JPH1113899A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 バタフライ弁を合成樹脂で成形しシートリン
グを弁本体に固着して、シール性を保持し、流体に適応
した駆動部を選択する。 【解決手段】 合成材料の弁本体１０と、その内周面及
び両側端面を覆う弾性材料のシートリング２６とを備
え、その内側に流体通路１１を形成し、それに装着した
弁体２７を軸支したバタフライ弁において、本体部の内
周面に環状溝を形成し、それに嵌挿したコイルスプリン
グをシートリング２６に係設し、その円筒部の内面両端
に内面を拡大する斜面２６ａを形成し、円筒部の弁棒挿
通孔の周囲に弁体２７回動受け座を形成し、弁本体１０
の本体部１２と弁軸部１３を合成樹脂で形成し、本体部
１２にシートリング２６を加硫接着によって固着し、駆
動側弁軸部１３の外端にアクチュエータ取付手段を装着
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】この発明は、硬質の合成樹脂材料
からなる弁本体と、弾性材料からなるシートリングとを
一体化すると共に、弁本体と駆動部の締結手段を別体に
形成し結合して一体化したバタフライ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】バタフライ弁は、主として液体、気体及
び粉粒体等が流れるパイプラインの開閉や流量制御に汎
用されている。従来、かかるバタフライ弁は、ほぼ円筒
状の鋳鉄製弁本体と、この弁本体の内周面を被覆するほ
ぼ円筒状のゴム製シートリングと、このシートリング内
に回動自在に配置した円板状の鋳鉄製弁体とで構成さ
れ、弁体の回動により弁体の外周面をシートリングの内
周面に接離させて、弁本体内の流体通路を開閉するよう
になっている。

【０００３】すなわち、従来のバタフライ弁は、図９〜
１１に示すように、弁本体(１)とシートリング(２)は別
体に形成され、シートリング(２)の内面に弁本体(１)を
嵌め込んで組み立てられており、弁本体(１)とシートリ
ング(２)は一体化されていなかった。シートリング(２)
は、弁本体(１)の内周面を被覆する円筒部と弁本体の外
側面を被覆しパイプ(３)のフランジ(４)との間に位置す
るフランジ部とを備えており、パイプのフランジ(４)の
間に狭持され、フランジ(４)を締結する複数本のボルト
(５)によりパイプラインに取り付けられている。従来の
バタフライ弁は、ゴム製のシートリングが弁本体に一体
化されておらないため、パイプ(３)を流過する流体の圧
力、温度、流速又は弁体の開度等の条件によって、嵌込
まれたシートリングが弁本体の内面から浮く等の不安定
な状態となり、バタフライ弁の性能が低下する問題があ
った。

【０００４】例えば、真空条件下で弁体を全開すると、
図９に示すようにシートリング(２)の円筒部が吸引され
て弁本体の内面から浮き上がり、このとき閉弁のため弁
体(６)が時計方向に回転すると、弁体外周面とシートリ
ング内周面との圧接により、シートリングの円筒部とフ
ランジ部との境界に剪断力が作用して亀裂が発生し、破
断する危険があった。又、弁体(６)が開度極小の位置に
あって流体が矢印Ｐ方向に流れるとき、図１０に示すよ
うにシートリングの円筒部が流体の流れによって変形
し、シートリングの右側フランジ部が中心方向に吸い出
されて、弁本体(１)とフランジ(４)との間から脱落する
危険があった。更に、従来のバタフライ弁にあっては、
図１１に示すように一般的に弁体(６)が開閉のために回
転されるとき、シートリングの円筒部と弁体との摩擦に
よって円筒部には、弁体の回転方向に引張力と圧縮力が
作用し、特に引張力が作用するフランジ部との間で剪断
されやすい問題があった。この剪断力は、シートリング
への弁体の圧接量（食い込み量）が大であると顕著に現
れてくる。又、閉弁時のシール性を保持するために圧接
量を大きくすると、シートリングの永久歪（反発弾性で
復元しない歪）により、弁体外周面の痕跡がシートリン
グの圧接部に残り、この結果長期間のシール性保持を困
難とする要因となっている。

【０００５】前述したように弁本体と弁体が鋳鉄製であ
るバタフライ弁は、重量が嵩んで重くなり、バタフライ
弁の組立時やパイプラインへの配管時に多大の労力を必
要とすると共に、シートリングが嵌合される弁本体内周
面を機械加工によって仕上げて、バタフライ弁組み立て
後の精度を確保する必要があり、コストの上昇を招来し
ている。

