JPH08247300A

JPH08247300A - バタフライ弁のシール構造

Info

Publication number: JPH08247300A
Application number: JP5163195A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Tanaka; 利治田中; Tadatoshi Kitawaki; 忠利北脇
Original assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Current assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-24
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JP3090587B2

Abstract

(57)【要約】【目的】弁棒貫通孔近傍のシートリングの弁体全閉時
の座面のシール圧力を向上させると共に、シートリング
の耐久性を向上させること。【構成】バタフライ弁のシートリング２の弁棒４の貫
通孔近傍に、本体１の内周面側から嵌め込んで嵌着され
る２次シールリング１５の、弁棒４の中心線を含む断面
形状が、圧縮率を徐々に変化させるように、厚さを漸減
する横に延びた部分１５ｂと、圧縮率を一定にするよう
に、弁棒周面に近い部分に弁体形状に合わせた部分１５
ａと、本体１の内周面の形状に合わせた外側面１５ｃと
から形成されている。【効果】全閉時における弁棒貫通孔の周辺近傍におけ
る弁体３によるシートリング２の過剰圧縮がなくなり、
該部における圧縮率を弁棒周辺部から離れた部分に徐々
に近づけることが可能となり、摩耗を極力抑え耐久性を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バタフライ弁のシール
構造に関し、特に、本体（弁本体）の内面に装着される
シートリングのシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバタフライ弁（中心型バタフライ
弁）は、流れに直角の断面を示す図６（ａ）に示すよう
に、本体１の内周面に、エラストマ等の弾性シートリン
グ２が、同図（ｂ）に示す両側縁部２ａを直角方向に外
側に折り曲げ、該折り曲げ部を本体両側面部に形成され
た図示しない環状の溝部に嵌め込むようにして装着さ
れ、弁の全閉時、該シートリング２の内面に密接するよ
うにして、弁体３が弁棒４によって支持されて装着され
ている。なお、同図（ａ）において、弁体３は全閉状態
を示しており、２点鎖線は全開時の状態を示している。

【０００３】上記した弾性シートリング２を弁棒４が貫
通する部分近傍の、本体１の内周面と接する該シートリ
ング２の外周面には、弁棒４を取り巻くようにして該弁
棒４の周面と同心状に形成された溝２ｂ内に、金属又は
樹脂のような硬質材からなる２次シールリング５が嵌め
込んで装着され、弁体３の周面によって常時押圧されて
いる、弁棒周面との嵌合部近傍のシートリング２を、外
側から半径方向内方へ向って押圧して、該弁棒４との嵌
合部からの流体の漏れを防ぐように構成されている。上
記２次シートリング５は、通常は図７に示すように、円
環状に形成されているが、正４角形等、弁棒と同心状に
取り巻くようなものであればよい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のバタフ
ライ弁のシートリング２において、該シートリング２の
弁棒４の貫通部近傍の外周面の溝２ｂ内に嵌入された２
次シールリング５によって、該２次シールリング５の半
径方向内側に位置するシートリング部分（図３（ａ）の
Ｂ部に相当する。）を押圧している。

【０００５】図３（ａ）は、上記２次シールリング５の
押圧に基づくシートリング２の圧縮率分布を示すもの
で、Ｚ−Ｚ線に対して左半分は、従来例を示している。
同図の左半分において、Ａは、弁体全閉状態における弁
棒貫通部近傍を除くシートリング２部（領域）を示し、
Ｘは、２次シールリング５の嵌入部（領域）を示し、Ｂ
は、該２次シールリングＸの半径方向内側部分（領域）
を示し、Ｅは、該２次シールリングＸと弁棒４との間隙
部（領域）を示している。

【０００６】図５は、縦軸に圧縮率（％）、横軸に弁棒
周面からの距離をそれぞれとって、上記したＡ，Ｂ，Ｘ
及びＥの各領域におけるシートリングの圧縮率の変化を
示す図であり、これらの両図（図３，５）からみて分か
るように、従来の２次シールリングＸでは、Ｂ部が過剰
に圧縮されていた。これは、バタフライ弁の全閉時のリ
ーク（洩れ）が９０％以上この座面で発生したことによ
る。従来、このＢ部の圧縮率は２０％〜４０％であり、
Ａ部の圧縮率は１０％前後であって、これら両部の圧縮
率のバランスの悪さが、図のイ部のような圧縮率の低下
部を生じ、そのため座面のシール圧力を下げ、更に図５
のＢ部の過剰圧縮により寿命の低下をもたらすという問
題点があった。

