(57)【要約】【課題】高温高圧の流体を流す三重偏心バタフライ弁において、バタフライ弁内を流れる流体が外部へ漏洩するのを防ぐとともに、弁体の回動を円滑にし、且つ弁本体内の流体通路を容易且つ確実に閉塞できるようにしようとする。【解決手段】弁棒の両端を収容している弁本体の筒状部内に、内側から順に軸受け、ばね、グランドパッキン、ランタンリング、グランドパッキンを充填し、その外端にパッキン押さえを固定し、軸受けをばねにより押して軸受けの一端を弁体ボス部の平坦面に圧接させ、外部からランタンリングへ潤滑剤を補給し、軸受けと弁体との圧接面を潤滑剤により潤滑させる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の弁体に弁棒を固定し、弁体から突出した弁棒の両端を円管状の弁本体の管壁に貫通させて、弁本体内に弁体を回動可能に付設してなるバタフライ弁のうち、バタフライ弁の閉塞時に弁体が弁本体と密接するに至る弁座面を基準とした場合、弁棒が弁座面を連ねる平面から外れたところに位置するとともに、弁棒が弁体の中心からも外れたところに位置して弁体に固定されており、さらに上記弁座面が１つの斜円錐の面上にあって、その斜円錐は弁体の中心を通り弁棒に垂直な平面上において、そこに現れる弁本体の中心軸に平行に延びる弁座断面の延長線と、上記中心軸に対して斜めに延びる弁座断面の延長線との交点に頂点を持っている三重偏心のバタフライ弁において、弁棒の両端を収容している弁本体の筒状部には弁棒との間に内側から順に軸受け、ばね、グランドパッキン、ランタンリング、グランドパッキンを充填し、その外端にパッキン押さえを固定し、上記軸受けは、一端を筒状部内においてばねにより押され、他端を筒状部から突出させてその先端を弁体ボス部の平坦面に圧接させており、上記ランタンリングは外部から供給される潤滑剤をグランドパッキンへ補給するとともに、前記軸受けと弁体との圧接面へ圧送し、これらを潤滑するようにしたことを特徴とする、バタフライ弁。
【請求項２】
軸受けが、小径部と大径部とを備え、大径部を弁本体の筒状部内に位置させるとともに、小径部の先端を筒状部から突出させて弁体ボス部の平坦面に圧接させ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。
【請求項３】
軸受けの小径部と大径部との間に段部を設け、小径部と大径部とに嵌合する筒状部の内壁面にも段差を設け、上記段部と段差との間にばねにより縮小又は拡大される隙間が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のバタフライ弁。
【請求項４】
弁棒をそれぞれ軸受けによって回動可能に支持し、各軸受けを弁本体の筒状部内で移動可能にし、弁体を弁棒の延びる方向に移動可能として、閉弁時に弁体が自動調心できるようにしたことを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載のバタフライ弁。
【請求項５】
パッキン押さえを筒状部にボルトで固定したことを特徴とする、請求項１−４の何れかの項に記載のバタフライ弁。
【請求項６】
軸受けを弁棒と異なる材料で構成し、弁棒の表面硬度が軸受けの表面硬度よりもブリンネル硬度で５０度以上高くしたことを特徴とする、請求項１−５の何れか１つの項に記載のバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、バタフライ弁に関するものであり、とくに特殊なバタフライ弁、すなわち高温高圧の流体を輸送するのに用いられる三重偏心バタフライ弁に関するものである。さらに云えば、この発明は、三重偏心バタフライ弁において弁棒を支持している弁本体の筒状部を改良し、筒状部からの流体漏れを無くするとともに、弁体を円滑に回動させることができるようにしたバタフライ弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バタフライ弁は、云うまでもなく公知である。バタフライ弁は、円板状の弁体に弁棒を固定し、弁体から突出した弁棒の両端を円管状の弁本体の管壁に貫通させて、弁本体内に弁体を回動可能に付設したものである。バタフライ弁は、弁体を回動させて、弁本体内に形成されている流体通路を閉塞又は開放させるのに用いられる。
