JPS5965671A - 蝶形弁用の一体状軸受装置 - 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】 （発明の背景） この発明は一般に回転可能な弁機能部材を有する弁のた
めの軸受に関し、特に、高い流体温度での及び／又は腐
食性流体向きの信頼性のある使用を提供するのに適した
蝶形又はゾール形弁組立体の軸受に関する。

蝶形弁では、弁体を貫通し弁機能ディスク又は部材が取
付けられている回転可能なシャフト周囲のスリーブ軸受
、並びに、弁機能部材及び、弁機能部材を流体通路内で
適当な整合状態に維持するための心出し又は位置決め装
置を支持し、弁機能部材を正確に開閉すると共に密閉シ
ールを形成するスラスト軸受が必要なことは周知である
。

従来の蝶形弁において、これらの必要条件はそれぞれ独
立した別個の軸受要素によって満たされてきた。接触面
のゴーリング（焼付け）ｆ、防ぎ、それぞれ特定の必要
条件について所望の軸受特性を得るために、各軸受は異
った材料で形成されていた。例えば、スリーブ軸受には
テフロンが使われ、スラスト軸受にはグラファイト被覆
鋼、位置決め装置には各種の金属合金やたわみ可能な材
料がそれぞれ使われている。又従来の蝶形弁では、スリ
ーブ軸受を該当のシャフト孔中へ圧入したり、シャフト
孔を深厚ぐりして、スリーブ軸受がシャフトに沿って長
さ方向に摺動したり、シャフト孔内で回転するのを防ぐ
必要もあった。このような長さ方向の運動は、弁機能部
材が正確に機能する上で必要な、弁と軸受の整合を乱す
恐れがあるため望ましくなく、一方上記の回転運動は、
軸受要素の外径部ｔ−摩損しひいては焼付けやリークを
もたらす恐れがあるため望ましくない。蝶形弁に特有な
厳しい空間制限のため、軸受の運動を阻止する上記以外
の方法は適用不可能で、可能であったとしても非常に高
価であった。

又、軸受の確実な着座を与える必要上、スラスト軸受は
通常弁機能部材及び／又は弁体を深厚ぐシして、嵌入さ
れなければならなかった。こうした積層軸受要素間で過
剰な加工公差が累積しないよう注意する必要もあったが
、テフロン等自己潤滑材を使って軸受要素を形成した場
合は、接触面間の空間を満たす追加の潤滑剤を必要とし
ないため若干緩和されていた。さらに、テフロンやその
他弾性的でたわみ可能な材料から成る軸受要素は、幾分
オーバーサイズに形成され、−緒に押し付けられて積層
体を形成し、所望の締シ嵌めを生ずるのに充分なほど圧
縮可能であった。しかし、こうした複数部品から成る軸
受及び位置決め装置の積層体は、それらの各接合面で過
大麦材料摩損を蒙るだけでなく、より大きな表面積が腐
食にさらされた。又テフロンやその他たわみ可能な材料
で作った軸受要素は、高温や腐食性流体の環境下では使
えなかった。

過度の材料摩損は軸受の交換を頻繁に必要とするが、ス
リーブ軸受の場合、この交換は特に困難だった。つ′ま
り、圧入式のスリーブ軸受を取り除いて交換するのに特
殊の工具を必要とする。又圧入式では、軸受が圧縮され
てそれより小さいシャフト孔へ嵌入されるため、軸受の
寸法制御における若干のロスが避けられない。弁体及び
／又は弁機能部材を深厚ぐシし；スリーブ軸受を備える
べき領域のシャフト孔を広げる方法は、圧入式と比べれ
ば摩損した軸受の現場での交換を容易にし、寸法制御の
維持を一層可能にするが、高価で時間のかかる工程を必
要とする。弁体及び／又は弁機能部材を深厚ぐりする方
法には、次のような別の問題もある。つま９、加工公差
の制御がかなシの程度失われ、このため弁機能部材の半
径方向心合せが悪影響を受ける。さらに、深厚ぐシによ
って嵌入された軸受はシャフト孔内でその回転がロック
されなければならないが、業界基準や取引協会基準によ
って課せられた、線形弁に特有な空間上の制限から、信
頼できる回転ロックを得ることは極めて困難である。同
時にこの回転ロックは、弁機能部材のシール手段を妨害
してはならず、流体通路内における弁機能部材の回転を
制限してはならない。