【０００６】従来のバタフライ弁は、駆動手段（アクチ
ュエータ）取付のために、弁本体の外周面から直径方向
外方に延び出す弁軸筒の外端に軸方向と直交する方向に
拡大した取付板がフランジ状に形成され、この取付板に
アクチュエータがボルトで連結されている。取付板は、
弁本体に一体に形成されているため、流過仕様条件によ
りアクチュエータのカテゴリーを変更する必要が生じた
場合、中間スペーサや別体の取付手段により対応しなけ
ればならず、これに伴って寸法、形状或は重量が増大す
るおそれがあった。更に、本体の鋳造に際して、軸方向
と直交する方向に拡大したフランジ状の取付板の鋳造は
困難であり、鋳巣の原因となると共に、鋳造後の素材の
保管時に、取付板がバルブ面間寸法より側方に突出して
いるため、保管スペースが拡大され無駄な空間を作って
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、バタフラ
イ弁の本体、弁体等の弁構成部材を合成樹脂で成形しシ
ートリングを弁本体に一体に固着して、シートリングの
揺動を阻止し、損傷や破断を防止するようにすると共
に、弾性体のシートリングにコイルスプリングを内蔵さ
せて長期にわたるシール性の保持を可能にし、更にアク
チュエータのカテゴリーの変更を別体の締結手段の変更
で対応可能として、流体条件に適応した駆動部を選択し
取り付け可能にせんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明が採った手段は、合成材料からなる円筒状本
体部と直径方向に対向して延び出す上下の弁棒軸受部と
を有する弁本体と、該弁本体の内周面及び両側端面を被
覆する円筒状の弾性材料からなるシートリングとを備
え、シートリングの内側に流体通路を形成し、該流体通
路に装着した円板状の弁体を前記弁棒軸受部に軸支した
弁棒に接続したバタフライ弁において、円筒状本体部の
内周面に円周方向に伸びる環状溝を形成し、該環状溝内
に嵌挿したコイルスプリングを環状溝から若干内方に突
出させてシートリングに係設し、シートリングの円筒部
の内面両端に内面を拡大する斜面を形成し、且円筒部の
弁棒挿通孔の周囲に弁体回動受け座を若干内方に突出し
て形成し、弁本体の円筒状本体部と弁軸部を硬質の合成
樹脂で形成し、該本体部にシートリングを加硫接着によ
って一体に固着すると共に、駆動側弁軸部の外端にアク
チュエータ取付手段を着脱自在に装着したことを特徴と
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の好ましい実施の形態
を、以下に詳細に説明する。図１〜８を参照して、(10)
はバタフライ弁の弁本体であり、円筒状の流体通路(11)
を貫設した本体部(12)と、該本体部(12)の外周面から直
径方向に対向して延び出す弁軸部(13)(14)を備えてお
り、全体が硬質の合成樹脂材料で一体に成形される。弁
軸部(13)(14)には、それぞれ弁棒(15)(16)が軸挿され、
内端は後述する弁体に連結される。一方の弁棒(15)は、
駆動側の弁棒であり、外端にアクチュエータが接続され
る。他方の弁棒(16)は遊動側の弁棒である。駆動側の弁
棒(15)は、弁軸部(13)と共に外方に長く延び出してお
り、弁軸部(13)との間にパッキン(17)が嵌挿され、流体
の漏洩を防止している。遊動側の弁棒(16)は底蓋(19)で
取り付けられるパッキン(18)により、流体の漏洩が防止
される。

【００１０】図２〜５を参照して、駆動側弁棒(15)を軸
支する弁軸部(13)の外端には、アクチュエータ取付板(2
0)が交換自在に取り付けられる。アクチュエータ取付板
(20)は、中心に弁棒挿通孔(21)を貫通した方形の板形状
を有し、下面に半円形の固着片(22)が一体に形成されて
いる。そしてこの半円形の固着片(22)と共働して弁軸部
(13)を囲繞する半円形の取付片(23)がボルト・ナット(2
4)で相互に着脱自在に結合される。固着片(22)と取付片
(23)は、弁軸部(13)の上部に突設した突起(25)に係止し
て、上方への抜け出しが阻止されている。アクチュエー
タ取付板(20)には複数のアクチュエータ取付孔(20a)が
穿孔されている。アクチュエータ取付板(20)、固着片(2
2)及び取付片(23)は、弁本体と同様に硬質の合成樹脂で
形成される。固着片(22)と取付片(23)の抜け出しを防止
するために、突起(25)に代わって弁軸部(13)に環状の溝
部を形成し、該溝部に係入する環状の凸部を固着片と取
付片の下部に係止しても良いことは勿論である。そし
て、固着片と取付片を共通としたアクチュエータ取付板
を、アクチュエータの取付フランジ規格に対応して複数
用意しておくことにより、アクチュエータのカテゴリー
の変更に容易に適応することが可能となる。

