(57)【要約】【課題】シートリングとステムとの間に隙間が生じることを防いでシール性を確保し、ステムの回動によるシートリングの捩れを軽減させて耐久性を向上させたバタフライバルブを提供する。【解決手段】このバタフライバルブは、短円筒形のボデー２内にシートリング３を装着し、シートリング３内にステム４を介して弁体５を回転自在に設けている。そして、シートリング３に形成したステム貫通孔１０の外周縁部１３に装着溝１１を形成し、装着溝１１にバックアップリング６のリング部２０を装着し、リング部２０の上部外方に突起部２１を突設し、突起部２１のステム貫通孔１０側に支受面２２、支受面２２の反対側に係合面２３を形成し、弁体５が流体圧で加圧されてステム４が加圧方向へ移動した際に、ステム４がステム貫通孔１０内でシール保持された状態で、係合面２３がボデー２の内周側に形成した段部面１６に係合され、かつ、支受面２２でステム４を支受けする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短円筒形のボデー内にシートリングを装着し、このシートリング内にステムを介して弁体を回転自在に設けたバタフライバルブにおいて、前記シートリングに形成したステム貫通孔の外周縁部に装着溝を形成し、この装着溝にバックアップリングのリング部を装着し、このリング部の上部外方に突起部を突設し、この突起部のステム貫通孔側に支受面とこの支受面の反対側に係合面をそれぞれ形成すると共に、前記弁体が流体圧で加圧されてステムが加圧方向へ移動した際に、当該ステムがステム貫通孔内でシール保持された状態で、前記係合面がボデーの内周側に形成した段部面に係合され、かつ、前記支受面でステムを支受けするようにしたことを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項２】
前記支受面を円弧面とした請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項３】
前記突起部は、前記シートリングの外周面に形成したリブと同一幅の突起であり、この突起部をボデーの内周面に形成した環状溝に装着し、この環状溝の一部に前記段部面を形成した請求項１又は２に記載のバタフライバルブ。
【請求項４】
前記リブを２条形成し、この２条のリブに連設する突起部を前記バックアップリングに一体形成した請求項３に記載のバタフライバルブ。
【請求項５】
前記ステム貫通孔の内径をステムの外径より小径に形成し、かつ、前記支受面の内径をステムの外径よりも大径に形成して、ステムが流体圧方向へ移動した際に、ステムをステム貫通孔でシール保持した状態で、ステムを前記支受面に支受けさせた請求項１乃至４の何れか一項に記載のバタフライバルブ。
【請求項６】
前記バックアップリングの底面側と前記装着溝の上面側にバックアップリングの位置決め用のテーパ面を設けた請求項１乃至５の何れか一項に記載のバタフライバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ステムがゴム製のシートリングを貫通する構造のバタフライバルブに関し、特に、ステムとシートリングとのシール性能を向上させたバタフライバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバタフライバルブにおいては、ステムがシートリングを貫通した状態で弁体と連結する構造であるため、シートリングには、ステムを貫通させるためのステム孔が設けられている。通常、ステム孔は、部分的にステムの外径よりも小さくなっており、このステムとステム孔との密着によりステムとシートリングとのシール性能が発揮されるようになっている。ところが、弁閉止状態では、弁体の上流側と下流側との間に圧力差が生じるため、この圧力差により、弁体が上流側から押されて、弁体と一体のステムが下流側に移動することがある。この場合、ステムによりシートリングが上流側から押されて弾性変形し、ステムの上流側とシートリングと間に隙間が生じて漏れが生じる可能性がある。
【０００３】
このようなシートリングのステム孔付近の弾性変形を防ぐために、ステム孔の周りに剛性のリングを設けることがある。例えば、特許文献１のバタフライ弁は、シートリングの軸孔に近接して環状の溝を設け、この溝内に剛性のリングを挿設している。同文献１では、剛性リングを楕円形に形成し、この剛性リングにより、弁棒孔の変形を防止し、また、弁棒の回転によるシートリングのねじれを防ごうとするものである。
