WO2015008633A1 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

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石橋　圭介
太一 北野
谷川　毅
山路　道雄
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Fujikin Inc
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Fujikin Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure

Definitions

  • This invention relates to a diaphragm valve.
  • a diaphragm valve using a diaphragm as a valve body has been well known.
  • 3 and 4 show a conventional diaphragm valve.
  • a diaphragm valve (1) includes a block-like body (2) having a fluid inflow passage (2a), a fluid outflow passage (2b), and a recess (2c) opened upward, Cylindrical bonnet (3) whose lower end is screwed to the upper part of the recess (2c) of (2), the casing (4) screwed to the bonnet (3), and the periphery of the fluid inflow passage (2a)
  • An annular synthetic resin sheet (5) provided on the diaphragm, a diaphragm (6) that opens or closes the fluid inflow passage (2a) by being pressed or spaced apart from the sheet (5), and a diaphragm that presses the center of the diaphragm (6)
  • a presser (7) and an actuator (not shown) that is built into the bonnet (3) and casing (4) and presses and separates the diaphragm (6) from the sheet (5) via the diaphragm presser (7) Yes.
  • the bottom surface (2d) of the recess (2c) of the body (2) has an annular inner protrusion (12) having a relatively small diameter and an annular shape having a relatively large diameter.
  • the outer protrusion (13) is provided, and the synthetic resin sheet (5) is inserted between the inner protrusion (12) and the outer protrusion (13).
  • the inner projecting portion (12) is caulked radially outward, and the outer projecting portion (13) is caulked radially inward, thereby preventing the synthetic resin sheet (5) from coming off.
  • Patent Document 1 discloses that the inner protrusion is caulked to prevent the sheet from coming off.
  • An object of the present invention is to provide a diaphragm valve with improved durability by performing proper caulking.
  • a diaphragm valve includes a body provided with a fluid inflow passage, a fluid outflow passage, and an upwardly opened recess, an annular seat disposed on the bottom surface of the recess of the body, and pressed and separated by the seat. And an elastically deformable diaphragm that opens and closes the fluid passage, and an annular inner protrusion having a relatively small diameter and an annular outer protrusion having a relatively large diameter on the bottom surface of the body recess.
  • the sheet is made of synthetic resin and is inserted between the inner projecting portion and the outer projecting portion, and the both projecting portions are caulked to prevent the sheet from coming off.
  • the height of the inner protruding portion is made lower than the height of the outer protruding portion, and the outer corner of the inner protruding portion is a curved surface.
  • the sheet is made of, for example, PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), but may be made of other synthetic resin.
  • the material of the body is made of steel such as 316L, but is not particularly limited.
  • the caulking (plastic deformation) of each protruding portion is performed with an appropriate caulking jig.
  • the caulking jig for the inner projecting part may have a different shape from the conventional one because the height of the inner projecting part is lower than the height of the outer projecting part (conventional inner projecting part). preferable.
  • the configuration of the diaphragm valve other than the seat, the inner protruding portion, and the outer protruding portion is an appropriately known configuration.
  • the actuator that presses and separates the diaphragm from the sheet may use compressed air, or may have another configuration.
  • the diaphragm is made of, for example, a nickel alloy thin plate, but may be made of a stainless steel thin plate or a laminate of a stainless steel thin plate and a nickel / cobalt alloy thin plate.
  • the height of the outer protrusion is made lower than the height of the seat so as not to interfere with the diaphragm.
  • the height of the inner protrusion is normally equal to the height of the outer protrusion, but according to the diaphragm valve of the present invention, the height is lower than the height of the outer protrusion. It is preferable that (the height of the outer protruding portion ⁇ the height of the inner protruding portion) be 0.5 mm or more.
  • the height of the inner protruding portion is lower than the height of the outer protruding portion, and the outer corner of the inner protruding portion is a curved surface, so that stress concentration on the sheet due to the inner protruding corner is relaxed, Proper caulking is possible, and the durability of the synthetic resin sheet is greatly improved.
  • the preferable condition for improving the durability is 0.4 mm ⁇ the height of the inner protruding portion ⁇ 1.0 mm.
  • a more preferable condition for improving the durability is 0.5 mm ⁇ the height of the inner protruding portion ⁇ 0.7 mm.
  • the height of the inner projecting portion in the conventional diaphragm valve is about 1.5 mm. Based on this, the amount of deformation of the seat is simulated, and by setting the height of the inner projecting portion to 1 mm, it is about 31%. The amount of strain can be reduced. Moreover, the amount of distortion can be reduced by about 63% by setting the height of the inner protrusion to 0.4 mm.
  • the height of the inner protrusion is 0.7 mm or less. If the height of the inner protrusion is too low, the sheet may come off, and the height of the inner protrusion is set to 0.4 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, thereby reliably preventing the sheet from coming off. can do.
