JP2011058509A - バタフライバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】バタフライバルブの閉止時に流体圧力によって弁体にたわみが発生した場合に、弁体の弁軸孔と弁軸との間隙に流体が漏れ入るという弁体内部漏れおよびシートリングの貫通孔と弁軸との間の軸封部に流体が漏れ入るという弁軸部漏れの発生を防止するとともに、シートリングおよび弁体のバルブ本体への組立性を向上させたバタフライバルブを提供する。
【解決手段】バルブ本体１の内周面に嵌着されるシートリング２と、シートリング２の貫通孔１１を貫通してバルブ本体１に支持される弁軸３と、弁軸３を弁軸孔１５に取り付けて支承される円板状の弁体４とを有し、弁軸２の回動とともに弁体４を回動させて開閉を行うバタフライバルブにおいて、中空筒状のブッシュ５を、シートリング２の貫通孔１１に挿嵌し、シートリング２外周面から突出しない状態で弁体４に設けられた弁軸嵌合孔１６に止水嵌着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学工場、上下水道、農業・水産などの配管ラインに好適に使用されるバタフライバルブに関するものであり、さらに詳しくは、バタフライバルブの閉止時に流体圧力によって弁体にたわみが発生した場合に弁体の弁軸孔と弁軸との間隙に流体が漏れ入るという弁体内部漏れおよびシートリングの貫通孔と弁軸との間の軸封部に流体が漏れ入るという弁軸部漏れの発生を防止するとともに、シートリングおよび弁体のバルブ本体への組立性を向上させたバタフライバルブに関するものである。

従来の樹脂製のバタフライバルブは、図１１乃至図１３に示すように、中空筒状のバルブ本体１０１と、バルブ本体１０１の内周面に嵌着される環状のシートリング１０２と、シートリング１０２を貫通してバルブ本体１０１に支持される弁軸１０３と、弁軸孔１０４に弁軸１０３を貫通して弁軸１０３に支承される弁体１０５とを有し、弁軸１０３の回動により弁体１０５を回動させてシートリング１０２に圧接、離間させることで流体の流路の開閉を行うものが一般的であった。

この場合、弁軸１０３とシートリング１０２とのシールが充分に行なわれないと、高い流体圧力が加わった状態で連続して開閉を行うことにより、シートリング１０２と弁軸１０３との軸封部１０６から流体が漏洩し、シートリング裏１０７、すなわちシートリング１０２とバルブ本体１０１の間に流体が入り込み、滞留することでシートリング１０２の内径方向への膨らみによる縮径が発生し、操作トルクの上昇や弁体１０５が閉まらなくなる恐れがあるという問題があった。

またバタフライバルブは、大口径になるにつれてバルブが閉止時に加わる流体圧力によって弁体１０５のたわみ（図１２参照）が大きくなり、このたわみにより、流体圧力が加わった上流側（図１２では左側）の弁体１０５の外周縁１０８は内径方向へ引っ張られることで、通常圧接されている上流側の弁体１０５の外周縁１０８とシートリング１０２は離れてしまい、間隙１０９が発生することがあり（図１３参照）、この間隙１０９から弁軸孔１０４と弁軸１０３との間隙１１０に流体が漏れ入る恐れがあった。

このとき、弁軸孔１０４と弁軸１０３との間隙１１０に流体が漏れ入ったとしても、流体圧力が加わっていない下流側（図１３では右側）は弁体１０５とシートリング１０２とが強く圧接してシールされているので、バルブから流体が漏洩することはないが、流体により弁軸１０３に腐食が発生する恐れがあり、特に流体が腐食性流体の場合、腐食性流体が金属製の弁軸１０３を腐食させ、バルブの耐久性が劣化したり破損する恐れがあるという問題があった。また、流体がスラリーの場合では、腐食の他に、スラリー中の粒子による作動不良や激しい摩耗を引き起こし、著しくバルブの耐久性を劣化させる恐れがあるという問題があった。

上記従来のバタフライバルブの問題点である軸封部１０６および間隙１１０から流体が漏洩することを解決したバタフライバルブが特許文献１に開示されている。これは図１４に示すように、バタフライバルブの軸封部２０１に、外面の長さ方向の中間に段差２０２を設け、段差２０２から一端に至る部分を大径部２０３とし、段差２０２から他端に至る部分を小径部２０４とし、段差２０２面上に小径部側の端に向かって隆起し周囲方向に延びる環状突起２０５を設け、環状突起２０５をシートリング２０６外周面への当接部とし、大径部２０３の端には弁本体２０７へ固定するためのフランジ２０８を設け、小径部２０４の外周面を弁体２０９への摺動面としたブッシュ２１０を用いたバタフライバルブであり、その効果は、ブッシュ２１０のフランジ２０８を弁本体２０７に固定することによって、環状突起２０５がシートリング２０６の外周面に当接され、弁軸２１１の周りから流体通路内を流れる流体の漏洩を容易且つ確実に防ぐことができるものであった。

