JP3765618B2 - Double seal valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品製造、醸造等の機械やプラントにおける液体流通ラインに使用される二重シール弁に関するもので、流路を二重にシールすることにより二液の混合を防止する弁構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来におけるこの種の二重シール弁として、上部流路と下部流路との間に形成した連通路に弁座を設け、弁座の内周側座面に主環状パッキンを介して摺接係合する第1弁体を第1弁軸に、また弁座の上部側座面に副環状パッキンを介して押接係合する第2弁体を第2弁軸にそれぞれ設け、第1弁軸及び2弁軸を弁開閉駆動機構により適宜に駆動させることによって、第1弁体及び第2弁体の開閉を行わせるようにしたものがある。各環状パッキンはゴム製のもので、弁座との対向面に凹設されたパッキン取付用嵌合溝に嵌合されて取り付けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような二重シール弁において、副環状パッキンは、第2弁体の下動によって弁座の上部側座面に押接されて係合するので、閉弁時に圧縮力が作用するだけで、剪断力はかからないが、主環状パッキンの方は、第1弁体の上下動によってステンレス鋼等からなる弁座の内周側座面に対し軸方向に摺接して係合されるものであって、その摺接面に大きな摩擦抵抗が働くために、パッキン取付用嵌合溝から突出するパッキン部分(以降、接液部分と云う)とその嵌合溝に没入しているパッキン部分(以降、非接液部分と云う)との境界部分に剪断力が生じ、その剪断力が過大になると、パッキンの破損につながる。
【0004】
また、このような二重シール弁において、各弁体のパッキンは、閉弁時には、弁座の座面に拘束されて圧縮状態にあり、開弁時には拘束が解けて接液部分が膨張状態となるが、この開弁時に、弁内を通過する液体の圧力変動や温度変化によって接液部分の膨張度が著しく大きくなる。しかして、第1弁体の主環状パッキンにあっては、開弁状態から閉弁動作に移る時に、パッキンの接液部分が上記のように大きく膨張した状態で弁座の内周面に突入することによって、その接液部分は過大な剪断力を受け、短期のうちに破損してしまう。
【0005】
そこで本発明は、上記弁内を通過する液体の圧力変動や温度変化に伴う接液部分の膨張度が非接液部分の体積に対する接液部分の体積の比率に関係し、非接液部分の体積が接液部分の体積に比べて大きければ大きい程、接液部分の膨張度が小さくなると云う点に鑑み、更には開弁状態において主環状パッキンの接液部分を部分的に拘束してやれば開弁時の接液部分の膨張を抑制できることを考慮し、開弁状態から閉弁動作に移る時に主環状パッキンの接液部分に作用する剪断力を極力軽減し、もって主環状パッキンの耐用性を向上させるようにした二重シール弁を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項1に係る二重シール弁は、上部流路1と下部流路2との間に形成した連通路3に弁座6を設け、弁座6の内周側座面6aに主環状パッキン12を介して摺接係合する第1弁体7を第1弁軸8に、また弁座6の上部側座面6bに副環状パッキン13を介して押接係合する第2弁体9を、第1弁軸8に摺動可能でばね11により常時下向きに付勢されるように嵌装される第2弁軸10にそれぞれ設けると共に、第1弁軸8を弁開閉駆動機構28に連動連結し、開弁時に第1弁軸8の上動に伴って第2弁体9が第1弁体7に追従移動する二重シール弁において、主環状パッキン12は、第1弁体7のパッキン取付用嵌合溝7aから突出するパッキンの接液部分12bが開弁時における液体の圧力変動や温度変化による膨張を抑制されるように、前記パッキン取付用嵌合溝7aに没入する非接液部分12aの断面積を接液部分12bの断面積に比べて十分大きくすると共に、開弁時に接液部分12bの上端縁部が第2弁体9の下広がりテーパ状内周面9bの下端部に係合するようにしたことを特徴とする。
【0007】
請求項2は、請求項1に記載の二重シール弁において、第1弁体7の主環状パッキン12は、ゴム材にフッ素樹脂材を所要量混入したものから形成されていることを特徴とする。
【0008】
