JP2005133767A

JP2005133767A - ダイヤフラムバルブ

Info

Publication number: JP2005133767A
Application number: JP2003367710A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishiyama; 均石山
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】バルブ本体のフランジとボンネットのフランジの間でのダイヤフラムの圧縮反発力の低減を防止して、長期的な止水性に優れ、かつダイヤフラムの取付けが簡単で、経済的である、ダイヤフラムバルブを提供する。
【解決手段】バルブ本体１に設けた流体通路１３の中間に堰３を設けると共に、バルブ本体のフランジ１ａとボンネット６のフランジ６ａとの間にダイヤフラム２の外周縁部を挟持し、両フランジ間をボルト・ナットにて締結し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路１３を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記バルブ本体１のフランジ１ａと前記ボンネット６のフランジ６ａとの間に位置する、前記ダイヤフラム２の外周縁部に、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なうことを特徴とするダイヤフラムバルブである。
【選択図】図１

Description

本発明は、水、純水、腐食性のある薬液など、各種流体の輸送配管ラインに使用されるダイヤフラムバルブに関し、さらに詳しくは、耐水圧性能と止水性能に優れる樹脂製のダイヤフラムバルブに関するものである。

従来、ダイヤフラムバルブにおいては、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にゴム製ダイヤフラムの外周縁部を挟持するに際し、両フランジ及びダイヤフラムをボルトにて強固に締め込み、これによって発生するダイヤフラムの圧縮反発力により、バルブの止水性能を維持している。

然しながら、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間で、ボルトの強固な締結圧縮力を長期継続的に負荷せしめられるダイヤフラムが、それら両フランジ間から直径方向外方へはみ出る如くに変形し、結果としてそれら両フランジ間における永久圧縮歪量を増加して圧縮反発力を減じ、ひいては止水不良を生ずる。特に、高温流体を流し、或いは高温流体と低温流体とを交互に流すバルブのダイヤフラムにあっては、ゴムの劣化が速く、上記直径方向外方への変形を生じ易く、両フランジ間での圧縮反発力を減じて止水不良を生じ易い。

これらの課題を解決する為、ダイヤフラムの直径方向外方への変形を阻止する狙いで、ダイヤフラムの外周縁部にリングを一体成形、または配設する提案がなされている（例えば、特許文献１および２参照）。

特許文献１記載のダイヤフラムバルブは、バルブ本体に設けた流体通路の中間に堰を設けると共に、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にダイヤフラムの外周縁部を挟持し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記ダイヤフラムの外周縁部に、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を阻止するリングを一体成形したことを特徴としている。

このように、特許文献１記載のダイヤフラムバルブは、ダイヤフラムの外周縁部に一体成形されたリングが、ダイヤフラムの直径方向外方への変形を阻止し、従って、ダイヤフラムは、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間でボルトの強固な締結圧縮力を長期継続的に負荷せしめられるものの、それら両フランジ間から直径方向外方へはみ出る如くに変形することがなく、結果としてそれら両フランジ間における永久圧縮歪量の増加を低減して圧縮反発力を長期維持し、ひいては止水性を向上するという効果がある。

しかし、特許文献１記載の提案には、リング挿入位置がダイヤフラムの外周縁部であるため、弁組み立てのためのボルト締付力が不均一になり、締付力を適正範囲に設定し難いという問題点がある。また、リングを一体成形したダイヤフラムの製作にコストがかかり、製品コストが上昇するという問題点がある。

特許文献２記載のダイヤフラムバルブは、バルブ本体に設けた流体通路の中間に堰を設けると共に、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にダイヤフラムの外周縁部を挟持し、両フランジ間をボルト・ナットにて締結し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記バルブ本体のフランジと前記ボンネットのフランジとの間で、前記ダイヤフラムの外周縁部の外側に、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を阻止するリングを配設すると共に、該リングの上下方向の厚みを、ボルト・ナットの締結力が作用していない状態でのダイヤフラムの外周縁部の厚みより小さくしたことを特徴とするダイヤフラムバルブである。

