JPH04109265U - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体に作用するアンバランストルクを低減し
得る簡単な構造のバタフライ弁を提供する。 【構成】 弁軸３の上流側に三角柱状の整流板５が、弁
軸３と平行に、且つ整流板５の横断面の三角形の頂点又
は底辺を弁軸側に向けて配設される。整流板５の厚さが
弁軸３の直径以下に設定される。バラフライ弁の弁体４
が中間開度状態で、流体通路内を流体が流れた場合、弁
体４の背後（下流側）の一部分に流体の渦が発生し、こ
の渦によって、弁体４には閉弁方向の力つまりアンバラ
ンストルクが作用するが、弁体４の上流側に設けた整流
板５によって弁体４の前部（上流側）にも渦が発生し、
この渦によって弁体４には開弁方向の力が作用し、弁体
４に作用するアンバランストルクは低減される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、バタフライ弁に関し、特に、流体から弁体が受けるアンバランスト ルクを軽減し得るバタフライ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図７は、バラフライ弁が中間開度状態にあり、流体を上から下に流した場合の 、弁内各所における流体の流れ方向を示したものであるが、この図からわかるよ うに、弁体３０の背後の一部分に流体の渦が発生し、この渦によって、弁体３０ には閉弁方向の力Ｆが作用する。このため、中間開度位置の弁体にアンバランス トルクが発生し、弁体を開く際にはそのトルクに打ち勝つ力が必要となる。また 、弁体の開度をモータ等により駆動制御する場合、流体が流れることにより、ア ンバランストルクが発生し、弁のコントロール性能が低下する課題があった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

そこで、従来、バタフライ弁の弁体の一部に翼を取付け、その翼に生じる揚力 によって、弁体に生じるアンバランストルクを打ち消すようにしたバタフライ弁 が提案されている（実開平２−２９３２４号公報等参照）。

【０００４】 しかし、このバタフライ弁は、回動する薄い金属板の弁体上に、脚部を介して 所定形状の翼を固定する必要があるため、高い信頼性を保持することは容易では なく、また、弁の全開時には、その翼が弁の有効開口面積を狭め、流体の流通抵 抗を少なからず増大させる課題があった。

【０００５】 本考案は、上記の課題を解決するためになされたもので、弁体に作用するアン バランストルクを低減し得ると共に、簡単な構造で信頼性の高いバタフライ弁を 提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このために、本考案のバタフライ弁は、円筒状の流体通路内に弁体を固定した 弁軸が流体通路の横断方向に軸支されてなるバタフライ弁において、弁軸の上流 側に三角柱状の整流板が、弁軸と平行に、且つ整流板の横断面の三角形の頂点又 は底辺を弁軸側に向けて配設され、整流板の厚さが弁軸の直径以下に設定されて 構成される。

【０００７】

【作用】

バラフライ弁の弁体が中間開度状態にあり、流体通路内を流体が流れた場合、 弁体の背後（下流側）の一部分に流体の渦が発生し、この渦によって、弁体には 閉弁方向の力つまりアンバランストルクが作用する。

【０００８】 しかし、弁体の上流側に設けた整流板によって弁体の前部（上流側）にも渦が 発生し、この渦によって弁体には開弁方向の力（上記閉弁方向の力より小さい力 ）が作用し、弁体に作用するアンバランストルクは低減される。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１０】 図１はバタフライ弁の縦断面図を示している。円筒状の弁ハウジング１内には 流体通路２が形成され、その流体通路２内に弁軸３が通路の横断方向つまり水平 方向に軸支され、弁軸３に円盤状の弁体４が固定される。

【００１１】 その弁軸３の上方（上流側）に整流板５が弁軸３と平行に配設される。この整 流板５は、断面を二等辺三角形とする三角柱状に形成され、その三角形の頂点を 弁軸３側に向け、両端を弁ハウジング１の壁部に固定して水平に取付けられる。 この整流板５の厚さ（二等辺三角形の底辺の長さ）は弁軸３の直径以下に設定さ れる。

【００１２】 図２は、上記構成のバタフライ弁について、コンピュータを使用して有限要素 法による流体のシミュレーション解析（二次元解析）を行なった際の、弁ハウジ ング内各部分における流体の流速と方向を示した図である。また、図３のグラフ は、上記構成のバタフライ弁に実際に流体を流した際、弁体４の角度を全閉から 全開まで変化させたときの弁体４にかかるトルクの変化を測定した結果をグラフ にしたものであり、曲線Ａは従来のバタフライ弁の場合、曲線Ｂは整流板５を設 けた本考案のバタフライ弁の場合を示している。

【００１３】 図２の各矢印はその長さが流体の流速を示し、矢印の方向が流体の方向を示し ているが、この図から、弁体４の左側に渦Ｓ１が発生しているのがわかり、この 渦Ｓ１によって、弁体４に閉じ方向の力Ｆ１が作用する。

【００１４】 しかし、弁体４の上部の右側にも弱い渦Ｓ２が発生していることがわかる。こ の渦Ｓ２は整流板５によって生じたものであり、この渦Ｓ２によって、弁体４に 開き方向の力Ｆ２が作用する。この力Ｆ２は力Ｆ１に比べ弱いものであるが、力 Ｆ１に比べ軸中心からより離れた位置に発生するため、弁体に生じるトルクは弱 くはない。このため、弁体４に作用する閉じトルクは、整流板５を取付けない従 来のバタフライ弁に比べ、充分に低減される。

