JPH09280385A

JPH09280385A - 弁装置

Info

Publication number: JPH09280385A
Application number: JP9116296A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Okano; 正敏岡野; Shozo Yoshitomi; 昭三吉冨; Naotake Tsuboi; 直武坪井; Makoto Okumura; 誠奥村; Koji Tanaka; 孝治田中; Takashi Tsuchiya; 隆土谷
Original assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Current assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-28
Anticipated expiration: 2016-04-12
Also published as: JP2834434B2

Abstract

(57)【要約】【課題】弁座に関し、加工に高度で困難な作業を必要
とせずに、長期に亙って優れたシール耐久性を維持する
こと。【解決手段】全閉状態からロッド４が回動中心Ｏ１を
軸にＱ方向に回転すると、偏芯部４ａは、その軸心Ｏ２
が回動中心の回りに弧状に移動するように、偏芯回転す
る。これにより、弁体３がシートリング２から離間す
る。ロッドがＱ方向に更に回転すると、切り欠き４ｃと
段付きキー５が係合して、弁体がロッドと一体的に回転
する。一方、全開状態からロッドがＳ方向に回転する
と、弁体はロッドと一体的に回転する。しかし、弁体が
全閉ストッパ部１ｂと当接した後は、ロッドが回転し続
けても、弁体は回転しない。その後ロッドがＳ方向に更
に回転すると、偏芯部４ａは、段付きキー５をばね６に
抗して押し上げながら、偏芯回転し、弁体がシートリン
グに向けて移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バタフライ弁のよ
うな弁装置に関し、特にそのシール耐久性を向上させる
ための技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バタフライ弁は、流路内での弁体の投影
面積が軸対称で流路抵抗が小さいので、仕切弁に代わっ
て用いられることが多い。従来の一般的なバタフライ弁
は、弁座にゴムを使用したものが多く、高温高圧な流体
が流れる流路中に用いるには不適であった。このため、
弁座に金属を使用したバタフライ弁が用いられるように
なった。金属製の弁座を有するバタフライ弁としては、
金属製のＯリングをシール材として弁座部に採用したも
の、あるいは弁体の回転軸を流路の中心軸線から偏芯さ
せることによって閉弁状態中、勾配弁座面にシール圧を
加えて気密若しくは液密を保つ、いわゆるチルチング型
のものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように金属製
の弁座を有するバタフライ弁は、弁座において気密若し
くは液密効果を得るために、弁体が弁座の所定の位置に
確実に着座する必要があり、このために弁体と弁座の加
工精度を非常に高いものにする必要があった。例えば、
金属Ｏリングを使用する弁座においては、閉弁時、弁体
外周が金属Ｏリングすなわち弁座の内径面に均一に接触
せねばならず、このためには弁体と金属Ｏリングの位置
関係に留意して高精度に製作する必要がある。

【０００４】また、チルチング型においては、設計上
は、弁体と弁座との接触は全閉点のみであるはずだが、
実際には、上記回転軸の嵌合におけるガタが生じること
で、開き始めには必ず弁体と弁座とが擦り合う。また、
回転軸が偏芯していることから、全閉時に弁体に作用す
る圧力の不均衡が大きい。以上のことより、チルチング
型は、全閉時からの開トルクが過大で開弁しにくいこと
があり、特に高圧の流体のシールには不向きであった。
従って、本発明は、弁座の加工に高度で困難な作業を必
要とせずに、弁座が長期に亙って優れたシール耐久性を
維持することが可能なバタフライ弁を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の弁装置は、流体通路及び弁座を内部に有す
る弁箱と、前記弁箱に回動可能に設けられ弁体を支持す
る弁体支持軸とを備え、前記弁体支持軸の前記弁体を支
持する部分の軸心は、開弁動作の開始に伴って前記弁体
が前記弁座の軸心方向にほぼ沿って該弁座から離間する
ように、該弁体支持軸の回動の中心から偏芯している。

【０００６】また、前記弁体支持軸の前記弁体を支持す
る部分には、凹部が形成されており、前記弁体には、弾
性力によって前記弁体支持軸の該弁体を支持する部分と
当接する向きに付勢され前記凹部と係合可能である、凸
部材が設けられており、前記弁体は、前記凹部と前記凸
部材とが係合したときに、前記弁体支持軸と一体的に回
動するようにしておくとよい。