特許文献２記載のダイヤフラムバルブは、特許文献１記載の提案と同様、ダイヤフラムの外周縁部に配設されるリングが、ダイヤフラムの直径方向外方への変形を阻止し、従って、結果としてそれら両フランジ間における永久圧縮歪量の増加を低減して圧縮反発力を長期維持し、ひいては止水性を向上させる効果がある。

また、更に、リングの上下方向の厚みが、ボルト・ナットの締結力が作用していない状態でのダイヤフラムの外周縁部の厚みより小さくされているので、特許文献１記載の提案の問題点であった締付力の不均一性が起こり得る点が改善され、ボルト・ナットによる締結力を適正範囲に設定でき、かつ、ボルト・ナットによる締結力の過大化を防止できる。従って、高温流体を流し、或いは高温流体と低温流体とを交互に流すバルブにあっても、初期耐水圧値を向上し、且つ耐水圧値の経時的な低下を抑制できる。

しかし、特許文献２記載の提案には、リングの取付け作業に時間を要するという問題点がある。また、リングを配設することによりダイヤフラムバルブにコストがかかり、製品コストが上昇するという問題点がある。

実開平５−１２８５６号公報（第１頁〜第６頁）実用新案登録第２５８１０１４号公報（第１頁〜第４頁）

本発明の目的は、ダイヤフラムバルブにおいて、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジの間でのダイヤフラムの圧縮反発力の低減を防止して、初期耐水圧性が向上すると共に長期的な止水性に優れ、かつダイヤフラムの取付けが簡単で、経済的である、ダイヤフラムバルブを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、バルブ本体に設けた流体通路の中間に堰を設けると共に、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にダイヤフラムの外周縁部を挟持し、両フランジ間をボルト・ナットにて締結し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記バルブ本体のフランジと前記ボンネットのフランジとの間に位置する、前記ダイヤフラムの外周縁部に、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なうことを特徴とするダイヤフラムバルブである。

また、請求項２の発明は、バルブ本体に設けた流体通路の中間に堰を設けると共に、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にダイヤフラムの外周縁部を挟持し、両フランジ間をボルト・ナットにて締結し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記バルブ本体のフランジと前記ボンネットのフランジとの間に位置する、前記ダイヤフラムの全周面を、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なうと共に、前記ダイヤフラムの外周縁部をその他の部位よりも織布による補強を強化することを特徴とするダイヤフラムバルブである。

また、請求項３の発明は、請求項１または２において、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジ間を締結するボルトが挿通されるダイヤフラムのボルト穴が、該ダイヤフラムの中心方向を大きい径とする長円穴であることを特徴とするダイヤフラムバルブである。

本発明は、バルブ本体のフランジと前記ボンネットのフランジとの間に位置する、前記ダイヤフラムの外周縁部に、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による補強を行なうことを特徴とするダイヤフラムバルブであるので、全周面補強する場合も併せて、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジの間でのダイヤフラムの圧縮反発力の低減を防止して、初期耐水圧性が向上すると共に長期的な止水性に優れる効果があり、かつリング取り付けなどの工程が不用で、ダイヤフラムの取付けが簡単であり、補強されたダイヤフラムが安価に得られるので経済的である、ダイヤフラムバルブを提供できる。また、ダイヤフラムの取り付け面全体が均一に補強されるため、ボルト締付け力も均一に負荷される。

さらに、ボルト穴がダイヤフラムの中心方向を長軸とする長円穴であることにより、ダイヤフラムの材質が異なる場合（ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＶＤＦなど）の成形後のヒケなどによつて起こり得る、ボルト穴の位置変動にも対応でき、材質が異なる場合も共用できる構造となり、経済的である。

本発明はダイヤフラムバルブにおいて、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間に位置する、ダイヤフラムの外周縁部に、ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による補強を行なうことを特徴とする。

本発明で用いられる織布の材料としては、有機繊維、または無機繊維で構成されるものであれば特に限定されることはない。例えば有機繊維としては、ポリエステル、ナイロン、芳香族ポリアミド、ビニロン、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを素材とする繊維の織布を使用することができる。また、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックファイバー、炭化珪素系繊維、アルミナ繊維などを用いた織布を用いることができる。