【０００４】
また、特許文献２のバタフライ弁は、剛性リングを環状溝に挿設し、この剛性リングは、軸方向外方へ延びる円筒部を有している。そして、円筒部を本体の弁軸孔に嵌入することで、ステムの移動を抑制してシートリングの弾性変形を防止し、軸シールが低下することを防止しようとしている。
【０００５】
一方、特許文献３のバタフライ弁においては、挿設用の剛性リングに爪片を設け、剛性リングの挿設時にこの爪片を本体の環状溝に係合させることでリングの移動を防止し、本体の軸孔とリングとの同芯性を保持しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５７６８５６号公報
【特許文献２】実公平８−２５３５号公報
【特許文献３】実公平１−２５８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のバタフライ弁は、剛性リングよりも内側のシートリングの弁棒孔に弁棒を挿入し、外周側に剛性リングが配設されたシートリングにより弁棒を保持する構造になっている。このため、同バタフライ弁は、上流と下流側との流体圧の差により弁棒が下流側に移動しようとしたときに、剛性リングよりも内側のシートリングが弾性変形して弁棒とシートリングとの間に隙間が生じて漏れが発生する可能性がある。また、弁体を回動したときにシートリングと剛性リングとが捩れるおそれがあり、この捩れによりシートリングの消耗が激しくなり、シール部分の耐久性が悪くなる場合があった。
【０００８】
また、特許文献２のバタフライ弁は、剛性リングを本体に嵌入することで弁棒と剛性リングとの同芯性を確保して弁棒が下流側に移動することを防ごうとしているが、弁体の回動によりシートリングと剛性リングとが捩れることがあるため耐久性が悪いというデメリットがあった。しかも、このバタフライ弁は、弁棒挿入部位である剛性リングが軸受を兼ねる構造であるため、剛性リングには寸法精度が要求され、更に、剛性リングは、軸受機能と弁棒孔の変形防止機能とを発揮するためにその材料が限られ、或は、これを避ける場合には、剛性リングと軸受け部材とを別々に形成する必要があった。
【０００９】
一方、特許文献３のバタフライ弁は、爪片によって本体の軸孔と剛性リングとの同芯性を確保しようとしたものであるが、同文献１と同様に、剛性リングの内側に弁棒を保持するシートリングが配設された構造になっている。そのため、上下流の流体圧に差が生じたときに、弁棒の移動に伴ってシートリングが変形してステムとシートリングとの間に隙間が生じることがあった。
【００１０】
本発明は、上記の課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、シートリングとステムとの間に隙間が生じることを防いでシール性を確保し、ステムの回動によるシートリングの捩れを軽減させて耐久性を向上させたバタフライバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、短円筒形のボデー内にシートリングを装着し、このシートリング内にステムを介して弁体を回転自在に設けたバタフライバルブにおいて、シートリングに形成したステム貫通孔の外周縁部に装着溝を形成し、この装着溝にバックアップリングのリング部を装着し、このリング部の上部外方に突起部を突設し、この突起部のステム貫通孔側に支受面とこの支受面の反対側に係合面をそれぞれ形成すると共に、弁体が流体圧で加圧されてステムが加圧方向へ移動した際に、当該ステムがステム貫通孔内でシール保持された状態で、係合面がボデーの内周側に形成した段部面に係合され、かつ、支受面でステムを支受けするようにしたバタフライバルブである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、支受面を円弧面としたバタフライバルブである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、突起部は、シートリングの外周面に形成したリブと同一幅の突起であり、この突起部をボデーの内周面に形成した環状溝に装着し、この環状溝の一部に段部面を形成したバタフライバルブである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、リブを２条形成し、この２条のリブに連設する突起部をバックアップリングに一体形成したバタフライバルブである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、ステム貫通孔の内径をステムの外径より小径に形成し、かつ、支受面の内径をステムの外径よりも大径に形成して、ステムが流体圧方向へ移動した際に、ステムをステム貫通孔でシール保持した状態で、ステムを支受面に支受けさせたバタフライバルブである。
