JP2005131822A

JP2005131822A - バタフライ弁のゴムライニング用金型

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Publication number: JP2005131822A
Application number: JP2003367807A
Authority: JP
Inventors: Ichiji Kaneda; 一司金田; Kenji Hasebe; 健次長谷部
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】弁箱内周面や粉体塗装面に傷を付けることなく、弁箱内周面の所定の位置に確実にゴムライニングを施すことができるバタフライ弁のゴムライニング用金型を提供する。
【解決手段】粉体塗装を施したバタフライ弁の弁箱内周面の一部にゴムライニング３１を施す際に使用するゴムライニング用金型３２であって、前記バタフライ弁の弁箱１３内に挿入される金型の外周で、弁箱内周面のゴムライニングを施す面と施さない面との境界位置に、該金型を構成する金属よりも熱膨張係数が大きく、かつ、弁箱内周面に対する摩擦係数が小さな材料、例えばフッ素樹脂からなるリング状シール材４０，４３を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バタフライ弁のゴムライニング用金型に関し、詳しくは、全体に粉体塗装を施したバタフライ弁の弁箱内周面の所定位置にゴムライニングを施す際に使用するゴムライニング用の金型に関する。

各種配管系に設けられている弁が劣化したり、損傷したりしたときには、この弁を取り替える必要を生じる。この場合、弁の面間寸法と配管のフランジ間の寸法とが同一寸法では、配管の間に弁を挿入することができないので、弁自体に面間調節機能を備えていない場合は、別途面間調節用の部材を用意しなければならない。

このようなことから、弁箱に設けられている配管接続用管体部の一方に継手管（フランジ短管）を軸方向に移動可能に設けた伸縮継手構造を有する面間調節機能付きの弁が提案されている。このような面間調節機能付きの弁を使用することにより、配管途中への弁の取り付けや取り外しを弁のみで行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。一方、鋳物製のバタフライ弁では、キャビテーション対策等として弁箱の内周面にゴムライニングを施すことが行われている（例えば、特許文献２参照。）。
実公昭５８−１３１８０号公報特開２００２−３９４００号公報

各種構造の弁に対して前述のような面間調節機能を付与する場合、配管接続用管体部を受口として内周にシールリングを装着し、この受口にフランジ短管の差口を挿入して軸方向に移動可能な状態とすることが行われている。しかし、このような面間調節機能を備えたバタフライ弁の弁箱内周面にゴムライニングを施す場合、配管接続用管体部の受口内周にシールリング装着溝を形成しておいても、弁箱内周面にゴムライニングを施す際に、このシールリング装着溝がゴムで埋まってしまうので、シール部材を装着することができなくなる。

このため、弁箱内周面にゴムライニングを施す際に使用する金型の形状を、前記シールリング装着溝の部分にライニング用のゴムが流れ込まない形状とすることが考えられるが、この場合は、金型外周面と弁箱内周面とが直接接触するようになるため、弁箱内への金型の挿入が困難になったり、金型や弁箱に傷が付いたりするおそれがある。また、一般的に、バタフライ弁には、耐食性を向上させるための手段として、粉体塗装を施すことが行われており、この粉体塗装の塗装面が円滑ではなく、小さな凹凸を有していることから、金型の外面形状を弁箱内周面に合わせて精密に加工しても、ライニング用のゴムがシールリング装着溝の部分に流れ込むことを完全に防止することは困難であり、さらに、金型と粉体塗装面とが接触することにより、塗装面に焼けが発生したり、傷を付けたりして耐食性を損なうおそれもある。

そこで本発明は、弁箱内周面や粉体塗装面に傷を付けることなく、弁箱内周面の所定の位置に確実にゴムライニングを施すことができるバタフライ弁のゴムライニング用金型を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のバタフライ弁のゴムライニング用金型は、粉体塗装を施したバタフライ弁の弁箱内周面の一部にゴムライニングを施す際に使用するゴムライニング用金型であって、前記バタフライ弁の弁箱内に挿入される金型の外周で、弁箱内周面のゴムライニングを施す面と施さない面との境界位置に、該金型を構成する金属よりも熱膨張係数が大きく、かつ、弁箱内周面に対する摩擦係数が小さな材料からなるリング状シール材を配置したことを特徴とし、特に、前記リング状シール材を構成する材料がフッ素樹脂であることを特徴としている。