また、織布の形態としては、平織、綾織、朱子織、または網状などを用いることができ、使用条件により選定される。

特に、補強層として引張強度など強度特性が優れた、安価なポリエステル、ナイロンの平織布などが、好んで使用される。

織布による補強は、単層で行なうこともあるが、複数層を設けてもよい。通常、１〜４層が設けられる。多すぎると、ボルト締付けをした場合のゴムの反発弾性が低減する。

本発明で用いられる織布の補強範囲としては、少なくともバルブ本体のフランジ上面とボンネットのフランジ下面との間に位置する、ダイヤフラムの外周縁部が補強される。ダイヤフラムの織布による補強範囲の外側は、ダイヤフラムの外周までである。また、補強範囲の内側は、ボルト穴の内側からの寸法Ａが１０ｍｍ程度が望まれる。寸法Ａは大きくても差し支えないが、大きすぎるとダイヤフラムの屈曲変形部に掛かり変形し難くなる傾向がある。小さすぎるとダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する効果が低減する。これに加え、該ダイヤフラムの全周面を、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なうことも望ましい。

本発明で用いられるダイヤフラムのゴム材料は、特に限定されることはないが、例えば、エチレン−プロピレン三元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）等のブチル系ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合ゴム（ＥＶＡ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等が挙げられる。ゴム材料は、温度、圧力などの使用条件、流体の特性などにより選定されるが、耐食性、耐熱性、経済性の観点から、よく選定されるものとして、ＥＰＤＭなどが用いられる。

エチレン−プロピレン三元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）は、エチレン、プロピレン及び若干のジエン成分の三元共重合体であり、そのジエン成分としてジシクロペンタジエン、エチリデンノルボーネン、１，４−ヘキサジエン等が例示される。

また、本発明のダイヤフラムは、上記ゴム材料で裏打ちされた耐食性材料シート（ふっ素樹脂シート、例えばＰＴＦＥ等）であっても良いし、上記ゴム材料の両面に耐食性の硬質樹脂層（例えばＰＴＦＥ）が積層された構造であっても良く、そのいずれの場合も、ゴム材料に織布の補強を行なうことになる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。
図１は、本発明のダイヤフラムバルブのステム中心軸を通る、縦断面図である。

図１に示す様に、ダイヤフラムバルブは、合成樹脂製（塩化ビニル系樹脂）バルブ本体１に設けた流体通路１３の中間に堰３を設けている。

また、ダイヤフラムバルブは、バルブ本体１のフランジ１ａと、合成樹脂製ボンネット６のフランジ６ａとの間に、合成樹脂弾性体（ＥＰＤＭ、ゴム硬度７０Ｈｓ）からなるダイヤフラム２の外周縁部を挟持している。１１は両フランジ１ａ、６ａ間にダイヤフラム２を締結するボルトである。そして、ダイヤフラム２は、ハンドル７を回すことにより、堰３の弁座３ａに離反、圧接され、流体通路１３を開閉する。

尚、ボンネット６にはスリーブ９が回転可能に支持され、スリーブ９のボンネット６から突出している部分にはハンドル７が固定されている。そして、スリーブ９にはステム５が螺合され、ステム５はハンドル７及びスリーブ９の回転により、回転することなく上下動する。更に、ステム５の内端部にはコンプレッサ４が連結され、コンプレッサ４には押込金具１２を介して前述のダイヤフラム２の中央部が結合されている。これにより、ハンドル７を回すと、ステム５が上下動し、ひいてはダイヤフラム２が堰３の弁座３ａに対して接離することとなる。

図１において、バルブ本体１のフランジ１ａ上面とボンネット６のフランジ６ａ下面との間で、ダイヤフラム２の外周縁部に、ダイヤフラム２の直径方向外方への変形を防止する織布による補強がなされている。

図２は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるダイヤフラムの織布による補強範囲（斜線部）を示すバルブのボンネット側から見た平面図である。

