(57)【要約】  本発明に係るセルフシールバタフライ弁は、弁本体（１）を含み、弁本体（１）内には流体通路（２）が設けられ、流体通路（２）内には外表面が弾性密封層（３）に覆われた弁板（４）が設けられ、弁板（４）の上部は弁本体（１）と回転で接続された駆動軸（５）と動力的に接続され、弁板（４）の下部は弁本体（１）に接続された支持軸（６）と回転で接続され、弁板（４）の両端面の外縁の弾性密封層（３）は軸方向からみて外側に突出されて流体通路の内側壁と密着可能な二つのリング部（７）が形成されており、リング部（７）は外側から内側に向けてだんだん厚くなって内側のリング面が傾斜面になっている。このような構造を有するバタフライバルブは、密封効果がよく、開閉が柔軟で、使用寿命が長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体（１）を含み、弁本体内には流体通路（２）が設けられ、流体通路（２）内には外表面が弾性密封層（３）に覆われた弁板（４）が設けられ、弁板（４）の上部は弁本体（１）と回転で接続された駆動軸（５）と動力的に接続され、弁板（４）の下部は弁本体に接続された支持軸（６）と回転で接続されているバタフライ弁であって、
前記弁板（４）の両端面の外縁の弾性密封層（３）は軸方向からみて外側に突出されて流体通路（２）の内側壁と密着可能な二つのリング部（７）が形成されており、
前記リング部（７）は、外側から内側に向けてだんだん厚くなって内側のリング面（８）が傾斜面になっていることを特徴とするセルフシールバタフライ弁。
【請求項２】
前記弁板（４）の上部に設けられて駆動軸（５）と接続する上膨張部（９）と、
前記弁板（４）の下部に設けられて支持軸（６）と接続する下膨張部（１０）と、
をさらに含み、
前記上膨張部（９）の下表面と前記下膨張部（１０）の上表面とが対面して設けられ、前記上膨張部（９）の下表面の面積が前記下膨張部（１０）の上表面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項３】
前記弾性密封層（３）はゴム層またはポリフッ化ビニル層であることを特徴とする請求項１または２に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項４】
弁本体（１）を含み、弁本体内には流体通路（２）が設けられ、流体通路（２）内には弁板（４）が設けられ、弁板（４）の上部は弁本体（１）と回転で接続された駆動軸（５）と動力的に接続され、弁板（４）の下部は弁本体に接続された支持軸（６）と回転で接続されているバタフライ弁であって、
前記弁板（４）には、当該弁板（４）の外周面および弁板（４）の両端面の外縁を覆って内側に保持可能な弾性密封リング（１１）が設けられており、弾性密封リング（１１）の両端面の外縁は軸方向からみて外側に突出されて流体通路（２）の内側壁と密着可能な二つのリング部（７）が形成されており、
前記リング部（７）は、外側から内側に向けてだんだん厚くなって内側のリング面（８）が傾斜面になっていることを特徴とするセルフシールバタフライ弁。
【請求項５】
前記弁板（４）の上部に設けられて駆動軸（５）と接続する上膨張部（９）と、
前記弁板（４）の下部に設けられて支持軸（６）と接続する下膨張部（１０）と、
をさらに含み、
前記上膨張部（９）の下表面と前記下膨張部（１０）の上表面とが対面して設けられ、前記上膨張部（９）の下表面の面積が前記下膨張部（１０）の上表面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項６】
