JPH08200524A - ボールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールバルブにおいて、シール剤の注入によ
って損傷したシール機構の漏れを防ぐのは最後の手段と
して、それ以前に更に一層確実にシールを行うようにす
る。 【構成】 第１シートリテーナ１１に保持され第１アウ
ターリング３３にバックアップされた第１シート１４
と、第２シートリテーナ７に保持され第２アウターリン
グ３０にバックアップされた第２シート１０とでボール
９とのシール部を内外に二重に設け、第２シートリテー
ナ７とボデー３の段部１５との間に設けた密室１６に大
気を通じさせて第２シート１０をボール９から離れさ
せ、密室１６を流路部４に通じさせて第２シート１０を
ボール９に接触させるようにし、また、外部から第１シ
ート１４と第２シート１０との間のボール９と第１及び
第２シートリテーナ１１、７との間の空間２８にシール
剤を注入するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として燃料用ガスを
輸送するパイプライン用のトラニオンマウンテッドボー
ル形ボールバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のトラニオンマウンテッド
ボール形ボールバルブのシート部構造の一例を示す部分
縦断面図であって、ボデー１０１の流路部１０２に形成
した拡径部１０３に、シートリテーナ１０４がボデー１
０１との間にＯリング１０５及び１０６を挾んでシール
状に挿入されている。シート１０７がシートリテーナ１
０４に装着され、アウターリング１０８をボルト１０９
で締付けて固定されている。１１０は板ばねでボデー１
０１とシートリテーナ１０４との間に介在してシートリ
テーナ１０４をボール１１１の方へ弾発して押付け、シ
ート１０７をボール１１１の表面に圧着させている。

【０００３】今、このバルブ１１２が閉弁状態であり、
図５に示したシート部構造１１３を流路部１０２の圧力
ｐ₁ がキャビティー１１４の圧力ｐ₂ よりも高い上流側
のものとし、シート１０７のシール径をｄ₁ としシート
リテーナ１０４のボデー１０１との間のシール径をｄ₂
とすると、π／４（ｄ₂ ²−ｄ₁ ²）（ｐ₁ −ｐ₂ ）＋（板
ばね１１０の弾発力）の力がシートリテーナ１０４に加
わって、シート１０７をボール１１１の表面に圧着させ
ている。なお、このシート部構造１１３を流路部１０２
の圧力ｐ₁ がキャビティー１１４の圧力ｐ₂ よりも低い
下流側のものとすると、シートリテーナ１０４は、（板
ばね１１０の弾発力）−π／４（ｄ₂ ²−ｄ₁ ²）（ｐ₂ −
ｐ₁ ）の力でボール１１１に押付けられ、板ばね１１０
の弾発力が小さいと、シート１０７はボール１１１の表
面に圧着しないで離れた状態になる。

【０００４】このシート部構造１１３は、シート１０７
がＮＢＲなどの合成ゴムで作られ、アウターリング１０
８がこのゴムシート１０７をバックアップしていて、こ
の合成ゴム製のシート１０７は弾性に富みシール性が良
いが、流体内の異物などによって損傷したり、繰返し操
作によって摩耗したりしてシール性を損うことがある
と、アウターリング１０８がボール１１１との間でメタ
ル対メタル接触を行ってこれを補うが、これは確実なも
のではない。このため、注入口１１５から通孔１１６及
び１１７を経てシートリテーナ１０４とボール１１１と
の間の隙間１１８にシール剤を注入し、このシール剤に
よってシート１０７とボール１１１との間のシールを補
うようになっている。

【０００５】図５に示した従来のシート部構造１１３で
は、シート１０７が損傷した場合には、上述のようにア
ウターリング１０８とボール１１１との間のメタル対メ
タル接触によってシールを行うことができるが、このシ
ールは弾性体によるシールではないので信頼性に乏し
く、また長期に使用することができず、結局シール剤の
注入に頼らざるを得ない。しかもシール剤を注入する隙
間１１８が流路部１０２に直接通じていて、シール剤が
流路に押出される。このシール剤がバルブ１１２の内部
を流れる流体や配管の他の設備に悪影響を及ぼすために
好ましくない場合がある。

【０００６】図６は、上記の問題点を解決するために本
発明者が開発し、先に特許出願を行ったボールバルブの
部分縦断面図（特願平６−２８８６２０号参照）であ
り、第１シート１３６のシール径と第１Ｏリング１３７
の装着部の外径と内径をＤ₁ 、Ｄ₂ 及びＤ₃ で、第２シ
ート１３０のシール径と第２Ｏリング１３１の装着部の
外径と内径をＤ₄ 、Ｄ₅ 及びＤ₆ で、また、第２インナ
ーリング１２９の内径をＤ₇ で示した。更に、流路部１
２４の圧力をＰ₁ とし、キャビティー１５１の圧力をＰ
₂ とした。

【０００７】第２シートリテーナ１２７とボデー１２３
の段部１３９との間に形成した密室１４０を閉止弁１４
４を閉じ閉止弁１４３を開き流路１４１を経て大気に通
じさせると、第２シートリテーナ１２７は、第２シート
リテーナ１２７に、π／４（Ｄ₆ ²−Ｄ₇ ²）Ｐ₂ −（第２
ばね１３２の弾発力）＋（第１ばね１３８の弾発力）の
力が作用して、ボール１２６から離れるように移動す
る。図６はこうして第２シート１３０がボール１２６か
ら離れた状態を示している。

