JPH0531033B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば、AFNOR、DIN、ISO、
ANSI、AWWA、MSS、BS、JIS規格のような
国際規格により作られたいかなるタイプのフラン
ジの間に組み込み可能としたバタフライ弁に関す
る。 〔従来技術及び問題点〕 一般に、バタフライ弁は、１箇又は複数箇の部
品より構成される弁本体と、この弁本体の内部に
回動自在に組み込まれるバタフライと、弁本体及
びバタフライと共働して弁が閉じた位置にある時
上流側と下流側を完全に遮断するシールライニン
グとから構成されており、弁本体は中央孔とこの
中央孔の開口の中間に位置する２箇の平行半径面
とこの中央孔の中心線に直角に設けられた横断孔
とを有し、バタフライを横断孔に挿入される１本
以上の作動軸によつて動かすようにしている。 上記タイプのバタフライ弁は、通常、２箇の接
続フランジによつて配管に接続され、各接続フラ
ンジには、弁本体の半径面に密着結合される形状
の半径面が形成されている。そのため、各フラン
ジは均等に配設された一連の軸孔に取り付けら
れ、この軸孔にピン又はねじが挿入される。この
ピン又はねじはそれぞれ両フランジの軸孔に螺合
され、その各端部が固定される。このようにする
目的は、弁の半径面に沿つて延びる可撓性のリン
グの一部を押圧して外部シールをなし、上流側及
び下流側の配管のパイプとバタフライ弁との間の
機械的継手とするためである。 さらに、多くのタイプのバタフライ弁では、ス
リーブの側部は本体の合わせ目の円形の凹部に部
分的に整合する。バタフライ弁によつては、上記
凹部が本体の中央孔から外側に、半径面が上記面
から軸方向に偏心しているものもある。この場
合、凹部の半径面で、スリーブの側部が凹部の深
さより少し厚くなり、スリーブの端部が環状溝に
整合してほぞの作用をする形状である。 この形状によつてスリーブは本体に適当に固定
されると共に上記側部を押圧する力が所要のシー
ルを行なう適当な強さに限定されるので、ピンの
固定の際に生ずる歪みによつて、フランジの半径
方向の力が弁本体の半径面を押す時にシールが形
成される。 このタイプのバタフライ弁では、本体がピン又
はねじによつてフランジの中央に支持される。そ
のために、リブを弁本体の周囲に設けても良く、
この場合、軸線方向に又は切込部を設け、この孔
又は切込部にピン又はねじを螺合挿入する。 しかしながら現状では、同一タイプのバタフラ
イ弁でも、そのフランジの内径、このフランジに
設けられたピン又はねじの孔の角度、この孔のフ
ランジの中心線までの距離及び孔の直径が、現行
の各種規格のどれを適用されるかによつてことご
とく異なつて来る。 このようにフランジの形状に差があるので、各
タイプのフランジに適合させるためにバタフライ
弁に細部にわたり区分せざる得ず、特にピン又は
ねじを挿入する孔又は切込部の位置及び寸法を細
かく規定する必要が生じている。 上述のバタフライ弁では、スリーブの側部がフ
ランジの半径面で押圧されるので、スリーブが移
動し、これに対応して上記スリーブのバタフライ
を支持するコアの厚さにばらつきが生ずる。この
バタフライ弁の上流側及び下流側の緊結度の均一
性、従つてその作動トルクに、スリーブの圧縮に
よる変形の有害な影響が表れる。 その結果、使用するフランジは適用規格に合わ
ず、内径が異なるためにそのバタフライ弁の気密
性や作動トルクにばらつきが生ずる。その原因
は、上記弾力性を有するスリーブが圧縮される時
に容積が変化するためである。 本発明は、上記欠点を除去するバタフライ弁を