前記弾性密封リング（１１）は、弁板（４）の外周面を覆うリングカバー（１１−１）を含み、リングカバー（１１−１）の対面する両側にはそれぞれ駆動軸用取付け孔（１１−４）と支持軸用取付け孔（１１−５）が設けられており、リングカバー（１１−１）の内側壁には二枚の受止用フィン（１１−２）が離隔して設けられており、二枚の受止用フィン（１１−２）とリングカバー（１１−１）は弁板（４）に取付けるための取付け用リング溝（１１−３）を形成し、二枚の受止用フィン（１１−２）の外側側面は前記弾性密封リング（１１）の両端面を構成し、前記リング部（７）は前記受止用フィン（１１−２）の外縁に設けられ、前記弾性密封リング（１１）の両端面にはそれぞれ突出部（１４）がリング状に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項７】
前記弁板（４）の両端面のそれぞれには受止用リング（１２）が接続されており、二つの受止用リング（１２）の内側端面はそれぞれ弾性密封リング（１１）の両端面に圧着されており、二つの受止用リング（１２）の外周面はともに前記内側リング面（８）の傾斜面に密着され、前記受止用リング（１２）の内側端面には位置決め用リング溝（１３）が設けられており、前記突出部（１４）は前記位置決め用リング溝（１３）内に挿入できることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項８】
前記受止用リング（１２）には複数のボルト用取付け孔（１５）および複数のネジ用孔（１７）がリング状に設けられ、前記受止用リング（１２）は前記ボルト用取付け孔（１５）に挿入したボルト（１６）を介して弁板（４）に接続され、前記ネジ用孔（１７）には弁板（４）に密着されるネジ（１８）が螺合されていることを特徴とする請求項７に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項９】
前記受止用リング（１２）は複数のユニット体で構成された分体構造を有し、それぞれのユニット体には少なくとも二つのボルト用取付け孔（１５）と一つのネジ用孔（１７）が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のセルフシールバタフライ弁。
【請求項１０】
前記受止用リング（１２）の厚みは前記リング部（７）の軸方向の長さより小さいことを特徴とする請求項７に記載のセルフシールバタフライ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルフシールバタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の正中線バタフライ弁は弁本体を含み、弁本体内には流体通路が設けられている。また、流体通路内には外表面が弾性密封層に覆われた弁板が設けられており、弁板の上部は弁本体と回転で接続された駆動軸と動力的に接続され、弁板の下部は弁本体に接続された支持軸と回転で接続されている。駆動軸を介して弁板を駆動させ、駆動軸および支持軸の軸線を中心にして弁板を回転させることにより開閉動作を完成させる。なお、弁板および流体通路の内側壁により弁板の外周面に覆われている弾性密封層を押し出して弾性変形させることによって、弁閉する場合の密封を実現している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述構造の正中線バタフライ弁には、主に以下のような問題点がある。第一に、弁本体および弁軸の剛性に対する要求が高い。弁本体の剛性が足りなければ、流体圧力の作用により弁本体が変形され、弁本体と弁板との接触が密封されていないことによる漏洩が生じうる。また、弁軸の剛性が足りなければ、流体圧力の作用により流体通路の軸方向に沿った弁板の変位が生じ得、弁ゲートの漏洩が生じてしまう。そこで、弁本体および弁軸の剛性を向上させるためには、弁本体および弁軸に使われる材料の用量を追加しなければならないが、弁本体および弁軸の重量が大きくなり、製造コストも高くなってしまう。第二に、弾性密封層が受ける圧力が比較的に大きいため、弁ゲートを開閉させるためのトルクが大きくなるばかりでなく、弾性密封層の摩損が進行され、弁ゲートの使用寿命が短くなり、頻繁に開閉するパイプシステムには適合しない。また、弁板の自重によっても、摩損および開閉の難易度が加重されてしまう。
【０００４】