特開２００５−１３３８１０号公報

しかしながら、前記従来の弁軸２１１部にブッシュを用いたバタフライバルブは、弁本体２０７内にシートリング２０６を嵌着し、シートリング２０６内に弁体２０９を装着したあとで、ブッシュ２１０を小径部２０４から弁本体２０７の上下の貫通孔２１２に挿入し、その後弁軸２１１を挿入し、その後は小径部２０４を弁体２０９内へ進入させ、環状突起２０５をシートリング２０６の外周面に当接し、大径部２０３のフランジ２０８を弁本体２０７にボルトを用いて締結して組み立てられる。

このとき、小径部２０４を弁体２０９に円滑に挿入するためには、弁本体２０７およびシートリング２０６の貫通孔２１２、２１４と弁体２０９の嵌合孔２１５の中心が一致している必要があるが、一般的に、シートリング２０６の外径は弁本体２０７の内径よりも少し大きく形成されており、弁体２０９の外径はシートリング２０６の内径よりも少し大きく形成されているため、弁本体２０７にシートリング２０６を嵌着するときやシートリング２０６内に弁体２０９を入れるときは、シートリング２０６を湾曲させたり押し潰したりする必要があり、貫通孔２１２、２１４と嵌合孔２１５の中心を一致させながら組み立てるのは容易ではなく、組み立てや微調整が難しいという問題があった。特に、部品が金属製であったり、口径が大きくなるにつれて部品の重量が重くなるため、労力や組立時間が過大になるという問題があった。

また、ブッシュ２１０はフランジ２０８と弁本体２０７とをボルトを用いて締結しているため、弁本体２０７とトップフランジ２１３を個別に設けなくてはならず、部品点数が増加し、組み立てや部品管理に要する時間が増加するという問題があった。また、ブッシュ２１０を弁本体２０７の内側から挿入することができないため、ブッシュ２１０を弁本体２０７に挿入するには、弁本体２０７の下方にも貫通孔２１２を設けなくてはならないことから、弁本体２０７の下方の貫通孔２１２から漏洩を発生させる可能性が生じるという問題点があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、バタフライバルブの閉止時に流体圧力によって弁体にたわみが発生した場合に、弁体の弁軸孔と弁軸との間隙に流体が漏れ入るという弁体内部漏れおよびシートリングの貫通孔と弁軸との間の軸封部に流体が漏れ入るという弁軸部漏れの発生を防止するとともに、シートリングおよび弁体のバルブ本体への組立性を向上させたバタフライバルブを提供することである。

バルブ本体の内周面に嵌着されるシートリングと、該シートリングの貫通孔を貫通してバルブ本体に支持される弁軸と、該弁軸を弁軸孔に取り付けて支承される円板状の弁体とを有し、該弁軸の回動とともに弁体を回動させて開閉を行うバタフライバルブにおいて、中空筒状のブッシュが、該シートリングの貫通孔に挿嵌され該シートリング外周面から突出しない状態で該弁体に設けられた弁軸嵌合孔に止水嵌着されていることを第１の特徴とする。

前記ブッシュの前記シートリングの外周面側に鍔部が設けられていることを第２の特徴とする。

前記鍔部の外縁に、前記シートリングの内周方向に延設された環状突起部が設けられたことを第３の特徴とする。

前記鍔部が、前記ブッシュの前記シートリングの外周面側の上端部に設けられていることを第４の特徴とする。

前記ブッシュの前記シートリングの外周面側の上端面が曲面であることを第５の特徴とする。

前記ブッシュが前記シートリングに対して回動不能な状態で装着されていることを第６の特徴とする。

前記ブッシュの外側に形成された弁体嵌合部と前記弁体の前記弁軸嵌合孔の少なくとも一方に、止水部材が嵌着されるための環状溝部が設けられことを第７の特徴とする。

前記弁体嵌合部と前記弁軸嵌合孔の少なくともどちらか一方に、前記止水部材を嵌着させるための段差部が設けられたことを第８の特徴とする。

前記弁体が手動式、空動式及び電動式のいずれか１つの駆動方式によって回動されることを第９の特徴とする。

本発明において、図１参照の表記は、シートリング２の貫通孔１１に挿嵌されたブッシュ５は、シートリング２の外周面からは突出せずに、シートリング２の内周面からのみ突出するように装着されているが、シートリング２から突出する部分すなわち弁体嵌合部２２の長さは、弁体４の弁軸３方向の長さＤと弁体嵌合部２２の長さＬとの関係が、０．１Ｄ≦Ｌ≦０．３Ｄの関係にあることが望ましい。ブッシュ５と弁体４との間に十分なシール構造を設け、かつ、組み立て中にブッシュ５と弁体４が外れることのないように強固に嵌合させるためには、０．１Ｄ≦Ｌであることが望ましく、シートリング２に弁体４を着脱しやすくするためには、Ｌ≦０．３Ｄであることが望ましい。

