(57)【要約】【課題】簡単にメタルシートを弁箱内に液密に装着し、シールリングの耐久性の向上を図る。メタルシートと軸受との間を簡単且つ確実にシールする。【解決手段】弁箱１１の流入側に小径部１１ｅを設け、メタルシート装着用の段部１１ｆを形成する。流出側に流路外側に向けて小径となる凹状円錐面１１ｈを備えた大径周溝１１ｇを形成する。メタルシート押え１７を、基端側に凹状円錐面１１ｈに対応する凸状円錐面１７ａを備えた周方向に分割されたリング体で形成する。弁軸１３の外周のメタルシート内に突出する先端側から基端部に亘って小径のスリーブ装着部１９ｄを形成する。スリーブ装着部１９ｄの先端部に、シール部材２２を装着し、該シール部材２２よりも基端側にスリーブ２３を挿入する。弁軸挿通孔の基端開口部に閉塞部材２４を装着し、該閉塞部材２４でスリーブ２３を弁体側に押圧し、シール部材２２を軸受の外周側に膨出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱の内部に円筒状のメタルシートを流路軸と同心状に装着し、該メタルシートと前記弁箱とにそれぞれ形成した弁軸挿通孔に、弁体を支持した弁軸を回動可能に挿入し、前記弁体の外周を前記メタルシートに接離させて開閉するメタルシートバタフライ弁において、前記弁箱の内部に前記メタルシートの一端がシールリングを介して当接するシール段部と、前記メタルシートの他端に当接してメタルシートを前記シール段部方向に押圧するリング状のメタルシート押えを装着するための大径周溝とを設け、前記メタルシート押えを周方向に分割形成するとともに、該メタルシート押え及び前記大径周溝のそれぞれのメタルシートの反対側の面を、弁箱外周側がメタルシート方向に傾斜した円錐面で形成したことを特徴とするメタルシートバタフライ弁。
【請求項２】
弁箱の内部に円筒状のメタルシートを流路軸と同心状に装着し、該メタルシートと前記弁箱とにそれぞれ形成した弁軸挿通孔に、弁体を支持した弁軸を回動可能に挿入し、前記弁体の外周を前記メタルシートに接離させて開閉するメタルシートバタフライ弁において、前記弁軸の外周に、前記弁軸挿通孔を通過して前記弁体に設けた軸受収容凹部に収容される大径部と、メタルシートの内周位置から外端にわたる小径部と、大径部と小径部との間に形成したシール部材当接段部とを有する軸受を弁軸に対して回動可能に装着し、前記小径部の大径部側に円筒状のシール部材を装着するとともに、該小径部にスリーブを軸線方向に移動可能に装着し、前記弁箱の弁軸挿通孔を閉塞する閉塞部材に、前記スリーブの基端を押圧して該スリーブの先端と前記シール部材当接段部との間で前記シール部材を圧縮することにより、前記シール部材を軸受外周側に膨出させて前記メタルシートの弁軸挿通孔内周に圧接させるためのスリーブ押圧部を設けたことを特徴とするメタルシートバタフライ弁。
【請求項３】
前記弁箱の内部に前記メタルシートの一端がシールリングを介して当接するシール段部と、前記メタルシートの他端に当接してメタルシートを前記シール段部方向に押圧するリング状のメタルシート押えを装着するための大径周溝とを設け、前記メタルシート押えを周方向に分割形成するとともに、該メタルシート押え及び前記大径周溝のそれぞれのメタルシートの反対側の面を、弁箱外周側がメタルシート方向に傾斜した円錐面で形成したことを特徴とする請求項２記載のメタルシートバタフライ弁。
【請求項４】
