(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルシートを有する偏心形バタフライ弁の弁体に接するメタルシートリング部をループ状に形成し、弁体に接しない外側を平板状に形成して弁本体に取付保持されるようにしたシートリングを有するバタフライ弁において、上記弁体に接しない外側の平板部を、弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置し、且つ、上記弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置した弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように、ドーナツ状の平板を１枚ないし複数枚重ねて設置し、シートリングのバックアップとしての機能を有するように構成したことを特徴とするメタルシートを有するバタフライ弁。
【請求項２】
弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように設置されたドーナツ状の平板を、バックアップ機能を有するバネ鋼又は通常の鋼で構成したことを特徴とする請求項１記載のメタルシートを有するバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２００℃以上の高温や、１０Ｋ以上の中高圧の流体に使用するメタルシートリングを有するバタフライ弁、特に偏心形バタフライ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からメタルシートリングを有するバタフライ弁は、上記のように２００℃以上の高温の気体が流れるパイプラインの開閉等に使用されている。
【０００３】
図３（ａ）（特開昭５４−６７１５６号公報参照）は、従来例の一つであって、メタルシート１は２重リングからなり、弁内圧力が弁外部へ逃げるのを防止するガスケットの働きをするガスケット部１Ｂと、弁体３との間の動的シール作用をするシート部１Ａと備える。シート部１Ａは、弁本体２、補助リング５、リテーナ４の３つの剛性材料からなる部材に３方を取囲まれ、弁体３が閉じたときは、シート部１Ａは、図に示すように、４方を剛性材料で取囲まれる。
【０００４】
このような構造のメタルシートバタフライ弁は、回動トルクが重く、流体が漏れ易い欠点を有している。その原因は、弁体３が閉じた時に、弁体３がシート部１Ａへ喰込んでゆきシート部１Ａを変形させるが、シート部１Ａは前述のように４方を剛性材料で囲まれている為、自由に変形することが出来ず、強い反発力を弁体３に及ぼし、大きな摩擦力を引起すために、弁体３の回動トルクが大きくなっていたのである。図中、６は、弁棒である。
【０００５】
また、図３（ｂ）（特開昭５７−１２４１６６号公報参照）は、他の従来例であって、メインシート１の他にメインシートのシート部１Ａと同一構造のもう１つのメタルＯリングを２次メタルシート７として入れたものである。このタイプのバタフライ弁は、コストが高く、弁体３のシャフト６側と反対方向から掛る逆圧Ｐに対して漏れるという欠点があった。この欠点の原因は、弁棒６（中心線のみ示す。）に向かって弁体３に（図で右側から）逆圧Ｐが掛ると弁体３が押されてメインシートのシート部１Ａから離れようとするが、逆圧が２次メタルシート７でシールされてしまい、メインシートのフランジ部１Ｃに掛からないため、メインシートが弁体の動きに追従出来ず、弁体３とシート部１Ａ間のツブシ代が不足し漏れが発生した。
【０００６】
図４は、上記の欠点を除去するために本出願人によって考案されたもの（実公昭６２−８６９４号公報参照）であって、偏心型のメタルシートちょう形弁で且、該メタルシート１０は弁本体１１へ締付保持されるためのフランジ部１０Ｃと弁体１２と接触してシールするシート部１０Ａとを有し、該シート部１０Ａは中空のＯリング状にカールされ、該シート部１０Ａの中空部にコイルバネを内蔵しており、弁体１２のシャフト６とは反対側に前記シート部１０Ａの一面を弾力的に支持する環状の弾性体１４をシート部１０Ａに並列して配置し、シート部１０Ａの弾性変形を該弾性体１４の弾性変形により許容すると共に、該弾性体１４に弁体１２のシャフト６側とは反対方向（図で右方向）からかかる逆圧Ｐを通過させる流路１５を設けている。
【０００７】
このものは、閉弁時、シート部１０Ａは弁体１２によって押されて変形するが、その一面が弾性体１４で支持されているのでシート部１０Ａの弁体１２に対する反発力は小さくなり、その結果、軟かいばねとして弁体１２とシート部１０Ａ間の摩擦力が低減し、弁の開閉トルクが低減される。また、閉弁時にサージ圧等によって弁棒６側（正圧側）に過大な圧力が掛って弁体１２が移動しても、弾性体１４が変形してシート部１０Ａに永久歪が生じない。一方、弁体１２の弁棒６側と反対方向から逆圧がかかった時、逆圧が弾性体１４の開口（流路）１５を通り抜けてメインシートのフランジ部１０Ｃとシート部１０Ａに負荷され、フランジ部１０Ｃが逆圧に押されて曲がるので、シート部１０Ａは下流方向（図で左方向）に移動し、同時に移動する弁体１２に追従し、弁体１２とシート部１０Ａ間のツブシ代の減少を防止するため、逆圧に対しても漏れ難いという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来例、特に図３（ｂ）及び図４に示すものは、中空のＯリング状のカールされたシートリングの弁体３，１２に接している部分１Ａ，１０Ａをループ状にし、フランジ部１Ｃ，１０Ｃを介してその外周部もループ状１Ｂ，１０Ｂにしたシートリングに形成してシートをするように設置されているが、何れのものも、該シートリングと弁体３，１２との接点より、弁棒６に近い方（図では左方）にフランジ部１Ｃ，１０Ｃに相当する平板部が設けられている。