本発明のバタフライ弁のゴムライニング用金型によれば、リング状シール材によってゴムライニングを施さない部分、例えば、面間調節機能を備えたバタフライ弁における配管接続用管体部の受口内周に設けたシールリング装着溝に、ライニング用のゴムが流れ込むことを防ぐことができる。特に、金型を構成する金属よりも熱膨張係数を大きくしておくことにより、温度上昇時のリング状シール材の熱膨張で金型と弁箱との間をより確実にシールすることができる。さらに、弁箱内周面に対する摩擦係数を小さくしておくことにより、弁箱内周面、特に粉体塗装を施した弁箱内周面にリング状シール材が接触しても塗装面を傷付けることがない。

図１及び図２は、本発明のゴムライニング用金型の第１形態例を示すものである。本形態例は、バタフライ弁の弁箱内周面にネック幅のゴムライニングを施すためのゴムライニング用金型であって、図１はゴムライニング形成前の状態を示す弁箱及び金型の断面図、図２はゴムライニング形成時の状態を示す弁箱及び金型の断面図である。図３及び図４は、ネック幅のゴムライニングを施した面間調節機能付きバタフライ弁の一例を示すもので、図３は一部断面平面図、図４は要部の断面図である。

まず、図３及び図４に示すように、面間調節機能付きのバタフライ弁１１は、流路を開閉する弁体１２を収納した弁箱１３の一方の配管接続用管体部に面間調節機能を付加したものであって、図３において左側に示した配管接続用管体部１４は、先端外周にフランジ１５を設けて通常のフランジ接合を行うように形成しており、図３において右側に示した配管接続用管体部１６には、シールリング装着溝１７に装着したシールリング１８を介してフランジ短管１９を軸方向に移動可能に挿入し、バタフライ弁１１の面間寸法を調節可能としている。

前記フランジ短管１９は、配管接続用管体部１６内に挿入される差口２１と配管接続用のフランジ２２とを有するものであって、フランジ２２と弁箱１３との間には、弁箱１３に対してフランジ短管１９を軸方向に移動させるためのフランジ短管移動手段２３と、弁箱１３にフランジ短管１９及び配管２４を固定するためのフランジ短管固定手段２５が設けられ、フランジ短管１９と配管２４との間には、両者をフランジ結合するためのフランジ結合手段２６が設けられている。

フランジ短管移動手段２３は、配管接続用管体部１６の外周面から突出した複数の弁箱側ボルト挿通部１３ａと、フランジ短管１９のフランジ外周から突出した複数の短管側ボルト挿通部１９ａと、弁箱側ボルト挿通部１３ａ及び短管側ボルト挿通部１９ａを貫通するように設けられたボルト（ねじ棒）２３ａと、弁箱側ボルト挿通部１９ａ及び短管側ボルト挿通部１９ａの両面でボルト２３ａにそれぞれ螺合した４個のナット２３ｂとで形成されている。

フランジ短管固定手段２５は、弁箱側ボルト挿通部１３ａ及び短管側ボルト挿通部１９ａから配管２４のフランジ２４ａを貫通するボルト２５ａと、弁箱側ボルト挿通部１３ａの両面及び短管側ボルト挿通部１９ａとフランジ２４ａの突き合わせ部外面とにそれぞれ螺合した４個のナット２５ｂとで形成されている。

フランジ結合手段２６は、通常のフランジ結合と同様に、短管側ボルト挿通部１９ａとフランジ２４ａとを貫通するボルト２６ａと、該ボルト２６ａのネジ部に螺合するナット２６ｂとで形成されている。

面間調節機能付きバタフライ弁１１を配管途中に挿入する際には、フランジ短管移動手段２３のナット２３ｂを操作して面間を縮めた状態で配管途中にバタフライ弁１１を挿入した後、面間調節機能を持たない配管接続用管体部１４のフランジ１５を一方の配管（図示せず）にフランジ結合により仮締めする。

次に、再びフランジ短管移動手段２３のナット２３ｂを操作して面間を伸ばし、フランジ短管１９のフランジ２２を配管２４のフランジ２４ａに押し当て、フランジ結合手段２６のボルト２６ａ、ナット２６ｂを取り付けてフランジ短管１９と他方の配管２４とを仮締めする。さらに、この状態で、フランジ短管固定手段２５のナット２５ｂを操作し、弁箱１３側を除いてフランジ短管１９と配管２４とを仮締めする。

