JP3215813B2 - 四方口切換バタフライ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四方向に流体出入
口を有し、１個の弁体で流路を切換できるバタフライ弁
に関し、主として清水などの液体、ガスなどの気体及び
粉粒体などのパイプラインの切換用弁として使用して好
適のものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のプラントにおいて一方の弁が閉鎖
すると他方の弁が開放して、流体の流れ方向を切換える
ことが行なわれており、このような弁動作を一つのバル
ブで可能にしたものがなく、通常の二方口のバタフライ
弁を用いて、図７（ａ）に示すように、４個の弁１，
２，３，４を組合わせて接続し、これら４個の弁の切換
えにより行っている。即ち、弁１と３を開放し、弁２と
４を閉鎖することにより、流体はＡ→Ｂ、Ｃ→Ｄへ流れ
る（図７（ｂ））。次に、弁１と３を閉鎖し、弁２と４
を開放することにより、流体はＡ→Ｄ、Ｃ→Ｂへ流れ、
（図７（ｃ））、流体の流れ方向の切換えを行なうこと
ができる。

【０００３】また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、
四方に開口１１，１１を十字状に突設した本体１２の中
央に弁軸１３を回動できるようにして立設し、該弁軸１
３の軸受部で交叉しつつ本体１２の内側を斜めに横切る
弁座突条１４，１４を突設し、該弁軸１３には９０°回
転する毎に弁座突条１４，１４に外側を接触させる楕円
状バタフライ１５を固着し、該バタフライ１５を本体１
２に対して全回転可能とした切換弁が既に考案されてい
る。（実公昭３８−３９６４号公報参照）なお、図中、
１６は硬質ゴムライニング層、１７は手動開閉用ハンド
ル、１８は指針である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７のように、４個の
二方口バタフライ弁を接続した場合、弁及びパイプ類の
ためのスペースが膨大となると共に、流路切換えのため
に、４個の弁を開閉する必要があり、弁操作に要する労
力、時間が多大であると共に、弁の切換えが複雑とな
り、切換えミスが発生する恐れがあるため、単一の本体
と弁体とにより、２つの流路を切換えることができる四
方口切換バタフライ弁が要望されていた。

【０００５】また、図８（ａ），（ｂ）に示す従来例で
は、次のような問題点があった。

【０００６】（ｉ）弁体１５を楕円形にしないと出入口
（口径）１１より入らない点。 （ii）切換弁として重要な要素である確実なシール性を
もたせるために、楕円状弁板１５や本体１２の内部を如
何にして加工するのか、その具体性がないという点。 （iii)上記の理由から弁体外径及び本体内径等の加工が
不可なためゴムライニング層１６を施しているが、加工
なしでは寸法精度は不確実である点。

【０００７】本発明は、上記した従来例における欠点や
問題点を解決せんとするものであり、四方口切換バタフ
ライ弁において全体形状を小型化すると共に流体抵抗を
小さくし、操作性、経済性及び確実なシール性を確保す
ると共に、特に流体による被覆層の剥離現象を防止する
ことを技術的課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の採った手段は、（ａ）四方向に流体出入
口を有する本体に弁体を設け、流路を切換えるようにし
たバタフライ弁であって、上記弁体を、本体の中央部を
貫通する弁棒に軸支され外径を真円に形成した１個の円
板状の弁体によって構成し、上記本体を、弁棒に直角方
向に二分割すると共に、口径を等しく且つ十字形に形成
された上記四方向の流体出入口の交点を中心部に有する
周縁部にそれぞれ球面状の弾性体からなる弁座を設け、
該弁座に圧接する弁体の周縁部を球面状に形成し、弁体
の外径寸法を流体出入口の内径寸法の１．５倍以上と
し、上記弁座を構成する弾性部材の厚さを、本体の弁座
部を除く内周面、出入口フランジ面及び二分割面にそれ
ぞれ被覆される弾性体の各厚さより厚肉にして加硫成形
した切換バタフライ弁である。