【０００３】
バタフライ弁では、弁棒の両端が弁本体の管壁を貫通しているために、弁棒の周りから弁本体内を通る流体を漏らさないようにすることが必要である。このために、弁本体には弁棒を回動可能に支持するための筒状部が形成されている。筒状部では、弁棒の回動を許しながら弁棒との間から流体が漏れないようにするために、弁棒との間に種々のものが充填されている。
【０００４】
特公昭６１−２４５８９号公報は、バタフライ弁において、流体の漏洩を防ぐために、弁本体の筒状部と弁棒との間にグランドパッキンを充填するとともに、グランドパッキンの間に平軸受けを介在させ、平軸受けに外部からグリースを供給するとともに、弁本体内へスチーム等のパージ流体を流すことを提案している。しかし、パージ流体を流すためには、筒状部と弁棒との間に相当の隙間を設ける必要があり、隙間を設けると、流体圧により弁体が変位し易くなり、このため弁体が流路を完全に閉塞できない事態を生じ易く、また弁体を円滑に回動できない、という問題を生じる。
【０００５】
また、実公昭６４−１５８４号公報は、玉形弁において弁本体の筒状部と弁棒との間に、アスベストパッキンとスペーサリングとを交互に重ねて配置し、こうして重ねて得られた積層体の中程に潤滑リングを介在させ、潤滑リングに外部から潤滑油を供給することを提案している。しかし、これだけでは、弁体を円滑に上下動させて、弁本体と弁体との間で流体漏れを完全に防ぐことができない、という問題がある。
【０００６】
従来の技術に伴なう上述の問題点は、バタフライ弁に高温高圧の流体を流すときに一層顕著となる。すなわち、高温高圧の流体を流すときには、バタフライ弁として三重偏心弁を用いることが多いが、この場合とくに上述の問題点が顕著に現れる。
【０００７】
ここで、三重偏心弁とは、バタフライ弁のうち、バタフライ弁の閉塞時に弁体が弁本体に密接するに至る弁座面を想定した場合、弁棒が弁座面を連ねる平面から外れたところに位置していて、いわゆる一次偏心をしたものであり、また弁棒が弁体の中心から外れて一方に片寄っていて、いわゆる二次偏心をしたものであり、さらに弁座面が１つの斜円錐面上にあって、その斜円錐は弁体の中心を通り、弁棒に垂直な平面で弁座面を切断した場合、弁本体の中心軸に平行に延びる弁座断面の延長線と、上記中心軸に対して斜めに延びる弁座断面の延長線との交点に頂点を持っている、いわゆる三次偏心をしている弁である。このような三次偏心をしたバタフライ弁は、バタフライ弁の中でも特殊なものであるから、まずその構造を図面に基づきさらに詳しく説明する。
【０００８】
図１は、三重偏心をしたバタフライ弁の弁体の中心を通り、弁棒に垂直に切断した場合の断面図である。図１に示したバタフライ弁は円板状の弁体１に弁棒２をピン５によって固定し、これらを弁本体３内に付設し、弁体１が弁棒２を中心として弁本体３内で回動可能としたものである。図１では示されていないが、弁棒２の両端は円管状の弁本体３の管壁を貫通している。弁本体３には弁棒が貫通するところに筒状部が設けられて、弁棒を気密に保持している。バタフライ弁は、弁体１を弁本体３内で回動させることにより、弁本体３内の流体通路４を開いたり閉じたりする。
【０００９】
弁体１が流体通路４を閉じたとき、流体通路４が完全に閉ざされるようにするために、弁本体３にはシートリング６が付設されている。シートリング６は、リングの外側部分を弁本体３の中に埋設し、リングの内側部分を弁本体３から突出させた状態として、シート押さえ７により弁本体３に固定され、弁本体３の一部を構成している。こうして付設されたシートリング６は、内側の先端を弁体１の外周面に密接させて弁座面を形成することとなる。
【００１０】
