【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシートリング構造に関し、バタフライ弁におけるシール技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図３〜図５に示すように、バタフライ弁においては、弁箱５１の内部に弁棒５２の軸心廻りに回転する弁体５３を配置しており、弁棒５２の両端をブッシュ５４を介して弁箱５１のボス部５５で回転自在に保持している。弁箱５１の内面には弁体５３の外周縁に設けた弁体シート５６に圧接する弁箱シート５７を設けている。
【０００３】
弁体５３の閉動時に弁箱５１の流路軸心方向で圧接する弁体シート５６のシール面５６ａと弁箱シート５７のシール面５７ａは弁箱５１の流路軸心方向に対して所定角度に傾斜する傾斜面をなしている。
【０００４】
本発明に関連する先行技術文献としては特許文献１に記載するものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２２２４８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の構成において、弁体５３の全閉状態において上流側と下流側の流体の差圧が弁体５３に与える力は、弁棒５２を境とする弁体５３の一方側において弁体５３を閉動方向に付勢し、弁棒５２を境とする弁体５３の他方側において弁体５３を開動方向に付勢する。弁体５３の一方側では弁体シート５６のシール面５６ａが対向する弁箱シート５７のシール面５７ａに押圧されて両者の面圧が増加し、弁体５３の他方側では弁体シート５６のシール面５６ａが弁箱シート５７のシール面５７ａから離間させる方向に押圧されて両者の面圧が減少する。
【０００７】
このため、全閉状態において開動方向に付勢される弁体５３の他方側では、弁体シート５６のシール面５６ａと弁箱シート５７のシール面５７ａとにおける面圧の減少によって漏水が発生し易くなる。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、全閉時に弁体の上流側と下流側とにおける圧力差によって弁体に作用する力に対して弁体シートの全シール面と弁箱シートの全シール面においてシール性能を維持できるシートリング構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のシートリング構造は、弁箱の内部に同心状に弁箱シートリングを配置し、弁箱および弁箱シートリングを貫通して弁棒を配置し、弁棒の軸心廻りに回転する弁体を弁箱シートリングの内部に配置し、弁体の外周縁に弁体シートを設け、弁箱シートリングの内周面に弁体シートに当接する弁箱シートを設け、弁箱の流路軸心方向で圧接する弁体シートのシール面と弁箱シートのシール面を弁箱の流路軸心方向に対して所定角度に傾斜する傾斜面に形成し、弁箱シートリングを弁箱の流路軸心方向に移動可能に設け、弁箱シートリングに弁箱の流路軸心方向で流体圧力を受け止める圧力作用面を形成したものである。
【００１０】
上記した構成により、全閉状態において弁体シートのシール面と弁箱シートのシール面は圧接し、弁体を境とする上流側と下流側の流体の差圧が弁体および弁箱シートリングの圧力差用面に作用する。この差圧によって弁体に作用する力は、弁棒を境とする弁体の一方側で弁体を閉動方向に付勢し、弁棒を境とする弁体の他方側で弁体を開動方向に付勢する。弁体の一方側では弁体シートのシール面が対向する弁箱シートのシール面に押圧され、弁体の他方側では弁体シートのシール面が弁箱シートのシール面から離間する方向に押圧される。
【００１１】
差圧によって弁箱シートリングの圧力差用面に作用する力は弁箱シートリングを下流側へ付勢し、弁棒を境とする弁体の両側の弁体シートのシール面の移動に追従して弁箱シートのシール面が移動し、弁棒を境とする弁体の両側において弁体シートのシール面と弁箱シートのシール面との面圧を維持する。
【００１２】
つまり、弁棒を境とする弁体の一方側では差圧に由来する弁体シートのシール面と弁箱シートのシール面との面圧の増加を、弁箱シートのシール面が弁体シートのシール面から後退する方向へ移動することで抑制して弁体シートのシール面が弁箱シートのシール面に過剰に食い込むことを防止する。弁棒を境とする弁体の他方側では差圧に由来する弁体シートのシール面と弁箱シートのシール面との面圧の減少を、弁箱シートのシール面が弁体シートのシール面に向けて前進する方向へ移動することで抑制して弁箱シートのセルフシール効果により漏水を防止する。
【００１３】
このため、全閉状態において弁体の上流側と下流側とにおける差圧によって弁体に作用する力に対して弁体シートの全シール面と弁箱シートの全シール面とにおいてシール性能を維持できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図２において、バタフライ弁１は弁箱２の内部に弁棒３の軸心廻りに回転する弁体４を配置している。弁棒３は弁箱２の流路軸心に対して直交する方向に配置し、両端を弁箱２に設けたボス部５、６においてブッシュ７、８を介して回転自在に保持している。
【００１５】
弁箱２の内部には弁箱２の流路軸心方向の全長にわたる弁箱シートリング９を同心状に配置している。弁箱シートリング９は両端にフランジ１０を設けており、フランジ１０の外側端面は圧力作用面１１をなし、圧力作用面１１に弁箱２の流路軸心方向で流体圧力Ｐが作用する。この流体圧力Ｐは弁体４を隔てた上流側と下流側の差圧である。
【００１６】
フランジ１０は弁箱２の両端の開口周縁に形成したフランジ収納部１２に配置している。フランジ収納部１２は弁箱フランジ１３のフランジ面１４から弁箱２の流路軸心方向に所定深さに形成しており、フランジ収納部１２の底面１５とフランジ１０との間に所定間隙δが存在し、この所定間隙δにおいて弁箱シートリング９が弁箱２の流路軸心方向へ移動可能である。フランジ１０の外周面１６にはＯリング１７を装着しており、Ｏリング１７はフランジ１０の外周面１６とフランジ収納部１２の内周面１８との間をシールする。
【００１７】
弁棒３を挿通するために弁箱シートリング９に形成した孔１９にはシール材２０を配置しており、シール材２０はゴム等の弾性材からなり、その変形によって弁箱シートリング９が弁箱２の流路軸心方向へ移動することを許容する。
【００１８】
弁体４は弁箱シートリング９の内部に配置し、外周縁に設ける一対の弁体シート２１を上流側および下流側の縁に配置している。
