JP2564436Y2 - 柄形ボンネットフランジを有する軽量仕切弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【考案の属する技術分野】この考案は、軽量仕切弁に関
するものである。さらに詳しくは、この考案は、気体や
液体などの流体の流れに直角に仕切板を差し込み、流量
の加減及び遮断を行う仕切弁、特に仕切弁の原材料を減
少させてコストをさげ、軽量化により弁の設置時の作業
性を良好にした、新しい仕切弁に関するものである。

【従来の技術】従来周知の仕切弁においては、弁箱胴の
肉厚は均一に造られており、また、弁ふたと弁箱を接合
するボンネットフランジの幅は一定であって、その形状
については殆ど変わることがない。強いて変ったものを
挙げると弁箱を強化するためにボンネットフランジを丸
くした朝顔型仕切弁が見られるくらいである。ただ、こ
の朝顔型仕切弁はその形状のために重量が重くなってい
る。また、バタフライ弁ではラグ型は一般的であるが、
仕切弁ではこのようなラグ型形状は見られない。

【考案が解決しようとする課題】一方、船内等の狭い場
所に設置する仕切弁については作業性を良好にするため
に少しでも軽いものが望まれており、また、経済性の点
からも軽量化により原料を減少することが望まれてい
る。しかしながら、仕切弁は長年の経験により設計され
てきた部分が多く、軽量化の余地が多く残されているも
のの、実際的にはその軽量化はあまり進んでいない。そ
れと言うのも、一般的に機械部品を軽量化する場合、そ
の強度のみ重視して軽量化を図れば、弁は軽量化によっ
て使用時における変形量が大きくなり、漏れが生じては
弁として機能しないことが懸念される。つまり、仕切弁
の軽量化を図るとともに弁自体の変形量を増加させない
工夫が必要となるからである。このような事情からも従
来古くから知られている仕切弁については、実際上は、
その軽量化はあまり改善されてきていないのが実情であ
る。そこでこの考案は、以上のとおりの従来の問題を解
消し、総体としての軽量化を図るとともに、変形量を増
加させることのない新しい仕切弁を提供することを目的
としている。

【課題を解決するための手段】この考案は、上記の課題
を解決するものとして、流通管路を構成する弁箱（７）
と、その内側に設けた弁座（９）に当接して流通管路を
閉塞開放自在とする弁体（８）と、弁箱の一部を構成
し、断面が略長方形状の弁箱胴（２）と、その上のボン
ネットフランジ（１）に締結されて弁箱胴（２）と共に
弁体（８）の収納室を形成する弁ふた（６）からなる仕
切弁において、弁箱胴（２）のコーナー部（３）の肉厚
を厚くし、弁箱胴（２）のその他の部分及び弁ふた
（６）の肉厚を薄くして軽量化を図るとともに、弁ふた
（６）を締結するボンネットフランジ（１）の長辺側の
フランジ幅を長辺側中央部で最大にして広幅フランジと
し、かつ、弁箱胴（２）の短辺側のフランジ幅を最小に
して細幅フランジとし、この細幅フランジのボルト穴周
辺を張り出させたラグ型（１１）として、ボンネットフ
ランジ（１）の形状を弁座（９）の変形量の増加を抑制
する柄形としたことを特徴とする柄形ボンネットフラン
ジを有する軽量化仕切弁を提供する。

【考案の実施の形態】この考案は、上記の構成によっ
て、仕切弁の弁箱胴の内厚を全体的に薄くして弁箱重量
を軽くし、そのために強度的に弱くなった弁箱胴をコー
ナー部の肉厚のみ厚くすることにより補強している。そ
の結果、弁箱の重量はたとえば約１０％以上も軽量化す
ることができる。さらに仕切弁使用時の弁箱の変形量す
なわち弁座の変形量の増加については弁ふたとの接合用
のボンネットフランジの形状を長辺側のフランジ幅を長
辺中央部で最大幅に張り出させ、かつ、短辺側のフラン
ジ幅を細幅に絞り、ボンネットフランジ全体として総面
積は同一にし、かつ短辺側のボルト穴周辺のみを張り出
すラグ型に形成して柄形とすることにより、従来の仕切
弁の変形量の範囲内に抑えることができる強度のものと
している。また、以上のようなボンネットフランジの形
状に対応して、弁ふたの形状も同様とすることにより、
仕切弁全体の軽量化が図られ、しかも必要とされる弁と
しての機能強度も確保することができる。以下、実施例
を示し、さらに詳しくこの考案の仕切弁の実施の形態に
ついて説明する。

