(57)【要約】      （修正有）【課題】一次偏心形バタフライ弁の開弁時、弁箱の弁軸支持部近傍の弁座のへたりを防止する。【解決手段】弁体２の止水線ｃから偏心した位置に弁棒３を設けた一次偏心形バタフライ弁である。弁箱１の弁軸支持部において、弁軸と弁箱の間周りにカム２０ａ、２０ｂを設け、このカム面は、弁体が止水線から開放位置に回転すると、弁軸に対し弁箱が弁軸の軸方向外側に押し出されるように形成されている。閉弁時の両カムがピッタリ重なった状態から、弁棒３を９０度回転して開弁すると、両カム２０ａ、２０ａはその高位面２２ａ、２２ｂが当接し互いに押し合う状態となる。この押し合いによって弁軸支持部における弁箱部分は弁軸３の軸方向外側に押し出されて膨出する。このため、開弁時、弁軸支持部における弁体弁座１０ａと弁箱弁座１０ｂとの圧接状態が軽減され、開弁状態が続いても、その部分の弁体弁座又は弁箱弁座のへたりはなくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱（１）内にその流路を開閉可能な弁体（２）を配置し、その弁体（２）の止水線（ｃ）から偏心した位置に弁棒（３）を設け、前記弁箱（１）内周面に弁箱弁座（１０ｂ）を設けた一次偏心形バタフライ弁であって、
弁箱（１）の弁軸支持部において、弁軸（３）周りに、弁軸（３）と一体部分とその部分に対向する弁箱（１）と一体部分との間のカムを設け、このカムのカム面は、上記弁体（２）がその止水線（ｃ）から開放位置に回転すると、その回転に伴って弁軸（３）に対し弁箱（１）が弁軸（３）の軸方向外側に押し出されるように形成されていることを特徴とする一次偏心形バタフライ弁。
【請求項２】
上記カムが、弁軸（３）及び弁箱（１）に設けたそれらと一体部分となる対の円板からなり、その両円板の対向面が上記カム面（２１ａ、２１ｂ）となっていることを特徴とする請求項１に記載の一次偏心形バタフライ弁。
【請求項３】
上記カムのカム面（２１ａ、２１ｂ）がその周囲の高位面（２２ａ、２２ｂ）と低位面（２３ｂ、２３ｂ）とからなり、閉弁時、両カム（２０ａ、２０ｂ）の高位面（２２、２２ｂ）と低位面（２３ｂ、２３ｂ）が対応し、開弁時、両カム（２０ａ、２０ｂ）の高位面（２２ａ、２２ｂ）が対応して上記弁軸（３）に対し弁箱（１）が弁軸（３）の軸方向外側に押し出されることを特徴とする請求項２に記載の一次偏心形バタフライ弁。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つに記載の一次偏心形バタフライ弁による水封式遮断弁。
【請求項５】
上記弁体（２）の弁座（１０ａ）を弾性体からなるものとした請求項４に記載の水封式遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水封式遮断弁等として使用される一次偏心形バタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一次偏心形バタフライ弁は、弁箱内にその流路を開閉可能な弁体を配置し、その弁体の止水線から偏心した位置に弁棒を設け、前記弁箱内周面に弁箱弁座を設けた構成である（特許文献１段落０００８、図１、３参照）。
この一次偏心形バタフライ弁は、弁体の止水線から弁棒が偏心した位置にあることから、弁箱の弁軸支持部（ボス部）と弁体弁座と弁箱弁座との圧接シール部（止水線）がかさならず、全閉時には弁体の全周面（弁体弁座）が弁箱弁座（弁箱弁座シート）と確実に当接してシール効果が優れている利点がある。
【０００３】
一方、水封式遮断弁は、製鉄所等の大規模プラントにおける高温・有害なガスなどの流体管路に介設され、一般的に、弁体を、間隔をもって並設した２枚の弁板からなる２重構造とし、弁体（両弁板間）内に封止用水を注入することによって、管路を閉じて流体を遮断する（特許文献２段落００１４、図１、２、本願図２参照）。この水封式遮断弁は、２重構造とした弁体の両弁板を均等に回転させてその両弁板全周の弁体弁座を弁箱弁座に均等に圧接させる（シールする）ため、その中央（両弁板間中央）に弁棒を設け、結果的に一次偏心形バタフライ弁となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１０９９７１号公報