提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明のバタフライ弁は、中央孔とこの中央孔
に直交する横断孔と中心位置に中央孔が開口する
２つの平行な半径面とを有し半径面の中央孔開口
より半径方向外側に共軸の円形凹部を設けた弁本
体と、弁本体の内部横断孔に挿入された作動軸に
より回転される閉鎖装置と、断面形状をほぼＵ字
形としコア部が弁本体の中央孔をライニングし側
部の一部が半径面の円形凹部に嵌合する弾性スリ
ーブとを有するバタフライ弁において、上記円形
凹部は、中央孔に連続する湾曲した形状のフレア
部と、このフレア部に連なる円錐形部と、内側面
と底面と外側面から形成され内側面を円錐形部に
連なり外側面を半径面に連結する環状溝から形成
され、上記弾性スリーブは内面を外径を除いて円
形凹部の形状に対応し、弾性スリーブの外径は、
環状溝の外径より小径で弾性スリーブの外径面と
環状溝の外側面の間に環状空間を形成し、弾性ス
リーブの外側面は、弾性スリーブの内面に連なり
円形凹部にのフレア部に対応した位置に形成され
て、上記半径面と同一面上に位置する半径面とこ
の半径面に連なり円錐形部および環状溝に対応し
た位置に形成されスリーブの外径面に連結する半
円形突部から形成され、半円形突部の容積V′は
環状空間の容積Ｖにほぼ等しく形成されたことを
特徴とする。 〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面につき説明する。 本発明のバタフライ弁は、第１図及び第２図に
示すように、弁本体１と閉鎖装置６と弾性スリー
ブ８とから構成されている。 上記弁本体１は、円筒形をなす中央孔２と、中
央部分を中央孔２に開口した２つの平行な半径面
３と、中央孔２の中心軸線Ｘ−X′に対して直角
に位置し一端側を弁本体１の半径方向首部５の中
に延びる横断孔４とを有している。 上記閉鎖装置６は、横断孔４に挿入される作動
軸７によつて中央孔２の中を回転できるように取
り付けられている。 上記弾性スリーブ８は、断面形状をＵ字形と
し、コア部９は、第３図に示すように、弁本体１
の中央孔２をライニングし、コア９の側部１１，
１２は、半径面３に設けた円形凹部１３，１４で
曲げられている。 このタイプのバタフライ弁の一般的作動原理は
周知であるから細部説明を省略するが、このバタ
フライ弁は、首部５から突出する作動軸７の端部
１５に加えられる作用で閉鎖装置６を４分の１回
転することにより作動する。これと同様に、フラ
ンジ間に位置するバタフライ弁の一般的作動原理
も周知であるから細部説明を省略する。 上記フランジは、弁本体１の半径面３に適用さ
れる少なくとも１つの半径面と、この半径面の周
囲に設けられた軸孔とを有し、この軸孔に挿通さ
れるボルトピン又はねじによりフランジ間を機械
的に結合する。バタフライ弁は、パイプの整合端
部に設けられた２箇のフランジの間に配置し、２
箇のフランジの対をなす整合孔にボルトピン又は
ねじを螺着することによつてパイプに取り付けら
れる。その結果、２箇のフランジの半径面が、バ
タフライ弁の半径面３に接合することで、弾性ス
リーブ８の側部１１，１２が押圧され、結合部を
緊結する。 上記フランジの半径面は、平面であつても、バ
タフライ弁の半径面に接触するようにした段付き
面であつてもよい。同じバタフライ弁を異なるタ
イプのフランジに使用できるように、バタフライ
弁の半径面３および弾性スリーブ８の側部１１，
１２に円形凹部１３，１４を設けても、バタフラ
イ弁と緊結性やトルク特性に障害が生じることは
ない。 上記バタフライ弁の構造を、第４図によつてさ
らに詳細に説明すれば、弁本体１の各半径面３に