【実施例】添付した図面の図１は、仕切弁の従来タイプ
である弁箱の原型とこの考案の弁箱についての平面図と
正面図であり、図２は、弁箱の概要斜視図であり、図３
は、応力分布解析に用いた仕切弁の縦断面図と側面図で
ある。たとえば以上の図１〜図３に例示したように、こ
の考案の仕切弁においては、流通管路を構成する弁箱
（７）とその内側に設けた弁座（９）に当接して流通管
路を閉塞開放自在とする弁体（８）、並びに弁箱の一部
を構成し、断面が略長方形状の弁箱胴（２）上に配置さ
れる弁ふた（６）とを有し、弁箱（７）は、その弁箱胴
（２）の上部のボンネットフランジ（１）において弁ふ
た（６）のボンネットフランジとボルトで締結される。
この仕切弁においては、弁箱胴（２）のコーナー部
（３）の肉厚を厚くし、弁箱胴（２）のその他の部分及
び弁ふた（６）の肉厚を薄くして軽量化している。ま
た、弁ふた（６）を締結するボンネットフランジ（１）
の長辺側（５）のフランジ幅をその中央部で最大にして
広幅フランジとし、かつ、弁箱胴（２）の短辺側（４）
のフランジ幅を最小にして細幅フランジとし、この細幅
フランジのボルト穴（１０）周辺を張り出させたラグ型
（１１）としている。これによって、ボンネットフラン
ジ（１）の形状を弁座（９）の変形量の増加を抑えた柄
形としている。以上の構成例は、以下のような検討に基
づいている。Ａ ．仕切弁の軽量化 すなわち、まず、仕切弁の軽量化を図るために、仕切弁
の例として呼び径２００ｍｍの船用の鋳鉄仕切弁を用い
て弁箱部分について数値解析を行った。図３には、解析
に用いた仕切弁の主要寸法も示した。軽量化を図る場合
に問題となるのが最大応力が作用する部位の特定である
が、この点を検討した結果を示したものが図４および図
５である。図４および図５中の実線はボンネットフラン
ジ（１）の下５０ｍｍにおける弁箱胴（２）の水平断面
の１／４部分断面を表している。すなわち、図４はボン
ネットフランジ（１）から５０ｍｍ下の弁箱胴（２）の
外壁での周方向応力を示し、図５はボンネットフランジ
（１）から５０ｍｍ下の弁箱胴（２）の内壁での周方向
応力を示している。この図４および図５から、最大応力
が作用する部位は内壁のコーナー部（３）であることが
わかる。現在使用されている従来の仕切弁の弁箱胴
（２）の肉厚は均一に造られている。これに対し、この
考案では、最大応力の作用するコーナー部（３）の肉厚
のみを厚くし、全体的には弁箱胴（２）の肉厚を薄くす
ることにより強度的には十分使用に耐えながら仕切弁の
軽量化を図る。この場合、使用に耐える目安である安全
率は８以上とする。弁箱胴（２）の肉厚を変化させた場
合の解析結果を示したものが図６および図７である。図
６は従来のタイプの原型仕切弁の弁箱胴（２）の肉厚を
変えて、最大応力の作用するコーナー部（３）の縦方向
（Ｙ方向）位置での周方向応力分布を示したものであ
る。この図６からは、肉厚１４ｍｍの原型のものを肉厚
１１ｍｍまで薄くすると安全率が８以下になり、使用で
きないことがわかる。図７は、肉厚１１ｍｍの弁箱胴
（２）において、コーナー部（３）のみの肉厚を変更
し、かつ図９に示すようにボンネットフランジ（１）の
形状を変更した場合の周方向応力分布を示したものであ
るが、この図７からは、弁箱胴（２）の肉厚１１ｍｍ、
コーナー部（３）の肉厚１２ｍｍで安全率８以上が保た
れていることがわかる。つまり、解析に用いた呼び径２
００ｍｍの仕切弁で弁箱重量の約１０％の軽量化が可能
となる。Ｂ ．ボンネットフランジの形状変更 次にボンネットフランジ（１）の形状変更について説明
する。軽量化を図ったことにより、使用時における弁箱
（７）全体の変形量の増加が考えられ、漏れのおそれが
ある。仕切弁は図３に示す弁体（８）と弁座（９）で流
体を遮断するものであるので、弁座（９）の変形量の増
加はそのまま漏れにつながる。したがって、弁座（９）
の変形量を検討する必要がある。図８は、図４および図
５と同じ位置での弁箱胴（２）の変形量を見たものであ
る。短辺側（４）は変形量が小さく強度的に問題がない
ので、短辺側（４）のボンネットフランジ幅を小さく
し、その減量した分を長辺側（５）に補強すれば、ボン
ネットフランジ（１）が有効に使える。そこで弁座
（９）の変形量の増加をボンネットフランジの重量を増
加させないで抑えるために、ボンネットフランジ（１）
の面積を同一として変えることなく形状を図９に示した
ように変更する。図９は、ボンネットフランジ（１）お
よび弁箱胴（２）の１／４部分斜視図と、ボンネットフ
ランジ（１）の１／４平面図であるが、この図９に示す
ように、従来の長方形の仕切弁のボンネットフランジ
（１）のフランジ幅は長辺側及び短辺側ともに同一幅の
Ｂであるが、形状変更後のボンネットフランジ（１）の
フランジ幅は長辺側（５）の最大幅はＢ＋３０とし、短
辺側（４）の最小幅はＢ−３０としている。そして、フ
ランジの締結用のボルト穴を形成する幅を確保するため
に、図１に示すようにボルト穴の周辺を張り出させてラ
グ型（１１）に形成している。図１０は仕切弁の原型で
ある従来のタイプのボンネットフランジ（１）の形状を
変更して得たこの考案のタイプのものについて数値解析
により求めた弁座（９）での変形量の抑止効果を示した
ものである。弁座（９）のＺ方向の変形量が直接仕切弁
の漏れに関係がある。この図１０から、Ｚ方向の変形量
は原型の肉厚を単に薄くすると増加していることがわか
る。ところがボンネットフランジ（１）の形状を図８の
ように柄形に変更すると、Ｚ方向の変形量は原型より小
さくなる。このようにボンネットフランジ（１）の柄形
は変形量を小さくする効果があることがわかる。なお、
Ｘ方向の変形量の増加は弁体（８）と平行であるので漏
れに与える影響は小さい。以上のことから、この考案で
は、図１に示すように、ボンネットフランジ（１）の長
辺側（５）の幅を広くし、短辺側（４）は幅を狭くし短
辺側（４）のボルトの穴（１０）を形成するためにボル
トの穴（１０）の周辺のみを張り出させてラグ型（１
１）としている。

