| 【発明の名称】 |
バタフライ弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】万木 義則
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| 【要約】 |
【課題】閉弁時に流体圧力によってシートリングに設けられた弁棒孔が楕円形に変形せず、且つシートリングのボス部接触面内に長期間に亙って潤滑油を保持させること。
【解決手段】剛性材料からなる弁本体１１の全内周面及び配管接続面に弾性材料からなる環状のシートリング１２を定着し、該シートリング１２に外周面が接離する円板状の弁体１５を回動自在に弁本体内に軸支したウエハ形バタフライ弁において、環状のシートリング１２の弁棒挿通部の外周部に、剛性材料からなる断面Ｌ字状のリング１６を一体に加硫成形し、該Ｌ字状リングに環状のパッキン１７を挿着し、該環状パッキン１７を、外方から弁棒１３を取り巻く軸受１４を介して、端部を環状のばね押え２２によって固着された皿ばね１９によって押圧すると共に、該環状のばね押え２２の内径及び外径両周面にシール手段を設け、前記シートリング１２の弁棒挿通部近傍のボス部１２Ｃと常時圧接する弁体１５の圧接面１５Ｃに、潤滑剤を封入した複数個の独立した油穴２３を設けたものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 剛性材料からなる弁本体の全内周面及び配管接続面に弾性材料からなる環状のシートリングを定着し、該シートリングに外周面が接離する円板状の弁体を回動自在に弁本体内に軸支したウエハ形バタフライ弁において、環状のシートリングの弁棒挿通部の外周部に、剛性材料からなる断面Ｌ字状のリングを一体に加硫成形し、該Ｌ字状リングに環状のパッキンを挿着し、該環状パッキンを、外方から弁棒を取り巻く軸受を介して、端部を環状のばね押えによって固着された皿ばねによって押圧すると共に、該環状のばね押えの内径及び外径両周面にシール手段を設け、前記シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体の圧接面に、潤滑剤を封入する複数個の独立した油穴を設けたことを特徴とするバタフライ弁。
【請求項２】 シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体圧接面の弁棒方向内方に、共通した潤滑剤用環状溝を形成し、該溝部に通じる複数個の弁棒方向に並列した油孔を設け、該部に潤滑剤を封入したことを特徴とする請求項１記載のバタフライ弁。
【請求項３】 シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体圧接面に、９０°の弁体回動角度範囲内において複数個の油穴を、非同一ピッチ円上に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のバタフライ弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、本体（弁本体）の両側にフランジを有しないウエハ形（薄形）のバタフライ弁に関し、特に本体内面に装着されるシートリング部の軸封と潤滑に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、ウエハ形バタフライ弁において、中心形のものは、図６に示すように、全閉時、弁体１の外周縁が本体２を貫通する弁棒３の中心と同一面上にある構造形式をなしており、同図のものは、剛性材料からなる中空筒状の弁本体２と、該弁本体２内に弁棒３を介して回動自在に軸支される同じく剛性材料からなる円板状弁体１と、弁本体２の全内周面と弁体１の周縁部との間に介在する弾性材料からなる環状のシートリング４とからなり、バタフライ弁を閉とする時は、弁体１の周縁部を環状シートリング４の内周面に圧接させてシール作用を行わせる構造をなしており、このときのシール面が弁棒３の回転中心軸線と一致している。
【０００３】上記のような中心形バタフライ弁においては、弁棒３は本体２及びシートリング４を貫通して弁体１に固定されており、弁棒３部においては弁体１の周面とシートリング４との密着（通常一次シール）により弁棒３に沿った本体２の二次（流出）側への流体の漏洩防止が図られているが、本体２の一次（流入）側（図６で左側）流体圧力が弁体１に作用する総圧力により、弁体１は二次（流出）側（図６で右側）に押されて、図１０に示すように、弁棒３が断面３ａで示す位置まで偏心量ｅだけ図で右方に移動（変位）し、その結果、弁棒孔４ａは弾性変形して、元の弁棒貫通孔４ａは楕円状に変形して空所４ｂが新たに発生することになる。そのため、弁棒部における弁体１とシートリング４とのシール性が低下してくる恐れが生じた。
