JP2019219044A - Diaphragm valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイヤフラムバルブに関する。 The present invention relates to a diaphragm valve.
水処理、化学、食品などのプラントにおける配管ラインには、ダイヤフラムバルブが設けられており、ダイヤフラムバルブによって、配管を流れる流体の制御が行われる。 2. Description of the Related Art A diaphragm valve is provided in a piping line of a plant for water treatment, chemicals, food, and the like, and a fluid flowing through the piping is controlled by the diaphragm valve.
ダイヤフラムバルブでは、両端に配管が接続されてプラントに設置される。ダイヤフラムバルブは、ダイヤフラムが仕切壁の湾曲面部に圧接されることにより流路が閉鎖した状態とされ、ダイヤフラムが仕切壁から離間されることにより流路が開放された状態となる(例えば、特許文献1の図1および図2参照)。 In a diaphragm valve, piping is connected to both ends and installed in a plant. The diaphragm valve is in a state where the flow path is closed when the diaphragm is pressed against the curved surface portion of the partition wall, and is in a state where the flow path is opened when the diaphragm is separated from the partition wall (for example, see Patent Document 1). 1 (see FIGS. 1 and 2).
特許文献1に示すダイヤフラムバルブでは、ダイヤフラムは、コンプレッサに隔膜ボルトを用いて保持されている。 In the diaphragm valve disclosed in Patent Document 1, the diaphragm is held by a compressor using a diaphragm bolt.
しかしながら、上記特許文献1に示すダイヤフラムバルブでは、ダイヤフラムを開方向に移動させるときに、隔膜ボルトのダイヤフラムに埋め込まれている部分とダイヤフラムとの接触箇所に応力が集中するため、経年劣化により隔膜の割れやボルト抜けが発生する場合があった。 However, in the diaphragm valve disclosed in Patent Literature 1, when the diaphragm is moved in the opening direction, stress concentrates on a portion where the diaphragm bolt is embedded in the diaphragm and a contact portion between the diaphragm and the diaphragm valve. In some cases, cracks or bolts were removed.
本発明の目的は、上記従来の課題を考慮して、長期性能を向上することが可能なダイヤフラムバルブを提供することである。 An object of the present invention is to provide a diaphragm valve capable of improving long-term performance in consideration of the above-described conventional problems.
上記目的を達成するために、第1の発明にかかるダイヤフラムバルブは、弁本体と、弁部と、駆動機構と、連結部と、を備える。弁本体は、流路と、開口部と、当接部と、を有する。流路は、内部に形成されている。開口部は、流路の途中に形成されている。当接部は、流路の開口部に対応する位置に設けられている。弁部は、開口部を塞ぐように配置され、当接部に接触することにより流路を閉塞可能である。駆動機構は、弁部を駆動することにより流路を開閉する。連結部は、弁部と駆動機構を連結する。連結部は、軸部と、挿入部と、を有する。軸部は、弁部の駆動方向に沿って配置されている。挿入部は、軸部の当接部側の先端に設けられ、弁部に挿入されている。挿入部は、弁本体の反対側に設けられ、角が形成されていない第1表面と、弁本体側に設けられた第2表面を有する。 In order to achieve the above object, a diaphragm valve according to a first aspect includes a valve body, a valve unit, a drive mechanism, and a connection unit. The valve body has a flow path, an opening, and a contact part. The flow path is formed inside. The opening is formed in the middle of the flow path. The contact portion is provided at a position corresponding to the opening of the flow path. The valve portion is disposed so as to close the opening, and can close the flow path by contacting the contact portion. The drive mechanism opens and closes the flow path by driving the valve unit. The connection unit connects the valve unit and the drive mechanism. The connecting portion has a shaft portion and an insertion portion. The shaft portion is arranged along the driving direction of the valve portion. The insertion part is provided at the tip of the shaft part on the contact part side, and is inserted into the valve part. The insertion portion is provided on the opposite side of the valve body and has a first surface on which no corner is formed, and a second surface provided on the valve body side.
このように、弁本体に挿入されている挿入部の開方向に形成された第1表面に角が設けられていないため、弁本体を開方向に移動させる際に第1表面と弁本体の間に生じる応力を低減することができる。
これにより、ダイヤフラムバルブの長期性能を向上することができる。
As described above, since the first surface formed in the opening direction of the insertion portion inserted into the valve body has no corner, when the valve body is moved in the opening direction, there is a gap between the first surface and the valve body. Can be reduced.
Thereby, the long-term performance of the diaphragm valve can be improved.
第2の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第1の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、第1表面と第2表面の最も外側は、第1表面と前記第2表面の境界である。 A diaphragm valve according to a second invention is the diaphragm valve according to the first invention, wherein the outermost of the first surface and the second surface is a boundary between the first surface and the second surface.
これにより、挿入部の開方向側に角が形成されておらず、弁本体を開方向に移動させる際の応力を低減することができる。 Thereby, no corner is formed on the opening direction side of the insertion portion, and the stress when the valve body is moved in the opening direction can be reduced.
第3の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第1の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、側面視において、第1表面と第2表面の境界の少なくとも所定部分を通り境界の所定部分における第1表面の傾斜を有する第1直線と、境界の所定部分を通り、軸部に沿った方向に対して垂直な第2直線によって形成される角度θ1は、境界の所定部分と、第1表面と軸部の接続部とを結ぶ第3直線と、第2直線によって形成される角度をθcとすると、式(1)θc≦θ1≦90°を満たす。 A diaphragm valve according to a third aspect of the present invention is the diaphragm valve according to the first aspect of the present invention, wherein the side surface passes through at least a predetermined portion of a boundary between the first surface and the second surface in a side view. The angle θ1 formed by the first straight line having the slope and the second straight line passing through the predetermined portion of the boundary and perpendicular to the direction along the axis is defined by the predetermined portion of the boundary, the first surface, and the axis. Assuming that an angle formed by the third straight line connecting the connecting portion and the second straight line is θc, the following formula (1) is satisfied.