【０００９】
また、上記シートリングのバックアップとして、ループ状の円筒（図３（ｂ）の７）Ｃ２  や断面Ｕ字形状の環体（図４の１４）Ｃ３  が用いられている。
【００１０】
上記のように構成されたシートリングに矢印方向の圧力Ｐが加えられたとき、本体（弁本体）２，１１とリテーナリング４，１３とによって挟持された平板部１Ｃ，１０Ｃと、シート部１Ａ，１０Ａを収容した凹所の壁面との交点（図の点Ｂ２  ，Ｂ３  ）を支点として、シートリングのシート部１Ａ，１０Ａが点線で示す曲線Ｓ２  ，Ｓ３  の軌跡に沿って移動する。この移動に伴ない、シートリングが弁体３，１２にくい込み、メタルのシール力を高めている。
【００１１】
ところが、このくい込みがメタルシートの摩耗を早め、耐久力の低下を招いているという問題点があり、更に、くい込んだ状態で弁体を開こうとすると、一時的にシートリングが弁体により固着してしまい、ジャンピング現象（流量調整弁で、流体が流れ始める場合などに、流量が過渡的に設定値を超える現象をいう。）と開閉トルクの増大を招くという問題点があった。
【００１２】
他方、メインシートリングのバックアップ効果をもたらすために、図３（ｂ）、図４に示すような、ループ状の円筒７やＵ字形の環体１４などの複雑な形状をした構造体Ｃ２  ，Ｃ３  が用いられ、その加工費や部品費用の増加を招いているという問題点もあった。
【００１３】
本発明は、上記した従来例の問題点を解決せんとするもので、簡単な形状・構造によってシートリングの摩耗と開閉トルクを、安価に低減させるメタルシートを有するバタフライ弁を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の採った手段は、メタルシートを有する偏心形バタフライ弁の弁体に接するメタルシートリング部をループ状に形成し、弁体に接しない外側を平板状に形成して弁本体に取付保持されるようにしたシートリングを有するバタフライ弁において、上記弁体に接しない外側の平板部を、弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置し、且つ、上記弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置した弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように、ドーナツ状の平板を１枚ないし複数枚重ねて設置し、シートリングのバツクアップとしての機能を有するように構成したことを特徴としている。
【００１６】
また、弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように設置されたドーナツ状の平板を、バックアップ機能を有するバネ鋼又は通常の鋼で構成したことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に記載した実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示すメタルシートを有するバタフライ弁の要部を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大図である。なお、両図共、全閉状態を示している。
【００１８】
図１，２において、弁体２１は弁棒２２に偏心して取付けられており、図示の全閉状態において、弁体２１の全周面に沿って金属製のメタルシートリング２３が密接されている。
【００１９】
上記シートリング２３は、中空のＯリング状にカールされたシート部２３ａと、該シート部２３ａの弁棒２２から弁体２１とシートリング２３の接点より遠くなる側の一端を板状に延長した平板部２３ｂとからなり、該平板部２３ｂは、本体（弁本体）２４とシートリングリテーナ２５を締結することによって挟着されるようになっている。
【００２０】
上記弁体２１に接しない外側の平板部２３ｂに接するようにして、本体２４の流体通路２６部を開口したドーナツ状のバックアップ効果を有する平板２７を、１枚ないし複数枚重ねて、上記平板部２３ｂと一体に設置し、シートリング２３のバックアップとしての機能を有するように構成されている。
【００２１】
上記バックアップ効果を有する平板２７は、バネ効果を持たせるために積層させたり、多少厚めの板にする必要はある。しかし、通常の鋼材、例えばＳＵＳ３１６，３０４等でできるため、材質の制限がなく、バネ鋼、例えばＳＵＳ３０１ＣＳＰ，３０４ＣＳＰ等のみならず、バネ鋼のない高耐食鋼、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等でも仕様を満たすことができる。しかも形状が簡単で安価にすることができる。
【００２２】
