングボックス１と弁軸４とを締め付け、流体を封止する。

以上の説明で用いた皿ばね５の代わりに、外形が楕円や多角形状等で弁軸４を挿通する弁軸通し穴を有する板ばね等を用いてもよい。その際には、ばねケース６も、上記板ばねを収容可能な形状（内部形状や外部形状）とする必要がある。

以上のように、この実施の形態１によれば、皿ばね５がばねケース６に覆われているので、皿ばね５表面に塵埃が付着し難いという効果が得られる。
ばねケース６周面の窓部１２ｂから雨水が浸入した場合でも、下部に容易に排水され、滞留しないという効果が得られる。
皿ばね５の積層パターンが外部から見ることができるので、ライブ・ロード構造を弁装置に組み込む際に、その荷重特性を支配する皿ばね５の組み込み方向や枚数が、適切であるかどうかを確認し易いという効果がある。
ばねケース６の周壁に目盛が付されているので、皿ばね５の圧縮量が適切かどうかも確認し易いという効果がある。
また、締結部材通し溝１２ａと窓部１２ｂとを共通の構造を有する溝部１２とすることで、ライブ・ロード機構を弁装置に組み付ける際のばねケース６の周方向の配設位置に応じて、溝部１２を締結部材通し溝１２ａまたは窓部１２ｂとすることができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係る弁装置を示す縦断面図である。図５の弁装置は、図１中のばねケース６とパッキンフランジ９の代わりに、両者を一体化した一体フランジ１０（パッキンフランジ）を備えている。一体フランジ１０では、軸中心が１つであり、弁軸４と一致させることも容易である。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

以上のように、この実施の形態２によれば、ばねケース６とパッキンフランジ９とを一体化することにより、基本機能は変えずに部品点数を削減し、組み付け性の向上やコスト低減を図ることができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係る弁装置に組み付けるばねケースを示す図であり、上段は縦断面図、下段は上面図である。図６において、ばねケース６の下部に、軸方向に向かって突出する脱落防止片１３（脱落防止手段）を取り付けている。脱落防止片１３は、ばねケース６に収容した皿ばね５の脱落を防止する機能を有する。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

また、図７は、図６と異なるばねケースを示す図であり、上段は縦断面図、下段は上面図である。図７では、図６で示した脱落防止片１３の代わりに、ばねケース６の外周部下面に円環状の脱落防止蓋１４（脱落防止手段）を取り付けたものである。脱落防止蓋１４において、溝部１２と当接する部分は、溝部１２の断面形状と略同様の凹形であり、スタッドボルト７が配設される。脱落防止蓋１４の機能も脱落防止片１３と同様である。

以上のように、この実施の形態３によれば、脱落防止手段を設けることにより、ばねケース６に収容した皿ばね５の脱落防止することで、ばねケース６の弁装置への組み付け性の向上を図ることができる。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係る弁装置に組み付けるばねケースを示す図であり、上段は正面図、下段は上面図である。図８において、ばねケース６の外周部に合計６個の溝部１２を設けている。このうち、正三角形の頂点を成す１組の溝部１２がスタッドボルト７を通す締結部材通し溝１２ａとなり、残り１組の正三角形の頂点を成す溝部１２が窓部１２ｂとなる。即ち、ばねケース６は３本のスタッドボルト７でガイドされる。また、図示しないが、スタッフィンボックス１とパッキンフランジ９にも対応する３箇所のねじ部及び締結部材通し穴が設けられている。

また、実施の形態１ではスタッドボルトが２本の場合、実施の形態４では３本の場合について説明したが、ばねケース６の外周部（周壁）に設ける溝部１２の数を、使用するスタッドボルトの本数の整数倍設け、なおかつ隣接する溝部１２同士の間隔をばねケース６の周方向で等分（等角度）とすればよい。これにより、種々の設計変更に対応することができる。
なお、溝部１２の数をスタッドボルト７の本数に比例させない場合や、溝部１２の配置を敢えて等間隔としない場合も考えられるが、加工性の観点からは上記の方法が望ましい。また、溝部１２の数は、加工性や、皿ばね５の暴露部分を極力少なくする観点から、スタッドボルト７の本数の２倍程度が好ましい。

以上のように、この実施の形態４によれば、スタッドボルト７の本数を整数倍した数の溝部１２を設け、それらの配置を周方向等分とすることにより、締結部材通し溝１２ａに通したスタッドボルト７によるばねケース６の軸中心の位置決めと、窓部１２ｂとを必ず同時に実現することができる。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５について説明する。図９は、この発明の実施の形態５に係る弁装置を示す縦断面図である。図９の弁装置は、実施の形態２（図５）で示した一体フランジ１１の代わりに、溝部１２を廃した一体フランジ１１（パッキンフランジ）を備えている。一体フランジ１１において、スタッドボルト７は、皿ばね５を収容するばね部材収容部１６よりも外側に配設される。それに伴い、スタッフィンボックス１においてねじ穴と軸中心を結ぶ径も大きくなる。

