JP3686656B2 - バタフライ弁、バタフライ弁用シートリング及びシートリングの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はバタフライ弁に関するものであり、とくにバタフライ弁に用いられるシートリングと、そのシートリングの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バタフライ弁は、弁本体に設けた円管状の流体通路内に円板状の弁体を回動可能に付設して、弁体の回動により流体通路内を流れる流体を調節するのに使用される。従って、バタフライ弁は、円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、弁本体の流体通路内に弁軸により回動可能に付設された剛性材料製の円板状の弁体とを主な構成材料とするが、そのほかに弁体が流体通路を全閉するためにシートリングが必要とされる。
【０００３】
シートリングは、弁本体の流体通路の内面に固定される環状体であって、弁本体と弁体との間に介在し、全閉時に弁体の外周に密接して流体の流れを全面的に停止する役目を果たすものである。シートリングは弁体外周に密接して流体の流れを確実に止めることが必要とされるので、弾性材料、例えば柔軟なゴムなどで作られる。
【０００４】
ところが、シートリングを弾性材料だけで作ると、柔軟に過ぎて使用中に忌わしい変形を起こす。例えば、バタフライ弁に高圧の流体を流すと、柔軟なシートリングは流体の流れに煽られて弁本体から剥がれ、甚だしい場合には引きちぎられるに至る。そこで、シートリングは、その内部に硬質材料製のコアを入れ、コアを弾性材料製の被覆層で覆って一体とし、表面は柔軟であって全体としての剛性を高め、弁本体から剥がれないようにすることが試みられた。その試みは、例えば日本特許第２９７２５６６号及び日本特許第３１８８６８０号公報に記載されている。
【０００５】
上記の日本特許第２９７２５６６号公報は、コア入りのシートリングを用いたバタフライ弁の例として、図１に示したような弁の断面図を示している。図１では、弁本体１と弁体２との間にシートリング３が介在している。そのシートリング３は、硬質材料製のコア３１と、これを覆う弾性材料製の被覆層３２とで作られて、一体とされたものである。なお、４は弁軸である。
【０００６】
図１で用いられているシートリング３は、これを斜視図で示すと、図２に示したような構造のものである。図２のシートリングは、硬質材料製の環状コア３１と、コアを被覆する弾性材料製の被覆層３２とが一体となって構成された環状体である。コア３１は環状体の幅方向の中央部に位置しており、その両側面と内周面とを被覆層３２で覆われていて、外周面だけを被覆層３２から露出させている。シートリング３は外周面を弁本体の流体通路に当接して弁本体１内に付設される。なお、シートリング３は、幅方向の中央に直径方向に貫通する孔３３を備えているが、孔３３は弁軸を挿通させるためのものである。
【０００７】
図２に示したシートリング３は、図１に示したように、弁本体１内に挿入されて、ウエハ形のバタフライ弁を構成する。ウエハ形のバタフライ弁は、使用時には配管に固定されたフランジの間に挟まれて、フランジ同士の締め付けによって管に接続される。このとき、接続が簡単にできて、しかも流体漏れを生じないようにするために、シートリング３の両側面３ａは、弾性材料で構成されていて、弁本体１の側面１ａよりも長さＸだけ突出するものとされている。
【０００８】
また、接続時に弾性材料に充分な圧縮しろを与え、弁とフランジとの間に大きな隙間が残らないようにするために、コア３１の両側面３１ａは、弁本体の側面１ａよりも僅かな長さＹだけ内側へ引っ込められている。
【０００９】
また、シートリング３は、図２に示したように、コア３１の外周面に軸方向に垂直で周囲方向に延びる段差３１１を備えている。段差３１１は、図１に示したように弁本体１の流体通路の壁面に設けられた段差１１と係合して、コア３１が弁本体内で移動しないようにしている。これによって、シートリング３は弁本体１内で矢印Ｐ方向に移動するのを防がれている。
【００１０】
図１及び図２に示されたシートリング３は、その外周面の外径が矢印Ｐ方向に漸減するものとされている。これはシートリング３を弁本体１内へ挿入して設置するための便宜に由来するものである。そのために、シートリング３は弁本体１内で矢印Ｐ方向と反対方向の力が加えられると、容易に移動して弁本体１から脱出することとなる。
【００１１】
このため、図１に示した形式のバタフライ弁は、弁の一側だけにフランジを当接して片側配管を行うことが必要な場合には、シートリングの外径漸減方向を確かめた上で配管をする必要があって、配管が煩瑣となる。また、このバタフライ弁に両側からフランジを当接して両側配管を行う場合にも、シートリングの段差と弁本体の段差とが係合したあとはシートリングを片締めすることとなり、片締めするとシートリングが弁本体内で片寄りすることとなる。
【００１２】
弁本体内でシートリングが片寄ると、バタフライ弁は支障を起こす。すなわち、図１においてシートリング３が片寄ると、シートリング３と弁軸４との間の気密が破れて、弁軸４の周りから流体漏れを起こすこととなり、また弁体２を回動させるためのトルクが増大して弁の開閉に支障を来たす。従って、前記特許第２９７２５６６号公報の提案するバタフライ弁は、これらの点を改善することが必要である。
【００１３】
また前記特許第３１８８６８０号公報も、バタフライ弁におけるシートリングの改良を提案している。しかし、その改良は、主として弾性材料からなる被覆層の側面と内周面との形状に関することである。この公報は、コア入りのシートリングを記載してはいるが、そのコアは弾性材料の中に完全に埋め込まれている。従って、このシートリングは弾性材料が弁本体の流体通路壁面へ当接することとなるので、弁本体内で移動し易い。しかも、その当接面はシートリングの幅方向に凹凸のないものとされているので一層移動し易い。従って、この公報は、シートリングが弁本体内で移動することによって生じるバタフライ弁の支障を改善するものでない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述のように従来のバタフライ弁ではコア入りシートリングが弁本体内で移動するために、バタフライ弁が流体漏れを起こしたり、トルクが増大して使用に支障を生じることとなるので、弁本体内でシートリングが移動しないようにしたバタフライ弁を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題解決のための手段】
この発明者は、前述の特許第２９７２５６６号公報記載の発明が、シートリングにおいてコアの外周面を弾性材料から露出させ、露出したコアの外周面に段差を設けて、この段差を弁本体がわに付設した段差に係止させ、これによってシートリングの移動を防いでいることは、シートリングの移動を防ぐ手段として確かに有効なものであることに着目した。
【００１６】
また、上記の特許発明は、シートリングの外周面の外径を一方向に漸減するものとしたために、シートリングが弁本体内で反対方向へ容易に移動するという不都合を生じることとなっている。この発明者は、シートリングを弁本体に固定する手段を新たに付設することによって、上述の不都合が容易に解消できることを見出した。
【００１７】
ここで云う新たな固定手段とは、上記特許発明に従いコアの外周面に既に設けた段差とは別に、新たに反対方向に向くもう一つの段差を設け、もう一つの段差に押さえ板を当接して、押さえ板を弁本体に固定するという手段である。詳しく云えば、コアの露出した外周面に周囲方向に延びる隆起部を設けるとともに、隆起部の両側にそれぞれ第１段部と第２段部とを設け、この２つの段部の面を互いに反対方向にそれぞれ外方へ向かわせ、第１段部は上記特許発明と同じく弁本体に設けた段差と係合させることとし、第２段部には押さえ板を当接して押さえ板を弁本体に固定することとする。この発明者は、このようにして、シートリングの二つの段部を弁本体内で係止するのが有効であることを見出した。
【００１８】
このとき、シートリングは弁本体の流体通路内に容易に付設できるものでなければならばい。このために隆起部の外周面は、その直径が周囲方向に等しいものにするとともに、幅方向すなわち一側から他側へ向かっても等しいものとするか、又は一方的にテーパーの付されたものとする。
【００１９】
また、シートリングは弁本体に付設したとき、その外周面が弁本体の流体通路の壁面に少なくとも一部で密接しなければならない。このためにシートリングの外周に隆起部とその両側に段部を設けたことに対応して、弁本体の流体通路には、シートリングの一側から第１段部を経て隆起部に至るまでの外周面に密接する壁面を設ける。そして、弁本体のその余の流体通路、すなわち、シートリングの第２段部から始まり他側に至るシートリングの外周面と向き合う流体通路の壁面を切欠してシートリングの隆起部が自在に通過できる開口とする。その切欠部すなわち開口は周囲方向に延びるものとする。
【００２０】
この発明では、上述の切欠部内に押さえ板を挿入する。押さえ板は切欠部とシートリングの上記第２段部とに跨り、弁本体がわに固定されて上記第２段部に当接され、これによってシートリングが開口から脱出する方向へ移動することを防いでいる。
【００２１】
こうして、この発明は、円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、弁本体の流体通路内に弁軸により回動可能に付設された剛性材料製の円板状の弁体と、弁本体の流体通路内に固定されて、弁体の回動時に弁体外周に密接することができる弾性材料製の環状のシートリングとからなるバタフライ弁において、上記シートリングにはその幅方向の中央に環状の硬質材料製のコアを付設してコアの外周面を弾性材料から露出させ、露出したコアの外周面上に周囲方向に延びる隆起部を形成するとともに、隆起部の両側にそれぞれ外方へ向かう第１段部と第２段部を形成し、隆起部の外径を周囲方向で等しくするとともに、幅方向でも等しくするか又は幅方向にテーパーを付しておき、他方、弁本体の流体通路にはシートリングの一側から第１段部を経て隆起部に至るまでの外周面に密接する壁面を設けるとともに、その余の流体通路、すなわちシートリングの第２段部から他側に至るシートリングの外周面と向き合う流体通路の壁面を切欠して周囲方向に延びる切欠部を設け、切欠部内に剛性材料製の押さえ板を挿入し、押さえ板を弁本体側に固定するとともにシートリングの上記第２段部に当接したことを特徴とするバタフライ弁を提供するものである。
