JPS6364671B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弁、特に高圧低温域での使用に適した
ゲート弁に関する。本発明のゲート弁は単一の弁
座と円形弁要素とを有し、弁支持体又はゲート封
水部が下方に移動したとき、２組のカム面の係合
作用により弁が弁座に水密に封水係合する。

ゲート弁は、常時広範囲の分野で使用されてい
る。特に、石油産業分野ではガスやオイルのパイ
プライン用の制御弁として主として使用されてい
る。更に、各種用途、特に給水栓用の各種の弁に
おいては、単一の円形弁と弁座が使用されてい
る。この場合弁座がネジ付きシヤフトに沿つて垂
直方向に移動しカムと係合し、円形弁を弁座に圧
着している。この型式の弁では、カムは流体通路
内に配設された単一の装置で、必然的に流体の流
れを妨害しかつ撹乱する。更に、弁要素である円
形弁をキヤリツジ又は弁支持体に取り付けるため
の自在継手手段を有する従来の弁装置において
は、流体の流れが直線でかつ単純流れ型式の弁装
置はない。従つて、従来の弁装置においては円形
弁の妨害により流体の撹乱が生じ、流体は各方向
に流れを変え撹乱される。

本発明の目的は、直線的な流路をもち、弁本体
に対して制限された自在運動をする単一の円形弁
と弁座をもち、かつ開弁状態で弁内の流体撹乱を
減少するために、封水機構が弁体流路から完全に
脱出可能な弁機構をもつゲート弁を提供すること
にある。

図面、特に第１図を用いて、本発明のゲート弁
１０を説明する。ゲート弁１０は主として弁本体
１２、蓋部１４、弁棒１６、弁要素又は円板弁１
８、弁支持体２０から成る。

第１図に示す如く、弁本体１２は共通軸を有し
内部流通路を形成する第１の内部円筒部２４をも
つ。環状の弁座２２は通路２４の周囲にあり、こ
の環状弁座２２の面は上記共通軸に対してほぼ垂
直であるが、僅かだけ（約０−10度）傾斜してい
る。本実施例においては、５度だけ傾斜してい
る。内部円筒部２４の端部にはゲート弁１０の流
入部２８となる第１フランジ２６があり、同様
に、内部円筒面２４の他の端部には、ゲート弁１
０の流出部３２となる第２フランジ３０がある。

弁本体１２の主要部は第２円筒部１３を有し、
その端部には第３フランジ３４がある。第３フラ
ンジ３４には蓋部１４がボルトで締められるが、
さもなくば他の関連部材に固定される。従つて弁
が開いた時に弁支持体２０と円形弁１８を収納す
る弁収納室１５が形成される。即ち、蓋部１４と
第２円筒部１３とで弁収納室１５が形成される。
ゲート弁本体の第２円筒部１３は環状溝３８をも
ち、第３フランジ３４と蓋部フランジ３６の結合
部から流体が流出するのを防止するために、環状
ガスケツト４２が取り付けられている。

蓋部１４が弁本体１２の第２円筒部１３に取り
付けられるときに環状ガスケツト４２を適所に圧
着保持するために、蓋部フランジ３６は環状溝３
８とほぼ同じ大きさで、その溝と係合する環状突
出部４０を有する。

図示した如く、ゲート弁１０には蓋部１４の弁
棒穴４４から蓋部上部５８まで垂直に伸びる弁棒
１６と、弁支持体２０を環状弁座２２に対して上
下するためのハンドル室６４がある。弁棒１６の
下部には弁支持体２０を支持するＴ型連結部があ
る。第４図に示す如く、弁棒１６のＴ型連結部４
６は十字部材４８と、弁支持体２０の係合部７８
に十字部材４８を係合するための中央部材５０を
有する。蓋部１４が弁本体１２の第２円筒部１３
に取り付けられるときに環状ガスケツト４２を適
所に圧着保持するために、蓋部フランジ３６は環
状溝３８とほぼ同じ大きさで、その溝と係合する
環状突出部４０を有する。

図示した如く、ゲート弁１０には蓋部１４の弁
棒穴４４から蓋部上部５８まで垂直に伸びる弁棒
１６と、弁支持体２０を環状弁座２２に対して上
下するためのハンドル室６４がある。弁棒１６の
下部には弁支持体２０を支持するＴ型連結部があ
る。第４図に示す如く、弁棒１６のＴ型連結部４
６は十字部材４８と、弁支持体２０の係合部７８
に十字部材４８を係合するための中央部材５０を
有する。従つて、これらの部材は、弁棒の軸と直
角な方向への弁棒に対する弁支持体の動きを制限
し、かつ弁支持体２０を円形弁１８を環状弁座２
２に対して上下動させるための軸受の役目をす
る。更に、弁棒１６には、弁棒が最上部位置にき
たときに、弁棒穴４４の上方にある弁棒座５４と
滑り接触する環状の封水部５２が設けられてい
る。