図１において、弁体１の外周面がシートリング６の先端に密接して形成される環状の密接面が、バタフライ弁の弁座面８である。弁座面８は、云いかえると、バタフライ弁の閉塞時に弁体１が弁本体３と密接するに至る面である。図１に示したバタフライ弁では、上述の弁座面８を基準とした場合、弁棒２が弁座面８を連ねる平面上になくて、この平面から距離Ｐだけ外れたところに位置している。従って、このバタフライ弁は一次偏心をしていることになる。
【００１１】
また、図１に示したバタフライ弁では、弁棒２が弁体１の中心、云いかえると、弁本体３の中心軸９を通らず、弁体１の中心から外れたところに固定されている。すなわち、弁棒２は、弁本体３の中心軸９から距離Ｑだけ離れたところに位置している。このため、このバタフライ弁は二次偏心をしていることになる。
【００１２】
さらに、図１に示したバタフライ弁では、切断面上に現れている弁座面８が、図の上部では弁本体３の中心軸９と平行な点線１０に沿って延びているが、図の下部では中心軸９に対して斜めに向かう左上りの点線１１に沿って延びている。図１に示したバタフライ弁では、弁座面８は、点線１０と１１との交点を頂点１２とする斜円錐の面上にある。こうして、図１に示したバタフライ弁では、弁座面８が、弁座面８を連ねる平面を基準として、弁棒２と反対側に頂点１２を持つ１つの斜円錐面上にあり、従って、三次偏心をしていることになる。なお、円錐面の頂角は通常２０度程度とすることが好ましい。
【００１３】
三重偏心をした特殊なバタフライ弁は、一般に高温高圧の流体を制御するのに用いられる。三重偏心バタフライ弁では、高温高圧の流体を流すために、弁本体３と弁棒２との回転部から流体の漏洩を起こさないようにするとともに、弁体１が円滑に回動できるようにすることが必要とされる。とくに、三重偏心弁では弁座面が斜円錐面上にあるために、弁座面はこれを中心軸方向から見ると楕円形を呈しており、楕円の短軸方向に弁棒が延びている状態になっている。このような弁座面に弁体を回動させて弁体外周面を密接させ、弁本体内の流体通路を確実に閉塞することは容易でない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述のように高温高圧の流体を流す三重偏心のバタフライ弁において、バタフライ弁内を流れる流体が外部へ漏洩するのを防ぐとともに、弁体の回動を円滑にし、且つ弁本体内の流体通路を容易に確実に閉塞できるようにすることを目的とするものである。
【００１５】
【課題解決のための手段】
この発明者は、高温高圧の流体を流す三重偏心のバタフライ弁において、流体漏れを起こすことなく弁体を円滑に回動させるためには、従来技術のように、弁本体の筒状部において弁棒との間にグランドパッキンを充填し、これに外部から潤滑油を供給することが必要であることを確かめた。その上で、弁体に固定された弁棒の基部に軸受けを付設し、軸受けを筒状部内に設けたばねにより、弁体ボス部の平坦面に向けて突出させて、突出端を弁棒の周りの弁体ボス部の平坦面に圧接し、軸受けの内面から浸出する潤滑剤を軸受けの先端と弁体ボス部の平坦面に供給するようにすると、弁体の回動が円滑になることを見出した。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。
【００１６】
この発明は、円板状の弁体に弁棒を固定し、弁体から突出した弁棒の両端を円管状の弁本体の管壁に貫通させて、弁本体内に弁体を回動可能に付設してなるバタフライ弁のうち、バタフライ弁の閉塞時に弁体が弁本体と密接するに至る弁座面を基準とした場合、弁棒が弁座面を連ねる平面から外れたところに位置するとともに、弁棒が弁体の中心から外れたところに位置して弁体に固定されており、さらに上記弁座面が１つの斜円錐の面上にあって、その斜円錐は弁体の中心を通り弁棒に垂直な平面上において、そこに現れる弁本体の中心軸に平行に延びる弁座断面の延長線と、上記中心軸に対して斜めに延びる弁座断面の延長線との交点に中心を持っている三重偏心のバタフライ弁において、弁棒の両端を収容している弁本体の筒状部には、筒状部と弁棒との間に内側から順に軸受け、ばね、グランドパッキン、ランタンリング、グランドパッキンを充填し、その外端にパッキン押さえを固定し、上記軸受けは一端を上記筒状部内においてばねにより押され、他端を筒状部から突出させてその先端を弁体ボス部の平坦面に圧接させており、上記ランタンリングは外部から供給される潤滑剤をグランドパッキンへ補給するとともに、前記軸受けと弁体との圧接面へ圧送し、これらを潤滑するようにしたことを特徴とする、バタフライ弁を提供するものである。
【００１７】
この発明を実施の一例につき、図面に基づいて説明すると、次のとおりである。図２は、この発明に係るバタフライ弁の縦断面図である。図３は、図２に示したこの発明に係るバタフライ弁の一部拡大図である。図４は、この発明に係るバタフライ弁の使用状態を示した断面図である。
【００１８】
図２に示したバタフライ弁は、弁棒２が点線で区切られた弁座面８を連ねる平面から外れたところに位置して、弁体１にピン５によって固定されて一次偏心している。また、図２では現れていないが、図２に示したバタフライ弁は図１に示したバタフライ弁と同様に、弁棒２が弁本体３の中心軸９から外れたところに位置して二次偏心しており、さらに、弁座面８は斜円錐の面上にあって、斜円錐の中心は、中心軸９を通り紙面に垂直な平面上に位置しているが、中心軸９から外れたところに位置していて、三次偏心をしている。なお、図２に示したバタフライ弁ではシートリング６を省略したが、図２のシートリング６は図１のシートリング６と同様に作られている。
【００１９】
図２に示したバタフライ弁では、弁本体３に筒状部１３が設けられ、筒状部１３内に弁棒２の両端が収容され、弁棒２が回動可能に支持されている。筒状部１３には、弁棒２との間に内側から順に軸受け１４、ばね１５、グランドパッキン１６、ランタンリング１７、グランドパッキン１８が充填され、その外端にパッキン押さえ１９が図示していないボルトにより固定されている。
【００２０】
そのうち、軸受け１４は、図３に拡大して示したように、小径部１４１と、大径部１４２とを備え、その間に段部１４３を備えている。軸受け１４は、大径部１４２を筒状部１３内に残し、小径部１４１を筒状部１３から突出させている。また、軸受け１４は、大径部１４２の端をばね１５により押されて、小径部１４１が筒状部１３から突出する方向に付勢されている。しかし、小径部１４１の先には弁体ボス部の平坦面１００が存在するので、軸受け１４はそれ以上突出することが抑止される。こうして、軸受け１４は、ばねにより弁体ボス部の平坦面１００に常に圧接されている。
【００２１】
他方、弁本体側では筒状部１３が、内側端に小径部１４１を通過させるだけの開口を備え、続いてその外側に大径部１４２を通過させるだけの孔を備えており、その間には段差１３１を備えて、軸受け１４と嵌合している。小径部１４１を通過させるだけの開口は奥行が小さく、小径部１４１の軸方向の長さよりも小さくされている。このため、段差１３１は軸受け１４の段部１４３との間に常に隙間２０を形成している。このために、弁体１を挟んで両側に付設されている２つの軸受け１４は弁体１を挟んだまま、常に上下に移動できることとなっている。
【００２２】
軸受け１４を押すためのばね１５は、コイルばねであってもよいが、皿ばねであることが好ましい。ばね１５は、隙間２０が存在するために軸受け１４を常に弁体１のボス部平坦面１００に向かって押しつけるとともに、前述のように弁体１を挟んだまま軸受け１４が筒状部から出入り可能にしている。ばね１５とグランドパッキン１６との間には、ばね受け１５１を設けることが好ましい。
【００２３】
この発明では上述のように、弁体１から突出する２本の弁棒２をそれぞれ軸受け１４によって回動可能に支持し、各軸受け１４を弁本体３の筒状部１３内で移動可能にし、弁体１を弁棒２の延びる方向へ移動可能としたので、閉弁時に弁体１を弁棒２の延びる方向へ移動させて自動調心させることができる。このために弁座面が複雑な形状を呈していても、確実に弁座面を弁体により閉じることができる。
