JP3722612B2 - プラスチック製バタフライ弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化学プラントや水道等の配管ラインに好適に使用されるプラスチック製バタフライ弁に関し、さらに詳しくは従来品に比べ環状シートの耐摩耗性能を向上させた偏心型プラスチック製バタフライ弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製偏心型バタフライ弁においては、図７に示すような、本体２０にシート押え２１を固定用ボルト２３で螺合し、環状シート２２を固定する方式が一般的に採用されており、また環状シートの摩耗を減少させ、かつ操作トルクを低減するために、弁軸を半径方向へずらし二重偏心させる手法も一般的に採用されている。一方、プラスチック製偏心型バタフライ弁においては、図８に示すようなテーパー付き突出部２８を設けたシート押え２５を、テーパー付き突出部２８の外径より僅かに小さい内径をもつ環状の突出部２７が設けられた本体２４の円孔部に圧入することにより、環状シート２６を固定する方式が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前者のバタフライ弁においては、本体にシート押え固定用ボルトが螺入されるねじ孔部をタッピングしなければならず、加工工数の増加に伴いコストが上昇するだけでなく、ボルトの締結作業に時間を要し、組立作業能率が悪いという問題点があり、また弁軸を半径方向へずらし二重偏心させているため加工精度を要求され、加工に時間とコストがかかるという問題点があった。
【０００４】
一方、後者のバタフライ弁においては、本体にシート押えを圧入嵌合させるための特殊工具を必要とし、分解時にはシート押えと本体の嵌合部が破損する恐れがあるため、実際には環状シートの交換が不可能で、メンテナンスに要するコストが大幅に上昇するという問題点があった。
【０００５】
また両者とも弁配管時に環状シートの内周側シール部がシート押えによって圧縮されており、弁閉塞時には弁体周縁部が当接し、環状シートの内周側シール部をさらに圧縮するため、開閉頻度が高くなると環状シートの内周側シール部が摩耗し弁の耐用ライフを短くするという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は環状シートの耐摩耗性能が向上し、かつ本体及びシート押えにボルト螺入用のねじ孔などの加工が不要で、分解時に嵌合部の破損の恐れがなく、環状シートの着脱が容易かつ迅速に行える偏心型プラスチック製バタフライ弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記従来技術に鑑みなされたもので、偏心型プラスチック製バタフライ弁において、環状シートの内周側シール部と、本体の内周側面部に設けられた環状凹部の底面との間及びシート押えとの間の少なくとも一方に隙間が設けられており、またシート押えが本体の側面部に差込み回動手段（バイヨネット方式）により着脱自在に嵌合されるよう構成され、シート押えを前記環状凹部に嵌合したときに、シート押えは前記隙間分だけ本体の側面部から軸線方向に突出し、弁配管時において内周側シール部が非圧縮状態で且つ前記隙間の寸法が０になるようにしたことを特徴とするもので、環状シートの耐摩耗性能を向上させ、かつ環状シートの着脱を短時間で容易に行うことができるものである。
【０００８】
本発明における差込み回動手段（バイヨネット方式）による嵌合構造とは、以下の構造からなるものである。まず、シート押えの構造について説明する。
【０００９】
シート押えには、その片側外周面に複数の円弧状突起部が形成され、又、シート押えのシート側の側面には環状シートと嵌合し、環状シートを保持するための段差部が設けられている。
【００１０】
次に、中空円筒状の本体の構造について説明する。
本体の内周側面部には、シート押え及び環状シートが嵌合されるところのシート押えと略同径の環状凹部が設けられている。
【００１１】
該環状凹部には、前記円弧状突起部に対応した位置に、円弧状突起部が嵌挿される円弧状の切欠部が拡径して設けられ、該円弧状切欠部の奥側には挿入されたシート押えの円弧状突起部が周方向に案内される係合溝が設けられている。該係合溝は環状凹部の全周にわたって設けた環状の溝か、あるいは部分的に設けたそれぞれ係合される各々の円弧状突起に対応した円弧状の溝としてもよい。
【００１２】
両者の嵌合方法は、まずシート押えの段差部に環状シートを嵌合させ、シート押えの片側外周面に設けられた円弧状突起部を該環状凹部に拡径して設けられた前記円弧状切欠部に嵌挿させる。次に、シート押えに嵌合された環状シートが本体の前記環状凹部の底面に接触するまでシート押えを押し込むとともに、周方向に回動させ、該円弧状突起部を係合溝に案内させる。