蓋部の上部５８には複数の環状の弁棒密閉用パ
ツキング部材５６があり、弁棒１６と蓋部１４間
の封水作用を行い、流体流出を防止する。これら
のパツキング部材５６は一搬にはワツシヤ形のも
ので弁棒１６の周囲を密閉するよう圧力をかけて
圧縮される。

パツキング押え７２はパツキング部材５６に圧
力を加えるように、ハンドル室フランジ６２によ
り固定される。更にこのハンドル室フランジ６２
は適当なボルトとナツト７４，７６又はパツキン
グ材を調整可能に加圧圧縮できる他の適正な手段
により、蓋部の上部フランジ６０により固定され
る。

ハンドル６６はハンドル室６４に対して、垂直
方向に静止した位置にあり、ハンドル６６を回転
させると、ハンドルの内径ネジ部６８が弁棒１６
のネジ部７０と噛み合い、ゲート弁の弁本体１２
と蓋部１４に対して弁棒が上下動する。

本発明のゲート弁１０には、環状弁座２２を水
密に封水する機械加工された円板状前方封水面９
８を有するバルブ要素又は円形弁１８がある。

円形弁１８はネジ付きシヤフト１００をもち、
このシヤフト軸は円形弁の面９８と垂直で、円形
弁の幾可学中心を通る軸と一致している。円形弁
のネジ付きシヤフト１００は弁支持体２０の中心
穴８２内に配設され、ネジ付きシヤフト１００に
固定された標準６角ナツト１０２によりゆるみ状
態で保持される。円形弁１８は弁支持体内で弁が
ある限定された自在運動をするようになつている
ので、円形弁と弁支持体部が封水部まで降下した
ときに弁は自動的にかつ均一に弁座２２を水密に
封水する。

第１図に示す如く、弁支持体２０は、円形弁１
８を外方に突出せしめかつ弁支持体に対して円形
弁を限定自在運動させるために、中心穴８２の一
方側に配設された２個の垂直方向に立つた弓形状
部材８４を有する（第３図）。

弁支持体の中心穴８２の大きさとナツト１０２
の位置で決定される弁シヤフト１００のゆるみ度
合はナツト１０２と弁支持体の面との間に充分な
遊びを残してネジで調整することができる。この
遊びと弓形部材８４との組合せにより、円形弁１
８が自動的に弁座に着座する。このとき、弁座を
均一に封水するよう、中心軸で約５度だけ水平軸
から傾斜した位置に円形弁１８が軸支されてい
る。

第４図に示すように、弁支持体２０は係合部７
８に弁棒のＴ型部４６の十字部材４８を保持する
一対の内方に突起する縁部８０を有する。Ｔ型部
４６と弁支持体２０の結合については、円形弁１
８が環状弁座２２の回りに自然に着座するよう又
適当な自在運動度合を有するよう充分な遊びがな
ければならない。

弁支持体２０には一対の垂直案内片８６があり
（第２図）、弁本体の第２円筒部分１３の内側円筒
面の一部として形成された一対の垂直な長手突起
部９０が形成する弁案内溝８８内を移動する。こ
れらの案内片８６と案内溝８８は弁本体１２内に
弁支持体２０の位置を定め、円形弁を環状弁座２
２に着座させる位置まで下げられたときに円形弁
１８又は弁支持体２０がこすつたり又はかじつた
りするのを防止する。

弁支持体２０は、第一の下向き傾斜カム作動面
９４（上方）を有する外方突起部９２をもつ。こ
のカム作動面９４は弁座２２と封水係合する際に
円形弁１８を圧着するために、弁本体部の傾斜カ
ム動作面１０４（上方）と係合する。弁支持体は
又第２の下向き傾斜カム作動面９６（下方）を有
し、同じ目的のために弁本体部の傾斜カム作動面
１０６（下方）と係合する。第１図に示すよう
に、一対の弁本体部の第１及び第２カム作動面１
０４と１０６は流体通路２４の外側に位置してい
るので、流体通路を流れる流体の流れを妨害した
り、撹乱したりすることはない。

本発明の環状弁座２２は環状封水面を形成し、
この封水面は弁座面に垂直な軸の回りにある。こ
の弁座面は０−10度傾斜しており、本発明の実施
例では、この封水面は垂直軸をもつ截頭円錐形
で、弁座面に対して約５度傾斜している。この傾
斜は、円形弁と環状弁座２２間の封水能力を向上
させるだけでなく、弁と弁支持体が下方に移動さ
れ弁本体１２と水密に封水係合するときに、弁１
８が弁座面と固着するのを防止する効果がある。