請求項3は、請求項1または2に記載の二重シール弁において、弁座6の内周側座面6aには、フッ素樹脂材のコーティング層またはライニング層が形成されていることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る二重シール弁の全体をa−a線で二分した下半分の縦断面図で、図2は上半分を示している。これらの図において、1は上部流路、2は下部流路で、これらの流路1,2は互いに平行または交差方向に形成されていて、両流路1,2の間には連通路3が形成され、また両流路1,2における連通路3と同軸上に対向する部位に上部開口部4及び下部開口部5が形成され、そして連通路3には弁座6が装着されている。上部流路1及び下部流路2に、それぞれ飲料液または洗浄液を流通させるようになっている。
【0010】
7は、弁座6の内周側に係合する第1弁体で、上部開口部4から連通路3を通って下部開口部5側に挿入された第1弁軸8の中間軸部8bの下端部に一体形成されている。この第1弁体7の下部には中空状の下部軸部8cが同軸一体形成され、また中間軸部8bの上部には上部軸部8aが、通常はねじ結合により同軸に連設されている(図1及び図2には、中間軸部8bと上部軸部8aとが一体に形成されたものとして図示している)。これら上部軸部8aと中間軸部8bと下部軸部8cとによって第1弁軸8が形成される。
【0011】
9は、第1弁体7の上側に位置して弁座6の上部側に上方より押接係合する第2弁体で、第1弁軸8の上部軸部8aから中間軸部8bにわたって套嵌された第2弁軸10の下端部に一体に形成されており、この第2弁軸10は、後述するようにコイルばねからなる第1ばね11によって常時下向きに付勢され、それにより第2弁体9を弁座6の上部側に押し付けている。尚、この第2弁軸10は、上部軸部10aとこれにねじ結合された下部軸部10bとからなるもので、下部軸部10bの下端部に第2弁体9が形成される。
【0012】
図3以降の図面をも参照して明らかなように、第1弁体7には、弁座6の内周側座面6aに摺動可能に密接する主環状パッキン12がパッキン取付用嵌合溝7aに嵌合されて取り付けられ、第2弁体9には、弁座6の上部側座面6bに上方より密接する副環状パッキン13がパッキン取付用嵌合溝9aに嵌合されて取り付けられている。上部流路1の上部開口部4には、この上部開口部4から上方へ突出する第2弁軸10の下部軸部10bを摺動可能に支持する環状部材14が設けられ、この環状部材14は、ヨーク15の基部15aと、これの下端部で下部軸部10bに密接するパッキン16を含んで構成される。また、下部流路2の下部開口部5には、この下部開口部5から下方へ突出する第1弁軸8の下部軸部8cを摺動可能に支持する環状部材17が設けられ、この環状部材17は、スリーブ18の径大基部18aと、これの上端部で下部軸部8cに密接するパッキン19を含んで構成される。
【0013】
図1に示すように、第2弁軸10の下部軸部10bには洗浄液供給口20が設けられ、この洗浄液供給口20は、連通孔21を介して、第1弁軸8の中間軸部8bに設けられた内部通路22に通じ、この内部通路22は、中間軸部8bの下端部に放射状に設けられた複数の洗浄液噴出孔23に通じている。しかして、洗浄液供給口20より洗浄液を供給すると、その洗浄液は、連通孔21より中間軸部8bの内部通路22に入り、下端部の各洗浄液噴出孔23から、第1弁体7と第2弁体9と弁座6との間に形成される環状室24内に噴出して、この環状室23の内部を洗浄した後、複数の通孔25を通って下部軸部8c内部の排出路26から外部に排出される。尚、洗浄液供給口20には洗浄液ホース接続用の口金27がヨーク15の窓15aを通して取り付けられる。
【0014】
また、図2を参照すると、この図において28は、第1弁体7及び第2弁体9の開閉を司る第1の弁開閉駆動機構であり、この弁開閉駆動機構28は、第1弁軸8の上部軸部8aをピストンロッドとし、これに固定したピストン29を固定シリンダ30内に嵌装したエアシリンダからなるもので、固定シリンダ30内の上部にばね受け31が配置され、このばね受け31とピストン29との間には、このピストン29と第2弁軸10との間に介装された第1ばね11よりばね力の大きい第2ばね32と、前記ピストンロッド8aに固定され且つ前記ばね受け31に対し伸縮自在に連結されて、前記第2ばね32の伸びを一定範囲に制限するばね制限ストッパー33とが介装され、そして固定シリンダ30には、ピストン29を隔ててその上下両室30a,30bに対しエアの給排を行うエア給排ポート34,35が設けられている。