これにより、第1表面が傾斜面および外側に膨らむような湾曲面の少なくとも一方で形成されるため、応力を低減することができる。 Thereby, since the first surface is formed on at least one of the inclined surface and the curved surface which bulges outward, the stress can be reduced.
第4の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第3の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、挿入部の外周には、凹凸が形成されている。境界の所定部分は、凸部分の先端である。 A diaphragm valve according to a fourth aspect of the present invention is the diaphragm valve according to the third aspect of the present invention, in which the outer periphery of the insertion portion has irregularities. The predetermined part of the boundary is the tip of the convex part.
これにより、弁本体を開方向に移動させる際に凸部分の先端において生じる応力を低減することができる。 Thereby, the stress generated at the tip of the convex portion when the valve body is moved in the opening direction can be reduced.
第5の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第3の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、挿入部の外周は、円状である。境界は、挿入部の外周である。境界の全周において、式(1)を満たす。 A diaphragm valve according to a fifth invention is the diaphragm valve according to the third invention, wherein the outer periphery of the insertion portion is circular. The boundary is the outer circumference of the insertion section. Equation (1) is satisfied over the entire circumference of the boundary.
これにより、弁本体を開方向に移動させる際に挿入部の全周において生じる応力を低減することができる。 Thereby, the stress which occurs in the entire circumference of the insertion portion when the valve body is moved in the opening direction can be reduced.
第6の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第1〜5のいずれかの発明にかかるダイヤフラムバルブであって、側面視において、第1表面と軸部の接続部を通り、軸部に沿った方向に対して垂直な第4直線と、接続部を通り接続部における第1表面の傾斜を有する第5直線によって形成される角度θ2は、0°以上である。 A diaphragm valve according to a sixth aspect of the present invention is the diaphragm valve according to any one of the first to fifth aspects, wherein in a side view, the diaphragm valve passes through a connection portion between the first surface and the shaft portion and extends in a direction along the shaft portion. An angle θ2 formed by a fourth straight line perpendicular to the fifth straight line passing through the connecting portion and having a slope of the first surface at the connecting portion is equal to or greater than 0 °.
これにより、接続部よりも第1表面が接続部よりも軸部側に突出しないため、応力を低減することができる。 Thus, the first surface does not protrude more toward the shaft portion than the connection portion, so that the stress can be reduced.
本発明によれば、長期性能を向上することが可能なダイヤフラムバルブを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a diaphragm valve capable of improving long-term performance.
以下、本発明にかかるバルブフランジを用いた実施の形態におけるダイヤフラムバルブ10について説明する。
Hereinafter, a
<1.構造>
(1−1.ダイヤフラムバルブの概要)
図1は、本発明にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10の外観斜視図である。図2は、本実施の形態のダイヤフラムバルブ10の部分断面構成図である。
<1. Structure>
(1-1. Outline of diaphragm valve)
FIG. 1 is an external perspective view of a
本実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、図1および図2に示すように、弁本体11と、ダイヤフラム12(隔膜ともいう)と、ボンネット13と、駆動機構14と、を備えている。弁本体11の両端に配管が接続され、弁本体11には流体が流れる流路24が形成されている。ダイヤフラム12は、流路24を開放または遮断する。ボンネット13は、ダイヤフラム12を覆うように弁本体11に取付けられている。駆動機構14は、その一部がボンネット13内に配置されており、ダイヤフラム12を駆動する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(1−2.弁本体11)
図3は、弁本体11を示す斜視図である。図4は、ダイヤフラムバルブ10の断面図である。
(1-2. Valve body 11)
FIG. 3 is a perspective view showing the
弁本体11は、PVC(ポリ塩化ビニル)、HT(耐熱塩化ビニル管)、PP(ポリプロピレン)、またはPVCF(ポリフッ化ブニリデン)、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフロオロエチレン等の樹脂、または、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属、または磁器などによって形成することができる。
The
弁本体11は、図3に示すように、第1端部21と、第2端部22と、中央部23と、流路24と、を有する。
As shown in FIG. 3, the
第1端部21と第2端部22と中央部23は、一体的に形成されており、流路24は、図4に示すように、第1端部21、中央部23および第2端部22にわたって形成されている。
The
(1−2−1.第1端部21、第2端部22)
第1端部21と第2端部22は、図3および図4に示すように、中央部23を挟むように配置されており、中央部23と繋がっている。
(1-2-1.
