JPS61127976A - ボ−ルバルブのボ−ルシ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水、油、ガスなどの生活関連分野、或いは、
化学工業１石油化学工業、薬品工業、飲料食品工業等の
あらゆる製造工業分野における流体を制御するために用
いられるボールバルブに関し、特に、このボールバルブ
に装着する新規有用なボールシートの材料に関するもの
である。

（従来の技術） 一般に、この種のボールシートは、その多くがテトラフ
ルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）で作られるか
、又はこのＰＴＦＥにガラス繊維を混入したもので作ら
れている。また、ＰＴＦＥに炭素繊維を混入したもので
作られることもある。

その他に、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアル
キルビニルエーテルとの共重合体（以下ＰＦＡという）
の成形品も知られている（実公昭５８−５１４８１号公
報）。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、ボールバルブのボールシートには、上記した
ＰＴＦＥが多く採用されている。その理由は、摩擦抵抗
が極めて小さいこと、特に静止摩擦が動摩擦を下回る程
に低いことや耐摩擦性、耐薬品性、耐温度性に優れてい
ることなどによる。

このため、石油学会規格ＪＰＩ−７３−４８−７４（フ
ランジ形ボール弁）や英国規格Ｂ５５３５１：１９７６
（石油工業・石油化学工業等の工業用スチールボールバ
ルブ）において、ボールシートの材料としてＰＴＦＥを
規定している。

しかし、このＰＴＦＥ製のボールシートは、耐クリープ
性に劣り、高い圧力で使用すると、クリープが起き永久
変形するため、ボールバルブの機能を損なう結果が生じ
る。従って、このような結果にならないように、最高使
用圧力に制限を加えなければならない。特に、口径の大
きいバルブ程ボールシートが受ける力が大きく、最高使
用圧力を一層低く制限しなければならない。前記の石油
学会規格においても、また英国規格においても、このボ
ールシートに対応する制限圧力を規定している。しかし
、この制限圧力内においても、ボールシートのクリープ
に起因する問題がないわけではない。

そこで、このＰＴＦＥにガラス繊維や炭素繊維を混入し
た、いわゆる強化ＰＴＦＥのボールシートも多く使用さ
れている。この強化ＰＴＦＥは、耐クリープ性の点にお
いて、前記したＰＴＦＥより向上してはいるが、決して
十分に満足する程ではなく、価格においても、ガラス繊
維入りは、ＰＴＦＨの約１．３倍であり、炭素繊維入り
は、ＰＴＦＥの約２倍である。

他方、ＰＦＡは、スチレンなどのモノマーに対して優れ
た性質をもっているが、その他に、耐クリープ性にも優
れており、高い圧力にも使用でき　−るだはでなく、前
記の制限圧力の範囲内においても、クリープに起因する
問題を起こすことはない。

しかし、価格の点において、ＰＦＡは、ＰＴＦＥの５倍
乃至１０倍と極めて高価であるため、製品へのコストア
ップにつながる。

ボールバルブのボールシートにおいては、前述の如く、
ＰＴＦＥにガラス繊維や炭素繊維を加える他に、青銅粉
の如き金属粉を混入させるなどして、所望の特性を得る
ことはなされてきたが、合成樹脂と合成樹脂とを複合さ
せて所望の特性を得ることは、殆どなされていないのが
実情である。

本発明は、この合成樹脂と合成樹脂とを複合させて、新
規有用な成形品を得ることによって、従来の問題点を一
挙に解決したものである。

即ち、本発明の目的は、耐クリープ性においてＰＦＡに
匹敵し、他の特性においてＰＴＦＡに匹敵し、価格の点
において、強化ＰＴＦＥ程度のボールシートの成形品を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、内部に弁室とこの弁室の両側に弁室に通ずる
人口側と出口側の流路とを有するバルブボデーと、貫通
孔を有し連結された駆動軸を回転させることによって前
記流路を互いに通ずるようにする開位置と前記流路をた
がいに隔絶するようにする閉位置との間に回転可能に弁
室内に組み入れられたバルブボールと、前記流路の一方
又は両方が前記弁室に通ずる端にある前記バルブボデー
の段部に組み入れられた環状体であってバルブボールが
開位置にある時には前記流路と前記バルブボールの貫通
孔を連結しバルブボールが閉位置にある時には前記バル
ブボデーとバルブボールとの間に密封状に介在している
ことによって前記流路と弁室とを隔絶するボールシート
とを有するボールバルブにおいて、上記したボールシー
トを、ＰＦＡと、ＰＴＦＥとを混在させた複合合成樹脂
の成形品としたボールシートであり、特に、ＰＦＡの重
量比率を１０〜３０％としたボールシートである。

