JPWO2006118097A1 - Eccentric butterfly valve and seat ring used therefor - Google Patents
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Abstract
偏心バタフライ弁に使用されるシートリングの構造を簡単にし、偏心バタフライ弁の弁体回動のトルクを小さくするとともに、安定したシール性能を持った偏心バタフライ弁を提供しようとする。シートリングを一様な厚みXを持った平板を円環状にしたもので構成し、内周面を断面凸形にし、円環状体の平らな1つの表面にだけ円環状の溝を同心に穿設し、溝の深さを厚みXの5分の1以上4分の3以下の範囲内にし、溝底を溝底における円環状体の厚みの長さ以上内周面から離れたところに位置させるとともに、溝底をシートリングと弁体との接点を通り弁体外周面に垂直な垂線の作る曲面と、上記接点を通り上記表面に平行な平行面との間に存在させてこれをシートリングとする。シートリングの外側半部を弁本体とリテイナーで挟んで弁本体に固定し、内側半部を弁本体及びリテイナーから離してその間に隙間を存在させて偏心バタフライ弁とする。An attempt is made to provide an eccentric butterfly valve having a stable sealing performance while simplifying the structure of a seat ring used for the eccentric butterfly valve, reducing the torque of rotating the valve body of the eccentric butterfly valve. The seat ring is composed of a flat plate with a uniform thickness X in an annular shape, the inner peripheral surface is convex in section, and an annular groove is concentrically drilled only on one flat surface of the annular body. The depth of the groove is set within the range of 1/5 to 3/4 of the thickness X, and the groove bottom is located away from the inner peripheral surface by the length of the annular body at the groove bottom. In addition, the groove bottom exists between a curved surface formed by a perpendicular line passing through the contact point between the seat ring and the valve body and perpendicular to the outer peripheral surface of the valve body, and a parallel surface passing through the contact point and parallel to the surface. A ring. The outer half of the seat ring is sandwiched between the valve body and the retainer and fixed to the valve body, and the inner half is separated from the valve body and the retainer, and a gap exists between them to form an eccentric butterfly valve.
Description
この発明は、偏心バタフライ弁に関するものであり、また、偏心バタフライ弁に用いられるシートリングに関するものである。 The present invention relates to an eccentric butterfly valve, and also relates to a seat ring used for an eccentric butterfly valve.
バタフライ弁は、流体通路を持った弁本体と、流体通路内に回動可能に付設された弁体とを主たる構成材料としている。そのほか、バタフライ弁は弁体を回動可能に支持するために弁軸を必要とし、また全閉時に、流体通路の壁面と弁体外周との間を気密に保持するためにシートリングを必要としている。シートリングは円環状のもので、その内周面を露出させて流体通路に付設される。全閉時にシートリングと弁体外周とが密接する面は弁座面と呼ばれる。 The butterfly valve is mainly composed of a valve main body having a fluid passage and a valve body attached rotatably in the fluid passage. In addition, the butterfly valve requires a valve shaft to rotatably support the valve body, and requires a seat ring to keep the fluid passage wall surface and the outer periphery of the valve body airtight when fully closed. Yes. The seat ring has an annular shape, and is attached to the fluid passage with its inner peripheral surface exposed. The surface where the seat ring and the outer periphery of the valve body are in close contact with each other when the valve is fully closed is called a valve seat surface.
バタフライ弁では、弁体が弁軸を中心として弁軸によって回動されるから、弁軸は弁体の中心を通って付設されることが多い。ところが、高温高圧の流体を流す場合には、弁体による流体通路の全閉を容易にし、且つ確実にするために、弁軸が弁体の中心から外れたところに付設されることがある。このようなバタフライ弁は、弁軸が弁体に対して偏心しているから、とくに、偏心バタフライ弁と呼ばれる。偏心バタフライ弁の代表的なものは、弁軸が弁体の外周を連ねる平面から外れたところに付設されて、弁座面を連ねる平面の片がわに突出しているものである。このような偏心バタフライ弁では弁体の外周面はテーパーが付された円錐面又は球面の一部で形成されている。 In the butterfly valve, since the valve body is rotated by the valve shaft about the valve shaft, the valve shaft is often attached through the center of the valve body. However, in the case of flowing a high-temperature and high-pressure fluid, the valve shaft may be attached at a position off the center of the valve body in order to facilitate and ensure full closure of the fluid passage by the valve body. Such a butterfly valve is particularly called an eccentric butterfly valve because the valve shaft is eccentric with respect to the valve body. A typical eccentric butterfly valve is one in which a valve shaft is attached to a position outside the plane connecting the outer periphery of the valve body, and a flat piece connecting the valve seat surface protrudes on the side. In such an eccentric butterfly valve, the outer peripheral surface of the valve body is formed of a tapered conical surface or a part of a spherical surface.
