JP2021162082A - 二重偏心型バタフライ弁とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に、高圧流体に適しており、部品の寸法誤差が大きい場合であっても、シートリングとボデーとのシール性を確保しつつシートリングをジスクに調心し、正圧又は逆圧の何れの場合にも、ジスクとシートリングとのシール面圧を確保してシール性を発揮し、ボデーとシートリングとの間に連続的なシール部を確保することで、流体漏れを確実に阻止する偏心型バタフライ弁とその製造方法を提供する。【解決手段】シートリング２０に形成されるテーパ面３１と、ボデー２に形成された段差部３０とが対向しており、テーパ面３１に段差部３０のテーパ面３１側の角部３５が食い込むことで環状のシール部３３がボデー２とシートリング６との対向面に形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、特に、高圧流体に適した二重偏心型バタフライ弁とその製造方法に関する。

従来、特に、高圧流体に適したバルブとして、偏心型バタフライ弁が一般に知られている。このうち、特に、二重偏心型バタフライ弁では、弁体の回転軸（弁軸）が流路の中心線から偏心され、さらに回転軸が弁体の封止面から流路方向に偏心されていることで、高圧時においてもシートリングによる良好な封止性能が確保されると同時に、シートリングのシール面の摩耗が防止される。

この種のバルブでは、耐高温性を高めるためにシートリングがフッ素樹脂で形成されることが多く、このシートリングは、シートリテーナとボデーとの間に挟まれた状態で、上記の二重偏心された位置に配置される。この二重偏心構造により、小口径から大口径までの各種サイズにおいて、正圧及び逆圧の何れの流れ方向にも弁閉時のシール漏れを高精度に防ぐことが可能となる。これに加えて、近年では、いわゆる「裏漏れ」を阻止することも要求されるようになってきている。「裏漏れ」とは、ボデーとシートリングとの隙間により、シートリングの裏側を通って漏れが生じる現象をいう。

裏漏れ対策を施したものとして、本出願人は、特許文献１の偏心型バタフライ弁を提案している。この偏心型バタフライ弁では、シートリングが、シートリング本体と、このシートリング本体の外周側に縁切り部を通して一体に延設されたガスケット部とを有し、縁切り部には、ボデーとガスケット部とが係合状態でこのガスケット部の裏漏れを防止する係合部が設けられている。

係合部は、ガスケット部に形成されるテーパ段部面と、ボデーに形成されるテーパ面とが係合される部位であり、これらテーパ段部面、テーパ面は双方共に、同じ傾斜角度の斜面によって形成される。シートリングをボデーとシートリテーナとの間に装着した後には、テーパ段部面とテーパ面とが全面に渡って面接触し、強いシール面圧力を発揮して裏漏れを防止することができる。

ところで、二重偏心型バタフライ弁では、通常、シートリテーナの外周側とこのシートリテーナ外周側が対向するボデー内周側との間に環状のクリアランスが設けられる。バルブの組み立て時には、クリアランスを通してシートリテーナを弁体の位置に合わせて移動させ、このシートリテーナに装着されたシートリングを弁体に対して調心することで、仮に、部品間に寸法誤差が生じている場合であっても、弁閉時における弁体とシートリングとの封止面同士のずれを防ぎつつ一体に組み込み可能になっている。

特開２０１７−１８０７４２号公報

しかしながら、二重偏心型バタフライ弁では、例えば、弁体や弁軸をボデーに組み付けるときに、これら弁体及びボデーのそれぞれの軸穴と流路の中心線との間に寸法誤差が生じた場合には、ボデーに対して弁体が正規の位置からその寸法誤差分ずれて配置されることになる。この場合、シートリングを弁体に位置合わせするときに、この寸法誤差分ボデーに対するシートリテーナにもズレが発生する。

このように部品の寸法誤差が生じると、特許文献１において、シートリングのテーパ段部面とボデーのテーパ面とが所定の面接触状態で係合できなくなり、これらテーパ段部面とテーパ面とが重なる円周方向において、テーパ段部面がテーパ面に乗り上げる箇所と、テーパ段部面とテーパ面との間に隙間が生じる箇所とが発生することがある。これらの切り替わり部分では、テーパ段部面とテーパ面との面圧が部分的に途切れ、高圧流体が流れるときなどは、この面圧が途切れた部分から裏漏れを生じるおそれがある。