【００１６】
請求項６に係る発明は、バックアップリングの底面側と前記装着溝の上面側にバックアップリングの位置決め用のテーパ面を設けたバタフライバルブである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明によると、弁体が流体圧で加圧されてステムが加圧方向に移動した際に、ステムが突起部の支受面で支受けされることでこのステムの移動が規制されてシートリングの過度の弾性変形が抑えられ、シートリングとステムとの間に隙間が生じることを防止して漏れを防ぐことができる。しかも、このとき、シートリングとステムとのシール性が確保され、また、ステムの回動時には、シートリングのステム挿着部分がバックアップリングにより補強された状態でボデーに装着されるためシートリングの捩れを軽減でき、安定操作によりシートリングの消耗を抑えて耐久性能を向上させることができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によると、ステムが加圧により移動したときに、このステムがバックアップリングに対した場合でも、確実にこのステムをバックアップリングで支受けできる。また、ステムを円弧面に接触させることにより、バックアップリングに調芯作用を与えてこのバックアップリングがシートリングの周方向に移動することを防いでいる。更には、ステムが円弧面に対して接触するため、ステムから加わる押圧力を分散させて突起部の集中的な変形を防いで漏れを防止できる。
【００１９】
請求項３に係る発明によると、バックアップリングのステムの加圧方向への移動を防いでシートリングとステムとの間に隙間が生じることを防ぎ、更に、弁体の回動時にもシートリングに加わる力をバックアップリングで受けることにより、シートリングのリブ端面への応力集中を防ぎ、この部位の破損を防ぐことができる。また、リブによりシートリングの変形が抑制されるため、シートリングの破損を防ぐことができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によると、シートリングとステムとのシール部分を挟むように対向してリブを形成することで、全体の厚みを確保してこのシートリングの強度を確保できる。また、２条のリブにより、ボデーに対してバックアップリングとシートリングとを強固に固定し、更に、位置ずれを防ぎつつバックアップリングをボデーに装着している。このことにより、バックアップリングをボデーに対して芯出しした状態で正確に取付けでき、ステムに対して上流、下流の何れの側から流体圧が加わった場合にも、ステムの加圧方向への移動量を適切な量に抑えてステムとシートリングとの間の漏れを防ぐことが可能になる。
【００２１】
請求項５に係る発明によると、通常時にはステムが円弧面に接触することがなく、シートリングによりシール性を保持した状態でスムーズにステムを回転動作できる。一方、弁体に圧力が加わった際には、ステムの移動を規制するため、シートリングによるシール性を維持することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によると、バックアップリングをシートリングに位置決めした状態で装着でき、装着作業が容易になると共に、ステム貫通孔付近におけるシートリングの捩れを低減することができる。また、テーパ面を設けることでバックアップリング内に生じる隙間を塞ぎ、シートリングがこの部分からはみ出ることを防止している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明におけるバタフライバルブの縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の弁体に圧力が加わった状態を示す要部拡大図である。
【図４】本発明のバタフライバルブの軸封部位を示す一部省略斜視図である。
【図５】シートリングにバックアップリングを装着した状態を示す一部拡大斜視図である。
【図６】バックアップリングを示した斜視図である。
【図７】シートリングの一部拡大斜視図である。
