JP3119808B2

JP3119808B2 - バタフライ弁

Info

Publication number: JP3119808B2
Application number: JP08005297A
Authority: JP
Inventors: 啓一柳瀬
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2016-01-17
Also published as: JPH09196189A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バタフライ弁に関
し、特に高温ガス流の制御などに用いられる高温用のバ
タフライ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、６５０〜７５０°Ｃ程度の高温ガ
ス流の制御に用いられるバタフライ弁として、たとえば
図８に示したようなものがある。バタフライ弁１は、両
端外周に接続フランジ２を突設した弁箱３の内周に所定
厚さの断熱材層４を配設し、断熱材層４の内周に耐熱材
料からなる内筒５を弁箱３と同心状に配設し、内筒５内
の軸芯方向中央位置に、流路を開閉可能な円板状の弁体
６を配置することにより構成されている。弁体６は、弁
箱３および内筒５の軸芯に対して垂直な方向に設けられ
て軸芯回りに回転する弁棒７に固定されている。

【０００３】弁棒７の軸芯位置から弁箱３および内筒５
の軸芯方向に適当距離おいた位置においては、弁箱３の
内周にフランジ８が突設され、内筒５の外周にこのフラ
ンジ８の外側面に重合するフランジ９が突設され、フラ
ンジ８，９が、その重合面間にすべり材兼用のガスケッ
ト１０を介装した状態においてボルトにて互いに締結さ
れていて、これにより内筒５が弁箱３に支持されてい
る。フランジ８，９は、弁箱３および内筒５の弁棒７貫
通部と干渉することがないので環状に連続して形成され
ている。

【０００４】内筒５の内周には、弁体６が閉位置に配置
されたときにその外周縁部が密接状態で当接する弁座突
部１１が形成されており、弁箱３の両端内周には、断熱
材層４が外部に脱落するのを防止する保持板１２が突設
されている。弁棒７の軸芯部には、丸穴状の通路の中心
部に丸棒またはパイプを配設することにより、流路断面
積を小さくした円筒状の冷媒通路１３が形成されてい
る。

【０００５】このような構成により、弁箱３の内周に配
置した断熱材層４によって、弁箱３を高温の内部流体に
対し断熱して、熱効率を低下することなく弁箱３の強度
を確保し、断熱材層４の内周に配置した内筒５によっ
て、内部流体の流れで断熱材が下流に流されるのを防止
するようにしている。

【０００６】また、弁箱３と内筒５とをそれぞれから突
設したフランジ８，９を重合させて連結することによっ
て、弁箱３と内筒５の熱膨張差を重合面間のすべりによ
り吸収するようにし、さらにその重合面間にすべり材兼
用のガスケット１０を介装することによって、熱膨張差
を一層円滑に吸収するようにしている。

【０００７】上記したようなバタフライ弁１の他に、弁
棒の軸芯位置において、弁箱の内周に突設した一部切欠
フランジと内筒の外周に突設した一部切欠フランジとを
重合させるようにしたバタフライ弁も提案されている。
このバタフライ弁では、弁棒の軸芯位置から弁箱および
内筒の軸芯方向に適当距離ずらした位置で、内筒と弁箱
とをフレキシブルジョイントで接続する等の構造によっ
て遮断性を高めるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弁棒の
軸芯位置から弁箱および内筒の軸芯方向に適当距離ずら
した位置において、弁箱内周の環状フランジと内筒外周
の環状フランジとを重合させるようにしたバタフライ弁
の場合、熱的な対称性がくずれ、流路全閉時に弁体が弁
座突部に密接しないという問題があった。

【０００９】また、弁棒の軸芯位置において、弁箱内周
の一部切欠フランジと内筒外周の一部切欠フランジとを
重合させるようにしたバタフライ弁の場合、遮断構造が
大きくなるという問題があった。

【００１０】本発明は上記問題を解決するもので、熱的
な対称性のくずれが生じず、コンパクトでありながら遮
断性の高いバタフライ弁を提供することを目的とするも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の請求項１記載のバタフライ弁は、弁箱と内
筒を同心状に配設し、弁箱と内筒との間に断熱材層を配
設し、内筒内に、弁棒の軸芯回りに回転して流路を開閉
する円板状の弁体を設けたバタフライ弁において、前記
弁箱は、径方向に突設する弁箱フランジを内周面に有
し、前記内筒は、径方向に突設する内筒フランジを外周
面に有し、前記弁箱フランジと内筒フランジは、弁棒の
外周に沿った湾曲部を有して、弁棒の軸芯を介し相対向
して位置し、フランジどうしを重合させるとともに、半
径方向に沿った長穴においてボルト結合させたものであ
る。