【００２２】
また、この発明は、上述のバタフライ弁に用いられるシートリングを提供するものである。そのシートリングは、硬質材料製の環状コアと、コアを被覆する弾性材料製の被覆層とが一体となった環状体であって、環状体はその幅方向の中央に直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備え、コアは環状体の幅方向の中央に位置し、外周面を被覆層から露出させて弁本体の流体通路内壁への当接面を形成しているバタフライ弁用シートリングにおいて、コアの露出した外周面に周囲方向に延びる隆起部を設け、隆起部の外径を周囲方向に等しくするとともに、幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーの付されたものとし、隆起部の両側にそれぞれ外方へ向かう第１段部と第２段部を設け、第１段部をバタフライ弁本体の流体通路の壁面に設けた段差への当接面とし、第２段部を弁本体に固定する押さえ板への当接面とすることを特徴とするものである。
【００２３】
この発明のシートリングが弁本体に付設されるときは、弁本体の切欠部がわからシートリングを挿入し、その後に切欠部内に押さえ板を挿入し固定する。押さえ板が弁本体に固定された状態では、押さえ板が弁本体の側面から突出していてはならない。そのために、切欠部の弁軸に垂直な方向の深さは押さえ板の厚みに等しくするか又はそれよりも大きくする。こうして、切欠部内に押さえ板を落とし込んで、押さえ板を弁本体に固定する。このとき、押さえ板は、切欠部を余すところなく充填するとともに、第２段部の全面に当接することが好ましい。また、弁本体内に固定された状態では、シートリングにおける弾性材料製の被覆層が弁本体の側面より突出していることが必要であり、シートリングの幅と押さえ板の厚みとを調節することにより、この必要を容易に達成することができる。
【００２４】
押さえ板を弁本体に固定するにはボルトを用いるのが好ましい。ボルトはその頭が押さえ板から突出しないようにしなければならない。従って、押さえ板にはボルトの頭が陷入するだけの窪みを設けておく必要がある。ボルトとしては、頭に六角の穴が設けられているものを用い、穴内にドライバーを挿入して締め付けることが好ましい。
【００２５】
また、シートリングが弁本体内に固定された状態では、シートリングに設けられた弁軸挿通孔が弁本体に設けられた弁軸挿通孔と重なり合う位置に来て、挿通孔同士が連通していなければならない。このためには、シートリングにおける弁軸挿通孔の中心から第１段部までの距離を、弁本体における弁軸挿通孔の中心から流体通路の段差までの距離に等しくしておく。
【００２６】
シートリングのコアを構成する材料としては、金属や硬質合成樹脂を用いることができる。金属としては鉄、鋼、不銹鋼、アルミ合金、銅合金を用いることができる。硬質合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、弾性材料としては天然ゴム、合成ゴム等を用いることができる。
【００２７】
押さえ板は、弁本体及び弁体を構成している剛性材料と同じ剛性材料を用いることが好ましいが、そのほかの硬質材料を用いることもできる。例えば前述のコアを構成する材料を用いることができる。
【００２８】
ところで、図２に示したようなシートリングを製造するには、コアを成形型内に予め設置しておいて、コアの周りに溶融した弾性材料を圧入して成形するのが一般的である。すなわち、成形型としては、図３に示すように下型Ａと上型Ｃとのほかに円環状の一体物からなる外型Ｂを用い、初め外型Ｂ内にコア３１を設置しておき、次いで、外型Ｂを下型Ａと上型Ｃとで挟み、こうして形成されたキャビティＤ内に溶融した弾性材料を圧入することによって、加硫成形される。その後、成形型を冷却し、弾性材料が固化した後に、上型Ｃを取り除き、外型Ｂからシートリングを取り出すことによってシートリングが製造される。
【００２９】
ところが、この発明に係るシートリングは、コアが外周面に隆起部を持っているので、図３に示すような円環状の一体物からなる簡単な外型Ｂを用いて、シートリングを成形することができない。それは、コアに設けた隆起部がアンダーカットとなるために、コアを外型に挿入することも外型から取り出すこともできないからである。そこで、このような場合には、外型Ｂを２つ割りにすることが行われた。従来は外型Ｂを２つ割りにするのに、環状の外型を直径方向に分割して２個の半円環状部に分け、これを組み合わせて外型とすることが行われた。
【００３０】
ところが、外型Ｂを直径方向に分割すると、外型Ｂの製作に手間がかかり、型の製作費が高価になるだけでなく、分割したものを正確に真円状に組み立てるのに手間がかかるという問題が起こる。そこで、この発明に係るシートリングを製造するにはさらに工夫を加える必要が生じた。
【００３１】
この発明は、上記の問題を解決するために、従来の外型を直径方向に分割しないで、代わりに周囲方向に分割することとした。すなわち、従来の外型を隆起部の一方の段部に密接する環状の第１型と、その余の部分、例えば隆起部の他方の段部と外周面とに跨って密接する第２型とに分割することによって、上記の問題を解決した。
