JP2003120831A

JP2003120831A - ボールバルブと流体漏れ防止方法

Info

Publication number: JP2003120831A
Application number: JP2001315896A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Nakanishi; 定之中西
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】パイプライン及び設備配管上の配
管を増設する場合や改造等を行う際に、簡単な構成でコ
ンパクトであり、しかも、安全に作業ができるようにし
たボールバルブと流体漏れ防止法を提供することにあ
る。【解決手段】弁閉状態において、少なくともボ
ール下流側の配管圧力よりも高圧の不活性ガスをキャビ
ティ部１４に連続的に送入することにより、シート１９
をボールバルブ２，３のボール面に押圧して弁座シール
を行うと共に、さらに、不活性ガスをキャビティ部１４
から外部に連続的に放出させることによりボールバルブ
２，３の下流側に流体を漏出させないようにした流体漏
れ防止方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプライン及び
設備配管上の配管を増設する場合や改造等を行う際に、
危険なく安全に作業を行えるようにしたボールバルブと
これを用いたガス等の流体漏れ防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パイプライン等に天然ガスのような可燃
ガスが入っている場合、工事側のパイプライン内のガス
を放出したとしてもパイプライン内を遮断しているボー
ルバルブがシート漏れを発生していると、増設・改造な
どのためにパイプを切断し、または溶接する等の工事
は、極めて危険なことになり、実際には不可能な工事で
あった。

【０００３】そこで、この種の工事をする場合、従来
は、ボールバルブのシートシール構造をダブルシール方
式にして、ガスが下流側より漏れ難くする方法を採用し
たり、或は、図６に示すように、将来に増設が予定され
ている場合は、ボールバルブ３０から下流側のパイプラ
イン３１を水封構造３２にしておいて、この水封構造３
２の近傍に液面確認パイプ３３を設けるようにし、更
に、切断位置３４の先端部をキャップ３４ａで密封して
ガス漏れを防ぐようにした工事も採用されていた。

【０００４】その他、特開２００１−６５７１５号公報
によると、ボールバルブを弁閉にした状態で、シール流
体供給ポートからバルブ本体（キャビティ部）内に、配
管系内を流れる内部流体の圧力よりも高圧のシール用流
体を圧入するようにして、リークを極力防止するように
したボールバルブが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、将来的
に増設を予定している場合は、上記の水密構造方式を採
用するのは良いが、通常の増設や改造工事に対してこの
水密構造３２を用いるのは、大掛かりな工事で設備費用
等を要する等の課題があった。

【０００６】また、上記の公報に示した方法によると、
弁閉状態でも上流側流路・下流側流路及びキャビティ部
はそれぞれ連通しているので、供給ポートより入圧した
流体は、上流側流路及び下流側流路へ流れ出てしまう。
従って上流側の流体を止める場合には、供給ポートから
の入圧を、上流側流体圧より著しく高くする必要があ
り、パイプラインを増設し、又は改造する工事には、危
険が多く、この方式を採用することは不可能である。

【０００７】本発明は、上述の問題点を解決するために
開発したものであり、その目的とするところは、パイプ
ライン及び設備配管上の配管を増設する場合や改造等を
行う際に、簡単な構成でコンパクト化を図ることがで
き、しかも、安全に作業ができるようにするボールバル
ブと流体漏れ防止法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明は、ボディ内にステムで支持
した貫通孔を有するボールを回転自在に設け、このボー
ルの両側に装着したシール機構によってボールの外周面
とボディの内周面との間にキャビティ部を設けると共
に、弁閉時に少なくともボール下流側の配管圧力よりも
高圧の不活性ガスをキャビティ部に送入する弁と、この
不活性ガスをキャビティ部から外部へ放出する弁をそれ
ぞれボディに設けたボールバルブである。

【０００９】この場合、キャビティ部に不活性ガスを送
入し、かつ放出する前記の弁のうち、少なくとも一つは
外部とキャビティ部とを連通するドレン弁を用い、この
ドレン弁を流量調整可能に設けるのが好ましい。