（作用） 本発明は、ＰＦＡと、ＰＴＦＥとの複合合成樹脂でボー
ルシートを成形したから、耐クリープ性だけでなく耐摩
擦性、耐薬品性、耐温度性などの特性を有し、しかも、
ＴＦＡに比して、著しくコストを低減することができる
。

（実施例） 図面は、本発明の一実施例を示したもので、第１図は、
本発明におけるボールシートを装着した状態を示すボー
ルバルブの縦断面図であり、第２図及び第３図は、本発
明のボールシートと従来品とのクリープ量の比較を示し
た図表である。

第１図において、■はバルブボデーで、このバルブボデ
ー１には、内部に弁室２とこの弁室２の両側に弁室２に
通ずる入口側３と出口側４を有する。７はバルブボール
で、このバルブボール７は貫通孔５を有し、かつ連結さ
れた駆動軸６を回転させることによって前記流路を互い
に通ずるようにする開位置と前記流路を互いに隔絶する
ようにする閉位置との間に回転可能に弁室２内に組みこ
まれている。９はボールシートで、このボールシート９
は、前記流路の一方又は両方が前記弁室２内に通ずる端
にあるバルブボデー１の段部８に組み入れられた環状体
であって、バルブホール７が開位置にあるときには、前
記流路とバルブボール７の貫通孔５を連結し、バルブボ
ール７が閉位置にあるときにはバルブボデー１とバルブ
ボール７との間に密封状に介在していることによって前
記流路と弁室２とを隔絶している。

上記したボールシート９は、クリープを防止することが
必要条件であるが、ここでその耐クリープの必要性につ
いて述べる。

ボールバルブが閉止状態において一ヒ流側に圧力が加え
られた場合、この圧力は、バルブボールに作用し、バル
ブボールが下流側のボールソートを圧縮する。この圧縮
によってボールシートは変形しクリープを起こす。この
ように下流例ボールノートがクリープをおこすと、バル
ブボデー内において上流側ボールシートと下流側ボール
シートとの間で、ボールシートの弾性変形によって支持
されていたバルブボールは、上流Ｉ１１よりの加圧が除
かれた時に、下方向に自重によって、下流側シートのク
リープ程度におうして落下する。このため再度上流側に
加圧した時、バルブボールとボールシートとが密着して
いないために、その隙間から下流側に漏れることになり
、バルブの封止機能が失われる。また、上流側ボールシ
ートは、当初の上流側加圧時に、バルブボデーとバルブ
ボールとの間において、弁室の方向に押し入れられ、こ
こにおいてもクリープによる変形が生ずることがある。

この場合にも、上流側のボールシートがバルブボールを
支持できなくなり、上流側よりの加圧が除力１れた時に
、ハｌレフ′ポールが自重によって落下する原因を作る
。このような現象を防止するには、ボールシートのクリ
ープを防ぐことが必要条件である。

本発明のボールシートは、これに適するボールシートで
ある。

次にへ本発明におけるボールシート９の成形方法につい
て説明する。

本発明においては、ＰＴＦＥにＰＦＡを重量比率で、１
０〜３０％混合させた材料を用いてボールシート９を作
成する。Ｆ）ＴＦＥは高温状態においても、殆ど流動状
態を呈しない。このため、ＰＴＦＥ成形品は、ＰＴＦＥ
のビレットを金型に充填し、加熱圧縮して成形する。他
方、ＰＦＡは、高温において流動状態になり、射出成形
法などのように流動状態におうした成形法が採用される
。

本発明の複合品においては、予めＰＴＦＥに重量比率で
１０％以上、３０％以下のＰＦＡを混ぜて作ったビレッ
トを用い、これを金型に充填し、加熱圧縮して成形しボ
ールシートを作成する。

ＰＦＡの混合比率が１０％以上、３０％以下であれば、
ＰＴＦＨの成形とあまり変わることなく成形でき、成形
コストはほとんどかわらない。

次に、第２図及び第３図は、呼び径１００ｍｍのボール
バルブを用いて行ったボールシートのクリープ量の測定
結果を示したものである。

実線上の・点は、本発明のボールシート９、破線上のＸ
点は、ガラス繊維入りＰＴＦＥのボールノート、一点鎖
線上の０点は、ＰＴＦＥのポールシ−トについての試験
結果であり、横軸の目盛は、１時間加圧した圧力であり
、縦軸の目盛は実験前のボールシートからクリープした
ボールシートの軸心方向のクリープ寸法であり、第２図
は、１時間加圧直後にポールボルブを分解してボールシ
ートを取り出し測定した結果を示したものである。

第３図は、これらのボールシートを２４時間放置した後
に再度測定した結果である。

なお、第２図及び第３図における加圧力６０ｋｇ　ｒ　
／　ｃ　ｍの位置に四点て示したのは、ＰＦＡのボール
シートの同様の結果である。

これらの図表から、ＰＴＦＥにガラス繊維を加えること
によって、耐クリープ性の向上が得られるが、その程度
は余り大きくなく、本発明の材料では、楊めておおきな
効果が得られている。

