(57)【要約】【課題】バタフライ弁に高圧の流体を流し、弁体を僅かに開いた状態のとき、弁体の背面で流体がキャビテーションを起こすのを防止できる実用的な方法を提供しようとする。【解決手段】弾性材料製の短い円筒体からなり、弁軸挿通孔を備え、内周面には弁軸挿通孔の周りに円環状の隆起部と、弁軸挿通孔間に延びる山形面とを備え、且つ内周面と両端面との間に円周方向に延びる傾斜面を備えたシートリングにおいて、傾斜面上に円筒体の軸線方向に延びる溝を複数個間隔をおいて形成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性材料製の短い円筒体からなり、直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備えるとともに、円周体の内周面には弁軸挿通孔の周りに円環状の隆起部を備え、円筒の内周面には円筒の軸線方向の中央部に上記隆起部の間に延びる山形面が形成され、円筒体の両端面と内周面との間には円周方向に沿って延びる傾斜面が形成されているバタフライ弁用シートリングにおいて、傾斜面上に円筒体の軸線方向に延びる溝を複数個間隔をおいて形成したことを特徴とする、バタフライ弁用シートリング。
【請求項２】
溝は、円筒体の直径を含み弁軸挿通孔の貫通方向に垂直な平面を中心として、両側へ中心角で３０度の範囲内に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項３】
複数個の溝のうち、円筒体の直径を含み弁軸挿通孔の貫通方向に垂直な平面近くに位置する溝が円筒体の軸線方向に最大の長さを持ち、上記平面から遠ざかるに従って溝が長さを小さくしていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項４】
複数個の溝が、円筒体の直径を含み、弁軸挿通孔の貫通方向に垂直な平面を中心として対称の位置に対称の形状に形成されていることを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項５】
溝底が端面がわでも内周面がわでも滑らかな曲面を形成していることを特徴とする、請求項１−４の何れか１つの項に記載のバタフライ弁用シートリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バタフライ弁用シートリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バタフライ弁は、弁本体に設けた円筒状の流体通路内に、円板状の弁体を回動可能に付設したものであって、弁体の回動により流体通路内を流れる流体を調節するのに用いられる。従って、バタフライ弁は、円筒状の流体通路を持った弁本体と、弁本体の流体通路内に回動可能に付設された円板状の弁体とを主な構成材料とするが、そのほかに弁体が通路を全閉するためにシートリングが必要とされる。
【０００３】
シートリングとしては、図１に一部切欠して示した形状のものが知られている。図１に示したシートリング１は、弾性材料で作られた短い円筒体からなる。このシートリングは、円筒体の直径方向に貫通する弁軸挿通孔１１を備えている。弁軸挿通孔１１は弁軸を回動可能に挿通するためのものであって、これにより弁軸に固定された弁体がシートリング１内で回動可能とされる。
【０００４】
シートリング１は、弁本体における流体通路の内面に固定して使用される。このため、シートリングの外周面１２は流体通路の壁面に密接できるように単純な円筒状の表面とされる。これに対し、シートリングの内周面１３は、弁体の回動とともに弁体外周に密接して内部を全閉することができ、また開放時には流体が円滑に流れるようにするために、以下に述べるような特異な形状にされる。
【０００５】
まず、シートリングの内周面１３には、弁軸を中心として弁体の回動を許しながら、弁軸の周りから流体が漏れることを防ぐために、弁軸挿通孔１１の周りに円環状の隆起部１４が形成される。隆起部１４の先端面はほぼ球面状とされる。
【０００６】
次に、シートリングの内周面１３には、円筒体の軸線方向の中央部に上記隆起部間に延びる山形面１５が形成される。山形面１５は、横断面が山形に隆起している面である。山形面１５の峰は弁の全閉時に弁体外周に密接すべき部分で、円筒体の軸線を中心とする円筒面上に位置している。
【０００７】
山形面１５の峰から両側へ降下する斜面は、円周方向の位置によって傾斜を変えている。そのため斜面の幅は弁軸挿通孔の中間位置で最も広く、弁軸挿通孔に近づくに従って、次第に狭くなっている。この斜面は、弁体が僅かに開いた状態にある時、弁体の外周全体から流体がなるべく均等にしかも円滑に流れるようにするためのものである。
【０００８】
シートリングの両端には、円筒体の軸線に垂直な端面１６が形成されている。シートリングの内周面には端面１６と内周面１３との間に傾斜面１７が形成される。この傾斜面１７は、端面１６に連なる内周面１３の一部が切欠されて形成され、円周方向に延びている。
【０００９】