さらに、テーパ段部面がテーパ面に乗り上げている箇所では、これらの間に隙間が生じた箇所よりもシール面圧が大きくなるなど、シートリテーナとボデーとによるシートリングの環状のシール部を均一に形成することが困難である。これらの現象は、例えばシートリングに潰れや変形が生じ難い材料（充填剤入りのＰＴＦＥ等）を使用したり、シートリテーナによりシートを十分に締付けることができなかったりする場合に発生する。すなわち、潰れや変形を生じ易いシートリング（充填剤の無いＰＴＦＥ等）であれば、シートリングが適度に変形できるので隙間を埋めることができ、また、シートリングを過大な力で締め付けても、シートリングの隙間を潰し切ることができるので、上述したような問題は発生し難い。しかし、例えば通常よりも高圧の流体をシールしたり、正圧及び逆圧の何れの流れ方向もシールしたりする場合、剛性が高いシートリングを用いる必要があるため容易に変形できず、締め付け力を上げることも困難となる。

これらのことから、特許文献１では、テーパ段部面とテーパ面とを所定の状態に面接触させるために各部品に寸法誤差が生じないレベルの寸法精度が要求され、組み立て時においては、シートリングを装着したシートリテーナをボデーに正確に位置に合わせした状態で一体化する必要も生じる。しかも、この高精度の寸法精度と、シートリングと弁体との調心の双方を満足させることは困難であり、実際の調心では、テーパ段部面とテーパ面との位置がずれてしまい上記の問題を生じるおそれもある。
そのため、弁体やボデーの弁軸穴などの部品の寸法誤差が大きくなった場合にも、シートリングとボデーとを位置合わせして裏漏れを阻止し、かつ、シートリングと弁体とを調心してシール性を確保できる二重偏心型バタフライ弁の開発が要望されていた。

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、特に、高圧流体に適しており、部品の寸法誤差が大きい場合であっても、シートリングとボデーとのシール性を確保しつつシートリングをジスクに調心し、正圧又は逆圧の何れの場合にも、ジスクとシートリングとのシール面圧を確保してシール性を発揮し、ボデーとシートリングとの間に連続的なシール部を確保することで、流体漏れを確実に阻止する偏心型バタフライ弁とその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筒形状のボデー内にステムを通してジスクが流路の中心かつ封止面からそれぞれ偏心した位置に回動自在に軸支され、このジスクがボデー内にシートリテーナで固定された弾性材料よりなるシートリングにより密封状態でシール可能に設けられた二重偏心型バタフライ弁において、シートリングに形成されるテーパ面と、ボデーに形成された段差部とが対向しており、テーパ面に段差部のテーパ面側の角部が食い込むことで環状のシール部がボデーとシートリングとの対向面に形成される二重偏心型バタフライ弁である。

請求項２に係る発明は、シートリテーナには、テーパ面と段差部との対向部分付近に突出する突出部が形成され、この突出部の一部又は全部が流路方向において段差部に重なる位置に設けられた二重偏心型バタフライ弁である。

請求項３に係る発明は、シートリングは、シートリング本体と、このシートリング本体の外周側に一体に延設されたガスケット部とから成り、シートリング本体とガスケット部との境界部付近においてシートリングのテーパ面とボデーの段差部とが対向している二重偏心型バタフライ弁である。

請求項４に係る発明は、テーパ面と段差部との対向領域において、テーパ面に段差部が食い込んで潰される領域の体積と、段差部がテーパ面に食い込まない空間領域の体積とが略同等の大きさである二重偏心型バタフライ弁である。

請求項５に係る発明は、筒形状のボデー内にステムを通してジスクが流路の中心かつ封止面からそれぞれ偏心した位置に回動自在に軸支され、このジスクがボデー内にシートリテーナで固定された弾性材料よりなるシートリングにより密封状態でシール可能に設けられた二重偏心型バタフライ弁の製造方法であって、ジスクを閉状態にすると共にシートリテーナをボデーに形成した環状の装着凹部に収容し、この装着凹部とシートリテーナの外周との間に形成されるクリアランスの範囲内でシートリングをジスクの位置に合わせて調心し、シートリングに形成したテーパ面と、ボデーに形成した段差部とを対向させ、テーパ面に段差部のテーパ面側の角部を食い込ませることで、環状のシール部をボデーとシートリングとの対向面に形成しつつ、シートリングの先端側のシール面とジスクの先端側の封止面とを環状シール可能とした状態で、シートリテーナとボデーとを固定するようにした二重偏心型バタフライ弁の製造方法である。

請求項６に係る発明は、シートリングは、シートリング本体と、このシートリング本体の外周側に一体に延設されたガスケット部とから成り、シートリング本体とガスケット部との境界部付近においてシートリングのテーパ面とボデーの段差部とが対向している二重偏心型バタフライ弁の製造方法である。

