JP3227431B2 - バタフライ弁のシートリング - Google Patents

バタフライ弁のシートリング

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義則 万木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】この発明は、中心形バタフライ弁
のシートリングに関し、特にシートリングのシール性の
維持、向上を図り得るバタフライ弁のシートリングに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、種々のプラント、パイプライン等
の流体が流過する管路を開閉し、或は流量を制御するた
めに、管路に取り付けられるバタフライ弁は公知であ
る。かかるバタフライ弁において、弁体の回転中心と弁
本体の中心とを一致させた中心形バタフライ弁のシート
リングは、一般的にエラストマー若しくはフッ素樹脂等
の単一の材質からなり、弁本体の全内周面を覆い包むよ
うに形成され、流体と弁本体との接触を防止して耐食性
を図っている。かかるシートリングは、通常常温から7
0℃程度の流体(海水、工業用水等)の主として低温
で、低圧の分野での仕様条件に適しており、多用されて
いる。
【0003】バタフライ弁に求められる性能は、閉弁時
に確実にシール(漏れないこと)すると共に、仕様条件
下における頻繁な開閉による摩耗等によって弁の耐久性
が左右されないことが重要である。かかるバタフライ弁
の性能を得るために、シートリングに求められる特性
は、仕様条件下において耐食性(化学的特性)、確実な
シール性(物理的特性)並びに耐久性(機械的特性)の
3特性であり、3特性を兼ね備えていることが望まれ
る。しかしながら、従来この3特性を十分に高いレベル
で均等に備えたシートリングは、提供されておらない。
中心形バタフライ弁のシートリングは、弁本体の全内周
面を覆い包むために、耐食性(化学的特性)が最も重視
され、次いで耐久性(機械的特性)が考慮される関係
上、シール性(物理的特性)が相対的に低下してくるの
を避けることが出来なかった。
【0004】従来の単一材質のシートリングは、前述し
たように一般的に低圧(5Kg/平方センチ)仕様であ
り、耐食性及び経済性が重視されてきたが、近年仕様条
件の高度化にともない、温度100〜120℃、圧力1
0〜16Kg/平方センチで且流体中に不純物が含有さ
れているような仕様条件となってきている。このため、
単一材質のシートリングも、機械的特性を化学的特性と
同程度に重視することが必要となってきており、物理的
特性は別体のエラストマーを一体化する等の方法により
カバーしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、シートリ
ングの内周面は化学的特性と機械的特性を向上し、外周
面は物理的特性を重点的に向上させて、シートリングに
必要な3特性の全てを備え得るようにして、従来のシー
トリングにみられた問題点を解消することを課題とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明が採った手段は、剛性材料からなる中空円筒
状の弁本体内周面と弁本体内に回動自在に軸支される剛
性材料からなる円板状の弁体外周面との間に介在される
エラストマーからなるシートリングを、弁本体内周面を
覆い包むリング状の内周面弾性体と該内周面弾性体の外
周面を周囲して内周面弾性体に取り付けられる外周面弾
性体とで構成し、内周面弾性体の外周面に断面逆台形の
溝を形成し該溝内に外周面弾性体を嵌入して内周面弾
性体を周囲して外周面弾性体を取り付けたバタフライ弁
のシートリングにおいて、内周面弾性体を耐溶剤性、耐
薬品性等の化学的特性と引張強さ、引き裂き強さ等の
械的特性に優れたフッ素ゴム、ニトリルゴム、ネオプレ
ン、エチレン・プロピレンゴム、ブタジエンゴムのいず
れかのエラストマーで形成し、外周面弾性体を圧縮永久
歪、伸び等の物理的特性に優れたシリコンゴム、エチレ
ン・プロピレンゴムのいずれかのエラストマーで形成
ると共に、弁本体の内周面に装着される内周面弾性体と
弁本体の内周面との間の空隙にエラストマーを注入して
外周面弾性体を内周面弾性体に一体化したことを特徴と
する。