線形弁が高温（例えば１．！；３７．ｇ”ＯＣ１０００
″Ｆ）や腐食性の非常に強い流体に対して使われたｐ１
消火弁に使われる場合等、火にも耐えねばならない場合
には、さらに別の問題や懸念が生じてくる。そのような
環境下では、テフロンやその細大部分の自己潤滑式材料
は分解するか破断してしまい、かかる弁には使えない。

積層軸受の流体にさらされる表面積が増大することは、
腐食性の流体通路にとって極めて重要で、軸受の有効寿
命が著しく短縮される。高温や腐食性の流体に耐え、し
かも焼付けを起こさない軸受として有効に機能すること
のできる金棺合金は、非常に高価なことが多く、従って
軸受及び位置決め要素の加工を最小限に抑え、生産コス
トを低減しなければならない。

又、危険な流体を伴なう装置では、流体装置の停止時間
が特に減少されなければならない。このため、現場で簡
単に交換できるように軸受を構成する必要がある。一般
に、高温又は腐食性流体の環境下で使われる複数部品軸
受ユニットは、上記したような問題を解決する上で高価
過ぎた９及び／又は有効でないことがこれまで実証され
ている。

（発明の要旨） この発明の目的は、回転可能な弁機能部材を内部に有す
る弁の軸受装置を提供することにある。

この発明の別の目的は、線形弁組立体用の一体状のスリ
ーブ軸受、スラスト軸受及び弁機能部材位置決め装置を
提供することにある。

この発明の更に別の目的は、従来使われていた複数の独
立した軸受装置に代え、線形弁組立体に適し比較的安価
の一体状軸受装置を提供することにある。

この発明の更に別の目的は、線形弁組立体において高温
又は腐食性流体の通過を制御するのに適した一体状の金
属製軸受装置を提供すること、及ヒ回転ロックされたシ
ャフトスリーブ軸受、弁機能ディスク用のスラスト軸受
、弁機能部材つまシディスクの位置決め装置を全て會む
単一の軸受装置ユニットを提供することにある。

上記の目的及びその他の目的は弁装置において、弁機能
部材が取付けられた回転可能なシャフトと弁体のシャフ
ト孔との間に挿入される中空本体部と、弁体及びそれを
貫通する流体通路内の弁機能部材と係合するようになっ
た一体状の肩フランジ部と、この肩フランジ部の最外周
に形成され、一体状軸受装置の回転を防ぐ手段金与える
平坦部とを有する一体状の軸受装置を提供することによ
って達成される。

本発明のその他の目的、利点及び新規の特徴は、添付図
面を参照した以下の詳細な説明から明らかであろう。

（好適実施例の説明） 第１［シ１は線形弁組立体に組込んだ本発明による一体
状軸受装置の好ましい実施例を示し、流体の流れを可能
にする流体通路３０を内部に備えた弁体部材２０′ｆｒ
：有する環形弁１０を示している。第７図に示してない
が、本発明は特に、弁体２０が複数の要素から組立てら
れた弁での使用を意図している。但し、弁体のこのよう
な構成は本発明にとって本質的なものではない。流体通
路３０は、弁体２０内に長さ方向中心軸線３５及び内面
３６を有する。又、弁体２０内には複数のシャフト孔４
０があシ、第１図にそのうち７つだけを示す。

各シャフト孔４０は内面４１及び長さ方向中心線４５を
有し、流体通路の内面３６から弁体２０内へ延びている
。第１図では、シャフト孔４０は内面３６から半径方向
外方に延びる如く示されておシ、従って、シャフト孔の
長さ方向中心軸１ｆｊ４５は流体通路３０の長さ方向中
心軸線３５と横切っているが、この構成も本発明の本質
的な特徴ではない。

回転可能なシャフト５０がその外周の周面５１及び、第
７図の長さ方向中心軸線４５と一致した状態で示された
長さ方向中心軸線を有している。

この構成も本発明の本質的な％徴でないことは明らかで
ある。回転シャフト５０は、少くともその一部が各シャ
フト孔４０内に挿入されるよう弁１０内に位置決めされ
ている。第１図は７つのシャフト孔４０内に挿入された
シャフト５０′ｆ、のみ示しているが、第１図には環形
弁の横断面の一部しか示されていないのが理解されるべ
きである。