請求項７に係る発明は、テーパ面の径方向の幅よりも、クリアランスの径方向の長さを短くした二重偏心型バタフライ弁の製造方法である。

請求項１に係る発明によると、二重偏心型であることから、特に、高圧流体に適しており、シートリング側に形成されるテーパ面と、ボデー側に形成される段差部とからなる環状のシール部を形成していることにより、部品の寸法誤差が大きい場合であっても、テーパ面の幅内で位置合わせされつつ段差部の角部が確実に食い込むことでシートリングとボデーとのシール性を確保し、かつシートリングをジスクに対して調心した状態で一体化し、正圧又は逆圧の何れの場合にも、弁閉時のジスクとシートリングとのシール面圧を確保してシール性を発揮でき、ボデーとシートリングとによる円周方向の連続的なシール部を確保することで、これらの間からの漏れを確実に阻止することが可能になる。シートリングをボデーに組み合わせるときには、テーパ面と段差部とを円周方向に少なくとも線接触させた状態で確実に当接させ、この状態からシートリングとボデーとを一体化することで環状のシール部を形成しているため、このシール部により円周方向のシール力を一定に確保して流体漏れを確実に阻止できる。

請求項２に係る発明によると、突出部でテーパ面を段差部側に押圧することで確実な局圧部位ができ、この局圧部位を備えたシール部の面圧力の増加によりシートリングとボデーとの間からの漏れを確実に阻止する。

請求項３に係る発明によると、シートリングを、シートリング本体と、ガスケット部とにより設けていることで、正圧又は逆圧の何れの方向に流体が流れる場合にも、弁閉時にシートリング本体が可撓してジスクとのシール性を確保しつつ、ガスケット部により裏漏れを阻止することができる。このとき、シートリング本体とガスケット部との境界部付近でテーパ面と段差部とが対向していることで、シートリング本体からガスケット部を機能的に分断させ、このガスケット部がシートリング本体の変形の影響を受けにくくなるため、ガスケット部によるシール性が高まって漏れ防止性能が一層向上する。

請求項４に係る発明によると、テーパ面と段差部との対向領域において、テーパ面の潰される領域の体積と、それ以外の空間領域の体積とが略同等の大きさであることにより、空間領域への潰された領域から押し出されるシートリングによる充填率をほぼ１００％以上としながらシートリングを取付けでき、充填が過大になったり、未充填の領域が残存したりすることを防いで、シール部の面圧力を円周方向に略均一に確保してシール性を向上できる。

請求項５に係る発明によると、部品の寸法誤差が大きい場合であっても、環状のシール部によりシートリングとボデーとの均一なシール性を確保しつつ、シートリングのシール面とジスクの封止面とを環状シール可能な状態にでき、シートリングとボデー、及びシートリングとジスクの双方のシール性を満足した状態でシートリテーナとボデーとを組み立てできる。組み立て後には、正圧又は逆圧の何れの場合にも、弁閉時のジスクとシートリングとのシール性を確保し、ボデーとシートリングとの間からの流体漏れを確実に阻止できる。

特に、シートリテーナをボデーに収容するときに、テーパ面と段差部とを円周方向に少なくとも線接触させた状態で確実に当接させ、この状態からシートリングとボデーとを一体化することで環状のシール部を形成し、このシール部により円周方向のシール力を連続的に確保し流体漏れを阻止できる。

請求項６に係る発明によると、正圧又は逆圧の何れの方向に流体が流れる場合にも、弁閉時にシートリング本体が可撓してジスクとのシール性を確保しつつ、ガスケット部により裏漏れを阻止でき、しかも、シートリング本体とガスケット部との境界部付近でテーパ面と段差部とが対向していることで、シートリング本体からガスケット部を機能的に分断させ、このガスケット部がシートリング本体の変形の影響を受けにくくなることでガスケット部によるシール性が高まって漏れ防止性能が一層向上する。

請求項７に係る発明によると、シートリテーナをボデーに収容するときに、テーパ面から段差部が外れることがなく、テーパ面に段差部を確実に対向させ、少なくともこれらを線接触させた状態から環状のシール部を構成することで十分なシール性を確保できる。

本発明の二重偏心型バタフライ弁の実施形態を示す縦断面図である。 図１の二重偏心型バタフライ弁の正面図である。 図１の要部拡大模式図である。 図３のＡ部拡大模式図である。

以下に、本発明における二重偏心型バタフライ弁とその製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。図１、図２においては、本発明の二重偏心型バタフライ弁の実施形態を示し、図３においては、図１の要部拡大模式図を示している。

図１に示した二重偏心型バタフライ弁（以下、バルブ本体１という）は、ボデー２、ステム３、ジスク４、シートリテーナ５、シートリング６を備えている。このうち、ボデー２、ステム３、ジスク４、シートリテーナ５は、ステンレス等の金属材料により成形される。

