(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の通路を有するボディと、
正中面に関して対称であって、外側面を有し、前記通路を開閉するように前記ボディに回動自在に枢着されるバタフライディスクと、
このバタフライディスクの正中面に延び、当該バタフライディスクを前記ボディに回動自在に枢着するための軸と、
この軸を通すための２つの穴が穿設され、内側面と外側面とを有し、前記ボディと前記バタフライディスクとの間に位置し、硬質・剛体材料で作られた環状のシール座とを具えたバタフライ弁であって、
閉位置における前記バタフライディスクと接触する前記シール座の前記内側面の一部は球面であり、
前記シール座と接触する前記バタフライディスクの前記外側面の一部は球面であり、
前記シール座の前記外側面は、半径方向外側に弾性変形し得るように、前記ボディから離れていることを特徴とするバタフライ弁。
【請求項２】
前記シール座は側面部を有し、このシール座の側面部と前記ボディの対向面との間に隙間が設けられ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】
前記ボディと前記シール座との間にガスケットを具えたことを特徴とする請求項２に記載のバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心を持ったバタフライディスクを有する極めて高い耐久性のバタフライ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中心を持ったバタフライディスクを有するバタフライ弁において、弁ボディ内でバタフライディスクを回動自在に枢着するための軸は、バタフライディスクの対称な正中面に延びている。この形式のバタフライ弁は、オフセット状態のバタフライディスクを有するバタフライ弁に対し、どのような流れ方向でも対称な流れの挙動を確実にすることができる。
【０００３】
このような従来のバタフライ弁の構造を図５〜図７に示す。図５はバタフライディスクが半開の状態を示し、図６はバタフライディスクが閉位置にある状態を示し、図７はその矢視VII 部を抽出拡大したものである。図６および図７において、バタフライディスク３の外縁部は、シール座１を構成するエラストマーを変形してその内側に嵌入する。シート座１は、当然、シールを形成するためにバタフライディスク３の外縁部に対する接触圧を与えるように、ボディ２に対して支持されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５〜図７に示した従来のバタフライ弁では、シール座１の局部的な弾性変形を伴ってバタフライディスク３がシール座１に押し当たるため、局部的な摩耗が大きく発生する欠点がある。
【０００５】
また、シール座１の局部的な弾性変形が発生することから、バタフライディスク３を操作するために比較的大きな操作力が必要となり、比較的頻繁に摩耗部品を交換しなければならず、耐久性に問題がある上、摩耗部品の交換に手間が掛かる不具合があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、極めて高い耐久性を有し、バタフライ弁を取り外すことなく、予備整備作業を本来の場所で迅速に行われるように許容する、極めて容易に整備することができるバタフライ弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるバタフライディスクは、円形の通路を有するボディと、正中面に関して対称であって、外側面を有し、前記通路を開閉するように前記ボディに回動自在に枢着されるバタフライディスクと、このバタフライディスクの正中面に延び、当該バタフライディスクを前記ボディに回動自在に枢着するための軸と、この軸を通すための２つの穴が穿設され、内側面と外側面とを有し、前記ボディと前記バタフライディスクとの間に位置し、硬質・剛体材料で作られた環状のシール座とを具えたバタフライ弁であって、閉位置における前記バタフライディスクと接触する前記シール座の前記内側面の一部は球面であり、前記シール座と接触する前記バタフライディスクの前記外側面の一部は球面であり、前記シール座の前記外側面は、半径方向外側に弾性変形し得るように、前記ボディから離れていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によると、バタフライディスクの閉位置への移動操作に伴い、硬質・剛体材料で形成されたシール座は、全体が半径方向外側に伸長するように弾性変形し、シール座の内側面とバタフライディスクの外側面とが緊密に接触し、バタフライ弁が閉鎖状態となる。
