JP3648467B2

JP3648467B2 - 偏心型バタフライ弁の本体

Info

Publication number: JP3648467B2
Application number: JP2001210877A
Authority: JP
Inventors: 義則万木; 省三門永
Original assignee: 株式会社巴技術研究所
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: JP2003028313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏心型バタフライ弁の本体に関し、特に高圧流体の仕様条件下で流量の改善を図ると共に流入側の損傷を防止するようにした本体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
剛性材料からなる中空円筒状本体の一端部の内周面と、該本体内に回転自在に軸支された剛性材料からなる弁体の周縁部との間に、弾性材料からなる環状シートリングを介在させ、弁棒の回転中心軸線と、弁体周面と本体とが環状シートリングを介して圧接するシール面とが一致しない偏心型バタフライ弁において、上記環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成したものが、先に本出願人によって開発されている（実公昭62−44215号公報参照）。
【０００３】
このものは、図９に示されているように、環状の弁本体１ａに弁棒（弁軸）２ａが回動自在に軸支されており、該弁棒２ａには弁体（弁板）３ａが偏心して固着されており、図示の弁閉成位置において弁体周縁が、弁本体の内側に取着した断面Ｕ字形の従って外表面は断面山形をなしたシートリング４ａに圧接して流体を遮断している。そしてこのものをパイプラインに配設する時、２点鎖線で図示している右側のパイプフランジＦによって図示しない左側（反対側）フランジと、図示しないボルトを介して狭着される。上記２点鎖線で図示されたフランジＦに固定されたパイプの内周面Ｆａは、周知のとおり流れ方向軸線に平行しており、微少弁開度時、オリフィス側（バタフライ弁体が反時計方向に回動する時、その回動方向先端部側）の流体流路は、上記本体内周面及び突状シートリングの該部（オリフィス側流路に該当する個所）が高圧高流速流体条件下にあるため摩滅、損傷することがあった。
【０００４】
又、上記公知例を含め、微少開度時において、弁開度に対して流量の割合が著しく少なく微少開度附近での使用が困難とされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来技術では、図８に示すように、弁体３が反時計方向に微少弁開度した時、オリフィス側の本体１の流路内面と弁体３の先端部の間隙ｃが狭く、この狭い微少隙間から流体が急速な流れ（噴流）となって二次側に流出するので、該部の本体内周面の摩滅、損傷となった。同様に、流路側に山形シート部５を形成した突状シートリング４の該部（オリフィス側流路の該当する個所）が高圧高流速条件下により摩滅、損傷することがあり、又上記微少弁開度時においては、弁開度に対して流量の割合が著しく少なく、微少弁開度附近での使用が困難であった。
【０００６】
本発明は、微少弁開度時オリフィス側流路において一次側（本体）内周面の摩滅、損傷を防止することと、また微少弁開度時において流量の増大改善を図ることを技術的課題としている。
【０００７】
【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、剛性材料からなる中空円筒状本体の一端部の内周面と、該本体内に回転自在に軸支された剛性材料からなる弁体の周縁部との間に、弾性材料からなる環状シートリングを介在させ、弁棒の回転中心軸線と、弁体周面と本体とが環状シートリングを介して圧接するシール面とが一致しない偏心型バタフライ弁において、上記環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成し、上記本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴としている。
【０００８】
また、本体の両側面に斜面を形成し、両斜面の角度と幅を弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴としている。
【０００９】
また、斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、曲線で連続したことを特徴としている。
【００１０】