本発明のゲート弁は、弁を開閉するために弁棒
１６を上下動する外付のネジやヨークと一緒に使
用してもよい。この型式では、弁棒は回転しない
が、ハンドルを回転させて弁棒を上下動させても
よい。第１図に示す如く、弁棒のネジ部は弁体の
外にある。この場合にはネジ部は弁を通過する流
体にさらされていないので、さびや腐食、摩耗、
又は固定（上下動しない）弁棒をもつゲート弁固
有の問題はない。更に、本発明の弁棒のネジ部
は、外部にあるので、弁の閉位置でも開位置で
も、使用時に必要ならば周期的に検査したり潤滑
油を補充したりすることができる。

以下動作について説明する。ゲート弁１０は通
常の方法で、流体系又は配管系の中に設置され
る。上流側又は高圧側が第１フランジ２６に結合
されるので、高圧流体が流入部２８に入り、第１
図で右から左に流体は流れる。

弁１０が全開のときは、弁支持体２０と円形弁
１８は完全に流体の流動部から離脱するので、流
通路内で流体の乱れを減少できる。チヤツプマン
型弁又は類似の弁の場合には、弁が開いたとき弁
部材が完全に流路から離脱しないので、流体の乱
れは通常必ず生じる。

本発明のゲート弁１０は弁棒１６の一部として
形成された上方の環状水密部５２と蓋部の弁棒座
５４から成るバツク・シール（背圧封水）機能を
含む。弁１０が全開の位置では、この環状水密部
５２が蓋部弁棒座５４と係合し、流体の流出を防
止する封水効果をもつ。弁１０の全開位置では、
パツキング部材５６は使用中でも取り外したり、
検査したり、又は交換したりすることができる。
定期検査、保守、交換のために流路から取り外し
工場へ戻さなければならない他の弁に比較して実
質的に時間と労力の節約になる。

ゲート弁１０を閉じるために、ハンドル６６を
回転すると弁棒１６が下がり、従つて弁支持体２
０が下がつて弁本体１２と係合し、弁支持体２０
が環状弁座２２と係合する。第１図に示すよう
に、環状弁座面は弁棒軸から第１角度約０−10
度、好ましくは5゜だけ傾斜している。更に、各弁
本体部の傾斜カム作動面１０４と１０６が弁座面
と反対の方向に弁棒軸から第２角度約15−45度、
好ましくは30゜だけ傾斜している。従つて、クサ
ビ状（Ｖ型）部が形成され、そこに弁支持体２０
と円形弁１８が係合する。本実施例に於ては、円
形弁１８と環状弁座２２が互に係合するとき両部
材間のせん断力が最小になるよう設計されてい
る。

円形弁１８は弁支持体２０に対して自在運動が
制限されるので、弁が環状弁座２２に着座するご
とに又は離座するごとに、弁は弁支持体に対して
僅かだけ回転する。

自在運動が制限されているので、弁１８は、中
心から約５度の水平軸の回りを回転し、弁１８と
弁支持体２０が下がり弁本体と水密に封水係合し
たとき、弁は最適の自然着座位置をとりかつ弁座
２２の回りに均等着座できることになる。

第１図で理解できるように、弁１８と弁支持体
２０が下がりバルブ閉の位置になると、弁支持体
の第１、第２傾斜カム作動面９４と９６は同時に
相手側の弁体部の第１、第２カム作動面１０４と
１０６と係合し、弁支持体と円形弁を左側に移動
させ、弁座２２と封水係合する。弁本体部の第１
と第２のカム作動面１０４と１０６は（相手側の
第１と第２弁支持体傾斜面９４と９６と同様に）
垂直から第２角度、好ましくは約30゜垂直軸から
傾斜しており、弁棒の垂直軸に沿つて加えられる
作用力の方向を弁座２２の面と実質的に垂直な方
向に変えることになる。この30度の傾斜角によ
り、弁棒１６に沿つて作用する力を倍増し、弁座
２２に対して弁１８を圧着する強い力が得られ
る。この加圧力の増大は封水効果を改良する。弁
体部の第１と第２カム作動面１０４と１０６が弁
支持部２０に与える力は、弁支持体２０と弁本体
１２の接触点のほぼ中央で弁１８に伝えられる。
この方法では、弁座２２と封水係合するときに弁
１８を圧着する力は円形弁の幾可学中心に沿つて
作用し（弁のネジ付きシヤフト１００の中心軸に
沿つて）、均一な封水力を与える。

全ての封水係合面（第１と第２弁支持部カム
面、相手側弁体部の第１と第２カム面、円形弁と
弁座）が係合すると、弁座に対する弁の横方向
（せん断方向）の移動が最小となり、これら封水
面の過大な摩擦、摩耗を軽減することができる。