【００３２】
従って、この発明は、また上述のシートリングの製造方法を提供するものである。その製造方法は、硬質材料製の環状コアの周りに弾性材料製の被覆層を設けて一体としたバタフライ弁用のシートリングを作るに際し、コアとして外周面の幅方向の中央に周囲方向に延びる隆起部を設け、隆起部の外径を周囲方向に等しくするとともに、幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーを付して、隆起部の両側にそれぞれ第１段部と第２段部とを形成した形状のものを用い、上記２つの段部のうちの１つの段部に密接する環状の第１型と、他の段部に密接するとともにコアのその余の外周面に密接する環状の第２型とを用意し、まず第２型内にコアを挿入し、次いで第１型と第２型とを組み合わせてコアの隆起部を第１型と第２型とで挟んでコアを固定し、この両側にコアの一側面に向かうキャビティを形成する下型と、コアの他の側面からコアの内周面までにわたるキャビティを形成する上型とを密接させて成形型を構成し、キャビティ内に溶融した弾性材料を圧入してコアと一体化するとともに、加硫してシートリングとすることを特徴とするものである。
【００３３】
【発明実施の態様】
この発明をその実施の一例について図面に基づき説明すると、次のとおりである。図４は、この発明に係るシートリングの一部切欠斜視図である。図５は、この発明に係るシートリングを付設したバタフライ弁の一部切欠斜視図である。図６は、この発明に係るシートリングの内周面の一部切欠展開図である。図７は、この発明に係るバタフライ弁の弁軸付近の断面拡大図である。図８は、この発明に係るバタフライ弁の弁軸直交位置における一部切欠拡大断面図である。図９は、この発明に係るシートリングの製造に際し用いられる成形型の模型的な断面図である。図１０は、この発明に係るシートリングを製造するのに用いられる成形型の弁軸貫通方向の断面図である。図１１と図１２とは、何れもこの発明に係るシートリングを成形する際に用いられる他の成形型の弁軸直交位置での断面図である。
【００３４】
図４において、この発明に係るシートリング５は、硬質材料製の環状コア５１と、弾性材料製の被覆層５２とが一体とされた環状体である。コア５１は環状体の幅方向の中央に位置し、外周面を被覆層５２から露出させて弁本体の流体通路内壁への当接面を形成している。また、コア５１の露出した外周面には第１段部５１１が形成されている。第１段部５１１は、のちに述べるように弁本体に設けられた段差に係合してシートリング５を弁本体内で固定するためのものである。これらの点では、シートリング５は図２に示した従来のシートリング３と同じである。
【００３５】
図４に示したシートリング５が従来のシートリング３と異なるのは、コア５１の幅方向の中央に隆起部５４が設けられて、隆起部５４の一側に前述の第１段部５１１が設けられるほかに、隆起部５４の他側に第２段部５１２が設けられている点である。第２段部５１２は第１段部５１１と反対の方向に向き、それぞれ外方へ向いている。第２段部５１２と第１段部５１１とは弁軸挿通孔の中心を通る平面に対して左右対称の形状とすることが好ましい。
【００３６】
隆起部５４は、その外径をシートリング５の周囲方向では等しくするとともに、幅方向でも等しくするか、又は幅方向にテーパーの付されたものとする。こうしてシートリング５は、弁本体の流体通路内への挿入を容易にされ、また挿入した状態で隆起部の外周面が流体通路の壁面に密接することが容易となる。
【００３７】
シートリング５は、図５に示すようにして弁本体１内に固定される。シートリング５は弁本体１内に挿入されると、第１段部５１１が弁本体１に設けられた段差１１に係止される。第２段部５１２は初めは弁本体１内に係止されないが、のちに述べるように挿入後に押さえ板６が当接され、弁本体１に固定されることによって、弁本体１内に係止される。
【００３８】
弁本体は、シートリング５の付設を容易にするために、流体通路の壁面が以下に述べるような形状とされる。すなわち、図５に示すように弁本体１の流体通路の壁面は、シートリング５の一側５ａから第１段部５１１を経て隆起部５４に至るまでの領域Ｓでは、シートリング５の外周面に密接する形状とされ、シートリング５の第２段部５１２から始まるその余の領域Ｔでは、切欠部１２が設けられて大きな開口が形成され、シートリング５の外周面から大きく離れている。切欠部１２は、周囲方向に延びて断面が同じ形状と大きさの円環の形状を呈している。
【００３９】
従って、弁本体１の流体通路内にシートリング５を挿入すると、図５に示したように、領域Ｓではシートリングの外周面が流体通路の壁面に密接し、第１段部５１１が段差１１に当接してシートリング５はそれ以上矢印Ｐ方向には移動できない状態となる。ところが、領域Ｔでは、シートリング５の外周面は流体通路の壁面から離れ、その間に切欠部１２が存在している。切欠部１２に面するところでは、シートリング５は第２段部５１２から始まり他側に至るまでの外周面が切欠による開口内に露出している。
【００４０】
