(57)【要約】【課題】  中心形バタフライ弁の弁体を精密鋳造によって作る場合に、従来は鋳造品の外周面だけでなく、外周面に隣接する弁体表面と弁体裏面の周縁部までも切削又は研磨していたが、弁体表面と裏面との周縁部を切削又は研磨するには、表面と裏面には隆起部が付設されているために、グラインダーによる研磨を必要としたので、人手を要し、能率が悪く、製品コストを上昇させるという問題があったから、この問題を解決する。【解決手段】  弁体の鋳造時に、弁体の表面と裏面の外周縁に外周に近づくに従って厚みが小さくなる円錐状の斜面を形成し、斜面同士を対称にし、斜面を構成する母線同士が６０〜１２０度の角度をなして交差するようにし、また弁体の中心を中心とし弁体が付設される流体通路における弁座面の半径を半径とする球で切断した場合に、その切断面が丁度斜面上に来て、切断面に現れた斜面間の幅が２〜４ｍｍとなる形状に鋳造し、鋳造品を上記半径の球で切断しただけで弁体とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板の表面と裏面上に１つの直径に沿って膨出する隆起部を形成し、隆起部に円板の外周から上記直径方向に延びる孔を穿設して弁軸挿通孔とした弁体形状の鋳造品を作る際に、上記隆起部を除いた円板の表面と裏面の外周縁には、外周に近づくに従って円板の厚みが小さくなる円錐台状の斜面を形成し、両斜面の母線又は母線の延長線同士を６０〜１２０度の角度をなして交差させ、且つ両斜面は何れも円板の中心を中心とし、流体通路がわの弁座面の半径を半径とする球面上にあって、しかも球面上では両斜面が２〜４ｍｍの距離内に存在する形状に金属を材料として精密鋳造し、得られた鋳造品の外周を上記球面位置まで切削することを特徴とする、中心形バタフライ弁用弁体の製造方法。
【請求項２】
円板の表面と裏面のうち少なくとも一面上に上記直径と直交する方向に延びるリブを付設した形状に精密鋳造することを特徴とする、請求項１に記載の弁体の製造方法。
【請求項３】
弁体の表面と裏面のうち残る一面上にもさらに上記直径と直交する方向に延びるリブを対称に付設した形状に精密鋳造することを特徴とする、請求項１に記載の弁体の製造方法。
【請求項４】
円板の両側表面上にはさらに隆起部の間に盛り上がる補強部を付設した形状に精密鋳造することを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載の弁体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中心形バタフライ弁用の弁体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バタフライ弁は、弁本体の一部を構成している円管状の流体通路内に、円板状の弁体を弁軸により回動可能に固定して作られている。こうして作られたバタフライ弁では、弁体を回動させることによって流体通路を開閉することができる。そのため、バタフライ弁は流体通路内を流れる流体を制御するのに用いられる。
【０００３】
バタフライ弁では、流体を全閉できることが必要とされる。全閉は弁体外周が流体通路の内面に密接することによって行われる。従って、弁体は回動時にその外周が流体通路の内面に容易に密接できて、流体を全く流さないようにならなければならない。そのため、流体通路の内面には通常シートリングが付設され、シートリングの内面に弁体外周が容易に密接できる弁座面が形成される。
【０００４】
中心形バタフライ弁では、弁体を回動可能に支持している弁軸が弁体の中心に位置している。詳しく云えば、弁軸は弁体の中心を通る直径上に位置するとともに、弁体の外周を連ねる平面上に位置している。中心形バタフライ弁の弁軸は弁体を貫通する１本の棒によって構成されることもあるが、また１本の棒が中央で分断された形となって２本の棒で構成されることもある。２本の棒で構成されるときは、弁体の中央部に隆起部がない状態にすることができるので、バタフライ弁は弁体の全開時に中央部での流体抵抗が少なくなり、従って全体として流体抵抗を少なくすることができる、という利点を持つ。何れの形式のものも流体の制御用に広く用いられている。
