JPH10196806A - 流路開閉バルブ - Google Patents

流路開閉バルブ

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JPH10196806A
JPH10196806A JP35750196A JP35750196A JPH10196806A JP H10196806 A JPH10196806 A JP H10196806A JP 35750196 A JP35750196 A JP 35750196A JP 35750196 A JP35750196 A JP 35750196A JP H10196806 A JPH10196806 A JP H10196806A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 排気抵抗が小さく、シール性の優れた流路開
閉バルブを提供する。 【解決手段】 パイプ部3および弁座6を有するバルブ
ハウジング2と、弁体7と、駆動軸11と、パイプ部内
で駆動軸と共に回動できるよう駆動軸に取り付けられた
第1 リンク16と、第2リンク18と、第3リンク24
と、弁体が弁座に着座した状態において、第1リンクと
第2リンクとの連結点A を基準にみて第1リンクと第2
リンクとで構成する一方側の角度α1を180度に満た
ない角度となすと共に前記連結点を基準にみて第3リン
クを前記一方側の角度に対する他方側で位置させた構成
と成し、弁体が弁座から離隔するとき、第3リンクと弁
体との連結点Bが弁座から所定以上に離隔しないよう第
3リンクの揺動を制限するストッパー手段25とを備
え、開弁時に弁体をパイプ部軸線とほぼ平行となしうる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は流路開閉バルブ、特
に真空装置に用いられる流路開閉バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の真空装置に用いられる流路開閉バ
ルブとしては第6図(a)〜(e)に示すような、L型
バルブ、S型バルブ、クラッパーバルブ、ゲートバルブ
およびバタフライバルブが知られている。これらバルブ
は真空チャンバと真空ポンプとをつなぐ管路の途中に設
けられ、真空チャンバ内の気体を真空ポンプにより排気
するときに開弁され、真空チャンバが所定真空度に達し
たときに閉弁される。
【0003】一方真空チャンバは、その排気時(つまり
上記バルブの開弁時)には短時間で高真空度に達するこ
とが要求され、その真空度を保持する時(つまり上記バ
ルブの閉弁時)にはバルブ出口側から流体がチャンバ内
に逆流しないことが要求される。これら要求に対し流路
開閉バルブの性能としては、その開弁時の排気抵抗が小
さい(コンダクタンスが大きい)こと、および、その閉
弁時の逆圧(バルブ出口側圧力)に対するシール性が重
要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
L型バルブ(第6図(a))およびS型バルブ(第6図
(b))にあっては、閉弁時においては逆圧により弁体
101が弁座102に向かって押圧されるためシール性
は良好であるが、開弁時においては流体が曲路を流れる
ため排気抵抗が大きくなるという問題があった。
【0005】また、クラッパーバルブ(第6図(c))
およびゲートバルブ(第6図(d))にあっては、閉弁
時においては逆圧により弁体101が弁座102から離
れる方向に押圧されるためシール性が悪いという問題が
あった。
【0006】さらに、クラッパーバルブは弁体の揺動支
点103をバルブハウジング104の内壁近くに設けて
あるため、弁体外径を大きくすると開弁時に弁体101
がバルブハウジング内壁に当たってしまい弁を十分開く
ことができず(弁体の揺動可能角度を大きくできず)排
気抵抗が大きくなり、一方、弁体の揺動可能角度を大き
くして弁を十分開くようにするにはバルブハウジングの
内径を大きくするか弁座102の流路内径を小さくせざ
るをえず、この場合も、相対的に排気抵抗が大きくなる
という問題がある。
【0007】また、ゲートバルブにおいては、開弁時に
弁体101を格納する格納室105が流体流路に対して
直角に設けているため該格納室の気体が排気されにく
く、しかもバルブハウジングの内壁表面積が大きくなる