【０００７】上述の構造を有する弁装置において、開弁
する向きに弁体支持軸が回転すると、弁体支持軸の弁体
を支持する部分は、その軸心が弁体支持軸の回動の中心
の回りを弧状に動くような偏芯回転を行う。これによっ
て、弁体は、弁座の軸心方向にほぼ沿って該弁座から離
間するように移動する。また、弁体支持軸が回転し、前
記凸部材が弾性力によって凹部と係合すると、弁体は、
弁体支持軸と一体的に回転する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態すなわ
ち実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明す
るが、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものと
する。図１、図２及び図３は、本実施形態のバタフライ
弁３０の縦断面であり、図４は、図１のバタフライ弁３
０をＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した場合の断面図であ
る。また、図５は、後述する弁座面の形状及び偏芯部４
ａの軸心の偏芯について説明する図である。尚、本実施
形態のバタフライ弁の説明においては、図１を基準とし
て、図１の紙面に垂直な方向を“横方向”と定義し、参
照符号５により示されるキー等の設置側を“上方”と定
義し、後述する流体通路の上流側を“前方”、下流側を
“後方”と定義して、以下の全ての説明を行う。

【０００９】図１において弁箱１は、実質的に円筒形の
部材であって、内部には流体通路１ａが画成されてい
る。流体通路１ａにおける流体の流れ方向は、図１にお
いて参照符号Ｒを付した矢印で示される。

【００１０】弁箱１内に回動可能に配設された円形の弁
体３は、球面状の弁座面１１を有する本体部と、ボス部
９とからなる。ボス部９は、弁体本体部の前部であって
流体通路１ａのほぼ中心軸線上の位置に、図４に示され
るように、弁箱１内の流体通路１ａを画成する壁部１ｄ
に近接して左右に１つずつ合計２つ形成されている。弁
座面１１は、金属等の剛体でつくられているので、一般
的な弁における弁座補修方法によってシール機能を発揮
するよう好適な形状に維持されている。弁体３は、図４
に示されるように、ボス部９を横方向に通るロッド４の
偏芯部４ａにおいて、同ロッド４に対して回動可能に支
持されている。ボス部９と、同ボス部９を通る偏芯部４
ａとの間には、図１〜３に示されるように、ジスクブッ
シュ１０が配設されている。ジスクブッシュ１０は、ボ
ス部９の偏芯部４ａが通る穴に固定されている。

【００１１】ロッド４は、図４に示されるように、偏芯
部４ａと両端部４ｂとを有する。ロッド４は、両端部４
ｂにおいて弁箱１の両側に配設されたブッシュ１３，１
４に支持されている。ブッシュ１３，１４は、流体通路
１ａの中心軸線と横方向に交差する線上に配設されてい
る。ロッド４の一端は、弁箱１の側方に設けられた駆動
機１９に接続しており、ロッド４は、駆動機１９によっ
て回動されるようになっている。ロッド４の両端部４ｂ
は、その軸心が直線上に整列しており、該軸心、すなわ
ち回動中心は、図１において参照数字Ｏ１で示される。
また、ボス部９を通る偏芯部４ａの軸心は、図１におい
て参照数字Ｏ２で示される。すなわち、偏芯部４ａの軸
心Ｏ２は、弁体３が全閉状態である図１において、両端
部４ｂの回動中心Ｏ１よりも距離ｍだけ下方に離間して
位置する。したがって、ロッド４が回転すると、偏芯部
４ａは、両端部４ｂに対して偏芯回転するようになって
いる。

【００１２】偏芯部４ａのうちボス部９を通る部分に
は、後述する段付きキー５と係合可能な形状の切り欠き
４ｃ（図１参照）が形成されている。切り欠き４ｃと段
付きキー５とが、バタフライ弁３０の動作中どのように
係合するかは、後程説明する。弁体３が全閉状態である
図１において、ボス部９の上部に設けられた筒状の収容
部には、段付きキー５及びばね６が収容されている。段
付きキー５は、ボス部９及びジスクブッシュ１０を貫通
して偏芯部４ａに当接するように設けられている。段付
きキー５には、ばね６の一端が当接している。ばね６の
他端は、キャップ７と当接している。段付きキー５及び
ばね６は、ねじ式のキャップ７によって収容部から飛び
出さないように押さえられている。また、段付きキー５
は、ばね６の弾性力によって偏芯部４ａ側に付勢されて
いる。キャップ７には、ボルト２０が貫通している。ボ
ルト２０の一端は、キャップ７の偏芯部４ａ側の面から
突出している。偏芯部４ａとは反対側のキャップ７の面
には、ボルト２０の他端と螺合するナット２１が配設さ
れている。このボルト２０は、後述するように、段付き
キー５の動きを制限して弁体３の後退量を好適するもの
である。