【０００５】
中心形バタフライ弁の弁体は、円板状のものであるから、その外周は云うまでもなく円形をなしている。その外周の先端はこれまで断面円弧状とされることが多かったが、また横断面が角張った矩形の１辺状とされることもあった。
【０００６】
特公昭５８−２５９１１号公報及び特許第３１８８６８０号公報は、中心形バタフライ弁の弁体を示しているが、その弁体は、図１に示したように外周の先端が断面矩形状の角張った形にされている。図１の弁体は、中心に近づくほど次第に僅かに厚みを増す円板Ａを基礎とし、円板Ａの表面と裏面上に、１つの直径に沿って延びる隆起部Ｂ及びＢ’を付設し、隆起部に円板Ａの外周から上記直径に沿って延びる孔を穿設して弁軸挿通孔ＤとＥとを設け、外周面Ｆを円柱状の曲面としている。図１に示した弁体は、平面図では、図２の（ａ）に示した形状になっている。
【０００７】
そのほか、中心形バタフライ弁は、図２の（ｂ）に示したように外周の先端が円弧状にされたものもあった。また実公平４−２９１６４号公報は、図２の（ｃ）に示すように、弁体の厚みを隆起部Ｂから離れるに従って大きくして、外周面の両側を顕著に角張らせた弁体を示している。
【特許文献１】特公昭５８−２５９１１号公報
【特許文献２】特許第３１８８６８０号公報
【特許文献３】実公平４−２９１６４号公報
【０００８】
中心形バタフライ弁の弁体は剛性材料で作られる。剛性材料のうちでは、金属で作られることが多い。古くは鉄を材料として鋳物として作られたが、最近はアルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス等の合金を材料として、精密鋳造により作られるようになった。
【０００９】
鉄を材料とし鋳造によって作られる場合はもちろん、精密鋳造による場合でも、鋳造によって得られた鋳造品は、そのまま弁体として使用することはできない。なぜならば、鋳造品の表面は一般に粗面であって表面に細かい凹凸が形成されているからである。すなわち、鋳造品をそのまま使用すると、弁体外周が流体通路の内面、具体的には流体通路の内面に付設されたシートリングの内面に密接しないで流体漏洩を生じることになるからである。このため、鋳造品は外周面を切削して平滑面とすることが必要とされたが、切削に際しては図２の形状とするために外周面に近接する表面と裏面までも切削又は研磨することが必要とされた。切削又は研磨にあたっては、外周面を弁体の中心を中心とする球状面とすることも知られていた。
【００１０】
また、一般に弁体を鋳造によって作る場合、弁体をどのような形状にすべきかについては記載がない。鋳造によって作られた弁体は、上述のようにそのままでは弁体として使用できず、切削又は研磨することが必要とされてきたから、鋳造時の弁体形状は切削分だけ余分に加工代を加えておくことが必要とされ、従って鋳造時の弁体形状はとくに決まった形状にする必要がないものと考えられた。
【００１１】
そこで、これまでは切削代を付加された弁体鋳造品を弁体として使用できるものとするために、まず図２に示した外周面Ｆを切削又は研磨によって平滑面とすることが行われた。外周面Ｆの平滑化は旋盤の使用によって比較的容易に行うことができる。ところが、こうして外周面Ｆを平滑化されただけの鋳造品は、外周面Ｆの両側にある稜線部になお鋳造による粗面が現れているので、このままでは弁体として使用できない。そのために、鋳造品は、次いで稜線部とこれに隣接する表面及び裏面の周縁部を平滑化することが行われた。この平滑化は、表面及び裏面に隆起部が形成されているために、旋盤によって行うことができない。このために、この部分の平滑化は、グラインダーを使用して研削又は研磨することとされた。
【００１２】
