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JP7628036B2 - Rotary valve and wear ring used therein - Google Patents
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Description

本発明は、液状体を容器に充填する充填装置に適用される回転式バルブ及びそれに用いられるウェアリングに関する。 The present invention relates to a rotary valve that is applied to a filling device that fills a container with a liquid material, and a wear ring used therein.

従来、供給タンクに貯留した液状体を一旦シリンダの充填室に充填し、充填した液状体をシリンダから充填ノズルを介して、容器に吐出することにより、容器に一定量の液状体を充填する充填装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような充填装置には、液状体の流路の連通状態、すなわち、供給タンクとシリンダとの連通、及び、充填ノズルとシリンダとの連通を適宜切り換える回転式バルブを備えたものがある。回転式バルブは、樹脂製のウェアリングを装着することにより、摺動部の摩擦抵抗を軽減することができる。 A filling device is known that fills a container with a fixed amount of liquid by first filling a filling chamber of a cylinder with liquid stored in a supply tank and then discharging the filled liquid from the cylinder through a filling nozzle into the container (see, for example, Patent Document 1). Some such filling devices are equipped with a rotary valve that appropriately switches the communication state of the liquid flow path, i.e., communication between the supply tank and the cylinder, and communication between the filling nozzle and the cylinder. The rotary valve can reduce frictional resistance of the sliding parts by attaching a resin wear ring.

特開2008-110803号公報JP 2008-110803 A

上述の回転式バルブを適用した充填装置では、微粉末を含む高温度の液状体を容器に充填する場合、金属製の弁ハウジングと、樹脂製のウェアリングとの熱膨張率の差を考慮して、弁体と弁ハウジングとの間に隙間を設けている。ここで、充填装置の冷間時(例えば、メンテナンスなどの長時間停止直後)では、ウェアリングが熱膨張していないので、充填装置を動作させると、弁体と弁ハウジングとの間の隙間に液状体が漏れることがある。そして、温度上昇により、隙間が小さくなり、隙間に漏れた微粉末を含む液状体によって摩擦が生じる。その後、弁体の回動を繰り返すことで、液状体に含まれる微粉末が蓄積され、摩擦力が増大する。これにより、回転式バルブの円滑な動作が阻害されるという問題がある。
特に、液状体に含まれる微粉末が澱粉質を含有する場合、摩擦によって生じる摩擦熱により、液状体の粘度が高まり、摩擦力がさらに増大することになり、問題となる。
In the filling device to which the above-mentioned rotary valve is applied, when a high-temperature liquid containing fine powder is filled into a container, a gap is provided between the valve body and the valve housing in consideration of the difference in thermal expansion coefficient between the metal valve housing and the resin wear ring. Here, when the filling device is cold (for example, immediately after a long-term stop such as maintenance), the wear ring has not thermally expanded, so when the filling device is operated, the liquid may leak into the gap between the valve body and the valve housing. Then, the gap becomes smaller due to the temperature rise, and friction occurs due to the liquid containing fine powder that has leaked into the gap. After that, by repeatedly rotating the valve body, the fine powder contained in the liquid accumulates, and the friction force increases. This causes a problem that the smooth operation of the rotary valve is hindered.
In particular, when the fine powder contained in the liquid contains starch, frictional heat generated by friction increases the viscosity of the liquid, further increasing the frictional force, which becomes a problem.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、液状体の漏れに伴う摩擦力の増大を抑制し、円滑に動作可能な回転式バルブ及びそれに用いられるウェアリングを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a rotary valve and a wear ring used therein that can suppress the increase in frictional force caused by leakage of liquid and operate smoothly.

上記の課題を解決するために、請求項1に係る回転式バルブでは、円筒内周面を有する弁ハウジングと、該弁ハウジングに回転可能に挿入される円筒外周面を有する弁体とを備え、前記弁ハウジングと前記弁体との相対回転により、前記弁ハウジングに形成された弁ハウジングポートと前記弁体に形成された弁体ポートとを開閉して、液状体の流路を切換える回転式バルブであって、前記弁ハウジングの円筒内周面又は前記弁体の円筒外周面に、前記弁ハウジングと前記弁体との間の隙間に漏れる液状体を溜める凹部が形成されていることを特徴とする。
請求項2に係る回転式バルブでは、前記凹部の少なくとも一部は、螺旋状の溝であることを特徴とする。
請求項3に係る回転式バルブでは、前記凹部の少なくとも一部は、前記弁体の円周方向に延びる環状の溝であることを特徴とする。
請求項4に係る回転式バルブでは、前記弁ハウジングと前記弁体との間には、冷間時に所定の隙間が設定され、該隙間は、前記弁ハウジング及び前記弁体の熱膨張により小さくなることを特徴とする。
請求項5に係る回転式バルブでは、前記弁体には、前記円筒外周面を構成するウェアリングが設けられ、前記凹部は、前記ウェアリングに形成されていることを特徴とする。
請求項6に係るウェアリングでは、請求項1~5のいずれか1項に記載の回転式バルブに用いられることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the rotary valve of claim 1 comprises a valve housing having a cylindrical inner circumferential surface, and a valve body having a cylindrical outer circumferential surface that is rotatably inserted into the valve housing, and the relative rotation of the valve housing and the valve body opens and closes a valve housing port formed in the valve housing and a valve body port formed in the valve body to switch the flow path of the liquid, and is characterized in that a recess is formed in the cylindrical inner circumferential surface of the valve housing or the cylindrical outer circumferential surface of the valve body to collect the liquid that leaks into a gap between the valve housing and the valve body.
In the rotary valve according to a second aspect of the present invention, at least a part of the recess is a spiral groove.
In the rotary valve according to a third aspect of the present invention, at least a portion of the recess is an annular groove extending in a circumferential direction of the valve body.
In the rotary valve according to claim 4, a predetermined gap is set between the valve housing and the valve body when the valve housing and the valve body are cold, and the gap becomes smaller due to thermal expansion of the valve housing and the valve body.
In the rotary valve according to a fifth aspect of the present invention, the valve body is provided with a wear ring that constitutes the cylindrical outer circumferential surface, and the recess is formed in the wear ring.
The wear ring according to claim 6 is characterized in that it is used in the rotary valve according to any one of claims 1 to 5.