【００２４】
グランドパッキン１６と１８は、石綿製の糸を特殊な潤滑油と黒鉛とで処理して、縄状にしたものを用いることが好ましい。潤滑油としては耐熱性の潤滑油や耐酸性の潤滑油が用いられ、その含有量はパッキン重量の約３０％とされている。しかし、この潤滑油は高温に曝されると極めて徐々ではあるが揮散するので、グランドパッキンは使用中に徐々に劣化しパッキンとしての性能を低下させる。
【００２５】
この発明では、パッキン１６とパッキン１８との間にランタンリングを介在させて、外部から供給される潤滑剤をランタンリングを経由してパッキン１６と１８とに補給することとしている。ランタンリングは、外観上は指輪状のものであるが、幅方向の中央部分が外側からも内側からも窪ませられて肉薄になっている。その結果、ランタンリングは断面が恰も呂の字状の環体となっている。そして、薄肉の中央部分には環状方向の複数個所に貫通孔が設けられて、外側の窪みに補給された潤滑剤が内側の窪みへ移行できるようにされている。
【００２６】
筒状部１３には、ランタンリング１７の薄肉部と向き合う部分に潤滑剤の供給口１３２が設けられている。供給口１３２に外部から潤滑剤が供給されると、潤滑剤は、ランタンリングの貫通孔を通って内側の窪みにも広がり、グランドパッキン１６及び１８に補給されて、グランドパッキン１６及び１８が劣化してパッキンとしての機能を失うのを防ぐことになる。こうして筒状部１３から外部へ流体が漏洩するのを防ぐことができる。
【００２７】
この発明では、ランタンリング１７に供給された潤滑剤は、グランドパッキン１６及び１８を潤すだけでなく、グランドパッキン１６に補給された潤滑剤はばね受け１５１からばね１５を通り、軸受け１４へ広がり、軸受け１４の内面を潤滑するとともに、軸受け１４の先端と弁体１のボス部平坦面１００へ供給されて圧接面を潤滑することとなる。このため弁本体３内での弁体１の回動が容易となるだけでなく、軸受け１４が弁棒２へ焼き付き固着するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、軸受け１４を銅合金又は合成樹脂で作り、弁棒２をステンレスで作ると云うように、軸受け１４が構成される材料を、弁棒２が構成される材料よりも、ブリンネル硬度で５０度以上の差異のある剛体で構成することにより、軸受け１４が弁棒２へ焼き付き固着するのを一層確実に防止することができる。
【００２９】
この発明ではバタフライ弁が三重偏心しているために、弁座面８は前述のように斜円錐形を呈し、従って中心軸方向から見ると、弁座面は楕円形となっている。このような形状の弁座面８を弁体１で密閉するには、弁体１を単純に回動させるだけでは足りず、弁体１を弁本体３に対して僅かに弁棒方向に移動させながら回動させなければならない。
【００３０】
この発明では、流体通路内に位置する弁棒２の部分が軸受け１４によって覆われているので、軸受け１４が流体による弁棒２の撓みを防ぐこととなり、従って、弁体１は回動が容易となっている。しかも、軸受け１４はばね１５により押されて弁体１のボス部平坦面に圧接されているので、弁体１を回動させるときには、前述のように軸受け１４が弁棒２に沿って移動することにより弁体１の位置を弁棒が延びる方向に沿って僅かに変えることができる。このために、弁体を自動的に調心することができ、従って、弁座面８が前述のように楕円形の斜円錐面を形成しているにも拘らず、弁体１の外周面を弁本体３の弁座面８に確実に密接させることができる。それゆえ、この発明によれば三重偏心弁を容易に且つ確実に密閉することができる。
【００３１】