そこで切欠部１２内に押さえ板６を挿入する。押さえ板６は、剛性材料で作られた環状体である。図５に示した押さえ板６は切欠部１２内に丁度嵌入する大きさと形状を持っている。従って、押さえ板６を切欠部１２内に嵌入させると、押さえ板６は第２段部５１２に当接する。その状態で押さえ板６を弁本体１にボルト９で固定すると、シートリング５は押さえ板６によって係止されて、矢印Ｐと逆方向へ移動できない状態となる。
【００４１】
このとき、押さえ板６の側面６ａは、弁本体１の側面１ａと面一か又は側面１ａより引っ込んでいなければならない。また、ボルト９の頭は、押さえ板６の側面６ａと面一か又は側面６ａより引っ込んでいなければならない。このとき、押さえ板６は一般に幅の狭いものであるから、ボルトとしては頭の頂面に回転用の六角穴が設けられているものを用いることが好ましい。
【００４２】
図４及び図５では、シートリング５の内面を簡単にするために平滑なものとしたが、実際にはその内周面には滑かな凹凸が形成されている。それに伴なってシートリング５の被覆層５２は場所によって厚みを変えることになる。シートリング５の内周面の凹凸は、これをシートリング５を展開したときの状態によって示すと、図６に示したようになる。
【００４３】
図６において、５３は弁軸挿通孔であり、５５は弁軸直交位置である。５６は環形突出部であって、弁軸挿通孔５３の周りに内側へ突出して環状の肉厚部を形成し、その突出した先端は平坦な面になっている。５７は山形突出部であって、環状突出部５６の間に延びており、弁軸直交位置５５で最も幅が広く、環状突出部５６へ近づくに従って次第に幅が狭くなっている。云いかえると、山形突出部５７は弁軸直交位置で最も裾野が大きく、環状突出部５６へ近づくに従って裾野が次第に狭くなっている。
【００４４】
上述のようにシートリング５の内周面には凹凸が形成された結果、被覆層５２は場所によってその形と肉厚とを変えることとなる。図７は、シートリング５を備えたバタフライ弁の弁軸挿通孔における断面を示しており、図８は同じバタフライ弁の弁軸直交位置における断面の一部を示している。
【００４５】
図６において、５８はシートリング５の内周面上の外周側面５９に接する部分に形成された傾斜面である。傾斜面５８は、図７及び図８に示すように外周側面とのなす角度αが弁軸直交位置５５で最大であり、環状突出部５６へ近づくに従って次第に小さくなっている。また、傾斜面５８の幅も、弁軸直交位置５５で最大であり、環状突出部５６へ近づくに従って次第に小さくなっている。
【００４６】
図７及び図８に示すように、押さえ板６はボルト９によって弁本体１に固定されている。これによりシートリング５は第１段部５１１を弁本体の段差に当接して係止され、第２段部５１２を弁本体に固定された押さえ板６によって係止されて、弁本体１内に付設されている。図７に示したように、シートリング５は弁軸４の周りに環状突出部５６が形成されているので、被覆層５２は環状突出部５６のところで大きな肉厚Ｕを持っている。肉厚Ｕは、シートリング５の側面５ａのところでの被覆層５２の肉厚Ｖよりも大きくされる。
【００４７】
シートリング５は、弁軸直交位置では山形突出部５７の幅を最も大きくしているために、図８に示すように、山形突出部５７が裾野の広いなだらかな山となって現われ、その両側に幅の広い傾斜面５８が存在する。図８では、弁体２の外周が山形突出部５７に当接して弁が全閉され、弁体２の外周が山形突出部５７から離れて弁が開くこととなる。
【００４８】
新しい弁が初めて使用される時には、弁体２は図８の実線で示す位置において弁を全閉にすることができるが、弁が使用されるにつれて、弁体２の全閉位置が次第に山形突出部５７の頂点に近づく。そして、最後には弁体２が図８の点線の位置２’に来て、ようやく弁は全閉となる。シートリング５が左右対称の形状にされていると、全閉位置が頂点に達する前に、シートリングの左右を入れ替えて、シートリングの使用できる期間を延長させることができる。
【００４９】
シートリング５は、山形突出部５７及び傾斜面５８がその幅を徐々に変化させている結果、弁体２の回動に伴ない弁体２の外周がシートリング５の周囲方向にほぼ同時に接触することとなる。従来の弁では、弁体を僅かに開くだけのときは、弁軸直交位置においてのみ流体が流れることとなり、従って被覆層５２はこの位置で最も大きく磨耗された。ところが、この発明では、山形突出部５７がこの位置で広い幅となだらかな傾斜を持つようにされているので、弁軸直交位置における局部的磨耗は極力少なくなる。
【００５０】
この発明に係るバタフライ弁は、上述のようにコアが持つ隆起部の両側にそれぞれ第１段部５１１と第２段部５１２とが形成されているシートリング５を用いているので、図７及び図８に示したように、第１段部５１１を弁本体１内に設けられた段差に当接し、第２段部５１２を押さえ板６に当接し、押さえ板６を弁本体の切欠部１２内に固定することによって、容易にシートリング５を弁本体１内で移動させない状態で付設することができる。
【００５１】
この発明に係るシートリングは、図９に模型的に示したような構造の成形型を用いることによって容易に製造することができる。図９においてＡは下型、Ｆは第１型、Ｅは第２型、Ｃは上型である。成形型はこれらの型の組み合わせによって構成される。このうち、下型Ａと上型Ｃとは、図３に示した下型Ａと上型Ｃと同じである。図９に示した成形型が図３に示した成形型と異なるのは、図３に示した外型Ｂが、図９では第２型Ｅと第１型Ｆとの組み合わせによって構成されている点である。