鍔部１８の位置はブッシュ５のシートリング２の外周面側であれば上端部でも上方でもよく、どちらに設けても、鍔部１８とシートリング２との当接面が充分な広がりを持つシール面を形成するとともに、シートリング２の貫通孔１１の付近の強度を向上させ、貫通孔１１の変形を防止することができるため、弁軸部漏れを防ぐことができる。このとき、当接面によるシール性能を高めるために環状突起部１９の内側又は外側に環状突起部１９より低い略同心円状の環状突起を複数個設けても良い。

環状突起部１９は鍔部１８のシートリング２の内周面側であればどこに形成してもよく、特に限定されないが、環状突起部１９を鍔部１８の外縁に設けると、効率的にシートリング２の貫通孔１１の付近の強度を向上することができ、貫通孔１１の変形やシートリング２の移動を防ぐことができ、シール性を保つことができるので、これらの効果を最大限に引き出すためには環状突起部１９を鍔部１８の外縁に設けることが望ましい。また、環状突起部１９による効果をより高めるために同心円状の環状突起部１９を複数箇所に設けても良い。

ブッシュ５のシートリング２の外周面側の端面は平面でも曲面でも良く特に限定されないが、バタフライバルブを組み立てたときに、バルブ本体１の内周面によって、ブッシュ５をシートリング２に均一に押圧するためには、シートリング２の外周面の曲面と同じ曲面を持つことが望ましい。また、このような場合には、ブッシュ５や鍔部１８のシートリング２の外周面側の端面の曲面とシートリング２の外周面の曲面の向きを合わせる必要があるため、シートリング２にブッシュ５を間違えた方向に装着しないように、ブッシュ５や鍔部１８の側面に突起物を一体的に設けたり、ブッシュ５や鍔部１８の断面形状を長方形や楕円、真円に面取り部や突出部を設けた形状にすることが望ましい。なお、ブッシュ５や鍔部１８のシートリング２の内周面側の端面についても曲面でも平面でも良く特に限定されない。

ブッシュ５はシートリング２に対して回動可能でも回動不能でも良く特に限定されないが、ブッシュ５とシートリング２との当接面の摩耗を防止したいようなときは、ブッシュ５をシートリング２に対して回動不能に設けることが望ましい。このとき、ブッシュ５のシートリング２の外周面側の端面がバルブ本体１の内周面と同寸法の曲面であれば、弁体４を回動させてもブッシュ５はシートリング２に対して回動不能となるが、ブッシュ５や鍔部１８の側面に突起物を一体的に設けたり、ブッシュ５や鍔部１８の断面形状を多角形や楕円、真円に面取り部や突出部を設けた形状にするとより確実にブッシュ５がシートリング２に対して回動不能な状態になる。

ブッシュ５と弁体４とのシール構造は、汎用性に優れ部品交換が容易なことから、Ｏリングなどの止水部材２３を用いた構造が望ましく、具体的には、ブッシュ５の弁体嵌合部２２に環状溝部２４を設け止水部材２３を嵌着する構造や（図２参照）、弁体４の弁軸嵌合孔１６に環状溝部２４を設け止水部材２３を嵌着する構造が挙げられる。

本発明のバルブ本体１および弁体４の材質としては、ポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと記す）やポリプロピレン（以下、ＰＰ）が使用可能であるが、バタフライバルブとして要求される強度や特性を満たしていれば、ポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦと記す）、ポリエチレン（以下、ＰＥと記す）、ポリフェニレンサルファイド、ポリジシクロペンタジエン（以下、ＰＤＣＰＤと記す）、ＦＲＰなどの合成樹脂、またはステンレス、銅、鋳鉄、鋳鋼などの金属などでも良い。このうち、バルブ本体１および弁体４は合成樹脂製であることが好ましい。本発明は特に大口径の場合に好適に用いられるため、樹脂製であれば金属製の場合に比べると格段に軽量となり作業効率も向上し、また腐食性流体の用途にも問題なく使用できるからである。

本発明の弁軸３の材質は、鋳鉄、鋳鋼、炭素鋼、ステンレス、チタンなど強度上問題のないものであれば特に限定されない。また、本発明のシートリング２の材質は、弾性材料であることが好ましく、エチレンプロピレンゴム（以下、ＥＰＤＭと記す）、ニトリルゴム、フッ素ゴムなどのゴム、ＰＶＤＦなどの合成樹脂など、強度や耐腐食性上問題のないものであれば特に限定されない。

