JP5010644B2 - バタフライ弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁箱内の流体通路と直角に配置された弁棒に取り付けられた弁体を回動させて、流体通路を開閉するバタフライ弁に関する。

弁箱内の流体通路と直角に配置された弁棒に取り付けられた弁体を回動させて、流体通路を開閉するバタフライ弁は、構造がシンプルで流量特性がよいことから、ビルやプラント等の各種設備の配管に幅広く採用されている。このバタフライ弁には、図６および図７（ａ）、（ｂ）に示すように、弁棒４を挿通する一対の筒状部１３ａを両側に有し、一対の筒状部１３ａを弁箱３の内径面に摺接する２つの円弧部１３ｂで環状に連結した弁座ゴムシート１３を、弁体１１の一対の弁板１２の間に装着し、円弧部１３ｂの外径面で弁箱３との間をシールするとともに、筒状部１３ａで弁棒４との間をシールするようにしたものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１８５０３２号公報

特許文献１に記載された従来のバタフライ弁は、開閉時に弁体が回動するときに、弁座ゴムシートの円弧部が、回動中心となる筒状部に近い部位ほど、弁箱の内径面と長時間摺接する。このため、筒状部と連結された円弧部の両側部分で変形や亀裂等の損傷が生じやすく、弁座ゴムシートの耐久寿命が短くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、弁座ゴムシートの筒状部と連結された円弧部の両側部分での損傷を防止して、耐久寿命を延長できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、弁箱内の円筒状流体通路と直角に配置された弁棒と、この弁棒に取り付けられて弁棒と一緒に回動し、前記流体通路を開閉する円盤状弁体とから成り、その弁体は、重ねた一対の円板状の弁板と、その一対の弁板の外周部間に挟持されて装着された円環状の弁座ゴムシートとから成って、その弁座ゴムシートは、前記弁棒を挿通する一対の筒状部をその弁棒の軸方向両側に有し、これらの一対の筒状部を前記弁箱の内径面に摺接する２つの円弧部で環状に連結したものであるバタフライ弁において、前記弁座ゴムシートの一対の筒状部と連結された前記２つの円弧部の前記一対の筒状部にそれぞれ向かう両側部分に、円弧部のその長さ方向中央部よりも弁座ゴムシート半径方向と直角方向のシート厚さ（以下、「シート厚さ」とは「弁座ゴムシート半径方向と直角方向のゴムシート厚さ」をいう。）の厚い厚肉部を前記筒状部に連続して設けた構成を採用した。

すなわち、弁座ゴムシートの一対の筒状部と連結された２つの円弧部の前記一対の筒状部にそれぞれ向かう両側部分に、円弧部のその長さ方向中央部よりもシート厚さの厚い厚肉部を前記筒状部に連続して設けることにより、筒状部と連結された円弧部の両側部分の強度を高め、この円弧部の両側部分での変形や亀裂等の損傷を防止して、耐久寿命を延長できるようにした。なお、円弧部の両側部分のみに厚肉部を設けたのは、円弧部全体のシート厚さを厚くすると、弁体の厚さが厚くなって、製造コストが高いものになるとともに、弁体を回動させる操作トルクも大きくなるからである。

前記円弧部の厚肉部の円弧長さは、その円弧中心角で５°以上、好ましくは１５°以上とするとよい。

前記円弧部の厚肉部に、シート厚さが一定の厚さ一定部を設けることにより、弁座ゴムシートおよび弁体の一対の弁板を、シンプルで製造が容易な形状とすることができる。

前記厚肉部の前記円弧部の中央部側に、その中央部とのシート厚さの差を滑らかに繋ぐ厚差繋ぎ部を設けることにより、厚肉部と中央部との境界での厚みの段差による応力集中を防止することができる。

前記厚差繋ぎ部を、前記円弧部の中央部側へシート厚さが直線的に減少するテーパ状のものとすることにより、厚差繋ぎ部を容易に形成することができる。

本発明のバタフライ弁は、弁座ゴムシートの一対の筒状部と連結された２つの円弧部の両側部分に、円弧部の中央部よりもシート厚さの厚い厚肉部を設けたので、筒状部と連結された円弧部の両側部分の強度を高め、この円弧部の両側部分での変形や亀裂等の損傷を防止して、耐久寿命を延長することができる。

