(57)【要約】【課題】  バタフライ弁の弁軸の周りから、弁本体内を流れる流体が漏れないようにするための簡単な構成部品を提供し、この構成部品の使用によって流体漏洩のないバタフライ弁を容易に提供できるようにする。【解決手段】  円筒又は円柱を用い、外面の長さ方向の中間に段差を設け、段差から一端がわを大径部とし、他端がわを小径部とし、段差面上に小径部がわの端に向かって隆起し周囲方向に延びる環状の突起を設けてこれをシートリング外周面への当接部とし、大径部の端に弁本体へ固定するためのフランジを設け、小径部の外周面を弁体への摺動面としたものを構成部品とする。円筒を用いた構成部品は、これを駆動軸の軸受に使用してバタフライ弁を組み立て、円柱を用いた構成部品は、これを従動軸に使用してバタフライ弁を組み立てる。【選択図】      図３
2005133810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状外面の長さ方向の中間に段差を設け、段差から一端に至る部分を大径にするとともに、段差から他端に至る部分を小径にし、段差面上に小径がわの端に向かって隆起し、周囲方向に延びる環状の突起を設け、突起をシートリング外周面への当接部とし、大径がわの端には弁本体へ固定するためのフランジを設け、小径がわの外周面を弁体への摺動面としたことを特徴とする、バタフライ弁の構成部品。
【請求項２】
円柱の内部に中心軸方向に延びる貫通孔が設けられ、貫通孔の内面が弁軸との摺動面となっ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の軸受。
【請求項３】
円柱の内部が中実か又は中心軸方向に貫通する孔を備え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の弁軸。
【請求項４】
円管状の流体通路を備えた弁本体と、流体通路の内壁に固定された円管状のシートリングと、シートリングを貫通し流体通路の壁に固定された弁軸と、弁軸によって回動可能に支持された弁体とからなるバタフライ弁において、弁軸のうち弁体を回動させる働きをする駆動軸の周りに、請求項２に記載の軸受を付設し、軸受の小径がわの外周面を弁体との摺動面とし、突起をシートリングの外周面に当接し、フランジを弁本体に固定して軸封したことを特徴とするバタフライ弁。
【請求項５】
他の弁軸として請求項３に記載の弁軸を用い、弁軸の小径がわの外周面を弁体との摺動面とし、突起をシートリングの外周面に当接し、フランジを弁本体に固定して軸封したことを特徴とする、請求項４に記載のバタフライ弁。
【請求項６】
突起の当接するシートリングの外周面に溝を掘り、溝内に突起を嵌め込んで軸封したことを特徴とする、請求項４又は５に記載のバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バタフライ弁及びその構成部品、すなわち、弁軸及び弁軸の軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バタフライ弁は、パイプに付設してパイプ内を流れる流体を制御するのに用いられる。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を開閉し、これによって流体を制御するためのものである。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、弁本体の流体通路に弁軸により回動可能に付設される剛性材料製の弁体とを主な構成材料としている。
【０００３】
そのほか、バタフライ弁では、弁体が流体通路を閉じるとき、弁体外周と流体通路との間を気密にするためにシートリングが用いられる。シートリングは、ゴムのような弾性材料で作られたバタフライ弁の円管状部品で、流体通路の壁面に固定されており、弁体が流体通路を閉じるとき、流体通路の壁面と弁体外周との間の隙間を無くするためのものである。
【０００４】
バタフライ弁では、弁体をシートリング内で回動可能とするために、弁体を支える弁軸が付設される。弁軸は、シートリングの内腔を直径方向に延びて、その両端がシートリングの壁を貫通し、さらに弁本体の流体通路の壁をも貫通している。
【０００５】
弁軸は、弁体を貫通する一本の丸棒によって構成されることが多いが、また弁体の中央で分離されて一直線上に並ぶ二本の丸棒によって構成されることもある。何れにしても、弁軸は弁体に固定されていて、弁体を回動させるための駆動軸として働く。駆動軸の端は弁本体から大きく突出してアクチュエータに接続される。