【００１０】また、シール機構は、ばねの付勢力とキャ
ビティ部内の圧力によって発生する自緊力によるダブル
シール方式により前記のシートをボールの外周面に押圧
接触させるようにしたものである。

【００１１】請求項４に係る発明は、弁閉状態におい
て、少なくともボール下流側の配管圧力よりも高圧の不
活性ガスをキャビティ部に連続的に送入することによ
り、シートをボールバルブのボール面に押圧して弁座シ
ールを行うと共に、更に、不活性ガスをキャビティ部か
ら外部に連続的に放出することによりボールバルブの下
流側に流体が流出しないようにした流体漏れ防止方法で
あり、仮に、弁座漏れが生じても、配管流体は、不活性
ガスと共に外部に排出され、下流側には漏れないように
した流体漏れ防止方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明におけるボールバルブと流
体漏れ防止法の実施形態を図面に従って説明する。図１
は、パイプライン中にボールバルブを設置した状態を示
す説明図であり、図２はボールバルブの拡大縦断面図で
ある。

【００１３】図１において、１はパイプラインであり、
このパイプライン１の途中にボールバルブ２，３が設置
されている。このパイプライン１の左側が上流側で、右
側が下流側であって、パイプライン１の右端には、キャ
ップ止め４を設けている。

【００１４】図２において、ボールバルブ２又はボール
バルブ３の構造は、ボディ５の両端をパイプライン１に
溶接等の手段で接続するための接続部６，７を設け、こ
の接続部６，７には、ガス流入口８とガス流出口９をそ
れぞれ設けている。また、ボディ５の内部には、貫通孔
１０を有するボール１１を上下ステム１２，１３を介し
て回転自在に設けられ、上部ステム１２を手動操作やア
クチュエータによる自動操作によってボール１１を開閉
駆動させている。

【００１５】また、ボディ５とボール１１の外周面とで
囲まれるスペースをキャビティ部１４として構成され、
ボディ５の内周面とボール１１の外周面との間に一対の
シール機構１５，１６が装着され、キャビティ部１４
は、このシール機構１５，１６により所定のシール性を
保持するように構成されている。

【００１６】図３は、図２のａ部拡大詳細図で、シール
機構１５，１６を示した拡大縦断面図であり、同図にお
いて、環状のシートリテーナ１７の先端部に、リング１
７ａによりシートリテーナ１７に固定されたアウターリ
ング１８を介してリング状のシート１９を装着し、この
アウターリング１８は、ばね２０を介してボール１１側
に付勢されている。なお、図中２１はＯリングであり、
２２はシール剤供給装置である。

【００１７】このシール機構１５，１６は、図３に示す
ように、シート１９とボール１１とのシールポイント径
Ｄ₁に対し、シートリテーナ１７とボディ５との間に組
み込むと共に、シートリテーナ１７に自緊力すなわち、
キャビティ部１４の圧力によりシート１９をボール１１
側に押し付ける力を発生させるＯリング２１の外径側径
をＤ_２とし、内径側径をＤ_３とする。また、パイプライ
ン径圧力をＰ₁及びＰ₃とし、キャビティ部１４圧力をＰ
₂とすると、Ｐ₂＞Ｐ₁またはＰ₃の場合、シート１９がボ
ール１１側に押し付けられる力Ｗは、Ｗ＝π／４（Ｄ₁ ²
−Ｄ₃ ²）（Ｐ₂−Ｐ₁またはＰ₃）となる。

【００１８】これによりキャビティ部１４であるＰ₂に
パイプライン側圧力Ｐ₁またはＰ₃より高い圧力にする
と、両側のシート１９，１９は、ボール１１の外周面に
確実に押し付けられることになる。なお、下流側パイプ
ラインへの流体漏れの有無は、下流側シール機構に連通
するシール剤供給装置２２を介して、図示しないガス検
知器などによって確認することができ、仮に漏れを検知
した場合には、このシール剤供給装置２２を用いてシー
ル剤を注入し、弁座シールを行うことができる。

