JP2004225783A - Butterfly valve - Google Patents

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JP2004225783A
JP2004225783A JP2003013438A JP2003013438A JP2004225783A JP 2004225783 A JP2004225783 A JP 2004225783A JP 2003013438 A JP2003013438 A JP 2003013438A JP 2003013438 A JP2003013438 A JP 2003013438A JP 2004225783 A JP2004225783 A JP 2004225783A
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Kazuhiro Miyairi
一弘 宮入
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a butterfly valve with a valve element 13 and a seat ring 15 having extremely little wear, the valve element 13 being turnable with a minimum required driving force. <P>SOLUTION: The butterfly valve comprises the disc valve element 13 to be rotated on an integrally formed rotating shaft 12 for opening/closing a close contact portion on the outer periphery of the valve element 13 in contact with or separation from the seat ring 15 in a through-hole 14 of a valve body 11. It has such an eccentric structure that the outer periphery having a cross section parallel to a plane of the valve element 13 is formed into a perfect circle and a center line of the perfect circle formed valve element 13 is inclined to the rotating shaft 12 in a slope perpendicular thereto. Specifically, the close contact portion 10 of the valve element 13 is formed in an inclined truncated cone face or an inclined columnar face. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、偏心構造を有するバタフライバルブにおいて、弁体の密接部の傾斜をも偏心させ、弁体の開閉時のシートリングの変形などを最小限に抑えるようにした多重偏心構造を有するバタフライバルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般にバタフライバルブは、図4および図6に示すように、円筒状の弁本体11に、2重偏心構造の場合、中心をややずらして垂直な回転軸12を設ける。この回転軸12に円板状の弁体13を固着し、この弁体13を回動させて弁本体11の貫通孔14を塞ぐことにより開閉するものである。この弁体13の密閉性をよくするため、前記貫通孔14の内周部にシートリング15を嵌め、さらに、シート保持リング16でシートリング15を保持している。
【0003】
そして、前記弁体13の外周の密接部10は、曲線的な球面をなすか、直線的な円錐台面をなし、回転軸12により弁体13を回転させ、この弁体13の密接部10を、シートリング15の内側の半径方向端に密接して流体を遮断したり、密接部10をシートリング15から離反して流体を通過したりする構成となっている。
【0004】
前記弁体13の密接部10を直線的な円錐台面に形成する場合、次の2種類に大別される。
まず、図4に示すバタフライバルブは、弁体13の密接部10を、直円錐体を底面に平行な面で切断した円錐台形で形成し、シートリング15に弾性のある材料(形状)を用いたものである。この場合、弁体13の密接部10にシートリング15の先端が、その弾性で密接してバルブが密閉されるとともに、流体圧力によってシートリング15がバルブの密閉方向に付勢されることによりより強く密閉される。
【0005】
図6に示すバタフライバルブは、弁体13の密接部10を、直円錐体をその底面に対して弁体13の回動方向に傾斜した面で切断した円錐台形で形成し、シートリング15に弾性の少ない材料(形状)を用いたものである。この場合、回動軸12を介して弁体13に与えられる駆動トルクによって、弁体13の密接部10とシートリング15とが密接してバルブが密閉される。
【0006】
【特許文献1】
特開称55−69362号公報
【特許文献2】