【０００６】
このように、バタフライ弁では、弁体を回動させるために駆動軸がシートリングと弁本体とを貫通して突出することとなるので、流体通路内を流れる流体が、駆動軸の周りから弁の外へ流出しないようにしなければならない。そのために、弁本体には駆動軸を収容するための筒状の軸支部が突設されて、軸支部内で駆動軸の周りから流体が漏洩しないように工夫された。
【０００７】
バタフライ弁では、弁軸の周りから流体が漏洩するのを防ぐことを、通常、軸封と呼んでいる。一般に、弁軸が回動する状態で軸封することは、弁軸が回動しないで静止している状態で軸封するよりも困難である。従って、弁体を回動させる役目を果たす駆動軸を軸封することは一般に困難である。このため、駆動軸の軸封には格別の工夫が重ねられた。
【０００８】
バタフライ弁の軸封は、古くは弁軸が貫通しているシートリングの孔の周りで行われた。例えば、シートリングの内部に弁軸を丁度包囲するだけの金属製のコアを内蔵させて、シートリングの貫通孔が変形して弁軸から離れるのを防いだり、シートリングの孔の内面にブッシュを挿入して弁軸との密接を図ったり、シートリングの表面からバックアップリングを圧接して貫通孔の周りが弁軸に常に密接するようにして軸封が行われた。しかし、これによっては軸封が満足なものにはなり得なかった。
【０００９】
そのほか、弁軸の周りにブッシュ又は軸受を付設して、軸封を完うしようとの試みも行われた。例えば、特開昭６０−１４７５号公報は、弁本体からシートリングを貫通して弁体に達する長いブッシュを付設し、ブッシュの外周面にＯ−リングを付設して軸封を行うことを記載している。また、特開２００２−１８１２０３号公報は、弁本体からシートリングを貫通して弁体に達する軸受を付設し、軸受の内面及び外面にＯ−リングを付設するとともに端に特殊なシール材を付設して軸封を図っている。
【特許文献１】特開昭６０−１４７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１２０３号公報
【００１０】
しかし、これらはブッシュ又は軸受の外面を単純な円柱状の面とし、そこにＯ−リング又は特殊なシール材を付設するだけであるから、満足な軸封が達成されなかった。また、特殊なシール材を用いることは、構造を複雑にし、バタフライ弁の組立てを煩雑にするので実用に適しない。そこで、さらに簡単な方法で満足な軸封を行う必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上述の必要に応じて生れたものである。すなわち、この発明は、簡単な構造のものを用いて弁軸の周りから流体通路内を流れる流体の漏洩を、容易且つ確実に防ぐことができるようにしようとするものである。とくにこの発明は、弁軸が回動する駆動軸の周りから、流体の漏洩を確実に防ごうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明者は、前記の特許公開公報が教えるように、バタフライ弁の弁軸の周りに軸受を設けることとしたが、軸受の外面を単純な円柱面としないで、外面の途中に段差を設け、段差面に軸受の長さ方向に向かって隆起し、周囲方向に延びる環状の突起を設け、突起をシートリングの外周面に密接させることによって軸封することを試みた。また、上記軸受は、弁本体からシートリングを貫通して弁体に達する長いものとし、弁本体がわにフランジを設け、フランジを弁本体がわにボルトで固定することとした。こうして、フランジを固定すると、上記突起がシートリングの外面に密接し、その間で充分な軸封の得られることをこの発明者は見出した。また、このようにすると、バタフライ弁の組立てが簡単になり、容易になることを見出した。
【００１３】
さらに、この発明者は上記軸受の構造は、これを弁軸にも利用できることを見出した。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。
【００１４】
この発明は、円管状の流体通路を備えた弁本体と、流体通路の内壁に固定された円管状のシートリングと、シートリングの壁を貫通し流体通路の壁に固定される弁軸と、弁軸によって回動可能に支持された弁体とからなるバタフライ弁において、弁軸のうち弁体を回動させる働きをする駆動軸の周りに軸受を付設し、その際、軸受は円柱状外面の長さ方向の中間に段差を設け、段差から一端に至る部分を大径にするとともに、段差から他端に至る部分を小径にし、段差面上に小径がわの端に向かって隆起し、周囲方向に延びる環状の突起を設け、突起をシートリング外周面への当接部とし、大径がわの端には弁本体へ固定するためのフランジを設け、小径がわの外周面を弁体への摺動面としたものを用い、小径がわを弁体内へ進入させ、フランジを弁本体に固定し、突起をシートリングの外周面へ密接させて軸封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。
