(57)【要約】【課題】従来のバタフライ弁では、弁本体の流体通路とシートリングとの間に隙間があるために、この隙間へ流体が進入して弁本体を腐蝕する、という問題があったので、この問題を解決しようとする。【解決手段】金属製の短円筒の両端をそのままに残して、筒壁の中央部を両端から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させて、筒壁の横断面を高さの低い山形にしたものをコアとして用い、このコアの全表面を弾性材料で被覆して短い円筒状にしたものをシートリングとして用い、これを弁本体の流体通路に付設してバタフライ弁とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質材料製の環状コアの全表面を弾性材料で被覆して構成された短い円筒状のシートリングであって、上記コアは金属製の短円筒を母体とし、筒壁の両端をそのままに残して、筒壁の中央部を両端から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させ、こうして筒壁の横断面を山形にしたものであることを特徴とする、バタフライ弁用シートリング。
【請求項２】
コアが断面山形の高さを低くするような弾性又は復元力を潜在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用シートリング。
【請求項３】
コアが機械構造用炭素鋼又はばね鋼で構成され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】
金属製の短円筒が、２〜５ｍｍの範囲内の一様な厚みを持ったものであ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】
コアが表面に凹凸を備えるか又は湾曲した内側に突条を備え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。
【請求項６】
コアにおける断面の山形が、もとの一直線状の面に対して５〜１５度の角度で傾斜したものであることを特徴とする、請求項１−５の何れか１つの項に記載のバタフライ弁用シートリング。
【請求項７】
弁本体の流体通路内にシートリングを固定してなるバタフライ弁であって、シートリングが請求項１−６の何れか１つの項に記載されたものであることを特徴とするバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、バタフライ弁用シートリング、及びこれを用い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、弁本体に設けた円管状の流体通路内に、円板状の弁体を回動可能に付設して構成されたものであって、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、円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、弁本体の流体通路内に弁軸により回動可能に付設された剛性材料製の円板状の弁体とを主な構成材料とするが、そのほかに弁体が流体通路を全閉するためにシートリングが必要とされる。
【０００３】
シートリングは、弁本体の流体通路の壁面に固定される短い円筒状物であって、弁本体と弁体との間に介在し、弁の全閉時に弁体の外周に密接して、流体の流れを全面的に停止させる役目を果たすものである。このような役目を果たすために、シートリングは一般に弾性材料、例えば適度の柔軟性又は可撓性を持ったゴムなどで作られる。
【０００４】
シートリングを弾性材料だけで作ると、得られたシートリングは柔軟に過ぎて使用中に忌わしい変形を起こす。例えば、バタフライ弁に高圧の流体を流すと、柔軟なシートリングは流体の流れに煽られて弁本体から剥がれ、甚だしい場合には引きちぎられるに至る。そこで、シートリングはその内部に硬質材料製のコアを入れ、コアを弾性材料で被覆して一体とし、表面を柔軟にして弁体外周に密接することを容易にし、内部にコアを存在させて弁本体から剥がれないようにすることが試みられた。
【０００５】
シートリングが弁本体内に固定されてバタフライ弁にされた状態では、通常シートリングの両側面が弁本体の両側面より僅かに突出した状態とされる。これは、バタフライ弁を管に接続するときの便宜に由来している。すなわち、一般にバタフライ弁を管に接続するときには、管に固定されたフランジの間にバタフライ弁を挿入し、フランジの間をボルトで締め付けて、弁を管に接続する方法が採用されているところ、上述のようにシートリングの両側面を突出させておけば、シートリングの両側面がパッキンとして働くために、フランジと弁との間を簡単に気密に接続することができるからである。
【０００６】
