JP2002130490A - バルブの軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁棒の撓みや偏荷重に対応して軸受部材の変形
又は変位を補償できるバルブの軸受装置を提供する。 【解決手段】本バルブの軸受装置は、本体軸受支持部に
取付けられて弁体を回転させる弁棒をバルブ本体に回転
可能に支持する筒状の軸受部材を備え、この筒状の軸受
部材とバルブ本体との間に隙間を画定し、この隙間に軸
受部材の変位及び変形を補償する筒状の弾性材料を嵌入
したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水、空気、蒸気な
どの流体の流路を画定する流体通路すなわち配管のフラ
ンジに取り付けて使用され、流体の閉止圧力を受けなが
ら回転する弁体及び弁棒を備え、配管内を流れる流体を
完全に閉止するバルブ、特に工業用バルブの軸受装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブの一例として知られたバ
タフライ弁やボール弁は、流体の流路を成す流体通路に
挿置され、流体通路を横切ってのびる弁棒に円板状又は
ボール状の弁体を固着し、弁棒の回転により弁体を回動
して流体通路内の流体の流れを止めたり、流したり、制
限したりするように構成されている。

【０００３】即ち、回動する弁体は流体の圧力を受け
る。またその弁体を支える弁棒は、弁体が受ける圧力を
支えながら回転する。そしてこの弁棒は、一般的にはバ
ルブ本体に直接、又はバルブ本体との間で、軸受部材を
介して回転可能に支持されている。

【０００４】弁棒の軸受け部は、流体通路内の流体圧力
を１Ｍpaとし、弁体の外径を２００mmとした場合には約
３０，０００Ｎ（≒３ton）もの力を受けることにな
る。しかもバルブの種類によっては、−２００℃〜６０
０℃までの広い温度範囲の条件下で使用され、且つ腐食
性の高い流体にさらされることもあるので、弁棒の軸受
け部は、これら流体使用条件に耐えられる材料で構成さ
れなければならない。

【０００５】このような観点から、バルブに使用される
軸受け部は、流体の使用要求事項を満たし、しかも高い
圧力を支えながら滑らかに回転できるような滑り軸受が
広く使用されている。

【０００６】すなわち、この種のバルブに使用される滑
り軸受に要求される性能項目としては、接触圧力を支え
る面圧と、潤滑性、耐温度、耐腐食、など多岐に渡る
が、流体圧力が２Ｍpa、６Ｍpa と高くなるにつれて、
面圧を満たすことが困難になる。面圧は、面圧＝支える
力／面積で、決定されるので、高い圧力に耐えるように
するため、従来の技術では軸受の長さを伸ばすことによ
って面積を増加して、高い圧力を広い面積で受け、面圧
を分散するようにしている。

【０００７】添付図面の図３及び図４には、従来のバル
ブの軸受装置の一例として、バタフライ弁の軸受装置を
示す。図３において、Ａはバルブ本体で、図示していな
い流体通路即ち配管のフランジで流体を密封して取付け
られる。Ｂは円板状の弁体で、バルブ本体Ａの開口の周
囲に画定されたリテーナＣに装着した弁座Ｄに当接又は
圧接することにより流体の流路を閉止する。円板状の弁
体Ｂの取付け部Ｂ１には、バルブ本体Ａ内で流体通路を
横切ってのびる弁棒Ｅが取付けられ、この弁棒Ｅで円板
状の弁体Ｂを固定支持している。弁棒Ｅは軸受部材Ｆを
介してバルブ本体Ａに回転可能に取付けられている。な
お矢印は流体の流れ方向を示す。

【０００８】このように構成された従来のバタフライ弁
が使用中に流体の圧力を受けると、図４に示すように、
弁体Ｂにかかる流体の圧力を弁棒Ｅが受けることによ
り、軸受部材Ｆに作用する力は図４に矢印の長さで示す
ように、不均一な分布となる。なお、弁体Ｂに反対側か
ら圧力が加わる場合も同様である。

