JP2005113981A - バタフライバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 充分な締め付け力で弁体の閉状態を維持することができ、シートリングの長寿命化も図ることのできるバタフライバルブを提案すること。
【解決手段】 円筒状バルブ本体１０の開口内面にゴム製のシートリング１１を装着すると共に、円筒状バルブ本体１０に保持される回動自在のステム１４，１５に取り付けられた弁体１２を備えたバタフライバルブにおいて、上記円筒状バルブ本体１０の開口内面２１であって、全閉位置にある弁体１２より更に上記弁体１２の閉じ方向側の離間した位置に、上記シートリング１１の位置ズレ防止用突起２２，２３を開口内面２１の周方向に形成した。
【選択図】 図６

Description

本発明は、管路を流れる水、気体、蒸気などの流体を制御するため、上記管路に取付けられる円筒状バルブ本体の流体通路の開閉や流量の制御を行うバタフライバルブに関するものである。

円筒状バルブ本体の開口内面にゴム製のシートリングが装着され、また、上記円筒状バルブ本体に保持される回動自在のステムに取り付けられた弁体を備え、上記円筒状バルブ本体に取り付けられたゴム製のシートリングの開口内面と、該バルブ本体に取り付けられる円板状の弁体の周面との接触部を密閉シールし、管路の流体通路を閉状態としたり、上記弁体を上記シートリングの開口内面から離間させて上記管路の流体通路を開状態とするように構成されたバタフライバルブが知られている。

例えば、特開２００２−１１５７６４号公報には、弁体との接触によって円筒状のシートリング円筒部の圧縮量が最大になる部分では接線方向の移動を防いでシール性を確保し、上記圧縮量が最大に達するまでは上記シートリング円筒部を半径方向外向きに撓ませることにより、圧縮応力を逃がして回転トルクを低下させることのできるバタフライバルブが提案されている。

また、特開２００２−１４７６２２号公報には、バタフライバルブの円筒状バルブ本体の内面を被覆する円筒部とその内面に隆起する弁座用の中高部とを備えたゴム状弾性体製のシートリングにおいて、上記中高部に該中高部を幅方向に貫通する複数本の連通孔を設け、この連通孔が弁体の開閉に連動して開閉するように形成したバタフライバルブが提案されている。
特開２００２−１１５７６４号公報 特開２００２−１４７６２２号公報

しかしながら、特開２００２−１１５７６４号公報に開示のバタフライバルブでは、弁体との接触によってシートリング円筒部の圧縮量が最大になるべき部分で、バルブ本体の内周面に突設した突条そのもので弁体の接線方向の移動を防ぎ全閉位置とする構成となっている。従って、上記のバタフライバルブでは、弁体による全閉状態において、ゴム製のシートリングによる圧縮幅は非常に狭いものとなり、充分な締め付け保持力で弁体の全閉状態を維持することが難しい問題がある。

また、特開２００２−１４７６２２号公報に開示のバタフライバルブでは、円筒状バルブ本体の内周面を被覆する円筒部とその内面に隆起する弁座用の中高部とを備えたゴム状弾性体製のシートリングにおいて、上記中高部に該中高部を幅方向に貫通する複数本の連通孔を設けるものであるから、円筒状バルブ本体の内周面を被覆するシートリングの構成が複雑となるだけでなく、上記シートリングの幅方向に貫通する連通孔を設けるため、シートリングの円筒状バルブ本体における径方向（厚さ方向）の寸法が上記連通孔を設ける分、全周にわたり厚くなってしまう。このため、円筒状バルブ本体に取り付けた弁体を閉じ方向に回動してバルブを閉じ状態にしようとしたとき、弁体の先端部によってシートリングの中高部が閉じ方向に押し出される作用を受けるが、上記シートリングの厚さ方向の寸法が上記連通孔を設ける分、厚くなっているので、上記弁体の閉じ方向の力によりゴム製のシートリングが移動させられる量が増加し、シートリングが傷付けられやすく、長寿命に耐えられないという問題を有することになる。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、構造が簡単で、弁体による全閉状態において、充分な締め付け力で弁体の閉状態を維持することができ、また、ゴム製のシートリングの長寿命化も図ることのできるバタフライバルブを提案することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、円筒状バルブ本体の開口内面にゴム製のシートリングを装着すると共に、上記円筒状バルブ本体に保持される回動自在のステムに取り付けられた弁体を備え、該弁体は、上記シートリングの開口内面に圧接して上記円筒状バルブ本体の流体通路を完全に閉状態とする全閉位置と、上記シートリングの開口内面から離間して上記円筒状バルブ本体の上記流体通路を開放する開放位置との間を移動可能となされたバタフライバルブにおいて、上記円筒状バルブ本体の上記開口内面であって、上記全閉位置にある上記弁体より更に上記弁体の閉じ方向側の離間した位置に、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を上記開口内面の周方向に形成したことを特徴とする。