【００５２】
この発明においては、図９に示したように、環状コア５１が外周面上に幅方向の中央部に周囲方向に延びる隆起部５４を備え、隆起部５４の両側にそれぞれ第１段部５１１と第２段部５１２とを備え、隆起部の外径を周囲方向に等しくするとともに、幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーを付したものであるところ、第２型Ｅは、コア５１の隆起部の外周面と第１段部５１１とに密接する壁面を持っており、他方、第１型Ｆは第２段部５１２だけに密接する壁面を持って、第２型Ｅの内側で第２型Ｅに着脱自在にされているので、第１型Ｆは中型を構成し、第２型Ｅは外型を構成することとなる。シートリングを成形する場合には、まず第２型Ｅ内にコア５１を挿入し、次いで第１型Ｆを挿入することにより、コア５１を第１段部５１１と第２段部５１２とを第１型Ｆと第２型Ｅとで挟んで固定することができる。こうしてコア５１を中に含んだ第１型Ｆと第２型Ｅとを、図９に示したように、下型Ａと上型Ｃとで挟み、コア５１の周りにキャビティＤを形成する。キャビティＤ内に溶融した弾性材料を圧入して、シートリングを加硫成形する。
【００５３】
シートリングは直径方向に貫通する弁棒挿通孔を備えていなければならないから、実際には、図１０に示したような成形型が用いられる。図１０では弁棒挿通孔を作るために、コア５１とともにスピンドル７が用いられている。スピンドル７は第２型Ｅを貫通し、その先端は上型Ｃの突出部へ進入してねじ止め７１されている。そのほか、コア５１のスピンドル７に接する部分にはＯ−リングを収容するための窪み５１３が形成されている。Ｏ−リングはシートリングと弁棒との間の気密を保持するためのものである。
【００５４】
図１０では、上型Ｃに弾性材料を溶融し圧入するための装置Ｇが付設されている。装置Ｇでは、加熱室８内で弾性材料が溶融されており、溶融された弾性材料は加圧されて上型Ｃを経て注入口８１からキャビティＤ内へ圧入される。このとき、キャビティＤ内に溜まっていた空気は脱気口８２から排出されて弾性材料はキャビティ内に充填される。脱気口８２は、空気は通すが溶融樹脂は通さないような小さな隙間とされる。
【００５５】
こうして弾性材料がキャビティＤ内に充填されたのち、所定時間加硫に適した温度に保持されることによって、シートリングは加硫され成形される。その後成形型を冷却し、弾性材料が一応その形状を保持する状態となった後、圧入装置Ｇとスピンドル７とを取り除き、次いで上型Ｃを取り除き、次いで第１型Ｆを取り外し、その後に成形されたシートリングを第２型Ｅから取り出す。こうしてシートリングを製造することができる。
【００５６】
なお、図１０に示した成形型により、図６〜図８に示すような、内周面に山形突出部を備えたシートリングを成形しようとすると、山形突出部がアンダーカットになるため、成形したシートリングから上型Ｃを取り除くことが困難であることが懸念されるが、実際には上型Ｃの取り除きは容易である。なぜならば、アンダーカットは弾性体で構成されており、しかも山形突出部は突出高が僅かだからであり、さらに成形したシートリングはまだ高温にあって多少柔軟性を保持している間に上型Ｃから外されるからである。
【００５７】
図９では、コア５１の第１段部５１２だけに密接する第１型Ｆを内側に配置し、コア５１の第２段部５１１と隆起部５４の外周面とに密接する第２型Ｅを外側に配置したが、この発明に係るシートリング製造用の金型はこれに限らない。例えば、図１１に示すように、コア５１の第１段部５１１だけに密接する第１型Ｊを外側に配置し、第２段部５１２と隆起部５４の外周面とに密接する第２型Ｈを内側に配置して、シートリング製造用の金型とすることもできる。
【００５８】
図１１に示す金型を用いてシートリングを成形するには、まず第２型Ｈ内にコア５１を付設し、次いでコア５１を付設した第２型Ｈを第１型Ｊ内に付設し、その後下型Ａと上型Ｃとを付設して成形することが望ましい。
【００５９】
そのほか、この発明に係るシートリングを製造するには、図１２に示したような構造の金型を用いることができる。図１２は、コアの第１段部５１１と隆起部の外周面の環状下半部とに密接する第１型Ｋと、コアの第２段部５１２と隆起部の外周面の環状上半部とに密接する第２型Ｌとを用い、第１型Ｋと第２型Ｌとを対称形にしたものである。第１型Ｋは下型Ａと一体にし、第２型Ｌを上型Ｃと一体にすることもできる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明方法によればシートリングを成形するのに、型として直径方向に分割したものを用いないで、円周方向に分割した第１型と第２型とを用いるから、成形型を安価に製作することができ、また真円状に容易に組み合わせることができるから、成形操作が容易となり、従って環状のシートリングを安価に、容易に正確に製造することができる。また、コアとして環状体の外周面上に幅方向の中央に周囲方向に延びる隆起部を設け、隆起部の両側に互いに反対方向に向く段部を設けたから、段部を第１型と第２型とで挟むことにより、コアは成形型内で全周を挟まれた状態となっており、従って溶融された弾性材料をコアの周りに圧入しても、コアは微動だにせず、コアが所定の厚みに所望通りに弾性材料によって被覆されたシートリングを容易に製造することができる。