コア入りのシートリングは、初めコアを弾性材料中に完全に埋没する構造とされた。しかし、コアを弾性材料中に埋没している構造のシートリングは、弁本体内で滑り易いために、上述のようにバタフライ弁をフランジ間で締め付けて管に接続するとき、シートリングが弁本体内で片寄り易く、片寄るとシートリングと弁軸との間の気密が破れて、流体がその間から漏れたり、弁体を回動させるときのトルクが増大したりして、弁の使用に支障をきたすことになる。
【０００７】
そこで、コアの外周面を弾性材料から露出させ、露出したコアの外周面に段差を設けてシートリングの片寄りを防ぐことが提案された。この提案は、シートリングの段差に対応して弁本体の流体通路にも段差を設けておき、シートリングの段差を弁本体の段差と係合させることにより、シートリングが弁本体内で片寄るのを防ぐこととしている。
【０００８】
何れにしても、コア入りのシートリングは、弁本体の流体通路内に挿入して付設されるものであるから、流体通路とシートリングとの間には必ず多少の隙間が存在する。隙間が存在すると、そこに流体が進入して滞留し、弁本体を腐蝕するという問題を生じる。そのために、シートリングと弁本体との間にはなるべく隙間を生じないようにすることが望まれる。ところが、これまでは、このような希望に応じるものがなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明者は、弁本体における流体通路の壁面とシートリングとの間に、隙間が存在するために起こる上述の問題を解消しようと企てた。こうして、この発明は、弁本体における流体通路内にシートリングを挿入したあとで、シートリングの外周面が流体通路の壁面に密接し、その間に流体が進入するような隙間をなくすことを目的とするものである。
【００１０】
【課題解決のための手段】
この発明者は、コア入りのシートリングを用いることにより、とくにそのコアを特殊な形状にすることによって、上記の目的が達成できることを見出した。
【００１１】
すなわち、この発明者は、コアの材料としてばね鋼で作られた薄肉の短円筒を用い、筒壁の両端をそのままに残して、筒壁の中央部を両端から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させて、筒壁の横断面を高さの低い山形にしたものをコアとし、このコアの全面を弾性材料で被覆して短い円筒状に成形したものをシートリングとして使用した結果、これによって上記の目的が達成できることを見出した。
【００１２】
上述のシートリングでは、コアが横断面山形に屈曲されているから、横断面が一直線状のものに比べると、シートリングの外周面を押すことによってシートリングの中央部の外径を狭め易くなっている。また逆にシートリングの中央部を内側から外へ向かって押圧するとシートリングの外径を拡げることができる。従って、シートリングの外径を狭めて流体通路内に挿入し、挿入したあとでコア及び弾性材料の可撓性及び柔軟性並びに内側からの押圧力によってシートリングの外径を拡大することができる。こうして、シートリングを流体通路の壁面に密接させ、その間の隙間を小さくすることができる。
【００１３】
また、コアに山の高さを低くするような弾性又は復元力を潜在させておくと、この弾性又は復元力によってシートリングを流体通路の壁面に密接させることが一層容易となる。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。
【００１４】
この発明は、一面ではバタフライ弁用シートリングを提供するものであり、他面では、このシートリングを用いたバタフライ弁を提供するものである。
【００１５】
この発明に係るシートリングは、硬質材料製の環状コアの全表面を弾性材料で被覆して構成された短い円筒状物であって、上記コアは金属製の短円筒を母体とし、筒壁の両端をそのままに残して、筒壁の中央部を両端から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させ、こうして筒壁の横断面を山形にしたものであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明に係るバタフライ弁は、弁本体の流体通路内にシートリングを固定してなるバタフライ弁において、シートリングは硬質材料製の環状コアの全表面を弾性材料で被覆して構成された短い円筒状物であって、上記コアは金属製の短円筒を母体とし、筒壁の両端をそのままに残して、筒壁の中央部を両端から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させ、こうして筒壁の横断面を山形にしたことを特徴とするものである。
【００１７】
この発明に係るシートリングは、その中に含まれるコアが金属製の短円筒を母体として、これから作られたものである。金属としては弾性に富むもの、例えば、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１で規定される機械構造用炭素鋼、又はＪＩＳ  Ｇ  ４８０１で規定されるばね鋼のようなものを用いることが好ましい。
【００１８】