本発明において、上記弁体の全閉位置は、上記円筒状バルブ本体の上記開口内面の開口軸方向、即ち、上記開口内面が形成する円の中心軸方向に対してほぼ直交する位置に設定されており、前記位置ズレ防止用突起は、上記直交する位置より更に閉じ方向側の離間した位置に形成されていることが好ましい。

このように、弁体の全閉位置が、円筒状バルブ本体の開口内面の開口軸方向に対してほぼ直交する位置となるように設定しておくと、円筒状バルブ本体を流れる流体の流動方向に対して、ほぼ直交する位置が弁体の全閉位置となるから、全閉状態を確実なものとすることができる。

また、上記位置ズレ防止用突起は、上記直交する位置より更に閉じ方向側の離間した位置に形成されているから、弁体を全閉位置とするように回動させても、その閉じ方向への回動中に、例えば、上記位置ズレ防止用突起が形成されていることによりゴム製のシートリングの圧縮幅が狭くなりすぎるということはなく、弁体の全閉位置において、シートリングの適正な圧縮幅を容易に確保することができる。このため、弁体を全閉状態にするための回動トルクは小さくて済み、また、充分な締め付け力で閉状態を維持することができる。また、上記位置ズレ防止用突起の高さを高くしても、それによってシートリングの圧縮幅が悪影響を受けることはないから、ゴム製のシートリングの位置ずれ防止も確実に行うことができる。

上記位置ズレ防止用突起は、上記直交する位置より閉じ方向側の離間した位置に形成されているが、その形成位置は、円筒状バルブ本体の開口内面における端部側ではなく中央側に位置しており、弁体を全閉位置とするときのシートリングに加えられる力の向かう作用方向側に設けておくのが好ましい。このような位置に上記位置ズレ防止用突起を設けておけば、弁体を全閉位置とするときにシートリングに加えられる力に対して上記位置ズレ防止用突起が対向するような形態となり、より一層確実にシートリングの位置ずれ防止を行うことができるようになる。

また、本発明において、上記位置ズレ防止用突起は、上記弁体の回転軸に対して弁体の半周分ごとに対応して形成されており、上記弁体の半周分に対して同一高さの突起部が円筒状バルブ本体の開口内面に対して少なくとも４５度以上の範囲にわたり形成されていることが好ましい。

このように、位置ズレ防止用突起を、弁体の半周分ごとに対応して形成するようにし、円筒状バルブ本体の開口内面に対して同一高さの突起部を少なくとも４５度以上の範囲にわたり連続して形成しておけば、弁体を全閉位置となるように回動させたときに、上記位置ズレ防止用突起により、ほぼ周方向全体にわたりシートリングの位置ずれ防止を行うことができるとともに、シートリングの適正な圧縮幅も確保することができ、また、充分な締め付け力で閉状態を維持することができる。