このようにして仮締め作業を終えた後、フランジ１５と一方の配管とをフランジ結合するボルト・ナットを本締めし、続いて、フランジ結合手段２６のボルト２６ａ、ナット２６ｂも本締めする。次に、フランジ短管固定手段２５のナット２５ｂを操作してフランジ短管１９と配管２４とを本締めした後、弁箱側ボルト挿通部１３ａの配管２４側のナット２５ｂを軽く締め付けるとともに、反配管２４側のナット２５ｂを本締めする。最後に、フランジ短管移動手段２３のナット２３ｂを締め付ける。

これにより、面間調節機能付きバタフライ弁１１を配管途中に挿入・装着することができ、フランジ短管固定手段２５とフランジ結合手段２６とによって弁箱１３、フランジ短管１９及び配管２４を確実に固定した状態とすることができる。

この面間調節機能付きバタフライ弁１１は、全体に粉体塗装を施して耐食性を向上させるとともに、弁箱１３の中央部にネック幅のゴムライニング３１を施して小開度時のキャビテーション対策としている。このネック幅のゴムライニング３１は、図１及び図２に示すゴムライニング用金型３２を用いて形成されている。

ゴムライニング用金型３２は、弁箱１３の両端開口からそれぞれ弁箱内に挿入される下金型３３及び上金型３４と、弁箱中央部の弁棒挿通孔１３ｂに挿入される一対のネック金型３５と、未加硫の成形ゴムを圧入するための圧入押金３６とで構成されている。下金型３３は、弁箱１３の配管接続用管体部１６より大径の基板部３７と、配管接続用管体部１６からネック金型３５の先まで弁箱内に挿入される胴部３８と、胴部上面中心から突出した嵌合凸部３９と、胴部３８の外周に装着されたリング状シール材４０とを有している。

また、上金型３４は、配管接続用管体部１４よりも大径の基板部４１と、配管接続用管体部１４から下金型３３の上面に密着するように挿入される胴部４２と、胴部４２の先端外周部に装着されたリング状シール材４３とを有するものであって、胴部４２の先端には嵌合凸部３９が嵌入する貫通口４４が設けられ、該貫通口４４を貫通した嵌合凸部３９の外周面と胴部４２の内周面との間に、前記圧入押金３６が圧入される圧入部４５が設けられている。さらに、圧入部４５と胴部先端外周との間には、内外に貫通した圧入孔４６が設けられている。

ネック金型３５は、弁棒挿通孔１３ｂの内周面に当接する丸棒状のものであって、先端は、下金型３３の胴部３８に嵌入するようになっている。さらに、下金型３３及び上金型３４の内部には、金型加熱用蒸気を導入するための蒸気室４７及び蒸気通路４８がそれぞれ設けられている。

前記上下の金型３３，３４の胴部３８，４２の外径は、弁箱１３の内周に施された塗装面の内径よりも小さく形成されており、弁箱内に胴部３８，４２を挿入する際に、胴部３８，４２の外面が塗装面に接触しないようにしている。また、各胴部３８，４２の外周面所定位置には、ゴムライニングを形成するためのゴムライニング形成部４９がそれぞれ設けられている。

前記リング状シール材４０，４３は、弁箱内周面のゴムライニングを施す面と施さない面との境界位置、すなわち、両リング状シール材４０，４３の距離がネック幅に対応するように、前記ゴムライニング形成部４９の両側に相当する位置にそれぞれ設けられるものであって、各金型を構成する金属よりも熱膨張係数が大きく、かつ、弁箱内周面に対する摩擦係数が小さな材料で形成されている。また、リング状シール材４０，４３の外径は、弁箱１３の内径（塗装面の内径）と同一か、それよりも小さく、さらに、弁箱１３内に各胴部３８，４２を挿入する際に、胴部３８，４２が塗装面に接触して傷付けないように、リング状シール材４０，４３の外周面が胴部３８，４２の外周面より僅かに大径になるように形成されており、ゴムライニングを施す際の昇温による熱膨張で弁箱内周面（塗装面）に確実に密着するように設定されている。

このリング状シール材４０，４３の熱膨張係数が金型を構成する金属よりも小さいと、ゴムライニングを施す際の昇温によって金型の方が大きく膨張し、胴部３８，４２の外面が弁箱内周の塗装面に接触して塗装面に焼けを発生させるおそれがあり、リング状シール材４０，４３が塗装面に十分に密着しなくなることがある。

なお、摩擦係数が小さな部分は、リング状シール材４０，４３の全体であってもよく、外周面部分のみであってもよい。さらに、リング状シール材４０，４３は、ゴムライニングを施す際の高温状態に耐えられる耐熱性を備えていることはいうまでもない。また、各金型へのリング状シール材４０，４３の装着は、一般的なシール材と同様に、金型外周に設けた装着溝にリング状シール材４０，４３をはめ込むことによって行うことができる。