【０００４】そこで、上記の現象に対処するために、図７及び図８に示すように、弁棒孔４ａに近接して同心の環状溝５を形成し、該環状溝５の溝内に剛性のリング６を挿設し、該リング６の本体２と接する面を本体の内周面と同一の円弧面６ａに形成すると共に本体２の流れ方向からの作用する力（総圧力）に対する抵抗となる爪片６ｂを形成して、本体２の内周面に形成された爪片６ｂと嵌合する同形の溝２ａに係合されるようにしたものが、本出願人によって既に提案されており、実公平１−２５８１６号公報に開示されている。これによって、本体のフランジ方向からの外力や圧力によりリングが移動するのを防止して、軸孔と弁棒との同心性を保持すると共に円弧面によりリングを本体内周面に密接させて、弁体からの反力によりリングが変形するのを防止するとされている。
【０００５】また、上記した公報に開示され公知の中心形バタフライ弁においては、図９に示すように、環状シートリング４の内周面の直径方向対向位置に設けられた一対の弁棒孔４ａの周囲近傍部のスラスト面は、弁の開閉時に拘らず常時圧接しているボス部７を有する。該ボス部７は、弁体１の弁棒挿通孔近傍のスラスト面と常時圧接したまま回動するため、環状シートリング４の他の部分より摩耗が早く、環状シートリング４の寿命はボス部７の摩耗によって決定されるのが現状である。したがって弁の寿命を伸ばすには、該ボス部７の潤滑を如何にするかが重要である。
【０００６】従来技術では、弁組立時にボス部接触面にグリース、シリコンオイル、二硫化モリブデン等半流動性の潤滑剤を塗布していたが、弁体を回動させるとボス部接触面の潤滑剤は抵抗の少ない方、即ち接触面の外周へ移動し、弁内を流れる流体に洗い流されて長期間の潤滑状態を保てなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記した本出願人によって提案され前記公報に開示された従来技術によれば、弁本体２の内周面にシートリング４を定着させる場合に、先ず、該シートリング４の弁棒孔４ａに近接して形成された環状溝５内の剛性リング６が移動又脱落し、定位置に固定することが困難であり、その結果、シートリング４を定着し難く、作業工数が掛るという問題点があった。
【０００８】他方、上記した従来技術では、環状シートリング４の内周面の直径方向対向位置に設けられる一対の弁棒孔４ａ周囲近傍のボス部７と、弁体スラスト面との接触面内に組立て時に塗布される潤滑剤の保持機能がないため、ボス部が早期に油切れを起こし、早期のボス部の摩耗を生じてその耐久性を損うことになるという問題点があった。
【０００９】本発明は、閉弁時に流体圧力によってシートリングに穿設された弁棒孔が楕円形に変形せず、且つ弁棒孔近傍に設けられた剛性のＬ字状リングが組立時に移動せず、更にシートリングのボス部接触面内に長期間に亙って潤滑油を保持させることのできるバタフライ弁を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明の採った手段は、剛性材料からなる弁本体の全内周面及び配管接続面に弾性材料からなる環状のシートリングを定着し、該シートリングに外周面が接離する円板状の弁体を回動自在に弁本体内に軸支したウエハ形バタフライ弁において、環状のシートリングの弁棒挿通部の外周部に、剛性材料からなる断面Ｌ字状のリングを一体に加硫成形し、該Ｌ字状リングに環状のパッキンを挿着し、該環状パッキンを、外方から弁棒を取り巻く軸受を介して、端部を環状のばね押えによって固着された皿ばねによって押圧すると共に、該環状のばね押えの内径及び外径両周面にシール手段を設け、前記シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体の圧接面に、潤滑剤を封入する複数個の独立した油穴を設けたことを特徴としている。
【００１１】また、上記シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体圧接面の弁棒方向内方に、共通した潤滑剤用環状溝を形成し、該溝部に通じる複数個の弁棒方向に並列した油孔を設け、該部に潤滑剤を封入したことを特徴としている。
【００１２】また、上記シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体圧接面に、９０°の弁体回動角度範囲内において複数個の油穴を、非同一ピッチ円上に設けたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図面に記載した実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示すバタフライ弁の弁棒軸心を含む縦断面図である。
【００１４】図において、剛性材料からなる本体（弁本体）１１の全内周面孔及び配管接続面には、弾性材料からなる環状のシートリング１２が、その両側に一体に形成された耳部１２ａを本体１１の両側面に形成された環状凹部に嵌め込み互いに係合して本体１１に装着固定されており、該シートリング１２の中心部を貫通するようにして弁棒１３が本体１１に挿通され、該弁棒１３を取り巻く軸受１４によって支持されており、該シートリング１２に外周面が接離する円板状の弁体１５が回動自在に本体１１内に上記弁棒１３に結合ピン１５ａを介して取付けられている。そして該弁体１５の全閉時において、弁体１５の外周縁と本体１１とがシートリング１２を介して圧接するシール面が弁棒１３の回転中心軸線と一致している。そして本発明（実施形態）においては、図１のＢ部を拡大して示す図２に示すように、環状のシートリング１２の弁棒挿通部の外周部に、例えばステンレス鋼、硬質合成樹脂等の剛性材料からなる断面Ｌ字状のリング１６が一体加硫成形されており、該断面Ｌ字状リング１６に、弁棒１３の外周部と接触するように環状のパッキングの一つであるＯリング１７が挿着されている。
