JP6600862B2 - バタフライ弁 - Google Patents

Description

本発明は、バタフライ弁に関する。

バタフライ弁として、特許文献１に示されるように、弁棒の軸心位置すなわち弁体の回転中心位置とシール位置とが流路方向に一致している、いわゆる中心形バタフライ弁と、特許文献２に示されるように、弁体の回転中心位置とシール位置とが流路方向にずれている、いわゆる偏心形バタフライ弁とがある。偏心形バタフライ弁は、バルブの開閉時、流体圧力の影響を受けにくいというメリットがある。

偏心形バタフライ弁は、弁体の回転中心位置とシール位置とが流路方向にずれていることから、回転径が大きくなる。このため、弁体を弁箱内径より小さくし、弁座は弁箱内側に突出した形状となっている。

特開平８−１４５１９６号公報 特願２０１０−２２３９１９号公報

このように、偏心形バタフライ弁では、弁座を弁箱の流路内周面から径内側に突設して配置する必要があり、弁座の構造が複雑になるという問題がある。さらに、中心形バタフライ弁と偏心形バタフライ弁では弁座の位置が異なることから、同一の弁箱弁座を使用することができないという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、弁座の構造が簡単で、偏心型バタフライ弁の弁体と中心形バタフライ弁の弁体を交換でき、弁箱弁座を共通化できるバタフライ弁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、断面円形の流路の内周面に筒形状の弁座が設けられた弁箱と、前記流路と直交する軸心回りに回転する弁棒により前記流路を開閉する弁体とからなるバタフライ弁において、前記弁座は、前記弁棒の軸心位置と流路方向に同じ位置で止水する中心弁体のシール位置から、該弁棒の軸心から流路方向にずれた偏位置で止水する偏心弁体のシール位置まで、流路方向に少なくとも距離Ｌだけ延設した流路方向の長さを有し、同一弁箱で前記中心弁体と前記偏心弁体とを交換可能に構成し、前記偏心弁体は、開閉動作時に前記偏心弁体の回転中心を漸次変位させる回転中心変位機構を備えていることを特徴とする。
「偏心弁体」とは、弁体の回転中心位置とシール位置とが流路方向にずれている弁体を意味する。「中心弁体」とは、弁体の回転中心位置とシール位置とが流路方向に一致している弁体を意味する。

本発明によれば、前記弁座を少なくとも中心弁体のシール位置から偏心弁体のシール位置まで延設したので、同一弁箱で前記中心弁体と前記偏心弁体とを交換しても中心弁体の止水と偏心弁体の止水が可能となる。また、前記偏心弁体に回転中心変位機構を備えているので、弁体の回転中心を漸次変位させることができ、偏心弁体の開閉作動が可能となる。

また、本発明は、前記回転中心変位機構は、全閉状態直前の前記偏心弁体の開閉動作時に、前記偏心弁体が前記弁座から受ける反力により、前記偏心弁体の回転中心を漸次変位させるように、前記弁棒の外周に突設された係止部と、前記偏心弁体に形成され、前記弁棒に対して前記偏心弁体をスライド可能、かつ前記係止部と係止し前記弁棒に対して前記偏心弁体を連れ回り可能なスライド孔と、を備えて構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記偏心弁体が前記弁座から受ける反力と前記スライド孔により、前記偏心弁体の回転中心を漸次変位させることができ、回転中心変位機構を簡単な構造にできる。

また、本発明は、前記係止部は、前記弁棒の軸心を挟んで１８０度反対の位置に一対として突設され、前記スライド孔は、前記弁棒を収容する弁棒収容孔部と、前記係止部と係止する一対の係止孔部とから構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、回転力の伝達部が軸心を挟んで２ヶ所設けられることとなるので、弁棒から偏心弁体への回転力の伝達ロスを低減できる。

本発明によれば、弁座の構造が簡単で、偏心型バタフライ弁の弁体と中心形バタフライ弁の弁体を交換できる。よって、弁箱を共通化できるので、部品点数の削減や製造コストの低減が図れる。また、弁体を交換するだけで、使用する流体や仕様変更に対応することができる。

本発明のバタフライ弁の平断面図である。 本発明のバタフライ弁の側断面図である。 本発明のバタフライ弁の側断面作用図である。 回転中心の軌跡の説明図である。 弁棒の軸心と口径中心とがずれているバタフライ弁の側断面図である。 偏心弁体の代わりに中心弁体を取り付けたバタフライ弁の側断面図である。

図１、図２及び図６において、バタフライ弁１は、流路４の内周面に弁座５が設けられた弁箱２と、弁棒６の回転により流路４を開閉する弁体３０と、を備えている。
前記弁座５は、少なくとも弁棒６の軸心位置で止水する弁体３０（これを中心弁体１４という）のシール位置から、弁棒６の軸心からずれた偏位置で止水する弁体３０（これを偏心弁体３という）のシール位置まで延設して、同一弁箱２で中心弁体１４と偏心弁体３とを交換可能に構成している。
前記偏心弁体３には、流路４の開閉動作時に偏心弁体３の回転中心を漸次変位させる回転中心変位機構７を備えている。

