JP6715692B2 - バタフライバルブ用のシートリング及びこれを備えるバタフライバルブ - Google Patents
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Description
本発明は、化学工場、上下水道、農業・水産、半導体製造分野、食品分野などの各種産業の配管ラインに好適に使用されるバタフライバルブ用のシートリング及びこれを用いたバタフライバルブに関するものである。
バタフライバルブは、内部に内部流路が形成されている弁本体と、弁本体の内部流路の内周面に装着されるシートリングと、シートリングを貫通して延び且つ弁本体に支持される弁軸と、弁本体の内部流路の内周面に装着されたシートリング内に配置され且つ弁軸と共に回動するように弁軸に固定的に取り付けられた弁体とを備え、弁軸を用いて弁本体内で弁体を回動させ、弁体の外周縁面をシートリングの内周面に弁体を圧接、離間させることにより、弁の開閉が行われる。
弁本体には、内部流路の径方向の対向する位置に、弁軸を挿入、支持するための一対の弁軸支持孔が設けられており、少なくともその一方が弁本体を貫通して延びている。また、シートリングは、中心軸線方向に延びる概略筒形状のリング本体と、リング本体の中心軸線方向両端部に設けられ外方に延びる環状のフランジ部とを含んでおり、弁本体の内部流路の両端の開口部の周囲に設けられた嵌合凹部にシートリングのフランジ部を嵌合させることにより、弁本体の内部流路の内周面に装着される。シートリングのリング本体の径方向に対向する位置には、弁軸を貫通させるための一対の貫通孔が形成されている。
このようなバタフライバルブでは、弁体の外周縁面とシートリングの内周面とを密着させることにより、外部への流体の漏出を防止している。しかしながら、弁体の回動による開閉動作が繰り返し行われると、シートリングの貫通孔付近が弾性変形して、貫通孔付近での弁体とシートリングとの間のシール性が低下してしまう。シール性が低下して、流体が弁軸とシートリングの貫通孔の内周面との間を通ってシートリングの外周面と弁本体の内部流路の内周面との間に入り込むと、シートリングを内方へ膨らませ、操作トルクの上昇や閉弁位置への弁体の回転の阻害を招く恐れがある。このような貫通孔を通じた流体の漏出を防止するために、特許文献１では、シートリングの外周面側に鍔部が設けられたブッシュをシートリングの貫通孔に挿嵌し、鍔部の頂面がシートリングの外周面から突出しない状態で弁体に設けられた弁軸嵌合孔に止水嵌着するようにしたバタフライバルブを提案している。
また、バタフライバルブでは、弁の開閉に伴う弁体の回転の際の弁体の外周縁面とシートリングの内周面との摩擦や閉弁時のシートリングに対する流体圧の作用により、シートリングが流れ方向に移動させられ、シート性を低下させるという問題も生じ得る。特許文献２は、シートリングの外周面に周方向に延びる環状の凸部を形成すると共に環状の凸部が嵌入する環状凹部を弁本体の内周面に形成することにより、このようなシートリングの流れ方向への移動を防止するバタフライバルブ用のシートリングを提案している。
上述した二つの問題を解決するためには、シートリングの外周面に環状凸部を設け且つ貫通孔にブッシュを挿入するようにすることが考えられる。特許文献２に記載のようなブッシュを貫通孔に挿入する場合、シートリングの中央に弁体を嵌め込んだ状態でシートリングの貫通孔に挿入したブッシュを弁体の弁軸孔まで挿嵌させた組立体を弁本体の内部流路に装着する必要がある。しかしながら、シートリングの中央に弁体が嵌め込まれた状態のシートリング組立体は、弁体の存在のために弁軸方向に変形させることができないため、シートリングの外周面に環状凸部が形成されていると、環状凸部が邪魔になってシートリング組立体を弁本体の内部流路内に押し込むことが難しくなるという問題が生じる。
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、弁軸とシートリングとのシール性を保ちながら、バタフライバルブを容易に組み立てることを可能とさせるバタフライバルブ用のシートリング及びこれを用いたバタフライバルブを提供することにある。
上記目的に鑑み、本発明は、第１の態様として、バタフライバルブの弁本体内に形成された流路軸線に沿って延びる内部流路の内周面に装着され、弁本体に支持される弁軸によって内部流路内に回動自在に軸支されている弁体の外周縁面が当接するバタフライバルブ用のシートリングであって、中心軸線方向に延びる筒形状を有したリング本体を備え、前記リング本体の径方向の対向する位置に、前記弁軸を貫通させるための一対の貫通孔が形成されており、前記リング本体の外周面において、弧状突起が、前記弁本体の内部流路の内周面に形成された弧状溝に嵌合するように前記一対の貫通孔から離間して周方向に延びて形成されているバタフライバルブ用のシートリングを提供する。
