固定型球阀

摘要

在设在阀身（11）内的具有贯通孔（12a）的球（12）的一方或两者上配设装配着球座（15）的座圈（14），将球（12）经由阀杆（13）能够转动地设置，球座（15）以防止跃出且自由的状态装配到形成在座圈（14）上的装配槽（32）内。对于由全闭时或全开时的腔室（35）内的异常升压带来的剩余的压力，由利用该压力的自紧力使座圈（14）向与球（12）相反的方向移动，并且用流入到装配槽（32）内的球座（15）的背面侧的剩余的压力将球座（15）向球（12）侧推出，经由设在球座（15）的内周面（27）与装配槽（32）之间的连通部（40）向流路内泄压。

权利要求

1.一种固定型球阀，在设在阀身内的具有贯通孔的球的一方或两者上配设装配着球座的座圈，将前述球经由阀杆能够转动地设置，前述球座以防止跃出且自由的状态装配在形成于前述座圈上的装配槽内，其特征在于，对于因全闭时或全开时的腔室内的异常升压带来的剩余的压力，由利用该压力的自紧力使前述座圈向与球相反的方向移动，并且用流入到装配槽内的球座的背面侧的前述剩余的压力将球座向球侧推出，经由设在球座的内周面与装配槽之间的连通部向流路内泄压，使设在前述球座的外周装配侧的卡止部，在装入方向上与设在前述装配槽的内周的开口侧的卡合部能够卡止地相对，防止前述球座从前述座圈的装配槽跃出，将前述球座在自由的状态下装配到前述装配槽中，设置于球座和球之间的密封点的密封径比球座的背面侧和座圈间的密封点的背面侧的密封径大。

2.如权利要求1所述的固定型球阀，其特征在于，

将设在前述装配槽内周上的阴螺纹部作为卡合部，将前述球座的阳螺纹部作为卡止部与该阴螺纹部螺纹接合，将前述阳螺纹部的后端侧和前述阴螺纹部的后端侧能够卡止地设置，防止前述球座的跃出。

3.如权利要求2所述的固定型球阀，其特征在于，

使前述阴螺纹部内端的螺纹山与前述阳螺纹部外端的螺纹山卡止，防止前述球座的跃出。

4.如权利要求1或2中任一项所述的固定型球阀，其特征在于，在前述球座的内周面或与该内周面相对的座圈的装配槽中，形成有构成前述连通部的至少一个泄压槽。

5.如权利要求1所述的固定型球阀，其特征在于，

将作为前述球座的背面密封的支点位置的A部的内径尺寸设在比前述球座的密封部位靠内径侧的位置，高压时的球座弹性变形而以A部为支点打开，将前述密封部位从外径侧朝向内径侧至少以面接触状态密封。

6.如权利要求5所述的固定型球阀，其特征在于，

使作为前述支点位置的A部与作为前述密封部位的封闭部B及封闭部C的位置关系相对于内径尺寸为A

7.如权利要求6所述的固定型球阀，其特征在于，

在组装初期及流体压力是低压的情况下，前述封闭部B保持线接触状态，并且前述封闭部C对于球面为非接触状态。

8.如权利要求5～7中任一项所述的固定型球阀，其特征在于，将前述球座的密封部位形成为球状面，该球状面将其中心与前述球的中心同样配置在前述阀身内的流路轴心上，并且将其内径比前述球的球形缩径地形成。

9.如权利要求5所述的固定型球阀，其特征在于，

在前述装配槽的内周面与前述球座的密封面侧的外周面之间设置既定的空隙，在高压时使得球座打开，并且抑制过度打开。

10.如权利要求9所述的固定型球阀，其特征在于，

在形成在前述装配槽上的卡止部内周面与前述球座的外周面侧之间设有空隙。

说明书

固定型球阀

技术领域

[0001] 本发明涉及固定型球阀，详细地讲，涉及对于高压流体也能够发挥高密封性的球座和座圈的装配构造。

背景技术

[0002] 固定型球阀作为特别适合于高压流体的阀被周知，通常设为以下构造：将作为阀座的球座在被座圈保持的状态下装配到阀身上，该球座被线圈弹簧的反弹力向阀体方向反弹，通过球座被推压，用一次侧（上游侧）球座将流体封闭。

[0003] 这样，在球座和座圈为分体的情况下，设为防止了球座从座圈的脱落的构造，例如，在专利文献1的球阀中，分别在座上设有阴螺纹、在密封圈上设有阳螺纹，经由这些阴螺纹和阳螺纹将密封圈安装到座上。在座背面上装配有盘簧，由该盘簧将座及密封圈向阀体方向推压。由此，密封圈在使相互的螺纹山端部接触而防止了因放松造成的从座的跃出的状态下，被装配在背面侧的压缩线圈弹簧压接在阀体上，防止了该密封圈与阀体的接触面的间隙。

[0004] 进而，在该球阀中，在密封圈的内径侧设有密封部件，由该密封部件防止压力向背面侧的侵入，防止了起因于由背压作用带来的密封圈的跃出的向密封圈背面的压力侵入。

[0005] 在专利文献2的球阀中，在填料垫片上形成有锯齿状凹凸部，通过座填料进入到该锯齿状凹凸部中，座填料被结合到填料垫片上。座填料在该状态下以背面被压入到填料垫片中的状态被固定，由此防止了因流体压的背压作用带来的跃出。进而，借助座填料向填料垫片的压入，还防止了从座填料的背侧泄漏。

[0006] 在专利文献3的球阀中，在阀座背面侧的外周上卡合着阀座保持圈，在该阀座保持圈的卡合面上以圆周状设有流体连通槽。是通过从该流体连通槽经由流体连通孔使入口侧流路部压力与气袋部压力之间的压力差相等、将阀座拉回到正常的位置的结构。由此，要防止阀座的跃出或变形、破损。

