JP2004019784A

JP2004019784A - 三重偏心形バタフライ弁

Info

Publication number: JP2004019784A
Application number: JP2002175313A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yurugi; 万木　義則
Original assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Current assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】弁軸封部を冷却するジャケット構造を三重偏心形バタフライ弁に適用するに好適な構造を提供する。
【解決手段】略円筒状の流体通路を貫設した弁本体１と、該弁本体内に弁棒３を介して回動自在に軸支された剛性材料からなる円盤状の弁体２とからなり、特に高粘度、高温、高圧流体の開閉、制御に適した三重偏心弁において、弁本体の弁棒軸封部の外周部に空間を介してジャケット板１７を定着して冷却ジャケットを設け、ジャケット板に冷却用流体の導入若しくは排出用の管の取付座１８，１９を形成すると共に、弁棒軸封部に配設されるグランドパッキン７の外端を固定し、内端を弾性緩衝部材１１を介して軸受部材１２に当接し、該軸受部材を弁体ボス部に当接して、弾性緩衝部材の弾性により自動調芯を行うようにしたことを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
この発明は、三重偏心形バタフライ弁の弁棒軸封機構に関し、特に高温流体の開閉、制御を行うに好適な軸封機構を備えた三重偏心形バタフライ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弁本体及び弁体側弁座をメタルシートで構成した三重偏心形バタフライ弁は公知であり、例えば特開平１１−２７０７０３号公報、特開平１１−３５１４１７号公報等に開示されている。この発明は、かかる三重偏心形バタフライ弁において、高温流体の開閉、制御を良好にし、軸封部からの流体の漏出を防止するために、弁棒軸封部の外周面に冷却用のジャケットを設けた三重偏心形バタフライ弁を提供せんとするものである。弁棒軸封部に冷却用のジャケット構造を設けることは、従来公知であり例えば特開昭６３−１８０７８５号公報、実公昭６１−２８５５０号公報等に開示されている。特開昭６３−１８０７８５号公報に開示されたバタフライ弁は、弁胴と一体に形成された軸受支持筒の内部にウォータージャケットとなる空間を作成し、該空間に冷却用流体を導入しているが、ウォータジャケットとなる空間を鋳造成形することが困難である。又、軸受装置を経由して外部への流体漏洩を防止するために、シール蒸気の供給を行っているが、かかるシール蒸気の供給はウォータージャケットに導入される冷却流体との相殺をもたらすので、効果が問題となる。実公昭６１−２８５５０号公報に開示された軸封装置は、弁軸ブッシュの内外面にゴムパッキンを嵌入し、該弁軸ブッシュの外側に弁軸封水部材を設け、該弁軸封水部材を潤滑する水を外部から導入し、弁本体内の流路に排水するようにしたものであるが、被制御流体が水以外の場合には使用に問題が生ずるおそれがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、弁軸封部を冷却するジャケット構造を三重偏心形バタフライ弁に適用するに好適な構造を提供せんとするものであり、特に高温流体を確実に弁座シールし、水封装置によりグランドパッキンの高温劣化、摩耗を防止し、長寿命化を図ると共に、弁軸部からの外部漏洩を防止するようにしたものである。
【０００４】