偏心バタフライ弁では高温高圧の流体が流されるために、シートリングは耐熱性の材料で作られる。耐熱性の材料としては金属が用いられることもあるが、多くは弗素樹脂が用いられる。弗素樹脂は他の樹脂に比べると、反発弾性が極めて小さいものであるから、弗素樹脂でシートリングを作る場合には、弁座面の弾性を高めるように工夫する必要がある。このために、これまでは弗素樹脂製のシートリングは複雑な形状にすることが提案された。 In the eccentric butterfly valve, a high-temperature and high-pressure fluid flows, so the seat ring is made of a heat-resistant material. A metal may be used as the heat resistant material, but in many cases, a fluorine resin is used. Since the fluororesin has an extremely low rebound resilience compared to other resins, it is necessary to devise to increase the elasticity of the valve seat surface when the seat ring is made of the fluororesin. For this reason, it has been proposed so far that the seat ring made of fluororesin has a complicated shape.
特開昭55−10104号公報は、偏心バタフライ弁の断面を第1図に示したような形状にすることを提案している。それによれば、シートリングCは外周部Eを弁本体AとリテイナーBとの間に挟んで固定することにしているが、内周部Fを断面くの字状に屈曲させるとともに内周部Fの内周面をテーパー状にすることが必要とされている。またシートリングCの屈曲点Pから弁体Dの外周面におろした垂線Qが、内周部Fの内部を貫通することが必要だとされている。その結果、シートリングCは弁本体Aがわに溝が形成されるとともに、リテイナーB側にも溝が形成されることとなり、断面は複雑な形状のものとなる。
特公昭58−25910号公報は、第2図に断面の一部を示したような偏心バタフライ弁にすることを提案している。そこでは、シートリングCは、弁本体AとリテイナーBとに挟まれて固定されるところ、シートリングCは弁座面Hにテーパーが付され、弁本体AとリテイナーBとに向かう面にそれぞれ溝Kと溝Jとが穿設されることが必要とされ、さらに弁座面Hからそれらの溝KとJまでに隙間LとMとが形成されることが必要とされている。従って、シートリングCは複雑な形状のものとなる。
また、特開昭56−124770号公報は、第3図に断面構造の一部を示したような偏心バタフライ弁を提案している。そこでは、シートリングCは弁本体AとリテイナーBとの間に挟まれて固定されるが、シートリングCは外側のフランジ区域P、中間の支持区域Q、内側の密封区域R及びその先端の構造部分Sの4部分で構成されており、支持区域Qと密封区域Rとは断面がほぼU字状の簡単な形状にされているが、フランジ区域Pが支持区域Qから外側へ突出し、密封区域Rの弁座面にはテーパーが付され、密封区域Rの先端に構造部分Sが突設されているので、シートリングCは全体として複雑な形状となる。
このように、偏心バタフライ弁用のシートリングは、広い面積にわたって弁体外周面に密接させるためにこれまで内周面にテーパーが付されてきた。また、これまでのシートリングは、凹凸の多い複雑な断面形状を持つべきものとされてきた。そのため、シートリングの製作に手間を必要とした。それだけでなく、弁本体もシートリングに接する部分を複雑な形状にする必要があり、さらにリテイナーも複雑な形状にしなければならないことになった。従って、それらの製造に手間を要することとなり、結果として、偏心バタフライ弁を容易に製造することができず、その結果偏心バタフライ弁は高価なものとなった。 Thus, the seat ring for the eccentric butterfly valve has been tapered on the inner peripheral surface so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the valve body over a wide area. Conventional seat rings have been supposed to have a complicated cross-sectional shape with many irregularities. Therefore, it took time and effort to manufacture the seat ring. Not only that, the valve body must also have a complicated shape in contact with the seat ring, and the retainer must also have a complicated shape. Therefore, it takes time to manufacture them, and as a result, the eccentric butterfly valve cannot be easily manufactured, and as a result, the eccentric butterfly valve becomes expensive.
弗素樹脂製シートリングが付設された弁を可燃性流体に使用すると、火災などの災害の場合に、シートリングが焼失するおそれがある。シートリングが焼失すると、弁座でのシールが不可能になるため、災害による被害が拡大するおそれがある。この被害拡大を防ぐため、火災時にもシール性能を発揮できる構造が提案されており、この構造はファイヤーセーフ構造と呼ばれている。 If a valve with a fluororesin seat ring is used as a flammable fluid, the seat ring may be burned down in the event of a disaster such as a fire. If the seat ring is burned out, sealing at the valve seat becomes impossible, which may increase the damage caused by the disaster. In order to prevent this damage from spreading, a structure that can exhibit sealing performance even in the event of a fire has been proposed, and this structure is called a fire-safe structure.