上記バタフライバルブ用シートリングでは、弧状突起がシートリングの外周面に形成されているので、これをバタフライバルブの弁本体の内部流路の内周面に形成された弧状溝に嵌合させた状態で、弁本体の内部流路の内周面にシートリングが装着されれば、シートリングが流路軸線方向に移動することを防止することができる。また、弧状突起はシートリングの外周面において一対の貫通孔から離間して形成されている、すなわち、弧状突起が貫通孔付近に形成されていない。したがって、シートリングの中央に弁体を嵌め込み、二つの貫通孔を結ぶ方向すなわち弁軸方向にシートリングを圧縮変形させることができない状態になっていても、圧縮変形させることができない弁軸方向のシートリングの外周面には突起が形成されていないので押し込みの妨げにならず、また、円板状の弁体を閉弁状態から開弁状態へ回転させれば、弁軸方向と垂直な方向に内方へ向けて力を作用させてシートリングを圧縮変形させることが容易となり、弧状突起が設けられている部分も弁本体の内部流路へのシートリングの挿入を妨げにならなくなるので、弁本体の内部流路へのシートリングの装着が容易となる。
前記シートリングが前記リング本体の前記中心軸線方向の両端部に径方向外方に延びるフランジ部をさらに備えることが好ましい。このようなフランジ部がシートリングの流路軸線方向の両端部に設けられていれば、フランジ部の間に弁本体を挟むような形となり、シートリングが流路軸線方向にさらに移動しにくくなる。
また、前記リング本体の外周が楕円形状を有すると共に前記リング本体の内周が円形状を有し、前記一対の貫通孔が形成されている部分が他の部分よりも厚くなっていることが好ましい。シートリングのリング本体において、弧状突起が形成されている部分は、弧状突起の高さ分だけ厚くなる。このため、リング本体の厚さを均一にすると、弧状突起がない部分は、弧状突起がある部分と比較して相対的に薄くなるので、圧縮代が少なくなり、シール圧が不均一となる。しかしながら、リング本体を上述のような構成にすれば、弧状突起がある部分と弧状突起がない部分との圧縮代の差を少なくしてより均一なシール圧を得られるようにすることが可能となる。
さらに、前記弧状突起が矩形状の断面を有していることが好ましい。
本発明は、第２の態様として、内部に流路軸線に沿って延びる内部流路を有した弁本体と、前記内部流路の内周面に装着される上述のシートリングと、前記シートリングの一対の貫通孔を貫通して延びる弁軸と、前記弁軸によって前記弁本体に回動自在に軸支されている円板形状の弁体とを備え、前記弁本体の内部流路の内周面に形成された弧状溝に前記シートリングの外周面に形成された弧状突起を嵌合させた状態で、前記弁本体の内部流路の内周面に前記シートリングが装着され、弁本体の前記弁本体内で前記弁体を回動させて前記弁体の外周縁面を前記シートリングの内周面に圧接、離間させることにより、開閉を行うようにしたバタフライバルブを提供する。
上記バタフライバルブでは、前記一対の貫通孔の各々にブッシュが嵌挿されていることが好ましい。
本発明によれば、弧状突起がシートリングの外周面に形成されているので、これをバタフライバルブの弁本体の内部流路の内周面に形成された対応する弧状溝に嵌合させることにより、シートリングが流路軸線方向に移動することを防止することができ、シートリングの流路軸線方向の移動によるシール性の低下を防止することができる。また、弧状突起はシートリングの外周面において一対の貫通孔から離間して形成されているので、貫通孔にブッシュを嵌め込む場合などに発生するシートリングの中央に弁体を嵌め込み、弁軸方向にシートリングを圧縮変形させられない状態になっていても、弧状突起が弁本体へのシートリングの挿入を妨げることがなくなる。したがって、弁本体へのシートリングの装着が容易となり、バタフライバルブの組み立てが容易となる。
以下、図面を参照して、本発明によるバタフライバルブ用のシートリング及びこれを用いたバタフライバルブの実施の形態を説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
最初に、図１から図３を参照して、バタフライバルブ１１の全体構成を説明する。バタフライバルブ１１は、弁本体１３と、シートリング１５と、弁体１７、弁軸１９とを備える。
弁本体１３は、金属材料やポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂材料等の剛性材料から形成されており、流路軸線に沿って延びる内部流路１３ａが内部に設けられた概略筒形状を有している。また、弁本体１３の上部には、略円盤状のトップフランジ２１が設けられている。さらに、弁本体１３には、内部流路の径方向（図１では、上下方向）に互いに対向して内部流路１３ａから延びる弁軸支持孔１３ｂ、１３ｂが形成されており、一方の弁軸支持孔１３ｂはトップフランジ２１を貫通して外部まで延びている。