【０００９】
逆に、バタフライディスクの開位置への移動操作に伴い、硬質・剛体材料で形成されたシール座は、全体が半径方向内側に収縮するように弾性復元し、シール座の内側面とバタフライディスクの外側面との間に流体の通路を形成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるバタフライ弁において、シール座は側面部を有し、このシール座の側面部とボディの対向面との間に隙間が設けられていてもよい。この場合、ボディとシール座との間にガスケットを介装してもよい。
【００１１】
【実施例】
本発明によるバタフライ弁の一実施例について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することができる。
【００１２】
本発明によるバタフライ弁の一実施例の概略断面を表す図１、本実施例における半開状態のバタフライ弁の主要部の構造を表す図２、バタフライ弁が閉鎖状態におけるその主要部の構造を表す図３、およびその矢視IV部を抽出拡大した図４に示すように、本実施例におけるバタフライ弁は、軸受サポート（ブシュ）９, １０と共に軸７, ８を収容可能な半径方向の穴５, ６がそれぞれ形成された２つの支持部２４, ２５を１８０度隔てて突設したボディ２と、軸７, ８に固定され、その中央の軸線Ｃに関して対称な両凸レンズ状のバタフライディスク３と、このバタフライディスク３が閉じられた時にバタフライ弁のシールを確保するため、バタフライディスク３とボディ２とに当接する環状のシール座１とを具えている。
【００１３】
一方の軸８は、このバタフライ弁の開閉のためにバタフライディスク３を確実に１／４回転することができるようになっている。図４に示されるように、シール座１の内側面の一部は、バタフライディスク３の外側面を形成する球面に接触状態となる球面となっている。
【００１４】
軸受サポート９, １０は、固定部材１１によって支持部２４, ２５の穴５, ６内に保持されている。
【００１５】
使用中の場合、このバタフライ弁は、相互に連通し得る複数の管２６, ２７の２つのフランジ部２８, ２９の間に把持された状態で複数組のボルト３０とナット３１とにより一体的に取り付けられる。２つのガスケット１２, １３は、外部に対してこれらフランジ部２８, ２９とボディ２との間のシールを確保している。
【００１６】
バタフライ弁の上流／下流の機能的なシールに関する性能および耐久性の観点から、シールは、シール座１の内側面とバタフライディスク３の外側面との間に干渉が発生するように、これらシール座１の内側面の曲率半径とバタフライディスク３の曲率半径とを適正に設定することにより達成される。これらの間の干渉は、シール座１とバタフライディスク３との間に均一に分布する接触圧をもたらし、この接触圧は、バタフライディスク３が閉じられる時に必要なシールの度合いを規定する。ボディ２とシール座１との間の上流／下流のシールは、ボディ２とシール座１との間に介装された２つのガスケット１４，１５によって達成される。
【００１７】
さらに、シール座１の外側面、つまり外径と、ボディ２の内側面、つまり内径との間に半径方向の隙間４が形成されており、シール座１の側面と、この側面と対向するボディ２の反対側の面と部材１７との間の軸線方向（図１中、左右方向）にも、大きな隙間が存在していることに注意すべきである。
【００１８】
これらの隙間は、ボディ２や、軸７, ８や、軸受サポート９, １０などの製造公差による位置のずれに関わりなく、バタフライディスク３に対するシール座１の位置の自由度を確保し、しかもシール座１がバタフライディスク３の幾何学的配列に追従することを可能とする。
【００１９】
また、これらの隙間は、各部品の熱膨張の自由度を許容し、バタフライディスク３が旋回できなくなる虞を未然に防止している。
【００２０】
さらに、ガスケット１４，１５は、シール座１の背面部（外周側）に対する静的シールを確保すると同時に、シール座１とバタフライディスク３との間の接触圧を増強する弾性支持体として機能し、従ってシール座１が温度上昇に伴って膨張する時に生ずる虞のある接触圧の下落を補償している。
【００２１】
耐久性および極めて多数回の反復開閉を確実にするために、シール座１は、摩耗に対して最も抵抗を持つ材料、例えば、分子量の極めて大きなポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）やポリアセタール（ＰＯＭＣ）などから作られる。しかし、要求されるバタフライ弁の使用状況に対し、摩擦係数や摩耗の程度が許容できる限り、このシール座１として異なる材料、すなわち潤滑剤で満たした金属材料やポリマーが使用可能である。