【図８】バックアップリングの他例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明におけるバタフライバルブの好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１においては、本発明におけるバタフライバルブの縦断面図を示しており、また、図２は、図１の要部拡大図である。図において、バタフライバルブ本体（以下、バルブ本体）１は、ボデー２と、シートリング３と、ステム４と、弁体５と、バックアップリング６とを有している。そして、バルブ本体１は、ボデー２内にシートリング３が装着され、このシートリング３内にステム４を介して弁体５が回転自在に設けられた構造になっている。
【００２５】
図１〜図５において、シートリング３は、例えば、ゴムによって環状に形成され、ステム貫通孔１０と、装着溝１１と、リブ１２とを有している。ステム貫通孔１０は、シートリング３の上下２箇所に、ステム４の外径Ｄよりも小径の孔径（内径）Ｗ１により形成されている。本実施例においては、例えば、バルブの呼び径２５０Ａの場合、ステム挿入前の内径Ｗ１がステム外径Ｄよりも１．０ｍｍ程度小径に形成されている。また、図７に示す装着溝１１は、ステム貫通孔１０の外周縁部１３に形成されており、この装着溝１１の上面側には、ステム貫通孔１０を挟むように２つのテーパ面１４、１４が対向配置されている。リブ１２は、シートリング３の外周面３ａに沿ってステム貫通孔１０に対して対向して２条形成され、このリブ１２の断面形状は、略矩形状になっている。
【００２６】
また、シートリング３の一、二次側の外周側には、鉤状の環状凸部１５、１５がそれぞれ形成されている。そして、２条の溝をボデー２との係合部とすることにより、シートリング本体の肉厚は、環状凸部１５から弁体摺動面３ｂにかけての全体が、弁体の回動時にも捩れや破損を生じることのない強度を有する厚さに確保されている。なお、図１において、弁体５の右側を一次側（上流側）、左側を二次側（下流側）とする。
【００２７】
図６に示したバックアップリング６は、例えば、金属等の剛性材料により成形され、環状のリング部２０と、突起部２１とを有し、リング部２０を介してシートリング３の装着溝１１に装着される。また、突起部２１は、リング部２０の上部外方に突設され、この突起部２１のステム貫通孔１０側に支受面２２、この支受面２２の反対側に係合面２３がそれぞれ形成されている。
【００２８】
リング部２０は、装着溝１１に装着可能な外形に形成され、このリング部２０を装着溝１１に装着した場合には、装着溝１１の内周壁が保持されて、ステム４とのシールに必要なシートリング３の弾性力が維持される。
【００２９】
また、突起部２１は、シートリング３の外周面３ａに形成した上記のリブ１２と同一幅の突起であり、この２条のリブ１２、１２に連設するようにバックアップリング６に一体形成されている。従って、２つの突起部２１は、リング部２０に内挿されるステム４を介して、リング部２０の上面に対向配置される。突起部２１は、ボデー２の内周面２ａに形成された環状溝１６にリブ１２とともに装着される。
【００３０】
支受面２２は、本実施形態においては円弧面とし、この円弧面２２は、リング部２０と同芯に形成され、バックアップリング６にステム４を挿入したときにステム４と同芯になるように形成されている。円弧面２２は、内径Ｗ２がステム４の外径Ｄよりも大径に形成されており、例えば、バルブの呼び径２５０Ａの場合、この内径Ｗ２がステム外径Ｄよりも０．５ｍｍ程度大径に形成されている。
【００３１】
これにより、通常時においては、ステム４が円弧面２２に接触することがなく、一方、ステム４が流体圧方向に移動した際には、前述したステム外径Ｄよりも小径に形成したステム貫通孔１０の内径Ｗ１によりステム４のシールを保持した状態で、ステム４を円弧面２２に支受けするようになっている。このとき、ステム４の最大移動量（ステム４と円弧面２２との後述の軸芯のずれ）は、円弧面内径Ｗ２とステム外径Ｄとの差の半分の距離となるが、ステム４がこの距離分ずれたとしても、シール機能が維持されるようになっている。
【００３２】
本実施例においては、バルブ呼び径２５０Ａの場合、前述の内径Ｗ１、内径Ｗ２の設定により、ステム４の挿入に伴うステム貫通孔１０のつぶし代は、片側１．０／２＝０．５ｍｍであるのに対し、ステム４の最大移動量は、片側０．５／２＝０．２５ｍｍであることから、一次側におけるステム貫通孔１０のつぶし代が半分程度となっても、シール機能が維持されるように設定している。
