JP3398612B2 - 偏心型バタフライ弁のシートリング - Google Patents

偏心型バタフライ弁のシートリング

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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、偏心型バタフライ弁
のシートリングに関し、特に閉弁時のシール性の向上を
図り得る偏心型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であって、弁体
外周が弁棒で中断されるのを回避するために、弁棒位置
をシール面からずらして軸支した偏心型バタフライ弁は
公知であり、例えば実公昭62−44215号公報等に
開示されている。かかる偏心型バタフライ弁は、環状の
弁本体に弁体を固着した弁棒が回動自在に軸支され、閉
弁位置において弁体外周縁が弁本体内側に取り付けたシ
ートリングに圧接して流体を遮断している。シートリン
グは、金属から成る環状の心金の内側及び両側面にゴム
等の弾性材料からなるシール部材を接着、固定して構成
されており、円周方向に亘って配置された適数のボル
ト、若しくはその他の適宜の固着手段で弁本体に固定さ
れる。パイプラインに弁を配設した場合、シートリング
の両側面が弁本体、心金及び配管フランジとの圧接によ
り押圧変形されて、流体が弁外に漏出するのを阻止して
いる。
【0003】このように構成されるシートリングのゴム
は、比較的柔軟な材料からなり、その両側面は常時押圧
され、押圧部の間に存在する部分は弁の開閉に伴って圧
縮、引張などの変形を受けているため、損傷、劣化する
ことが多い。すなわち、弁体外周縁とシートリング圧接
部は、閉弁時にこの部分の圧縮応力が両側面方向に偏す
る傾向にあり、これによって予め心金に接着されている
ゴムが心金から剥離しがちとなる。一般的にゴムの反発
弾性定数は、ゴムの総表面積に対する自由表面積の比で
表されることが知られているが、前記したような構成の
シートリングではゴム表面積のほぼ半分は心金に接着さ
れており、更に心金両側面部分はパイプラインに組み込
まれたとき、弁本体、配管フランジで押圧されて不動状
態となるため、自由表面は実質的に著しく減少し、反発
弾性定数が小さくなっている。心金を内包したシートリ
ングは、ゴムの大きな反発弾性を心金の剛性によって補
正し、総合的に所望の反発弾性と圧接時における流体圧
力に対応した剛性とを具備させ得る点で効果的である
が、閉弁時におけるゴムの損傷、劣化を解消することは
出来なかった。
【0004】従来の単一材質のシール部材は、一般的に
低圧仕様であり耐食性及び経済性が主として重視されて
きたが、近年仕様条件の高度化にともない、100〜1
20℃の温度、10〜16kg/平方センチの圧力で且
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、シール材質には、耐食性(化学
的特性)、シール性(物理的特性)並びに耐久性(機械
的特性)の3特性を満足したものが求められるようにな
ってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、弾性シー
ル部材のシール面に、円周方向に複数条のシール平面と
凹部を網目状に形成してシール材の自由表面積を可及的
に大きくすると共に、シール部材と心金を固定せず、弁
の開閉に伴う変形を少なくし、且閉弁時における圧縮応
力が両側面方向に変位しないような自由表面とすること
を課題とする。
【0006】又、シートリングの弁体との接触面、本体
との圧接面及び配管フランジとの圧接面の化学的及び機
械的特性を向上させると共に、弁体との圧接面の裏面の
物理的特性を向上させて、シール性能を向上させるよう
にしたことを課題とする。
【0007】
【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、流体通路を貫設した略円筒
状の弁本体内に弁棒がシール面を中断されないように弁
体を偏心して軸支し、芯金に弾性部材からなるシール部
材を被包したシートリングを弁本体の内周面に固着して
なる偏心型バタフライ弁において、シートリングのシー
ル部材の内周面及び側面に平坦なシール平面と略正方形
の凹部とを格子状に配列したことを特徴とする。
【0008】シール部材の内周面のシール面の裏面に位
置して、芯金内にエラストマを装着し、該エラストマの
反発弾性をシール部材のシール面に作用させるようにし
たことを特徴とする。
【0009】シール平面が2〜5条であり、凹部の深さ
が0.5〜2mmであることを特徴とする。
【0010】シール部材が、化学的特性及び機械的特性
に優れた弾性材料からなり、好ましくはエチレン・プロ
ピレンゴム若しくはネオプレンゴムであることを特徴と
する。
【0011】エラストマが、物理的特性に優れた弾性材