本発明のブッシュ５の材質は、耐腐食性を有し、たわみが発生しても破損しない強度を有するものであれば樹脂でも金属でも良く特に限定されないが、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＶＤＦ、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）、パーフルオロアルコキシルアルカン（以下ＰＦＡと記す）またはＰＥ製であることが望ましい。これは、弁軸３の材質は金属が多用されているが、ブッシュ５の材質がＰＶＣ、ＰＰ、ＰＶＤＦであれば腐食性流体を流しても弁軸３が腐食することを防止でき、ブッシュ５により弁軸３を耐腐食コーティングした場合と同様の効果を得ることができるので好適である。

本発明において、止水部材２３は、シールが確実に行えるものであれば形状は特に限定されずＯリングでもパッキンでも良い。止水部材２３は、ブッシュ５が移動可能なときには止水部材２３とシール面とでシール性を維持したまま摺動するため、断面形状が円形で摺動に強いＯリングが好適である。また、止水部材２３の材質は、シール材として一般に使用されるものであれば特に限定されないが、機械特性として圧縮永久ひずみの小さいものが好ましく、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどが挙げられる。また、止水部材２３によるシール性能をより高めるために複数個所に止水部材２３を装着しても良く、さらに、長期的な耐久性能を高めるために太さや厚みの異なる止水部材２３を用いても良い。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）ブッシュがシートリングの外周面から突出しない状態で弁体に止水嵌着されているため、シートリングと弁体とブッシュを組み立てた状態でバルブ本体に組み込むことができ、バタフライバルブの組み立てが容易になる。
（２）ブッシュに鍔部および環状突起部を設けることにより、ブッシュとシートリングとの間に充分な広がりを持つシール面が設けられるとともにシートリングの貫通孔の付近の強度が強化されるため、長期使用においても弁軸部漏れやシートリングの移動を防ぐことができる。
（３）ブッシュの弁体嵌合部と弁体の嵌合孔との間にシール面が設けられているため、長期使用においても弁体内部漏れを防止することができる。

本発明の第一の実施形態のバタフライバルブの全閉時を示す縦断面図である。 図１の要部拡大縦断面図である。 第一の実施形態のバタフライバルブの組立時においてシートリングにブッシュを挿嵌した状態を示す正面図である。 図３のシートリングに弁体を入れた状態を示す正面図である。 図４のシートリングにブッシュと弁体を組み込んだ状態を示す正面図である。 本発明の第一の実施形態のバタフライバルブの全開時を示す正面図である。 第一の実施形態のバタフライバルブの全閉時に、上流側に流体圧力が加わり、弁体にたわみが発生した状態を示す縦断面図である。 図７の要部拡大縦断面図である。 本発明の第二の実施形態の要部拡大縦断面図である。 第三の実施形態の空動式の駆動方式によるバタフライバルブを示す部分断面図である。 従来のバタフライバルブの全閉時を示す縦断面図である。 従来のバタフライバルブの全閉時に、上流側に流体圧力が加わり、弁体にたわみが発生した状態を示す縦断面図である。 図１１の要部拡大縦断面図である。 従来の他のバタフライバルブの全閉時を示す縦断面図である。

以下、本発明の第一の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。

図１乃至図２において、ＰＰ製の呼び径１００Ａの中空筒状のバルブ本体１は、上部には外周に突出した略円盤状のトップフランジ６が設けられており、バルブ本体１の内周面には後記シートリング２が嵌着されており、バルブ本体１の両側面の開口部周辺にはシートリング２の耳部７が嵌合される嵌合用溝８が設けられている。本発明ではウェハータイプのバルブ本体１を用いているが、ラグタイプ、ダブルフランジタイプなどのバルブ本体を用いても良い。

ＥＰＤＭ製のシートリング２は、中空筒状の本体部９とその両側面のフランジ面１０が一体的に形成されている。フランジ面１０の外周は円形状に形成されており、フランジ面１０の上端に内方に突出して設けられた耳部７はバルブ本体１の両側面に設けられた嵌合用溝８に嵌合してシートリング２が移動しないようになっている。

また、本体部９の後記弁軸３の軸線方向の上下には弁軸３が貫通するための貫通孔１１を有しており、貫通孔１１の周囲には後記ブッシュ５の鍔部１８と環状突起部１９がそれぞれ嵌合する嵌合凹部２０と嵌合溝部２１が形成されている。シートリング２の内周は、円形状に形成されており、外周が弁軸線方向に向かってテーパ面１２を有する円環状突起部１３が、貫通孔１１の周縁部に内径方向に突出した状態で設けられている。シートリング２の円環状突起部１３の外周には、後記弁体４と常時圧接するボス部１４が設けられている。ボス部１４は、接触面が弁体４に形状を合わせた凹球面状に設けられ、弁座シール性を高めるようになっている。

