JP2011007313A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ライニング材が有害物質を含む場合でもライニング材からの有害物質の発生量の減少、ライニング時間の短縮、その加工コストの削減が可能なバタフライ弁を提供する。
【解決手段】弁体１３の外周部のみに、外周部の全域を覆う環状ライニング材１５を設け、弁箱１１の内周面には、環状ライニング材１５が押し付けられて流路を密閉する金属製のシートリング２５を周設したので、従来のバタフライ弁のように、弁箱１１の内周面の全域および弁体１３の表裏面の全域をライニング材１５により被覆する場合に比べて、ライニング材１５による被覆面積を減少できる。これにより、ライニング材１５が有害物質を含む場合でも、その発生量を減少でき、ライニングの加工時間の短縮、その加工コストの削減ができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、バタフライ弁、詳しくは水道水などの流体が流れる管路を、弁軸を中心にして回転する弁体によって開閉可能なバタフライ弁に関する。

バタフライ弁とは、円筒状の弁箱の中に流路の内径と同一外径の弁体を、弁軸を中心にして回転自在に設け、弁軸を回転させることで、弁体により流路の開閉を行うものである。従来のバタフライ弁は、弁箱の内周面の全域および弁体の表面の全域が硬質ゴムからなるライニング材により覆われていた（例えば、特許文献１）。

特開平５−３３２４５７号公報

ところで、ライニング材の素材である硬質ゴムには、人の健康に害を及ぼす可能性のある物質が、配合剤として添加されている。また、ライニング材を塗布面に均一厚さに塗布するライニング加工は、ライニング材の塗布に手間を要してコストを招き易い。これらの点から、ライニング材の使用量は可能な限り減少させた方が好ましい。しかしながら、特許文献１のバタフライ弁では、弁箱の内周面の全域と弁体の表面の全域という広範囲にわたってライニング材が使用されていた。

この発明は、バタフライ弁のライニング材による被覆面積を減少させ、仮にライニング材の素材として人体に有害とされる物質を含むものを使用した場合でも、ライニング材から発生する人体に対して有害とされる物質の発生量を減少でき、しかもライニング加工に要する加工時間の短縮およびその加工コストの低減も図ることができるバタフライ弁を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、弁箱に形成された断面円形の流路に、該流路を開閉する円盤形状の弁体が、弁棒を中心にして回転自在に収納されたバタフライ弁において、前記弁体の外周部のみを覆う環状ライニング材が設けられ、前記弁箱の内周面には、前記環状ライニング材が押し付けられて前記流路を密閉する金属製のシートリングが設けられたバタフライ弁である。

請求項１に記載の発明によれば、環状ライニング材を弁体の外周部のみに設けるように構成したので、弁箱の内周面の全域および弁体の表裏面の全域をライニング材により被覆する従来のバタフライ弁の場合に比べて、ライニング材によるバタフライ弁の被覆面積を減少させることができる。その結果、環状ライニング材の素材として人体に有害とされる物質を含むものを採用した場合でも、その有害物質の発生量を減少させることができる。しかも、ライニング加工に要する加工時間の短縮およびその加工コストの低減を図ることができる。

バタフライ弁の操作方式としては、各種の手動式（ロックレバー式、ウォームギア式、アタッチメント付ウォームギア式、センターハンドルギア式など）の他、各種の自動式（空気圧シリンダ式、電動モータ式など）を採用することができる。
弁箱に連通される管体としては、例えば上水道管、下水道管、農水道管などを採用することができる。
弁箱の流路を流れる流体としては、例えば水道水、海水、水蒸気、農業用水などを採用することができる。

弁箱および弁体の素材としては、例えば鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム青銅、モネル、ハステロイなどが挙げられる。
弁棒の素材としては、例えばステンレス、モネル、ハステロイなどが挙げられる。
環状ライニング材の素材としては、例えば硬質ゴムなどの合成ゴム、エポキシ樹脂、ナイロン（登録商標）、フッ素樹脂などを採用することができる。

弁体の外周部に対するライニング方法としては、例えば弁体の外周部に、弁体の周方向へ向かって所定ピッチで連結孔を形成し、これらの連結孔を覆うように、弁体の外周部に環状ライニング材を射出成形または圧縮成形する方法などを採用することができる。その他、弁体の外周部に液状のライニング材を塗布し、これを乾燥させる方法などでもよい。
シートリングの素材としては、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４，ＳＣＳ１３）などを採用することができる。
シートリングの形状としては、例えば円筒形状を採用することができる。円筒形状のシートリングは、その上流側の内縁部にテーパを形成してもよい。