料からなり、好ましくはシリコンゴムであることを特徴
とする。
【0012】
【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)は偏
心型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、流体通路(2)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、弁体
外周が弁棒で中断されないようにシール面から弁棒位置
をずらして軸支されている。弁体(3)は、外周面を球面
状とした剛性材料からなる円板状を呈し、弁棒(4)にピ
ン(5)で固着される。弁棒(4)の一端は、弁本体(1)の
外方に延び出し所望のアクチュエータが接続自在であ
る。(6)は、弁体(3)の外周に圧接されるシートリング
であって、弁本体(1)の内周面の一側部に六角穴付ボル
ト(7)で定着される。シートリング(6)の内周面及び弁
体(3)の外周面は、共に球面形状に形成される。
【0013】この発明のバタフライ弁は、弁体外周面が
弁棒(4)で中断されないように弁棒位置をシール面から
ずらした偏心型バタフライ弁であるが、図示のバタフラ
イ弁は更に弁本体中心線から離した位置に弁体中心線を
配した二重偏心の構造に構成されている。弁体(3)の重
量及び芯を支えるために、弁体(3)の上下方向にリング
(8)が挿着され、弁棒(4)の円滑な回動を保障するため
にブッシュ(9)が弁本体(1)の上下に設けられる。又、
流体の外部漏洩防止のために、上方にパッキン(10)が、
下方にガスケット(11)が取り付けられ、グランド(12)と
底蓋(13)で固着されている。
【0014】シートリング(6)は、心金(14)、シール部
材(15)及びエラストマ(16)の3部材からなり、シール部
材(15)は、ゴム等の弾性材料からなり薄肉部(15a)、厚
肉部(15b)並びに曲折部(耳部)(15c)の3部分を備え
る。シール部材(15)の内周面、すなわち弁体との圧接
面、弁本体との圧着面及び配管フランジとの圧着面の3
面は共に図4,5に示すようにシール平面(17)と凹部(1
8)を格子状に配置した網目形状に形成され、弾性部材の
自由表面積を実質的に大きくして、圧接及び圧着時にお
ける流体の漏洩を防止するプレッシャドロップ(降圧)
の作用、効果を発揮し得る構造に構成されている。又、
凹部(18)の数、深さ及び面積等は任意に設定することが
出来る。圧接面及び圧着面におけるシール平面(17)は、
複数状形成されていることが好ましく、バルブ口径にも
よるが通常は2〜5条程度とするのが好ましく、深さは
0.5〜2mm程度が好ましい。
【0015】シール部材(15)は、各種流体に直接接触す
る関係から、流体の諸条件、特に流体組成、圧力、温度
等に充分耐性がある、すなわち化学的特性に優れた材質
であることが要求され、特に耐溶剤性、耐薬品性等が重
要である。又、弁体の開閉割合、特に微少開度において
流体の流速が高速となり、且入口側と出口側との差圧が
大となり、シートリングは不安定な状態となるので、シ
ール部材(15)は機械的特性、特に引張強さ、引き裂き強
さ等の大きなものが要求される。かかる化学的特性、機
械的特性に優れた材質としては、エチレン・プロピレン
ゴム(EPDM)、ネオプレンゴム(CR)等がある。
【0016】シール部材(15)の薄肉部(15a)の裏面にシ
ール部材と別体のエラストマ(16)を配置することによ
り、閉弁時の弁体(3)の容易且確実な圧接が可能にな
る。このために、エラストマ(16)は、物理的特性、特に
圧縮永久歪み、伸び等が優れていることが望ましく、且
シール部材(15)の薄肉部(15a)により、かかるエラスト
マ(16)の特性が充分に発揮されることとなる。エラスト
マ(16)は、図3に示すように台形状としたが、これに限
られるものではなく、逆台形状としても良く、閉弁時に
効果的に反発弾性が作用する形状であればよい。尚、開
弁時には、エラストマの反発弾性によってシール部材が
内径方向に若干押し出されることが望ましい。このよう
な物理的特性を満足するエラストマとしては、一般的に
はシリコンゴム(VMQ)、エチレン・プロピレンゴム
(EPDM)等が好ましい。芯金(14)の両側面の肉厚部
(15b)は、弁本体(1)及び配管フランジの剛体により圧
着されるので、機械的特性に優れていることが望まし
い。
【0017】閉弁時において、弁体外周縁がシール部材
(15)に所定の圧接代で圧接するが、この場合に前記シー
ル平面(17)が複数本接触するように、シール部材の圧接
面におけるシール平面及び凹部を圧着面よりも細かくす
るのが好ましい。これにより、閉弁時において、弁体に
よるシール部材の押圧に対する薄肉部の変形に対する反
発弾性によってシール作用が達成されることとなる。閉
弁時に、シール部材の表面が変形すれば、その内部に至
って部分応力が発生し、薄肉部の裏面に配置したエラス
トマの反発弾性が効果的に作用する。すなわち、シール
