JP3848870B2 - 偏心形バタフライ弁 - Google Patents

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形バタフライ弁に関し、特に低開度領域での流体の制御を容易とする偏心形バタフライ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転軸となる弁棒の中心を弁体の中心から偏心（第一次偏心）させると共に、弁本体の中心から偏心（第二次偏心）させ、更に弁体のシール面を構成する円錐の中心線を弁本体の中心線から傾斜させて位置（第三次偏心）させた、三重の偏心構造を有する偏心形バタフライ弁は公知であり、例えば特開平１１−１４８５６３号公報、特開昭６２−８３５６３号公報等に開示されている。かかる三重偏心弁は、弁を全閉から開弁する際、弁体がシートリングから少ない摺動でスムースに離脱し、シートリングにダメージを与え難い利点を有している反面、低開度から弁体が弁座の接触面全面に亘ってほぼ同時に離脱し、弁体とシートリング間の隙間が大きくなるため、低開度時から流体が流れやすく低開度領域での流体の制御がし難い問題があった。弁体の外周シール面の厚みを全周に亘って厚く形成すれば、低開度における弁体とシートリング間の隙間を長くして流体の縮流による抵抗を大きくすることが出来るため、低開度領域での流量の変化を抑制でき流量の制御が可能となると考えられるが、これでは弁体を開閉する際に弁座のシール面を損傷するおそれがあると共に、全開時に弁体外周面の厚みが流体抵抗となり十分な流量を確保できないおそれがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、三重偏心形バタフライ弁における低開度領域での流体の制御を容易に行い得るようにすると共に、全開時における流量損失を招来しないようにし、更に弁座のシール性を損なうことなくスムースな弁座部の離脱を可能とすることを課題とする。
【０００４】
【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、弁体の中心を弁軸の中心から偏心させる第一次偏心と、弁軸の中心を弁本体の中心から偏心させる第二次偏心と、弁体のシール面を構成する円錐の中心線を弁本体の中心に対して傾斜させる第三次偏心の、三重の偏心構造を有する偏心形バタフライ弁において、弁体の外周縁を画成する楕円形状の長径側の厚みを短径側の厚みより厚く形成し、長径側から短径側への厚みの変化をなめらかな曲線で連続し、厚みを徐々に減少させるようにしたことを特徴とする。
【０００５】
短径側の厚みは、部分的に平行部を以て構成されており、該平行部に長径側の最大厚み部分からなめらかな曲線で連続し、厚みを徐々に減少させていることを特徴とする。
【０００６】
【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。この発明は、図１に示すように、回転軸となる弁棒(３)の中心（Ｏ）を弁体(２)の中心（Ｐ）から偏心（第一次偏心）させると共に、弁本体(１)の中心（Ｑ）から偏心（第二次偏心）させ、更に弁体のシール面を構成する円錐の中心線（Ｒ）を弁本体の中心（Ｑ）から傾斜させて位置（第三次偏心）させた、三重の偏心構造を有する偏心形バタフライ弁において、弁体外周部の厚みを、楕円長径方向と短径方向で変化させたことを特徴とする。三重偏心形バタフライ弁の弁体シール部及びシートリング内径は、一次偏心、二次偏心及び三次偏心により円錐を斜めに切断した楕円形状となる。このため、シートリングの内周は、弁軸に対して平行方向では楕円の短径となり、弁軸に対して垂直方向では楕円の長径となる。かかる構造により、弁体が回転する際スムースに弁体シール部がシートリング内径部から離脱することができる。
【０００７】
この発明の特徴である弁体外周部の楕円長径方向と短径方向での厚みの変化は、次のように達成される。図１０を参照して、弁体外周部長径方向の厚みを、弁棒側に厚くし、弁体短径方向の厚みを長径側に比して薄くする。弁体短径側の厚み（ｃ）は部分的に平行部（ｄ）となり、弁体長径側の最大厚み部分から曲線を描いて厚みが徐々に平行部まで連続的に薄くなるようにする。弁棒取付用座と反対側の弁体面は、平面とする。弁体長径部の厚み（ａ）（ｂ）は、弁体断面で弁棒取付用座と反対側の面に対して垂直に近い側の厚み（ｂ）とテーパー状になる側の厚み（ａ）は、同一とするのが好ましいが必ずしも同一である必要はない。弁棒取付用座との反対側の面に対して垂直に近い側の弁体シール面の厚みから短径部の厚み平行部（ｄ）までの距離は、弁棒中心までの距離よりも短く設定され、テーパー側長径部から短径平行部（ｄ）までの距離と共に、各偏心量及びシートリング内径部との位置関係により制限される。
【０００８】
【実施例】
図２〜１５を参照して、(１)は略円筒状の流路を貫設した弁本体であり、弁本体内の流路は、弁棒取付用座(４)によって弁棒(３)に回動自在に軸支された円板状の弁体(２)と弁本体の流路内周面に配設されたシートリング(５)との接離により開閉されるウェハータイプのバタフライ弁であり、前述したように、弁本体(１)、弁体(２)並びに弁棒(３)はそれぞれ相互に偏心した三重の偏心構造を備えている。すなわち、バタフライ弁の弁体(２)は、回転軸となる弁棒(３)の中心（Ｏ）を弁体(２)の中心（Ｐ）から偏心（第一次偏心）させると共に、弁本体(１)の中心（Ｑ）から偏心（第二次偏心）させ、更に弁体のシール面を構成する円錐の中心線（Ｒ）を弁本体の中心（Ｑ）から傾斜させて位置（第三次偏心）させた、三重の偏心構造となっている。
