(57)【要約】【課題】弁操作力を低減することができ、さらに、弁体を全閉位置にした際に弁箱側軸封シール材と弁体シートとの隙間からの漏れを容易に止めることが可能なバタフライ弁の軸封構造を提供する。【解決手段】弁箱側軸封シール材１７は、リング状の金属製の芯金２３と、芯金２３の外周面を覆うゴム部材２４と、弁体側軸封シール材１８に当接する内端面を覆うフッ素樹脂のコーティング材２５とで構成され、弁箱側軸封シール材１７の２箇所に、コーティング材２５を切欠いてゴム部材２４を上記内端面に露出させた露出部２６が形成され、弁体１５を全閉位置にした状態で、締付ボルトを閉め込んで弁箱側軸封シール材１７を弁体側軸封シール材１８に押圧した際、両露出部２６から露出したゴム部材２４が膨らんで弁体シート１６の外周端に圧接する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱内に、薄肉の円筒状の弁箱シートが流路軸心と同心状に配置され、弁箱の内面と弁箱シートの外周面との間に弁箱シール材が配置され、弁箱のボス部および弁箱シートの貫通孔に弁棒が挿通され、弁箱シート内に、弁体が弁棒の軸心廻りに回転自在に設けられ、弁体の周縁部に、全閉位置において、弁箱シートの内周面に水密に摺接する弁体シートが設けられ、弁箱シートの貫通孔に、弁棒と弁箱シートとの間をシールするリング状の弁箱側軸封シール材が配置され、弁箱側軸封シール材と弁体との間にリング状の弁体側軸封シール材が配置され、ボス部に、弁棒を回転自在に保持する軸受けと、この軸受けを介して弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧する締付手段とが設けられ、弁箱側軸封シール材は、リング状の金属製の芯金と、この芯金の外周面を覆う弾性部材と、弁体側軸封シール材に当接する内端面を覆うフッ素樹脂のコーティング材とで構成され、弁箱側軸封シール材の外周部には、上記弾性部材をコーティング材で覆わずに上記内端面に露出させた露出部が全閉位置における弁体シートに対応する箇所に形成され、弁体を全閉位置にしさらに上記締付手段によって弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧した際、上記露出部から露出した弾性部材が弁体シートに圧接するように構成されていることを特徴とするバタフライ弁の軸封構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばメタルシート式のバタフライ弁の軸封構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バタフライ弁としては、弁箱内に、薄肉金属材からなる円筒状の弁箱シートが流路軸心と同心状に配置され、弁箱の内面と弁箱シートの外周面との間が弁箱Ｏリングによってシールされ、弁箱のボス部および弁箱シートの貫通孔に弁棒が挿通され、弁箱シート内に、弁体が弁棒の軸心廻りに回転自在に設けられ、弁体の周縁部に、全閉位置において、弁箱シートの内周面に水密に摺接する金属材からなる弁体シートが設けられ、上記ボス部に、弁棒を回転自在に保持する軸受けが挿入されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記のようなバタフライ弁の軸封構造を図１２に基づいて説明する。
弁箱シート５１の貫通孔（図示省略）には、弁棒５３と弁箱シート５１との間をシールするリング状の弁箱側軸封シール材５４が嵌め込まれ、弁箱側軸封シール材５４と弁体５５との間には、リング状の弁体側軸封シール材５６が配置されている。上記弁箱側軸封シール材５４は、ゴム製であり、回り止めされて弁箱側に固定されている。また、弁体側軸封シール材５６は、ステンレス等の金属製であり、弁体５５側に固定され、弁体５５の回転時において、弁箱側軸封シール材５４に対して水密に摺接しながら弁体５５と共に回転する。また、ボス部５７には、上記軸受け５８を介して弁箱側軸封シール材５４を弁体側軸封シール材５６に押圧する押え板５９と締付ボルト６０とが設けられている。
【０００４】