バルブ本体１において、ボデー２は筒形状に形成され、このボデー２の上下部にはステム３装着用の軸装部１０が設けられる。ボデー２の一側には環状の装着凹部１１が形成され、この装着凹部１１は、シートリング６が装着されたシートリテーナ５を収容可能な内径に設けられる。この装着凹部１１の底面１１ａは、ステム３の回転軸と平行になるように設けられる。

ジスク４は略円板形状に形成され、このジスク４の外周面には封止面１２が設けられ、また、一面側にはボス部１３が突設形成され、このボス部１３には、ステム３取り付け用の穴部１４がシール位置である封止面１２から偏心した位置に形成される。図１のバルブ本体１内には流路１５が設けられ、正方向の流れの場合には、バルブ本体１の右側が流路１５の一次側、左側が流路１５の二次側となり、バルブ本体１内を右側から左側に流体が流れる。

ジスク４は、テーパピン１６でステム３に一体に固定され、ステム３を通して流路１５の中心かつ封止面１２から、それぞれ偏心した位置に回動自在に軸支される。このようにジスク４が二重偏心構造により取り付けられることで、弁閉時には、ジスク４は、ボデー２内にシートリテーナ５で固定されたシートリング６により、密封状態でシール可能に設けられている。

図２、図３において、シートリング６は、弾性材料により環形状に成形され、本実施形態においては、例えば、カーボン等の充填材入りＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂材料により形成される。このシートリング６は、シートリング本体２０と、このシートリング本体２０の外周側に一体に延設されるガスケット部２１とを有している。

シートリング本体２０は、ボデー２とシートリテーナ５との間に外径付近が固定され、一方、内周付近が可撓するように設けられ、その内周側端面（内周先端側）がシール面となり、弁閉時のジスク３の封止面１２と当接して環状シール可能に設けられる。

シートリング本体２０において、その内径側には可撓部２２、この可撓部２２よりも外径側には固定部２３が設けられ、これら可撓部２２と固定部２３との間に空間部２４が設けられる。可撓部２２は、シール面２５と傾斜面２６とを有し、シール面２５は、可撓部２２の内径端部側に断面Ｃ面形状、或は断面Ｒ面形状により所定のシール幅により環状に設けられ、このシール接触部２５に続けて、傾斜面２６が緩やかな傾斜状に設けられる。

図４（ａ）は、図３のＡ部を拡大した模式図であり、図４（ｂ）は、ボデー２とシートリング６との装着前の状態を表している。シートリング本体２０とガスケット部２１との境界部２７付近において、ボデー２とシートリング６との間には、径方向に段差を生じる段差面３０が円周方向に対向面として形成される。段差面３０においては、シートリング６側に形成されるテーパ面３１と、ボデー２側に形成される段差部３２とが互いに対向している。

これらのうち、テーパ面３１は、断面方向においてシートリング本体２０とガスケット部２１とを結ぶ緩やかなアール面により径方向の幅Ｗ１の大きさで設けられ、内径側から外径側になるにつれてボデー２側に向かうように傾斜している。

段差部３２は、テーパ面３１と対向する位置に、装着凹部１１の底面１１ａから断面略４５°程度の角度で傾斜する面（傾斜面３６）を有するように設けられ、段差部３２は、この傾斜面３６を境にして内径側がシートリング６側に突出した断面凹凸形状となっている。段差部３２は、シートリング６側に突出した角部３５がテーパ面３１の径方向の幅Ｗ１内に位置している。この段差部３１の傾斜面３６は、テーパ面３１の径方向の幅Ｗ１内に配置可能な幅Ｗ２を有しており、また、テーパ面３１よりも径方向の傾斜が急になるように形成される。このように、段差部３２の傾斜面３６とテーパ面３１とは、互いに交差するように対向している。また、ボデー２の段差部３２の高さ（流路方向の幅）とシートリング６のテーパ面３１を挟む段差の高さは略同じとなっていることで、段差面３０以外でシートリング６とボデー２との対向面は互いにちょうど当接できるようになっている。

上記した形状により、シートリング６をボデー２に押し付けたときには、テーパ面３１に段差部３２のテーパ面３１側の角部３５が食い込み、テーパ面３１側が段差部３２の形状に沿うようにしてシートリング６が弾性変形し、テーパ面３１と角部３５とにより環状のシール部３３が段差面３０に形成され、このシール部３３によりシートリング６とボデー２とが均一にシール可能となる。

図４（ａ）において、シートリング６の変形前には、テーパ面３１において段差部３２で潰される領域Ｒ１（実線で示したハッチング領域）と、この領域Ｒ１のシートリング６が押し出されて収容される段差部３２がテーパ面３１に食い込んでいない空間領域Ｒ２（破線で示したハッチング領域）とが略同等の大きさになるように設けられ、シートリング６の変形によって、段差部３２で潰された領域Ｒ１が、空間領域Ｒ２内に変形可能に設けられる。

