JPH0875014A - 偏芯型バタフライ弁における弁座装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁匣１０内におけるバタフライ型弁体１１の
外周を球形面１１ａに形成し、このバタフライ型弁体の
回転中心を前記球形面における半径の中心から適宜距離
だけ偏芯した部位に位置し、前記弁匣内に、肉厚状円筒
形のシート部１５とその一端から外向きに湾曲状に延び
る肉薄状の支持部１６とを一体的に備えた金属製リング
状弁シート部材１４を固着した偏芯型バタフライ弁にお
いて、前記弁シート部材１４によるシール性を、耐久性
の低下、回動操作力の増加を招来することなく、向上す
る。 【構成】 前記シート部１５の一端における内周面に、
前記バタフライ弁体における球形面に接当するシール部
１７を造形し、前記弁匣内に規制リング部２３を設け
て、この規制リング部外周の円錐面２４に、前記シート
部１５の他端における内周面を接当する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周面を球形面にした
バタフライ型弁体における回転中心を、前記球形面にお
ける半径の中心から偏芯した部位に位置して成るいわゆ
る偏芯型のバタフライ弁において、前記バタフライ型弁
体に対するメタルタッチ式弁座装置の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のバタフライ弁は、図５
に示すように、弁匣１内に配設した金属製バタフライ型
弁体２の外周を、半径Ｒの球形面２ａに形成し、このバ
タフライ型弁体２を前記弁匣１に対して支持する弁軸３
の中心Ｃを、前記球形面２ａにおける半径Ｒの中心Ｄか
ら適宜距離Ｅだけ偏芯した部位に位置し、前記バタフラ
イ型弁体２を、前記弁軸３にて矢印Ａ方向に回転して、
当該バタフライ型弁体２を、前記弁匣１内に設けたリン
グ状弁シート部材４内に押し込むことによって閉作動す
る一方、前記弁軸３にて矢印Ｂ方向に回転することによ
って開作動するように構成している。

【０００３】ところで、このバタフライ弁を、そのリン
グ状弁シート部材４を金属製にしたメタルタッチ式弁座
構造にする場合には、前記バタフライ弁体２とリング状
弁シート部材４との機械加工に際してのその間における
加工寸法誤差等を吸収した状態のもとで、確実なシール
性を確保することのために、前記金属製リング状弁シー
ト部材４のうちバタフライ弁体２における球形面２ａが
接当する部分を、当該部分における軸線が前記弁匣１に
おける軸線と直角方向にその弾性に抗して変位するよう
に構成する（これを求心性と称する）と共に、当該部分
における内径をその弾性に抗して径大に拡張できるよう
に構成しなければならないのである。

【０００４】そこで、従来の偏芯型バタフライ弁におい
て、これをメタルタッチ式弁座構造にする場合には、実
開昭６１−１９２４５号公報及び実開平５−８１４０号
公報等に記載され、且つ、図５に示すように、リング状
弁シート部材４を、金属板製にて、前記バタフライ弁体
２における球形面２ａに外接する円錐形のシート部４ａ
と環状の支持部４ｂとを一体化して成る断面略Ｌ字状に
形成して、前記シート部４ａを自由に変形できる状態に
するために、その環状の支持部４ｂにおいて、前記弁匣
１内に対して押圧リング５等にて固着すると言う構成に
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属製のリン
グ状弁シート部材４を、前記のように構成した場合、こ
のリング状弁シート部材４における弾力性は、当該リン
グ状弁シート部材４における板厚さに比例するものであ
って、その板厚さを薄くすることにより、前記求心性が
高くなって、バタフライ弁体２及びリング状弁シート部
材４の機械加工に際してのその間における加工寸法誤差
等を容易に吸収することができるが、その反面、バタフ
ライ弁体２における球形面２ａに対する接触圧力が低く
なってシール性が低下することになるし、また、前記リ
ング状弁シート部材４における板厚さを厚くすることに
より、バタフライ弁体２における球形面２ａに対する接
触圧力を高くできるが、その反面、前記求心性が低くな
って、バタフライ弁体２及びリング状弁シート部材４の
加工に際してのその間における加工寸法誤差等を容易に
吸収できないので、これまたシール性が低下することに
なるから、確実なシール性を確保することができず、換
言すると、シール性が低いのである。