請求項２に記載の発明は、前記バタフライ弁は、前記弁棒の軸線が、前記弁体の中心から該弁体の半径方向へ一次偏心され、かつ該弁体の中心から該弁体の厚さ方向へ二次偏心された二重偏心形バタフライ弁で、前記シートリングの上流側の内縁部にテーパが形成された請求項１に記載のバタフライ弁である。

請求項２に記載の発明によれば、シートリングの上流側の内縁部にテーパを形成したので、弁体の環状ライニング材がシートリングのテーパ面に徐々に大きな力で押し付けられることで、弁体がシートリングの弁座に自動調芯される。
また、バタフライ弁として二重偏心形バタフライ弁を採用したので、弁体で流路を密閉するトルクが作用したとき、上述したテーパ付きのシートリングの自動調芯機能により環状ライニング材がシートリングの内周面に均一に接触し、さらなるトルクの作用により環状ライニング材がテーパ形状のシートリングの内周面に大きな力で圧着される。これにより、高圧のシールが可能となる。

弁棒の軸線が弁体の中心から一次偏心した量（長さ）と、弁棒の軸線が二次偏心した量とは任意である。
シートリングのテーパの傾斜角度は任意である。また、シートリングの内縁部におけるテーパの形成長さ（シートリングの軸線方向の長さ）も任意である。

請求項１に記載の発明によれば、環状ライニング材を弁体の外周部のみに設けるように構成したので、弁箱の内周面の全域および弁体の表裏面の全域をライニング材により被覆する従来のバタフライ弁の場合に比べて、ライニング材によるバタフライ弁の被覆面積を減少させることができる。その結果、環状ライニング材の素材として人体に有害とされる物質を含むものを使用した場合でも、その有害物質の発生量を減少させることができる。しかも、ライニング加工に要する加工時間の短縮およびその加工コストの低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、シートリングの上流側の内縁部にテーパを形成したので、閉弁時、弁体の環状ライニング材がシートリングのテーパ面に徐々に押し付けられ、弁体がシートリングの弁座に自動調芯される。
また、バタフライ弁として二重偏心形バタフライ弁を採用したので、弁体で流路を密閉するトルクが作用したとき、上述したシートリングの自動調芯機能により環状ライニング材がシートリングのテーパ面に均一に接触し、さらなるトルクの作用により環状ライニング材がこのテーパ面に大きな力で圧着される。これにより、高圧のシールが可能となる。

この発明の実施例１に係るバタフライ弁の一部断面図を含む正面図である。 図１のＳ２−Ｓ２断面図である。 図２のＳ３領域の拡大図である。 この発明の実施例１に係るバタフライ弁のライニング材が除去された弁体の正面図である。 この発明の実施例１に係るバタフライ弁のライニング材が除去された弁体の横断面図である。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。

図１において、１０はこの発明の実施例１に係るキャップ操作式の上水道管用のバタフライ弁（立型）である。このバタフライ弁１０は、弁箱１１と、弁箱１１内に形成された断面円形でかつ長さ方向が水平な流路１２と、流路１２の長さ方向の中間部に収納され、この流路１２を開閉する円盤形状の弁体１３と、弁箱１１の長さ方向の中間部に軸支され、弁体１３の中心に固定された垂直な弁棒１４とを備えたものである。

図１および図２に示すように、弁箱１１は球状黒鉛鋳鉄製の円筒体である。弁箱１１の長さ方向の両端部にはフランジ１１ａが形成されている。
弁棒１４はＳＵＳ３０４製で、その軸線が、弁体１３の中心から弁体１３の半径方向へ一次偏心され、かつ弁体１３の中心から弁体１３の厚さ方向へ二次偏心されている。すなわち、バタフライ弁１０は二重偏心形バタフライ弁である。弁棒１４の上端部は、弁箱１１の上部から外方へ突出している。
弁体１３はＳＣＳ１３またはＦＣＤ製である。弁体１３の外周部には、周方向へ所定ピッチで多数の連結孔１６が形成されている（図４および図５）。弁体１３の外周部には、先端部が厚肉な環状ライニング材１５が設けられている。具体的には、弁体１３の各連結孔１６を含む弁体１３の外周部の全域に、環状ライニング材１５が合成ゴムにより圧入成形加流接着方式が採用されている（図３）。これにより、各連結孔１６に、環状ライニング材１５の一部を構成する多数の連結ピン１７が嵌入した状態で、環状ライニング材１５が弁体１３の外周部に堅固に一体成形される。その結果、弁開閉時、仮に環状ライニング材１５に大きいトルクが作用しても、環状ライニング材１５が弁体１３から剥がれるおそれは少ない。