本願発明の回転式バルブ及びウェアリングによれば、液状体の漏れに伴う摩擦力の増大を抑制し、円滑な動作が可能になる。 The rotary valve and wear ring of the present invention suppress the increase in frictional force caused by leakage of liquid, enabling smooth operation.

本発明の第1実施形態に係る回転式バルブが適用される充填装置の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a filling device to which a rotary valve according to a first embodiment of the present invention is applied. FIG. 図1に示す充填装置の回転式バルブが第1位置に配置された状態の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of the filling device shown in FIG. 1 with the rotary valve disposed in a first position. 図1に示す充填装置の回転式バルブが第2位置に配置された状態の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of the rotary valve of the filling device shown in FIG. 1 in a second position. 図1に示す回転式バルブの弁体の概略正面図である。FIG. 2 is a schematic front view of the valve body of the rotary valve shown in FIG. 1 . 図4に示す回転式バルブの弁本体の図であり、(a)は正面図、(b)は図5(a)に示すA-A線に沿った断面図、(c)は図5(a)に示すB-B線に沿った断面図である。5A and 5B are diagrams of the valve body of the rotary valve shown in FIG. 4, where (a) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along line A-A shown in FIG. 5A, and (c) is a cross-sectional view taken along line B-B shown in FIG. 5A. 図4に示す回転式バルブのウェアリングの図であり、(a)は正面図、(b)は図6(a)に示すC-C線に沿った断面図である。6A and 6B are diagrams showing the wear ring of the rotary valve shown in FIG. 4, in which (a) is a front view and (b) is a cross-sectional view taken along line CC shown in FIG. 6A. 本発明の第2実施形態に係る回転式バルブのウェアリングを示す図であり、(a)は正面図、(b)は図7(a)に示すD-D線に沿った断面図、(c)は図7(a)に示すE-E線に沿った断面図である。7A to 7C are diagrams showing the wear of a rotary valve according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along line D-D in FIG. 7A, and (c) is a cross-sectional view taken along line E-E in FIG. 7A. 本発明の第3実施形態に係る回転式バルブのウェアリングを示す図であり、(a)は正面図、(b)は図8(a)に示すF-F線に沿った断面図である。8A and 8B are diagrams showing a wear ring of a rotary valve according to a third embodiment of the present invention, in which (a) is a front view and (b) is a cross-sectional view taken along line FF shown in FIG. 8A.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態に係る回転式バルブを適用した充填装置の構成を図1~図6を参照して詳細に説明する。
図1~図3に示すように、充填装置1は、複数の容器3(例えば、ポーション容器)に香辛料等の微粉末を含む高温度の液状体5(例えば、カレー等の食品)を定量充填するものであり、回転式バルブ11Aと、充填部13と、充填ノズル15と、供給タンク17と、制御部19とを少なくとも備える。回転式バルブ11A及び充填部13は、ハウジング21内に収納される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The configuration of a filling device to which a rotary valve according to a first embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
1 to 3, the filling device 1 fills a fixed amount of high-temperature liquid 5 (e.g., food such as curry) containing fine powder of spices or the like into a plurality of containers 3 (e.g., portion containers), and includes at least a rotary valve 11A, a filling unit 13, a filling nozzle 15, a supply tank 17, and a control unit 19. The rotary valve 11A and the filling unit 13 are contained in a housing 21.

回転式バルブ11Aは、ポート(流路)を開閉して、微粉末を含む液状体5の流れを切り換える三方向弁であり、ハウジング21に一体的に設けられた、円筒内周面33aを有する弁ハウジング33と、弁ハウジング33内に回転可能に挿入される、円筒外周面31aを有する弁体31と、を備える。回転式バルブ11Aは、制御部19よって、供給タンク17(弁ハウジングポート40a)と充填部13(弁ハウジングポート40b)とが連通する第1位置(図2参照)と、充填ノズル15(弁ハウジングポート40c)と充填部13(弁ハウジングポート40b)とが連通する第2位置(図3参照)とに切り換えることができる。後述のように、充填装置1の冷間時(例えば、メンテナンスなどの長時間停止直後)では、弁体31と弁ハウジング33と間に、隙間Sが形成されている(図2及び図3参照)。 The rotary valve 11A is a three-way valve that switches the flow of the liquid material 5 containing fine powder by opening and closing a port (flow path), and includes a valve housing 33 having a cylindrical inner circumferential surface 33a that is integrally provided with the housing 21, and a valve body 31 having a cylindrical outer circumferential surface 31a that is rotatably inserted into the valve housing 33. The rotary valve 11A can be switched by the control unit 19 between a first position (see FIG. 2) in which the supply tank 17 (valve housing port 40a) and the filling unit 13 (valve housing port 40b) communicate with each other, and a second position (see FIG. 3) in which the filling nozzle 15 (valve housing port 40c) and the filling unit 13 (valve housing port 40b) communicate with each other. As described later, when the filling device 1 is cold (for example, immediately after a long stop for maintenance, etc.), a gap S is formed between the valve body 31 and the valve housing 33 (see FIGS. 2 and 3).

