JP2008164041A - 軸封方法、回転弁及び回転弁の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 確実にシールすることができる軸封方法、回転弁及び回転弁の製造方法を提供する。
【解決手段】 主弁軸４と、主弁軸４が挿入される挿通孔７を有するケーシングとを備え、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との間を封止する軸封方法であって、リング状の軸封部材４３を主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間に嵌入するステップを備え、軸封部材４３は、少なくとも一方面に複数の凸部１１を有する膨張黒鉛テープ１０をロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻状パッキン４４を備える軸封方法である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、弁軸等の軸封方法、軸封部材を備える回転弁、及び、前記回転弁の製造方法に関する。

従来、棒状の軸と、前記軸が貫入された筒状のケーシングとを備える軸構造において、前記軸の外周面と前記ケーシングの内周面との隙間に装填されることにより前記隙間を密封するパッキンとして、例えば特許文献１に開示されているパッキンが知られていた。

図６に示すように、このパッキン１０１は、膨張黒鉛からなるテープ状のパッキン基材１０２を渦巻状に複数回密着して巻き重ね、これを厚さおよび幅方向から加圧成形してなるリング状のパッキンである。
特開平６−２０１０５１号公報

しかし、このようなパッキン１０１では、軸の外周面とケーシングの内周面との隙間に装填するときに、周囲から不均一な外力が加わると、リング状のパッキン１０１に歪が生じ、パッキン１０１のシール性が損なわれるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、確実にシールすることができる軸封方法、回転弁及び回転弁の製造方法の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、軸体と、前記軸体が挿入される挿通孔を有するケーシングとを備え、前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との間を封止する軸封方法であって、リング状の軸封部材を前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との隙間に嵌入するステップを備え、前記軸封部材は、少なくとも一方面に複数の凸部を有する膨張黒鉛テープをロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻体を備える軸封方法により達成される。

上記軸封方法において、前記軸封部材は、前記渦巻体を前記軸体の軸方向に挟持する一対の中空円板状のパッキンを備えることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、内部に流体の流路を有するケーシングと、前記流路内に回転可能に配置された弁体とを備え、前記ケーシングは、前記流路に連通する挿通孔を有し、前記弁体は、前記挿通孔に挿入された軸体に結合されており、前記軸体を回転させることにより前記弁体を回転させ、前記流路を開閉する回転弁であって、前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との隙間に嵌入されたリング状の軸封部材を備え、前記軸封部材は、少なくとも一方面に複数の凸部を有する膨張黒鉛テープをロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻体を備える回転弁により達成される。

或いは、本発明の前記目的は、内部に流体の流路を有するケーシングと、前記流路内に回転可能に配置された弁体とを備え、前記ケーシングは、前記流路に連通する挿通孔を有し、前記弁体は、前記挿通孔に挿入された軸体に結合されており、前記軸体を回転させることにより前記弁体を回転させ、前記流路を開閉する回転弁の製造方法であって、リング状の軸封部材を前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との隙間に嵌入するステップを備え、前記軸封部材は、少なくとも一方面に複数の凸部を有する膨張黒鉛テープをロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻体を備える回転弁の製造方法により達成される。

本発明の軸封方法、回転弁及び回転弁の製造方法によれば、確実にシールすることができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバタフライ弁の正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

図１及び図２に示すように、このバタフライ弁１は、内部に流体の流路２２を有するケーシング３０と、流路２２内に回転可能に配置された弁体３とを備えている。バタフライ弁１は、船舶等に設置された図示しない配管に接続されるものであり、配管を流れる流体が流路２２に矢示Ｆ方向に導入される。流体としては、ＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温流体を例示することができる。

ケーシング３０は、金属製の部材であり、円筒状の弁箱部２と、弁箱部２外周から外方へ延びる弁軸筒部５とを備えている。弁箱部２の側面には連通孔２１が形成されている。弁軸筒部５の内部には軸方向に挿通孔７が形成されており、挿通孔７は、連通孔２１を介して流路２２に連通している。弁軸筒部５の端部には、後述の主弁軸４を回転駆動する弁軸駆動手段（図示せず）を取り付けるための取付フランジ１５が設けられている。