また、コアの母体となる短円筒は、肉厚の小さいものを用いることが好ましい。例えば、厚みが２〜５ｍｍの円筒を用いることが好ましい。短円筒の軸線方向の長さは、作ろうとするシートリングの大きさに合わせて定める。すなわち、コアはシートリングの内部に完全に埋め込まれていて、その両端がシートリングの両端から僅かに引っ込んだ状態となり、シートリングのほぼ全体にわたって広がっているような大きさとされる。
【００１９】
この発明で用いるコアは、上記の金属製の短円筒を湾曲して、筒壁の両端をそのまま残し、筒壁の中央部を両端から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させ、こうして筒壁の横断面を高さの低い山形にすることによって作られる。このように、横断面山形にすることは、当業者が金属製短円筒を回転するロールの間に挟んで容易にすることができる。従って、その操作はここでは説明を省略する。
【００２０】
横断面山形にしたときの山の傾斜は、もとの平面に対する傾斜角度として、５〜１５度、好ましくは７〜１３度、とくに９〜１１度とすることが最も好ましい。また山形は、左右対称の形とすることが好ましい。
【００２１】
また、短円筒にはところどころに筒壁を貫通する小孔をあけて、小孔を通して両側に位置する弾性材料が融着し合うようにすることが好ましい。
【００２２】
この発明では、コアの全表面を弾性材料で被覆してシートリングとする。ここで用いられる弾性材料は、これまでシートリングを構成するのに用いられてきたものと同じものである。すなわち、弾性材料としては天然又は各種の合成ゴムを用いることができる。
【００２３】
弾性材料がコアの全表面を被覆することによって、シートリングが構成される。このとき、コアが上述のように左右対称な形状をしているときは、シートリングはコアの形状に従って左右対称の形状とされることが好ましい。
【００２４】
弾性材料の被覆によって、コアの外面には弁本体の流体通路の壁面に密接する弾性材料製の外周面が形成される。また、コアの両側面には上記外周面に垂直な平面として広がる弾性材料製の両側面が形成される。また、コアの内面には弁体の外周に密接できる弾性材料製の内周面が形成される。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、シートリングが内部にコアを含んでいるところ、そのコアは金属製であって横断面が山形に屈曲されているから、シートリングの外周から外径を縮めるような力を作用させるか、又は両端から軸線方向に縮めるような力を作用させると、外径を窄めることができる。このため、シートリングの外径を窄めて流体通路内へ挿入することができる。挿入後、放置するとコアの弾性又は復元力と弾性材料の柔軟性によって、シートリングは外径を拡大して流体通路の壁面に密接することとなる。また、シートリングの内周面に弁体が密接することによってシートリングは外径を拡大される。こうして、シートリングと流体通路との間に隙間の発生することを防ぐことができる。
【００２６】
コアに弾性又は復元性に富む金属を用いるときは、コアに中央部が外側へ広がるような弾性又は復元力を潜在させておき、シートリングが流体通路に密接する力をさらに増大させて、隙間の発生をより確実に防ぐことができる。この発明は、このような利益を与えるものである。
【００２７】
【発明実施の態様】
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１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２は、図１に示したシートリングを付設したこの発明に係るバタフライ弁の使用状態断面図である。図３は、この発明に係る他のシートリングの端面図である。図４は、この発明において用いることのできるコアの種々の断面を示している。図５は、この発明に係る他のバタフライ弁の使用状態断面図である。
【００２８】
図１において、シートリングＡは短円筒状物であって、環状のコア１の全表面を弾性材料２が被覆することによって構成されている。コア１は、金属製の短円筒を母体とし、円筒壁の両端１１をそのまま残して、筒壁の中央部１２を両端１１から遠ざかるに従って次第に内側へ突出させ、こうして筒壁の横断面を山形にしたものである。コア１にはところどころに孔１３が穿設されている。
【００２９】
弾性材料２は合成ゴムで構成される。弾性材料２はコア１の外面を被覆して、シートリングの外周面２１を形成している。外周面２１は、シートリングＡにおける流体の流れ方向Ｐに実質的に平坦か又は中央がやや突出する状態の円筒面を形成している。また、弾性材料２は、シートリングＡの両端に外周面２１に実質的に垂直な端面２２を形成している。端面２２からコア１の両端までの弾性材料２の厚みは、シートリングＡの両側で等しくされている。また、弾性材料２は、コア１の内面を被覆して、シートリングＡの内周面２３を形成している。
【００３０】