これによると、押え板５９を締付ボルト６０で締付けることにより、軸受け５８を介して弁箱側軸封シール材５４が弁体側軸封シール材５６に押圧され、双方の軸封シール材５４，５６が相互に水密に摺接するとともに、弁箱側軸封シール材５４の外周面が弁箱シート５１の貫通孔の内周面とボス部５７のボス孔部６１の内周面とに圧接してシール性能が発揮される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３１２４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、弁箱側軸封シール材５４がゴム製であるため、弁箱側軸封シール材５４と弁体側軸封シール材５６との間に発生する摩擦抵抗が増加し、弁体５５を開閉する際に要する回転操作力（以下、弁操作力と記載）が増大するといった問題がある。さらに、押え板５９を締付ボルト６０で締付けた際、弁箱側軸封シール材５４が潰れ過ぎて弁棒５３側へ膨らみ、弁箱側軸封シール材５４の内周面が弁棒５３の外周面に過度に押圧されて、弁箱側軸封シール材５４と弁棒５３との間の摩擦抵抗が増加し、上記弁操作力がさらに増大するといった問題がある。
【０００７】
また、上記弁箱側軸封シール材５４を、ゴム製ではなく、フッ素樹脂（四フッ化エチレン樹脂等）で製作した場合、弁箱側軸封シール材５４と弁体側軸封シール材５６との間に発生する摩擦抵抗が減少し、弁操作力を低減させることができる。しかしながら、フッ素樹脂はゴムに比べて弾力性に乏しいため、弁体５５を全閉位置にした際、弁箱側軸封シール材５４と弁体シート６２の外周端との隙間Ａから漏れが発生し易く、押え板５９を締付ボルト６０で締付けても、上記の漏れを止めることは難しいといった問題がある。
【０００８】
本発明は、弁操作力を低減することができ、さらに、弁体を全閉位置にした際に弁箱側軸封シール材と弁体シートとの隙間からの漏れを容易に止めることが可能なバタフライ弁の軸封構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、弁箱内に、薄肉の円筒状の弁箱シートが流路軸心と同心状に配置され、弁箱の内面と弁箱シートの外周面との間に弁箱シール材が配置され、弁箱のボス部および弁箱シートの貫通孔に弁棒が挿通され、弁箱シート内に、弁体が弁棒の軸心廻りに回転自在に設けられ、弁体の周縁部に、全閉位置において、弁箱シートの内周面に水密に摺接する弁体シートが設けられ、弁箱シートの貫通孔に、弁棒と弁箱シートとの間をシールするリング状の弁箱側軸封シール材が配置され、弁箱側軸封シール材と弁体との間にリング状の弁体側軸封シール材が配置され、ボス部に、弁棒を回転自在に保持する軸受けと、この軸受けを介して弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧する締付手段とが設けられ、弁箱側軸封シール材は、リング状の金属製の芯金と、この芯金の外周面を覆う弾性部材と、弁体側軸封シール材に当接する内端面を覆うフッ素樹脂のコーティング材とで構成され、弁箱側軸封シール材の外周部には、上記弾性部材をコーティング材で覆わずに上記内端面に露出させた露出部が全閉位置における弁体シートに対応する箇所に形成され、弁体を全閉位置にしさらに上記締付手段によって弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧した際、上記露出部から露出した弾性部材が弁体シートに圧接するように構成されているものである。
【００１０】
これによると、締付手段で弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧することによって、双方の軸封シール材が相互に水密に摺接するとともに、弁箱側軸封シール材の外周面が弁箱シートの貫通孔の内周面とボス部のボス孔部の内周面とに圧接してシール性能が発揮される。尚、弁体側軸封シール材は弁体側に固定されており、弁体の回転時においては、弁体側軸封シール材が弁箱側軸封シール材に対して水密に摺接しながら回転する。
【００１１】
また、弁箱側軸封シール材の内端面は露出部を除いてフッ素樹脂のコーティング材で覆われているため、上記コーティング材が弁体側軸封シール材に当接することによって、弁箱側軸封シール材と弁体側軸封シール材との間に発生する摩擦抵抗が減少し、弁操作力が低減される。
