JPH0510461A - 回転弁およびその弁体の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 着座部が球面または部分球面で構成される弁
体を備えた同心型の回転弁において、弁体着座部の摩耗
が少なく長寿命化と、長期間に亙って安定したシール性
能と得ることができるようにすることを目的とする。 【構成】 弁閉止時に、弁体２２の着座部２５と、シー
トリング７のシート部８とが接触して流体を封止する回
転弁において、弁体２２の着座部２５の弁閉止領域部Ｉ
を、その球心がバルブプラグ２１の回転中心０と一致す
る球面とし、開口２６が設けられた弁開放領域部ＩＩ
を、シート閉止位置を過ぎる点Ｐより弁体２１の回転角
度に略比例してシートリング７のシート部８から離れる
ように、後退する形状とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁体が球面または部分
球面からなる着座部をもつ回転弁およびその弁体の加工
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】弁体の着座部が球面または部分球面をし
ている弁としては、シートリングの中心線上と弁体の球
心が一致している同心型（一般のボール弁）と、シート
リングの中心線に対して弁体の球心が偏心している偏心
型とがある。図６は同心型回転弁の従来例を示すもの
で、この回転弁１は、弁本体２の流路３中に貫通孔５を
有する球状の弁体４を内装し、この弁体４を前記弁本体
２の中心線と直交する弁軸６によって回転させることに
より、流路３を開き、その回動角度に応じた流量制御を
行うものである。弁体４の外周面は、球心を流路３の上
流側に内装されたシートリング７の中心線上に一致させ
た球面とされ、シートリング７の着座面８に密接される
ことにより球面着座部４Ａを形成している。図７は偏心
型回転弁の従来例を示すもので、この回転弁１１は、バ
ルブプラグ１２を外側面が球面着座部１３を形成する円
盤状の弁体１２Ａと、弁体１２Ａの背面に一体に突設さ
れた上下一対の腕部１２Ｂ、１２Ｃとで構成し、上側の
腕部１２Ｂを弁軸６に嵌合固定し、下側の腕部１２Ｃを
弁本体２内に突設したスタッド１４で回転自在に軸支し
たもので、着座部１３の球心をプラグの回転中心から偏
心させることにより、通常すなわち全閉時に弁体１２Ａ
の球面着座部１３をシートリング７のシート部８に密接
させ、弁軸６によって弁体１２Ａを回動させると、シー
ト部８から離反させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した同心型の回転
弁１において、球面着座部４Ａの加工方法としては着座
部４Ａの球心が弁体４の軸心と一致しているため、弁体
４をその中心軸周りに回転させて切削刃をモデルにした
がって倣わせるか、あるいは数値制御によって円弧状に
往復移動させることで、容易に所定の球面を得ることが
できる。しかし、同心型の場合は弁体４がシートリング
７と常時摺接しているので、着座部４Ａおよびシート部
８の摩耗が激しく、耐久性に欠けるという問題があっ
た。一方、偏心型回転弁１１の場合は、弁閉止時のみシ
ートリング７と弁体１２Ａとが接触するので、着座部１
３とシート部８の摩耗が少なく耐久性に優れている。し
かしながら、弁体１２Ａの回転中心と球心とに偏心量が
あり、弁体１２Ａの製作にはこの偏心量を精密に弁本体
２側の偏心量と一致させると共に、球心精度をも確保す
る必要があり、極めて高度の加工を必要とするという問
題があった。

【０００４】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、同心型の回転弁において、弁体着座部とシートリ
ングのシート部の摩耗が少なく長寿命化と、長期間に亙
って安定したシール性能と得ることができるようにした
回転弁およびその弁体の加工方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の発明は、球面ま
たは部分球面部を有する弁体の回転運動により、前記球
面または部分球面部の一部によってシートリングの開口
を開閉する回転弁において、前記弁体の着座部は、前記
弁体が開方向に回転する際に、シート閉止位置を過ぎる
点より、回転角度に略比例してシートリングのシート部
から離れるように、後退する形状とされているものであ
る。第２の発明は、上記第１の発明による回転弁におけ
る弁体の加工方法において、弁体をその回転軸周りに回
転させながら、その回転軸と垂直な軸周りに回転する切
削刃によって弁体着座部を球面に加工する際、弁体着座
部のシート閉止位置を過ぎる位置より、前記回転軸周り
の回転と略比例するように、前記切削刃を弁体に対して
前進させるように、同期して送りをかけるようにしたも
のである。