本発明は、上述の第一の問題点に鑑みて、弁本体および弁軸の剛性に対する要求が高くなく、弁本体および弁軸の重量を有効に低減でき、製造コストを削減でき、かつ、密封効果が良好なセルフシールバタフライ弁を提供することを第一の目的とする。
【０００５】
本発明は、また、上述の第二の問題点に鑑みて、弁ゲートを開閉させるためのトルクが小さく、弾性密封層の摩損をさらに低減でき、弁ゲートの使用寿命が長く、かつ、頻繁に開閉するパイプシステムでの使用にも適合するセルフシールバタフライ弁を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第一の目的を達成するため、本発明に係るセルフシールバタフライ弁は、弁本体を含み、弁本体内には流体通路が設けられ、流体通路内には外表面が弾性密封層に覆われた弁板が設けられ、弁板の上部は弁本体と回転で接続された駆動軸と動力的に接続され、弁板の下部は弁本体に接続された支持軸と回転で接続されているバタフライ弁であって、前記弁板の両端面の外縁の弾性密封層は軸方向からみて外側に突出されて流体通路の内側壁と密着可能な二つのリング部が形成されており、前記リング部は、外側から内側に向けてだんだん厚くなって内側のリング面が傾斜面になっている。
【０００７】
上記第二の目的を達成するため、本発明に係るセルフシールバタフライ弁は、上記第一の目的を達成するためのセルフシールバタフライ弁の構成に加えて、前記弁板の上部に設けられて駆動軸と接続する上膨張部と、弁板の下部に設けられて支持軸と接続する下膨張部と、をさらに含み、上膨張部の下表面と下膨張部の上表面とが対面して設けられ、上膨張部の下表面の面積が下膨張部の上表面の面積よりも大きい。
【０００８】
また、上記第一の目的を達成するため、本発明に係る他の一つのセルフシールバタフライ弁は、弁本体を含み、弁本体内には流体通路が設けられ、流体通路内には弁板が設けられ、弁板の上部は弁本体と回転で接続された駆動軸と動力的に接続され、弁板の下部は弁本体に接続された支持軸と回転で接続されているバタフライ弁であって、前記弁板には、当該弁板の外周面および両端面の外縁を覆って内側に保持可能な弾性密封リングが設けられており、弾性密封リングの両端面の外縁は軸方向からみて外側に突出されて流体通路の内側壁と密着可能な二つのリング部が形成されており、前記リング部は、外側から内側に向けてだんだん厚くなって内側のリング面が傾斜面になっている。
【０００９】
さらに、上記第二の目的を達成するため、本発明に係る他の一つのセルフシールバタフライ弁は、上記第一の目的を達成するための他の一つのセルフシールバタフライ弁の構成に加えて、前記弁板の上部に設けられて駆動軸と接続する上膨張部と、弁板の下部に設けられて支持軸と接続する下膨張部と、をさらに含み、上膨張部の下表面と下膨張部の上表面とが対面して設けられ、上膨張部の下表面の面積が下膨張部の上表面の面積よりも大きい。
【００１０】
また、弾性密封リングと弁板との接続の信頼性を高くするため、前記弾性密封リングは、弁板の外周面を覆うリングカバーを含み、リングカバーの対面する両側にはそれぞれ駆動軸用取付け孔と支持軸用取付け孔が設けられており、リングカバーの内側壁には二枚の受止用フィンが離隔して設けられており、二枚の受止用フィンとリングカバーにより弁板に取付けるための取付け用リング溝を形成し、二枚の受止用フィンの外側側面は前記弾性密封リングの両端面を構成し、前記リング部は前記受止用フィンの外縁に設けられ、前記弾性密封リングの両端面にはそれぞれ突出部がリング状に設けられている。
【００１１】
また、弾性密封リングと弁板との接続の信頼性をさらに高くし、弁板が回転する場合に弾性密封リングの一部または全部が脱落することを防止するため、前記弁板の両端面のそれぞれには受止用リングが接続されており、二枚の受止用リングの内側端面はそれぞれ弾性密封リングの両端面に圧着されており、二つの受止用リングの外周面はともに前記内側リング面の傾斜面に密着され、前記受止用リングの内側端面には位置決め用リング溝が設けられており、前記突出部は前記位置決め用リング溝内に挿入できる。