【０００９】すなわち、軸受部材Ｆの軸方向長さを長く
したとしても、実際に力を受けている面積は、軸受部材
の入口付近即ち弁体側の領域に限定されており、少ない
面積で応力を支えていることになる。これは、弁棒Ｅの
撓みや軸受部材Ｆの隙間が原因である。その結果、軸受
部材の長さをのばした効果は実質的に得られていないの
が現状である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、軸
受部材の長さを長くしても接触面積の拡大に繋がらない
原因となっている弁棒の撓みや軸受部材の隙間の存在の
影響を軽減するため、弁棒の撓みや偏荷重に対応して軸
受も変形させることにより従来の軸受構造に伴う問題点
を解決したバルブの軸受装置を提供することを目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、流体の流路を成す流体通路に挿
置され、流体通路を横切ってのびる弁棒に固着された円
板状又はボール状の弁体を、弁棒の回転により動かして
流体通路内の流体の流れを止めたり、流したり、制限し
たりするバルブにおいて、弁体に取付けられて弁体を回
転させる弁棒をバルブ本体に回転可能に支持する筒状の
軸受部材が設けられ、この筒状の軸受部材とバルブ本体
との間に隙間を画定し、この隙間に軸受部材の変位及び
変形を補償する筒状の弾性材料が嵌入されることを特徴
としている。

【００１２】筒状の軸受部材とバルブ本体との間の隙間
に嵌入される筒状の弾性材料は、弾性金属材料、硬質ゴ
ム、カーボン繊維から成り得る。

【００１３】本発明によるバルブの軸受装置において
は、弁体にかかる圧力や、弁体を受ける構造、寸法は既
存の設計のまま使用でき、また弁棒の撓みや、軸受部材
と弁棒の間に存在する隙間も現状の設計が利用できるた
め、既存のバルブ構造に容易に応用でき、また軸受けと
本体の間に弾性材料を挿置したことにより、偏荷重や弁
棒の撓みに沿って軸受部材が変形でき、それにより、筒
状の軸受部材は実質的に全体で面圧を均一に受けるよう
になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面の図１及び図２を
参照して本発明の一つの実施の形態によるバルブの軸受
装置について説明する。図１には偏心型バタフライ弁と
して実施しているバルブの軸受装置が示され、１はバル
ブ本体で、バルブ本体１は流体を通す円形開口部２、円
形開口部２を挟んで直径上左右にそれぞれのびる軸受支
持部３ａ、３ｂ及び流体の流入側において円形開口部２
の周囲に形成されたリテーナ４を備えている。リテーナ
４には弁座５が装着されている。

【００１５】また６は円板状の弁体で、その周囲にはシ
ールリング（図示していない）が装着されており、バル
ブ本体１の開口部２周囲のリテーナ４上の弁座５に当接
又は圧接することにより流体の流路を閉止するように構
成されている。円板状の弁体６は取付け部７を介して弁
棒８に例えばキーとキー溝などの適当な固定手段により
固定されている。

【００１６】弁棒８は一方の軸受支持部３ａから開口部
２を通って他方の軸受支持部３ｂへのびている。それぞ
れの軸受支持部３ａ、３ｂ内には、弁棒８を軸支する筒
状滑り軸受部材９ａ、９ｂが配置されている。各軸受支
持部３ａ、３ｂの内周面と組合さった筒状滑り軸受部材
９ａ、９ｂとの間の隙間には円筒状の弾性材料１０ａ、
１０ｂがそれぞれ嵌入されている。これらの隙間の大き
さは、使用中の弁体６の受けることになる圧力による弁
棒の最大撓み量に相応して寸法決めするのが望ましく、
従って各円筒状の弾性材料１０ａ、１０ｂの肉厚もこれ
らの隙間に変化を補償するように設定される。それによ
り、円筒状の弾性材料１０ａ、１０ｂは弁棒の撓みによ
る軸受部材９ａ、９ｂの変形又は変位を補償する。ま
た、円筒状の弾性材料１０ａ、１０ｂの材質としてはバ
ルブの使用される条件、例えば温度、流体の種類、流体
圧力等に応じて、スプリング性を持つ弾性金属材料、硬
質ゴム、カーボン繊維などから適宜に選択される。

【００１７】また、バルブを高温条件下で使用する場合
には、各軸受部材け材９ａ、９ｂにスリットなどが入れ
られ、バルブ本体、弁棒の熱膨張に応じて、軸受部材と
弁棒とのクリアランスが少なくなって回転を阻害するの
を防止するようにされる。

【００１８】さらに、一方の軸受部材９ａの外側におい
て、バルブ本体１の一方の軸受支持部３ａの内周拡張部
と弁棒８との間に、二次シール部材として機能するグラ
ンドパッキン１１が挿置され、このグランドパッキン１
１は、例えば流体圧のようなバルブの使用条件に応じて
グランドブッシュ１２をグランドフランジ１３により軸
方向内方へ押圧することにより流体漏れを確実に防止す
ることができる。