図1及び２に示すように、前記弁箱２の内部には、口径中心Ｏ１を有する断面円形の流路４が形成されている。流路４をなす弁箱２の内周面には筒形状の弁座５が設けられている。弁座５は、例えば硬質ゴム等から構成されている。弁箱２には、図示しない駆動源により、流路４と直交する軸心Ｏ２回りに回転する弁棒６が取り付けられている。軸心Ｏ２の位置、すなわち偏心弁体３の回転中心位置と、偏心弁体３と弁座５とのシール位置とは流路方向に距離Ｌだけずれている。偏心弁体３は円板状を呈しており、外周には、弁座５と密着するエッジ部２１が溶着等により固設されている。

図２において、バタフライ弁１は、全閉状態直前の偏心弁体３の開閉動作時に、偏心弁体３が弁座５から受ける反力により、偏心弁体３の回転中心Ｘを漸次変位させる回転中心変位機構７を備えている。偏心弁体３は、図２に示す全閉状態から、回転中心Ｘ回りに例えば反時計回り方向（Ｑ方向）に回転して流路４を開く。本実施形態の回転中心変位機構７は、弁棒６の外周に突設された係止部８と、偏心弁体３の支持部９に形成され、弁棒６に対して偏心弁体３をスライド可能、かつ係止部８と係止し弁棒６に対して偏心弁体３を連れ回り可能なスライド孔１０と、から構成されている。支持部９は、図１に示すように、偏心弁体３の一面に、弁棒６の延設方向に間隔を空けて一対として取り付けられている。

図２において、係止部８は、弁棒６の外周に、軸心Ｏ２を挟んで１８０度反対の位置に一対として突設されている。係止部８は、軸心Ｏ２方向から見て略矩形状を呈している。図１から判るように、係止部８は、スライド孔１０内に位置する弁棒６の外周に突設されている。図２に示すように、係止部８の突設方向は、偏心弁体３の延設方向と平行である。

スライド孔１０は、弁棒６を収容する弁棒収容孔部１１と、係止部８と係止する一対の係止孔部１２とから構成されている。弁棒収容孔部１１は、弁棒６よりも大径の円形孔である。係止孔部１２は、弁棒収容孔部１１と連続して形成された矩形孔からなり、その内部で係止部８が偏心弁体３の延設方向に相対的にスライド移動できるようになっている。

以上の構成を備えるバタフライ弁１は、偏心弁体３に代えて、図６に示すように、軸心Ｏ２を共通とした中心弁体１４に交換可能である。中心弁体１４は弁棒６と一体に回転する。前記したように、弁座５は、少なくとも、偏心弁体３のシール位置と、中心弁体１４のシール位置の両方に対応可能な長さを有した筒形状の部材から構成されている。

「作用」
図３を参照して、偏心弁体３を備えた場合のバタフライ弁１の作用を説明する。図３（ａ）は、偏心弁体３が全閉となった状態を示している。このときの偏心弁体３の回転中心Ｘは弁棒６の軸心Ｏ２と一致している。弁棒６は弁棒収容孔部１１に同心状に位置しており、弁棒６の周りには逃げ空間１３Ａが形成されている。また、一方の係止孔部１２にも逃げ空間１３Ｂが形成されている。

図示しない駆動源により弁棒６が図３（ｂ）に示すようにＱ方向に回転すると、図３における偏心弁体３の上端３Ａ側が弁座５から受ける反力により、係止孔部１２は係止部８に対してスライドしつつ連れ回りする。つまり、全閉状態直前の偏心弁体３の開動作時において、偏心弁体３の回転中心Ｘは軸心Ｏ２の位置から漸次変位する。図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態までの間、上端３Ａ側は流路４に沿って直線状に移動し、下端３Ｂ側は円弧状の軌跡を描いて移動する。係止孔部１２と係止部８との所定のスライド動作が終了すると、そのまま係止孔部１２が係止部８に連れ回り、図３（ｃ）に示すように偏心弁体３は流路４と平行となって全開状態となる。偏心弁体３が閉まるときにおいても、図３（ｂ）から図３（ａ）に至る過程で、偏心弁体３の上端３Ａ側が弁座５から受ける反力により係止孔部１２が係止部８に対してスライドすることとなる。