【００１３】図７は、ジスクブッシュ１０の縦断面図で
ある。ジスクブッシュ１０は、上述したように、ボス部
９と偏芯部４ａとの間において、ボス部９内に固定的に
配設されている。偏芯部４ａが通るジスクブッシュ１０
の穴１０ａは、図７において２点鎖線で示される回動中
心Ｏ１を中心とする半円Ａと、１点鎖線で示される軸心
Ｏ２を中心とする半円Ｂとが上記距離ｍだけ離間してい
る形状の断面を有する。

【００１４】図１に示されるように、弁体３の上端部に
は、閉ストッパ面３ａが形成されている。閉ストッパ面
３ａは、弁箱１の流体通路１ａを画成する上壁部に形成
された全閉ストッパ部１ｂと当接可能に設けられてい
る。

【００１５】弁箱１とフランジ８との間には、弁体３と
当接して流体通路１ａ内の流体をシールするシートリン
グ２が配設されている。シートリング２は、その前面
が、弁箱１に形成された溝部内のガスケット１６に当接
し、後面が、ガスケット１５を備えたフランジ８と当接
するようにして、弁箱１とフランジ８との間に挟まれて
いる。フランジ８はボルト１７により弁箱１に結合して
いる。シートリング２には、弁体３の弁座面１１と当接
する弁座面１２が形成されている。弁座面１２は、弁座
面１１と同様に金属等でよい剛体からつくられている。

【００１６】図５に基づいて弁座面１１及び弁座面１２
の形状について説明する。弁座面１１及び弁座面１２
は、切頭半球体の外周勾配面に相当する環状の部分であ
る。弁座面１１は、その前縁と後縁とを直線的に通る切
頭円錐体の外周勾配面から盛り上がった、切頭半球体の
外周勾配の凸面であり、弁座面１２は、その前縁と後縁
とを直線的に通る切頭円錐体の外周勾配面から窪んだ、
切頭半球体の外周勾配の凹面である。尚、以下の説明
は、弁座面１１の窪み方の勾配と、弁座面１２の盛り上
がり方の勾配とがほぼ同一であるので、代表して弁座面
１２についてのみ説明する。図５に示されるように、上
記切頭半球体は、その中心が流体通路の軸心に対して前
記軸心Ｏ２が交差する点上にあり、この点から弁座面１
２までの距離が参照符号Ｔで示される曲率半径である。
尚、上記の点は図面上では前述した軸心Ｏ２と同一に現
れるので、弁座面１２の曲率中心を指すときにも、参照
符号Ｏ２を使用することとする。

【００１７】次に、回動中心Ｏ１と曲率中心Ｏ２との位
置関係を説明する。図５において、参照符号ｈは、弁座
面１２の環状の前縁を示し、参照符号ｉは、弁座面１２
の環状の後縁を示す。二点鎖線ｅは、図５に示される縦
断面において前縁ｈと曲率中心Ｏ２とを結ぶ線であり、
一点鎖線ｆは、図５に示される縦断面において後縁ｉと
曲率中心Ｏ２とを結ぶ線の延長線である。本実施形態の
回動中心Ｏ１は、上述したように曲率中心Ｏ２から距離
ｍだけ離間していることに加え、曲率中心Ｏ２の上方に
おいて二点鎖線ｅと一点鎖線ｆとにより挟まれた範囲ｇ
に位置するようになっている。また、回動中心Ｏ１は、
図５において点線で示される流体通路の中心軸線上に位
置している。図５において曲率中心Ｏ２を通る三点鎖線
で示される、シートリング２の中心軸線は、上記流体通
路１ａの中心軸線から距離ｍだけ偏芯している。

