JPS63500468A - ボ−ル弁による閉止装置 - 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】 ボール弁による閉止装置 本発明は、回転軸装置によって回転可能なボール装置が、上下流用管接続端部を 備えた本体の中で浮動し、上記ポール装置の球面円周部の下流面が補足的に球状 に湾曲した環状本体シール面と重なり、上記ポール装置が動かされて閉止位置を とると、上記ポール装置の上下流側間で圧力差が生じ、上記ポール装置と上記シ ール面は、上記管接続端部の軸線とほぼ同心をなす一次密封装置を形成するボー ル弁型の遮断弁に関するものである。

ゲート弁、ねし止め弁、プラグ弁及び逆止弁のような異なる設計による様々な遮 断弁がよく知られている。高圧配管の設計及び操作に関しては、ゲート弁及びプ ラグ弁がほぼＤＮ４００までの小口径及び中口径の配管用に通常使用されるのに 対して、ボール弁はＤＮ５００からＤＮ１２００までの大口径用に殆どの場合用 いられる。

後者の回転角度は９０゛のみである。密封については、ボールによって支持され る荷重の外に、ボールを浮動する場合の管路の横断面積に相当する面積、又はボ ールが二つのシールリングによって支持される場合のシールリングの横断面積に 相当する面積の前後の圧力差が効果的になる。従って、この密閉装置を作動する のに必要な力が実際には少なくてすみ、大型のボール弁でも非モーター駆動の手 動アクチュエーターによって開閉することができるということが、ゲート弁と比 べたボール弁の利点である。

このような遮断弁に使用される密封装置は、上記弁が組み込まれている配管系統 を通る流体にさらされるので、その程度は弁の設計によって決まるが、流体が運 んでくる固体粒子により主として損傷を受けることがあり、金属密封エレメント の方が非金属密封エレメントよりも材料の性質から云っても摩耗に耐える。従っ て、主として非金属の密封装置によるボール弁は、管路を通る流体が固体粒子と 同伴する場合、その配管系又は配管網には適さない。

ボール弁密封エメレントの複雑な幾何学的見地からすれば、ボール弁に金属シー ルを使用することは、いろいろな製造作業ができて、密封を完全にする際比較的 高い力をシール部にかけることができる。経験により、ボール弁には、−次金属 シールと二次非金属シールとを含む密封装置が比較的摩耗に耐えるということが わかった。

いろいろな修理や点検作業にとって、このような遮断弁によって設けられている シール部が絶対に洩れないように確実にすることが必要である。ブロック装置や ブリード装置もその代わりに通常使用される。

ドレン管を使用してこのような弁の本体から液を抜き出すことでシール部の洩れ がないようにすることが標準的な方法である。二つのシールリングによってボー ルを支持する場合や、ボールを浮動させる場合の何れにおいても、このような遮 断弁のボールの動きに従う可動支持体上のシールリングは、弁本体から液を抜く ことによってシール部の洩れがないようにするために必要である。

このような密封装置にボールをしっかりと押圧するのに必要な力はばねによって 生じ、環状面が圧力にさらされる。浮動ボール弁の場合、下流側密封装置に作用 する力け、弁の孔の断面積全体にかかる圧力差のために非常に高く、これに対し て上流側密封支持装置は比較的大きな軸方向の動きを受ける。

このような可動密封支持体を使用すると、二つの独立した密封装置が必要になる 。その一方の密封装置はボールと密封支持体との間に必要とされ、他方の密封装 置は上記密封支持体と弁本体との間に必要となる。ボール弁のこのような可動密 封装置を製造することは複雑であり、又内部密封装置に固体粒子が入ったり付着 したりすると、まずブロック及びブリード装置について云えば弁の機能を妨げる ことが多い。このような従来型の密封装置の複雑性は、ブロック及びブリード装 置によって更に増加され、多くの弁の故障の原因となって高価な修理や弁の取り 替えさえも必要としてきた。

あらゆる定格圧力や直径に対して、非可動部を含む簡単で丈夫な密封装置と、ボ ール弁の密封を完全にせしめるためのブロック及びブリード装置とを具備したボ ール弁を提供することが本発明の目的である。

この目的のため、本発明Ｊま、上記の如くボールが移動して閉止位置にあっても 密封を完全に保証し得ないようなこの種の遮断弁によって代表される技術の現状 を有利に利用している０本発明によれば、好適な実施例において、環状本体シー ル面が管接続端部の軸線と同心な弁本体の壁部において環状溝により分割されて おり、上記壁部を通るブリード装置の制御管路は上記溝と連絡している。