【0007】剛性材料からなる中空円筒状の弁本体内周
面と弁本体内に回動自在に軸支される剛性材料からなる
円板状の弁体外周面との間に介在されるエラストマーか
らなるシートリングを、弁本体内周面を覆い包むリング
状の内周面弾性体と該内周面弾性体の外周面を周囲して
内周面弾性体に取り付けられる外周面弾性体とで構成
し、内周面弾性体の外周面に断面逆台形の溝を形成し、
該溝内に外周面弾性体を嵌入して内周面弾性体を周囲し
て外周面弾性体を取り付けたバタフライ弁のシートリン
グにおいて、内周面弾性体を耐溶剤性、耐薬品性等の化
学的特性と引張強さ、引き裂き強さ等の機械的特性に優
れたフッ素ゴム、ニトリルゴム、ネオプレン、エチレン
・プロピレンゴム、ブタジエンゴムのいずれかのエラス
トマーで形成し、外周面弾性体を圧縮永久歪、伸び等の
物理的特性に優れたシリコンゴム、エチレン・プロピレ
ンゴムのいずれかのエラストマーで形成すると共に、
周面弾性体と別体に成形した外周面弾性体を傾斜面に沿
って複数の部分に分割して、内周面弾性体に取り付けた
ことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の好ましい実施の形態
を、以下に詳細に説明する。図面を参照して、(1)は中
心形バタフライ弁の弁本体であり、中央に円筒状の流体
通路(2)が貫設される。(3)は、該流体通路内に弁棒
(4)で回動自在に配設された円板状の弁体であり、弁棒
(4)は弁体(3)の回動中心に軸着される。流体通路(2)
の全内周面はシートリング(5)により覆い包まれてお
り、弁体(3)の外周面と接触して流路の開閉が行われる
ようになっている。弁棒の一方(4a)は、駆動軸であり
弁本体(1)の弁軸筒(6)を貫通して外方に延び出し、所
望のアクチュエーターが接続自在である。他方の弁棒
(4b)は、遊動軸であり弁本体(1)内で終端している。
シートリング(5)の内周面中心には、弁体との接触性を
向上しシール性を高めるために山形の突条部(7)が形成
されている。かかる構造は、従来周知の中心形バタフラ
イ弁の典型的な構造である。
【0009】この発明は、かかる中心形バタフライ弁の
シートリング(5)を、化学的特性及び機械的特性に優れ
た内周面弾性体(50)と、物理的特性に優れた外周面弾性
体(51)とで構成したことを特徴とする。内周面弾性体(5
0)は、弁本体(1)の流体通路(2)の内周面を覆い包み得
る形状と寸法を有し、更に両側縁には弁本体(1)の両側
面を被覆し得るようにフランジ面(8)がL状に一体に形
成される。内周面弾性体(50)の内周面中央に、弁体の外
周面が圧接する前記山形の突条部(7)が一体に突設され
ている。外周面弾性体(51)は、内周面弾性体の外周面中
央に形成された逆台形の溝(9)に埋め込まれた帯状の部
材から成り、内周面弾性体と一体となってシートリング
(5)を構成する。
【0010】内周面弾性体(50)は、弁本体(1)の内周面
に取り付けられ流路を流下する流体と直接接触する関係
上、流体条件に対する耐性、すなわち化学的特性に優れ
ていることが第一の必要条件となる。更に、回動する弁
体の外周面が接触する関係上引張強さ、引き裂き強さ等
の機械的特性に優れていることが必要である。かかる化
学的特性に優れたエラストマーとしては、一般的にはフ
ッ素ゴム(FKM)であるが、耐油性に優れたニトリル
ゴム(NBR)、耐候性に優れたネオプレン(CR)を
必要に応じて選択することが出来る。又、機械的特性に
優れたエラストマーとして、一般的にはエチレン・プロ
ピレンゴム(EPDM)、ネオプレン(CR)である
が、耐摩耗性に優れたブタジエンゴム(BR)、耐熱性
に優れたエチレン・プロピレンゴム等を用いても良い。
外周面弾性体(51)は、弁本体の内周面に接触しシール作
用を維持向上する目的のものである関係上、圧縮永久
歪、伸び等の物理的特性に優れていることが必要であ
り、一般的にはシリコンゴム(VMQ)、エチレン・プ
ロピレンゴム(EDPM)等が好ましい。
【0011】機械的特性のうち引張強さの常態値は、J
IS−K−6301に準じた測定で150〜300Kg
/平方センチであり、好ましくは最高値に接近した値と
する。又、引き裂き強さの常態値は、30〜60Kg/
センチであり、好ましくは最高値に接近した値とする。
