(57)【要約】【課題】合成樹脂製シートの内部にスプリングを装着し、このスプリングと共にシート自身にも弾力性を持たせることにより、シール作用を強化したボールバルブを提供する。【解決手段】ボールをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シート３の外周側から内方へ向けた溝５を設け、この溝５に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリング４を装着し、このスプリング４による弾発力の分力により前記シート３の背面へ面圧を発生させると共にボール２とシート３との接触部に面圧を与えるようにしたボールバルブにおけるスプリング入りシート。【選択図】  図１
2004293724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートの外周側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、このスプリングによる弾発力の分力により前記シートの背面へ面圧を発生させると共にボールとシートとの接触部に面圧を与えるようにしたことを特徴とするボールバルブにおけるシート。
【請求項２】
ボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートとボールとの接触部とは反対側のシート背面側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着したことを特徴とするボールバルブにおけるシート。
【請求項３】
ボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートとボールとの接触部とは反対側のシート背面側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、シート背面に流体流路と前記溝とを連通する複数の連通孔を設けたことを特徴とするボールバルブにおけるシート。
【請求項４】
ボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートの内周側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、前記溝の開口部を閉塞するインナーリング部を設けたことを特徴とするボールバルブにおけるシート。
【請求項５】
ボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートの外周側から内方へ向け且つボールの円周に沿う方向へ傾斜した溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、前記スプリングにより前記シートの背面への面圧方向とボールとシートとの接触部に与える面圧方向とがほぼ同軸になるよう設定したことを特徴とするボールバルブにおけるシート。
【請求項６】
ボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートを背面側に延長した形態とし、シートの外周側から内方へ向けた溝及びシートの内周側から内方へ向けた溝とを設け、これらの溝がスプリング効果を持つようにしたことを特徴とするボールバルブにおけるシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボールバルブにおいて、シート自身がスプリング効果を持つたシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールバルブ本体とボールとの間をシールする作用は、ボール側に圧接されるシートの押圧力による影響が大きく、特にトラニオン構造のバルブは、ボールが固定されていることから、シ−トに対し、スプリング等により強制的に荷重を与え、シートをボールに圧着するよう押し付けないとシールできない。
【０００３】
このため、従来はシートをシートボックス等に入れ、その背面にスプリングを装着する構造が用いられ、通常図１０、図１１に示すような構成をしている。
【０００４】
図１０では、シートボックス１２にシート３を挿入し、シートボックス１２の背面をスプリング１３で押して、ボールとシートとの間に面圧を発生させている。シートボックス１２は金属製のため、外周にＯリング１４（ゴム）を装着している。
【０００５】
また、図１１では、構造は図１０と同じであるが、溶剤等の流体の場合、シートボックス１４の外周に装着されているＯリングが腐食することを防止するため、内側にスプリング１５を入れたＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）製のパッキン１６を使用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来例では、シートの背面に設けられるシートボックス１２が金属製であり、ボールバルブ本体１との間をシールするためにＯリング１３を必要とし、このシートボックス１２を押圧するために背面からスプリング１５を装着する等複雑な構成である。
【０００７】
またボールバルブ本体にシートボックスを入れるためのスペースが必要となるため、バルブ本体が大きくなり、重量及び価格アップの要因となる。
【０００８】
本発明の目的は、上記のような構成に対して合成樹脂製シートの内部にスプリングを装着し、このスプリングと共にシート自身にも弾力性を持たせようとするものである。シート自身に弾力性を持たせることにより、ボールとシートとの間及びシート背面又は外周とボールバルブ本体との間をシールし、組立時にはボールとシートとの接触部で、初期締付け面圧が発生するよう締代を与え、シートとボールとの摺動によりボールとの接触部が磨耗しても、シート内部に装着したスプリングにより、面圧が保持できるため長期間安定したシール作用が可能であるボールバルブにおけるスプリング入りシート及びシート自身がスプリング効果を持ったシートを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１発明ではボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートの外周側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、このスプリングによる弾発力の分力により前記シートの背面へ面圧を発生させると共にボールとシートとの接触部に面圧を与えるボールバルブにおけるシートとした。