【0015】
前記ばね受け31は、第2ばね32の一端部を受けるリング状のばね受け本体31oと、これと同心状に一体形成された円筒部材31aとからなり、前記ばね制限ストッパー33は、ピストンロッド(第1弁軸8の上部軸部8a)に外嵌されて定位置に固定されると共にばね受け31の円筒部材31aに摺動可能に内嵌される円筒部材33aからなるもので、常時は図2に示すように、第2ばね32の付勢力で両円筒部材31a,33aの先端係合部が互いに係合することによって、ばね受け31とストッパー33とが最大に伸びた状態で連結され、それにより第2ばね32がそれ以上伸びないように制限されている。
【0016】
従って、この第1の弁開閉駆動機構28によると、固定シリンダ30内の上下両室30a,30bのいずれにも圧力エアが供給されていない時には、図2に示すように、ピストン29と第2弁軸10の上部軸部10aとの間に介装された第1ばね11の付勢力により、第1弁軸8が上方へ、第2弁軸10が下方へそれぞれ付勢されて、第1弁体7が主環状パッキン12を介して弁座6の内周側座面6aに密接係合すると共に、第2弁体9が副環状パッキン13を介して弁座6の上部側座面6bに密接係合し、図3に示すような弁全閉状態となる。
【0017】
そして、エア給排ポート35より固定シリンダ30の下部室30bに圧力エアが供給されると、ピストン29が第2ばね32の付勢力に抗して上昇し、これに伴い前記ストッパー33の円筒状部材33aが収縮作動して、第1弁軸8が上動を開始し、その途上で第1弁体7の上端部が図4に示すように第2弁体9の内周側下部に当接し、この当接状態で第1弁体7が第2弁体9を押し上げて共上がりしながら、両弁体7,9が弁座6から上方へ離間し、しかしてピストンロッド8aの上端側に嵌装されたストローク設定リングRが固定シリンダ30の上壁部30cに当接することで、ピストン29が上動限位置に至り、第1弁体7及び第2弁体9は、図5に示すような弁全開状態となる。
【0018】
また、上記の弁全開状態において固定シリンダ30の下部室30bの圧力エアを排出させることにより、ばね受け31が固定シリンダ30の上壁部30cに押し付けられたまま、ピストン29が第2ばね32の付勢力によって下降し、これに伴い第1弁軸8及び第2弁軸10が下動して、第1弁体7及び第2弁体9は図3に示すような弁全閉状態に戻る。尚、弁全閉状態(図3参照)と弁全開状態(図5参照)でのピストン29のストロークSaは、固定シリンダ30の上壁部30cに当接する上記ストローク設定リングRによって設定される。
【0019】
また、図1及び図2に示す弁全閉状態において、エア給排ポート34から固定シリンダ30の上部室30aに圧力エアが供給されると、前記ばね制限ストッパー33によって第2ばね32の伸びが制限されているから、上部室30aの圧力上昇によりピストン29が下方に押されて下降し、それに伴い第1弁軸8が第1ばね11に付勢力に抗して下動し、第1弁体7の主環状パッキン12が弁座6の内周側座面6aを下方へ摺動して離間し、図6に示すように第1弁体7のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。このように、固定シリンダ30の上部室30aに圧力エアを供給することにより、第1弁軸8を単独で下動させて、第1弁体7のみを開弁状態とすることができる。この場合、ピストン29は、図2に示される位置から下降を開始し、後述する第2シリンダ37の上端に当接して停止する。従って、そのストロークは同図に示すSbとなり、このストロークSb分だけ第1弁軸8が第2弁軸10と独立して上下動することになる。
【0020】
前記第1の弁開閉駆動機構28の下方には、同じくエアシリンダからなる第2の弁体開閉駆動機構36が設けられている。この第2の弁体開閉駆動機構36は、第1の弁開閉駆動機構28の固定シリンダ30下部にこれと連通して連設された第2シリンダ37と、この第2シリンダ37に内嵌されると共に第2弁軸10の上部軸部10aに外嵌された状態で所定ストローク上下動する第2ピストン38と、この第2ピストン38を下動限位置に付勢する第3ばね39と、第2ピストン38の下部室30aに対するエアの給排を行うエア給排ポート40とから構成されている。
【0021】
