JP2004293630A - バタフライ弁用シートリング及びバタフライ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】シートリングを弁本体内に付設したあとでは、シートリングの側面をどの方向から押圧しても、シートリングが弁本体内で片寄ることのないバタフライ弁を提供しようとするものである。また、そのようなシートリングを提供するものである。
【解決手段】硬質材料製の短い円筒状のコアの全表面を弾性材料が被覆して構成された短円筒からなり、短円筒の幅方向の中央に外周面から突出する弾性材料製の突起を設けたものをシートリングとし、他方で、シートリングの外周面に密接する流体通路を備えた弁本体では、流体通路の壁面にシートリングの突起を通すための横溝と縦溝とを備えたものとする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、バタフライ弁用シートリング、及びそのシートリングを使用したバタフライ弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バタフライ弁は、弁本体に設けた円管状の流体通路内に円板状の弁体を回動可能に付設して構成されたものであって、弁体の回動により流体通路内を流れる流体を調節するのに使用される。従って、バタフライ弁は、円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、弁本体の流体通路内に弁軸により回動可能に付設された剛性材料製の円板状の弁体とを主な構成材料とするが、そのほかに弁体が流体通路を全閉するためにシートリングが必要とされる。
【０００３】
シートリングは、弁本体の流体通路の壁面に固定される短い円筒状物であって、弁本体と弁体との間に介在し、弁の全閉時に弁体の外周に密接して、流体の流れを全面的に停止させる役目を果たすものである。このような役目を果たすために、シートリングは一般に弾性材料、例えば適度の柔軟性又は可撓性を持ったゴムなどで作られる。
【０００４】
また、シートリングはその中で弁体を回動させるために、円筒の直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備えている。弁軸挿通孔には弁軸が回動可能に挿通され、弁軸に弁体が固定されて、弁体はシートリング内で回動可能とされる。
【０００５】
シートリングが弁本体内に固定されてバタフライ弁にされた状態では、シートリングの両側面が弁本体の両側面より僅かに突出した状態とされる。これは、バタフライ弁を管に接続するための便宜に基づくことである。すなわち、一般にバタフライ弁を管に接続するときには、管に固定されたフランジの間にバタフライ弁を挿入し、フランジ間をボルトで締め付けて、弁を管に接続する方法が採用されているところ、上述のようにシートリングの両側面を突出させておけば、シートリングの両側面がパッキンとして働くために、フランジと弁との間を簡単に気密に接続することができるからである。
【０００６】
上述のようにして、バタフライ弁が管に接続されるとき、シートリングは弁本体内で移動して片寄ることがある。それは、バタフライ弁が時には片側だけでフランジ接続されなければならない場合があるからであり、また既設のフランジ間に挿入して接続する場合に、対向するフランジが同心に位置していなかったり、また時には平行に向いていなかったりするために、シートリングは一方に押されて片寄ることとなるからである。
【０００７】
シートリングが弁本体内で片寄ると、シートリングと弁軸の間から流体が漏洩したり、弁体回動のためのトルクが増大したりして、バタフライ弁の使用に支障を来たす。そのために、シートリングが弁本体内で片寄ることは、なるべく避けなければならない。
【０００８】
そのために、コア入りシートリングでは、シートリングが弁本体内で片寄るのを防ぐことが試みられた。その試みは特許第２９７２５６６号公報に記載されている。この公報では、硬質材料で作られた短円筒からなるコアを用い、コアの外周面に周囲方向に延びる段差を設けておき、コアの内面と両側面とを弾性材料で被覆してコアの外周面が弾性材料から露出した構造のシートリングが提案されている。他方、このシートリングを収容する弁本体では、その流体通路に段差を設けておき、この流体通路内にシートリングを収容したとき、段差同士を係合させて弁本体内でシートリングが片寄ることを防いでいる。これは外周面に硬質材料で作られたコアが露出しているからできたことである。
