JPH07269720A

JPH07269720A - 複合ちょう形弁装置

Info

Publication number: JPH07269720A
Application number: JP7012935A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokota; 博横田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1995-10-20
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: US5713556A; CN1140486A; WO1995022022A1; CN1046798C; JP2767096B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、新しい技術思想に基づく簡潔で合
理的な構造によって、弁抵抗損失の軽減と弁着座時の整
一な密着を同時に満たすという未到の技術的課題を抜本
的に解決し、設計・製作が容易で、全金属材質やセラミ
ックス等の各種素材の適用も可能とし、高温・高圧・ス
ラリー液・腐食性流体にも耐え、大型化しても問題を生
じない、高性能且つ経済的な弁装置を得ることを目的と
する。【構成】弁装置において、弁部支持軸６を介して、弁
部４が腕部５に回動自由度をもって連結され、弁部支持
軸６とは別の位置に設けられた開閉駆動軸７を介して、
腕部５が弁箱１に連結されると共に、常に弁部端側４ａ
と腕部端側５ａの距離を縮める方向に付加作用力が働く
構成のもとで、開閉駆動軸７に外部より回動力が与えら
れることによって、弁全開時においては、弁部４が流路
の流線に添って弁抵抗損失少なく位置し、弁着座時にお
いては、弁部４が弁座３の閉鎖面３ｍに整一に密着して
流れを閉止する構造に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を移送する管路内
に設置されて、弁座に対する弁部の複合開閉作動によっ
て流量調整や閉止を行なう弁装置に関する。なお、本明
細書において、「流体」の言語は液体及び気体を総称的
に代表するものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来、流量調整や閉止を行なう一般的な
弁装置として例えば、ちょう形弁、仕切弁、ボール弁、
玉形弁等があり、それらが広く使用されてきたことはよ
く知られているところである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の弁装置は、
主として、腕部と固着一体化した弁部が、ハンドル操作
等によって開閉する構造であり、仕様条件の厳しくない
用途に使用するには、それなりに経済的な装置とは言え
るが、高温・高圧・スラリー液・腐食性流体などの厳し
い仕様条件下で使用する場合には、その構造的制約か
ら、種々の技術的問題点があった。その一例をあげる
と、（Ａ）ちょう形弁については、弁全開時の抵抗損失は少
ないが、構造上、弁部が回動しながら弁座に斜めに摺り
寄って着座せざるを得ず（以下説明上、「斜め摺動着
座」と呼称する）、その摺動摩耗による気密性の悪化が
問題となる。閉鎖面を球面状にしたり開閉駆動軸を偏心
させる等の方法をとっても、依然閉鎖面での整一な密着
は困難であり、また、着座時に閉鎖面に異物を噛んだ場
合は弁部や弁座を損傷する可能性もある。このため、閉
鎖面に弾性材質の部材を装着することにより、気密を計
るなどの種々工夫がされているが、あくまで密着不足を
補うための対症療法的手段であり、しかも該部材がゴム
等の材質では、高温・高圧・スラリー液・腐食性流体等
の仕様条件によっては耐久力不足となる一方、金属等の
材質では、充分な弾性を得る構造にするには極めて複雑
となる等の問題がある。（Ｂ）仕切弁については、弁部が弁座にほぼ平行に摺動
して開閉する構造であり、弁半開時の抵抗や摩耗が大き
く、また、気密を計るためには閉鎖面に弾性材質の部材
の装着も必要となり、ちょう形弁と同様の問題が生じ
る。（Ｃ）ボール弁については、弁全開時の抵抗損失は少な
いが、弁部と弁座の対応面の球面加工を精密に行なう必
要があるほか、気密を計るためには閉鎖面に弾性材質の
部材の装着も必要となり、ちょう形弁と同様の問題が生
じる。（Ｄ）玉形弁については、ちょう形弁、仕切弁、ボール
弁等のような材質や加工上の問題は少なく、気密性も得
られるが、弁全開時の抵抗損失が大きいという問題があ
る。