シートリング１５は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロスルフォン化ゴム（ＣＳＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ，ＦＶＭＱ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などの弾性材料から形成されている。シートリング１５は、概略筒形状を有し且つ中心軸線方向に延びるリング本体１５ａと、リング本体１５ａの中心軸線方向の両端部から互いと対向して外方に延びるフランジ部１５ｂ，１５ｂとを含んでおり、リング本体１５ａの径方向に対向する位置には、図３によく示されているように、弁軸１９を貫通させるための一対の貫通孔１５ｃ，１５ｃが形成されている。リング本体１５ａは、貫通孔１５ｃ，１５ｃが設けられている部分の厚みが最大となるように、内周が円形状で且つ外周が貫通孔１５ｃ，１５ｃの中心軸線方向を長軸とする楕円形状に形成されている。また、対向するフランジ部１５ｂ，１５ｂの外周縁部には互いに向かって延びる耳部１５ｄ，１５ｄが形成されている。
さらに、図３を参照すると良く分かるように、リング本体１５ａの外周面には、上述した一対の貫通孔１５ｃ，１５ｃから離間して、周方向に延びる弧状突起２３が形成されている。図示されている実施形態では、均一なシール圧を得る目的と弁体１７の外周縁面と当接する部分を厚くして圧縮代を大きくしシール性を向上させる目的とから、リング本体１５ａの外周面において一対の貫通孔１５ｃ，１５ｃに挟まれた二つの領域の各々の中心軸線方向中央部に周方向に延びる一つの弧状突起２３，２３が形成されているが、一対の貫通孔１５ｃ，１５ｃの近傍に形成されていなければ、各領域に離間する複数の弧状突起２３，２３を形成してもよく、中心軸線方向に並列して複数列の弧状突起２３，２３を形成してもよい。弧状突起２３，２３は、一対の貫通孔１５ｃ，１５ｃから等しい距離の位置すなわち貫通孔１５ｃ，１５ｃの中心からシートリングの中心軸線周りに９０°離れた位置（以下、「横方向中央位置」と記載する。）を中心として貫通孔１５ｃ，１５ｃへ向かって同じ長さだけ延びていることが好ましく、横方向中央位置から中心軸線周りに±４５°の範囲で延びていることがさらに好ましい。また、弧状突起２３，２３は、矩形状断面を有していることが好ましい。なお、図６に詳細に示されているように、弧状突起２３は、凸状の第１の湾曲部２３ａと第１の湾曲部よりも小さい半径の凹状の第２の湾曲部２３ｂとによりリング本体１５ａへなだらかに接続されている。
このようなシートリング１５が弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に装着される。詳細には、図２に示されているように、弁本体１３の流路軸線方向の両端部に、内部流路１３ａを取り囲むように、嵌合凹部１３ｃが形成されており、シートリング１５は、嵌合凹部１３ｃにシートリング１５のフランジ部１５ｂを嵌合させ、二つのフランジ部１５ｂ，１５ｂの間に弁本体１３を挟み込むようにして、弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に装着される。このとき、シートリング１５は、シートリング１５の貫通孔１５ｃ，１５ｃが弁本体１３の弁軸支持孔１３ｂ，１３ｂと整列するように、弁本体１３に対して位置決めされる。また、弁本体１３の内部流路１３ａの内周面には、弁軸支持孔１３ｂ，１３ｂと貫通孔１５ｃ，１５ｃが整列するように弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に装着されたシートリング１５の弧状突起２３，２３と対応する位置に、弧状突起２３と相補的形状を有し周方向に延びる弧状溝２５，２５が形成されており、この弧状溝２５，２５に弧状突起２３，２３が嵌合されるようになっている。
弁体１７は、ポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂材料から形成されており、概略円板形状を有し、弁本体１３の内部流路１３ａ内のシートリング１５の内側に配置される。弁体１７の中央には、弁体１７を貫通して延びる弁軸孔１７ａが設けられており、この弁軸孔１７ａに、弁体１７に対して回動不能となるように、弁軸１９が挿入、固定される。