【００１２】
また、受止用リングと弁板との接続を簡便にし、弾性密封リングに対する受止用リングの押し出し圧力を便利に調整するため、前記受止用リングには複数のボルト用取付け孔および複数のネジ用孔がリング状に設けられ、前記受止用リングは前記ボルト用取付け孔に挿入したボルトを介して弁板に接続され、前記ネジ用孔には弁板に密着されるネジが螺合されている。
【００１３】
受止用リングの加工成形を便利にし、プロセスを簡素化するため、前記受止用リングは複数のユニット体で構成された分体構造を有し、それぞれのユニット体には少なくとも二つのボルト用取付け孔と一つのネジ用孔が設けられている。
【００１４】
リング部のセルフシール効果に影響を与えず、流体圧力の下におけるリング部と流体通路の内側壁とが密着される効果に対する受止用リングによる影響を防止するため、前記受止用リングの厚さは前記リング部の軸方向の長さより小さい。
【００１５】
材料をより入手しやすくするため、前記弾性密封層はゴム層またはポリフッ化ビニル層であり、前記弾性密封リングはゴム密封リングまたはポリフッ化ビニル密封リングである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るセルフシールバタフライ弁によれば、外表面が弾性密封層に覆われた弁板または外縁が弾性密封リングに覆われた弁板と流体通路とはわずかなしまりばめというはめあい方式を採用しているため、流体の低圧密封を実現でき、流体通路内の流体圧力の増加につれて流体がリング部を押し出し、また、リング部の内側リング面が傾斜面であることで流体により押し出されたリング部は径方向に働く力を生じ、リング部と流体通路の内側壁とを密着させてセルフシールを形成でき、良好な密封効果を実現できる。これに限らず、リング部が流体圧力の作用の下でセルフシールを実現できるため、弁板や弁軸が軽微に変形しても、リング部は流体圧力の作用の下で流体通路の内側壁と密着できる。したがって、弁本体および弁軸の強度を満たした前提の下で、剛性に対する要求を適切に低減でき、すわなち、弁本体の壁の厚さおよび弁軸の直径を小さくすることができ、材料の節約、製造コストダウンの目的が達成できる。
【００１７】
さらに、本発明に係る他の一つのセルフシールバタフライ弁によれば、上膨張部の下表面と下膨張部の上表面が対面して設けられ、かつ、上膨張部の下表面の面積が下膨張部の上表面の面積よりも大きいため、上膨張部の下表面に作用する流体の圧力が下膨張部の上表面に作用する流体の圧力よりも大きく、すなわち、圧力差が生じ、当該圧力差により弁板の自重を有効に低減でき、弁板が駆動軸方向に向いて浮かれる効果が得られる。したがって、弁板の自重による弾性密封層の摩損を低減できるばかりでなく、弁ゲートの使用寿命を延長でき、弁ゲートを開閉するためのトルクを低減でき、弁ゲートの開閉が柔軟になる。
【００１８】
以上をまとめると、本発明によれば、（１）セルフシールを実現でき、良好な密封効果を実現できる、（２）弁本体および弁軸に対する剛性の要求が高くなく、弁本体の壁の厚さおよび弁軸の直径を小さくでき、材料を節約でき、製造コストを削減できる、（３）開閉するためのトルクが小さく、開閉が柔軟で、摩損が小さく、弁ゲートの使用寿命が長い、（４）頻繁に開閉するパイプシステムに使用できる、という有益な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るセルフシールバタフライ弁の構造の一例を示す図である。
【図２】弁板の構造を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線の断面図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ線の断面図である。
【図６】本発明に係る他の一つのセルフシールバタフライ弁の構造の一例を示す図である。
【図７】図６のＤ方向からみた図である。
【図８】図６の弁板の構造を示す図である。