【０００９】
上記の試みでは、シートリングは弁本体内へ挿入できるとともに、弁本体から脱出できることが前提とされている。そのために、上記段差は一方向に向くだけのものとされる。その結果、シートリングは、挿入方向では段差により規制されるが、脱出方向では段差により規制されないこととなっている。従って、シートリングは、弁本体内で脱出方向の力を受けると、片寄りすることとなった。
【００１０】
こうして、全表面が弾性材料で作られているシートリングの場合は言うに及ばず、硬質材料製のコアが弾性材料から露出しているシートリングにおいても、シートリングが弁本体内で片寄ることのないバタフライ弁が要求されてきた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述の要求に応じようとして生れたものである。すなわち、この発明は、シートリングを弁本体内に付設したのちは、シートリングの側面をどちらの方向から押圧しても、シートリングが弁本体内で片寄ることのないシートリングを提供しようとするものである。また、そのようなシートリングを付設したバタフライ弁を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題解決のための手段】
シートリングを構成している弾性材料は、もともと弁体が回動されて内周面に接触したとき、内周面が弁体外周に密接するような柔軟性又は可撓性を持ったものでなければならないとされている。従って、弾性材料はシートリングを弁本体に対して正確に固定するための係止用には適していない筈のものである。
【００１３】
この発明者は、シートリングが内部に硬質材料製のコアを含んで弾性材料で構成されている場合に、コアの外周面上に弾性材料で一体の突起を形成すると、その突起が意外にもシートリングを弁本体内で片寄るのを防ぐのに充分であることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【００１４】
この発明は、一面ではバタフライ弁用シートリングを提供するものである。そのバタフライ弁用シートリングは、硬質材料製の短い円筒状のコアの全表面を弾性材料が被覆して構成された短円筒からなり、その短円筒の幅方向の中央に直径方向に貫通する弁軸挿通孔を穿設するとともに、幅方向の中央に外周面から起立する弾性材料製の突起を少なくとも２個一体に突設したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明は他面では上記シートリングとこれを収容する弁本体とからなるバタフライ弁を提供するものである。そのバタフライ弁は、シートリングが硬質材料製の短い円筒状のコアの全表面を弾性材料が被覆して構成された短円筒からなり、その短円筒の幅方向の中央に直径方向に貫通する弁軸挿通孔を穿設するとともに、幅方向の中央に外周面から起立する弾性材料製の突起を少なくとも２個一体に突設したものであって、弁本体はシートリングの外周面に密接する流体通路を備えるとともに、流体通路の壁面にシートリングに突設されている突起を流体通路の軸線方向に通過させるための横溝と、横溝に連なって突起を周囲方向に通過させるための縦溝とを備えているものであることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明は、シートリングの外周面上に突起が設けられていることを特徴としている。その突起は、シートリングを構成している弾性材料と同じ弾性材料で作られて、一体となっている。言いかえると、突起はシートリングを作るときに一体に成形される。
【００１７】
突起の形状は直方体状であって、かどが丸められていることが好ましいが、円柱状その他の形状であってもよい。突起の設けられる位置はシートリングの幅方向の中央である。この場合の中央は幅方向の正確な中点である必要はなく、幅方向の一側に多少片寄っていてもよい。
【００１８】
突起が大き過ぎるとシートリングを弁本体へ挿入することが困難となり、また突起を通過させるための溝を大きくする必要が生じて弁本体の強度を弱めることになる。逆に突起が小さ過ぎると、シートリングを係止する力が弱くなり、極端な場合には、突起が押し潰されて役目を果たさなくなる。このため、突起はシートリングの大きさに対して適度の大きさのものとしなければならない。