この構成により、一体フランジ１１の外周部に窓部は設けられないものの、一体フランジ１１内部に収容される皿ばね５が外部に暴露される部分がなくなり、雨水の浸入や塵埃の付着を一層防止することができる。
なお、ばね部材収容部１６の周壁に実施の形態１〜４で示した溝部１２を設け、スタッドボルト７を配設するようにしてもよい。この場合には、溝部１２の数とスタッドボルト７の本数が同一となる。

以上のように、この実施の形態５によれば、窓部の機能はないものの、部品点数を削減し、組み付け性の向上やコスト低減を図ることができる。
また、窓部を設けないことにより、雨水の浸入や塵埃の付着防止効果をより高めることができる。

なお、以上の説明において、便宜上、上下左右等の表現を用いたが、実際の弁装置の設置方向は様々であり、以上の説明で用いた方向に限定されるものではない。

この発明の実施の形態１に係る弁装置を示す縦断面図である。 図１中のばねケースを示す図であり、上段は縦断面図、下段は上面図である。 図１中のばねケースへ皿ばねを積層する場合の組み立て図である。 図１の弁装置にばねケースを組み付け後、窓部方向から見た場合の正面図である。 この発明の実施の形態２に係る弁装置を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態３に係る弁装置に組み付けるばねケースを示す図であり、上段は縦断面図、下段は上面図である。 図６と異なるばねケースを示す図であり、上段は縦断面図、下段は上面図である。 この発明の実施の形態４に係る弁装置に組み付けるばねケースを示す図であり、上段は正面図、下段は上面図である。 この発明の実施の形態５に係る弁装置を示す縦断面図である。 特許文献１記載の弁装置を示す縦断面図である。 特許文献２記載の弁装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１ スタッフィンボックス
２ グランドパッキン
３ パッキンホロア
４ 弁軸
５ 皿ばね
６ ばねケース
７ スタッドボルト
８ ナット
９ パッキンフランジ
１０ 一体フランジ（溝あり）
１１ 一体フランジ（溝なし）
１２ 溝部
１２ａ 締結部材通し溝
１２ｂ 窓部
１３ 脱落防止片
１４ 脱落防止蓋
１５ａ 糸溝（締め付け時目盛）
１５ｂ 糸溝（組み付け時目盛）
１６ ばね部材収容部

Claims (6)

1. パッキン収容手段内に上下動可能に挿入された弁軸と、
   前記パッキン収容手段と前記弁軸との間に介装されたグランドパッキンと、
   中央に設けられた弁軸通し穴と該弁軸通し穴の周囲に設けられた締結部材通し穴とを有し、前記グランドパッキンの上方にパッキン押さえ手段を介して配設されたパッキンフランジと、
   中央に弁軸通し穴を有するばね部材と、
   中央に設けられた弁軸通し穴と周壁に設けられた締結部材通し溝と窓部とを有し、該弁軸通し穴の下面開口部に少なくとも１つ以上の前記ばね部材を収納保持すると共に、前記弁軸通し穴の周囲の上面閉鎖部で前記パッキンフランジと当接するばねケースと、
   前記ばね部材と前記ばねケースと前記パッキンフランジとを介して前記グランドパッキンを押さえる複数の締結部材とを備えたことを特徴とする弁装置。
2. 前記ばねケースの周壁に目盛が付されていることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
3. 前記ばねケースの周壁に設けられた前記締結部材通し溝と前記窓部とは同一形状の溝部であり、
   前記溝部は、前記ばねケースの周方向の配設位置に応じて前記締結部材通し溝または前記窓部となることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
4. 前記パッキンフランジと前記ばねケースとを一体フランジとしたことを特徴とする請求項１記載の弁装置。
5. 前記ばねケースの下面開口部に脱落防止手段を備えることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
6. パッキン収容手段内に上下動可能に挿入された弁軸と、
   前記パッキン収容手段と前記弁軸との間に介装されたグランドパッキンと、
   中央に弁軸通し穴を有するばね部材と、
   中央に設けられた弁軸通し穴と該弁軸通し穴の周囲に設けられた締結部材通し穴とを有し、前記弁軸通し穴の下面開口部に少なくとも１つ以上の前記ばね部材を収納保持すると共に、前記グランドパッキンの上方にパッキン押さえ手段を介して配設されるパッキンフランジと、
   前記ばね部材と前記パッキンフランジとを介して前記グランドパッキンを押さえる複数の締結部材とを備えたことを特徴とする弁装置。

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