JPH06213338A - トップエントリ形ボールバルブ及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単な構成により、かつまた格別高精
度の加工を必要とせずに流体の流れの方向に関係なく良
好なシール性能を発揮すること。 【構成】 ボール（６）は、半径Ｒの球面の一部によっ
て形成された側部曲面と、この半径Ｒよりも小さい半径
Ｓの球面の一部によって形成され、前記回転軸に関して
点対称に形成された上記端部曲面および下端部曲面とを
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弁本体内のボールを弁棒
の回動によって回転して弁の開閉を行うトップエントリ
形ボールバルブ及びその組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールバルブは配管やタンク等に取付け
られ、そこを流れる流体の制御に広く使用されている。
このボールバルブはバルブ本体の側部を分割してこの分
割部分からボールを装着するサイドエントリ形ボールバ
ルブと、バルブ本体を上部と下部とに分割しボールをこ
の上部から装着するトップエントリ形ボールバルブとに
大別することができる。この後者のトップエントリ形ボ
ールバルブは配管を取外すことなく弁内部の点検や洗浄
やシートパッキンの交換等のメンテナンスが可能である
ため、例えば原子力発電所の配管等に広く使用されてい
る。

【０００３】図１０は特公昭３９ー５５８３号公報に記
載されたトップエントリ形ボールバルブを示したもの
で、バルブ本体１はボール収容室２と左右側部の流通孔
３、４とを有し、このボール収容室２には通孔５が穿孔
されたボール６が回転可能に収容されている。これらの
ボール収容部２とボール６とは弁棒の中心線に関してテ
ーパーが付けられ、両者の間にはゴムやプラスチチック
製のシートパッキン７が介在されている。ボール６の上
端部には弁蓋８を貫通した弁棒９が連結され、ボール６
を回転駆動する。この弁棒９に取付けられたバネ１０は
ボール６を下方に付勢してボール６をシートパッキン７
に圧接してボール６とバルブ本体１との間をシールして
いる。

【０００４】しかしながら、このような構成のトップエ
ントリ形ボールバルブはボール収容室２とボール６のテ
ーパー部を高精度に加工しなければならないという問題
がある。またボール６をシートパッキン７に押圧するバ
ネ１０の付勢力はかなり大きな力が必要となり、この反
力を受ける弁棒９の軸受１１は長期間の使用に耐えるこ
とが困難となる。

【０００５】また、シートパッキン７はバネ１０により
常時、下方向に押圧されているため塑性変形が生じボー
ル６が徐々に下降しその通孔６と流通孔３、４との間に
段差が生じるため、このボールバルブを流通する流体の
流れが乱流になってしまうという問題もある。更にこの
ボールバルブは本質的にはフローティングタイプであ
り、閉弁時ボール６は流体圧によって下流側に押されボ
ール６が下流側のシートパッキン７Ａと密着して流路を
遮断するため、バネ１０のバネ力が強いとこのボール６
の下流側への移動がスムーズに行われず円滑な閉弁動作
が得られない。

【０００６】そこで、このような問題を解消したトップ
エントリ形ボールバルブが実公昭５８ー１１９７５号公
報に開示されている。このボールバルブは、図１１に示
されたようにボール収容室２とボール６とにテーパーを
付することなく、シートパッキン７とバルブ本体１との
間に一対のテーパーリング１２、１３を介在させると共
に、一方のテーパーリング１２を調節ボルト１４によっ
て押圧する構成である。従って、この調節ボルト１４の
押圧力はテーパーリング１２を介してシートパッキン７
に流路方向に作用し、シートパッキン７とボール６との
密着性を維持する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この後者の
トップエントリ形ボールバルブはテーパーリング１２、
１３の追加による構成の複雑化及びテーパーリング１
２、１３の高加工精度のためコストアップを招くという
新たな問題が生ずる。更に、流体が左右双方向に流れる
配管には使用することができないという問題も存在す
る。すなわち、このトップエントリ形ボールバルブもフ
ローティングタイプであるため第１１図の矢印の方向に
流体が流れる場合には、閉弁時の流体の遮断は下流側の
シートパッキン７Ａとボール６との密着によって確実に
行われる。しかしながら、矢印と逆方向に流体が流れる
場合にはテーパーリング１２、１３の部分において完全
にはシールすることができない。