[0007] 另一方面，在图14所示的球阀1中，设为防止球座3从座圈2的脱落的状态，并且为球座3相对于座圈2以自由的状态装配的构造。

[0008] 此外，在这种球阀中，也有除了球座的脱落防止以外、还被要求球座和阀体在维持高密封性的同时能够开闭可能的情况。例如，在专利文献1的球阀中，除了前述密封圈的跃出防止以外，还为了确保密封性，球座的密封面被设为与阀体的密封面相同的曲率，设计为，使这些相同曲率的球座和阀体的密封面彼此遍及整周密接。

[0009] 在图14的球阀中，也与专利文献1同样，形成在球座3上的从一次侧密封部4到二次侧密封部5的范围的密封面6被设为，与球阀体7外周的阀体密封面8相同的曲率。

[0010] 即，在这些球阀中，在图14中，通过防止球座3的脱落，并将球阀体7的球形和球座3的密封面6的形状设为相同尺寸，从低压时到高压时，成为密封面6以从一次侧密封部4到二次侧密封部5的范围总是面接触在阀体密封面8上的状态，由此将流体压力封闭。

[0011] 在专利文献4中，公开了以下这样的球阀：球座以可在周向上旋转的状态被保持在座保持部上，随着球的旋转而在周向上旋转，由此防止球座的偏磨损，防止密封性的下降。

[0012] 在专利文献5的球阀中，座圈的底面与座保持机构的座圈保持槽的底面的空间设计为，越靠外径越一边向球侧倾斜一边扩大，在座圈上作用有推压力时的推压变形被空间吸收，由此防止密封部的位置变化而保持密封性。

[0013] 在上述各固定型球阀中，通常使用树脂材料作为球座，在此情况下，如果流体压力成为高温，则对应于其压力，球座一边弹性变形一边将流体密封。

[0014] 专利文献1：日本特开平9－133225号公报。

[0015] 专利文献2：日本实开平2－124377号公报。

[0016] 专利文献3：日本实用新型登录2577156号公报。

[0017] 专利文献4：日本特许第3815669号公报。

[0018] 专利文献5：日本特许第4812091号公报。

[0019] 在专利文献1的球阀中，虽然是想要防止球座从座圈的脱落的结构，但由于该球阀除了密封圈、座以外还具有盘簧、压缩线圈弹簧、密封部件，所以零件件数变多，构造也变复杂。由于在密封圈的内径侧配置有密封部件，在密封圈背面侧设有压缩线圈弹簧，所以组装性也较差。在此情况下，通过在密封圈上形成较多零件装配用的槽或凹陷，密封圈整体的刚性容易下降，也有为了消除这一点而需要使用高强度材料作为密封圈材料的情况。

[0020] 进而，在该球阀中，没有考虑到在腔室内发生了异常升压的情况下的泄压，在这样的球座被线圈弹簧反弹的构造的情况下，当在腔室内发生了异常升压时，球座与座圈一起向一次侧移动，从座与阀体之间将压力泄压，所以座与阀体的接触面的磨损变得剧烈。结果，密封点变得不稳定，在泄压压力中发生不均匀。在泄压时，由于以将座的接触部撬开的方式使压力释放，所以还有容易给接触面带来损伤的问题。

[0021] 在专利文献2的球阀中，也是想要防止座填料的跃出的结构，但由于座填料被压入到填料垫片中而一体化，所以如果座填料成为高温，则有可能因膨胀而从填料垫片跃出。该座填料作为泄漏防止构造而在背面附近设置锥部，是要通过楔子效应与填料垫片一体化的构造，所以这些填料垫片和座填料的尺寸设定也变困难。进而，在用该凹凸构造将座填料向填料垫片压入的情况下，其组装作业也变困难，例如当座填料没有变形为既定的状态时，在组装时及阀动作时座填料有可能没有容纳在填料垫片的既定位置而偏磨损。为了防止该情况，也有需要在压入后将座面加工的情况。

[0022] 除此以外，也有因腔室内的异常升压的泄压而座填料容易消耗的问题。

[0023] 在专利文献3的球阀中，是想要在阀体的转动时经由流体连通槽及流体连通孔减小压力差、来防止阀座的跃出及变形的结构，但没有考虑对于腔室内的异常升压的应对。

[0024] 此外，在前述专利文献1或图14的构造的球阀中，在组装后及低压时的状态从流路侧作用有高压的情况下，如图15的箭头所示，树脂制的球座3以与座圈2的抵接部9为中心向朝外侧打开的方向弹性变形。这样，当球座3弹性变形时，由于抵接部9 一次侧密封部4在图14中更靠外径侧，所以借助球座3以抵接部9为中心的向外侧打开的旋转作用，该一次侧密封部4向接近于球阀体7的方向移动。结果，如图15所示，球阀体7与球座3的密封由从一次侧密封部4到二次侧密封部5的面接触，变化为一次侧密封部4侧的线接触，借助该线接触的密封，一次侧密封部4的密封面压局部性地上升，球座3有可能部分性地变形。如果在该状态下将阀旋转操作，则一次侧密封部4不能完全承受面压而发生偏磨损，容易带来流体的泄漏。

[0025] 进而，在图15中，在球座3上以抵接部9为基点发生旋转作用，成为作为封闭部的一次侧密封部4比二次侧密封部5更靠近球阀体7的位置关系，由二次侧密封部5进行的球阀体7的密封变得困难，难以避免由一次侧密封部4带来的局部面压的上升。该现象随着阀成为大口径而变得更显著，高压时的密封性能显著地下降，由此从低压到高压的密封性的确保变得困难。

[0026] 关于专利文献4，想要在防止球座的脱落的同时，借助周向的旋转来防止偏磨损；在专利文献5中，想要在防止球座的脱落的同时，将座圈的推压变形吸收而防止密封部的位置的变化。但是，在哪种情况下，都在流体为高压的情况下，与图14的球阀同样，球座向打开的方向弹性变形，对球阀体的接触以从面接触向线接触接近的方式变化，有可能在密封面上发生偏磨损而密封性能下降。

