JP6745605B2 - 高圧用トラニオン型ボール弁およびこれを用いた水素ステーション - Google Patents
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Description
この場合、高圧用トラニオン型ボール弁では、弁体に高い流体圧が加わり、この弁体からステム軸装部に流路方向に力が働くことで操作時のトルクが大きくなりやすい。そのため、特に、この種のバルブでは、高圧下においても弁座シール性を維持しつつ、操作時には低トルク性を確保しながら操作性を安定させることが求められている。
しかも、抜け出し方向の移動を係止部で防止した状態の軸受に対してボール側から鍔部で保持することで、この軸受をボデー内の所定位置に配置でき、これら上下の軸受によって流路の中心にバランスを保持しながらボールを配置できる。これにより、弁開又は弁閉操作時に、ボールへの流体圧を軸受に均等に働かせてステムをスムーズに回転操作でき、弁閉時にはシートリテーナによるシール性を向上できると共に、軸受と軸装シール機構、軸受とボデーとの間にそれぞれ軸装方向のクリアランスを設けることができ、このクリアランスによって軸受によるボールの軸装方向への位置決めを防ぐことができとともに、これにより、ボールとシートリテーナとの芯ずれを防ぎつつ、ボールをシートリテーナで位置決めしながら所定位置に配置し、シート漏れを防止できる。
バルブ内部の軸装穴22のボール10側には、略環状の係合部30が軸装穴22よりも拡径して段部状に設けられる。
ボデー3内の流入側、流出側には、双方とも同じ弁座シール構造、すなわち、図2に示すような左右対称構造に設けられている。
バルブ本体1に流体を流し始めたときには、この流体が軸受11のボール10側から軸装シール機構20側に流れ込むまでにある程度の時間を要し、これによって上下の軸装シール機構20のバランス構造が成立するまでには若干のタイムラグが生じる。このタイムラグの間に、上下ステム50、51のボール10側と、端部側(上ステム50のトップ側或は下ステム51のボトム側)とでは大きな差圧が生じ、この差圧によりボール10がスラスト方向に移動しようとする。
すなわち、軸受11の全長(筒部60の長さL1+係止部61の長さL2)が、ボール10の鍔部53上面から軸装シール機構20までの距離L4よりもわずかに短く、かつ、係止部61の長さL2が、ボール10の鍔部53からボデー3の係合部30までの距離L5よりもわずかに短くなるように設ける。これにより、ボール10側に軸受11が寄った状態では、図中のクリアランスC1及びC2が生じることになる。
また、図示しないが、連通部をボデー3側や蓋部材2側に設けるようにしてもよく、この場合にも、軸受に設けた場合と同様の機能を発揮する。
軸装シール機構20において、ボール10側にUリングシール80が設けられ、このUリングシール80にバックアップリング81が積層され、このバックアップリング81の外周位置(ボール10から見た外周側の位置)に金属リング82が積層されている。
本発明の高圧用トラニオン型ボール弁は、上下ステム50、51にボール10を中心に対称位置に同一構造の軸装シール機構20を装着し、バランス構造とすることでスラスト荷重を回避していることにより、例えば103MPaの高圧の水素が流れる場合にも、シートリテーナ12に対するボール10のずれを防止してこのボール10とシートリテーナ12との密着による弁座シール性を維持し、シートリテーナ12のボール10に対する自緊力を利用して封止性を高めることができる。このように上下ステム50、51でバランスよく均等にボール10を支えていることで、低トルク性を発揮して操作性が向上する。
この場合、軸受11は、その内周面に上下ステム50、51外周面が摺動するため、外径側に設けた溝状の連通部62が、軸受11に対するボール10の回転動作に悪影響を及ぼすことはない。
水素ステーションは、蓄圧器110、圧縮機111、ディスペンサ112、プレクール熱交換器113、迅速継手114、充填ホース115、充填ノズル116、車載タンク117を有し、これらは高圧水素の供給ライン122としてシステムを構成している。
2 蓋部材
3 ボデー
10 ボール
11 軸受
12 シートリテーナ
13 バネ部材
14 シール部材
20 軸装シール機構
30、33 係合部
50 上ステム
51 下ステム
52 ボール部材
53 鍔部
61 係止部
62 連通溝(連通部)
75 連通孔(連通部)
122 供給ライン
Claims (5)
- 蓋部材を有するボデー内に回転自在に設けたボールと、このボールとシール接続するシートリテーナと、このシートリテーナをシール側に弾発力を付与するバネ部材と、前記シートリテーナの外周面に装着したシール部材を有するトラニオン型ボール弁であって、前記ボールの上下に同一径の上ステムと下ステムがそれぞれ延設された状態でボール部材が構成され、この上下ステムには、前記ボールを中心に対称位置に同一構造の軸装シール機構と軸受が装着されてバランス構造とすることによりスラスト荷重が回避され、バルブ内部側に設けられた係合部に前記軸受に設けられた係止部が係止された状態で当該軸受の前記ボールの反対側への移動が防がれ、前記軸受又はボデー側には前記ボール側と前記軸装シール機構側とが連通される連通部が設けられていると共に、前記上下ステムのボール近傍位置に鍔部が設けられ、この鍔部で前記軸受のボール側が保持され、前記軸受の全長が前記鍔部上面から前記軸装シール機構までの距離よりも短く、かつ、前記係止部の長さが前記鍔部から前記係合部までの距離よりも短く設けられていることを特徴とする高圧用トラニオン型ボール弁。
- 前記ボデーと前記蓋部材に略環状の係合部が設けられ、この係合部に前記軸受に鍔状に形成された前記係止部が係止された請求項1に記載の高圧用トラニオン型ボール弁。
- 前記係止部の外周と前記ボデーの内周との間に隙間が設けられ、この隙間により前記ボデーから前記係止部へのラジアル荷重の伝達が回避されている請求項1又は2に記載の高圧用トラニオン型ボール弁。
- 前記連通部は、前記軸受の外周に形成された連通溝、又は前記軸受の外周面に貫通される連通孔とした請求項1乃至3の何れか1項に記載の高圧用トラニオン型ボール弁。
- 高圧水素の供給ラインに請求項1乃至4の何れか1項に記載された高圧用トラニオン型ボール弁が用いられた状態で構成されていることを特徴とする水素ステーション。
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