JP2001214980A - バタフライ弁のシートリング - Google Patents

バタフライ弁のシートリング

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JP2001214980A JP2000025316A JP2000025316A JP2001214980A JP 2001214980 A JP2001214980 A JP 2001214980A JP 2000025316 A JP2000025316 A JP 2000025316A JP 2000025316 A JP2000025316 A JP 2000025316A JP 2001214980 A JP2001214980 A JP 2001214980A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1)微少開度における流体の流れ易さを改善
し、流体増加割合を全開度で一定に近づける。 2)微少開度における高速縮流部分の長さを短くし、シ
ートリングへのダメージを少なくする。 3)かつ全閉時のシール性を損なわないような形状とす
る。 【解決手段】 本体接液部とフランジ接続部を、すべて
ゴムなどの高分子材料で覆われたシートリング3をもつ
構造の中心型バタフライバルブであって、該シートリン
グ3の内周面4を楕円で構成し、かつ円形で構成された
両側面6と楕円の内周面4との間に斜面7を形成し、該
斜面7の幅が上下弁棒付近で最も小さく、弁棒直交方向
で最も大きくなるように連続変化させたことを特徴とす
るバタフライ弁のシートリングである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、0〜2MPaの
水、空気、蒸気などの流体を完全に閉止するため、配管
フランジに取り付けて使用する工業用バタフライバルブ
であって、弁体開度を変化させることで、内部を流れる
流体の流量、圧力などを制御する弁に関し、全閉付近の
開度−流体増加割合を中間開度でのそれと近づけ、開度
の変化による流体の制御を容易にし、流体の制御範囲を
広げるためのシートリングの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】上記した従来のバタフライ弁は、図5に
示すように、円盤状の弁体1と、円筒形の内面を持った
本体2を持ち、その本体内面をゴム製のシートリングで
覆われたバタフライバルブが考案され実用化されてい
る。これは弁体とシートリングが接触し、接触する面圧
でシールする構造により、流体を完全に止水するもので
ある。そしてこのものでは、内部を流れる流体の量の変
化は、回転する弁体とシートリング内径との間の通過面
積にほぼ比例する。
【0003】一方、弁体1とシートリングは全閉時にシ
ールするための一定量の食い込み代があり、全閉からの
開きはじめは図5(a)の斜線部分のように、一部の部
分でのみ流体が流れるため、流体増加割合が小さく、あ
る開度より大きな開度では流体の増加割合は急激に大き
くなる。この変化のため、全閉付近での制御を困難にす
る要因となっていた。
【0004】上記の現象に対処するために、本出願人の
発明に係る特公昭58−25911号公報に記載された
ものでは、図6(a)に示すように、本体2の内面に装
着されたシートリング3の内径側に、突出する山形4を
形成すると共に、この山形の幅を弁棒付近で小さく、弁
棒直交方向で大きくなるようにコサイン曲線に沿って変
形させるようにし、弁体1とシートリング3が全周同時
に離脱するようにしたシートリング構造を発明し、上記
の問題点の改善を図った。
【0005】一方、同じく本出願人の出願に係る特願平
11−40322号の発明では、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の少くとも一
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
棒直交方向で最大となる傾斜を持った面取りを形成し、
弁軸位置において最小としたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した本出願人の出
願に係る特公昭58−25911号(特許第11973
50号)のものは、図6(a)に示すように、弁体1が
山形部4より離脱直後では、シートリングの内径平坦部
3aと弁体周縁部との狭い隙間を流れるため、平坦部3
aで囲まれた狭い隙間を流れるときに、抵抗が大きくな
る“チョーク流れ”をおこし(図(b))、開きはじめ
の低開度での流体増加割合を悪くするとともに、シート
リング表面を高速流体にさらすことでシートリングへの
ダメージを発生させる点については、従来シートリング
と同様で改善には至ってないという問題点があったし、
また、本出願人の出願に係る特願平11−40322号
のものでは、高流速や配管時のシートリングの変形の防
止を目的としているため、微少開度での流量増加と、流