図2において、41は第2ピストン38の下動限位置を規制するストッパーで、第2シリンダ37の下壁部側に形成され、また42は第2ピストン38の上動限位置を規制するストッパーで、第2シリンダ37の上壁部側に形成されている。しかして、第2ピストン38は、下動限位置規制ストッパー41と上動限位置規制ストッパー42との間において、ピストン38の外周側上端部38aと上動限位置規制ストッパー42との間隔に相当するストロークS1を上下動するが、第3ばね39により下動限位置に付勢された第2ピストン38の内周側上端部38bと、第1ばね11により閉弁位置に付勢された第2弁軸10の上部軸部10aに突設されたストッパー43との間に、前記ストロークS1よりも短い軸方向の遊びS2が設けられていることから、この第2ピストン38が下動限位置から上動限位置までストロークS1上動することにより、第2弁軸10は、前記ストロークS1と前記軸方向遊びS2との差(S1−S2)分だけ上動することになる。このように、第3ばね39で下動限位置に付勢される第2ピストン38の内周側上端部38bと、第2ばね32で閉弁位置に付勢される第2弁軸10側のストッパー43との間に、第2ピストン38のストロークS1より短い軸方向遊びS2を設けることにより、第2ばね32の付勢力を第2弁軸10に対して確実に作用させることができる。
【0022】
この第2の弁開閉駆動機構36にあっては、図2のように第2ピストン38が下動限位置に保持されている状態から、エア給排ポート40より第2シリンダ37の下部室37aに圧力エアが供給されると、第2ピストン38が上動を開始するが、そのピストン38の内周側上端部38bが第2弁軸10のストッパー42に当たるまでは、第2弁軸10は第2弁体9を閉じる下降位置に保持されたままである。しかして、第2弁軸10は、第2ピストン38の内周側上端部38bがストッパー42に当たった後、第2ピストン38の上動に伴って押し上げられ、このピストン38の外周側上端部38aが上動限位置規制ストッパー42に当たるまで上動し、それにより図7に示すように第2弁体9のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。また、上記下部室37aの圧力エアを抜くことにより、第2ピストン38が第3ばね39により押し下げられると共に、第2弁軸10は第2ばね32により下動し、第2弁体9は閉弁状態となる。また、第2シリンダ37の上部室37bと前記第1弁開閉駆動機構28における固定シリンダ30の下部室30bとは互いに連通している。
【0023】
次に、本発明の特徴である第1弁体7及びこれに取り付けられる主環状パッキン12について図8によって説明すると、主環状パッキン12は、開弁時の断面構造を示す図8の(A)から分かるように、第1弁体7のパッキン取付用嵌合溝7aに没入する非接液部分12aの断面積が当該嵌合溝7aから突出する接液部分12bの断面積に比べて十分大きくなるようにパッキン取付用嵌合溝7aに取り付けられている。この場合、非接液部分12aの断面積は接液部分12bの断面積の8〜10倍とされる。図8(B)は、弁全開状態において主環状パッキン12が弁座6の内周側座面6aに密接係合している状態を示すもので、この主環状パッキン12は、内周側座面6aに拘束されて圧縮される。
【0024】
開弁時において弁内を通過する液体の圧力変動や温度上昇に伴う接液部分の膨張度は非接液部分の体積に対する接液部分の体積の比率に関係し、非接液部分の体積が接液部分の体積に比べて大きければ大きい程、接液部分の膨張度が小さくなることから、上記のように主環状パッキン12の非接液部分12aの断面積を接液部分12bの断面積に比べて十分大きくとることによって、接液部分の膨張度を小さくすることが可能となる。従って、図5に示すような開弁状態にある第1弁体7が下動して図3及び図8(A)に示すような閉弁状態に移る際、弁内を通過する液体の圧力変動や温度上昇に伴う接液部分12bの膨張度が極力小さく制限されているため、主環状パッキン12が弁座6の内周側座面6aに突入係合するときに接液部分12bに作用する剪断力が極力軽減され、それにより主環状パッキン12の損傷や破損が防止される。
【0025】