弁箱シートリング９の内周面には弁箱シート２２を設けており、弁箱２の流路軸心方向で圧接する弁体シート２１のシール面２３と弁箱シート２２のシール面２４を弁箱２の流路軸心方向に対して所定角度に傾斜する傾斜面に形成している。
【００１９】
以下、上記した構成における作用を説明する。弁箱２の内部では、Ｏリング１７がフランジ１０の外周面１６とフランジ収納部１２の内周面１８との間をシールし、シール材２０が弁棒３と弁箱シートリング９との間をシールすることで、流体が弁箱２と弁箱シートリング９の間を通って下流側へ漏水することを防止する。
【００２０】
弁体４の全閉状態で弁体シート２１のシール面２３と弁箱シート２２のシール面２４が圧接し、弁体４が弁箱２の流路を上流側と下流側に遮断する。この状態で、弁体４を境とする上流側と下流側の流体の差圧Ｐが弁体４の上流側面および弁箱シートリング９の圧力差用面１１に作用する。
【００２１】
この差圧によって弁体４に作用する力は、弁棒３を境とする弁体４の両側を下流側へ微小に撓ませ、弁棒３を境とする弁体４の一方側で弁体４を閉動方向に付勢し、弁棒３を境とする弁体４の他方側で弁体４を開動方向に付勢する。弁体４の一方側では弁体シート２１のシール面２３が対向する弁箱シート２２のシール面２４に押圧され、弁体４の他方側では弁体シート２１のシール面２３が弁箱シート２２のシール面２４から離間する方向に押圧される。
【００２２】
差圧によって弁箱シートリング９の圧力差用面１１に作用する力は弁箱シートリング９を下流側へ付勢し、フランジ収納部１２の底面１５とフランジ１０との間の所定間隙δで許容される限りにおいてシートリング９が弁箱２の流路軸心方向へ微小に移動し、シール材２０はその弾性変形によって弁箱シートリング９の移動を許容する。
【００２３】
この弁箱シートリング９の移動により弁棒３を境とする弁体４の両側の弁体シート２１のシール面２３の微小な移動に追従して弁箱シート２２のシール面２４が移動し、弁棒３を境とする弁体４の両側において弁体シート２１のシール面２３と弁箱シート２２のシール面２４との面圧を維持する。
【００２４】
つまり、弁棒３を境とする弁体４の一方側では弁体シート２１のシール面２３と弁箱シート２２のシール面２４との面圧が差圧に由来して増加しようとするが、弁箱シート２２のシール面２４が弁体シート２１のシール面２３から後退する方向へ移動することで、面圧の上昇を抑制して弁体シート２１のシール面２３が弁箱シート２２のシール面２４に過剰に食い込むことを防止する。
【００２５】
弁棒３を境とする弁体４の他方側では弁体シート２１のシール面２３と弁箱シート２２のシール面２４との面圧が差圧に由来して減少しようとするが、弁箱シート２２のシール面２４が弁体シート２１のシール面２３に向けて前進する方向へ移動することで面圧の減少を抑制して弁箱シート２２のセルフシール効果により漏水を防止する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、全閉状態において弁体の上流側と下流側とにおける差圧を受けて弁体が弁棒を境として両側を下流側へ微小に撓まむことに対して、弁箱シートリングが下流側へ移動して弁体の両側の弁体シートのシール面の微小な移動に追従して弁箱シートのシール面が移動することで、全閉状態において弁体シートの全シール面と弁箱シートの全シール面との面圧を維持してシール性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシートリング構造を示す平断面図である。
【図２】同実施の形態におけるシートリング構造の縦断面図である。
【図３】従来のバタフライ弁を示す横断面図である。
【図４】同バタフライ弁の縦断面図である。
【図５】同バタフライ弁の平断面図である。
【符号の説明】
Ｐ 流体圧力（差圧）
δ 所定間隙
１ バタフライ弁
２ 弁箱
３ 弁棒
４ 弁体
５、６ ボス部
７、８ ブッシュ
９ 弁箱シートリング
１０ フランジ
１１ 圧力作用面
１２ フランジ収納部
１３ 弁箱フランジ
１４ フランジ面
１５ 底面
１６ 外周面
１７ Ｏリング
１８ 内周面
１９ 孔
２０ シール材
２１ 弁体シート
２２ 弁箱シート
２３、２４ シール面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seat ring structure, and relates to a sealing technique for a butterfly valve.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as shown in FIGS. 3 to 5, in a butterfly valve, a valve body 53 that rotates around an axis of a valve rod 52 is disposed inside a valve box 51, and both ends of the valve rod 52 are bushed. The boss portion 55 of the valve box 51 is rotatably held through the boss portion 55. A valve box sheet 57 is provided on the inner surface of the valve box 51 so as to press against a valve sheet 56 provided on the outer peripheral edge of the valve element 53.
[0003]
When the valve body 53 is closed, the sealing surface 56a of the valve body sheet 56 and the sealing surface 57a of the valve box sheet 57 which are pressed against each other in the direction of the flow path axis of the valve box 51 are predetermined with respect to the flow path axis direction of the valve box 51. It has an inclined surface that is inclined at an angle.
[0004]