发明内容

[0027] 本发明是为了解决以往的问题而开发的，其目的是提供一种固定型球阀，前述固定型球阀能够防止球座从座圈的脱落，在避免球座的磨损的同时将腔室内的异常升压泄压，抑制零件件数的增加而使构造简略化，并且确保强度而使加工性及组装性提高，在高压时也能够提高球座与阀体的密封性而防止泄漏，提高球座的耐久性。

[0028] 为了达到上述目的，有关技术方案1的发明，是一种固定型球阀，在设在阀身内的具有贯通孔的球的一方或两者上配设有装配着球座的座圈，将球经由阀杆能够转动地设置，球座以防止跃出且自由的状态装配在形成于座圈上的装配槽内；对于因全闭时或全开时的腔室内的异常升压带来的剩余的压力，由利用该压力的自紧力使座圈向与球相反的方向移动，并且用流入到装配槽内的球座的背面侧的剩余的压力将球座向球侧推出，经由设在球座的内周面与装配槽之间的连通部向流路内泄压。

[0029] 有关技术方案2的发明，是一种固定型球阀，使设在球座的外周装配侧的卡止部在装入方向上与设在装配槽的内周的开口侧的卡合部能够卡止地相对，防止球座从座圈的装配槽跃出，将球座在自由的状态下装配到装配槽中。

[0030] 有关技术方案3的发明，是一种固定型球阀，将设在装配槽内周上的阴螺纹部作为卡合部，将球座的阳螺纹部作为卡止部与该阴螺纹部螺纹接合，将阳螺纹部的后端侧和阴螺纹部的后端侧能够卡止地设置，防止球座的跃出。

[0031] 有关技术方案4的发明，是一种固定型球阀，使阴螺纹部内端的螺纹山与阳螺纹部外端的螺纹山卡止，防止球座的跃出。

[0032] 有关技术方案5的发明，是一种固定型球阀，在球座的内周面或与该内周面相对的座圈的装配槽中，形成有构成连通部的至少一个泄压槽。

[0033] 有关技术方案6的发明，是一种固定型球阀，将作为球座的背面密封的支点位置的A部的内径尺寸设在比球座的密封部位靠内径侧的位置，高压时的球座弹性变形而以A部为支点打开，将密封部位从外径侧朝向内径侧至少以面接触状态密封。

[0034] 有关技术方案7的发明，是一种固定型球阀，使作为支点位置的A部与作为密封部位的封闭部B及封闭部C的位置关系相对于内径尺寸为A

[0035] 有关技术方案8的发明，是一种固定型球阀，在组装初期及流体压力是低压的情况下，封闭部B保持线接触状态，并且封闭部C对于球面为非接触状态。

[0036] 有关技术方案9的发明，是一种固定型球阀，将球座的密封部位形成为球状面，该球状面将该中心与球的中心同样配置在阀身内的流路轴心上，并且将其内径比球的球形缩径地形成。

[0037] 有关技术方案10的发明，是一种固定型球阀，在装配槽的内周面与球座的密封面侧的外周面之间设置既定的空隙，在高压时使得球座打开，并且抑制过度打开。

[0038] 有关技术方案11的发明，是一种固定型球阀，在形成在装配槽上的卡止部内周面与球座的外周面侧之间设有空隙。

[0039] 根据有关技术方案1的发明，在座圈的装配槽内一边防止跃出一边装配球座，在流过高压流体的情况或阀微开的情况下也能够在防止球座的脱落的同时发挥高密封性。将球座以自由的状态装配到座圈上，即使是在全闭时或全开时发生了异常升压的情况，也通过借助利用腔室内的压力的所谓的自紧力使座圈向与球相反的方向移动、并且将由腔室内的异常升压带来的剩余的压力经由球座内周面与装配槽之间的连通部向流路内泄压，在由异常升压带来的剩余压力的泄压时防止球座与球的接触面的磨损。因此，能够使阀闭密封时的泄压点稳定而可靠地避免异常升压，在阀闭时维持高密封性，对于高压流体也避免泄漏。并且，通过能够由球座和座圈构成泄压机构，抑制零件件数的增加而使内部构造简略化，在槽或凹陷不增加而确保强度的同时装配球座，加工性及组装性也能够提高。

[0040] 根据有关技术方案2的发明，通过将球座以自由的状态装配在座圈的装配槽中，当在球座上作用有跃出方向的力时球座相对于座圈可动，能够在使球座背面侧与座圈之间的流体向二次侧流动的同时，用相对的卡合部和卡止部防止球座的跃出。

[0041] 根据有关技术方案3的发明，通过将阴螺纹部作为卡合部、将阳螺纹部作为卡止部、将它们设置为能够在装入方向上卡止，能够利用它们的螺纹接合而容易地将球座装配到座圈上，通过在螺纹接合后相对的阳螺纹部的后端侧与阴螺纹部的后端侧的卡止，能够可靠地防止球座的跃出。

[0042] 根据有关技术方案4的发明，在防止球座与座圈的再螺纹接合而维持球座的自由的状态的同时，借助螺纹山彼此的卡止可靠地防止球座的跃出。并且，在制作时能够不实施复杂的加工而容易地形成螺纹山，组装也较简单。

[0043] 根据有关技术方案5的发明，借助泄压槽，腔室与流路侧能够连通，借助自紧力，座圈和球座向相反的方向移动，当球座背面从座圈离开时，能够经由泄压槽将腔室内的压力排出而消除异常升压。