図8(C)は、閉弁状態にあった第1弁体7が第2弁体9を押し上げて共上がりしながら、両弁体7,9が弁座6から上方へ離間して弁全開状態となるときの主環状パッキン12の断面形状を示すもので、第1弁軸の上動に伴い第1弁体7の上端部7bが、第2弁体9の下広がりテーパ状内周面9bの下部に当接すると共に、主環状パッキン12の接液部分12bの上端縁部が同図のように第1弁体上端部7bの下側でテーパ状内周面9bに係合するようになっている。このように弁全開時に接液部分12bの上端縁部が第2弁体9のテーパ状内周面9bに係合することによって、この接液部分12bがテーパ状内周面9bにより部分的に拘束された状態となり、それによって弁内を通過する液体の圧力変動や温度上昇に伴う接液部分12bの膨張を抑制することができる。また、接液部分12bの上端縁部が図8(C)の実線図示のように第2弁体9のテーパ状内周面9bに係合した状態において接液部分12bが液体による加熱や加圧作用を受けると、接液部分12bの上端縁部がテーパ状内周面9bに沿って拘束力の弱まる上向きへ逃げるように変形し、それにより接液部分12b全体が同図仮想線図示のようにパッキン径方向に膨出変形することを阻止することができる。
【0026】
上記のようにパッキン取付用嵌合溝7aに没入する主環状パッキン12の非接液部分12aの断面積を接液部分12bの断面積に比べて十分大きくすると共に、開弁時に接液部分12bの上端縁部が第2弁体9のテーパ状内周面9bの下端部に係合するように構成したことによって、弁全開状態状態から閉弁動作に移る時に主環状パッキン12の接液部分12bに作用する剪断力を極力軽減し、もって主環状パッキン12の耐用性を向上させることができる。
【0027】
また、第1弁体7の主環状パッキン12を、ゴム材にフッ素樹脂材を所要量混入したものから形成することによって、主環状パッキン12の摺動摩擦抵抗を軽減し、耐用性を向上させることができる。また、弁座6の内周側座面6aに、フッ素樹脂材のコーティング層またはライニング層を形成することによって、内周側座面6aの耐用性の向上を図ることができる。
【0028】
以上のような構成を有する二重シール弁の使用において、第1の弁開閉駆動機構28における固定シリンダ30の下部室30bに圧力エアが供給されていない状態のときには、図1〜図3に示すように、第1弁体7が主環状パッキン12を介して弁座6の内周側座面6aに密接係合すると共に、第1ばね11により押し下げる第2弁軸10によって第2弁体9が副環状パッキン13を介して弁座6の上部側座面6bに押接係合して、第1弁体7及び第2弁体9が共に閉じた弁全閉状態となり、しかして上部流路1と下部流路2とを連通する連通路3は、下部流路2側の第1弁体7と上部流路1側の第2弁体9とによって二重シールされた状態で閉塞され、上部流路1を流れる液体と下部流路2を流れる液体との混合が防止される。
【0029】
そして、上記固定シリンダ30の下部室30bに圧力エアが供給されると、図4に示すように第1弁体7が第2弁体9を押し上げて共上がりしながら、両弁体7,9が弁座6から上方へ十分に離間して図5に示すような弁全開状態となり、これにより連通路3が開通し、この連通路3を介して上部流路1と下部流路2とを連通させることができる。
【0030】
また、粘性の高い液体等のように洗浄のし難い液体を使用する時は、第1弁体7及び第2弁体9の一方を閉じ、他方を僅かに開けて、開けた方のパッキン部分を洗浄液により洗浄しながら、その洗浄液を排出する。例えば、上部流路1に高粘性の飲料水を流通させ、下部流路2に洗浄液を流通させる場合には、固定シリンダ30の上部室30aに圧力エアを供給すると、上部室30aの圧力上昇によりピストン29が伸びを制限されている第2ばね32と共に下降し、それに伴い第1弁軸8が下動して、第1弁体7の主環状パッキン12が弁座6の内周側座面6aを下方へ摺動して離間し、図6に示すように第1弁体7のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。しかして、下部流路2からの洗浄液は、図6の矢印で示すように、第1弁体7と弁座6との間の間隙を通って、第1弁体7と第2弁体9と弁座6との間に形成される環状室24内に導入され、その間に第1弁体7の主環状パッキン12部分及び環状室2の内部を洗浄し、その後第1弁軸8の下部軸部8c内部の排出路26を通って外部に排出される。
【0031】