バタフライ弁の実施形態を示す切欠き正面図 図１の切欠き側面図 図１の切欠き斜視図 （ａ）は図１の弁座ゴムシートを示す切欠き正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図 （ａ）は図１の弁体を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のVb−Vb線に沿った断面図 従来のバタフライ弁を示す切欠き斜視図 （ａ）は図６の弁座ゴムシートを示す切欠き正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このバタフライ弁は、図１乃至図３に示すように、内部に円筒状流体通路１が形成され、流体通路１と直角に首パイプ２が取り付けられた弁箱３と、首パイプ２に回動自在に支持され、流体通路１と直角に配置された弁棒４と、弁棒４に取り付けられた円盤状の弁体１１とから成り、首パイプ２から突出する弁棒４を回動操作することにより、弁体１１を一緒に回動させて、流体通路１を開閉するようになっている。

前記弁箱３は、外筒５の内側に内筒６を嵌め込んだ二重構造とされ、外筒５および内筒６は、ステンレス薄鋼板のプレス加工で形成されている。外筒５は円筒状に形成され、首パイプ２の固定を兼ねた把手７が外径面に取り付けられている。内筒６は、流体通路１を形成する円筒部６ａの両端に外向きの鍔部６ｂが設けられ、鍔部６ｂの外径端に設けられたフランジ部６ｃが、外筒５の内径面に固着されている。また、鍔部６ｂの外側面には、管路への接続部をシールするパッキング８が装着されている。

前記弁棒４は、首パイプ２から突出する先端部４ａと、弁体１１に挿通される挿通部４ｂが角形断面とされ、その他の部分は円形断面とされており、先端側がブッシュ９ａを介して首パイプ２に、基端側がブッシュ９ｂを介して、内筒６の円筒部６ａに形成された丸穴部６ｄに、回動自在に支持されている。

前記弁体１１は、一対の円板状の弁板１２と、一対の弁板１２の間に挟持されて装着される環状の弁座ゴムシート１３とから成り、各弁板１２はステンレス薄鋼板のプレス加工で形成されている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前記弁座ゴムシート１３は、弁棒４を挿通する一対の筒状部１３ａをその弁棒４の軸方向両側に有し、一対の筒状部１３ａを弁箱３の内筒６の円筒部６ａに摺接する２つの円弧部１３ｂで環状に連結したものであり、円弧部１３ｂの外径面で弁箱３との間をシールし、筒状部１３ａで弁箱３との間とともに、弁棒４との間もシールするようになっている。筒状部１３ａの内径面は、弁棒４の角形断面の挿通部４ｂを挿通するように角形形状とされ、挿通部４ｂとの間をシールする複数の突条１４ａが形成されている。また、筒状部１３ａの外径面は円形形状とされ、後述する弁板１２の半筒部１２ａとの間をシールする複数の突条１４ｂが形成されている。

前記弁座ゴムシート１３の筒状部１３ａと連結された２つの円弧部１３ｂの前記一対の筒状部１３ａにそれぞれ向かう両側には、その円弧部１３ｂの長さ方向中央部よりもシート厚さの厚い厚肉部１５が筒状部１３ａに連続して設けられている。この厚肉部１５は、筒状部１３ａ側のシート厚さが一定の厚さ一定部１５ａと、中央部側の中央部とのシート厚さの差を滑らかに繋ぐテーパ状の厚差繋ぎ部１５ｂとからなり、厚さ一定部１５ａと厚差繋ぎ部１５ｂを含む各厚肉部１５の円弧長さは、その円弧中心角θで１５°以上とされている。したがって、流体通路１の開閉時に弁体１１が回動するときに、弁箱３の内径面と長時間摺接する円弧部１３ｂの両側部分の強度を高め、変形や亀裂等の損傷を防止して、弁座ゴムシート１３の耐久寿命を延長することができる。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、前記一対の円板状の弁板１２は、弁座ゴムシート１３の一対の筒状部１３ａを挟持する半筒部１２ａが、外周部に１８０°の位相で２箇所に形成され、弁座ゴムシート１３の２つの円弧部１３ｂを挟持する円弧状に延びる凹溝部１２ｂが、一対の筒状部１３ａの間の外周部に形成されている。この凹溝部１２ｂは、円弧部１３ｂの厚肉部１５の厚さ一定部１５ａと厚差繋ぎ部１５ｂを挟持する部位で、それぞれのシート厚さに応じて溝底を逃がした一定逃げ部１６ａとテーパ逃げ部１６ｂが設けられている。また、２箇所の半筒部１２ａを結ぶ中心線上には、弁棒４の角形断面の挿通部４ｂを斜交いに挟持するＶ字溝部１２ｃが形成されている。一対の弁板１２は、凹溝部１２ｂの内周側の複数の接合部１２ｄでスポット溶接されて、一体に合体される。この一対の弁板１２が一体に合体された弁体１１のその一対の弁板１２の外周部間に弁座ゴムシート１３が挟持状態で装着される（図３）。