体増加割合の改善までは考慮されていないという問題点
があった。
【0007】上記のような本出願人の出願に係る従来技
術の問題点をふまえ、以下の点を改善することを、本発
明の課題としている。
【0008】1)微少開度における流体の流れ易さを改
善し、流体増加割合を全開度で一定に近づける。
【0009】2)微少開度における高速縮流部分の長さ
を短くし、シートリングへのダメージを少なくする。
【0010】3)かつ全閉時のシール性を損なわないよ
うな形状とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の採った手段は、本体接液部とフランジ接続
部を、すべてゴムなどの高分子材料で覆われたシートリ
ングをもつ構造の中心型バタフライバルブにおいて、該
シートリングの内周面を楕円で構成し、かつ円形で構成
された両側面と楕円の内周面との間に斜面を形成し、該
斜面の幅が上下弁棒付近で最も小さく、弁棒直交方向で
最も大きくなるように連続変化させたことを特徴として
いる。
【0012】また、弁棒付近で、弁体とシートリングが
常時接触する範囲においては、斜面の幅が一定であるこ
とを特徴としている。
【0013】また、内周面の弁体とシールする部分に
は、内径方向に突出し山の頂部が構成する内径は円形で
ある山形部分を持ったことを特徴としている。
【0014】
【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
バタフライ弁のシートリングの一実施形態を示すもの
で、(a)は正面図、(b)は図(a)のOB線による
シートリングの半径方向断面図、(c)は同じく図
(a)のOC線(弁棒直交方向)による断面図、(d)
は同じく図(a)のOD線による断面図であり、図2
は、上記シートリングの斜視図である。
【0015】図において、3は本体接液部とフランジ接
続部をすべてゴムなどの高分子材料で覆われたシートリ
ングであり、該シートリング3の内周面の平坦部4が、
弁棒方向で短径とし、弁棒直交方向で長径(最大内径)
となるような楕円形状をなしており、該楕円の内径をφ
で示している。5は、該シートリング3の中心部
に内径方向に突出する山形部で、該山の頂部で形成する
内径は、弁体周縁部と接触してシール部を形成する円形
をなし、その内径をφDで示している。
【0016】上記楕円の内周面4と円形で構成された両
側面6との間には、斜面7が形成され、つまり微少開度
で弁体とシートリングの隙間が広がる開口形状を示すよ
うな面取りが形成され、該斜面(面取り)7の幅は、上
下弁棒(穴8)付近で最も小さく、弁棒直交方向で最も
大きく、(従って内周面の平坦部4の幅が最も小さく)
形成されるようになっている。
【0017】図3は、本発明のシートリングの内周面を
展開した図で、約半周を展開した様子を示しており、シ
ール部を形成する内径方向に突出する山形状の様子は省
略されている。斜線部は面取り部の斜面7で、微少開度
での弁体1の位置は点線で示されている。また、弁体1
とシートリング3とが常時接触する部分(弁棒穴8の近
傍部)においては、面取り7の幅が最小且つ一定に形成
されていることを示している。
【0018】次に、作用について説明すると、弁開時、
図4に示すように、シートリング3の両端面と微少開度
で弁体1とシートリング3の隙間が広がる開口形状とな
る面取りつまり斜面7が設けられているので、この面取
り7によって弁体が開いていくとき、図4の点線で示す
弁体1の流体通過面積の割合が、図6(a)に示す従来
例の場合と比べて大きくすることができる。
【0019】また、上記図6(a)に示す従来例と比べ
て、同図(b)に示す狭い隙間eの平坦部で形成される
チョーク部分がないため、流体通過面積が図6と同じで
あっても、同図(c)に示すように流れが拡大して流れ
るので、流体抵抗は少なくすることができる。
【0020】但し、弁棒付近ではシートリング3と弁体
1が常時接触している部分があり、弁体1の回転によ
り、ゴムなどのシートリング3がずれやすい。このよう
な状況で、図4のように大きな面取り7を実施すると、
シートリング3はさらにずれやすくなり、シール性を損
なうので、本発明では図3に示すように、最大の流量が
流れる弁棒直交方向の面取り幅を最大にし、弁棒付近に
近づき流体通過の隙間が少なくなるにつれて、面取りも
少なくし、常時接触する部分では最小の面取り幅となる
ように構成した。そのため、弁棒付近ではシートリング
3のシール部周りのゴム容積が大きく、ゴムの剛性も高
まり、従って弁体とシートリングの摩擦に伴うゴムの変
形が防止でき、シール性能を向上させることができる。
【0021】以上のような作用、効果によって、従来の
バタフライ弁の流量特性Bと本発明によるシートリング
における流量特性Aとを比較し、横軸に弁開度を縦軸に
流量を示す図7に示すように、本発明の流量特性を示す
A曲線では、微少開度における流量を増やし、また流体
増加割合を増やすことで、大きな弁開度における流体増
