JP2016506477A - 二重偏心形バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

弁箱、弁箱により保持される弁座、および弁箱に回転可能に軸受されている軸に取り付けられた弁体を備えた二重偏心形バタフライ弁であり、該軸は弁箱の中心線から外れ、そして弁体の中心線の両方から外れている（二重偏心形）。弁体の周囲は、擦れることなく弁座と接触する頑丈なナイフエッジを有する。弁体が回転する時、ナイフエッジが弁座と接触して完全に封鎖するまで、ナイフエッジは弁座と接触しないままである。【選択図】図２

Description

関連出願との関係

本出願は、２０１２年４月２５日に出願された米国特許出願第６１／６３８，１９５号の優先権を主張し、その開示は全ての目的について引用により本明細書に編入する。

本発明は、二重偏心形バタフライ弁に関し、そしてより詳細には改善された密閉性を有し、しかもさらに大変製造し易くなった二重偏心形バタフライ弁に関する。

一般にバタフライ弁は流れを分離したり調節したりするために使用される。バタフライ弁は非偏心形または偏心形であることができる。非偏心形弁は最低の性能評価を有し、そして応用が限られる。この理由の一つは、弁軸が弁体の縁を貫通し、これにより縁の連続性を妨害する点である。もう一つは弁が開き、そして閉じる時、弁体のある部分が常に弁座を擦り、摩擦および摩損を生じる点である。

単偏心形バタフライ弁は軸中心線の中心から外れた弁体の縁を有するので、軸は弁体の縁を貫通せず、すなわち弁体の縁を妨害しないが、それでも弁体が回転すると弁箱内に位置する弁座と常に接触する。これが弁座の摩損および変形を引き起こし、破損および漏れを生じることになる。

高性能のバタフライ弁（ＨＰＢＶ）は、弁が開く時に弁体の縁が弁座から離れて揺れるように二つの偏心を包含し、これにより回転妨害を回避し、そして弁座の完全性を保つ。ＨＰＢＶにより使用される弁体の縁の設計は、弁体の縁と弁座との間でいくらか擦れる作用を生む。この擦れは弁が閉鎖位置に近づく時に起こる。この設計は全体的な擦れおよび生じる摩損を減すが、結局弁座に対する摩損が生じ、弁の寿命を限定する。

三重偏心形バタフライ弁（ＴＯＢＶ）は当該技術分野で周知であり、そして弁体および弁座の外周面の外形が両方とも傾いた円錐面を与えるように機械加工されている点を除きＨＰＢＶと同様である。周知のようにＴＯＢＶでは弁座と弁体が接触するのは完全に閉じている時だけである。ＴＯＢＶの弁座は、座面に適合するために極めてわずかに変形することが必要な金属のような材料で作成することができる。ＴＯＢＶはそれらが擦れずに座る点で有利だが、第三の偏心を提供する弁体周囲の独自な円錐形には正確な機械加工が必要になり、これはそのような弁の製造を高価で難しいものにする。

本発明は、弁箱、弁箱により保持される弁座、弁箱に回転可能に軸受された軸に取り付けられた弁体を具備する二重偏心形バタフライ弁を提供し、軸が弁箱の中心線から外れ、そして弁体の中心線の両方から外れている軸を有する（二重偏心形）。弁体の周囲は、擦ることなく弁座と接触する頑丈なナイフエッジを有する。弁体が回転する場合、ナイフエッジはナイフエッジが弁座と完全閉鎖で接触するまで弁座とは接触しないままである。本発明のバタフライ弁はＨＰＢＶの擦れを排除し、そして経費のかかる精密な機械加工なしにＴＯＢＶの密閉能を達成する。

ナイフエッジは弁体と一体型で機械加工でき、または弁体に固定される別個のリングでよいことが分かった。

本発明のこれらのそしてさらなる特徴および利点は、以下の詳細な記載から明白となり、ここで添付する図面の図を参照とする。

本発明の二重偏心形バタフライ弁の一態様の等角図を示す。 図１の線２−２に沿って取った断面図である。 図２の正面図である。 本発明の二重偏心形バタフライ弁において、弁座と接触している弁体のナイフエッジの拡大図である。 弁座と接触している弁体のナイフエッジの拡大図である。 弁座と接触する前の弁体の縁の突出部の拡大図である。

好適な態様の詳細な説明

図１および２を参照にして、１０として一般に示す本発明のＤＯＢＶを示す。バタフライ弁１０は、弁箱１２、弁箱１２に保持された弁座１４、および弁箱１２に軸受けされた軸１５に取り付けられた弁体１６を具備する。図３から最も良く分かるように、軸１５は、軸１５の中心線７が弁箱１２の中心線１７から外れ、そして軸１５の中心線９が弁体１６のナイフエッジ２２（これからさらに詳細に説明する）の中心線１９から外れている点で弁箱１２に偏心的に取り付けられている。弁座１４は内側放射状に面する座面１３を有する。好適な態様では、表面１３は単偏心形バタフライ弁の設計で回転する弁体により作られる球面に接する円錐台形（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）である。弁体１６は弁体周囲面１８を有し、この弁体面１８は環状の外側放射状に突出している突起２０を有する。突起２０は略三角形の横断面図を有し、そして頑丈なナイフエッジ２２の最も外側の範囲で終結する。