また、弁体１３の一方の面の上部および下部には、弁棒１４の中間部が挿入される一対の軸固定部１８が離間して突設されている（図４）。弁棒１４は、両軸固定部１８の上面と下面とを貫通して形成された貫通孔１９に挿通されている（図５）。この状態で、弁棒１４は、長短２本の連結ボルト２０によって、両軸固定部１８に固定される（図１および図２）。
弁箱１１から上方へ突出した弁棒１４の上端部には、ギヤボックス２１を介して、弁操作軸２２が弁棒１４の軸線と平行な状態で動力伝達可能に連結されている。ギヤボックス２１には、弁棒１４の回転力を弁操作軸２２に伝達するウォームギヤが内蔵されている。弁操作軸２２の上端部には、手動式の水道用開閉栓２３が形成されている。
弁箱１１の内周面の長さ方向の中間部付近には、環状溝２４が形成されている。環状溝２４には、環状ライニング材１５が押し付けられて流路１２を密閉するステンレス製のシートリング２５が、弁箱１１の鋳造時、砂型にインサートされ、ＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）と拡散接合する。シートリング２５の上流側の内縁部には、テーパ２５ａが形成されている。テーパ２５ａは、シートリング２５の軸線方向の長さの約３分の２の範囲に、約２０°の傾斜角度で形成されている。

次に、この発明の実施例１に係るバタフライ弁１０による流路１２の開閉方法を説明する。
図１〜図３に示すように、手動式の水道用開閉栓２３にハンドルを連結し、弁操作軸２２およびギヤボックス２１を介して、弁棒１４を閉弁側へ回転させ、弁体１３により流路１２を閉じる。詳しくは、バタフライ弁１０が二重偏心形バタフライ弁であることから、弁体１３で流路１２を密閉するトルクが作用したとき、テーパ付きのシートリング２５の自動調芯機能により弁体１３の外周部の環状ライニング材１５がシートリング２５の内周面に均一に接触する。さらにトルクが作用することで、弁体１３の外周部が、シートリング２５のテーパ２５ａが形成された内周面に大きな力で圧着される。これにより、高圧のシールが可能となる。

このように、環状ライニング材１５を弁体１３の外周部のみに設けるように構成したので、弁箱の内周面の全域および弁体の表裏面の全域を環状ライニング材により被覆する従来のバタフライ弁の場合に比べて、ライニング材によるバタフライ弁１０の被覆面積を減少させることができる。その結果、環状ライニング材１５の素材として人の健康に害を及ぼす可能性のある物質を使用しているにも拘わらず、環状ライニング材１５からの有害物質の発生量を減少させることができる。しかも、ライニング加工に要する加工時間の短縮およびその加工コストの低減を図ることができる。
また、上述したように、シートリング２５の上流側の内縁部にテーパ２５ａを形成したので、弁体１３がシートリング２５のテーパ面に徐々に大きな力で押し付けられることで、弁体１３がシートリング２５の弁座に自動調芯される。

この発明は、上水道管用または下水道用のバタフライ弁に有用である。

１０ バタフライ弁、
１１ 弁箱、
１２ 流路、
１３ 弁体、
１４ 弁棒、
１５ 環状ライニング材、
２５ シートリング、
２５ａ テーパ。

Claims (2)

1. 弁箱に形成された断面円形の流路に、該流路を開閉する円盤形状の弁体が、弁棒を中心にして回転自在に収納されたバタフライ弁において、
   前記弁体の外周部のみを覆う環状ライニング材が設けられ、
   前記弁箱の内周面には、前記環状ライニング材が押し付けられて前記流路を密閉する金属製のシートリングが設けられたバタフライ弁。
2. 前記バタフライ弁は、前記弁棒の軸線が、前記弁体の中心から該弁体の半径方向へ一次偏心され、かつ該弁体の中心から該弁体の厚さ方向へ二次偏心された二重偏心形バタフライ弁で、
   前記シートリングの上流側の内縁部にテーパが形成された請求項１に記載のバタフライ弁。

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