JP4240436B2 - 低温用メタルタッチ式バタフライ弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁匣内に設けた金属製バタフライ型弁体の回転により、その外周に設けたシール面を、同じく前記弁匣内に設けた金属製の弁座リング部材に対して直接的にメタルタッチするようにしたメタルタッチ式のバタフライ弁のうち、例えば、LNG又はLPG等のような超低温流体を含む低温流体に使用するいわゆる超低温用バタフライ弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のメタルタッチ式のバタフライ弁は、図5に示すように、円筒形にした金属材料製の弁匣1内に配設した金属材料製バタフライ型弁体2の外周面を、点Cを中心とする半径Rの球形にしたシール面2aに形成し、このバタフライ型弁体2を前記弁匣1に対して回転自在に支持する弁軸3の中心Dを、前記シール面2aにおける中心Cから適宜距離Eだけ偏芯した部位に位置し、前記バタフライ型弁体2を、前記弁軸3にて矢印Aの方向に回転して、そのシール面2aを、前記弁匣1に固着されている金属材料製リング状の弁座リング部材4の内周面に対して直接的にメタルタッチすることによって閉塞する一方、前記弁軸3にて逆に矢印Bの方向に回転することによって開くように構成している。
【0003】
この場合、従来は、一般的にいって、前記弁匣1及びバタフライ弁体2の両方を、炭素鋼又はステンレス鋼製にする一方、弁座リング部材4を、銅又はその合金製にしており、また、この種のバタフライ弁においては、バタフライ弁体2のシール面2aと弁座リング部材4との間におけるメタルタッチの面圧を、常温の状態において、完全閉塞の状態に設定するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のバタフライ弁においては、前記したように、そのバタフライ弁体2を、線膨張係数が約10〜12×10-6/℃の炭素鋼又はステンレス鋼製にしているものの、このバタフライ弁体2における線膨張係数は、当該バタフライ弁体2のシール面に対してメタルタッチする弁座リング部材4における銅又は銅合金の線膨張係数(約14.3×10-6/℃)に近似している。
【0005】
従って、この構成のバタフライ弁を、例えば、LNG又はLPG等のような超低温流体を含む低温流体に適用した場合に、前記バタフライ弁体2と、これにメタルタッチする弁座リング部材4とは、略同じように収縮することになるから、前記メタルタッチにおける面圧を常温の状態において完全閉塞の状態に設定しても、このメタルタッチの面圧を、低温域において、常温域での設定値よりも高くすることができないから、低温流体を完全に閉塞できるようなメタルタッチの面圧を得ることができないという問題があった。
【0006】
本発明は、低温流体を取り扱う場合において、この低温流体を完全に閉塞できるようなメタルタッチの面圧を確実に得ることができるようにすることを技術的課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項1は,
「略円筒形の弁匣と,この弁匣内に回転するように設けられる金属材料製のバタフライ弁体と,前記弁匣内に設けられる金属材料製の弁座リング部材とを備え,前記バタフライ弁体の回転により,その外周におけるシール面を前記弁座リング部材の内周面にメタルタッチするように構成して成るバタフライ弁において,
前記バタフライ弁体を,前記バタフライ弁体を,線膨張係数が約 4 × 10 -6 / ℃以下にした Fe-Ni 系合金によるアンバー型合金製,あるいは線膨張係数が約 6 × 10 -6 / ℃以下にした Fe-Co-Cr 系合金によるアンバー型合金製とし,前記弁座リング部材を銅製としたことを特徴とする。」
ものである。
また,請求項2は前記メタルタッチバタフライ弁において,
「前記請求項1の記載において,前記弁座リング部材を線膨張係数が約 14.3 × 10 -6 / ℃以下の銅製としたことを特徴とする。」
ものである。
【0008】
【発明の作用・効果】
このように、アンバー型合金製にしたバタフライ弁体における線膨張係数は、弁座リング部材における線膨張係数よりも小さいことにより、例えば、LNG又はLPG等のような超低温流体を含む低温流体に適用した場合に、このバタフライ弁体にメタルタッチする弁座リング部材は、前記バタフライ弁体よりも大きく収縮することになるから、このバタフライ弁体のシール面に対する弁座リング部材のメタルタッチにおける面圧を低温域において、常温域での設定面圧よりも高くすることができる。
【0009】
つまり、本発明によると、例えば、LNG又はLPG等のような超低温流体を含む低温流体に適用した場合に、そのメタルタッチにおける面圧を、常温時における設定面圧よりも高くすることができるから、低温流体の完全閉塞を確実に達成できる効果を有する。
【0010】