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1端部21は、図3に示すように、配管が接続される第1フランジ部211と、第1フランジ部211と中央部23を繋ぐ第1接続部212とを有する。第1フランジ部211は、図4に示すように、流体が弁本体11に流入する入口24aが形成されたフランジ面213を有し、配管が接続可能である。
As shown in FIG. 3, the
また、第2端部22は、図4に示すように、配管が接続される第2フランジ部221と、第2フランジ部221と中央部23を繋ぐ第2接続部222とを有する。第2フランジ部221は、図3に示すように、弁本体11から流体が排出される出口24bが形成されたフランジ面223を有し、配管が接続可能である。
Further, as shown in FIG. 4, the
第1フランジ部211と第2フランジ部221は、図3および図4に示すように対向して配置されており、フランジ面213とフランジ面223は、互いに対向して平行になるように形成されている。また、入口24aの位置と出口24bの位置も対向している。
The
(1−2−2.中央部23)
中央部23は、図3に示すように、第1端部21と第2端部22の間に設けられている。中央部23は、開口部31aが中央に形成された第1面31を有している。第1面31は、図3に示すように、略平面状であり、フランジ面213とフランジ面223に対して垂直に形成されている。第1面31の中央には、開口部31aが形成されている。開口部31aは、その周縁が湾曲して形成されている。なお、入口24aと出口24bを結ぶ線に沿った方向を第1方向X(流体の流通方向Xともいえる)とし、第1方向Xに対して垂直且つ第1面31と平行な方向を第2方向Y(幅方向Yともいえる)とする。第1方向Xは、フランジ面213とフランジ面223に対して垂直な直線に沿った方向ともいえる。また、後述するステム63、コンプレッサ61またはダイヤフラム12の移動方向が矢印Z(第1方向Xおよび第2方向Yに垂直な方向)で示されている。
(1-2-2. Central part 23)
The
開口部31aの周縁の第1面31には、ダイヤフラム12の外周に沿うように凸部35が形成されている。凸部35は円周上に形成されており、円周の一箇所に、平面視において矩形状に形成された位置決め部352が設けられている。位置決め部352には、後述するダイヤフラム12の突出部123が嵌り、これにより、ダイヤフラム12の周方向における位置決めが行われる。
On the
(1−2−3.流路24)
流路24は、図4に示すように、入口24aから出口24bまで形成されている、壁部33は、流路24の中央に第1面31に向かって突出して形成されている。壁部33は、流路24に傾斜を形成するように、流路24の内面が第1面31に向かって緩やかに盛り上がって形成されている。上述の開口部31aは、壁部33に対応する位置に形成されている。
(1-2-3. Channel 24)
As shown in FIG. 4, the
壁部33の第1面31側の先端である当接部33aには、後述するダイヤフラム12が圧接する。
The
流路24は、第1端部21の入口24aから当接部33aまで形成されている入口側流路241と、第2端部22の出口24bから当接部33aまで形成されている出口側流路242と、入口側流路241と出口側流路242を連通する連通部243(図2参照)とを有する。
The
入口側流路241は、その内周面が湾曲して形成されており、図4に示すように、第1面31と垂直な方向の幅(第3方向Zにおける幅)が壁部33に向かうに従って狭くなっている。一方、入口側流路241は、第1面31と平行な方向の幅(第2方向Yにおける幅)は壁部33に向かうに従って広くなっている。
The inlet-
出口側流路242は、第2フランジ部221の出口24bから当接部33aまで形成されている。出口側流路242は、その内周面は湾曲して形成されており、図4に示すように、第1面31と垂直な方向の幅(第3方向Zにおける幅)が壁部33に向かうに従って狭くなっている。一方、出口側流路242は、第1面31と平行な方向の幅(第2方向Yにおける幅)は壁部33に向かうに従って広くなっている。
The outlet
連通部243は、図2に示すように、流路24のうち壁部33の第1面31側の部分であり、入口側流路241と出口側流路242とを連通する。
As shown in FIG. 2, the
(1−3.ダイヤフラム12)
ダイヤフラム12の材質は、ゴム状の弾性体であれば良く、特に限定されるものではない。例えば、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等が好適な材料として挙げられる。また、ダイヤフラム12には強度の高い補強布がインサートされていても良く。補強布はナイロン製であることが望ましい。これは、ダイヤフラムバルブの閉時にダイヤフラム12に流体圧がかかったときにダイヤフラム12の変形や破損を防止することが可能となるため好ましい。
(1-3. Diaphragm 12)
The material of the
本実施の形態のダイヤフラム12は、2つの部材が積層されて形成されている。この2つの部材としては、例えば、弾性エラストマーとフッ素化合物が挙げられる。
The
ダイヤフラム12は、図2に示すように、開口部31aを塞ぐように第1面31に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
図4には、ダイヤフラム12、コンプレッサ61、スリーブ62およびステム63の中心軸Oが示されている。この中心軸Oは、第1面31に対して垂直であり、ダイヤフラム12、後述するコンプレッサ61およびステム63の駆動方向と一致する。
FIG. 4 shows the central axis O of the
図5(a)は、ダイヤフラム12を流路24側から見た底面図である。図5(b)は、図5(a)のFF´間の矢示断面図である。
FIG. 5A is a bottom view of the
図に示すように、ダイヤフラム12は、隔膜部120と、外周縁部121と、突出部125と、を有する。隔膜部120は、駆動機構14によって上下動される。隔膜部120は、円形状であり、弁本体11の開口部31aに対応する大きさである。隔膜部120の当接部33a側の面120aには、弁本体11の当接部33aに向かって突出するように形成された突条部122が形成されている。突条部122は、第2方向Yに沿って形成されており、当接部33aに沿っている。隔膜部120の面120aと反対側の面120bの中央部には、図4に示すように、ボンネット13側に向かって突出した凸部124が形成されている。
As shown in the figure, the
外周縁部121は、隔膜部120の外周に形成されており、図2および図4に示すように、後述するボンネット13と弁本体11によって挟まれている。
The outer
突出部125は、外周縁部121から外側に突出して形成されている。突出部125は、ダイヤフラム12の周方向における位置合わせを行うために形成されている。突出部125が、上述した位置決め部352に嵌り、ダイヤフラム12の周方向における位置決めが行われる。
The protruding portion 125 is formed to protrude outward from the outer
ダイヤフラム12が後述する駆動機構14によって下方に移動し、壁部33の当接部33aに当接することによって連通部243を閉鎖して流路24が閉じられる。また、ダイヤフラム12が駆動機構14によって上方に移動し、当接部33aからダイヤフラム12が離間することによって流路24が開放される。
