JPS6249511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弁ハウジングの内部に設けた弁座装
置に関し、特に、バタフライ弁に用いる弁座に関
する。本発明は、特にまず第一に、バタフライ弁
用弁座に関する。

現在生産され使用されているバタフライ弁は、
通常、軟質ガスケツトの原理に基づいて製造され
ている。１つのきわめて多用されている弁形式
は、例えばスエーデン特許明細書第199078号に説
明されている。この弁形式では、弁ハウジングの
全体が、例えばゴムまたは他の重合体のような軟
質材料で裏張りされている。弁座自体を軟質材料
で製造することも、しばしば行なわれる。この弁
形式の例は、スエーデン特許明細書第175149号お
よび第178131号に説明されている。上記の代わり
に軟質密封要素が、弁体の密封面に置かれる場合
もある。この原理の例は、スエーデン特許明細書
第195072号ならびにドイツ特許明細書第1011683
号および第1232422号に示されている。バタフラ
イ弁の軟質密封要素の１つの欠点は、高温媒体に
対する前記軟質密封要素の抵抗が小さい場合が多
いことである。合成ゴムおよび他のある種の重合
体の高温に対する不感度が次第に向上してきてい
ることは事実であるが、これらの材料は、依然と
して高温に対する抵抗の点で、鋼および他の金属
および合金に比肩し得るところまで行つていな
い。これは、化学的腐食性を有するある種の媒体
に対する抵抗についてもいえる。この場合にも、
高合金ステンレス鋼および他の合金の特性は、ゴ
ム系軟質材料の特性よりもはるかに優れている。
いうまでもなく、この状況は周知であり、軟質密
封要素の代りに金属製密封要素を使用する試み
が、これまで数多く行なわれてきた。この形式の
弁の１例は、米国特許明細書第4058290号に開示
されている。しかし、この弁の１つの欠点は、弁
体と弾性リングの形態をなした弁座との間の摩耗
と、弁座リングと弁座リングのハウジングとの間
の摩耗とである。後者の摩耗の原因は、弁体を開
くかまたは閉じるごとに、弁座リングがハウジン
グに対して変位することにある。

本発明の第１目的は、良好な密封能力を有し且
つゴムまたはプラスチツクまたは類似の材料で製
造された軟質密封要素を使用しない弁座を得るに
ある。より一層明確に説明すれば、本発明の１目
的は、良好な密封能力を有し且つその全体を金属
で製造し得る弁座を生産するにある。しかし、本
発明の１目的は、本発明の原理が、例えばPTFE
およびナイロンのような軟質材料の使用を除外し
ないことにある。本発明の１目的は、なんらかの
理由により、前記材料が金属材料よりも適当であ
るか、または、前記材料が金属材料よりも望まし
い場合には、弁座製造のために前記材料を使用し
てもよいことにある。換言すれば、本発明の１目
的は、弁がそれと共に作動する媒体に対する種々
の材料の便宜性の点から見て、種々異なる材料の
間で選択を行なう自由を、創造するにある。さら
に、本発明の１つの重要な目的は、種々の形状の
弁体、例えば、円筒形密封面を有する弁体、また
は、球形密封面を有する弁体、または、円錐形密
封面を有する弁体、または、これらの形状または
他の形状を組合わせた形状の弁体に使用し得る弁
座を得るにある。本発明の１目的は、さらに、頑
丈で信頼性が高く、操作が簡単で、密封部材間の
摩耗が最小であるため寿命の長いバタフライ弁を
得るにある。