本発明のナイフエッジは本発明の範囲内で変動及び静止できると理解されよう。例えば弁体の外周全体がナイフエッジを形成するように形成することができる。さらにナイフエッジは弁体から選択的に取り外し可能なリングでよい。

弁１０を閉めるために軸１５にトルクをかけると、弁体１６はナイフエッジ２２が弁座面１３と接触するようになるまで回転する。ナイフエッジ２２は十分に薄いので、より大きなトルクが軸にかかってもわずかに変形するだけである。このわずかな変形により、完全に閉じた位置でより高いトルクを僅少な摩損でかけることができるようになり、そして弁座面に対する擦れを生じずにより強固な密閉を達成する。

時間が経つと、弁の繰り返される密封そして開封によりナイフエッジが塑性変形およびいくらかの永久変形を受ける可能性を生じる。ナイフエッジ２２の変形があるとすれば、それはナイフエッジ２２の最も外側の最も鋭い部分で起こることになり、そしてナイフエッジ２２を弁座１４の座面１３に対して押すことになろう。このようにいかなる変形も弁座１４の座面１３の形状に従うことになり、密閉の完全性を損なうことはない。

本明細書で使用するように、用語「ナイフエッジ」または「ナイフ状エッジ」という用語は、エッジに力がかけられた時にわずかに変形することができると同時に、面と接触する実質的に鋭い刃を意味するものとする。すなわちわずかに放射状に曲がる（ｒａｄｉｕｓｅｄ）ナイフエッジが本発明により包含されると理解されよう。

図３に示すように、軸１５は弁箱の中心線１７および弁体１６の中心線１９の両方から
外れている。この軸１５の二重偏心形によりナイフエッジ２２は完全に閉じた位置でのみ座面１３と係合できるようになり、すなわち擦れることがない。完全に閉じた位置で、座面１３およびエッジ２２は弁座１４の全円周に沿って接触を維持している。

図４−５は弁座面１３と接触しているナイフエッジ２２の拡大図を示す。ここで今、図６を見ると、ナイフエッジ２２は弁座面１３と、エッジが座と接触する実質的に正確な瞬間まで接触しないでいることが分かり、これはまた実質的に完全に閉じた正確な瞬間でもある。密封の瞬間に、すなわち完全閉鎖で、ナイフエッジ２２は弁座面１３と接触していない状態から弁座面１３の全外周に沿って完全に接触した状態になる。

本発明は、弁体と弁座との間のいかなる擦れもなく強固な密閉を達成する点でＴＯＢＶの利点を提供する。本発明の弁の弁体の鋭いナイフ状エッジの突出部は、弁が完全に閉じるまで弁座と接触しないままである。この鋭い弁体のエッジの突出部は旋盤で弁体上に機械加工することができ、すなわちＴＯＢＶの難しく、経費がかかる機械加工の必要性を排除する。

本発明の具体的態様を本明細書にある程度、詳細に記載したが、これは単に本発明の様々な観点を説明するために行ったものであり、以下の請求の範囲で定めるような本発明の範囲を限定することを意図していない。当業者は示し、そして記載した態様が例示であり、そして限定するわけではないが本明細書で具体的に考察した設計の代替物を含め、様々な他の置換、改変および修飾が本発明の範囲から逸脱せずに実行され得ると理解されよう。

Claims (6)

1. バタフライ弁であって：
   中を通る流路を有する弁箱であって、該弁箱は該流路に平行して走る弁箱の中心線を有する、該弁箱と；
   該弁箱に回転可能に軸受された軸であって、該軸は該弁箱の中心線から外れた軸の中心線を有する、該軸と；
   一緒に回転するように該軸に固定された弁体であって、該弁体は該軸の中心線から外れた弁体の中心線を有する、該弁体と；
   該弁箱に配置された環状の弁座であって、該弁座は内側放射状に面する座面を有する、該弁座と
   を具備し、
   該弁が完全に閉じた位置である時、該弁体が該座面と接触する外側放射状に広がるナイフエッジを有する、該バタフライ弁。
2. 前記ナイフエッジが前記弁体と一体型である請求項１に記載の弁。
3. 前記ナイフエッジが前記弁体を囲む選択的に取り外し可能なリング上に形成されている請求項１に記載の弁。
4. 前記ナイフエッジが横断面で見た場合に略三角形である請求項１に記載の弁。
5. 前記弁座の座面が円錐台形面である請求項１に記載の弁。
6. 前記弁座が前記弁箱から選択的に取り外し可能である請求項１に記載の弁。

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