【０００６】また、別の先行技術としての実開昭４９−
２５０２４号公報は、リング状弁シート部材のうちバタ
フライ弁体に対して接当する円筒形のシート部を肉厚状
にする一方、このシート部の一端から半径方向の外向き
に一体的に湾曲状に延びる支持部を薄肉状にすることを
提案している。しかし、このものは、リング状弁シート
部材のうちバタフライ弁体に対して接当する円筒形のシ
ート部から外向きに延びる支持部を薄肉状にしたことに
より、この支持部における弾性変形によって、十分な求
心性を確保することができるものの、バタフライ弁体
を、前記リング状弁シート部材におけるシート部内に押
し込むように閉回動するとき、肉厚状のシート部の全体
が、前記薄肉状支持部における弾性変形によって前記バ
タフライ弁体の押し込み方向と同じ方向に逃げるように
移動することになって、当該シート部を、その弾性に抗
して一斉に径大に拡張することができず、換言すると、
前記シート部に対する径大への拡張作用が低下すること
になるから、十分なシール性を確保することができない
のである。

【０００７】本発明は、これらの問題を解消したメタル
タッチ式の弁座装置を提供することを技術的課題とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、「弁匣内に配設した金属製のバタフラ
イ型弁体の外周を、適宜半径の球形面に形成し、このバ
タフライ型弁体を前記弁匣に対して支持する弁軸を、前
記球形面における半径の中心から適宜距離だけ前記弁匣
の軸線と直角方向に偏芯した部位に位置する一方、前記
弁匣内に、前記バタフライ弁体における球形面に対する
肉厚状円筒形のシート部とこのシート部の一端から半径
方向の外向きに湾曲状に延びる肉薄状の支持部とを一体
的に備えた金属製のリング状弁シート部材を、その支持
部において弁匣に固着するように配設して成る偏芯型バ
タフライ弁において、前記シート部の一端における内周
面に、前記バタフライ弁体における球形面に接当するシ
ール部を造形する一方、前記弁匣内のうち前記シート部
の他端側の部位に、外周面をシート部から離れる方向に
向かって末広がりの円錐面に形成した規制リング部を固
定して設け、この規制リング部における円錐面に、前記
シート部の他端における内周面を接当する。」と言う構
成にした。

【０００９】

【作 用】この構成において、バタフライ弁体を閉方
向に回動することにより、このバタフライ弁体における
球形面が、リング状弁シート部材のうちシート部におけ
る一端内周面のシール部に接当して、その軸線方向に押
圧する。この場合において、前記シート部の一端は、半
径方向の外向きに湾曲状に延びる肉薄状の支持部を介し
て弁匣に対して支持されていることにより、前記肉薄状
の支持部における弾性変形によって、当該シート部にお
ける求心性を確保することができるのである。

【００１０】そして、前記シート部における一端には、
当該一端の内周面におけるシール部に対するバタフライ
弁体の押し込み力が、その直径を拡大するような分力と
して作用すると共に、その軸線方向に押圧するような分
力として作用することにより、前記シート部における一
端は、その弾性に抗して径大に拡張されることになる。

【００１１】この場合において、前記シート部における
他端の内周面は、弁匣内に固定して設けた規制リング部
の外周における円錐面に接当していることにより、前記
シート部の一端に対してその軸線方向に作用する分力
は、その一部が前記円錐面によって支持されると共に、
前記シート部の他端に対して、当該他端における直径を
拡大するように作用することになるから、前記シート部
の他端は、その軸線方向の移動が前記円錐面にて小さい
寸法に規制された状態のもとで、前記円錐面に沿ってそ
の弾性に抗して径大に拡張されることになる。

【００１２】すなわち、前記シート部は、当該シート部
に対するバタフライ弁体の押し込みにより、軸線方向へ
の移動が円錐面にて小さい寸法に規制された状態のもと
で、その一端から他端までの全体が弾性に抗して径大に
拡張されることになるから、このシート部に、当該シー
ト部に対するバタフライ弁体の押し込み量が小さい状態
でも非常に大きい弾力性を得ることができるのである。

【００１３】しかも、前記シート部は、当該シート部に
対するバタフライ弁体の押し込みによって、その一端か
ら他端までの全体が径大に拡張されることにより、当該
シート部における内部応力を、その一端から他端までの
全体に分散することができて、当該シート部の一端に、
大きい内部応力が集中して発生することを防止できるの
である。

【００１４】

【発明の効果】従って、本発明によると、 ．リング状弁シート部材におけるシート部に対して、
確実な求心性を確保すると共に、バタフライ弁体の回動
に伴う弁匣の軸線方向への移動量を小さくした状態で、
大きな弾力性を付与することができるから、メタルタッ
チ式弁座装置におけるシール性を、そのバタフライ弁体
における回動操作を著しく重くすることなく、大幅に向
上できる。 ．前記シート部における内部応力を、平均化して低レ
ベルにすることができることにより、リング状弁シート
部材の耐久性を大幅に向上できるばかりか、肉薄にする
ことができ、しかも、リング状弁シート部材の金属材料
として、廉価な金属材料を使用することが可能になる。
と言う効果を有する。