【図９】図８におけるＥ−Ｅ線の断面図である。
【図１０】図８におけるＦ−Ｆ線の断面図である。
【図１１】図６における弾性密封リングの構造を示す図である。
【図１２】図１１におけるＧ−Ｇ線の断面図である。
【図１３】図１１におけるＨ−Ｈ線の断面図である。
【図１４】図６における受止用リングの構造を示す図である。
【図１５】図１４におけるＩ−Ｉ線の断面図である。
【図１６】図１４におけるＪ−Ｊ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、本発明に係るセルフシールバタフライ弁は、弁本体１を含み、弁本体内には流体通路２が設けられ、流体通路２内には外表面が弾性密封層３に覆われた弁板４が設けられ、弾性密封層３はゴム層またはポリフッ化ビニル層である。弁板４の上部は弁本体１と回転で接続された駆動軸５と動力的に接続され、弁板４の下部は弁本体に接続された支持軸６と回転で接続され、駆動軸５を回転させることにより弁板４を回転させ、弁ゲートの開閉を実現する。駆動軸５および支持軸６は、ともに密封手段により弁本体１に取付けられ、当該密封手段は周知技術であって、たとえば、駆動軸５および支持軸６に密封リングを取り付ける方式によりこれらと弁本体１との密封接続を実現する。
【００２１】
図１−５に示すように、弁板４の両端面の外縁の弾性密封層３は軸方向からみて外側に突出されて流体通路２の内側壁と密着可能な二つのリング部７が形成されており、リング部７は、外側から内側に向けてだんだん厚くなってリング部７の内側のリング面８が傾斜面になっている。弁板４の上部には駆動軸５と接続する上膨張部９が設けられ、弁板４の下部には支持軸６と接続する下膨張部１０が設けられている。上膨張部９の下表面と下膨張部１０の上表面とは対面して設けられ、上膨張部９の下表面の面積は下膨張部１０の上表面の面積よりも大きい。
【００２２】
上述のセルフシールバタフライ弁において、弁板の外表面は弾性密封層に完全に覆われ、このような構造はサイズが小さい正中線バタフライ弁に適合する。これは、弁板のサイズが小さければ、弾性密封層により完全に覆われることが容易に実現できるためである。しかし、このような構造は、サイズが大きい正中線バタフライ弁に対してみれば、弁板のサイズが比較的に大きいため、弾性密封層により完全に覆われることは実現しにくい。すなわち、上述の構造を有するセルフシールバタフライ弁は、サイズが大きい正中線バタフライ弁には適用されにくい。
【００２３】
上述のセルフシールバタフライ弁の密封原理に基づいて、次のような構造を有するセルフシールバタフライ弁を提供して、サイズが大きいセルフシールバタフライ弁の製造に適合させる。図６に示すように、セルフシールバタフライ弁は弁本体１を含み、弁本体内には流体通路２が設けられ、流体通路２内には弁板４が設けられ、弁板４の上部は弁本体１と回転で接続された駆動軸５と動力的に接続され、弁板４の下部は弁本体に接続された支持軸６と回転で接続され、駆動軸５を回転させることにより弁板４を回転させ、弁ゲートの開閉を実現する。駆動軸５および支持軸６は、ともに密封手段により弁本体１に取付けられ、当該密封手段は周知技術であって、たとえば、駆動軸５および支持軸６に密封リングを取り付ける方式によりこれらと弁本体１との密封接続を実現する。また、弁板４には、当該弁板４の外周面および弁板４の両端面の外縁を覆って内側に保持可能な弾性密封リング１１が設けられており、弁板４の両端面のそれぞれにはボルトを介して受止用リング１２が接続されており、二つの受止用リング１２の内側端面はそれぞれ弾性密封リング１２の両端面に圧着されている。弾性密封リング１１の両端面の外縁は軸方向からみて外側に突出されて流体通路２の内側壁と密着可能な二つのリング部７が形成されており、リング部７は、外側から内側に向けてだんだん厚くなって内側のリング面８が傾斜面になっている。
【００２４】