ため該内壁面からの脱ガス量も多くなることからも排気
性が悪いという問題があった。
【0008】バタフライバルブ(第6図(e))にあっ
ては開弁時においては弁体101を流体の流れと平行に
できるため排気抵抗が大きくなるという問題はないが、
閉弁時においては弁体をその中央で回動させその外周部
を円錐面状の弁座102に当接させてシールする構造で
あるため、弁体回転中心軸106と弁座102との同心
度が精度よく加工されていないと閉弁時にリークを生じ
る恐れがある。
【0009】また、上記同心度が精度よく加工されてい
ても、閉弁時に弁体101の回転に伴い、弁体と弁座と
の相互のシール部が全周に亘って異なるねじり力を受け
ながら変形圧着してゆくため、各シール部位の接圧力が
一様とならずシール性に信頼性を欠くという問題があっ
た。
【0010】さらに弁座102と弁体101の相互のシ
ール面を円滑に滑らせるためには、それらシール面に潤
滑材をコートするか塗布することが必要となり、このこ
とは真空加熱脱ガスに不利となっていた。ま弁体を開弁
位置で長時間保持した場合、シールの一部が永久変形を
おこし閉弁時に洩れをおこしやすいという問題があっ
た。
【0011】本発明は上述した従来の流路開閉バルブの
問題点に鑑み、排気抵抗が小さく、且つシール性の優れ
た流路開閉バルブを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明においては上述の
目的を、(a)パイプ部および該パイプ部の軸線とほぼ直
交してパイプ部の一端部に一体的に設けられた弁座を有
するバルブハウジングと、(b )弁座に着座したとき流
路を閉じる弁体と、(c )パイプ部軸線とほぼ直交して
且つパイプ部内にその一部が延在してバルブハウジング
に回動自在に支持された駆動軸と、(d )パイプ部内で
駆動軸と共に回動できるよう駆動軸に取り付けられた第
1リンクと、(e )第1リンクと弁体とをリンク結合す
る第2リンクと、(f )弁体とバルブハウジングとをリ
ンク結合する第3リンクと、(g)弁体が弁座に着座し
た状態において、第1リンクと第2リンクとの連結点を
基準にみて第1リンクと第2 リンクとで構成する一方側
の角度を180度に満たない角度となすと共に前記連結
点を基準にみて第3リンクを前記一方側の角度に対する
他方側で位置させた構成と成し、(h )弁体が弁座から
離隔するとき、第3リンクと弁体との連結点が弁座から
所定以上に離隔しないよう第3リンクの揺動を制限する
ストッパー手段と、を備え、開弁時に弁体をパイプ部軸
線とほぼ平行となしうることを特徴とする流路開閉バル
ブにより達成する。
【0013】本発明によれば、弁体が弁座に着座した状
態、つまり流路を閉じた状態においては、第1リンクと
第2リンクとの連結点を基準にみて第1リンクと第2リ
ンクとで構成する一方側の角度を180度に満たない角
度となしているので、駆動軸から連結点に伝わる回転力
に対する第1、第2リンクの軸線方向の分力を極めて大
きくすることができ、したがって、弁体を弁座に強力に
シートさせることができると共に、弁体に逆圧つまり弁
体を弁座から離そうとする圧力が作用してもシート状態
を保持することができる。つまり、本発明においては優
れたシール性を奏するのである。
【0014】開弁時、つまり弁体を弁座から離す時は、
第1リンクと第2リンクとで構成する上記一方側の角度
が小さくなるよう駆動軸を回動させる。該回動により第
1 、第2、第3のリンクが共に動いて、第3リンクがス
トッパーによりその回動を止められるまで、弁体が浮き
上がる。
【0015】第3リンクがストッパーによりその回動を
止められた後さらに駆動軸が同方向に回動されることに
より弁体は弁体と第3リンクとの連結点を中心として旋
回し、パイプ部軸線とほぼ平行となすことができる。し
たがって、本発明においては、流体抵抗を小さくできる
(真空排気システムに用いる場合においては優れたコン
ダクタンスを有する)。
【0016】上述した開弁状態から閉弁状態にするに
は、駆動軸を開弁操作時と反対の方向に回動させる。そ
の時の各構成の作用は上述した開弁時の作用と逆順にな
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施の形態
を第1 、2、3、4図に基づき説明する。第1図におい
て、1は流路開閉バルブであり、2はそのバルブハウジ