ところが、グラインダーによる研削又は研磨は、旋盤による切削と違って、人手を要する作業であって、甚だ能率が悪く、また得られた製品にバラツキが生じやすい。そのために弁体製作のコストが上昇し、引いてはバタフライ弁が高価なものになる、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は上述の問題を解消するものである。すなわち、この発明は、精密鋳造によって得られた鋳造品の切削部分をできるだけ少なくして、材料の損失を少なくするとともに、鋳造品の外周面を旋盤によって切削するだけとし、グラインダーによる研削又は研磨を行わないこととして人手を省き、これによって安価に弁体を提供できるようにし、引いては安価なバタフライ弁を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、精密鋳造によって作った弁体鋳造品の外周を旋盤によって切削するだけで、直ちに弁体として使用できるものを得ようとするものである。そのために、この発明は、所望の弁体形状を持った鋳造品を作ることとするが、ただ鋳造品における弁体の表面と裏面に相当する面上に、外周に近づくに従って厚みが小さくなる円錐状の斜面を特定な関係に形成することを骨子とするものである。ここで特定な関係とは、斜面同士が対称の関係にあって斜面を構成している母線同士が６０〜１２０度の角度をなして交差する関係にあり、しかも斜面同士が特定の位置にあって、弁体の中心を中心とし、弁体が付設される流体通路の弁座面の半径を半径とする球で切断した場合に、その切断面が丁度斜面上に来て、切断面上に現れた斜面間の幅が２〜４ｍｍとなる、という関係である。このような形状に鋳造しておくと、鋳造品の外周を切削するだけで、斜面の残部をそのまま残して、外周面を流体通路の弁座面に密接させることのできる弁体の得られることが見出された。
【００１５】
この発明は、円板の表面と裏面上に１つの直径に沿って膨出する隆起部を形成し、隆起部に円板の外周から上記直径に沿って延びる孔を穿設して弁軸挿通孔とした弁体形状の鋳造品を作る際に、上記隆起部を除いた円板の表面と裏面の外周縁には、外周に近づくに従って円板の厚みが小さくなる円錐台状の斜面を形成し、両斜面の母線又は母線の延長線同士を６０〜１２０度の角度をなして交差させ、且つ両斜面は何れも円板の中心を中心とし、流体通路がわの弁座面の半径を半径とする球面上にあって、しかも球面上では両斜面が２〜４ｍｍの距離内に存在する形状に金属を材料として精密鋳造し、得られた鋳造品の外周を上記球面位置まで切削することを特徴とする、中心形バタフライ弁用弁体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明では、弁軸挿通孔を持った円板状の弁体素材を精密鋳造する際に、円板の表面と裏面の外周縁に外周に近づくに従って円板の厚みが小さくなる円錐台状の斜面を形成することとし、その斜面は、何れも円板の中心を中心とし、流体通路がわの弁座面の半径を半径とする球面上にある形状に鋳造することとしたから、鋳造品を流体通路に合うように円板の中心を中心とし、流体通路がわの弁座面の半径を半径とする球で切断すると、切断面は斜面上に来ることとなる。このような球面での切断は、旋盤によって容易に行うことができる。従って、鋳造品の斜面より外方を旋盤により切削するだけで、弁体として使用できるものが得られる。
【００１７】
また、こうして切削すると、切削によって得られた面は平滑面となるから流体通路の弁座面に密接させることができる。しかも、平滑面の両側には斜面が隣接しており、斜面同士はその延長部分が６０〜１２０度の交差角を形成しているので、斜面は何れも平滑面から外側へ突出しない状態になっており、従って鋳造により形成された凹凸が斜面上に存在しても、弁体の外周面が流体通路の弁座面に密接することが妨げられない。その上に、切削によって得られた平滑面は２〜４ｍｍの幅を持つものとなるので、そのまま弁座面に密接して流体を封止することができるものとなる。
【００１８】
こうして、この発明によれば、金属の精密鋳造により弁体を鋳造し、得られた鋳造品の外周を切削するだけで、その余の表面を切削することなく、そのまま流体通路に付設して使用できる弁体を得ることができる。従って鋳造品の切削を大幅に省略することができ、これによって安価に中心形バタフライ弁を供給することができる。この発明はこのような利益を与えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【実施例１】