【０００８】この状態において、第１シートリテーナ１
３３に第１ばね１３８の弾発力と流体の圧力が加わっ
て、第１シート１３６がボール１２６に圧着される。こ
の第１シート１３６に加わる力Ｗ₁ は次のようである。 （１）流路部１２４の圧力Ｐ₁ ＞キャビティー１５１の
圧力Ｐ₂ の場合 Ｗ₁ ＝π／４（Ｄ₂ ²−Ｄ₁ ²）（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）＋（第１ば
ね１３８の弾発力） （２）流路部１２４の圧力Ｐ₁ ＜キャビティー１５１の
圧力Ｐ₂ の場合 Ｗ₁ ＝π／４（Ｄ₁ ²−Ｄ₃ ²）（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）＋（第１ば
ね１３８の弾発力） なお、（１）は上流側、（２）は下流側に相当する。

【０００９】すなわち、第１シート１３６は、このシー
ト部構造１２２が流路部１２４の圧力Ｐ₁ がキャビティ
ー１５１の圧力Ｐ₂ よりも高い上流側のものであって
も、流路部１２４の圧力Ｐ₁ がキャビティー１５１の圧
力Ｐ₂ よりも低い下流側のものであっても、ボール１２
６に押付けられて流体をシールする。なお、第１アウタ
ーリング１３４が第１シート１３６をバックアップし
て、第１シート１３６が損傷した場合にボール１２６と
の間でメタル対メタル接触のシールを行う。ただし、こ
のメタル対メタル接触によるシールは、ファイヤーセー
フなどの一時のバックアップシールには有効であるが、
長期の使用には図５の場合と同様に適しない。

【００１０】次に、閉止弁１４３を閉じ閉止弁１４４を
開いて密室１４０を流路部１２４に通じさせ、流路部１
２４の流体の圧力が密室１４０に加わるようにすると、
第２シートリテーナ１２７に作用する流体の圧力とばね
１３２及び１３８の作用によって第２シートリテーナ１
２７がボール１２６の方に移動して第２シート１３０を
ボール１２６に圧着させる。この場合に第２シートリテ
ーナ１２７に加わる力Ｗ₂ は、次のようである。 （１）流路部１２４の圧力Ｐ₁ ＞キャビティー１５１の
圧力Ｐ₂ の場合 Ｗ₂ ＝π／４（Ｄ₅ ²−Ｄ₄ ²）（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）＋（第２ば
ね１３２の弾発力）−（第１ばね１３８の弾発力） （２）流路部１２４の圧力Ｐ₁ ＜キャビティー１５１の
圧力Ｐ₂ の場合 Ｗ₂ ＝π／４（Ｄ₄ ²−Ｄ₆ ²）（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）＋（第２ば
ね１３２の弾発力）−（第１ばね１３８の弾発力） この場合、（第２ばね１３２の弾発力）−（第１ばね１
３８の弾発力）は、プラスであるか少なくともπ／４
（Ｄ₅ ²−Ｄ₄ ²）（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）とπ／４（Ｄ₄ ²−Ｄ₆ ²）
（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）のいずれよりも小さくなるように構成さ
れる。なお、（１）は上流側、（２）は下流側に相当す
る。

【００１１】これによって、損傷した第１シート１３６
と、これをバックアップする第１アウターリング１３４
のメタル対メタル接触によるシールによって防ぎ切れな
かった漏れを阻止する。また、第２シート１３０は第１
シート１３６のワイパー作用によって守られて異物によ
る損傷がほとんどなく、更に、第１シート１３６の場合
と同様に第２アウターリング１２８によってバックアッ
プされている。

【００１２】以上のように幾重にも漏れ防止対策を施し
たシート部構造１２２に、更に万が一これらの対策のす
べてで防ぎ切れなかった場合のための対策として、次の
ようにシール剤の注入を行うようになっている。閉止弁
１４４を閉じ閉止弁１４３を開いて、閉止弁１４３に通
ずる配管１５２から又は別に設けた注入口からシール剤
を密室１４０に注入すると、このシール剤の注入圧によ
って第２シートリテーナ１２７がボール１２６に押さ
れ、第２シート１３０がボール１２６に圧着する。

【００１３】密室１４０に注入されたシール剤は、第１
インナーリング１３５と第２インナーリング１２９との
間をＵリング１４９を押広げて通り、通孔１４５を通っ
て、第２シート１３０と第１シート１３６との間の、ボ
ール１２６と第２及び第１シートリテーナ１２７及び１
３３との間の空間１５３を満たすことができ、ボール１
２６とボデー１２３との間のシールを確実にする。この
場合、このシール剤が満たされた空間１５３は第２シー
ト１３０と第１シート１３６との間にあって、流路部１
２４にもキャビティー１５１にも直接通じていないの
で、シール剤が流路部１２４を流れる流体や配管の他の
設備に悪影響を及ぼすことがほとんどない。

【００１４】このように図６に示したシート部構造１２
２は、先ず第１シート１３６が封止し、これが損傷した
時にはこれをバックアップしている第１アウターリング
１３４によるメタル対メタル接触によるシールで補い、
このシールが漏れるようになった時第２シート１３０の
シールが加わってシールするようになっており、これに
も第２アウターリング１２８によるバックアップがあ
り、このようなシールのすべてが駄目になって漏れるよ
うになった場合のために、更にシール剤によるシールが
行えるようになっている。

