JPH02129469A - 弁アセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弁本体にジャーナルされるシャフト部材又は
トラニオンに取り付けられた回転弁要素を有する弁に関
し、そしてさらに具体的には、弁要素をシャフト部材に
固定するアセンブリに関する。

本発明は、円板形又はバタフライ弁に特に適するが、そ
れはまた、ボール弁、プラグ弁等のような他の形式の回
転弁に関して使用することができる。一般の弁アセンブ
リにおいて、弁要素は、弁本体に回転可能にジャーナル
されたシャフトを使用して、弁本体に取り付けられる。

シャフト部材の一方の端部は弁本体から外側に延び、ハ
ンドル又は弁作動器によって動作される弁ステム部分を
提供する。ステムが回転されるときそれらが単体として
回転するように、シャフトに関して弁要素を固定するこ
とが必要である。

そのような回転可能な弁の性能は、シャフト部材と弁要
素の間の連結の特性と完全性によって、大部分決定され
る。これらの連結は、シャフト部材と弁要素の間の最少
の回転及び軸方向の最少の遊びと共に、いづれかの方向
に高いトルク負荷を伝達することができなければならな
い。理想的には、連結は、シャフト部材のトルクを保持
する能力に当然生ずるその能力の減少を最少にしながら
、そのようなトルク伝達を提供することである。また、
連結は、シャフト部材、弁要素、及び関連部品が、装置
を容易に組み立ておよび分解できるように、従来の装置
で容易かつ安価に製造されるよう設計されることが望ま
しい。

従来のトラニオン取り付は弁要素において、トラニオン
又はシャフト部材は、通常、′ピン又はある形式のキー
のいづれかにより弁要素に固定される。ビン形式の連結
において、ビンはシャフトと弁要素のそれぞれにおける
ボアを通って延びる。

これらのボアは、完全に整列していることが必要なだけ
でなく、また遊びを避けるためにビンとボアの間に緊密
なはめあいが存在することを必要とする。こうして、組
み立て中の部品には小さな公差及び／又は精密な機械加
工が必要とされ、ビン形式の連結の使用において高費用
と不都合を招く。

他方、キー形式の連結において、シャフト部材はキーを
収容するために機械加工されなければならない。これは
、シャフトのある部分の断面の円形断面構成を、方形、
六辺形、ＤＤ又は類似物に変更することを伴う。代替的
に、キーを収容するためにシャフト部材に溝を入れるこ
ともできる。

いづれの場合においても、相当量の金属が機械加工断面
においてシャフト部材から除去され、断面領域を減少さ
せられる。これは、シャフト部材の捩れ強さ又はトルク
を保持する能力を劇的に減少させる。例えば、シャフト
断面を円形から方形断面構成に機械加工することにより
、その捩れ強さは６０パ一セント以上も減少する。さら
に、キー連結は、ビン連結と同様、満足すべき性能のた
めに小さな公差を必要とし、これは複雑な製造プロセス
を必要とし高い製造費用を招く。さらに、従来のキ一連
結は、シャフト部材と弁要素の間の相対的回転を防止す
るのみであり、軸方向の拘束を与えない。従って、付加
的手段を、弁要素に関して軸方向にシャフト部材を固定
するために与えなければならず、こうして製造費用がさ
らに増大する。

ビン及びキ一連結の双方の別の不都合な点は、必要とさ
れる緊密なはめあいが与えられたときでさえも、弁使用
中に部品の摩耗が結局は始まり、緊密なはめあいによっ
て防止された非所望の遊びが生ずる。

参照によりここに編入されたオーストラリア特許第５１
５．０４７号には、シャフト部材の平坦部に対して圧縮
により付勢されるトルク伝達部材を使用する、シャフト
に弁要素のような回転要素を固定するアセンブリが開示
されている。トルク伝達部材は弁要素内のボアと交差す
るボア内にねじにより収容され、弁要素内のボア内にシ
ャフトが延びる。トルク伝達部材は、実質的に平坦な円
形端面を有しており、該端面ば平坦部に平行でありかつ
接触する。トルク伝達部材の端面の直径は、平坦部の側
部縁の間の距離よりも大きいが、端部縁の間の距離より
も小さいか又は実質的に等しく、その結果、端面ば平坦
部の側部縁を超えて横に延びるが端部縁の間に位置する
。