上述した実施形態では、弁座ゴムシートの円弧部の両側の厚肉部に、シート厚さが一定の厚さ一定部を設け、この厚さ一定部と中央部とのシート厚さの差をテーパ状の厚差繋ぎ部で滑らかに繋いだが、厚肉部は中央部側へシート厚さが漸減するものとすることもでき、厚差繋ぎ部は円弧等の滑らかな曲線でシート厚さの差を繋ぐものとすることもできる。

上述した実施形態では、弁箱を外筒と内筒で形成した二重構造のものとしたが、弁箱は鋳物等で形成した一重構造のものとすることもできる。また、弁棒を一体タイプのものとしたが、弁棒は弁体の上下側で分割された分割タイプのものとすることもできる。

１ 流体通路
２ 首パイプ
３ 弁箱
４ 弁棒
４ａ 先端部
４ｂ 挿通部
５ 外筒
６ 内筒
６ａ 円筒部
６ｂ 鍔部
６ｃ フランジ部
６ｄ 丸穴部
７ 把手
８ パッキング
９ａ、９ｂ ブッシュ
１１ 弁体
１２ 弁板
１２ａ 半筒部
１２ｂ 凹溝部
１２ｃ Ｖ字溝部
１２ｄ 接合部
１３ 弁座ゴムシート
１３ａ 筒状部
１３ｂ 円弧部
１４ａ、１４ｂ 突条
１５ 厚肉部
１５ａ 厚さ一定部
１５ｂ 厚差繋ぎ部
１６ａ 一定逃げ部
１６ｂ テーパ逃げ部

Claims (5)

1. 弁箱（３）内の円筒状流体通路（１）と直角に配置された弁棒（４）と、この弁棒（４）に取り付けられて弁棒（４）と一緒に回動し、前記流体通路（１）を開閉する円盤状弁体（１１）とから成り、その弁体（１１）は、重ねた一対の円板状の弁板（１２、１２）と、その一対の弁板（１２、１２）の外周部間に挟持されて装着された円環状の弁座ゴムシート（１３）とから成って、その弁座ゴムシート（１３）は、前記弁棒（４）を挿通する一対の筒状部（１３ａ、１３ａ）をその弁棒（４）の軸方向両側に有し、これらの一対の筒状部（１３ａ、１３ａ）を前記弁箱（３）の内径面に摺接する２つの円弧部（１３ｂ、１３ｂ）で環状に連結したものであるバタフライ弁において、
   前記弁座ゴムシート（１３）の一対の筒状部（１３ａ、１３ａ）と連結された前記２つの円弧部（１３ｂ，１３ｂ）の前記一対の筒状部（１３ａ、１３ａ）にそれぞれ向かう両側部分に、円弧部（１３ｂ）のその長さ方向中央部よりも弁座ゴムシート半径方向と直角方向のシート厚さの厚い厚肉部（１５）を前記筒状部（１３ａ）に連続して設けて、前記円弧部（１３ｂ）の両側部分での損傷を防止したことを特徴とするバタフライ弁。
2. 前記厚肉部（１５）の円弧長さを、その円弧中心角で５°以上とした請求項１に記載のバタフライ弁。
3. 前記厚肉部（１５）に、前記シート厚さが一定の厚さ一定部（１５ａ）を前記筒状部（１３ａ）に連続して設けた請求項１または２に記載のバタフライ弁。
4. 前記厚肉部（１５）の前記円弧部（１３ｂ）の中央部側に、その中央部との前記シート厚さの差を滑らかに繋ぐ厚差繋ぎ部（１５ｂ）を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載のバタフライ弁。
5. 前記厚差繋ぎ部（１５ｂ）を、前記円弧部（１３ｂ）の中央部側へ前記シート厚さが直線的に減少するテーパ状のものとした請求項４に記載のバタフライ弁。

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