ファイヤーセーフ構造のバルブとしては、金属製のシートリングのみを用いたものが提案され、これは特開平10−281304号公報や特開平10−292869号公報に記載されている。しかし、これらは金属製シートリングと弁体の弁座面が開閉動作時に常に接触して摺動するため、シール面に細かい傷が発生し、その結果、流体漏洩が発生するという欠点があった。
この欠点を解消するために、弗素樹脂からなるシートリングに加え、容易に焼失しない金属製のバックアップシートリングを組み込んだバタフライ弁が、特開平5−10457号公報に記載されている。しかし、このバックアップシートリングは3箇所の折曲部を持った複雑な形状としなければならないため、製作に手間がかかるという問題があった。
この発明は上述の問題を解決し、偏心バタフライ弁をより安価に提供することを目的として、偏心バタフライ弁に使用されるシートリングの構造を簡単にし、これによって弁体回動のトルクを小さくして、安定したシール性能を与え、また、簡単な形状のバックアップシートリングの追加により、火災にも耐える構造にすることのできる偏心バタフライ弁を提供しようとするものである。 In order to solve the above-mentioned problems and to provide an eccentric butterfly valve at a lower cost, the present invention simplifies the structure of the seat ring used in the eccentric butterfly valve, thereby reducing the torque of the valve body rotation. Thus, it is an object of the present invention to provide an eccentric butterfly valve that can provide a stable sealing performance and can be constructed to withstand a fire by adding a simple shape backup seat ring.
この発明は、弁軸が偏心して付設されている弁体を弁本体の流体通路内に回動可能に付設し、流体通路の壁面にシートリングを付設して、シートリングの内周面を弁体外周面に密接できるようにした偏心バタフライ弁を前提とするものである。 In the present invention, a valve body provided with an eccentric valve shaft is rotatably provided in a fluid passage of a valve body, a seat ring is provided on a wall surface of the fluid passage, and an inner peripheral surface of the seat ring is provided as a valve. This is based on an eccentric butterfly valve that can be brought into close contact with the outer peripheral surface of the body.
この発明は、シートリングの構造を簡単にするために、一様な厚みXを持った平板を円環状にしたものをシートリングの素材としている。この発明はこのような素材の平らな1つの表面にだけ円環状に延びる溝を円環の中心と同心に穿設することとしている。その溝は円周方向では一様の幅と深さを持つものとされる。 In the present invention, in order to simplify the structure of the seat ring, a flat plate having a uniform thickness X in an annular shape is used as a material for the seat ring. According to the present invention, a groove extending annularly only on one flat surface of such a material is formed concentrically with the center of the annular ring. The groove has a uniform width and depth in the circumferential direction.
この発明者は、上記の溝を特定の深さとし、且つその溝底を特定の位置に存在させると、得られたシートリングは、内周面が適度に変位できるようになるため、弁体回転のトルクを小さくして、容易に弁体に密接させることができ、従って流体漏洩を容易に防止できることを見出した。 This inventor makes the above-mentioned groove a specific depth, and when the groove bottom is present at a specific position, the obtained seat ring can appropriately displace the inner peripheral surface. It has been found that the torque of the valve can be reduced and the valve body can be easily brought into close contact with the valve body, and therefore fluid leakage can be easily prevented.
その場合、溝の深さは平板状の円環状体の厚みXの5分の1以上4分の3以下の範囲内のものとする。また溝底の位置は、円環状体の内周面から溝底における円環状体の厚みの長さ以上離れたところに位置させ、且つシートリングと弁体との接点を通り、弁体外周面に垂直な垂線の作る曲面と、上記接点を通り円環状体の平面に平行な平面との間にあることを必要とするのである。 In that case, the depth of the groove is within the range of 1/5 to 3/4 of the thickness X of the flat annular body. The position of the groove bottom is positioned away from the inner peripheral surface of the annular body by a distance equal to or longer than the thickness of the annular body at the groove bottom, and passes through the contact point between the seat ring and the valve body, It is necessary to be between a curved surface formed by a perpendicular perpendicular to the plane and a plane passing through the contact point and parallel to the plane of the toroid.
このような溝を穿設されたシートリングは、溝を境にして溝の外側に位置する円環状の外側半部と、溝の内側に位置する円環状の内側半部とに分けて考えることができる。 A seat ring with such a groove should be divided into an annular outer half located outside the groove and an annular inner half located inside the groove. Can do.
外側半部は弁本体とリテイナーとの間に挟まれて弁本体に固定される部分である。従って、外側半部は平板状そのままであってもよいが、挟んで固定するのに好都合な形状とすることもできる。 The outer half is a portion that is sandwiched between the valve body and the retainer and fixed to the valve body. Accordingly, the outer half portion may be a flat plate as it is, but it can also have a shape that is convenient for pinching and fixing.