また、下部流路2に高粘性の飲料水を流通させ、上部流路1に洗浄液を流通させる場合には、第2の弁開閉駆動機構36における第2シリンダ37の下部室37aに圧力エアを供給すると、第2ピストン38が上動する途上でこのピストン38にて第2弁軸10が押し上げられ、第2ピストン38が所定ストローク(S1−S2)上動することにより、第2弁軸10が同じストロークだけ上動して、図7に示すように第2弁体9のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。しかして、上部流路1からの洗浄液は、図7の矢印で示すように、第2弁体9と弁座6の上部側座面6bとの間の間隙を通過し更に第1弁体7と第2弁体9と弁座6との間に形成される環状室24内を巡回して、第1弁体7の副環状パッキン13部分及び環状室2の内部を洗浄した後、第1弁軸8の下部軸部8c内部の排出路26を通って外部に排出される。
【0032】
【発明の効果】
請求項1に係る二重シール弁によれば、第1弁体に取り付けられる主環状パッキンの非接液部分の断面積を接液部分の断面積に比べて十分大きくとることによって、弁内を通過する液体の圧力変動や温度上昇に伴う接液部分の膨張度が極力小さく制限され、このため開弁状態から閉弁状態に移る際、主環状パッキンが弁座の内周側座面に突入係合するときに、主環状パッキンの接液部分に作用する剪断力が極力軽減され、それにより主環状パッキンの損傷や破損が防止される。
【0033】
また、開弁時に前記接液部分の上端縁部が第2弁体の下広がりテーパ状内周面の下端部に係合するようになっているため、この接液部分がテーパ状内周面により部分的に拘束された状態となり、それによって弁内を通過する液体の圧力変動や温度上昇に伴う当該接液部分の膨張を抑制することができ、また接液部分の上端縁部が第2弁体のテーパ状内周面に係合した状態において接液部分が液体による加熱や加圧作用を受けると、接液部分の上端縁部がテーパ状内周面に沿って拘束力の弱まる上向きへ逃げるように変形し、それにより接液部分全体がパッキン径方向に膨出変形することを阻止することができる。
【0034】
上記のように、主環状パッキンの非接液部分の断面積を接液部分の断面積に比べて十分大きくすると共に、開弁時に接液部分の上端縁部が第2弁体のテーパ状内周面の下端部に係合するように構成しているため、開弁状態から閉弁動作に移る時に主環状パッキンの接液部分に作用する剪断力を極力軽減し、もって主環状パッキンの耐用性を向上させることができる。
【0035】
請求項2によれば、第1弁体の主環状パッキンを、ゴム材にフッ素樹脂材を所要量混入したものから形成することによって、主環状パッキンの摺動摩擦抵抗を軽減し、耐用性を向上させることができる。
【0036】
請求項3によれば、弁座の内周側座面に、フッ素樹脂材のコーティング層またはライニング層を形成することによって、内周側座面の耐用性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る二重シール弁の下半分を示す縦断面図であり、a−a線が上半分との分割線である。
【図2】 同二重シール弁の上半分を示す縦断面図である。
【図3】 弁全閉状態にある二重シール弁中心部を示す縦断面図である。
【図4】 弁全閉状態から開弁状態に移行している状態を示す二重シール弁の中心部の縦断面図である。
【図5】 弁全開状態にある二重シール弁中心部を示す縦断面図である。
【図6】 第1弁体が僅かに開いた弁部分開状態を示す縦断面図である。
【図7】 第2弁体が僅かに開いた弁部分開状態を示す縦断面図である。
【図8】 (A)は開弁状態での第1弁体の主環状パッキンを示す拡大縦断面図、(B)は閉弁状態での第1弁体の主環状パッキンを示す拡大縦断面図、(C)は閉弁時に主環状パッキンの上端縁部が第2弁体のテーパ状内周面に係合した状態を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
1 上部流路
2 下部流路
3 連通路
6 弁座
6a 内周側座面
6b 上部側座面
7 第1弁体
7a パッキン取付用嵌合溝
8 第1弁軸
9 第2弁体
10 第2弁軸
11 第1ばね
12 主環状パッキン
12a 非接液部分
12b 接液部分
13 副環状パッキン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a double seal valve used for a liquid distribution line in machinery and plants for food production, brewing, etc., and relates to a valve structure that prevents mixing of two liquids by sealing a flow path double.