【００６１】
こうして製造されたシートリングは、コアがシートリングの幅方向の中央に位置して外周面を被覆層から露出させており、しかもコアは露出した外周面上に周囲方向に延びる隆起部を備えており、隆起部はその外径を周囲方向に等しくするとともに、幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーの付されたものとしているので、シートリングはこれを弁本体の流体通路内に容易に挿入することができる。また、弁本体がわには、流体通路にシートリングの一側から第１段部を経て隆起部に至るまでの外周面に密接する壁面を設けたので、流体通路の壁面には段差が形成されており、従ってこの段差にシートリングの１つの段部、例えば第１段部を当接させて、シートリングを弁本体内に密接して所定の位置に容易に付設することができる。
【００６２】
他方、弁本体の流体通路のその余の壁面、すなわちシートリングの他の段部、具体的には第２段部から他側に至るシートリングの外周面と向き合う流体通路の壁面には周囲方向に延びる切欠部を設けたので、流体通路内へシートリングを挿入することが容易であり、また切欠部内へ押さえ板を挿入し、押さえ板をシートリングの第２段部に当接して押さえ板を弁本体に固定することにより、シートリングを弁本体内の所定位置に確実に容易に組み込むことができる。
【００６３】
こうして得られたこの発明に係るバタフライ弁は、片側又は両側にフランジを当接してフランジ間を緊締しても、シートリングの第１段部と第２段部とがそれぞれ弁本体に付設された段差と押さえ板とに当接しているから、シートリングは弁本体内で移動せず、従って弁軸挿通孔からの流体漏れや弁軸の片寄りによるトルクの増大のような支障を生じない。その上に、この発明で用いられているシートリングは、外周面の中央にコアを備えているから、弾性材料から成る被覆層が内周面に凹凸を備えて場所により肉厚を変えても、形状が安定しており、従ってバタフライ弁は永く使用することができる。
【００６４】
さらに、シートリングの内周面に周囲方向に延びる山形突出部を設け、山形突出部の幅を弁軸直交位置で最大とし、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくしたので、弁の閉塞時に弁体外周を全体にわたってシートリングの内周面に同時に密接させることができ、従って、弁の全閉を確実にすることができる。また、シートリングの内周面に傾斜面を設け、傾斜面が外周側面となす角度α及び傾斜面の幅を弁軸直交位置で最大とし、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくしたので、これが前述の山形突出部と協同して弁軸直交位置での局部的な磨耗を少なくするという効果をもたらすこととなる。またシートリングを左右対称形とすることにより、長期間弁を使用したあとで、シートリングを左右入れ替え使用して、弁の使用可能な期間を延長することができる。この発明は、このような利点をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシートリングを付設したバタフライ弁の縦断面図である。
【図２】図１に用いられているシートリングの一部切欠斜視図である。
【図３】図２に示されたシートリングの成形型の断面図である。
【図４】この発明に係るシートリングの一部切欠斜視図である。
【図５】この発明に係るシートリングの弁本体への付設状態を示したバタフライ弁の一部切欠斜視図である。
【図６】この発明に係るシートリングの内周面の一部切欠展開図である。
【図７】この発明に係るシートリングを付設したバタフライ弁の弁軸付近の拡大断面図である。
【図８】この発明に係るシートリングを付設したバタフライ弁の弁軸直交位置での一部切欠拡大断面図である。
【図９】この発明に係るシートリングを成形する際に用いられる成形型の模型的な縦断面図である。
【図１０】この発明に係るシートリングを成形する際に実際に用いられる成形型の縦断面図である。
【図１１】この発明に係るシートリングを成形する際に用いられる他の成形型の弁軸直交位置での模型的な断面図である。
【図１２】この発明に係るシートリングを成形する際に用いられるさらに別の成形型の弁軸直交位置での模型的な断面図である。
【符号の説明】
１ 弁本体
２ 弁体
３ 従来のシートリング
４ 弁軸
５ この発明のシートリング
６ 押さえ板
７ スピンドル
８ 加熱室
９ ボルト
１１ 弁本体に設けられた段差
１２ 切欠部
３１ 従来のコア
３２、５２ 弾性材料製の被覆層
３３、５３ 弁軸挿通孔
５１ この発明で用いられるコア
５４ 隆起部
５５ 弁軸直交位置
５６ 環形突出部
５７ 山形突出部
５８ 傾斜面
５９ 外周側面
７１ ねじ止め
８１ 注入口
８２ 脱気口
３１１ 段差
５１１、５１２ 段部
５１３ 窪み
１ａ、３ａ、５ａ、６ａ、３１ａ 側面
Ａ 下型
Ｂ 外型
Ｃ 上型
Ｄ キャビティ
Ｅ、Ｈ、Ｌ 第２型
Ｆ、Ｊ、Ｋ 第１型
Ｇ 圧入装置