【０００８】そこで、本発明の目的は比較的簡単な構成
により、かつまた格別高精度の加工を必要とせずに流体
の流れの方向に関係なく良好なシール性能を発揮するこ
とのできるトップエントリ形ボールバルブ及びその組立
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本願の発明によるトップエントリ形ボールバルブは、
ボール収容室と両側部に穿孔された一対の流体通路とを
夫々有するバルブ本体と；上記ボール収容室と上記一対
の流通孔との間に形成された一対の弁座と；上記流通孔
の周囲を取囲むように上記弁座に配置された環状のシー
トパッキンと；回転軸の回りに回転可能に上記ボール収
容室に収容され、上記シートパッキンに接触する側部曲
面と上記回転軸に対して垂直方向に延在した通孔とを夫
々有するボールと；上記ボールの上端部と連結され、上
記ボールを上記回転軸の回りに回転駆動する弁棒とを具
備するトップエントリ形ボールバルブにおいて、上記ボ
ールは、上記上端部とボール中心との距離及び上記上端
部の反対側の下端部と上記ボール中心との距離が共に上
記側部曲面と上記ボール中心との距離よりも小さく定め
られているものである。

【００１０】上記上端部及び下端部の領域はその周囲の
曲面から所定量だけ窪んだ曲面であることが好ましい。
上記構成のトップエントリ形ボールバルブを組立てる本
発明による組立方法は、上記弁座に上記シートパッキン
を設置する設置工程と、上記ボールの上端部及びこの上
端部の反対側の下端部が上記一対の流通孔に夫々対向す
るように上記ボールを上記ボール収容室に収容する収容
工程と、上記収容工程の後に上記上端部が上記弁棒に連
結可能な位置まで上記ボールを約９０°回転する回転工
程とを具備するものである。

【００１１】この組立方法にあっては、上記ボールの通
孔の周囲には係合溝が形成されており、上記回転工程は
上記係合溝に治具を係合して上記ボールの約９０°の回
転を行うことが望ましい。また、上記設置工程と上記収
容工程は、予めシートパッキンを上記ボールの上端部と
下端部とに夫々装着した後にこのボールを上記ボール収
容室に収容することによって同時に行われることが好ま
しい。

【００１２】

【作用】ボールは、上記上端部とボール中心との距離及
び上記下端部と上記ボール中心との距離が共に上記側部
曲面と上記ボール中心との距離よりも小さく定められて
いる。従って、ボールの上端部及び下端部が上記バルブ
本体の一対の流通孔に夫々対向するように上記ボールの
向きを定めれば、このボールを容易かつスムーズにボー
ル収容室に収容することができる。シートパッキンはこ
の収容の前に弁座に予め設置しておいてもよいし、上記
収容の際にボール上端部と下端部とに夫々装着しておい
てもよい。この後にボールをボール上端部が弁棒に連結
可能な位置まで約９０°回転すれば、ボールの側部曲面
がシートパッキンに圧接し、ボールは充分なシール面圧
でもってシールされる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明によるボールバルブの実施例を
図１０及び図１１と同部分には同一符号を付して示した
図１乃至図９を参照して説明する。図１において、バル
ブ本体１はボール収容室２とこのボール収容室２の両側
部に穿孔された流通孔３、４とを有している。ボール収
容室２内にはボール６が回転軸Ｌの回りに回転可能に収
容されている。このボール６には回転軸Ｌに対して直交
する弁孔５が上記入口流路３と出口流路４と連通可能に
穿孔されている。ボール６の上端部６ａには弁棒９が連
結され、この弁棒９は弁蓋８を貫通し、ハンドル１５の
操作によりボール６を回転軸Ｌの回りに回転駆動する。
ボール収容室２と入口流路３と出口流路４との境界部に
は夫々弁座１６が形成され、これらの弁座１６には環状
のシートパッキン７が入口流路３と出口流路４を夫々取
囲むように設置されている。これらのシートパッキン７
はボール６の側部曲面６ｂに圧接されボール６をシール
している。

【００１４】ボール６は上記側部曲面６ｂがボール中心
Ｏを中心とする曲率半径Ｒの球曲面であり、上記上端部
６ａと下端部６ｃとは側部曲面６ｂから所定量だけ窪ん
だ球状曲面に定められている。即ち上端部６ａと下端部
６ｃとは夫々とボール中心Ｏとの距離Ｓが上記半径Ｒよ
り所定量だけ小さくなるように定められている。