ＳＵＳ４０３製の弁軸３は、中央部と、その上部に設けられ中央部の外径より小さい外径を有する縮径部とからなり、縮径部の上端部は、バルブ本体１の上部に設けられたトップフランジ６の中央から突出して配置された状態でバルブ本体１に支持されている。また弁軸３中央部は、バルブ本体１及びシートリング２に弁軸３が回動可能の状態で密着貫通されている。

ＰＰ製の円形状の弁体４は、中央に弁体４を貫通した弁軸孔１５が設けられ、弁軸孔１５の開口部には後記ブッシュ５が嵌着される弁軸嵌合孔１６が形成され、弁軸嵌合孔１６の開口端部内周にはすり鉢状の円環状凹部１７が設けられている。また、弁軸３を弁軸孔１５に回動不能に貫通させ、弁軸３に支承され、バルブ本体１の内部中央に配置されている。弁体４の円環状凹部１７とシートリング２の円環状突起部１３は、円環状凹部１７に円環状突起部１３が嵌合するように組み立てられる。

ＰＰ製の中空筒状のブッシュ５は、シートリング２の外周側の上端部に鍔部１８が形成され、鍔部１８の外縁に内周方向に延設された環状突起部１９が形成されている。鍔部１８および環状突起部１９はそれぞれシートリング２の貫通孔１１の周囲に形成された嵌合凹部２０、嵌合溝部２１に嵌着された状態でシートリング２に挿嵌されて、貫通孔１１の変形を防ぐとともに、鍔部１８および嵌合突起部１９とシートリング２の外周面との間にシール面を構成する。また、シートリング２の外周側の上端面と鍔部１８の上端面は連続して形成されており、シートリング２の外周面の曲面と同一の曲面が形成され、シートリング２の外周面と同様にバルブ本体１の内周面に当接する。

また、ブッシュ５のシートリング２の内周側の先端部はシートリング２から突出しており、弁体４の弁軸嵌合孔１６と嵌合する弁体嵌合部２２となっている。弁体嵌合部２２の長さは１７ｍｍとなっており、弁体嵌合部２２の外周面には環状溝部２４が２箇所に形成されていて、止水部材２３が嵌着され、弁体４の弁軸嵌合孔１６の内周面に押圧されることにより弁体嵌合部２２と弁軸嵌合孔１６のシール性が保たれる。

次に、前記バタフライ弁の組立方法について説明する。まず、シートリング２の外周面の曲面とブッシュ５のシートリング２の外周面側の上端面の曲面を合わせながらシートリング２の上下の貫通孔１１にブッシュ５を挿入し、ブッシュ５の鍔部１８および環状突起部１９をシートリング２の嵌合凹部２０および嵌合溝部２１に嵌合させ、ブッシュ５のシートリング２の外周側の端面がシートリング２の外周面から突出しないように嵌挿する（図３参照）。このとき、環状突起部１９が嵌合溝部２１に深く嵌合しているため、組み立て中にブッシュ５がシートリング２から外れることがなく、組み立てが非常に容易になる。

次に、シートリング２に、貫通孔１１の軸線方向と垂直な方向に内周に向けて両側から力を加え、シートリング２の上下に嵌着されたブッシュ５のシートリング２の内周面側の端部間の距離が弁体４の弁軸３方向の長さよりも長くなるまでシートリング２を貫通孔１１の軸線方向に押しつぶす。シートリング２を押しつぶした後に、上下のブッシュ５の間に弁体４を全開または半開の状態となるように入れ（図４参照）、弁体４の一方の弁軸嵌合孔１６を一方のブッシュ５の弁体嵌合部２２に挿入し、シートリング２に加えていた力を緩めながら他方の弁軸嵌合孔１６を他方のブッシュ５の弁体嵌合部２２に挿入し、シートリング２に加えていた力を解放した後で、ブッシュ５を弁軸３方向から押圧しブッシュ５の弁体嵌合部２２を弁体４の弁軸嵌合孔１６に嵌着する（図５参照）。このとき、ブッシュ５の弁体嵌合部２２がシートリング２の内周面から突出しているため、弁体４の弁軸嵌合孔１６とシートリング２の貫通孔１１の中心を微調整することなく合わせることができ、組み立てが非常に容易になる。

次に、ブッシュ５と弁体４を嵌着したシートリング２を、シートリング２の貫通孔１１の中心とバルブ本体１の弁軸貫通孔２６の中心が一致するようにバルブ本体１に嵌着させる。このとき、ブッシュ５の環状突起部１９がシートリング２の嵌合溝部２１に深く嵌合するとともに、ブッシュ５の弁体嵌合部２２が弁体４の弁軸嵌合孔１６に深く嵌合しているため、シートリング２をバルブ本体１に嵌着する間に、シートリング２、ブッシュ５、弁体４の中心がずれたり、各部品が脱落することがなく、組み立てが非常に容易になる。また、ブッシュ５と弁体４があらかじめシートリング２に嵌着されているため、３種類の部品を精度良くまとめてバルブ本体１に組み込むことができ、組み立ての効率が非常に良くなる。