【００１９】
シートリングの大きさは、その外径、内径、幅など色々な長さを基準として表わすことができる。この発明者は、突起に関連するシートリングの大きさは、シートリングの厚みを基準とするのが適していると考えた。ところが、シートリングの厚みは、その中の部所によって大きく変化する。例えば、弁軸挿通孔の周りでは肉厚が大きくなるが両側の端では肉厚が小さくなる。そこで、この発明者は、シートリングの肉厚の最小値を基準とすることとした。
【００２０】
シートリングの肉厚の最小値を基準にすると、シートリングの外周面上に付設される突起は、短円筒の軸線方向及び周囲方向における長さが、何れも肉厚最小値と同等ないし２倍以下とするのが適している。
【００２１】
２個の突起は、弁軸挿通孔の軸線を基準としてその両側にあって、これに垂直な直径上に位置することが好ましい。しかし、これに限らず、上記基準の両側のどのような位置にあってもよいがなるべく対称の位置にあることが好ましい。
【００２２】
シートリングを構成している円筒は、その中に硬質材料製のコアを埋没させて含んでいる。硬質材料としては、金属又は硬質合成樹脂を用いることができる。金属としては例えば鉄、ステンレス等を用いることができ、硬質合成樹脂としては、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂や不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２３】
この発明ではシートリングの外周面上に突起が突設されたことに対応して、弁本体の流体通路の壁面には突起を通過させるだけの溝が設けられる。その溝は、流体通路の軸線方向に延びる横溝と、周囲方向に延びる縦溝とで構成される。
【００２４】
横溝を設ける位置は、シートリングを弁本体の流体通路内へ挿入する時、突起が占める位置によって定められる。この発明では、シートリングを流体通路内へ挿入する時、シートリングの弁軸挿通孔が弁本体の弁軸挿通孔と斜めに交差するようにして挿入し、挿入後にシートリングを回転させて弁軸挿通孔同士を合わせるのが便宜である。なぜならば、このようにすると、弁本体からシートリングが脱出することを容易に防ぐことができるからである。
【００２５】
シートリングを弁本体へ挿入する際に、弁軸挿通孔同士を斜めに交差させるときの交差角には格別制限がない。しかし、交差角は中心角にして１０〜２０度の範囲内とすることが好ましい。なぜならば、このようにすると弁本体内でシートリングを大きく回転させないで、弁本体からシートリングが脱出するのを防ぐことができるからである。
【００２６】
交差角を１０〜２０度にして弁本体にシートリングを挿入するときは、弁本体の側面上で弁軸挿通孔の軸線に垂直な直径を基準にして、その両側に中心角にして１０〜２０度の範囲内にあるところに横溝を設けることが好ましい。
【００２７】
横溝は、弁本体の一側から流体通路の途中まで延びるものとする。横溝の延びる長さは、シートリングにおいて突起を含んで突起から一側に至るまでの長さである。横溝の幅及び深さは、シートリングの側面に現れる突起の幅及び突出高にそれぞれ対応した大きさとする。但し横溝の幅と深さは突起の幅及び突出高よりも多少大きくてもよい。
【００２８】
縦溝は弁本体の流体通路の壁面に、横溝に連なって設けられる。縦溝の位置は、シートリングの弁軸挿通孔を弁本体の弁軸挿通孔と正確に合致させるように、突起を導く位置になければならない。
【００２９】
縦溝の幅及び深さは、シートリングの周囲方向に現れる突起の幅及び突出高にそれぞれ対応した大きさとする。とくに縦溝の幅は横溝と違って隙間なく突起を正確に収容する大きさにしなければならない。縦溝の延びる長さは、シートリングを弁本体内で回転させて、シートリングの弁軸挿通孔を弁本体の弁軸方向と合致させるまで、突起が進まなければならない距離とする。
【００３０】
【発明の効果】
こうしてシートリングを弁本体内で回転させて弁本体に設置したあとは、従来どおり弁軸を挿通し、弁軸に弁体を固定してバタフライ弁とする。従って、このシートリングは、バタフライ弁に組み立てることが容易であって、次に述べるようなすぐれたバタフライ弁を与えることになる。