【００１０】
第２発明ではボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートとボールとの接触部とは反対側のシート背面側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着したボールバルブにおけるシートとした。
【００１１】
第３発明ではボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートとボールとの接触部とは反対側のシート背面側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、シート背面に流体流路と前記溝とを連通する複数の連通孔を設けたボールバルブにおけるシートとした。
【００１２】
第４発明ではボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートの内周側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、前記溝の開口部を閉塞するインナーリング部を設けたボールバルブにおけるシートとした。
【００１３】
第５発明ではボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートの外周側から内方へ向け且つボールの円周に沿う方向へ傾斜した溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、前記スプリングにより前記シートの背面への面圧方向とボールとシートとの接触部に与える面圧方向とがほぼ同軸になるよう設定したボールバルブにおけるシートとした。
【００１４】
第６発明ではボールに押し付けられ、バルブをシールする合成樹脂製環状シートにおいて、シートを背面側に延長した形態とし、シートの外周側から内方へ向けた溝及びシートの内周側から内方へ向けた溝とを設け、これらの溝がスプリング効果を持つようにしたボールバルブにおけるシートとした。
【００１５】
【作用】
第１発明では、合成樹脂製環状シートの外周側から内方へ設けた溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、このスプリングの弾発力により前記シートの背面へ分力に応じた面圧を発生させると共にボールとシートとの接触部に面圧を与えるようになり、シールが確実であり、且つ安定して作用するようになった。
【００１６】
第２発明では、合成樹脂製環状シートにおいて、シートとボールとの接触部とは反対側であるシートの背面部から内方へ設けた溝に、金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着したので、シート背面から外周への流体の流れを防止しシールするようになっている。
【００１７】
第３発明は、シートとボールとの接触部とは反対側であるシートの背面部から内方へ設けた溝に、金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、流体流路と前記溝とを連通する複数の連通孔を設けたので、シートによる弾発力はスプリングだけでなく、流体圧による液圧も加えられてより確実となる。
【００１８】
第４発明では、合成樹脂製環状シートにおいて、シートの内周側から内方へ向けた溝を設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、スプリングの位置がボールに接近しているだけ、第３発明よりスプリングの分力が強力となり、シール効果を上げている。
【００１９】
第５発明では、合成樹脂製環状シートにおいて、シートの外周側から内方へ且つボールの円周に沿う方向へ傾斜して設け、この溝に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを装着し、前記スプリングにより前記シートの背面への面圧方向とボールとシートの接触部に与える面圧方向とがほぼ同軸になるよう設定したことにより、シートの弾力性と相俟ってスプリングの荷重がボールとシートとの接触部へ伝わり易くなった。
【００２０】
第６発明では、合成樹脂製環状シートにおいて、シートを背面側に延長した形態とし、シートの外周側から内方へ設けた溝及びシートの内周側から内方へ設けた溝とを設け、これらの溝により合成樹脂製シート自身がスプリング効果を発揮するようにした。この場合スプリングの材質による耐食性を気にすることなく使用できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明では、合成樹脂製シートの内部にスプリングを装着し、スプリングと共にシート自身にも弾力性を持たせることにより、ボールとシートとの間及びシート背面又はシート外周とボールバルブ本体との間を確実にシールするようにしたものである。
以下実施例を図面と共に説明する。
【００２２】
【実施例】
図１は本願発明のシートを取付けたボールバルブの１例として、トラニオン構造を示す要部断面図である。１はボールバルブ本体、２はボールで、弁軸により回動可能に支持されている。３はシートを示す。シート３には溝５を設けることによりスプリング４が装着されている。
【００２３】
本発明のシール構成は、トラニオン構造のボールバルブ本体に限定されるものではなく、また図１ではシングルシートタンク弁を示したが、これに限らずトラニオン型の２方弁や多方弁にも適用できる。
【００２４】
図２以下に示した図は、シート３に生じる面圧のベクトル図を示す。
【００２５】
図２では、シート外周側から内方へ向けて溝５を形成し、この溝５にスプリング４を装着した。これによりシート背面への荷重を発生させ、ボール２とシート３との接触部への荷重も与えられる。
【００２６】