【００１５】なお、第１及び第２のシートリテーナ１３
３及び１２７をそれぞれアウターリング１３４又は１２
８とインナーリング１３５又は１２９に分割して形成す
るのは、第１シート１３６及び第２シート１３０を確実
に保持するためであり、第１アウターリング１３４と第
２アウターリング１２８を、ボール１２６とメタル対メ
タル接触を行ってシールするのに最適の材料で作るため
にも便利である。また、第１シートリテーナ１３５に設
けられた通孔１４５及び１４６は、すでに述べたよう
に、このシート部構造１２２が下流側に用いられる場合
に、第１シートリテーナ１３５をボール１２６の方向に
押すようにキャビティー１５１の圧力を作用させるため
や、シール剤を注入するためのものである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
トラニオンマウンテッドボール形ボールバルブのシート
部構造には、図５に示したようなものが多く用いられて
いて、シート１０７が損傷した場合に、アウターリング
１０８によるメタル対メタル接触によるシールを行うこ
とができるが、このシールは弾性体によるシールではな
いので信頼性に乏しく、また長期に使用することができ
ず、シール剤の注入に頼らざるを得ない。しかし、この
シール剤を注入する隙間１１８は流路部１０２に直接通
じていて、シール剤が流路部１０２に押出され、このシ
ール剤がバルブ１１２の内部を流れるガスや配管の他の
設備に悪影響を及ぼすことがあり、好ましくない。

【００１７】また、図５に示したシート部構造は、流路
部１０２の圧力がキャビティー１１４の圧力よりも高い
上流側では有効であるが、低い下流側では効果がなく、
上流側のシート部での漏れを下流側で補うことができな
い。

【００１８】図６に示したシート部構造は、すでに述べ
たように上記の問題点を解決するために本発明者が開発
し、先に特許出願を行ったボールバルブのシート部構造
であって、図５の従来のシート部構造が有する問題点を
解決した極めて優れたものである。しかしながら、これ
にも更に改善すべき次の課題がある。すなわち、第２シ
ートリテーナ１２７をボール１２６の方向に押すために
密室１４０に流路部１２４の流体の圧力を加えるための
通路１４１は、シール剤の注入通路にもなっており、シ
ール剤の注入とは無関係に密室１４０を流路部１２４に
通じたり、大気に通じたりすることができない。

【００１９】また、下流側でシールすることは可能では
あるが、実際にはシールするために下流側の第１又は／
及び第２シートリテーナ１３３、１２７に加わる力
Ｗ₁ 、Ｗ₂ は余り大きくなく、上流側で漏れた場合の代
替えとしては十分とは言えない。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような構成にした。ボデーの流路
部に形成した拡径部に第２Ｏリングを挾んでシール状に
挿入され、ボデーとの間に装着した第２ばねによってボ
ール側に弾発される第２シートリテーナにボールに圧着
してシールする第２シートを装着し、この第２シートリ
テーナの内径部に挿入され上記拡径部に第１Ｏリングを
挾んでシール状に挿入され、第２シートリテーナとの間
に装着した第１ばねによってボール側に弾発される第１
シートリテーナにボールに圧着してシールする第１シー
トを装着し、前記した第２シートリテーナとボデーの段
部との間に密室を形成し、この密室を大気に通じさせた
り、または他の低圧ラインに接続させて第２シートがボ
ールから離れるように第２シートリテーナを移動させ、
前記した密室を流路部に通じさせて第２シートがボール
に圧着するように第２シートリテーナを移動させる構造
に構成し、更に、ボデーにその外部から上記した拡径部
に通ずるように設けられた通路と第１シートリテーナ、
第２シートリテーナのいずれか一方又はその両方に設け
られた通孔を通って、第１シートと第２シートとの間の
ボールと第１及び第２シートリテーナとの間の空間にシ
ール剤を注入することができるように構成したシート部
構造をボデーの上流側に設けた。

【００２１】この場合、上記した第２シートリテーナ
を、第２シートを挟持するように分割して第２インナー
リングと第２アウターリングとで構成し、上記した第１
シートリテーナを、第１シートを挟持するように分割し
て第１インナーリングと第１アウターリングとで構成す
るとよく、また、上記した第２アウターリングと第１ア
ウターリングの両方又は一方がボールにメタル対メタル
接触を行って、第２シートと第１シートの両方又は一方
をバックアップするように構成するとよい。更に、キャ
ビティーの圧力が流路部の圧力よりも高い場合に、この
キャビティーの圧力が第１シートリテーナをボール側に
押すように第１シートリテーナに作用させるための所要
の通孔を第１シートリテーナに設けるとよい。

【００２２】更にまた、これらのシート部構造におい
て、前記した密室を流路部に通じさせるための通路の途
中に切替弁を設け、これによって密室を流路部かこのバ
ルブを開閉するための弁体回転用アクチュエータに連設
した副シリンダかのいずれか一方と連通するようにし、
この切替弁はアクチュエータの開側シリンダへの圧力流
体給排管からの分岐管によって供給される圧力流体によ
って密室と流路部との連通を断って上記した副シリンダ
に連通するようにし、切替弁が内蔵するばねの反発力に
よって密室と副シリンダとの連通を断って流路部に連通
するようにし、この切替弁を上記したアクチュエータの
作動圧力よりも低い圧力流体の圧力で作動するようにし
た。