前記シール部材は、前記軸受外周と前記メタルシートの弁軸挿通孔内周との間をシールする円筒状の第１シール部と、前記大径部の先端部外周に配置されて該大径部と軸受収容凹部内周との間をシールするリング状の第２シール部と、前記第１シール部と第２シール部とを弁軸の軸方向に連結し、前記弁体が閉状態のときに大径部と軸受収容凹部との間の前記第１シール部と前記第２シール部との間をシールする第３シール部とを一体的に備えていることを特徴とする請求項２又は３記載のメタルシートバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルシートバタフライ弁に係り、詳しくは、メタルシートバタフライ弁におけるメタルシートや弁軸の部分のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルシートバタフライ弁は、弁箱内に薄肉金属材から成る円筒状のメタルシートを流路軸と同心状に配設し、弁箱とメタルシートとに設けられた挿通孔に、弁体を支持した弁軸を挿入し、弁軸を操作して弁体を回動させ、弁体の外周を前記メタルシートの内周面に接離させて開閉させるようにしている。このメタルシートバタフライ弁のシール構造としては、メタルシートの上流側及び下流側の外周面に弁箱との間をシールするリング状のシール材を配設し、該シール材によってメタルシートと弁箱との間をシールするとともに、弁体とメタルシートとの間と、弁軸と軸受との間をシールするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３１２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述のものでは、メタルシートを弁箱内に装着する際に、シール材と弁箱内周面とが摺接し、メタルシートの装着に大きな力を要するだけでなく、シール材が損傷することがあった。また、弁体や弁軸の部分のシールは、２つのシール部材をテーパー面で連結して弁体とメタルシートとの間、弁軸と軸受との間をそれぞれシールするようにしていることから、構造が複雑になり、シール部材の装着に手間が掛かっていた。
【０００４】
そこで本発明は、メタルシートを弁箱内に簡単かつ確実に装着でき、また、弁体や弁軸の部分も簡単かつ確実にシールすることができるメタルシートバタフライ弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のメタルシートバタフライ弁の第１の構成は、弁箱の内部に円筒状のメタルシートを流路軸と同心状に装着し、該メタルシートと前記弁箱とにそれぞれ形成した弁軸挿通孔に、弁体を支持した弁軸を回動可能に挿入し、前記弁体の外周を前記メタルシートに接離させて開閉するメタルシートバタフライ弁において、前記弁箱の内部に前記メタルシートの一端がシールリングを介して当接するシール段部と、前記メタルシートの他端に当接してメタルシートを前記シール段部方向に押圧するリング状のメタルシート押えを装着するための大径周溝とを設け、前記メタルシート押えを周方向に分割形成するとともに、該メタルシート押え及び前記大径周溝のそれぞれのメタルシートの反対側の面を、弁箱外周側がメタルシート方向に傾斜した円錐面で形成したことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明のメタルシートバタフライ弁の第２の構成は、弁箱の内部に円筒状のメタルシートを流路軸と同心状に装着し、該メタルシートと前記弁箱とにそれぞれ形成した弁軸挿通孔に、弁体を支持した弁軸を回動可能に挿入し、前記弁体の外周を前記メタルシートに接離させて開閉するメタルシートバタフライ弁において、前記弁軸の外周に、前記弁軸挿通孔を通過して前記弁体に設けた軸受収容凹部に収容される大径部と、メタルシートの内周位置から外端にわたる小径部と、大径部と小径部との間に形成したシール部材当接段部とを有する軸受を弁軸に対して回動可能に装着し、前記小径部の大径部側に円筒状のシール部材を装着するとともに、該小径部にスリーブを軸線方向に移動可能に装着し、前記弁箱の弁軸挿通孔を閉塞する閉塞部材に、前記スリーブの基端を押圧して該スリーブの先端と前記シール部材当接段部との間で前記シール部材を圧縮することにより、前記シール部材を軸受外周側に膨出させて前記メタルシートの弁軸挿通孔内周に圧接させるためのスリーブ押圧部を設けたことを特徴としている。