弁軸１９は、例えばステンレス鋼などの金属材料から形成することができる。弁軸１９は、両端部が弁体１７の弁軸孔１７ａから突出するように弁軸孔１７ａに固定されており、弁軸孔１７ａから突出する弁軸１９の両端部分が弁本体１３の弁軸支持孔１３ｂに回動可能に支持されている。これにより、弁体１７が弁本体１３に対して回動可能に支承される。また、トップフランジ２１側の弁軸支持孔１３ｂに挿入された弁軸部分は、弁体１７を外部から操作できるように、トップフランジ２１から突出して延びている。この突出部分に、トップフランジ２１上に取り付けられるレバー式駆動部、ギア式駆動部、自動式駆動部などの駆動部（図示せず）を接続することにより、弁軸１９を介して弁体１７を回動させて、弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に装着されたシートリング１５の内周面に弁体１７の外周縁面を圧接、離間させ、弁本体１３の内部流路１３ａの開閉を行う。
図１に示されている実施形態では、弁軸１９の外周面とシートリング１５の貫通孔１５ｃの内周面及び弁体１７の弁軸孔１７ａとの間のシール性を高めるために、シートリング１５の貫通孔１５ｃ及び弁体１７の弁軸孔１７ａの開口部付近に、ポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂材料から形成される筒状のブッシュ２７が配置されている。図５によく示されているように、ブッシュ２７は、シートリング１５の外周側に配置される端部に鍔部２７ａが形成され、鍔部２７ａの外縁にシートリング１５の内周側へ向かって突出する環状突起部２７ｂが形成されている。ブッシュ２７がシートリング１５の貫通孔１５ｃに嵌挿されるとき、鍔部２７ａ及び環状突起部２７ｂがそれぞれシートリング１５の貫通孔１５ｃの周囲に形成された嵌合凹部２９及び嵌合溝部３１に嵌着された状態となり、弁体１７及び弁軸１９の回転に伴う貫通孔１５ｃの変形を防ぐと共に、鍔部２７ａ及び環状突起部２７ｂとシートリング１５の外周面との間にシール部を構成する。また、ブッシュ２７の鍔部２７ａの頂面は、シートリング１５の貫通孔１５ｃにブッシュ２７を嵌挿して鍔部２７ａを嵌合凹部２９に嵌合させたときにシートリング１５の外周面の曲面と同一の曲面をなすように形成されており、シートリング１５の外周面と一体的に弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に当接するようになっている。さらに、シートリング１５の内周側に配置されるブッシュ２７の端部は、シートリング１５の貫通孔１５ｃから突出しており、弁体１７の弁軸孔１７ａの開口部に設けられたブッシュ嵌合凹部３３に嵌合する弁体嵌合部２７ｃとなっている。弁体嵌合部２７ｃの外周面には、Ｏリングなどのシール部材３５が取り付けられており、弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３の内周面に当接することにより弁体嵌合部２７ｃとブッシュ嵌合凹部３３との間のシール性を高めている。
弁本体１３及び弁体１７の材質としては、ポリプロピレン以外にも、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）が使用可能であるが、バタフライバルブとして要求される強度や特性を満たしていれば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリジシクロペンタジエン（ＰＤＣＰＤ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ−Ｃ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの合成樹脂材料、及びこれらの合成樹脂材料をガラス繊維などで強化したもの、または、鋳鉄、鋳鋼、炭素鋼、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼、チタンなどの金属を使用してもよく、これらの金属に合成樹脂材料を被覆したものを使用してもよい。しかしながら、弁本体１３及び弁体１７は合成樹脂材料から形成されることが好ましい。本発明によるシートリング１５は大口径のバタフライバルブ１１への適用が好適であるため、弁本体１３や弁体１７が合成樹脂材料製であれば金属材料製の場合と比較して格段に軽量となって作業効率も向上し、また、腐食性流体の用途にも問題なく使用できるからである。
弁軸１９の材質は、ステンレス鋼以外にも、鋳鉄、鋳鋼、炭素鋼、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、チタンなど強度上問題のないものであれば特に限定されない。
