JPH0586077U - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開閉時の作動が確実かつ耐久性に優れたボー
ルバルブの提供。 【構成】 回転軸であるステム32の下端に設けられた複
数の嵌合突起36, 37と、ボール弁体31の上部に設けられ
た複数の嵌合穴34, 35とを嵌合させ、ステム32からボー
ル弁体31へのトルクの伝達を行ってボールバルブ10の開
閉を行うことにより、ボール弁体31の破損、破断を防止
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ボールバルブに関し、各種の流体を取り扱う化学プラント等の配管 に利用できる。

【０００２】

【背景技術】

従来より、化学プラント等の配管中には、この配管中を流れる各種の流体の流 れを任意に断続できるようにするために、適宜位置にバルブが取り付けられてい る。 このようなバルブには、制御する流体に応じた耐熱性、耐食性、耐摩耗性が要 求され、セラミック製のボールバルブなどが用いられている。

【０００３】 図６には、セラミック製のボールバルブの従来例が示されている。 同図において、ボールバルブ90は、図示されない所謂ケーシングである弁筺体 の内部で略球状のボール弁体91を 0〜90度回転させることにより、流れの導通と 遮断を行うものであり、ボール弁体91を貫通する円筒状の貫通孔93と弁筺体の入 口、出口に設けられた貫通孔とを連通させることにより流路が形成されるように なっている。

【０００４】 ボール弁体91の回転すなわちボールバルブ90の開閉状態の切り換えは、図示さ れないハンドルあるいは電磁式アクチュエータ等の操作部を操作し、この操作部 に連結された回転軸であるステム92を回転させることにより行う。 この際、ボール弁体91とステム92との連結は、ボール弁体91の上部に設けられ た嵌合溝94とステム92の下端に設けられた嵌合突起95との嵌め合わせにより行わ れている。

【０００５】 嵌合溝94は、嵌合突起95を嵌合可能な溝であり、上方より見て一定の幅を持っ た略長方形の溝となっていて、底面はボール弁体91の組込みのため一定深さを持 っているか又は一定の曲率を持っている。 嵌合突起95は、水平断面形状が長方形であり、ステム92の下端から下方に向か って突出している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、図６に示したボールバルブ90では、ステム92からのトルクがボール 弁体91の嵌合溝94の側壁に当たる図中Ｓ部分または図中Ｔ部分に線圧として伝わ るので、当該部分に力が集中し、当該部分が破損しやすくなるという問題がある 。 つまり、ステム92が図中Ｄ方向に回転し、その方向にボール弁体91を回転させ る場合には、長方形の嵌合突起95の角部からボール弁体91の嵌合溝94の側壁に当 たる図中Ｓ部分に力が働き、逆に、ステム92が図中Ｅ方向に回転し、その方向に ボール弁体91を回転させる場合には、嵌合突起95の角部からボール弁体91の嵌合 溝94の側壁に当たる図中Ｔ部分に力が働き、上述のような破損に至りやすくなる 。

【０００７】 また、上記のように線圧として図中Ｓ部分または図中Ｔ部分に力が集中するた め、この近傍であって嵌合溝94の底面と貫通孔93との最も近い点である図中Ｗ部 分には過大な引っ張り応力が生じ、このため図中Ｗ部分が破断しやすくなるとい う問題がある。 さらに、嵌合溝94は長方形状に大きく掘り込まれており、貫通孔93との間に肉 厚が充分確保できないので、ボール弁体91の強度が低下するという問題がある。

【０００８】 本考案の目的は、開閉時の作動が確実かつ耐久性に優れたボールバルブを提供 することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、略球状のボール弁体を回転軸を中心に回転させ流体の流れの導通と 遮断を行うボールバルブであって、前記回転軸の下端に設けられた複数の嵌合突 起と、前記ボール弁体の上部に設けられて前記嵌合突起が嵌合される複数の嵌合 穴とを有することを特徴とする。 ここで、前記ボール弁体はセラミクスで形成されていることが望ましい。