つマシ、シャフト５０の少くとも１つの他の部分が、第
１図に示していない、流体通路の長さ方向中心軸線３５
より上方の領域で、弁１０の弁体２０内にある少くとも
７つの他のシャフト孔４０内に挿入されている。環形弁
ディスクとして第１図に示した弁機能部材６０が、流体
通路３０内のシャツ）５０に固着されている。シャフト
５０は、流体通路３０及びシャフト孔４０内で回転可能
である。従って、弁機能部材６０は流体通路３０内で、
弁１０を通る流体の流れの通過、制限又は阻止をもたら
すさまざまな位置まで回転可能である。

流体の流れのこの制御は一般的に、図中矢印８０で示し
たような流体通路３０を通過する流体流の主方向に対す
る弁機能部材６０の流体接触面６１．６２の配置によっ
て与えられる。本発明の好ましい実施例では、弁機能部
材６０はディスクから成り、従って、流体接触面６１．
６２ははソ円形である。これら円形流体接触面６１．６
２の表面が流体流８０の主方向とはソ平行なとき、つま
９弁機能部材６０が開いているとき、流体の流れは流体
通路３０を自由に通過することができる。

弁機能部材６０が閉じるにつれて、前記円形流体接触面
の表面が流体流の主方向と成す角度が増加し、かくして
、流体通路３０を通る流体の流れは制限される。弁機能
部材６０が第１図に示したように閉じると、前記円形流
体接触面６１．６２の表面は流体流８０の主方向に対し
はソ直角となシ、従って、弁１０内の流体通路３０を通
るいかなる流れも許されない。本発明は閉位置において
流体接触面（１，６２が流体流の方向に対し直角な表面
を持たないような弁機能部材６０の使用を意図している
が、かかる弁構造はたいていの適用分野において、上記
した弁構造はど有利であるとは考えられていなかった。

また、第１図には示してないが、流体通路３０内でのシ
ャフト５０及び弁機能部材６０の回転を制御するための
手段が弁１０に設けられている。

流体の流れを制御する、種々の装置は先行技術において
周知であり、従って、こ＼ではそれらを詳しく説明しな
り０ シャフト５０の一部が挿入された各シャフト孔４０に、
一体状軸受装置ＴＯが設けられている。

軸受装置７０は、シャフト孔４０の内部表面４１とシャ
フト５０の外周面５１との間のシャフト孔４０内に取付
けられた少くともその一部Ｔ２を有する。かぐして、一
体状軸受装置７０はシャフト５０用のスリーブ軸受装置
をなしている。又、軸受装置７０の肩フランジ７４の上
面Ｔ５が弁機能部材６０の下面６５と係合し、従って、
弁機能部材６０用のスラスト軸受装置を形成している。

弁１０内に複数の軸受装置７０を使用すると、各軸受Ｔ
Ｏの上面γ５が相互に同時に作用し、弁機能部材６０の
ための心出し装置つまシ位置決め装置を与える。

一体状軸受装置７０は一般的に、中空本体部７２と平坦
な周部Ｔ６を有する肩フランジＴ４とから成る。中空本
体部Ｔ２は内面７３と外面Ｔ１を有し、従って、外面７
１は軸受装置７０がシャフト孔４０内に挿入されたとき
シャフト孔４０の内面４１と係合し、内面７３はシャフ
ト５０が軸受装置７０内に挿入されたときシャフト５０
の外周面５１と係合する。本発明にとって本質的な特徴
ではないが、第１図に示すように、シャフト５０、軸受
装置及びシャフト孔４０がそれぞれ円筒形の横断面を有
し、各長さ方向中心軸線が相互に一致するように形成す
るのが特に有利であることが認められている。圧入やそ
の他軸受装置７０に変形をもたらす恐れのある方法で強
制的に軸受装置７０をシャフト孔４０内へ挿入すること
なく、軸受装置ＴＯを滑らかにシャフト孔４０へ嵌合で
きるように、軸受外面７１の直径はシャフト孔内面４１
の直径より小さいか又は等しくする。又、軸受装置７０
内での７ヤフト５０の回転を可能とするため、軸受内面
γ３の直径はシャフト外周面５１の直径より太きくする
。第１、−図を参照して述べると、ＤｓＢはＤＢＸ　　
より大きいか又は等しく、ＤＢｌはＤｓより小さくしな
ければならない。