【００１５】
また、この発明は、上記のバタフライ弁の構成に用いられる部品、すなわち軸受又は弁軸を提供するものである。その構成部品に関する発明は、円柱状外面の長さ方向の中間に段差を設け、段差から一端に至る部分を大径にするとともに、段差から他端に至る部分を小径にし、段差面上に小径がわの端に向かって隆起し、周囲方向に延びる環状の突起を設けてこれをシートリング外周面への当接部とし、大径がわの端には弁本体へ固定するためのフランジを設け、小径がわの外周面を弁体への摺動面としたことを特徴とするものである。
【００１６】
上記部品のうち、円柱の内部に中心軸方向に延びる貫通孔を設け、貫通孔の内面を弁軸との摺動面としたものが、軸受である。この軸受はそのまま貫通孔を残して肉厚とし、又は貫通孔を無くして内部の詰った中実状態にして弁軸としても使用できる。
【００１７】
すなわち、上記部品のうち、上記の貫通孔を持たないもの、詳しく云えば、円柱の内部が中実で窪みがないか、又は窪みがあっても窪みの端が閉じていて円柱の中心軸に垂直な方向に延びる隔壁が存在していて、補強されているものが弁軸である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係るバタフライ弁の構成部品は、円柱状外面の長さ方向の中間に段差を設け、段差から一端に至る部分を大径にし、段差から他端に至る部分を小径にし、段差面上に小径がわの端に向かって隆起し、周囲方向に延びる環状の突起を設け、大径がわの端にフランジを設けただけの簡単な構造のものであるから、その製造は容易である。
【００１９】
また、この発明に係るバタフライ弁は、弁本体内にシートリングを付設し、シートリング内に弁体を入れたあとで、上述の軸受を小径がわを先にして弁本体から挿入し、その後駆動軸を挿入し、その後は小径がわの外周面を弁体内へ進入させ、突起をシートリングの外周面に当接し、大径がわのフランジを弁本体に固定するだけで、バタフライ弁にすることができるから、バタフライ弁の組立てが容易である。
【００２０】
こうして作られたバタフライ弁では、弁軸の周りに突起が円環状に延びており、突起の横断面は山形をなしていて、突起の先が弾性材料からなるシートリングの外周面に当接するから、突起とシートリングとの当接面は弁軸を中心として半径方向に屈曲して広がる面となり、従って、突起とシートリングとの間には充分な広がりを持った当接面が形成されるために、充分な軸封が達成される。とくに、シートリングの外周上で突起の当接する部分に溝を掘ると、当接面を一層広げることができるので、一層完全な軸封を達成することができる。この発明は、このような効果をもたらすもである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。図１は、この発明に係るバタフライ弁用の軸受を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２は、この発明に係るバタフライ弁用の弁軸を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図３は、この発明に係るバタフライ弁の断面図である。図４と図５とは、図３に示したバタフライ弁の一部の拡大断面図である。
【００２２】
この発明に係るバタフライ弁の構成部品は、軸受として使用できる部品と、弁軸として使用できる部品とを含んでいる。そのうちの軸受として使用できる部品は図１に示した軸受Ｘである。
【００２３】
軸受Ｘは、図１に示したように、外面２が円柱状のものである。内部は中空とされ、内面１はのちに述べるバタフライ弁の弁軸に接して弁軸との摺動面となる。外面２は長さ方向の中間に段差３を備え、段差３から一端に至る部分を大径にして大径部４とし、段差３から他端に至る部分を小径にして小径部５としている。
【００２４】
段差３の面上には突起６が設けられている。突起６は小径部５がわの端に向かって隆起し、周囲方向に延びて環状を呈している。また、大径部４がわの端にはフランジ７が設けられている。フランジ７には、固定のためにボルト挿通用の孔８が設けられている。また、内面１及び外面２にはＯ−リング挿入用の溝９が設けられている。
【００２５】