【０００７】また、現在、バタフライ弁の耐久テスト
は、JIS B 2032において１００００回と規定されている
が、この耐久テスト終了時、シートリングのＢ部のみが
大きく摩耗しており、耐久性を悪化させる第一要素とな
っていた。このことは、弁体が開閉しても常にこのＢ部
が接していることも原因の一つであるが、その最大の原
因は該Ｂ部の過剰圧縮に起因していることが分かった。

【０００８】他方、従来の２次シールリング５（Ｘ）の
形状は、図７に示すような円形又は正４角形等の対称形
状をなしているため、シートリング２への装着ミスをな
くすためには、シートリングへの鋳込み成形や接着等で
対処しなければならないという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決し、弁棒貫通部近傍のシートリングの弁体全閉時の座
面のシール圧力を向上させると共に、シートリングの耐
久性を向上させ、且つ装着ミスのないバタフライ弁のシ
ール構造を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、バタフライ弁のシートリング
の弁棒貫通部近傍に本体内周面側から２次シールリング
を嵌め込んで装着するようにしたバタフライ弁のシール
構造において、上記２次シールリングの弁棒の中心線を
含む断面形状が、圧縮率を徐々に変化させるように厚み
を漸減する横に延びた部分を有することを特徴としてい
る。

【００１１】また、請求項２の発明は、上記２次シール
リングの弁棒の中心線を含む断面形状が、弁棒周面に近
い部分に圧縮率を一定にするように弁体形状に合わせた
部分を有することを特徴としている。

【００１２】また、請求項３の発明は、上記２次シール
リングの弁棒の中心線を含む断面形状が、本体内周面の
形状に合わせた外側面を有することを特徴としている。

【００１３】また、請求項４の発明は、上記２次シール
リングの半径方向内周面を平面で形成し、外周面を本体
内周面の形状に合わせて形成したことを特徴としてい
る。

【００１４】また、請求項５の発明は、上記２次シール
リングの上下と左右の形状をそれぞれ異にしたことを特
徴としている。

【００１５】

【作用】本発明は、上記のように構成されているので、
請求項１の発明によれば、次の作用を生ずる。即ち、全
閉時における弁棒貫通孔の周辺近傍での弁体によるシー
トリングの過剰圧縮がなく、且つ弁棒貫通孔周辺近傍か
らの圧縮率が、弁棒周面から離れるにつれて徐々に変化
するので、座面のシール圧力が向上する。これにより、
弁棒周面近傍の圧縮率を下げても座面のシール力は維持
されるので、耐久性が増し、寿命を延ばすことができ
る。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、上記した
作用に加え、全閉時における弁棒貫通孔の周辺近傍にお
けるシートリングの圧縮率を一定にすることができ、従
来例において該部に生じていた過剰圧縮がなくなるの
で、該部における摩耗が防止でき、耐久性が増す。

【００１７】また、請求項３の発明によれば、２次シー
ルリングの外側面が本体内周面の形状に合わせて形成さ
れているので、全閉時における弁棒貫通孔周辺近傍にお
ける弁体によるシートリングの圧縮率を安定させること
ができ、上記した請求項１及び２の作用を一層促進させ
る。

【００１８】また、請求項４の発明によれば、２次シー
ルリングの形状が加工容易な近似的な形状を呈し、上記
した請求項３とほぼ同様の作用を行なう。

【００１９】なお、請求項５の発明によれば、２次シー
ルリングが上下と左右の形状をそれぞれ異にした非対称
な形状を呈しているので、弁組立時における装着ミスを
なくすことができる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、本発明の２次シールリングをシートリング
に装着した一実施例を示す、流れに直角の要部断面図で
あって、図中、図６に記載した符号と同一の符号は同一
ないし同類部分を示すものとする。

【００２１】図において、本体１の内周面に弾性シート
リング２が、両側縁部２ａを直角方向に外側に折り曲げ
て本体１の両側面部に形成された図示しない環状の溝部
に嵌め込むようにして固定して装着されている点は、従
来例（図６）と変りはないが、本実施例（本発明）で
は、本体１の内周面と接するシートリング２の外周面に
装着される２次シールリング１５の形状が、従来例（図
６，７）と相違している。即ち、本実施例における２次
シールリング１５は、金属又は樹脂のような硬質材で構
成され、弁棒４の中心線を含む断面形状（図１（ａ）に
示された形状）において、座面の圧縮率を一定にするた
めに、弁体３の周面形状に合わせた形状とされた弁棒周
面に近い部分１５ａと、該部分１５ａに接続され、座面
の圧縮率を徐々に変化させるために、傾斜して横に延び
た部分１５ｂとからなる半径方向内側面と、圧縮率を安
定させるために、弁体１の内周面の形状に合わせた半径
方向外側面１５ｃとによって形成されている。