【００２３】この場合、上記したシート部構造をボデー
の下流側にも設け、両方のシート部構造の上記した密室
を閉止弁を介して連通させるようにするとよい。

【００２４】また他の発明の構成は、ボデーの流路部に
形成した拡径部に第２Ｏリングを挾んでシール状に挿入
され、ボデーとの間に装着した第２ばねによってボール
側に弾発される第２シートリテーナにボールに圧着して
シールする第２シートを装着し、この第２シートリテー
ナの内径部に挿入され上記拡径部に第１Ｏリングを挾ん
でシール状に挿入され、第２シートリテーナとの間に装
着した第１ばねによってボール側に弾発される第１シー
トリテーナにボールに圧着してシールする第１シートを
装着し、前記した第２シートリテーナとボデーの段部と
の間に密室を形成し、この密室に別の高圧供給源より高
圧流体を供給して、第２シートがボールに圧着するよう
に第２シートリテーナを移動させる構造に構成し、更
に、ボデーにその外部から上記した拡径部に通ずるよう
に設けられた通路と第１シートリテーナ、第２シートリ
テーナのいずれか一方又はその両方に設けられた通孔を
通って、第１シートと第２シートとの間のボールと第１
及び第２シートリテーナとの間の空間にシール剤を注入
することができるように構成したシート部構造を設けた
ボールバルブである。

【００２５】

【作用】本発明は、上記のように構成したから、先ず、
第２シートリテーナとボデーの段部との間に形成した密
室を大気又は低圧ラインに接続すると、第２シートがボ
ールから離れ、この状態で第１シートがボールに圧着し
てシールし、第１アウターリングが第１シートをバック
アップする。一方、密室を流路部に通じさせ、又は高圧
供給源より密室に高圧流体を供給すると、第２シートが
ボールに圧着してシールし、第２アウターリングが第２
シートをバックアップする。

【００２６】本発明は、シール剤を注入する通路を密室
を大気や低圧ライン又は流路部に通じさせるための通路
とは別に設けたので、密室への加圧とシール剤の注入と
を別個にそれぞれの作用を害することなく行うことがで
きる。

【００２７】次に、密室を流路部に通じさせるための通
路の途中に切替弁を設け、これとこのバルブを開閉する
ための弁体回転用アクチュエータとを設けたので、第２
シートは、ボールの回転時及び開弁時にはボールから遠
ざかっていて、ボールとの間に摩擦を生じないので、第
２シートが不均斉に摩耗したり損傷したりすることがな
く、長期間使用しても、流体の漏洩を生ずることがな
い。また、ボールの回転時に第２シートとボールとの間
に摩擦を生じないので、弁体回転用アクチュエータの出
力は小さくてよい。

【００２８】また、このシート部構造をボデーの下流側
にも設けて、両方のシート部構造の密室を閉止弁を介し
て連通させると、下流側のシート部構造の密室にも上流
側の流路部の圧力を加えて下流側の第２シートをボール
に強く圧接させてシールさせることができるので、上流
側のシート部構造が万が一不調になった場合に、下流側
のシート部構造によって確実にシールすることができ
る。

【００２９】

【実施例】図１は、本発明のボールバルブの一実施例の
シート部構造を示す部分縦断面図であって、１はボール
バルブ、２はシート部構造であって、ボデー３の流路部
４に形成した拡径部５に第２Ｏリング６を挾んで第２シ
ートリテーナ７がシール状に挿入されており、この第２
シートリテーナ７はボデー３との間に装着した第２ばね
８によってボール９側に弾発され、装着されている第２
シート１０をボール９に圧着させている。また、第１シ
ートリテーナ１１は第２シートリテーナ７の内径部に挿
入され拡径部５に第１Ｏリング１２を挾んでシール状に
挿入されており、この第１シートリテーナ１１は第２シ
ートリテーナ７との間に装着した第１ばね１３によって
弾発され、装着されている第１シート１４をボール９に
圧着させている。

【００３０】第２シートリテーナ７とボデー３の段部１
５との間に密室１６を形成し、この密室１６を配管１
７、１８、１９や閉止弁２０、２１によって大気又は他
の低圧ラインに通じさせたり、或は流路部４に通じさ
せ、または別の高圧供給源５６に通じさせたりするよう
になっており、２２及び２３はこのためにボデー３に設
けられた通路であって、通路２２は密室１６に、通路２
３は流路部４に通じている。また、２４はシール剤を注
入する通路、２５及び２６は第１シートリテーナ１１に
設けられた通孔、２７はシーラントフィッティングであ
って、シーラントフィッティング２７からシール剤が通
路２４、通孔２６及び２５を通って、第１シート１４と
第２シート１０との間のボール９と第１及び第２シート
リテーナ１１、７との間の空間２８に注入される。

【００３１】また、第２シートリテーナ７は、第２シー
ト１０を挟持するように分割して、第２インナーリング
２９と第２アウターリング３０とで構成され、これらは
スナップリング３１によって結合されている。また、第
１シートリテーナ１１は、第１シート１４を挟持するよ
うに分割して、第１インナーリング３２と第１アウター
リング３３とで構成され、これらはスナップリング３４
によって結合されている。そして、第１アウターリング
３３は第１シート１４を、第２アウターリング３０は第
２シート１０をバックアップするように構成されてい
る。