α 外周側面５９と傾斜面５８とのなす角度

Claims (10)

1. 円管状の流体通路を持った剛性材料製の弁本体と、弁本体の流体通路内に弁軸により回動可能に付設された剛性材料製の円板状の弁体と、弁本体の流体通路内に固定されて弁体の回動時に弁体外周に密接することができる弾性材料製の環状のシートリングとからなるバタフライ弁において、上記シートリングにはその幅方向の中央に環状の硬質材料製のコアを付設してコアの外周面を弾性材料から露出させ、露出したコアの外周面上に周囲方向に延びる隆起部を形成するとともに隆起部の両側にそれぞれ外方へ向かう第１段部と第２段部とを形成し、隆起部の外径を周囲方向に等しくするとともに幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーを付しておき、他方、弁本体の流体通路にはシートリングの一側から第１段部を経て隆起部に至るまでの外周面に密接する壁面を設けるとともに、その余の流体通路、すなわち、シートリングの第２段部から他側に至るシートリングの外周面と向き合う流体通路の壁面を切欠して周囲方向に延びる切欠部を設け、切欠部内に剛性材料製の押さえ板を挿入し、押さえ板を弁本体側に固定するとともにシートリングの上記第２段部に当接したことを特徴とする、バタフライ弁。
2. シートリングの内周面上に弁軸挿通孔の間に延びる山形突出部を設け、山形突出部の幅を弁軸直交位置で最大とし、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくしたことを特徴とする、請求項１に記載のバタフライ弁。
3. シートリングの内周面上の外周側面に接する部分に傾斜面を設け、傾斜面が外周側面となす角度及び傾斜面の幅を弁軸直交位置において最大とし、弁軸挿通孔に近づくに従って次第に小さくしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のバタフライ弁。
4. シートリングの形状を弁軸挿通孔の中心を通る平面に対して左右対称とし、バタフライ弁の使用中に内周面とくに山形突出部が磨耗したとき、シートリングの左右を入れ替えて使用可能としたことを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載のバタフライ弁。
5. 硬質材料製の環状コアと、コアを被覆する弾性材料製の被覆層とが一体となった環状体であって、環状体はその幅方向の中央に直径方向に貫通する弁軸挿通孔を備え、コアは環状体の幅方向の中央に位置し、外周面を被覆層から露出させて弁本体の流体通路内壁への当接面を形成しているバタフライ弁用シートリングにおいて、コアの露出した外周面に周囲方向に延びる隆起部を設け、隆起部の外径を周囲方向に等しくするとともに、幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーの付されたものとし、隆起部の両側にそれぞれ外方へ向かう第１段部と第２段部を設け、第１段部をバタフライ弁本体の流体通路の壁面に設けた段差への当接面とし、第２段部を弁本体に固定する押さえ板への当接面とすることを特徴とする、バタフライ弁用シートリング。
6. シートリングの内周面上に弁軸挿通孔間に延びる山形突出部を設け、山形突出部の幅を弁軸直交位置で最大とし、弁軸挿通孔へ近づくに従って次第に小さくしたことを特徴とする、請求項５に記載のバタフライ弁用シートリング。
7. シートリングの内周面上の外周側面に接する部分に傾斜面を設け、傾斜面が外周側面となす角度及び傾斜面の幅を弁軸直交位置において最大とし、弁軸挿通孔に近づくに従って次第に小さくしたことを特徴とする、請求項５又は６に記載のバタフライ弁用シートリング。
8. 硬質材料製の環状コアの周りに弾性材料製の被覆層を設けて一体としたバタフライ弁用シートリングを作るに際し、コアとして外周面の幅方向の中央に周囲方向に延びる隆起部を設け、隆起部の外径を周囲方向に等しくするとともに、幅方向にも等しくするか又は幅方向にテーパーを付して、隆起部の両側にそれぞれ第１段部と第２段部とを形成した形状のものを用い、上記２つの段部のうちの１つの段部に密接する環状の第１型と、他の段部に密接するとともにコアのその余の外周面に密接する環状の第２型とを用意し、まず第２型内にコアを挿入し、次いで第１型と第２型とを組み合わせてコアの隆起部を第１型と第２型とで挟んでコアを固定し、この両側にコアの一側面に向かうキャビティを形成する下型と、コアの他の側面からコアの内周面までにわたるキャビティを形成する上型とを密接させて成形型を構成し、キャビティ内に溶融した弾性材料を圧入してコアと一体化するとともに加硫して、シートリングとすることを特徴とする、バタフライ弁用シートリングの製造方法。
9. 第１型が第２型の内側に位置して第１型が内型を構成し、第２型が外型を構成している成形型を用いることを特徴とする、請求項８に記載のシートリングの製造方法。
10. 第１型が第２型の外側に位置して第１型が外型を構成し、第２型が内型を構成している成形型を用いることを特徴とする、請求項８に記載のシートリングの製造方法。

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