A prior art document related to the present invention is described in Patent Document 1.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-2002-122248
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, when the valve element 53 is fully closed, the force exerted on the valve element 53 by the differential pressure between the upstream fluid and the downstream fluid is applied to one side of the valve element 53 with the valve rod 52 as a boundary. The valve element 53 is urged in the closing direction, and the valve element 53 is urged in the opening direction on the other side of the valve element 53 with the valve rod 52 as a boundary. On one side of the valve body 53, the sealing surface 56a of the valve body sheet 56 is pressed against the sealing surface 57a of the opposing valve box sheet 57 to increase the surface pressure of the two. The sealing surface 56a is pressed in a direction to separate from the sealing surface 57a of the valve box sheet 57, and the surface pressure of both is reduced.
[0007]
For this reason, on the other side of the valve body 53 urged in the opening direction in the fully closed state, water leakage occurs due to a decrease in the surface pressure between the sealing surface 56a of the valve body sheet 56 and the sealing surface 57a of the valve box sheet 57. It will be easier.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and when the valve body is fully closed, the entire sealing surface of the valve body sheet and the valve box sheet with respect to the force acting on the valve body due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the valve body. An object of the present invention is to provide a seat ring structure capable of maintaining sealing performance on all sealing surfaces.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a seat ring structure of the present invention is configured such that a valve box seat ring is concentrically arranged inside a valve box, and a valve stem is disposed through the valve box and the valve box seat ring. A valve body that rotates around the axis of a rod is disposed inside a valve box seat ring, a valve body sheet is provided on the outer peripheral edge of the valve body, and the valve body abuts against the valve body sheet on the inner peripheral surface of the valve box seat ring. A seat is provided, and the sealing surface of the valve body sheet and the sealing surface of the valve box sheet that are pressed against each other in the direction of the flow path axis of the valve box are formed as inclined surfaces inclined at a predetermined angle with respect to the direction of the flow path axis of the valve box. The valve case seat ring is provided so as to be movable in the axial direction of the flow path of the valve box, and the pressure acting surface for receiving the fluid pressure in the direction of the flow axis of the valve case is formed on the valve case seat ring.