【００１１】弁本体(10)の円筒状本体部(12)の内面に
は、ゴム等の弾性材料を加硫接着してシートリング(26)
が一体に形成される。シートリング(26)は、本体部(12)
の内周面を被覆する円筒部と本体部の両側端面を被覆す
るフランジ部とを有する。前記弁棒(15)(16)に軸支され
た円板状の弁体(27)がシートリング(26)の内部に回動自
在に配置され、弁体(27)の外周面がシートリング(26)の
内周面に接離して、弁の開閉が行われる。弁体(27)も弁
本体、固着片、取付片と同様に硬質の合成樹脂で形成さ
れる。

【００１２】図６〜８を参照して、シートリング(26)を
定着する円筒状本体部(12)の円周方向中央には、開口側
を狭くしたくさび状の環状溝(28)が形成され、該環状溝
(28)内にコイルスプリング(29)が挿設される。コイルス
プリング(29)は、弁棒の周囲において環状に形成されて
おり、線材が互いに密着していない構造のものが好まし
い。挿設されたコイルスプリングは、環状溝(28)内に入
り込んでいる弾性材料に埋設され、環状溝のくさび効果
によりコイルスプリングの抜け出しが阻止されている。
コイルスプリング(29)は、環状溝(28)から寸法bだけ外
方に飛び出した状態、好ましくはコイルスプリングの直
径の約３分の１程度飛び出した状態で挿設される。図８
は弁の開放時の状態を示し、弁体(27)とシートリング(2
6)が非接触状態にあり、コイルスプリング(29)は押圧、
変形されていない。弁の閉弁時には、図７に示すように
弁体(27)がシートリング(26)に圧接し、シートリング(2
6)を押圧、変形し、これに伴ってコイルスプリング(29)
も圧縮され変形する。かかるコイルスプリング(29)の圧
縮、変形は、弁体からの圧接が解除されたとき、シート
リング(26)を弾性復元させる復元力として作用し、シー
トリング(26)に永久歪が残るのを防止することが出来る
と共に、弁体(27)が圧接しているとき弾性反発力を生じ
させ、シール効果を向上させることが出来る。この結
果、シートリングの厚みを薄くすることが可能となり、
原料の節減を図ることが出来る。シートリング(26)の両
端面は弁本体(10)より若干外方に突出しており、バルブ
配管時におけるパッキン代（締め代）である。

【００１３】シートリングの内周面は、弁棒挿通孔の周
囲において内向きに突出して、弁棒に対して垂直な平面
からなる回動受け座に形成され、弁体(27)の円滑な回動
を可能としている。しかしながら、この回動受け座は、
弁体の形状に応じて球面状に形成しても良いことは勿論
である。又、シートリングの円筒部と両端部との境界部
は、斜面(26a)に形成されており、バルブ配設時におい
てシートリングの圧縮による内径方向への膨出防止を図
っている。又、仮に膨出しても、この傾斜面で吸収され
円筒部が内径方向に膨らむことがないため、弁体の回動
に支障を来すおそれがない。シートリング(26)の内側に
配置される弁体(27)は、前述したように弁本体と同様の
硬質の合成樹脂で形成されるが、金属で形成しても良
い。弁体(27)は、シートリングの円筒部の内径より圧接
代(a)だけ大きい直径の円板に形成され、上端に駆動側
の弁棒(15)が回転を一体にして接続される。弁体(27)の
弁棒接続部の周囲は、前記シートリングの弁棒挿通孔周
囲の平坦な回動弁座に対応して、平坦面に形成される。