【００３２】また、３５及び３６は、ともに第１シート
リテーナ１１に装着され、Ｏリング３５は第２シートリ
テーナとボデー３との間に装着したＯリングであり、Ｏ
リング３６はボデー３との間をシールするＯリングであ
る。なお、第１シートリテーナ１１に設けた通孔２５及
び２６は、キャビティー３７の圧力Ｐ₂ が流路部の圧力
Ｐ₁ よりも高い場合に、このキャビティー３７の圧力Ｐ
₂ が第１シートリテーナ１１をボール９側に押すように
第１シートリテーナ１１に作用させるためのものであ
る。

【００３３】図２は、図１に示したシート部構造２が、
バルブ１の上流側と下流側の両方に設けられた場合を示
す部分断面図であって、両方のシート部構造２の密室１
６を閉止弁３８、３９を介して配管４０によって連通さ
せてある。

【００３４】図３は、図１に示したシート部構造２の密
室１６を流路部４に通じさせるための通路の途中に切替
弁４１を設けた場合の部分縦断面図であって、この切替
弁４１によって密室１６を流路部４かこのバルブ１を開
閉するための弁体回転用アクチュエータ４２に連設した
副シリンダ４３かのいずれか一方と連通するようになっ
ている。

【００３５】この切替弁４１はアクチュエータ４２の開
側シリンダ４４への圧力流体給排管４５からの分岐管４
６を通って切替弁４１のシリンダ部４７に供給される圧
力流体によって密室１６と流路部４との連通を断って密
室１６を副シリンダ４３に連通するようになっており、
切替弁４１が内蔵するばね４８の反発力によって密室１
６と副シリンダ４３との連通を断って密室１６を流路部
４に連通するようになっている。また、この切替弁４１
は、アクチュエータ４２が作動する圧力よりも低い圧力
流体の圧力がシリンダ部４７に作用すれば作動するよう
に構成されている。

【００３６】図４は、図３に示したシート部構造２が、
バルブ１の上流側と下流側の両方に設けられた場合を示
す部分断面図であって、両方のシート部構造２の密室１
６を閉止弁３８及び３９を介して配管４０によって連通
させてある。また、両方の切替弁４１の副シリンダ４３
に連通する配管４９が連結されている。更に、両方の切
替弁４１のシリンダ部４７に連通する分岐管４６も連結
されている。

【００３７】次に、図１乃至図４に示した実施例につい
て、その作用を説明する。第１シート１４のシール径と
第１Ｏリング１２の装着部の外径と内径をＤ₁ 、Ｄ₂ 及
びＤ₃ で、第２シート１０のシール径と第２Ｏリング６
の装着部の外径と内径をＤ₄ 、Ｄ₅ 及びＤ₆ で、また、
第２インナーリング２９の内径をＤ₇ で示した。更に、
流路部４の圧力をＰ₁ とし、キャビティー３７の圧力を
Ｐ₂ とした。

【００３８】先ず、図１において、第２シートリテーナ
７とボデー３の段部１５との間に形成した密室１６を閉
止弁２０を閉じ閉止弁２１を開き流路２２を経て大気に
通じさせると、第２シートリテーナ７は、第２シートリ
テーナ７にπ／４（Ｄ₆ ²−Ｄ₇ ²）Ｐ₂ −（第２ばね８の
弾発力）の力が作用して、ボール９から離れるように移
動する。図１はこの状態を示している。

【００３９】この状態において、第１シートリテーナ１
１に第１ばね１３の弾発力と流体の圧力が加わって、第
１シート１４がボール９に圧着される。この第１シート
１４に加わる力Ｗ₁ は次のようである。 （１）流路部４の圧力Ｐ₁ ＞キャビティー３７の圧力Ｐ
₂ の場合（上流側） Ｗ₁ ＝π／４（Ｄ₂ ²−Ｄ₁ ²）（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）＋（第１ば
ね１３の弾発力） （２）流路部４の圧力Ｐ₁ ＜キャビティー３７の圧力Ｐ
₂ の場合（下流側） Ｗ₁ ＝π／４（Ｄ₁ ²−Ｄ₃ ²）（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）＋（第１ば
ね１３の弾発力）

【００４０】すなわち、第１シート１４は、このシート
部構造２が流路部４の圧力がキャビティー３７の圧力Ｐ
₂ よりも高い上流側のものであっても、流路部４の圧力
がキャビティー３７の圧力Ｐ₂ よりも低い下流側のもの
であっても、ボール９に押付けられて流体をシールす
る。なお、第１アウターリング３３が第１シート１４を
バックアップして、第１シート１４が損傷した場合にボ
ール９との間のメタル対メタル接触のシールを行う。た
だし、このメタル対メタル接触によるシールは、ファイ
ヤーセーフなどの一時のバックアップシールには有効で
ある。

