(57)【要約】【課題】環状のコアの外周面を露出させ、その両側面と内周面とを弾性材料で被覆してなるシートリングを弁本体内に付設して作られたバタフライ弁において、高圧の流体を流しても弁軸の周りから流体漏れを起こさないバタフライ弁を提供しようとする。【解決手段】弁軸挿通孔の周りで弁体とシートリングとが常に接触している接触面を基準として接触面よりも広いコアを用い、接触面を弁体の中心を中心とし弁体の半径を半径とする球状の面とし、シートリング側の接触面上に弁軸挿通孔の周りに環状に延びる膨隆部を設け、膨隆部の先端を弁体の外周面に圧接する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、上記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弁体と、上記通路の壁面に固定されて弁体の回動時に弁体外周に密接することのできる弾性材料製の環状のシートリングとで構成されたバタフライ弁であり、シートリングは環状体の幅方向の中央に硬質材料からなる環状のコアを含んでおり、且つコアと弾性材料とに跨って環状体の直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備えている場合において、上記コアは弁軸挿通孔の周りで弁体とシートリングとが常時接触している接触面より大きく広がり、しかも上記接触面は弁体の中心を中心とし弁体の半径を半径とする球状の面とされ、且つシートリング側の接触面上には弁軸挿通孔の周りに環状に延びる膨隆部が形成されて、膨隆部の先端が弁体の外周面に圧接されていることを特徴とする、バタフライ弁。
【請求項２】
シートリングの弁軸挿通孔内の弾性材料よりなる壁面に挿通孔内を進むに従って次第に内径の狭まる漏斗状面を設け、漏斗状面の最狭部分を弁軸に圧接するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項３】
シートリングは、弾性材料がコアと一体にされた状態で加硫されて作られたものであ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。
【請求項４】
シートリングの弁軸挿通孔内のコアの壁面に周囲方向に延びる円環状の溝を設け、溝内にＯ−リングを嵌めてＯ−リングを弁軸に圧接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】
シートリングの内周面上に弁軸挿通孔間に延びる山形突出部を設け、山形突出部の幅を弁軸直交位置で最大とし、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくし、山形突出部の輪郭を形成する線をなだらかな曲線としたことを特徴とする、請求項１−４の何れか１つの項に記載のバタフライ弁。
【請求項６】
シートリングの内周面上の外周側面に接する部分に傾斜面を設け、傾斜面が外周側面となす角度及び傾斜面の幅を弁軸直交位置において最大とし、弁軸挿通孔に近づくに従って次第に小さくし、傾斜面の輪郭を形成する線を直線又はなだらかな曲線と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、とくに弁本体と弁体との間に介在するシートリングを改良して、弁軸周りからの流体の漏洩を防ぎ、しかも弁体を円滑に開閉できる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、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使用される。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環状体であって、弁本体と弁体との間に介在し、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する役目を果たすものである。シートリングは、その内部で弁体を回動させることが必要なために、環状体の直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備え、そこに弁体を支える弁軸を回動可能に貫通させている。また、シートリングは、弁体外周に密接して流体の流れを確実に止めることが必要とされるので、弾性材料、例えば柔軟な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場合にはシートリングと弁軸との間から流体が漏洩するのを防ぐために、シートリングに種々の工夫が加えられた。例えば、実開昭４９−７６３１４号公報は、シートリングの弁軸挿通部に断面がリップ状のシール片を形成して、弁軸付近の圧力が変動してもシール片が常に弁軸に密着するようにすることを提案している。しかし、リップ状のシール片は薄肉であるために、弁軸挿入時に損傷し易く、従って弁の組み立てが容易でなく、また使用中にも変形したり破断したりして流体漏れを生じることとなった。