シートリングＡは、流れ方向Ｐの中央に直径方向に貫通する弁軸挿通孔３を備えている。シートリングＡの内周面２３は、弁軸挿通孔３の周りに円環状突出部２３１を備えている。また、内周面２３は、両端に傾斜面２３２を備えており、中央部に山形に突出する山形面２３３を備えている。山形面２３３は、その断面の山形がコア１の断面の山形と反りが合っており、弁軸挿通孔３の間に延びている。
【００３１】
シートリングＡは、弁本体の流体通路に付設され、次いでこれらに弁軸が挿通され、弁軸に弁体が固定されてバタフライ弁が組み立てられる。こうして、組み立てられたバタフライ弁の使用状態が、図２に断面図で示されている。図２において、Ａはシートリングであり、Ｂは弁本体であり、Ｃは弁軸、Ｄは弁体である。このバタフライ弁は管Ｅに付設されたフランジＦの間に挟まれ、フランジＦの間を締め付けるボルトによって管Ｅに固定されて使用される。
【００３２】
図２に示されたバタフライ弁では、コア１が横断面山形に湾曲されているので、シートリングＡは中央部の外径を窄めることができる。従って、シートリングＡは中央部を窄めて弁本体の流体通路内に容易に付設することができる。シートリングＡの外周面は流体の流れ方向に実質的に平坦か又は中央がやや突出する状態の円筒面とされているので、シートリングＡの外周面は実質的に流体通路の壁面に密接することとなる。従って、シートリングＡと弁本体との間には、流体の進入する隙間がなくなり、弁本体の腐蝕が防がれる。
【００３３】
図３は、コア１の横断面山形が図１のものとは異なった例を示している。すなわち、図３は、コア１の山形の頂上が、流体の流れ方向に平行に長く延びた形状のものを示している。また、図３は、コア１が弁軸挿通孔３の周りでは、弁軸に接触しないで、弁軸との間に弾性材料が介在するようにしなければならないことを示している。
【００３４】
図４は、この発明で用いることのできるコアの断面を示している。コアにおける断面山形の傾斜角度は、もとの一直線状の面からの角度αを基準とすると、角度αは５〜１５度であることが好ましい。コアは、図４の（ａ）及び（ｂ）に示したように、表面に多数の凹凸が付設されたものであってもよく、その凹凸は（ａ）のように小さな細かいものであってもよく、（ｂ）のように大きくて粗いものであってもよい。また、コアは、（ｃ）に示したように、湾曲された内側に突条１４を備えたものであってもよい。これらの凹凸又は突条は、コアと弾性材料との結合を強化する働きをし、従ってシートリングの弾性又は復元性を高めることとなる。
【００３５】
図５は、図４の（ｃ）に示したコアが使用されたシートリングを付設したバタフライ弁を示している。図５では、弁体Ｄを矢印Ｘの方向に回動させると、弁体Ｄの外周がシートリングＡの山形面２３３に当接して、シートリングＡを外方へ押圧する。すると、コア１が山の高さを低くするような押圧力を受けて、シートリングの外周面を流体通路の壁面に向かって押圧することとなる。従って、外周面は流体通路の壁面に密接して、その間の隙間を小さくする。そのため、全閉時にとくにシートリングＡの外周に流体が進入することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】この発明に係るバタフライ弁の断面図である。
【図３】この発明に係る他のシートリングの端面図である。
【図４】この発明で用いることのできるコアの断面図である。
【図５】この発明に係る他のバタフライ弁の断面図である。
【符号の説明】
Ａ                        シートリング
Ｂ                        弁本体
Ｃ                        弁軸
Ｄ                        弁体
Ｅ                        管
Ｆ                        フランジ
１                        コア
２                        弾性材料
３                        弁軸挿通孔
１１                      コア１の両端
１２                      コア１の中央部
１３                      コア１に穿設された小孔
１４                      突条
２１                      シートリングＡの外周面
２２                      シートリングＡの端面
２３                      シートリングＡの内周面
２３１                    環状突出部
２３２                    傾斜面
２３３                    山形面
【図１】
2004308773.tif 000003
【図２】
2004308773.tif 000004
【図３】
2004308773.tif 000005
【図４】
2004308773.tif 000006
【図５】
2004308773.tif 000007