[0002]
[Prior art]
As a conventional double seal valve of this type, a valve seat is provided in the communication path formed between the upper flow path and the lower flow path, and is in sliding contact with the inner peripheral seat surface of the valve seat via a main annular packing. A first valve body is provided on the first valve shaft, and a second valve body is provided on the second valve shaft to be pressed and engaged with the upper seat surface of the valve seat via a secondary annular packing. In addition, there is one in which the first valve body and the second valve body are opened and closed by appropriately driving the two valve shafts by a valve opening / closing drive mechanism. Each of the annular packings is made of rubber, and is fitted and attached to a packing mounting fitting groove that is recessed on the surface facing the valve seat.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the double seal valve as described above, the secondary annular packing is pressed against and engaged with the upper seat surface of the valve seat by the downward movement of the second valve body, so that only the compression force acts when the valve is closed. Although the shearing force is not applied, the main annular packing is engaged by sliding in the axial direction against the inner circumferential side seat surface of the valve seat made of stainless steel or the like by the vertical movement of the first valve body. Since a large frictional resistance acts on the sliding contact surface, a packing part protruding from the packing mounting fitting groove (hereinafter referred to as a liquid contact part) and a packing part immersed in the fitting groove (hereinafter referred to as a liquid contact part) When a shearing force is generated at the boundary portion with the non-wetted portion) and the shearing force becomes excessive, the packing is damaged.
[0004]
In such a double seal valve, the packing of each valve body is in a compressed state by being restrained by the seat surface of the valve seat when the valve is closed, and when the valve is opened, the restraint is released and the wetted part is in an expanded state. However, when this valve is opened, the degree of expansion of the wetted part is significantly increased due to pressure fluctuations and temperature changes of the liquid passing through the valve. Therefore, in the case of the main annular packing of the first valve body, when moving from the valve open state to the valve closing operation, the wetted part of the packing rushes into the inner peripheral surface of the valve seat in a state where it has greatly expanded as described above. By doing so, the wetted part is subjected to excessive shearing force and is damaged in a short time.
[0005]
Therefore, the present invention relates to the ratio of the volume of the wetted part to the volume of the wetted part with respect to the volume of the wetted part, and the degree of expansion of the wetted part accompanying the pressure fluctuation and temperature change of the liquid passing through the valve. In view of the fact that the larger the volume compared to the volume of the wetted part, the smaller the degree of expansion of the wetted part, and further, if the wetted part of the main annular packing is partially constrained in the valve open state, it will open. Considering that expansion of the wetted part at the time of valve can be suppressed, the shearing force acting on the wetted part of the main annular packing is reduced as much as possible when the valve is moved from the open state to the valve closing operation, thereby improving the durability of the main annular packing. It is an object of the present invention to provide a double seal valve that is improved.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The double seal valve according to claim 1 for solving the above problem is provided with a
[0007]
A second aspect of the present invention is the double seal valve according to the first aspect, wherein the main
[0008]
A third aspect of the present invention is the double seal valve according to the first or second aspect, wherein a coating layer or a lining layer of a fluororesin material is formed on the inner peripheral
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a vertical sectional view of a lower half obtained by dividing the entire double seal valve according to the present invention by aa line, and FIG. 2 shows the upper half. In these drawings, 1 is an upper flow path, 2 is a lower flow path, and these
[0010]
[0011]
[0012]
As will be apparent with reference to FIG. 3 and subsequent drawings, the
[0013]
As shown in FIG. 1, a cleaning
[0014]
Referring to FIG. 2,
[0015]
The
[0016]
Therefore, according to the first valve opening /
[0017]
When pressure air is supplied from the air supply /
[0018]
In addition, by discharging the pressure air in the
[0019]
1 and FIG. 2, when the pressure air is supplied from the air supply /
[0020]
Below the first valve opening /
[0021]
In FIG. 2, 41 is a stopper that regulates the lower limit position of the second piston 38, and is formed on the lower wall side of the
[0022]