【０００９】（ｂ）上記切換バタフライ弁において、特
に、四方向出入口フランジ面及び該フランジ面近傍の口
径部の内周面の弾性体からなる被覆層と、該口径部の内
周面の被覆層に一部重なるようにして接続する本体の流
路の内周面の弾性体からなる被覆層との上記被覆層の重
なり態様を、互いに隣接する口径部における被覆層の重
なり態様と異にする接続形態にして加硫成形したことを
特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に記載した実施例を用いて説明する。図１は、本発明
の一実施形態を示す四方口切換バタフライ弁本体の分割
面からみた内部平面図、図２は、図１のＸ−Ｏ−Ｙ線に
沿う本体の分割面に垂直な面からみた内部正面図、図３
は、図１において弁体を９０°回動して流体の流れ方向
を切換えた状態を示す内部平面図、図４は、図１のａ部
における弁座部の拡大部分平面図の断面、図５は、図２
のｂ部における上下本体の二分割面を示す拡大部分断面
図である。

【００１１】図１において、本体（弁本体）２１は、上
下に二つ割れ２１ａ，２１ｂされた球形に形成され、四
方に出入口２１Ａ〜２１Ｄが口径を等しく且つ十字形に
形成されている。これらの出入口の中心線の交点Ｏを球
面の中心とし、隣接する出入口の間に位置する四つの周
縁部に、それぞれ弾性体からなる弁座２２が設けられて
おり、これらの弁座２２に外周縁部によって圧接するよ
うに、外径を真円に形成された１個の円板状の弁体２３
が、弁棒２４に軸支されて回動自在に配設されている。

【００１２】上記弁体２３の外径寸法は、流体出入口２
１Ａ〜２１Ｄの内径寸法の１．５倍以上に形成されてお
り、これによって、本体２１内での流速を遅くして流体
の圧力損失を少なくし、それによって弾性体の損傷を防
止するようになっている。

【００１３】上記四つの周縁部に形成された弾性体から
なる弁座２２は、弁体２３の外周縁部と密接して確実な
シール作用を行なうために、弁座２２を構成する弾性部
材が、本体２１と一体に加硫成形されており、上記弁体
２３の外周縁部及び弁座２２を構成する弾性部材の内周
面は、それぞれ球面状に旋削加工及び球面状に成形さ
れ、確実なシール作用が得られ、又流体は所定の流路を
確実に流れるように構成されている。

【００１４】上記弁座２２を構成する弾性部材は、その
厚さを、本体２１の弁座２２部を除く内周面２５、出入
口フランジ面２６及び二分割面２７にそれぞれ加硫成形
される弾性体からなる被覆層の各厚さより、厚肉にして
加硫成形されている。なお、上記各被覆層については、
一例として、弁座２２を設けた周縁部（図１のａ部）を
拡大して示す図４において、弁座２２を除く本体２１の
内周面２５に弾性体からなる被覆層２５ａを加硫成形し
た構造が示されており、その他の図面には被覆層の図示
が省略されている。

【００１５】本体２１の上部本体２１ａと下部本体２１
ｂの二つ割れ分割面２７は、該二分割面２７の周辺に設
けられたリブ２１ｃ（図４，５）のボルト孔２１ｄに挿
入される接合ボルト・ナット２８の締結により、確実に
シール性を保持し固着される。

【００１６】上記したように、弁体２３は所定の外径寸
法に精確に旋削加工することができるが、弁座２２を構
成する弾性部材の弁座面２２ａは、加硫成形後の球面加
工は困難であるため、球面状の成形用金型を用いて本体
２１に一体に加硫成形される。この際、弁座２２を構成
する弾性部材の所要内径寸法は、弁体２３の外径寸法に
圧接代を減じたものとなる。なお、弁座２２以外の内周
面２５、出入口フランジ面２６及び二分割面２７にそれ
ぞれ加硫成形される被覆層は、前記弁座２２の弾性部材
に比較して薄肉でよく、一般に、口径や流体条件等によ
り異なるが、２〜４ｍｍ程度である。