特開平4−34272号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上の図4に示す直円錐体をその底面に対して平行な面で切断した円錐台形に形成した弁体13は、図に示すように、弁体13の密接部10を圧接してシートリング15を弾性変形させ、シートリング15の弾性圧力で密閉する。バルブの閉鎖の際は、図5に示すように、(a)シートリング15の先端が弁体13の密接部10に当接し、(b)シートリング15の先端が弁体13の密接部10に乗り上げ、(c)シートリング15の先端が密接部10を擦りながら弁体13が完全閉鎖位置に回動する。
また、弁体13の開放の際には、図4に示すように、(d)駆動側の動きに従って弁体13が回動し、シートリング15の先端が密接部10を擦りながら開放してゆき、(e)シートリング15の先端が密接部10の縁部に達すると、シートリング15の弾性により弁体13を開放方向へ弾き飛ばすように付勢する。
【0008】
このように、直円錐体をその底面に対して平行な面で切断した円錐台形に形成した弁体13は、シートリング15の先端が密接部10を擦りながらバルブの開閉を行うため、弁体13の密接部10とシートリング15の先端の磨耗が早いという問題点があった。また、バルブの閉鎖の際の(b)の段階では、シートリング15の弾性力に抗して弁体13を駆動しなければならず、バルブの閉鎖の際の(c)の段階およびバルブの開放の際の(d)段階では、シートリング15の弾性力による密接部10との摩擦力に抗して弁体13を駆動しなければならないので、それだけ駆動トルクの大きな駆動装置を必要とするという問題点があった。
【0009】
バルブの開放の際の(e)の段階では、弁体13を開放方向へ弾き飛ばすように付勢するため、駆動装置がこの力に負けてしまい、予定された制御速度以上の速度で弁体13が回動して、バルブが急激に開放してしまう。すなわち、予定された駆動量と流量との相関関係が著しく損なわれるという問題点があった。
【0010】
これに対して、図6に示す直円錐体をその底面に対して弁体13の回動方向に傾斜した面で切断した円錐台形に形成したものは、上述のような問題点を減少させることができる。
しかし、弁体13は直円錐形を斜めに切断した形状であるので、真円形ではなく回転軸12の方向が短径、直交する方向が長径の楕円形である。これに対して弁本体11やシートリング15は真円形に形成されている。このため、バルブの閉鎖の際にシートリング15を歪ませて弁体13が嵌り込むことになり、長径部分では、依然として弁体13とシートリング15の摩擦による磨耗が激しく、また、寸法精度が低いと隙間ができる可能性が高くなり漏れの原因となり、駆動装置にもシートリング13を歪ませるだけの大きなトルクを必要とするという問題点があった。
【0011】
また、バルブの開閉を繰り返しているうちにシートリング15が弁体13の楕円形に永久変形してゆくが、オーバーホールの際に変形方向を元のとおりの位置に組み込まないと、摩擦による磨耗がより激しく、さらに、隙間ができ易くなって漏れの可能性が極めて高くなり、さらには開閉のために大きな駆動トルクを必用とするという問題点があった。
【0012】
本発明は、弁体13やシートリング15の磨耗が極めて少なく、弁体13を必用最小限の駆動力で回動できるようにすることを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、円板状の弁体13を、一体に連結した回転軸12で回転して、弁体13の外周の密接部10を、バルブ本体11の貫通孔14のシートリング15と接離して開閉するようにしたバタフライバルブにおいて、弁体13の平面と平行な断面の外周を真円形に形成し、かつ、この真円形の弁体13の中心線を回動軸12に対して直角な法面内で傾斜させた偏心構造を有するものである。
具体的には、弁体13の密接部10を、底面の中心を通り底面と直交する軸線からその頂点が外れた斜円錐体を底面と平行な面で切断した斜円錐台面で形成した偏心構造、または、中心線が底面に垂直でない斜円柱体を底面と平行な面で切断した斜円柱面で形成した偏心構造とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第1実施例を示す図1において、11は弁本体、12は回転軸、16はシート保持リングであり、これらの構成は基本的には図5に示すバタフライバルブと変るところはない。
本発明が特徴とする構成は、図1に示すように、弁体13の密接部10を、頂点と底面の中心とを結ぶ直線が底面に垂直でない斜円錐体を底面と平行な面で切断した斜円錐台面で形成したことである。
本発明の弁体13に対応するシートリング15は、剛体であることが最も望ましく、この実施例では、シートリング15は、弾性変形がない剛体または弾性変形が極めて少ない剛体に近い材質で変形しにくい形状に形成されている。例えば、図に示されるように、略U字型の断面を有したムク材で形成されている。
【0015】
このように密接部10を斜円錐台面で形成した弁体13は、バルブの閉鎖の際は、図2に鎖線で示すように、回動軸12が回動すると、シートリング15と密接部10の隙間が徐々に狭まってゆき、最終的な閉鎖位置または閉鎖位置の直前でシートリング15と密接部10が当接する。そして、弁体13とシートリング15は、駆動装置などから軸12を介して与えられるトルクによって密接される。
【0016】
以上の実施例では、弁体13の密接部10を斜円錐体を底面と平行な面で切断した斜円錐台面で形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、図3に示すように、その中心線が底面に垂直でない斜円柱体を底面と平行な面で切断した斜円柱面で形成しても略同一の作用が得られる。
