JP6871655B1 - 内周シール構造、シート構造、及びバルブ - Google Patents
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Abstract
Description
凹面形状であり、前記弁体の前記外周面が当接して停止可能な第1シール面と、
前記弁体が係止され、該弁体の回転が規制される係止凸部と、
前記弁体が前記係止凸部に係止された時に、該弁体の前記外周面が当接する係止シール面と、
を備え、
前記弁体の回転により該弁体の前記外周面が移動する方向に、前記第1シール面、前記係止シール面、前記係止凸部の順に配置され、
前記第1シール面よりも前記係止シール面の方が、前記弁体の前記外周面が入り込む深さが大きく構成されたことを特徴とする。
前記弁体の回転による該弁体の前記外周面が移動する方向に、前記第1シール面、前記第2シール面、前記係止シール面、前記係止凸部の順に配置され、
前記第1シール面よりも前記第2シール面の方が、シール量が大きくなるように構成され、
前記第2シール面よりも前記係止シール面の方が、シール量が大きくなるように構成されたことを特徴とする。
前記請求項1又は2に記載する内周シール構造と、
前記弁体の回転中心を構成する弁棒が挿入されるシート側弁棒孔と、
前記シート側弁棒孔の周辺に設けられ、前記弁体が有する弁体側弁棒孔の周辺の弁体側当接面が当接されるシート側当接面と、
前記第1シール面に連続し、前記シート側当接面まで延びる連続第1シール面と、
前記係止凸部に連続し、前記シート側当接面まで延びる連続係止凸部と、
前記係止シール面に連続し、前記シート側当接面まで延びる連続係止シール面と、を備え、
前記連続第1シール面、前記連続係止凸部、及び連続係止シール面は、前記弁体の前記外周面と弁体側当接面との間に連接された弁体連接面の側辺に対して、当接した時に全体が密着する形状を有することを特徴とする。
バタフライバルブ10は、図2に示すように、弁箱114と、弁箱114と組み合わされたシートリング12と、を備えている。弁箱114は、例えば、アルミニウム(純アルミ又はアルミ合金)から形成される。弁箱114は、アルミニウム以外の金属から形成されてもよい。シートリング12は、例えば、EPDM(エチレンプロピレンゴム)又はNBR(ニトリゴム)から形成され、他のゴム又は樹脂から形成されてもよい。また、バタフライバルブ10は、シートリング12内に配置された弁体14と、弁体14の上部及び下部に固定された2本の弁棒22(図3(b)に示す。)と、を備えている。弁体14は、略円盤形状又は略円板形状である。弁体14は、例えば、ステンレスから形成される。弁体14は、ステンレス以外の金属から形成されてもよい。弁体14は、上部及び下部において、弁棒22を挿入して固定する弁体側弁棒孔26(図3(b)に示す。)を備えている。弁棒22は、ステンレスから形成され、ステンレス以外の金属から形成されてもよい。弁棒22は、弁箱114及びシートリング12のシート側弁棒孔24(図3(a)に示す。)に回転可能に貫通される。バタフライバルブ10は、弁箱114に連結され、回転駆動手段を有するバルブ駆動部(図示しない)に固定される固定手段140(図4に示す)を備える。固定手段140は、例えば、アルミニウムから形成され、アルミニウム以外の金属から形成されてもよい。
シートリング12は、図1に示すように、シートリング12の内周面12iから膨出し、流体圧力が負荷される弁体14の外周面14sが当接する内周シール構造16を備える。内周シール構造16は、図4に示すように、正面視において、シートリング12の左右2箇所(回転中心C1を対称軸とした対称な位置)に備えられる。内周シール構造16は、弁体14の外周面14sが当接して停止可能な第1シール面18(1)と、弁体14の外周面14sが当接して停止し、前記第1シール面18(1)に連続する第2シール面18(2)と、を備える。第1シール面18(1)及び第2シール面18(2)は、少しでもシール量を少なくするために、凹曲面形状を有している。また、内周シール構造16は、弁体14の外周面14sが当接して停止し、第2シール面18(2)に連続する係止シール面18(3)と、弁体14の外周面14sが係止され、弁体14の回転が規制される係止凸部20と、を備える。弁体14の外周面14sは、係止凸部20に係止されることにより、係止シール面18(3)に当接して停止可能なように構成されている。また、内周シール構造16は、弁体14の回転により弁体14の外周面14sが移動する方向に、第1シール面18(1)、第2シール面18(2)、係止シール面18(3)、係止凸部20の順に配置されている。
