JP3846821B2

JP3846821B2 - 偏心弁

Info

Publication number: JP3846821B2
Application number: JP33247297A
Authority: JP
Inventors: ニック・サーストン; 国広辰巳
Original assignee: 株式会社巴技術研究所
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2017-11-17
Also published as: JPH11148563A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
この発明は、弁体を軸支する弁棒の中心に対して弁体の中心を偏心させた構造を有する偏心弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弁体を軸支する弁棒の中心に対して、弁体の中心を偏心させた構造を有する偏心弁は公知である。かかる偏心弁は、図１０に示すように、弁棒の中心ａと弁体の中心ｂが離れて位置しており、弁本体側と弁体側のシールは円錐形状をなし、該円錐の中心線ｃ上に弁棒の中心ａが位置し、円錐の中心線は弁本体の中心線と合致した構造となっている。かかる偏心弁に対して、図１１に示すように回転軸となる弁棒の中心ａを弁体の中心ｂから離す（一次偏心）と共に、更に弁本体の中心線ｃからも離して（二次偏心）位置させた構造をもつ二重偏心弁が提案されている。かかる二重偏心弁は、１次偏心のみの偏心弁に比して弁開閉時に弁体が擦り押しつぶす範囲が減少する利点を有しているが、弁開閉時に弁体が全閉付近ではシール面を擦り押しつぶしている点では一次偏心の偏心弁と異ならない。従って、両偏心弁では、シートの材質が弾性のあるものに限定され、ソフトシート若しくは高弾性シートを採用する必要があった。このため、高圧流体や高温流体の仕様条件下では、使用が限定される問題があった。
【０００３】
これに対して、図１２に示す三重偏心弁は、前記二重偏心に加えて、更に円錐の中心線ｄを弁本体の中心線ｃから傾かせて位置させた三次偏心部を有する構造であり、弁本体側と弁体側のシール面は楕円断面となっている。かかる三重偏心構造では、弁の開閉時にシール面を弁体が擦って押しつぶすことがなくシール性能を実現できるため、高圧、高温下のシールが可能で弁の長寿命化が図れると共に、弁を開放するときのジャンピング現象をなくすことが出来、更に、シートが自動調芯機能を有し、全閉位置のセットをトルクシールによりシート自身で達成することが出来る。かかる三重偏心弁は、例えば特公昭５５−２１２２７号公報、特開平８−７５０１３号公報、実開昭５７−５９２５８号公報等に開示されている。
【０００４】
三重偏心弁は、シートの自動調芯機能により弁体を締め切るトルクを受けた時、弁体外周部にシート内周面が均一に接触し、更なるトルクにより弁体外周部がクサビ形状をもつシート内周面に強力に圧着するため、高圧のシールが可能となる。又、シートは薄い金属板とグラファイトを積層したラミネートシートの適度の弾性効果により、高温時の弁体の熱膨張に対応でき、安定したシールを得ることが出来る利点を有している。しかしながら、従来の三重偏心弁では、シートを弁本体に固着する取付ボルトが円周上に配置されているため、楕円形上のシート内周面と取付ボルトまでの距離がボルト毎に異なり、シートの撓みを一定にすることが出来ず、シール性能が不安定となる問題があった。又、高温時における弁棒の膨張により、弁棒の回転が円滑でなくなるおそれがあった。更に、楕円形の弁体に対して弁本体の内周面を円形に形成した場合、弁棒の軸方向における弁体外周面と弁本体内周面との間の隙間が、これと直交する方向における隙間よりも大きくなるため、弁棒に付加される流体力が大きくなり、弁棒径を大きくする必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、かかる三重偏心弁、特にシートを弁本体側に組み込む構造の三重偏心弁において、高圧、高温下でシートの押え部からの流体の漏れを高次元で防止可能としたものである。
【０００６】
又、三重偏心弁構造ではシート自身が最適な位置に移動するシート自動調芯機能を有しているが、この自動調芯機能を働かせるため、シートとシートガスケットを適切な荷重で弁本体に固着することが出来、且つシートの厚みのバラツキでシール性が低下して来るおそれのないシート取付構造を提供せんとするものである。