  • the height of the inner projecting portion is made lower than the height of the outer projecting portion, and the outer corner of the inner projecting portion is a curved surface. Stress concentration is alleviated and proper caulking is possible, and the durability of the synthetic resin sheet is greatly improved.
  • FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view showing a first embodiment of a diaphragm valve according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a second embodiment of the diaphragm valve according to the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional diaphragm valve.
  • FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of FIG.
  • FIG. 1 shows a main part of a first embodiment of a diaphragm valve according to the present invention.
  • this diaphragm valve (21) an annular inner protrusion (22) having a relatively small diameter and an annular outer protrusion having a relatively large diameter are formed on the bottom surface (2d) of the recess (2c) of the body (2).
  • Part (23), the sheet (5) is made of synthetic resin and is inserted between the inner projecting part (22) and the outer projecting part (23), both projecting parts ( 22) (23) is caulked to prevent the sheet (5) from coming off.
  • the sheet (5) is made of PCTFE (polychlorotrifluoroethylene).
  • the material of the body (2) is stainless steel (for example, steel made of 316L).
  • the sheet (5) is the same as the conventional one, and has an annular body with a substantially square cross section. More specifically, the inner peripheral surface (5a) is a cylindrical surface, and the outer peripheral surface is a cylindrical surface (5b) on the lower side and a tapered surface (5c) on the upper side.
  • the height of the inner protrusion (22) and the height of the outer protrusion (23) are both higher than the height of the seat (5) so as not to interfere with the diaphragm (see (6) in FIG. 3). Has been lowered.
  • the height of the inner protrusion (22) is usually equal to the height of the outer protrusion (23), but according to the diaphragm valve (21) of this embodiment, the height of the outer protrusion (23) is It is supposed to be lower than this.
  • the height (upper end position) of the outer protrusion (23) is above the boundary between the cylindrical surface (5b) and the tapered surface (5c) on the outer peripheral surface of the seat (5).
  • the outer corner (22a) of the inner protrusion (22) is a curved surface.
  • the upper end position of the inner protrusion (22) is 1.0 mm from the bottom surface (2d) of the recess (2c), and the upper end position of the inner protrusion (22) The distance from the upper end position of the sheet (5) is 1.0 mm.
  • the upper end position of the inner protrusion (12) is 1.5 mm from the bottom surface (2d) of the recess (2c), and the inner protrusion (12 ) And the upper end position of the sheet (5) are set to 0.5 mm.
  • FIG. 2 shows a main part of a second embodiment of the diaphragm valve according to the present invention.
  • this diaphragm valve (31) an annular inner protrusion (32) having a relatively small diameter and an annular outer protrusion having a relatively large diameter are formed on the bottom surface (2d) of the recess (2c) of the body (2).
  • Part (33), the sheet (5) is made of synthetic resin, and is inserted between the inner protrusion (32) and the outer protrusion (33).
  • 32) (33) is caulked to prevent the sheet (5) from coming off.
  • the upper end position of the inner protrusion (32) is further lower than that of the diaphragm valve (21) of the first embodiment.
  • the outer protrusion (33) is the same as that of the diaphragm valve (21) of the first embodiment, and the outer corner (32a) of the inner protrusion (32) is a curved surface.
  • the upper end position of the inner protrusion (32) is 0.5 mm from the bottom surface (2d) of the recess (2c), and the upper end position of the inner protrusion (32) The distance from the upper end position of the sheet (5) is 1.5 mm.
  • Table 1 shows the result of the simulation of the deformation amount (equivalent strain) of the sheet (5) when the upper end positions of the inner protrusions (12), (22), and (32) are changed.
  • the upper end positions of the inner protrusions (12), (22), and (32) are the distances from the bottom surface (2d) of the recess (2c) of the body (2).
  • the height of the inner protrusion (22) is 1.0 mm as in the first embodiment, compared to the conventional shape (height of the inner protrusion (12) is 1.5 mm).
  • the outer corners (22a) and (32a) of the inner protrusions (22) and (32) are curved, so that it is possible to perform caulking that is more advantageous for durability, and durability of the synthetic resin sheet (5) Further improvement in sex is achieved.
  • the shape of the curved surface various shapes are possible, from a curved surface having a small chamfering degree to a curved surface having a semicircular tip at the inner protruding portion.
  • the preferable condition for improving the durability is that 0.4 mm ⁇ the height of the inner protrusions (22) and (32) (the bottom surface of the recess (2c) (in consideration of preventing the sheet (5) from coming off) The distance from 2d)) ⁇ 1.0 mm.
  • a more preferable condition for improving the durability is 0.5 mm ⁇ the height of the inner protrusions (22) and (32) ⁇ 0.7 mm.
  • the sheet (5) is made of a synthetic resin other than PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), or the body (2) is made of a material other than steel made of 316L. it can.