上記位置ズレ防止用突起は、弁体の半周分ごとに連続したひとつの突起部として形成することが構成を簡略にするためには好ましいが、途中で区切りを設けることにより一方の半周分に対して複数の突起部を形成してもよい。但し、複数の突起部として形成する場合は、シートリングの適正な圧縮幅を確保するため、上記位置ズレ防止用突起の弁体に対向する側の側面位置、即ち、シートリングの力を受ける側の側面が、弁体の全閉位置に対して同一の離間位置となるように形成することが好ましい。

上記位置ズレ防止用突起は、弁体の半周分ごとに対応して形成されるものであり、上記円筒状バルブ本体の開口内面の開口軸方向に関し、弁体の全閉位置に対して閉じ方向側の離間した位置に設けられる。従って、本発明の好適な実施の形態としては、上記弁体が全閉位置に設定されたとき、上記弁体の回動軸を中心として左右に位置する２つの半周先端部は、上記円筒状バルブ本体の開口内面の開口軸方向に関し、ほぼ直交する位置に設定されるとともに、上記弁体の２つの半周先端部に対応する位置ズレ防止用突起のそれぞれは、上記直交する位置にある弁体の先端部から上記開口軸方向に対して互いに逆方向にずれた離間位置に設けられることになる。

本発明では、バタフライバルブの円筒状バルブ本体の開口内面にゴム製のシートリングを装着すると共に、上記円筒状バルブ本体に保持されるステムを中心に回動自在に取り付けられた弁体を備え、該弁体は上記シートリングの開口内面に圧接して全閉状態とする全閉位置と上記円筒状バルブ本体の上記流体通路を開放する開放位置との間を移動可能となされたバタフライバルブにおいて、上記円筒状バルブ本体の上記開口内面であって、上記全閉位置にある上記弁体より上記弁体の閉じ方向側に離間した位置に、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を周方向に形成している。このため、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を設けてあっても、弁体の回動中にゴム製のシートリングの圧縮幅が狭くなりすぎるようなことはなく、全閉位置において、シートリングの適正な圧縮幅を確保することができる。このため、充分な締め付け力で上記弁体の閉状態を維持することができ、位置ズレ防止のために上記位置ズレ防止用突起の高さを高くしても、弁体の閉動作によるシートリングの適正な圧縮幅が狭くなることはなく、上記シートリングの位置ズレ防止を確実に行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の構成を適用したバタフライバルブについて詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した実施形態の一例であるバタフライバルブ全体の正面図、図２は、バルブ本体に回動自在に保持される弁体の正面図、図３は、ゴム製のシートリングを取り付ける前の状態を示すバルブ本体の正面断面図、図４は、図３に示すバルブ本体の側断面図、図５は、弁体を閉じ方向に回動させている状態を示す説明断面図、図６は、弁体を全閉位置まで回動させた状態を示す説明断面図である。

図１において、１０は円筒状のバルブ本体、１１は円筒状バルブ本体１０の開口内面に保持されたゴム製のシートリング、１２は上記円筒状バルブ本体１０の中央に形成された流体通路を構成する開口部３０を開閉する弁体である。ここで、円筒状バルブ本体１０を構成し中央に流体通路を構成する開口部３０を有する筒部１３は、図１、図３において紙面の前後方向に突出形成されており、流体通路を構成する開口部３０は、図３に示されるように、中央に円形に構成されている。

弁体１２は、通常のように金属によって円板状に作られており、図２に示すように、その周縁から上下直径方向に突出する上ステム１４と下ステム１５を備えている。上ステム１４と下ステム１５とは、図３に示すように、バルブ本体１０に設けたガイド部材１８，１９により回転自在に支持され、上ステム１４が、図示しない操作ハンドル又は駆動部により回動駆動されることにより、弁体１２が回動され、円筒状バルブ本体１０の流体通路を構成する開口部３０が弁体１２により開閉される。