【００１０】

【作用】

このような本考案においては、回転軸の下端に設けられた複数の嵌合突起と、 ボール弁体の上部に設けられた複数の嵌合穴とが嵌め合わされているので、開閉 時に作用する力が面圧として回転軸からボール弁体に伝達される。 このため、従来の線接触や点接触によるトルクの伝達に比べて、ボール弁体の 力の作用点近傍の破損、あるいはボール弁体の嵌合穴と貫通孔との間の薄肉部分 の引っ張りによる破断という不都合が生じにくくなる。 また、従来例に比べ、嵌合穴と貫通孔との間に残肉部分が多いため、ボール弁 体の強度の低下を防ぐことができるようになり、これらにより前記目的が達成さ れる。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１には、ボールバルブ10が開の状態、すなわち流体を導通する状態が示され ており、図２には、ボールバルブ10が閉の状態、すなわち流体を遮断する状態が 示されている。 これらの図において、ボールバルブ10は、いわゆるケーシングである弁筺体21 と、この弁筺体21に内蔵された略球状のボール弁体31と、ボール弁体31に連結さ れボール弁体31と一体になって回転する回転軸であるステム32とを含み構成され ている。

【００１２】 弁筺体21は、二分割された弁筺体21A,21B を左右から突き合わせて組み合わせ た状態で、ボール弁体31をその内部に包み込むように構成されている。 弁筺体21は、左右両端すなわち各弁筺体21A,21B の片端に円板状のフランジ25 , 26を有しており、このフランジ25, 26の部分でボルト等によりシートパッキン 等を挟んで配管に接続されるように構成されている。

【００１３】 ボール弁体31は、セラミクス製の略球状部材であり、中央に流路である貫通孔 33を有しており、上部にはボール弁体31とステム32との嵌合のための二つの嵌合 穴34, 35が設けられている。そして、この二つの嵌合穴34, 35は貫通孔33と直交 するように配置されている。 ボール弁体31は、弁筺体21の内部でリング状の弁座部材23, 24により接触支持 されており、この弁座部材23, 24と弁筺体21との間にはシール部材であるＯリン グ22が設けられている。 貫通孔33は、弁筺体21の入口と出口、すなわち弁筺体21A,21B のそれぞれに設 けられた円筒状の貫通孔27, 28とともに連続した流路を形成するように構成され ている。

【００１４】 ステム32は、金属製の棒状部材であり、上端に図示されないハンドルあるいは 電磁式アクチュエータ等の操作部を有し、下端に嵌合突起である二本の円柱状の ストレートのピン36，37を有している。

【００１５】 これらにより、ボールバルブ10は、ハンドル等の操作部を操作することにより ステム32が回転し、ピン36，37と嵌合穴34, 35との嵌め合わせによりボール弁体 31にこのトルクが伝達され、ボール弁体31が 0〜90度回転することによってバル ブ開閉が行われるように構成されている。

【００１６】 なお、嵌合穴34, 35は、それぞれピン36，37を嵌め込むことができる径を有し ている。 また、嵌合穴34, 35の各々の入口には、面取り部38が設けられており、ピン36 ，37の嵌合穴34, 35への挿入を容易にするとともに、尖りをなくした欠けにくい 構成となっている（図３参照）。

【００１７】 このような本実施例においては、ボールバルブ10の開閉時に以下のような力が 作用する。 図４には、ボール弁体31とステム32との嵌合状態の詳細が示されており、（Ａ ）には上面図、（Ｂ）には正面図、（Ｃ）には側面図が示されている。 ボールバルブ10が開の状態（図１参照）とボールバルブ10が閉の状態（図２参 照）とを切り換える、すなわち流体を導通する状態と遮断する状態とを切り換え るには、ステム32によりボール弁体31を 0〜90度回転させる。

【００１８】 この際、ステム32が図４中Ｄ方向に回転し、その方向にボール弁体31を回転さ せる場合には、ピン36，37からボール弁体31の嵌合穴34, 35の側壁に当たる同図 中Ｑ部分に力が働き、逆に、ステム32が図４中Ｅ方向に回転し、その方向にボー ル弁体31を回転させる場合には、ピン36，37からボール弁体31の嵌合穴34, 35の 側壁に当たる同図中Ｐ部分に力が働く。