The
(1−4.ボンネット13)
ボンネット13は、弁本体11と同様に、PVC(ポリ塩化ビニル)、HT(耐熱塩化ビニル管)、PP(ポリプロピレン)、またはPVCF(ポリフッ化ブニリデン)、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフロオロエチレン等の樹脂、または、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属、または磁器などによって形成することができる。
(1-4. Bonnet 13)
The
ボンネット13は、図2に示すように、弁本体11の第1面31にボルト100等によって固定されている。ボンネット13は、ダイヤフラム12を介して開口部31aを覆うように設けられている。すなわち、ボンネット13は、第1面31に対応する開口13aを有しており、開口13aに対向する位置に後述するスリーブ62およびステム63が配置される貫通孔13bを有している。
The
(1−5.駆動機構14)
駆動機構14は、図2に示すように、コンプレッサ61と、スリーブ62と、ステム63と、ハンドル64と、隔膜ボルト65と、を有する。
(1-5. Drive mechanism 14)
The
(1−5−1.コンプレッサ61)
コンプレッサ61は、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等によって形成されており、ダイヤフラム12と連結されている。ダイヤフラム12には隔膜ボルト65(詳しくは後述する)が埋め込まれており、隔膜ボルト65は、弁本体11の反対側(非接液面側)に突出している。隔膜ボルト65の突出した部分がコンプレッサ61に係合されて、コンプレッサ61とダイヤフラム12は連結されている。
(1-5-1. Compressor 61)
The
図6は、コンプレッサ61を流路24側から見た底面図である。コンプレッサ61は、底面から見て円状の中央部611と、中央部611から外側に向かって突出した複数の突出部612a、612b、613a、613b、614a、614b、615a、615bを有している。中央部611には、隔膜ボルト65が挿入される挿入孔616が形成されている。挿入孔616は、円形孔部616aと、円形孔部616aの縁に形成された一対の切り欠き部616bとを有する、一対の切り欠き部616bは、後述する隔膜ボルト65の係止ピン73が挿入可能なように対向して形成されている。
FIG. 6 is a bottom view of the
複数の突出部612a、612b、613a、613b、614a、614b、615a、615bは、図6では、8個形成されており、等角度(約45度)で形成されているため、2つずつが直径方向に対向する。すなわち、一対の突出部612aと突出部612bが、円形孔部616aの中心軸Oを通る直線に沿って中央部611を挟んで設けられている。また、一対の突出部613aと突出部613bが、円形孔部616aの中心軸Oを通る直線に沿って中央部611を挟んで設けられている。また、一対の突出部614aと突出部614bが、円形孔部616aの中心軸Oを通る直線に沿って中央部611を挟んで設けられている。また、一対の突出部615aと突出部615bが、円形孔部616aの中心軸Oを通る直線に沿って中央部611を挟んで設けられている。
In FIG. 6, eight
突出部612a、612b、614a、614bは、中央部611から同じ長さ突出している。突出部613a、613b、615a、615bは、中央部611から同じ長さ突出している。突出部612a、612b、614a、614bの長さは、突出部613a、613b、615a、615bの長さよりも長く形成されている。一対の突出部612a、612bと一対の突出部614a、614bの間の角度は略90度に形成されている。一対の突出部613a、613bと一対の突出部615a、615bの間の角度は略90度に形成されている。
The
図6に示すように、コンプレッサ61の中央部611の当接部33a側の面の中央には凹部611cが形成されており、ダイヤフラム12の凸部124が挿入される(図4参照)。
As shown in FIG. 6, a
(1−5−2.スリーブ62、ステム63、ハンドル64)
スリーブ62は、図2に示すように、ボンネット13の貫通孔13bに支持されている。スリーブ62の内側にはネジ形状が形成されている。
(1-5-2.
The
ステム63は、スリーブ62の内側に配置されており、スリーブ62の内側に形成されたネジ形状と螺合している。ステム63のボンネット13の内側に配置される端には、コンプレッサ61が固定されている。コンプレッサ61は、弁本体11側においてダイヤフラム12と係合され、弁本体11と反対側においてステム63と固定されている。
The
ハンドル64は、ステム63のボンネット13の外側に位置する部分の外周部に嵌合されている。
The
(1−5−3.隔膜ボルト65)
図7は、隔膜ボルト65を示す斜視図である。図8は、図7のDD´間の矢示断面図である。隔膜ボルト65は、例えば金属製であり、ダイヤフラム12を駆動機構14に連結する。隔膜ボルト65は、一端がダイヤフラム12に埋め込まれており、他端がコンプレッサ61に係止されている。
(1-5-3. Diaphragm bolt 65)
FIG. 7 is a perspective view showing the
隔膜ボルト65は、軸部71と、挿入部72と、一対の係止ピン73と、を有する。
軸部71は、円柱形状であり、中心軸Oに沿って配置される。中心軸Oは、ダイヤフラム12、コンプレッサ61またはステム63の駆動方向(後述する図11(a)および図11(b)参照)に沿っているため、軸部71は、ダイヤフラム12、コンプレッサ61またはステム63の駆動方向に沿って配置されているともいえる。
The
The
軸部71は、ダイヤフラム12側に配置される第1端71aと、ステム63側に配置される第2端71bとを有する。軸部71は、円柱部81と、縮径部82とを有する。円柱部81は、第2端71bを有する。縮径部82は、円柱部81のダイヤフラム12側に設けられており、当接部33a側に向かうに従って直径が除々に小さくなるように円錐台状に形成されている。
The
挿入部72は、図2に示すように、ダイヤフラム12の凸部124にインサート成形によって挿入されている。挿入部72は、中央部91と、4つの突出部92a、92b、92c、92dとを有する。中央部91は、軸部71の第1端71aに接続されている。4つの突出部92a、92b、92c、92dは、中央部91から中心軸Oに対して垂直方向に同じ長さ突出している。図8に示すように、中心軸Oに対して垂直な平面視において、4つの突出部92a、92b、92c、92dは、90度間隔で設けられており、挿入部72は、十字状に配置されている。一対の突出部92aと突出部92cが、中心軸Oを通る直線Laに沿って中央部91を挟んで配置されている。また、一対の突出部92bと突出部92dが、中心軸Oを通る直線Lbに沿って中央部91を挟んで配置されている。
The
また、本実施の形態では、一対の突出部92bと突出部92dが当接部33aに沿うように幅方向Yに沿って配置されており、一対の突出部92aと突出部92cが流路方向Xに沿って配置されている。
Further, in the present embodiment, the pair of
図9は、図8のEE´間の矢示断面図である。図9は、挿入部72近傍の中心軸Oおよび直線Laを含む断面図ともいえる。図9では、突出部92aと突出部92cを通る断面が示されている。