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Abstract

　適正なかしめを行うことで、耐久性向上させたダイヤフラム弁を提供する。ボディ2の凹所2cの底面2dに、環状で相対的に径が小さい内側突出部22と環状で相対的に径が大きい外側突出部23とが設けられている。シート5は、合成樹脂製とされて、内側突出部22と外側突出部23との間に挿入されている。両突出部22,23がかしめられることで、シート5の抜けが防止されている。内側突出部22の高さが外側突出部23の高さよりも低くなされるとともに、内側突出部22の外側の角22aが曲面とされている。

Description

ダイヤフラム弁
  この発明は、ダイヤフラム弁に関する。
　弁体としてダイヤフラムを使用するダイヤフラム弁は、従来よりよく知られている。図３および図４に、従来のダイヤフラム弁を示す。
　図３において、ダイヤフラム弁(1)は、流体流入通路(2a)、流体流出通路(2b)および上方に向かって開口した凹所(2c)を有しているブロック状ボディ(2)と、ボディ(2)の凹所(2c)上部に下端部がねじ合わされて上方にのびる円筒状ボンネット(3)と、ボンネット(3)にねじ合わされたケーシング(4)と、流体流入通路(2a)の周縁に設けられた環状の合成樹脂製シート(5)と、シート(5)に押圧または離間されて流体流入通路(2a)を開閉するダイヤフラム(6)と、ダイヤフラム(6)の中央部を押さえるダイヤフラム押さえ(7)と、ボンネット(3)およびケーシング(4)に内蔵されてダイヤフラム押さえ(7)を介してダイヤフラム(6)をシート(5)に押圧・離間させるアクチュエータ（図示略）とを備えている。
　図４に拡大して示すように、ボディ(2)の凹所(2c)の底面(2d)に、環状で相対的に径が小さい内側突出部(12)と環状で相対的に径が大きい外側突出部(13)とが設けられており、合成樹脂製シート(5)は、内側突出部(12)と外側突出部(13)との間に挿入されている。そして、内側突出部(12)が径方向外側にかしめられるとともに、外側突出部(13)が径方向内側にかしめられることにより、合成樹脂製シート(5)の抜けが防止されている。
　特許文献１には、内側突出部がかしめられることで、シートの抜けを防止することが開示されている。
特表２００２－５１３４５７号公報
　上記従来のダイヤフラム弁において、適正なかしめを行うことがシートの耐久性の向上に有効であるが、特許文献１に記載のダイヤフラム弁では、十分な耐久性が得られないという問題があった。
  この発明の目的は、適正なかしめを行うことで、耐久性向上させたダイヤフラム弁を提供することにある。
  この発明によるダイヤフラム弁は、流体流入通路、流体流出通路および上向きに開口した凹所が設けられたボディと、ボディの凹所の底面に配置された環状のシートと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行う弾性変形可能なダイヤフラムとを備えており、ボディの凹所の底面に、環状で相対的に径が小さい内側突出部と環状で相対的に径が大きい外側突出部とが設けられており、シートは、合成樹脂製とされて、内側突出部と外側突出部との間に挿入されており、両突出部がかしめられることで、シートの抜けが防止されているダイヤフラム弁において、内側突出部の高さが外側突出部の高さよりも低くなされるとともに、内側突出部の外側の角が曲面とされていることを特徴とするものである。
　シートは、例えば、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）製とされるが、これ以外の合成樹脂製であってもよい。ボディの材質は、例えば、３１６Ｌなどの鋼製とされるが、特に限定されるものではない。
　各突出部のかしめ（塑性変形）は、適宜なかしめ治具によって実施される。内側突出部のかしめ治具は、内側突出部の高さが外側突出部（従来の内側突出部）の高さよりも低くなされていることに伴い、従来のものとは違う形状とされることが好ましい。
　シート、内側突出部および外側突出部以外のダイヤフラム弁の構成は、適宜な公知の構成とされる。例えば、ダイヤフラムをシートに押圧・離間させるアクチュエータは、圧縮空気を使用するものであってもよく、その他の構成であってもよい。また、ダイヤフラムは、例えば、ニッケル合金薄板からなるものとされるが、ステンレス鋼薄板からなるものや、ステンレス鋼薄板とニッケル・コバルト合金薄板との積層体よりなるものとされることもある。