【００１９】図４及び図５において、キャビティ部１４
に送入し、かつ放出する送入弁２３や放出弁２４は、ボ
ディ５の連通孔５ａに螺着されている。本例において
は、送入弁２３と放出弁２４をそれぞれ１個設けている
が、それぞれ２個以上設けてもよい。これらの弁は、外
部とキャビティ部１４とを連通するドレン弁を用いて兼
用させることにより、ボールバルブの構造をコンパクト
にすることが可能となる。このドレン弁は、ボディ５の
底部以外に設置するタイプでも良い。この放出弁２４と
送入弁２３は、図５に示すように、ホース用接手２３ａ
とホース用接手２４ａのみを変えて、ホース２３ｂまた
はホース２４ｂを装着すれば、同一の弁構造を用いるこ
とができる。なお、放出弁２４のホース２４ｂは、放出
するガスをホース２４ｂで安全に工事を行える場所まで
引いて放出するようにすれば、安全に工事をすることが
できる。

【００２０】この送入弁２３と放出弁２４は、同一構造
であり、これを図４に従って説明すると、本体２５に主
ニードル２６と副ニードル２７を設け、それぞれの主ニ
ードル２６と副ニードル２７を螺合調節しながら、流量
調節するように設けられている。なお、２８は、主ニー
ドル２６のロックボルトであり、これは、誤操作防止用
である。

【００２１】更に、ボールバルブの弁閉時に配管圧力よ
りも高圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）をキャビティ
部１４内に流入出するには、図示しない不活性ガス供給
源より連続的に送入すると共に、キャビティ部１４内の
不活性ガスを外部へ連続的に放出することによって実施
され、前述のように、送入弁２３と放出弁２４のガス流
量を適宜に調節することによって行われる。

【００２２】次に、上記の実施形態の作用を説明する。
パイプライン１の増設や改造工事を行う場合、ボールバ
ルブ２，３を弁閉状態にして、送入弁２３より連続的に
キャビティ部１４内へ窒素ガス等の不活性ガスを送入
し、連続的に放出弁２４から放出することで、キャビテ
ィ部１４を確実に不活性ガスのみとし、更に、放出弁２
４、送入弁２３の流量を調節することができるので、パ
イプライン１の圧力に対して必要な圧力にし、また、放
出量を最小限にできる。

【００２３】この送入や放出する不活性ガスは、連続し
て行えるので、万一シート漏れが生じても、パイプライ
ンのガスと一緒に放出されるため、パイプライン１の流
出側へパイプラインのガスが出ていくおそれがなく、安
全に増設や改造工事等が行える。この場合、水封のため
の水封構造を施した配管設備も予め設ける必要もない。