このため、連結回転のためのシャフトに弁要素を固定す
る改良された手段を有する回転弁アセンブリを提供する
ことが本発明の目的である。

本発明の別の目的は、弁要素とシャフトの間に強化され
た摩擦係合を与える手段を有する回転弁アセンブリを提
供することである。

本発明のさらに一層の目的は、シャフトとトルク伝達部
材の間に小さな公差を必要とすることなしに、回転弁要
素と弁シヤフトの間の相対的な回転及び／又は軸方向の
遊びを防止する手段を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、相互に係合された部品の摩
耗によって、弁要素とシャフトの間に発生する遊びを除
去するだめの簡単な手段を有する回転弁アセンブリを提
供することである。

本発明の上記および他の目的は、図面、以下の説明、及
び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本発明の改良された回転弁アセンブリは、弁本体と、弁
本体に配置されそして弁要素の回転軸と共軸の第１のボ
アを有する回転弁要素と、弁本体に回転可能に取り付け
られそして弁要素内の第１のボアに延びるシャフト部材
とを具備する。弁要素は、第１のボアを横切りそして第
１のボアと交差する第２のボアを有する。概ね円筒形の
トルク伝達部材は第２のボア内に配置され、シャフト部
材に接触する端面を有する。そして、トルク伝達部材を
シャフト部材の方に圧縮状態で付勢する手段が存在する
。弁要素内の第１のボアは、第２のボアの概ね反対側に
配置された接合表面を有し、一方シャフト部材は、該接
合表面と係合する係合部分を規定する外側表面を有する
。接合表面とシャフトの外側表面の係合部分の少なくと
もいづれか一方は、摩擦を生じさせる構成を備え、トル
ク伝達部材がシャフト部材に対して圧縮により刺部され
るとき、接合表面又はシャフトの外側表面の係合部分の
いづれかにおける摩擦を生じさせる構成は、接合表面又
はシャフトの外側表面の係合部分の他方とのかみ合い又
は摩擦係合に駆り立てられる。

図面を参照すると、本発明は、円板又はバタフライ形弁
アセンブリに組み込まれて示されているが、本発明を、
弁本体の内部に配置された回転可能な弁要素を使用する
ポール弁アセンブリや他の形式の弁アセンブリに適用可
能であることが理解されよう。さらに、本発明は、弁要
素を回転可能に取り付けるために、単一シャフトを使用
するバタフライ弁を参照して記載されるが、本発明は、
弁本体において弁要素を回転可能に取り付けるために、
２つのシャフトを使用する弁にも等しく適用可能である
ことが理解されよう。

最初に、第１図と第２図を参照すると、弁本体１２を有
するバタフライ弁１０が示され、弁本体１２は、弁本体
１２を通る通路１６を規定する環状のダブテール（ｄｏ
ｖｅＬａｉｌ）形リブ１４を有する。

概ね弾性の環状弁座１８が弁本体１２に配置され、弁座
１８は環状リブ１６に連結される。弁座１８は弁１０の
流路２０を規定する。流路２０には、弁ｌＯを流れる流
量を制御するための円板弁要素２２が配置される。弁要
素２２はその内にボア２４を有し、ボア２４は流路２０
を概ね直径に沿って横切って延びる。シャフト２６はボ
ア２４を通って延び、シャフト２６の一方の端部は、弁
本体１２と一体形成されたボス部分３０における止まり
ボア２８において回転可能にジャーナルされる。