【００１７】上記弁座２２を含めた被覆層の本体２１へ
の一体加硫成形は、流体通過部、即ち、弁座２２、内周
面２５、出入口フランジ面２６及び二分割面２７に施さ
れるが、特に重要な個所は弁座２２であり、他の面２５
〜２７は別の方法で成形することもでき、又成形後の旋
削加工も可能であり、所定寸法に製作することができ
る。しかし上記弁座２２は、弁体２３と圧接する関係か
ら高精度に成形を要し且つ旋削加工が困難なため、前記
のように金型を用いて製作される。

【００１８】また、被覆弾性体の種類として、アクリロ
ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（Ｅ
ＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等があり、弾性体
の硬度はＪＩＳ−Ａゴム硬度の７０〜８０度が好まし
い。

【００１９】当該四方口切換バタフライ弁は、上・下本
体部２１ａ，２１ｂを接合ボルト・ナット２８で締結さ
れており、該部からの流体漏洩はないが、配設時に図示
していないが、四方向のフランジ面が配管フランジに固
着して使用されるためにより強固な二分割面２７を形成
することになり、該部からの流体漏洩はなく確実なシー
ル性を保持することができる。なお、図２において、２
１ｅはアクチュエータ取付フランジ、２４ａは植込キ
ー、２４ｂはテーパボルト、２９は軸受、３０は底蓋で
ある。

【００２０】図６（ａ）は、図１のｃ部を拡大して示す
部分平面図の断面を示し、同図（ｂ）は、図１のｄ部の
拡大部分平面図の断面を示す。同図（ａ）のように、四
方向出入口の一つである２１Ａのフランジ面２６及び該
フランジ面２６近傍の口径部の内周面２５に加硫成形さ
れる弾性体からなる被覆層２６ａが、該口径部の内周面
２５の被覆層２５ａに、流れＡの方向に蔽いかぶさるよ
うに、つまり接合傾斜面イのように一部重なるようにし
て接続される。そして上記被覆層２５ａと２６ａの重な
り態様イを、同図（ｂ）のように、互いに隣接する出入
口２１Ｄの口径部における被覆層２５ａと２６ａの重な
り態様ロと異なる接続形態にして加硫成形されている。
即ち、同図（ａ）では被覆層２６ａが２５ａの上に重な
るようになっており、同図（ｂ）では同じく下に重なる
ようになっている。

【００２１】上記したフランジ面２６の被覆層２６ａと
口径部の内周面２５の被覆層２５ａの重なり態様イ又は
ロを、互いに隣接する口径部における被覆層の重なり部
で、互いに逆になるように異なった接続形態にして加硫
成形したことにより、被覆層が流体の流れに順応するこ
とができ、流体条件による被覆層を形成する弾性体の端
部からの剥離を防止することができる。

【００２２】なお、上記のようにフランジ面近傍で弾性
体を接続する場合は、本発明のように本体全体内周面２
５と二分割面２７とは同時に接着加硫が可能であるが、
出入口フランジ面２６はフランジ面の面積が大きいの
で、四面すべてを同時に未加硫ゴムを一体で成形するこ
とはできず、そのため、図６に示すように被覆層２５ａ
と２６ａに分けて接続する必要がある。

【００２３】次に作用について説明すると、当該四方口
切換バタフライ弁を図１の実線の状態で使用すると、流
体は矢印の方向、即ち流路はＡからＢに形成され、流体
はＡからＢに流れ、同時に他方の流路はＣからＤに形成
され、流体はＣからＤに流れる。

【００２４】又弁体２３をα角度（９０°）回動して二
点鎖線の状態にすると（図３）、流路はＡからＤ、同時
に他方の流路はＣからＢに形成され、流体はそれぞれＡ
からＤ及びＣからＢに流れる。