【００２２】
また、広い領域でのシール座１とバタフライディスク３との間の接触は、単位面積当たりのこれらの接触圧力を最小にし、従って摩耗する虞が少なくなる上、シール部材の操作力を最小にすることを可能にしている。
【００２３】
バタフライ弁の機能的な部分、つまり摩耗しない部分は、交換する必要がなく、この機能的な部分はバタフライ弁の全寿命に亙ってその機能を果たすため、この点において、シール座１に対する材料の選択と、このシール座１の寸法と、低接触圧とは、反復開閉の回数およびバタフライ弁の使用経過期間に関係なく、処理の要求に従ったシールの程度をもたらすように規定される。
【００２４】
元の位置への保持可能性に関する限り、相互に連結される管２６, ２７からバタフライ弁を取り外すことなく、応力を加えられた摩擦部品のみが交換される必要がある。本質的に、これは軸７, ８に対する軸受１６およびガスケット２０, ２１ならびに穴５, ６に対するガスケット１８, １９, ２３を意味する。
【００２５】
バタフライ弁の取り外しを行うことなく、上述した各部品の交換操作を実行するため、取り外し可能な軸受サポート９, １０に対して摩耗することを条件とする部品（軸受１６およびガスケット１８〜２１, ２３）の取り付けのための準備が行われる。
【００２６】
使用済みの軸受サポート９, １０はボディ２から取り外され、極めて容易かつ極めて迅速に新しい軸受サポート９, １０と交換することができる。この操作の間に、軸７, ８とバタフライディスク３とを有するアセンブリィは、ボディ２の穴５, ６に収容される軸７, ８の端部がシール座１内に残ったままとなっているので、決められた場所に位置し、シール座１を貫通する軸線Ｃにほぼ沿って配置されている。
【００２７】
軸受１６は、軸７, ８の接触面が摩耗しないようにする自己潤滑材料から選択される。
【００２８】
ボディ２に対する軸受サポート９, １０の迅速な分解および組み立てを容易にする取り外し工具が使用できるように、軸受サポート９, １０のボディ２の外側からの接近性が良好な軸受サポート９, １０の端部にねじ部３２がそれぞれ設けられている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のバタフライ弁によると、環状のシール座の外側面とボディの内側面との間に隙間を形成したので、バタフライ弁を閉じた時に発生するバタフライディスクの押圧力によって、シール座が半径方向外側へ弾性的に伸長可能となり、バタフライディスクとシール座とを所望の接触圧で確実にシールすることができる。
【００３０】
また、シール座の内側面およびバタフライディスクの外側面をそれぞれ球面にしたことと相俟って、シール座を硬質・剛体材料で形成したので、シール座とバタフライディスクとの安定した接触状態が得られ、これらの間の接触点の局部的な変形を防止することができる。しかも、極めて多数の反復開閉に耐えることが可能であり、バタフライ弁の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバタフライ弁の一実施例の概略構造を表す断面図である。
【図２】図１に示した実施例における異なる位置を抽出拡大した断面図であり、バタフライディスクの半開状態を示している。
【図３】バタフライディスクが閉位置にある状態の図２に示したバタフライ弁の断面図である。
【図４】図３中の矢視IV部の抽出拡大断面図である。
【図５】中心を持ったバタフライディスクを有する従来のバタフライ弁の一部を抽出した断面図であり、バタフライディスクの半開状態を示している。
【図６】バタフライディスクが閉位置にある状態の図５に示したバタフライ弁の断面図である。
【図７】図６中の矢視VII 部の抽出拡大断面図である。
【符号の説明】
１  シール座
２  ボディ
３  バタフライディスク
４  隙間
５，６  穴
７，８  軸
９，１０  軸受サポート（ブシュ）
１１  固定部材
１２，１３  ガスケット
１４，１５  ガスケット
１６  軸受
１７  部材
１８〜２１，２３  ガスケット
２４，２５  支持部
２６，２７  管
２８，２９  フランジ部
３０  ボルト
３１  ナット
３２  ねじ部
Ｃ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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