【００１４】バタフライ弁は、図１に示すようにパイプ
ラインを構成する２本のパイプ(30)の端部に固着された
円板状のフランジ(31)の間に介設され、フランジ(31)を
複数組のボルト・ナット(32)で接続して、パイプ(30)間
に挟着される。シートリングの両端面は、弁本体の端面
を被覆しつつ本体より外方に突出しているため、パイプ
間での挟着による圧縮代を形成し、過剰な締付を防止す
るように本体の幅を定めている。前述したように、弁本
体(10)は合成樹脂で形成されているため、前記ボルト・
ナットが挿通される部分においては本体の幅を大きくし
て肉厚とし、強度を補充している。

【００１５】弁本体を構成する硬質の合成樹脂材料は、
シートリングを構成する弾性材料の加硫温度で変形、変
質しない程度の耐熱性を有するものであり、熱可塑性樹
脂としては、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリカーボ
ネイト、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等が
あり、熱硬化性樹脂としては、エポキシ、メラミン、不
飽和ポリエステル等がある。特に、ポリカーボネイト、
メラミンは、強度及び成形時の耐熱性に優れており好ま
しい樹脂材料である。又、上記の樹脂材料にガラス繊維
や炭素繊維を加え強度を一層高めても良い。弁本体の円
筒状本体の口径は、強度及び成形上の観点から５０〜３
００ミリ程度とするのが好ましい。シートリングを構成
する弾性材料は、弾性を有するものであれば良く、アク
リルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロ
ピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、
フッ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いることが出来る。弾性材
料の硬度は、ＪＩＳ−Ａゴム硬度で６０〜７０度が好ま
しい。

【００１６】弁本体及びシートリングの一体化は、加硫
接着によって行うが、この加硫接着は弁本体の円筒状本
体部を外型として使用して、弾性材料を加硫成形するこ
とにより行われる。本体内面及びシートリング外面に互
いに噛み合う投錨形状若しくは凹凸形状を形成して、物
理的接合を行い、加硫接着の化学的接合と併用させて、
弁本体とシートリングの一体化を一層強固とするのが好
ましい。

【００１７】シートリングの加硫接着は、先ず弁本体の
内面に加硫接着剤を塗布し、上下の軸受部を介して下型
上に支持し、弁本体の上に上型を、内側に中型をそれぞ
れ組み合わせて配置し、軸受部に挿通したスピンドル
（芯金）先端を上記中型に接続して、本体部の内側にシ
ートリング成型用のキャビティ（シートリング成型用の
空間）を形成し、該キャビティに弾性材料を注入する。
注入後、上型、下型を所定温度で所定時間加熱して、キ
ャビティ内の弾性材料を加硫し、同時に本体内面及び端
面に一体に接着する。加硫接着剤としては、イソシアネ
ート系、塩素化ポリエチレン系等のものを使用する。加
硫温度は、本体部の口径、樹脂材料及びシートリング材
料の種類により適宜設定されるが、１３０〜２００度が
好ましい。

【００１８】シートリングは、円筒部と両フランジ部を
備えているが、上型でシートリングの一方のフランジ部
を、下型で他方のフランジ部をそれぞれ成形するように
する。又、中型はシートリングの円筒部内面を成形する
ためのものであるが、上型で前記シートリングの一方の
フランジ部と共に円筒部内面の上端付近を成形し、下型
で反対側の円筒部内面の下端付近を成形するようにして
も良い。これにより、上型、下型並びに中型の接合面が
弁棒挿通部から外すことが出来、弁棒挿通部のバリ発生
を回避することが可能となる。中型は、上型若しくは下
型のいずれか一方と一体としても良い。これにより中型
と上型若しくは下型との接合面が減少し、シートリング
内面のバリ発生を少なくすることが出来る。或は、中型
の取外しを容易とするために、中型を上下に二分割の構
造としても良い。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、シートリングが本体
部の内面を被覆する円筒部と本体部の両端面を被覆する
フランジ部とで構成されているため、パイプラインを構
成する二本のパイプ間にバタフライ弁を介設した際、フ
ランジ部がパイプ端との接続部をシールし、他のシール
部材が不要となる。又、シートリングの円筒部の内面両
端に内径を拡大する斜面を形成してあるので、バタフラ
イ弁をパイプラインに介設してシートリングのフランジ
部が圧縮された時、シートリングの円筒部の縁部が内側
に膨らむことがなく、円筒部の内面に弁棒挿通孔を囲ん
で弁体の回転受け座が内向きに突設されていることと相
まって、弁体の回転が円滑になる。