内面７３と外周面５１の間でのゴーリング（焼付け）を
防ぐため、これら両面の間の空間に潤滑油を入れる必要
がある。

肩フランジ７４は、軸受装置１０の中空本体部７２と一
体に形成されている。肩フランジＴ４は弁体２０及び流
体通路３０内に位置し、軸受装置７０の上面７５が弁機
能部材６０の下面６５と係合するが、弁機能部材６０周
囲の流体シールを著しく損わないような充分な厚さつま
シ高さを有している。第１図には示してないが、本発明
は軸受装置７０に関連して弁機能部材６０用の凹所９０
内に位置した各種のシールリング又はその他のシール手
段の使用を意図している。又、本発明にとって本質的で
な−か、中空本体部７２の外面周囲に十分に延びた環状
リップとして肩フランジ７４を形成するのが特に有利で
あるのが分かった。肩フランジ７４の最外直径ＤＢＦは
、軸受外面７１の直径”ＢＸあるいはシャフト孔内面４
１の直径ＤｓＢよシも大きく、かくして、肩７ランジ７
４はシャフト孔４０内へ全体が嵌入せず、ａつの表面３
６と６５間で流体通路３０の内面３６上に載置さ゛れ、
軸線４５回９の回動が禁止されるように軸受装置ＴＯを
シャフト孔４０内に保持する。

肩フ２ンジ７４はその最外周に平坦部７６を有し、これ
が軸受装置７０のシャフト孔４０内における回転を阻止
するのに役立つ。肩フランジ７４を有利には中空本体部
７２から延びた環状リップであるように選択されれば、
平坦部７６は第を図に示すように前記環状リップを横切
るカット面を有する。軸受装置７０の回転に対し最も有
効なロック手段を与えるため、平坦部７６は弁体２０か
ら延びた対応する平坦部２５と噛合い係合する。

第７図に示すように、対応平坦部２５は弁体内で大きな
空間を必要としない。

一体状の軸受装置７０は、ステンレス鋼やニッケル合金
等、通常及び高温（例えば、Ｓ３７゜ｇ℃（１０００″
Ｆ））の流体温度下、さらに高い腐食性を持つ流体に対
して動作可能な単一で一様な材料によって形成されるの
が好せしい。

軸受装置７０は一体状の要素であるので、腐食や摩損に
さらされる表面積は少なく、加工許容差の累積も少く、
圧入や深厚ぐシ穴を必要とせずに軸受間の運動が除去さ
れる。又、一体状の肩フランジと回転ロック装置の存在
により、圧入や深厚ぐシの必要がなくなるため、組立及
び交換のコストが減り、それらに要する時間も短縮され
る。同様に、寸法上の大幅な制御が得られ、接触面にお
ける焼付けの可能性も減少する。さらに、先行技術にお
ける多数部品の組立軸受と異り、本発明の一体状軸受は
、流体通路内で非常に厳しい空間制限を受ける線形弁で
の使用に適した有効な回転ロック装置をもたらすことが
できる。