弁体31は、図2~図6に示すように、略円柱状の弁本体35と、ウェアリング41Aとを備える。弁本体35は、ステンレス鋼等の金属からなり、互いに連通した三方に開口する弁体ポート39a,39b,39cを備える。弁体ポート39a,39b,39cは、弁本体35の軸方向に沿って所定の間隔を置いて複数箇所(図示の例では、3箇所)に設けられている。弁体ポート39a,39b,39cは、弁本体35の同一円周上に90°間隔を置いて三方に開口されている(図5(b)参照)。また、弁本体35は、チップ37を備える。チップ37は、円筒状を呈し、外周面から径方向外側に延びるフランジ37a(図5(b)及び図5(c)参照)を備え、弁本体35に外周面の弁体ポート39a,39b,39cの開口部に着脱可能に取り付けられる。 As shown in Figs. 2 to 6, the valve body 31 includes a substantially cylindrical valve body 35 and a wear ring 41A. The valve body 35 is made of a metal such as stainless steel and includes valve body ports 39a, 39b, and 39c that are connected to each other and open in three directions. The valve body ports 39a, 39b, and 39c are provided at multiple locations (three locations in the illustrated example) at predetermined intervals along the axial direction of the valve body 35. The valve body ports 39a, 39b, and 39c are open in three directions at 90° intervals on the same circumference of the valve body 35 (see Fig. 5(b)). The valve body 35 also includes a tip 37. The tip 37 is cylindrical and includes a flange 37a (see Figs. 5(b) and 5(c)) that extends radially outward from the outer circumferential surface, and is detachably attached to the openings of the valve body ports 39a, 39b, and 39c on the outer circumferential surface of the valve body 35.

ウェアリング41Aは、図6に示すように、ポリテトラフルオロエチレン(PTEF)等の樹脂からなる円筒体であり、弁本体35の外周面に着脱可能に設けられている。ウェアリング41Aには、弁本体35のチップ37に係合できるように、ウェアリング41Aの同一円周上に90°置きに3つの係合孔43a,43b,43cが形成され、これらの係合孔43a,43b,43cは、ウェアリング41Aの軸方向に沿って所定の間隔を置いて3組並ぶように配置されている。また、ウェアリング41Aは、その軸方向に沿って延びるスリット45が形成されており、スリット45を広げることにより、弁本体35に着脱することができる。さらに、ウェアリング41Aには、その外周面に形成された3条の螺旋溝47a,47b,47c(凹部)と、その外周面の両端部に形成された環状溝49(凹部)とを備える。各螺旋溝47a,47b,47cは、ウェアリング41Aの軸方向に沿って配置された3組の係合孔43a,43b,43c同士をそれぞれ結び、その両端部が環状溝49につながるように延びている。 As shown in FIG. 6, the wear ring 41A is a cylindrical body made of resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and is detachably attached to the outer circumferential surface of the valve body 35. Three engagement holes 43a, 43b, and 43c are formed on the same circumference of the wear ring 41A at 90° intervals so that the wear ring 41A can engage with the tip 37 of the valve body 35, and these engagement holes 43a, 43b, and 43c are arranged in three sets at a predetermined interval along the axial direction of the wear ring 41A. In addition, the wear ring 41A is formed with a slit 45 extending along its axial direction, and can be attached to and detached from the valve body 35 by widening the slit 45. Furthermore, the wear ring 41A has three spiral grooves 47a, 47b, and 47c (recesses) formed on its outer circumferential surface, and annular grooves 49 (recesses) formed at both ends of its outer circumferential surface. Each of the spiral grooves 47a, 47b, and 47c connects three pairs of engagement holes 43a, 43b, and 43c arranged along the axial direction of the wear ring 41A, and extends so that both ends connect to the annular groove 49.

弁体31(ウェアリング41A)と弁ハウジング33との間は、金属製の弁本体35及び弁ハウジング33(熱膨張小)と、樹脂製のウェアリング41A(熱膨張大)との熱膨張率の差を考慮して、充填装置1の冷間時に所定の隙間Sが形成されており、高温の液状体5によって、加熱された通常の作動温度において、熱膨張により、必要なシール性及び摺動性を満たす適度な隙間になるように、寸法管理されている。 A specified gap S is formed between the valve body 31 (wear ring 41A) and the valve housing 33 when the filling device 1 is cold, taking into consideration the difference in thermal expansion coefficient between the metal valve body 35 and valve housing 33 (small thermal expansion) and the resin wear ring 41A (large thermal expansion). The dimensions are controlled so that when heated by the high-temperature liquid 5 at normal operating temperatures, the gap becomes appropriate due to thermal expansion to provide the necessary sealing and sliding properties.

