自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブ

本考案は、中圧下または高圧下において使用される、大口径を有するボールバルブに関するものである。

従来では、各種ボールバルブにおいて、出入口は直接バルブボディキャビティと連通されており、圧力流体は直接バルブコア（Valve core：弁芯）と接触し、バルブコアを９０度回転させることによって開閉を実現している。 比較的圧力の高い、または比較的口径の大きいボールバルブを開閉する際、圧力流体によって大きな圧力が加わり、バルブコアは弁座または駆動軸に圧接することになる。 これにより、開閉の操作時に大きなトルクが生じ、摩擦力の働きにより密封部位には損傷が生じやすくなる。 以上は、大口径、高圧力のボールバルブの発展に影響を及ぼす主な要因となっている。

本考案の目的は自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブを提供することであり、当該ボールバルブは、平衡キャビティを用いることにより、バルブコアの両側に圧力流体を同時に、かつ、対称的に接触させることにより、圧力の自己平衡化を実現する。 また、バルブコアに対して自己補償型の密封方式を採用することにより、ボールバルブの軽快な開閉を実現し、さらに、従来のボールバルブに比べてより大口径であり、高圧下において使用できる新型のボールバルブを設計・製造することができる。

バルブボディ、バルブキャップ、及びバルブボディ内に装着されたバルブコアを備える自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブであって、上記バルブボディ及び上記バルブキャップ内には、バルブ入口と連通する対称的な平衡キャビティが設けられ、上記平衡キャビティと上記バルブコア内のＴ型孔とは対応しており、上記バルブコアと上記バルブボディとの間には密封プランジャーが装着されている。

上記自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブは、上記平衡キャビティ内においては背圧バネが対称的に装着されており、上記背圧バネは上記密封プランジャーに圧接している。

上記自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブにおいて、上記Ｔ型孔の第三端は環状平衡キャビティを介して、バルブ出口と連通している。

本考案は、平衡キャビティを設けることにより、同じ圧力が同時に二つの自己補償型密封プランジャーに加わるようになり、これによってバルブコアに対する圧力の自己平衡化を実現する。 これと同時に、バルブコアに圧接する自己補償型密封プランジャーと、流路の開閉を制御するバルブコアの位置とを対応させることにより、ボールバルブの開閉機能を実現している。 これにより、バルブ操作のトルクは著しく減少し、同じレベルの圧力下において、バルブ口径の範囲は拡大可能となり、中圧流体または高圧流体の通過を制御することができる。

圧力流体は、バルブボディの入口を通過した後、上記バルブボディと上記バルブキャップ中に備えられているバルブ入口と連通する対称的な平衡キャビティとを通過し、バルブコア６の両側と二つの自己補償型密封プランジャー９とにそれぞれ接触する。 この時、バルブコアは圧力平衡状態にあるため、容易にバルブコアを開閉することができ、トルクの小さい状態下での開閉を実現可能である。 圧力流体による機械的損傷を減少または回避することにより、バブルの寿命を大きく伸ばすことができ、回転時の圧力を下げることができる。

バルブコアが「閉」の状態下では、逆方向からの圧力があっても、バルブコアは環状平衡キャビティ内にあるため、側面からの圧力を平衡化することができる。 同様に、トルクの小さい状態下での開閉を実現することができ、圧力の不平衡による機械損傷とバルブの漏れなどの問題を回避することができる。

自己補償型密封プランジャー９は、バルブコア６と接触する側面の面積が他方の面積より小さく、終始バルブコア６に圧接することにより密封状態を実現でき、かつ、摩擦によって消耗した後は自己補償が可能である。 背圧バネ８は密封のための圧力を提供している。 バルブコア６のＴ型孔は直通孔、及び直通孔と連通する開通流路１５を含み、これにより駆動軸が９０度回転した際、Ｔ型孔における直通孔の位置選択により開閉を実現できる。

本考案に係わるボールバルブが「開」の際、全体構造の側面図である。

本考案に係わるボールバルブが「開」の際、上部から見た断面図である。

本考案に係わるボールバルブが「閉」の際、全体構造の側面図である。

本考案に係わるボールバルブが「閉」の際、上部から見た断面図である。

（実施例１）
バルブボディ５、バルブキャップ７、バルブボディ内に装着されたバルブコア（弁芯）６、及び上記バルブコアを制御するためのレバーハンドル３を備える自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブであって、上記バルブボディ５及び上記バルブキャップ７内には、バルブ入口１２と連通する対称的な平衡キャビティ１４が備えられ、上記平衡キャビティ１４は上記バルブコア６内のＴ型孔と対応しており、上記バルブコア６と上記バルブボディ５との間には密封プランジャー９が装着されている。

（実施例２）
実施例１に記載されている自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブであって、上記平衡キャビティ内には背圧バネ８が対称的に装着され、上記背圧バネは密封プランジャー９に圧接する。 これにより、密閉面間の緊密な接触を実現している。

（実施例３）
実施例１または実施例２に記載の自己平衡式の自己補償型ボールバルブであって、上記Ｔ型孔の第三端（開通流路）１５は環状平衡キャビティを介して、バルブ出口１３と連通している。

（実施例４）
自己平衡式の自己補償型ボールバルブであって、エイコーン・ナット（acom nut）１、スナップリング２、レバーハンドル３、回転軸４、バルブボディ５、バルブコア６、バルブキャップ７、背圧バネ８、密封プランジャー９、密閉リング１０及びボルト１１を含む。 上記バルブキャップ７は、ボルト１１によってボディ５上に固定されている。 自己補償型密封プランジャー９はバルブキャップ７内に装着されており、バルブコア６は自己補償型密封プランジャー９の内側に装着されている。 背圧バネ８はバルブキャップ７と自己補償型密封プランジャー９との間に装着されている。 上記バルブボディ５の右側の流路はバルブボディ内キャビティと直接連通しておらず、上下バルブキャップとバルブボディ内部の流路を形成する平衡キャビティ１４と連通しており、Ｔ型孔の他方の流路は直接バルブボディ５内部の環状平衡キャビティと連通している。

上記自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブにおいて、上記上下両方に位置する二つの自己補償型密封プランジャー９の大きさ及び形状は一致している。

上記自己平衡式の自己補償型密封ボールバルブにおいて、上記バルブコアは二つの自己補償型密封プランジャーの間に装着され、バルブコア６は、対称的な平衡キャビティと対応する直通孔以外に、直通孔と連通するバルブコアの開通流路１５を設けている。 レバーハンドル３はバルブコアと連通しており、エイコーン・ナット１によりバルブボディ５に固定され、エイコーン・ナット１とレバーハンドルとの間には平らなスナップリング２が設けられている。

バルブボディ５内部の環状平衡キャビティは円孔形であって、入口側の二つの流路の面積の和は要求される通径と同じか、または若干小さい。 自己補償型密封プランジャー９は、バルブコア６と接触する側面の面積が他方の面積より若干小さい。 これにより、自己補償型密封プランジャー９は、圧力流体の圧力によってバルブコア６に圧接され、密封を実現している。 これと同時に、二つの自己補償型密封プランジャー９の形状及びサイズは一致させるべきである。 バルブコア６の直通孔と、それと連通するバルブコアのＴ型孔の開通流路１５の面積は技術要求を満たさなければならない。 バネによる圧接力は自己補償型密封プランジャー９の摩擦力を相殺でき、バルブコア６に対し密封するための初期の力を提供する。