【００２２】また、該シートリング２を外周面からみた
図１（ｂ）に示すように、該２次シールリング１５は、
流れの方向、つまり管軸方向（図（ｂ）で上下方向）
に、幅を漸減させるようにして形成されている。

【００２３】この実施例によれば、シートリングの圧縮
率分布を示す図３のＺ−Ｚ線の右半分に示すように、上
記した２次シールリング１５に相当するＹ部分（領域）
の内側面の弁棒周面に近い部分１５ａ（図１（ａ））に
当接するシートリング部（領域）Ｃと、同じく部分１５
ａに接して傾斜して横に延びる部分１５ｂに当接するシ
ートリング部（領域）Ｄとは、図４に示されたような圧
縮率の緩やかな変化を受ける。なお、図４において、Ｅ
部（領域）及びＡ部（領域）は、図５におけるＥ部とＡ
部と変りはなく、それぞれ２次シールリングＹ（１５）
と弁棒４周面との間隙部及び弁棒から離れたシートリン
グ２部を示している。

【００２４】図４に示すように、弁棒貫通部近傍のシー
トリングの圧縮率は、ほぼ一定値（１０％）を保つＥ部
からＣ部にかけて、ほぼ１０％急に増加し、Ｃ部ではほ
ぼ一定値（２０％）を保持した後、Ｄ部において徐々に
減少し、Ａ部が再び一定値（１０％）を保つようになっ
ており、これにより、従来例（図５）におけるＢ部のよ
うな過剰な圧縮率が回避され、座面のシール圧力が向上
し、更にＣ部からＡ部への圧縮率が徐々に変化するた
め、Ｃ部の圧縮率を下げても、座面のシール力は維持さ
れ、耐久性が増し、寿命が延びる。

【００２５】図２は、本発明の２次シールリングの他の
実施例を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＸ₂−Ｘ₂線断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）
のＹ₂−Ｙ₂線断面図である。この実施例では、２次シ
ールリング２５の半径方向内側面（図（ｂ）の上面）２
５ａが平面で形成され、半径方向外側面（図（ｂ）の下
面）２５ｂが、本体１の内周面と同径の円筒面で形成さ
れており、図１（ａ）に示された上記した実施例とは、
半径方向内側面の形状を異にしているが、該内側面２５
ａと外側面２５ｂとによって形成される該２次シールリ
ング２５の断面形状が、弁棒貫通部から横に離れるにつ
れて厚さが漸減される形状を呈しているので、この実施
例においても、前記した先の実施例（図１）と同様に、
座面の圧縮率を徐々に変化させることによって、局部的
な摩耗を極力抑え、耐久性を向上させるというほぼ同様
の効果を奏することができる。

【００２６】上記した図１及び図２に記載された両実施
例において、本発明の２次シールリングは、取付時、内
側面と外側面となる上下両面がそれぞれ非対称形となっ
ているので、組立時、該２次シールリングを表裏を逆に
して装着するミスは防止でき、また、該２次シールリン
グの平面図（図１（ｂ）、図２（ｂ））に示された形状
が、横軸と縦軸で非対称形となっているので、弁組立
時、該２次シールリングを全閉状態における弁体周面と
同じ向きにしてシートリングに装着する際（作業）に
も、左右の向きを９０°回転して開方向に誤って装着す
るようなミスも防止することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の発明においては、バタフライ弁のシートリン
グの弁棒貫通部近傍に本体内周面側から２次シールリン
グを嵌め込んで装着するようにしたバタフライ弁のシー
ル構造において、上記２次シールリングの弁棒の中心線
を含む断面形状が、圧縮率を徐々に変化させるように厚
みを漸減する横に延びた部分を有するように構成したこ
とにより、全閉時における弁棒貫通孔の周辺近傍での弁
体によるシートリングの過剰圧縮を防止し、且つ弁棒貫
通孔周辺近傍からの圧縮率を、弁棒周面から離れるにつ
れて徐々に変化させることができるので、座面のシール
圧力を向上させることができ、そのため、弁棒周面近傍
の圧縮率を下げても、座面のシール力は維持されるの
で、耐久性が増し、寿命を延ばすことができる。