前記目的および他の目的は、主要部分と、該主
要部分に圧着された覆い板とを有する弁ハウジン
グの内部に設けた弁座装置であつて、前記弁ハウ
ジング内にはその主要部分と覆い板との間に環状
凹部が設けられており、上記弁座装置が、比較的
堅い材料で作られ且つ前記環状凹部の中で変位可
能である弁座リングを有し、この弁座リングに
は、その断面に、比較的に扁平な部分があり、こ
の扁平な部分が前記弁座リングの軸線方向の厚さ
の少なくとも２倍の長さだけ半径方向に延びてい
る幅と、平らであつて平行な側部面と、弁の中で
弁座面を郭定する丸みのある内方の端縁とを有す
るものにおいて、上記弁座装置が、さらに、環状
であつて弾性を有する密封装置を有し、この密封
装置が前記弁座リングの扁平な部分から外方およ
び側方へ延びており、また、該密封装置がその外
方部分において前記環状凹部の中で前記扁平な部
分の外方の端縁の外側で前記弁ハウジングの主要
部分と覆い板とに押しつけられている弁座装置に
よつて達成される。最も好適には、前記密封装置
は、弁座リングが前記溝の中で動きつつある時弁
座リングの平行した側部面に係合するように密封
的に配置される。好ましい実施例に従えば、前記
密封装置は、各側から弁座リングの側部面を押す
１対のバネ座金から成る。これらのバネ座金は、
その中に弁座リングが変位自在に担持される溝の
形状を画定してよい。上記のように本発明の弁座
リングは比較的に扁平であり、その断面におい
て、該リングの軸線方向の厚さの少なくとも２倍
の長さだけ半径方向に延びている幅を有する。弁
座リングをこのように設計する目的は該リング
を、半径方向においては完全ではないが比較的に
堅くして曲がらないようにするが、同時に、軸線
方向においてはたわみやすくし、そのために、弁
座リングが弁体に十分な反対圧力（counter
pressure）を加えることができ、さらにまた、
一方のバネ座金に当たつてそのかたわらに僅かに
曲がるようにすることにある。弁座リングが一方
のバネ座金に当たつてそのかたわらに曲がるよう
にすることにより、弁体と弁座リングとの間に生
じる摺動をできるだけ少なくすることができ、こ
のようにすることにより、さらに、弁体と弁座リ
ングとの間の摩耗を減少する効果を生じる。通
常、弁座リングは、好適にはステンレス鋼または
耐酸鋼である鋼から成るか、または、他の金属ま
たは合金から成る。しかし本発明は、その中で弁
が作動する媒体の点から考慮して堅いプラスチツ
クを許容し得る場合に、弁座リングの全体または
一部分を堅いププラスチツクで製造する可能性
を、除外しない。

本発明の他の目的と他の利点および本発明の特
性は、以下に記載する本発明の最良の実施態様の
説明から理解されよう。

以下に記載する本発明の最良の実施態様の説明
においては、図面を参照するものとする。

まず、全般的に１で示された弁体を示す第１図
を参照して説明する。弁体１は、弁体１上の軸受
３の中に担持された心棒２により、第１図に示し
た密封位置から開位置へ時計方向に回転でき、ま
た逆に、開位置から第１図に示した密封位置へ回
転できる。

弁体１上の密封面は、４で示されている。密封
面４は、環状であり、前記密封面４の中間線５
は、だ円形状をなし、前記だ円形状の長軸は、第
１図に対し垂直な平面に一致する。別の方法とし
て、中間線５を円形としてもよい。弁体１は、弁
ハウジング内部の軸受の中に偏心して装着され
る。すなわち、心棒２の中心軸線は、弁ハウジン
グ６内部の弁開口部を通る対称軸線と交わらな
い。

弁ハウジング６は、主要部分７と覆い板８とか
ら成り、前記覆い板８は、図示しないネジにより
前記主要部分７に固定される。弁ハウジング６の
主要部分７の覆い板８へ向いた側は、環状凹部９
を具備する。環状凹部９の中には２つのバネ座金
１０，１１が配置され、前記の２つのバネ座金１
０，１１は、弁座リング１２の形態をなした弁座
のための受および支承を構成する。１対のガスケ
ツトが、それぞれ１３，１４で示されている。

第２図は、弁座リング１２と弁座リング１２の
ための受および支承１０，１１との設計を、より
一層詳細に示す。前記後者の部材は、通常ステン
レス鋼製である１対のバネ座金から成る。２つの
バネ座金１０，１１は、互いに逆の形状に設計さ
れる。半径方向断面で見た場合、２つのバネ座金
１０，１１は、それぞれリブ部分１５ａ，１５ｂ
を有し、また、リブ部分の外方端部および内方端
部のそれぞれに、それぞれ脚部分１６ａ，１７ａ
および脚部分１６ｂ，１７ｂを有する。各バネ座
金の脚は、リブ部分に対して直角をなし、同一方
向に向いている。さらに、内方脚部分１７ａ，１
７ｂは、それぞれ外方脚部分１６ａ，１６ｂより
も短い。バネ座金１０，１１間の環状溝は、１８
で示されている。

弁座、すなわち弁座リング１２は、その半径方
向の断面が比較的扁平であり、且つ、２つの平行
した平坦な側部面１９，２０を具備し、且つ、丸
みのある弁座面２１を有する。本実施例によれ
ば、弁座リング１２は、鋼から成る。弁座リング
１２の半径方向の幅部は、前記弁座リング１２の
厚さの約４倍である。