【００１５】ところで、前記リング状弁シート部材のシ
ート部における他端内周面を、弁匣内に固定して設けた
規制リング部の外周面の円錐面に接当したことにより、
このリング状弁シート部材の外周部には、密閉空間が形
成され、この密閉空間内に、流体が充満し、バタフライ
弁体の開閉位置にかかわらず管内の流体を排出したとき
において、前記密閉空間内の流体が体積膨張することに
よって、前記密閉空間内の圧力が上昇して、リング状弁
シート部材の破損を誘発することになり、特に、この問
題は流体が、ＬＮＧ等の超低温流体である場合に顕著に
なるが、この問題の発生は、前記リング状弁シート部材
におけるシート部のうちその一端と他端との間の部位
に、当該シート部の外側と内側とを連通するベント孔を
穿設することにより、解消することができるのである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１〜図４の図面
について説明する。この図において符号１０は、円筒形
に形成したした金属製の弁匣を、符号１１は、前記弁匣
１０内に配設した金属製のバタフライ弁体を各々示し、
このバタフライ弁体１１における外周は、前記弁匣１０
内における通路の中心軸線１０ａ上における点Ｄを中心
とする半径Ｒの球形面１１ａに形成され、この球形面１
１ａに、クロム又はニッケル等の硬質金属メッキ層（図
示せず）を形成し、且つ、このバタフライ型弁体１１
は、その裏面に上下方向に延びるように固着した上下一
対の弁軸１２，１３を前記弁匣１０を貫通して軸支する
ことにより、回転自在に構成されている。

【００１７】この場合において、前記両回転軸１２，１
３の中心Ｃを、平面視（図２）において、前記球形面１
１ａにおける半径Ｒの中心Ｄから適宜距離Ｅだけ前記弁
匣１０における軸線と直角方向に偏芯した部位に位置
し、前記バタフライ型弁体１１を、前記両弁軸１２，１
３のうち一方の弁軸１２にて矢印Ａ方向に回転して、当
該バタフライ型弁体１１の外周における球形面１１ａ
を、前記弁匣１０内に設けたリング状弁シート部材１４
に対して接当することによって閉作動する一方、前記一
方の弁軸１２にて矢印Ｂ方向に回転することによって開
作動するように構成している。

【００１８】そして、前記リング状弁シート部材１４
を、線膨張係数が前記バタフライ弁体１１と略同じの金
属にて、シート部１５とこのシート部１５の一端から半
径方向の外向きに湾曲状に延びる支持部１６を一体的に
備えた断面略Ｌ字状に形成し、このリング状弁シート部
材１４におけるシート部１５を肉厚状の円筒形に、支持
部１６を肉薄状に形成する一方、前記シート部１５の一
端における内周面に、前記バタフライ弁体１１における
球形面１１ａに接当するシール部１７を造形して、この
シール部１７の表面に、銀又は銅等の軟質金属メッキ層
（図示せず）を形成する。

【００１９】また、前記リング状弁シート部材１４にお
ける支持部１６の外周部１６ａを肉厚状にして、この外
周部１６ａを、前記弁匣１０内に造形した段付き面１８
と、弁箱１０内に挿入した押圧リング体１９とで挟み付
け、押圧リング体１９を、弁匣１０内に止め金２０にて
固定の受けリング体２１に螺合した複数本のボルト２２
のねじ込みにて、前記段付き面１８に対して押圧するこ
とによって、前記リング状弁シート部材１４を弁匣１０
内に固定するように構成する。なお、符号２９はガスケ
ットを示す。

【００２０】更にまた、前記押圧リング体１９には、円
筒形の規制リング部２３を、当該規制リング部２３が前
記シート部１５の他端における内部に入り込むように一
体的に設け、この規制リング部２３の外周面を、前記シ
ート部１５から離れる方向に向かって末広がりの円錐面
２４に形成して、この円錐面２４に、前記シート部１５
における他端の内周面に接当するように構成する一方、
前記リング状弁シート部材１４におけるシート部１５に
は、その一端と他端との間の部位に、当該シート部１５
の外側と内側とを連通するベント孔２５を円周方向の一
箇所又は複数箇所に穿設する。