このようにすることで、テーパ面３１と段差部３２との対向領域において、テーパ面３１に段差部３２が食い込んで潰される領域Ｒ１の体積と、段差部３２がテーパ面３１に食い込まない空間領域Ｒ２の体積とがほぼ同等の大きさとなり、前者の領域Ｒ１の分のシートリング６が空間領域Ｒ２にほぼ１００％押し出され、この段差面３０付近の充填率がほぼ１００％となる。そして、後述する突出部４２による押圧により、この充填率が１００％以上となり、シール部３３のシール面圧が高く維持される。この充填率が１００％未満であると、シール部３３のシール面圧が極端に低下する一方、充填率が高すぎると締め付け力が過大となるため、充填率が１００％を確実に超えて且つ過大となりすぎないように、上記領域Ｒ１と空間領域Ｒ２とがほぼ同じになるように、テーパ面３１と段差部３２とを構成することが望ましい。

固定部２３は、可撓部２２が可撓する状態でボデー２とシートリテーナ５との間に挟着され、この状態でシートリング本体２０が固定される。空間部２４は、円周方向に沿って溝状に切り欠き形成され、この空間部２４を通して可撓部２２がジスク４からの面圧や流体圧により正圧方向又は逆圧方向に撓み、シール面２５がジスク４の封止面１２に当接シール可能に設けられる。

図３におけるシートリング本体２０を示した実線は、弁閉時にシール面２５が正圧を受けてジスク４に当接した形状を示し、破線は、弁閉時にジスク４が逆圧を受けて変形するときの形状を表している。一点鎖線は、シートリング本体２０のシートリテーナ５への装着前の断面形状を表している。

ガスケット部２１は、固定部２３よりも外周側に薄肉部３４により一体に延設され、この薄肉部３４は、熱膨張による余剰部位の流出を抑制可能な厚さに形成され、ガスケット部２１と共に十分な厚さが確保されている。

シートリテーナ５は、略環状に設けられ、ボデー２との対向側に突設部４０、凹状溝４１、突出部４２、装着凹溝４３が形成されている。突設部４０は、シートリング本体２０の空間部２４との対向位置に、ステム３との垂直方向において空間部２４の深さよりも短い長さで形成される。

凹状溝４１は、突設部４０よりも外径側に形成され、ステム３との垂直方向において固定部２３の長さとほぼ同じかわずかに長く、かつ、径方向において固定部２３よりも長い幅で設けられる。これにより、シートリテーナ５の締付け前において、固定部２３の外周面とシートリテーナ５の内周面との間に空隙部Ｇが設けられる。空隙部Ｇの容量は、シートリテーナ５固着用のリテーナボルト５０で締付け、仮に、固定部２３が潰されて外径側に変形してもその体積よりも大きくなるように設定される。このような構成により、シートリテーナ５の締付け後には、固定部２３が凹状溝４１内に固定される。
また、固定部２３が凹状溝４１を殆ど潰さないようにして、薄肉部３４の突出部４２により押し潰しやガスケット部２１の装着凹溝４３による押し潰しを生じやすくしている。

突出部４２は、凹状溝４１よりも外径側に狭い幅により、ステム３との垂直方向において、シートリング本体２０とガスケット部２１との境界部２７付近に突出して形成され、この突出部４２の一部又は全部が、流路方向において段差部３２に重なる位置、すなわちテーパ面３１と段差部３２との対向部分に設けられている。この場合、ガスケット部２１の突出部分よりも短く、かつ、径方向において薄肉部３４よりも薄い幅で設けられ、固定部２３の外周側と突出部４２の内周側との間に間隙Ｄが設けられる。

突出部４２は、シートリング本体２０の固定部２３とガスケット部２１との間に設けられた幅の狭い装入空間５１より装入され、突出部４２の先端で薄肉部３４がボデー２側に高い面圧で押圧される。可撓部２２や固定部２３に熱サイクルにより熱膨張が発生したときには、熱膨張による余剰部位は間隙Ｄにより吸収され、シール面２５やガスケット部２１に影響を及ぼさないようになっている。

装着凹溝４３は、突出部４２の外径側にステム３との垂直方向において、ガスケット部２１の先端側よりも長く、かつ、径方向において長い幅で形成される。このような構成により、ガスケット部２１とシートリテーナ５との間には、径方向、ステム３との垂直方向のそれぞれにおいて空隙部位が形成され、この空隙部位を介してガスケット部２１が充填状態で装着される。