【００１５】上記Ｏリング１７は、弁棒１３の周面を取り巻いて支持する軸受１４を介して、皿ばね収納室１１ｂ内に装着された皿ばね１９によって、弁棒方向に短い寸法でしかも所定荷重で押圧して環状パッキン１７の弁棒１３に対するシール性を発揮し、ここで二次シール部を形成している。
【００１６】上記皿ばね１９は、図１のＡ部を拡大して示す図４（ａ）に示すように、内方端（図４で下端）は、ばね受け２０を介して軸受１４に当接しており、また外方端（図４で上端）は、スナップリング２１によって本体軸挿部１１ａ端部に形成された皿ばね収納室１１ｂに係止されたばね押え２２に当接支持されている。該ばね押え２２は、弁棒１３の周面に接する内径面及び皿ばね収納室１１ｂに接する外径面にそれぞれＯリング２２ａを設けて、弁棒１３周面に沿う三次シール部の役割を果すと同時に、屋外仕様に対して雨水や塵埃等の流入（侵入）を防止している。
【００１７】図４（ｂ）は、ばね押え２２の他の実施例を示す要部断面図であり、該ばね押え２２は、金属又は樹脂からなる剛体２２の内外径部２２ｂに、弾性体、例えばＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（ネオプレン）等のエラストマーを一体固着したもので、該部２２ｂにより、シール作用をして同図４（ａ）のものと同様の効果を奏している。
【００１８】一方、シートリング１２の弁棒挿通部近傍の通常平面状（球面状でも可能）に形成された内側ボス部１２Ｃ（図９の７に相当する。）と常時圧接する、図２と対比して示された図３に示すように、通常平面状をなした（球面状でも可能）弁体圧接面１５Ｃは、上記のように弁の開閉に拘らず常に圧接しており、該部からの流体の漏洩を防止して「一次シール部」といわれているが、開閉頻度の大小により、該圧接部への潤滑がバタフライ弁の寿命を左右することになる。例えば、開閉頻度が大（１０回／分）のものではシートリングの該部が摩耗し、開閉頻度が小（１回／年）のものはシートリングの該部は固着する。
【００１９】本発明では、上記シートリングのボス部と弁体圧接部との潤滑作用が、全面に亙って平均的に行われるように、上記弁体圧接面１５Ｃに、内部に潤滑剤を封入するための複数個の独立した油穴（丸穴）２３が、弁体開動角度９０°の範囲内において図３に示すように、異なる寸法の半径Ｃ1 〜Ｃ3 上に、つまり非同一ピッチ円上に設けられている。これによって、シートリング１２のボス部１２Ｃとこれに対向する弁体の圧接面１５Ｃとの両圧接部への潤滑作用が、弁体１５の回動に伴い、逐次全面に亙って平均的に塗布されるように行なわれる。
【００２０】なお、圧接面の潤滑、例えばグリース、シリコンオイル、二硫化モリブデン等の半流動性の潤滑剤は油膜を形成し、弁体の回動に伴ない潤滑剤はポンピング作用により圧接面に塗布されることになる。
【００２１】図５は、シートリング１２の弁棒挿通部近傍のボス部１２Ｃと弁体１５の圧接面１５Ｃとの一次シール部に相当する部分の潤滑手段の他の実施形態（実施例）を示す図２と同様の要部断面図であって、弁体圧接面１５Ｃの弁棒方向内方に、弁棒の周面に接するようにして環状の潤滑溝２４を設け、該環状溝２４に通じる複数の弁棒方向に並列して設けられた油孔２５を設け、該部に潤滑剤を封入したものである。この場合、前記した図３に示された独立した油穴２３の潤滑剤より多量の潤滑剤を封入することが可能であり、長期間且つ開閉頻度の高い流体条件に好適である。
【００２２】次に、作用について説明すると、シートリング１２の弁棒挿通部近傍のボス部１２Ｃと圧接する弁体１５の圧接面１５Ｃに形成した複数個の独立した油穴に封入された潤滑剤、例えば、グリース、シリコンオイル、二硫化モリブデン等の半流動性潤滑剤が、弁体の回動に伴ない前記両圧接面に油膜を形成し、弁体の回動が円滑化する。
【００２３】またこの際、上記弁体の圧接面１５Ｃに形成された独立した油穴２３は、弁体１５の９０°の回動により両圧接面全域を潤滑剤で覆うことが好ましく、そのため、図３に示す油穴２３を同一ピッチ円上に集中して形成しないように、異なる寸法の半径Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 等の位置に設けることによって弁体圧接面全域に所望の潤滑剤を塗布することができる。また更に、長期間且つ開閉頻度の高い流体条件に適するように、図５に示す弁棒方向に配列された複数個の油孔２５を、弁棒方向内方に設けられた弁棒周面に接する環状溝２４によって連通させるようにするとよい。