スプリング４は、金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリングを用いている。
【００２７】
図２において、スプリング４の荷重をＳｐとし、スプリングの荷重方向とボールセンター（図１のＯ）との角度をθ１とすると、ボールとシートの接触部で発生する荷重Ｆ１は、
【００２８】
Ｆ１＝Ｓｐ  ｘ  ｃｏｓθ１  −−−−−−１    となる。
【００２９】
図３では、シートとボールとの接触部とは反対側のシート背面側から内方へ向けた溝６を設け、この溝６に金属製又はゴム等の弾性体を含むスプリング４を装着しているので、シート背面から外周への流体の流れをシート外周でシールする作用がある。
【００３０】
この場合、スプリングの荷重方向とボールセンターとの角度をθ２とすると、
θ１≧θ２であり、ボールとシートとの接触部で発生する荷重Ｆ２は、
【００３１】
Ｆ２＝Ｓｐ  ｘ  ｃｏｓθ２  −−−−−−−２
となり、Ｆ１≦Ｆ２  となって、同じスプリング力であれば、図２よりシール面圧が得やすい構造となっている。
【００３２】
図４及び図５に示した断面図のように、シート３の背面に数カ所の連通孔７を設けて流体流路と溝とを連通させると、スプリング部に流体圧がかかるようになり、スプリング４によるスプリング力だけでなく流体圧でもボールとシートとの間に面圧を発生させることができる。
【００３３】
スプリングの形状として、数ミリ程度の帯鋼をらせん状に巻いたもののほか、図６のようにコ字型のスプリング８も使用できる。
【００３４】
図７は、シート内径側にスプリング４を装着することにより、図２と同様の効果を期待しているが、この構造では装着点がシートとボールとの接触部に近接しているので、図２の場合よりスプリング荷重が前記接触部へ伝わり易い構造になっている。
【００３５】
スプリングの荷重方向とボールセンターとの角度をθ３とすると、  θ１又はθ２≧θ３  であり、ボールとシートとの接触部で発生する荷重Ｆ３は、
【００３６】
Ｆ３＝Ｓｐ  ｘ  ｃｏｓθ３  −−−−−−−３
であり、Ｆ１，Ｆ２≦Ｆ３２  となり、同じスプリング力であれば、図２、図３の場合よりシール面圧が得やすい構造である。
【００３７】
図８では、スプリング溝９をボールの円周方向に傾斜して設けることにより、シート背面への荷重とボールとシートとの接触部への荷重方向をほぼ同軸とし、スプリング力が伝わりやすい構造となっている。
【００３８】
スプリングの荷重方向とボールセンターとの角度をθ４とすると、θ１又はθ２又はθ３≧θ４  であり、ボールとシートの接触部で発生する荷重Ｆ４は、
【００３９】
Ｆ４＝Ｓｐ  ｘ  ｃｏｓθ４  −−−−−４
となり、Ｆ１，Ｆ２又はＦ３≦Ｆ４  となって、同じスプリング力であれば、図２、図３、図７の場合よりシール面圧が得やすい構造となっている。
【００４０】
図９では、スプリング部に金属を使用せず、シートの構造を背面側に延長した形態とし、シートの外周側から内方へ向けた溝１０及びシートの内周側から内方へ向けた溝１１とを設け、シート自身にスプリング特性を持たせた。
【００４１】
この構造では、スプリング材質の耐蝕性に依存することなく使用できる。なお、シートの溝部にスプリングを装着して、よりシール性を高める事もできる。
【００４２】
シートの材質は、ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）の他、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）等に代表されるエンジニアリングプラスチック系の合成樹脂も適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明では、合成樹脂製シートの内部にスプリングを装着し、このスプリングと共にシート自身にも弾力性を持たせることにより、シール効果を確実にし、従来例のようにＯリングを使用する必要がないので、Ｏリング材質の耐蝕性に依存されることがない。また従来例に比し部品数が少なく、コンパクト化が図れ低コストが実現できる。
【００４４】
また合成樹脂の種類によれば、金属製のスプリングを使用しないシールも可能である。
【００４５】
またボールバルブを組立てる時、ボールとシートとの接触部で、初期締付け面圧が発生するよう締代を与えることができ、シートの摺動によりボールとの接触部が磨耗しても、シート内部に装着したスプリングにより、面圧が保持できるため安定したシールが可能である等優れたボールバルブにおけるスプリング入りシートを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシートを取付けたボールバルブの断面図。
【図２】シートによる面圧を示す１実施例のベクトル図。
【図３】シートによる面圧を示す他実施例のベクトル図。
【図４】シール部の他の実施例を示す拡大説明図。
【図５】同シール部の要部を示す拡大説明図。
【図６】スプリングの他実施例をしめす拡大説明図。
【図７】シートによる面圧を示す他実施例のベクトル図。
【図８】シートの形態の他実施例を示すベクトル図。
【図９】シートの形態の他実施例を示す説明図。
【図１０】従来のシール状態を示す説明図。
【図１１】従来の他のシール状態を示す説明図。
【符号の説明】
１：  ボールバルブ本体
２：  ボール
３：  シート
４：  スプリング
５，６：  溝
７：  連通孔
８：  スプリング
９、１０、１１：  溝
【図１】
2004293724.tif 000003
【図２】
2004293724.tif 000004
【図３】
2004293724.tif 000005
【図４】
2004293724.tif 000006
【図５】
2004293724.tif 000007
【図６】
2004293724.tif 000008
【図７】
2004293724.tif 000009
【図８】
2004293724.tif 000010
【図９】
2004293724.tif 000011
【図１０】
2004293724.tif 000012
【図１１】
2004293724.tif 000013