即ち、本発明の材料におけるボールシートの６０ｋ　ｇ
　ｆ　／　ｃ　ｍ加圧によって生じたクリープ量は、Ｐ
ＴＦＥまたはガラス繊維入りＰＴＦＥのボールシートの
２０　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ２加圧によって生じたク
リープ量と略同じである。なお、前記英国規格に従えば
、呼び径１００ｍｍのバルブの摂氏５０度におけるＰＴ
ＦＥ製ボールシートに対する最高使用圧力は、４２バー
ル（４２，８６ｋ　ｇ　ｆ　／ｃｍ’）であるので、仮
に、この圧力におけるＰＴＦＥ製ボールシートのクリー
プ量までのクリープが許されると仮定した場合、本発明
におけるポールシー）は、ＰＴＦＥ製ポールシートに対
する最高使用圧力の２倍以上に最高使用圧力を上げるこ
とができることになる。この試験に用いた本発明におけ
るボールシートは、ＰＴＦＥに重量比率で２０％のＰＦ
Ａを加えた材料で作られたものである。

本発明の材料において、ＰＦＡの混合比率を重量比率で
１０〜３０％としたのは、次の理由による。

即ち、１０％以下では、本発明の目的とする耐クリープ
性の向上が不十分であり、３０％以上では、前述したよ
うに、高温においてもほとんど流動性を持たないＰＴＦ
Ｅと高温において流動性を持つＰＦＡを混合し、ＰＴＦ
Ｅの成形法と殆ど変わらない方法で成形するには、ＰＦ
Ａの混合比率を３０％以下にする必要があることと、本
発明における他の目的である低価格であることに基づく
。

なお、ボールシートの価格は、原料代と成形加工代とか
らなり、後者の比率が比較的高いので、ＰＴＦＥのボー
ルシートと殆ど変わらない成形加工法を採用する必要が
ある。本例におけるボールシートは、ＰＴＦＥのボール
シートのあよそ２倍程度で作り得るものと推定される。

耐クリープ性以外の特性は、ＰＦＡが特に劣る材料では
ないので、本例におけるボールシートも、ＰＴＦＥに匹
敵する。

なお、本発明のボールシートは、二方弁のみならず三方
弁、四方弁等のボールバルブに通用できることは勿論の
ことである。

（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、次の
ように優れた効果がある。

即ち、本発明におけるボールシートは、ＰＦＡと同等の
耐クリープ性を有し、ボールバルブのシートとして最適
であり、耐摩擦性、耐薬品性、耐温度性などの特性にお
いてＰＴＦＥに匹敵し、また、価格上、ＰＦＡに比して
安価に作ることができ、強化ＰＴＦＥ程度の価格で成形
することができ、ボールシートとしての条件を全て充足
し、その実用的価値は絶大である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示したもので、第１図は、
本発明におけるボールシートを装着した状態を示すボー
ルバルブの縦断面図、第２図及び第３図は、呼び径１０
０ｍｍのボールバルブを用いて行ったボールシートのク
リープ量の測定結果を示した図表である。 １・・・ボルブボデ−２・・・弁室 ３・・・入口側　４・・・出口側 ５・・・貫通孔　６・・・駆動軸 ７・・・バルブボール　８・・・段部 ９・・・ボールシ一ト 第１図 第２図 第３図 切口圧力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に弁室とこの弁室の側部に弁室に通ずる単数
   又は複数の入口側と出口側の流路を有するバルブボデー
   と、貫通孔を有し連結された駆動軸を回転させることに
   よって前記流路を互いに通ずるようにする開位置と前記
   流路を互いに隔絶するようにする閉位置との間に回転可
   能に弁室内に組み入れられたバルブボールと、前記流路
   の一個所又は多数個所が前記弁室に通ずる端にある前記
   バルブボデーの段部に組み入れられた環状体であってバ
   ルブボールが開位置にある時には前記流路と前記バルブ
   ボールの貫通孔を連結しバルブボールが閉位置にある時
   には前記バルブボデーとバルブボールとの間に密封状に
   介在していることによって前記流路と弁室とを隔絶する
   ボールシートとを有するボールバルブにおいて、上記し
   たボールシートを、テトラフルオロエチレンとパーフル
   オロアルキルビニルエーテルとの共重合体と、ポリテト
   ラフルオロエチレンとを混在させた複合合成樹脂の成形
   品としたことを特徴とするボールシート。
2. （２）テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキル
   ビニルエーテルとの共重合体の重量比率を１０〜３０％
   とした特許請求の範囲第１項記載のボールシート。