弁体３は、円盤状の部材であり、挿通孔７に回転可能に挿入された棒状の主弁軸４の下部に結合されている。弁体３と主弁軸４とは、弁体３の上部に設けられた接合部３２においてボルト３３により接合されている。弁体３の下部は、副弁軸６により回転可能に支持されている。また、弁体３は、流体の流れに対向する閉止面３１を有しており、主弁軸４を回転させることにより回転し、流路２２を開閉するように構成されている。主弁軸４は、上部に弁軸駆動手段（図示せず）が取り付けられており、弁軸駆動手段の作動により回転する。

弁体３の外周面と弁箱部２の内周面との間隙は、弁密封部２０により密封されている。また、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との間隙は、軸封部４０により封止されている。

図３は、弁密封部２０の詳細図である。弁密封部２０は、図３に示すように、弁体３の外周面に圧接することにより弁体３と弁箱部２との間隙を密封するメタルシール２８を備えている。メタルシール２８は、バックアップリング２３を介してリテイナー２４により支持されており、リテイナー２４はボルト２５により固定されている。

図４は、軸封部４０の詳細図である。軸封部４０は、図４に示すように、挿通孔７の上部における内周面を切り欠くことにより形成される空間からなるパッキン箱４１を備えている。パッキン箱４１は、挿通孔７の上端部から下方へ向かって段階的に縮径されており、底部には、最も縮径されたグランド部５５が形成されている。また、軸封部４０は、パッキン箱４１のグランド部５５内に配置された一対のグランドリング４２と、一対のグランドリング４２の間に介装された軸封部材４３とを備えている。また、軸封部４０は、グランドリング４２上に積層されたスペーサー４７と、スペーサー４７を押圧するパッキン押え４８と、パッキン押え４８を支持する止め輪４９と、止め輪４９を弁軸筒部５に固定するボルト５０とを備えている。

グランドリング４２は、リング状の部材であり、主弁軸４に挿入されることにより、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間に配置されている。グランドリング４２は、耐火性、耐熱性に優れる点から、黒鉛により形成されていることが好ましい。

軸封部材４３は、主弁軸４の外径と略等しい内径を有するリング状の部材であり、主弁軸４に挿入されることにより、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間に密に装填されている。軸封部材４３は、グランドリング４２に隣接する一対の中空円板状のグランドパッキン４５と、一対のグランドパッキン４５の間に介装された渦巻状パッキン４４とを備えている。

グランドパッキン４５は、主弁軸４の軸方向に圧縮変形可能であり、渦巻状パッキン４４の上下に配置され、渦巻状パッキン４４を主弁軸４の軸方向の両側から挟持している。グランドパッキン４５としては、耐火性、耐熱性に優れる点から、膨張黒鉛により形成されたパッキンを用いることが好ましく、例えば、日本ピラー工業株式会社製 ピラーフォイル（ピラーＮｏ．６３１５ＣＨ）を用いることができる。

渦巻状パッキン４４は、帯状の膨張黒鉛テープ１０をロール状に巻き重ねることにより形成されている。本実施形態では、幅６．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの膨張黒鉛テープ１０を１３周巻き重ねることにより渦巻状パッキン４４を形成している。また、渦巻状パッキン４４は、グランドパッキン４５により主弁軸４の軸方向に圧縮されると共に、グランド部５５に嵌入されることにより径方向に圧縮されている。