【0017】
以上の実施例は、既設のバタフライバルブであっても、図5に示す直円錐台形を斜めに切断したものであれば、弁体13を斜円錐台面または斜円柱面を有する弁体13に、変形してしまったシートリング15を真円形の新しいものに交換するだけで実施することができる。また、図3に示す直円錐台形を底面に平行な面で切断した弁体13のものでも、シートリング15とともに斜円錐台面または斜円柱面を有するの弁体13に交換することで実施することができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明は、以上のように弁体13の密接部10を斜円錐台面または斜円柱面で形成したので、バルブの閉鎖および開放する際に、必要以上に大きい力による弁体13とシートリング15との摩擦がなく、弁体13やシートリングの磨耗が極めて少ないばかりか、弁体13の駆動力もそれだけ小さい力で済むという効果を有するものである。また、弁体13は真円形であるため、バルブの閉鎖の際にシートリング15を変形させることがないので、さらに磨耗が少なく駆動力も小さくて済み、バタフライバルブのオーバーホールなどの際にも、組み立て時のシートリング15の方向を問わないという効果を有するものである。
【0019】
さらに、本発明は、シートリング15の弾性でバルブを密閉する構造ではなく、図3に示すバタフライバルブのような開放の際にシートリング15の跳ね返りによって弁体13を弾き飛ばすことがないので、駆動装置の予定される駆動速度と流量との相関関係が良好に保たれるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバタフライバルブの1実施例を示す要部の断面図である。
【図2】図1のバタフライバルブの開閉の際の弁体とシートリングの接触関係を示す説明図である。
【図3】本発明によるバタフライバルブの他の実施例を示す要部の断面図である。
【図4】直円錐体をその底面に平行な面で切断した円錐台形の弁体を有する従来のバタフライバルブを示す要部の断面図である。
【図5】図3のバタフライバルブの開閉の際の弁体とシートリングの接触関係を示す説明図である。
【図6】直円錐体をその底面に対して弁体の回動方向に傾斜した面で切断した円錐台形の弁体を有するバタフライバルブを示す要部の断面図である。
【符号の説明】
10…密接部,11…弁本体,12…回転軸,13…弁体,14…貫通孔,15…シートリング,16…シート保持リング。
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a butterfly valve having an eccentric structure, wherein a butterfly valve having a multiple eccentric structure in which the inclination of a close portion of a valve body is also eccentric to minimize deformation of a seat ring when opening and closing the valve body. It is about.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a butterfly valve, as shown in FIGS. 4 and 6, in the case of a double eccentric structure, a vertical rotating shaft 12 is provided with a slightly shifted center in a cylindrical valve body 11. A disc-shaped valve element 13 is fixed to the rotating shaft 12, and the valve element 13 is rotated to close and open the through-hole 14 of the valve body 11 to open and close. In order to improve the hermeticity of the valve 13, a seat ring 15 is fitted to the inner periphery of the through hole 14, and the seat ring 15 is held by a seat holding ring 16.
[0003]
The close contact portion 10 on the outer periphery of the valve body 13 forms a curved spherical surface or forms a straight frustum of a cone, and rotates the valve body 13 by the rotation shaft 12. In addition, the fluid is shut off by closely contacting the inner radial end of the seat ring 15 or the fluid is passed while separating the close contact portion 10 from the seat ring 15.