設けられた凹部１３，１４は、中央孔２に連続す
る湾曲した形状のフレア部１８と、このフレア部
１８に連なる円錐形部１９と、内側面２１と底面
２２と外側面２３からなる環状溝２０から形成さ
れている。フレア部１８は、弁本体１の半径面３
（面P₀，P₀′）から距離l₁だけ内側を通る第１半径
面P₁，P₁′からこの距離l₁より小さい距離l₂に位置
する第２半径面P₂，P₂′（点Ｂ）までの内側に湾曲
した形状であり、フレア部１８の端部直径D₁は
弁本体１の中央孔２の直径Ｄより大きい。円錐形
部１９は、弁本体１の方向に後退し、弁本体１の
半径面３（面P₀，P₀′）から距離l₂より大きい距
離l₃に位置する第３半径面P₃，P₃′に終わつてい
る。環状溝２０は、弁本体１の内側を軸線方向に
延び、内側面２１は円錐形部１９に連なり、底面
２２は内側面２１と外側面２３を連結し、外側面
２３は半径面３に連結している。外側面２３の直
径D₂は、フレア部１８の端部直径D₁より大きい。 上記弾性スリーブ８は、内面を外径を除いて円
形凹部１３，１４の形状に対応している。弾性ス
リーブ８の外径D₃は、環状溝２０の外側面２３
の直径D₂より小径で、弾性スリーブ８の外径面
２５と環状溝２０の外側面２３との間に容積Ｖの
環状空間２６が形成される。 さらに、弾性スリーブ８の外側面は、弾性スリ
ーブ８の内面半径面２７と円弧状突部３２とから
なり、半径面２７は、スリーブ８のコア部９の内
面２８に連なり円形凹部１３，１４のフレア部１
８に対応した位置に形成されて半径面３と同一面
上に位置し、この半径面２７に連なる半円形突部
３２は円錐形部１９および環状溝２０に対応した
位置に形成されて外径面２５に連結されている。
すなわち、半径面２７は半径面３の面P₀，P₀′上
に位置しスリーブ８のコア部９の内面２８から直
径D₁まで延び、半径面２７とスリーブ８のコア
部９の内面２８との接合部は曲率中心C₁の湾曲
面３０の一部をなしている。 上記半円形突部３２は、半径面３の面P₀，
P₀′を越えて軸線方向に突出し、この面P₀，P₀′か
ら突出する部分の容積V′は上記空間の容積Ｖに
ほぼ等しい。その結果、フランジが弁本体に密着
すると、フランジ３６の半径面３７が半円形突部
３２を半径面３の面P₀，P₀′の方に押して平らに
し、半円形突部３２の弾性材料を移動させて環状
空間２６の容積Ｖを満たすようにする。したがつ
て、円形凹部１３，１４の形状及びスリーブ８の
側部１１，１２の外形は、弾性材料が変形して空
間V′から空間Ｖに移動し、かつ移動する弾性材
料が弁本体の中に（特にスリーブ８のコア部９の
方に）突出しないように、つまり弁の緊結性とト
ルク特性を阻害しない形状に設計される。 上記効果を上げるためにに、円形凹部１３，１
４の円錐形部１９の傾斜角度は、中央孔中心線に
対して10°乃至40°の範囲内の角度にすることが望
ましい。この円錐形部１９の基部は側部１１，１
２の半円形突部３２の出発位置に対応している。
円錐形部１９の基部直径D₁は、同じ弁に使用さ
れるフランジ３６の最大内径D₁′以上にすること
が好ましい。スリーブ８の側部１１，１２の一部
は環状溝２０に嵌合してスリーブ８を弁本体１に
固定するほぞの作用をし、例えば大気圧より低い
圧力での作動や弁の内部の流体流により発生する
低圧による弁の内圧低下に抗する。 円形凹部１３，１４と中央孔２との接合部に設
けた円形部１８は、引張りや圧縮によに発生する
スリーブ８の歪により引裂きが生じないようにし
ている。 第４図に示す例では、フランジ３６に設けた隆
起半径面３７の一部だけが、弁の半径面３に当接
している。すなわち、フランジ３６が気密に取り