シャフト２６の反対端部はネック部分３４に形成された
ボア３２を通って延び、ネック部分３４は本体１２と一
体形成される。ボア３２．２４と２８は、図示されたよ
うに、互いに正しく位置・合わせされる。ネック部分３
４はカウンタボア３６を有し、カウンタボア３６内にシ
ール部材３８と軸受は部材４０が収容され、これにより
、流体が本体１２とシャフト２６の間の弁１０から漏れ
出るのを防止しながら、シャフト２６がボア３２におい
て回転することを許容する。シャフト２６の一部分は外
側に延び、ネック３４と一体形成された７ランジ４２を
通過し、そして弁１０を作動器に固定させ又はシャフト
２６を手動で回転可能にするために、平らな部分又はレ
ンチ表面４４を備える。以下に十分記載するように、弁
要素２２は、弁要素２２におけるねじ山°付きボア４８
中にねじによって収められたトルク伝達部材４６により
、回転のためにシャフト２６に締付けられ、トルク伝達
部材４６は、シャフト２６と係合する概ね平坦な端面５
６（第３図）を有し、これによりシャフト２６と弁要素
２２の間の相対的な回転を防止する。こうして、弁ｌＯ
を流れる流量を制御するためにシャフト２６と同時に弁
要素２２を所望のように回転させることができる。

第３図と第４図を参照すると、シャフト２６を弁要素２
２に固定する手段が非常に詳細に示される。図示のよう
に、ポア４８は、ポア２４を概ね横切りそしてポア２４
と交差する。ポア２４は概ね円筒形の表面４９によって
規定され、概ね円筒形の表面４９は、ポア２４とポア４
８の交差部分と概ね反対側に配置された接合表面５０を
含む。

即ち、接合表面５０は、ポア４８と２４の交差部分から
ポア２４を直径方向に横切って位置する。

シャフト２６は係合部分６４を含む外側円筒形表面５２
を有し、係合部分６４は、シャフト２６に形成された平
坦部５１とは反対側のシャフト２６上に配置され、かつ
外側円筒形表面５２を遮る。

係合部分６４は、接合表面５０と係合する摩擦を生じさ
せる構成を備える。第３図と第４図の実施態様に示され
たように、摩擦を生じさせる構成は、ローレット目６６
かもなり、ローレット目６６は、平坦部５１の一方の側
面から平坦部５１の他方の側面にシャフト２６の回りに
延びて示されているが、係合部分６４のみに必要とされ
る。

平坦部５１は、軸方向に間隔をあけた端部縁５３と５４
を有する概ね矩形である。平坦部５１は側部縁において
シャフト２６の円筒形外側表面５２と連続であることが
認識されよう。平坦部５１は、端部縁５３と５４の間で
、トルク伝達部材４６の端面５６の直径と少なくとも同
じ大きさである軸方向の長さを有する。好ましくは、ト
ルク伝達部材４６の端面５６は、平坦部の幅、即ち平坦
部の一方の側面がシャフト２６の外側円筒形表面５２と
交差する部分と平坦部５１の他方の側面がシャフト２６
の外側円筒形表面５２と交差する部分との間の距離、よ
りも大きな直径を有する。従って、トルク伝達部材４６
の端面５６は側面において平坦部５１の両側面と重なり
合うことができるが、端部縁５３と５４の間に完全に位
置する。好ましい場合において、平坦部５１の長さは、
通常の小さな械加工公差によって許容されるよりも実質
的に大きな量だけ、トルク伝達部材４６の端面５６の直
径よりも大きい。これは、そのような公差の機械加工の
必要性を除去し、そしてまた、トルク伝達部材４６がシ
ャフト２６にねじにより収容されないとしても、トルク
伝達部材４６のねじ山が端面５６まで完全に延びること
を許容する。

端部縁５３．５４は、過度の軸方向移動を防止するため
に、トルク伝達部材４６．と係合する停止層を与える。

従って、端面５６がシャフト２６における平坦部５１と
係合するように、トルク伝達部材４６がねじ山付きポア
４８を通って圧縮により付勢されるとき、シャフト２６
の外側表面５２の係合部分６４は、弁要素２２における
接合表面５０と緊密な係合に押しやられる。ローレット
目６６は接合表面５０にかみ合うように形成され、シャ
フト２６と弁要素２２の間の緊密な摩擦係合を確実なも
のとする。これは、シャフト２６と弁要素２２の間の相
対的な回転動作に対する非常に高められた抵抗力を招く
。トルク伝達部材４６が平坦部５１と確実な接合にある
とき、トルクは、トルク伝達部材４６により、シャフト
２６と弁要素２２の間に伝達されることが認識されよう
。この緊密な接合はまた、円板２２に関してシャフト２
６の軸方向の拘束を与える。