[0004]
When the close contact portion 10 of the valve body 13 is formed in a linear frustoconical surface, it is roughly classified into the following two types.
First, in the butterfly valve shown in FIG. 4, the close contact portion 10 of the valve body 13 is formed in a truncated conical shape obtained by cutting a right circular cone in a plane parallel to the bottom surface, and an elastic material (shape) is used for the seat ring 15. It was what was. In this case, the distal end of the seat ring 15 is in close contact with the close contact portion 10 of the valve body 13 due to its elasticity, so that the valve is hermetically sealed. Strongly sealed.
[0005]
In the butterfly valve shown in FIG. 6, the close contact portion 10 of the valve body 13 is formed in a frustoconical shape in which a right circular cone is cut by a surface inclined in the direction of rotation of the valve body 13 with respect to the bottom surface. A material (shape) having low elasticity is used. In this case, the close contact portion 10 of the valve body 13 and the seat ring 15 are in close contact with each other by the drive torque applied to the valve body 13 via the rotation shaft 12, so that the valve is hermetically closed.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-69362 [Patent Document 2]
JP-A-4-34272
[Problems to be solved by the invention]
As shown in the figure, the valve body 13 formed in the shape of a truncated cone obtained by cutting the straight cone shown in FIG. 4 by a plane parallel to the bottom surface thereof, presses the close contact portion 10 of the valve body 13 into a seat ring. 15 is elastically deformed and hermetically sealed by the elastic pressure of the seat ring 15. When the valve is closed, as shown in FIG. 5, (a) the tip of the seat ring 15 contacts the close contact portion 10 of the valve body 13, and (b) the tip of the seat ring 15 contacts the close contact portion 10 of the valve body 13. (C), while the tip of the seat ring 15 rubs the close contact portion 10, the valve body 13 rotates to the completely closed position.
Further, when the valve body 13 is opened, as shown in FIG. 4, the valve body 13 rotates in accordance with the movement on the driving side, and the tip of the seat ring 15 is opened while rubbing the close contact portion 10. (E) When the end of the seat ring 15 reaches the edge of the close contact portion 10, the elasticity of the seat ring 15 urges the valve body 13 to flip off in the opening direction.
[0008]
As described above, the valve body 13 formed in the shape of a truncated cone formed by cutting the right conical body in a plane parallel to the bottom surface thereof opens and closes the valve while the front end of the seat ring 15 rubs the close contact portion 10. There is a problem that the contact portion 13 and the front end of the seat ring 15 are rapidly worn. In addition, in the step (b) when the valve is closed, the valve body 13 must be driven against the elastic force of the seat ring 15, and the step (c) when the valve is closed and when the valve is closed. In the opening stage (d), the valve 13 must be driven against the frictional force between the seat ring 15 and the close contact portion 10 due to the elastic force of the seat ring 15, so that a driving device having a large driving torque is required. There was a problem.
[0009]
In the step (e) when the valve is opened, the driving device loses this force to urge the valve body 13 to fly in the opening direction, and the valve body 13 is decelerated at a speed higher than a predetermined control speed. 13, the valve is suddenly opened. That is, there is a problem that the correlation between the planned drive amount and the flow rate is significantly impaired.
[0010]
On the other hand, the straight cone shown in FIG. 6 formed in the shape of a truncated cone cut by a surface inclined with respect to the bottom surface in the direction of rotation of the valve body 13 reduces the above-described problems. Can be.
However, since the valve body 13 has a shape obtained by diagonally cutting a right conical shape, it is not a true circle but an elliptical shape in which the direction of the rotating shaft 12 is a short diameter and the orthogonal direction is a long diameter. On the other hand, the valve body 11 and the seat ring 15 are formed in a perfect circle. For this reason, when closing the valve, the seat ring 15 is distorted and the valve body 13 is fitted, and in the long diameter portion, the friction between the valve body 13 and the seat ring 15 is still severely worn, and the dimensional accuracy is low. If it is low, there is a high possibility that a gap is formed, causing leakage, and there is a problem that a large torque is required for the drive device to distort the seat ring 13.