【００１２】
また、弁箱側軸封シール材は金属製の芯金を有するため、締付手段で弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧した際、弁箱側軸封シール材が潰れ過ぎることはない。したがって、従来においては弁箱側軸封シール材の内周面が弁棒側に膨らんで弁棒の外周面に過度に押圧されるといった問題があったが、これに比べて、本発明においては上記のように弁箱側軸封シール材の潰れ過ぎを防止することができるため、弁箱側軸封シール材の内周面が弁棒側に膨らんで弁棒の外周面に過度に押圧されることが防止され、以って、弁箱側軸封シール材と弁棒との間の摩擦抵抗が減少し、上記弁操作力がさらに低減される。
【００１３】
また、弁体を全閉位置にした際、弁体シートが弁箱側軸封シール材の露出部の箇所に一致する。この状態で、万一、弁箱側軸封シール材と弁体シートとの隙間から漏れが発生した場合、締付手段で弁箱側軸封シール材を弁体側軸封シール材に押圧することにより、上記露出部から露出した弾性部材が膨らんで弁体シートに圧接して上記隙間が閉塞されるため、上記の漏れを容易に止めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、メタルシートバタフライ弁１の弁箱２内には、円筒状の薄肉金属材（ステンレス等）からなる弁箱シート３が流路軸心９と同心状に配置されている。また、弁箱２の内面と弁箱シート３の外周面との間には、弁箱シール材４が配置されている。この弁箱シール材４は、ゴム製のＯリングを２分割した半円状の一対のシール片５ａ，５ｂと、フッ素樹脂製のＯリングを２分割した半円状の一対のシール片６ａ，６ｂとで構成されており、これらシール片５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは弁箱２内に形成された２本の溝７に嵌め込まれており、これにより、弁箱２の内面と弁箱シート３の外周面との隙間が上流側と下流側とでシールされる。尚、上記シール片６ａ，６ｂはシール片５ａ，５ｂのバックアップ用である。
【００１５】
また、上記弁箱２内の上流側と下流側とには、上記弁箱シート３を固定するリング状のストッパー８が設けられている。
弁箱２には一対のボス部１０が設けられ、両ボス部１０には、弁箱２の内外に貫通するボス孔部１１（図４参照）が形成されている。また、弁箱シート３にも一対の貫通孔１２（図５参照）が形成され、上記ボス孔部１１と貫通孔１２とには、弁棒１３が流路軸心９方向と直交する方向に貫通している。上記弁棒１３はボス孔部１１に挿入された軸受け１４によって回転自在に保持されている。尚、軸受け１４の内周面と外周面にはそれぞれＯリング（図示省略）が設けられ、弁棒１３およびボス部１０との間をシールしている。
【００１６】
弁箱シート３内には、弁体１５が弁棒１３の軸心廻りに回転自在に配置され、この弁体１５は弁棒１３に一体に連結されている。上記弁体１５の周縁部には金属材からなる弁体シート１６が設けられ、弁体１５を全閉位置Ｓにした際、弁体シート１６が弁箱シート３の内周面に水密に摺接する。
【００１７】
図４に示すように、上記両ボス孔部１１内にはそれぞれリング状の弁箱側軸封シール材１７が挿入され、これら弁箱側軸封シール材１７の内端部が上記弁箱シート３の貫通孔１２（図５参照）に嵌め込まれており、これによって、弁棒１３の外周面と弁箱シート３の貫通孔１２の内周面との間がシールされている。また、これら弁箱側軸封シール材１７と弁体１５との間には、リング状の弁体側軸封シール材１８が配置されている。
【００１８】
図３に示すように、上記両ボス部１０にはそれぞれ、上記軸受け１４を介して弁箱側軸封シール材１７を弁体側軸封シール材１８に押圧する締付手段１９が設けられている。これら締付手段１９は、押え板２０と複数本の締付ボルト２１とで構成されている。
【００１９】
上記弁体側軸封シール材１８は、ステンレス等の金属材からなり、弁体１５側に固定されている。