[0044] 根据有关技术方案6的发明，在防止球座从座圈的脱落的同时，以自由的状态将球座装配到装配槽内，该球座在流体压力为低压的情况下密封部位的外径侧与球线接触，在高压的情况下弹性变形而以A部为支点打开，密封部位以面接触状态密封在球上，由此，即使在大口径的阀中流过高压流体的情况下，也能够提高球座与阀体的密封性而可靠地防止泄漏。通过能够在将密封部位向球的接触抑制在最小限度的同时进行封闭，能够防止在低压时密封部内径侧因球的转动而被削掉，并且能够防止封闭部分的局部面压的发生，由此，还能够防止球座的磨损而提高耐久性。

[0045] 根据有关技术方案7的发明，在流体压力是低压的情况下，作为支点位置的A部是背面密封的状态，在防止封闭部C向球的接触的同时，封闭部B与球接触，借助该封闭部B的线接触密封，能够在防止球座的磨损的同时防止泄漏。在流体压力是高压的情况下，通过球座以支点位置的A部为中心向相对于球打开的方向弹性变形，封闭部C侧与球接触，成为将从外径侧的封闭部B到内径侧的封闭部C附近作为密封部位的面接触，由此能够在防止局部面压的发生而防止密封部位的偏磨损的同时，提高密封性而可靠地防止泄漏。

[0046] 根据有关技术方案8的发明，在流体压力是低压时，能够在防止封闭部B与球接触而抑制无用的磨损的同时，确保能够防止流体的泄漏的密封性。

[0047] 根据有关技术方案9的发明，在流体压力是高压的情况下，球座弹性变形以相对于球打开，密封部位的球状面成为与球外周面接触状态，由此，能够在防止密封部位的偏磨损的同时提高密封性。

[0048] 根据有关技术方案10的发明，在高压时不抑制球座的变形而使其向空隙侧弹性变形来维持较高的封闭性，通过避免因装配槽向球座的接触带来的多余的应力的传递，能够维持其柔性。另一方面，通过经由空隙防止球座的过度打开，能够维持高压时的面接触的密封状态而防止泄漏。

[0049] 根据有关技术方案11的发明，能够在由卡止部防止了从座圈的跃出的状态下将球座以自由的状态装配，从低压时到高压时能够弹性变形来密封在球上。

附图说明

[0050] 图1是表示本发明的固定型球阀的第1实施方式的纵剖视图。

[0051] 图2是图1的F－F放大截面略图。

[0052] 图3是图1的J－J剖视图。

[0053] 图4是表示球座的组装工序的纵剖视图。

[0054] 图5是表示异常升压发生时的状态的部分放大剖视图。

[0055] 图6是表示图5的球座移动后的状态的部分放大剖视图。

[0056] 图7是表示图3的区域E中的球的微开状态的部分放大剖视图。

[0057] 图8是本发明的固定型球阀的第2实施方式的主要部放大剖视图。

[0058] 图9是本发明的固定型球阀的第3实施方式的主要部放大剖视图。

[0059] 图10是表示本发明的固定型球阀的第4实施方式的主要部的立体图。

[0060] 图11是表示本发明的固定型球阀的第5实施方式的部分放大纵剖视图。

[0061] 图12是表示图11的球座密封的状态的放大剖视图。

[0062] 图13是表示球与球座的关系的部分省略放大剖视图。

[0063] 图14是表示以往的固定型球阀的一次侧部附近的主要部剖视图。

[0064] 图15是表示图14的球座密封的状态的主要部剖视图。

[0065] 附图标记说明

[0066] 10 阀主体

[0067] 11 阀身

[0068] 12 球

[0069] 12a 贯通孔

[0070] 13 阀杆

[0071] 14 座圈

[0072] 15 球座

[0073] 15a 背面

[0074] 16 球面

[0075] 25 密封面（密封部位）

[0076] 27 内周面

[0077] 30 阳螺纹部（卡止部）

[0078] 30a 螺纹山

[0079] 31 泄压槽

[0080] 32 装配槽

[0081] 32a 内周面

[0082] 33 阴螺纹部（卡合部）

[0083] 33a 螺纹山

[0084] 35 腔室

[0085] 40 连通部

[0086] A部支点位置

[0087] B、C 封闭部

[0088] CL 空隙

[0089] L1、L2、L3 内径尺寸

[0090] O 流路中心轴（流路轴心）。

具体实施方式

[0091] 以下，基于附图说明本发明的固定型球阀的实施方式。在图1中，将本发明的固定型球阀的一实施方式以开阀的状态表示，在图3中，表示图1的J－J剖视图、即本发明的固定型球阀的中央横剖视图。

[0092] 图1的固定型球阀（以下称作阀主体10）具有阀身11、球12、阀杆13、座圈14、球座15，特别适合于为大口径、作为级别（标称压力）150～2500左右的高压流体用使用的情况。

[0093] 阀身11具有环状阀身20和两侧的环状的帽21、21，它们由碳素钢或不锈钢材料等设置，被用螺栓螺母22一体化。

[0094] 在阀身11内，经由由上阀杆13a、下阀杆13b构成的阀杆13可转动地设有球12，在该球12的两侧、即在上下游侧配设有座圈14，在该座圈14上安装球座15。球12以不锈钢为材料形成，设有能够与阀主体10内的流路23连通的贯通孔12a。在本实施方式中，在球12的上下游侧安装着球座15、座圈14，但它们只要设在上下游侧的一侧或两侧就可以。如图1所示，在上下游侧安装着球座15、座圈14的球阀主体10的情况下，在图中将右侧或左侧的哪侧作为一次侧都可以。

[0095] 球座15由PTFE（聚四氟乙烯）或尼龙、PEEK（聚醚醚酮）等树脂材料形成为可弹性变形的环状，在球12的抵接侧设有密封面25，圆环状的内周面27与该密封面25连续而设置到球座15的背面15a侧。