[0011]
Further, while the valve is repeatedly opened and closed, the seat ring 15 is permanently deformed into the elliptical shape of the valve body 13. However, if the deformation direction is not set to the original position at the time of overhaul, wear due to friction may occur. There is a problem that the gap is more severe, a gap is easily formed, and the possibility of leakage becomes extremely high, and a large driving torque is required for opening and closing.
[0012]
An object of the present invention is to enable the valve body 13 and the seat ring 15 to be worn with extremely little wear and to be able to rotate the valve body 13 with a minimum necessary driving force.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a disk-shaped valve element 13 is rotated by a rotating shaft 12 integrally connected thereto, thereby forming a close contact portion 10 on the outer periphery of the valve element 13. In the butterfly valve which opens and closes by coming into contact with and separating from the seat ring 15 of the through hole 14 of the valve body 11, the outer periphery of a cross section parallel to the plane of the valve body 13 is formed in a perfect circle, and this perfect circle is formed. It has an eccentric structure in which the center line of the valve body 13 is inclined in a plane perpendicular to the rotation shaft 12.
More specifically, an eccentric structure in which the close contact portion 10 of the valve body 13 is formed by an oblique truncated conical surface obtained by cutting a slant cone having an apex deviated from an axis passing through the center of the bottom surface and orthogonal to the bottom surface in a plane parallel to the bottom surface. Alternatively, an eccentric structure is formed in which an oblique columnar body whose center line is not perpendicular to the bottom surface is formed by an oblique columnar surface cut by a plane parallel to the bottom surface.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1 showing the first embodiment, 11 is a valve body, 12 is a rotary shaft, and 16 is a seat holding ring. These components are basically the same as those of the butterfly valve shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the feature of the present invention is to cut the close portion 10 of the valve body 13 by cutting an oblique cone whose straight line connecting the vertex and the center of the bottom is not perpendicular to the bottom with a plane parallel to the bottom. It is formed with the inclined oblique frustum surface.
The seat ring 15 corresponding to the valve body 13 of the present invention is most preferably a rigid body, and in this embodiment, the seat ring 15 is deformed with a rigid body having no elastic deformation or a material close to a rigid body having very little elastic deformation. It is formed in a difficult shape. For example, as shown in the figure, it is formed of a rubber material having a substantially U-shaped cross section.
[0015]
The valve body 13 in which the close contact portion 10 is formed by the oblique frusto-conical surface, when the valve is closed, as shown by the chain line in FIG. Gradually narrows, and the seat ring 15 and the close contact portion 10 come into contact with each other just before the final closing position or the closing position. Then, the valve body 13 and the seat ring 15 are brought into close contact with each other by a torque given via the shaft 12 from a driving device or the like.
[0016]
In the above embodiment, the close contact portion 10 of the valve body 13 is formed by the oblique frusto-conical surface obtained by cutting the oblique conical body at a plane parallel to the bottom surface. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Even if the oblique cylinder whose center line is not perpendicular to the bottom is formed by an oblique cylinder cut by a plane parallel to the bottom, substantially the same effect can be obtained.
[0017]
In the above embodiment, even if the existing butterfly valve is a diagonally cut truncated straight cone as shown in FIG. 5, the valve body 13 may be replaced with a valve body 13 having an oblique frustoconical surface or oblique columnar surface. It can be implemented simply by replacing the deformed seat ring 15 with a new one having a perfect circular shape. Also, the valve body 13 obtained by cutting the truncated right circular cone shown in FIG. 3 along a plane parallel to the bottom surface is to be replaced with the valve ring 13 having a truncated cone surface or a slant columnar surface together with the seat ring 15. Can be.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the close contact portion 10 of the valve body 13 is formed by the oblique frusto-conical surface or the oblique cylindrical surface as described above, when closing and opening the valve, the valve body 13 and the seat ring 15 are applied with an unnecessarily large force. And the valve body 13 and the seat ring are not worn very little, and the driving force of the valve body 13 can be reduced by that much force. Further, since the valve body 13 is a perfect circle, the seat ring 15 is not deformed when the valve is closed, so that the wear and the driving force are further reduced, and the valve body 13 is assembled even when the butterfly valve is overhauled. This has the effect of irrespective of the direction of the seat ring 15 at the time.