【０００４】以上（Ａ）〜（Ｄ）で例示した問題点は、
弁装置が大型化するにつれて顕著となる傾向があるが、
複雑な条件が絡み合ったものであるため、事実上これま
で、弁全開時の抵抗損失の軽減と弁着座時の整一な密着
を同時に満たすことは、構造的に困難と見られており、
未到の技術であった。本発明は、簡潔で合理的な構造に
よって、これら未到の技術的問題点を抜本的に解決し、
設計・製作が容易で、全金属材質やセラミックス等の各
種素材の適用も可能とし、高温・高圧・スラリー液・腐
食性流体にも耐え、大型化しても問題を生じない、高性
能且つ経済的な弁装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、二節の連結に
よる簡潔な構成で複合的な弁閉鎖作動を行なわせるとい
う、新しい技術思想に基づいて、上記目的を達成したも
のであるが、その具体的内容を、一実施例を示した図１
に基づいて説明する。流体移送系内の管路１６及び管路
１７に挟まれて設置された複合ちょう形弁装置の弁箱１
には、弁箱蓋２及び弁座３が装着され、流路ａから流路
ｂにわたる流路を形成する。（なお、流れがａ→ｂ及び
ｂ→ａのいずれの方向でも、本複合ちょう形弁装置は機
能するものである。）弁部支持軸６を介して、弁部４は
腕部５に所要の自由度をもって嵌合連結されている。
（図１に例示したものは、概念を明快に示すために、弁
部支持軸６の連結位置を弁部４の中央としている。）さ
らに、弁部支持軸６より適度に離れた位置に設けた開閉
駆動軸７を介して、腕部５は弁箱１に嵌合連結されてい
る。開閉駆動軸７は、ハンドル操作や電動機等による弁
開閉のための回動力を与えられる。また、常に弁部端側
４ａと腕部端側５ａの距離を縮める方向に作用力が働く
よう、本実施例においては、弁部端側４ｂと腕部端側５
ｂの間にバネ等の弾性部材９が装着されている。以上に
おいて、弁部４及び腕部５は、流れ抵抗の少ない形状に
形成され、また、各部材は作動上必要な強度を備えてい
るものとする。

【０００６】

【作用】上記構成の複合ちょう形弁装置においては、図
１に例示したように、弁全開時には、弁部４が流路の流
線に添って弁抵抗損失少なく位置している。なお、この
全開状態でも、流体より弁部表面が受ける押圧力は弁部
支持軸６を境界としてほぼ均等に掛かるので、弁部支持
軸６に係わる弁部４の揺動作用力は軽微であり、弁部端
側４ａと腕部端側５ａの距離を縮める方向に働く弾性部
材９の作用力が勝って、弁部端側４ａが腕部端側５ａに
当接している。

【０００７】次に、開閉駆動軸７にハンドル操作や電動
機等による回動力（図１の例示においては時計回り方向
に）を加えて弁閉鎖作動を開始させると、弁部４は、弁
部端側４ａが腕部端側５ａに当接して、腕部５と一体と
なった状態のまま、開閉駆動軸７を中心として回動し、
図２に例示した半開状態を経て、さらに弁部４が弁座３
に近づいて行くと、図３に例示したように、まず弁部端
側４ｂが弁座３に穏やかに当接し、さらに回動力を加え
続けると、図４に例示したように、弁部端側４ａが腕部
端側５ａから離れて行き、最終的に弁座３に当接して着
座する。この着座の瞬間は、弁座の閉鎖面３ｍに対する
垂直着座に近いものであって、前述の「斜め摺動着座」
の弊害は解消されている。また、弁部支持軸６に関する
適度の自由度が効果的に働いて、閉鎖面３ｍでの整一な
密着が得られる。また、特に流れがｂ→ａ方向の場合に
は、流体の圧力も閉鎖力として加わるため、更に強力な
密着が可能である。弁開作動時には、上記の一連の行程
とは逆の行程を辿ることとなる。ここに、本発明の一実
施例として図１〜図４に示した構成によって、前述の未
到の課題を明快に、しかも経済的に解決できたものであ
る。なお、図３の状態から図４の状態に至る過程を観察
すると、流量の少なくなった範囲での極め細かな流量調
整が可能になるという付随的メリットもあることが分か
る。