【００３３】
突起部２１に設けるステム４の支受面は、上述した図６に示した円弧面の他、平面、例えば、図８に示すような態様であってもよい。図８においては、バックアップリングの他例を示している。このバックアップリング３０は、リング部２０と、突起部３１とを有している。そして、突起部３１のステム挿入孔側には、ステム４が流体圧方向に移動したときに、このステム外周面を支受けする内壁平面３２が形成されている。この内壁平面３２同士がなす幅Ｂは、図６における内径Ｗ２と略同寸法であり、これにより移動したステム４の支受けが可能になっている。なお、図８のバックアップリング３０において、図６のバックアップリング６と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
【００３４】
一方、係合面２３は、本実施形態においてはフラット状に形成されている。この係合面２３は、円弧面２２の反対側であって、後述するボデー２の内周面２ａに形成した段部面１７に係合する形状であれば、任意の形状に形成してもよい。また、バックアップリング６のリブ１２側には端面２４が形成され、この端面２４は、図７におけるシートリング３のリブ端面１２ａに当接可能になっている。
【００３５】
更に、バックアップリング６の底面側の、装着溝１１のテーパ面１４が対応する位置にはテーパ面２５が形成されており、これらのテーパ面１４、２５を当接させるようにバックアップリング６を装着溝１１に装入することにより、バックアップリング６がシートリング３に対して周方向に位置決めされた状態で装着される。なお、リング部２０のテーパ面２５は、リング部２０の上面側と突起部２１の係合面２３との間における隙間の形成を防いでおり、シートリング３がこの部位からはみ出す現象を防止している。
【００３６】
図１〜図３に示すように、ボデー２は、短円筒形に形成され、その内周面２ａ側には前記環状溝１６が形成されている。この環状溝１６は、図５に示すように、リブ１２と突起部２１とが装着可能な形状に形成される。また、ボデー２にはステム挿入孔１８が形成され、このステム挿入孔１８と環状溝１６とが交差する付近の環状溝１６の一部に段部面１７が形成され、この段部面１７には前記突起部２１の係合面２３が係合可能になっている。図２、３に示すように、ステム挿入孔１８には、ステム４を回転可能に保持する軸受２６が挿着されている。また、ボデー２の内周側にはシートリング３の環状凸部１５が嵌合可能な環状凹部１９が形成され、環状凸部１５と環状凹部１９とを嵌合させることによりボデー２とシートリング３とを一体化させることが可能になっている。
【００３７】
本発明のバタフライバルブは、上記の構成により、弁体５が流体圧で加圧されてステム４が加圧方向へ移動した際に、ステム４がステム貫通孔１０内でシートリング３にシール保持された状態を保ちつつ、係合面２３がボデー２の段部面１７に係合され、かつ、円弧面２２でステム４を支受けするようになっている。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、図５に示すように、バックアップリング６の突起部２１を矩形状とし、この突起部２１をシートリング３のリブ１２とともに２条形成しているが、これらの突起部２１やリブ１２の断面形状や条数は任意に設定することができる。また、突起部２１は、その外側面幅Ｈがリング部２０の内径Ｗ３よりも小さい寸法になる位置に設けられているが、ステム４の移動時に、ステム４を支受けする支受面２２をステム貫通孔１０側に有し、ボデー２の段部面１７に係合する係合面２３を支受面２２の反対側に有する構成であれば、その形状に拘ることはない。
【００３９】
上記のバルブ本体１を組み込む場合には、先ず、バックアップリング６をシートリング３の装着溝１１に装着し、この状態で環状凸部１５と環状凹部１９とを嵌合させることでシートリング３とボデー２とを一体化する。そして、ボデー２のステム挿入孔１８に軸受２６を挿着する。
続いて、ステム挿入孔１８からステム４を挿入すると、ステム貫通孔１０の内径Ｗ１＜ステム４の外径Ｄの関係により、ステム貫通孔１０の内壁側がステム４の外周側に密着し、ステム４とシートリング３とがシール機能を発揮する。その際、ステム４とシートリング３とのシール領域におけるステム貫通孔１０付近では、バックアップリング６のリング部２０の内周面側がシートリング３を支持するため、ステム４の挿入に伴ってこの付近のシートリング３が外径側に逃げるように変形することがなく、シートリング３は、ステム４とのシール性能に必要な弾発力を維持している。