特に,バタフライ弁体を,請求項2に記載したように,前記弁座リング部材を線膨張係数が約 14.3 × 10 -6 / ℃の銅製としたことにより,前記メタルタッチの面圧を低温域で高くすることの確実性を更に向上できるのである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図1〜図4の図面について説明する。
【0012】
この図において、符号11は、円筒形に形成した弁匣を、符号12は、この弁匣1内に配設したバタフライ弁体を各々示す。
【0013】
この場合において、前記弁匣11は、ステンレス鋼製にするが、バタフライ弁体12は、例えば、鉄に32〜39wt%のニッケルを合金化することによって線膨張係数を約4×10-6/℃以下にしたFe−Ni系合金によるアンバー型合金製にするか、鉄に53〜62wt%のコバルトと8〜11wt%のクロムとを合金化することによって線膨張係数を約6×10-6/℃以下にしたFe−Co−Cr系合金によるアンバー型合金製にする。
【0014】
前記バタフライ弁体12における外周は、前記弁匣11内における通路の中心軸線11a上における点Cを中心とする半径Rの球形にしたシール面12aに形成され、且つ、このバタフライ型弁体12は、その裏面に上下方向に延びるように固着した上下一対の弁軸13a,13bを前記弁匣11を貫通して軸支することにより、回転自在に構成されている。
【0015】
この場合において、前記両回転軸13a,13bの中心Dを、平面視(図2)において、前記球形のシール面12aにおける半径Rの中心Cから適宜距離Eだけ前記弁匣11における軸線11′と直角方向に偏芯した部位に位置し、前記バタフライ型弁体12を、前記両弁軸13a,13bのうち一方の弁軸13aにて矢印A方向に回転して、当該バタフライ型弁体12の外周におけるシール面12aを、前記弁匣11内に設けた後述するように銅を主材料とする弁座リング部材14に対して接触・押圧するといういわゆるメタルタッチすることによって閉塞する一方、前記一方の弁軸13aにて矢印B方向に回転することによって開くように構成している。
【0016】
前記弁座リング部材14を、図3及び図4に示すように、二枚の銅板15,16を重ね合わせたものに構成して、この両銅板15,16の内周を、互いに反対方向にカールすることにより、前記バタフライ弁体12におけるシール面12aに対して直接的に押圧・接触(メタルタッチ)するシール部15a,16aに形成する。
【0017】
なお、前記のようにカールしたシール部15a,16aの内部には、縦割りしたステンレス鋼パイプ製のリング体17,18が装填され、更に、このリング体17,18の内部には、炭素鋼製のばね線材をコイル状に巻いて成るコイルばねによるばねリング体19,20が装填されている。
【0018】
また、前記両銅板15,16のうち前記シール部15a,16aより外側の円板部15b,16bに、互いに反対方向への膨らみ部15c,16cを円周方向に延びるように設ける。
【0019】
そして、この二枚の銅板15,16を重ね合わせ、この状態で前記弁匣11内に挿入して、この円板部15b,16bを、前記弁匣11内に設けた受け面11aと、弁匣11内に摺動自在に挿入した押圧リング体21とで挟むように構成して、前記押圧リング体21を、前記弁匣11内に止め金22にて固定の受けリング体23に設けた複数本のボルト24ねじ込みにて前記受け面11aに向かって前進することにより、前記両銅板15,16を弁匣11に対して、当該両銅板15,16における円板部15b,16bのうち前記膨らみ部15c,16cより外側の部分を挟み付けるようにして固着する。
【0020】
この場合において、前記受け面11a及び押圧リング体21には、前記膨らみ部15c,16cが嵌まる溝11a′,19′が設けられ、且つ、前記両銅板15,16における円板部15b,16bのうち前記シール部15a,16aと前記膨らみ部15c,16cとの間の部分は、前記受け面11aと押圧リング体21とで挟むようにして支持されている。
【0021】
また、前記両銅板15,16のうち前記シール部15a,16aにおける弁匣11の軸線11′の方向への動きは、前記受け面11aと押圧リング体21とで阻止するように構成されている。
【0022】
なお、前記両銅板15,16の挟み付けによる固着に際しては、図示していないが、この両銅板15,16の間、及びこれらと受け面11a及び押圧リング体21との間の各々にシール用のガスケットを介挿するようにしても良く、また、両銅板15,16を、その外周における溶接にて一体化し、これらと受け面11a及び押圧リング体21との間にシール用のガスケットを介挿するようにしても良く、また、前記ガスケットに代えて、液状のシール剤を塗布するようにしても良い。
【0023】