シートリング12は、図3に示すように、2個(正面視において左右)の内周シール構造16を含むシート構造34を備える。図3(a)において、回転中心C1以外を示す1点鎖線は、シール面の場合には、中心線(谷筋)を示し、凸部の場合には、稜線を示す。また、図3(a)において、ドット線は、内周シール構造16と後述のシート連接面31との境界を示す線である。図3(b)において、ドット線は、弁体14の外周面14sと後述の弁体連接面32との境界を示す線であり、2点鎖線は、弁体連接面32と後述の弁体側当接面28との境界を示す線である。シート構造34は、図4におけるシートリング12の上部側及び下部側の2箇所に備えられる。
(内周シール構造16)
本願発明のバタフライバルブ10の内周シール構造16の作用及び効果について、図1及び図2に従って、以下に説明する。内周シール構造16において、弁体14を閉じるために必要な操作トルクは、シール量が大きくなる順、すなわち、シール量が最も小さいSW1である第1シール面18(1)、シール量がSW2より大きくSW3より小さい第2シール面18(2)、シール量が最も大きいSW3である係止シール面18(3)の順に大きくなる。また、流体圧力が大きいほどシール量を大きくする必要がある。このため、例えば、流体圧力が0.5MPaの場合、弁体14の外周面14sを第1シール面18(1)で停止させて弁体14を閉じ、流体圧力が1.0MPaの場合、弁体14の外周面14sを第2シール面18(2)で停止させて弁体14を閉じ、流体圧力が1.0MPaを超える場合、弁体14の外周面14sを係止シール面18(3)で停止させて弁体14を閉じるように、操作トルクを設定できる。弁体14の外周面14sを第1シール面18(1)で停止させて弁体14を閉じるように操作トルクを設定した場合、操作トルクは最も小さくなる。このため、小さい操作トルクにより弁体14を閉じることができ、弁体の回転駆動手段の規模を縮小できる。また、小さいシール量SW1の第1シール面18(1)に弁体14の外周面14sを当接させることにより、シートリング12及び弁体14の高寿命化を図ることができる。この場合、シール量SW1は最も小さいが、弁体14が受ける流体圧力が0.5MPaで最も小さいため、シール性能維持のために充分である。よって、小さい操作トルクにより弁体14を閉じるとともに、シール性能を維持することができる。
本願発明のバタフライバルブ10のシート構造34の作用及び効果について、図3に基づいて、以下に説明する。上述のように、連続第1シール面18(1)ex、連続第2シール面18(2)ex、連続係止シール面18(3)ex、及び連続係止凸部20exは、弁体14の外周面14sと弁体側当接面28との間に連接された弁体連接面32の湾曲形状の側辺32siに対して、当接した時に全体が密着する湾曲形状を有している。このため、弁体14を第1シール面18(1)に当接させて閉じるように設定した場合、弁体14の側辺32siは、シートリング12の連続第1シール面18(1)exに当接する。すなわち、湾曲形状の側辺32siの全体が湾曲形状の連続第1シール面18(1)exに当接する。この時、弁体連接面32がシート連接面31に当接する。これにより、弁体14とシートリング12との当接面積を広くして、シール性能を向上させることができる。また、弁体14の側辺32siは所定のシール量で連続第1シール面18(1)exに入り込んでいる。このため、シール性能を向上させることができる。弁体14を第2シール面18(2)に当接させて閉じるように設定した場合、及び、弁体14を係止シール面18(3)に当接させて閉じるように設定した場合も、同様にして、弁体14の側辺32si近辺とシート側当接面30とのシール性能を向上させることができる。特に、係止シール面18(3)に当接させて閉じるように設定した場合には、弁体14の側辺32siの全体が連続係止凸部20に当接するため、より当接面積を広くして、よりシール性能を向上させることができる。
12:シートリング
12i:内周面
14:弁体
14s:外周面
16:内周シール構造
18(1):第1シール面
18(1)ex:連続第1シール面
18(2):第2シール面
18(2)ex:連続第2シール面
18(3):係止シール面
18(3)ex:連続係止シール面
20:係止凸部
20ex:連続係止凸部
22:弁棒
24:シート側弁棒孔