また、シートリング１５の材質は、上で例示したゴム材料以外にも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）などの合成樹脂、及び上で例示したゴム材料に合成樹脂材料を積層又は被覆したものなどとすることができ、用途上の強度や耐腐食性に関して問題ないものであれば特に限定されるものではない。
さらに、ブッシュ２７の材質は、耐腐食性を有し、たわみが発生しても破損しない強度を有するものであれば合成樹脂材料でも金属材料でもよく、特に限定されるものではないが、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ−Ｃ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）又はポリエチレン（ＰＥ）であることが好ましい。これは、弁軸１９の材質として金属が使用されることが多く、ブッシュ２７の材質が、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ−Ｃ）であれば、腐食性流体を流す場合でも、弁軸１９が腐食することを防止することができ、ブッシュ２７により弁軸１９を耐腐食コーティングした場合と同様の効果を得ることができるからである。
次に、図１に示されているバタフライバルブ１１の組み立て方法について説明する。
図１に示されている実施形態のようにブッシュ２７が用いられている場合、ブッシュ２７の鍔部２７ａの頂面がシートリング１５の外周面と共に弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に当接し且つブッシュ２７の弁体嵌合部２７ｃが弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３に嵌合するようにする必要があるため、シートリング１５を弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に装着する前に、シートリング１５の貫通孔１５ｃ，１５ｃ及び弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３，３３にブッシュ２７を挿嵌しておく必要がある。
図１に示されている実施形態のようにブッシュ２７が用いられている場合、ブッシュ２７の鍔部２７ａの頂面がシートリング１５の外周面と共に弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に当接し且つブッシュ２７の弁体嵌合部２７ｃが弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３に嵌合するようにする必要があるため、シートリング１５を弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に装着する前に、シートリング１５の貫通孔１５ｃ，１５ｃ及び弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３，３３にブッシュ２７を挿嵌しておく必要がある。
このため、まず、シートリング１５の貫通孔１５ｃ，１５ｃと弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３にブッシュ２７を嵌挿させたシートリング組立体を組み立てる。例えば、シートリング組立体の組み立ては、以下のように行うことができる。最初に、シートリング１５の外周面の曲面とブッシュ２７の鍔部２７ａの頂面の曲面とを合わせながらシートリング１５の二つの貫通孔１５ｃ，１５ｃにそれぞれブッシュ２７，２７を挿入し、ブッシュ２７の鍔部２７ａ及び環状突起部２７ｂをシートリング１５の嵌合凹部２９及び嵌合溝部３１に嵌合させ、ブッシュ２７の鍔部２７ａの頂面がシートリング１５の外周面から突出しないように貫通孔１５ｃ，１５ｃにブッシュ２７，２７を嵌着させる。このとき、環状突起部２７ｂが嵌合溝部３１に深く嵌合しているため、組み立て中にブッシュ２７がシートリング１５から外れることがなく、組み立てが容易となる。次に、貫通孔１５ｃの中心軸線方向と垂直な方向にシートリング１５の両側から内方へ向けてシートリング１５に力を加え、シートリング１５の二つの貫通孔１５ｃ，１５ｃに嵌着されたブッシュ２７，２７のシートリング１５の内周面側の端部間の距離が弁体１７の弁軸方向の長さよりも長くなるまでシートリング１５を貫通孔１５ｃ，１５ｃの中心軸線と垂直な方向に押し潰す。シートリング１５を押し潰した後に、二つのブッシュ２７，２７の間に弁体１７を半開位置又は全開位置となるように配置し、弁体１７の一方のブッシュ嵌合凹部３３に一方のブッシュの弁体嵌合部２７ｃを挿入させ、シートリング１５に加えていた力を緩めながら他方のブッシュ嵌合凹部３３に他方のブッシュの弁体嵌合部２７ｃを挿入させ、シートリング１５に加えていた力を完全に解放した後に、ブッシュ２７を弁軸方向から押圧しブッシュ２７の弁体嵌合部２７ｃを弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３に嵌着させる。このとき、ブッシュ２７の弁体嵌合部２７ｃがシートリング１５の内周面から突出しているので、弁体１７のブッシュ嵌合凹部３３とシートリング１５の貫通孔１５ｃの中心を微調整することなく位置合わせすることができ、組み立てが容易となる。