【特許文献２】特開２００４−６０８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一次偏心形バタフライ弁は、弁軸に対し弁体（弁体弁座）が偏心しているため、弁体弁座の少なくとも一部は弁箱弁座との圧接状態が開放されることはない。例えば、図６に示す一次偏心バタフライ弁からなる水封式遮断弁において、弁箱１内に２重構造の弁体２を弁軸３でもって回動自在に設け、図示実線の閉弁状態から、弁軸３を９０度回転させて弁体２が同鎖線の開放状態になると、閉弁状態において弁体弁座（弁体弁座シート）１０ａが弁箱弁座（シート）１０ｂに圧接していた点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は、開弁後、それぞれ点ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ１（ｂ１→ｂ２、ｂ２→ｂ３、ｂ３→ｂ４、ｂ４→ｂ１）に移動して同様に弁箱弁座１０ｂに圧接することとなる。
【０００６】
この構成の一次偏心形バタフライ弁を上記高温・有害なガスなどの流体管路に介設すると、流路を開放する時は、ほぼ常に全開弁状態であることから、各ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４における弁体弁座１０ａと弁箱弁座１０ｂとの圧接状態が続くこととなり、その開放時、弁体２の弁座１０ａが弁箱弁座１０ｂに押付けられ続けられる。この長期間の圧接（押付け）によって、圧接点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４における弁体弁座１０ａ又は弁箱弁座１０ｂがへたって永久変形して凹部となり、全閉弁時においても、その凹部の存在によってシール性が低下したり、弁体弁座寿命が短くなったりする問題が生じている。その弁座１０ａ、１０ｂがゴム等の弾性体である場合、圧接による劣化が進行しやすく、その凹部が生じやすい。
【０００７】
この発明は、上記実状の下、上記凹部が生じ難くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、この発明は、全開弁時、弁軸の軸方向の弁体両端部分に対向する弁箱部分を膨出させて上記圧接を軽減することとしたのである。圧接が軽減すれば、弁座のへたりも生じにくく凹部も生じ難い。
【０００９】
この発明の構成としては、弁箱内にその流路を開閉可能な弁体を配置し、その弁体の止水線から偏心した位置に弁棒を設け、前記弁箱内周面に弁箱弁座を設けた一次偏心形バタフライ弁において、弁箱の弁軸支持部において、弁軸周りに、弁軸と一体部分とその部分に対向する弁箱と一体部分との間のカムを設け、このカムのカム面は、弁体がその止水線から開放位置に回転すると、その回転に伴って弁軸に対し弁箱が弁軸の軸方向外側に押し出されるように形成されている構成を採用することができる。この構成において、弁体弁座と弁箱弁座の一方を金属製、他方をゴムなどの弾性材製とすることができる。
【００１０】
このように構成すれば、上記弁体がその止水線から開放位置に回転すると、その回転に伴いカムによって弁箱が弁軸の軸方向外側に押し出されて膨出する。このため、全開弁時、弁軸の軸方向の弁体両端部分における上記圧接が軽減されて弁座のへたりも生じにくく凹部も生じ難い。
そのカムは、弁軸及び弁箱に設けたそれらと一体部分となる対の円板からなり、その両円板の対向面が上記カム面となっている構成等を採用することができる。例えば、その両円板の対向面からなるカム面は、その周囲の高位面と低位面とからなり、閉弁時、両カムの高位面と低位面が対応し、開弁時、両カムの高位面が対応して上記弁軸に対し弁箱が弁軸の軸方向外側に押し出される構成とすることができる。
【００１１】