さらに、バネ座金１０，１１は、前記バネ座金
１０，１１に荷重が加わつていない時には前記バ
ネ座金１０，１１は若干円錐形となるように、製
作される。より一層詳細に説明すれば、この円錐
形状態とは、脚部分１７ａ，１７ｂが相互に接近
しようとすることを意味する。組立体を装着する
際には、弁座リング１２を脚部分１７ａ，１７ｂ
間に配置し、それから、覆い板８により、バネ座
金１０，１１とそれらの中間にある弁座リング１
２を一体的に結合して組立体を作る。上記の組立
体を作る際には、バネ座金１０と１１とは弁座リ
ング１２によつて、それぞれ、反対方向である軸
線方向外方に、すなわち、第２図において左右の
方向に押し出されるので、その反力の作用で、バ
ネ座金の内方端部１７ａ，１７ｂは、それぞれ、
弁座リング１２の側部面１９，２０に押し付けら
れ、それによりこの領域における密封作用が確保
される。また、バネ座金の外方端部１６ａ，１６
ｂも上記の組立体を作る際に互いに圧着されるの
で、この圧着される領域において密封作用が確保
される。弁ハウジング６の主要部分７とバネ座金
１０との間には空間２２が、また覆い板８とバネ
座金１１との間には空間２３が、それぞれ、形成
されているので、バネ座金１０と１１とは空間２
２と２３の大きさによつて定まる程度まで軸線方
向外方に変位することができ、したがつて弁座リ
ング１２はバネ座金１０，１１の内方端部１７
ａ，１７ｂを押しつけられた状態になつても、第
２図において左右いずれの方向にも多少かたよる
ことができる。このことは、弁座リング１２が故
障で動かなくなること（jamming）を防止するの
で、非常に重要である。弁座リングがバネ座金１
０，１１の間で固定されることがないので、該リ
ングはバネ座金の間で半径方向に自由に変位し移
動することができる。バネ座金１０，１１が発生
する力の大きさは、弁体１が閉じつつあつて弁座
リング１２に弁体１からの半径方向荷重が加わつ
た時、脚部分１７ａ，１７ｂの平坦な平行した端
部面２４ａ，２４ｂがそれぞれ弁座リング１２の
側部面１９，２０に密封的に係合したまま、弁座
リング１２が環状溝１８の中の前記弁座リング１
２の平面において動く作動が、前記のバネ座金１
０，１１が発生する力により阻害されない程度の
大きさである。しかし同時に、バネ座金１０，１
１のバネ力の大きさは、弁体１が再び開いて弁座
リング１２が半径方向荷重から解放された時、前
記弁座リング１２を前記弁座リング１２の新しい
位置と前記弁座リング１２の変化した形状とに保
持するに充分な程度の大きさである。従つて、バ
ネ座金１０，１１のバネ作用により、弁座リング
１２が、前記弁座リング１２の形態と位置とを弁
体１の形状と位置とに順応させその後弁が再び開
いた時前記弁座リング１２の形態と位置とを保持
することができないほどに固く、前記弁座リング
１２を押しこめることなく、緊密な結合が達成さ
れる。弁体１が次に閉じた時、弁座リング１２の
位置または弁座リング１２の形態に関する限り、
通常、弁座リング１２は変化しない。これによ
り、弁が閉じつつあるかまたは開きつつある時、
弁座リング１２は通常動かないという利点が、得
られる。これは、摩耗を避け得ることを意味す
る。

始動位置にある弁座リング１２は、完全な円形
をなしている。この状況は、弁体１の中間線５が
だ円形である場合を示す第２図に、１点破線で示
されている。弁が閉じつつある時、弁体１上の密
封面４は、弁座リング１２を一定した円周部を有
する卵形にして行く。最後に弁体１が完全に閉じ
た時、弁座リング１２は、中間線５のだ円形状と
一致する。弁座リング１２の形状がこのように変
化する過程において、前記弁座リング１２は環状
溝１８の中で変位するが、その際、前記弁座リン
グ１２とバネ座金１０，１１の平坦な端部面２４
ａ，２４ｂとの間には、密封作用が保持され続け
る。弁体１が再び開き弁座リング１２が弁体１か
らの半径方向荷重から解放された時、前記弁座リ
ング１２のだ円形状は、前記弁座リング１２が前
記弁座リング１２の円形休止位置を再びとるのを
防止するに充分な力で側部面１９，２０を押すバ
ネ座金１０，１１により保持される。中間線５
が、だ円形でなく円形である場合には、「第１
次」閉作用の最中に、弁座リング１２の形状は変
化せず、環状溝１８の中の前記弁座リング１２の
位置が変化し得る。弁座リング１２のこの変化し
た位置は、その後の開閉作用の最中には、バネ座
金１０，１１により常時保持される。