【００４１】次に、閉止弁２１を閉じ閉止弁２０を開い
て密室１６を流路部４に通じさせて流路部４の流体の圧
力が密室１６に加わるようにしたり、又は別の設けた高
圧供給源５６より供給すると、第２シートリテーナ７に
作用する流体の圧力とばね８及び１３の作用によって第
２シートリテーナ７がボール９の方に移動して第２シー
ト１０をボール９に圧着させる。この場合に第２シート
リテーナ７に加わる力Ｗ₂ は次のようである。 （１）流路部４の圧力Ｐ₁ ＞キャビティー３７の圧力Ｐ
₂ の場合（上流側） Ｗ₂ ＝π／４（Ｄ₅ ²−Ｄ₄ ²）（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）＋（第２ば
ね８の弾発力）−（第１ばね１３の弾発力） （２）流路部４の圧力Ｐ₁ ＜キャビティー３７の圧力Ｐ
₂ の場合（下流側） Ｗ₂ ＝π／４（Ｄ₄ ²−Ｄ₆ ²）（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）＋（第２ば
ね８の弾発力）−（第１ばね１３の弾発力） この場合、（第２ばね８の弾発力）−（第１ばね１３の
弾発力）は、プラスであるか少なくともπ／４（Ｄ₅ ²−
Ｄ₄ ²）（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）とπ／４（Ｄ₄ ²−Ｄ₆ ²）（Ｐ₂ −
Ｐ₁ ）のいずれよりも小さくなるように構成される。

【００４２】これによって、損傷した第１シート１４
と、これをバックアップする第１アウターリング３３の
メタル対メタル接触によるシールによって防ぎ切れなか
った漏れを阻止する。また、第２シート１０は第１シー
ト１４のワイパー作用によって守られて異物による損傷
がほとんどなく、更に、第１シート１４の場合と同様に
第２アウターリング３０によってバックアップされてい
る。

【００４３】以上にように幾重にも漏れ防止対策を施し
たシート部構造２に、更に万が一これらの対策のすべて
で防ぎ切れなかった場合のための対策として、次のよう
にシール剤の注入を行うようになっている。シーラント
フィッティング２７によりシール剤を通路２４に注入す
ると、シール剤は通孔２６及び２５を通って第１シート
１４と第２シート１０との間の、ボール９と第２及び第
１シートリテーナ７及び１１との間の空間２８を満たす
ことができ、ボデー３とボール９との間のシールを確実
にする。この場合、このシール剤が満たされた空間２８
は第２シート１０と第１シート１４との間にあって、流
路部４にもキャビティー３７にも直接通じていないの
で、シール剤が流路部４を流れる流体や配管の他の設備
に悪影響を及ぼすことがほとんどない。

【００４４】なお、第１及び第２シートリテーナ１１及
び７をそれぞれアウターリング３３又は３０とインナー
リング３２又は２９に分割して形成するのは、第１シー
ト１４及び第２シート１０を確実に保持するためであ
り、第１アウターリング３３と第２アウターリング３０
を、ボール９とメタル対メタル接触を行ってシールする
のに最適の材料で作るためにも便利である。また、第１
シートリテーナ１１に設けられた通孔２５及び２６は、
すでに述べたように、このシート部構造２が下流側に用
いられる場合に、第１シートリテーナ１１をボール９の
方向に押すようにキャビティー３７の圧力を作用させる
ためや、シール剤を注入するためのものである。

【００４５】図２に示したように１つのバルブ１の上流
側と下流側の両方にシート部構造２が設けられ、両方の
密室１６が配管４０によって結ばれている場合、この配
管４０に設けられた閉止弁３８、３９（図２ではこの２
個の閉止弁を設けたが、いずれか１個だけ設ければよ
い）が閉じてあれば、両方のシート部構造２のそれぞれ
は、図１について上に述べたとおりである。上流側及び
下流側の閉止弁２１が閉じられ、上流側の閉止弁２０が
開かれ、下流側の閉止弁２０が閉じられ、閉止弁３８及
び３９が開かれていると、上流側の流路部４の高い圧力
が下流側の密室１６にも加わるので、下流側の第２シー
トリテーナ７に加わる力Ｗ₂ は、図１について（１）の
場合（上流側）として示した力と同じになる。したがっ
て、下流側のシート部構造２において、第２シート１０
がボール９に強く圧接して上流側の第２シート１０と同
様に高いシールを行う。

【００４６】次に、図３において、切替弁４１の弁体５
０が図のように上方に上っていて流路部４と閉止弁２０
とが通じている場合、この場合はアクチュエータ４２の
開側シリンダ４４に圧力流体が供給されていなくてバル
ブ１は閉弁状態であって、シート部構造２の作用は図１
の場合と同じである。

【００４７】閉止弁２１を閉じ閉止弁２０を開いて密室
１６に流路部４の圧力を加えると、第２シートリテーナ
７が移動し、第２シート１０がボール９に圧接した状態
になる。この状態から電磁弁５１を切替えると、圧力流
体給排管４５に圧力流体が入り、分岐管４６を経て切替
弁４１のシリンダ部４７にも入る。切替弁４１はアクチ
ュエータ４２の作動圧力よりも低い圧力流体の圧力で作
動するように構成されているので、アクチュエータ４２
が作動する前に切替弁４１のピストン５２がばね４８の
弾発力に抗して押し下げられる。このため、密室１６に
通ずる配管１９は、流路５３及び配管５４を通じて副シ
リンダ４３に通じ、流路部４と同じ圧力であった密室１
６の圧力が配管５４や副シリンダ４３の容積によって十
分低くなるようになっており、このため、図１について
説明したように、第２シートリテーナ７はボール９から
離れるように移動する。この際、密室１６からの排気は
副シリンダ４３へ移動し、大気に放出されない。