【００１５】 このことは、図３のグラフから、例えば、弁体の開度が６０度の場合、本案の バタフライ弁は、整流板５を取付けない従来の弁に比べ、そこに作用するアンバ ランストルクつまり閉じトルクが１／３以下に減少していることがわかる。

【００１６】 さらに、整流板５が弁軸３の真上に位置し、整流板５の厚さが弁軸３の直径以 下に設定されているため、整流板５を設けたことによって、弁の全開時に、有効 開口面積が狭められる問題は発生しない。

【００１７】 図４は他の実施例を示し、ここでは、上記の整流板５と逆方向の断面を有する 整流板６を弁軸３の上方に配設した例を示している。即ち、整流板６は、上記と 同様に断面を二等辺三角形とする三角柱状に形成され、その三角形の底辺を弁軸 ３側に向け、両端を弁ハウジング１の壁部に固定して水平に取付けられる。この 整流板６の厚さ（二等辺三角形の底辺の長さ）は、上記と同様に弁軸３の直径以 下に設定される。

【００１８】 図５は、上記構成のバタフライ弁について、上記と同様に有限要素法による流 体のシミュレーション解析（二次元解析）を行なった際の、弁ハウジング内各部 分における流体の流速と方向を示した図である。また、図６のグラフは、上記構 成のバタフライ弁に実際に流体を流した際、弁体４の角度を全閉から全開まで変 化させたときの弁体４にかかるトルクの変化を測定した結果をグラフにしたもの であり、曲線Ａは従来のバタフライ弁の場合、曲線Ｃは整流板６を設けた本考案 のバタフライ弁の場合を示している。

【００１９】 図５から、弁体４の左側に渦Ｓ４が発生し、弁体４の上部の右側にも弱い渦Ｓ ５が発生していることがわかる。渦Ｓ４によって、弁体４に閉じ方向の力Ｆ４が 作用するが、弁体４の上部の右側にも弱い渦Ｓ５が発生し、この渦Ｓ５によって 、弁体４に開き方向の力Ｆ５が作用する。この力Ｆ５は力Ｆ４に比べ弱いもので あるが、力Ｆ４に比べ軸中心からより離れた位置に発生するため、弁体に生じる トルクは弱くはない。このため、弁体４に作用する閉じトルクは、整流板６を取 付けない従来のバタフライ弁に比べ、充分に低減される。

【００２０】 このことは、図６のグラフから、例えば、弁体の開度が６０度の場合、本案の バタフライ弁は、整流板６を取付けない従来の弁に比べ、そこに作用するアンバ ランストルクつまり閉じトルクが２／３以下に減少し、また、弁体の開度が７０ 度の場合、アンバランストルクがゼロとなっていることがわかる。

【００２１】 なお、上記実施例では、整流板として断面を二等辺三角形とする三角柱を使用 したが、その三角柱の断面形状は、直角三角形など二等辺三角形以外のものでも 、アンバランストルクを低減できる効果を有する。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のバタフライ弁によれば、弁軸の上流側に三角柱 状の整流板が、弁軸と平行に、且つ整流板の横断面の三角形の頂点又は底辺を弁 軸側に向けて配設され、整流板の厚さを弁軸の直径以下とするように構成したか ら、バラフライ弁の弁体が中間開度状態にあり、流体通路内を流体が流れた場合 、弁体の背後（下流側）の一部分に流体の渦が発生し、この渦によって、弁体に は閉弁方向の力が作用するが、弁体の上流側に設けた整流板によって弁体の前部 （上流側）にも渦が発生し、この渦によって弁体には開弁方向の力（上記閉弁方 向の力より小さい力）が作用し、弁体に作用するアンバランストルクは低減され る。

【００２３】 また、整流板が弁軸と平行に位置し、整流板の厚さが弁軸の直径以下に設定さ れているため、整流板を設けたことによって、弁の全開時に、有効開口面積が狭 められる問題は発生しない。さらに、この整流板は弁ハウジング内の壁部に容易 に一体形成することができ、又は別部材としてビス等により容易に固定すること ができ、弁の信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】バタフライ弁の断面図である。

【図２】流体の流速と方向を示すシミュレーション解析
図である。

【図３】弁の開度に対する弁体にかかるトルクのグラフ
図である。

【図４】他の実施例のバタフライ弁の断面図である。

【図５】他の実施例の流体の流速と方向を示すシミュレ
ーション解析図である。

【図６】他の実施例の弁の開度に対する弁体にかかるト
ルクのグラフ図である。

【図７】従来のバタフライ弁における作用説明図であ
る。

【符号の説明】

１−弁ハウジング、２−流体通路、３−弁軸、４−弁
体、５−整流板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 北村 直 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の流体通路内に弁体を固定した弁
   軸が該流体通路の横断方向に軸支されてなるバタフライ
   弁において、該弁軸の上流側に三角柱状の整流板が該弁
   軸と平行に、且つ該整流板の横断面の三角形の頂点又は
   底辺を該弁軸側に向けて配設され、該整流板の厚さが該
   弁軸の直径以下に設定されていることを特徴とするバタ
   フライ弁。