この発明に係るバタフライ弁の構成部品のうち、弁軸Ｙは図２に示したような円柱状のものである。図２に示した弁軸Ｙは、図１に示した軸受Ｘに比べると、内部に貫通孔を持っていない点が異なるだけである。すなわち、弁軸Ｙは外面２が円柱状となっていて、長さ方向の中間に段差３を備え、段差３から一端に至る部分を大径にして大径部４とし、段部３から他端に至る部分を小径にして小径部５としている。
【００２６】
また、弁軸Ｙでは段差３の面上に突起６が設けられている。突起６は小径部５がわの端に向かって隆起し、周囲方向に延びて環状を呈している。また、大径部４がわの端にはフランジ７が設けられている。フランジ７には固定用のボルト孔８が設けられている。これらの点では弁軸Ｙは軸受Ｘと同じである。
【００２７】
弁軸Ｙの内部には中心軸と垂直に延びる隔壁１０が付設されていて、弁軸Ｙが補強されている。しかし、隔壁１０は必ずしも必要でない。なぜならば、中空体の肉厚を大きくすることによって充分補強できるからである。従って、上述の軸受Ｘはその肉厚を大きくすることによってそのまま弁軸としても使用できる。
【００２８】
図２に示した弁軸Ｙは、実際には中実となってその内部に隔壁１０が充満している方が望ましい。しかし、弁軸Ｙは、これを合成樹脂などで作る場合には、内部が充満していると、成形時の樹脂の収縮により外形に窪みが生じるので、これを防ぐために内部に窪み９０が形成されている。
【００２９】
この発明に係る軸受と弁軸とは、図３に示したようなバタフライ弁Ｚを組立てるのに使用される。バタフライ弁Ｚは弁本体１１と、シートリング１２と、弁軸１３と弁体１４とで構成されている。弁本体１１は内部に円管状の流体通路１５を備え、シートリング１２は流体通路の壁面に固定されている。弁軸１３はシートリング１２と弁本体１１の流体通路の壁を直径方向に貫通している。弁体１４は、弁軸１３に固定されて弁軸１３によって回動される。従って、弁軸１３は駆動軸となっている。
【００３０】
この発明に係る軸受Ｘは、弁本体１１にシートリング１２を固定し、次いで弁体１４を所定の位置に設置したのち、小径部５を先にして軸受Ｘを弁本体１１から弁軸挿通用の孔内に挿入し、その後に弁軸１３を挿入して、バタフライ弁を組立てるのに使用される。このとき、軸受Ｘの外面は弁本体１１、シートリング１２及び弁体１４に密接し、その間には隙間がない状態とされる。
【００３１】
軸受Ｘがバタフライ弁Ｚに組み込まれた状態では、図４に拡大して示したように、軸受Ｘの内面は弁軸１３に接して、弁軸１３との間の摺動面を形成している。また、軸受Ｘの外面に付設された突起６は、シートリング１２の外周面に当接して、そこに密接面を形成して軸封をしている。また、軸受Ｘの小径部５は、弁体１４内に進入して小径部５の外面が弁体１４との摺動面を形成している。
【００３２】
軸受Ｘの突起６とシートリング１２との間で、軸封をより確実にするためには、図４に示したように、シートリング１２の外周面上で弁軸挿通孔の周りに環状の溝を掘り、溝内に突起６の先が嵌まり込むようにすることが好ましい。また、突起６と弁軸１３との間に位置するシートリングの部分が、突起６の内側に形成された窪み内に進入して、密接するようにするのが好ましい。
【００３３】
軸受Ｘは、フランジ７を弁本体１１にボルト締めすることによって弁本体１１がわに固定される。従って、弁軸１３は、軸受Ｘと接触するだけで、弁体１１とシートリング１２には接触しない構造となっている。そのため、弁の開閉時には、弁軸１３は軸受Ｘと摺動するだけとなる。また、弁の開閉時にシートリング１２は、軸受Ｘの周りの僅かな部分で弁体１４と摺動するだけである。シートリング１２は弾性材料で作られていて摩耗し易いものであるが、上述のように摺動面が僅かな部分を占めるだけであるから摩耗が少なく、従って永く軸封された状態を保つことができる。
【００３４】
軸受Ｘは、図４に示したように、フランジ７の上に、フランジ７と同形の押さえ板７１を当接して、その上からボルトを通して弁本体１１に固定される。押さえ板７１は、弁軸１３を挿通させるために２つ割りにされており、弁軸１３に当接する部分は弁軸１３に設けられた溝内に嵌まり込むことによって、弁軸１３が抜け出すのを防いでいる。
【００３５】
また、軸受Ｘの内面１及び外面２に設けた溝９内に、Ｏ−リングを嵌めることによって、軸封を一層確実なものにすることができる。
【００３６】