バルブ本体１０は、金属によってほぼ円筒状に成型されており、図３にその正面断面図を示すように、円筒状の筒部１３の上下に、弁体１２の回動軸となる上ステム１４と下ステム１５とを保持する上筒部１６と下筒部１７とがそれぞれ形成されている。これらバルブ本体１０の上筒部１６と下筒部１７とのそれぞれには、上ステム１４又は下ステム１５の回動をガイドするための、鉄系の焼結合金か、真鍮の鍛造又は切削により形成された筒状のガイド部材１８，１９がインサート成型により固着されている。

このように、ガイド部材１８，１９が、バルブ本体１０の上筒部１６と下筒部１７の内部にインサート成型により一体化されるように構成すれば、これらガイド部材１８，１９のバルブ本体１０に対する内側端面を、円筒状バルブ本体１０の開口内面である内周面２１に露出するように容易に取り付けることができる。また、本実施の形態においては、そのガイド部材１８，１９の弁体１２側の内周側端面には、ゴム製のシートリング１１のバックアップ作用をなす環状の凸部２０が設けられており、また、ガイド部材１８，１９の上ステム１４、下ステム１５挿通用の内周面には、例えば、上ステム１４、下ステム１５の回動をスムースに行うためのオイル溜り用の凹溝２７を設けている。

このように、ガイド部材１８，１９を、バルブ本体１０にインサート成型により一体化されるように構成すれば、ガイド部材１８，１９に所望の加工を施した状態で、バルブ本体１０の上筒部１６と下筒部１７の内部に取り付けることができる。特に、円筒状バルブ本体１０の開口内面側に位置する箇所に加工を施そうとする場合、バルブ本体１０とは別体のガイド部材１８，１９の状態で加工を施し、バルブ本体１０にインサート成型により一体化すれば、円筒状バルブ本体１０の開口内面側を無理なく所望の形状とすることができる。

図３において、円筒状の筒部１３の内周面２１の左右両側には、弁体１２の半周分ごとに対応させてシートリング１１の位置ズレ防止用突起２２、２３が、約１２０度の範囲にわたり、周方向に一定の高さで伸びる突起部として両側に形成されている。この位置ズレ防止用突起２２、２３は、図４に示すように、ガイド部材１８，１９の中心軸線Ｘに対して左右離間した位置に、一定の幅で中心軸線Ｘと平行に形成されている。

それぞれの位置ズレ防止用突起２２、２３は、できるだけ広い角度範囲にわたり設けることが好ましいが、少なくとも４５度以上の範囲に形成されておれば必要な機能を得ることができる。設ける角度範囲が小さい場合には、ひとつの位置ズレ防止用突起を複数に分割して形成することもできるが、この場合は、複数に分割して形成した一方側の位置ズレ防止用突起について、その位置ズレ防止用突起の弁体１２に対向する側の側面位置、即ち、弁体１２によるシートリング１１を介して力を受ける側の各側面が、弁体１２の全閉位置に対して同一の離間位置となるように形成し、シートリングの適正な圧縮幅を確保できるようにすることが好ましい。

図４においては、一方側の位置ズレ防止用突起２２を実線で、他方側の位置ズレ防止用突起２３を２点鎖線で示している。また、弁体１２の閉じ方向は、実線で示した位置ズレ防止用突起２２に対しては図の左から右側方向であり、２点鎖線で示した位置ズレ防止用突起２３に対しては図の右から左側方向に弁体１２が移動されて全閉位置となる。従って、２つの位置ズレ防止用突起２２、２３は、全閉位置となる中心軸線Ｘに対して、それぞれ左右異なる方向に離間して形成されており、それぞれ弁体の閉じ方向側の離間した位置に形成されていることが理解できる。