図2及び図3に示すように、弁ハウジング33は、ステンレス鋼等の金属からなり、弁本体35の弁体ポート39a,39b,39cに対向する三方に開口する弁ハウジングポート40a,40b,40cを備える。弁ハウジングポート40aは、供給タンク17の供給流路55(後述参照)と連通し,弁ハウジングポート40bは、充填部17のシリンダ51の充填室51a(後述参照)に連通し、弁ハウジングポート40cは、充填ノズル15に連通する。 As shown in Figures 2 and 3, the valve housing 33 is made of a metal such as stainless steel, and has valve housing ports 40a, 40b, and 40c that open in three directions opposite the valve body ports 39a, 39b, and 39c of the valve body 35. The valve housing port 40a communicates with the supply flow path 55 (see below) of the supply tank 17, the valve housing port 40b communicates with the filling chamber 51a (see below) of the cylinder 51 of the filling section 17, and the valve housing port 40c communicates with the filling nozzle 15.

これにより、回転式バルブ11Aでは、弁体31が図2に示す第1位置にあるとき、弁体31の弁体ポート39a,39bが弁ハウジング33の弁ハウジングポート40a,40bにそれぞれ連通し、弁体ポート39c及び弁ハウジングポート40cが閉じられることで、弁ハウジングポート40a,40b間が弁体ポート39a,39bを介して連通される。また、弁体31が図3に示す第2位置にあるとき、弁体31の弁体ポート39a,39cが弁ハウジング33の弁ハウジングポート40b,40cにそれぞれ連通し、弁体ポート39b及び弁ハウジングポート40aが閉じられることで、弁ハウジングポート40b,40c間が弁体ポート39a,39cを介して連通される。回転式バルブ11Aは、制御部19に接続された回転駆動源に連結されており、制御部19からの指令信号によって、弁体31を適宜第1位置及び第2位置に選択的に移動させることができる。 2, in the rotary valve 11A, when the valve element 31 is in the first position shown in Fig. 2, the valve element ports 39a and 39b of the valve element 31 communicate with the valve housing ports 40a and 40b of the valve housing 33, respectively, and the valve element port 39c and the valve housing port 40c are closed, so that the valve housing ports 40a and 40b communicate with each other via the valve element ports 39a and 39b. When the valve element 31 is in the second position shown in Fig. 3, the valve element ports 39a and 39c of the valve element 31 communicate with the valve housing ports 40b and 40c of the valve housing 33, respectively, and the valve element port 39b and the valve housing port 40a are closed, so that the valve housing ports 40b and 40c communicate with each other via the valve element ports 39a and 39c. The rotary valve 11A is connected to a rotary drive source connected to the control unit 19, and the valve body 31 can be selectively moved to the first position or the second position as appropriate by a command signal from the control unit 19.

充填部13は、供給タンク17内から一定量の液状体5を導入し、その液状体5を充填ノズル15に供給するためのものであり、シリンダ51と、ピストン53とを備える。シリンダ51は、ハウジング21内に収納され、液状体5を充填する充填室51aを形成する。充填室51aは、弁ハウジング33の弁ハウジングポート40bに連通されている。ピストン53は、シリンダ51内に往復動可能に設けられ、制御部19によって制御される空気圧シリンダ等の駆動源(図示せず)により、駆動される。 The filling unit 13 is for introducing a certain amount of liquid material 5 from the supply tank 17 and supplying the liquid material 5 to the filling nozzle 15, and includes a cylinder 51 and a piston 53. The cylinder 51 is housed in the housing 21 and forms a filling chamber 51a into which the liquid material 5 is filled. The filling chamber 51a is connected to the valve housing port 40b of the valve housing 33. The piston 53 is provided reciprocally within the cylinder 51 and is driven by a drive source (not shown) such as an air pressure cylinder controlled by the control unit 19.

充填ノズル15は、図1~図3に示すように、液状体5を容器3に向けて吐出させるものであり、弁ハウジング33の弁ハウジングポート40cに連結されている。なお、説明の便宜上、図示の例では、充填ノズル15は、1本のノズルであるが、1つの弁体ポート39cに複数本のノズルを連通するように構成してもよく、又は、1つのノズルから複数枝分かれるように構成してもよい。 As shown in Figures 1 to 3, the filling nozzle 15 ejects the liquid material 5 toward the container 3, and is connected to the valve housing port 40c of the valve housing 33. For ease of explanation, in the illustrated example, the filling nozzle 15 is a single nozzle, but it may be configured so that multiple nozzles are connected to a single valve body port 39c, or so that multiple nozzles branch out from a single nozzle.

供給タンク17は、図2及び図3に示すように、微粉末を含む高温度の液状体5を貯留するためのものであり、充填部13に液状体5を供給するための供給流路55を備える。供給タンク17の供給流路55は、回転式バルブ11Aの弁ハウジング33の弁ハウジングポート40aに接続されている。 As shown in Figures 2 and 3, the supply tank 17 is for storing high-temperature liquid material 5 containing fine powder, and is provided with a supply flow path 55 for supplying the liquid material 5 to the filling section 13. The supply flow path 55 of the supply tank 17 is connected to the valve housing port 40a of the valve housing 33 of the rotary valve 11A.