【００１３】
以上のようにして、本体にシート押え及び環状シートを固定させる。この嵌合方式を本発明では差込み回動手段（バイヨネット方式）と云う。
【００１４】
シート押えの外周面に設けられる円弧状突起部は少なくとも２ヶ設ける必要があり、バタフライ弁の口径の大小に合わせ、その数は適宜選択できる。
また、シート押えの該円弧状突起部の巾（シート押えの軸線方向の長さ）は、シート押えの厚さよりも小さい寸法にする必要があり、好ましくはその４０％〜５０％程度に設定するのがよい。
【００１５】
また、必要に応じて周方向への回動量を制限するために円弧状突起を図３に示すようなＬ字型の突起部としてもよい。
また、該突起部の設け方は、一体成形、嵌合方式、あるいは接着等いずれでもよいが、一体成形にて設けるのが望ましい。
【００１６】
次に環状シートの内周側シール部と本体の内周側面部に設けられた環状凹部の底面及びシート押え間の隙間の設け方について説明する。
【００１７】
環状シートは外周側拘束部と内周側シール部とから構成されており、外周側拘束部はプラスチック製バタフライ弁配管時にシート押えにより本体の内周側面部に設けられた環状凹部の底面に圧縮保持される部位で、シート押えはプラスチック製バタフライ弁未配管時には本体側面より突出しており、その突出量は弁配管時の環状シートの該外周側拘束部の圧縮代分と等しく設けられる。また、環状シートの内周側シール部と、本体の内周側面部に設けられた環状凹部の底面との間及びシート押えとの間の少なくともどちらか一方に設けられた隙間は、プラスチック製バタフライ弁配管時に、環状シートの内周側シール部が非圧縮状態で且つその流路軸線方向の寸法が０になるように設けられている。すなわち、環状シートの内周側シール部はシート押え及び本体の内周側面部に設けられた環状凹部の底面と接触するが、該環状シートの内周側シール部は非圧縮状態で保持された状態になっている。
なお、弁未配管時の該隙間は環状シートの内周側シール部と、本体の内周側面部に設けられた環状凹部の底面との間及びシート押えとの間の両方に設けてもよい。
【００１８】
本発明で使用されるバタフライ弁の材質は使用可能ないずれのプラスチックでもよいが、一般的には硬質塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂が好適なものとして挙げられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について図面にもとづき説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。
【００２０】
図１は塩化ビニル樹脂製の偏心型バタフライ弁の閉状態を示す縦断面図である。
図において、１は中空円筒状の本体であり、流路を構成するその内部には、ステム１７により流路の軸線方向に偏心配置された弁体４が回動自在に軸支されている。
【００２１】
２はシート押えでありその外周面には、円弧状のＬ字型突起部９（図３参照）が設けられており、図４に示されるごとく周方向等間隔位置に８個一体成形にて設けられている。又、シート押え２の内側には、図２に示されるごとく環状シート３と嵌合することにより環状シート３を保持するための段差部１０が設けられている。この段差部１０の軸線方向の深さは環状シート３の軸線方向の巾よりもやゝ小さく設けてある。すなわち環状シート３の軸線方向の締め代分だけ小さく設定されている。段差部１０の軸線に対して直交する面には、環状シート３を固定するための断面台形状の環状の小突起部１１が設けられている。シート押え２の内径は特に限定されないが、環状シート３との接触面積ができるだけ大きくなるように、言いかえると本体１の内径よりも小さく設定する方がシート３の安定保持に効果的である。
【００２２】
7 は本体１の側面部１２に設けられ、シート押え２及び環状シート３が嵌合されるシート押え２の外径と略同径の環状凹部である。
【００２３】
５は図３、図４に示されるごとく本体１の環状凹部７の径方向にシート押え２のＬ字型突起部９に対応する位置に設けられた円弧状の切欠部である。切欠部５の奥側、すなわち環状凹部７の底面部周縁には、図２に示されるごとくＬ字型突起部９が周方向に案内される環状の係合溝６が拡径して設けられている。又、環状凹部７の底面にはシート押え２と同様に、小突起部１１に相対する位置に環状の小突起部８が設けられている。（図２参照）
【００２４】