これに対し、内側半部は弁体に密接すべき内周面を含んでいるから、特別な形状とする。その特別な形状の1つは、内周面をテーパー状にしないで、内周面の断面を凸形にして厚みの中央部を内側へ突出させることである。これによって、シートリングの内周面は広い面積で弁体の外周面に接触しないで、周囲方向に延びる線で密接することとなる。 On the other hand, since the inner half part includes an inner peripheral surface that should be in close contact with the valve body, the inner half part has a special shape. One of the special shapes is that the inner peripheral surface is not tapered, but the cross section of the inner peripheral surface is convex and the central portion of the thickness protrudes inward. As a result, the inner peripheral surface of the seat ring is in close contact with a line extending in the peripheral direction without contacting the outer peripheral surface of the valve body in a wide area.
内側半部のもう1つの特徴は、内側半部と弁本体との関係と内側半部とリテイナーとの関係である。即ち内側半部が弁本体とリテイナーとの間に僅かな隙間を形成している、という関係である。これにより、内側半部は弁本体からもリテイナーからも拘束されないで、流体の流動する方向に僅かに撓むことができることとなる。これに伴ない、シートリングの内周面は流体の圧力を受けて移動することができることとなる。 Another feature of the inner half is the relationship between the inner half and the valve body and the relationship between the inner half and the retainer. In other words, the inner half portion forms a slight gap between the valve body and the retainer. As a result, the inner half is not restrained by either the valve body or the retainer, and can be bent slightly in the direction in which the fluid flows. As a result, the inner peripheral surface of the seat ring can move under the pressure of the fluid.
上述の僅かな隙間はシートリングの内側半部の表面を後退させることによって形成してもよいが、また弁本体とリテイナー側の表面を後退させることによって形成することもできる。 The slight gap described above may be formed by retreating the surface of the inner half of the seat ring, but can also be formed by retreating the valve body and the surface on the retainer side.
こうして、この発明は弁軸が偏心して付設されている弁体を弁本体の流体通路内に回動可能に付設し、流体通路の壁面にシートリングを付設して、シートリングの内周面を弁体外周面に密接可能とした偏心バタフライ弁において、シートリングは実質的に一様な厚みXを持った平板状の円環状体からなり、内周面が断面凸形にされて厚みの中央部を内側へ突出させており、円環状体の実質的に平らな1つの表面上に幅と深さの一様な溝が円環の中心と同心に円環状に穿設されており、溝の深さが上記厚みXの5分の1以上4分の3以下とされ、溝底が上記内周面から溝底における円環状体の厚みの長さ以上離れたところに存在しており、かつ溝底がシートリングと弁体との接点を通り弁体外周面に垂直な垂線の作る曲面と、上記接点を通り上記表面に平行な平行面との間に存在するものをシートリングとし、シートリングは溝をリテイナー側に向けて溝の外側に位置する円環状の外側半部をリテイナーで押さえられて弁本体に固定され、溝の内側にある円環状の内側半部が弁本体とリテイナーから離れて、その間に僅かな隙間が存在していることを特徴とする、偏心バタフライ弁を提供するものである。 Thus, according to the present invention, the valve body provided with the valve shaft eccentric is attached to the fluid passage of the valve body so as to be rotatable, the seat ring is attached to the wall surface of the fluid passage, and the inner peripheral surface of the seat ring is provided. In the eccentric butterfly valve that can be brought into close contact with the outer peripheral surface of the valve body, the seat ring is formed of a flat annular body having a substantially uniform thickness X, and the inner peripheral surface is formed in a convex shape in cross-section so that the center of the thickness A groove having a uniform width and depth is formed concentrically with the center of the annular ring on one substantially flat surface of the annular body. And the depth of the groove is 1/5 or more and 3/4 or less of the thickness X, and the groove bottom is present at a position away from the inner peripheral surface by the length of the annular body at the groove bottom or more. And the groove bottom passes through the contact point between the seat ring and the valve element, and the curved surface is perpendicular to the outer peripheral surface of the valve element. The seat ring is located between the parallel plane parallel to the surface, and the seat ring is fixed to the valve body with the annular outer half located outside the groove facing the retainer side and held by the retainer. The eccentric butterfly valve is characterized in that an annular inner half part inside the groove is separated from the valve body and the retainer, and a slight gap exists between them.
また、この発明は偏心バタフライ弁用シートリングを提供するものである。そのシートリングは、実質的に一様な厚みXを持った平板状の円環状体からなり、内周面を断面凸形にされて厚みの中央部を内側へ突出させており、円環状体の実質的に平らな1つの表面上に幅と深さが一様な溝が円環と同心に円環状に穿設されており、溝の深さが上記厚みXの5分の1以上4分の3以下とされ、溝底が上記内周面から溝底における円環状体の厚みの長さ以上離れたところに存在しており、かつ溝底がシートリングと弁体との接点を通り弁体外周面に垂直な垂線の作る曲面と、上記接点を通り上記表面に平行な平行面との間に存在する形状に弗素樹脂で一体に成形されていることを特徴とするものである。 The present invention also provides a seat ring for an eccentric butterfly valve. The seat ring is composed of a flat plate-like annular body having a substantially uniform thickness X, the inner peripheral surface is convex in cross section, and the central part of the thickness protrudes inward. A groove having a uniform width and depth is drilled in an annular shape concentrically with the ring on one substantially flat surface of the groove. The groove bottom is present at a distance from the inner peripheral surface by a distance equal to or greater than the length of the annular body at the groove bottom, and the groove bottom passes through the contact point between the seat ring and the valve body. It is characterized in that it is integrally formed with a fluorine resin in a shape that exists between a curved surface formed by a perpendicular line to the outer peripheral surface of the valve body and a parallel surface passing through the contact and parallel to the surface.