この構成の一次偏心形バタフライ弁は、上記製鉄所、火力発電所、化学工場、薬品工場等の大規模プラントにおける高温・有害なガスなどの流体管路のみならず、水道管、下水管等にも介設することができ、その時、水封式遮断弁とすることもできる。その水封式遮断弁とした場合、弁箱弁座を金属製とし、弁体弁座をゴムなど弾性体製とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、以上のように、カムでもって、開弁時、弁軸軸方向の弁体両端部分に対向する弁箱部分を膨出させてその部分の弁座同士の圧接を軽減するようにしたので、弁座のへたりも生じにくく凹部も生じ難い。このため、閉弁時、シール性が低下する恐れも少なく、弁体弁座寿命も長くなり、安定したシール性を長期に亘って担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一次偏心形バタフライ弁の一実施形態の斜視図
【図２】（ａ）は同実施形態の部分切断側面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図
【図３】同実施形態の要部断面図であり、（ａ）は弁箱の一方の弁軸支持部、（ｂ）は同他方の弁軸支持部
【図４】同実施形態に係るカムの斜視図を示し、（ａ）は弁軸側、（ｂ）は弁箱側
【図５】同作用図であり、（ａ）は弁箱の一方の弁軸支持部、（ｂ）は同他方の弁軸支持部
【図６】一次偏心形バタフライ弁の作用説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１〜図５に示し、この実施形態は、一次偏心形バタフライ弁からなる水封式遮断弁Ｖであって、管路の途中に設けた弁箱１内に弁体２を回動自在に配設したものである。その弁体２は、円板形の弁体板２ａと、その中心軸上の弁軸３と一体の弁軸ボックス２ｂと、弁体板２ａの全周囲に固定の円筒状の弁体筒２ｃと、その弁体筒２ｃの両端全周に亘る弁座取付片２ｄからなる。弁体板２ａはリブ２ｅが設けられて補強がなされている。弁座取付片２ｄにはゴム製弁体弁座１０ａを介在して固定金具２ｆをボルト止めすることによってその弁座１０ａが全周に亘って固定され、この弁座１０ａがステンレス製弁箱弁座１０ｂの全周に亘って接する。
【００１５】
この一次偏心形バタフライ弁型水封式遮断弁Ｖの弁軸支持部は、図３に示すように、弁軸３側に一方の円環状（中空円板状）のカム２０ａ、その弁軸３周りの弁箱１側の支持孔周りに他方の円環状のカム２０ｂがそれぞれ一体物として固定されており、その両カム２０ａ、２０ｂはそのカム面２１ａ、２１ｂが対向している。この実施形態では、一方のカム２０ａは弁軸３に嵌めて弁体２（弁軸ボックス２ｂ）に固定しているが、弁軸３に固定することもできる。他方のカム２０ｂは弁軸３に嵌めて弁箱１の弁軸支持部１ａに固定している。この両カム２０ａ、２０ｂは、下記作用を発揮する限りにおいてその固定態様は任意である。
両カム２０ａ、２０ｂのカム面２１ａ、２１ｂは、図４に示すように、円周のほぼ１／６が高位面２２ａ、２２ｂ、他方のほぼ１／６が低位面２３ａ、２３ｂとなって軸心対称にそれぞれ２個形成され、その高低位面２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂの間がなだらかな傾斜面２４となっている。図３中、２５はシールである。
【００１６】
この水封式遮断弁Ｖの全閉弁時、図３に示すように、この両カム２０ａ、２０ａは、高位面２２ａ、２２ｂと低位面２３ａ、２３ｂが対応して両者がピッタリ重なった状態となり（図２（ｂ）の破線符号参照）、図２（ａ）に示すように、ゴム製弁体弁座１０ａがステンレス製弁箱弁座１０ｂの全周に亘って（止水線ｃ全周に亘って）均等に接して高いシール性を担保している。
【００１７】