図５は、（ａ）膨張黒鉛テープ１０の平面図、及び（ｂ）膨張黒鉛テープ１０の側面図である。膨張黒鉛テープ１０は、基板層１２と、基板層１２の表面に設けられた複数の凸部１１と、基板層１２の裏面に積層された接着層１３とを備えている。本実施形態では、膨張黒鉛テープ１０は、凸部１１が渦巻状パッキン４４の径方向外方側を向き、接着層１３が径方向内方側を向くように巻き重ねられている。凸部１１は、膨張黒鉛テープ１０の幅方向にストライプ状に延びるように複数設けられている。また、凸部１１は、変形性能を有しており、押圧されることにより潰れて変形し、凸部１１同士の隙間に充填される。渦巻状パッキン４４がグランド部５５に収容されている状態では、渦巻状パッキン４４が径方向及び軸方向に圧縮されることにより、凸部１１が圧縮されて変形し、凸部１１同士の隙間に膨張黒鉛が充填される。

凸部１１の高さｈは、高すぎると凸部１１が潰れたときに凸部１１同士の間に空隙が生じ易くなる一方、低すぎると凸部１１が潰れにくくなるので、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが好ましい。また、凸部１１の幅ｗは、凸部１１の強度や変形性能の観点から１．０ｍｍであることが好ましい。

膨張黒鉛テープ１０の裏面に設けられた接着層１３としては、合成樹脂からなる公知の接着剤を用いることができる。また、接着層１３は、必ずしも必要ではなく、省略することもできる。

グランドリング４２、グランドパッキン４５及び渦巻状パッキン４４は、スペーサー４７を介してパッキン押え４８より押圧されることにより、パッキン箱４１のグランド部５５内に保持されている。パッキン押え４８は、下方へ突出する突出部５１を備えており、この突出部５１がスペーサー４７に当接している。突出部５１と主弁軸４との間隙、及び、突出部５１と弁軸筒部５との間隙には、それぞれ、略逆Ｖ字状のリップパッキン５３が配置されている。

止め輪４９は、ボルト５０で弁軸筒部５に固定されることにより、パッキン押え４８がパッキン箱４１から抜け出ることを防止している。

次に、以上のような構成を備えるバタフライ弁１を製造する方法、及び、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との間を封止する軸封方法について説明する。

まず、弁体３を流路２２内に配置し、弁体３と副弁軸６とを連結する。また、挿通孔７に主弁軸４を挿入し、主弁軸４の一端部と弁体３とを接合部３２で固定する。

次に、グランド部５５の底部にグランドリング４２を配置した状態で、軸封部材４３を主弁軸４に挿入し、この軸封部材４３を主弁軸４に沿って下方へスライドさせることにより、グランド部５５に装填する。こうして、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間に軸封部材４３を嵌入する。軸封部材４３をグランド部５５に装填するときは、グランドパッキン４５及び渦巻状パッキン４４を順に装填してもよく、また、両者を積層した状態で一体的に装填してもよい。また、渦巻状パッキン４４をグランド部５５に装填するときは、その場で膨張黒鉛テープ１０を主弁軸４に巻き重ねることにより渦巻状パッキン４４を形成した後に、装填することができる。また、渦巻状パッキン４４は、予め膨張黒鉛テープ１０を巻き重ねて成型したものであってもよい。渦巻状パッキン４４の外径は、グランド部５５の内径より僅かに大径であると、渦巻状パッキン４４がグランド部５５に嵌入されたときに径方向に圧縮されるので好ましい。

その後、グランドパッキン４５上にグランドリング４２及びスペーサー４７を配置し、スペーサー４７をパッキン押え４８により押圧する。最後にパッキン押え４８の上に止め輪４９を配置してボルト５０により固定する。こうして、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間が密封され、バタフライ弁１が製造される。

本実施形態に係るバタフライ弁１の製造方法及び軸封方法によれば、リング状の軸封部材４３を主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間に嵌入するステップを備え、軸封部材４３は、少なくとも一方面に複数の凸部１１を有する膨張黒鉛テープ１０をロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻状パッキン４４を備えるので、膨張黒鉛テープ１０が隙間に嵌入されるときに凸部１１が潰れて変形することにより、凸部１１同士の隙間が膨張黒鉛で充填される。これにより、流体が通過する隙間が無くなるので、確実にシールすることができる。