加割合に近づけることが可能で、従来弁のような急激な
流量特性Bの変曲点をなくすことができ、より低開度ま
で制御することが可能になる。
【0022】上記した実施形態において、図4の山形部
5を円の一部であるような形状で説明したが、山形部5
は台形や三角形のような形状としてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
本体接液部とフランジ接続部を、すべてゴムなどの高分
子材料で覆われたシートリングをもつ構造の中心型バタ
フライバルブにおいて、該シートリングの内周面を楕円
で構成し、かつ円形で構成された両側面と楕円の内周面
との間に斜面を形成し、該斜面の幅が上下弁棒付近で最
も小さく、弁棒直交方向で最も大きくなるように連続変
化させたことにより、次のような効果が奏される。
【0024】(i)内周平坦部が弁棒直交方向に大きい
楕円を持つため、微少開度で弁体と内周平坦部がなす隙
間は、従来例の図6(a)に示すように、内周平坦部を
円形にしたときより大きくなり、図4に示すように、微
少開度での流量を増加させることが可能である。
【0025】(ii)両端面には面取りがあり、弁体の開
度の増加に従い、弁体と面取り部がなす隙間が増加する
ように配置される。つまり弁体開度による流体の増加割
合を増やすことができる。
【0026】(iii) 図6(c)に示すように、面取りに
よって隙間の出口へ広がる開口部を持つため、流れの流
線が出口に向かって広がる効果があり、流体通過抵抗を
減らすことができる。
【0027】また弁棒付近で、弁体とシートリングが常
時接触する範囲においては、斜面の幅が最小且つ一定で
あるように構成したことにより、シートリングのシール
部周りのゴムの容積が大きく、ゴムの剛性も高まるので
弁体とシートリングの摩擦に伴うゴムの変形が防止で
き、シール性能を向上させる効果もある。
【0028】また、内周面の弁体とシールする部分に
は、内径方向に突出し山の頂部が構成する内径は円形で
ある山形部分を持ったことにより、弁体周縁部とシート
リングとが全閉時よく接触してシール性能が確保され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバタフライ弁のシートリングの一実施
例を示し、(a)は正面図、(b)は図(a)のOB線
による断面図、(c)は同じくOC線による断面図、
(d)は同じくOD線による断面図である。
【図2】本発明によるシートリングの斜視図である。
【図3】本発明によるシートリングの内周面を展開した
図である。
【図4】本発明による弁棒直交方向における断面詳細図
で、流れの状態を示す。
【図5】従来の中心型バタフライ弁を示し、(a)は弁
体が少し開いた状態を示す正面図、(b)は弁棒直交方
向の中心部の概略断面図である。
【図6】(a)は従来の中心型バタフライ弁の弁棒直交
方向における断面説明図で流れの状態を示している。
(b)は図(a)の弁体とシートリングの間隙部(チョ
ーク部)の流れの状態を示し、(c)は本発明の場合を
比較して示す。
【図7】従来のバタフライ弁の流量特性曲線Bと本発明
によるシートリングにおける流量特性曲線Aとを比較し
て示し、(a)は全体曲線、(b)は図(a)の丸印部
の拡大図である。
【符号の説明】
1 弁体 2 本体(弁本体) 3 シートリング 4 楕円形をなした内周面の平坦部(φDはその内
径) 5 山形部(φDは山形頂部の内径) 6 円形をなした側面部 7 斜面(面取り部) 8 弁棒穴

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体接液部とフランジ接続部を、すべて
    ゴムなどの高分子材料で覆われたシートリングをもつ構
    造の中心型バタフライバルブにおいて、該シートリング
    の内周面を楕円で構成し、かつ円形で構成された両側面
    と楕円の内周面との間に斜面を形成し、該斜面の幅が上
    下弁棒付近で最も小さく、弁棒直交方向で最も大きくな
    るように連続変化させたことを特徴とするバタフライ弁
    のシートリング。
  2. 【請求項2】 弁棒付近で、弁体とシートリングが常時
    接触する範囲においては、斜面の幅が一定であることを
    特徴とする請求項1記載のバタフライ弁のシートリン
    グ。
  3. 【請求項3】 内周面の弁体とシールする部分には、内
    径方向に突出し山の頂部が構成する内径は円形である山
    形部分を持ったことを特徴とする請求項1又は2記載の
    バタフライ弁のシートリング。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116171358A (zh) * 2020-06-30 2023-05-26 亚当斯有限公司 用于瓣阀的金属密封件

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