バネ座金１０，１１は、さらに、別の機能をも
有する。すなわち、バネ座金１０，１１は、密封
作用を損なうことなく、熱膨張、圧力の変動等を
吸収し得る。導管内部の流体の圧力が、空間２２
および／または空間２３の中のバネ座金１０，１
１の各々または両方に加えられると、密封作用
は、損なわれず逆に向上し得る。この場合、前記
圧力は、バネ座金１０，１１の内方脚部分１７ａ
および（または）１７ｂを経由して伝達される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、弁座と密封接触した弁体をも示す、
本発明の好ましい実施例による弁座を具備した弁
ハウジングの断面図、および第２図は、弁座と第
１図の弁体との協働作用を説明する、弁座をより
一層詳細に示す図である。 １０，１１…バネ座金、１２…弁座リング、１
７ａ，１７ｂ…内方脚部分、１８…溝、１９，２
０…側部面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主要部分７と、該主要部分に圧着された覆い
   板８とを有する弁ハウジングの内部に設けた弁座
   装置であつて、前記弁ハウジング内にはその主要
   部分と覆い板との間に環状凹部９が設けられてお
   り、上記弁座装置が、比較的堅い材料で作られ且
   つ前記環状凹部の中で変位可能である弁座リング
   １２を有し、この弁座リング１２には、その断面
   に、比較的に扁平な部分があり、この扁平な部分
   が前記弁座リングの軸線方向の厚さの少なくとも
   ２倍の長さだけ半径方向に延びている幅と、平ら
   であつて平行な側部面１９，２０と、弁の中で弁
   座面２１を郭定する丸みのある内方の端縁とを有
   するものにおいて、上記弁座装置が、さらに、環
   状であつて弾性を有する密封装置１０，１１を有
   し、この密封装置が前記弁座リングの扁平な部分
   から外方および側方へ延びており、また、該密封
   装置がその外方部分において前記環状凹部９の中
   で前記扁平な部分の外方の端縁の外側で前記弁ハ
   ウジングの主要部分７と覆い板８とに押しつけら
   れていることを特徴とする弁ハウジング内部に設
   けた弁座装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載する弁ハウジン
   グの内部に設けた弁座装置であつて、前記環状で
   あつて弾性を有する密封装置が別体であるバネ座
   金１０，１１からなる弁座装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載する弁ハウジン
   グの内部に設けた弁座装置であつて、前記環状で
   あつて弾性を有する密封装置が、前記バネ座金１
   ０，１１の間に環状の溝１８を形成しており、ま
   た、前記弁座リングが前記環状の溝の中で移動す
   るときに、前記バネ座金が前記弁座リングの平行
   な側部面１９，２０に密封を確保するように係合
   するようになつている弁座装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載する弁ハウジン
   グの内部に設けた弁座装置であつて、前記弁座リ
   ングを取付けている際には、前記バネ座金１０，
   １１が該弁座リングによつて広げられるようにな
   つており、また、前記バネ座金の一対の内方脚部
   分１７ａ，１７ｂが前記弁座リングの平行な側部
   面１９，２０に弾力で押しつけられるようになつ
   ている弁座装置。 ５ 特許請求の範囲第２項から第４項までのいず
   れか１つの項に記載する弁ハウジングの内部に設
   けた弁座装置であつて、前記バネ座金１０，１１
   が前記弁座リングの外方の端縁の外側で互いに向
   かい合つている一対の外方脚部分１６ａ，１６ｂ
   を介して互いに押しつけられており、さらに、ガ
   スケツト１３，１４を介して前記弁ハウジングの
   主要部分７と覆い板８とに押しつけられている弁
   座装置。 ６ 特許請求の範囲第２項から第５項までのいず
   れか１つの項に記載する弁ハウジングの内部に設
   けた弁座装置であつて、前記バネ座金の外方脚部
   分１６ａ，１６ｂが軸線方向に延びている厚さ
   が、内方脚部分１７ａ，１７ｂが軸線方向に延び
   ている厚さより大きい弁座装置。