付けられた時、この隆起半径面３７が弁の半径面
３に当り、スリーブ８の側部１１，１２を所定の
圧縮比で圧縮する。したがつて、環状溝２０の側
部直径D₂を弁に使用するフランジの隆起半径面
３７の最大内径D₂′より小さくすることで、フラ
ンジ３６の異なる外径の隆起半径面３７に対して
１つの弁を適用できる。もちろん、本発明では、
スリーブの形状は側部１１，１２の形状を除いて
限定されない。例えば、第３図に示すように、ス
リーブのコアに円形のリブ４２を設け、このリブ
４２を弁本体１の中央孔２の半径方向の溝４３に
嵌合することもできる。 さらに、弁本体の外形は、現在広く用いられて
いる国際規格（AFNOR、DIN、ISO、ANSI、
JIS、BS）のどのタイプのフランジにも使用でき
るようにされ、その際、弁の重量を最適化し、下
流側のパイプを最大作動圧力で外することができ
るようにされる。 フランジと弁の固定点の数は、下流側の管を外
すことによつて弁に加わる歪により直接的に決め
られる。この歪は、閉鎖ストツパーに加えられる
流体の圧力と、上流側のフランジに対するスリー
ブの側部の圧縮と、弁及びアクチユエーターの重
量とにより生じる。 最大作動圧力のもとで上記力が加えられると、
歪が最大となり、この最大歪に応じて上記固定点
の数及び寸法が決められる。 上記手順に引続いて、最大歪に応じて上流側の
フランジを十分安全に維持するために必要なピン
又はねじの最低所要数を弁の各部の直径ごとに決
められる。 実際に、弁の半径面３では、各タイプの弁に用
るタイプの異なるフランジのピン又はねじの取付
位置は互いに区別できる範囲内に位置している。 本発明は、フランジと弁本体との固定点を明確
にする長所を有する。この長所を具体化するため
に、ボスを弁本体の周囲又は弁本体を含む部分の
周囲に設け、このボスにピン又はねじを取り付け
るための孔をあける。その手順は、ボスの数を最
大歪に対して必要なピン又はねじの最低数の同数
とし、ボスの位置を所定の固定点の位置に一致さ
せ、各ボスを、弁の半径面内で、異なるタイプの
フランジに使用するピン又はねじの孔をまとめた
区域を囲むに十分な大きさにする。 第１図及び第２図では、ピン又はねじの孔をま
とめた部分３８，３９は２つだけであるが、他の
まとめた部分を弁本体１の周囲に同様に設けられ
る。第１図及び第２図では、ボスを２つだけ示
す。すなわち、一方のボス４０は弁本体１の首部
５に隣接した位置にあり、他方のボス４１は直径
線上反対側の位置にある。 上記手順終了後、弁を選択されたタイプのフラ
ンジの間に取り付けるために、２つのボスに、ピ
ン又はねじの取付け孔を、フランジのタイプに応
じて適当な位置に適当な寸法で設ける。 本発明は、弁本体の周辺部に設けたボス部に、
半径方向に位置をずらした複数の孔により形成さ
れるピンの通路区域を周方向に間隔を置いて少な
くとも２つ設け、このピン通路区域にフランジの
異なるタイプの孔を通して組み込まれるピンを通
すことで異なるタイプのフランジの間に組み込ま
れるバタフライ弁の製造において、下記する段階
を含む。 呼び径で区分されるバタフライ弁のなかから所
望の呼び径のバタフライ弁を選択する段階、 このバタフライ弁に共通軸線で接合される異な
るタイプの標準フランジの孔を覆う区域を決める
段階、 下流側の管を最大作動圧力のもとで取り外し得
るボス部の所要数を強度計算によつて求め、この
強度計算によるボス部の数に基づいて弁本体の周
辺部に設けられるボス部の形状及び位置を決める
段階、 この計算値に基づいてボス部を設けた弁本体を
成形し、弁本体のボス部に接合されるフランジに
適する位置及び寸法でピン又はねじを通す孔を穿