【００２０】
まず、中心形バタフライ弁の弁体として、図３に示したような鋳造品を精密鋳造によって作った。
【００２１】
図３の（ａ）は鋳造品の正面図であり、図３の（ｂ）は鋳造品の平面図である。図３の鋳造品は、中心に近づくに従って次第に僅かに厚みを増す円板を基礎とし、その表面と裏面上に１つの直径に沿って膨出する２個の隆起部３を形成している。２個の隆起部３の間には僅かに膨出する補強部２が形成されている。隆起部３には、円板の外周から上記直径方向に延びる孔が穿設されて、弁軸挿通孔４が形成されている。これらの形状は、得ようとする弁体の形状そのままである。
【００２２】
この鋳造品で特異なのは、隆起部３を除いた円板の外周縁には、外周に近づくに従って円板の厚みが小さくなる円錐台状の斜面５が形成されている、という点である。斜面５は、表面と裏面とに対称に形成されている。斜面５を構成している母線同士はαの角度をなして交差している。角度αは６０〜１２０度の範囲内にあるものとされている。この関係は、１つの斜面５は、円板の中心軸上に頂点を持ち、頂角が６０〜１２０度の円錐面８を形成している、と見ることもできる。
【００２３】
鋳造品は斜面５が何れも円板の中心Ｃを中心とし、流体通路がわの弁座面の半径Ｒを半径とする球面上に来るように付設されている。また、その球面上では２つの斜面５は一様な距離を隔てたところに位置しており、その距離は２〜４ｍｍの範囲内にあるように付設されている。
【００２４】
そこで、図３に示した鋳造品において、中心Ｃを中心とし半径Ｒの球面から先の部分を切削する。このときの切断面は図３（ｂ）において点線７で示したところに位置している。この切削によって得られたものは、正面図が図４の（ａ）であり、平面図が図４の（ｂ）となった形状のものであって、円板の表面と裏面との外周に対称に斜面５を備え、２つの斜面５の間に切削によって生じた外周面６を備えている。外周面６は切削によって生じた面であるから、鋳造によって得られた斜面５とは違って平滑な面となっている。従って外周面６は流体通路の弁座面に密接できるものとなっている。
【００２５】
図４に示した弁体では、外周面６に隣接している斜面５は鋳造によって得られた表面となっている。しかし、斜面５は外周面と９０度以上の角度をなして折れ曲がっているから、そこに鋳造による凹凸があっても、その凹凸が流体通路がわの弁座面に接触することはあり得ない。従って図４に示した弁体は、図３に示した鋳造品を点線７より先の部分を切削しただけのものであって、切削面が平滑であるから、そのまま弁体として使用できるものとなる。
【００２６】
図３では斜面５を直接交差させたが、斜面５は直接交差させることが必要とされない。鋳造品の外周は、図５の（ａ）に断面を拡大して示したように、斜面５同士の先が丸められていてもよく、また図５の（ｂ）に示したように斜面５の先に余分な金属鋳物が付加されていてもよい。但し、斜面５は、点線７で示す半径Ｒの球面内では充分な長さを持ち、且つ球面上で２〜４ｍｍの間隔Ｌを持つようにされなければならない。
【実施例２】
【００２７】
まず図６及び図７に示すような鋳造品を作った。図６の（ａ）は鋳造品の平面図を示し、（ｂ）は正面図、図７の（ａ）は、図６の（ｂ）において矢印Ｙ方向から見た側面図、図７の（ｂ）は図６の（ｂ）におけるｄ−ｄ線断面図、図７の（ｃ）は図６の（ｂ）におけるｅ−ｅ線断面拡大図である。
【００２８】
図６及び図７に示した鋳造品は図３に示した鋳造品に似ているが、ただ弁体の表面と裏面とに弁軸挿通孔の延びる方向と直角に延びる３本のリブ９が付設されている点で大きく異なっている。リブ９は複雑な形状を呈し、従ってまた隆起部３もやや複雑になっているが、このような複雑な形状も精密鋳造によって容易に作ることができる。
【００２９】