[0019]
Further, the present invention does not have a structure in which the valve is hermetically closed by the elasticity of the seat ring 15, but does not flip the valve body 13 by the rebound of the seat ring 15 at the time of opening such as a butterfly valve shown in FIG. This has the effect that the correlation between the expected drive speed of the drive device and the flow rate is well maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of a butterfly valve according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a contact relationship between a valve body and a seat ring when opening and closing the butterfly valve of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the butterfly valve according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a conventional butterfly valve having a frusto-conical valve body in which a straight cone is cut along a plane parallel to a bottom surface thereof.
5 is an explanatory diagram showing a contact relationship between a valve body and a seat ring when opening and closing the butterfly valve of FIG. 3;
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a butterfly valve having a frustoconical valve body obtained by cutting a right conical body with respect to a bottom surface thereof in a direction inclined in a rotation direction of the valve body.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Close part, 11 ... Valve body, 12 ... Rotating shaft, 13 ... Valve body, 14 ... Through-hole, 15 ... Seat ring, 16 ... Seat holding ring.

Claims (4)

円板状の弁体13を、一体に連結した回転軸12で回転して、弁体13の外周の密接部10を、バルブ本体11の貫通孔14のシートリング15と接離して開閉するようにしたバタフライバルブにおいて、弁体13の平面と平行な断面の外周を真円形に形成し、かつ、この真円形の弁体13の中心線を回動軸12に対して直角な法面内で傾斜させた偏心構造を有することを特徴とするバタフライバルブ。The disc-shaped valve body 13 is rotated by a rotating shaft 12 integrally connected thereto, and the close contact portion 10 on the outer periphery of the valve body 13 is opened and closed by coming into contact with and separating from the seat ring 15 of the through hole 14 of the valve body 11. In the butterfly valve described above, the outer periphery of a cross section parallel to the plane of the valve body 13 is formed in a perfect circle, and the center line of the perfect circular valve body 13 is set within a normal plane perpendicular to the rotation axis 12. A butterfly valve having an inclined eccentric structure. 弁体13の密接部10を、底面の中心を通り底面と直交する軸線からその頂点が外れた斜円錐体を底面と平行な面で切断した斜円錐台面で形成した偏心構造を有することを特徴とする請求項1記載のバタフライバルブ。The close contact portion 10 of the valve body 13 has an eccentric structure in which an oblique cone whose top is deviated from an axis passing through the center of the bottom surface and orthogonal to the bottom surface is formed by a truncated conical surface cut in a plane parallel to the bottom surface. The butterfly valve according to claim 1, wherein 弁体13の密接部10を、中心線が底面に垂直でない斜円柱体を底面と平行な面で切断した斜円柱面で形成した偏心構造を有することを特徴とする請求項1記載のバタフライバルブ。The butterfly valve according to claim 1, wherein the close contact portion (10) of the valve body (13) has an eccentric structure in which an oblique columnar body whose center line is not perpendicular to the bottom surface is formed by an oblique cylindrical surface cut along a plane parallel to the bottom surface. . 回転軸12の中心を、弁体13の平面と直角方向に偏心させ、かつ、弁体13の平面方向に偏心させた多重偏心構造を有することを特徴とする請求項1、2または3記載のバタフライバルブ。The eccentric structure in which the center of the rotating shaft (12) is eccentric in a direction perpendicular to the plane of the valve body (13) and eccentric in the plane direction of the valve body (13). Butterfly valve.
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