【０００９】
図２及びＸ−Ｘ線に沿った断面を示す図６を参照して、弁体(２)のシール面は、楕円形状をしており、弁閉時にシートリング(５)の内周面に密着して流路を閉止している。シートリング(５)は、締結ボルト(７)とシート押え(８)により弁本体(１)に交換自在に取り付けられている。(９)は、シートリング(５)と弁本体(１)との間を密封するガスケットである。かかる三重偏心形バタフライ弁の弁体シール部及びシートリング内径は、図に示すように一次偏心、二次偏心及び三次偏心により円錐を斜めに切断した楕円形状となり、弁体(２)の外周部及びシートリングの内周は、弁軸に対して平行方向では楕円の短径となり、弁軸に対して垂直方向では楕円の長径となる。
【００１０】
図９〜１２を参照して、シートリング(５)の内周面に密接する弁体(２)の外周部の長径方向の厚み（ａ）（ｂ）は、短径方向の厚み（ｃ）に比して厚く形成される。弁体の短径側の厚みは、部分的に平行部（ｄ）となり、弁体長径側の最大厚み部分（ａ）（ｂ）から曲線（Rt1），（Rt2）を描いて厚みが徐々に平行部（ｄ）まで薄くなるように形成される。弁体の弁棒取付用座(４)と反対側の面(６)は、平面に形成される。弁体長径部の厚み（ａ）（ｂ）は、弁体断面で弁棒取付用座との反対側の面に対して垂直に近い側（ｂ）とテーパー状になる側（ａ）の厚みは、図示の実施例ではほぼ同一としたが、必ずしも同一の厚みとする必要はない。弁棒取付用座(４)と反対側の面(６)に対して垂直に近い側の弁体シール面の厚み（ｂ）から平行部（ｄ）までの距離は、弁棒中心までの距離よりも短く設定され、テーパー側長径部（ａ）から短径平行部（ｄ）までの距離と共に、各偏心量及びシートリング内径部との位置関係により制限される。
【００１１】
全閉位置から小開度開弁した状態を示す図１３〜１５を参照して、テーパー側（ａ）と垂直側（ｂ）の両長径部における流路の隙間（Ｓ１）、（Ｓ２）及び長さ（Ｌ1）、（Ｌ２）を、図１６〜１８に示される従来の三重偏心形バタフライ弁の隙間（Ｓ３）、（Ｓ４）、長さ（Ｌ３）、（Ｌ４）と比較すると、隙間は狭くなっており、長さは長くなっている。このように本発明のバタフライ弁では、低いバルブ開度において流路の幅が狭く長いことから、流体が縮流にて長い距離を流れることにより抵抗となる。したがって、図１９，２０に示すように弁体が全閉状態から開いていく際の流量の変化を小さく抑えることが出来、広い開度範囲で流量の制御が可能であり、制御性を向上することができる。又、弁体外周部の厚みは、弁棒取付座より低くすることが出来、且つ外周部の厚さも、流量内に位置する短径側の厚み（ｃ）は小さくなっているため、全開時の流量損失を抑えることが出来る。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、三重偏心形バタフライ弁における低開度領域での流体の制御を容易に行い得るようにすることが出来ると共に、全開時における流量損失を抑制することが出来、更に弁座のシール性を損なうことなくスムースな弁座部の離脱が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】三重偏心弁の構造を概念的に示す図
【図２】この発明にかかる偏心形バタフライ弁の正面図
【図３】同側面図
【図４】同背面図
【図５】同平面図
【図６】図２Ｘ−Ｘ線に沿った断面図
【図７】同テーパー側の拡大図
【図８】同垂直側の拡大図
【図９】弁体の正面図
【図１０】同平面図
【図１１】同左側面図
【図１２】同右側面図
【図１３】小開度における断面図
【図１４】同テーパー側の拡大図
【図１５】同垂直側の拡大図
【図１６】従来のバタフライ弁の小開度における断面図
【図１７】同テーパー側の拡大図
【図１８】同垂直側の拡大図
【図１９】流量と開度の関係を示すグラフ
【図２０】低開度における流量と開度の関係を示すグラフ
【符号の説明】
(１)弁本体
(２)弁体
(３)弁棒
(４)弁棒取付用座
(５)シートリング
(６)弁棒取付座と反対側の面
(７)締結ボルト
(８)シート押え
(９)ガスケット
（ａ）長径側（テーパー側）厚み
（ｂ）長径側（垂直側）の厚み
（ｃ）短径側の厚み
（ｄ）平行部
（Ｓ１）〜（Ｓ４）弁体と弁本体との隙間
（Ｌ1）〜（Ｌ４）隙間の長さ

Claims (2)

1. 弁体の中心を弁軸の中心から偏心させる第一次偏心と、弁軸の中心を弁本体の中心から偏心させる第二次偏心と、弁体のシール面を構成する円錐の中心線を弁本体の中心に対して傾斜させる第三次偏心の、三重の偏心構造を有する偏心形バタフライ弁において、弁体の外周縁を画成する楕円形状の長径側の厚みを短径側の厚みより厚く形成し、長径側から短径側への厚みの変化をなめらかな曲線で連続し、厚みを徐々に減少させるようにしたことを特徴とする偏心形バタフライ弁。
2. 短径側の厚みは、部分的に平行部を以て構成されており、該平行部に長径側の最大厚み部分からなめらかな曲線で連続し、厚みを徐々に減少させていることを特徴とする請求項１記載の偏心形バタフライ弁。

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