次に、本発明の第1実施形態に係る回転式バルブ11Aを適用した充填装置1の動作を説明する。
まず、制御部19によって、回転式バルブ11Aを第1位置(図2参照)に配置して、供給タンク17と充填部13とを連通させる。そして、駆動源によって、ピストン53を後退させることで、回転式バルブ11Aを介して、液状体5が供給タンク17からシリンダ51の充填室51aに充填される。そして、液状体5が充填室51aに所定の量充填された後、制御部19によって、回転式バルブ11Aを第2位置(図3参照)に切り換え、充填ノズル15とシリンダ51の充填室51aとを連通させる。その後、駆動源によって、ピストン53を前進させることで、充填ノズル15から液状体5が吐出し、容器3に所定量の液状体5が充填される。そして、液状体5の充填後、ピストン53をある程度後退させることで、充填ノズル15に残留した液状体5がシリンダ51側に吸引され、充填ノズル15の液だれを防ぐ。
Next, the operation of the filling device 1 to which the rotary valve 11A according to the first embodiment of the present invention is applied will be described.
First, the control unit 19 places the rotary valve 11A in a first position (see FIG. 2) to communicate the supply tank 17 with the filling unit 13. Then, the driving source retracts the piston 53, so that the liquid material 5 is filled from the supply tank 17 into the filling chamber 51a of the cylinder 51 through the rotary valve 11A. Then, after a predetermined amount of the liquid material 5 is filled into the filling chamber 51a, the control unit 19 switches the rotary valve 11A to a second position (see FIG. 3) to communicate the filling nozzle 15 with the filling chamber 51a of the cylinder 51. Then, the driving source advances the piston 53, so that the liquid material 5 is discharged from the filling nozzle 15, and a predetermined amount of the liquid material 5 is filled into the container 3. Then, after the liquid material 5 is filled, the piston 53 is retracted to a certain extent, so that the liquid material 5 remaining in the filling nozzle 15 is sucked toward the cylinder 51, preventing the filling nozzle 15 from dripping.

液状体5の吐出後、制御部19によって、回転式バルブ11Aを第2位置から第1位置に切り換えて、ピストン53を完全に後退させることで、液状体5が供給タンク17から充填室51aに充填される。その後、再度、回転式バルブ11Aを第1位置から第2位置に切り換えて、ピストン53を前進させることで、充填ノズル15を介して、液状体5を新たな容器3に充填させることができる。
このように、充填装置1の上記動作を繰り返すことにより、一定量の液状体5を容器3に順次充填させることができる。
After the liquid material 5 is discharged, the control unit 19 switches the rotary valve 11A from the second position to the first position and moves the piston 53 completely backward, thereby filling the filling chamber 51a with the liquid material 5 from the supply tank 17. Thereafter, the rotary valve 11A is again switched from the first position to the second position and the piston 53 is moved forward, thereby filling a new container 3 with the liquid material 5 via the filling nozzle 15.
In this manner, by repeating the above-described operation of the filling device 1, a fixed amount of the liquid material 5 can be successively filled into the containers 3.

第1実施形態に係る回転式バルブ11Aを適用した充填装置1によれば、次のような作用効果を得ることができる。
充填装置1の冷間時には、弁ハウジング33及び弁本体35と、ウェアリング41Aとの熱膨張差を考慮した、弁体31と弁ハウジング33との間の隙間Sが大きいので、この隙間Sに液状体5が漏れることがある。このとき、隙間Sに漏れた液状体5は、ウェアリング41Aの外周面に形成された螺旋溝47a,47b,47c及び環状溝49内に溜められるので、高温の液状体5によって、回転式バルブ11Aが加熱されて、ウェアリング41Aの熱膨張によって、隙間Sが小さくなっても、隙間Sに詰まりにくくなっている。
According to the filling device 1 to which the rotary valve 11A according to the first embodiment is applied, the following advantageous effects can be obtained.
When the filling device 1 is cold, the gap S between the valve body 31 and the valve housing 33 is large, taking into consideration the difference in thermal expansion between the valve housing 33 and the valve body 35, and the wear ring 41A, and the liquid material 5 may leak into this gap S. At this time, the liquid material 5 that leaks into the gap S is stored in the spiral grooves 47a, 47b, 47c and the annular groove 49 formed on the outer circumferential surface of the wear ring 41A, so that even if the rotary valve 11A is heated by the high-temperature liquid material 5 and the gap S becomes smaller due to the thermal expansion of the wear ring 41A, the gap S is unlikely to become clogged.

また、ウェアリング41Aの外周面の螺旋溝47a,47b,47cは、弁体31の回動に伴って、隙間Sに詰まる液状体5を掻き取るように移動するので、螺旋溝47a,47b,47c内に漏れた液状体5をより溜めやすくすることができる。 In addition, the spiral grooves 47a, 47b, and 47c on the outer peripheral surface of the wear ring 41A move in a manner that scrapes off the liquid material 5 that has clogged the gap S as the valve body 31 rotates, making it easier to collect the liquid material 5 that has leaked into the spiral grooves 47a, 47b, and 47c.

