| 【発明の名称】 |
バタフライ弁のシートリング |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 浩
【氏名】田中 利治
【氏名】橋本 剛
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| 【要約】 |
【課題】微少開度時に弁体のオリフィス側に発生する流速の上昇に伴う内径方向への吸引力によって、シートリングが損傷されたり剥離されるのを防止することを課題とする。
【解決手段】円筒状の流体通路を貫設した剛性材料からなる弁本体と、該弁本体内に回動自在に軸支された剛性材料からなる円板状の弁体と、弁本体と弁体との間に介挿される弾性材料からなるシートリングとから構成され、シートリングの少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】円筒状の流体通路を貫設した剛性材料からなる弁本体と、該弁本体内に回動自在に軸支された剛性材料からなる円板状の弁体と、弁本体と弁体との間に介挿される弾性材料からなるシートリングとから構成され、シートリングの少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴とするバタフライ弁のシートリング。
【請求項２】シートリングの両側面に斜面を形成し、両斜面の角度と幅を弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴とするシートリング。
【請求項３】斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、曲線で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載のシートリング。
【請求項４】曲線がコサインカーブであることを特徴とする請求項３記載のシートリング。
【請求項５】斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、段部で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載のシートリング。
【請求項６】斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、直線で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載のシートリング。
【請求項７】シートリングの内周面に、内径方向に突出する山形のシート部を形成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシートリング。
【請求項８】山形のシート部の幅が、弁軸直交位置に於いて最も大きく形成されていることを特徴とする請求項７記載のシートリング。
【請求項９】シートリングの内周面が平坦であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシートリング。
【請求項１０】シートリングの内部に金属製補強板が埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のシートリング。
【請求項１１】シートリングの両側面に弁本体と係合するフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のシートリング。
【請求項１２】シートリングが、ゴム、合成樹脂等のエラストマーで形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のシートリング。
【請求項１３】シートリングが、ポリテトラフルオロエチレンで形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のシートリング。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する分野】この発明は、バタフライ弁のシートリングに関し、特に高圧流体の仕様条件下でシートリングの変形量の削減を図ると共に、配管時の変形を防止するようにしたバタフライ弁のシートリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パイプラインの開閉を行うために、配管パイプのフランジ間に挟み込んでパイプラインに配管するようにしたウェハータイプのバタフライ弁は公知であり汎用されている。一般的に中心形のバタフライ弁は、円筒状の流路を貫設した金属等の剛性材料からなる弁本体と、該弁本体内に弁軸と弁体の中心を合致させて回動自在に軸支した剛性材料からなる円板状の弁体と、弁本体内周面に装着された弾性材料からなるシートリングとから構成され、弁体の回動によって弁体外周面をシートリングに接離させて、弁本体内の円筒状の流路を開閉するようになっている。