[0096] 在球座15外周的座圈14装配侧作为卡止部而设有阳螺纹部30，该阳螺纹部30相对于球座15的装配方向的厚度设置到大致一半左右的长度。

[0097] 在图3、图4中，在球座15的内周面27上形成至少一个泄压槽31。泄压槽31以既定的深度从内周面27与密封面25的边界附近到球座15的背面15a侧设置，该泄压槽31设置成，能够构成连通部40，前述连通部40被设在向座圈14装配后的球座15的内周面27侧与外周面侧（阳螺纹部30侧）之间。泄压槽31优选的是以均等间隔设在内周面27的多个部位。此外，该泄压槽31也可以设在与内周面27相对的座圈14的后述的装配槽32上。

[0098] 虽然没有图示，但关于尺寸10B以上的大口径阀，也可以在球座15的外周上设置能够借助紧固夹具来紧固或拆卸的槽或孔，在此情况下，球座15的组装变容易。

[0099] 另一方面，座圈14由碳素钢或不锈材料等金属材料设为大致圆筒状，球座15的装配侧形成为稍稍扩径，在其内部设有能够装入球座15的环状的装配槽32。在装配槽32的内周的开口侧作为突状的卡合部而设有能够与阳螺纹部30螺纹接合的阴螺纹部33。阴螺纹部33从开口侧设置到装配槽32的长度的大致一半左右，其螺纹山33a在尺寸3B的阀主体10的情况下，为与球座15的阳螺纹部30的螺纹山30a相同的规格。在比阴螺纹部33靠里侧，设有比阳螺纹部30的外径大的有底孔34，该有底孔34的深度形成得比阳螺纹部30的长度大，有底孔34的内径形成得比阳螺纹部30的外径稍大。

[0100] 在阴螺纹部33上螺纹接合阳螺纹部30，在阳螺纹部30被收纳在有底孔34中的状态下，上述球座15被装入到装配槽32中。在阳螺纹部30与阴螺纹部33的螺纹接合后，通过阳螺纹部30的后端侧与阴螺纹部33的后端侧在阳螺纹部30的装入方向上可卡止地相对，防止球座15从装配槽32的跃出，该球座15以自由的状态、即以相对于装配槽32至少在流路中心轴O的方向上可动的状态下装配。

[0101] 在球座15的装配后，在图5中，当发生了因全闭时或全开时的阀主体10的腔室35内的异常升压带来的剩余的压力时，即当超过流路23内的流体压而在腔室35内发生了高压时，以利用该高压的自紧力将座圈14向与球12相反方向移动，并且，以流到装配槽32内的球座15的背面15a侧的前述剩余的压力将该球座15向球12侧推出，此时经由连通部40将因腔室35内的异常升压带来的剩余的压力向流路23内泄压。这里，所谓腔室35内的异常升压，是指以下现象：通过流体的温度上升、或设置阀主体10的环境成为高温，在阀闭状态的阀主体10中，由阀身11或球12、球座15、座圈14等包围的封闭的空间（腔室35）内的压力上升。此外，所谓球座15被向球12侧推出，并不限定于球座15的位置向球12侧移动的状态，是指至少球座15不追随于座圈14而被球12推压的状态。

[0102] 这里，如图7所示，当在球座15的背面15a侧作用有压力时，由于在该球座15上发生的推出载荷作用在螺纹山30a、33a上，所以需要将球座15、座圈14设计为，设定能够确保对于作用在该背面15a上的压力防止球座15的跃出那样的材料强度（螺纹山的剪切强度）那样的螺纹山高度。在此情况下，为防止作用在螺纹山30a、33a上的力超过球座15的材料的屈服点，考虑阀主体10的最低使用温度，尺寸设定成在低温时球座15收缩的情况下螺纹山彼此也挂住。

[0103] 螺纹山30a、33a优选的是细牙螺纹，在此情况下，使螺纹长度尽量变短，可以在确保螺纹山数的同时调整螺纹山的高度。此外，细牙螺纹由于螺距较短，所以在圆周方向上作为不完全的螺纹的部分变少这一点上，也在本发明的固定型球阀中是优选的。

[0104] 在本实施方式中，在尺寸3B的阀主体10的情况下，球座材质：PTFE，螺纹山高度：约0.8mm，螺距：1.5mm（使用细牙螺纹），最低使用温度：－46℃，球座的径向的收缩量：约
0.5mm，花费：约0.6mm（也考虑金属侧的热收缩）。

[0105] 在座圈14上装配球座15的情况下，在图4（a）中，一边使阳螺纹部30位于装配槽32中，一边使球座15向拧入方向旋转，向箭头方向拧入。如图4（b）所示，当使球座15拧入直到螺纹山30a从螺纹山33a脱离时这些螺纹结合脱离，在球座15被相对于座圈14防止松脱的状态下为自由的状态。

[0106] 此时，如前述那样有底孔34的深度比阳螺纹部30的长度大，由此，螺纹山30a可靠地越过螺纹山33a的区域，能够装入直到阳螺纹部30被收纳到有底孔34中，在这些螺纹山30a、33a彼此之间，如图5所示那样设有装入方向（图1的流路中心轴O的方向）的空隙CL。有底孔34的内径比阳螺纹部30的外径稍大，由此在它们之间也设有径向的间隙G，借助该间隙G，球座15在座圈14的空隙CL的范围中能够以滑动阻力较小的状态进退。这些空隙CL、间隙G的大小等的尺寸设定在考虑组装时的环境温度及因组装场所的差异带来的冷暖差的基础上设定。在本实施方式的情况下，设置为，在夏季能够对应于最高40℃、在冬季能够对应于最低10℃的组装温度。

[0107] 在组装后，使球座15向与拧入方向相反方向旋转，确认该球座15再螺纹接合或没有脱落。在此情况下，使球座15旋转直到座圈14的螺纹山33a与球座15的螺纹山30a的最高部分（完全螺纹部）彼此卡止的状态，使得螺纹的开始部分彼此（不完全螺纹部的后端侧彼此）的位置不匹配。由此，防止球座15的座圈14装配后的再螺纹接合，使得球座15可靠地成为可动。