次に、弁軸３をバルブ本体１のトップフランジ６にある弁軸貫通孔２６から挿入し、バルブ本体１下部の弁軸受け２７の底部に到達させ（図６参照）、トップフランジ６上部に突出した弁軸３の上部に駆動部（図示せず）であるハンドルを装着する。

次に本発明の第二の実施形態について図９に基づいて説明する。本実施形態では、前記第一の実施形態と同じ構成要素については同一符号を付して示す。

ＰＰ製の円形状の弁体４には、弁軸孔１５の開口部にブッシュ５が嵌着される弁軸嵌合孔３５が形成され、弁軸嵌合孔３５の内周面には止水部材２３を嵌着させるための段差部３６が形成されている。ＰＰ製の中空筒状のブッシュ５は、弁体４の弁軸嵌合孔３５と嵌合する弁体嵌合部３４がシートリング２の内周面側に形成され、弁体嵌合部３４の先端外周面には止水部材２３を嵌着させるための段差部３１が形成されている。

本実施形態において、止水部材２３が弁体嵌合部３４に形成された段差部３１と弁軸嵌合孔３５に形成された段差部３６とで挟持されることにより、弁体嵌合部３４と弁軸嵌合孔３５のシール性が保たれる。また、段差部３１、３６は弁軸嵌合孔３５と弁体嵌合部３４のどちらか一方に設けられればよく、弁軸嵌合孔３５の段差部３６を設けずに、弁体嵌合部３４の段差部３１と弁軸嵌合孔３６の底面とで止水部材２３を挟持してもよい。また、弁体嵌合部３４の段差部３１を設けずに、弁軸嵌合孔３５の段差部３６と弁体嵌合部３４の端面とで止水部材２３を挟持してもよい。本実施形態の弁体４とブッシュ５のその他の構成と、他の部品の構成および作用は前記第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。

次に本発明の第三の実施形態について図１０に基づいて説明する。本実施形態では、前記第一の実施形態と同じ構成要素については同一符号を付して示す。

空動式駆動部２５は、バルブ本体１のトップフランジ６に取付台３３を介して取り付けられている。空動式駆動部２５の駆動は弁軸３の上部に伝達され、弁軸３を回動させて弁体４を回動させることによりバルブの開閉を行う。なお、空気圧による空動式駆動部２５の代わりに、モーターなどを含む電動式駆動部を設けても良く、特に限定されない。また、電動式駆動部を用いる場合も、電動式駆動部は取付台３３を介してバタフライバルブに搭載される。本実施形態のバルブ本体１と弁軸３、弁体４のその他の構成と、他の部品の構成は前記第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態において、バタフライバルブの駆動を空動式駆動部２５で行うことによって、バルブの遠隔操作や電気的な制御が可能になるため、狭隘で人手が入れないような空間などに設置されたバルブの操作や高頻度で開閉を繰り返すような開閉操作、コンピューターによる開閉操作の管理が可能になる。

次に本実施形態のバタフライバルブを閉止させたときの作動について説明する。

バルブが全開の状態から弁軸３を回動させると、それに伴い弁体４も回動し、弁体４の外周縁３２がシートリング２の内周に圧接され、全閉状態になり（図１参照）、シートリング２の内周と弁体４の外周縁３２により弁座がシールされる。また、ブッシュ５の鍔部１８および環状突起部１９がシートリング２の嵌合凹部２０および嵌合溝部２１に当接し、ブッシュ５のシートリング２の外周面側の端面がバルブ本体１によってシートリング２の内周方向に押圧されているため、シートリング２とブッシュ５のシール面からシートリング裏２８、すなわちシートリング２とバルブ本体１の間に流体が漏洩することがない。また、弁体４の弁軸孔１５の弁軸嵌合孔１６においては、ブッシュ５と弁体４が止水部材２３でシールされているため、弁軸孔１５と弁体４との間隙２９に流体が漏れ入ることがない。