好適実施例に関する上記の説明から、本発明の目的が達
成されることは明らかである。又、本発明の詳細な説明
し図示したが、上記実施例は例示に過ぎず、これに限定
されるものでない。本発明の精神と範囲は、特許請求の
範囲の記載によってのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の教示に基く一体状軸受装置を含む線形
弁の部分横断面図； 第２図は本発明の教示に基く一体状軸受装置の側面図； 第３図は第２図の一体状軸受装置の別の側面図：及び 第７図は第２図の一体状軸受装置の平面図である。 １０・・・線形弁、２０・・・弁体、２５・・・弁体平
坦部、３０・・・流体通路、３５・・・流体通路の長さ
方向中心軸線、３６・・・流体通路の内面、４０・・・
シャフト孔、４１・・・シャフト孔の内面、４５・・・
シャフト孔の長さ方向中心軸線、５０・・・回転シャフ
ト、５１・・・回転シャフトの外周面、６０・・・弁機
能部材、６１．６２・・・流体接触面（ディスク）、７
０・・・一体状軸受装置、７１・・・中空本体部外面、
７２・・・中空本体部、７３・・・中空本体部内面、７
４・・肩フランジ、７６・・・肩フランジ周面（平坦部
）、８ｏ・・・流体の流れ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ハ　長さ方向中心軸線と内面を有する流体通路を備え
   た弁体部と、それぞれ内面と長さ方向中心軸線を有する
   複数のシャフト孔と、外周面と長さ方向中心軸線を有し
   、少くともその一部が該複数のシャフト孔の各々に挿入
   された回転可能なシャフトと、該シャフトと共に回転し
   うるように流体通路内部で該シャフトに取付けられた弁
   機能部材と、該部材用の位置決め装置と、前記弁機能部
   材用のスラスト軸受装置と、前記シャフト用のスリーブ
   軸受装置とを少くとも包含し、一定の温度範囲で継続し
   た時間の間有効且つ信頼できる動作を与える弁装置にお
   いて；内面”と外面を有し、シャフト孔の内面と、挿入
   されたシャフト部分の外周面との間でシャフト孔中にそ
   れぞれ挿入可能で、シャフトの回転の際、シャフトのた
   めのスリーブ軸受装置を与える中空本体部； 該中空本体部と一体に形成され、弁体部及び流体通路内
   に位置し、弁機能部材と係合して該弁機能部材用のスラ
   スト軸受装置を与え、さらに該弁機能部材用の信頼でき
   る位置決め装置を与えるのに充分な高さつまり厚さを有
   する肩フランジ部；から成る一体状の軸受及び位置決め
   装置であって、 前記肩フランジ部はその最外周縁に形成されて弁体部の
   表面と係合し、弁体部に対する一体状軸受装置の回転を
   防ぐ装置を与える平坦部を有する一体状の軸受及び位置
   決め装置を備えた　・弁装置。 （２、特許請求の範囲第（ハ項に記載の弁手段において
   、上記シャフト孔のそれぞれに押入された上記回転可能
   シャフトの各部分の長さ方向中心軸線が上記シャフト孔
   の長さ方向中心軸線と一致し、回転可能シャフトの長さ
   方向中心軸線が上記流体通路の長さ方向中心軸線と交差
   し、上記弁機能装置がｔ−ｉソ平面の流体接触面を有す
   るディスクから成シ、弁体部を通る流体の流れが許され
   るとき該平面状流体接触面の平面が流体流の主方向とは
   ソ平行に橙り、弁体部を通る流体の流れが禁止されると
   き流体流の主方向とはソ卓角になるように弁機能装置が
   回転可能シャフトに取付けられた弁装置。 （３）特許請求の範囲第（ハ項に記載の弁装置において
   、上記一体状軸受装置の中空本体部とその内・外面がは
   ソ円筒形で、中空本体部がそれぞれ内部及び外周に挿入
   されるシャフト孔とシャフトの各部もはソ円筒形であシ
   、中空本体部の外側表面の直径がシャフト孔の内側表面
   の直径より小さいか又は等しく、中空本体部内側表面の
   直径がシャフト外周面の直径より大きい弁装置。 （グ）特許請求の範囲第（１）項に記載の弁装置におい
   て、上記肩フランジ部が中空本体部の外周面にわたって
   全面的に延びた環状リップを形成し、該環状リップの最
   外直径がシャフト孔内の直径よシ大きい弁装置。 （５１％許請求の範囲第（グ）項に記載の弁装置におい
   て、上記一体状軸受装置が常温及び高温の流体温度下、
   さらに高い腐食性を持つ流体に対し有効且つ信頼可能な
   動作を保証する単一で一様な材料から構成される装置。 （乙）特許請求の範囲第ｆｉ１項に記載の弁装置におい
   て、上記肩フランジ部の平坦部が上記環状リップを横切
   るカット面を形成し、平坦部が弁体部内の対応する平坦
   部と係合し、これら両平坦部をインターロックして回転
   防止装置を与える弁装置。 （７）特許請求の範囲第（ｌＩ１項に記載の弁装置にお
   いて、上記一体状軸受装置がステンレス鋼及びニッケル
   合金の群から選択された材料から構成される装置。