３は本体１の流路の軸線に対して垂直方向に配置され、内周側シール部３ｂが円弧状に形成され断面形状が砲弾状の環状シートであり、本体１の内部すなわち本体１の環状凹部７の底面部にシート押え２により外周側拘束部３ａが挟持固定されている（図１、図２参照）。図２に示されるごとく、環状シート３の外周側拘束部３ａの両面には前記小突起部８，１１が係合する環状溝１３，１４が設けられている。図１でわかるとおり、環状シート３の内周側シール部３ｂの先端部は本体１の流路側に突出しており、全閉時には偏心配置の弁体４の外周シール部４ａと接触することによりシール性が保持される。
【００２５】
環状シート３の材質は一般的に使用されるものはいずれでもよく、ブチルゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）等のゴム弾性体、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂被覆ゴム弾性体及びＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が好適なものとして挙げられる。
【００２６】
次に、本実施例のシート押え２及び環状シート３の本体１の環状凹部７への嵌合方法（すなわちバイヨネット方式）について説明する。
【００２７】
まず、シート押え２の段差部１０に環状シート３を嵌合させ、次に、シート押え２のＬ字型突起部９を本体１の環状凹部７に設けられた円弧状の切欠部５に嵌合させ、環状シート３が環状凹部７の底面と接触するまで押し込む。次に、シート押え２を周方向に回動させ、Ｌ字型突起部９の平行部１５を係合溝６に案内し、Ｌ字型突起部９の垂直部１６が本体１の切欠部５の壁に接触するまでさらに回動させる（図３、図４参照。図３では、シート押え２を右回転させることによりＬ字型突起部９が点線位置から図の位置まで移動した状態が示されている。）。
【００２８】
この状態では図１及び図２に示すごとく、シート押え２と本体１の環状凹部７の底面との間には隙間３１（すなわち外周側拘束部３ａの締め代）が生じている。従ってシート押え２は本体１の側面部１２から軸線方向に該隙間分だけ突出しており、環状シート３は押圧されておらず、相対する小突起部８，１１と環状シート３の環状溝１３，１４の係合でのみ保持されている。また、シート押え２及び本体１の環状凹部７の底面と環状シート３の内周側シール部３ｂの間には隙間２９及び３０が設けられ、隙間２９及び３０の流路の軸線方向の寸法は弁配管時において０になるように設定されている。
【００２９】
以上の要領で本体１にシート押え２及び環状シート３が固定される。環状シート３の取替時には上記と逆の操作を行えば良いことは言うまでもない。
【００３０】
図５は配管ラインに本実施態様のバタフライ弁が装着された場合のシート押え２及び環状シート３の状態を示す要部の縦断面図である。
【００３１】
シート押え２がパッキン１８を介してフランジ１９等により押圧されることにより、シート押え２が本体１の環状凹部７の底面に接触し、環状シート３が圧縮されることで強固に固定され、またシート押え２及び本体１と環状シート３の内周側シール部３ｂの間の隙間２９及び３０はなくなっているが環状シート３の内周側シール部３ｂは圧縮されていない。つまり非圧縮状態となっている。
【００３２】
ここで弁閉塞時の環状シート３の内周側シール部３ｂの状態について説明する。
偏心配置された弁体４を閉の状態にすると、その外周シール部４ａと環状シート３の内周側シール部３ｂとが接触し、環状シート３の内周側シール部３ｂの先端部を弁体４の外周シール部４ａが均等に圧縮する。ここで、弁配管時には環状シート３の内周側シール部３ｂがシート押え２により圧縮されていない状態であるため、弁閉塞時の内周側シール部３ｂの圧縮量を適度に設定することによって良好な弁座シール性能が得られる。
【００３３】
次に偏心配置された弁体４の回動時における環状シート３の内周側シール部３ｂの状態について説明する。
【００３４】
弁配管時に弁体４が回動すると弁体４の外周シール部４ａが環状シート３の内周側シール部３ｂを圧接する。ここで、環状シート３の内周側シール部３ｂは弁体４の外周シール部４ａと接触する前は圧縮されていないため、外周シール部４ａが環状シート３の内周側シール部３ｂと圧接しても十分に変形可能であり、前記した従来の問題は発生せず、環状シート３の内周側シール部３ｂの摩耗を極力少なくすることができるため、長期に渡って耐摩耗性能を維持することが可能となった。
【００３５】
図６はシート３の他の実施例を含む要部の縦断面図である。前記実施例の環状シート３の外周部にさらに鍔状の拘束部３ｃが設けられており、本体１とシート押え２により環状シート３の保持力をさらに向上させる形状になっている。
【００３６】
図１の構造を有する口径２００Ａのプラスチック製バタフライ弁（ＥＰＤＭ製シート使用）にてＪＩＳＢ２００３に準ずる弁座漏れ検査（水圧試験）を行ったところ、水圧１０ kgf／cm² で３０秒保持しても漏れが発生せず完全にシールされており、従来のプラスチック製バタフライ弁となんら遜色のない結果が得られた。