【００２０】本体部及び軸受部が硬質の合成樹脂材料
で、シートリングが弾性材料で形成され、本体部とシー
トリングが加硫接着により一体化されているので、弁本
体をシートリング成形用の型の一部として使用しつつ、
シートリングの加硫成形が可能となると共に、弁本体の
軽量化を達成でき取り扱いが容易となる。更に、パイプ
ラインに取り付けて使用中に、シートリングの円筒部が
弁本体の円筒状本体部から浮き上がることがなく、シー
トリングの一部に過剰な応力が加わることがないため、
耐久性が向上する。

【００２１】弁本体は、合成樹脂製であるため、射出成
形等により内外面の形状、寸法を精密に成形することが
出来、しかも弁本体を前記したようにシートリング成形
用の型の一部に使用してシートリングが製造でき、同時
に弁本体の円筒状本体部内面に接着されるため、シート
リングを別体とする場合のように、弁本体の円筒状本体
部内面を予め機械加工によって精密に仕上げる必要がな
くなる。弁本体の円筒状本体部内面及びシートリング外
面に互いに噛み合う凹凸や投錨部を形成することによ
り、加硫接着に伴う化学的結合と共に物理的結合を図
り、弁本体とシートリングとをより強固に結合すること
が出来る。

【００２２】コイルスプリングが、シートリング外周縁
と共に本体部内周面の環状溝に嵌入し一体化されている
ので、弁の開閉に伴う流れ方向へのシートリングの移動
を防止することが出来ると共に、コイルスプリングによ
り長期間のシール性をシートリングの弾性と共に発揮す
ることが出来る。又、アクチュエータを接続するための
アクチュエータ取付手段を弁軸部とは別体に構成してあ
るので、本体部とアクチュエータとの接続を、アクチュ
エータのカテゴリーに係わらず別体のアクチュエータ取
付手段の変更で対応することが可能となる。更に、弁軸
部の外端にフランジ上のアクチュエータ取付手段が存在
しないため、樹脂本体の成形加工が容易となり、品質向
上を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるバタフライ弁の断面図

【図２】アクチュエータ取付手段の分解斜視図

【図３】同平面図

【図４】図１Ａ−Ａ’線の沿った断面図

【図５】図１Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図

【図６】シートリングとコイルスプリングの断面斜視図

【図７】圧縮状態のあるシートリングとコイルスプリン
グの断面図

【図８】非圧縮状態にあるシートリングとコイルスプリ
ングの断面図

【図９】従来のシートリングの一態様を示す断面図

【図１０】従来のシートリングの他の態様を示す断面図

【図１１】従来のシートリングの更に他の態様を示す断
面図

【符号の説明】

(10)弁本体 (11)流体通路 (12)本体部 (13)弁軸部 (14)弁軸部 (15)弁棒 (16)弁棒 (17)パッキン (18)パッキン (19)底蓋 (20)アクチュエータ取付板 (20a)アクチュエータ取付孔 (21)弁棒挿通孔 (22)固着片 (23)取付片 (24)ボルト・ナット (25)突起 (26)シートリング (26a)斜面 (27)弁体 (28)環状溝 (29)コイルスプリング (30)パイプ (31)フランジ (32)ボルト・ナット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成材料からなる円筒状本体部と直径方向
   に対向して延び出す上下の弁棒軸受部とを有する弁本体
   と、該弁本体の内周面及び両側端面を被覆する円筒状の
   弾性材料からなるシートリングとを備え、シートリング
   の内側に流体通路を形成し、該流体通路に装着した円板
   状の弁体を前記弁棒軸受部に軸支した弁棒に接続したバ
   タフライ弁において、円筒状本体部の内周面に円周方向
   に伸びる環状溝を形成し、該環状溝内に嵌挿したコイル
   スプリングを環状溝から若干内方に突出させてシートリ
   ングに係設し、シートリングの円筒部の内面両端に内面
   を拡大する斜面を形成し、且円筒部の弁棒挿通孔の周囲
   に弁体回動受け座を若干内方に突出して形成し、弁本体
   の円筒状本体部と弁軸部を硬質の合成樹脂で形成し、該
   本体部にシートリングを加硫接着によって一体に固着す
   ると共に、駆動側弁軸部の外端にアクチュエータ取付手
   段を着脱自在に装着したことを特徴とするバタフライ
   弁。