[0108] 这里，螺纹前部的开始部分在图2中例如将螺纹山30a在以时钟为例的情况下优选的是避开3点的位置x而配置。这是因为，当将阀闭状态的阀主体10使阀杆13逆时针旋转而成为开阀状态时，被球12封闭的流路23从3点的位置x开始打开，所以在该阀的开始打开的流速较快的情况下，球座15容易跃出。具体而言，优选的是将座圈14的螺纹山33a和球座15的螺纹山30a的最高的部分彼此配置在上述3点的位置。

[0109] 在上述实施方式中，在球座15的外周侧设有阳螺纹部30，在座圈14上设有阴螺纹部33，但也可以在球座15的内周侧设有阴螺纹部，在座圈14上设有阳螺纹部（都未图示），与前述同样使它们螺纹接合并将球座15以自由的状态装配到座圈14的装配槽32上。

[0110] 此外，卡止部30、卡合部33分别也可以是螺纹以外的结构，只要卡止部30与卡合部33相互卡止而防止球座15从座圈14的跃出，并且能够将球座15以自由的状态装配到装配槽
32上，可以将它们设为各种形状。

[0111] 接着，说明本发明的固定型球阀的上述实施方式的作用。

[0112] 本发明的固定型球阀由于在图5中在座圈14的装配槽32内防止跃出，能够用以自由的状态装配的球座15将高压流体封闭，所以能够在将零件件数抑制在最小限度的同时使构造也简单化，并且仅通过将球座15旋入到座圈14中就能够装配。

[0113] 在该组装时，由于阳螺纹部30与阴螺纹部33螺纹接合而能够将球座15装入到有底孔34中，所以不会施加勉强的力，能够在防止磨损或弄伤的同时以较少的组装工序数正确且容易地装配到既定位置。此时，不需要特别的夹具等，能够在座圈14与球座15之间设置充分的空隙CL及间隙G的同时进行装配，能够从组装的初期状态起防止多余的应力的发生，动作时的耐久性也较好。进而，能够以不易受到环境温度的影响的状态组装。

[0114] 此外，通过以球座15的拧入避免用压入进行的装配，座材料的选项变多，例如可以使用低温用的材料或高温用的材料、或者低强度材料或高强度材料的各种材料，在用高强度材料设置球座15的情况下也容易装配。在使球座15完全拧入后，能够将该球座15以空转的状态装配到有底孔34侧，所以能够不另外设置松动防止用的部件而防止球座15的自然的松动或脱落。

[0115] 在阀主体10是全闭状态的情况下，如图3所示，球座15被线圈弹簧41经由座圈14推压在球12上，由此，通过球座15的密封面25遍及整周密接密封在球12上来防止泄漏。在此情况下，座圈14与帽21之间被O形圈42或填料43密封。

[0116] 球座15的背面15a如图7（a）所示，在最内径位置的密封点P与座圈14密接，防止流路23内的流体从该部位穿过到腔室35。

[0117] 在将阀主体10打开动作、成为微开状态的情况下，如上述那样被球12推压的球座15因球12的旋转移动而不再有推压对象，所以经由连通部40流入的流体压作用在球座15的背面15a上的密封点P附近的倒角部分（未图示），球座15如图7（b）所示那样被瞬间向球12侧推出。

[0118] 此时，通过阳螺纹部30的螺纹山30a与阴螺纹部33的螺纹山33a的后端侧彼此抵接（卡止），防止球座15的跃出。当作用在球座15的背面15a上的压力与腔室35内的压力为同压时，球座15被向球12侧推出的力消失。

[0119] 如果阀主体10成为全开状态，则如图1所示，球座15的密封面25再次遍及整周与球12密接密封。

[0120] 当因异常升压而腔室35内的压力变高时，如图5所示，球座15被该压力推压而如图中的箭头所示那样向内径侧倾倒。借助该变形，球座15和球12在比异常升压发生前的密封点稍稍小径的密封点R以密封径 dR密封，球座15和座圈14在密封点P以背面密封径 dP密封。

[0121] 在该球座15中，腔室35内的压力（腔室压）作用在密封面25侧和背面15a侧的两侧。这里，在密封面25侧和背面15a侧对密封径设置差S，以使各密封点成为密封径 dR>背面密封径 dP的关系。利用该径的差S，使得由腔室压施加在球座15的背面侧的力变得比施加在球12侧的力大，设定为，使球座15被向球12侧推出。

[0122] 该推出力可以用

[0123] ［腔室压PR］×［球座15的背面上的腔室压的受压面积M］

[0124] 表示。

[0125] 此外，受压面积M可以用

[0126] 受压面积M=（ dR－ dP）2×π×4

[0127] 表示。

[0128] 另一方面，在座圈14中，腔室压施加在帽21侧和球座15的装配槽32侧的两侧。该座圈14在帽21侧借助O形圈42与帽21的内周密封。在本实施方式中，将该密封点表示为D，将该密封径表示为座圈密封径 D。

[0129] 这里，对密封径设置差T，以使得在帽21侧和座圈14的装配槽32侧，各密封点成为φdD> dR的关系。进行设定，以利用该径的差T，借助腔室压将座圈14抵抗线圈弹簧41的反弹力向与球12相反的一侧拉回。

[0130] 该拉回力也可以称作自紧力，可以用

[0131] ［腔室压PR］×［球座15的装配槽32的腔室压的受压面积N］

[0132] 表示。此外，受压面积N可以用

[0133] 受压面积N=（ dP－ dR）2×π×4

[0134] 表示。

[0135] 在图6中表示球座15被腔室压推出到球12侧的状态。这样，流入到装配槽32内的球座15的阳螺纹部30与座圈14的阴螺纹部33的间隙G中的、来自腔室35的剩余的压力将球座15向球12侧推出，从球座15的内周面27与装配槽32之间的连通部40经由泄压槽31将腔室35内的剩余的压力向球12的一次侧的流路内泄压。