なお、図中、２４ａは、シート部２３ａを収容する本体２４に設けられた凹所壁部、２８は弁棒２２の軸受部、２９は、上記凹所壁部を経て外部へ漏れる流体をシールするガスケットである。
【００２３】
次に、作用について説明すると、閉弁時、シートリング２３のシート部２３ａは、矢印方向の加圧Ｐ（なお、一般に偏心形バタフライ弁では、流体は弁棒側から流す場合と、反弁棒側から流す場合とがあるが、本発明では、矢印に示すように反弁棒側から流す場合を正流としている。）により、シートリング２３の平板部２３ｂが、シート部２３ａを収容する本体２４の凹所壁部との交点Ｂ１  を支点とした点線で示す軌跡Ｓ１  上を、弁棒２２の方（図で左方）に移動する。この時、シートリング２３のシート部２３ａは弁体２１にはくい込まず、若干弁体２１から離れる方向に移動する。
従って、シートリング２３の摩耗が少なく、更に開閉を行なっても弁体２１がシート部２３ａにくい込むこともなく、前記したジャンピング現象が抑えられる。
【００２４】
また、矢印方向の加圧Ｐによるシートリング２３の軌跡Ｓ１  に沿う移動は、本体２４に設けられた凹所の壁２４ａによって過剰な移動を抑制しており、シール性能を損なうことはない。
【００２５】
また、シートリング２３の平板部２３ｂは、該平板部２３ｂと接するように設置された１枚〜複数枚のドーナツ状のバックアップ効果を有する平板２７によってバックアップ作用が与えられ、また、該平板２７は、従来例（図３（ｂ）のリング状体Ｃ２  や、図４の断面Ｕ字形体Ｃ３  ）における複雑な形状構造のバックアップ構造体と比較して、形状が簡単で安価に製作することができる。
【００２６】
また、バックアップ機能をもつ平板２７の材質は、バネ鋼、例えばＳＵＳ３０１ＣＳＰ，３０４ＣＳＰ等の外、通常の鋼、例えばＳＵＳ３１６，３０４等でもよく、またバネ鋼のない高耐食鋼、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ等でも仕様を満たすことができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メタルシートを有する偏心形バタフライ弁の弁体に接するメタルシートリング部をループ状に形成し、弁体に接しない外側を平板状に形成して弁本体に取付保持されるようにしたシートリングを有するバタフライ弁において、上記弁体に接しない外側の平板部を、弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置し、且つ、上記弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置した弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように、ドーナツ状の平板を１枚ないし複数枚重ねて設置し、シートリングのバックアップとしての機能を有するように構成したことにより、次のよう効果を奏することができる。
（ｉ）弁閉時、反弁棒方向からの加圧により、シートリングのシート部が、弁棒から弁体とシートリングとの接点より遠くなる位置に設置されたシートリングの平板部を支点とした軌跡上を弁棒の方へ移動する時、シートリングは弁体にはくい込まず、若干弁体から離れる方向に移動するので、シートリングの摩耗が少なく、更に弁体の開閉を行っても、弁体がシート部にくい込むこともなく、ジャンピング現象が抑えられる。
【００２８】
（ii）弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように、ドーナツ状の平板を１枚ないし複数枚重ねて設置し、シートリングのバッアップとしての機能を有するように構成したことにより、シートリングの平板部は、該平板部と接するように設置された１枚ないし複数枚の、従来例に用いられた複雑な形状・構造のバックアップ構造体に比べて形状・構造が簡単で安価に製作できるドーナツ状平板のバックアップ効果により、シートリングのシート部の流体圧や弁体の開閉による変形を有効に防止することができる。
【００２９】
（iii）弁体に接しないシートリングの外側の平板部に接するように設置されたドーナツ状の平板を、バックアップ機能を有するバネ鋼又は通常の鋼で構成したことにより、シートリングのシート部のバックアップ効果を有効に果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すメタルシートを有するバタフライ弁の要部断面図である。
【図２】図１の要部の拡大平面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は異った従来例を示す要部断面図である。
【図４】他の従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
２１  弁体
２２  弁棒
２３  シートリング
２３ａ  シート部
２３ｂ  平板部
２４  本体
２４ａ  凹所壁面
２５  シートリングリテーナ
２６  流体通路
２７  バックアップ用平板
２８  軸受部
２９  ガスケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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