設する段階 上記手順によつて、各弁の範囲（呼び径）に必
要な弁本体１が１つだけ形成され、この１箇の弁
本体１が弁の範囲に使用される何れのタイプのフ
ランジにも使用することができる。 弁本体１に設けるべき孔の数及び対応したボス
の数は、次の表を用いて決められる。この表は弁
の呼び径ND（単位はmm）によつて決まる最大作
動圧力の下流側の管を取除く時に機械的な耐力と
上流側の管との気密性を確保するためのボスの最
低所要数を示すものである。

【表】 この表に示す数は、最大許容圧力が20バール
で、適当な規格により結合するために標準サイズ
のねじを使用する場合を示す。 ボスは上流側のパイプの圧力によつて生じ作動
軸７を経て弁本体１に伝えられる大きい歪に耐え
なければならないから、固定用ボスの配置の決定
には慎重を要する。ボスの数は常に偶数であり、
作動軸線の周囲に均等に配置され、この中の主た
るボスは作動軸線に隣接し、すなわち首部５およ
び底部５６に結合される。 第５図乃至第８図に、上述の呼び径に対応する
弁本体の形状を例示する。 第５図は32mmから125mmまでの範囲内にある呼
び径の弁本体を示す。この弁本体は２箇のボス５
０，５１を有し、この２つのボス５０，５１はバ
タフライ作動軸の軸線Ｙ，Y′に対してほぼ45°の
角度をなして対向する。２つのボス５０，５１の
うちの一方のボス５０は、弁の首部５に結合する
ように延び、他方のボス５１は弁の中心０を対称
点として底部５６に延びている。 第６図に示す例は、弁本体が150mmから250まで
の範囲にある呼び径のものであり、この弁は４箇
のボスを有し、このうちの２箇のボス５２，５３
は首部５に取付けられ、他の２箇のボス５４，５
５はボス５２，５３の直径線上反対側で軸線Ｙ，
Y′の両側にある。２つのボス５２，５３は弁の
底部５６に結合される。 第７図に示す例は、弁本体が300mmから450まで
の範囲内にある呼び径のものであり、この弁は６
箇のボスを有し、このうちの４箇のボス５７乃至
６０は第６図のボス５２乃至５６と同様に配置さ
れ、２箇のボス６１，６２は軸線YY′に直角な軸
線ZZ′の近傍で互いに直径方向に対向する。この
２つのボスは把手６３，６４まで延びる。 第８図に示す弁は、呼び径が500乃至600mmの範
囲内にあり、８箇のボスを有し、このうちの６箇
のボス６５乃至７０は第７図のボス５７乃至６２
と同様であり、２箇のボス７１，７１′は互いに
直角方向に対向し、中心０を通り軸線YY′に直交
する軸線ZZ′をはさんでボス６９，７０と対称の
位置にある。 下流側の管を作動圧力のもとで取外す方法は、
ボスの形が異なれば違つて来るし、ボスの孔はド
リルによつたりタツプ立てによる。 第９図に弁７３から下流側のパイプ７２を取外
す方法を示す。この弁本体は２箇以上のボス７
４，７５を有し、この各ボスはタツプ立てをした
孔７７，７８を有する。この例では、孔７７，７
８にそれぞれ２つのねじ７９，８０が螺着され、
ねじ７９，８０により上流側フランジ８１及び下
流側フランジ８２が支持される。この場合、下流
側のパイプは、閉鎖部８２′を閉鎖状態にし、弁
７３の本体を上流側フランジに固定した状態を維
持することで、下流側のフランジ８２のねじ８０
を外すことにより作動圧力のもとでも簡単に取り
外すことができる。ボスに２つのねじなし孔を設
けた場合には、フランジはねじ付きピンで弁本体
に取り付けられる。各ピンは上流側のフランジの
孔からボスの両翼の孔を通り下流側のフランジの
孔を貫通し、上流側及び下流側のフランジから突
出するピンの端部に２箇のナツトを螺合すること
でシールを行う。 以上述べたような本発明によれば、弾性スリー