好ましい場合において、トルク伝達部材４６はテーパー
付きねじ山５８を備え、一方策２のねじ山付きポア４８
は平行ねじ山６０を備える。従って、トルク伝達部材４
６がねじ山付きボア４８内に十分な距離進められるとき
、テーパー付きねじ山５８の部分は降伏させられ、これ
によりトルク伝達部材４６が使用中ねじ山付きポア４８
から抜けないことを保証する。

第５図を参照すると、本発明の回転弁アセンブリにおい
て使用されるシャフトの修正された形式が示される。第
５図に示された実施態様において、シャフト２６の外側
表面５２におけるローレフト目６８は、第３図と第４図
におけるローレット目６６のような概ね軸方向に延びる
隆起ではなく、十字形パターンである。第５図に示され
た十字形ローレット目６８は、第３図と第４図に示され
た概ね軸方向に延びるローレット目６６と比較して、弁
要素２２に関してシャフト２６の強化された軸方向の拘
束を与える。再び、ローレット目６８は、平坦部５１の
一方の側面から平坦部５１の他方の側面にシャフト２６
の外側表面５２の回りに延びるように示されるが、ロー
レフト目６８はシャフト２６の外側表面５２の係合部分
６４のみに必要とされることが認識され、係合部分は平
坦部５１と概ね正反対側に配置される。

第６図において、シャフト２６において使用される摩擦
を生じさせる構成の別の修正形式が示される。第６図に
示された摩擦を生じさせる構成は、シャフト２６の外側
表面５２の係合部分６４に形成されたデインプル又はく
ぼみ７０を含み、デインプル７０は、ローレット目６６
と６８と基本的に同一方法にて摩擦を生じさせる構成と
して役立つ。

ローレット目とデインプルが摩擦を生じさせる構成とし
て示されたが、係合表面の間の大きな摩擦力を生じさせ
る事実上任意の表面の不規則性を使用できることが認識
されよう。また、摩擦を生じさせる構成はシャフト２６
上に存在するように示されているが、それらは、代替的
に接合表面５１に存在させることもできる。いづれの場
合においても、シャフト２６と弁要素２２の間に増大さ
れた摩擦抵抗がある。

こうして、本発明は、弁要素を弁シヤフトに固定するた
めの手段を含む改良されＩ；弁アセンブリを提供し、平
坦部５１又はトルク伝達部材４６の小さな公差の正確な
機械加工に対する必要性を除去することが見られる。そ
れにも拘わらず、摩擦を生じさせる構成、例えばローレ
フト目６６の使用と組み合わされたトルク伝達部材４６
のシャフト２６の緊密な圧縮係合は、シャフト２６と弁
要素２２の間の回転方向の遊び及び軸方向の遊びを防止
する。さらに、弁が使用されそして摩耗したとき遊びが
発生するならば、それは、ねじ山付きボア４８における
トルク伝達部材４６を平坦部５１の方にさらに締付ける
ことにより容易に修正される。さらに、好ましい場合に
は、トルク伝達部材４６は、ボア４８における平行ねじ
山６０に収容されるテーパー付きねじ山５８を備えるた
めに、トルク伝達部材４６の弁要素２２への確実な締付
けが保証される。

本発明の前述の開示と説明は例示的かつ説明的であり、
そして図示された構造の詳細および寸法、形状と材料に
おける多様な変更が、本発明の精神から逸脱することな
しに、特許請求の範囲内で行われる。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、弁本体と、該弁本体内に配置されそして回転弁要素
の回転軸と共軸で且つ回転弁要素内に位置する第１のボ
アを有する回転弁要素と、該弁本体に回転可能に取り付
けられそして該弁要素内の該第１のボアに延びるシャフ
ト部材とを具備する回転弁アセンブリであって、 該弁要素は、その内に、該第１のボアを横切り、該第１
のボアと交差する第２のねじ山付きボアをさらに有し； 該シャフト部材との係合状態に圧縮により付勢されるよ
うに、該第２のボア内にねじによって収容される概ね円
筒形のトルク伝達部材を具備し、該第２のボアは平行な
ねじ山を有し、そして該トルク伝達部材はテーパー付き
ねじ山を有する： 該第１のボアは、該第１のボアと該第２のボアとが交差
する部分と概ね反対側に配置された接合表面を規定し： 該シャフト部材は、該接合表面と係合する係合部分を含
む外側表面を有し； これにより、該トルク伝達部材が該シャフト部材との係
合状態に圧縮により付勢されるとき、該接合表面と該シ
ャフト部材の該外側表面の該係合部分が係合状態に付勢
されることを特徴とする回転弁アセンブリ。