この閉弁状態から弁棒３を９０度回転して全開弁状態になると（図２の実線状態から鎖線状態）、図５に示すように、この両カム２０ａ、２０ｂは、高位面２２ａと高位面２２ｂ、低位面２３ａと低位面２３ｂが対応して両者が互いに押し合う状態となり（図２（ｂ）の鎖線符号参照）、弁軸３側にはその軸方向の圧縮力、弁箱１にはその径を大きくする方向（拡径方向）の力が作用し、前者の圧縮力による弁軸３の長さ方向の収縮に比べて後者の拡径力による弁箱１の拡径が大きいため、図５矢印に示すように、弁軸支持部における弁箱１の部分は弁軸３の軸方向外側に押し出されて膨出する。このため、全開弁時、弁箱１内の弁軸３軸方向の弁体両端部分における、図６で示したｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４点における弁体弁座１０ａと弁箱弁座１０ｂとの圧接状態が軽減される。この軽減によって、全開弁状態が続いても、その部分ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４における弁体弁座１０ａ又は弁箱弁座１０ｂがへたって永久変形して凹部となることはない。特に、ゴムからなる弁体弁座１０ａのへたりはなく、凹部が生じることはない。
【００１８】
特に、この実施形態では、その高位面２２ａと高位面２２ｂが当接した際、図２の鎖線で示されるように、その当接位置は、弁体２の開放方向（同図において左右方向）となっているため、その弁体２に対応する弁箱１の部分が押し出されて上記圧接位置ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４も有効に押し拡げられ、その圧接が有効に軽減される。
【００１９】
弁軸３を９０度逆転して弁体２を閉弁状態とすれば、両カム２０ａ、２０ｂは図３の状態に戻り、弁箱１の弁軸支持部もその弾性によって復帰し、弁体弁座１０ａが弁箱弁座１０ｂの全周に亘って均等に接して高いシール性を担保する。
【００２０】
この実施形態において、開弁時のカム高位面２２ａ、２２ｂの当接位置は、図２（ｂ）の鎖線に示す位置に限らず、弁箱１を押し出して上記軽減作用を行い得れば、弁軸３周りのどの位置でも良く、例えば、その高位面２２ａ、２２ｂの当接位置を図２の上下方向とすることもできる。
また、カム２０ａ、２０ｂの高低位面２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂの数及びその周方向の形成範囲（角度）は、上記実施形態では、それぞれ２個とほぼ６０度としたが、弁体２の９０度回転によって両カム２０ａ、２０ｂの高位面２２ａ、２２ｂと低位面２３ａ、２３ｂが嵌り合い、同逆の９０度回転によって高位面２２ａ、２２ｂ同士、低位面２３ａ、２３ｂ同士が当接（対向）する限りにおいて、その数及び形成範囲は任意である。例えば、カム２０ａ、２０ｂの高位面２２ａ、２２ｂ及び低位面２３ａ、２３ｂは、それぞれ一つとしたり、４個以上としたりすることもでき、また、その形成範囲を４５度等とすることもできる。形成範囲を小さくすれば、傾斜面２４を長くし得てその傾斜を緩やかにすることができて、弁棒３の回転トルクを軽減できる。
【００２１】
なお、カム２０ａ、２０ｂの一方を弁軸３側又は弁箱１側の一方側のみに設け、他方には従動節に相当する突部等の部材を設けることによっても、この発明の作用効果を得ることができる。また、水封式遮断弁Ｖの水封構造は、実施形態の弁体２の外周部のみの水封止に限らず、特許文献２に記載の、弁体２を間隔をもって並設した２枚の弁板からなる２重構造とし、その両弁板間内に封止用水を注入する等の従来周知のものが採用できることは勿論である。
上記実施形態は水封式遮断弁Ｖの場合であったが、この発明に係る一次偏心形バタフライ弁は他の種々の弁として使用できて、この発明の作用効果を発揮できることは勿論である。
【符号の説明】
【００２２】
１  弁箱
２  弁体
３  弁軸（弁棒）
１０ａ  弁体弁座
１０ｂ  弁箱弁座
２０ａ、２０ｂ  カム
２１ａ、２１ｂ  カム面
２２ａ、２２ｂ  高位カム面
２３ａ、２３ｂ  低位カム面
【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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