[0010]
With the above-described configuration, in the fully closed state, the sealing surface of the valve body sheet and the sealing surface of the valve box sheet are in pressure contact with each other, and the pressure difference between the fluid on the upstream side and the fluid on the downstream side with respect to the valve body is reduced. Acts on the pressure difference surface. The force acting on the valve body due to this differential pressure urges the valve body in the closing direction on one side of the valve body bordering the valve stem, and pushes the valve body on the other side of the valve body bordering the valve stem. Energize in the opening direction. On one side of the valve body, the sealing surface of the valve body sheet is pressed against the sealing surface of the opposing valve box sheet, and on the other side of the valve body, the sealing surface of the valve body sheet is pressed away from the sealing surface of the valve box sheet. Is done.
[0011]
The force acting on the pressure difference surface of the valve seat ring due to the differential pressure urges the valve seat ring to the downstream side, and follows the movement of the sealing surfaces of the valve seats on both sides of the valve body, bordering on the valve rod. As a result, the sealing surface of the valve box sheet moves, and the surface pressure between the sealing surface of the valve body sheet and the sealing surface of the valve box sheet is maintained on both sides of the valve body bordering the valve rod.
[0012]
In other words, on one side of the valve body bounded by the valve stem, the increase in the surface pressure between the sealing surface of the valve body sheet and the sealing surface of the valve box sheet due to the differential pressure increases. By moving in the direction of receding from the sealing surface of the valve body, the sealing surface of the valve body sheet is prevented from excessively biting into the sealing surface of the valve box sheet. On the other side of the valve body bounded by the valve stem, the reduction of the surface pressure between the sealing surface of the valve body sheet and the sealing surface of the valve box sheet due to the differential pressure is reduced. It is suppressed by moving in the direction of advancing toward the surface to prevent water leakage due to the self-sealing effect of the valve box sheet.
[0013]
Therefore, in the fully closed state, the sealing performance is maintained on the entire sealing surface of the valve body sheet and the entire sealing surface of the valve box sheet against the force acting on the valve body due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the valve body. it can.
[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 and FIG. 2, the butterfly valve 1 has a valve body 4 that rotates around the axis of a valve rod 3 inside a valve box 2. The valve stem 3 is arranged in a direction orthogonal to the flow path axis of the valve box 2, and both ends are rotatably held by bosses 5 and 6 provided on the valve box 2 via bushes 7 and 8. .
[0015]
Inside the valve box 2, a valve box seat ring 9 is concentrically arranged over the entire length of the valve box 2 in the flow axis direction. The valve box seat ring 9 is provided with flanges 10 at both ends. An outer end face of the flange 10 forms a pressure acting surface 11, and a fluid pressure P acts on the pressure acting surface 11 in the flow axis direction of the valve box 2. This fluid pressure P is a differential pressure between the upstream side and the downstream side across the valve body 4.
[0016]
The flanges 10 are arranged in flange housing portions 12 formed on the periphery of the opening at both ends of the valve box 2. The flange housing portion 12 is formed at a predetermined depth from the flange surface 14 of the valve housing flange 13 in the direction of the flow path axis of the valve housing 2, and has a predetermined gap δ between the bottom surface 15 of the flange housing portion 12 and the flange 10. And the valve box seat ring 9 can move in the flow path axial direction of the valve box 2 in the predetermined gap δ. An O-ring 17 is mounted on the outer peripheral surface 16 of the flange 10, and the O-ring 17 seals between the outer peripheral surface 16 of the flange 10 and the inner peripheral surface 18 of the flange accommodating portion 12.
[0017]
A sealing material 20 is arranged in a hole 19 formed in the valve box seat ring 9 for inserting the valve stem 3, and the sealing material 20 is made of an elastic material such as rubber. The valve case 2 is allowed to move in the axial direction of the flow path.
[0018]
The valve element 4 is disposed inside the valve box seat ring 9, and a pair of valve element sheets 21 provided on the outer peripheral edge are disposed on the upstream and downstream edges.
A valve box sheet 22 is provided on the inner peripheral surface of the valve box seat ring 9, and the seal surface 23 of the valve body sheet 21 and the seal surface 24 of the valve box sheet 22 that are pressed against each other in the axial direction of the flow path of the valve box 2. The valve case 2 is formed on an inclined surface that is inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the flow path.