本発明の他の実施例によれば、ボールの球面円周部は、ボールが閉止位置にある 時、環状本体密封装置によって完全に覆われた同心環状溝を備えており、弁本体 の壁部を通るブリード装置の制御管路は上記本体シール面で終結し、ボールが閉 止位置にある時、上記本体シール面の反対側の上記環状溝に連絡している。

ボールと、このボールを動かすために設けられている軸とを別にすれば、本発明 によって提案されている遮断弁は如何なる可動部も含んでいない。この弁の一次 密封装置　Ｗは、ボールと球状に湾曲した本体シール面との間で直接行われる金 属シールであり、このボールを上記シール面に押圧するのに得られる大きな力に より、上記本体シール面に設けられている環状溝のために確実に行われる密封を 完全にしている。

摩擦を少なくするために、本発明によって提案されている弁のボールと本体シー ル面とを被覆してもよい。

本発明の更に他の実施例において、弾性支持体によって担持され、管接続端部の 軸線と同心であって環状溝に対して離間せしめれている少なくとも一つの弾性シ ールリング及び／又はシールリングが本体シール面の区域に設けられていて、− 次密封装置が有効に作用するまで浮動するポール装置に設けられている製作公差 及び／又は許容差のために、上記本体シール面と上記ボール装置の円周部との間 隙をふさいでいる。このシールリングは、上記ボールの上流側と下流側との間で 圧力差が生じるので補助シールとして作用し、補助シールが設けられていない場 合には、上記浮動ポールの球面円周部のまわりから流体が洩れるので、圧力差は 小さくなって圧力均等になり易い。このような簡単なシールリングによって環状 間隙を完全に密封すると、上記ボールの前後に圧力差が生じるので、上記浮動ボ ールを本体シール面に押圧し、−次金属密封装置を効果的に作用せしめることが できる。

好ましくは、環状溝の両側で互いに軸方向に離間しているこのような二つのシー ルリングを設けることがよく、このように配置すると、ボール弁の開放位置にお ０て本体シール面とボールの球面円周との間で環状溝の補助シールを完全に行う ことができるので〜ブリード装置によってこの補助密封装置を耐えず調べること ができる。

本発明による遮断弁が、流れを）ｍ遇させることとｍ止することとの両方に使用 できるように、本発明の更に他の実施例により同軸環状溝を有する本体シール面 が提供せられて、両方の管接続端部に隣接する弁本体の球状に湾曲した内面に配 置されており、上記溝は管接続端部の軸線に対して直角なボールの回転軸線を通 る平面と対称である。

上述の如く、本発明によって提供せられた補助密封装置は、−次密封装置が故障 の場合、二次シールとしても役立つ、このために、弾性変形用に設計されていて 、塑性変形し且つ本体環状ダクトに通じる少なくとも一つの加圧管路を通って流 れるシール剤によって外圧にさらされるリングが、上記補助シールリングから外 側へ半径方向に延びた上記ダクト内に収容されており、シール剤導管は、上記補 助シールリングと弾性変形用に設計された上記リングとにより固体粒子が入られ ないようになっている。上記プラスチックシール剤は、補助シールリングが弁の ボールに押圧される力を増加する。上記弁本体の導管は、好ましくは上記ダクト の底部に同心溝を具備しており、上記溝には加圧管路が通じている。

以上の如く、本発明は、以下に列記して実証したように、高圧管路及びプラント 配管用遮断弁の広範囲な利用に対してあらゆる基準を満足している。

ａ）　本体シール面と浮動ボールとが直接接触する一次密封装置は簡単で立証法 の丈夫な密封装置であって、高いシール力を有し、可動部又は移動部が殆どない 。

ｂ）　摩擦力とモーメントは、特に耐摩耗性材料で被覆されたボールと本体シー ル面とを使用する場合、十分に低いので手動で弁動作ができる。

Ｃ）　−次密封装置は温度の影響に事実上耐えられる。

ｄ）　ボール弁の孔は管の横断面積と同じ大きさを有している。

ｅ）　本体シール面と一体になっているブリード装置により、シールに洩れがな いことがわかる。

ｆ）　シールエレメントは何れも気体又は液体による固体粒子の衝撃及び摩食に 酎える。

ｇ）　弾性支持体上の補助シールリングのため製作公差に関して必要条件が少な くてすみ、それによって弁の製造費が低くなる。

ｈ）　弁が開放位置にある間、補助又は二次密封装置は密封に対して洩れがある かどうか調べられる。

ｉ）　組立及び保守に関する必要条件が殆どなく、補助装置に最もよく適応して いる。

ｊ）　他の密封装置の部品が補助密封装置に組み込まれている。

次に、添付図面に関して本発明の実施例を実例により説明する。

第１図は第２図のＩ−１線に沿った本発明の実施例の水平軸断面で、ボールは図 面の左側で開放位置にあり、９０°だけ回転すると、図面の右手で閉止位置にな っていることを示し： 第２図は第１図による■−■線に沿った断面であり；第３図は本発明の開示によ るブロック及びブリード装置を示す第１図におけるＡ部詳細の概略図である。