FIG. 9 is a sectional view taken along the arrow EE ′ in FIG. FIG. 9 can also be said to be a cross-sectional view including the central axis O and the straight line La near the
流路24を開放する際に挿入部72を移動する方向を開方向Z1とし、流路24を閉鎖する際に挿入部72を移動する方向を閉方向Z2とする。
The direction in which the
図9に示すように、挿入部72は、中心軸に沿って配置された、開方向側部93と、閉方向側部94とを有する。開方向側部93は、挿入部72のうち開方向Z1側の部分であり、軸部71側の部分ともいえる。閉方向側部94は、挿入部72のうち閉方向Z2側の部分であり、挿入部72の当接部33a側の部分ともいえる。
As shown in FIG. 9, the
開方向側部93の表面である開方向側表面93aは、角がないように開方向Z1側に凸に湾曲して形成されている。閉方向側部94の表面である閉方向側表面94aは、閉方向Z2に凸に湾曲して形成されている。開方向側表面93aと閉方向側表面94aの境界95が、図7に示されている。境界95は、挿入部72の全周に亘って設けられている。境界95を含む平面は、中心軸Oに対して垂直である。なお、図7では、境界95のうち突出部92a、92b、92c、92dの先端の部分は境界部分95aとして実線で示されており、境界95のうち境界部分95a以外の部分は、境界部分95bとして点線で示されている。また、図9では、境界95を含む平面(開方向側部93と閉方向側部94の境界面ともいえる)が、線Fで示されている。
The opening
また、開方向側表面93aは、境界95から軸部71との接続部96まで形成されている。また、開方向側表面93aは、開方向Z1に向かうに従って中心軸O方向に位置するように境界95から接続部96まで形成されている。
Further, the opening side surface 93 a is formed from the
接続部96は、図8に示す円形状に形成されている。接続部96を含む平面は、中心軸Oに対して垂直である。図9において、接続部96を含む平面は、線Gで示されている。
The
また、開方向側表面93aと閉方向側表面94aの境界95は、図7および図9に示すように、挿入部72の最外周となる。
The
ここで、側面視において、境界部分95aと接続部96を結ぶ線L3と、線Fによって形成される角度をθcとすると、境界部分95aにおける開方向側表面93aの接線である線L1と境界面Fによって形成される角度θ1は、式(1)θc≦θ1≦90°を満たす。線L1は、境界部分95aを通り、境界部分95aにおける開方向側表面93aの傾きを有する直線ともいえる。なお、線L1の境界部分95aよりも内側(中心軸Oに近づく方向側)が境界部分95aよりも開方向Z1側に回転する角度を正の角度とし、線L1の境界部分95aよりも内側(中心軸Oに近づく方向側)が線Fよりも閉方向Z2側に回転する角度を負の角度とする。
Here, in a side view, assuming that an angle formed by a line L3 connecting the
また、接続部96における開方向側表面93aの接線である線L2と線Gによって形成される角度θ2は、式(2)0°≦θ2を満たす。線L2は、接続部96を通り、接続部96における開方向側表面93aの傾きを有する直線ともいえる。なお、線L2の接続部96よりも外側(中心軸Oから外れる方向側)が線Gよりも閉方向Z2側に回転する角度を正の角度とし、線L2の接続部96よりも外側(中心軸Oから外れる方向側)が線Gよりも開方向Z1側に回転する角度を負の角度とする。
The angle θ2 formed by the line L2 and the line G, which are tangents to the opening-
なお、図9における中心軸Oを基準にして左側における挿入部72の構成について説明したが、右側における構成も同様であり、中心軸Oを基準に左右対称となっている。
Although the configuration of the
また、図9では突出部92aと突出部92cについて説明しているが、突出部92bと突出部92dも同様である。
FIG. 9 illustrates the
また、上記式(1)および式(2)は、中心軸Oを基準にして同じ側において成立する。線L1は、例えば、図9における左側の境界部分95aと右側の接続部96を結ぶものではなく、左側の境界部分95aと左側の接続部96、または右側の境界部分95aと右側の接続部96というように同じ突出部92a、92b、92c、92dの境界部分95aと接続部96を結ぶものである。なお、本実施の形態では、境界5のうち先端の境界部分95a以外の境界部分95bは、上記式(1)を満たしていないが、式(1)を満足していてもよい。
The above equations (1) and (2) hold on the same side with respect to the central axis O. For example, the line L1 does not connect the
図10は、図2の隔膜ボルト65近傍を示す拡大図である。図に示すように、ダイヤフラム12に挿入されている挿入部72の表面(開方向側表面93aと閉方向側表面94a)と、縮径部82の表面(太線で示す)が、ダイヤフラム12との接触面となっている。
FIG. 10 is an enlarged view showing the vicinity of the
ダイヤフラム12を開方向Z1に移動させる際に、接触面のうち開方向側表面93aとダイヤフラム12の間に応力が生じるが、本実施の形態のように、角が形成されていない開方向側表面93aによって応力を緩和することができる。
When the
一対の係止ピン73は、軸部71の第2端71b側に設けられている。一対の係止ピン73は、軸部71の側面から互いに反対側に突出している。一対の係止ピン73がコンプレッサ61の一対の切り欠き部616bを通過するように、隔膜ボルト65が、その第2端71b側から挿入孔616に挿入される。その後、中心軸Oを中心にして隔膜ボルト65を回転させることによって、図2に示すように、係止ピン73がコンプレッサ61に係止される。
The pair of locking
<2.動作>
次に、本実施の形態のダイヤフラムバルブ10の動作について説明する。図11(a)および図11(b)は、ダイヤフラム12の動作を模式的に示す図である。
<2. Operation>
Next, the operation of the
図11(a)に示すような流路24が開放されている状態から、流路24を閉じる方向にハンドル64を回転させると、ハンドル64の回転に従って、ステム63が下降する(図2参照)。ステム63の下降とともに、ステム63の端に固定されたコンプレッサ61も下降する。
When the
コンプレッサ61の下降により、ダイヤフラム12は、図11(b)に示すように、当接部33a側に凸に湾曲し、壁部33の当接部33aに圧接される。
When the
これによって、ダイヤフラムバルブ10の流路24が遮断された状態となる。
一方、ハンドル64を開方向に回転させると、ハンドル64の回転に従ってステム63が上昇する。ステム63の上昇とともにコンプレッサ61も上昇し、コンプレッサ61と係合されたダイヤフラム12の中央部が図11(a)に示すように上昇する。