【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、略円筒状の流体通路を貫設した弁本体と、該弁本体内に弁棒を介して回動自在に軸支された剛性材料からなる円盤状の弁体とからなり、弁体の外周面に形成された弁座面と弁本体の弁座面を弁体の中心と弁棒の中心から離間させる一次偏心と、弁本体の中心線から離間させる二次偏心と、弁本体と弁体の弁座面を構成する円錐形状の頂点を弁棒の反対側に位置させつつ弁本体の中心線に対して傾斜させる三次偏心とからなり、互いに圧接する弁本体内周の弁座面及び弁体の外周の弁座面が楕円形に形成されており、特に高粘度、高温、高圧流体の開閉、制御に適した三重偏心弁において、弁本体の弁棒軸封部の外周部に空間を介してジャケット板を定着して冷却ジャケットを設け、ジャケット板に冷却用流体の導入若しくは排出用の管の取付座を形成すると共に、弁棒軸封部に配設されるグランドパッキンの外端を固定し、内端を弾性緩衝部材を介して軸受部材に当接し、該軸受部材を弁体ボス部に当接して、弾性緩衝部材の弾性により自動調芯を行うようにしたことを特徴とする。
【０００５】
ジャケット板を、鋼管を２分割形状に形成し、軸封部外周部に溶接して定着したことを特徴とする。
【０００６】
弾性緩衝部材が、圧縮コイルバネ若しくは皿バネからなることを特徴とし、軸受部材を、弁棒と硬度差のある材質で形成したことを特徴とする。
【０００７】
【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、弁本体の弁棒軸支筒部の軸封部外周面に定着したジャケット板により該ジャケット板と弁棒軸支部外周面との間にジャケット空間を形成し、該ジャケット空間内に連通する冷却用流体の導入路と排出路によりジャケット空間内の冷却用流体と弁本体内を流過する被制御流体とを分離すると共に、外端を固定した弁棒軸封パッキンの内端と弁体のボス部に当接した軸受部材との間に弾性緩衝材を配置して、弁体の調芯を行うようにしたことを特徴とする。ジャケット板は、鋼板好ましくは２分割した鋼管からなり、弁棒軸支部外周面に配置し溶接により接合する。冷却用流体は、冷気、冷水のいずれであっても良く、或いはその他の冷媒を用いても良い。弾性緩衝材は、好ましくはバネであり、圧縮コイルバネ、皿バネ等を使用することが出来る。軸受部材は、弁棒及び弁体と異なる材質を用いて表面硬度差をもたせ、容易な交換に対応させる。冷却用のジャケット部は、アクチュエータが連結される弁軸部の上部及び下部弁軸部の両方或いはいずれか一方に設ける。
【０００８】
【実施例】
図面を参照して、（１）は略円筒状の流体通路を内部に貫設した三重偏心形バタフライ弁の弁本体であり、内部に弁棒（３）を介して略円盤状の弁体（２）が回動自在に軸支される。弁体（２）は外周面を楕円形状とした剛性材料からなり、弁棒（３）にテーパーピン（４）で固着される。弁棒（３）の一端は、弁本体（１）の弁軸筒（１ｂ）を貫通して外方に延出しており、取付フランジ（５）に載置支持されたアクチュエータ（図示せず）が植込キー（６）で連結され駆動回転される。弁棒（３）の回転と一体に弁体（２）が弁本体（１）内で回転して、流体通路を開閉又は制御する。図２の構造においては、弁体（２）の楕円形の外周面、すなわち弁体（２）の弁座面（２ａ）に圧接する弁座面（１ａ）が、弁本体（１）の内周面に一体化されているが、別部材の弁座部材を装着しても良い。弁本体弁座面（１ａ）の内周面が、弁体弁座（２ａ）の外周面と同一の楕円形状に形成されることは勿論である。通常、高温流体は常温流体に比較して腐食、摩耗の進行が著しいため、耐食性、耐摩耗性に優れた金属、例えばステンレス鋼、ニッケル合金等の使用が好ましい。本体弁座を形成するステンレス鋼としては、オーステナイト系、フェライト系等があり、好ましくはＳＵＳＹ３１６Ｌ、ＳＵＳＹ４３０である。又、ニッケル合金としては、ニッケル・モリブデン系、ニッケル・モリブデン・クロム系等があり、好ましくはＤＮｉＭｏ−１、ＤＮｉＣｒＭｏ−３等である。弁体弁座（２ａ）は、弁体（２）と一体に鋳造成形しても良い。特に大口径弁等においては、弁体弁座（２ａ）を弁体（２）に溶着形成するのが好ましい。この場合、本体弁座（１ａ）と弁体弁座（２ａ）の材質及び表面硬さを異ならせるのが好ましく、特に弁体弁座（２ａ）の表面硬さを、例えばＨＢ２１７程度として、本体弁座（１ａ）より高くするのが好ましい。
【０００９】