物理的特性の圧縮歪の常態値は、JIS−K−6301
に準じた測定で5〜15%(25%圧縮×100±1℃
×72H)の範囲であり、好ましくは10%未満であ
る。
【0012】流体条件に対して化学的特性及び機械的特
性に優れた内周面弾性体(50)と物理的特性に優れた外周
面弾性体(51)との組み合わせは、流体と接触する内周面
弾性体(50)を選定後、外周面弾性体(51)を選定する。組
み合わせの一例としては、内周面弾性体(50)をFKM又
はCRとし、外周面弾性体(51)をVMQ又はEDPMと
する組み合わせ、或はNBRとVMQの組み合わせが好
ましい。かくして、この発明のシートリングは、流体に
よる膨潤、減少等の流体条件による化学的変化に対する
耐性並びに流体組成、流動状態、開閉頻度、流速、微少
開度等の流体条件による機械的損傷や摩耗等の機械的変
化に対する耐性は、化学的特性と機械的特性に優れた内
周面弾性体(50)で負担し、閉弁シール性は物理的特性に
優れた外周面弾性体(51)で負担するようにし、バタフラ
イ弁のシートリングに求められる3特性を内外周面の2
種類のエラストマーで分担するようにしてあるので、弁
の信頼性を高め、寿命を延ばすことが可能となる。
【0013】外周面弾性体(51)は、内周面弾性体(50)の
逆台形状溝(9)内に挿着され、シートリング単品の常態
時或は弁本体(1)への挿嵌時に脱落の危険が発生しない
ようにしてある。外周面弾性体(51)は、内周面弾性体(5
0)とは別体のリング状に成形した後、図8に示すように
弁棒挿通部間の中央部分イ−イ線に沿って分断するか、
或はボス部と山形シート部の接点近くロ−ロ部分の複数
箇所で分断して、内周面弾性体(50)の外周面中央部に凹
設された逆台形の溝(9)内に埋め込んで取り付ける。分
断する場合、図11に示すように傾斜面(10)に沿って切
断し分断面を斜面とするのが好ましい。しかしながら、
図1に示すように弁本体に内周面弾性体(50)をあらかじ
め装着しておき、弁本体(1)に形成した注入孔(11)から
の外周面弾性体(51)を注入して一体化するようにしても
良い。注入孔(11)の形成位置は、通常弁棒軸と直交する
位置とし、反対側に排気口を設ける。注入作業は、弁体
を全閉位置に保持した状態で行っても良い。
【0014】シートリング(5)の外周面中央には、図9
に示すように断面方形の凸条(12)がリングを周囲して形
成されており、該方形凸条(12)を弁本体の内周面に形成
した方形の凹溝(13)に係入する。図9に示すように、シ
ートリングボス部は、ボス部圧接代αの関係から捩り作
用を受けるが、方形凸条(12)と方形凹溝(13)との係合に
より、捩り作用を方形凸条の側壁で負担することが出
来、シートリングボス部の捩りを防止すことが出来る。
同様に図12に示すように、閉弁時には弁体外周面が山
形シート部に圧接し、シートリング(5)は弁体回動方向
に移動する。この移動は弁体の回動方向においてはシー
トリングに圧縮作用をもたらし、反対方向には引張作用
として作用する。この結果、シートリングの最弱箇所で
あるフランジ面の屈曲部が破断するおそれがあるが、方
形凸条と方形凹溝との係合によって、シートリングの移
動が防止され最弱箇所の補強を図ることが出来る。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、シートリングを内周
面弾性体と外周面弾性体の2種類のエラストマーで構成
してあるので、流体と直接接触する内周面弾性体を化学
的特性及び機械的特性に優れたものとして流体条件に対
する耐性を高め、外周面弾性体を物理的特性に優れたも
のとしてシール性を高めることが出来、シートリング全
体として化学的特性、機械的特性及び物理的特性のシー
トリングに必要な3特性全てを満足したシートリングを
提供することが可能となり、弁全体の耐久性を向上さ
せ、信頼性の高い製品を提供することが出来る。
【0016】内周面弾性体を弁本体に組み込んで弁本体
との間に作出される空隙に外周面弾性体を注入してシー
トリングを成形することによって、弁本体とシートリン
グとを一体化することが出来、シートリングと弁本体の
緊密性を高めることが出来ると共に、外周面弾性体をエ
ンドレス状態に作成し、内周面弾性体と一体化できるた
め、より優れたシートリングを得ることが可能となる。