26:弁体側弁棒孔
28:弁体側当接面
30:シート側当接面
31:シート連接面
32:弁体連接面
32si:側辺
33:シート側当接面
34:シート構造
C1:回転中心
SW1、SW2、SW3:シール量
Claims (5)
- バルブのシートリングに備えられ、該シートリングの内周面から膨出し、流体圧力が負荷される弁体の外周面が当接する内周シール構造であり、
凹曲面形状であり、前記弁体の前記外周面が当接して停止し締め切り位置とすることが可能な第1シール面と、
前記弁体が係止され、該弁体の回転が規制される係止凸部と、
前記弁体が前記係止凸部に係止された時に、該弁体の前記外周面が当接して停止し締め切り位置とすることが可能な係止シール面と、
を備え、
前記第1シール面よりも前記係止シール面の方が、前記弁体の前記外周面が入り込む深さであるシール量が大きくなるように構成され、
前記弁体の回転により該弁体の前記外周面が移動する方向に、前記第1シール面、前記係止シール面、前記係止凸部の順に配置され、
前記弁体の前記外周面を締め切り位置まで回転させる操作トルクは、前記係止シール面で停止させて該係止シール面を締め切り位置とする場合よりも、前記第1シール面で停止させて該第1シール面を締め切り位置とする場合の方が小さくなるように構成し、
前記弁体の前記外周面を当接させ停止させて締め切り位置とするシール面として、前記第1シール面又は前記係止シール面のいずれか一つを選択し、選択したシール面で該弁体の該外周面が停止するように前記操作トルクを設定するように構成した内周シール構造。 - 凹曲面形状であり、前記弁体の前記外周面が当接して停止し締め切り位置とすることが可能であり、前記第1シール面に連続する第2シール面を備え、
前記弁体の回転による該弁体の前記外周面が移動する方向に、前記第1シール面、前記第2シール面、前記係止シール面、前記係止凸部の順に配置され、
前記第1シール面よりも前記第2シール面の方が、シール量が大きくなるように構成され、
前記第2シール面よりも前記係止シール面の方が、シール量が大きくなるように構成され、
前記弁体の前記外周面を締め切り位置まで回転させる操作トルクは、前記第1シール面で停止させて該第1シール面を締め切り位置とする場合、前記第2シール面で停止させ該第2シール面を締め切り位置とする場合、前記係止シール面で停止させて該係止シール面を締め切り位置とする場合、の順に、大きくなっていくように構成され、
前記弁体の前記外周面を当接させ停止させて締め切り位置とするシール面として、前記第1シール面、前記第2シール面、又は前記係止シール面のいずれか一つを選択し、選択したシール面が締め切り位置となるように前記操作トルクを設定するように構成した請求項1に記載する内周シール構造。 - バルブのシートリングに備えられたシート構造であり、
前記請求項1又は2に記載する内周シール構造と、
前記弁体の回転中心を構成する弁棒が挿入されるシート側弁棒孔と、
前記シート側弁棒孔の周辺に設けられ、前記弁体が有する弁体側弁棒孔の周辺の弁体側当接面が当接されるシート側当接面と、
前記第1シール面に連続し、前記シート側当接面まで延びる連続第1シール面と、
前記係止凸部に連続し、前記シート側当接面まで延びる連続係止凸部と、
前記係止シール面に連続し、前記シート側当接面まで延びる連続係止シール面と、を備え、
前記連続第1シール面、前記連続係止凸部、及び連続係止シール面は、前記弁体の前記外周面と弁体側当接面との間に連接された弁体連接面の側辺に対して、当接した時に全体が密着する形状を有するシート構造。 - 前記請求項1に記載する内周シール構造と、前記弁体を回転させる回転駆動手段と、を備えたバルブであり、
前記回転駆動手段は、前記弁体の前記外周面を当接させ停止させて締め切り位置とするシール面として、前記第1シール面又は前記係止シール面のいずれか一つを選択し、選択したシール面が締め切り位置となるように前記操作トルクを設定するように構成されたバルブ。 - 前記請求項2に記載する内周シール構造を含むバルブであり、
前記弁体を回転させる回転駆動手段を備え、
前記回転駆動手段は、前記弁体の前記外周面を当接させ停止させて締め切り位置とするシール面として、前記第1シール面、前記第2シール面、又は前記係止シール面のいずれか一つを選択し、選択したシール面が締め切り位置となるように前記操作トルクを設定するように構成されたバルブ。
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