次に、図１の状態から上流側（図１では左側）に流体圧力が加わったとき、流体圧力によって弁体４にたわみが発生する（図７の状態。分かり易くするため、やや極端に図示してある。）。このたわみはバルブの口径が大口径になるにつれて大きくなる。シートリング２にはブッシュ５が嵌挿されているため、シートリング２とブッシュ５との間には鍔部１８および環状突起部１９により充分な広がりを持つシール面が形成されるとともに、シートリング２の貫通孔１１の付近の強度が向上され、シートリング２の貫通孔１１の変形やシートリング２の移動が防止されるため、たわみが発生しても貫通孔１１とブッシュ５との間のシール性に影響しないが、このたわみにより、上流側の弁体４の外周縁３２は内径方向へ引っ張られることで、通常圧接されている上流側の弁体４の外周縁３２はシートリング２から離れて間隙３０が出来てしまう。（図８参照。）このとき、弁軸３にはブッシュ５が密着されているので、間隙３０から浸入した流体はブッシュ５に接液しても弁軸３に接液することがなく、ブッシュ５は耐腐食性の良いＰＰ製であるので、腐食性流体を流したとしても弁軸３が腐食することを確実に防止することができる。また、弁体４の弁軸嵌合孔１６にはブッシュ５の弁体嵌合部２２が嵌合され、止水部材２３でブッシュ５と弁体４との間をシールする構成であるため、ブッシュ５は弁体４のたわみに応じて弁軸嵌合孔１６内を移動することができ、たわみによる応力がブッシュ５に加わることを防止することができる。ここでブッシュ５の移動により止水部材２３が弁体４とシールするシール面がずれることがあるが、止水部材２３は弁体４の弁軸嵌合孔１６の内表面を摺動して、適切なシール位置に移動するだけでシール性に変化がないため、弁体４にたわみが発生しても、たわみのない状態と同じシール性を保持することができる。

以上のことから、流体圧力により弁体４にたわみが発生しても、シートリング２とブッシュ５のシール面から流体がシートリング裏２８に漏洩することを防止し、弁体４の弁軸孔１５と弁軸３との間隙２９に流体が漏れ入ることを防止するため、流体によって弁軸３が腐食することや激しく摩耗することを確実に防止できる。この関係は、たわみが大きくなる大口径のバタフライバルブでより効果を発揮するとともに、長期使用や流体がスラリーであるようなシートリング２のボス部１４が激しく摩耗するような場合にもより効果を発揮する。

次に、本発明のバタフライバルブにおいて、弁座のシール性や、連続開閉を行なったときの耐久性について以下に示す試験方法で評価した。

（１）弁座のシール性試験
ＪＩＳ Ｂ ２０３２における弁座のシール性の試験方法に準拠し、バルブを閉じた状態で、上流側に最高許容圧力の１．５倍として１．５ＭＰａの水圧を１分間加えた後、下流側への漏れ、弁体内部漏れおよび弁軸部漏れの有無を目視にて確認した。詳細には、下流側への漏れは弁体４とシートリング２とのシール部分での漏れの有無を確認し、弁体内部漏れは弁体４の中心に下流側から穴を開けて穴から流体の漏れの有無を確認し、さらに、弁軸部漏れはシートリング裏２８側へ水が入りこむことによるシートリング２内径側の膨れで漏れの有無を確認した。
（２）耐久性試験
ＪＩＳ Ｂ ２０３２における耐久性の試験方法を参考にして、常温の水を用い、水圧を加えない状態で、バルブの全開全閉操作を繰り返し、全開全閉操作が１万回に達するごとに上記シール性試験を行ない、全閉全開操作が合計で１０万回に達するまで試験を行なった。

口径１００ｍｍであり、本発明の第三の実施形態、すなわちシートリング２の外周面側の上端部に鍔部１８が設けられ、鍔部１８の外縁にシートリング２の内周方向に延設された環状突起部１９が設けられ、上端面が曲面であるブッシュ５が、シートリング２の貫通孔１１に挿嵌されシートリング２の外周面から突出しない状態で、弁体４に設けられた弁軸嵌合孔１６に止水部材２３を用いて止水嵌着されているバタフライバルブを用いて弁座のシール性試験、耐久性試験を行なった。試験結果をそれぞれ表１、表２に示す。なお表１、表２における「良」は漏れが生じなかったことを示し、「不良」は弁体内部漏れが生じたことを示す。

［比較例１］
実施例１において、ブッシュ５を構成部品として設けていない図１１で示した従来技術のバタフライバルブを用いて弁座のシール試験、耐久性試験を行なった。試験結果を実施例１と併せて表１、表２に示す。

表１よりわかるとおり、実施例１では流体圧力が１．５ＭＰａで流体の漏れはなかった。比較例１では流体圧力が１．４ＭＰａで弁体内部漏れ、すなわち弁軸孔１５と弁軸３との間隙２９への漏れが発生した。従って、流体圧力１．５ＭＰａについて試験は行わなかった。以上のことから、ブッシュ５を設け、止水部材２３を用いてブッシュ５と弁体４との間にシール構造を有する本発明のバタフライバルブは、流体圧力によって弁体４にたわみが発生しても、弁体４の弁軸孔１５と弁軸３との間隙２９に流体が漏れ入ることを防止し、確実なシール性を維持することができることを確認できた。