また、斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、段部で連続したことを特徴としている。
【００１１】
また、斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、直線で連続したことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を以下に説明する。本発明は偏心型バタフライ弁の本体において、本体の内周面とフランジ外周面との間に形成される斜面の幅Ｌ、とフランジ外周面と斜面とがなす角度θとを弁軸（棒）孔と直交する位置から弁軸（棒）孔位置に向かって変化させたことを特徴とする。
【００１３】
即ち、本体の斜面の幅Ｌ及び角度θを弁軸（棒）直交位置において最大とし、弁軸（棒）孔位置で最小とする。斜面の最大位置と最小位置との間は、曲線、直線或は段付の連続のいずれの連続構造としてもよい。又斜面は、少なくとも弁の一次側と対向する面に形成することが必要であるが、流体の流れ方向、仕様条件により両側に形成することができる。
【００１４】
本発明を適用可能なシートリングの固着方法について本図以外のものでもよい。又、本体両側にフランジ接続を有すもの、或は、フランジレス形のいづれの構造であっても良く、本体の構造は特に限定されない。又、本体の材質は鋳造品である鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、鋳鋼、ステンレス鋼等のいずれでも良く、更にシートリングの材質は、弾性のある合成ゴム又は合成樹脂等の単体又は複合体とすることもできる。
【００１５】
偏心型バタフライ弁の弁体を閉弁方向又は開弁方向に回動し微少開度時オリフィス側流路のとき、図８に示す従来のバタフライ弁は、弁体先端と本体内周面との間が微少の隙間ｃとなるため、この隙間から流体が急速な流れ（噴流）となって二次側に流出する。オリフィス側におけるかかる流体の急速な流れは、本体内周面の摩滅、損傷であり、同様にシートリングへの損傷、亀裂、破断へと連動する。
【００１６】
本発明の本体は、かかるオリフィス側において最も急速な流れ作用が起こる弁軸（棒）直交位置の斜面の幅Ｌと角度θを前述したように最も大きくしてあるので、微少開度における本体とシートリング内周面との間の隙間ｃが充分に広くなり、図７に示すように、本体及びシートリングの損傷を可能な限り減少させることができ、高寿命のバタフライ弁を提供することが可能となる。
【００１７】
【実施例】
図１〜７を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
１は偏心型バタフライ弁の本体で、金属、又は硬質の合成樹脂等の剛性材料から構成され、内部に中空円筒状の流体通路２が貫設されている。該流体通路２内には、弁軸（棒）方向位置の断面図である図１に示すように、弁軸（棒）７にテーパボルトを介して固定された弁体支持体３ｂの一側（図１で左側）に偏心して弁体３が弁軸７によって回動自在に軸支されており、上記全閉位置にある弁体３の周面に接触する位置に、弾性ゴム又は合成樹脂等からなる内径方向に突出した断面山形のシート部５（図３）を有するシートリング４が弁本体１の溝部に嵌込後、図示していない外部からエポキシ樹脂をシートリング４の裏側に注入固着している。
【００１８】
本体（弁本体）１は、直径方向に貫通する弁軸（棒）７と直交位置において、図４に示すように、本体１の内周面９と外周側面１０との間に形成された斜面１１の幅Ｌ₂と角度θ₂が最も大きく形成され、弁軸（棒）位置に近づくに従って図３に示すように、漸次幅Ｌ₁及び角度θ₁が減少し、小さくなるように構成されている。
【００１９】
なお、斜面１１は、本体１の一次側（流入側）に形成されているが、弁の両側面即ち一次側と二次側（流出側）に形成することもできる。
【００２０】
また、図３〜６において、弁の一次側に位置する斜面１１はその幅Ｌと角度θが弁軸と直交する位置（Ａ−Ａ′断面位置）において前記のように最大の幅Ｌ₂と角度θ₂に形成され、弁軸（棒）位置（Ｂ−Ｂ′断面位置）では最小の幅Ｌ₁と角度θ₁に形成されており、上記中間の断面位置においては中間の幅と角度に形成される。
【００２１】
斜面１１の最大幅と角度を有するＡ−Ａ′断面位置から最小の幅と角度を有するＢ−Ｂ′断面位置の間の連続は図５〜図６に示す滑らかな曲線１２による連続に限られるものでなく直線１３による連続、或いは段付等で連続しても良く、これに限定されるものではない。
【００２２】
又シートリング４の本体１への固着方法についても、シートリング取付板等により固定する方法或は他の構造であっても良く、同様に適用することができる。