これによって、ダイヤフラムバルブ10の流路24が開放された状態となる。
As a result, the
On the other hand, when the
As a result, the
<3.実施例>
次に、θ1とθ2の値を変化させた挿入部72の実施例を用いて応力について検討を行った結果について説明する。
<3. Example>
Next, a description will be given of the results of a study on stress using the embodiment of the
図12は、θ1=45°≧θc、θ2=0°になるように形成された実施例1の挿入部72を示す断面図である。実施例1の挿入部72の開方向側表面93aは、側面視において開方向Z1側に凸に湾曲して形成されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the
図13は、θ1=90°≧θc、θ2=0°になるように形成された実施例2の挿入部72を示す断面図である。実施例2の挿入部72の開方向側表面93aは、側面視において開方向Z1側に凸に湾曲して形成されている。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the
図14は、θ1=30°≧θc、θ2=30°になるように形成された実施例3の挿入部72を示す断面図である。実施例3の挿入部72の開方向側表面93aは、側面視において概ね直線で形成されている。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the
図15から図18には、比較例1〜4の挿入部720を示す。挿入部720は、挿入部72と同様に平面視において十字形状であるが、以下の点で実施の形態の挿入部72と異なっている。
15 to 18 show the
図15は、θ1=45°≧θc、θ2=0°で角が形成された比較例1の挿入部720を示す断面図である。図16の開方向側表面93aは、側面視において2つの直線で形成されている。すなわち、挿入部720の開方向側表面93aは、境界部分95aからθ1=45°で形成された第1面部93a1と、接続部96から中心軸Oに対して垂直(θ2=0°)に形成された第2面部93a2によって形成されている。この第1面部93a1と第2面部93a2の交点に角97が形成されている。本比較例1では、実施例と異なり、開方向側表面93aに角が形成されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the
図16は、θ1=90°≧θc、θ2=0°で角が形成された比較例2の挿入部720を示す断面図である。図16の開方向側表面93aは、側面視において2つの直線で形成されている。すなわち、挿入部720の開方向側表面93aは、境界部分95aからθ1=90°で形成された第1面部93a1と、接続部96から中心軸Oに対して垂直(θ2=0°)に形成された第2面部93a2によって形成されている。この第1面部93a1と第2面部93a2の交点に角97が形成されている。本比較例2では、実施例と異なり、開方向側表面93aに角が形成されている。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the
図17は、θ1=30°<θc、θ2=45°で形成された比較例3の挿入部720を示す断面図である。比較例3では、θ1=30°、θ2=45°のため、開方向側表面93aは、閉方向Z2側に凸に湾曲している。本比較例3では、実施例と異なり、θ1がθcよりも小さくなっている。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the
図18は、θ1=120°、θ2=−30°で形成された比較例4の挿入部720を示す断面図である。本比較例4では、実施例と異なり、θ2が0°よりも小さくなっている。
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating the
図19は、上記実施例1〜3および比較例1〜4について最大主応力を示す表である。最大主応力が100よりも小さい方が好ましい。 FIG. 19 is a table showing the maximum principal stresses in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4. It is preferable that the maximum principal stress is smaller than 100.
図19に示すように、比較例1では、開方向Z1における最大主応力は105MPaであり、開方向における接触面のなかで角97に応力が集中する。
As shown in FIG. 19, in Comparative Example 1, the maximum principal stress in the opening direction Z1 is 105 MPa, and stress concentrates on the
また、実施例1では、開方向Z1における最大主応力は60MPaであり、応力集中が比較例1よりも緩和している。 In Example 1, the maximum principal stress in the opening direction Z1 was 60 MPa, and the stress concentration was less than that in Comparative Example 1.
比較例2では、開方向Z1における最大主応力は140MPaであり、開方向における接触面のなかで角97に応力が集中する。
In Comparative Example 2, the maximum principal stress in the opening direction Z1 is 140 MPa, and stress concentrates at the
また、実施例2では、開方向Z1における最大主応力は60MPaであり、応力集中が比較例2よりも緩和している。 In Example 2, the maximum principal stress in the opening direction Z1 was 60 MPa, and the stress concentration was less than that in Comparative Example 2.
比較例3では、開方向Z1における最大主応力は115MPaであり、開方向Z1における接触面のなかで境界部分95aから接続部96までの間と、境界部分95aに応力が集中する。
In Comparative Example 3, the maximum principal stress in the opening direction Z1 is 115 MPa, and stress concentrates on the contact surface in the opening direction Z1 between the
また、実施例3では、開方向Z1における最大主応力は85MPaであり、応力集中が比較例3よりも緩和している。 In Example 3, the maximum principal stress in the opening direction Z1 was 85 MPa, and the stress concentration was less than that in Comparative Example 3.