[0019]
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described. In the inside of the valve box 2, the O-ring 17 seals between the outer peripheral surface 16 of the flange 10 and the inner peripheral surface 18 of the flange accommodating portion 12, and the sealing material 20 is provided between the valve stem 3 and the valve box seat ring 9. To prevent the fluid from leaking downstream through the space between the valve box 2 and the valve box seat ring 9.
[0020]
With the valve body 4 fully closed, the sealing surface 23 of the valve body sheet 21 and the sealing surface 24 of the valve box sheet 22 are pressed against each other, and the valve body 4 blocks the flow path of the valve box 2 between the upstream side and the downstream side. In this state, the pressure difference P between the fluid on the upstream side and the fluid on the downstream side with respect to the valve body 4 acts on the upstream side surface of the valve body 4 and the pressure difference surface 11 of the valve box seat ring 9.
[0021]
The force acting on the valve element 4 due to this differential pressure slightly deflects both sides of the valve element 4 bounded by the valve rod 3 toward the downstream side, and the valve element 4 is bounded on one side of the valve element 4 bounded by the valve rod 3. 4 is urged in the closing direction, and the valve body 4 is urged in the opening direction on the other side of the valve body 4 with the valve rod 3 as a boundary. On one side of the valve element 4, the sealing surface 23 of the valve element sheet 21 is pressed against the sealing surface 24 of the opposing valve box sheet 22, and on the other side of the valve element 4, the sealing surface 23 of the valve element sheet 21 is Is pressed in a direction away from the sealing surface 24.
[0022]
The force acting on the pressure difference surface 11 of the valve box seat ring 9 by the differential pressure urges the valve box seat ring 9 downstream, and at a predetermined gap δ between the bottom surface 15 of the flange accommodating portion 12 and the flange 10. As long as the seat ring 9 is allowed, the seat ring 9 slightly moves in the direction of the flow axis of the valve box 2, and the seal member 20 allows the valve box seat ring 9 to move due to its elastic deformation.
[0023]
Due to the movement of the valve box seat ring 9, the seal surface 24 of the valve box sheet 22 moves following the minute movement of the seal surface 23 of the valve body sheet 21 on both sides of the valve body 4 with the valve rod 3 as a boundary. On both sides of the valve body 4 with the valve stem 3 as a boundary, the surface pressure between the sealing surface 23 of the valve body sheet 21 and the sealing surface 24 of the valve box sheet 22 is maintained.
[0024]
That is, on one side of the valve body 4 with the valve stem 3 as a boundary, the surface pressure between the sealing surface 23 of the valve body sheet 21 and the sealing surface 24 of the valve box sheet 22 tends to increase due to the differential pressure. By moving the sealing surface 24 of the valve box sheet 22 in the retreating direction from the sealing surface 23 of the valve body sheet 21, an increase in the surface pressure is suppressed, and the sealing surface 23 of the valve body sheet 21 is sealed by the valve box sheet 22. Excessive penetration into surface 24 is prevented.
[0025]
On the other side of the valve body 4 with the valve stem 3 as a boundary, the surface pressure between the sealing surface 23 of the valve body sheet 21 and the sealing surface 24 of the valve box sheet 22 tends to decrease due to the pressure difference. By moving the seal surface 24 of the seat 22 in the direction in which it advances toward the seal surface 23 of the valve body sheet 21, a decrease in surface pressure is suppressed, and water leakage is prevented by the self-sealing effect of the valve box sheet 22.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the fully closed state, the valve element is slightly bent to both sides downstream with the valve rod as a boundary due to the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the valve element. On the other hand, the valve box seat ring moves to the downstream side and follows the minute movement of the seal surface of the valve body sheet on both sides of the valve body. The sealing performance can be maintained by maintaining the surface pressure between the entire sealing surface of the body sheet and the entire sealing surface of the valve box sheet.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view showing a seat ring structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the seat ring structure according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional butterfly valve.
FIG. 4 is a vertical sectional view of the butterfly valve.
FIG. 5 is a plan sectional view of the butterfly valve.
[Explanation of symbols]
P Fluid pressure (differential pressure)
δ Predetermined gap 1 Butterfly valve 2 Valve box 3 Valve rod 4 Valve body 5, 6 Boss part 7, 8 Bush 9 Valve box seat ring 10 Flange 11 Pressure acting surface 12 Flange storage part 13 Valve box flange 14 Flange surface 15 Bottom surface 16 Outer periphery Surface 17 O-ring 18 Inner peripheral surface 19 Hole 20 Sealing material 21 Valve body sheet 22 Valve box sheets 23, 24 Sealing surface