【００１９】 このようにステム32の下端に設けられたピン36，37が嵌合穴34, 35を押し広げ ようとするため、ボール弁体31の嵌合穴34, 35の底面と貫通孔33との間の図中Ｒ 部分には引っ張り応力が生じる。 ところで、上述の図中Ｐ部分あるいは図中Ｑ部分に働く力は、ピン36，37が円 柱状であり嵌合穴34, 35もこの形状に従っているため、面圧としてステム32から ボール弁体31に伝わる。

【００２０】 このような本実施例によれば、ボール弁体31の上部に設けられた嵌合穴34, 35 とステム32の下端に設けられたピン36，37とが嵌め合わされているので、開閉時 に作用する力が面圧としてボール弁体31の図４中Ｐ部分あるいは図４中Ｑ部分に 伝達される。

【００２１】 このため、従来の長方形嵌合突起95と長方形嵌合溝94との嵌め合わせによるト ルクの伝達（図６参照）に比べて、ボール弁体31の力の作用点近傍（図４中Ｐ部 分あるいは図４中Ｑ部分）の破損、あるいはボール弁体31の嵌合穴34, 35と貫通 孔33との間の薄肉部分（図４中Ｒ部分）の引っ張りによる破断という不都合を生 じにくくすることができる。

【００２２】 また、従来例の長方形嵌合溝94の掘り込みの場合に比べ、嵌合穴34, 35と貫通 孔33との間に残肉部分が多いため、ボール弁体31の強度の低下を防ぐことができ る。

【００２３】 さらに、ボール弁体31の材料として多く用いられているセラミクスは、圧縮応 力には強い反面、引っ張り応力には弱いという性質があるが、このようなセラミ クスに適用しても充分に安全性を確保できる。

【００２４】 また、ステム32とボール弁体31の嵌め合わせ部分以外は、従来例のボールバル ブ90と同一であり、多くの設計変更を要しないで実施できるうえ、バルブとして の機能を全く低下させずに保持することができる。

【００２５】 そして、通常ボール弁体31は流れの遮断時には、流体の流入側から圧力を受け て片側に押し付けられ、ボール弁体31と弁座部材23または24との摩擦力はかなり 大きなものとなっているが、このような摩擦に対抗できるようなトルクをステム 32に与えても、ボール弁体31は破損、破断することなく確実に回転することがで きる。

【００２６】 さらに、嵌合穴34, 35の各々の入口には、面取り部38が設けられているので、 ピン36，37を嵌合穴34, 35へ容易に挿入できるとともに、尖りをなくしたので、 当該部分が欠けるという不都合を防止することができる。

【００２７】 なお、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、例えば以下に示すよう な変形等も本考案に含まれるものである。 すなわち、ピン36，37の形状、あるいは嵌合穴34, 35の形状は、他の形状であ ってもよく、例えば、図５に示す例のように、先端部が途中の径より大きな径の 塊状となったピン51を嵌合穴50に嵌め合わせるようにしてもよく、こうしておく ことで嵌合穴50の入口部分が破損するという不都合を防止できる。

【００２８】 また、ピン36，37の形状は前記実施例のようなストレートの円柱状に限らず、 、ゆるやかなテーパ状、多角柱状あるいは一部に曲面を有する棒状であってもよ く、嵌合穴34, 35の形状も必ずしもピン36，37の形状に従った形状である必要は なく、要するにこれらの形状は面圧としてステム32からボール弁体31に力が作用 するような形状であればよい。

【００２９】 さらに、前記実施例の嵌合穴34, 35の内径は、ピン36，37の外径と同一径とし てもよく、ピン36，37の外径よりやや大きめの径としてもよく、要するにピン36 ，37を嵌め込むことができ、面圧としてステム32からボール弁体31に力が作用す よような嵌め合わせ径であればよい。