【考案の効果】以上詳しく説明したように、この考案
は、仕切弁において弁箱胴のコーナー部を肉厚とし、そ
の他の部分及び弁ふた（６）の肉厚を薄くし、かつ、ボ
ンネットフランジの形状も長辺側の幅を広くし、短辺側
は幅を狭くして、しかも短辺側のボルトの穴を形成する
ためにボルトの穴の周辺のみを張り出させてラグ型とし
て構成しているので、仕切弁の軽量化を図ることがで
き、仕切弁の軽量化により、仕切弁設置時の作業性が図
れ、また原材料の減少による経済性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕切弁の従来タイプである原型とこの考案にお
ける弁箱の平面図および正面図である。

【図２】弁箱の各部の名称を示した斜視図である。

【図３】応力分析解析に用いた仕切弁の縦断面図と側面
図である。

【図４】弁箱胴外壁側の周方向応力分布を示した図であ
る。図中の実線は、ボンネットフランジ（１）の下５０
ｍｍにおける弁箱胴（２）の水平断面の１／４部分断面
を表しており、この図においては、弁箱胴（２）の外壁
での周方向応力を弁箱胴肉厚に対応して示している。

【図５】弁箱胴内壁側の周方向応力分布を示した図であ
る。図中の実線は、図４と同様に、ボンネットフランジ
（１）の下５０ｍｍにおける弁箱胴（２）の水平断面の
１／４部分断面を表しており、この図においては、弁箱
胴（２）の内壁での周方向応力を弁箱胴肉厚に対応して
示している。

【図６】図５での最大応力が作用するコーナー部の縦方
向（Ｙ方向）における周方向応力分布を弁箱胴肉厚をパ
ラメータとして示した図である。

【図７】図５での最大応力が作用するコーナー部での縦
方向（Ｙ方向）における周方向応力分布をコーナー部肉
厚をパラメータとして示した図である。

【図８】各肉厚による弁箱胴の変形量を示した図であ
る。図中の実線は、ボンネットフランジの下５０ｍｍに
おける弁箱胴の水平断面の１／４部分断面を表してお
り、この図においては、弁箱胴の変形量を長辺側および
短辺側の各々について弁箱胴肉厚に対応して示してい
る。

【図９】従来の仕切弁である原型とこの考案の仕切弁の
形状についての１／４部分斜視図と１／４ボンネットフ
ランジ平面図である。

【図１０】この考案の効果を見るための弁座での変形量
を示した図である。

【符号の説明】

１ ボンネットフランジ ２ 弁箱胴 ３ コーナー部 ４ 短辺側 ５ 長辺側 ６ 弁ふた ７ 弁箱 ８ 弁体 ９ 弁座 １０ ボルトの穴 １１ ラグ型

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流通管路を構成する弁箱（７）と、その
   内側に設けた弁座（９）の内周面に当接して流通管路を
   閉塞開放自在とする弁体（８）と、弁箱（７）の一部を
   構成し、断面が略長方形状の弁箱胴（２）と、その上の
   ボンネットフランジ（１）に締結されて弁箱胴（２）と
   共に弁体（８）の収納室を形成する弁ふた（６）からな
   る仕切弁において、弁箱胴（２）のコーナー部（３）の
   肉厚を厚くし、弁箱胴（２）のその他の部分及び弁ふた
   （６）の肉厚を薄くして軽量化するとともに、弁ふた
   （６）を締結するボンネットフランジ（１）の長辺側の
   フランジ幅を長辺側中央部で最大にして広幅フランジと
   し、かつ、弁箱胴（２）の短辺側のフランジ幅を最小に
   して細幅とし、この細幅フランジのボルト穴周辺を張り
   出させたラグ型（１１）として、ボンネットフランジ
   （１）の形状を弁座（９）の変形量の増加を抑制する柄
   形としたことを特徴とする柄形ボンネットフランジを有
   する軽量化仕切弁。