【０００５】
また、実公平１−２５８１６号公報は、シートリングの外周面上において弁軸挿通孔の周りに溝を掘り、溝内に剛性リングを嵌め込んで弁軸挿通孔の内壁の一部を孔内へ突出させ、突出した内壁面を弁軸に密接させることを提案している。しかし、剛性リングを用いることは徒に部品の数を多くし、バタフライ弁の組み立てを煩瑣にするだけでなく、剛性リングの嵌め込みは熟練を要する作業であるために、バタフライ弁を容易に安価に提供できない、という欠点をもたらす。
【０００６】
また特開２００１−１２４２１７号公報は、弾性材料だけでシートリングを構成するという前提で、弁軸挿通孔の内径を挿通孔の外周端から途中まで次第に狭め、挿通孔の途中に内径の最小部分を設けて、内径最小部分を弁軸に密接させるとともに、他方でシートリングの内周面上には弁軸挿通孔の周りに弁軸方向に僅かに突出する環状の膨隆部を設けることを提案している。
【０００７】
ところが、シートリングを弾性材料だけで作ると、シートリングが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、コアを弾性材料製の被覆層で覆って一体とし、これによって表面は柔軟であって全体としての剛性を高め、弁本体から剥がれないようにすることが試みられた。
【０００８】
コア入りのシートリングは、初めコアを弾性材料の中に完全に埋没させて作られた。このようなコア入りシートリングの製造装置は、例えば特公昭４８−１３４９３号公報に記載されている。
【０００９】
ところが、コアを弾性材料中に埋没させて得られたシートリングは、弁本体中で移動し易い欠点をもっている。すなわち、コアが埋没されたシートリングを用いたバタフライ弁は、配管に固定されたフランジ間に挟まれ、ボルトによるフランジ同士の緊締により配管されることが多いところ、この場合に、シートリングは弁本体内で移動して片寄る。その結果、バタフライ弁は弁体回動のためのトルクを増大させるだけでなく、弁軸の周りから流体漏れを起こすこととなり、従ってバタフライ弁の使用に支障を起こす。
【００１０】
上述の支障を解消するために特許第２９７２５６６号公報は、コアの外周面を弾性材料から露出させ、コアの外周面に段差を設けておき、この段差を弁本体に設けた段差に係合させて、弁本体内でのシートリングの移動を防ぐことを提案している。この提案によれば、一応弁体回動のためのトルクの増大と、弁軸周りからの流体の漏洩は防げるように見えるが、充分でない。その理由は次のとおりである。
【００１１】
前述の特許第２９７２５６６号公報は、図１に示すようなバタフライ弁の使用を提案している。そのバタフライ弁は弁本体１と弁体２との間にシートリング３を介在させている。シートリング３は、硬質材料製の環状のコア３１と、これを覆う弾性材料製の被覆層３２とで作られて一体とされた環状体である。コア３１は環状体の幅方向の中央に位置しており、その両側面と内周面とが被覆層３２により覆われて、外周面だけが被覆層３２から露出している。シートリング３はコア３１と被覆層３２とに跨って、弁軸４を通すための弁軸挿通孔３３を備えている。
【００１２】
図１に示したシートリング３は、コア３１の外周面に軸方向に垂直で周囲方向に延びるただ１つの段差３１１を備えている。段差３１１は、弁本体１の流体通路の壁面に設けられたただ１つの段差１１と係合して、弁本体１内でシートリング３が矢印Ｐ方向に移動することを防いでいるが、矢印Ｐ方向と反対方向には移動可能としている。このため弁の一側だけに配管する必要がある場合には、段差３１１と段差１１との向く方向を確かめた上で、図１に示した方向からフランジＭの付設された管Ｌを接続する必要があって、逆方向から片側配管を行うことができない。このために配管が煩瑣となる。
【００１３】
また、図１に示したバタフライ弁に両側からフランジを当接して両側配管を行う場合にも、シートリングの段差３１１と弁本体の段差１１とが係合したあとで、さらにフランジ間をボルトで緊締すると、シートリングを片締めすることとなるから、シートリングは弁本体内で片寄ることとなり、従って弁軸の周りから流体漏れを生じることとなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明者は、上記の特許第２９７２５６６号公報が提唱するように、コアにただ１つの段差を設けこの段差を弁本体に設けたただ１つの段差と係合させただけでは、弁軸の周りから流体漏れを生じるのを防ぐに充分でないことを見出した。そこで、この発明者は、コア入りのシートリングを用いてバタフライ弁とした場合に、弁軸の周りから流体漏れを生じるのを防ぐ手段を新たに設ける必要のあることを知った。
【００１５】
この発明は、上述の必要に応じて生れたものであって、コア入りのシートリングを用いてバタフライ弁とした場合に、弁軸の周りから流体漏れを起こさせないで、弁体を円滑に回動させることができるようなバタフライ弁を提供しようとするものである。
