JPS62233584A - ベロ−ズ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石油工業、化学工業などにおいて流体制御に
用いられベローズによって弁可動部分からの流体の外部
への漏洩をシールし得るように構成されているベローズ
弁に関する。

〔従来の技術〕

この種のベローズ弁は、制御すべき流体が有毒性、揮発
性、可燃性等を有する場合や高価である場合などにおい
て、その流体の弁可動部を支持する部分から弁外部への
漏洩を完全に防止することが必要とされる際に採用して
効果的なものであり、その有用性は大きい。

すなわち、この種従来のベローズ弁は、上蓋を貫通して
配置された弁軸により外部操作されることで弁本体内に
形成されている流体通路を開閉する流体制御部を有する
バルブプラグと、その円柱状胴部を摺動自在に支持する
ように弁本体側に設けられたガイドリングとを備えてい
る。そして、前記弁可動部としてのバルブプラグにおけ
る円柱状胴部とこれを摺動自在に支持するガイドリング
との間から、流体通路内を流れる制御流体が升外部に漏
洩することを防止するために、シール用としテ成形ベロ
ーズを、バルブプラグの円柱状胴部に嵌装し、かつその
可動端をバルブプラグの先端側に、また固定端をガイド
リングの端部に、それぞれ溶接して固着し、ベローズ外
側から所定圧力をもって作用する制御流体をシールする
ような構成とされていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したようにバルブプラグ、ガイドリ
ング側にそれぞれ溶接等で固着される成形ベローズにあ
っては、その溶接の影響や成形時において生じる各膨出
部強度の不均一さ等により、ベローズの各膨出部同士が
強度的にばらついてしまうことを避けられないものであ
った。

そして、このような強度面でのばらつきをもつベローズ
によれば、このベローズが弁作動時において伸縮変位し
た時、その弱い膨出部分が他の膨出部分よりも大きく変
位し、変形の度合が大きくなってしまうもので、しかも
この状態で外圧が加わると上述した部分が座屈変形を起
してつぶれ。

最終的１こは破損等を生じ、ベローズの寿命を短くする
等といった問題を生じるものであった。

特に、このようなシール用のベローズは、所要の可撓性
が要求されることから、一般に薄板材で成形されている
ものであり、その結果制御流体として高圧状態のものを
用いるプロセスには、ベローズ弁を使用できないといっ
た適用上での問題を生じるものであり、上述したような
ベローズの耐圧を向上させ、ベローズの長寿命化を達成
し得る、何らかの対策を講じることが望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

このような要請に応えるために、本発明に係るベローズ
弁は、外部操作されるバルブプラグの円柱状胴部とこれ
を摺動自在に支持する弁本体側のガイドリングとの間に
、弁作動時において内容積が増減される封入室を形成し
、かつこの封入室をバルブプラグとガイドリングとの間
に介装したシール用ベローズの内室に連通させるととも
に、これら両室内に非圧縮性流体を充填封入するように
したものである。

〔作用〕

本発明によれば、弁作動時においてベローズ内室と封入
室との容積増減量を相互に一致させ、これによりベロー
ズに加わる内圧を所定の値に維持し、これによりベロー
ズの部分的な塑性変形等を防１１−シ、その長寿命化を
達成し得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るベローズ弁の一実施例を示すもの
であり、同図において、まず、全体を符号１で示すベロ
ーズ弁の概略構成を簡単に説明すると、このベローズ弁
１は、両端に配管接続用のフランジを有する弁本体２と
、この弁本体２の上部にボルトによって取付は固定され
弁本体２の上部開口を閉塞する上蓋３と、この上蓋３を
貫通して配置され図示しない駆動装置により外部操作さ
れる弁軸４の内方端に設けられ前記弁本体２内の流体通
路２ａ中に臨み外部から操作されるバルブプラグ５と、
このバルブプラグ５を摺動自在に支持するように弁本体
２の開口部で上蓋３との間に設けられたガイドリング６
とを備えている。なお１図中２ｂは前記弁本体２内で流
体通路を流入側と流出側とに画成する隔壁２Ｃに設けら
れ前記バルブプラグ５先端の流体制御部で開閉制御され
る流通孔である。また、図中７は前記バルブプラグ５を
構成しかつ前記ガイドリング６の中央孔６ａ内で摺動自
在に支持される円柱状胴部である。さらに、図中５ａは
流通孔２ｂの上部開口縁に設けられた平面状弁座に着座
する合成樹脂材などによるシート部で、締付けねじ５ｂ
によりバルブプラグ５内方端面に取付は固定されている
。