次に、シートリング１５の貫通孔１５ｃの中心軸線と弁本体１３の弁軸支持孔１３ｂの中心軸線が一致するように、弁本体１３の内部流路１３ａ内に組立体を押し込み、組立体のシートリング１５のフランジ部１５ｂ，１５ｂを弁本体１３の嵌合凹部１３ｃ，１３ｃに嵌合させ、二つのフランジ部１５ｂ，１５ｂの間に弁本体１３を挟み込むようにして、弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に組立体のシートリング１５を装着する。同時に、シートリング１５の外周面に形成された弧状突起２３を弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に形成された弧状溝２５に嵌合させる。
シートリング１５内に弁体１７を配置したシートリング組立体の状態では、弁体１７が妨げとなって、二つの貫通孔１５ｃ，１５ｃを結ぶ方向（すなわち弁軸方向）にシートリング１５のリング本体１５ａを圧縮変形させることができなくなる。このため、リング本体１５ａの外周面に周方向に延びる「環状」突起が設けられていると、環状突起が弁本体１３の側面の内部流路１３ａの周囲部分に干渉して邪魔となって、シートリング組立体を弁本体１３の内部流路１３ａ内に押し込みにくくなり、組み立てが困難となる。しかしながら、本実施形態では、シートリング１５のリング本体１５ａの外周面において、貫通孔１５ｃ，１５ｃ付近には突起が設けられていないので、弁本体１３の内部流路１３ａへのシートリング組立体の押し込みが容易となる。また、弁体１７を半開位置又は全開位置に回転させておけば、弁軸方向と垂直な方向の内方へシートリング１５のリング本体１５ａを圧縮変形させることができ、弧状突起２３，２３が妨げとなることなく、弁本体１３の内部流路１３ａへシートリング組立体を押し込むことが可能となる。
次に、弁本体１３の内部流路１３ａにシートリング組立体が装着された状態で、トップフランジ２１側から弁本体１３の弁軸支持孔１３ｂに弁軸１９を挿入して、二つのブッシュ２７，２７及び弁体１７を貫通させ、弁本体１３に弁体１７を回動可能に支承させる。このようにして、バタフライバルブ１１の組み立てを行うことができる。
次に、図１に示されているバタフライバルブ１１を閉止させるときの作動について説明する。
バタフライバルブ１１が全開の状態から図示されていない駆動部により弁軸１９を回転させると、それに伴って弁体１７が回動し、弁体１７の外周縁面がシートリング１５の内周面に圧接され、弁体１７とシートリング１５との間がシールされて全閉状態となる。また、ブッシュ２７の鍔部２７ａ及び環状突起部２７ｂがシートリング１５の嵌合凹部２９及び嵌合溝部３１に当接し、ブッシュ２７の鍔部２７ａの頂面が弁本体１３の内部流路１３ａの内周面によってシートリング１５の内周側へ押圧されているため、シートリング１５とブッシュ２７のシール部からシートリング１５の外周面と弁本体１３の内部流路１３ａの内周面との間に液体が漏出することを防止することができる。また、弁体１７の弁軸孔１７ａのブッシュ嵌合凹部３３では、ブッシュ２７と弁体１７との間がシール部材３５でシールされているので、弁軸孔１７ａと弁体１７との隙間に流体が漏出することを防止することができる。
さらに、シートリング１５の二つのフランジ部１５ｂ，１５ｂの間に弁本体１３を挟み込むように内部流路１３ａの内周面にシートリング１５が装着されていること、並びに、シートリング１５の外周面に形成された弧状突起２３が弁本体１３の内部流路１３ａの内周面に形成された弧状溝２５に嵌合していることから、弁の開閉時の弁体１７の外周面とシートリング１５の内周面との摩擦や閉弁時のシートリング１５に対する水圧の作用によるシートリング１５の流路軸線方向の移動が防止される効果を奏する。弧状突起２３が断面矩形状を有するように形成されていれば、角部が湾曲形状となっている場合と比較して、シートリングの流路軸線方向の移動を防止する効果をさらに高めることができる。また、ブッシュ２７が嵌挿される貫通孔１５ｃの近傍には、弧状突起２３が設けられていないので、弧状突起２３の幅をブッシュ２７の鍔部２７ａよりも広くする必要がなく、弧状突起２３を設けることによる材料コストの増加を抑えることが可能となる。なお、閉弁時にシートリング１５に流体の圧力が作用するときに弁本体１３に対してシートリング１５が移動しやすいのは、貫通孔１５ｃを貫通する弁軸１９によって弁本体１３に固定されるシートリング１５の貫通孔領域から最も離れる位置、すなわち貫通孔１５ｃの中心からシートリング１５の中心軸線周りに９０°離れた位置（すなわち横方向中央位置）であるので、弧状突起２３は、横方向中央位置から各貫通孔１５ｃへ向かって等しい長さだけ延びていることが好ましく、横方向中央位置から中心軸線周りに±４５°の範囲で延びていることがさらに好ましい。