[0136] 并且，由于座圈14也如前述那样被腔室压向与球12相反的一侧拉回，所以能够与被拉回的球座15一起迅速地在球座15的背面15a与座圈14的装配槽32之间形成间隙G，能够将腔室35内的剩余的压力从球座15的背面15a经由连通部40向一次侧的流路23泄压。

[0137] 这样，通过设置球座15以自由的状态在座圈14的装配槽32中移动、即使在因某种原因而腔室35内异常升压的情况下也能够将该压力向流路侧排散的机构，发挥所谓的自泄压功能，背面侧的密封点P的位置总为恒定，使该自泄压功能稳定，可靠地将异常升压消除，进而，自泄压的方向性也能够容易地控制。

[0138] 在因高压流体而球座15膨胀、体积增加的情况下，也能够将该体积增加量在空隙CL内缓和，避免因球座15的抜出或向球12侧隆起造成的密封面25的磨损。

[0139] 在此情况下，因流体压的背压作用带来的球座15的跃出能够用螺纹山的剪切强度与球座背压的关系控制，即，如果一边调整材料强度与背面侧的压力作用面积的关系一边形成球座15，则能够可靠地防止跃出。

[0140] 在图8中表示本发明的固定型球阀的第2实施方式。另外，在该实施方式以后，与上述实施方式相同的部分用相同的附图标记表示，省略其说明。

[0141] 这里，如图8所示，当球座15被推压在球12上时，借助该推压，在球座15的特别是密封面侧，作用箭头所示那样的沿着球12的球面向扩径方向变形的力。于是，球座15和球12的密封位置有可能偏差。

[0142] 此外，如果球座15扩径，被设在座圈14的装配槽32上的阴螺纹部33过度地推压，则球座15有可能损伤。这样的球座15的扩径现象在图7所示那样的阀主体10的微开状态下、当流动较快的流体侵入到球12与球座15的狭小的空间中时变得更显著。

[0143] 为了防止这些情况，在该实施方式中，是将阴螺纹部33的螺纹山33a末端侧切口、设有与球座15的外周平行的面33b的结构。由此，能够将螺纹山33a与球座15的抵接部位处的应力集中缓和，防止球座15的损伤。

[0144] 此外，通过将平行面33b的内径设定为与球座15的外径接近的尺寸，能够抑制球座15的扩径，减小球座15和球12的密封位置的偏差。

[0145] 在图9中表示本发明的固定型球阀的第3实施方式。在该实施方式中，通过在球座15的背面15a侧形成朝向内径倾斜的倾斜面15b，在与该倾斜面15b的最接近于内径的位置的密封点P进行球座15的背面15a与座圈14的装配槽32之间的密封。由此，在图1所示的全开状态、或图3所示的全闭状态下，来自流路23的流体压不会侵入到球座15的背面15a。

[0146] 此外，在前述图8中，也可以在使球座15的背面15a为与座圈14的装配槽32的底面并行且与图1的流路中心轴O正交的面的同时，在距内径最近的位置的密封点P设置环状突部45。在此情况下，能够用球座15的背面15a的最内径侧的该环状突部45将与座圈14的装配槽32之间密封。

[0147] 在图10中表示本发明的固定型球阀的第4实施方式的座圈、球座。在该实施方式中，如图10（a）所示，在座圈14中代替设在装配槽的内周的阴螺纹部，设置在圆周方向上具有2～4处缺口部50的环状边缘部51，另一方面，代替设在球座15的外周上的阳螺纹部而在圆周方向上设置与上述缺口部50对应的2～4处环状突部52。

[0148] 当将球座15向座圈14装配时，在如图10（b）所示那样将环状突部52对准于缺口部50的位置的状态下将球座15向座圈14装入，接着，使球座15相对于座圈14向图10（b）的箭头的方向旋转，直到图10（c）所示的环状突部52成为与环状边缘部51相对的位置。由此，在图
10（c）中，环状突部52与环状边缘部51卡合，借助该旋转卡合，能够在将球座15在自由的状态、即相对于装配槽32可动的状态装配的同时，防止其脱落。

[0149] 在图11中表示本发明的固定型球阀的第5实施方式。

[0150] 在该实施方式中，在球座15的装配槽32侧以环状突出形成有A部，该A部能够与装配槽32抵接而进行背面密封，设为支点位置。球座15以被防止从装配槽32跃出、并且能够以支点位置A部为中心向球12侧开口的方向弹性变形的状态、以能够向图12的阀主体10的流路轴心（流路中心轴）O的方向移动的自由的状态装配。

[0151] 在此情况下，A部的内径尺寸L1被设为比作为球座15的密封部位的密封面25靠内径侧，通过这样A部突设形成为环状，在球座15与装配槽32的有底孔34之间形成间隙H。球座15设置为，在高压时弹性变形以使其以A部为支点打开，将密封面25从外径朝向内径侧而至少以面接触状态密封在球12上。此时，通过设置间隙H，该间隙H也有助于球座15弹性变形以打开时的旋转作用。

[0152] 密封面25由能够与球12外周面接触的作为球状面的球面部形成，在密封面25的流路23方向上的一次侧形成有封闭部C，在二次侧形成有封闭部B，在低压时封闭部B能够与球12线接触而设置。

[0153] 作为支点位置的A部与作为密封面25的封闭部B及封闭部C的位置关系为，当设封闭部B的内径尺寸为L2、设封闭部C的内径尺寸为L3时，设为内径尺寸L1<内径尺寸L3<内径尺寸L2，以使得相对于A部、封闭部B、封闭部C的内径尺寸为A

[0154] 进而，在球座15被装配在装配槽32中的组装初期、以及流体压是低压时，从密封面25的封闭部C到封闭部B的内径φDS与球12的球径 DB不同，它们形成为异径尺寸。在本实施方式中，形成为内径φDS比球的球径 DB缩径的形状，即为密封部内径 DS<球的球径DB的关系。这些内径φDS的中心Q1、球的球径φDB的中心Q2如图12所示，都被配置在阀主体
10的流路中心轴O上。