【０００６】

【作用】本発明において、弁体着座部は、弁体が開方向
に回動してシート閉止位置を過ぎると、回転角度に比例
してシートリングのシート部から離反し、摩耗を減ら
す。弁体着座部の加工に際して、弁体着座部のシート閉
止位置を過ぎる位置より切削刃を弁体に対して前進させ
ると、曲率半径が小さくなり、シートリングに対して非
接触部分が形成される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１(a)、(b)は本発明による回転弁の
全閉状態と、全開状態を示す図、図２は同回転弁の断面
図である。これらの図において、弁装置２０は、弁軸６
の内端に取り付けられ弁本体２内に配設されたバルブプ
ラグ２１を備えている。バルブプラグ２１は、内側がく
りぬかれた球面または部分球面部を有する弁体２２と、
弁体２２の上下面にそれぞれ一体に突設された円筒状の
軸受部２３、２４とで構成され、弁体２２の外周面には
弁軸６の回転方向に長い帯状の球面着座部２５が一段高
くなるように突出形成されると共に、イコールパーセン
ト特性部を形成する開口２６が前記球面着座部２５の一
端部と重なるように形成されている。球面着座部２５の
幅Ｄは、シートリング７のシート部８の内径Ａよりやや
大きく設定（Ｄ＞Ａ）されている。また、球面着座部２
５のうち全閉時においてシート部８に着座しシートリン
グ７を閉鎖する弁閉止領域部Ｉは、球心をバルブプラグ
２１の回転中心０と一致させた球面とされ、開口２６が
設けられた弁開放領域部ＩＩは、シート閉止位置を過ぎ
る点Ｐより、弁体２２の回転角度θに略比例してシート
リング７のシート部８から後退離反するように、曲率半
径が前記弁閉止領域部Ｉより小さく、且つ球心がバルブ
プラグ２１の回転中心０から偏心した球面とされる。し
たがって、シート閉止位置Ｐを過ぎると、シートリング
７との接触面圧が減少し、球面着座部２５の摩耗を軽減
させることができる。

【０００８】前記上側の軸受部２３には前記弁軸６の内
端が嵌合されて溶接等により一体的に接合され、下側の
軸受部２４は弁本体２の内面に突設したスタッド１４に
よって回転自在に軸支されている。そして、前記弁軸６
の外端は、弁本体２の上面開口部２７を閉鎖する蓋体２
８の中心孔２９をパッキン３０を介して貫通し、外部に
突出している。

【０００９】図３は上記弁体２１の加工方法を説明する
ための図である。バルブプラグ２１の球面着座部２５の
加工に際しては、まず鋳造等によって製作されたプラグ
素材を準備する。この時点では、軸受部２３、２４の
内、外径および長さは所定の寸法に加工されると共に、
開口２６が所定の形状に形成され、また弁軸６が軸受部
２３に取り付けられている。そして、この半製品からな
るプラグ素材は弁軸６と共に工作機械に取付けられ、弁
軸６の中心線３２を中心として一定速度で回転される。
この回転速度は、２ｒ. ｐ. ｍ程度とされる。球面着座
部２５を切削する切削刃３５は、回転軸３６のアーム部
３７の先端に設けられることにより、回転軸３６に対し
て偏心している。回転軸３６は、その中心線３８が前記
弁軸６の中心線３２と実質的に垂直に交わるように配置
され、５００〜８００ｒ. ｐ. ｍで回転される。

【００１０】この場合、切削刃３５の回転半径、すなわ
ち回転軸３６の中心までの距離ｒ（例えば１８ｍｍ）
と、球面着座部２５の幅Ｄおよびシートリング７の内径
Ａ（図２）は、 Ａ＜Ｄ＜２ｒ の関係を満足するように設定される。球面着座部２５の
弁閉止領域部Ｉの切削加工に際しては、バルブプラグ２
１を弁軸６の中心線周りに低速で回転送りさせ、回転軸
３６をその中心線３８周りに回転させながら所定量前進
させると、切削刃３５が弁閉止領域部Ｉを切削し、球心
が弁体２２の中心線３２に一致する所定の球面が得られ
る。球面の大きさは切削刃３５の前進移動量で決定さ
れ、移動量が少ない場合、バルブプラグ２１の回転中心
から切削刃３５までの距離が大きいため、大きな半径の
球面となり、移動量が大きい場合、切削刃３５がバルブ
プラグ２１に近づくため小さな半径の球面となる。弁開
放領域部ＩＩの切削に際しては、上記した通り弁開放領
域部ＩＩの球心が中心線３２から偏心していることか
ら、球面着座部２５の弁閉止時位置Ｐを過ぎる点より、
前記弁体回転軸（３２）周りの回転と略比例するよう
に、前記切削刃３５０を弁体２１に対して前進させ、弁
体２１の回転と回転軸３６の送りを同期させる。

