JPS5874969A - 低トルク蝶形弁ベ−ン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弊発明の米国特許第＆９６へ１？７号［低ト
ルク低騒音型繰形弁ディスク」の改良に関する。

自動制御に使用される蝶形弁は、特に流量の少ない、即
ち小さなディスク開口において圧力の低減を行なう。こ
のような圧力の低減は、流過する媒体を加速し然る後こ
れを減速することによってのみ達成することができるが
、この場合最大速度は圧力低下量の平方根の関数である
。不都合にも、蝶形弁の前縁部に沿りたこのような大き
な速度は望ましからざる副作用を生じる。このような副
作用とは、液体の場合の中ヤビテーシ冒ン、気体の場合
の空力学的な絞りノイズ、およびこれらのいずれかの媒
体の場合の大きな動トルクである。全開位置に向って急
に大きくなり、マ・０のディスク開変付近でビークに達
する（第４図のカーラ参照）このような動トルクは、Ｉ
ｌ＃に空圧作動アクチェエータを使用する時に安定した
弁作用を著しく干渉する。このトルクは、下流方向に向
いたディスクの部分の上面における大きな速［Ｋより生
じる吸引効果（丁度、飛行機の翼の「揚力Ｊと同じであ
る）の関数である。

改良された構造のこれ壇での喋形ディスクはこのような
動的なトルクの問題の克服を試みてきたが、これらの内
には、その下流側の終端部が魚の尾の形１Ｉｌｔ−有す
るものがある。別の構造では、ある円形ディスクの両側
に半円形の腔部を使用している。このような構造は動ト
ルクの低減においては改善ｏｖｔｒｐｔ示したが、その
いずれ４以下に述べる本発明の更なる目的を満九すもの
ではない。即ち、 α、流体作用トルクの低減 す、緊密な遮断効果の提供 ａ、　Ｉｌ形弁部の制御特性の形成 本発明は、基本ディスクを形成する２つのめる角１で偏
在する半円形状の壁面を提供することによって従来技術
の蝶形弁ディスクのいずれよりも実質的に小さな動トル
クを生じるも・のである。

円筒状の蝶形弁内孔に対し直角の軸心から！６乃至２０
”の範囲内の典型的な座角でぺ一／を設定して、前記内
孔に対し略々直角の上部半円ディスク部と、上部の半円
部に対して略々３０°の角度で傾斜した下部半円壁面部
が得られる。

第４図から判るように、動トルクは、平担型のベーンの
場合Ｆｉ垂直軸から約ｔｏ’の傾斜角度でピークとなる
。この角変より大きいと、トルクは急漱に減少して９０
°を越えると負の値となる。

ある角度だけ偏在した２つのベーンの半部によプ、上部
の直角の半部が下半部から角変が変化するＫつれ減少す
る鳴同時に負のトルク因数と交叉する正のトルク因数を
生じ得ることになる。この２つの発散するトルク効果の
正味の結果は、本願の添付図面の第４図のカーツＣＫ示
す如き非常に小さな正味トルク特性となるのである。

本発明はまた、緊密な遮断作用を他の前述の利点と組合
せる手段を提供する−のであるが、これにおいてはその
形状（他の「低トルク」用の設計の場合とは対照的）は
、通常緊密な接触を生じる外側ディスク局部の垂直方向
の軸心に対し１５乃至ｔｌｏｏの範囲内の行内を可能に
し、これにより弁の漏れを大幅に減少する。この接触角
度は、使用する材料の種１１１に依存し、即ち、この角
度の接線は自己四ツクを避けるため静的摩擦係数を越え
てはならない。

本発明の他の目的は、所謂ｆム張シ型蝶形弁用の緊密な
遮断弁の提供の可能性ＫＴｏる。これらの弁は、通常そ
の内孔に加硫されたかあるいは成型され友弾性充填材を
有する賃状の鋼ま九は鋳鉄製のハウジングからなる。開
閉操作のために円筒状の蝶形弁を使用するのが慣例であ
る。封止処置は、−回９大きな寸法の弁ｆ−ｆムを内張
りした蝶形弁の内孔に充填することによって達成される
。この弾性充填材の各部の締り嵌め即ち変轢が所要の遮
断効果を生じるのである。しかし、この処置の１つの望
ましからざる一意物は、「破壊」トルクとも呼ばれる大
きな靜トルクである。他は内張シ材料の疲労である。こ
の破壊トルクは手動操作による弁の場合にはそれ程大き
な問題ではないが、それでも空圧作動の変調制御弁の場
合には大きな問題となる。前に述べたような急激な作用
力の変化は動的な非安定性を生じる傾向を有し、このよ
うな弁の所要の制御機能にとりては非常に大きな問題と
なる。

本発明は、弾性充填材を傾斜するベーン周部の比較的緩
やかな作用力で圧縮、するこ六ができ、これがライナー
の軸心と略々平行な方向に引張される円形のベーンの圧
縮作用を避ける九めある角度で処置された弁を゛提供す
ることによって、このような諸問題を克服するもので６
る。その結果、前に述ぺ走破壊トルクは回避され、線断
作用を生じるため必要な操作圧力は半分に減少する。

本発明の更に別の目的は、軸の内孔の典型的な長さがそ
の直径の１！倍であり、ガン・ドリルの如き非常に特殊
な１真の使用を必要とし、またベーンの全直径を貫通す
る軸内孔を穿孔する非常にコストの高い作業を不要にす
るハブ部ｔ２つの比較的短い部分に再分割等ることを可
能にする行内偏在型弁に６る。内孔寸法を直径の略々２
倍に保つことができる従来の１真の使用を可能和するも
のである。