【０００７】
弁本体に固着されるシートの取付に際して、弁閉時に弁体から付加される回転トルクでシート取付ボルトの伸びに相違が生じてくるのを防止し、全てのボルトにおいてシートの押え力を一定として、シートの取付け部からの流体の漏れを防止するようにせんとするものである。又、シート押え板から内方に突出するシートの長さを一定として、弁全閉時にシートに付加される圧力によるシートの撓みを一定とし、シール性能を安定にせんとするものである。
【０００８】
更に、高圧流体や高温流体の仕様条件下において、弁棒が圧力を受けて上方に移動したり、あるいは熱膨張により下方に移動するのを阻止して、高圧、高温の条件下においても弁棒の円滑な回転をもたらし得るようにせんとするものである。
【０００９】
【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、略円筒状流体通路を貫設した弁本体と、該弁本体内に弁棒で回転自在に軸支された円板状の弁体と、弁本体の内周面に固着され弁体の外周面に密着する密封用のシートとを含み、弁体の中心を弁棒の中心から離して一次偏心させ、次に弁本体の中心からも離して二次偏心させ、更に弁本体と弁体のシールを構成する円錐形状の中心を弁本体の中心線から傾かせて三次偏心させた三重偏心弁において、前記シートを弁本体に固着する複数のシート取付ボルトを、シート内周面の楕円形と相似形の楕円形に沿って配列したことを特徴とする。
【００１０】
又、シートを弁本体に取り付けるシート押え板を、シートのみを押さえる形状に形成すると共に、その内周面をシート内周面の楕円形と相似の楕円形に形成し、シート内周面から内方に突出するシートの長さをシート内周面の全周において一定とし、またシート取付ボルトのピッチを不定としたことを特徴とする。
【００１１】
更に、弁棒の下端に弁本体に当接するスラストパッドを固着し、弁棒が流体圧力で上方に移動するのを阻止すると共に、弁体の下面と弁本体との間に、スラストリングを介挿して、熱膨張による伸びで弁棒が下方に移動するのを阻止するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
更に、弁本体の内周面を、弁体外周面の楕円形と相似の楕円形に形成して、弁本体と弁体との間の隙間を全周に亘って一定としたことを特徴とする。
【００１３】
【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。図面はこの発明を適用したバタフライ弁を示している。図１〜３を参照して、略円筒状の流体通路(２)を貫設した弁本体(１)と、該弁本体(１)内に弁棒(４)で回転自在に軸支されて配設された円板状の弁体(３)と、弁本体(１)の内周面に固着され弁体(３)の外周面に圧接する密封用のシート(５)とを備える。図示のバタフライ弁は、図１２に示す三重偏心弁の構造を有し、弁体(３)の外周面とシート(５)の内周面は楕円形状を呈している。
【００１４】
弁本体(１)は、アクチュエータ（図示せず）と連結するために上方に延び出す弁棒を支持する弁軸筒(６)を備えており、弁軸筒と弁棒との間にはグランドパッキン(７)が介挿され、グランドパッキン(７)はグランド押え(８)で保持される。弁棒(４)の下端には、スラストパッド(９)が取付ボルト(10)で固着され、該スラストパッド(９)は、弁本体の下部段部(11)に当接して、弁棒(４)の下端に流体圧力が付加された際に、弁棒が上方に移動するのを阻止している。弁軸筒の上部には押え板(12)がボルト(13)で取り付けられている。弁軸筒の上端には、アクチュエータ取付プレート(14)が固着される。弁本体の外周面には、ボルト孔(15)を穿孔した複数の取付フランジ(16)が突設され、配管フランジへの取付が可能である。弁棒を軸支する弁軸孔(17)の下端は、ガスケットを介して底蓋(18)で閉止される。底蓋(18)と前記スラストパッド(９)との間には若干の隙間(19)が形成され、弁棒が熱膨張したときの弁棒の伸びを吸収可能である。
【００１５】
円板状の弁体(３)と弁棒(４)とは、弁棒ピン(20)で固着され、一体に回転する。弁体の外周面には別体の弁体シール(21)が、弁体シールガスケット(22)を介して固着される。該弁体シール(21)を、弁体とは別体に構成し弁体に固着する構造としてあるので、弁体シール(21)の交換が容易になると共に、高価な弁体シール材が必要とされるときに、弁体シール(21)のみを高価な材料で形成することが出来、コストの低減を図ることが可能となる。