傾斜面１７が端面１６との間で形成する傾斜角αは、弁軸挿通孔１１の存在する位置で最も小さく、この位置から離れるに従って次第に大きくなり、弁軸挿通孔１１の中間位置で最も大きくなっている。また、傾斜面１７の幅Ｗは、弁軸挿通孔１１の存在する位置で最も小さく、弁軸挿通孔１１から離れるに従って次第に大きくなり、弁軸挿通孔１１の中間位置で最も大きくなっている。
【００１０】
図１に示したシートリング１は、図２に示したように、弁本体２の流体通路内に挿入され、弁体３に固定された弁軸４を弁軸挿通孔に通してバタフライ弁とされる。こうして組み立てられたバタフライ弁は、弁体３の回動とともに弁体３の外周縁３１がシートリング１の山形面１５の頂上に密接して、弁を全閉とすることができる。
【００１１】
また、弁体３を僅かに開いただけのときは、端面１６と内周面１３との間に傾斜面１７が形成されているために、流体は弁体３とシートリング１との間の小さな隙間を通って一応円滑に流れる。ところが、ここに高圧の流体が流されると、弁体背面に空洞部ができて渦流を生じ、弁が振動し、騒音を発して、いわゆるキャビテーションを起こす。
【００１２】
上述のようなキャビテーションを防ぐ１つの方法として、実公平３−３２８４５号公報は、シートリングの内周面に櫛歯状の溝を設けることを提案している。ところが、この公報は、シートリングに櫛歯状の溝を設けるだけでなく、弁体外周縁にもこの溝と噛み合う櫛歯を設けるべきだとしている。しかし、このように弁体とシートリングとにそれぞれ櫛歯と櫛歯状の溝とを形成することは、煩瑣で実用的でない。そこで、簡単な方法で上述のキャビテーションを防ぐことが必要とされた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述の必要に応じて生れたものである。すなわち、バタフライ弁に高圧の流体を流し、弁体を僅かに開いた状態のとき、弁体の背面で弁体がキャビテーションを起こすのを防止できる実用的な方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題解決のための手段】
この発明者は、上述のキャビテーションを防ぐ方法について種々検討の結果、シートリングの傾斜面上に複数個の溝を形成し、溝をシートリングを形成している円筒体の軸線方向に延びるように付設することによって、解決できることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【００１５】
すなわち、この発明は、弾性材料製の短い円筒体からなり、直径方向に貫通する弁軸挿通孔と、内周面上に弁軸挿通孔の周りに形成された円環状の隆起部と、隆起部間に延びる山形面と、円筒体の両端面と内周面との間に設けられた傾斜面とを備えたシートリングにおいて、傾斜面上に円筒体の軸線方向に延びる溝を複数個間隔をおいて形成したことを特徴とする、バタフライ弁用シートリングを提供するものである。
【００１６】
この発明を実施の一例について図面に基づき説明すると、次のとおりである。図３は、この発明に係るシートリングの一部切欠斜視図である。図４は、この発明に係るシートリングの一部を切欠し展開した内面図である。図５は、図４におけるＸ−Ｘ線断面拡大図である。図６及び図７は、何れもこの発明に係る他のシートリングの一部切欠展開内面図である。
【００１７】
図３に示したこの発明に係るシートリング１０は、図１に示した従来のシートリング１に似ているが、シートリング１０は、傾斜面１７上に複数個の溝２１を備えている点で、シートリング１と異なっている。複数個の溝２１は間隔をおいて設けられ、シートリングを構成している円筒体の軸線方向に延びている。なお、図３において符号５はコアを示しており、溝２１はコア５の潜在する傾斜面１７上に延びていてもよい。
【００１８】
傾斜面１７上で溝２１を設ける位置は、円筒体の直径を含み、弁軸挿通孔の貫通方向に垂直な平面を中心として、両側へ中心角で３０度の範囲内とすることが好ましい。その理由は、次のとおりである。一般に、バタフライ弁では弁体が全閉から開き角度が３０度までの範囲では、弁体の開度の割に流体の流量が少ない。例えば３０度だけ弁体が開いたときに、流量は全開時の流量の約１０％に過ぎない。このため、開度の小さいときにキャビテーションが起こり易い。従って、開度の小さいときに溝を設けた効果が顕著になるからである。
【００１９】
上述の溝を設ける位置は、シートリング１０を展開して内面を示した図４では、範囲β内にある。範囲βは、云いかえると、弁軸挿通孔１１の間を二等分する切断平面Ｘ−Ｘを中心として、その両側へ１／２βだけ隔たった範囲内である。この場合の１／２βに相当する円弧の長さは、元の円筒体の中心角にして３０度の範囲内である。
【００２０】
溝２１は、図５の（ａ）に示したように、端面１６がわでは、溝底が段差を形成しないで流体が滑らかに溝内へ流入するようにされていて、内周面１３がわでは垂直な立壁状の段差を形成していてもよい。しかし、溝２１は図５の（ｂ）に示したように、端面１６がわでも内周面１３がわでも、溝底が段差を形成することなく滑らかな曲面を形成していることが好ましい。これによって流体は溝内へ円滑に流入し、溝から円滑に流出する。
【００２１】
