JP6854507B2

JP6854507B2 - ナイフゲートバルブ

Info

Publication number: JP6854507B2
Application number: JP2017017165A
Authority: JP
Inventors: 敏郎片桐
Original assignee: 株式会社片桐鉄工所
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: JP2018123908A

Description

本発明は、例えば、流体や粉粒体などの流れを制御するナイフゲートバルブに関する。

特許文献１に従来のナイフゲートバルブが開示されている。このナイフゲートバルブは、流体が流動する貫通孔が設けられたバルブボディと、バルブボディにスライド挿入されて貫通孔を開閉する弁体としてのディスクとを有している。このナイフゲートバルブでは、ディスクの先端に傾斜面が設けられており、ディスクにより貫通孔を閉じたときに傾斜面がバルブボディに設けられたストッパに突き当たる。このとき、ディスクの傾斜面とストッパとの相互作用によってディスクがスライド方向と直交する方向に押されて、ディスクの一方の面が貫通孔の周縁に設けられたゴムシートおよびメタルシートに接触される。

特表２０１３−５２０６３１号公報

しかしながら、上述した構成のナイフゲートバルブでは、ディスクの先端部分のみスライド方向と直交する方向に押されるので、ディスクの先端部分以外の部分についてゴムシートおよびメタルシートに押し付けられる力が弱く、そのため、弁閉時の密閉性の点で改善の余地があった。

そこで、本発明は、弁閉時の密閉性を効果的に高めることができるナイフゲートバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のナイフゲートバルブは、配管と連通される貫通孔が設けられたケースと、前記ケースにスライド移動可能に収容され、前記貫通孔を開閉する板状の弁体と、を有するナイフゲートバルブであって、前記弁体が、一方の面の先端部またはその近傍に設けられた先端傾斜面および前記一方の面の基端部寄りに設けられた基端突出部を有し、前記ケースが、前記弁体が前記貫通孔に重なる位置にスライド移動されたときに前記先端傾斜面が乗り上げるように設けられた先端突出部および前記基端突出部が乗り上げるように設けられた基端傾斜面を有する傾斜ブロック、ならびに、前記先端傾斜面が前記先端突出部に乗り上げかつ前記基端突出部が前記基端傾斜面に乗り上げたときに前記弁体の他方の面が押し付けられるように前記貫通孔の近傍に設けられた環状のシール部材を有していることを特徴とする。

本発明によれば、弁体がケースの貫通孔に重なる位置にスライド移動されたときに、弁体の先端傾斜面がケースの先端突出部に乗り上げかつ弁体の基端突出部がケースの基端傾斜面に乗り上げて、弁体の他方の面が貫通孔近傍に設けられた環状のシール部材に押し付けられる。このようにしたことから、弁体の先端部のみならず基端部寄りの部分についてもシール部材に効果的に押し付けることができる。

本発明においては、前記先端突出部が、前記先端傾斜面が乗り上げる先端ローラーを有していることが好ましい。このようにすることで、弁体の先端傾斜面がケースの先端突出部の先端ローラーにスムーズに乗り上げることができる。

本発明においては、前記基端突出部が、前記基端傾斜面に乗り上げる基端ローラーを有していることが好ましい。このようにすることで、ケースの基端傾斜面に弁体の基端突出部の基端ローラーがスムーズに乗り上げることができる。
本発明においては、前記弁体が、平板状の弁本体と、前記基端ローラーと、を有し、前記基端ローラーが、前記弁本体の基端寄りの箇所に形成された孔内に設けられ、当該弁本体の前記基端傾斜面側の面から突出していることが好ましい。

本発明においては、前記弁体が、前記一方の面の側端部に設けられた側端傾斜面をさらに有し、前記ケースが、前記弁体が前記貫通孔に重なる位置にスライド移動されたときに、前記側端傾斜面が乗り上げるように設けられた側端突出部をさらに有していることが好ましい。このようにすることで、弁体の先端部および基端部寄りの部分に加えて、弁体の側端部についてもシール部材に効果的に押し付けることができる。