図３に示したバタフライ弁Ｚでは、弁の開閉時に軸受Ｘの内面全体と、軸受Ｘの外面の弁体１４に接する部分が摺動する面となるだけである。そこで、これらの摺動する面を「すきまばめ」とする。そのほか、弁体１４とシートリング１２との間は「しまりばめ」とし、軸受Ｘとシートリング１２との間は「中間ばめ」とする。こうすることによって、弁の開閉を容易にするとともに軸封を満足なものとすることができる。
【００３７】
この発明に係る軸受及び弁軸は、これを金属で作ることもできるが、また硬質の合成樹脂で作ることもできる。
【００３８】
図３に示したバタフライ弁Ｚは、弁体を一本の弁軸で支持しないで、二本の弁軸で支持している。すなわち、駆動軸１３のほかに弁軸１６を用いている。弁軸１６は、弁体１４に固定されていなくて、弁本体１１がわに固定されている。従って、弁軸１６は弁体１４とともに回動しなくて、ただ弁体１４を支持するだけとなっている。このような弁軸１６は、駆動軸に対して従動軸と呼ばれる。
【００３９】
図３に示したバタフライ弁Ｚは、従動軸１６として図２に示した弁軸Ｙを使用している。すなわち、従動軸１６は、図２に示した弁軸Ｙを上下逆にし、小径部５を先にして弁本体１１の下から挿入し、シートリング１２を貫通して小径部５を弁体１４内へ進入させて付設されている。図３では示されていないが、図２のフランジ７をボルトにより弁本体１１に固定して弁軸Ｙはバタフライ弁の組立てに使用される。これらの点では弁軸Ｙは軸受Ｘと同じである。
【００４０】
こうして作られたバタフライ弁Ｚでは、弁軸Ｙが図５に拡大して示したように、またさきに軸受Ｘについて説明したのと同じように、突起６がシートリング１２の外周面に掘られた環状溝内に嵌まり込み、軸封を完成している。弁軸Ｙは弁本体がわに固定されているから、弁軸Ｙはシートリング１２との間で摺動しないこととなり、従って、突起６とシートリング１２との間の軸封は破られ難いものとなっている。
【００４１】
バタフライ弁Ｚでは弁軸Ｙは図５に示したように、弁の開閉時に弁体１４が弁軸Ｙの小径部５の外面と、シートリング１２と接する面とを摺動面として回動する。このように弁体１４はシートリング１２との間ではシートリング１２の表面のうちの僅かな部分を摺動面とするに過ぎないから、シートリングの摩耗が少なく、従って永く軸封を保つことができる。この点でも、弁軸Ｙは軸受Ｘと同じである。
【００４２】
上述のように、この発明に係るバタフライ弁の構成部品はバタフライ弁の駆動軸では軸受として使用でき、従動軸では弁軸として使用できるものである。この部品を使用すると、バタフライ弁の組立てが容易となり、また容易に軸封をすることができ、しかもシートリングの摩耗が少ないので、バタフライ弁の寿命を永くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明に係るバタフライ弁の構成部品を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】この発明に係るバタフライ弁の他の構成部品を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】この発明に係るバタフライ弁の断面図である。
【図４】図３に示したこの発明に係るバタフライ弁の一部拡大断面図である。
【図５】図３に示したこの発明に係るバタフライ弁の他の部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１              内面
２              外面
３              段差
４              大径部
５              小径部
６              突起
７              フランジ
８              孔
９              溝
１０            隔壁
１１            弁本体
１２            シートリング
１３            弁軸（駆動軸）
１４            弁体
１５            流体通路
１６            弁軸（従動軸）
７１            押さえ板
９０            窪み
Ｘ              この発明に係る軸受
Ｙ              この発明に係る弁軸
Ｚ              この発明に係るバタフライ弁
【図１】
2005133810.tif 000003
【図２】
2005133810.tif 000004
【図３】
2005133810.tif 000005
【図４】
2005133810.tif 000006
【図５】
2005133810.tif 000007