以上述べた、あるいはその他の利点および目的について
は、以下の詳細な記述および図面を照合すれば更に明瞭
になろう。

第１図における本発明の蝶形弁ディスクは、その望まし
い実施態様において、その平面軸心６が従来技術の蝶形
弁ハウジング１（本発明の一部ではない）の垂直軸と比
較して傾斜し、かつ略々楕円形状の表面成金ディスク５
に与えるように円形状の内孔Ｂ含有するディスク５を含
む、ディスク５の外側に終る脚部を形成する平担な機械
加工された縁部９は、第１図に示すように１弁が「閉鎖
」位置にある時は常に内孔８の内表面と緊密に接触して
、これにより制御されるべき流体に対する封止用内面を
提供する。ハブ部１Ｇは、ディス５の中芯部に沿って内
孔８に接近して延在し、その各々Ｖｉ傾斜自在に配置さ
れたディスクｓ’６支持する弁軸１２によって占められ
る中心部の円形状の開口ｌｌ内に含まれる。このディス
ク６は、上方が番号１３′ｔ−付され下方が番号１４ｔ
−付した２つの部分的に平担な一面部からなる。上部の
半円形状の部分１３Ｆｉ、ベーンを閉じた状轢で略々垂
直である平担軸を持つ°１うに構成されている。下部の
半円形状の壁面部１４は、壁面部１３に関して一般に３
０乃至３５＠の負度αで傾斜してぃ゛る。両方の壁面部
１３と１４は外周部で相互に結合されて、蝶形弁の胴部
１の一部エシ弾性ライナー１丁を封止作用的に圧縮する
平担な封止作用面１６を形成する共通の縁部ＩＢを形成
する。

第３図は、略′々「Ｓ」字状の形状に沿りて凹状に減少
するトルクｔ２りの半円形状のベーン半部が提供する従
来技術の低トルクの蝶形弁のベーンの典型例を示してい
る。

第４図は、蝶形弁の内孔に対して直角方向に配置された
軸心からの典型的な形轢のベーンの傾斜変位の関数とし
て測定され九動トルクのテスト結果を示す。カーブ「Ａ
Ｊは、そのトルク値がＴＯ’付近で♂−りとなる従来の
略々平担で対称的な形状の蝶形弁ディスクを示している
。第２図に示す如きＳ字状のベーン形轢は、従来のベー
ンの動トルクの約３０−までその動トルクを低減するこ
とができ死。しかし、本発明の角度偏位の提供によって
、ピーク値をカーブ「ＣＪＫ示すように約１７１１１で
減少させる更に実質的な改警が認められた。

望ましい実施暢様により本発明を示し九が、本発明の主
旨めるいは頭書の特許請求の範囲から逸脱することなく
、弁のステムをディスク３と結合するための揚上アーム
を堰付け、内孔１１の内部にベアリングを挿入する等の
如き多くの変態の可能性を排除するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉鎖位置に切換えられる時、喋形弁ハウノ／ダ
内に取付けられる際の本発明の望ましい実施ａｍを示す
断面図、１１１１図は従来技術の低トルク型ベーンを示
す縦断面図、第３図は明瞭にする九め蝶形弁のハφノン
ダを取外し良状態の第１図に示した如き線３−３に関す
る平呵図、および第４図は従来技術の蝶形弁ディスクの
場合と比較した本発明の動トルク特性を示すグラフであ
る。 ５・・・ディスク、７・・・蝶形弁ハウジング、８・・
・内孔、９・・・縁部、１０・・・ハブ部、１１−・弁
軸、１３．１４・・・Ｉ１面部、１６・・・対土表面、
１？・・・弾性ライナー。 特許出−人　　ハンス・ディー・バクマフＦＩＧ、　１ ３ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　（α）　外周部が蝶形弁の直線的な円筒状の内孔の
   垂直軸心からある角度だけ偏在して弁の閉鎖位置にるる
   時前記内孔内部に緊密の嵌合する楕円形状のディスクを
   設け、該ディスクは更に一方が上部で他方が下部の略々
   半円形状の一面部からなり、その平面軸心は相互い６る
   角度だけ偏在され、両方のディスクの外周部は相互に連
   結され、（６）　　前記の楕円形状のディスクの最も短
   い重織を跨ぐ共通の軸心上に配置され支持弁軸を収容す
   る内孔内にはいっている少なくとも１つの直角のハラ部
   を設けることを特徴とする低トルク用蝶形弁ディスク。 ２　前記の上部の半円形状の一面部の平担軸心部が、閉
   鎖位置にある時前記の蝶形弁の直線の円筒状内孔の垂直
   軸心と略々整合されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の低トルク用蝶形弁ディスク。 龜　前記の半円形状の一面部の各々が、前記の支持する
   弁軸との干渉を避けるため前記楕円形状ディスクの中芯
   部から偏位されることを特徴とする特許請求の範囲１１
   １１項記載の低トルク用蝶形弁ディスク。 ４　前記楕円形状ディスクの外周部の円筒状蝶形弁内孔
   からの内置偏位量がｔＳ乃至ｓ　ｏ　１）の範囲内ＫＴ
   ｏることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低ト
   ルク用蝶形弁ディスク。 翫　前記の下部の半円形状の一面部の平担軸心が、閉鎖
   位置にある嗜前記蝶形弁の直線の円筒状内孔の垂直軸心
   から２８乃至３８°の角度範囲で全体的に傾斜させられ
   ていること′ｔＩＩ＃徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の低トルク剛域形弁ディスク。