【００１８】次に、本実施形態に係わるバタフライ弁３
０の動作について説明する。図１には、弁体３の全閉状
態が示されており、弁体３の前面には、弁体上流部にあ
る流体の圧力Ｐ１がシートリング２に向けて作用してい
る。この圧力によって、弁体３の弁座面１１は、シート
リング２の弁座面１２に圧着されており、流体をシール
している。また、弁体３の全閉状態では、段付きキー５
の上面は、前述したボルト２０の一端と当接している。
全閉状態から弁体３を開弁する場合、まず、駆動機１９
によって、ロッド４が、図１に矢印Ｑで示される方向に
回動中心Ｏ１を軸として回転する。この回転により、偏
芯部４ａの軸心Ｏ２は、図１、図２及び図３に示す縦断
面において、回動中心Ｏ１から一定距離ｍの円弧状の軌
跡で動く。すなわち、軸心Ｏ２は、図２に示されるよう
に、前後方向に関しては回動中心Ｏ１よりも前方に動
き、上下方向に関しては回動中心Ｏ１に近付くように動
く。したがって、ロッド４の上記回転によって、偏芯部
４ａの軸心Ｏ２が、回動中心Ｏ１よりも前進すると、ボ
ス部９において偏芯部４ａに支持される弁体３も前進す
る。これによって、弁体３の弁座面１１が、シートリン
グ２の軸心方向にほぼ沿って、同シートリング２の弁座
面１２から離間して、弁座面における封止を解放する。
また、上述のように偏芯部４ａが回転し始めると、段付
きキー５の下部が切り欠き４ｃと一部当接するようにな
るため、段付きキー５は、ばね６の弾性力によって偏芯
部４ａに向けて動き、それによって段付きキー５の上面
は、ボルト２０の一端と離間する。

【００１９】そして、図２に示されるように、軸心Ｏ２
が、回動中心Ｏ１より前方に距離ｖ、下方に距離ｗのと
ころに位置するまで、ロッド４が回転すると、ばね６の
弾性力によって偏芯部４ａの切り欠き４ｃが段付きキー
５と係合する。尚、図２に示される回動中心Ｏ１と軸心
Ｏ２とが上下方向に離間する距離ｗは、弁体３が全閉で
ある図１に示された距離ｍよりも小さい。

【００２０】図２に示される状態から、更にロッド４が
矢印Ｑ方向に回転すると、図３に示すように、弁体３の
前面に設けられた開ストッパ面１８が、弁箱１に設けら
れた全開ストッパ１ｃと当接し、弁体３は、全開状態と
なって、流体通路１ａ内において流体が上流部から下流
部へと流れる。以上のように、バタフライ弁３０は、両
端部４ｂに対する偏芯部４ａの偏芯を利用して、弁体３
を開弁動作させるため、操作力が少なくて済む。また、
本実施形態では、開ストッパ面１８が全開ストッパ１ｃ
に当接してから更に、駆動機１９がロッド４にトルクを
かけ、同トルクによる開弁力が段付きキー５、弁体３及
び開ストッパ面１８にかかるため、流体の流れ等による
弁体３のふらつきが防止される。

【００２１】次に、図３に示される全開状態から、弁体
３を閉弁させる場合、駆動機１９によりロッド４を矢印
Ｓ方向に回転させる。ロッド４は、弁箱１内に設けられ
たブッシュ１３及びブッシュ１４を支持体として回動中
心Ｏ１の回りに回転する。切り欠き４ｃと段付きキー５
とが係合しているため、ロッド４の偏芯部４ａが回転す
ると、弁体３は、図３に示される状態から図２に示され
る状態まで、同偏芯部４ａと一体的に回転する。そし
て、弁体３が図２に示される位置までくると、閉ストッ
パー面３ａが全閉ストッパ部１ｂと当接するため、その
後更にロッド４が矢印Ｓ方向に回転しても、弁体３は回
転しない。全閉ストッパ部１ｂによって弁体３が停止し
た後、更にロッド４が矢印Ｓ方向に回転すると、軸心Ｏ
２が回動中心Ｏ１を軸に弧状に動き、ジスクブッシュ１
０の穴１０ａが上述したように延びているため、偏芯部
４ａの動きによって弁体３に作用する力は、シートリン
グ２の方向に好適に変換され、弁体３は、シートリング
２に近づくように後退する。また、この間、ロッド４の
回転に伴って偏芯部４ａに形成された切り欠き４ｃの角
部が、ばね６の弾性力に抗して段付きキー５を上方に押
し上げるため、段付きキー５の上面は、ボルト２０の一
端に近づく。そして、図１に示されるように、段付きキ
ー５の上面がボルト２０の一端に当接すると、段付きキ
ー５の上方への動きが制限され偏芯部４ａの矢印Ｓ方向
の回転も制限されることから、弁体３の前述した後退は
停止し、弁体３の弁座面１１がシートリング２の弁座面
１２に係合して流体通路１ａの流体がシールされる。
尚、段付きキー５とボルト２０との上記当接は、弁体３
が好適にシートリング２と係合した時点で行われるよう
に調節されているものとし、そのような調節は、ボルト
２０が前述のように螺着されていることから、ボルト２
０を回すことで容易かつ正確に行えるようになってい
る。以上のことより、弁体３の動作中には、弁体３の弁
座面１１がシートリング２の弁座面１２と摺動すること
はほとんど無いので、弁体３とシートリング２との位置
関係を高精度に合わせる必要が無く、特別に精度のよい
加工も必要無い。また、上述のように摺動が少ないた
め、弁座面の損傷が少なくシール性が長期に亙って維持
される。さらに、ボルト２０によって段付きキー５の動
きを制限することで、シールに必要な量以上に弁体３が
後退するのが防止されている。