総じて、溝２１は図６に示したように、前述の二等分平面Ｘ−Ｘを中心として対称形であることが好ましい。なぜならば、対称形にすると、流体の流れが弁軸を中心として対称になるために、キャビテーションの発生が抑制されるからである。また、溝２１の軸線方向に沿った長さは、二等分平面Ｘ−Ｘ近くにある溝の長さＬが最も大きく、平面Ｘ−Ｘから遠ざかるに従って溝の長さが小さくなり、範囲βの両端に位置する溝の長さｌが最小となるようにする。これは、溝２１の効果を充分に発揮させるためであり、傾斜面１７の幅Ｗが平面Ｘ−Ｘ位置で最も大きく、これから遠ざかるに従って次第に小さくなっていることによる。
【００２２】
また、溝２１の幅Ａは１つの溝では端から端まで同じであってもよいが、図６に示したように、端面１６がわで広く、内周面１３に近づくに従って次第に狭くなり、内周面１３がわで最も狭くなっていてもよい。このときの傾斜角θは５〜１０度の角度とすることが好ましい。
【００２３】
溝２１の延びる方向は１つのシートリング内で異なっていてもよい。例えば、図７に示したように、二等分平面Ｘ−Ｘの近くに位置する溝２１は平面Ｘ−Ｘに沿った方向に延びているが、その他の溝２１は、内周面１３に近づくに従って次第に平面Ｘ−Ｘへ近づくように傾斜していてもよい。このときの傾斜角λは５〜１０度とすることが好ましい。
【００２４】
図６及び図７に示したように溝を形成すると、流体の流速及び流れ方向を収斂又は拡散させることができ、流体の種類や配管系によって効果がある。
【００２５】
隣接する溝２１間の間隔は、溝２１の幅と同程度にすることが好ましいが、これより多少大きくても小さくてもよい。但し、１つの同じシートリングでは隣接する溝２１間の間隔は等しくすることが好ましい。
【００２６】
溝２１は、シートリングの流体流入がわだけに設けてもよいが、好ましいのは流入がわと流出がわとを問わずに両がわに設けることである。
【００２７】
この発明に係るシートリングは、従来のシートリングと同様に弁本体の流体通路に固定して、バタフライ弁に組み立てて使用される。こうして組み立てられたバタフライ弁においては、弁体を全閉位置から５〜６度の角度だけ開いたとき、弁体の外周が一斉に溝２１上に来るようにすることが好ましい。
【００２８】
溝２１の実際の大きさについて一例を挙げると、バルブサイズ１５０Ａのバタフライ弁では、溝２１の深さは３〜４ｍｍ、幅は３〜５ｍｍとし、個数としては７〜９個間隔をおいて平行に設けたシートリングが用いられる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明に係るシートリングは、これを弁本体の流体通路の壁面に固定して、バタフライ弁として使用する。すると、シートリングの傾斜面上に複数個の溝が間隔をおいて形成され、各溝が何れもシートリングを構成する円筒体の軸線方向に延びているので、高圧の流体をバタフライ弁へ流して弁体を僅かに開いた状態にした時、バタフライ弁がキャビテーションを起こすことが防止できる。従って、バタフライ弁が振動したり、騒音を発したりすることがなくなる。これに伴ないバタフライ弁の腐蝕も防止できる。この発明は、このような利益を与えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシートリングの一部切欠斜視図。
【図２】従来のシートリングを付設したバタフライ弁の一部切欠斜視図。
【図３】この発明に係るシートリングの一部切欠斜視図。
【図４】この発明に係る他のシートリングの一部切欠展開内面図。
【図５】図４に示したシートリングのＸ−Ｘ線断面拡大図。
【図６】この発明に係る他のシートリングの一部切欠展開内面図。
【図７】この発明に係るさらに別のシートリングの一部切欠展開内面図。
【符号の説明】
１                        従来のシートリング
２                        弁本体
３                        弁体
４                        弁軸
５                        コア
１０                      この発明に係るシートリング
１１                      弁軸挿通孔
１２                      外周面
１３                      内周面
１４                      隆起部
１５                      山形面
１６                      端面
１７                      傾斜面
２１                      溝
３１                      弁体３の外周縁
Ｘ−Ｘ                    二等分平面
【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】
2004340162.tif 000008
【図７】
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