この図４に示されるように、２つの位置ズレ防止用突起２２、２３は、弁体１２の回動軸となる上ステム１４と下ステム１５の中心軸線と同一のガイド部材１８，１９の中心軸線Ｘに対して左右等距離の離間位置に形成されている。これは、本実施の形態においては、弁体１２の全閉位置が、円筒状バルブ本体１０の開口内面の開口軸方向Ｙに対して直交する位置、即ち、中心軸線Ｘの位置に設定されており、従って、弁体１２の先端部は、全閉位置において、中心軸線Ｘの位置まで閉じられることになるが、上記位置ズレ防止用突起２２、２３は、上記弁体１２の先端部の位置する全閉位置よりも更に閉じ方向側の離間した位置に形成され、弁体１２を閉じるときの邪魔にならないようになっている。

この位置ズレ防止用突起２２、２３の断面形状は、図５，図６に示すように、四角形状が一般的であるが、必ずしも角形状にする必要はなく、シートリング１１の位置ズレ防止の作用ができる形状であれば他の形状であってもよい。

シートリング１１は、加硫ゴムで形成され、図５、図６に示すように、上記バルブ本体１０の筒部１３の内周面２１及び位置ズレ防止用突起２２、２３とを被覆する円筒部２４と、この円筒部２４の両端から半径方向外向きに突出してバルブ本体１０の円筒部端面を被覆するフランジ部２５とからなり、このフランジ部２５の内側がバルブ本体１０に形成した環状溝２７に嵌合し、シートリング１１が上記バルブ本体１０に固定されるようになっている。

以上のように構成したバタフライバルブにおいて、弁体１２を開状態から閉状態とするため、図５に示す矢印方向に弁体１２を回動する。図５の状態から更に弁体１２を回動すると、まず弁体１２の先端部２６は、弁体１２が全閉状態となる全閉位置（２点鎖線Ｚで示される位置）の手前でシートリング１１の円筒部２４に当接する。その後、更に弁体１２が回動されることによりシートリング１１の円筒部２４を押圧しながら、即ち、ゴム製のシートリング１１を圧縮しながら、２点鎖線Ｚで示される全閉位置となる（図６参照）。

このとき、シートリング１１の円筒部２４は、ゴム製であるので撓みながら押された方向に移動しようとするが、バルブ本体１０における筒部１３の内周面２１には、位置ズレ防止用突起２２、２３が、上記全閉位置（２点鎖線Ｚで示される位置）より上記弁体１２の閉じ方向側に離間した位置、即ち、シートリング１１が押される側に設けられているから、この位置ズレ防止用突起２２、２３はシートリング１１の移動を直接受けて阻止する位置であり、シートリング１１の移動を確実に阻止し、シートリング１１の位置がずれることを確実に防止することができる。

一方、弁体１２の先端部２６がシートリング１１の円筒部２４に当接してから全閉位置となるまでの間には位置ズレ防止用突起２２、２３が形成されていないので、シートリング１１の円筒部２４における厚みは、薄くなることなく形成されており、従って、シートリング１１の圧縮幅は、充分確保された状態で圧縮されていく。また、この全閉時におけるシートリング１１の円筒部２４における圧縮幅が、図６において水平方向側（閉じ方向側）にも確保された状態となるよう、この全閉位置における弁体１２の先端部２６と位置ズレ防止用突起２２、２３とのバルブ本体１０における筒部１３の軸方向（図５，６におけるＹ軸方向）の離間間隔が定められている。従って、全閉時におけるシートリング１１の円筒部２４における圧縮幅は充分確保されているから、弁体１２を閉めるときのトルクは小さくて済み、また、充分な締め付け力で弁体１２の閉状態を維持することができる

図６に２点鎖線Ｚで示される全閉位置は、バルブ本体１０における筒部１３の開口軸方向Ｙに対して直交する位置に設定されている。そして、上記位置ズレ防止用突起２２、２３は、上記直交する位置より更に閉じ方向側の離間した位置に形成されている。但し、その形成位置は、開口軸方向Ｙの端部側ではなく中央側に位置しており、図６に示すように、弁体１２を全閉位置Ｚとしたときのシートリング１１に加えられる力が向かう作用方向側に位置させるのが好ましい。このような位置に上記位置ズレ防止用突起２２、２３を設けておけば、弁体１２を全閉位置としたときにシートリング１１に加えられる力を、上記位置ズレ防止用突起２２、２３が受けるような形態となり、より一層確実にシートリング１１の位置ずれ防止を行うことができるようになる。