【００１６】
【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弁本体内で固定した場合に、弁軸の周りから流体漏れの起こるのを防ぐためには、弁軸挿通孔内を気密にするだけでなく、シートリングと弁体との接触面を気密に維持することが必要であることを見出した。そして、この接触面を気密にするには、コアとして接触面よりも大きな広がりを持ったシートリングを用いる必要があるとともに、接触面を特殊な構造にすることが必要であることを見出した。
【００１７】
ここで、特殊な構造とは、弁軸挿通孔の周りで弁体とシートリングとが常に接触している接触面を、弁体の中心が中心となり弁体の半径が半径となって描かれる球状面に沿ったものとし、しかもシートリングがわの球状面上には弁軸挿通孔の周りに環状に延びる膨隆部を形成し、膨隆部の先端を弁体外周に圧接させるという構造である。
【００１８】
上記の構造とともに、シートリングの弁軸挿通孔の内部において弾性材料からなる内面部分に、挿通孔内を進むに従って次第に内径の狭まる漏斗状の部分を形成して、最狭部を弁軸に圧接させると、流体の漏洩防止は一層確実となる。
【００１９】
さらに、シートリングは、弾性材料とコアとがあとで接着されて一体とされたものでなく、弾性材料がコアに密接した形にまず成形され、次いで弾性材料とくにゴムが加硫されて作られたものであることが好ましい。その理由は、このようにして得られたものはコアと弾性材料とが強固に一体となっていて、その間に流体が進入できないものとなっているからである。
【００２０】
さらに弁軸挿通孔の内部においてコアの内面部分に挿通孔の周囲方向に延びる溝を形成し、溝内にＯ−リングを嵌めてＯ−リングを弁軸に圧接すると、流体漏洩防止はさらに充分となる。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。
【００２１】
この発明は、円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、上記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弁体と、上記通路の壁面に固定されて弁体の回動時に弁体外周に密接することのできる弾性材料製の環状のシートリングとで構成されたバタフライ弁であり、シートリングは環状体の幅方向の中央に硬質材料からなる環状のコアを含んでおり、且つコアと弾性材料とに跨って環状体の直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備えている場合において、上記コアは弁軸挿通孔の周りで弁体とシートリングとが常時接触している接触面より大きく広がり、しかも上記接触面は弁体の中心を中心とし弁体の半径を半径とする球状の面とされ、且つシートリング側の接触面上には弁軸挿通孔の周りに環状に延びる膨隆部が形成されて、膨隆部の先端が弁体の外周面に圧接されていることを特徴とする、バタフライ弁を提供するものである。
【００２２】
【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２は、この発明に係るバタフライ弁の配管時における弁軸付近の断面拡大図である。図３は、この発明で用いることのできるシートリングの弁軸挿通部付近の断面拡大図である。図４は、この発明で用いることのできるシートリングの一部切欠内周面展開図である。
【００２３】
図２は、管Ｌに固定されたフランジＭの間に付設されたこの発明に係るバタフライ弁の弁軸付近の縦断面拡大図である。図２に示したバタフライ弁は、環状のシートリング５が弁本体１と弁体２との間に介在している。シートリング５は、硬質材料製の環状のコア５１と、これを覆う弾性材料製の被覆層５２とで一体に作られている。
【００２４】
コア５１は、シートリング５の幅方向の中央に位置して、その両側面を被覆層５２で覆われ、外周面だけを被覆層５２から露出させている。また、コア５１は、シートリング５と弁体２とが常時接触している接触面８よりも大きく広がっている。これらの点では図２のバタフライ弁は図１のバタフライ弁と同じである。
【００２５】
図２に示したシートリング５が、図１に示したシートリング３と異なるのは、まずコア５１について云えば、図１に示したシートリング３はコア３１が１個の段差３１１を持つだけであるのに、図２に示したシートリング５は、コア５１の両側にそれぞれ外がわへ向かう２個の段部５１１と５１２とを持っている点である。また図１に示したコア３１は弁軸挿通孔の内面が一様な内径を持つものとされているのに、図２に示したコア５１は弁軸挿通孔の内面にＯ−リング６を収容するための溝５１３を持っているという点である。
【００２６】
次にシートリング５の弾性材料からなる被覆層５２がシートリング３の被覆層３２と異なる点を説明する。図２に示したように、シートリング５が弁体２と接触した状態では、シートリング５がシートリング３と異なるようには見えないが、弁体２と弁軸４とを取り除いてシートリング５だけを見ると、図３に示したようにシートリング５はシートリング３と大きく異なっている。