【００２２】尚、弁箱１、シートリング２及びフランジ
８は、図１に示すように別体でなくてもよく、図６に示
すようにシートリングは弁箱内の流体通路を画成する部
分の一部として形成されていてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明の弁装置によれば、弁体支持軸の弁体を支持する
部分の軸心は、開弁動作の開始に伴って前記弁体が弁座
の軸心方向にほぼ沿って該弁座から離間するように、該
弁体支持軸の回動の中心から偏芯しているので、弁体が
動作する際に弁体と弁座との摺動による過度の摩耗が防
止され、弁体及び弁座に関し、高いシール性が長期に亙
って維持されると共に、高精度の加工が必要なくなる。

【００２４】また、請求項２に記載の弁装置によれば、
前記弁体支持軸の前記弁体を支持する部分には、凹部が
形成されており、前記弁体には、弾性力によって前記弁
体支持軸の該弁体を支持する部分と当接する向きに付勢
され前記凹部と係合可能である、凸部材が設けられてお
り、前記弁体は、前記凹部と前記凸部材とが係合したと
きに、前記弁体支持軸と一体的に回動するので、弁体
は、弁座から離間した状態で回転するため、請求項１に
記載の弁装置で奏する上記効果をより確実に奏するよう
にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るバタフライ弁の全閉
状態の縦断面図である。

【図２】図１のバタフライ弁の全閉直前あるいは開弁
直後の縦断面図である。

【図３】図１のバタフライ弁の全閉状態の縦断面図で
ある。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線によるバタフライ弁の断
面図である。

【図５】弁座面の形状及び軸心の偏芯について説明す
る図である。

【図６】シートリングが弁箱と一体であるバタフライ
弁の図１のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。

【図７】ジスクブッシュの縦断面図である。

【符号の説明】

１…弁箱、１ａ…流体通路、２…シートリング（弁
座）、３…弁体、４…ロッド（弁体支持軸）、４ａ…偏
芯部（弁体支持軸の弁体を支持する部分）、４ｃ…切り
欠き（凹部）、５…段付きキー（凸部材）、Ｏ１…回動
中心（回動の中心）、Ｏ２…軸心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥村誠福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内 (72)発明者田中孝治福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内 (72)発明者土谷隆福岡県北九州市門司区中町１番14号岡野バルブ製造株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通路及び弁座を内部に有する弁箱
と、前記弁箱に回動可能に設けられ弁体を支持する弁体
支持軸とからなる弁装置において、前記弁体支持軸の前
記弁体を支持する部分の軸心は、開弁動作の開始に伴っ
て前記弁体が前記弁座の軸心方向にほぼ沿って該弁座か
ら離間するように、該弁体支持軸の回動の中心から偏芯
していることを特徴とする弁装置。
【請求項２】前記弁体支持軸の前記弁体を支持する部
分には、凹部が形成されており、前記弁体には、弾性力
によって前記弁体支持軸の該弁体を支持する部分と当接
する向きに付勢され前記凹部と係合可能である、凸部材
が設けられており、前記弁体は、前記凹部と前記凸部材
とが係合したときに、前記弁体支持軸と一体的に回動す
る、請求項１に記載の弁装置。