【００１６】
弁本体(１)に取り付けられるシート(５)は、薄い金属板とグラファイト（黒鉛）をラミネートしたメタルシール材であり、シート押え板(23)で本体(１)に取り付けられる。シート押え板(23)とシート(５)は、複数のシート取付ボルト(24)で弁本体(１)に固着される。シート押え板(23)は、従来のリテーナのように弁本体に当接することなく、シート(５)のみを押さえる構造となっているので、シート取付ボルト(24)によって、最適な締付力でシートを押さえることが出来、シートの厚みにバラツキが存しても、支障なく適切な規定トルクで締め付けることが出来る。シート(５)は前述したように自動調芯機能を有し、図４〜６に示すように、弁体(３)の外周面と当接したとき、弁体外周面とシート内周面が均一に接触するようにシート自身が移動する。この移動を許容するために、シート(５)のボルト孔(25)はシート取付ボルト(24)の外径より大径に形成されている。シート取付ボルト(24)はシート押え板(23)の外面から外方に突出しない構造となっている。
【００１７】
この発明の偏心弁は、図１２に示す三重偏心弁の構造を有し、シート(５)の内周面と弁体(３)の外周面は、楕円形の形状を有している。そこで、シート(５)を固着する複数のシート取付ボルト(24)を、図７に示すようにシート内周面の楕円形と相似形の楕円形に沿って配列した。これにより、シート(５)の内周面からシート取付ボルト(24)までの距離を全てのボルト位置において等しくすることが出来る。図８に示すように、シート取付ボルトを円形に沿って配列した場合、楕円形のシート内周面とボルトまでの距離は、ボルト位置毎に異なることとなる。このようにボルト毎にシート内周面からの距離が異なっていると、図５に示すように弁体とシートとが圧接したとき、シートと弁体との接触面におけるクサビ効果で、シートには外方に向かう分力が作用しシートを外方に撓ませるため、距離の相違によりシート取付ボルトに掛かる力が異なり、ボルトの伸び量が相違してくる。このため、距離が長い位置のボルトは大きく伸ばされシートを押さえる力が減少するため、この位置で流体の漏れを生ずるおそれが発生する。これに対して、この発明ではシート内周面からシート取付ボルトまでの距離は、全てのボルト位置で一定であるため、ボルト伸び量も一定となり、位置によってシートの押え力が異なってくることがなく、流体の漏れが発生するおそれがなくなる。シート取付ボルト(24)のピッチ（間隔）は、一定ではなく所定の位置ではボルトのピッチを異ならせておくのが好ましい。これにより、シートを弁本体に組み込むときに、シートの取付方向を誤るおそれがなくなる。
【００１８】
又、シートを固着するシート押え板(23)の内周面も、シート内周面の楕円形と相似の楕円形に形成した。これにより、シート押え板の内周面から内方に突出するシートの長さが一定となり、弁全閉時にシートに付加される圧力によってシートが撓む量も全ての位置において一定となり、シール性能が一定となる。更に、弁本体内周面の形状を弁体外周面の楕円形と相似の楕円形状に形成した。これにより、弁体の外周面と弁本体の内周面との間の隙間が、全周に亘って一定となる。この結果、弁本体の内周面を円形に形成した場合のように、弁軸方向の隙間が大きくなることがなくなり、弁棒に付加される流体力も小さくなるため、弁棒の径を小さくすることが出来る。
【００１９】
高温の流体を流過させた場合、温度により弁棒が膨張し、弁棒は軸方向に伸びる。かかる伸びにより弁棒下端が底蓋(18)に当接して、弁棒の円滑な回転を阻害するおそれがある。そこで、かかる弁棒の熱膨張による問題を解消するために、弁棒下端に前記したように隙間(19)を形成して伸びを吸収すると共に、弁体(３)の下部と弁本体内周面との間に、スラストリング(26)を介挿して、弁棒の熱膨張による下方への移動をスラストリング(26)で阻止した。隙間(19)における伸びの吸収と、スラストリング(26)による弁棒の熱膨張に起因する移動防止、並びに前記した弁棒の下端に固着されたスラストパッド(９)によって達成される、圧力を受けた際の弁棒の上方への移動阻止とによって、この発明の偏心弁は高圧力と高温の流体に良好に対応することが出来、高圧、高温用の偏心弁として極めて優れた性能を有する弁を提供することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、以下のような効果を奏することが出来る。すなわち、１．シートを弁本体側に組み込む構造の三重偏心弁において、高圧、高温下でシートの押え部からの流体の漏れを高次元で防止可能とし、高圧、高温用の偏心弁として極めて優れたものを提供することが出来る。