【００１５】図２及び図３はボール６の側部曲面６ｂと
上端部６ａ及び下端部６ｃとの関係を示したもので、側
部曲面６ｂの曲率半径Ｒの仮想曲線Ｃ１の直径は２Ｒで
あり、上端部６ａと下端部６ｃとの間隔は２Ｓ（２Ｓ＜
２Ｒ）となる。また、ボール６には通孔５の周囲に切欠
溝１７が刻設されている。

【００１６】次にこの実施例の作用を説明する。シート
パッキン７とボール６のバルブ本体１内への設置は次の
ように行われる。弁蓋８を取外しバルブ本体１の上部に
開口を形成する。ボール６の上端部６ａと下端部６ｃに
夫々シートパッキン７を予め装着する。このボール６
は、第４図に示したようにシートパッキン７が弁座１６
に位置するように、すなわちボール上端部６ａと下端部
６ｃとが夫々バルブ本体１の入口流路３および出口流路
４に対向すると共にボール６の通孔５が回転軸Ｌに直交
する面内で流通孔３、４から約９０°ずれた方向に定め
られた状態で、ボール収容室２に挿入される。ボール上
端部６ａと下端部６ｂとの間隔２Ｓが側部曲面６ｂの直
径２Ｒよりもかなり小さいため、ボール６の上端部６ａ
と下端部６ｃとに装着されたシートパッキン７の間隔Ｄ
１は弁座１６の間隔Ｄ２よりも小さい。従って、上述の
ボール６のボール収容室２への挿入はスムーズに行うこ
とができる。

【００１７】なお、図４の状態への装着は次のように行
うこともできる。即ち、シートパッキン７を予め弁座１
６に設置し、この後に、ボール６を上述の向きで上記シ
ートパッキン７の間に挿入する。この後に、ボール６は
図４矢印方向に９０°回転されて図５に示したように上
端部６ａを上方に下端部６ｃを下方に位置させ、側部曲
面６ｂをシートパッキン７に当接させる。この側部曲面
６ｂは、ボール中心Ｏからの距離Ｒが上端部６ａや下端
部６ｃとボールとの距離Ｓよりもかなり大きいので、シ
ートパッキン７に充分に圧接密着される。

【００１８】上記ボール６の回転は図６及び図７に示し
た治具１８を使用して行われる。この治具１８はボール
６の切欠溝１７に係合する歯１９を有し、これらの歯１
９を切欠溝１７に係合させた状態で取手２０を回転させ
てボール６を回転する。この後に弁蓋８が取付けられる
と共に弁棒９がボール上端部６ａに連結される。

【００１９】図８及び図９は夫々上記実施例の変形例を
示したもので、図８ではボール６は上端部６ａと下端部
６ｃがテーパー状に面取りされている。図９ではボール
６は上部と下部とが夫々切欠かれて、平面状の上端部６
ａと下端部６ｃが形成されている。

【００２０】図８の面取り部も図９の平面状上端部６ａ
と下端部６ｃも共にボール中心Ｏとの距離Ｓが側部曲面
６ｂの曲率半径Ｒよりも小さくなるため、上記実施例と
同様に上端部６ａと下端部６ｃにシートパッキン７を装
着した状態でのボール収容室２への挿入を容易に行うこ
とができる。

【００２１】もちろん、図１の実施例のように上端部６
ａと下端部６ｃを曲面に形成した方が図８や図９の場合
よりも９０°の回転が滑らかに行うことができる。

【００２２】なお、本明細書においては、ボールの上端
部及び下端部とは絶対的な上下を意味するのではなく、
ボールの回転軸Ｌに沿った方向における上下を意味する
ものである。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ボールの形状をその上端部とボール中心との距
離及び下端部と上記ボール中心との距離が共にボール側
部曲面と上記ボール中心との距離よりも小さくなるよう
に定めるという極めて簡単な構成により、ボールを円滑
にボール収容室に収容しかつボールをシートパッキンに
充分に圧接することができる。また、流体の流れ方向に
限定されることなく、いずれの方向の流れに対しても対
応することができる。更に、極めて簡単な構造のトップ
エントリ形ボールバルブであるためボール収容室のメン
テナンスも非常に容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトップエントリ形ボールバルブの
実施例を示した断面図。