ングである。このバルブハウジング2はパイプ部3と、
パイプ部3の両端に一体的に設けられた配管取付けフラ
ンジ部4、5を有している。フランジ部5には弁座6が
設けられている。
【0018】フランジ部4は図示しない低圧側管路に、
フランジ部5は同じく図示しない高圧側管路にそれぞれ
気密的に接続される。本実施例を真空バルブとして用い
る場合はフランジ部4が真空チャンバー側管路に、フラ
ンジ部5が真空ポンプの吸入口側の管路にそれぞれ接続
される。
【0019】7は弁体であり、この弁体7は、第1図に
おいて、上記弁座6に当接する円盤部8と、円盤部8の
上に一体的に設けられた弁体突起部9とを有している。
円盤部8の下側円周には気密用のシールリング8aが一
体的に装着されており、弁体7が弁座6に着座したとき
(つまり、円盤部8のシールリング8aが弁座6に当接
したとき)、流体流路10を閉じるようになされてい
る。
【0020】11は、パイプ部軸線とほぼ直角に交わっ
た、バルブハウジング2に回動自在に支持された駆動軸
であり、この駆動軸11は第2図に示すように、バルブ
ハウジング2内に延在するハウジング内軸部12とバル
ブハウジング2から突出した突出軸部13とを有してい
る。突出軸部13の先端には、エアシリンダのピストン
ストロークを回転運動に変換して駆動軸11を回転させ
る図示しないリンクとエアシリンダとの組合わせから成
る周知の駆動機構が設けられている。なお、そのような
駆動機構に代えて、突出軸部13先端にハンドルを取り
付けて手動で回転軸11を回動させてもよく、モータを
直結して駆動軸11の回転を制御するようにしてもよ
い。また、14は真空技術一般に周知の気密用のシール
リングであり、15a、15bは駆動軸11の軸方向の
動きを規制する止め輪である。
【0021】駆動軸11のハウジング内軸部12の中央
部には第1リンク16の一端が図示しない公知の固定手
段により固定されている。したがって、第1リンク16
はパイプ部3内で駆動軸11と共に回動するよう駆動軸
11に取り付けられていることになる。
【0022】17は第1リンク16の他端に回動可能に
嵌入された第1ピンであり、この第1ピン17には、第
1 リンク16の他端両側(第2図)において、一対の第
2リンク18、18の各一端が回動可能に取着されてい
る。
【0023】19は弁体突起部9に回動可能に嵌入され
た第2ピンであり、この第2ピン19には、弁体突起部
9の両側(第2図)において、一対の第2リンク18の
各他端が回動可能に取着されている。
【0024】第2リンク18は、上述したようにして、
第1リンク16と弁体7とを第1、第2ピン17、19
を介して結合しているが、これらの結合関係は、弁体7
が弁座6に着座した状態において、第1図に示すよう
に、駆動軸11および第2ピン19の軸心がほぼパイプ
部中心軸線20上に位置すると共に第1ピン17の軸心
がパイプ部中心軸線20からわずかに偏倚した点Aに位
置するように構成されている。つまり、弁体7が弁座6
に着座した状態において、第1リンク16と第2リンク
18との連結点Aを基準にみて第1リンク16と第2リ
ンク18とで構成する一方側の角度α1が180度に満
たない角度となされている。
【0025】21は弁体突起部9に回動可能に嵌入され
た第3ピンであり、22はバルブハウジング2に一体的
に設けられたハウジング突起部23に回動可能に嵌入さ
れた第4ピンである。第3ピン21には、弁体突起部9
の両側(第2図)において、一対の第3リンク24、2
4の各一端が回動可能に取着されており、第4ピン22
には、ハウジング突起部23の両側において、一対の第
3リンク24の各他端が回動可能に取着されている。
【0026】第3リンク24は、上述したようにして、
弁体7とバルブハウジング2とを第3および第4ピン2
1、22を介して結合しているが、これらの結合関係
は、弁体7が弁座6に着座した状態において、第1図に
示すように、第1リンク16と第2リンク18との連結
点Aを基準にみて第3リンク24が上記一方側の角度α
1に対する他方側に位置し、第2ピン19と第3ピン2
1が円盤部8とほぼ平行な平面上に位置し、第4ピン2
2が第3ピン21よりわずかに第1ピン17側に位置す
るように構成されている。
【0027】また、本実施例の流体開閉バルブ1を全開
させ弁体7をパイプ部中心軸線20とほぼ平行となした