【００２３】
図３〜図６において示されるように本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置（Ａ−Ａ′）において最大とし、該弁軸直交位置から円周方面の上下両側にほゞ３０°づつ合計６０°の範囲が最大となるようにしている。なお、弁の構成により、この範囲に限定されるものではない。
【００２４】
又、上記弁軸直交位置（Ａ−Ａ′）と弁軸位置（Ｂ−Ｂ′）は幅と角度が最大と最小であり、中間位置では両者を連続した線で結ぶようにしている。
【００２５】
なお、弁の構成により、中間位置（図５の３０°附近）の円周方向の角度範囲（図５の上下方向）は３０°に限定されるものではない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、偏心型バタフライ弁において、シートリングに弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成し、本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくすることにより次のような効果を奏することができる。
【００２７】
（ｉ）閉弁又は開弁時の微少開度におけるオリフィス側での急速な流体流れによる本体及びシートリングの損傷を減少させることができる。
【００２８】
（ii）微少開度における開弁状況は弁軸直交位置において最大であり該部の斜面及び角度により流量を従来弁に比較して改善（増大）することができる。即ち、流過面積の増大により流速が緩和し、摩滅が減少する。図７（本発明）と図８（従来弁）とを比較してグラフで示した図１０に示されている。これにより、従来、微少開度におけるオリフィス側シートリングが急速な流体流れによる吸引力により内径方向に突出したり損傷するのを、本発明により解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる偏心型バタフライ弁の弁軸方向位置の断面図である。
【図２】本発明にかかる偏心型バタフライ弁の弁軸直交位置の断面図である。
【図３】本発明の弁軸方向位置断面の拡大図である。
【図４】本発明の弁軸直交位置断面の拡大図である。
【図５】本発明にかかる本体の展開図（内周面の９０°範囲）である。
【図６】本発明にかかる本体の一変形の展開図である。
【図７】本発明にかかる弁体の微少開度、オリフィス側、弁軸直交位置の拡大図である。
【図８】従来弁における同様の拡大図である。
【図９】従来弁の一例を示す要部拡大図である。
【図１０】従来弁と本発明とを比較して示した流量特性曲線図である。
【符号の説明】
１本体（弁本体）
２流体通路
３弁体
４シートリング
５山形シート部
７弁軸（弁棒）
９内周面
１０外周側面
１１斜面
１２曲線
１３直線
ｃ流過隙間（オリフィス側流路）
Ｌ斜面の幅
θ 斜面の角度

Claims

剛性材料からなる中空円筒状本体の一端部の内周面と、該本体内に回転自在に軸支された剛性材料からなる弁体の周縁部との間に、弾性材料からなる環状シートリングを介在させ、弁棒の回転中心軸線と、弁体周面と本体とが環状シートリングを介して圧接するシール面とが一致しない偏心型バタフライ弁において、上記環状シートリングに、弁閉時弁体周縁部と圧接させるための断面山形のシート部を連続して円周方向に沿って形成し、上記本体の少なくとも一次側に対向する外周側面と内周面との間に斜面を形成し、該斜面と外周側面とがなす角度及び斜面の幅を、弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴とする偏心型バタフライ弁の本体。
本体の両側面に斜面を形成し、両斜面の角度と幅を弁軸直交位置において最も大きくし、弁軸位置において最も小さくしたことを特徴とする請求項１記載の偏心型バタフライ弁の本体。
斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、曲線で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心型バタフライ弁の本体。
斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、段部で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心型バタフライ弁の本体。
斜面の幅と角度が最も大きな弁軸直交位置から最も幅と角度が小さい弁軸位置までの連続を、直線で連続したことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心型バタフライ弁の本体。