本発明においては、前記側端突出部が、前記側端傾斜面が乗り上げる側端ローラーを有していることが好ましい。このようにすることで、弁体の側端傾斜面がケースの側端突出部の側端ローラーにスムーズに乗り上げることができる。

本発明においては、直動軸と、前記直動軸を軸方向に直線移動させる駆動部と、前記弁体と前記直動軸とを連結するリンク機構と、をさらに有し、前記リンク機構が、前記弁体および前記直動軸の一方と接続される第１部材と、前記弁体および前記直動軸の他方と接続される第２部材と、前記第１部材に回転可能に支持される大径軸および前記第２部材に回転可能に支持される、前記大径軸と軸心がずれて配置された小径軸を有する偏心軸体とを有している。このようにすることで、リンク機構の大径軸が第１部材に対して回転しかつ小径軸が第２部材に対して回転することにより、第１部材の位置と第２部材の位置とを互いの姿勢を維持したままこれらの連結方向と直交する方向にずらすことができる。そのため、弁体の先端傾斜面がケースの先端突出部に乗り上げかつ弁体の基端突出部がケースの基端傾斜面に乗り上げたときに生じる直動軸と弁体との位置ずれをリンク機構によって吸収することができる。

本発明によれば、ナイフゲートバルブの弁閉時の密閉性を効果的に高めることができる。

本発明の一実施形態に係るナイフゲートバルブに配管が接続された状態を示す斜視図である。図１のナイフゲートバルブの開閉状態を示す斜視図である。図１のナイフゲートバルブのケースが有するローラーユニットおよび傾斜ブロックの斜視図である。図１のナイフゲートバルブの弁体を説明する図である。図４の弁体ユニットが有するリンク機構を説明する図である。図１のナイフゲートバルブの動作を説明する図である（弁開状態）。図１のナイフゲートバルブの動作を説明する図である（弁閉直前状態）。図１のナイフゲートバルブの動作を説明する図である（弁閉状態）。図１のナイフゲートバルブが有する弁体の変形例の構成を示す底面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るナイフゲートバルブの構成について、図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るナイフゲートバルブに配管が接続された状態を示す斜視図である。図２は、図１のナイフゲートバルブの開閉状態を示す斜視図であって、（ａ）は弁開状態を示し、（ｂ）は弁閉状態を示している。図３は、図１のナイフゲートバルブのケースが有するローラーユニットおよび傾斜ブロックの斜視図であって、（ａ）は弁体の先端傾斜面に対応する先端ローラーユニットを示し、（ｂ）は弁体の側端傾斜面に対応する側端ローラーユニットを示し、（ｃ）は弁体の基端ローラーに対応する傾斜ブロックを示す。図４は、図１のナイフゲートバルブの弁体を説明する図であって、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は底面図を示し、（ｃ）は正面図を示し、（ｄ）は基端ローラーの部分拡大図を示す。図５は、図４の弁体ユニットが有するリンク機構を説明する図であって、（ａ）は弁開状態を示し、（ｂ）は弁閉状態を示す。

本実施形態のナイフゲートバルブは、一例として、粉粒体が流動される配管に挿入して設けられている。ナイフゲートバルブは、薄板状の弁体により粉粒体の流れを切断するように押し入りながらバルブの開閉を行うものである。また、本実施形態のナイフゲートバルブでは、例えば、粉粒体の種類を切り替える際などに、配管内に洗浄水を流し込んで洗浄されることがあり、弁閉時の密閉性が要求される。

図１に示すように、本実施形態のナイフゲートバルブ１は、配管Ｈに挿入して設けられている。ナイフゲートバルブ１は、ケース１０と、弁体２０と、シリンダ機構３０と、リンク機構４０とを有している。

図２に示すように、ケース１０は、上板部１１と、下板部１２と、シール部材としてのシュート１３と、先端突出部としての先端ローラーユニット１４と、側端突出部としての側端ローラーユニット１５、１５と、傾斜ブロック１６と、を有している。