比較例4では、開方向Z1における最大主応力は110MPaであり、開方向Z1における接触面のなかで接続部96付近に応力が集中する。
In Comparative Example 4, the maximum principal stress in the opening direction Z1 is 110 MPa, and stress concentrates near the
実施例1、2、および比較例1、2より、開方向側表面93aに角が無いほうが好ましいことがわかる。
It can be seen from Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 that it is preferable that the opening-
実施例3および比較例3より、θ1は、θc以上、90°以下であるほうがこのましいことがわかる。 From Example 3 and Comparative Example 3, it is understood that θ1 is more preferably θc or more and 90 ° or less.
また、実施例3および比較例4より、θ2は、0°以上90°以下である方が好ましいことがわかる。 Further, from Example 3 and Comparative Example 4, it is understood that θ2 is more preferably 0 ° or more and 90 ° or less.
<4.特徴等>
(4−1)
本実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、弁本体11と、ダイヤフラム12(弁部の一例)と、駆動機構14と、隔膜ボルト65(連結部の一例)と、を備える。弁本体11は、流路24と、開口部31aと、当接部33aと、を有する。流路24は、内部に形成されている。開口部31aは、流路24の途中に形成されている。当接部33aは、流路24の開口部31aに対応する位置に設けられている。ダイヤフラム12は、開口部31aを塞ぐように配置され、当接部33aに接触することにより流路24を閉塞可能である。駆動機構14は、ダイヤフラム12を駆動することにより流路24を開閉する。隔膜ボルト65は、ダイヤフラム12と駆動機構14を連結する。隔膜ボルト65は、軸部71と、挿入部72と、を有する。軸部71は、ダイヤフラム12の駆動方向Zに沿って配置されている。挿入部72は、軸部71の当接部33a側の第1端71a(先端の一例)に設けられ、ダイヤフラム12に挿入されている。挿入部72は、弁本体11の反対側に設けられ、角が形成されていない開方向側表面93a(第1表面の一例)と、弁本体11側に設けられた閉方向側表面94a(第2表面の一例)と、を有する。
<4. Features>
(4-1)
The
このように、弁本体11に挿入されている挿入部72の開方向Z1に形成された開方向側表面93aに角が設けられていないため、弁本体11を開方向Z1に移動させる際に開方向側表面93aと弁本体11の間に生じる応力を低減することができる。
これにより、ダイヤフラムバルブ10の長期性能を向上することができる。
As described above, since the opening-
Thereby, the long-term performance of the
(4−2)
本実施の形態のダイヤフラムバルブ10では、開方向側表面93a(第1表面の一例)と閉方向側表面94a(第2表面の一例)の最も外側は、開方向側表面93aと閉方向側表面94aの境界95である。
(4-2)
In the
これにより、挿入部72の開方向Z1側に角が形成されておらず、弁本体11を開方向Z1に移動させる際の応力を低減することができる。
Thereby, no corner is formed on the opening direction Z1 side of the
(4−3)
本実施の形態のダイヤフラムバルブ10では、側面視において、開方向側表面93a(第1表面の一例)と閉方向側表面94a(第2表面の一例)の境界95の境界部分95a(所定部分の一例)を通り境界部分95aにおける開方向側表面93a(第1表面の一例)の傾斜を有する直線L1(第1直線の一例)と、境界部分95aを通り、軸部71に沿った方向に対して垂直な直線F(第2直線の一例)によって形成される角度θ1は、境界部分95aと、開方向側表面93aと軸部71の接続部96とを結ぶ直線L2(第3直線の一例)と直線Fによって形成される角度をθcとすると、式(1)θc≦θ1≦90°を満たす。
(4-3)
In the
これにより、開方向側表面93aが傾斜面および外側に膨らむような湾曲面の少なくとも一方で形成されるため、応力を低減することができる。
Thereby, since the opening
(4−4)
本実施の形態のダイヤフラムバルブ10では、挿入部72の外周には、凹凸が形成されている。境界95の境界部分95a(所定部分の一例)は、突出部92a、92b、92c、92d(凸部分の一例)の先端である。
(4-4)
In the
これにより、弁本体11を開方向Z1に移動させる際に突出部92a、92b、92c、92dの先端において生じる応力を低減することができる。なお、突出部92a、92b、92c、92dの隣り合う間が、凹部分の一例に対応する。
Thereby, when moving the valve
(4−5)
本実施の形態のダイヤフラムバルブ10では、側面視において、開方向側表面93a(第1表面の一例)と軸部71の接続部96を通り、軸部71に沿った方向に対して垂直な直線G(第4直線の一例)と、接続部96を通り接続部96における開方向側表面93aの傾斜を有する直線L2(第5直線の一例)によって形成される角度θ2は、0°以上である。
(4-5)
In the
これにより、接続部96よりも開方向側表面93aが軸部71側に突出しないため、応力を低減することができる。
Accordingly, the
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
[Other embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said Embodiment, A various change is possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.