シートリテーナ５は、その外径が装着凹部１１よりもやや小径となるように設けられ、これら装着凹部１１とシートリテーナ５の外周との間に環状のクリアランスＣが形成される。このクリアランスＣの範囲内でシートリテーナ５がボデー２に対して移動可能となり、この範囲内でシートリング６をジスク４の位置に合わせて調心可能になっている。これによって、シートリング６のシール面２５とジスク４の封止面１２とを環状にシールした状態で、シートリテーナ５とボデー２とを組み立て可能になっている。

シートリテーナ５は、テーパ面３１の径方向の幅Ｗ１よりもクリアランスＣの径方向の長さＬが短くなるような外径により形成される。このことから、シートリテーナ５を装着凹部１１に収容するときに、この装着凹部１１内でシートリテーナ５を最大に片寄せした場合であっても、段差部３２（の特に角部付近）にテーパ面３１を重ねた状態を維持しつつシートリテーナ５とボデー２とを固定可能となる。

図２、図３に示すように、シートリテーナ５には、段部状の締付穴５２が８箇所に等間隔に形成され、この締付穴５２が対応するボデー２側には、リテーナボルト５０の雄螺子５３と螺着可能な雌螺子５４が設けられている。ボデー２とシートリテーナ５とは、これらの間にシートリング本体２０が装着された状態でリテーナボルト５０によって締付け可能に設けられ、その締付力でボデー２とシートリテーナ５との間にガスケット部２１が挟持される。
この場合、リテーナボルト５０の頭部５５が対向する位置にガスケット部２１が配置されるように、締付穴５２、雌螺子５４の位置が設定されることで、ガスケット部２１を挟持する力が効果的に生じる。

リテーナボルト５０の締付け後には、バルブ本体１は、図示しない配管フランジに挟持され、図２に示す配管ボルト５６で外周側が接合されることにより、シートリング本体２０がより強固に取付けられた状態となる。

シートリテーナ５の装着後には、図３に示すように、ボデー２と可撓部２２との間に空間Ｓ１、シートリテーナ５と可撓部２２との間に空間Ｓ２がそれぞれ設けられ、これら空間Ｓ１、Ｓ２により、可撓部２２がシートリテーナ５やボデー２の方向に可撓変形する。

なお、上記実施形態においては、テーパ面３１を緩やかなアール面により形成しているが、このテーパ面は直線状の傾斜面により形成するようにしてもよく、或いは緩やかな凸曲面としてもよい。一方、段差部３２の傾斜面３６を略４５°の角度で形成しており、この角度は４５°以外の角度であってもよいが、少なくともテーパ面３１よりも傾斜が急な傾斜面３６とすることが望ましい。それによって、段差部３２の角部３５をテーパ面３１に食い込ませることが容易となる。

また、ボデー２側にテーパ面、シートリング６側に段差部を形成してもよく、さらに、何れの場合であっても、段差部を境にして、外径側を一次側、内径側を二次側に変位させた凹凸形状を境界部付近に設けてもよい。

次いで、上述した二重偏心型バタフライ弁の製造方法並びに作用を説明する。
先ず、ステム３をボデー２の軸装部１０、ジスク４の穴部１４に挿通し、ステム３にジスク４をテーパピン１６で固定し、ボデー２に対してジスク４をステム３で回動可能な状態に取り付ける。

この状態からステム３を閉方向に回転操作してジスク４を閉状態とする。そして、シートリング６を装着したシートリテーナ５をボデー２の装着凹部１１に収容する。このとき、シートリング６外周と装着凹部１１の内周との間には、環状のクリアランスＣが形成され、シートリング６が装着凹部１１内でこのクリアランスＣの分、径方向に動くことができる。

続いて、リテーナボルト５０を締付穴５２に挿入して締付け、このリテーナボルト５０でシートリテーナ５とボデー２とを固定する。このリテーナボルト５０と締付穴５２との間（頭部５５も周囲も含む）にもクリアランスが設けられており、後述する調心を可能としている。

このとき、リテーナボルト５０の締付けに伴ってシール面２５が封止面１２の傾斜に沿って案内され、この案内によりシートリング６（シートリテーナ５）が装着凹部１１をクリアランスＣの範囲内で径方向に移動して、シール面２５と封止面１２との当たりが適度に調節されて環状に当接シール可能な状態となる。このように、リテーナボルト５０の締付けにより、シートリテーナ５にはシートリング６をジスク４の位置に合わせて調心させる調心作用が働く。

この場合、テーパ面３１と段差部３２とが対向し、テーパ面３１が段差部３２に当接し、テーパ面３１が段差部３２の角部付近を滑るように案内されるため、シートリング６がスムーズに調心される。それと同時に、リテーナボルト５０の締付けによって段差部３２の角部３５がテーパ面３１に食い込み、テーパ面３１が段差部３２に沿って弾性変形する。