上板部１１は、先端側縁部が半円状に形成され、基端側縁部が方形に形成された鋼板で構成されており、先端寄りの箇所に配管Ｈと連通される貫通孔１１ａが形成されている。また、上板部１１は、配管Ｈのフランジを固定するボルトＢが挿通される複数のボルト孔１１ｂが貫通孔１１ａを囲むように形成されている。

下板部１２も、上板部１１と同様に、先端側縁部が半円状に形成され、基端側縁部が方形に形成された鋼板で構成されており、先端寄りの箇所に配管Ｈと連通される貫通孔１２ａが形成されている。また、下板部１２は、配管Ｈのフランジを固定するボルトＢが挿通される複数のボルト孔１２ｂが貫通孔１２ａを囲むように形成されている。

上板部１１および下板部１２は、上下方向に間隔をあけて配置されており、上板部１１および下板部１２の側面には、これらの間隔を側方から覆うカバー１０ａが設けられている。

シュート１３は、例えば、ステンレス製の環状部材であり、上板部１１の貫通孔１１ａにはめ込まれている。シュート１３の内周縁１３ａは、上板部１１の下面１１ｓより下板部１２側に突出している（図６〜図８）。内周縁１３ａの先端部分には、例えば、環状のゴムパッキンが設けられていてもよい。シュート１３は、貫通孔１１ａにはめ込まれる以外にも、例えば、上板部１１の下面１１ｓに貫通孔１１ａを囲むように設けられていてもよく、本発明の目的に反しない限り、配管Ｈが連通される貫通孔１１ａの近傍に設けられていればよい。

先端ローラーユニット１４は、図３（ａ）に示すように、矩形板状の基部１４ａと、基部１４ａの内面に立設された支持柱１４ｂと、支持柱１４ｂにその立設方向と直交する方向を軸として回転可能に支持された先端ローラー１４ｃとを有している。先端ローラーユニット１４は、支持柱１４ｂおよび先端ローラー１４ｃが上板部１１および下板部１２の間に向けて突出するように、基部１４ａが上板部１１の先端および下板部１２の先端にまたがって固定して取り付けられている。

側端ローラーユニット１５は、図３（ｂ）に示すように、矩形板状の基部１５ａと、基部１５ａの内面に立設された支持柱１５ｂと、支持柱１５ｂにその立設方向を軸として回転可能に支持された側端ローラー１５ｃとを有している。側端ローラーユニット１５は、支持柱１５ｂおよび側端ローラー１５ｃが上板部１１および下板部１２の間に向けて突出するように、基部１５ａが上板部１１の側端および下板部１２の側端にまたがって固定して取り付けられている。

傾斜ブロック１６は、図３（ｃ）に示すように、下板部１２の上面１２ｕにおいて貫通孔１２ａの基端側に並べて固定して取り付けられている。傾斜ブロック１６は、下板部１２の上面１２ｕに連なり、基端側から先端側に向かうにしたがって上板部１１に近づく基端傾斜面１６ａを有している。

弁体２０は、ケース１０の上板部１１および下板部１２の間にスライド移動可能に収容されており、弁本体２１と、基端突出部としての基端ローラー２２と、を有している。

弁本体２１は、先端側縁部が半円状に形成され、基端側縁部が方形に形成されたステンレス製の平板部材である。弁本体２１の一方の面である下面２１ｓにおける先端部には、先端傾斜面２１ａが設けられ、両側端部には側端傾斜面２１ｂ、２１ｂが設けられている。先端傾斜面２１ａおよび側端傾斜面２１ｂ、２１ｂは、先端側から基端側に向かうにしたがって下板部１２に近づくように形成されている。

基端ローラー２２は、弁本体２１の基端寄りの箇所に形成された当該弁本体２１を貫通する孔２１ｃ内に設けられている。基端ローラー２２は、弁本体２１の下面２１ｓから突出し、弁本体２１の幅方向を軸として回転可能に支持されている。

シリンダ機構３０は、直動軸３１と、油圧シリンダまたは電動モータなどで構成され、直動軸３１を軸方向に直線移動させる駆動部３２とを有している。シリンダ機構３０は、ケース１０の基端側端部に固定して取り付けられている。