【００３７】
また、図１、図２の構造を有する口径１００Ａのプラスチック製バタフライ弁を配管し、環状シート３にグリス等の潤滑材を塗布せず本体内を満水にし、弁を全閉から全開に、続いて全開から全閉への動作を１回とし、連続して１００００回開閉動作を行った後にＪＩＳＢ２００３に準ずる弁座漏れ検査（水圧試験）を行ったところ、水圧１０ kgf／cm² で３０秒保持しても漏れが発生せず完全にシールされておりシートの耐久性能の向上を確認した。
【００３８】
一方、同時に試験を行った同口径で図８タイプの偏心型プラスチック製バタフライ弁は５０００回開閉動作を行った後に同様の弁座漏れ検査（水圧試験）を行ったところ６ kgf／cm² で弁座漏れを発生した。
【００３９】
従って、本発明のプラスチック製バタフライ弁の構造であってもシール性能については全く問題なく、またシートの耐摩耗性能は従来のプラスチック製偏心型バタフライ弁よりも向上していることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したごとく本発明のプラスチック製バタフライ弁は、シート押えを本体に差込み回動手段（バイヨネット方式）で着脱可能に嵌合させて環状シートを固定するため、ボルト螺入用のねじ孔などの加工が不要で、分解時に係合部の破損の恐れがなく、特殊な工具を使用せずに環状シートの着脱が容易かつ迅速に行うことができ、かつ環状シートの耐摩耗性能を向上しているため、生産及びメンテナンスに要するコストの低減を図ることができる。また、プラスチック製であるため、軽量でかつ耐食性に優れているという効果があることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１における要部拡大縦断面図である。
【図３】本体側面部、シート及びシート押えの部分分解斜視図である。
【図４】図１における左側面図である。
【図５】配管時の要部拡大縦断面図である。
【図６】シートの他の実施例を含む配管時の要部の拡大断面図である。
【図７】従来の金属製バタフライ弁のシート取付構造の要部の拡大縦断面図である。
【図８】従来のプラスチック製バタフライ弁のシート取付構造の要部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１…本体
２…シート押え
３…環状シート
３ａ…外周側拘束部
３ｂ…内周側シール部
３ｃ…拘束部
４…弁体
４ａ…外周シール部
５…切欠部
６…係合溝
７…環状凹部
８…小突起部
９…Ｌ字型突起部
１０…段差部
１１…小突起部
１２…側面部
１３…環状溝
１４…環状溝
１５…平行部
１６…垂直部
１７…ステム
１８…パッキン
１９…フランジ
２０…本体
２１…シート押え
２２…環状シート
２３…固定用ボルト
２４…本体
２５…シート押え
２６…環状シート
２７…突出部
２８…テーパー付き突出部
２９…隙間
３０…隙間
３１…隙間

Claims (3)

1. 中空円筒状の本体の内周側面部に設けられた環状凹部に環状シートが本体側面部よりシート押えにより固定され、本体内に偏心回動するよう軸支された弁体の外周シール部が前記環状シートに当接するよう構成されたプラスチック製バタフライ弁において、前記シート押えが前記環状凹部に差込み回動手段により着脱自在に嵌合され、かつ前記環状シートが外周側拘束部と内周側シール部とから構成されており、該内周側シール部と、前記環状凹部の底面との間及びシート押えとの間の少なくとも一方に隙間が設けられており、前記シート押えを前記環状凹部に嵌合したときに、前記シート押えは前記隙間分だけ前記本体の側面部から軸線方向に突出し、弁配管時において前記内周側シール部が非圧縮状態で且つ前記隙間の寸法が０になるようにしたことを特徴とするプラスチック製バタフライ弁。
2. 前記差込み回動手段が、シート押えの片側外周面に設けられた複数の円弧状突起部と、本体内周側面部に設けられたシート押えと環状シートが嵌合される環状凹部と、該環状凹部の前記円弧状突起部に対応する位置に拡径して設けられた前記円弧状突起部が嵌挿される複数個の円弧状切欠部と、該円弧状切欠部に続いてその奥側に設けられた前記円弧状突起部を周方向に案内する係合溝からなることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックバタフライ弁。
3. プラスチックが硬質塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラスチック製バタフライ弁。

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