図６、１１−１３に示すように、弾性密封リング１１は、弁板４の外周面を覆うリングカバー１１−１を含み、リングカバー１１−１の対面する両側にはそれぞれ駆動軸５を挿入するための駆動軸用取付け孔１１−４と支持軸を挿入するための支持軸用取付け孔１１−５が設けられており、リングカバー１１−１の内側壁には二枚の受止用フィン１１−２が離隔して設けられており、二枚の受止用フィン１１−２とリングカバー１１−１により取付け用リング溝１１−３を形成し、弾性密封リング１１は取付け用リング溝１１−３を介して弁板４の外縁に取付けられる。二枚の受止用フィン１１−２の外側側面は弾性密封リング１１の両端面を構成し、受止用フィン１１−２の外側面の外縁部位はともに軸方向からみて外側に突出してリング部７を形成し、弾性密封リング１１の両端面、すなわち、二枚の受止用フィン１１−２の外側側面にはそれぞれ突出部１４がリング状に設けられている。
【００２５】
図６、図１４−１６に示すように、受止用リング１２は、リング状の円盤であり、円盤の内側端面には位置決め用リング溝１３が設けられており、円盤の外周面は傾斜面である。円盤には、複数のボルト用取付け孔１５および複数のネジ用孔１７がリング状に設けられ、ボルト用取付け孔１５とネジ用孔１７とは交互に配置され、隣接する二つのボルト用取付け孔１５の間には一つのネジ用孔１７が設けられている。また、加工成形を容易にし、製造プロセスを簡素化するため、受止用リング１２は複数のユニット体で構成された分体構造を有してもよく、それぞれのユニット体には少なくとも二つのボルト用取付け孔１５と一つのネジ用孔１７が設けられている。
【００２６】
図６、７に示すように、弾性密封リング１１を弁板４に取付けると、二つの受止用リング１２はそれぞれ、ボルト用取付け孔１５に挿入したボルト１６を介して弁板４の両端面に螺合され、突出部１４は、リング溝１３内に挿入される。突出部１４およびリング溝１３は、互いに配合することにより弾性密封リング１１をよりよく弁板１４に固定させることができる。一つの受止用リング１２の内側端面は弾性密封リング１１の一端面に圧着され、その外周面は一つのリング部７の内側リング面８に密着され、他の一つの受止用リング１２の内側端面は弾性密封リング１１の他の一端面に圧着され、その外周面は他の一つのリング部７の内側リング面８に密着される。ネジ用孔１７には、弁板４に密着されるネジ１８が螺合されている。ボルト１６およびネジ１８の締まり具合を調節することにより受止用リング１２による弾性密封リング１１に対する押し出し程度を変更でき、適切な径方向に変形させて、弾性密封リング１１と流体通路２とを取付ける場合に必要な適切なしばりばめ量を取得できる。なお、受止用リング１２の干渉によりリング部７が流体圧力の下で弾性変形され、リング部７と流体通路２の内側壁との密着に影響を与えてセルフシールの効果が不良になることを防止するため、受止用リング１２の厚さはリング部７の軸方向長さより小さい。
【００２７】
図８−１０に示すように、弁板４の上部には駆動軸５と接続する上膨張部９が設けられ、弁板４の下部には支持軸６と接続する下膨張部１０が設けられ、上膨張部９の下表面と下膨張部１０の上表面とは対面して設けられ、上膨張部９の下表面の面積は下膨張部１０の上表面の面積よりも大きい。このため、上膨張部９と下膨張部１０との間では流体による圧力差が生じ、当該圧力差により弁板の自重を有効に低減でき、弁板が駆動軸方向に向いて浮かれる効果が得られ、弁ゲートを開閉するためのトルクを低減でき、弁ゲートの開閉が柔軟になるばかりでなく、弾性密封層の摩損を低減できる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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2016525664.tif 000020
2016525664.tif 000021
2016525664.tif 000022
2016525664.tif 000023
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