図５に示すように、リンク機構４０は、シリンダ機構３０の直動軸３１の先端に接続された第１部材４１と、弁体２０の弁本体２１の基端側端面２１ｄに接続された第２部材４２と、第１部材４１と第２部材４２とを接続する偏心軸体４３と、を有している。偏心軸体４３は、大径軸４３ａと、大径軸４３ａと軸心がずれて配置された小径軸４３ｂとを有している。大径軸４３ａは、第１部材４１に回転可能に支持され、小径軸４３ｂは、第２部材４２に回転可能に支持されている。

また、リンク機構４０は、大径軸４３ａの軸心と小径軸４３ｂの軸心とを結ぶ線Ｌ１と直動軸３１の軸線Ｌ２とがなす角度αの範囲を規制する下限角度規制部材４４および上限角度規制部材４５、４５をさらに有している。大径軸４３ａの軸心は、軸線Ｌ２上に配置されている。

下限角度規制部材４４は、先端寄りの端部が第２部材４２の上面４２ｕに固定して取り付けられているとともに、基端寄りの端部が第１部材４１の上面４１ｕに突き当たることで角度αの下限値を規定する。

上限角度規制部材４５、４５は、第２部材４２から先端側に向けて立設されており、その先端４５ａが弁本体２１の基端側端面２１ｄに突き当たることで角度αの上限値を規定する。本実施形態においては、角度αは、１０度＜α＜８０度の範囲に規制されているが、本発明の目的に反しない限り、αの範囲は、０＜α＜９０度の範囲内で任意に設定される。

次に、上述した本実施形態のナイフゲートバルブ１の動作の一例を、図６〜図８を参照して説明する。図６〜図８は、図１のナイフゲートバルブの動作の一例を説明する図である（弁開状態〜弁閉直前状態〜弁閉状態）。各図において、上側が平面図であり、下側がＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

ナイフゲートバルブ１は、図６に示す弁開状態において、ケース１０の基端寄りの箇所に弁体２０が位置付けられており、リンク機構４０における上記角度αが下限値となっている。ナイフゲートバルブ１は、この弁開状態からシリンダ機構３０の駆動部３２により直動軸３１が駆動されて基端側から先端側に直線移動されると、弁体２０が徐々に基端側から先端側（図６の右側から左側）にスライド移動され、図７に示すように、弁体２０が上板部１１の貫通孔１１ａおよび下板部１２の貫通孔１２ａに重なる位置まで移動される。

そして、図７に示す状態から弁体２０が先端側にさらにスライド移動されると、図８に示すように、弁体２０（具体的には弁本体２１）の先端傾斜面２１ａが先端ローラーユニット１４の先端ローラー１４ｃに乗り上げ、弁体２０の側端傾斜面２１ｂ、２１ｂが側端ローラーユニット１５、１５の側端ローラー１５ｃ、１５ｃに乗り上げ、弁体２０の基端ローラー２２が傾斜ブロック１６の基端傾斜面１６ａに乗り上げる。これらの乗り上げによって、弁体２０が上板部１１に近づくように移動されて弁体２０の他方の面である上面２１ｕがシュート１３の内周縁１３ａに押し付けられる。

このときリンク機構４０において、上記角度αが下限値から上限値となるまで大径軸４３ａが第１部材４１に対して回転しかつ小径軸４３ｂが第２部材４２に対して回転する。αの下限値を０以上に設定することで、この回転方向を常に一定方向とすることができる。これにより、第１部材４１の位置と第２部材４２の位置とがこれらの連結方向（図８における左右方向）と直交する方向（図８における上下方向）にずれるので、弁体２０が上板部１１側に移動されることにより生じた当該弁体２０と直動軸３１との位置ずれが吸収される。