第１図及び第２図により実例で示されているボール弁は、完全溶接体（１）と、 その中で浮動するポール装置（２）と、ブロック及びブリード装置（Ａ部詳細） と、ボール装置（２）を動かすために本体を貫通している密封軸装置（３）とを 含んでいる。

上記本体は、弁接続寸法に相当する内径な有する二つの同軸管接続端部（４，５ ）を具備している。上記ボール装置（２）は、上記管接続端部（４，５）の上記 内径に等しい直径を有する孔（６）を備えている。ボール装置（２）の孔の直径 に相当する幅を有する弁本体内の環状溝（７）は、その下端部で本体ドレン管路 （８）に通じている。ボール装置（２）を動かすための軸装置の通路は、配管系 又は管路網における流体圧力用に指定されて、それに適した大きさの密封装置（ ９）を具備している。

第１図及び第２図の左手に示されているボール装置（２）の開放位置において、 ポールの孔（６）は弁本体の中心軸線（１０）に沿って上下流管接続端部（４， ５）と−直線をなしており、第１図及び第２図の左手に不均合に拡大された隙間 で示されているように、球状に湾曲した本体内面（１１）と球面ポール円周部（ １２）との間には一定の間隙がある。第１図及び第２図の右手と第３図に示され ているように、遮断弁が閉止されると、上記球状面（１１，１２）は軸線（１０ ）と同心の一次密封装置を形成する。図面の左側の弁の高圧側と弁本体（１）の 右側の管接続端部（５）における低圧側との間の圧力差によって生じる高い力に により、下流環状本体シール面（１１）に沿って密封が完全に行われる。

上記環状本体シール面（１１）の区域には、弁本体の内部の空間に向って開いて いる環状溝（１３）が本体壁部（７）の環状部において上記壁部から突出して設 けられている。弁（１５）により略式に示されているブリード装置の制御管路（ １４）は上記環状溝（１３）と接続しており、上記溝（１３）と上記制御管路（ １４）は、本体シール面（１１）の区域において一次密封装置によって密封が完 全に行なわれる場合には減圧される。

シールリング（１７）は、その各々が、弾性変形用に設計されていて弁本体に支 持されているリングにより、ボール装置（２）の円周（１２）に弾性状に押圧さ れており、上記環状／ａ（１３）に対して両側に間隔をおいて配置されている環 状ダクト（１６）内に収容されている。

この二つの家型シールリング（１７）は補助又は二次密封装置を表わすものであ り、弁の上下流間に圧力差が生じ、ボール装置（２）の軸線位置を変えて第１図 及び第２図の右手に示されている密封位置をとる前に、その閉止位置で遮断弁を 完全に密封している。上記圧力差が生じて、ボール装置（２）と弁本体（１）と の金属が直接接触して密封を行った後、補助又は二次密封装置は弁の機能に対し て重要性を有しない。

本体シール面（１１）に沿った１次金属シール部がブリード装置（１３，１４， １５）によって検出されない場合には、第１図で略式に示されている非常用密封 装置（２０）が有効に作用する。この非常用密封装置は、本体（１）を貫ｉｊｌ 　シていて通常のプラスチックシール剤を補助密封装置の室（１６）内へ押圧す るためのリング（１８）の後で環状ダク）（１６）に通じている加圧剤導管（２ １）を含んでいる。第３図に示されている環状溝（２６）は上記ダクトの底部に おける弁本体の壁面に設けられていて、上記リング（１８）の後の無限の大きな 区域に亘って上記シール剤を分布せしめることができる。上記加圧剤導管には、 上記補助密封装置のシールリング（１７，１８）によって固体粒子が入らないよ うになっている。上記プラスチックシール剤は、上記ボール装置（２）又はその 球面円周部（１２）に上記シールリング（１７）を押圧する力を増加せしめるこ とになる。