とき、つまり駆動軸11を第3図に示すように矢印L方
向に回転させて弁体7の円盤部8をパイプ部中心軸線2
0とほぼ一致させたとき、第1リンク16と第2リンク
18とで構成する上記一方側の角度α1がほぼ90度と
なり、第3ピン21と第4ピン22とを結ぶ中心線が円
盤部8とほぼ90度となるよう構成されている。
【0028】25はハウジング突起部23に圧入固定さ
れたストッパー手段としてのピンであり、このピン25
はハウジング突起部23の両側に突出しており、第3図
に示すように、本実施例の流体開閉バルブを全開させて
第3ピン21と第4ピン22とを結ぶ中心線が円盤部8
とほぼ90度の角度をなすに達したとき第3リンク24
がそれ以上矢印X方向に動かないよう、第3リンク24
の背面24aに当接する。つまりこのストッパー手段と
してのピン25は、弁体7が弁座6から離隔するとき、
第3リンク24と弁体7との連結点Bが弁座6から所定
以上に離隔しないよう第3リンク24の揺動を制限す
る。
【0029】第2図において、26、26は弾性手段と
しての一対の引張りバネであり、第1および第3ピン1
7、21のそれぞれの両端に取り付けられたバネ係留リ
ング27a,27b,27c,27dを介して、第1、
第3ピン17、21間に(ひいては第1、第3リンク1
6、24間に)張り掛けられている。従って、弾性手段
としての一対のバネ26は、第1図から明らかなよう
に、弁体7が弁座6に着座した状態において、弁体7と
第2リンク18との連結点Cを基準に見た弁体7の第3
リンク24側方向(第4ピン22側方向)の端部7a を
弁座6から引き離すように弁体7に作用する。
【0030】なお、第2図において、28、29、3
0、31は止め輪であり、各リンク18、24、各バネ
係留リング27a,27b,27c,27dのピン1
9、21軸方向の動きを規制する。
【0031】次に本発明の実施形態にかかる流路開閉バ
ルブ1の作用について説明する。流路開閉バルブ1の閉
弁時、つまり弁体7を弁座6に着座させて流路10を閉
じている状態においては、第1図に示すように、駆動軸
11に矢印R方向のトルク作用させた状態で駆動軸11
を図示しない回転固定手段によりロックしておく。
【0032】この状態においては第1リンク16と第2
リンク18との連結点Aを基準にみて第1リンク16と
第2リンク18とで構成する一方側の角度α1を180
度に満たない角度となしているので、第4図に示すよう
に、駆動軸11から連結点Aに伝わる回転力F1に対す
る第1 、第2リンク16、18の軸線方向の各分力F2
が非常に大きくなり、パイプ軸線方向に作用する各分力
F3も非常に大きくなる。これら分力F2、F3は角度
α1が180度に近ければ近いほど大きくすることがで
きることは言うまでもない。したがって、駆動軸11に
小さな保持トルクを与えておくだけで、弁体7を弁座6
に強力にシートさせることができると共に、弁体7に逆
圧つまり弁体7を弁座6から離そうとする圧力が作用し
てもシート状態を保持することができる。つまり、本実
施例の流路開閉バルブにおいては優れたシール性を奏す
るのである。
【0033】なお、引張りバネ26は、後述するように
開弁時および閉弁時における弁体円盤部8の第3リンク
24側方向(第4ピン22側方向)の端部7aを浮き上
がらせるためのものであり、従ってその程度の引張り力
があればよく、従って当該バネ力は上記分力F3に比し
無視しうる程度の大きさとなり、このバネ力による上記
シール性への影響は無視できるものである。
【0034】上述した閉弁状態から開弁する時、つまり
弁体7を弁座6から離す時は、駆動軸11を第1図に示
すL方向に回転させる。この回転を開始したとき、先
ず、バネ26の引張り力により、円盤部8の第4ピン側
一端部7aが弁座6から離れるように浮き上がる。さら
に駆動軸11が回転されるに伴い、第1リンク16と第
2リンク18とで構成する上記一方側の角度α1が次第
に小さくなるようリンク機構(第1 、2、3リンクおよ
び弁体7)が作動し、第3リンクの背面24aがストッ
パーピン25に当接して第3リンク24の回動が止めら
れるまで、弁体7が浮き上がる。
【0035】第3リンク24がストッパーピン25によ
りその回動を止められた後さらに駆動軸11が矢印L方
向に回動されることにより弁体7が弁体突起部9と第3
リンクとの連結点Bを中心として旋回し、第3図に示す