また、図４〜図９に示すように、上記弁箱側軸封シール材１７は、リング状の金属（ステンレス等）製の芯金２３と、この芯金２３の外周面および弁体側軸封シール材１８側に対向する端面を覆うゴム部材２４（弾性部材の一例）と、弁体側軸封シール材１８に当接する内端面を覆うフッ素樹脂（四フッ化エチレン樹脂等）のコーティング材２５とで構成されている。上記ゴム部材２４は、断面Ｌ状に形成されており、外端面（すなわち軸受け１４側の端面）が芯金２３よりも外側（すなわち軸受け１４側）へわずかに突出している。
【００２０】
また、上記弁箱側軸封シール材１７の外周部の２箇所には、上記コーティング材２５を切り欠いてゴム部材２４を上記内端面に露出させた露出部２６が形成されている。尚、これら露出部２６は、全閉位置Ｓにおける弁体シート１６に対応した２ヶ所のみに形成されており、図７に示すように上記弁体シート１６の厚みＴよりも広い所定の幅Ｗを有している。
【００２１】
尚、上記ゴム部材２４は、予めコーティング材２５の２箇所を切り欠いた後、成形されるため、図９に示すように、露出部２６から露出しているゴム部材２４の外面とコーティング材２５の外面とは、段差のない、平坦な面一に形成されている。
【００２２】
また、図８に示すように、上記弁箱側軸封シール材１７の外端面（すなわち軸受け１４側の端面）の２箇所（複数箇所）には回り止め用の穴２８が形成されている。上記軸受け１４をボス孔部１１に挿入した際、軸受け１４の内端面の２箇所（複数箇所）に設けられた回り止め用ピン２９を上記両穴２８へ挿入することによって、弁箱側軸封シール材１７が回り止めされ固定される。尚、上記穴２８と回り止め用ピン２９の個数はそれぞれ１つでもよい。
【００２３】
また、図４に示すように、弁箱側軸封シール材１７の内端面と弁箱シート３の内周面とはほぼ面一であり、弁体側軸封シール材１８の外端面と弁体シート１６の外周縁とはほぼ面一になっている。尚、各シール片５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ（図２参照）の両端はそれぞれ両弁箱側軸封シール材１７の外周面に圧接している。
【００２４】
以下、上記構成における作用を説明する。
押え板２０を締付ボルト２１で締付けることにより、軸受け１４を介して弁箱側軸封シール材１７が弁体側軸封シール材１８に押圧され、双方の軸封シール材１７，１８が相互に水密に摺接するとともに、弁箱側軸封シール材１７の外周面が弁箱シート３の貫通孔１２の内周面とボス孔部１１の内周面とに圧接してシール性能が発揮される。尚、弁体１５の回転時においては、弁体側軸封シール材１８が弁箱側軸封シール材１７に対して水密に摺接しながら弁体１５と共に回転する。
【００２５】
また、図７に示すように、弁箱側軸封シール材１７の内端面は２箇所の露出部２６を除いてフッ素樹脂のコーティング材２５で覆われているため、図４に示すように、上記コーティング材２５が弁体側軸封シール材１８に当接することによって、弁箱側軸封シール材１７と弁体側軸封シール材１８との間に発生する摩擦抵抗が減少し、弁操作力が低減される。
【００２６】
また、弁箱側軸封シール材１７は金属製の芯金２３を有するため、締付ボルト２１を締付けて弁箱側軸封シール材１７を弁体側軸封シール材１８に押圧した際、弁箱側軸封シール材１７が潰れ過ぎることはない。したがって、従来（図１２参照）においては弁箱側軸封シール材５４（図１２参照）の内周面が弁棒５３側に膨らんで弁棒５３の外周面に過度に押圧されるといった問題があったが、これに比べて、本発明においては上記のように弁箱側軸封シール材１７の潰れ過ぎを防止することができるため、弁箱側軸封シール材１７の内周面が弁棒１３側に膨らんで弁棒１３の外周面に過度に押圧されることが防止され、以って、弁箱側軸封シール材１７と弁棒１３との間の摩擦抵抗が減少し、上記弁操作力がさらに低減される。
【００２７】
また、弁体１５を全閉位置Ｓにした際、図７に示すように、弁体シート１６が弁箱側軸封シール材１７の両露出部２６に一致する。この状態で、図４に示すように、万一、弁箱側軸封シール材１７と弁体シート１６の外周端との隙間Ａから漏れが発生した場合、締付ボルト２１を締付けて、弁箱側軸封シール材１７を弁体側軸封シール材１８に押圧することにより、上記両露出部２６から露出したゴム部材２４が膨らんで弁体シート１６の外周端に圧接して上記隙間Ａが閉塞されるため、上記の漏れを容易に止めることができる。