また、軸封部材４３が渦巻状パッキン４４を主弁軸４の軸方向に挟持する一対の中空円板状のグランドパッキン４５を備えるので、径方向に圧縮される渦巻状パッキン４４と、軸方向に圧縮される一対のグランドパッキン４５との相乗効果によって、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間をより確実にシールすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、凸部１１は、膨張黒鉛テープ１０の幅方向に延びるストライプ状の形状であったが、潰れて変形することができればその形状は特に限定されず、ドット状や波状などであってもよい。

また、本実施形態では、膨張黒鉛テープ１０を巻き重ねるときに、凸部１１を渦巻状パッキン４４の径方向外方に向けて巻き重ねていたが、主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との隙間を密封することができれば、凸部１１の向きは限定されず、渦巻状パッキン４４の径方向内方に向けて巻き重ねてもよい。

また、本実施形態では、凸部１１は、膨張黒鉛テープ１０の表面に形成されていたが、裏面に設けられていてもよく、また、表裏両面に設けられていてもよい。

また、本実施形態はバタフライ弁であったが、例えばボール弁や仕切弁等の他の回転弁であってもよい。

また、本実施形態はバタフライ弁の主弁軸４の外周面と挿通孔７の内周面との間隙を封止する軸封方法であったが、軸体と、軸体が挿入される挿通孔を有するのであれば封止するものは特に限定されず、例えばポンプの軸部を封止してもよい。

本発明の一実施形態に係るバタフライ弁の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 弁密封部の詳細図である。 軸封部の詳細図である。 （ａ）膨張黒鉛テープの平面図、及び（ｂ）膨張黒鉛テープの側面図である。 従来のパッキンの斜視図である。

符号の説明

１ バタフライ弁
２ 弁箱部
３ 弁体
４ 主弁軸
５ 弁軸筒部
７ 挿通孔
１０ 膨張黒鉛テープ
１１ 凸部
１２ 基板層
２０ 弁密封部
３０ ケーシング
４０ 軸封部
４１ パッキン箱
４３ 軸封部材
４４ 渦巻状パッキン
４５ グランドパッキン
４８ パッキン押え
５５ グランド部

Claims (4)

1. 軸体と、前記軸体が挿入される挿通孔を有するケーシングとを備え、前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との間を封止する軸封方法であって、
   リング状の軸封部材を前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との隙間に嵌入するステップを備え、
   前記軸封部材は、少なくとも一方面に複数の凸部を有する膨張黒鉛テープをロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻体を備える軸封方法。
2. 前記軸封部材は、前記渦巻体を前記軸体の軸方向に挟持する一対の中空円板状のパッキンを備える請求項１に記載の軸封方法。
3. 内部に流体の流路を有するケーシングと、前記流路内に回転可能に配置された弁体とを備え、前記ケーシングは、前記流路に連通する挿通孔を有し、前記弁体は、前記挿通孔に挿入された軸体に結合されており、前記軸体を回転させることにより前記弁体を回転させ、前記流路を開閉する回転弁であって、
   前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との隙間に嵌入されたリング状の軸封部材を備え、
   前記軸封部材は、少なくとも一方面に複数の凸部を有する膨張黒鉛テープをロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻体を備える回転弁。
4. 内部に流体の流路を有するケーシングと、前記流路内に回転可能に配置された弁体とを備え、前記ケーシングは、前記流路に連通する挿通孔を有し、前記弁体は、前記挿通孔に挿入された軸体に結合されており、前記軸体を回転させることにより前記弁体を回転させ、前記流路を開閉する回転弁の製造方法であって、
   リング状の軸封部材を前記軸体の外周面と前記挿通孔の内周面との隙間に嵌入するステップを備え、
   前記軸封部材は、少なくとも一方面に複数の凸部を有する膨張黒鉛テープをロール状に巻き重ねることにより形成された渦巻体を備える回転弁の製造方法。

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