【００１１】このような球面着座部２５の切削加工に際
してはＮＣ旋盤などの加工機械が使用され、パルブプラ
グ２１や切削刃３５の移動、位置決めをするのにパルス
モータやサーボモータが用いられる。また、パルブプラ
グ２１や切削刃３５の位置は、加工手順にしたがってシ
ーケンスコントローラから送られる信号によって決定さ
れる。バルブプラグ２１の回転位置および切削刃３５の
軸方向の位置（θ、ｘ）は、図４の関係を保ちながら、
時間と共に変化する。すなわち、バルブプラグ２１の回
転と切削刃３５の回転と切削刃３５の移動は、同期して
いる。

【００１２】図５は球面着座部２５の表面に生じる切削
痕を示す図である。この切削痕４０は、バルブプラグ２
１の回転中心３２と回転軸３６の中心３８とが互いに交
わっていれば、切削刃３５で弁閉止領域部Ｉを均等に切
削するため、かすれたり、切れたりしている部分のない
奇麗な網目模様（クロスハッチ）となる。したがって、
この模様を視認検査するだけで、正確な球面が得られた
か否かを判別でき、特別な真球度を検査する必要がな
い。また、バルブプラグ２１の回転中心３２と回転軸３
６の回転中心３８とは、球面切削であるため必ずしも直
交している必要はなく、左右もしくは前後方向に傾いて
いてもかまわないが、互いに実質的に交わることが、真
球の弁閉止領域部Ｉを得る上で必要である。また、弁閉
止領域部Ｉの切削において、切削刃３５の刃先の切削部
は、従来の円弧状往復移動と異なり、単に回転するだけ
であるため、正確に常に同一部分で切削し、送り込みに
よっても変わることがない。したがって、真球面を得る
上で特別の補正制御を行う必要がない。一方、弁開放領
域部ＩＩの切削加工は、弁開放領域部ＩＩの偏心量が関
係なくなる（シートリング７のシート部８から離反する
ため）ので、精密に弁体側の偏心量と一致させる必要が
なくなり、高度の加工を必要としない。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回転弁
によれば、弁体の球面着座部を弁閉止時のみシートリン
グのシート部と接触させるように構成したので、着座部
とシート部の摩耗を減少させることができ、弁の長寿命
化を図ることができる。また、本発明による弁体の加工
方法によれば、球面着座部の弁閉止領域部を高い真球度
を以て加工形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)、(b)は本発明による回転弁の全閉状態と、
全開状態を示す図である。

【図２】同回転弁の断面図である。

【図３】弁体の加工方法を説明するための図である。

【図４】バルブプラグの回転位置と切削刃の軸方向の位
置を示す図である。

【図５】球面着座部の表面に生じる切削痕を示す図であ
る。

【図６】同心型回転弁の従来例を示す断面図である。

【図７】偏心型回転弁の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

６ 弁軸 ２１ バルブプラグ ２２ 弁体 ２３、２４ 軸受部 ２５ 球面着座部 ２６ 開口 ３２ 弁軸の中心線 ３５ 切削刃 ３６ 回転軸 ３８ 回転軸の中心線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球面または部分球面部を有する弁体の回
   転運動により、前記球面または部分球面部の一部によっ
   てシートリングの開口を開閉する回転弁において、 前記弁体の着座部は、前記弁体が開方向に回転する際
   に、シート閉止位置を過ぎる点より、回転角度に略比例
   してシートリングのシート部から離れるように、後退す
   る形状とされていることを特徴とする回転弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転弁における弁体の
   加工方法において、弁体をその回転軸周りに回転させな
   がら、その回転軸と垂直な軸周りに回転する切削刃によ
   って弁体着座部を球面に加工する際、弁体着座部のシー
   ト閉止位置を過ぎる位置より、前記回転軸周りの回転と
   略比例するように、前記切削刃を弁体に対して前進させ
   るように、同期して送りをかけるようにしたことを特徴
   とする弁体の加工方法。