【０００８】

【実施例】以上説明した通り、本発明の複合ちょう形弁
装置は、画期的な作用効果を生み出すが、さらに、本発
明の要旨に添い、種々構造的変化を加えたり従来技術を
援用して、実施上の要請に応えることが可能である。例
えば、図１〜図４に例示した構成においては、常に弁部
端側４ａと腕部端側５ａの距離を縮める方向に作用力を
働かせるために、弁部端側４ｂと腕部端側５ｂの間にバ
ネ等の弾性部材９を装着しているが、その弾性部材９の
形状・材質及び取付け位置は種々選択できる。また、弾
性部材９を使用する方法の他にも、弁部４の重心が弁部
支持軸６からずれるように弁部４を形成して、弁部４の
自重により該作用力を付勢したり、さらには、弁部支持
軸６を弁部中央から弁部端側４ｂ寄りに設けたり（流れ
がａ→ｂ方向の場合）、あるいは弁部中央から弁部端側
４ａ寄りに設けたり（流れがｂ→ａ方向の場合）して、
流体の押圧力により該作用力を付勢する方法もある。

【０００９】また、弁部４の着座をさらに閉鎖面３ｍに
対する垂直着座に近づけるための方法として、図５に例
示したように、弁部回動制限部材８を弁箱１又は弁箱蓋
２に付設し、弁部４が閉鎖に近づいたときに当接させ
て、弁部４の回動に制限を加える方法がある。この場合
の弁閉鎖作動の態様は、（ｉ）弁部４が弁座３に近づい
て行くと、まず弁部端側４ａが弁部回動制限部材８に当
接し、（ｉｉ）次に腕部端側５ａが弁部端側４ａから離
れて行き、（ｉｉｉ）次に弁部端側４ｂが弁座３に穏や
かに当接し、（ｉｖ）次に弁部端側４ａが弁部回動制限
部材８から離れて行き、最終的に弁座３に当接して着座
することとなる。

【００１０】弁部４については、勿論抵抗損失の極力少
ない形状に整えるのが望ましく、腕部５についても、同
様に抵抗損失の少ない形状に整える他、弁部４と含めた
全体が流線型に近くなるように形成することもできる。
なお、例図は省略したが、弁部支持軸６及び開閉駆動軸
７の部分を弁部４の左右側部に設けて、弁の主流路を避
けた構造に構成することもできる。また、キャビテーシ
ョン抑制のための整流突起を弁座３や弁部４に設ける等
の従来技術を援用してもよい。弁部と弁座の閉鎖面３ｍ
の形状については、図１に例示したような単純な平面と
する方法の他にも、テーパー加工したコーン状として
も、あるいは、曲面状としてもよく、さらに、直円以外
の断面形状（任意の形状の円、角形など）にして、適切
な流量制御特性（弁開度／流量比）を得ることもでき
る。また材質については、全金属製としてもよいし、用
途によってはＯリング等の弾性部材を装着してもよく、
さらに、弁着座時の「斜め摺動着座」による摺動摩耗が
ないという特長を生かして、図６に例示したように、高
速流水部位にセラミックス材質部材１０ｉ；１０ｊ等の
各種素材も適用できる等、材質選択の幅が広い。