【００４８】このようになってから開側シリンダ４４内
の圧力がアクチュエータ４２を作動させる圧力に達し、
バルブ１を開弁させる。したがって、アクチュエータ４
２の作動によってボール９が開弁方向に回転する時に第
２シート１０とボール９との間に摩擦が起きない。

【００４９】次に、電磁弁５１を図３に示した状態に戻
すと、圧力流体が閉側シリンダ５５に入り、開側シリン
ダ４４内の流体を圧力流体給排管４５を経て排出しなが
らアクチュエータ４２を回転させて、バルブを閉止す
る。この間、分岐管４６内の圧力も低下するが、電磁弁
５１や圧力流体給排管４５の流体抵抗などによってピス
トン５２に加わっている流体の力がばね４８の反発力に
まだ勝っていて、アクチュエータ４２の作動が完了する
まで、切替弁４１は作動しない。したがって、アクチュ
エータ４２の作動によってボール９が閉弁方向に回転す
る時に第２シート１０とボール９との間に摩擦が起きな
い。

【００５０】アクチュエータ４２の作動が終ると、分岐
管４６内の圧力が十分に下り、ピストン５２がばね４８
の弾発力によって押し上げられ、切替弁４１が図３に示
した当初の状態になり、閉止弁２０が開けてあるので流
路部４の圧力が密室１６に加わって、第２シートリテー
ナ７が移動し第２シート１０がボール９に圧接した状態
になる。

【００５１】以上説明したように、図３において閉止弁
２１を閉じ閉止弁２０を開いておくと、第２シート１０
は、閉弁した状態においてだけボール９に圧接し、ボー
ル９が回転している時及び開弁状態においてはボール９
から離れていて、ボール９との摩擦によって損傷するこ
とがない。

【００５２】図４に示したように１つのバルブ１の上流
側と下流側の両方にシート部構造２が設けられ、両方の
密室１６が配管４０によって結ばれている場合、この配
管４０に設けられた閉止弁３８、３９（図２にはこの２
個の閉止弁を設けたが、いずれか一個だけ設ければよ
い）が閉じてあれば、両方のシート部構造２は、図３に
ついて述べたと同様に作用する。上流側及び下流側の閉
止弁２１が閉じられ、上流側の閉止弁２０が開かれ、下
流側の閉止弁２０が閉じられ、閉止弁３８及び３９が開
かれていると、上流側の流路部４の高い圧力が下流側の
第２シートリテーナ７に加わり、その力Ｗ₂ は、図１に
ついて（１）の場合（上流側）として示した力と同じで
ある。したがって、下流側のシート部構造２において、
第２シート１０がボール９に強く圧接して上流側の第２
シート１０と同様に高いシールを行う。

【００５３】また、上流側及び下流側の閉止弁２１が閉
じられ、上流側の閉止弁２０が開かれ、下流側の閉止弁
２０が閉じられ、閉止弁３８及び３９が開かれている上
記の場合でも、上流側及び下流側の閉止弁２１が閉じら
れ、上流側及び下流側の閉止弁２０が開かれ、閉止弁３
８、３９の少なくとも１個が閉じられた状態でも、上流
側と下流側の両方のシート部構造２が共に、第２シート
１０は、開弁した状態においてだけボール９に圧接し、
ボール９が回転している時及び開弁状態においてはボー
ル９から離れていて、ボール９との摩擦によって損傷す
ることがない。また、このためにボールを回転してバル
ブを開閉するためのアクチュエータの出力を軽減するこ
とができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明のボールバルブは、以上に説明し
たように、そのシール部構造に関して極めて優れた効果
を有している。すなわち、最終的なシート漏れ防止対策
であるシール剤の注入に安易に依存するのでなく、それ
以前に２段に設けられたシートとこれをバックアップす
るアウターリングによって完璧に近いシールを行ってい
る。しかも、流路部の圧力がキャビティーの圧力よりも
高い上流側だけでなく、流路部の圧力がキャビティーの
圧力よりも低い下流側においてもシールすることがで
き、上流側と下流側の両方に本発明によるシート部構造
を設けた場合に、下流側の第２シートも上流側の流路の
圧力によってボールに押付けるようにすることもでき
る。その上、以上によってもシート漏れを止めることが
できない万一の場合には、シール剤を注入して漏れを止
めることができ、注入されたシール剤は流路部に押出さ
れないので、流路内の流体に混入して配管の他の設備に
悪影響を及ぼしたりすることがない。更に、ボールが回
転する間シートをボールから離して、シートの摩耗を防
ぐことができ、また、ボールを回転してバルブを開閉す
るためのアクチュエータの出力を軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボールバルブの一実施例のシート部構
造を示す部分縦断面図である。