添付図面に示されている本発明の実施例において、弁の本体（１）は、この本体 の軸線（１０）に対して直角にポールを動かすことができる軸装置の軸線を通る 平面に関して対称である。従って、球状に湾曲した本体環状シール面（１１）は 各管接続端部（４又は５）と関連していて、閉止したボール装置（２）の前後の 圧力降下の方向により効果的に作用し、弁本体の両側の二つの一次密封装置の形 状は同一であって、二次密封装置や非常用密封装置と同様に環状溝（１３）は各 −次密封装置にも設けられている。管接続端部（４）及び（５）は弁の入口接続 端部又は出口接続端部として役立つ。

第３図において、ボール装置（２）における環状溝（１３）が破線で示されてお り、この環状溝（１３）は、第３図による弁の閉止位置で本体壁面の本体シール 面（１１）においてブリード装置の制御管路（１４）と連絡することにより、本 体において実線で示されている環状溝（１３）に代えることができる。

ＡＮＮＥＸＴｏ”ＩＨＥＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＳＥノ’、ＲＣＨＲＥＰＯ ＲＴＯＮ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．回転軸装置によって回転可能なボール装置が、上下流管接続端部を具備した 本体内において浮動し、該ボール装置の球面円周部の下流面が補足的に球状に湾 曲した環状本体シール面と重なり、該ボール装置が動かされて閉止位置をとると 、該ボール装置の上下流側間で圧力差が生じ、該ボール装置と該シール面とは該 管接続端部の軸線とほぼ同心をなす一次密封装置を形成するボール弁型の遮断弁 において、該環状本体シール面（１１）が、ブリード装置（１４，１５）の制御 管路（１４）に接続している該管接続端部の軸線（１０）と同心の該本体の壁部 で、環状溝（１３）により分割されていることを特徴とする遮断弁。
2. ２．回転軸装置によって回転可能なボール装置が、上下流管接続端部を具備した 本体内において浮動し、該ボール装置の球面円周部の下流面が補足的に球状に湾 曲した環状本体シール面と重なり、該ボール装置が動かされて閉止位置をとると 、該ボール装置の上下流間で圧力差が生じ、該ボール装置と該シール面とは該管 接続端部の軸線とほぼ同心をなす一次密封装置を形成するボール弁型の遮断弁に おいて、該ボール装置の球面円周部が該ボール装置の閉止位置で該環状本体シー ル面（１１）によって完全に覆われた同心環状溝（１３）を備えており、該本体 の壁部を貫通しているブリード装置（１４，１５）の制御管路（１４）が該シー ル面（１１）で終結し、該ボール装置の閉止位置で該シール面の反対側の該環状 溝（１３）と接続していることを特徴とする遮断弁。
3. ３．該ボール装置（２）及び該本体シール面（１１）が耐摩耗材料で被覆されて おり、そのために摩擦が殆どないようになっていることを特徴とする請求の範囲 １又は２の何れかに従う遮断弁。
4. ４．弾性支持装置（１７，１８）によって担持され、該管接続端部の軸線（１０ ）と同心であって、該環状溝（１３）対して離間せしめられている少なくとも一 つの弾性シールリング及び／又はシールリングが該シール面（１１）の区域に設 けられていて、該一次密封装置（１１，１２）が有効に作用するまで浮動する該 ボール装置に必要な製作公差及び／又は許容差のために、該本体シール面と該ボ ール装置の円周部との間隙をふさいでいるようにしていることを特徴とする請求 の範囲１乃至３の何れかに従う遮断弁。
5. ５．互いに軸方向に離間している二つのシールリング（１７，１８）が該シール 面（１１）の区域で該環状溝（１３）の両側に設けられていることを特徴とする 請求の範囲４に従う遮断弁。
6. ６．同軸な環状溝（１３）を有する本体シール面（１１）が各管接続端部（４， ５）に隣接する各球状湾曲本体内面に設けられており、該同軸溝は該管接続端部 の軸線に対して直角な該軸装直の軸線を通る平面に対称であるようにしたことを 特徴とする請求の範囲１乃至５の何れかに従う遮断弁。
7. ７．弾性変形が可能なリング（１８）が、該本体において、該シールリング（１ ７）から外側へ半径方向に延びた環状ダクト（１６）内に配置されていて、該ダ クトの底部に支持されていることを特徴とする請求の範囲１乃至６の何れかに従 う遮断弁。
8. ８．該シールリング（１７，１８）が該本体においてダクト（１６）内に支持さ れ、プラスチックシール剤により非常用シールのために該ダクト（１６）に通じ ている少なくとも一つの加圧管路（２１）を通して加圧されるようにしたことを 特徴とする請求の範囲４乃至７の何れかに従う遮断弁。
9. ９．同心溝（２６）が該ダクト（１６）の底部に設けられており、該加圧管路（ ２１）は該溝に通じていることを特徴とする請求の範囲８に従う遮断弁。