【０００７】
さらに、前記第１の構成と第２の構成とを組み合わせることによって、よりシール性に優れたメタルシートバタフライ弁が得られる。また、前記第２の構成におけるシール部材として、前記軸受外周と前記メタルシートの弁軸挿通孔内周との間をシールする円筒状の第１シール部と、前記大径部の先端部外周に配置されて該大径部と軸受収容凹部内周との間をシールするリング状の第２シール部と、前記第１シール部と第２シール部とを弁軸の軸方向に連結し、前記弁体が閉状態のときに大径部と軸受収容凹部との間の前記第１シール部と前記第２シール部との間をシールする第３シール部とを一体的に備えたシール部材を用いることにより、弁体、メタルシート、軸受をより効果的にシールすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
前記第１の構成のメタルシートバタフライ弁によれば、メタルシートを弁箱に装着するときにシールリングが弁箱内周面に摺接しないので、軽い力でメタルシートを弁箱内に挿入できるとともに、シールリングが損傷することもない。さらに、メタルシート押えを大径周溝に装着するときに円錐面の作用でメタルシート押えがメタルシートをシール段部方向に押圧するので、メタルシートの一端とシール段部との間に設けたシールリングが圧縮されて密着した状態になり、確実なシール性が得られる。
【０００９】
また、前記第２の構成のメタルシートバタフライ弁によれば、弁軸挿通孔を閉塞する閉塞部材を弁箱に装着してスリーブ押圧部でスリーブを押圧し、シール部材をスリーブ先端とシール部材当接段部との間で圧縮して軸受外周側に膨出させることにより、シール部材外周面をメタルシートの弁挿通孔内周に圧接させて密着させることができるので、メタルシートと軸受とを確実にシールすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１乃至図７は本発明のメタルシートバタフライ弁の一形態例を示す図で、図１はメタルシートバタフライ弁の要部拡大断面図、図２は断面正面図、図３は断面側面図、図４は図１のIV-IV断面図、図５は断面平面図、図６はメタルシートとメタルシート押えの分解斜視図、図７は外軸受とスリーブの分解斜視図である。
【００１１】
このメタルシートバタフライ弁１０は、従来のメタルシートバタフライ弁と略同様に、円筒状の弁箱１１内に円筒状のメタルシート１２を流路軸と同心状に装着し、該メタルシート１２と弁箱１１とにそれぞれ形成した弁軸挿通孔１１ａ，１２ａに弁軸１３を回動可能に挿通している。
【００１２】
弁軸１３には、円盤状の弁体１４が支持されており、弁箱１１の上部に設けた駆動機構で弁軸１３を回動することにより、弁体１４が回動してその外周がメタルシート１２の内周面に接離して開閉する。弁箱１１と前後の配管（図示せず）とは、弁箱両端のフランジ１１ｂ，１１ｂにより接続される。弁体１４は、メタルシート１２の内部に弁軸１３の軸心廻りに回転自在に配置され、弁軸１３の軸心方向両端に軸受収容凹部１４ａ，１４ａがそれぞれ形成され、該軸受収容凹部１４ａ，１４ａの中心部を貫通して形成した弁軸装着孔１４ｂに、前記弁軸１３が挿通され、前記弁体１４とはリーマボルト１５，１５で連結されている。
【００１３】
メタルシート１２は、ステンレス等の薄肉金属材で筒状に形成され、周壁の対向する位置に、弁軸１３を挿通させる弁軸挿通孔１２ａ，１２ａが設けられ、弁箱挿入方向端面にシールリング１６が装着されている。