【０００３】バタフライ弁のシートリングは、弾性材料からなり閉弁時に弁体の外周面をシートリングに圧接させて喰い込ませ、シール性を確保する構造であるため、閉弁時にシートリングと弁体との圧接によって大きな反発力が発生し、弁体の回動トルクが大きくなる問題があった。かかる回動トルクは、弁体とシートリングとの引きずりによってもたらされるものであり、弁軸周囲において最も大きくなり弁軸と直交する位置において最も小さくなっている。そこで、シートリングの中心部に内径方向に突出する山形のシート部を形成するとともに、この山形のシート部の幅を弁軸と直交する位置で最も大きくし、弁軸に近ずくにしたがって小さくなるようにしたシートリングの構造を、先に本出願人は特許第１１９７３５０号（特公昭５８−２５９１１号公報）で提案した。これにより、弁体の回動トルクの軽減とシール性の確保とを高いレベルで達成することが可能となった。
【０００４】しかしながら、弁体を閉弁方向又は閉弁方向に回動して微少開度の状態になると、弁体の一次側すなわちオリフィス側において流速が上昇し、内径方向への吸引力が発生し、シートリングは内径方向に引き出される。かかる吸引力は、弁軸と直交する位置で最も大きくなり、又仕様条件が高圧流体であるほど大きくなる。このため、シートリングはその一部が破損されたり、弁本体内周面から引き剥がされることとなり、弁の寿命を短くしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、微少開度時に弁体のオリフィス側に発生する流速の上昇に伴う内径方向への吸引力によって、シートリングが損傷されたり剥離されるのを防止することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するためにこの発明が採った手段は、円筒状の流体通路を貫設した剛性材料からなる弁本体と、該弁本体内に回動自在に軸支された剛性材料からなる円板状の弁体と、弁本体と弁体との間に介挿される弾性材料からなるシートリングとから構成され、シートリングの少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴とする。角度と幅を弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくした斜面は、シートリングの両側面に形成しても良い。
【０００７】斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続は、コサインカーブ等の曲線、段部或は直線で連続したことを特徴とする。
【０００８】シートリングの内周面は、内径方向に突出する山形のシート部が形成され、該山形のシート部はその幅が、弁軸直交位置に置いて最も大きく形成されていることを特徴とする。
【０００９】シートリングの内周面が平坦であることを特徴とする。
【００１０】シートリングの内部に金属製補強板が埋め込まれていることを特徴とする。
【００１１】シートリングの両側面に弁本体と係合するフランジ部が形成されていることを特徴とする。
【００１２】シートリングが、ゴム、合成樹脂等のエラストマー、或はポリテトラフルオロエチレンで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明の好ましい実施の形態を、以下に詳細に説明する。この発明は、中心形バタフライ弁のシートリングにおいて、シートリングの内周面と外周側面との間に形成される斜面の幅（Ｌ）と、外周側面と斜面とがなす角度（θ）とを、弁軸孔と直交する位置から弁軸孔位置に向かって変化させたことを特徴とする。すなわち、シートリングの斜面の幅（Ｌ）及び角度（θ）を、弁軸直交位置において最大とし、弁軸孔位置で最小とする。斜面の最大位置と最小位置との間は、曲線、直線或は段状の連続のいずれの連続構造としても良い。又、斜面は、少なくとも弁の一次側と対向する面に形成することが必要であるが、配管への施工時の左右勝手をなくすために両側に形成しても良い。この発明を適用可能なシートリングは、内周面に山形の突起を形成したもの、山形の突起のないフラットな形状のもの、或は内部に補強用の金属板を埋め込んだもの、そのような補強金属板のないもの、更には両側に取付用のフランジを連接したもの、そのようなフランジのないもの等、いずれの構造であっても良く、シートリングの構造は特に限定されない。又、シートリングの材質は、ゴム、合成樹脂或はその他の弾性材料等のいずれの弾性材料であっても良く、更に材料自体には弾性がないが他の材料或は構造と組み合わせることによって、実質的に弾性を発揮するようなシートリングも含まれる。
【００１４】バタフライ弁の弁体を閉弁方向又は開弁方向に回動して、弁体のオリフィス側において弁体が微少開度となったとき、図１に示すように従来のバタフライ弁は、弁体の先端とシートリングの内周面との間が微少の隙間となるため、この隙間から流体が急速な流れとなって二次側に流出する。オリフィス側におけるかかる流体の急速な流れは、シートリングの内周面に吸引力を作用しシートリングを内径方向に吸引してシートリングを損傷したり、弁本体から引き剥がしてしまう。この発明のシートリングは、かかるオリフィス側において最も吸引力が強く作用する弁軸直交位置の斜面の幅（Ｌ）と角度（θ）を前述したように最も大きくしてあるので、微少開度における弁体先端とシートリング内周面との間の隙間が充分に広くなり、図３に示すように内方に吸引されるシートリングの量を可能な限り減少させることが出来、シートリングの損傷や弁本体からの剥離現象を防止することが可能となる。図２は、斜面の幅と角度がいまだ十分な大きさを有していない場合を示し、この場合にはシートリングの吸引量は図１のものとほとんど変化がないため、損傷や剥離を効果的に防止することは出来なかった。尚、図１，２，３において点線はシートリングの吸引の大きさを表している。