図６及び図７に示した鋳造品が、円板の表面と裏面上に１つの直径に沿って膨出する隆起部３を備え、隆起部３の間に補強部２を備え、隆起部３には上記の直径方向に延びる弁軸貫通孔４が穿設されている点では図３に示した鋳造品と同じである。また図６及び図７の鋳造品は、隆起部３を除いた円板外周縁に、外周に近づくに従って円板の厚みが小さくなる円錐台状の斜面５を備えており、この点でも図３に示した鋳造品と同じである。
【００３０】
図６及び図７の斜面５は、弁体１の中心線上に頂点を持った点線で示す円錐面８上にあって、外周に沿って延びている。その円錐は頂角が６０〜１２０度の範囲内にある。このような範囲にしたのは、円板が通常中心に近づくに従って厚みを大きくされ、従って表面が高さの低い円錐面とされるのと区別するためであり、また外周が表面及び裏面にほぼ垂直に延びる円柱面とされるのと区別するためである。従って、斜面５同士はその母線の延長が角度αをなして交わるが、その角度αは６０〜１２０度の範囲内にあることとなる。
【００３１】
また、斜面５は、いずれも弁体１の中心Ｃを中心とし、流体通路の弁座面の半径Ｒを半径とする球面上に存在することとされている。
【００３２】
図６及び図７に示した鋳造品は、円板の中心Ｃを中心とし、前述の半径Ｒを半径とする球面より先の部分を切削して除去する。すると、斜面５は切削によって生じる球面上に位置して、両側に位置する斜面間の距離は２〜４ｍｍとなり、切削によって２〜４ｍｍの幅を持った平滑な球面状の外周面６が形成される。こうして得られたものは、図８に示す形状のものであって、これはそのまま弁体として使用することができる。
【００３３】
こうして、図８に示した弁体は、図４に示した弁体に比べると、リブ９が形成されているために、バタフライ弁に組み込まれて図９に示すような中心形バタフライ弁を構成することができる。こうして得られたバタフライ弁は特異な効果をもたらす。その効果はリブ９が形成されているために弁体が開いているとき、リブが流体の流れを誘導するので、流体の流れを整え、弁体の後面でカルマン渦の発生を防ぐことができて流体を円滑に流すことができる。この発明は、このような効果をもたらす弁体を容易に且つ安価に作ることができる、という点で大きな利益をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の中心形バタフライ弁の弁体の斜視図。
【図２】従来の中心形バタフライ弁の弁体の平面図。
【図３】この発明によって作られた鋳造品。
【図４】この発明により図３の鋳造品を切削して得られた弁体。
【図５】この発明において鋳造品を切削する状態を示した断面図。
【図６】この発明によって作られた他の鋳造品の平面図と正面図。
【図７】図６に示した鋳造品の側面図、断面図及び断面拡大図。
【図８】この発明により図６及び図７の鋳造品を切削して得られた他の弁体。
【図９】図６及び図７に示した弁体を付設した中心形バタフライ弁。
【符号の説明】
【００３５】
１              弁体
２              補強部
３              隆起部
４              弁軸挿通孔
５              斜面
６              外周面
７              点線
８              円錐面
９              リブ
Ａ              円板
Ｂ、Ｂ’        隆起部
Ｄ、Ｅ          弁軸挿通孔
Ｆ              外周面
Ｃ              弁体の中心
Ｌ              外周面６の幅
Ｒ              流体通路の弁座面の半径
α              斜面５の母線同士が交差する角度
【図１】
2005233294.tif 000003
【図２】
2005233294.tif 000004
【図３】
2005233294.tif 000005
【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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