図２において、ダイヤフラムの織布（ナイロン織布）１０による補強範囲は、バルブ本体１のフランジ１ａ上面とボンネット６のフランジ６ａ下面との間に位置する、ダイヤフラム２の外周縁部を補強範囲とすることを示している。ダイヤフラムの織布１０による補強範囲の外側は、ダイヤフラムの外周までである。また、補強範囲の内側は、ボルト穴の内側からの寸法Ａが１０ｍｍ程度である。

ボルト穴は補強範囲から除かれる。通常、ダイヤフラム２のボルト穴に合わせて、補強材に穴があけられるが、この穴の大きさは、ダイヤフラム２のボルト穴より幾分大きくても良い。ボルト穴は、ダイヤフラムの中心方向を長軸とする長円穴であることにより、ダイヤフラムの材質が異なる場合（ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＶＤＦなど）の成形後のヒケなどによつて起こり得る、ボルト穴の位置変動にも対応でき、材質が異なる場合も共用できる構造となり、経済的である。

ボルト穴の周縁、および隣り合うボルト穴の中心を結ぶ線上には、各々リブ１４ａ、１４ｂが設けられる。これらのリブは織布１０による補強の両面側、すなわち接液側と非接液側の両側に設けられることが望ましい。通常、リブの幅は３ｍｍ程度、高さは０．５ｍｍ程度である。断面形状としては、半円形、矩形、台形のいずれかから選択される。これらのリブを設けることにより、バルブ本体１のフランジ１ａと、合成樹脂製ボンネット６のフランジ６ａとの間におけるダイヤフラムの永久圧縮歪量を低減して圧縮反発力を維持することができる。

図３は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるダイヤフラムの織布による補強範囲（斜線部）を示すバルブの接液側から見た平面図である。

図３において、図２と同様に、ダイヤフラムの織布（ナイロン織布）１０による補強範囲８は、バルブ本体１のフランジ１ａ上面とボンネット６のフランジ６ａ下面との間に位置する、ダイヤフラム２の外周縁部を補強範囲とすることを示している。両フランジの内周近傍には、円周突状リブ１４ｃが設けられることが望ましい。また、ダイヤフラムの直径にあたり、その中央では弁閉時に堰に接する位置を通る、線上にある線状リブ１４ｄも設けられることが望ましい。これらリブの幅、高さ、断面形状としては、ボルト穴の周縁、および隣り合うボルト穴の中心を結ぶ線上のリブと同様である。

円周突状リブ１４ｃを設けることにより、バルブ本体１のフランジ１ａと、合成樹脂製ボンネット６のフランジ６ａとの間におけるダイヤフラムの永久圧縮歪量を低減して圧縮反発力を維持することができる。また、線状リブ１４ｄを設けることにより、堰部のダイヤフラムの永久圧縮歪量を低減して圧縮反発力を維持することができるし、ダイヤフラムを屈曲の繰り返しによる劣化を補強して、耐久性を向上させることができる。

図４は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるＥＰＤＭ製のダイヤフラムの、ステム中心軸を通る縦断面図である。
ダイヤフラムの全周面の埋設補強１０ａに加え、バルブ本体１のフランジ１ａ上面とボンネット６のフランジ６ａ下面との間に位置する、ダイヤフラム２の外周縁部が、織布により埋設補強１０ｂされ、この部分は２層の埋設補強がなされていることを示している。ボルト穴９は、ダイヤフラム、織布とも空けられている。

図５は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるＥＰＤＭシートで裏打ちされたＰＴＦＥシートからなるダイヤフラムの、ステム中心軸を通る縦断面図である。
裏打ちされたＥＰＤＭシート２ａについては、ダイヤフラムの全周面の埋設補強１０ａに加え、バルブ本体１のフランジ１ａ上面とボンネット６のフランジ６ａ下面との間に位置する、ダイヤフラム２の外周縁部が、織布により埋設補強１０ｂされ、この部分は２層の埋設補強がなされていることを示している。裏打ちされるＥＰＤＭシート２ａは中央に穴を設けられ、ＰＴＦＥシート２ｂは、中央の埋め込み金具部を前記穴に通し接合される。