【００１４】
弁箱１１の内部には、前記弁軸挿通孔１１ａ，１１ａを設けた中央部１１ｃの両側に、該中央部１１ｃの内径より小径でメタルシート１２の端部外径と略等しい内径を有する第１小径部１１ｄがそれぞれ設けられ、さらに、流体流入側の第１小径部１１ｄの上流側には、該第１小径部１１ｄより小径でメタルシート１２の内径と略等しい内径を有する第２小径部１１ｅが設けられ、該第２小径部１１ｅと前記第１小径部１１ｄとの間にメタルシート１２の弁箱挿入方向端面が前記シールリング１６を介して当接するシール段部１１ｆが形成されている。
【００１５】
また、流体流出側の第１小径部１１ｄの下流側で、メタルシート１２の弁箱挿入方向端面を前記シール段部１１ｆに当接させたときにメタルシート１２の他端が位置する部分には、リング状のメタルシート押え１７を装着するための大径周溝１１ｇが形成されている。大径周溝１１ｇ及びメタルシート押え１７のそれぞれのメタルシート１２の反対側の面は、弁箱外周側がメタルシート方向に傾斜した円錐面からなる凹状円錐面１１ｈ及び凸状円錐面１７ａに形成されている。メタルシート押え１７は周方向に４分割されており、各分割体は凸状円錐面１７ａの反対面をメタルシート１２のメタルシート１２の他端に当接させた状態で、複数のねじ１８によって大径周溝１１ｇ内に所定の順序で取り付けられる。このとき、メタルシート押え１７が大径周溝１１ｇ内の所定位置に嵌入する前に凹状円錐面１１ｈと凸状円錐面１７ａとが当接するように形成されている。
【００１６】
前記弁軸１３は、中央部を除く上部側及び下部側の各外周に装着される外軸受１９、内軸受２０、カラー２１、シール部材２２及びスリーブ２３を介して前記弁軸挿通孔１１ａ，１２ａに挿通され、メタルシート１２の弁軸挿通孔１２ａを通過した弁箱内部側先端部が弁体１４に設けられた前記軸受収容凹部１４ａ，１４ａ内にそれぞれ収容されている。また、弁箱１１の上下の弁軸挿通孔１１ａの開口側には、該開口をそれぞれ閉塞する閉塞部材２４が取り付けられている。
【００１７】
外軸受１９は、前記軸受収容凹部１４ａの内径に対応した外径を有する先端側の大径部１９ａと、弁軸１３の外径に対応した内径を有する基端側内周の弁軸当接部１９ｂと、前記内軸受２０及びカラー２１の外径に対応した内径を有する先端側内周の内軸受装着部１９ｃと、前記スリーブ２３の内径に対応した外径の小径部からなる基端側外周のスリーブ装着部１９ｄとを有している。また、基端側端面には、閉塞部材２４と連結するための４つの六角穴付ボルト２５が周方向に等間隔で突設されている。さらに、弁軸当接部１９ｂには弁軸１３を回動可能な状態でシールするＯリング２６が設けられており、内軸受装着部１９ｃは内軸受２０及びカラー２１を介して弁軸１３を回動可能に保持している。
【００１８】
前記シール部材２２は、弾性を有するゴムや合成樹脂で形成されるもので、スリーブ装着部１９ｄの大径部１９ａ側先端部に装着されて外軸受１９の外周と前記メタルシート１２の弁軸挿通孔１２ａの内周との間をシールする円筒状の第１シール部２２ａと、前記大径部１９ａの先端部外周に配置されて該大径部１９ａと軸受収容凹部１４ａの内周との間をシールするリング状の第２シール部２２ｂと、前記第１シール部２２ａと第２シール部２２ｂとを弁軸１３の軸方向に連結し、前記弁体１４が閉状態のときに大径部１９ａと軸受収容凹部１４ａの内周との間における前記第１シール部２２ａと前記第２シール部２２ｂとの間をシールする第３シール部２２ｃとが一体的に形成されている。
【００１９】