【００１２】請求項２記載のバタフライ弁は、弁箱フラ
ンジと内筒フランジの重合面間にすべり材を介装したも
のである。請求項３記載のバタフライ弁は、弁箱と内筒
との間をシールするシール材を内筒の全周にわたって配
設したものである。

【００１３】請求項４記載のバタフライ弁は、弁箱フラ
ンジと内筒フランジのそれぞれに、径方向において相対
向するフランジシール座部を形成し、両フランジシール
座部に支持して、径方向において拡縮性を有するシール
材を設けたものである。

【００１４】請求項５記載のバタフライ弁は、シール材
が、異なる径を有する複数の切頭円錐筒体を同心状かつ
背反する方向に配設し、内側の切頭円錐筒体の底端縁と
外側の切頭円錐筒体の頭端縁とを溶接接合してなり、弁
棒に対向する部位に弁棒の外周面に沿った切欠部を備
え、最外側の切頭円錐筒体の端部および最内側の切頭円
錐筒体の端部において弁箱フランジおよび内筒フランジ
に溶接接合させたものである。

【００１５】請求項６記載のバタフライ弁は、シール材
を薄板材により形成したものである。請求項１記載の構
成によれば、断熱材層によって熱効率が低下されること
なく弁箱の強度が確保され、内筒によって内部流体によ
り断熱材が下流に流されるのが防止される状態におい
て、内筒の温度が弁箱の温度より高くなることによる径
方向の熱膨張差は、弁箱フランジと内筒フランジが重合
面において互いに滑ることにより容易に吸収される。こ
のとき、弁箱フランジと内筒フランジが、弁棒の軸芯を
介し相対向して位置しているので、熱的な対称性がくず
れることはなく、流路全閉時における弁体と弁座突部と
の密接は確保される。

【００１６】請求項２記載の構成によれば、すべり材に
よってフランジ相互の滑りがよくなり、熱膨張差が一層
容易に吸収される。請求項３記載の構成によれば、弁箱
と内筒との間をシールするシール材を内筒の全周にわた
って配設したので、弁箱と内筒との間の断熱材層に内部
流体が流入した場合もシール材によって遮断され、この
バタフライ弁以遠に流下することはない。また、シール
材自体、コンパクトになる。

【００１７】請求項４記載の構成によれば、フランジシ
ール座部が形成されているのでシール材を容易に設置で
きるとともに、シール材は、径方向において拡縮性を有
しているので、熱膨張時も比較的低い応力しか発生しな
い。

【００１８】請求項５記載の構成によれば、内側の切頭
円錐筒体の底端縁と外側の切頭円錐筒体の頭端縁とを溶
接接合してなるシール材は、径方向において拡縮性を有
しており、熱膨張時も比較的低い応力しか発生しない。

【００１９】請求項６記載の構成によれば、薄板材から
なるシール材は、内筒・シール材・弁箱間の温度勾配が
なだらかになり、熱応力が低くなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１〜図５において、バタフ
ライ弁２１は、両端外周に接続フランジ２２を有する弁
箱２３の内部に耐熱材料からなる内筒２４とを同心状に
配設し、弁箱２３と内筒２４との間に断熱材層２５を配
設し、内筒２４内に、弁棒２６の軸芯回りに回転して流
路を開閉する円板状の弁体２７を設けることにより構成
されている。

【００２１】弁箱２３は、径方向に突設する弁箱フラン
ジ２８を内周面に有し、内筒２４は、径方向に突設する
内筒フランジ２９を外周面に有し、弁箱フランジ２８，
内筒フランジ２９とも、弁棒２６の外周に沿った湾曲部
２８ａ，２９ａを有している。これら弁箱フランジ２
８，内筒フランジ２９は、弁棒２６の軸芯を介し相対向
して位置し、互いに重合しており、重合面間にすべり材
兼用のガスケット３０を介装した状態で、半径方向に沿
った長穴３１において、頭部が長穴３１を覆うボルト３
２により結合されている。これにより、内筒２４が弁箱
２３に支持されている。

【００２２】内筒フランジ２９は、断面が階段状をなす
形状に形成されていて、弁箱フランジ２８に適当間隔を
おいて対向する段部２９ｂを有している。そして、この
内筒フランジの段部２９ｂと弁箱フランジ２８にそれぞ
れ、径方向において相対向するフランジシール座部２８
ｂ，２９ｃが形成され、フランジシール座部２８ｂ，２
９ｃに支持して、径方向において拡縮性を有するシール
材３３が内筒２４の全周にわたって配設されている。フ
ランジシール座部２８ｂ，２９ｃは、相対向する面が内
筒外周面（および弁箱内周面）と並行な曲面をなしてい
る。