そして、弁可動部としてのバルブプラグ５における円柱
状胴部７とこれを摺動自在に支持するガイドリング６と
の間から、流体通路２ａ内を流れる制御流体が弁外部に
漏洩することを防止するためのシール用として成形ベロ
ーズ１０は、所要の可撓性を有する薄板材料により略々
円筒状に形成され、前記バルブプラグ５の円柱状胴部７
に嵌装されるとともにその可動端がバルブプラグ５の先
端側に、また固定端をガイドリング６の内方端側に、そ
れぞれ溶接して固着され、これによりベローズ１０外側
から所定圧力をもって作用する制御波体をシールするよ
うな構成とされていた。

さて、本発明によれば、上述した構成によるベローズ弁
１において、バルブプラグ５の円柱状胴部７とこれを摺
動自在に支持する弁本体２側のガイドリング６との間に
、バルブプラグ５の」二下動による弁作動時にその内容
積が増減される封入室１１を形成し、かつこの封入室１
１を前記ベローズ内室１２に連通路１３を介して連通さ
せるとともに、これら両室１１．１２内に非圧縮性流体
１４を充填封入するようにしたところに特徴を有してい
る。

ここで、未実施例によれば、前記ガイドリング６の中央
孔６ａにおいて弁軸４側部分に環状溝６ｂを形成し、こ
の環状溝６ｂと前記円柱状胴部７外周部、さらにこの円
柱状胴部７の弁軸４側の端部に設けたフランジ状部材と
してのカバーリング１５で形成された空間を、前記封入
室１１として用いている。なお、１５ａ、１５ｂはこの
カバーリング１５による接合部をシールする０リングで
ある。

そして、上述した構成によれば、弁作動時において封入
室１１とベローズ内室１２との容積増減量を相互に一致
させ、これによりベローズ１０に加わる内圧を所定の値
に維持し、これによりベローズ１０の部分的な塑性変形
等を防止し、ベローズ１０の耐圧強度を向上させるとと
もに、その長寿命化を達成し得るものである。

ここで、上述した構成とすることにより、弁作動時にお
いて、封入室１１とベローズ内室１２とは、その相互の
体積変化が略々同一となるように、ベローズ１０、封入
室１１、バルブプラグ５等といった各部の寸法関係を適
宜設定すればよいものである。

すなわち、上述したようにして設定される寸法関係につ
いて、簡単に説明する。まず、ガイドリング６の環状溝
６ｂの内径をＤ、ベローズ１０の有効径をｄ、バルブプ
ラグ５の円柱状胴部７の外径なＰ、弁ストロークを文と
し、封入室１１、ベローズ内室１２の容積変化をＡ、Ｂ
とすると、Ａ＝π／４拳　（Ｄ２−ｐ２）・文 Ｂ＝π／４−　　（ｄ！１−Ｐ２）　　０文となる。

そして、この場合において、Ｄ＝ｄとすると、弁が開状
態から閉状態へと作動した時に、封入室１１の容積減少
分はベローズ内室１２の増加分となり、バルブプラグ５
の正常な作動が得られるもので、また弁１が閉→開作動
する時も上述した増減関係が逆になるだけで、全開度に
渡り封入液（非圧縮性流体１４）が充満している。この
ため、封入液（１４）がベローズ１０の各膨出部を内側
から保持し、強度的に問題のある膨出部に応力が集中し
て座屈するといった従来の問題はなくなり、ベローズ１
０の長寿命化を達成し得るとともに、高圧力下において
も使用可能となる等といった利点を奏する。