そして、前記大径部１９ａの外周には、前記シール部材２２の第２シール部２２ｂを装着するためのリング状の第２シール部装着溝１９ｅと、第３シール部２２ｃを装着するための軸方向の第３シール部装着溝１９ｆ，１９ｆとが設けられている。大径部１９ａとスリーブ装着部１９ｄとの間には第１シール部２２ａの端面が当接するシール部材当接段部１９ｇが形成され、シール材２２の第１シール部２２ａは、このシール部材当接段部１９ｇと、スリーブ装着部１９ｄに装着されたスリーブ２３との間に挟まれた状態になる。
【００２０】
前記スリーブ２３は、弁軸挿通孔１１ａ，１２ａの内径に応じた外径と、外軸受１９のスリーブ装着部１９ｄの外径に応じた内径とを有する金属性の筒体からなるもので、外周面には弁軸挿通孔１１ａとの間をシールするＯリング２７が設けられている。また、スリーブ２３の軸方向の長さは、シール材２２の第１シール部２２ａを装着した状態でスリーブ装着部１９ｄに取り付けたときに、閉塞部材２４側外端が前記外軸受１９の基端側端部よりも突出する長さに形成されている。
【００２１】
内軸受２０は、外軸受１９に形成した内軸受装着部１９ｃの内径に対応する外径と、弁軸１３の外径に対応する内径とを有する筒状のものであって、内周面が弁軸１３の外周面に摺動可能に当接している。カラー２１は、前記内軸受２０と同様に内軸受装着部１９ｃの内径に対応する外径と、弁軸１３の外径に対応する内径とを有する筒状のもので、内軸受装着部１９ｃの前記内軸受２０よりも弁体側に装着され、内軸受２０を所定位置に保持している。
【００２２】
閉塞部材２４は、スリーブ２３の外端部に当接してスリーブ２３を前記大径部１９ａ方向に押圧するスリーブ押圧部２４ａと、弁軸挿通孔１１ａの開口端外周側の弁箱１１の外面に複数の取付ボルト２８にて取り付けられるフランジ部２４ｂとを有しており。スリーブ押圧部２４ａの先端には、スリーブ２３を前記外軸受１９に連結する六角穴付ボルト２５の挿入孔２４ｃが形成され、該挿入孔２４ｃに対応して、前記外軸受１９の端部に六角穴付ボルト２５の雄ねじ部２５ａを螺着する雌ねじ部１９ｈがそれぞれ形成されている。なお、弁箱上部側の閉塞部材２４には、弁軸挿通孔が設けられるとともに、スリーブ押圧部２４ａはフランジ部２４ｂから突出して弁軸挿通孔１１ａ内に挿入される形状となっている。
【００２３】
上述のように形成されたメタルシートバタフライ弁１０では、メタルシート１２は、弁箱１１の第２小径部１１ｅを設けた側とは反対側の開口から、シールリング１６の装着側を挿入方向先端として弁箱１１内部に挿入され、シールリング１６がシール段部１１ｆに当接した状態に仮置きされる。この挿入時には、メタルシート１２の外周と弁箱の内周との間に従来のようなシール材が存在しないため、弁箱１１内へのメタルシート１２の挿入を軽い力で容易に行うことができ、また、シールリング１６は弁箱内周面に摺接せずにシール段部１１ｆに垂直方向から当接するので、シールリング１６が損傷することもない。
【００２４】
次いでメタルシート押え１７をねじ１８を用いて大径周溝１１ｇに装着する際に、ねじ１８のねじ込みに伴って凹状円錐面１１ｈと凸状円錐面１７ａとが摺接し、メタルシート押え１７がメタルシート１２側に移動しながら大径周溝１１ｇ内に進入するので、メタルシート押え１７の移動によってメタルシート１２がシール段部１１ｆの方向に押圧され、シールリング１６がメタルシート１２の端面とシール段部１１ｆとの間に圧縮された状態になり、シールリング１６が両者に密着して十分なシール性が得られる。
【００２５】
次に、メタルシート１２を装着した弁箱１１内に弁体１４を配置して、スリーブ２３及び閉塞部材２４を組み付けた外軸受１９をシール部材２２の第３シール部２２ｃが閉弁時に対応した所定の方向に向けた状態で、弁箱１１の弁軸挿通孔１１ａから挿入し、先端側をメタルシート１２の弁軸挿通孔１２ａから突出させ、大径部１９ａを弁体１４の軸受収容凹部１４ａに挿入し、その後、閉塞部材２４より外軸受１９及び弁体１４内部に弁軸１３を挿入する。