【００１９】このように構成した図示装置の動作につい
て説明する。弁棒８の外端に結合された図示していない
駆動装置を含む操作手段によって弁棒８を回転させるこ
とにより、弁体６はバルブ本体１の開口部２周囲の弁座
５に当接又は圧接している着座状態から離れて回動し、
それによりバルブ本体１の開口部２は開放され、流体を
通すことができる。この場合弁体６は操作手段によって
その開度を適宜に設定することができる。

【００２０】バルブのこのような流体の閉止、流量調整
動作中、図１に矢印で示すように弁体６に流体圧力が加
わり、弁棒８の撓みや、各軸受部材９ａ、９ｂへの偏荷
重が発生すると、バルブ本体１と軸受部材との間に嵌入
されたれ弾性材料１０ａ、１０ｂは微小変化又は変形
し、弁棒８の変位に追随する。そのため、弁体６を支持
している弁棒８は撓んだり、変位や偏荷重を受けると、
弁棒８の撓み、変位や偏荷重に沿って各軸受部材９ａ、
９ｂは微少変形又は変位でき、それにより図２に同じ長
さの矢印で示すように、軸受部材の全長に渡って支持力
が発生する。

【００２１】ところで図示実施の形態では、バタフライ
弁に適用した場合について説明してきたが、本発明は当
然ボール弁や他の形式の弁にも同様に応用できる。また
図示実施の形態においては、弁棒は単一体として構成さ
れているが、必要により二本の弁棒を使用して例えば弁
体を同軸状に支持するように構成することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明よれ
ば、弁体に取付けられて弁体を回転させる弁棒をバルブ
本体に回転可能に支持する筒状の軸受部材を設け、この
筒状の軸受部材とバルブ本体との間に画定された隙間に
筒状の弾性材料を嵌入しているので、弁体が圧力を受
け、弁棒が撓だり、軸受部材に偏荷重が発生すると、バ
ルブ本体と軸受部材との間にある弾性材料は微小変化又
は変形して、弁棒の変位に追随できる。その結果、弁棒
と軸受部材との面圧は軸受部材全体に発生し、軸受部材
の全長で荷重を受けることができるようになるため、接
触面積が大きくなり、軸受部材に発生する面圧（＝荷重
／接触面積）は、従来の固定軸受装置に比較して小さく
なり、その結果、従来構造のものより大きな流体圧力を
保持することが可能になる。

【００２３】また、筒状の軸受部材とバルブ本体との間
の隙間に嵌入する筒状の弾性材料の材質をバルブの使用
される条件、例えば温度、流体の種類、流体圧力等に応
じて、弾性金属材料、硬質ゴム、カーボン繊維などから
適宜に選択することにより、温度、流体の種類、流体圧
力等の異なる種々のバルブ使用条件に適合する軸受装置
を提供することができるようになる。

【００２４】さらにバルブを高温条件下で使用する場
合、バルブ本体、弁棒の熱膨張で、軸受部材と弁棒との
クリアランスが少なくなって回転を阻害するようになる
際でも、弾性材料により軸受部材の内外径の拡大を許容
即ち補償することができ、それにより回転阻害要因を排
除する効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態によるバルブの軸受
装置を示す概略部分断面図。

【図２】図１の装置の要部の拡大断面図。

【図３】従来のバタフライ弁の軸受装置の一例を示す概
略部分断面図。

【図４】図３の軸受装置の動作状態を示す要部の拡大断
面図。

【符号の説明】

１：バルブ本体 ２：円形開口部 ３ａ、３ｂ：軸受支持部 ４：リテーナ ５：弁座 ６：円板状の弁体 ７：取付け部 ８：弁棒 ９ａ、９ｂ：筒状滑り軸受部材 １０ａ、１０ｂ：円筒状の弾性材料 １１：グランドパッキン １２：グランドブッシュ １３：グランドフランジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の流路を成す流体通路に挿置され、流
   体通路を横切ってのびる弁棒に固着された円板状又はボ
   ール状の弁体を、弁棒の回転により動かして流体通路内
   の流体の流れを止めたり、流したり、制限したりするバ
   ルブにおいて、弁体に取付けられて弁体を回転させる弁
   棒をバルブ本体に回転可能に支持する筒状の軸受部材を
   設け、筒状の軸受部材とバルブ本体との間に隙間を画定
   し、この隙間に軸受部材の変位及び変形を補償する筒状
   の弾性材料を嵌入したことを特徴とするバルブの軸受装
   置。
2. 【請求項２】筒状の軸受部材とバルブ本体との間の隙間
   に嵌入した筒状の弾性材料がスプリング性を持つ金属材
   料、硬質ゴム、カーボン繊維のうちの一つから成る請求
   項１に記載のバルブの軸受装置。