ここで、上述した封入室１１およびベローズ内室１２内
に封入される非圧縮性流体１４としては、一般には水で
よいが、たとえば粘度の高いオイル等を使用すれば、さ
らに効果的である。また、低温状態で使用する場合には
、液体ヘリウム等を用いるとよい。

第２図は本発明の別の実施例を示すものであって、この
実施例では、封入室１１の弁軸４側を閉塞するカバーリ
ング１５の代りに、バルブプラグ５側にフランジ部２０
を一体に形成し、このフランジ部２０で前記封入室１１
をシールするような構成としている。この場合、非圧縮
性流体１４の封入は、分割形成されている流体制御部（
５ａ）側の締付けねじ５ｂのねじ孔２１を導入通路とし
て利用するとよい。

また、第３図はガイドリング６の内孔部分（中央孔６ａ
）を同一径寸法で形成した場合で、さらに第４図は封入
室１１の外径りがベローズの有効径ｄと不一致である場
合の実施例を示している。

この場合の封入室１１およびベローズ内室１２の容積変
化をＣ，Ｄとし、さらに封入室１１形成部分の円柱状胴
部７の外径をｐとすると、Ｃ＝π／４争　（Ｄ２−ｐ２
）ｅ文 り＝π／４・　（ｄ！ｌ　　ｐｓｉ）Φ文となる。そし
て、これら両式において、Ｃ＝Ｄすなわち断面積が等し
くなるような寸法Ｉ）、ｐ；ｄ、Ｐを適宜選定するとよ
いものである。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由で、
種々の変形例が考えられるものである。たとえば上述し
た実施例では、本発明によるベローズ弁ｌを単座弁タイ
プのものについて説明したが、アングルタイプの弁本体
を有するものにでも適用して効果的なもので、またバル
ブプラグ５の先端形状を種々の型式特性をもつようにし
てもよいことは容易に理解されよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るベローズ弁によれば
、バルブプラグの円柱状胴部とこれを摺動自在に支持す
るガイドリングとの間に、弁作動時において内容積が増
減される封入室を形成し、かつこの封入室をバルブプラ
グ、ガイドリング間に介装したシール用ベローズの内室
に連通させるとともに、これら両室内に非圧縮性流体を
充填封入するようにしたので、簡単かつ安価な構成にも
かかわらず、弁作動時においてベローズ内室と封入室と
の容積増減量を相互に一致させ、これによりベローズに
加わる内圧を所定の値に維持し、これによりベローズの
部分的な塑性変形等を防止し、ベローズ耐圧の向上とそ
の長寿命化とを達成し得る等といった種々優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベローズ弁の一実施例を示す全体
の概略断面図、第２図ないし第４図は本発明の別の実施
例を示す要部断面図である。 １拳・・・ベローズ弁、２・・・・弁本体、２ａ・・・
・流体通路、３拳拳争・上蓋、４・争・・弁軸、５・・
・・バルブプラグ、５ａ・−・・シート部（流体制御部
）、６・・・・ガイドリング、６ａ・・・・中央孔、６
ｂ・・・・環状溝、７・・・・円柱状胴部、１０・・・
・ベローズ、１１−・・・封入室、１２・・拳・ベロー
ズ内室、１３・拳・一連通路、１４・・・・封入液とし
ての非圧縮性流体、１５・・・・カバーリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁軸により外部操作されるバルブプラグの円柱状胴部に
   嵌装されてその一部に可動端が固着されるとともに固定
   端が前記円柱状胴部を摺動自在に支持する弁本体側に設
   けたガイドリングに固着されてなるシール用ベローズを
   備えてなるベローズ弁において、弁作動時に内容積が増
   減される封入室を、前記バルブプラグの円柱状胴部とガ
   イドリングとの間に形成し、かつこの封入室を前記ベロ
   ーズ内室に連通させるとともに、これら両室内に非圧縮
   性流体を充填封入したことを特徴とするベローズ弁。