(A)
上記実施の形態では、隔膜ボルト65の挿入部72が、平面視において十字形状になるように4つの突出部92a、92b、92c、92dが形成されているが、これに限らなくてもよく、突出部が2つだけ設けられていてもよい。また、例えば、図20(a)の隔膜ボルト65´に示すように、軸部71の第1端71aに円盤形状の挿入部72´が配置されていてもよい。図20(b)は、図20(a)のHH´間の矢示断面図である。図20(c)は、図20(a)のJJ´間の矢示断面図である。挿入部72´は、図20(b)及び図20(c)に示すように、ダイヤフラム12の駆動方向Zに垂直な平面視において第1端71aより外側に突出している。
(A)
In the above embodiment, the four projecting
また、円盤形状の挿入部72´は、軸部71の第1端71aに接続されている中央部91´と、中央部91´から中心軸Oに対して垂直な方向に突出するように形成された円環状の突出部92´とを有するともいえる。この挿入部72´は、インサート成形によってダイヤフラム12に挿入されている。挿入部72´における開方向側表面93aと閉方向側表面94aの境界95´は、略円状に形成されており、境界95´の全周において、上記式(1)を満たしている。これにより、弁本体11を開方向Z1に移動させる際に挿入部72´の全周において生じる応力を低減することができる。なお、挿入部72´は、中心軸Oに対して垂直な平面視において、円形状に限らず楕円形状であってもよい。
Further, the disc-shaped
これにより、ダイヤフラム12からの隔膜ボルト65の抜けを抑制し、突条部122を当接部33aにより密着させることができる。
Thereby, it is possible to prevent the
なお、挿入部72、72´は、流路方向Xから見た際に、中心軸Oに対して対称となるような形状であるほうが好ましい。
It is preferable that the
(B)
上記実施の形態では、隔膜ボルト65は、係止ピン73によってコンプレッサ61に係止されているが、コンプレッサ61への連結方法は係止ピン73に限らなくても良く。係止ピン73が設けられておらず、隔膜ボルト65の第2端71b周囲とコンプレッサ61の凹部611cにネジ形状が形成されており、螺合によってコンプレッサ61に隔膜ボルト65が連結されていてもよい。
(B)
In the above embodiment, the
(C)
上記実施の形態では、8つの突出部612a、612b、613a、613b、614a、614b、615a、615bが設けられているが、これに限らなくてもよい。例えば、コンプレッサ61の大きさが小さい場合には、短い方の突出部613a、613b、615a、615bが設けられていなくてもよい。さらに、突条部122に沿っていない突出部612a、612bが設けられていなくてもよい。
(C)
In the above embodiment, the eight
(D)
上記実施の形態および実施例では、開方向側表面93aは、側面視において直線または曲線で形成されているが、直線および曲線の組み合わせで形成されていてもよい。
(D)
In the above embodiments and examples, the opening
(E)
上記実施の形態のダイヤフラムバルブ10では、駆動部の一例として手動式のハンドル64が設けられているが、空気駆動式または電気駆動式の駆動部によってステム63が駆動されてもよい。
(E)
In the
本発明のダイヤフラムバルブは、長期性能を向上させることが可能な効果を発揮し、プラント等に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The diaphragm valve of the present invention exhibits an effect capable of improving long-term performance, and can be used in plants and the like.
10 :ダイヤフラムバルブ
11 :弁本体
12 :ダイヤフラム
14 :駆動機構
24 :流路
31a :開口部
33a :当接部
61 :コンプレッサ
65 :隔膜ボルト
71 :軸部
71a :第1端
72 :挿入部
93a :開方向側表面
94a :閉方向側表面
10: Diaphragm valve 11: Valve body 12: Diaphragm 14: Driving mechanism 24:
Claims (6)
前記開口部を塞ぐように配置され、前記当接部に接触することにより前記流路を閉塞可能な弁部と、
前記弁部を駆動することにより前記流路を開閉する駆動機構と、
前記弁部と前記駆動機構を連結する連結部と、を備え、
前記連結部は、
前記弁部の駆動方向に沿って配置された軸部と、
前記軸部の前記当接部側の先端に接続され、前記弁部に挿入された挿入部と、を有し、
前記挿入部は、前記弁本体の反対側に設けられ、角が形成されていない第1表面と、前記弁本体側に設けられた第2表面と、を有する、
ダイヤフラムバルブ。 A valve body having a flow passage formed therein, an opening formed in the middle of the flow passage, and a contact portion provided at a position corresponding to the opening of the flow passage,
A valve unit that is arranged to close the opening, and that can close the flow path by contacting the abutting portion,
A drive mechanism that opens and closes the flow path by driving the valve unit,
A connection unit that connects the valve unit and the drive mechanism,
The connecting portion,
A shaft portion arranged along a driving direction of the valve portion,
An insertion portion connected to a tip of the shaft portion on the contact portion side and inserted into the valve portion;
The insertion portion is provided on the opposite side of the valve body, has a first surface on which no corner is formed, and a second surface provided on the valve body side.
Diaphragm valve.
請求項1に記載のダイヤフラムバルブ。 The outermost of the first surface and the second surface is a boundary between the first surface and the second surface,
The diaphragm valve according to claim 1.
前記境界の前記所定部分と、前記第1表面と前記軸部の接続部とを結ぶ第3直線と、前記第2直線によって形成される角度をθcとすると、式(1)θc≦θ1≦90°を満たす、
請求項1に記載のダイヤフラムバルブ。 In a side view, a first straight line having an inclination of the first surface at the predetermined portion of the boundary passing at least a predetermined portion of a boundary between the first surface and the second surface, and passing the predetermined portion of the boundary, The angle θ1 formed by the second straight line perpendicular to the direction along the axis is:
Assuming that an angle formed by the third straight line connecting the predetermined portion of the boundary, the first surface and the connecting portion of the shaft portion, and the second straight line is θc, the equation (1) θc ≦ θ1 ≦ 90 ° meet,
The diaphragm valve according to claim 1.
前記境界の前記所定部分は、凸部分の先端である、
請求項3に記載のダイヤフラムバルブ。 On the outer periphery of the insertion portion, irregularities are formed,
The predetermined portion of the boundary is a tip of a convex portion,
The diaphragm valve according to claim 3.
前記境界は、前記挿入部の外周であり、
前記境界の全周において、前記式(1)を満たす、
請求項3に記載のダイヤフラムバルブ。 The outer periphery of the insertion portion is circular,
The boundary is an outer periphery of the insertion portion,
In the entire circumference of the boundary, the expression (1) is satisfied.
The diaphragm valve according to claim 3.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のダイヤフラムバルブ。 In a side view, a fourth straight line passing through the connecting portion between the first surface and the shaft portion and perpendicular to a direction along the shaft portion, and an inclination of the first surface at the connecting portion passing through the connecting portion. The angle θ2 formed by the fifth straight line having
The diaphragm valve according to claim 1.
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