このようなリング状シール材４０，４３を形成する材料は、任意に選択することができるが、特に、フッ素樹脂、中でも、テトラフロロエチレン樹脂が最適である。フッ素樹脂は、金型材料として一般に用いられているＳＳ４００鋼材に比べて熱膨張係数が大きく、摩擦係数が小さく、耐熱性も十分であるという利点を有している。なお、一般に弁箱に使用するＦＣＤ４５０と、金型に使用するＳＳ４００と、リング状シール材に使用するフッ素樹脂（テトラフロロエチレン樹脂）とにおける熱膨張係数を参考として下記に示す。

ＦＣＤ４５０：１０×１０^−６／℃
ＳＳ４００：１０．７×１０^−６／℃
フッ素樹脂：１００×１０^−６／℃

このように形成したゴムライニング用金型を用いてネック幅のゴムライニング３１を形成するには、まず、耐食性を向上させるために全体に粉体塗装を施した弁箱１３のゴムライニング面に、プライマー及び接着剤をこの順に塗布する。次に、弁箱１３のゴムライニング３１を施す位置に、必要量よりも少ない量の未加硫のゴムを適当に成形して貼り付ける。このように、所定位置、例えば、圧入孔４６から離れた位置等に未加硫ゴムをあらかじめ適当量貼り付けておくことにより、圧入部４５からのゴム圧入量を少なくすることができ、圧入押金３６のストローク縮小や圧入孔４６の削減、成形時間の短縮等が図れるといった利点がある。

まず、弁箱，各金型及び未加硫ゴムをあらかじめ予熱した状態で、所定位置に設置されている下金型３３に、前述のようにして未加硫ゴムを貼り付けておいた弁箱１３をセットし、弁箱１３内に胴部３８を挿入した状態とする。続いて、弁箱１３の上方から上金型３４の胴部４２を弁箱内に挿入し、両金型の上下端面を密着させる。さらに、ネック金型３５を弁棒挿通孔１３ｂにセットして各金型と弁箱１３との位置決めを行う。

この状態で、圧入部４５にあらかじめ予熱した未加硫ゴム５０をセットした後、図１に示すように、圧入押金３６を圧入部４５に圧入し、所定圧力で所定時間、プレス荷重を加えて未加硫ゴム５０を圧入孔４６を通してゴムライニング形成部４９に向けて押し込む。このとき、金型温度の上昇でリング状シール材４０，４３も昇温し、適度に熱膨張して粉体塗装面に密着した状態になるので、図２に示すように、未加硫ゴムがリング状シール材４０，４３の間のゴムライニング形成部４９内に圧入された状態となり、リング状シール材４０，４３と粉体塗装面との間から未加硫ゴムが外部に漏れ出すことはない。

未加硫ゴムを圧入後、蒸気通路４８を通して蒸気室４７，４７に高温蒸気を供給し、金型温度を所定温度に上昇させて所定時間保持することにより、ゴムの加硫を行う。加硫終了後は、蒸気室４７に冷却水を供給し、所定時間冷却してから各金型を弁箱１３から抜き取ることにより、図３，図４に示すように、弁箱１３の中央部にネック幅のゴムライニング３１を施したバタフライ弁１１が得られる。

図５及び図６は、本発明のゴムライニング用金型の第２形態例を示すもので、図５はバタフライ弁にゴムライニングを形成する前の状態を示す弁箱及び金型の断面図、図６はゴムライニング形成時の状態を示す弁箱及び金型の断面図である。

本形態例に示すゴムライニング用金型は、シールリング装着溝１７を設けた配管接続用管体部１６の内周面を除く弁箱内周面にゴムライニング５１を施すために用いられるものであって、下金型５２、上金型５３及びネック金型５４とで構成されており、基本的には、前記第１形態例に示したゴムライニング用金型と略同様に形成されている。

すなわち、下金型５２は、基板部５５と、ネック金型５４の先まで弁箱内に挿入される胴部５６と、胴部上面中心から突出した嵌合凸部５７と、胴部５６の外周に装着されたリング状シール材５８と、金型内に設けられた蒸気室５９とを有している。上金型５３は、基板部６０と、下金型５２の胴部上面に密着するように挿入される胴部６１と、金型内に設けられた蒸気室６２とを有しており、胴部６１の先端には嵌合凸部５７が嵌入する貫通口６３が設けられている。さらに、下金型５２の胴部５６の先端部（ネック部）及び上金型５３の胴部６１は、ゴムライニング５１を形成するために弁箱内径よりも小径に形成されており、弁箱内周面との間に所定幅の隙間（ゴムライニング形成部）が設けられている。