In the second valve opening / closing drive mechanism 36, the lower chamber 37a of the second cylinder 37 is provided from the air supply /
[0023]
Next, the
[0024]
The degree of expansion of the wetted part due to pressure fluctuation or temperature rise of the liquid passing through the valve when the valve is opened is related to the ratio of the volume of the wetted part to the volume of the wetted part, and the volume of the wetted part is Since the degree of expansion of the wetted part decreases as the volume of the wetted part increases, the cross-sectional area of the non-wetted part 12a of the main annular packing 12 is changed to the cross-sectional area of the wetted
[0025]
FIG. 8 (C) shows that the
[0026]
As described above, the cross-sectional area of the non-wetted part 12a of the main annular packing 12 immersed in the packing mounting
[0027]
Further, by forming the main annular packing 12 of the
[0028]
When the double seal valve having the above-described configuration is used, when the pressure air is not supplied to the
[0029]
When pressurized air is supplied to the
[0030]
Also, when using a liquid that is difficult to clean, such as a highly viscous liquid, close one of the
[0031]
In addition, when highly viscous drinking water is circulated through the
[0032]
【The invention's effect】
According to the double seal valve of the first aspect, by taking the cross-sectional area of the non-wetted part of the main annular packing attached to the first valve body sufficiently larger than the cross-sectional area of the wetted part, The degree of expansion of the wetted part due to pressure fluctuations and temperature rise of the passing liquid is limited as much as possible, so when moving from the valve open state to the valve closed state, the main annular packing enters the inner peripheral seat surface of the valve seat When engaged, the shearing force acting on the liquid contact portion of the main annular packing is reduced as much as possible, thereby preventing the main annular packing from being damaged or broken.
[0033]
Further, when the valve is opened, the upper edge of the liquid contact portion is adapted to engage with the lower end of the tapered inner peripheral surface spreading downward from the second valve body. Therefore, it is possible to suppress the expansion of the wetted part due to pressure fluctuation and temperature rise of the liquid passing through the valve, and the upper edge of the wetted part is the second edge. When the wetted part is heated or pressurized by the liquid while it is engaged with the tapered inner peripheral surface of the valve body, the upper edge of the wetted part rises upward along the tapered inner peripheral surface. It is possible to prevent the entire wetted part from bulging and deforming in the packing radial direction.
[0034]
As described above, the cross-sectional area of the non-wetted part of the main annular packing is made sufficiently larger than the cross-sectional area of the wetted part, and the upper edge of the wetted part is within the tapered shape of the second valve body when the valve is opened. Since it is configured to engage with the lower end of the peripheral surface, the shearing force acting on the liquid contact part of the main annular packing is reduced as much as possible when the valve is moved from the open state to the valve closing operation. Can be improved.
[0035]
According to
[0036]
According to the third aspect, the durability of the inner peripheral side seating surface can be improved by forming a coating layer or a lining layer of a fluororesin material on the inner peripheral side seating surface of the valve seat.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a lower half of a double seal valve according to the present invention, and an aa line is a dividing line with an upper half.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an upper half of the double seal valve.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a center portion of a double seal valve in a valve fully closed state.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a central portion of a double seal valve showing a state in which the valve is in a fully open state to a valve open state.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a center portion of a double seal valve in a fully opened state of the valve.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a valve partial open state in which the first valve body is slightly opened.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a valve partial open state in which a second valve body is slightly opened.
8A is an enlarged longitudinal sectional view showing the main annular packing of the first valve body in a valve open state, and FIG. 8B is an enlarged longitudinal sectional view showing the main annular packing of the first valve body in a valve closed state. FIG. 4C is an enlarged longitudinal sectional view showing a state in which the upper end edge of the main annular packing is engaged with the tapered inner peripheral surface of the second valve body when the valve is closed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
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