その結果、充填装置1の連続運転により、回転式バルブ11Aの弁体31が繰り返し動作し続けても、弁ハウジング33と弁体31との間で摩擦抵抗が過度に発生することがなく、摩擦熱による液状体5の粘度の上昇も抑制されることになる。これにより、回転式バルブ11Aの弁体31を円滑に回動させ続けることができる。 As a result, even if the valve body 31 of the rotary valve 11A continues to operate repeatedly due to continuous operation of the filling device 1, excessive frictional resistance is not generated between the valve housing 33 and the valve body 31, and an increase in the viscosity of the liquid material 5 due to frictional heat is also suppressed. This allows the valve body 31 of the rotary valve 11A to continue to rotate smoothly.

上記第1実施形態に係る回転式バルブ11Aにおいて、螺旋溝47a,47b,47cは、ウェアリング41Aの係合孔43a,43b,43cを通るように形成されているが、係合孔43a,43b,43cを通らなくてもよく、少なくとも1つの一条の螺旋溝としてもよい。螺旋溝は、係合孔43a,43b,43cの少なくとも1つに連通するようにしてもよい。 In the rotary valve 11A according to the first embodiment, the spiral grooves 47a, 47b, and 47c are formed to pass through the engagement holes 43a, 43b, and 43c of the wear ring 41A, but they do not have to pass through the engagement holes 43a, 43b, and 43c, and may be at least one single spiral groove. The spiral groove may be connected to at least one of the engagement holes 43a, 43b, and 43c.

次に、本発明の第2実施形態に係る充填装置1について、図7を参照して説明する。なお、本実施形態に係る充填装置1は、上記第1実施形態に係る充填装置1に対して、ウェアリングの構造のみが異なるので、同様の部分には同じ参照符号を用いて、その説明を省略し、異なる部分について説明する。 Next, a filling device 1 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. Note that the filling device 1 according to this embodiment differs from the filling device 1 according to the first embodiment only in the structure of the wear ring, so the same reference numerals are used for similar parts, their description is omitted, and only the different parts will be described.

図7(a)~図7(c)に示すように、本実施形態に係る充填装置1の回転式バルブ11Bのウェアリング41Bは、ウェアリング41Bの3組の係合孔43a,43b,43cの間に4つずつ配置された環状溝61(凹部)と、同一円周上に配置された3つの係合孔43a,43b,43c間の同じ円周上に形成された4つの孔63とを備える。孔63は、底部が弁本体35によって閉じられ、凹部を形成する。なお、孔63は、三角、四角、楕円等の他の形状の孔であってもよい。 As shown in Figures 7(a) to 7(c), the wear ring 41B of the rotary valve 11B of the filling device 1 according to this embodiment has four annular grooves 61 (recesses) arranged between the three pairs of engagement holes 43a, 43b, and 43c of the wear ring 41B, and four holes 63 formed on the same circumference between the three engagement holes 43a, 43b, and 43c arranged on the same circumference. The bottoms of the holes 63 are closed by the valve body 35, forming recesses. The holes 63 may be holes of other shapes, such as triangular, rectangular, or elliptical.

第2実施形態に係る回転式バルブ11Bを適用した充填装置1によれば、次のような作用効果を得ることができる。
回転式バルブ11Bのウェアリング41Bには、その外周面に、環状溝61、環状溝49及び孔63が形成されているので、隙間Sに漏れた液状体5を孔63で掻き取り、環状溝61、環状溝49及び孔63に溜めることができる。その結果、漏れた液状体5が隙間Sに詰まりにくくなり、上記第1実施形態と同様、回転式バルブ11Bの弁体31を円滑に回動させ続けることができる。
According to the filling device 1 to which the rotary valve 11B according to the second embodiment is applied, the following operational effects can be obtained.
The wear ring 41B of the rotary valve 11B has annular grooves 61, 49, and holes 63 formed on its outer circumferential surface, so that the liquid material 5 leaking into the gap S can be scraped off by the holes 63 and collected in the annular grooves 61, 49, and holes 63. As a result, the leaked liquid material 5 is less likely to clog the gap S, and the valve body 31 of the rotary valve 11B can continue to rotate smoothly, similar to the first embodiment.

次に、本発明の第3実施形態に係る充填装置1について、図8を参照して説明する。なお、本実施形態に係る充填装置1は、上記第2実施形態に係る充填装置1に対して、ウェアリングの構造の一部のみが異なるので、同様の部分には同じ参照符号を用いて、その説明を省略し、異なる部分について説明する。 Next, the filling device 1 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. Note that the filling device 1 according to this embodiment differs from the filling device 1 according to the second embodiment only in part of the structure of the wear ring, so the same reference numerals are used for similar parts, their description is omitted, and only the different parts will be described.

図8(a)及び図8(b)に示すように、ウェアリング41Cは、上記第2実施形態のウェアリング41Bの構成に加えて、環状溝61及び環状溝49と、孔63とをつなぐ傾斜溝65を備える。傾斜溝65は、ウェアリング41Cの軸方向に対して傾斜され、孔63を通り、その両端部が係合孔43a,43b,43cに隣接する環状溝61,49に連通している。 As shown in Figures 8(a) and 8(b), the wear ring 41C has an inclined groove 65 that connects the annular groove 61 and the annular groove 49 with the hole 63, in addition to the configuration of the wear ring 41B of the second embodiment. The inclined groove 65 is inclined with respect to the axial direction of the wear ring 41C, passes through the hole 63, and both ends thereof communicate with the annular grooves 61 and 49 adjacent to the engagement holes 43a, 43b, and 43c.