【００２３】シール材３３は、薄板材により、図４に示
したような形状に形成されている。すなわち、異なる径
を有する２個の切頭円錐筒体３４，３５が同心状かつ背
反する方向に配設され、内側の切頭円錐筒体３４の底端
縁３４ａと外側の切頭円錐筒体３５の頭端縁３５ａとが
溶接接合されており、弁棒に対向する部位に弁棒の外周
面に沿った切欠部３４ｂ，３５ｂを備えている。そし
て、外側の切頭円錐筒体３５の底端縁３５ｃにおいてフ
ランジシール座部２８ｂに溶接接合され、内側の切頭円
錐筒体３４の頭端縁３４ｃにおいてフランジシール座部
２９ｃに溶接接合されている。

【００２４】内筒２４の内周には、弁体２７が全閉位置
に配置されたときにその外周縁部が密接状態で当接する
弁座突部３６が形成されており、弁箱２３の両端内周に
は、断熱材層２５が外部に脱落するのを防止する保持板
３７が突設されている。弁棒２６の軸芯部には、円筒状
の冷媒通路（図示せず）が形成されている。

【００２５】上記した構成における作用を説明する。内
筒２４内を高温流体が流れると、内筒２４は高温になる
が、弁箱２３は断熱材層２５が介在しているためそれ程
高温にはならず、従って市販の適当な材料を用いても必
要な強度を確保することができ、内筒２４は高温になる
が弁箱２３にて流体圧力のかなりの部分が支持されてい
るので大きな強度は要求されず、そのため市販の耐熱鋼
を用いてもその高温に十分に耐えることができる。ま
た、断熱材層２５の内周に内筒２４が存在しているた
め、流体の流れによって断熱材が下流に流されるという
ようなこともない。

【００２６】一方、内筒２４と弁箱２３の間には、断熱
材層２５が介在していることによって大きな温度差が生
じ、熱膨張差が発生する。内筒２４と弁箱２３との径方
向の熱膨張差は、弁箱フランジ２８と内筒フランジ２９
を重合させて長穴３１においてボルト３２により締結し
た構造としているため、弁箱フランジ２８と内筒フラン
ジ２９がその重合面で互いにすべることにより吸収され
る。その際、重合面間に介装されたガスケット３０がす
べり材として作用するので、熱膨張差はより円滑に吸収
され、局部的に過大が応力が発生したり、内筒２４が変
形することは防止される。

【００２７】内筒２４と弁箱２３との軸芯方向の熱膨張
差は、このバタフライ弁２１に接続される配管との接続
部で適宜吸収される。その際、弁箱フランジ２８と内筒
フランジ２９が、弁棒２６の軸芯を介し相対向して位置
しているので、熱的な対称性がくずれることはなく、流
路全閉時における弁体２７と弁座突部３６との密接は確
保される。

【００２８】また、内筒フランジ２９のフランジシール
座部２９ｃと弁箱フランジ２８のフランジシール座部２
８ｂとに支持してシール材３３が配設されているため、
断熱材層２５の部分に内部流体が流入した場合もシール
材２３によって遮断され、このバタフライ弁２１以遠に
流下することはない。

【００２９】なお、シール材３３も熱膨張するが、内側
の切頭円錐筒体３４と外側の切頭円錐筒体３５とを溶接
接合してなるため、径方向において拡縮性を有してお
り、しかも薄板材により形成されているため、内筒・シ
ール材・弁箱間の温度勾配がなだらかになるので、その
熱膨張差は比較的低い応力の下に吸収される。

【００３０】図６は他の実施形態のバタフライ弁の要部
を示す。ここでは、シール材３３は、異なる径を有する
４個の切頭円錐筒体３８，３９，４０，４１を同心状か
つ背反する方向に配設し、それぞれ、内側の切頭円錐筒
体の底端縁と外側の切頭円錐筒体の頭端縁とを溶接接合
して形成されており、弁棒に対向する部位に弁棒の外周
面に沿った切欠部（図示せず）を備えている。

【００３１】そして、最外側の切頭円錐筒体４１の底端
縁において弁箱フランジ２８に溶接接合され、最内側の
切頭円錐筒体３８の頭端縁において内筒フランジ２９の
段部２９ｂに溶接接合されている。