【００２１】
２．シート取付ボルトをシート内周面の楕円形と相似の楕円形に沿って配列してあるので、シート内周面からシート取付ボルトまでの距離は、全てのボルト位置で一定とすることが出来、ボルト伸び量が一定となるためボルト位置によってシートの押え力が異なってくることがなく、流体の漏れが発生するおそれがなくなる。又、シート取付ボルトのピッチ（間隔）を、一定ではなく所定の位置では異ならせてあるので、シートを弁本体に組み込むときに、シートの取付方向を誤るおそれがなくなる。
【００２２】
３．三重偏心弁構造ではシート自身が最適な位置に移動するシート自動調芯機能を有しているが、この自動調芯機能を働かせるため、シートとシートガスケットを適切な荷重で弁本体に固着することが出来、且つシートの厚みのバラツキでシール性が低下して来るおそれのないシート取付構造を提供せんとするものである。
【００２３】
４．シートを押さえるシート押え板の内周面をシートの内周面の楕円形と相似の楕円形に形成して、シート押え板から内方に突出するシートの長さを一定として、弁全閉時にシートに付加される圧力によるシートの撓みを一定としてあるので、シール性能を安定にすることが出来る。
【００２４】
５．高圧流体や高温流体の仕様条件下において、弁棒が圧力を受けて上方に移動したり、あるいは熱膨張により下方に移動するのを阻止して、高圧、高温の条件下においても弁棒の円滑な回転をもたらし得るようにせんとするものである。
【００２５】
６．弁本体の内周面を、弁体外周面の楕円形と相似の楕円形に形成して、弁本体と弁体との間の隙間を全周に亘って一定としてあるので、弁棒に付加される流体力が少なくなり、弁棒を太くする必要がないため、コストの低下を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる偏心弁の縦断断面図
【図２】同正面図
【図３】同一部を断面した斜視図
【図４】同横断平面図
【図５】閉弁時の弁体とシートの接触状態を示す一部拡大断面図
【図６】同開弁時の状態を示す図
【図７】ボルトを楕円状に配列した状態の説明図
【図８】ボルトを円形に配列した状態の説明図
【図９】一部を拡大した縦断断面図
【図１０】一次偏心部を有する偏心弁の説明図
【図１１】二重偏心弁の説明図
【図１２】三重偏心弁の説明図
【符号の説明】
(１)弁本体
(２)流体通路
(３)弁体
(４)弁棒
(５)シート
(６)弁軸筒
(７)グランドパッキン
(８)グランド押え
(９)スラストパッド
(10)取付ボルト
(11)下部段部
(12)押え板
(13)ボルト
(14)アクチュエータ取付プレート
(15)ボルト孔
(16)取付フランジ
(17)弁軸孔
(18)底蓋
(19)隙間
(20)弁棒ピン
(21)弁体シール
(22)弁体シールガスケット
(23)シート押え
(24)シート取付ボルト
(25)ボルト孔
(26)スラストリング

Claims

略円筒状流体通路を貫設した弁本体と、該弁本体内に弁棒で回転自在に軸支された円板状の弁体と、弁本体の内周面に固着され弁体の外周面に密着する密封用のシートとを含み、弁体の中心を弁棒の中心から離して一次偏心させ、次に弁本体の中心からも離して二次偏心させ、更に弁本体と弁体のシールを構成する円錐形状の中心を弁本体の中心線から傾かせて三次偏心させた三重偏心弁において、前記シートを弁本体に固着する複数のシート取付ボルトを、シート内周面の楕円形と相似形の楕円形に沿って配列したことを特徴とする偏心弁。
シートを弁本体に取り付けるシート押え板を、シートのみを押さえる形状に形成すると共に、その内周面をシート内周面の楕円形と相似の楕円形に形成し、シート内周面から内方に突出するシートの長さをシート内周面の全周において一定としたことを特徴とする請求項１記載の偏心弁。
シート取付ボルトのピッチを不定としたことを特徴とする請求項１記載の偏心弁。
弁棒の下端に弁本体に当接するスラストパッドを固着し、弁棒が流体圧力で上方に移動するのを阻止すると共に、弁体の下面と弁本体との間に、スラストリングを介挿して、熱膨張による伸びで弁棒が下方に移動するのを阻止するようにしたことを特徴とする請求項１記載の偏心弁。
弁本体の内周面を、弁体外周面の楕円形と相似の楕円形に形成して、弁本体と弁体との間の隙間を全周に亘って一定としたことを特徴とする請求項１記載の偏心弁。