【００２８】
尚、仮に上記露出部２６を形成せず、弁箱側軸封シール材１７の内端面を全面にわたってコーティング材２５で覆った場合、上記ゴム部材２４の膨らみがコーティング材２５によって抑制されるため、上記弁箱側軸封シール材１７と弁体シート１６の外周端との隙間Ａから発生した漏れを容易に止めることはできない。このようなことから、露出部２６が形成されている。
【００２９】
上記第１の実施の形態では、図７に示すように、弁箱側軸封シール材１７のコーティング材２５の２箇所を切り欠いて露出部２６を形成しているが、第２の実施の形態として、図１０，図１１に示すように、弁箱側軸封シール材１７の外周端部に、全周にわたって露出部２６を形成してもよい。すなわち、上記ゴム部材２４をコーティング材２５で覆わずに内端面（すなわち弁体側軸封シール材１８に当接する端面）に露出させた露出部２６が弁箱側軸封シール材１７の外周端部に全周にわたって形成されている。
【００３０】
これによると、弁箱側軸封シール材１７の内端面は外周端部の露出部２６を除いてフッ素樹脂のコーティング材２５で覆われているため、上記コーティング材２５が弁体側軸封シール材１８に当接することによって、弁箱側軸封シール材１７と弁体側軸封シール材１８との間に発生する摩擦抵抗が減少し、弁操作力が低減される。
【００３１】
また、弁体１５を全閉位置Ｓにした状態で、万一、弁箱側軸封シール材１７と弁体シート１６の外周端との隙間Ａから漏れが発生した場合、締付ボルト２１を締付けて、弁箱側軸封シール材１７を弁体側軸封シール材１８に押圧することにより、露出部２６から露出したゴム部材２４が膨らんで弁体シート１６の外周端に圧接して上記隙間Ａが閉塞されるため、上記の漏れを容易に止めることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、弁操作力を低減することができ、さらに、弁体を全閉位置にした際、弁箱側軸封シール材と弁体シートとの隙間からの漏れを容易に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるバタフライ弁の断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】図１におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図４】同、バタフライ弁の軸封構造を示す断面図であり、弁体を全閉位置にした状態を示す。
【図５】同、バタフライ弁の弁箱側軸封シール材と弁箱シートとの断面図である。
【図６】図５におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図７】図５におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図８】図７におけるＸＸ−ＸＸ矢視図である。
【図９】図７におけるＹＹ−ＹＹ矢視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるバタフライ弁の弁箱側軸封シール材の断面図である。
【図１１】図１０におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図１２】従来のバタフライ弁の軸封構造を示す断面図であり、弁体を全閉位置にした状態を示す。
【符号の説明】
１    メタルシートバタフライ弁
２    弁箱
３    弁箱シート
４    弁箱シール材
９    流路軸心
１０    ボス部
１２    貫通孔
１３    弁棒
１４    軸受け
１５    弁体
１６    弁体シート
１７    弁箱側軸封シール材
１８    弁体側軸封シール材
１９    締付手段
２３    芯金
２４    ゴム部材（弾性部材）
２５    コーティング材
２６    露出部
Ｓ    全閉位置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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