【００１５】
【実施例】図４〜１０を参照して、この発明の好ましい実施例を説明する。図４、５を参照して、(１)はバタフライ弁の弁本体であって、金属、硬質の合成樹脂等の剛性材料から構成され、内部に円筒形状の流体通路(２)が貫設されている。流体通路(２)内には円板状の弁体(３)が弁軸と回動中心と合致させて回動自在に軸支される。(４)は、流体通路(２)の内周面に装着されるゴム、合成樹脂等の弾性材料からなるシートリングであり、弁体(３)の外周面と接離して流体通路(２)の開閉を行う。図６を参照して、シートリング(４)の内周面中央には従来公知のシートリングと同様に、内径方向に突出した山形のシート部(５)が内周面を囲繞して形成されている。該山形シート部(５)は、シートリング(４)を直径方向に貫通する弁軸孔(６)と直交する位置においてその幅が最も大きく形成され、弁軸孔(６)に近ずくにしたがって漸次幅が減少し、弁軸孔のボス部(７)の外周縁に隣接する位置で最も小さくなっている。図示のシートリング(４)は高圧流体仕様のものであり、内部に帯金状の金属製補強板(８)が埋め込まれている。シートリング(４)の内周面(９)と外周側面(10)との間には斜面(11)が形成される。
【００１６】斜面(11)は、シートリング(４)の両側面に形成されているが、図７〜１０に示すように弁の一次側に位置する斜面(11)はその幅（Ｌ）と角度（θ）が、弁軸と直交する位置（Ｃ−Ｃ’断面位置）においては、最大の幅（Ｌ２）と角度（θ２）に形成され、弁軸孔位置（Ａ−Ａ’断面位置）では最小の幅（Ｌ１）と角度（θ１）に形成されており、途中の位置（Ｂ−Ｂ’断面位置）では弁軸孔位置と同一の幅（Ｌ１）と角度（θ１）に形成され、Ｃ−Ｃ’断面位置からＢ−Ｂ’断面位置の間は滑らかな曲線(12)で連続され、Ｂ−Ｂ’位置からＡ−Ａ’位置まではほぼ直線で連続されている。二次側に位置する斜面の幅と角度は、その全ての部分において一次側斜面のＡ−Ａ’断面位置の最小の幅（Ｌ１）、角度（θ１）と同一に形成される。曲線(12)は、円弧線に限定されるものではなく、コサインカーブのような曲線であっても良い。
【００１７】斜面(11)の最大の幅と角度を有するＣ−Ｃ’断面位置から最小の幅と角度を有するＡ−Ａ’断面位置の間の連続は、図７に示す滑らかな曲線(12)による連続に限られるものではなく、図１１に示すように段部(13)により連続しても良く、図１２に示すように直線(14)で連続しても良い。段部(13)で連続する場合、図１１に示すようにＢ−Ｂ’断面位置とするのが好ましいが、これに限定されるものではない。又、図１４、１５に示すように、一次側のみならず二次側の斜面(11)の幅（Ｌ）と角度（θ）も、一次側と同じように変化させても良い。このように両側の斜面の幅と角度を変化させることにより、バタフライ弁を図５に示すように配管パイプ(15)のフランジ(16)間に挟み込んで取り付けるときに、弁に左右の勝手違いがなくなり施工ミスを防止するのに有益となる。
【００１８】シートリング(４)は、前述した高圧流体仕様の構造に限られないことは勿論であり、図１６〜１８に示す比較的低圧の流体に多用されている構造のシートリング(40)にも全く同様に適用することが出来る。すなわち低圧用のシートリング(40)は、基本的にエラストマーのみから構成され補強用の金属板の埋め込みはなく、両側には弁本体の外周側面に係入するフランジ部(41)が形成された構造が最も一般的である。このようなシートリングにおいても、前記した斜面の幅及び角度を全く同様に適用可能である。又、シートリングの内周面は図示の山形シート部を備えたものに限られないことは勿論であり、フラットな内周面を有するシートリング、或はその他の形状、構造を有する内周面であっても良い。更に、シートリングの材質はゴム、合成樹脂等のエラストマーに限られず、ポリテトラフルオロエチレンのような弾性のきわめて少ない樹脂からなるシートリングにも同様に適用することが出来る。
【００１９】
【発明の効果】この発明によれば、閉弁又は閉弁時の微少開度におけるオリフィス側での急速な流体からもたらされる吸引力でシートリングが損傷されたり、或は弁本体から剥離されたりする問題を解消することが出来る。
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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１１年２月１８日（１９９９．２．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７６４４
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 裕
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４０８１７（Ｐ２０００−２４０８１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４０３２２ |
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