図４は、この発明に係る三重偏心バタフライ弁の使用状態を示している。この発明に係る三重偏心バタフライ弁は、パイプ２３に付設されたフランジ２４の間に挟まれ、両フランジ２４間にロングボルト２５とナットとによりフランジ２４間に固定されて使用される。また図４では、潤滑剤供給口１３２にタンク２１が接続され、タンク２１内には潤滑剤が貯蔵されていて、ピストン２２の降下とともに潤滑剤がランタンリング１７へ供給されて、筒状部１３から外部への流体の漏洩が防がれている。なお、図４は潤滑剤の供給方法を示しているが、潤滑剤の供給はこれに限定されることなく、他の方法で行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、ランタンリングに外部から潤滑剤を供給することとしたから、グランドパッキンに潤滑剤を補給し、グランドパッキンの劣化を防ぐことにより、筒状部から外部へ流れる流体の漏洩を防止することができる。また筒状部に軸受けを付設し、軸受けをばねにより突出させることとしたので、ばねを経由して潤滑剤を弁棒と軸受けとの間へ流し、さらに軸受け先端と弁体ボス部平坦面との圧接面へ流してこれらを潤滑し、弁体の回動を円滑にし、軸受けが弁棒に焼き付き固着するのを防ぐことができる。
【００３３】
また、弁棒をそれぞれ軸受けによって回動可能に支持し、各軸受けをばねにより弁本体の筒状部内で移動可能にし、弁体を弁棒の延びる方向に移動させることができるようにしたので、閉弁時に弁体が自動調心できることとなっている。従って、三重偏心バタフライ弁において、弁座面が斜円錐面上にあって楕円形を呈するという複雑な形状であっても、弁体を回動させるとともに弁棒方向に多少移動させて、弁体を弁本体の弁座面に確実に密接させ、弁を全閉にすることができる。
【００３４】
また、弁棒に軸受けを付設し、軸受けの先端が弁体ボス部平坦面に圧接して弁棒の両端を覆っているので、弁棒が弁本体内を流れる流体の圧力によって撓むのが極少となり、従って弁棒の回動が容易である。
【００３５】
また、パッキン押さえをボルトにより弁本体筒状部に固定しているので、グランドパッキン等を常に最初に充填した状態に維持していることとなり、パッキン押さえの増し締めによるグランドパッキン等の変動を押さえ、従って弁棒回動時のトルクの均一を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】三重偏心バタフライ弁を説明するための三重偏心バタフライ弁の横断面図である。
【図２】この発明に係る三重偏心バタフライ弁の縦断面図である。
【図３】図２に示したバタフライ弁の一部切欠拡大図である。
【図４】この発明に係る三重偏心バタフライ弁の使用状態断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　　弁体
２　　　　　　　　　　　　弁棒
３　　　　　　　　　　　　弁本体
４　　　　　　　　　　　　流体通路
５　　　　　　　　　　　　ピン
６　　　　　　　　　　　　シートリング
７　　　　　　　　　　　　シート押さえ
８　　　　　　　　　　　　弁座面
９　　　　　　　　　　　　中心軸
１０、１１　　　　　　　　斜円錐を示す点線
１２　　　　　　　　　　　斜円錐の頂点
１３　　　　　　　　　　　筒状部
１４　　　　　　　　　　　軸受け
１５　　　　　　　　　　　ばね
１６、１８　　　　　　　　グランドパッキン
１７　　　　　　　　　　　ランタンリング
１９　　　　　　　　　　　パッキン押さえ
２０　　　　　　　　　　　隙間
２１　　　　　　　　　　　タンク
２２　　　　　　　　　　　ピストン
２３　　　　　　　　　　　パイプ
２４　　　　　　　　　　　フランジ
２５　　　　　　　　　　　ロングボルト
１００　　　　　　　　　　弁体ボス部の平坦面
１３１　　　　　　　　　　段差
１３２　　　　　　　　　　潤滑剤供給口
１４１　　　　　　　　　　小径部
１４２　　　　　　　　　　大径部
１４３　　　　　　　　　　段部
１５１　　　　　　　　　　ばね受け
【図１】
2004011790.tif 000003
【図２】
2004011790.tif 000004
【図３】
2004011790.tif 000005
【図４】
2004011790.tif 000006