【００３１】
上述のシートリングを用いて作られたバタフライ弁では、シートリングの突起が弁本体に設けられた縦溝内に収容されていて、しかも縦溝の幅がシートリングの円周方向に現れた突起の幅に正確に対応する大きさとされているので、シートリングは突起によって移動することができなくなっている。従って、バタフライ弁を管に接続する際にフランジを片締めしても、またフランジが同心に配置されなくても、フランジ同士が互いに平行に向いていなくても、フランジを締め付けることによってシートリングが移動することが防がれる。そのために、流体漏れや弁体回動のためのトルクの増大がなく、従って、バタフライ弁を支障なく円滑に使用することができる。この発明は、このような利益を与えるものである。
【００３２】
【発明実施の態様】
次に、この発明をその実施の一例につき、図面に基づいて説明すると、次のとおりである。図１は、この発明に係るシートリングの一部切欠斜視図である。図２は、この発明で用いることのできる弁本体の斜視図である。図３は、この発明に係るバタフライ弁の組み立て順序を示した説明図である。図４は、この発明に係るバタフライ弁の使用状態における断面図である。
【００３３】
図１は、この発明に係るシートリングＡを一部切欠して示している。シートリングＡは、内部に硬質材料製の短い円筒状のコア１を含み、コア１の全表面を弾性材料２が被覆して構成された短円筒を母体としている。その短円筒は、外周面が正確な円筒面となっているが、内周面は軸線方向の中央ほど内側へ突出する断面山形の面となっている。その短円筒には直径方向に貫通する弁軸挿通孔３が穿設されている。これらの点では、シートリングＡは従来のシートリングと変りがない。
【００３４】
シートリングＡが、従来のシートリングと異なるのは、外周面の幅方向の中央に少なくとも２個の突起４を備えている点である。突起４は短円筒を構成している弾性材料と同じ材料で短円筒と一体に形成されている。
【００３５】
突起４は、シートリングＡの外周面上で幅方向の中央に、少なくとも２個設けられる。突起４の設けられる位置は、格別限定されないが、好ましいのは弁軸挿通孔３の軸線に垂直な直径の延長上に位置することである。言いかえると、２個の突起４を結ぶ線が流体通路の直径上にあって、しかもその直径が弁軸挿通孔３の軸線に直交している、という関係にあるのが好ましい。
【００３６】
突起４の大きさについて一例を示すと、図１において、シートリングＡの外径Ｒが１３５ｍｍ、幅Ｗが５５ｍｍ、肉厚最小値Ｔが５ｍｍであるとしたとき、短円筒の軸線方向から見た突起４の長さＭは５ｍｍ、短円筒の周囲方向から見た突起４の長さＬが５ｍｍ、突起４の突出高Ｈは５ｍｍとされる。
【００３７】
図２は、この発明で用いられる弁本体Ｂを示している。図示した弁本体Ｂは、バタフライ弁のうちでも、配管を容易にした特殊な弁本体である。そのために、弁本体Ｂは、外周に多数のラグ５を備えており、ラグ５は貫通するボルト孔５１を備えている。ボルト孔５１は弁をフランジに接続するためのボルトを通すためのものである。
【００３８】
弁本体Ｂは、流体通路６を備えるとともに、流体通路６の中心に弁軸挿通孔を備えている。弁軸挿通孔は、図２では明確に示されていないが、数字７で示される位置に設けられている。流体通路６の壁面には横溝８と縦溝９とが付設される。
【００３９】
図２に示したように、弁軸挿通孔７の軸線と直交する方向Ｘ−Ｘに対して、横溝８は角度αだけ斜めに傾いた位置にあることが好ましい。角度αは約１５度とされる。横溝８は流体通路６の軸線方向のほぼ中央まで延びている。横溝８は、図１に示した突起４の高さＨと長さＭとにそれぞれ対応する深さと幅とを持つものとされる。
【００４０】
縦溝９は、横溝８の先に連なり、流体通路６の周囲方向に延びている。縦溝９は、工作の都合上周囲方向全体にわたって延びていてもよいが、必要なのは横溝８から方向Ｘ−Ｘに至るまでの中心角にして角度αの円弧部分だけである。縦溝９は、図１で示した突起４の高さＨと長さＬとにそれぞれ対応する深さと幅とを持つものとされる。
【００４１】
図１に示したシートリングを図２に示した弁本体内へ挿入する際には、図３に模型的に示したようにする。弁本体Ｂは、図３の（ａ）に示したように、横溝８が方向Ｘ−Ｘに対して角度αだけ傾斜した位置に設けられている。そこで、シートリングＡは、図３の（ｂ）に示したように、弁軸挿通孔３の軸線を角度αだけ傾けて、突起４を横溝８内へ丁度嵌まるようにして弁本体Ｂ内へ挿入する。