図３を参照して、三重偏心形バタフライ弁は、本体弁座（１ａ）と弁体弁座（２ａ）の圧接面を弁棒（３）の中心から離間させる一次偏心（ｆ）と、該圧接面を弁本体（１）の流路中心線から離間させる二次偏心（ｇ）と、弁本体（１）と弁体（２）の圧接面を構成する円錐形状の頂点を弁棒（３）の反対側に位置させつつ弁本体（１）の流路中心線に対して傾斜させる三次偏心の、三重偏心形に構成されている。すなわち、弁体（２）は、弁棒（３）の軸心（ｉ）を中心として図中反時計方向に回動し、弁棒（３）の軸心（ｉ）は弁体の外周面が形成する円錐面の頂点（ａ）の反対側に位置し、弁体（２）の中心線（ｅ）から距離（ｆ）だけ一次偏心されている。尚、水平な弁座（Ｄ）の水平線（ｂ）上に頂点（ａ）が位置し、頂角（ｊ）は通常２０度程度が好ましく、他方傾斜線（ｄ）上に傾斜した弁座（Ｅ）が設けられる。そして、頂角（ｊ）の半角が円錐面の中心線（ｃ）となり、該中心線（ｃ）に対して弁体（２）及び弁座等が対称形に形成されている。入力角（ｋ）は、弁体（２）が開から閉に至る着座時の角度を示し、シール性と弁開閉の容易性（離脱及び着座）から、１５度程度に設定することが望ましい。入力角（ｋ）が大きすぎると、弁開閉は容易となるがシール性が低下し、入力角が小さくなるとシール性は増大するが弁開閉が困難となる。
【００１０】
図２を参照して、弁棒（３）の一端が貫通する弁軸筒（１ｂ）内において、弁棒の外周部に２個のグランドパッキン（７）（８）がランタンリング（９）を介在して配置されている。外側のグランドパッキン（７）は、ボルト（図示せず）で弁本体（１）に定着されたグランド押え部材（１０）で固定されており、内側のグランドパッキン（８）は、弾性緩衝材（１１）を介して軸受部材（１２）に当接している。内側のグランドパッキン（８）と弾性緩衝材（１１）との間には、パッキン受け（１３）が介挿されている。弾性緩衝材（１１）は、圧縮コイルバネ或いは皿バネ等のバネ若しくはその他の弾性部材からなる。軸受部材（１２）と弁本体（１）との間には空隙（１４）が形成され、軸受部材（１２）の弁軸方向への移動を許容している。かかる軸封構造は、図１に示すように弁棒（３）の上下軸受部分に設けられる。三重偏心形バタフライ弁の閉弁時には、弁体（２）及び弁本体弁座面（１ａ）は円錐形状をなし弁棒（３）の閉弁方向への回動により円錐型の両弁座面（１ａ）（２ａ）が圧接し、且弁本体（１）の上下弁棒の軸封部に介挿された弾性緩衝材（１１）が、弁体（２）のボス部（１５）に軸受部材（１２）を弾力的に当接させ、弁体の調芯面を形成させている。ランタンリング（９）により、仮に被制御流体が内側のグランドパッキン（８）を通過した場合でも、若干の圧力降下を図ることが出来、外側のグランドパッキン（７）の負担を軽減して外部漏洩を確実に防止することが出来る。内外のグランドパッキン（７）（８）は、同種、同材質のものを連続して配置するよりも、異種、異材質のものを組み合わせて配置する方が、より高い漏洩防止効果を達成することが可能となる。
【００１１】
すなわち、弁体（２）の閉弁時、弁閉トルクの大、小により、円錐形状の弁座面（１ａ）（２ａ）の圧接位置が若干異なってくる。これに伴って弁体（２）も若干上下動する。かかる弁体の上下動を軸受部材（１２）を介して弾性緩衝材（１１）で吸収することが出来、これにより円錐形状の弁座面（１ａ）（２ａ）が自動調芯機能を達成することが出来、強力なシール作用を行うことが可能となる。上下の軸受（１２）の内端面を弁体ボス部（１５）に当接させることにより、両軸受（１２）の支点間距離を接近し、弁棒（３）を短い間隔で支持するため、弁棒（３）の撓み量が少なくなり、閉弁時の流体圧力で弁体が二次側に変位するのを抑制することが出来、軸受部材（１２）の内径寸法の楕円変形を防止すると共に、外部への流体の漏洩を効果的に防止することが出来る。又、外側のグランドパッキン（７）の外端をグランド押え部材（１０）で固定することにより、経年使用後におけるグランドパッキン（７）（８）の増し締めを防止することが出来る。グランドパッキン（７）（８）の増し締めは、弁棒（３）の回動トルクを上昇させ、弁体の閉止機能を阻害する要因となる。又、グランドパッキン（７）（８）の異常締付は、摩耗、損傷を招来し、外部漏れの原因ともなる。この発明によれば、初期設計段階において、グランドパッキンの圧縮率及びバネの取付け長さを決定しておくことにより、かかる問題点を解決することが出来る。軸受部材（１２）は、弁棒（３）とは異なる材質のものとする。同一の材質の場合、軸受内径が、弁棒外径と過大に摺接し、焼き付き現象を惹起するおそれがある。軸受部材の材質としては、銅合金製若しくは樹脂製のものが好ましく、弁棒材質の表面硬度よりＨＢ５０程度高度を低くする。