【００２７】
その相違は、まず第１に、図３ではシートリング５が弁体２と常時接触している接触面８が、弁体２の中心を中心とし弁体２の半径を半径とする球状面になっているという点である。ここで、シートリングと弁体とが常時接触している接触面とは、次のような面を指している。シートリングは弁本体に固定されて静止しているのに、弁体は回動されるから、シートリングと弁体とが接触している面は、弁体の回動に伴なって変動する。しかし、弁体がどのように回動されても、弁軸の周りではシートリングと弁体とが常に接触している。この常に接触している面が接触面である。接触面は、図３においては弁軸挿通孔５３の中心を中心としＲで示す長さを直径とする円の範囲内にある。
【００２８】
第２に、図３のシートリング５は内周面５５上に膨隆部５６が形成されているという点で異なっている。膨隆部５６は、弁軸挿通孔５３の周りに円を描いて延びている。従って膨隆部５６は、シートリング５が弁体と接触する接触面８上に存在することとなる。膨隆部５６の接触面８からの突出高Ｈは、普通極めて僅かな長さで足り、通常１０分の１ｍｍないし１ｍｍの程度の大きさとされる。また、膨隆部の断面は山形をなし、その底辺の長さＢは高さＨに等しくてもよいが、高さＨよりも大きく高さＨの数倍とされる。
【００２９】
第３に、シートリング５はシートリング３に比べて、被覆層５２における弁軸挿通孔５３の壁面形状を異にしている。その壁面は、弁軸挿通孔内を進むに従って次第に狭まる漏斗状面を含んでいる。その漏斗状面はシートリング５を外方から内方へ進むに従って狭まるものであることが好ましいが、その逆であってもよい。
【００３０】
図３では、弁軸挿通孔５３内で被覆層５２が形成する壁面の軸方向の中間位置を５４とすると、中間位置５４より上方に下方ほど狭まる漏斗状面５７が形成されている。また、中間位置５４よりも下方に上方ほど狭まる漏斗状面５７’が形成されている。その結果、中間位置５４に突出環が形成されて、最狭内径部分を構成している。
【００３１】
図３に示したシートリング５における弁軸挿通孔５３と、これに挿通される弁軸との関係は、次のようであることが好ましい。コア５１が形成している弁軸挿通孔は弁軸外径よりも若干大きくされ、そこに溝５１３が切削される。被覆層５２が形成している弁軸挿通孔は、コア５１に近接する部分ではコア５１が形成する弁軸挿通孔に等しいか又はこれよりも幾分小さくされるが、その先に形成される漏斗状部分では最狭部分の直径が弁軸外径よりも小さくされ、シートリング５の内周面５５では内径が弁軸外径よりも大きくされる。
【００３２】
この発明で用いるシートリングの内周面は、図４に展開して示したような構造とすることが好ましい。図４において、５３は弁軸挿通孔であり、５８は弁軸直交位置である。８はシートリング５が弁体に接触する接触面であり、球面状を呈している。接触面８上に膨隆部５６が形成される。膨隆部５６は或る幅を持っているが、図４では簡単にするために１つの円で表わしている。
【００３３】
図４において５９１は山形突出部であり、接触面８の間に延びており、弁軸直交位置５８で最も幅が広く、接触面８へ近づくに従って次第に幅が狭くなっている。詳しく云えば、山形突出部５９１は山の頂面の幅が弁軸直交位置５８で最も大きく接触面８へ近づくに従って狭くなっており、傾斜する裾野５９２は弁軸直交位置５８で最も狭幅で傾斜が急であり、接触面８へ近づくに従って次第に幅が広く傾斜がゆるやかになっており、山形突出部５９１の輪郭を形成する線はなだらかな曲線とされている。
【００３４】
また、図４において５９３はシートリング５の外周面と平行に延びる曲面であって、その幅は周囲方向のどこでもほぼ等しくされている。５９４は曲面５９３の外側に形成された傾斜面である。云いかえると、傾斜面５９４はシートリングの内周面が外周側面と接するかど部に形成されている。傾斜面５９４が外周側面となす角度は、弁軸直交位置において最大とされ、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくされている。また、傾斜面５９４の幅は、弁軸直交位置において最大とされ、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくされており傾斜面５９４の輪郭を形成する線は直線又はなだらかな曲線とされている。また、５９５は、シートリング５の外周側面であって、傾斜面５９４の外側に位置している。
【００３５】
シートリングの内周面を図４に示したような構造とすると、弁体が回動されて位置を変えたとき、シートリング内を流れる流体の流れが円滑となり、このために弁体とシートリングとの接触面への流体の進入が防がれ、これによって弁軸周囲からの流体漏れが防がれる。
【００３６】