その際、段差部３２の角部にテーパ面３１が当接した状態を維持しつつ、段差部３２の凹凸形状に沿って次第にテーパ面３１が変形することで、ボデー２とシートリング６との対向面に段差部３２の角部３５とテーパ面３１との線接触により環状のシール部３３を形成しつつ、シール面２５と封止面１２とを環状シール可能とした状態で、シートリテーナ５とボデー２とを固定する。そのため、少なくとも線接触を維持した状態から徐々に接触面積を増加しつつ面接触してシール部３３を構成可能となる。

本発明の上記実施形態におけるバルブ本体１は、テーパ面３１を緩やかなアール面によって幅Ｗ１で形成し、段差部３２を装着凹部底面１１ａから略４５°の傾斜面３６を有するように形成しつつその幅Ｗ２をテーパ面３１の幅Ｗ１内に配置可能な大きさに設けると共に、段差部３２の径方向の傾斜をテーパ面３１よりも急に設けている。これにより、前記のように、組み立て時には、テーパ面３１と段差部３２の角部３５により生じた環状のシール部３３で接触させた状態としつつ、クリアランスＣの範囲内でシートリテーナ５が移動しながらシートリング６をジスク４に調心できるため、シール部３３の円周方向のシール性を均一に確保した状態で、ジスク４とシートリング６とのシール面圧を向上できる。

この場合、テーパ面３１の径方向の幅Ｗ１よりも、クリアランスＣの径方向の長さＬを短くしていることで、シートリテーナ５を装着凹部１１に収容するときに、このシートリテーナ５がクリアランスＣ内で最大に移動した場合であっても、流路１５方向においてテーパ面３１の一部が段差部３２に重なった状態を維持できるため、テーパ面３１と段差部３２の角部３５とを少なくとも線接触させた状態から環状のシール部３３を確実に形成できる。幅Ｗ１は、クリアランスの長さＬの４〜６倍であると、環状のシール部３３を確実に形成でき、さらに高いシール面圧も得ることが可能となる。

組み立て後においては、弁閉時のジスク４に正圧又は逆圧の何れの方向に流体圧が加わる場合にも対応可能となる。
ジスク４に正圧が加わる場合、流体圧力で可撓部２２が左側に傾倒しつつジスク４との当接状態を確保してシール状態を維持する。この状態からさらなる高圧が加わった場合にも、可撓部２２がジスク４側に弾性変形して倒れることでシール面２５がジスク４に強く圧接する。しかも、流体が空間Ｓ２から空間部に入り込んで下流側に押圧する、いわゆる、セルフシール機能が働くため、圧力の上昇に比例するようにシール部分におけるシール面圧が高まる。

一方、ジスク４に逆圧が加わる場合には、流体圧力で可撓部２２が右側に傾倒することで、ジスク４との当接状態を確保しながらシール面圧が向上する。この状態から、さらに高圧が加わると、可撓部２２がシートリテーナ５に当接することによりシートリング本体２０の内部応力の増加を防ぎ、材料が有する弾性を維持してシール性を確保できる。

これら正圧、逆圧の何れの場合にも、封止面１２とシール面２５とが調心状態で配置されることから、ジスク４とシートリング６との間に円周方向に均一なシール面圧を発揮し、これらジスク４とシートリング６との間からの漏れを確実に防止する。

この場合、特に、逆圧時には、可撓部２２には図３の矢印に示した方向の力Ｆが働き、この力Ｆは、バルブ本体１の口径が２５０Ａや３００Ａなどの大口径になるにつれてジスク４の移動が大きくなるため、より大きくなる。力Ｆが増加した場合、その増加に伴って可撓部２２の傾倒に伴う内径方向への引張力Ｆ１も大きくなり、ガスケット部２１付近には甚大な引き抜き力が加わる。

これに対して、テーパ面３１と段差部３２とを備えたシール部３３を段差面３０近傍に設けていることで、このシール部３３により円周方向のシール力を発揮して裏漏れを確実に阻止し、かつ、流体の流れによるシートリング本体２０の傾倒の影響がガスケット部２１に及ぶことを阻止する。

段差部３２で潰される領域Ｒ１と、この領域Ｒ１が収容される段差部３２との間の空間領域Ｒ２とが略同等の大きさであるため、テーパ面３１が変形する際には、段差部３２で潰された領域Ｒ１が空間領域Ｒ２に逃げるように変形しながら段差面３０近傍にシール部３３が設けられ、このシール部３３でテーパ面３１と段差部３２との面圧力を円周方向に連続的に途切れなく略均一に発揮しつつシールする。このため、テーパ面３１の一部に段差部３２から過度な圧力が加わったり、テーパ面３１と段差部３２との間に隙間が発生したりすることを防いでシール部３３によって優れたシール性を発揮できる。