また、この発明は、この発明に係るバタフライ弁用シートリングを使用して、ファイヤーセーフ構造にした偏心バタフライ弁を提供するものである。ファイヤーセーフ構造の偏心バタフライ弁は、この発明に係る上述の偏心バタフライ弁において、シートリングとリテイナーとの間にバックアップシートリングが介在し、バックアップシートリングは弾性を持った金属板で作られた円環状体で、内側端がリテイナーに沿ってリテイナー側に折曲されており、内側半部がリテイナーとの間に隙間を存在させており、外側半部がリテイナーと弁本体との間に挟まれて固定されていることを特徴とするものである。 The present invention also provides an eccentric butterfly valve having a fire-safe structure using the butterfly valve seat ring according to the present invention. An eccentric butterfly valve having a fire-safe structure is the above-described eccentric butterfly valve according to the present invention, wherein a backup seat ring is interposed between the seat ring and the retainer, and the backup seat ring is a circle made of a metal plate having elasticity. Annular body with inner end bent along the retainer to the retainer side, inner half part with a gap between the retainer and outer half part between the retainer and the valve body It is characterized by being fixed.
この発明では、シートリングが実質的に一様な厚みXを持った平板状の円環状体からなり、内周面を断面凸形にするとともに、円環状体の実質的に平らな表面上に幅と深さが一様な溝を円環と同心に円環状に穿設した形状のものであり、シートリングの形状が簡単なために、これに接する弁本体とリテイナーの表面が簡単な形状となり、従って偏心バタフライ弁の製作に手間を要せず、安価に供給することができる。 In the present invention, the seat ring is formed of a flat plate-like annular body having a substantially uniform thickness X, and the inner peripheral surface has a convex cross section, and on the substantially flat surface of the annular body. A groove with a uniform width and depth is formed in a circular shape concentrically with the ring. Since the shape of the seat ring is simple, the surface of the valve body and retainer in contact with it is simple. Therefore, it is possible to supply the eccentric butterfly valve at low cost without requiring labor.
また、この発明では、シートリングの内周面が断面凸形にされて、厚み方向の中央部が内側へ突出しているので、シートリングは突出した部分で弁体外周と接触することとなり、弁体に密接し易くなるとともに弁体回転のトルクを小さくすることができる。 Moreover, in this invention, since the inner peripheral surface of the seat ring has a cross-sectional convex shape and the central portion in the thickness direction protrudes inward, the seat ring comes into contact with the outer periphery of the valve body at the protruding portion. It becomes easy to be in close contact with the body, and the torque for rotating the valve body can be reduced.
また、この発明では溝が円環状体の1つの表面上に、幅と深さの一様な溝を円環の中心と同心に円環状に穿設するので、溝の穿設が容易である。その溝の深さは厚みXの5分の1以上4分の3以下とされ、溝底が円環状体の内周面から溝底における円環状体の厚みの長さ以上離れたところに存在し、且つ溝底がシートリングと弁体外周面との接点を通り弁体外周面に垂直な垂線の作る曲面と、上記接点を通り上記表面に平行な平行面との間に存在しているので、内側半部は外側半部に強固に接続されながら、溝を境にして僅かに折れ曲がることができ、従って内側半部の端に位置する内周面は恰も適度の弾性を持ったもののように作動する。これによってシートリングは弁体に容易に密接し、流体漏洩のないものとして働く。 Further, according to the present invention, since the groove is formed in an annular shape concentrically with the center of the annular ring on the one surface of the annular body, the groove can be easily formed. . The depth of the groove is not less than one fifth and not more than three quarters of the thickness X, and the groove bottom is present at a distance from the inner peripheral surface of the annular body by a length equal to or greater than the thickness of the annular body at the groove bottom. And the groove bottom exists between a curved surface formed by a perpendicular passing through the contact point between the seat ring and the outer peripheral surface of the valve body and perpendicular to the outer peripheral surface of the valve body, and a parallel surface passing through the contact point and parallel to the surface. Therefore, the inner half can be bent slightly with the groove as a boundary while being firmly connected to the outer half, so that the inner peripheral surface located at the end of the inner half has moderate elasticity. Operates on. As a result, the seat ring is easily brought into close contact with the valve body and serves as a fluid-free leak.