図３に示したシートリング５は、次の順序でバタフライ弁に組み立てられる。まず溝５１３内にＯ−リング６を嵌めた状態で、図２に示したように、弁軸挿通孔５３を弁本体の弁軸挿通孔と合わせながら、シートリング５を弁本体１の流体通路の壁面に付設する。次いで、シートリング５内に弁体２を挿入し、弁本体１の弁軸挿通孔から弁軸４を挿入し、シートリング５と弁体２とを貫通して弁本体１の底部へ通し、弁体２を弁軸４に固定する。その後シートリング５の段部５１１と５１２とに当接する押さえ板７を弁本体１にボルトで固定してバタフライ弁とする。
【００３７】
【発明の効果】
こうして組み立てられたバタフライ弁は、弁本体１に固定された２個の押さえ板７がシートリング５の段部５１１と５１２とを両側から挟んでいるので、シートリング５は弁本体１内で移動することが防がれており、従ってシートリング５は常に弁本体内の定位置にあって弁軸を常に中心に保持している。弁体２がシートリング５に接触する接触面は、弁体２の中心を中心とし弁体２の半径を半径とする球状の面とされているから、弁体２が回動されても、弁軸の周りでは弁体２の接触面は互いに常に密接している。その上にシートリングの接触面上には弁軸挿通孔の周りに環状に延びる膨隆部５６が形成され、シートリングにおける膨隆部５６の反対側には大きく広がるコア５１が付設されているので、膨隆部はコアにより定位置に維持されて弁体外周に圧接されるから、流体がシートリングと弁体との間から漏洩することが確実に防がれる。従って、このバタフライ弁は高圧の流体を流すのにとくに適している。
【００３８】
その上に、シートリングの弁軸挿通孔内には弾性材料からなる壁面に挿通孔内を進むに従って次第に内径の狭まる漏斗状面を設け、漏斗状面の最狭部分を弁軸に圧接するようにすれば、流体がシートリングと弁体との間から漏洩することは一層確実に防がれる。
【００３９】
さらに、シートリングの弁軸挿通孔内のコアの壁面に周囲方向に延びる円環状の溝を設け、溝内にＯ−リングを嵌めてＯ−リングを弁軸に圧接するようにすると、弁軸の周囲からの流体の漏洩は一層確実に防がれる。この発明は、このような効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバタフライ弁の弁軸を通る断面図である。
【図２】この発明に係るバタフライ弁の配管時における弁軸付近の断面拡大図である。
【図３】この発明で用いることのできるシートリングの弁軸挿通部付近の断面拡大図である。
【図４】この発明で用いることのできるシートリングの内周面のほぼ半分の展開図である。
【符号の説明】
１                                弁本体
２                                弁体
３、５                            シートリング
４                                弁軸
６                                Ｏ−リング
７                                押さえ板
８                                接触面
１１、３１１                      段差
３１、５１                        コア
３２、５２                        弾性材料からなる被覆層
３３、５３                        弁軸挿通孔
５４                              中間位置
５５                              シートリング５の内周面
５６                              膨隆部
５７、５７’                      漏斗状面
５８                              弁軸直交位置
５１１、５１２                    段部
５１３                            溝
５９１                            山形突出部
５９２                            裾野
５９３                            曲面
５９４                            傾斜面
１ａ、３ａ、３１ａ、５９５        側面
Ｌ                                管
Ｍ                                フランジ
【図１】
2004245264.tif 000003
【図２】
2004245264.tif 000004
【図３】
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【図４】
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