第１図に於て、円形弁１８が弁座２２に着座す
ると、弁内の高い圧力が弁１８の背面、弁の右側
の流路２４、弁本体部の第２円筒部１３と蓋部１
４により形成される弁内部に作用する。この高圧
力は円形弁１８と弁座２２の封水係合力、蓋部ガ
スケツト３８、環状パツキング５６等により保持
される。高圧力が円形弁１８の背面に作用してい
るときは、この高圧力が弁を弁座に圧着し封水効
果を助長していることは注意すべきである。この
方法では弁と弁座がより密に封水されており、高
圧が弁の反対側にあるときは効果的な封水は期待
できない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のゲート弁を閉じた状態を示す
縦断面図、第２図は本発明のゲート弁で、線２−
２についての水平断面図、第３図は本発明のゲー
ト弁で、線３−３についての水平断面図、第４図
は弁棒と弁支持体の結合関係を示す部分縦断面図
である。 １２……弁本体、１３……第２円筒部、１４…
…蓋部、１５……弁収納室、１６……弁棒、１８
……円形弁、２０……弁支持体、２２……弁座、
２４……内部円筒面（流体通路）、２８……流入
部、３２……流出部、４２……環状ガスケツト、
４６……Ｔ型部、５６……パツキング部材、５８
……蓋部の上部、６６……ハンドル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 共通軸をもつ流入部と流出部を形成する
   弁本体であつて、該弁本体は更に上記共通軸に
   対して実質的に垂直な長軸をもち、該弁本体は
   該流入部と流出部の少くとも１つの回りに環状
   の弁座を形成し、上記弁座は上記長軸に対して
   第１角度だけ傾斜する平面内にあり、上記弁座
   は截頭円錐形の封水面をなすよう形成され、上
   記封水面は上記傾斜面に対して実質的に垂直に
   配置された軸の回りに生成され、上記弁本体は
   該弁座面の方向と反対の方向に上記長軸に対し
   て第２角度で傾斜した第１及び第２カム作動面
   を形成し、上記２個のカム作動面は該流入部と
   流出部により形成される流路の外側でそれぞれ
   上方と下方に位置し、かつ第２弁体部は該流入
   及び流出流路と連絡する弁室を形成するもの
   と、 (ロ) 該弁室を形成するよう該第２弁体部に取付け
   られる蓋部と (ハ) 弁閉部材であつて、 (a) 平面状の前面をもつ弁支持体であつて、上
   記平面は該弁支持体の中心軸に関して上記第
   １角度だけ傾斜しておりかつ上記前面に垂直
   に貫通する取付穴を有しかつその穴に近接し
   て上記取付穴の両側に配設された垂直方向の
   弓形部材を有し、該弁支持体は更に弁体の第
   １及び第２カム作動面と係合する第１及び第
   ２カム作動面を形成し、該弁支持体のカム作
   動面の各々は上記中心軸に関して上記第２角
   度で傾斜しているものと、 (b) 平面を形成しかつ上記円形弁面に垂直な幾
   可学中心に形成された取付けシヤフトを有す
   る円形弁であつて、該円形弁は、上記弁支持
   体前面に垂直な取付け穴を通る軸の回りに該
   弁支持体に対して制限的自在運動ができるよ
   う、該弁本体と該弁支持体に対してゆるみ状
   態で該弁支持体により移動かつ保持され、か
   つ上記円形弁面が上記弁座面に本質的に平行
   になるよう配設されており、該円形弁は上記
   弁座と係合するために上記取付穴軸の回りに
   回転できかつ該流体通路の流体流出を妨止す
   るよう均一な水密封水を可能にするものと、 (c) 上記弁本体の長軸と同一の軸をもつ弁棒で
   あつて、該弁棒は該蓋部と弁室内を通つて伸
   張し、かつ上記弁棒軸に垂直な平面で該弁棒
   に対して該弁支持体の制限的運動を可能にす
   る手段により該弁支持体を上下に移動し、該
   弁棒は該弁支持体と該円形弁を上記弁体流路
   に対して上下動されるよう該蓋部にネジ係合
   されているものと、 (ニ) 流体の流出を防止するために該蓋部内で該弁
   棒の回りに配設された環状のパツキングと、 (ホ) 弁使用中に円形弁を残したままパツキングを
   取り外しかつ交換するときに該弁室を封水する
   ために該弁棒が最上位置にあるときに該弁棒の
   一部と該蓋部の一部で形成される背面封水部を
   有することを特徴とするゲート弁。 ２ 上記第２角度が上記第１角度より大であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のゲー
   ト弁。 ３ 上記第１角度が０−10度の範囲内にあり、上
   記第２角度が15−45度の範囲内にあることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のゲート弁。