【図２】図１のシート部構造をバルブの上流側と下流側
の両方に設けた場合を示す部分縦断面図である。

【図３】図１のシート部構造に切替弁を装着したシート
部構造を示す部分縦断面図である。

【図４】図３のシート部構造をバルブの上流側と下流側
の両方に設けた場合を示す部分縦断面図である。

【図５】従来のボールバルブのシート部構造の一例を示
す部分縦断面図である。

【図６】図５のシート部構造の問題点を解決するために
発明されたシート部構造の部分断面図である。

【符号の説明】

１ ボールバルブ ２ シート部構造 ３ ボデー ４ 流路部 ５ 拡径部 ６ 第２Ｏリング ７ 第２シートリテーナ ８ 第２ばね ９ ボール １０ 第２シート １１ 第１シートリテーナ １２ 第１Ｏリング １３ 第１ばね １４ 第１シート １５ 段部 １６ 密室 ２２、２３、２４ 通路 ２５、２６ 通孔 ２８ 空間 ２９ 第２インナーリング ３０ 第２アウターリング ３２ 第１インナーリング ３３ 第１アウターリング ３７ キャビティー ４１ 切替弁 ４２ アクチュエータ ４３ 副シリンダ ４４ 開側シリンダ ４５ 圧力流体給排管 ４８ ばね ５６ 高圧供給源

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボデーの流路部に形成した拡径部に第２
   Ｏリングを挾んでシール状に挿入され、ボデーとの間に
   装着した第２ばねによってボール側に弾発される第２シ
   ートリテーナにボールに圧着してシールする第２シート
   を装着し、この第２シートリテーナの内径部に挿入され
   上記拡径部に第１Ｏリングを挾んでシール状に挿入さ
   れ、第２シートリテーナとの間に装着した第１ばねによ
   ってボール側に弾発される第１シートリテーナにボール
   に圧着してシールする第１シートを装着し、前記した第
   ２シートリテーナとボデーの段部との間に密室を形成
   し、この密室を大気に通じさせたり、または他の低圧ラ
   インに接続させて第２シートがボールから離れるように
   第２シートリテーナを移動させ、前記した密室を流路部
   に通じさせて第２シートがボールに圧着するように第２
   シートリテーナを移動させる構造に構成し、更に、ボデ
   ーにその外部から上記した拡径部に通ずるように設けら
   れた通路と第１シートリテーナ、第２シートリテーナの
   いずれか一方又はその両方に設けられた通孔を通って、
   第１シートと第２シートとの間のボールと第１及び第２
   シートリテーナとの間の空間にシール剤を注入すること
   ができるように構成したシート部構造を設けたことを特
   徴とするボールバルブ。
2. 【請求項２】 上記した第２シートリテーナを、第２シ
   ートを挟持するように分割して第２インナーリングと第
   ２アウターリングとで構成し、上記した第１シートリテ
   ーナを、第１シートを挟持するように分割して第１イン
   ナーリングと第１アウターリングとで構成したことを特
   徴とする請求項１記載のボールバルブ。
3. 【請求項３】 上記した第２アウターリングと第１アウ
   ターリングの両方又は一方がボールにメタル対メタル接
   触を行って、第２シートと第１シートの両方又は一方を
   バックアップするように構成したことを特徴とする請求
   項１又は２記載のボールバルブ。
4. 【請求項４】 キャビティーの圧力が流路部の圧力より
   も高い場合に、このキャビティーの圧力が第１シートリ
   テーナをボール側に押すように第１シートリテーナに作
   用させるための所要の通孔を第１シートリテーナに設け
   たことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   ボールバルブ。
5. 【請求項５】 前記した密室を流路部に通じさせるため
   の通路の途中に切替弁を設け、これによって密室を流路
   部かこのバルブを開閉するための弁体回転用アクチュエ
   ータに連設した副シリンダかのいずれか一方と連通する
   ようにし、この切替弁はアクチュエータの開側シリンダ
   への圧力流体給排管からの分岐管によって供給される圧
   力流体によって密室と流路部との連通を断って上記した
   副シリンダに連通するようにし、切替弁が内蔵するばね
   の反発力によって密室と副シリンダとの連通を断って流
   路部に連通するようにし、この切替弁を上記したアクチ
   ュエータの作動圧力よりも低い圧力流体の圧力で作動す
   るようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載のボールバルブ。
6. 【請求項６】 上記したシート部構造をボデーの下流側
   にも設け、両方のシート部構造の上記した密室を閉止弁
   を介して連通させたことを特徴とする請求項１乃至５の
   いずれかに記載のボールバルブ。
7. 【請求項７】 ボデーの流路部に形成した拡径部に第２
   Ｏリングを挾んでシール状に挿入され、ボデーとの間に
   装着した第２ばねによってボール側に弾発される第２シ
   ートリテーナにボールに圧着してシールする第２シート
   を装着し、この第２シートリテーナの内径部に挿入され
   上記拡径部に第１Ｏリングを挾んでシール状に挿入さ
   れ、第２シートリテーナとの間に装着した第１ばねによ
   ってボール側に弾発される第１シートリテーナにボール
   に圧着してシールする第１シートを装着し、前記した第
   ２シートリテーナとボデーの段部との間に密室を形成
   し、この密室に別の高圧供給源より高圧流体を供給し
   て、第２シートがボールに圧着するように第２シートリ
   テーナを移動させる構造に構成し、更に、ボデーにその
   外部から上記した拡径部に通ずるように設けられた通路
   と第１シートリテーナ、第２シートリテーナのいずれか
   一方又はその両方に設けられた通孔を通って、第１シー
   トと第２シートとの間のボールと第１及び第２シートリ
   テーナとの間の空間にシール剤を注入することができる
   ように構成したシート部構造を設けたことを特徴とする
   ボールバルブ。