【００３２】さらには、図７に示したようなバタフライ
弁も実施可能である。シール材３３は、図示したような
断面を有する筒体４２，４３を同心状に配設して溶接接
合することにより形成されている。４４は締結具であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明のバタフライ弁に
よれば、弁箱と内筒をそれぞれから突設したフランジを
重合させてボルト連結したことにより、弁箱と内筒の熱
膨張差を、フランジ間のすべりによって容易に吸収する
ことができ、内筒および弁箱に大きな熱応力が発生する
ことを防止できる。また、各フランジを、弁棒の軸芯を
介し相対向させたため、熱的な対称性がくずれることは
なく、流路全閉時における弁体と弁座突部との密接を確
保できる。

【００３４】フランジの重合面間にすべり材を介装する
ことにより、フランジ相互の滑りをさらによくして、熱
膨張差の吸収を一層容易なものとすることができる。弁
箱と内筒との間をシールするシール材を内筒の全周にわ
たって配設することにより、断熱材層の部分に流入した
内部流体をシール材によって遮断することができ、この
バタフライ弁以遠に流下することを防止できる。

【００３５】フランジシール座部を形成することにより
シール材を容易に設置できるとともに、シール材が径方
向において拡縮性を有しているので、その熱膨張時にお
ける応力を低減できる。

【００３６】内側の切頭円錐筒体の底端縁と外側の切頭
円錐筒体の頭端縁とを溶接接合してシール材を構成する
ことにより、コンパクトなシール材でありながら、比較
的低い応力の下にその熱膨張を吸収し、内部流体を遮断
できる。

【００３７】薄板材によってシール材を形成することに
より、内筒・シール材・弁箱間の温度勾配をなだらかに
して、シール材における熱応力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のバタフライ弁の全体構成
を示した縦断面図である。

【図２】同バタフライ弁の弁体を除いた構成を別の方向
から示した縦断面図である。

【図３】同バタフライ弁を構成する内筒の斜視図であ
る。

【図４】同バタフライ弁を構成するシール材の斜視図で
ある。

【図５】同バタフライ弁を図２におけるＡ−Ａ断面で示
した説明図である。

【図６】本発明の他の実施形態のバタフライ弁の要部縦
断面図である。

【図７】本発明の他の実施形態のバタフライ弁の要部縦
断面図である。

【図８】従来のバタフライ弁の全体構成を示した縦断面
図である。

【符号の説明】

21 バタフライ弁 23 弁箱 24 内筒 25 断熱材層 26 弁棒 27 弁体 28 弁箱フランジ 29 内筒フランジ 28a,29a 湾曲部 28b,29c フランジシール座部 30 ガスケット（すべり材） 31 長穴 32 ボルト 33 シール材 34,35 切頭円錐筒体 34b,35b 切欠部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 1/16 - 1/226 F16K 27/02 F16K 51/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弁箱と内筒を同心状に配設し、弁箱と内
筒との間に断熱材層を配設し、内筒内に、弁棒の軸芯回
りに回転して流路を開閉する円板状の弁体を設けたバタ
フライ弁において、前記弁箱は、径方向に突設する弁箱
フランジを内周面に有し、前記内筒は、径方向に突設す
る内筒フランジを外周面に有し、前記弁箱フランジと内
筒フランジは、弁棒の外周に沿った湾曲部を有して、弁
棒の軸芯を介し相対向して位置し、フランジどうしを重
合させるとともに、半径方向に沿った長穴においてボル
ト結合させたことを特徴とするバタフライ弁。
【請求項２】弁箱フランジと内筒フランジの重合面間
にすべり材を介装したことを特徴とする請求項１記載の
バタフライ弁。
【請求項３】弁箱と内筒との間をシールするシール材
を内筒の全周にわたって配設したことを特徴とする請求
項１記載のバタフライ弁。
【請求項４】弁箱フランジと内筒フランジのそれぞれ
に、径方向において相対向するフランジシール座部を形
成し、両フランジシール座部に支持して、径方向におい
て拡縮性を有するシール材を設けたことを特徴とする請
求項３記載のバタフライ弁。
【請求項５】シール材は、異なる径を有する複数の切
頭円錐筒体を同心状かつ背反する方向に配設し、内側の
切頭円錐筒体の底端縁と外側の切頭円錐筒体の頭端縁と
を溶接接合してなり、弁棒に対向する部位に弁棒の外周
面に沿った切欠部を備え、最外側の切頭円錐筒体の端部
および最内側の切頭円錐筒体の端部において弁箱フラン
ジおよび内筒フランジに溶接接合させたことを特徴とす
る請求項４記載のバタフライ弁。
【請求項６】シール材を薄板材により形成したことを
特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載のバ
タフライ弁。