【００２５】流体の出入口２１Ａ〜２１Ｄの内径寸法に
対し、弁体２３の外径寸法を１．５倍以上に形成されて
おり、本体２１内を通過する流速が遅くなり、それに伴
って、流体圧力の損失を防止すると共に被覆弾性体の損
傷を防止している。又該四方口バタフライ弁においては
流体通過時に弁体２３は必ず弁座面２２に着座している
ので、弁体外周縁の損傷はない。又弁体２３の弁棒軸方
向の上下端における弁座面は球面又は平面状とし、密封
作用により弁棒軸方向への漏洩を防止すると共に、軸受
２９内のパッキン（Ｏリング）により二重のシール作用
を実現している。

【００２６】また、本体内周面２５、出入口フランジ面
２６及び二分割面２７にはそれぞれ弾性体が被覆され、
また弁体２３が着座する弁座２２を構成する弾性体２２
ａの厚さが、上記各被覆層の弾性体より厚肉に形成され
ているので、本体内周面の耐食性が増大し、また弁座２
２のシール性が増大する。

【００２７】また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、四
方向内周面２５とフランジ面２６近傍との弾性被覆層の
接続部の重なり具合（態様）と、隣接する出入口の口径
部における被覆層の接続部の重なり具合（態様）とを異
にする接続形態にして加硫成形されているので、流体に
よる被覆層の剥離現象が防止され、長寿命化と性能向上
が可能となる。

【００２８】また、被覆層の接続部の重なり態様を上記
のように流体による剥離現象を生じない接続形態にする
ことにより、一体に加硫成形ができない被覆層を分割し
て加硫成形できるので、加硫作業が容易であり、品質も
向上する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
（ａ）四方向に流体出入口を有する本体に弁体を設け、
流路を切換えるようにしたバタフライ弁であって、上記
弁体を、本体の中央部を貫通する弁棒に軸支され外径を
真円に形成した１個の円板状の弁体によって構成し、上
記本体を、弁棒に直角方向に二分割すると共に、口径を
等しく且つ十字形に形成された上記四方向の流体出入口
の交点を中心部に有する周縁部にそれぞれ球面状の弾性
体からなる弁座を設け、該弁座に圧接する弁体の周縁部
を球面状に形成し、弁体の外径寸法を流体出入口の内径
寸法の１．５倍以上とし、上記弁座を構成する弾性部材
の厚さを、本体の弁座部を除く内周面、出入口フランジ
面及び二分割面にそれぞれ被覆される弾性体の各厚さよ
り、厚肉にして加硫成形したことにより、次のような効
果は奏される。

【００３０】（ｉ）弁体と弁棒とをテーパボルトにより
一体化して本体とは別体にして組立てておくことができ
るので、弁体と弁棒との確実な一体化固着が可能とな
り、予め別体として量産が可能となる。

【００３１】（ii）弁体外径を真円に加工しておくこと
ができるので、加工精度を上げることができ、確実なシ
ール性が可能となる。

【００３２】（iii)弁体外径寸法を流体出入口の内径寸
法の１．５倍以上としたことにより、本体内での流速が
遅くなり、それに伴って流体の圧力損失が少なくなっ
て、被覆弾性体の損傷が防止される。

【００３３】（iv）本体内周面、出入口フランジ面及び
二分割面を弾性体で被覆し、且つ、弁座部の弾性体の厚
さを上記各被覆層の厚さより厚肉にして加硫成形してい
るので、本体内周面の耐食性が増大し、且つ弁座面のシ
ール性が増大する。

【００３４】（ｖ）本体が上下二つ割れ構造となってい
るので、組立、分解が簡単で、且つ保守点検が容易とな
り、また、上部と下部の各本体が同形で、鋳造、組立が
簡素化される。