【００４２】
こうして、シートリングＡを弁本体Ｂ内へ挿入したのちは、シートリングＡを弁本体内で角度αだけ時計方向に回転させ、弁軸挿通孔３を弁本体の弁軸挿通孔に合わせて、図３の（ｃ）に示した状態とする。
【００４３】
その後に、図３の（ｄ）に示したように、シートリングＡ内に弁体Ｃを挿入するとともに、弁軸Ｄを挿通し、弁軸Ｄに弁体Ｃを固定して、この発明に係るバタフライ弁とする。
【００４４】
こうして作られたバタフライ弁は、これに配管して弁軸に垂直な断面で見ると、図４に示したような状態となる。図４において、Ｅは管であり、Ｆはフランジであって、バタフライ弁は対向するフランジＦＦの間に挟まれて、ボルトＧにより締め付けられて配管されている。
【００４５】
図４に示したバタフライ弁では、もともとシートリングＡの両側面が弁本体Ｂの両側面より僅かに突出しているように作られているから、バタフライ弁がフランジＦＦの間に挟まれてボルトＧにより締め付けられると、フランジＦはシートリングＡに密接して弁とフランジとの間は気密にされる。シートリングＡは、内部に硬質材料製のコア１を内蔵しているので変形しにくくなっているところ、突起４がコア１に近接して突出し、弁本体Ｂの縦溝内に嵌入しているから、シートリングＡは弁本体内で移動できず、従って片寄らないものとなっている。このために、弁軸Ｄの周りから流体が漏れることがなく、また弁体Ｃを回動させるためのトルクが増大することもなく、バタフライ弁を支障なく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るシートリングの一部切欠斜視図である。
【図２】この発明で用いることのできる弁本体の斜視図である。
【図３】この発明に係るバタフライ弁の組み立て順序を示した説明図である。
【図４】この発明に係るバタフライ弁の使用状態における断面図である。
【符号の説明】
１ コア
２ 弾性材料
３、７ 弁軸挿通孔
４ 突起
５ ラグ
６ 流体通路
８ 横溝
９ 縦溝
５１ ボルト孔
Ａ シートリング
Ｂ 弁本体
Ｃ 弁体
Ｄ 弁軸
Ｅ 管
Ｆ フランジ
Ｇ ボルト

Claims (7)

1. 硬質材料製の短い円筒状のコアの全表面を弾性材料が被覆して構成された短円筒からなり、その短円筒の幅方向の中央に直径方向に貫通する弁軸挿通孔を穿設するとともに、幅方向の中央に外周面から起立する弾性材料製の突起を少なくとも２個一体に突設したことを特徴とするバタフライ弁用シートリング。
2. 上記の突起は、短円筒の軸線方向における長さ及び周囲方向における長さが、何れも短円筒の肉厚最小値と同等ないし２倍以下となっていることを特徴とするバタフライ弁用シートリング。
3. ２個の突起が、シートリングの外周面において、弁軸挿通孔の軸線に垂直な直径の延長線上に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシートリング。
4. 弁本体と請求項１−３の何れか１つの項に記載されたシートリングとからなり、弁本体はシートリングの外周面に密接する流体通路を備えるとともに、流体通路の壁面にシートリングに突設されている突起を流体通路の軸線方向に通過させるための横溝と、横溝に連なって突起を周囲方向に通過させるための縦溝とを備えていることを特徴とするバタフライ弁。
5. 横溝が弁本体の１つの側面から流体通路の途中まで延びるだけであり、縦溝が横溝の先端に連なっていることを特徴とする、請求項４に記載のバタフライ弁。
6. 横溝が弁本体の流体通路の壁面において、弁軸挿通孔に垂直な直径から中心角にして１０〜２０度の角度だけ傾いた位置に設けられていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のバタフライ弁。
7. シートリングの突起を弁本体の横溝に合わせてシートリングを弁本体の流体通路に挿入し、突起が縦溝に到達した位置でシートリングを１０〜２０度の中心角だけ回転し、シートリングの弁軸挿通孔を弁本体の弁軸挿通孔に合わせて組み立てることを特徴とする、請求項６に記載のバタフライ弁。

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