【００２４】なお、上記穴２３と孔２５に封入された潤滑剤は、上記両接触部に穴を介して開口しているが、該開口部は流体と遮断されているので、流体と直接接することがなく、又、該潤滑剤はシートリング１２と弁体１５の圧接面とによって形成される一次シール部及び断面Ｌ字状リング１６内のパッキン１７（二次シール部）、更に皿形ばね１９の環状のばね押え２２の内外径部のシール体２２ａ，２２ｂ（三次シール部）によって遮断シールされており、外部に流出することがなく、永年の使用に耐えることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、剛性材料からなる弁本体の全内周面及び配管接続面に弾性材料からなる環状のシートリングを定着し、該シートリングに外周面が接離する円板状の弁体を回動自在に弁本体内に軸支したウエハ形バタフライ弁において、環状のシートリングの弁棒挿通部の外周部に、剛性材料からなる断面Ｌ字状のリングを一体に加硫成形し、該Ｌ字状リングに環状のパッキンを挿着し、該環状パッキンを、外方から弁棒を取り巻く軸受を介して、端部を環状のばね押えによって固着された皿ばねによって押圧すると共に、該環状のばね押えの内径及び外径両周面にシール手段を設け、前記シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体の圧接面に、潤滑剤を封入する複数個の独立した油穴を設けたことにより、次のような効果を奏することができる。
【００２６】（ｉ）仮りに弁体が全閉時本体の一次側（流入側）より受ける流体圧力（総圧力）による推力により二次側（流出側）に弁棒と共に変位したとしても、弁棒外周部と直接接触するように挿着された断面Ｌ字状リング内の環状のパッキンにより、従来例におけるような弁棒孔が楕円形に変形するようなことがないので、外部へ漏出しようとする流体が阻止されて弁棒に沿うシール作用（二次シール作用）が確保される。
【００２７】（ii）上記シール作用を行なう環状のパッキンを挿着する断面Ｌ字状の剛性リングは、シートリングと一体加硫成形されているので、本体内周面にシートリングを嵌め込んで装着する組立て時に、環状パッキン等が移動又は脱落することがなく、定位置に固定する作業が容易に行われる。
【００２８】(iii) 上記のように剛性リングをシートリングに一体加硫成形する作業は、予め成形されたシートリングを本体内周面に嵌め込んで装着されるウエハ形バタフライ弁において容易に行なうことができる。
【００２９】（iv）弁体の弁棒貫通部周辺部に形成される圧接面と、これに接触するシートリングのボス部の内周面とが、弁体の圧接面に形成された独立した複数個の穴（孔）に封入された潤滑剤によって長期に亙って潤滑作用が維持され、弁の開閉を円滑に行なうことができる。
【００３０】（ｖ）剛性材料からなるＬ字状リングに挿着された環状パッキンを外方から軸受を介して皿ばねで、弁棒方向に短い寸法でしかも所定荷重で押圧したことにより、該環状パッキンによる二次シールの作用効果をより確実なものにすることができる。
【００３１】（vi）上記環状パッキンを軸受を介して押圧する皿ばねの端部を固着する環状のばね押えの内径及び外径両周面にシール手段を設けたことにより、弁棒に沿う三次シールの作用効果を奏するばかりでなく、屋外仕様に対して雨水や塵埃等の侵入をも防止することができる。
【００３２】また、シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体圧接面の弁棒方向内方に、共通した潤滑剤用環状溝を形成し、該溝部に通じる複数個の弁棒方向に並列した油孔を設け、該部に潤滑剤を封入したことにより、独立した油穴の潤滑剤より多量の潤滑剤を封入することができるので、長期間且つ開閉頻度の高い流体条件に好適で効果がある。
【００３３】また、シートリングの弁棒挿通部近傍のボス部と常時圧接する弁体圧接面に、９０°の弁体回動角度範囲内において複数個の油穴を、非同一ピッチ円上に設けたことにより、弁体の９０°の回動角度範囲内において、弁体の回動により、シートリングのボス部と弁体との両圧接面全域（全周）に潤滑が行き渡るようにすることができるので、弁の開閉を長期に亙り円滑に行なうことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１５３５８０
【氏名又は名称】株式会社巴技術研究所
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| 【出願日】 |
平成１０年７月２４日（１９９８．７．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６６４５２
【弁理士】
【氏名又は名称】八木田 茂 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−４６２００（Ｐ２０００−４６２００Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２０９７１２ |
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