【００２６】
そして、スリーブ２３を介して閉塞部材２４を取付ボルト２８で固定するときに、取付ボルト２８の締め付けによって閉塞部材２４が弁箱１１に接近するとともに、スリーブ押圧部２４ａがスリーブ２３を弁体側に押圧する。これにより、シール部材２２の第１シール部２２ａがスリーブ２３の先端とシール部材当接段部１９ｇとに挟まれて圧縮され、外周面が外周側に膨出してメタルシート１２の弁軸挿通孔１２ａ内周に密着した状態になり、メタルシート１２と外軸受１９との間を確実にシールすることができる。
【００２７】
さらに、閉弁時には、第１シール部２２ａに連続する第２シール部２２ｂが軸受収容凹部１４ａの中間部内周壁から弁体１４の外周までをシールする状態になり、第２シール部２２ｂが外軸受１９と軸受収容凹部１４ａの底部側内周面との間をシールしているので、閉弁時には、シール部材２２によって弁箱１１，メタルシート１２，弁軸１３及び弁体１４のそれぞれの間が連続して確実にシールされた状態になる。また、第２シール部２２ｂは、スリーブ２３から遠い位置にあることから外周側に膨出することがなく、外軸受１９と弁体１４との間を弁体１４が回動可能な状態にシールすることができる。
【００２８】
なお、本発明のメタルシートバタフライ弁では、上述のように流体流入側にシール部材当接段部１９ｇを設けることによってメタルシート１２内への流体の侵入を防止することができ、閉弁時のシール性をより向上させることができるが、逆方向に設けることも可能である。また、軸受部分の構成は上記構成に限定されるものではなく、バタフライ弁の大きさや機能に応じて、弁箱や弁体等の部品の形状との組み合わせで任意に設計することが可能であり、弁体を開閉するための駆動機構も、手動、電動を問わず各種機構のものを用いることができる。さらに、シール部材を分割形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一形態例を示すメタルシートバタフライ弁の要部拡大断面図である。
【図２】同じくメタルシートバタフライ弁の断面正面図である。
【図３】同じくメタルシートバタフライ弁の断面側面図である。
【図４】図１のIV-IV断面図である。
【図５】メタルシートバタフライ弁の断面平面図である。
【図６】メタルシートとメタルシート押えの分解斜視図である。
【図７】外軸受とスリーブの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…メタルシートバタフライ弁、１１…弁箱、１１ａ…弁軸挿通孔、１１ｂ…フランジ、１１ｃ…中央部、１１ｄ…第１小径部、１１ｅ…第２小径部、１１ｆ…シール段部、１１ｇ…大径周溝、１１ｈ…凹状円錐面、１２…メタルシート、１２ａ…弁軸挿通孔、１３…弁軸、１４…弁体、１４ａ…軸受収容凹部、１４ｂ…弁装着孔、１５…リーマボルト、１６…シールリング、１７…メタルシート押え、１７ａ…凸状円錐面、１８…ねじ、１９…外軸受、１９ａ…大径部、１９ｂ…弁軸当接部、１９ｃ…内軸受装着部、１９ｄ…スリーブ装着部、１９ｅ…第２シール部装着溝、１９ｆ…第３シール部装着溝、１９ｇ…シール部材当接段部、１９ｈ…雌ねじ部、２０…内軸受、２１…カラー、２２…シール部材、２２ａ…第１シール部、２２ｂ…第２シール部、２２ｃ…第３シール部、２３…スリーブ、２４…閉塞部材、２４ａ…スリーブ押圧部、２４ｂ…フランジ部、２４ｃ…挿入孔、２５…六角穴付ボルト、２６，２７…Ｏリング、２８…取付ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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