【００４０】
次に、本発明のバタフライバルブの上記実施形態における動作並びにその作用を説明する。先ず、図２において、弁体５に流体圧が加わっていない場合には、ステム４が流路方向に移動しようとすることがないため、シートリング３は流体圧によって流路方向に弾性変形することはなく、シートリング３とステム４との間のシール性が確保されている。このとき、ステム４とバックアップリング６の円弧面２２とは離間した状態にある。
【００４１】
次に、弁体５の一、二次側の間に圧力差が生じ、弁体５が流体圧で加圧されてステム４が加圧方向に移動した際には、図３に示すように、このステム４の軸芯Ｏ１がボデー２の軸芯Ｏ２に対して二次側にずれた状態になる。このとき、バックアップリング６の係合面２３がボデー２の段部面１７に係合され、かつ、円弧面２２でステム４を支受けするようにしているので、ステム４の移動量が規制され、ステム４は、移動量がステム４の外径Ｄと円弧面２２の内径Ｗ２との差の半分程度の極僅かな量に抑えられながら移動する。
【００４２】
これにより、シートリング３は、ステム４の円弧面２２への当接後に過度に弾性変形することがなく、ステム４との間に漏れが生じるおそれのある変形量以下となる。その際、ステム４が円弧面２２に接触するため、接触位置が多少ずれても確実にステムを支受けすることができる。また、ステム４を円弧面２２に接触させることにより、バックアップリング６に調芯作用を与えることができ、バックアップリング６がシートリング３の周方向に移動するのを防止することができる。更に、このとき、円弧面２２とステム貫通孔１０との寸法差を小さく設けることでシートリング３の変形量を最小に抑えることができ、また、シートリング３の消耗も抑えられる。
【００４３】
この場合、ステム貫通孔１０の内径Ｗ１をステム４の外径Ｄよりも小径に形成しているので、ステム４のステム貫通孔１０内でのシール保持状態が維持され、特に、ステム４の二次側では、ステム４がステム貫通孔１０により密着してシール性が向上する。一方、一次側においても、ステム４とステム貫通孔１０とが離間することはなく、密着状態が確保されるため高シール性が維持され、この部分からの漏れが防止される。
【００４４】
しかも、２条の突起部２１の係合面２３の段部面１７への係合により、バックアップリング６とボデー２との同芯性が確保され、かつ、リング部２０のテーパ面１４のシートリング３のテーパ面２５への当接によりシートリング３との同芯性も確保されるためステム４との軸シール性能が安定し、また、リブ１２にかかる応力も分散される。このように、バックアップリング６の２条の突起部２１をステム４に対して上流側と下流側とから対向するように設けているので、上流側、下流側の何れの側から流体圧が加わった場合にも、ステム４の移動によるシートリング３の過度の弾性変形を防止して流体漏れを防ぐことができる。
【００４５】
また、シートリング３は、２条のリブ１２、１２が形成されているため、このリブ１２、１２の間に弁体５のシール面を位置させることでシール性が確保され、ボデー２に対して高いシール性が発揮されながら取付けられている。このシートリング３は、バックアップリング６との接触面積が大きく確保された状態で取付けられているため、ステム挿着部位の捩れが抑制され、耐久性能の向上にも有効になっている。
【００４６】
更には、弁体５の回動時にもシートリング３に加わる力をバックアップリング６で受けることにより、シートリング３のリブ端面２４への応力集中を防ぎ、この部位の破損を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  バルブ本体
２  ボデー
３  シートリング
３ａ  外周面
４  ステム
５  弁体
６  バックアップリング
１０  ステム貫通孔
１１  装着溝
１２  リブ
１３  外周縁部
１４、２５  テーパ面
１５  環状溝
１６  段部面
２０  リング部
２１  突起部
２２  円弧面
２３  係合面
Ｄ  外径
Ｗ１  内径
Ｗ２  内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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