【００１２】
図１を参照して、上部弁軸筒（１ｂ）の外周面に空間（１６）を残して、ジャケット板（１７）が定着され冷却ジャケットが形成される。ジャケット板（１７）は、弁本体とは別体の鋼板で形成され、好ましくは鋼管を２分割した形状に構成され、弁軸筒（１ｂ）の外周に巻着した後、溶接して一体化され、弁軸筒（１ｂ）に溶着される。（１８）（１９）は、給水管或いは排水管を取付けるための取付座であり、短い筒体をジャケット板の外面に溶着しておき、該筒体に給水管若しくは排水管を連結する。一般的には、給水管は上部の取付座（１８）に、排水管は下部の取付座（１９）にそれぞれ連結するが、限定されない。又、取付座（１８）（１９）をユーザーの要望に応じて複数箇所設けておき、適宜の取付座を選択して連結するようにしても良い。更に、取付座以外の位置に給水管、排水管を連結しても良いことは勿論である。尚、冷却流体に冷気を使用する場合には、冷気を供給、排出するに適した管構造とする。
【００１３】
冷却ジャケット部を別体の鋼板で形成し、弁本体に溶着して設けるようにしてあるので、従来の鋳造による場合に比して製造が容易であり、鋳巣の心配等がなく、又クーリングの空間も最小限に縮小でき小型化が可能である。冷却流体を導入若しくは排出するための管取付部を、簡単な構造とし且所望の複数箇所に予め設けておくことが可能となる。冷却ジャケットを、弁本体から完全に分離することが出来、冷却流体が弁本体内に混入するおそれがない。弾性緩衝部材により弁体の自動調芯機能を達成でき、確実なシール作用を実現することが出来る。軸受部材を弁体ボス部に当接して、軸受部材間の支点間距離を小さくし、弁棒の撓み、曲げ等を防止でき、グランド部からの外部漏洩を防止することが出来る。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、三重偏心形バタフライ弁に好適な、弁軸封部を冷却するジャケット構造を提供することが出来ると共に、高温流体を確実に弁座シールし、水封装置によりグランドパッキンの高温劣化、摩耗を防止し、長寿命化を図ることが出来、弁軸部からの外部漏洩を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる三重偏心形バタフライ弁の縦断面図
【図２】軸封構造部の拡大縦断面図
【図３】三重偏心の説明図
【符号の説明】
（１）弁本体
（２）弁体
（３）弁棒
（４）テーパーピン
（５）取付フランジ
（６）植込キー
（７）外側グランドパッキン
（８）内側グランドパッキン
（９）ランタンリング
（１０）グランド押え部材
（１１）弾性緩衝部材
（１２）軸受部材
（１３）パッキン受け
（１４）空隙
（１５）ボス部
（１６）空間
（１７）ジャケット板
（１８）取付座
（１９）取付座

Claims

略円筒状の流体通路を貫設した弁本体と、該弁本体内に弁棒を介して回動自在に軸支された剛性材料からなる円盤状の弁体とからなり、弁体の外周面に形成された弁座面と弁本体の弁座面を弁体の中心と弁棒の中心から離間させる一次偏心と、弁本体の中心線から離間させる二次偏心と、弁本体と弁体の弁座面を構成する円錐形状の頂点を弁棒の反対側に位置させつつ弁本体の中心線に対して傾斜させる三次偏心とからなり、互いに圧接する弁本体内周の弁座面及び弁体の外周の弁座面が楕円形に形成されており、特に高粘度、高温、高圧流体の開閉、制御に適した三重偏心弁において、弁本体の弁棒軸封部の外周部に空間を介してジャケット板を定着して冷却ジャケットを設け、ジャケット板に冷却用流体の導入若しくは排出用の管の取付座を形成すると共に、弁棒軸封部に配設されるグランドパッキンの外端を固定し、内端を弾性緩衝部材を介して軸受部材に当接し、該軸受部材を弁体ボス部に当接して、弾性緩衝部材の弾性により自動調芯を行うようにしたことを特徴とする三重偏心形バタフライ弁。
ジャケット板を、鋼管を２分割形状に形成し、軸封部外周部に溶接して定着したことを特徴とする請求項１記載のバタフライ弁。
弾性緩衝部材が、圧縮コイルバネ若しくは皿バネからなることを特徴とする請求項１記載のバタフライ弁。
軸受部材を、弁棒と硬度差のある材質で形成したことを特徴とする請求項１記載のバタフライ弁。