また、弧状突起２３が設けられていることにより、閉弁時に弁体１７の外周縁面と当接するリング本体１５ａの流路軸線方向中央が厚くなってシートリング１５の圧縮代が大きくなるので、材料コストの上昇を抑えつつシール性を高めることができる。なお、シートリング１５のリング本体１５ａは貫通孔１５ｃ付近の厚さが最大となるように内周が円形状を有し且つ外周が楕円形状を有しているので、閉弁時に弁体１７の外周縁面と当接するシートリング１５の領域におけるシール圧の分布の不均一は緩和されるようになっている。また、弧状突起２３は、第１の湾曲部２３ａ及び第２の湾曲部２３ｂを経てなだらかにリング本体１５ａに接続されているので、シール圧の分布の差を最小限に抑えることができる。このようにシール圧の分布の均一化を図ることにより、上流側（一次側）から下流側（二次側）への漏れを防ぐ効果を向上させている。
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるバタフライバルブ用のシートリング１５及びこれを用いたバタフライバルブ１１を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施形態では、シートリング１５の内周面が円形状で外周が楕円形状に形成されているが、内周が楕円形状で外周が円形状に形成されていてもよい。
１１ バタフライバルブ
１３ 弁本体
１３ａ 内部流路
１５ シートリング
１５ａ リング本体
１５ｂ フランジ部
１５ｃ 貫通孔
１７ 弁体
１９ 弁軸
２３ 弧状突起
２５ 弧状溝
２７ ブッシュ
１３ 弁本体
１３ａ 内部流路
１５ シートリング
１５ａ リング本体
１５ｂ フランジ部
１５ｃ 貫通孔
１７ 弁体
１９ 弁軸
２３ 弧状突起
２５ 弧状溝
２７ ブッシュ
Claims (6)
- バタフライ弁の弁本体内に形成された流路軸線に沿って延びる内部流路の内周面に装着され、弁本体に支持される弁軸によって内部流路内に回動自在に軸支されている弁体の外周縁面が当接するバタフライ弁用のシートリングであって、
中心軸線方向に延びる筒形状を有したリング本体を備え、前記リング本体の径方向の対向する位置に、前記弁軸を貫通させるための一対の貫通孔が形成されており、前記リング本体の外周面において、弧状突起が、前記弁本体の内部流路の内周面に形成された弧状溝に嵌合するように前記一対の貫通孔から離間して周方向に延びて形成されていることを特徴とするバタフライ弁用のシートリング。 - 前記シートリングが前記リング本体の前記中心軸線方向の両端部に径方向外方に延びるフランジ部をさらに備える、請求項１に記載のバタフライ弁用のシートリング。
- 前記リング本体の外周が楕円形状を有すると共に前記リング本体の内周が円形状を有し、前記一対の貫通孔が形成されている部分が他の部分よりも厚くなっている、請求項１又は請求項２に記載のバタフライ弁用のシートリング。
- 前記弧状突起が矩形状の断面を有している、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバタフライ弁用のシートリング。
- 内部に流路軸線に沿って延びる内部流路を有した弁本体と、
前記内部流路の内周面に装着される請求項１から請求項４の何れか一項に記載のシートリングと、
前記シートリングの一対の貫通孔を貫通して延びる弁軸と、
前記弁軸によって前記弁本体に回動自在に軸支されている円板形状の弁体と、
を備え、前記弁本体の内部流路の内周面に形成された弧状溝に前記シートリングの外周面に形成された弧状突起を嵌合させた状態で、前記弁本体の内部流路の内周面に前記シートリングが装着され、弁本体の前記弁本体内で前記弁体を回動させて前記弁体の外周縁面を前記シートリングの内周面に圧接、離間させることにより、開閉を行うことを特徴とするバタフライ弁。 - 前記一対の貫通孔の各々にブッシュが嵌挿されている、請求項５に記載のバタフライ弁。
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