ブの側部に形成された半円形突部の容積を、弾性
スリーブと円形凹部の間に形成される環状空間の
容積にほぼ等しくすることで、半円形突部を形成
する弾性材料は環状空間に移動し、移動する弾性
材料により弁の緊結性とトルク特性が阻害される
ことがなく、また、弾性スリーブの側部に半円形
突部を形成したことで、この半円形突部に対応し
た隆起半径面を有するフランジであれば、各種規
格の異なる外径の隆起半径面を有するフランジに
取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバタフライ弁の一部を断
面で示す正面図、第２図は同バタフライの全体
図、第３図は第１図のバタフライ弁の線Ａ−Ａに
沿う断面図、第４図は第１図のバタフライ弁のシ
ール原理を示す図、第５図乃至第８図はボス部の
形状を変えたバタフライ弁を示す正面図、第９図
はバタフライ弁から下流側の管を取外す方法を示
す断面図である。 １……弁本体、２……中央孔、３……半径面、
４……横断孔、６……閉鎖装置、８……弾性スリ
ーブ、１３，１４……円形凹部、１８……フレア
部、１９……円錐形部、２０……環状溝、２１…
…内側面、２２……底面、２３……外側面、２５
……外径面、２６……環状空間、２７……半径
面、３０……湾曲面、３２……半円形突部、３６
……フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央孔２とこの中央孔２の直交する横断孔４
   と中心位置に中央孔２が開口する２つの平行な半
   径面３，３とを有し半径面３の中央孔開口より半
   径方向外側に共軸の円形凹部１３，１４を設けた
   弁本体１と、弁本体１の内部で横断孔４に挿入さ
   れた作動軸７により回転される閉鎖装置６と、断
   面形状をほぼＵ字形としコア部９が弁本体１の中
   央孔２をライニングし側部１１，１２の一部が半
   径面３の円形凹部１３，１４に嵌合する弾性スリ
   ーブ８とを有するバタフライ弁において、上記円
   形凹部１３，１４は、中央孔２に連続する湾曲し
   た形状のフレア部１８と、このフレア部１８に連
   なる円錐形部１９と、内側面２１と底面２２と外
   側面２３から形成され内側面２１を円錐形部１９
   に連なり外側面２３を半径面３に連結する環状溝
   ２０から形成され、上記弾性スリーブ８は内面を
   外径を除いて円形凹部１３，１４の形状に対応
   し、弾性スリーブ８の外径は、環状溝２０の外径
   より小径で弾性スリーブの外径面２５と環状溝２
   ０の外側面２３の間に環状空間２６を形成し、弾
   性スリーブ８の外側面は、弾性スリーブの内面に
   連なり円形凹部１３，１４のフレア部１８に対応
   した位置に形成されて、上記半径面３と同一面上
   に位置する半径面２７とこの半径面２７に連なり
   円錐形部１９および環状溝２０に対応した位置に
   形成されスリーブの外径面２５に連結する半円形
   突部３２から形成され、半円形突部３２の容積
   V′は環状空間２６の容積Ｖにほぼ等しいことを
   特徴とするバタフライ弁。 ２ 弾性スリーブ８の半径面２７と半円形突部３
   ２の接合部の直径D₁がフランジ３６の最大内径
   D₁′より大きいことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のバタフライ弁。 ３ 円形凹部１３，１４のフレア部１９の中央孔
   ２の中心軸線に対して傾斜する角度が10°乃至40°
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のバタフライ弁。