このように,バタフライ弁体12を線膨張係数が約 4 × 10 -6 / ℃以下にした Fe-Ni 系合金によるアンバー型合金製,あるいは線膨張係数が約 6 × 10 -6 / ℃以下にした Fe-Co-Cr 系合金によるアンバー型合金製とする一方,このバタフライ弁体12にメタルタッチする弁座リング部材14を銅製としたことにより,この構成のバタフライ弁を,例えば,LNG又はLPG等のような超低温流体を低温流体に適用した場合に,このバタフライ弁体12にメタルタッチする弁座リング部材14は,前記バタフライ弁体12よりも大きく収縮して,前記バタフライ弁体12のシール面12aに対する弁座リング部材14のメタルタッチにおける面圧を低温域において,常温域での設定面圧よりも高くすることができるから,低温流体の完全閉塞の確実性を向上できるのである。
【0024】
なお、前記実施の形態のように、前記弁座リング部材14を、二枚の銅板15,16にて構成したことにより、この二枚の銅板15,16におけるシール部15a,16aによるバタフライ弁体12のシール面12aに対する二つのメタルタッチは、互いに独立しているから、矢印Fで示す正方向の流れと、矢印Gで示す逆方向の流れとの両方の流れを閉塞することの確実性を、一つのメタルタッチによる場合に比べて格段に向上できるのである。
【0025】
しかも、前記両銅板15,16におけるシール部15a,16aによる二つのメタルタッチは、前記したように、互いに独立していることにより、一方のメタルタッチを矢印Fで示す正方向の流れに、他方のメタルタッチを矢印Gで示す逆方向の流れに各々合わせて、これら両方向の流れを完全に閉塞するように別々に設定することができる。
【0026】
すなわち、例えば、前記バタフライ弁体12における外周のシール面12aのうち一方の金属板15におけるシール部15aがメタルタッチする部分の形状及び寸法等を、矢印Fで示す正方向の流れに合わせ、この正方向の流れを完全に閉塞できるように設定する一方、前記バタフライ弁体12における外周のシール面12aのうち他方の金属板16におけるシール部15aがメタルタッチする部分の形状及び寸法等を、矢印Gで示す逆方向の流れに合わせ、この逆方向の流れを完全に閉塞できるように設定することにより、正逆両方向の流れを閉塞することの確実性を向上できるのである。
【0027】
また、前記両金属板15,16における円板部15b,16bには、膨らみ部15c,16cが円周方向に延びるように設けられていることにより、両金属板15,16におけるシール部15a,16aが、バタフライ弁体12におけるシール面12aに対して確実にメタルタッチした状態で半径方向、つまり、弁匣11の軸線11′に対して直角の方向にずれ動くことを、前記膨らみ部15c,16cにて許容することができる。
【0028】
更にまた、前記両金属板15,16における円板部15b,16bのうち前記シール部15a,16aと前記膨らみ部15c,16cとの間の部分を、弁匣11の受け面11aと押圧リング体19とで、両金属板15,16の重ね合わせ方向に挟んだ状態にして支持したことにより、前記両金属板15,16におけるシール部15a,16aが、バタフライ弁体12におけるシール面12aに対してメタルタッチした状態で半径方向にずれ動く場合に、前記円板部15b,16bのうちシール部15a,16aと膨らみ部15c,16cとの間の部分が座屈することを確実に阻止できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す縦断正面図である。
【図2】図1のII−II視断面図である。
【図3】図1の要部拡大図である。
【図4】弁座リング部材の分解した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
11 弁匣
11′ 軸線
11a 受け面
12 バタフライ弁体
12a シール面
13a,13b 弁軸
14 弁座リング部材
15,16 金属板
15a,16a シール部
15b,16b 円板部
15c,16c 膨らみ部
17,18 パイプ製リング体
19,20 コイルばねによるばねリング体
21 押圧リング体
Claims (2)
- 略円筒形の弁匣と,この弁匣内に回転するように設けられる金属材料製のバタフライ弁体と,前記弁匣内に設けられる金属材料製の弁座リング部材とを備え,前記バタフライ弁体の回転により,その外周におけるシール面を前記弁座リング部材の内周面にメタルタッチするように構成して成るバタフライ弁において,
前記バタフライ弁体を,線膨張係数が約 4 × 10 -6 / ℃以下にした Fe-Ni 系合金によるアンバー型合金製,あるいは線膨張係数が約 6 × 10 -6 / ℃以下にした Fe-Co-Cr 系合金によるアンバー型合金製とし,
前記弁座リング部材を銅製としたことを特徴とする低温用メタルタッチ式バタフライ弁。 - 前記請求項1の記載において,前記弁座リング部材を線膨張係数が約 14.3 × 10 -6 / ℃の銅製としたことを特徴とする低温用メタルタッチ式バタフライ弁。
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