シートリテーナ５に、境界部２７付近に突出する突出部４２を形成し、この突出部４２の一部又は全部を流路１５方向で段差部３２に重なる位置に設けているので、シートリテーナ５をボデー２に固定するときに、突出部４２で薄肉部３４を通してテーパ面３１を段差部３２に押圧し、これらを強く押し付けることでテーパ面３１を段差部３２の形状に沿って変形させ、均一な面圧力を発揮するシール部３３を構成可能となる。

ボデー２とシートリテーナ５とをリテーナボルト５０で締付け、このリテーナボルト５０の締付力でガスケット部２１を挟持していることで、特に、大口径の場合に配管ボルト５６で不足しやすいガスケット部２１への締付力を大きくして、このガスケット部２１によるシール力を高めて裏漏れ防止機能を向上できる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

１ バルブ本体
２ ボデー
３ ステム
４ ジスク
５ シートリテーナ
６ シートリング
１２ 封止面
１５ 流路
２０ シートリング本体
２１ ガスケット部
２５ シール面
３１ テーパ面
３２ 段差部
３３ シール部
３５ 角部
４２ 突出部
４３ 装着凹部
Ｃ クリアランス
Ｌ クリアランスの径方向の長さ
Ｒ１ 潰される領域
Ｒ２ 空間領域
Ｗ１ テーパ面の径方向の幅
Ｗ２ 幅

Claims (7)

1. 筒形状のボデー内にステムを通してジスクが流路の中心かつ封止面からそれぞれ偏心した位置に回動自在に軸支され、このジスクがボデー内にシートリテーナで固定された弾性材料よりなるシートリングにより密封状態でシール可能に設けられた二重偏心型バタフライ弁において、前記シートリングに形成されるテーパ面と、前記ボデーに形成された段差部とが対向しており、前記テーパ面に前記段差部の前記テーパ面側の角部が食い込むことで環状のシール部が前記ボデーと前記シートリングとの対向面に形成されることを特徴とする二重偏心型バタフライ弁。
2. 前記シートリテーナには、前記テーパ面と前記段差部との対向部分付近に突出する突出部が形成され、この突出部の一部又は全部が前記流路方向において前記段差部に重なる位置に設けられた請求項１に記載の二重偏心型バタフライ弁。
3. 前記シートリングは、シートリング本体と、このシートリング本体の外周側に一体に延設されたガスケット部とから成り、前記シートリング本体と前記ガスケット部との境界部付近において前記シートリングの前記テーパ面と前記ボデーの前記段差部とが対向している請求項１又は２に記載の二重偏心型バタフライ弁。
4. 前記テーパ面と前記段差部との対向領域において、前記テーパ面に前記段差部が食い込んで潰される領域の体積と、前記段差部が前記テーパ面に食い込まない空間領域の体積とが略同等の大きさである請求項１乃至３の何れか１項に記載の二重偏心型バタフライ弁。
5. 筒形状のボデー内にステムを通してジスクが流路の中心かつ封止面からそれぞれ偏心した位置に回動自在に軸支され、このジスクがボデー内にシートリテーナで固定された弾性材料よりなるシートリングにより密封状態でシール可能に設けられた二重偏心型バタフライ弁の製造方法であって、前記ジスクを閉状態にすると共に前記シートリテーナを前記ボデーに形成した環状の装着凹部に収容し、この装着凹部と前記シートリテーナの外周との間に形成されるクリアランスの範囲内で前記シートリングを前記ジスクの位置に合わせて調心し、前記シートリングに形成したテーパ面と、前記ボデーに形成した段差部とを対向させ、前記テーパ面に前記段差部の前記テーパ面側の角部を食い込ませることで、環状のシール部を前記ボデーと前記シートリングとの対向面に形成しつつ、前記シートリングの内周側端面のシール面と前記ジスクの外周面の封止面とを環状シール可能とした状態で、前記シートリテーナと前記ボデーとを固定するようにしたことを特徴とする二重偏心型バタフライ弁の製造方法。
6. 前記シートリングは、シートリング本体と、このシートリング本体の外周側に一体に延設されたガスケット部とから成り、前記シートリング本体と前記ガスケット部との境界部付近において前記シートリングの前記テーパ面と前記ボデーの前記段差部とが対向している請求項５に記載の二重偏心型バタフライ弁の製造方法。
7. 前記テーパ面の径方向の幅よりも、前記クリアランスの径方向の長さを短くした請求項５又は６に記載の二重偏心型バタフライ弁の製造方法。

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