部材の表面積が大となって、シール部材が大きく変形す
ればするほど上記傾向が促進され、シール作用が増大す
ることとなる。
【0018】配管フランジと圧着、固定されるシール部
材の外側面は、網目状シール面に形成されており、弁本
体(1)の側面から若干外方に突出したガスケット代で確
実な漏洩防止作用が行われる。又、弁本体と圧着固定さ
れる内側面も、網目状シール面に形成されており、複数
本の六角穴付ボルト(7)で弁本体に固着されると共に、
最終的には配管フランジによる圧着と相まってシートリ
ング内面からの流体の漏洩は効果的に防止される。芯金
(14)は、金属、非金属或は硬質合成樹脂材料等の剛性材
料で形成され、特に限定されない。シール部材(15)は、
両端の曲折部(15c)によるアンカー作用により、内方へ
の突出が確実に防止される。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、シートリングの内周
面(弁体との圧接面、弁本体との圧着面、配管フランジ
との圧着面の3面)に複数条のシール平面と略正方形の
凹部を格子状に形成して、弾性部材の自由表面積実質
的に大きくさせ圧接及び圧着 時における流体の漏洩を
防止するプレッシャドロップの作用、効果を発揮させる
ようにしてあるので、シール作用が効果的に向上すると
共に、シール平面の破損を防止でき、補強効果が出る。
【0020】弾性シール部材と芯金とは接着されていな
いために、閉弁時又は開弁時に弁体の回動方向にシール
部材が自由に移動でき、接着面の剥離、亀裂等を防止す
ることが出来る。
【0021】弾性シール部材を化学的及び機械的特性に
優れた弾性材料で形成し、該弾性シール部材の裏面にこ
れとは別体の物理的特性に優れたエラストマを配置して
あるので、弁の開閉寿命、弁のシール性等を単一の弾性
材料で形成したものに比して向上させることが出来る。
【0022】シートリングを弁本体に組み込む際、芯金
にエラストマを装着し、次いで弾性シール部材で被包
し、該シール部材の曲折部(耳部)を芯金に係止しつつ
芯金と弁本体部で狭持するようにしてあるので、シール
部材が脱落するようなおそれがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用した偏心型バタフライ弁の縦断
面図
【図2】要部を拡大して示す断面図
【図3】シートリングの断面図
【図4】シートリングの内周面の展開図
【図5】シートリングの側面の展開図
【図6】シートリングの斜視図
【符号の説明】
(1)弁本体 (2)流体通路 (3)弁体 (4)弁棒 (5)ピン (6)シートリング (7)六角穴付ボルト (8)リング (9)ブッシュ (10)パッキン (11)ガスケット (12)グランド (13)底蓋 (14)芯金 (15)シール部材 (16)エラストマ (17)シール平面 (18)凹部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 1/226

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流体通路を貫設した略円筒状の弁本体内に
    弁棒がシール面を中断されないように弁体を偏心して軸
    支し、芯金に弾性部材からなるシール部材を被包したシ
    ートリングを弁本体の内周面に固着してなる偏心型バタ
    フライ弁において、シートリングのシール部材の内周面
    及び側面に平坦なシール平面と略正方形の凹部とを格子
    状に配列したことを特徴とする偏心型バタフライ弁のシ
    ートリング。
  2. 【請求項2】シール部材の内周面のシール面の裏面に位
    置して、芯金内にエラストマを装着し、該エラストマの
    反発弾性をシール部材のシール面に作用させるようにし
    たことを特徴とする請求項1記載のシートリング。
  3. 【請求項3】シール平面が2〜5条であり、凹部の深さ
    が0.5〜2mmであることを特徴とする請求項1又は
    記載のシートリング。
  4. 【請求項4】シール部材が、化学的特性及び機械的特性
    に優れた弾性材料からなることを特徴とする請求項1乃
    至3のいずれかに記載のシートリング。
  5. 【請求項5】シール部材が、エチレン・プロピレンゴム
    若しくはネオプレンゴムであることを特徴とする請求項
    1乃至4のいずれかに記載のシートリング。
  6. 【請求項6】エラストマが、物理的特性に優れた弾性材
    料からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
    に記載のシートリング。
  7. 【請求項7】エラストマが、シリコンゴムであることを
    特徴とする請求項6記載のシートリング。
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