【００２１】この構成において、バタフライ弁体１１を
矢印Ａの閉方向に回動することにより、このバタフライ
弁体１１における球形面１１ａが、リング状弁シート部
材１４のうちシート部１５における一端内周面のシール
部１７に接当して、その軸線方向に押圧する。この場合
において、前記シート部１５の一端は、半径方向の外向
きに湾曲状に延びる肉薄状の支持部１６を介して弁匣１
０に対して支持されていることにより、前記肉薄状の支
持部１６における弾性変形によって、当該シート部１５
における求心性を確保することができるのである。

【００２２】そして、前記シート部１５における一端に
は、当該一端の内周面におけるシール部１７に対するバ
タフライ弁体１１の押し込み力が、その直径を拡大する
ような分力として作用すると共に、その軸線方向に押圧
するような分力として作用することにより、前記シート
部１５における一端は、その弾性に抗して径大に拡張さ
れることになる。

【００２３】この場合において、前記シート部１５にお
ける他端の内周面は、弁匣１０内に固定して設けた規制
リング部２３の外周における円錐面２４に接当している
ことにより、前記シート部１５の一端に対してその軸線
方向に作用する分力は、その一部が前記円錐面２４によ
って支持されると共に、前記シート部１５の他端に対し
て、当該他端における直径を拡大するように作用するこ
とになるから、前記シート部１５の他端は、その軸線方
向の移動が前記円錐面２４にて小さい寸法に規制された
状態のもとで、前記円錐面２４に沿ってその弾性に抗し
て径大に拡張されることになる。

【００２４】すなわち、前記シート部１５は、当該シー
ト部１５に対するバタフライ弁体１１の押し込みによ
り、軸線方向への移動が円錐面２４にて小さい寸法に規
制された状態のもとで、その一端から他端までの全体が
弾性に抗して径大に拡張されることになるから、このシ
ート部１５に、当該シート部１５に対するバタフライ弁
体１１の押し込み量が小さい状態でも非常に大きい弾力
性を得ることができると共に、当該シート部における内
部応力を、その一端から他端までの全体に分散すること
ができて、当該シート部の一端に、大きい内部応力が集
中して発生することを防止できるのである。

【００２５】なお、図３に示すように、前記規制リング
部２３の円錐面２４における弁匣１０の中心軸線１０ａ
と平行な線２６に対する傾斜角度θ１は、前記バタフラ
イ弁体１１の球形面１１ａの中心点Ｄと当該球形面１１
ａのシール部１７に対する接当点とを結ぶ線２７が前記
弁匣１０の中心軸線１０ａと直角な線２８に対して成す
角度θ２と等しくするか、このθ２に近い値にすること
が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施例を示す縦断正面図であ
る。

【図２】図１のII−II視断面図である。

【図３】図１の要部拡大断面図である。

【図４】本発明における実施例に使用するリング状弁シ
ート部材及び押圧リング体の要部拡大断面図である。

【図５】従来におけるバタフライ弁の縦断正面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 弁匣 １１ バタフライ弁体 １１ａ 球形面 １２，１３ 弁軸 １４ リング状弁シート部材 １５ シート部 １６ 支持部 １７ シール部 １９ 押圧リング体 ２３ 規制リング部 ２４ 円錐面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁匣内に配設した金属製のバタフライ型弁
   体の外周を、適宜半径の球形面に形成し、このバタフラ
   イ型弁体を前記弁匣に対して支持する弁軸を、前記球形
   面における半径の中心から適宜距離だけ前記弁匣の軸線
   と直角方向に偏芯した部位に位置する一方、前記弁匣内
   に、前記バタフライ弁体における球形面に対する肉厚状
   円筒形のシート部とこのシート部の一端から半径方向の
   外向きに湾曲状に延びる肉薄状の支持部とを一体的に備
   えた金属製のリング状弁シート部材を、その支持部にお
   いて弁匣に固着するように配設して成る偏芯型バタフラ
   イ弁において、前記シート部の一端における内周面に、
   前記バタフライ弁体における球形面に接当するシール部
   を造形する一方、前記弁匣内のうち前記シート部の他端
   側の部位に、外周面をシート部から離れる方向に向かっ
   て末広がりの円錐面に形成した規制リング部を固定して
   設け、この規制リング部における円錐面に、前記シート
   部の他端における内周面を接当したことを特徴とする偏
   芯型バタフライ弁における弁座装置。
2. 【請求項２】前記リング状弁シート部材におけるシート
   部のうちその一端と他端との間の部位に、当該シート部
   の外側と内側とを連通するベント孔を穿設したことを特
   徴とする「請求項１」に記載した偏芯型バタフライ弁に
   おける弁座装置。