【００３５】また、（ｂ）本発明は、特に、四方向出入
口フランジ面及び該フランジ面近傍の口径部の内周面の
弾性体からなる被覆層と、該口径部内の内周面の被覆層
に一部重なるようにして接続する本体の流路の内周面の
弾性体からなる被覆層との上記被覆層の重なり態様を、
互いに隣接する口径部における被覆層の重なり態様と異
にする接続形態にして加硫成形したことにより、次のよ
うな効果が奏される。

【００３６】（ｉ）弁体の９０°の角度変更によっても
流体の流れ方向は変らないので、本体内周面と出入口フ
ランジ面との被覆層の接続部の重なり態様を、上記のよ
うに形成することにより、流体による被覆層の剥離現象
が防止され、長寿命と性能向上が可能となる。

【００３７】（ii）被覆層の接続部の重なり態様を上記
のように流体による剥離を生じない接続形態にすること
により、流体の接する部分をすべて弾性体で被覆して、
安価な本体材質で高価な耐食性のある本体を製作するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す四方口切換バタフラ
イ弁本体の分割面からみた内部平面図である。

【図２】図１のＸ−Ｏ−Ｙ線に沿う本体の分割面に垂直
な面からみた内部正面図である。

【図３】図１において弁体をα角回動して流体の流れ方
向を切換えた状態を示す内部平面図である。

【図４】図１のａ部の拡大部分平面図の断面である。

【図５】図２のｂ部における拡大部分断面図である。

【図６】（ａ）は図１のｃ部の拡大部分平面図の断面、
（ｂ）は図１のｄ部の拡大部分平面図の断面である。

【図７】従来例を示す二方口バタフライ弁の接続図であ
る。

【図８】従来例の四方口切換弁を示し、（ａ）は弁棒を
含む断面図、（ｂ）は図（ａ）のｂ−ｂ線断面図であ
る。

【符号の説明】

２０ 四方口切換バタフライ弁 ２１ 本体 ２１ａ 上部本体 ２１ｂ 下部本体 ２１ｃ リブ ２１ｄ ボルト孔 ２１ｅ アクチュエータ取付フランジ ２１Ａ〜２１Ｄ 流体出入口 ２２ 弁座 ２３ 弁体 ２４ 弁棒 ２５ 本体内周面 ２６ 出入口フランジ面 ２５ａ，２６ａ 被覆層 ２７ 二分割面 ２８ ボルト・ナット ２９ 軸受 ３０ 底蓋

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 1/16 - 1/226 F16K 27/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四方向に流体出入口を有する本体に弁体
   を設け、流路を切換えるようにしたバタフライ弁であっ
   て、上記弁体を、本体の中央部を貫通する弁棒に軸支さ
   れ外径を真円に形成した１個の円板状の弁体によって構
   成し、上記本体を、弁棒に直角方向に二分割すると共
   に、口径を等しく且つ十字形に形成された上記四方向の
   流体出入口の交点を中心部に有する周縁部にそれぞれ球
   面状の弾性体からなる弁座を設け、該弁座に圧接する弁
   体の周縁部を球面状に形成し、弁体の外径寸法を流体出
   入口の内径寸法の１．５倍以上とし、上記弁座を構成す
   る弾性部材の厚さを、本体の弁座部を除く内周面、出入
   口フランジ面及び二分割面にそれぞれ被覆される弾性対
   の各厚さより、厚肉にして加硫成形した四方口切換バタ
   フライ弁において、四方向出入口フランジ面及び該フラ
   ンジ面近傍の口径部の内周面の弾性体からなる被覆層
   と、該口径部の内周面の被覆層に一部重なるようにして
   接続する本体の流路の内周面の弾性体からなる被覆層と
   の上記被覆層の重なり態様を、互いに隣接する口径部に
   おける被覆層の重なり態様と異にする接続形態にして加
   硫成形したことを特徴とする四方切換バタフライ弁。