以上説明したように、本形態のバタフライバルブは、上記円筒状バルブ本体の上記開口内面であって、上記全閉位置にある上記弁体より上記弁体の閉じ方向側に離間した位置に、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を周方向に形成したものである。このため、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を設けてあっても、その回動中にゴム製のシートリングの圧縮幅が狭くなりすぎるようなことはなく、上記弁体の全閉位置において、シートリングの適正な圧縮幅を確保することができる。このため、充分な締め付け力で閉状態を維持することができ、位置ズレ防止のために上記位置ズレ防止用突起の高さを高くしても、シートリングの適正な圧縮幅が狭くなることはなく、上記シートリングの位置ズレ防止を確実に行うことができる。

本発明では、円筒状バルブ本体の開口内面にゴム製のシートリングを装着すると共に、上記円筒状バルブ本体に保持される回動自在のステムに取り付けられた弁体を備え、該弁体は、上記シートリングの開口内面に圧接して上記円筒状バルブ本体の流体通路を完全に閉状態とする全閉位置と、上記シートリングの開口内面から離間して上記円筒状バルブ本体の上記流体通路を開放する開放位置との間を移動可能となされたバタフライバルブにおいて、上記円筒状バルブ本体の上記開口内面であって、上記全閉位置にある上記弁体より更に上記弁体の閉じ方向側の離間した位置に、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を上記開口内面の周方向に形成したものである。従って、弁体の全閉位置において、その全閉状態を確実なものとすることが必要な場合に特に有効であり、その開状態の制御形態は自由である。

本発明を適用したバタフライバルブ全体の正面図である。 バルブ本体に回動自在に保持される弁体の正面図である。 ゴム製のシートリングを取り付けるまえの状態を示すバルブ本体の正面断面図である。 図３に示すバルブ本体の側断面図である。 弁体を閉じ方向に回動させている状態を示す説明断面図である。 弁体を全閉位置まで回動させた状態を示す説明断面図である。

符号の説明

１０ 円筒状バルブ本体
１１ シートリング
１２ 弁体
１３ 筒部
１４ 上ステム
１５ 下ステム
２１ 内周面（開口内面）
２２、２３ 位置ズレ防止用突起
２４ 円筒部
２６ 先端部
３０ 開口部
Ｙ 開口内面の開口軸方向
Ｚ 全閉位置

Claims (3)

1. 円筒状バルブ本体の流体通路を構成するための開口内面にゴム製のシートリングを装着すると共に、上記円筒状バルブ本体に保持される回動自在のステムに取り付けられた弁体を備え、該弁体は、上記シートリングの開口内面に圧接して上記円筒状バルブ本体の上記流体通路を完全に閉状態とする全閉位置と、上記シートリングの開口内面から離間して上記円筒状バルブ本体の上記流体通路を開放する開放位置との間を移動可能となされたバタフライバルブにおいて、
   上記円筒状バルブ本体の上記開口内面であって、上記全閉位置にある上記弁体より更に上記弁体の閉じ方向側の離間した位置に、上記シートリングの位置ズレ防止用突起を上記開口内面の周方向に形成したことを特徴とするバタフライバルブ。
2. 請求項１において、前記弁体の全閉位置は、前記円筒状バルブ本体の前記開口内面の開口軸方向に対してほぼ直交する位置に設定されており、前記位置ズレ防止用突起は、上記直交する位置より更に閉じ方向側の離間した位置に形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。
3. 請求項２において、前記位置ズレ防止用突起は、前記弁体の半周分ごとに対応して形成されており、前記弁体の半周分に対して同一高さの突起部が前記円筒状バルブ本体の前記開口内面に対して少なくとも４５度以上の範囲にわたり形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。

Images