さらに、この発明のバタフライ弁ではシートリングの内側半部の表面が、弁本体とリテイナーの表面から離れ、その間に僅かな隙間が存在しているので、シートリングは溝を境にして内側半部を流体通路の軸方向に僅かに撓むことができるものとなる。このため、弁体回転のトルクが小さくなり、弁の開閉を容易にすることができる。 Further, in the butterfly valve of the present invention, the surface of the inner half of the seat ring is separated from the surface of the valve body and the retainer, and there is a slight gap between them, so the seat ring has an inner half with the groove as a boundary. Can be slightly bent in the axial direction of the fluid passage. For this reason, the torque of valve body rotation becomes small and can open and close a valve easily.
その上に、この発明ではシートリングとリテイナーとの間に、金属板製の円環状体からなるバックアップシートリングを介在させることとしたので、樹脂製のシートリングが火災などにより焼失したときにも、バックアップシートリングが残存して弁体との間を全閉に維持することができ、従って耐火災性のバタフライ弁として役立つものとなる。 In addition, in the present invention, since a backup sheet ring made of a metal plate annular body is interposed between the seat ring and the retainer, even when the resin seat ring is burnt down by a fire or the like. Thus, the backup seat ring remains and can be maintained in a fully closed state between the valve body, and thus serves as a fire-resistant butterfly valve.
また、シートリングは、上述のように、簡単な形状のものであるから、弗素樹脂を材料として容易に一体に成形することができ、従って、安価に供給できてしかも弁体への取り付けも容易である。 Further, since the seat ring has a simple shape as described above, it can be easily formed integrally with a fluorine resin as a material, and therefore can be supplied at low cost and can be easily attached to the valve body. It is.
1 弁本体
2 流体通路
3 弁体
4 シートリング
5 リテイナー
6 弁軸
7 溝
8 空隙
9 バックアップシートリング
10 ガスケット
31 外周面
41 外側半部
42 内側半部
43 内周面
45 凹面
47 窪み
90 バックアップシートリング9の先端
91 バックアップシートリング9の外側半部
92 バックアップシートリング9の内側半部DESCRIPTION OF
次に、この発明を実施の一例について、図面に基づき説明する。図4は、この発明に係る偏心バタフライ弁の中心を通り、弁軸に垂直に切断したときの断面図である。図5は、図4中のVの部分の拡大断面図である。図6は、図4及び図5において用いられているシートリングの一部切欠斜視図である。図7及び図8は、この発明に係る偏心バタフライ弁の使用状態説明図である。図9は、この発明に係る別の偏心バタフライ弁の一部切欠拡大断面図である。図10はこの発明に係るさらに他の偏心バタフライ弁の一部切欠断面図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view when passing through the center of the eccentric butterfly valve according to the present invention and cut perpendicularly to the valve shaft. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion V in FIG. FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of the seat ring used in FIGS. 4 and 5. 7 and 8 are explanatory diagrams of the usage state of the eccentric butterfly valve according to the present invention. FIG. 9 is a partially cutaway enlarged cross-sectional view of another eccentric butterfly valve according to the present invention. FIG. 10 is a partially cutaway sectional view of still another eccentric butterfly valve according to the present invention.
この発明に係るバタフライ弁は、弁体の中心を通り弁軸に垂直な平面で切断すると、図4に示したような形状となって表われる。図4において、弁本体1の流体通路2内には弁体3が回動可能に付設されている。流体通路2にはシートリング4が弁本体1とリテイナー5との間に挟まれて固定され、シートリング4の内周面が流体通路内に露出している。弁軸6は弁体3に偏心して固定されている。すなわち、弁軸6は弁体3の外周面を連ねる平面から外れて、下方がわに片寄って付設されている。弁体3はこのような弁軸6を中心として回動するものとされているから、このバタフライ弁は偏心バタフライ弁である。
When the butterfly valve according to the present invention is cut along a plane that passes through the center of the valve body and is perpendicular to the valve shaft, the butterfly valve appears as shown in FIG. In FIG. 4, a