第3実施形態に係る回転式バルブ11Cを適用した充填装置1によれば、上記第2実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を得ることができる。
傾斜溝65によって、隙間Sに漏れた液状体5を掻き取り、孔63内に溜まった液状体5を、傾斜溝65を介して、環状溝61及び環状溝49側に逃がすことができる。これにより、液状体5が隙間Sに詰まりにくくなり、上記第2実施形態と同様、回転式バルブ11Cの弁体31を円滑に回動させ続けることができる。
According to the filling device 1 to which the rotary valve 11C according to the third embodiment is applied, in addition to the effects of the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
The inclined groove 65 scrapes off the liquid material 5 leaking into the gap S, and allows the liquid material 5 pooled in the hole 63 to escape to the annular groove 61 and the annular groove 49 side via the inclined groove 65. This makes it difficult for the liquid material 5 to clog the gap S, and similarly to the second embodiment, the valve body 31 of the rotary valve 11C can continue to rotate smoothly.

なお、第1~3実施形態に係る回転式バルブ11A,11B,11Cにおいて、弁体31のウェアリング41A,41B,41Cの外周面に、隙間Sに漏れた液状体5を溜める凹部(螺旋溝47a,47b,47c,環状溝61等)を設けているが、弁ハウジング33の円筒内周面33aに凹部を形成してもよい。また、これらの凹部は、弁体31の円筒外周面31a及び弁ハウジング33の円筒内周面33aの両方に形成するようにしてもよい。 In the rotary valves 11A, 11B, and 11C according to the first to third embodiments, recesses (spiral grooves 47a, 47b, 47c, annular groove 61, etc.) are provided on the outer peripheral surface of the wear rings 41A, 41B, and 41C of the valve body 31 to collect the liquid material 5 that has leaked into the gap S. However, recesses may also be formed on the cylindrical inner peripheral surface 33a of the valve housing 33. Furthermore, these recesses may also be formed on both the cylindrical outer peripheral surface 31a of the valve body 31 and the cylindrical inner peripheral surface 33a of the valve housing 33.

第1~3実施形態に係る回転式バルブ11A,11B,11Cにおいて、弁体31のウェアリング41A,41B,41Cの外周面に形成された凹部(螺旋溝47a,47b,47c,環状溝61等)は、連続した溝であるが、一定間隔又は不定間隔に分断された溝であってもよい。 In the rotary valves 11A, 11B, and 11C according to the first to third embodiments, the recesses (spiral grooves 47a, 47b, 47c, annular groove 61, etc.) formed on the outer circumferential surface of the wear rings 41A, 41B, and 41C of the valve body 31 are continuous grooves, but may also be grooves that are divided at regular or irregular intervals.

第1実施形態に係る回転式バルブ11Aにおいて、螺旋溝47a,47b,47cは、螺旋溝47a,47b,47cから、ウェアリング41Aの円周方向に延びる縦方向の溝、又は、ウェアリング41Aの軸方向に延びる横方向の溝等の溝を加えるようにしてもよい。 In the rotary valve 11A according to the first embodiment, the spiral grooves 47a, 47b, and 47c may be extended from the spiral grooves 47a, 47b, and 47c to include longitudinal grooves extending in the circumferential direction of the wear ring 41A, or transverse grooves extending in the axial direction of the wear ring 41A.

第1~第3実施形態及び第3実施形態に係る回転式バルブ11A,11B,11Cにおいて、凹部(螺旋溝47a,47b,47c,環状溝61等)の数は、適宜変更してもよい。また、環状溝61は、ウェアリング41B,41Cの円周方向に延びているが、ウェアリング41B,41Cの軸方向に延びる溝であってもよく、又は、環状溝61とウェアリング41B,41Cの軸方向に延びる溝とを組み合わせるように構成してもよい。また、隣接する環状溝61を互いにつなぐように溝(凹部)を設けてもよい。 In the rotary valves 11A, 11B, and 11C according to the first to third embodiments and the third embodiment, the number of recesses (spiral grooves 47a, 47b, 47c, annular groove 61, etc.) may be changed as appropriate. In addition, the annular groove 61 extends in the circumferential direction of the wear rings 41B and 41C, but it may also be a groove extending in the axial direction of the wear rings 41B and 41C, or it may be configured so that the annular groove 61 is combined with a groove extending in the axial direction of the wear rings 41B and 41C. In addition, a groove (recess) may be provided to connect adjacent annular grooves 61 to each other.

第1~第3実施形態及び第3実施形態に係る回転式バルブ11A,11B,11Cにおいて、係合孔43a,43b,43cから、ウェアリング41A,41B,41Cの円周方向に延びる溝を設けてもよい。これにより、溝に微粉末を含む液状体5を溜めることができる。しかし、このような溝を設けたことにより、シール性が低下し、溝に溜まった液状体5が弁ハウジングポート40cを介して、充填ノズル15に流れることがある。その結果、充填ノズル15から液だれが生じる可能性がある。 In the rotary valves 11A, 11B, and 11C according to the first to third embodiments and the third embodiment, grooves may be provided extending from the engagement holes 43a, 43b, and 43c in the circumferential direction of the wear rings 41A, 41B, and 41C. This allows the liquid material 5 containing fine powder to be stored in the grooves. However, providing such grooves may reduce the sealing performance, and the liquid material 5 stored in the grooves may flow into the filling nozzle 15 via the valve housing port 40c. As a result, dripping from the filling nozzle 15 may occur.