次に、上記ダイヤフラムバルブの使用状態について説明する。ハンドル７を回すことにより、スリーブ９が回転し、その結果、スリーブ９に螺合しているステム５が回転することなく下方に移動し、ダイヤフラム２が弁座３ａに押圧され、流体通路１３における流体の流れが遮断される。ハンドル７を逆方向に回せば、流体通路１３における流体の流れを許容し、調整し得る。

この時に、本発明によれば、下記の如くの効果がある。
すなわち、バルブ本体１のフランジ１ａとボンネット６のフランジ６ａとの間に位置する、ダイヤフラム２の外周縁部が、上下２層の織布により埋設補強されているので、全周面補強する場合も併せて、ダイヤフラム２の直径方向外方への変形を防止される。従って、ダイヤフラム２は、両フランジ１ａ、６ａ間でボルト１１の強固な締結圧縮力を長期継続的に負荷せしめられるものの、それら両フランジ１ａ、６ａ間から直径方向外方へはみ出る如くに変形することがなく、結果としてそれら両フランジ１ａ、６ａ間における永久圧縮歪量の増加を低減して圧縮反発力を長期維持し、ひいては止水性を向上する。

従って、高温流体を流し、或いは高温流体と低温流体とを交互に流すバルブにあっても、初期耐水圧値を向上し、且つ耐水圧値の経時的な低下を抑制できる。

また、バルブを組み立てる際も、ダイヤフラム２の外周縁部が、すでに織布により補強されているので、組み立てに工数が掛からない。また、リングなどが不用であるため、補強されたダイヤフラムは安価に供給されることができる。

本発明の活用例としては、水、純水、腐食性のある薬液など、各種流体の輸送配管ラインに使用されるダイヤフラムバルブとして、特に長期の止水性能に優れるダイヤフラムバルブとして活用できる。

図１は、本発明のダイヤフラムバルブのステム中心軸を通る、縦断面図である。図２は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるダイヤフラムの織布による補強範囲（斜線部）を示すバルブのボンネット側から見た平面図である。図３は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるダイヤフラムの織布による補強範囲（斜線部）を示すバルブの接液側から見た平面図である。図４は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるＥＰＤＭ製のダイヤフラムの、ステム中心軸を通る縦断面図である。図５は、本発明のダイヤフラムバルブに用いられるＥＰＤＭシートで裏打ちされたＰＴＦＥシートからなるダイヤフラムの、ステム中心軸を通る縦断面図である。

符号の説明

１：ダイヤフラムバルブ本体
２：ダイヤフラム
３：堰部
４：コンプレッサ
５：ステム
６：ボンネット
７：ハンドル
８：織布による補強範囲
９：ボルト部穴
１０：織布
１０ａ：全周面の埋設補強する織布
１０ｂ：外周縁部の埋設補強する織布

Claims

バルブ本体に設けた流体通路の中間に堰を設けると共に、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にダイヤフラムの外周縁部を挟持し、両フランジ間をボルト・ナットにて締結し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記バルブ本体のフランジと前記ボンネットのフランジとの間に位置する、前記ダイヤフラムの外周縁部に、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なうことを特徴とするダイヤフラムバルブ。
バルブ本体に設けた流体通路の中間に堰を設けると共に、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジとの間にダイヤフラムの外周縁部を挟持し、両フランジ間をボルト・ナットにて締結し、該ダイヤフラムを上記堰に接離することにより、流体通路を開閉するダイヤフラムバルブにおいて、前記バルブ本体のフランジと前記ボンネットのフランジとの間に位置する、前記ダイヤフラムの全周面を、該ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なうと共に、前記ダイヤフラムの外周縁部をその他の部位よりも織布による補強を強化することを特徴とするダイヤフラムバルブ。
請求項１または２において、バルブ本体のフランジとボンネットのフランジ間を締結するボルトが挿通されるダイヤフラムのボルト穴が、該ダイヤフラムの中心方向を大きい径とする長円穴であることを特徴とするダイヤフラムバルブ。