【図２】上記実施例のボールを拡大して示した断面図。

【図３】上記実施例のボールを拡大して示した正面図。

【図４】ボール収容室へのボールの設置方法を示した断
面図。

【図５】ボール収容室へのボールの設置方法を示した断
面図。

【図６】本実施例に使用する治具を示した正面図。

【図７】本実施例に使用する治具を示した断面図。

【図８】上記実施例の変形例を示した正面図。

【図９】上記実施例の変形例を示した正面図。

【図１０】従来のトップエントリ形ボールバルブを示し
た断面図。

【図１１】従来のトップエントリ形ボールバルブを示し
た断面図。

【符号の説明】

１ バルブ本体 ２ ボール収容室 ３、４ 流通孔 ５ 通孔 ６ ボール ６ａ 上端部、６ｂ 側部曲面 ６ｃ 下端部 ７ シートパッキン ９ 弁棒 １６ 弁座 Ｌ 回転軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボール収容室と両側部に穿孔された一対の
   流体通路とを夫々有するバルブ本体と；上記ボール収容
   室と上記一対の流通孔との間に形成された一対の弁座
   と；上記流通孔の周囲を取囲むように上記弁座に配置さ
   れた環状のシートパッキンと；回転軸の回りに回転可能
   に上記ボール収容室に収容され、上記シートパッキンに
   接触する側部曲面と上記回転軸に対して直交する方向に
   延在した通孔とを夫々有するボールと；上記ボールの上
   端部と連結され、上記ボールを上記回転軸の回りに回転
   駆動する弁棒とを具備するトップエントリ形ボールバル
   ブにおいて、上記ボールは、半径Ｒの球面の一部によっ
   て形成された側部曲面と、この半径Ｒよりも小さい半径
   Ｓの球面の一部によって形成され前記回転軸に関して点
   対称に形成された上端部曲面および下端部曲面とを有し
   ていることを特徴とするトップエントリ形ボールバル
   ブ。
2. 【請求項２】上記上端部及び下端部はその周囲の曲面か
   ら所定量だけ窪んだ曲面であることを特徴とする請求項
   １記載のトップエントリ形ボールバルブ。
3. 【請求項３】ボール収容室と両側部に穿孔された一対の
   流体通路とを夫々有するバルブ本体と；上記ボール収容
   室と上記一対の流通孔との間に形成された一対の弁座
   と；上記流通孔の周囲を取囲むように上記弁座に配置さ
   れた環状のシートパッキンと；回転軸の回りに回転可能
   に上記ボール収容室に収容され、上記シートパッキンに
   接触する側部曲面と上記回転軸に対して垂直方向に延在
   した通孔とを夫々有するボールと；上記ボールの上端部
   と連結され、上記ボールを上記回転軸の回りに回転駆動
   する弁棒とを具備するトップエントリ形ボールバルブを
   組立てるトップエントリ形ボールバルブの組立方法にお
   いて、上記弁座に上記シートパッキンを設置する設置工
   程と、上記ボールの上端部及びこの上端部の反対側の下
   端部が上記一対の流通孔に夫々対向するように上記ボー
   ルを上記ボール収容室に収容する収容工程と、上記収容
   工程の後に上記上端部が上記弁棒に連結可能な位置まで
   上記ボールを約９０°回転する回転工程とを具備し、上
   記ボールは、上記上端部とボール中心との距離及び上記
   下端部と上記ボール中心との距離が共に上記側部曲面と
   上記ボール中心との距離よりも小さく定められているこ
   とを特徴とするトップエントリ形ボールバルブの組立方
   法。
4. 【請求項４】上記ボールの通孔の周囲には係合溝が形成
   されており、上記回転工程は上記係合溝に治具を係合し
   て上記ボールの約９０°の回転を行うことを特徴とする
   請求項３記載のトップエントリ形ボールバルブの組立方
   法。
5. 【請求項５】上記設置工程と上記収容工程は、予めシー
   トパッキンを上記ボールの上端部と下端部とに夫々装着
   した後にこのボールを上記ボール収容室に収容すること
   によって同時に行われることを特徴とする請求項３記載
   のトップエントリ形ボールバルブの組立方法。