図4の弁体3は、外周面31が円環状体からなるシートリングの流体通路方向の中心線と、弁軸6の軸心を通り上記流体通路方向に垂直な平面との交点(以下、これを球面中心という)を中心とする球面上にある。弁体3は弁軸6を中心にして回動する過程で、弁体3の外周面31がシートリング4に密接したり、シートリング4から離れたりする。図4は、外周面31がシートリング4の内周面に密接して弁体3が流体の流れを完全に止めた状態、すなわち弁の全閉状態を示している。
The
シートリング4は、図5に拡大して示したように、実質的に一様な厚みXを持った平板を円環状に打ち抜いた形状のもので構成されている。シートリング4は円環状体の平らな1つの表面上に円環と同心に円環状に穿設された溝7を備えている。シートリング4は溝7を境にして円環状の外側半部41と円環状の内側半部42とに分けられる。外側半部41は、弁本体1に穿設された凹部に嵌め込まれ、リテイナー5によって押圧されて弁本体に固定される部分である。これに対し、内側半部42は溝7によって可撓性を与えられて、弁体に密接する部分である。
As shown in an enlarged view in FIG. 5, the
溝7はシートリングの1つの平らな表面上の特定な位置に穿設されて、特定の深さを持つべきものとされる。特定な深さとは、平板の厚みXの5分の1以上4分の3以下の範囲内の深さである。溝は深さが平板の厚み方向に向かっているので、上記深さは平板の表面の垂直に測定した値である。溝7は、円周方向では一様な幅と深さを持つものとされる。
The
溝7は、その溝底が、2つの観点から円環状体の特定な位置に存在すべきものとされる。その1つは、溝底が内周面から表面に平行な方向に沿って溝底における円環状体の厚みa以上の長さcでなければならない、と云うのである。もう1つは、溝底がシートリングと弁体との接点を通り弁体外周面L1に垂直な垂線L2が、上述の球面中心を中心として回転して作る曲面と、上記接点を通り上記表面に平行な平行面との間(両端を含む)になければならない、と云うのである。
The
溝7の断面形状は、図5に示すように、溝の深さよりも溝の幅が大きくされ、しかも溝底が大きな丸みを持って湾曲しており、椀状にされていることが好ましい。しかし、このような形状に限らず、幅が狭くて溝が狭谷状にされていてもよい。
As shown in FIG. 5, it is preferable that the
シートリング4の内周面43は、従来のようにテーパーが付されないで、図5に示したように、断面が凸形にされて、厚みの中央部が突出した形状とされる。凸形は単なる円弧状であってもよいが、図5に示したように、厚み方向の中央部がやや尖った形状とすることが好ましい。
The inner
シートリング4の内側半部42の平らな表面は、図5に示したようにリテイナー5の表面に密接しないで、リテイナー5の表面との間に僅かな幅Yの隙間を形成している。同様に、シートリング4の内側半部42の裏面、すなわち弁本体1に向かう平らな表面は弁本体との間に僅かな幅の隙間を形成している。
As shown in FIG. 5, the flat surface of the
シートリング4とリテイナー5との間の隙間は、溝7からシートリング4の内周面43までの全領域に形成される。隙間の幅は僅かなもので足り、流体通路内を流れる流体が溝内へ容易に流入できる程度であればよい。また、隙間の幅Yは全領域にわたって等しいことが望ましい。その上で、さらに領域のところどころに半径方向に延びる窪みが形成されて、窪みが内周面から溝まで延びていることが好ましい。窪みは、複数条が等しい間隔をおいて放射状に延びていることが好ましい。
The gap between the
シートリング4と弁本体1との間の隙間は、溝7の底を通りシートリング4の平らな裏面へ下ろした垂線の足Uから、内周面43までの全領域に形成される。シートリング4は、外側半部41が弁本体1とリテイナー5との間に挟まれて固定されているから、上記の隙間は、その断面が垂線の足Uを頂点として、内周面43がわへ向かって開く三角形であることが好ましい。その三角形の頂角θは3〜5度の角度とすることが好ましい。云いかえると、その隙間はシートリングの中心軸の周りに形成された回転空間であって、中心軸を通る平面で切断したとき、常に垂線の足Uを頂点として頂角が3〜5度の角度をなす三角形として表われるものであることが好ましい。
The clearance between the
図6は、この発明に係るシートリング4の一部を斜視図で示している。図6に示したシートリング4は、外側半部41の表面は実質的に平らな表面を形成しているがその表面の中央部に断面円弧状に僅かに窪む凹面45を形成していてもよい。この凹面45はシートリングを弁本体とリテイナーとの間に強固に固定するために設けられたものであって、必ずしも必要とされない。すなわち、外側半部41の表面は、素材である平板の表面そのままであってもよい。また、内側半部42のところどころに内周面43から溝7に達する窪み47が設けられている。窪み47は、内側半部42がリテイナー5側に押されてリテイナーに密接した場合に、溝7への流体の流入又は溝7からの流体の流出を容易にして、内側半部42の撓むのを容易にするためのものである。
FIG. 6 is a perspective view showing a part of the
シートリング4の内側半部42は弁本体1とリテイナー5との間に隙間を存在させているから、内側半部42は弁本体1とリテイナー5により直接拘束されないで、自由な状態となっている。従って、内周面43は隙間分だけ流体通路の軸線方向に移動できることとなっている。さらに、内周面43は溝7の存在によって外側半部方向へも移動可能となっている。従って、シートリング4の内周面43は大きな反発弾性を持ったもののように行動できることとなる。こうして、シートリング4は弁体回転時のトルクを減らし、弁体に容易に密接して流体漏洩の絶無を期待できるものとなる。
Since the
図7は弁体3が全閉状態にあって、流体圧力が矢印の示すように上から下へ向かって加えられたときのシートリング4の変形状態を示している。流体が溝7内へ進入し、流体圧力が溝7の底を通る垂線の足Uを支点として、シートリング4の内側半部42を下方に押し下げるので、内側半部42の裏面Q1が弁本体1の表面に密接し、シートリング4はシール効果を発揮する。
FIG. 7 shows a deformed state of the
図8は、弁体3が全閉状態にあって、流体圧力が矢印の示すように、下方から上方に向かって加えられたときのシートリング4の変形状態を示している。流体圧力は、溝7の底Oを支点としてシートリング4の内側半部42を上方へ押圧するが、内側半部42の表面Q2がリテイナー5の表面に密接してそれ以上押し上げられないので、この状態で密接が維持される。
FIG. 8 shows a deformed state of the
こうして、この発明に係る偏心バタフライ弁は確実に流体漏洩を防止することができる。 Thus, the eccentric butterfly valve according to the present invention can reliably prevent fluid leakage.