【００２８】また、請求項２の発明においては、上記２
次シールリングの弁棒の中心線を含む断面形状が、弁棒
周面に近い部分に圧縮率を一定にするように弁体形状に
合わせた部分を有するように構成したことにより、上記
した請求項１の効果の外、全閉時における弁棒貫通孔の
周辺近傍におけるシートリングの圧縮率を一定にするこ
とができるので、従来例において該部に生じていた過剰
圧縮をなくして圧縮率の変化を緩やかにし、該部におけ
る摩耗を防止して耐久性を増すことができる。

【００２９】また、請求項３の発明においては、上記２
次シールリングの弁棒の中心線を含む断面形状が、本体
内周面の形状に合わせた外側面を有するように構成した
ことにより、全閉時における弁棒貫通孔周辺近傍におけ
る弁体によるシートリングの圧縮率を安定させることが
できるので、上記した請求項１及び２の効果を一層促進
させることができ、弁棒周面部に近い部分から離れた部
分まで圧縮率を全く同一にすることも可能となる。

【００３０】また、請求項４の発明においては、上記２
次シールリングの半径方向内周面を平面で形成し、外周
面を本体内周面の形状に合わせて形成したことにより、
２次シールリングを加工容易な平面と円筒形で請求項３
と近似的な形状に形成することができ、且つほぼ同様な
効果を奏することができる。

【００３１】また、請求項５の発明においては、上記２
次シールリングの上下、左右の形状を異にして形成した
ことにより、弁組立時における組付け不良によるトラブ
ル発生をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例を示す２次シールリ
ングをシートリングに装着したバタフライ弁の流れに直
角の要部断面図、（ｂ）はシートリング部の本体内周面
側（裏面）からみた要部平面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す２次シールリングの
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ₂−Ｘ₂線断面
図、（ｃ）は（ａ）のＹ₂−Ｙ₂線断面図である。

【図３】シートリングの圧縮率分布を示す図で、（ａ）
は流れに直角の断面図、（ｂ）はシートリングの裏面か
らみた要部平面図で、Ｚ−Ｚ線の左半分は従来形状、右
半分は本発明形状を示す。

【図４】本発明のシートリングの圧縮率の変化を示す説
明図である。

【図５】従来例におけるシートリングの圧縮率の変化を
示す説明図である。

【図６】（ａ）は従来例を示す２次シールリングをシー
トリングに装着したバタフライ弁の流れに直角の要部断
面図、（ｂ）はシートリング部の裏面からみた要部平面
図である。

【図７】従来例における２次シールリングの（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＸ₇−Ｘ7 線断面図、（ｃ）は
（ａ）のＹ₇−Ｙ₇線断面図である。

【符号の説明】

１本体２シートリング３弁体４弁棒１５，２５２次シールリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バタフライ弁のシートリングの弁棒貫通
部近傍に本体内周面側から２次シールリングを嵌め込ん
で装着するようにしたバタフライ弁のシール構造におい
て、上記２次シールリングの弁棒の中心線を含む断面形
状が、圧縮率を徐々に変化させるように厚みを漸減する
横に延びた部分を有することを特徴とするバタフライ弁
のシール構造。
【請求項２】バタフライ弁のシートリングの弁棒貫通
部近傍に本体内周面側から２次シールリングを嵌め込ん
で装着するようにしたバタフライ弁のシール構造におい
て、上記２次シールリングの弁棒の中心線を含む断面形
状が、弁棒周面に近い部分に圧縮率を一定にするように
弁体形状に合わせた部分を有することを特徴とする請求
項１記載のバタフライ弁のシール構造。
【請求項３】バタフライ弁のシートリングの弁棒貫通
部近傍に本体内周面側から２次シールリングを嵌め込ん
で装着するようにしたバタフライ弁のシール構造におい
て、上記２次シールリングの弁棒の中心線を含む断面形
状が、本体内周面の形状に合わせた外側面を有すること
を特徴とする請求項１又は２記載のバタフライ弁のシー
ル構造。
【請求項４】バタフライ弁のシートリングの弁棒貫通
部近傍に本体内周面側から２次シートリングを嵌め込ん
で装着するようにしたバタフライ弁のシール構造におい
て、上記２次シールリングの半径方向内周面を平面で形
成し、外周面を本体内周面の形状に合わせて形成したこ
とを特徴とするバタフライ弁のシール構造。
【請求項５】バタフライ弁のシートリングの弁棒貫通
部近傍に本体内周面側から２次シールリングを嵌め込ん
で装着するようにしたバタフライ弁のシール構造におい
て、上記２次シールリングの上下と左右の形状をそれぞ
れ異にしたことを特徴とする請求項１または２記載のバ
タフライ弁のシール構造。