本形態例に示すゴムライニング用金型を用いて弁箱内周面にゴムライニング５１を形成するには、前記同様に、全体に粉体塗装を施した弁箱１３のゴムライニング面に、プライマー及び接着剤を塗布した後、弁箱、金型及び未加硫ゴムを予熱した状態で、嵌合凸部５７の外周に未加硫ゴム５０をセットした下金型５２を所定位置に置き、弁箱１３を上方から下ろして弁箱内に胴部５６を挿入し、下金型５２に弁箱１３をセットする。続いて上金型５３の胴部６１を上方から弁箱内に挿入するとともに、ネック金型５４を弁棒挿通孔１３ｂにセットして金型と弁箱との位置決めを行う。

次に、上金型５３にプレス荷重を加え、上金型５３を下金型５２に向けて所定圧力で所定時間押し込み、図６に示すように、未加硫ゴムを弁箱と金型との間のゴムライニング形成部に向けて圧入する。このとき、前述のようなリング状シール材５８の作用により、配管接続用管体部１６への未加硫ゴムの漏れが防止される。

未加硫ゴムを圧入後、蒸気室５９，６２に高温蒸気を供給して金型温度を所定温度に上昇させ、所定時間保持することによってゴムを加硫する。その後、蒸気室５９，６２に冷却水を供給して所定時間冷却してから各金型を弁箱１３から抜き取ることにより、シールリング装着溝１７を設けた配管接続用管体部１６の内周面を除く弁箱内周面にゴムライニング５１を施したバタフライ弁が得られる。

なお、上記各形態例では、面間調節機能付きのバタフライ弁の弁箱内周にゴムライニングを施す例を説明したが、本発明の金型は、通常の両フランジ型バタフライ弁の弁箱内周にゴムライニングを施す場合にも適用可能である。

本発明のバタフライ弁のゴムライニング用金型は、面間調節機能付きのバタフライ弁の弁箱内周にゴムライニングを施す際に好適である。

本発明のゴムライニング用金型の第１形態例を示すもので、バタフライ弁にゴムライニングを形成する前の状態を示す弁箱及び金型の断面図である。同じくゴムライニング形成時の状態を示す弁箱及び金型の断面図である。面間調節機能付きバタフライ弁の一例を示す一部断面平面図である。同じく要部の断面図である。本発明のゴムライニング用金型の第２形態例を示すもので、バタフライ弁にゴムライニングを形成する前の状態を示す弁箱及び金型の断面図である。同じくゴムライニング形成時の状態を示す弁箱及び金型の断面図である。

符号の説明

１１…バタフライ弁、１２…弁体、１３…弁箱、１３ａ…弁棒挿通孔、１４…配管接続用管体部、１５…フランジ、１６…配管接続用管体部、１７…シールリング装着溝、１８…シールリング、１９…フランジ短管、２１…差口、２２…フランジ、２３…フランジ短管移動手段、２４…配管、２５…フランジ短管固定手段、２６…フランジ結合手段、３１…ゴムライニング、３２…ゴムライニング用金型、３３…下金型、３４…上金型、３５…ネック金型、３６…圧入押金、３７…基板部、３８…胴部、３９…嵌合凸部、４０…リング状シール材、４１…基板部、４２…胴部、４３…リング状シール材、４４…貫通口、４５…圧入部、４６…圧入孔、４７…蒸気室、４８…蒸気通路、４９…ゴムライニング形成部、５０…未加硫ゴム、５１…ゴムライニング、５２…下金型、５３…上金型、５４…ネック金型、５５…基板部、５６…胴部、５７…嵌合凸部、５８…リング状シール材、５９…蒸気室、６０…基板部、６１…胴部、６２…蒸気室、６３…貫通口

Claims

粉体塗装を施したバタフライ弁の弁箱内周面の一部にゴムライニングを施す際に使用するゴムライニング用金型であって、前記バタフライ弁の弁箱内に挿入される金型の外周で、弁箱内周面のゴムライニングを施す面と施さない面との境界位置に、該金型を構成する金属よりも熱膨張係数が大きく、かつ、弁箱内周面に対する摩擦係数が小さな材料からなるリング状シール材を配置したことを特徴とするバタフライ弁のゴムライニング用金型。
前記リング状シール材を構成する材料がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載のバタフライ弁のゴムライニング用金型。