なお、図8に示したように、シートリング4の外側半部41の端が接する弁本体の表面に空隙8を設けておくと、高温時のシートリング4の熱膨張を空隙8へ逃がすことができるので、温度条件に拘らず弁体3のシートリング4への密接を一層安定して維持することができる。空隙8はシートリング4の端に接する弁本体表面のうち、リテイナー側に位置する30〜70%の範囲にすることが望ましい。
As shown in FIG. 8, if the
図5に示した例は、リテイナー5の表面の一部を切欠してシートリングとの間に幅Yの隙間を設けている。すなわち、シートリング4の内側半部42と向き合うリテイナー5の表面部分を切欠し、切欠部分に段を設けてシートリング4とリテイナー5との間に隙間を設けている。これに対し図9に示した例は、リテイナー5と向き合うシートリング4の内側半部の表面を後退させて、シートリング4とリテイナー5との間に隙間を設けている。シートリング4を弗素樹脂で一体に成形する場合には、図9のようにすることが好ましい。
In the example shown in FIG. 5, a part of the surface of the
図10は、この発明に係るファイヤーセーフ構造の偏心バタフライ弁の一部切欠拡大断面図である。図10では、この発明に係るシートリング4にさらにバックアップシートリング9が付加されている。バックアップシートリング9は円環状体で作られ、シートリング4とリテイナー5との間に介在している。
FIG. 10 is a partially cutaway enlarged sectional view of an eccentric butterfly valve having a fire-safe structure according to the present invention. In FIG. 10, a
バックアップシートリング9は弾性を持ったほぼ一様な厚みの金属板で作られており、機能の上で外側半部91と内側半部92とに分けられる。外側半部91は、シートリング4の外側へ延びていて、弁本体1とリテイナー5との間に挟まれてバックアップシートリング9を固定するためのものである。
The
これに対し、内側半部92は、シートリング4の内側半部を覆うだけでなく、シートリング4の内側半部よりも内側へ延びて、その先端90がリテイナー5側へ折曲されてリテイナー5の内周面に沿う形状とされている。
On the other hand, the
弁体3が開いている間は、バックアップシートリング9の内側半部92は、リテイナー5との間に常に隙間を存在させている。弁体3が矢印方向に回動して来てシートリング4に接触しシートリング4を押圧したとき、バックアップシートリング9はシートリング4の湾曲に押されて湾曲し、リテイナー5に密接する。このとき、弁体3は外周面が上述の球面中心を中心とする球面上にあるものとされていて、他方、バックアップシートリングの板厚は小さくされているから、バックアップシートリング9の先端90は弁体3の外周面には接触しないこととなる。このため、通常の状態ではシートリング4がリテイナー5側へ撓む場合に、バックアップシートリング9はその内側半部92がその撓みに対して反力を与えるだけとなる。
While the
ところが、火災などの災害の場合には、バックアップシートリング9は大きな役目を果たす。なぜならば、シートリング4は弗素樹脂で作られているから、火災の場合にはシートリング4は焼失するおそれがある。ところが、バックアップシートリング9は金属で作られているから、火災に遭っても容易に焼失しない。このため、シートリング4が焼失したときにもバックアップシートリング9はまだ残っていて、流体を止める働きをする。従って、図10に示したバタフライ弁は、耐火災性の大きいバタフライ弁として有用なものである。
However, in the event of a disaster such as a fire, the
バックアップシートリング9は、リテイナー5と同じ金属で作ることもできるが、また異なった金属で作ることもできる。バックアップシートリングは、例えばステンレス板、インコネル板、その他の金属板で作ることができる。なお、バックアップシートリング9の外側半部91は、図10に示したように、弁本体1及びリテイナー5との間にガスケット10を介在させて、液体の漏洩を防ぐことが好ましい。
The
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