【００２４】また、図２に示す送入弁２３と放出弁２４
は、外部とキャビティ部１４とを連通できる位置であれ
ば何れの方向に設けても良く、パイプラインのガスの性
質により適宜に選択することができ、これらは実施に応
じて任意である。なお、注入した不活性ガスをキャビテ
ィ部１４内部に広く行き渡せるため、送入弁２３と放出
弁２４とは離して設置するとよい。Ｐ_１，Ｐ₂，Ｐ₃との
関係を各場合について説明する。キャビティ部１４内の
圧力を、上流側、下流側双方のパイプライン１よりも高
い圧力にした場合（Ｐ₁＜Ｐ₂＞Ｐ₃）、キャビティ部１
４の圧力Ｐ₂により、シール機構１５，１６の双方がボ
ール１１の外周面に確実に押し付けられて密封シールさ
れ、下流側パイプライン１へパイプライン流体（ガス）
が漏れることはない。キャビティ部１４内の圧力を、上
流側パイプライン１と略同じとし、且つ下流側パイプラ
インよりも高い圧力にした場合（Ｐ₁≒Ｐ₂＞Ｐ₃）、キ
ャビティ部１４の圧力Ｐ₂により下流側シール機構、例
えばシール機構１６のみが働いて、弁座シールを行い、
下流側パイプライン１へパイプライン流体（ガス）が漏
れることはない。キャビティ部１４内の圧力を、上流側
パイプライン１よりも低い圧力とし、且つ下流側パイプ
ライン１よりも高い圧力にした場合（Ｐ₁＞Ｐ₂＞
Ｐ₃）、上流側の流体圧により、上流側シール機構、例
えばシール機構１５が働き、一方、キャビティ部１４の
圧力Ｐ₂により下流側シール機構、例えばシール機構１
６が働いて、上流側・下流側双方の弁座シールを行い、
下流側パイプライン１側へパイプライン流体（ガス）が
漏れることはない。以上のように、少なくとも下流側パ
イプライン１よりも高い圧力の不活性ガスをキャビティ
部１４に送入すれば、上流側パイプライン１の圧力の高
低に拘わらず、確実にボールバルブ下流側へのパイプラ
イン流体の漏れを防止することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によると、パイプラインの増設や改造工事を行う場合、
簡単な設備で、しかもコンパクトなボールバルブを用い
ることによって、パイプライン側へガス等の流体が漏れ
るおそれがなく、安全にかつ確実に工事を行うことがで
きる。

【００２６】更に、放出弁または送入弁を既設のドレン
弁を用いることによって兼用することが可能となり、そ
れだけコンパクト化に寄与し、コストダウンも図ること
ができる。また、シール機構は、高圧の不活性ガスをキ
ャビティ部に送入・放出させることによって、より自緊
力が確実に発揮されて、シート漏れを生ずることがな
く、安全に作業を遂行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一例を示したもので、パイプラ
イン中にボールバルブを設置した状態を示す説明図であ
る。

【図２】本発明におけるボールバルブの拡大縦断面図で
ある。

【図３】図２のａ部拡大詳細図である。

【図４】図２のｂ部拡大詳細図である。

【図５】図４の弁構造に取付ける送入ホースの接手を示
した説明図である。

【図６】従来例を示したパイプラインにおける水密構造
の説明図である。

【符号の説明】

１パイプライン２，３ボールバルブ５ボディ１１ボール１２上部ステム１３下部ステム１４キャビティ部１５，１６シール機構１７シートリテーナ１９シート２１Ｏリング２３送入弁２４放出弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボディ内にステムで支持した貫通孔を有
するボールを回転自在に設け、このボールの両側に装着
したシール機構によってボールの外周面とボディの内周
面との間にキャビティ部を設けると共に、弁閉時に少な
くともボール下流側の配管圧力よりも高圧の不活性ガス
をキャビティ部に送入する弁と、この不活性ガスをキャ
ビティ部から外部へ放出する弁をそれぞれ前記ボディに
設けたことを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】キャビティ部に不活性ガスを送入し、か
つ放出する前記の弁のうち、少なくとも一つは外部とキ
ャビティ部とを連通するドレン弁を用い、このドレン弁
を流量調整可能に設けた請求項１に記載のボールバル
ブ。
【請求項３】前記のシール機構は、ばねの付勢力とキ
ャビティ部内の圧力によって発生する自緊力によるダブ
ルシール方式により前記シートをボールの外周面に押圧
接触させるようにした機構である請求項１に記載のボー
ルバルブ。
【請求項４】弁閉状態において、少なくともボール下
流側の配管圧力よりも高圧の不活性ガスをキャビティ部
に連続的に送入することにより、シートをボールバルブ
のボール面に押圧して弁座シールを行い、更に、不活性
ガスをキャビティ部から外部に連続的に放出させること
によりボールバルブの下流側に流体を漏出させないよう
にしたことを特徴とする流体漏れ防止方法。