表２に示したように、実施例１は１０万回の繰り返し開閉を行っても流体の漏洩はなかった。一方、比較例１は１万回の繰り返し開閉で弁体内部漏れが発生した。この結果から、実施例１のように、シートリング２と弁体４によるシール構造の他に、ブッシュ５の弁体嵌合部２２に止水部材２３を装着して弁体４の弁軸嵌合孔１６との間にシール構造を設けたバタフライバルブは、比較例１のように、シートリング２と弁体４によるシール構造の他に、弁軸孔１５への流体の侵入を防ぐ手段を持たない構成のバタフライバルブに比べて、長期使用において全開全閉を繰り返し行った場合でも、弁体４の弁軸孔１５と弁軸３との間隙２９に流体が漏れ入ることを防止し、確実なシール性を維持することができることを確認できた。これは、比較例１は、全開全閉を繰り返すことによってシートリング２が摩耗し、流体圧力によって弁体４にたわみが発生したときに、シートリング２と弁体４との間に間隙３０ができやすくなり、弁体内部漏れを起こしやすくなるのに対し、実施例１は、シートリング２と弁体４との間に間隙３０ができても、ブッシュ５と弁体４との間にシール構造が設けられているため、弁体内部漏れを防ぐことができるからと思われる。

また、本試験では実施例１および比較例１ともに弁軸部漏れは発生しなかったが、比較例１は、全開全閉を繰り返すことによってシートリング２の貫通孔１１が摩耗するため、長期使用においては弁軸部漏れを起こしやすくなると思われる。一方、実施例１は、弁軸３とシートリング２との間にブッシュ５が装着されており、ブッシュ５はシートリング２に対して回動不能に設けられているためシートリング２の貫通孔１１が摩耗することはない。また、ブッシュ５の鍔部１８と環状突起部１９がシートリング２の嵌合凹部２０と嵌合溝部２１に当接および押圧されることにより、シートリング２とブッシュ５との間に充分なシール面が形成されるとともに貫通孔１１の変形が防止される。従って、実施例１は長期使用において全開全閉を繰り返し行った場合でも、弁軸部漏れの発生を防止することができる。

１ バルブ本体
２ シートリング
３ 弁軸
４ 弁体
５ ブッシュ
６ トップフランジ
７ 耳部
８ 嵌合用溝
９ 本体部
１０ フランジ面
１１ 貫通孔
１２ テーパ面
１３ 円環状突起部
１４ ボス部
１５ 弁軸孔
１６ 弁軸嵌合孔
１７ 円環状凹部
１８ 鍔部
１９ 環状突起部
２０ 嵌合凹部
２１ 嵌合溝部
２２ 弁体嵌合部
２３ 止水部材
２４ 環状溝部
２５ 空動式駆動部
２６ 弁軸貫通孔
２７ 弁軸受け
２８ シートリング裏
２９ 間隙
３０ 間隙
３１ 段差部
３２ 外周縁
３３ 取付台
３４ 弁体嵌合部
３５ 弁軸嵌合孔
３６ 段差部

Claims (9)

1. バルブ本体の内周面に嵌着されるシートリングと、該シートリングの貫通孔を貫通してバルブ本体に支持される弁軸と、該弁軸を弁軸孔に取り付けて支承される円板状の弁体とを有し、該弁軸の回動とともに弁体を回動させて開閉を行うバタフライバルブにおいて、中空筒状のブッシュが、該シートリングの貫通孔に挿嵌され該シートリング外周面から突出しない状態で該弁体に設けられた弁軸嵌合孔に止水嵌着されていることを特徴とするバタフライバルブ。
2. 前記ブッシュの前記シートリングの外周面側に鍔部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。
3. 前記鍔部の外縁に、前記シートリングの内周方向に延設された環状突起部が設けられたことを特徴とする請求項２記載のバタフライバルブ。
4. 前記鍔部が、前記ブッシュの前記シートリングの外周面側の上端部に設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のバタフライバルブ。
5. 前記ブッシュの前記シートリングの外周面側の上端面が曲面であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のバタフライバルブ。
6. 前記ブッシュが前記シートリングに対して回動不能な状態で装着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のバタフライバルブ。
7. 前記ブッシュの外側に形成された弁体嵌合部と前記弁体の前記弁軸嵌合孔の少なくとも一方に、止水部材が嵌着されるための環状溝部が設けられことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のバタフライバルブ。
8. 前記弁体嵌合部と前記弁軸嵌合孔の少なくともどちらか一方に、前記止水部材を嵌着させるための段差部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のバタフライバルブ。
9. 前記弁体が手動式、空動式及び電動式のいずれか１つの駆動方式によって回動されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のバタフライバルブ。

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