また、ナイフゲートバルブ１において、弁閉状態から弁開状態へは上記と逆順の動作となる。

以上より、本実施形態のナイフゲートバルブ１によれば、弁体２０がケース１０の貫通孔１１ａ、１２ａに重なる位置にスライド移動されたときに、弁体２０の先端傾斜面２１ａがケース１０の先端ローラーユニット１４の先端ローラー１４ｃに乗り上げかつ弁体２０の基端ローラー２２がケース１０の傾斜ブロック１６の基端傾斜面１６ａに乗り上げて、弁体２０の弁本体２１の上面２１ｕが貫通孔１１ａ近傍に設けられた環状のシュート１３の内周縁１３ａに押し付けられる。このようにしたことから、弁体２０の先端部のみならず基端部寄りの部分についてもシュート１３に効果的に押し付けることができる。

また、先端ローラーユニット１４が、弁体２０の弁本体２１の先端傾斜面２１ａが乗り上げる先端ローラー１４ｃを有しているので、先端傾斜面２１ａが先端ローラー１４ｃにスムーズに乗り上げることができる。

また、弁体２０が、ケース１０の傾斜ブロック１６の基端傾斜面１６ａに乗り上げる基端ローラー２２を有しているので、基端傾斜面１６ａに基端ローラー２２がスムーズに乗り上げることができる。

また、弁体２０が、弁本体２１の下面２１ｓの側端部に設けられた側端傾斜面２１ｂ、２１ｂをさらに有し、ケース１０が、弁体２０が貫通孔１１ａに重なる位置にスライド移動されたときに、側端傾斜面２１ｂ、２１ｂが乗り上げるように設けられた側端ローラー１５ｃ、１５ｃを有する側端ローラーユニット１５、１５をさらに有している。このようにしたことから、弁体２０の先端部および基端部寄りの部分に加えて、弁体２０の側端部についてもシュート１３に効果的に押し付けることができる。

また、側端ローラーユニット１５、１５が、弁体２０の弁本体２１の側端傾斜面２１ｂ、２１ｂが乗り上げる側端ローラー１５ｃ、１５ｃを有しているので、側端傾斜面２１ｂ、２１ｂが側端ローラー１５ｃ、１５ｃにスムーズに乗り上げることができる。

また、直動軸３１を有するシリンダ機構３０と、弁体２０と直動軸３１とを連結するリンク機構４０と、をさらに有し、リンク機構４０が、直動軸３１と接続される第１部材４１と、弁体２０と接続される第２部材４２と、第１部材４１に回転可能に支持される大径軸４３ａおよび第２部材４２に回転可能に支持される、大径軸４３ａと軸心がずれて配置された小径軸４３ｂを有する偏心軸体４３とを有している。このようにしたことから、リンク機構４０の大径軸４３ａが第１部材４１に対して回転しかつ小径軸４３ｂが第２部材４２に対して回転することにより、第１部材４１の位置と第２部材４２の位置とを互いの姿勢を維持したままこれらの連結方向と直交する方向にずらすことができる。そのため、弁体２０の先端傾斜面２１ａがケース１０の先端ローラー１４ｃに乗り上げかつ弁体２０の基端ローラー２２がケース１０の基端傾斜面１６ａに乗り上げたときに生じる直動軸３１と弁体２０との位置ずれをリンク機構４０によって吸収することができる。

したがって、本実施形態のナイフゲートバルブ１によれば、弁閉時の密閉性を効果的に高めることができる。

上述した実施形態のナイフゲートバルブ１では、弁体２０の弁本体２１に１つの先端傾斜面２１ａと２つの側端傾斜面２１ｂ、２１ｂとが形成され、これら傾斜面と基端ローラー２２との４点によって弁体２０を上板部１１に近づくように移動させる構成であった。しかしながら、このような構成に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態において、弁体２０に代えて、図９に示すような、２つの側端傾斜面２１ｂ、２１ｂを省略しかつ先端部近傍に２つの先端傾斜面２１ａ、２１ａが形成された弁本体２１Ａを有する弁体２０Ａを採用した構成としてもよい。この構成では、ケース１０において、２つの先端傾斜面２１ａ、２１ａに対応する位置に２つの先端ローラーユニット１４、１４が配置される。この弁体２０Ａによれば、２つの先端傾斜面２１ａ、２１ａと基端ローラー２２との３点によって弁体２０を上板部１１に近づくように移動させる。