【００３０】 また、ピン36，37および嵌合穴34, 35の配置形態、寸法は任意であり、例えば 、前記実施例では嵌合穴34, 35は貫通孔33と直交するように配置されているが、 貫通孔33と平行に配置してもよく、ピン36，37あるいは嵌合穴34, 35の個数は二 個となっているが、三個あるいは他の複数個であってもよく、ピン36と37あるい は嵌合穴34と35はそれぞれ異なる大きさであってもよく、要するに嵌合穴34, 35 と貫通孔33との間の残肉が強度低下を招かない程度に確保でき、面圧としてステ ム32からボール弁体31へのトルク伝達が確実に行われればよい。

【００３１】 そして、ピン36，37と嵌合穴34, 35との個数は、必ずしも一致している必要は なく、例えば、ボールバルブ10の設置状況に応じて、四つの嵌合穴のうちの二ヶ 所を選択してピン36，37を差し込むようにしてもよい。

【００３２】 さらに、前記実施例では、嵌合穴34, 35の入口部分に面取り部38が設けられて いるが、この面取り部38はＲ形状であってもよく、テーパとしてもよく、要する に嵌合穴34, 35の入口部分が尖っているために欠けてしまうということがないよ うな形状であればよい。 また、比較的大きな面取りとする場合には、残肉を多く確保するために、通常 の45度の面取りではなく、嵌合穴34, 35の穴深さ全長に対して表面から1/3 程度 の部分をゆるやかなテーパ状とすることも有効である。 そして、面取り部38は、C0.1以上の面取りであることが望ましく、当該部分を Ｒ形状とする場合には、R0.1以上のＲであることが望ましいが、これらの数値は 実施に当たって適宜選択すればよく、ボールバルブ10の大きさ等に順じたものと すればよい。 なお、面取り部38は、本考案に必須のものではなく、なくてもよいが、設けて おくことで上述のような尖りによる破損を防止できるという効果がある。

【００３３】 また、前記実施例のボール弁体31の材質はセラミクスとなっているが、金属等 いずれの材質を選択してもよく、要するに水圧に耐えられ、壊食されず、弁座部 材23, 24との摩擦による摩耗の少ない材質であればよい。 さらに、ステム32の材質は金属となっているが、ボール弁体31にトルクを確実 に伝達できればいずれの材質であってもよく、弁筺体21、弁座部材23, 24も水圧 および水圧に起因する力に耐えることができればいずれの材質を選択してもよい 。

【００３４】

【考案の効果】

以上に述べたように本考案によれば、回転軸の下端に設けられた複数の嵌合突 起と、ボール弁体の上部に設けられた複数の嵌合穴とが嵌め合わされているので 、開閉時に作用する力が面圧として回転軸からボール弁体に伝達されることにな り、ボール弁体の破損、あるいはボール弁体の嵌合穴と貫通孔との間の薄肉部分 の引っ張りによる破断という不都合を生じにくくすることができるうえ、嵌合穴 と貫通孔との間に残肉部分が多いため、ボール弁体の強度の低下を防ぐことがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の流れの導通状態を示す断面
図。

【図２】前記実施例の流れの遮断状態を示す断面図。

【図３】前記実施例の要部を示す詳細分解断面図。

【図４】前記実施例の要部を示す断面図。

【図５】本考案の変形例を示す詳細分解断面図。

【図６】従来例の要部を示す断面図。

【符号の説明】

10,90 ボールバルブ 21 弁筺体 22 Ｏリング 23,24 弁座部材 25,26 フランジ 27,28 貫通孔 31 ボール弁体 32 回転軸であるステム 33 貫通孔 34,35,50 嵌合穴 36,37,51 嵌合突起であるピン

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 略球状のボール弁体を回転軸を中心に回
   転させ流体の流れの導通と遮断を行うボールバルブであ
   って、前記回転軸の下端に設けられた複数の嵌合突起
   と、前記ボール弁体の上部に設けられて前記嵌合突起が
   嵌合される複数の嵌合穴とを有することを特徴とするボ
   ールバルブ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したボールバルブにおい
   て、前記ボール弁体はセラミクスで形成されていること
   を特徴とするボールバルブ。