【００１１】また、弁部支持軸６については、従来技術
を援用した種々の構造があり得る。図１に例示したもの
は、弁部支持軸６の軸心線が、開閉駆動軸７の軸心線と
平行に構成されたものであるが、この他にも、例えば弁
部支持軸６を、ユニバーサルジョイント式に構成し（勿
論、弁部４の運動範囲に規制は設けておく）、弁部４
を、閉鎖面３ｍを基準とした各方向に動ける構造とする
こともできる。いずれも、弁閉鎖作動時には弁部４を正
しい閉鎖姿勢に保持しながら、着座時には弁座３との整
一な密着を可能とすると共に、万一着座の瞬間に閉鎖面
３ｍに異物を噛んだ場合、弁部支持軸６の自由度が効い
て、要部である弁部支持軸６を保護する効果等を発揮す
る。また、開閉駆動軸７については、回動軸心と偏心さ
せカム効果を生じさせて、弁作動態様をさらに高度なも
のとすることもできる。なお、開閉駆動軸７の回動トル
クについては、開閉駆動軸７と弁部支持軸６との距離に
関係しており（両軸の距離が短いほど回動トルクは軽快
となる）、仕様条件により柔軟な設計が可能であるが、
そのトルクの度合いによっては、図７に一実施例を示し
たように、ハンドル軸１４と開閉駆動軸７の連結に、例
えばウォームギヤー装置１１；１２；１３のような非可
逆性の減速手段を用いる方法等がある。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、以上のように、新しい技術思
想に基づく簡潔且つ明快な構造のもとに、従来の弁装置
における技術的問題を抜本的に解決し、さらに容易かつ
経済的な技術手段をもって、弁全開時にあっては弁抵抗
損失が少なく、しかも弁着座時には弁部が弁座に整一に
密着する、画期的な複合ちょう形弁装置を実現できたも
のである。全金属材質としたり、セラミックス等の各種
素材を適用する等、材質の選択も経済的かつ容易に可能
であり、特に、高温・高圧・大口径・スラリー液・腐食
性流体など、仕様条件の多様化の進む流体移送設備の各
所に備える弁装置として、設計・製作・維持管理など広
汎にわたり優れた成果をあげることができ、実施効果の
顕著さは従来技術と比較して極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁全開付
近の状態を示す。

【図２】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁半開付
近の状態を示す。

【図３】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁閉鎖直
前の状態を示す。

【図４】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁着座の
状態を示す。

【図５】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁閉
鎖直前の状態を示す。

【図６】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁閉
鎖直前の状態を示す。

【図７】本発明の実施例における駆動部分の関係の説明
図（一部断面図）であり、弁全開付近の状態を示す。

【図８】従来技術の一例（ちょう形弁）の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…弁箱２…弁箱蓋３…弁座３ｍ…閉鎖面４…弁部４ａ…弁部端側４ｂ…弁部端側５…腕部５ａ…腕部端側５ｂ…腕部端側６…弁部支持軸７…開閉駆動軸８…弁部回動制
限部材９…弾性部材１０ｉ…セラミックス材質部材１０ｊ…セラミックス
材質部材１１…ウォームギヤー１２…ウォーム１３…ウォ
ームギヤーボックス１４…ハンドル軸１５…ハンドル１６…管路１７…管路ａ…流路ｂ…流
路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体を移送する管路内に設置されて、弁
座（３）に対する弁部（４）の開閉作動によって流量調
整を行なう弁装置において、弁部支持軸（６）を介し
て、弁部（４）が腕部（５）に回動自由度をもって連結
され、弁部支持軸（６）とは別の位置に設けられた開閉
駆動軸（７）を介して、腕部（５）が弁箱（１）に連結
されると共に、常に弁部端側（４ａ）と腕部端側（５
ａ）の距離を縮める方向に付加作用力が働く構成のもと
で、開閉駆動軸（７）に外部より回動力が与えられるこ
とによって、弁全開時においては、弁部（４）が流路の
流線に添って弁抵抗損失少なく位置し、弁着座時におい
ては、弁部（４）が弁座（３）の閉鎖面（３ｍ）に整一
に密着して流れを閉止する構造に構成されたことを特徴
とする、複合ちょう形弁装置。
【請求項２】弁閉鎖の行程中に弁部（４）と当接して
弁部（４）の回動を制限する弁部回動制限部材（８）
が、弁箱（１）又は弁箱蓋（２）に付設されたことを特
徴とする、請求項１記載の複合ちょう形弁装置。