【0017】内周面弾性体に別体で製作した外周面弾性
体を、分断して取り付けることにより、大口径のシート
リングやフランジ面が大径である場合においても、容易
にシートリングを作成することが可能となると共に、外
周面弾性体を注入して作成する方法よりも安価にシート
リングを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるシートリングを組み込んだバ
タフライ弁の縦断面図
【図2】シートリングの一部を破断した斜視図
【図3】図1A部分を外方からみた平面図
【図4】図3B−B’線に沿った断面図
【図5】図1A部分を内方からみた平面図
【図6】弁棒軸と直交する方向から切断したシートリン
グの断面図
【図7】外周面弾性体の一部を破断した斜視図
【図8】外周面弾性体の平面図
【図9】シートリングボス部の詳細を示す断面図
【図10】弁棒と直交する部分の断面図
【図11】外周面弾性体の分断方法を示す図
【図12】閉弁時の弁体によるシートリングの移動状態
を示す図
【符号の説明】
(1)弁本体 (2)流体通路 (3)弁体 (4)弁棒 (5)シートリング (50)内周面弾性体 (51)外周面弾性体 (6)弁軸筒 (7)突条 (8)フランジ面 (9)逆台形の溝 (10)傾斜面 (11)注入孔 (12)方形凸状 (13)方形凹溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 1/226 F16K 1/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】剛性材料からなる中空円筒状の弁本体内周
    面と弁本体内に回動自在に軸支される剛性材料からなる
    円板状の弁体外周面との間に介在されるエラストマーか
    らなるシートリングを、弁本体内周面を覆い包むリング
    状の内周面弾性体と該内周面弾性体の外周面を周囲して
    内周面弾性体に取り付けられる外周面弾性体とで構成
    、内周面弾性体の外周面に断面逆台形の溝を形成し
    該溝内に外周面弾性体を嵌入して内周面弾性体を周囲し
    て外周面弾性体を取り付けたバタフライ弁のシートリン
    グにおいて、内周面弾性体を耐溶剤性、耐薬品性等の
    学的特性と引張強さ、引き裂き強さ等の機械的特性に優
    れたフッ素ゴム、ニトリルゴム、ネオプレン、エチレン
    ・プロピレンゴム、ブタジエンゴムのいずれかのエラス
    トマーで形成し、外周面弾性体を圧縮永久歪、伸び等の
    物理的特性に優れたシリコンゴム、エチレン・プロピレ
    ンゴムのいずれかのエラストマーで形成すると共に、弁
    本体の内周面に装着される内周面弾性体と弁本体の内周
    面との間の空隙にエラストマーを注入して外周面弾性体
    を内周面弾性体に一体化したことを特徴とするバタフラ
    イ弁のシートリング。
  2. 【請求項2】剛性材料からなる中空円筒状の弁本体内周
    面と弁本体内に回動自在に軸支される剛性材料からなる
    円板状の弁体外周面との間に介在されるエラストマーか
    らなるシートリングを、弁本体内周面を覆い包むリング
    状の内周面弾性体と該内周面弾性体の外周面を周囲して
    内周面弾性体に取り付けられる外周面弾性体とで構成
    し、内周面弾性体の外周面に断面逆台形の溝を形成し、
    該溝内に外周面弾性体を嵌入して内周面弾性体を周囲し
    て外周面弾性体を取り付けたバタフライ弁のシートリン
    グにおいて、内周面弾性体を耐溶剤性、耐薬品性等の化
    学的特性と引張強さ、引き裂き強さ等の機械的特性に優
    れたフッ素ゴム、ニトリルゴム、ネオプレン、エチレン
    ・プロピレンゴム、ブタジエンゴムのいずれかのエラス
    トマーで形成し、外周面弾性体を圧縮永久歪、伸び等の
    物理的特性に優れたシリコンゴム、エチレン・プロピレ
    ンゴムのいずれかのエラストマーで形成すると共に、
    周面弾性体と別体に成形した外周面弾性体を傾斜面に沿
    って複数の部分に分割して、内周面弾性体に取り付けた
    ことを特徴とするバタフライ弁のシートリング。
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