ように、弁体円盤部8がパイプ部中心軸線20とほぼ重
なる位置となり、バルブ1の全開状態となる。かかる全
開状態に達したとき、駆動軸11は回転を停止され図示
しない回転固定手段によりロックされる。
【0036】このように、本実施例においては、弁体7
をパイプ部中心軸線20とほぼ平行となすことができる
ので流体抵抗を小さくすることができる(真空排気シス
テムに用いる場合においては優れたコンダクタンスを有
する)。
【0037】引張りバネ26は、開弁開始時に、弁体円
盤部8の第4ピン側端部7aを弁座6から引き離すよう
第2リンク18側に浮き上がらせ、弁体7が第2ピン1
9を旋回中心として旋回運動をする際、円盤部8の上記
端部7aが弁座6に当たらないよう作用するため、開弁
作用を円滑に行うことができる。また、引張りバネ26
は、閉弁操作時においては、弁体円盤部8の第4ピン側
端部7aと反対側の端部7bが弁座6に当節し始め、第
4ピン側端部7aが最後に弁座6に当接するよう作用す
るため、閉弁作用も円滑に行うことができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気抵抗が小さく、且つシール性の優れた流路開閉バル
ブを得ることができる。本発明に係わる流路開閉バルブ
は、特に真空システムで用いるバルブとして適してお
り、この点について触れておく。一般的な真空システム
は、第5図の回路図で示すように、真空チャンバ50、
ターボ分子ポンプ51、油回転ポンプ(粗引きポンプ)
52、主バルブ53、粗引きバルブ54、保持バルブ5
5、リークバルブ56、57、58、および真空計ポー
ト59を備えている。本発明に係わる流路開閉バルブ
は、このような真空システムの、上記主バルブ53、粗
引きバルブ54、保持バルブ55として使用できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例に係る流路開閉バルブ
の断面図であり、閉弁状態を示すものである。
【図2】図2は、図1のII−II矢視断面図である。
【図3】図3は、図1の流路開閉バルブが開弁したとき
の状態を示す図である。
【図4】図4は、第1リンクと第2リンクとの連結点A
に作用する力の説明図である。
【図5】図5は、一般的な真空システムの回路図であ
る。
【図6】図6の (a)、(b)、、(d)、(e)は、そ
れぞれ従来の異なる種類の流路開閉弁の概略を示す断面
図である。
【符号の説明】
2 ‥‥バルブハウジング 3 ‥‥パイプ部 6 ‥‥弁座 7 ‥‥弁体 10‥‥流路 11‥‥駆動軸 16‥‥第1 リンク 18‥‥第2リンク 24‥‥第3リンク 25‥‥ストッパー手段 α1‥‥一方側の角度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a )パイプ部(3)および該パイプ部の
    軸線とほぼ直交してパイプ部の一端部に一体的に設けら
    れた弁座(6)を有するバルブハウジング(2)と、 (b )弁座に着座したとき流路(10)を閉じる弁体
    (7)と、 (c )パイプ部軸線とほぼ直交して且つパイプ部内にそ
    の一部(12)が延在してバルブハウジングに回動自在
    に支持された駆動軸(11)と、 (d )パイプ部内で駆動軸と共に回動できるよう駆動軸
    に取り付けられた第1 リンク(16)と、 (e )第1リンクと弁体とをリンク結合する第2リンク
    (18)と、 (f )弁体7とバルブハウジングとをリンク結合する第
    3リンク(24)と、 (g )弁体が弁座に着座した状態において、第1リンク
    と第2リンクとの連結点(A )を基準にみて第1リンク
    と第2 リンクとで構成する一方側の角度(α1)を18
    0度に満たない角度となすと共に前記連結点を基準にみ
    て第3リンクを前記一方側の角度に対する他方側で位置
    させた構成と成し、 (h )弁体が弁座から離隔するとき、第3リンクと弁体
    との連結点(B)が弁座から所定以上に離隔しないよう
    第3リンクの揺動を制限するストッパー手段(25)
    と、 を備え、開弁時に弁体をパイプ部軸線とほぼ平行となし
    うることを特徴とする流路開閉バルブ。
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