２、該シャフト部材の該外側表面は平坦部によって中断
された概ね円筒形の主要部分を具備し、該平坦部は該第
２のボアと位置合わせされ、該平坦部は円周方向に間隔
をあけられた側部縁と軸方向に間隔をあけられた端部縁
とを有し、該平坦部は該側部縁において該円筒形の主要
部分と連続しており、かつ該端部縁において該円筒形の
主要部分から内側に間隔をあけられている上記ｌに記載
のアセンブリ。

３、該トルク伝達部材は、該平坦部に概ね平行でかつ該
平坦部に接触する実質的に平坦な円形端面を有する上記
２に記載のアセンブリ。

４、該接合表面又は該シャフト部材の該外側表面の該係
合部分の一方は、摩擦を生じさせる構成を有する上記ｌ
に記載のアセンブリ。

５、該摩擦を生じさせる構成は、該シャフト部材の該外
側表面の該係合部分上にある上記４に記載のアセンブリ
。

６、該摩擦を生じさせる構成は、該シャフト部材の該外
側表面の該係合部分上におけるローレフト目よって規定
される上記５に記載のアセンブリ。

７、該摩擦を生じさせる構成は、該シャフト部材の該外
側表面の該係合連結部分におけるデインプルからなる上
記５に記載のアセンブリ。

８、該弁要素は円板形状の要素である上記ｌに記載のア
センブリ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の改良弁アセンブリの部分的断面の正
面図。 第２図は、本発明の改良弁アセンブリの前面図。 第３図は、弁シヤフトにおける回転弁要素を固定するた
めの手段を示す、部分的に断面の分解された拡大断片図
。 第４１３０は、弁シヤフトに固定された弁要素を示す第
３図に類似の図。 第５図は、本発明の改良回転弁アセンブリにおいて使用
されるシャフトの修正形式を示す拡大断片図。 第６図は、本発明の改良回転弁アセンブリにおいて使用
されるシャフトの別の形式を示す第５図に類似した図。 １０・・・バタフライ弁、１２・・・弁本体、２０・・
・流路、２２・・・円板弁要素、２４・・・第１のボア
、２６・・・シャフト、４６・・・トルク伝達部材、４
８・・・第２のボア、５０・・・接合表面、５２・・・
外側円筒形表面、５３．５４・・・端部縁、５６・・・
端面、５８・・・テーパー付きねじ山、６０・・・平行
なねじ山、６４・・・係合部分、６６．６８・・・ロー
レット目、７０・・・デインプル。 特許出願人　キーストーン・インターナショナル・イン
コーポレーテツド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弁本体と、該弁本体内に配置されそして回転弁要素の回
   転軸と共軸で且つ回転弁要素内に位置する第１のボアを
   有する回転弁要素と、該弁本体に回転可能に取り付けら
   れそして該弁要素内の該第１のボアに延びるシャフト部
   材とを具備する回転弁アセンブリであって、 該弁要素は、その内に、該第１のボアを横切り、該第１
   のボアと交差する第２のねじ山付きボアをさらに有し； 該シャフト部材との係合状態に圧縮により付勢されるよ
   うに、該第２のボア内にねじによって収容される概ね円
   筒形のトルク伝達部材を具備し、該第２のボアは平行な
   ねじ山を有し、そし て該トルク伝達部材はテーパー付きねじ山を有する； 該第１のボアは、該第１のボアと該第２のボアとが交差
   する部分と概ね反対側に配置された接合表面を規定し； 該シャフト部材は、該接合表面と係合する係合部分を含
   む外側表面を有し； これにより、該トルク伝達部材が該シャフト部材との係
   合状態に圧縮により付勢されるとき、該接合表面と該シ
   ャフト部材の該外側表面の該係合部分が係合状態に付勢
   されることを特徴とする回転弁アセンブリ。