図４は回転中心Ｘの軌跡の拡大図である。符号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はそれぞれ、弁棒６が図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の状態にあることを示している。軸心Ｏ２を原点として流路４に平行なｘ軸と流路４に直交するｙ軸との直交座標系を想定し、全閉状態にある偏心弁体３の上端３Ａが位置する象限を第１象限とし、そこから左回りに第２象限、第３象限、第４象限とすると、回転中心Ｘの軌跡Ｓ１、Ｓ２は、下端３Ｂの位置する第４象限に位置することとなる。軌跡Ｓ１は、係止孔部１２がＰ１の位置からＰ２の位置に至るまでの軌跡を示し、軌跡Ｓ２は係止孔部１２がＰ２の位置からＰ３の位置に至るまでの軌跡を示している。軌跡Ｓ１は、偏心弁体３の開動作時において、回転中心Ｘが軸心Ｏ２から下端３Ｂに向けて次第に離れていく軌跡となる。

以上のように、本発明は、流路４の内周面に弁座５が設けられた弁箱２と、弁棒６の回転により流路４を開閉する弁体３０と、を備えたバタフライ弁１において、弁座５を、少なくとも弁棒６の軸心Ｏ２位置で止水する中心弁体１４のシール位置から、弁棒６の軸心Ｏ２からずれた偏位置で止水する偏心弁体３のシール位置まで延設し、同一の弁箱２で中心弁体１４と偏心弁体３とを交換可能に構成した。そして、偏心弁体３には、流路４の開閉動作時に偏心弁体３の回転中心Ｘを漸次変位させる回転中心変位機構７を備えるようにした。これによれば、弁箱２を共通化できるので、部品点数の削減や製造コストの低減が図れる。また、弁体３０を交換するだけで、使用する流体や仕様変更に対応することができる。

弁座５としては、少なくとも、偏心弁体３のシール位置と、中心弁体１４のシール位置の両方に対応可能な長さを有した簡単な筒形状の部材で済む。したがって、弁箱２への弁座５の取付構造も簡単となる。

また、回転中心変位機構７として、全閉状態直前の偏心弁体３の開閉動作時に、偏心弁体３が弁座５から受ける反力により、偏心弁体３の回転中心Ｘを漸次変位させるように、弁棒６の外周に突設された係止部８と、偏心弁体３に形成され、弁棒６に対して偏心弁体３をスライド可能、かつ係止部８と係止し弁棒６に対して偏心弁体３を連れ回り可能なスライド孔１０と、を備える構成とすれば、偏心弁体３が弁座５から受ける反力とスライド孔１０により、偏心弁体３の回転中心Ｘを漸次変位させることができ、回転中心変位機構７を簡単な構造にできる。

また、係止部８を、弁棒６の軸心Ｏ２を挟んで１８０度反対の位置に一対として突設し、スライド孔１０を、弁棒６を収容する弁棒収容孔部１１と、係止部８と係止する一対の係止孔部１２とから構成すれば、回転力の伝達部が軸心Ｏ２を挟んで２ヶ所設けられることとなるので、弁棒６から偏心弁体３への回転力の伝達ロスを低減できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。本発明は、図５に示すように、弁棒６の軸心Ｏ２と口径中心Ｏ１とが流路幅方向にずれている場合（符号Ｗにて示す）においても、実施可能である。

１ バタフライ弁
２ 弁箱
３ 偏心弁体
４ 流路
５ 弁座
６ 弁棒
７ 回転中心変位機構
８ 係止部
１０ スライド孔
１４ 中心弁体
３０ 弁体
Ｏ１ 口径中心
Ｏ２ （弁棒の）軸心

Claims (3)

1. 断面円形の流路の内周面に筒形状の弁座が設けられた弁箱と、前記流路と直交する軸心回りに回転する弁棒により前記流路を開閉する弁体とからなるバタフライ弁において、
   前記弁座は、前記弁棒の軸心位置と流路方向に同じ位置で止水する中心弁体のシール位置から、該弁棒の軸心から流路方向にずれた偏位置で止水する偏心弁体のシール位置まで、流路方向に少なくとも距離Ｌだけ延設した流路方向の長さを有し、同一弁箱で前記中心弁体と前記偏心弁体とを交換可能に構成し、
   前記偏心弁体は、開閉動作時に前記偏心弁体の回転中心を漸次変位させる回転中心変位機構を備えていることを特徴とするバタフライ弁。
2. 前記回転中心変位機構は、全閉状態直前の前記偏心弁体の開閉動作時に、前記偏心弁体が前記弁座から受ける反力により、前記偏心弁体の回転中心を漸次変位させるように、
   前記弁棒の外周に突設された係止部と、
   前記偏心弁体に形成され、前記弁棒に対して前記偏心弁体をスライド可能、かつ前記係止部と係止し前記弁棒に対して前記偏心弁体を連れ回り可能なスライド孔と、
   を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
3. 前記係止部は、前記弁棒の軸心を挟んで１８０度反対の位置に一対として突設され、
   前記スライド孔は、前記弁棒を収容する弁棒収容孔部と、前記係止部と係止する一対の係止孔部とから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のバタフライ弁。

Images