[0155] 通过这些，在组装初期及流体压力是低压的情况下，封闭部B向球12的接触被保持为线接触状态，并且封闭部C与球面16呈非接触状态。

[0156] 在装配槽32的内周面32a与球座15的密封面侧的外周面15c之间设有既定的空隙CL，使得在高压时球座15向该空隙CL侧打开、并且抑制过度打开。

[0157] 在外周面15c上，在装配槽32的里侧，突起状的卡合部60相对于球座15的装配方向的厚度形成为大致一半左右的长度。另一方面，在座圈14的装配槽32中，突起状的卡止部61从开口侧形成到装配槽32的长度的大致一半左右。至少在卡止部61的内周面32a与球座15的比卡合部60更靠球12侧的外周面15c侧之间设有上述空隙CL。

[0158] 在座圈14的卡止部61的里侧，设有比卡合部60的外径大的有底孔34，该有底孔34的深度形成得比卡合部60的长度大，有底孔34的内径形成得比卡合部60的外径稍大。

[0159] 在座圈14中，在卡合部60被收纳在有底孔34中的状态下球座15被装配到装配槽32中。在球座15的装配后，通过卡合部60的后端侧与卡止部61的后端侧在卡合部60的装入方向上可卡止地相对，在防止球座15从装配槽32的跃出的同时，球座15成为自由的状态。

[0160] 在球座15向座圈14装配后，在球座15的内周面27侧与外周侧（卡合部60侧）之间，设有将腔室35与球12的上游侧连通的连通部40。由此，当发生了由全闭时或全开时的阀主体10的腔室35内的异常升压带来的剩余的压力时，即当超过流路23内的流体压而在腔室35内发生了高压时，用利用该高压的自紧力将座圈14向与球12相反的方向移动，并且，用流入到装配槽32内的球座15的背面15a侧的前述剩余的压力将该球座15向球12侧推出，此时，由腔室35内的异常升压带来的剩余的压力经由连通部40被向流路23内泄压。

[0161] 该实施方式的固定型球阀在是8英寸以上的大口径的情况下是优选的，在本实施方式中，例如在级别600的尺寸12B的阀主体10的情况下，只要球座材质：PTFE，球的球径：460mm，密封部的内径 DS相对于球的球径 DB缩径3%到5%左右，封闭部C的内径（内径尺寸L3）与作为支点位置的A部的内径（内径尺寸L1）的尺寸差：2mm以下（在半径方向上为1mm以下），封闭部B的内径（内径尺寸L2）与封闭部C的内径（内径尺寸L3）的尺寸差：2mm以上（在半径方向上为1mm以上）就可以。在此情况下，设想高压负荷时的球座15向球12侧开口的弹性变形扩径1°左右。

[0162] 另外，球座15的密封面25设在向球12的密封附近，只要对应于流体压的高度而与球12线接触或面接触并能够密封，也可以是球面部以外的形状，例如也可以形成为锥状或圆弧面状。

[0163] 在向座圈14装配球座15的情况下，以将卡合部60相对于卡止部61推入的方式将球座15从开口侧在装配槽32方向上装入。当卡合部60达到有底孔34时，球座15的装配完成，球座15被相对于座圈14防松脱，以自由的状态装配。此时，如前述那样有底孔34的深度比卡合部60的长度大，由此该卡合部60可靠地越过卡止部61的区域，卡合部60被收纳到有底孔34中。

[0164] 在球座15的装入后，在与装配槽32之间形成空隙CL，借助该空隙CL，球座15的球12侧能够以作为支点位置的A部为中心向开口的方向弹性变形。

[0165] 在卡合部60与卡止部61之间，如图11所示那样在装入方向（图1的流路的轴心O的方向）上设有空间U。通过将有底孔34的内径设为比卡合部60的外径稍大，在它们之间也设有径向的间隙G。借助该间隙G，球座15能够在座圈14的空间U的范围中以滑动阻力较小的状态进退。

[0166] 空隙CL、空间U、间隙G的大小等的尺寸设定在考虑组装时的环境温度、及因组装场所的差异带来的冷暖差的基础上设定。在本实施方式的情况下，设计为，使得在夏季能够对应于最高40℃、在冬季能够对应于最低10℃的组装温度。

[0167] 在阀主体10中，在流路23的上游侧的流体压是低压的情况下，如图11所示，在球座15的A部抵接在装配槽32的底面侧的状态下，封闭部B与球12线接触而保持密封的状态。该借助线接触的密封与面接触的密封相比，虽然密封力下降，但因为流体是低压，所以不到达球座材质的屈服点，由此不会发生损害密封性能的磨损，可靠地防止该低压时的泄漏。

[0168] 在作用高压的流体压的情况下，在座圈14上，除了线圈弹簧41的反弹力以外，还作用利用高压的流体压的力，所以球座15被进一步向球12侧推压，如图13所示那样，对应于流体压的高度，球座15以A部为中心向球12侧开口的方向弹性变形，将密封面25从外径侧朝向内径侧相对于球12至少以面接触状态密封，能够将高压的流体可靠地封闭。

[0169] 在此情况下，在图11中，通过将作为支点位置的A部与作为密封部位的封闭部B及封闭部C的位置关系相对于内径尺寸设为A

[0170] 通过在装配槽32与球座15之间设有既定的空隙CL，防止密封面25侧向开口方向变形时的动作受阻，并且通过球座15的外周面15c与装配槽32的内周面32a接触，能够抑制球座15的过度打开而确保向球12的密封状态。

[0171] 以上，详细叙述了本发明的实施方式，但本发明并不限定于前述实施方式记载，在不脱离本发明的权利要求书所记载的发明的主旨的范围内能够进行各种各样的变更。