第2実施形態に係る回転式バルブ11Bにおいて、ウェアリング41Bは、一体の円筒状であるが、分割したリング状、すなわち、環状溝61及び環状溝49の底部を形成する円筒部分を取り除き、係合孔43a,43b,43c及び孔63のみが形成されたリング状のウェアリングとしてもよい。これにより、分割したリング状のウェアリングを弁体31に装着した際、これらの間に溝(空間)を形成し、この溝に微粉末を含む液状体5を溜めることができる。 In the rotary valve 11B according to the second embodiment, the wear ring 41B is a unitary cylinder, but it may be a divided ring-shaped wear ring, that is, a ring-shaped wear ring in which the cylindrical portion forming the bottom of the annular groove 61 and the annular groove 49 is removed and only the engagement holes 43a, 43b, 43c and the hole 63 are formed. In this way, when the divided ring-shaped wear ring is attached to the valve body 31, a groove (space) is formed between them, and the liquid material 5 containing fine powder can be stored in this groove.

なお、第1~第3実施形態において、液状体5は、微粉末を含むものに限らず、ある程度粘度の高い、隙間Sに詰まる可能性のあるものであれば、本発明の作用効果が期待できる。また、本発明は、弁本体にウェアリングが設けられていないものに適用することもできる。 In the first to third embodiments, the liquid 5 is not limited to one containing fine powder, and the effects of the present invention can be expected from any liquid that has a certain degree of viscosity and has the potential to clog the gap S. The present invention can also be applied to valves that do not have wear rings on the valve body.

5…液状体、11A,11B,11C…回転式バルブ、31…弁体、31a…筒状外周面、33…弁ハウジング、33a…筒状内周面、39a,39b,39c…弁体ポート、40a,40b,40c…弁ハウジングポート、41A,41B,41C…ウェアリング、47a,47b,47c…螺旋溝(凹部)、49…環状溝(凹部)、61…環状溝(凹部)、63…孔(凹部)、65…傾斜溝(凹部)、S…隙間 5...liquid, 11A, 11B, 11C...rotary valve, 31...valve body, 31a...cylindrical outer circumferential surface, 33...valve housing, 33a...cylindrical inner circumferential surface, 39a, 39b, 39c...valve body port, 40a, 40b, 40c...valve housing port, 41A, 41B, 41C...wear ring, 47a, 47b, 47c...spiral groove (recess), 49...annular groove (recess), 61...annular groove (recess), 63...hole (recess), 65...inclined groove (recess), S...gap

Claims (6)

円筒内周面を有する弁ハウジングと、該弁ハウジングに回転可能に挿入される円筒外周面を有する弁体とを備え、前記弁ハウジングと前記弁体との相対回転により、前記弁ハウジングに形成された弁ハウジングポートと前記弁体に形成された弁体ポートとを開閉して、液状体の流路を切換える回転式バルブであって、
前記弁ハウジングの円筒内周面又は前記弁体の円筒外周面に、前記弁ハウジングと前記弁体との間の隙間に漏れる液状体を溜める凹部が形成されていることを特徴とする回転式バルブ。
A rotary valve comprising: a valve housing having a cylindrical inner circumferential surface; and a valve element having a cylindrical outer circumferential surface rotatably inserted into the valve housing, wherein a valve housing port formed in the valve housing and a valve element port formed in the valve element are opened and closed by relative rotation between the valve housing and the valve element to switch a flow path of a liquid material,
a recess for collecting liquid leaking into a gap between the valve housing and the valve body, the recess being formed on the cylindrical inner surface of the valve housing or on the cylindrical outer surface of the valve body.
前記凹部の少なくとも一部は、螺旋状の溝であることを特徴とする請求項1に記載の回転式バルブ。 The rotary valve according to claim 1, characterized in that at least a portion of the recess is a spiral groove. 前記凹部の少なくとも一部は、前記弁体の円周方向に延びる環状の溝であることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転式バルブ。 The rotary valve according to claim 1 or 2, characterized in that at least a portion of the recess is an annular groove extending in the circumferential direction of the valve body. 前記弁ハウジングと前記弁体との間には、冷間時に所定の隙間が設定され、
該隙間は、前記弁ハウジング及び前記弁体の熱膨張により小さくなることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の回転式バルブ。
A predetermined gap is set between the valve housing and the valve body in a cold state,
4. The rotary valve according to claim 1, wherein the gap becomes smaller due to thermal expansion of the valve housing and the valve body.
前記弁体には、前記円筒外周面を構成するウェアリングが設けられ、
前記凹部は、前記ウェアリングに形成されていることを特徴とする請求項1~4のいずれ1項に記載の回転式バルブ。
The valve body is provided with a wear ring that constitutes the cylindrical outer circumferential surface,
5. The rotary valve according to claim 1, wherein the recess is formed in the wear ring.
請求項1~5のいずれか1項に記載の回転式バルブに用いられるウェアリング。 A wear ring used in a rotary valve according to any one of claims 1 to 5.
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