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１…ナイフゲートバルブ、１０…ケース、１０ａ…カバー、１１…上板部、１１ａ…貫通孔、１１ｂ…ボルト孔、１１ｓ…下面、１２…下板部、１２ａ…貫通孔、１２ｂ…ボルト孔、１２ｕ…上面、１３…シュート（シール部材）、１３ａ…内周縁、１４…先端ローラーユニット（先端突出部）、１４ａ…基部、１４ｂ…支持柱、１４ｃ…先端ローラー、１５…側端ローラーユニット（側端突出部）、１５ａ…基部、１５ｂ…支持柱、１５ｃ…側端ローラー、１６…傾斜ブロック、１６ａ…基端傾斜面、２０、２０Ａ…弁体、２１、２１Ａ…弁本体、２１ａ…先端傾斜面、２１ｂ…側端傾斜面、２１ｃ…孔、２１ｄ…基端側端面、２１ｓ…下面（一方の面）、２１ｕ…上面（他方の面）、２２…基端ローラー（基端突出部）、３０…シリンダ機構、３１…直動軸、３２…駆動部、４０…リンク機構、４１…第１部材、４１ｕ…上面、４２…第２部材、４２ｕ…上面、４３…偏心軸体、４３ａ…大径軸、４３ｂ…小径軸、４４…下限角度規制部材、４５…上限角度規制部材、４５ａ…先端、Ｂ…ボルト、Ｈ…配管、Ｌ１…偏心軸体の大径軸の軸心と小径軸の軸心とを結ぶ線、Ｌ２…直動軸の軸線。

Claims

配管と連通される貫通孔が設けられたケースと、前記ケースにスライド移動可能に収容され、前記貫通孔を開閉する板状の弁体と、を有するナイフゲートバルブであって、
直動軸と、
前記直動軸を軸方向に直線移動させる駆動部と、
前記弁体と前記直動軸とを連結するリンク機構と、を有し、
前記弁体が、一方の面の先端部またはその近傍に設けられた先端傾斜面および前記一方の面の基端部寄りに設けられた基端突出部を有し、
前記ケースが、前記弁体が前記貫通孔に重なる位置にスライド移動されたときに前記先端傾斜面が乗り上げるように設けられた先端突出部および前記基端突出部が乗り上げるように設けられた基端傾斜面を有する傾斜ブロック、ならびに、前記先端傾斜面が前記先端突出部に乗り上げかつ前記基端突出部が前記基端傾斜面に乗り上げたときに前記弁体の他方の面が押し付けられるように前記貫通孔の近傍に設けられた環状のシール部材を有し、
前記リンク機構が、前記弁体および前記直動軸の一方と接続される第１部材と、前記弁体および前記直動軸の他方と接続される第２部材と、前記第１部材に回転可能に支持される大径軸および前記第２部材に回転可能に支持される、前記大径軸と軸心がずれて配置された小径軸を有する偏心軸体とを有していることを特徴とするナイフゲートバルブ。
前記先端突出部が、前記先端傾斜面が乗り上げる先端ローラーを有していることを特徴とする請求項１に記載のナイフゲートバルブ。
前記基端突出部が、前記基端傾斜面に乗り上げる基端ローラーを有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のナイフゲートバルブ。
前記弁体が、平板状の弁本体と、前記基端ローラーと、を有し、
前記基端ローラーが、前記弁本体の基端寄りの箇所に形成された孔内に設けられ、当該弁本体の前記基端傾斜面側の面から突出していることを特徴とする請求項３に記載のナイフゲートバルブ。
前記弁体が、前記一方の面の側端部に設けられた側端傾斜面をさらに有し、
前記ケースが、前記弁体が前記貫通孔に重なる位置にスライド移動されたときに、前記側端傾斜面が乗り上げるように設けられた側端突出部をさらに有していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のナイフゲートバルブ。
前記側端突出部が、前記側端傾斜面が乗り上げる側端ローラーを有していることを特徴とする請求項５に記載のナイフゲートバルブ。