　外側突出部の高さは、ダイヤフラムと干渉することがないように、シートの高さよりも低くされる。内側突出部の高さは、通常、外側突出部の高さと等しくされているが、この発明のダイヤフラム弁によると、外側突出部の高さよりも低いものとされる。（外側突出部の高さ－内側突出部の高さ）は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
　内側突出部の高さが外側突出部の高さよりも低いものとされるとともに、内側突出部の外側の角が曲面とされることで、内側突出の角によるシートに対する応力集中が緩和されて、適正なかしめが可能となり、合成樹脂製シートの耐久性の大幅な向上が達成される。
　耐久性向上の好ましい条件は、０．４ｍｍ≦内側突出部の高さ≦１．０ｍｍとされる。耐久性向上のより好ましい条件は、０．５ｍｍ≦内側突出部の高さ≦０．７ｍｍとされる。従来のダイヤフラム弁における内側突出部の高さは、１．５ｍｍ程度であり、これを基準として、シートの変形量をシミュレーションすると、内側突出部の高さを１ｍｍとすることで、３１％程度のひずみ量の低減が可能となる。また、内側突出部の高さを０．４ｍｍとすることで、６３％程度のひずみ量の低減が可能となる。５０％以上のひずみ量を低減するには、内側突出部の高さを０．７ｍｍ以下とすることが好ましい。内側突出部の高さを低くし過ぎると、シートが抜ける可能性があり、内側突出部の高さを０．４ｍｍ以上より好ましくは０．５ｍｍ以上とすることで、シートの抜けを確実に防止することができる。
　この発明のダイヤフラム弁によると、内側突出部の高さが外側突出部の高さよりも低くなされるとともに、内側突出部の外側の角が曲面とされていることにより、内側突出の角によるシートに対する応力集中を緩和し、適正なかしめが可能となり、合成樹脂製シートの耐久性の大幅な向上が達成される。
図１は、この発明によるダイヤフラム弁の第１実施形態を示す拡大縦断面図である。 図２は、この発明によるダイヤフラム弁の第２実施形態を示す拡大縦断面図である。 図３は、従来のダイヤフラム弁を示す縦断面図である。 図４は、図３の要部の拡大縦断面図である。
(2)：ボディ、(2a)：流体流入通路、(2b)：流体流出通路、(2c)：凹所、(2d)：底面、(5)：シート、(6)：ダイヤフラム、(21)(31)：ダイヤフラム弁、(22)(32)：内側突出部、(22a)(32a)：外側の角、(23)(33)：外側突出部
  この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、ダイヤフラム弁の全体図は、シートの保持部分を除いて図３と同じであるので、図示を省略し、従来のシートの保持部分を示す図４に対応するシートの保持部分のみを図示して説明する。
　図１は、この発明によるダイヤフラム弁の第１実施形態の要部を示している。このダイヤフラム弁(21)において、ボディ(2)の凹所(2c)の底面(2d)に、環状で相対的に径が小さい内側突出部(22)と環状で相対的に径が大きい外側突出部(23)とが設けられており、シート(5)は、合成樹脂製とされて、内側突出部(22)と外側突出部(23)との間に挿入されており、両突出部(22)(23)がかしめられることで、シート(5)の抜けが防止されている。
　シート(5)は、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）製とされている。ボディ(2)の材質は、ステンレス鋼（例えば３１６Ｌからなる鋼製）とされている。
　シート(5)は、従来と同じもので、断面略方形の環状体とされている。より詳細には、内周面(5a)は円筒面とされており、外周面は、下側が円筒面(5b)、上側がテーパ面(5c)とされている。
　内側突出部(22)の高さおよび外側突出部(23)の高さは、ダイヤフラム（図３の(6)参照）と干渉することがないように、いずれもシート(5)の高さよりも低くされている。そして、内側突出部(22)の高さは、通常、外側突出部(23)の高さと等しくされているが、この実施形態のダイヤフラム弁(21)によると、外側突出部(23)の高さよりも低いものとされている。外側突出部(23)の高さ（上端位置）は、シート(5)の外周面の円筒面(5b)とテーパ面(5c)との境界よりも上側にある。内側突出部(22)の外側の角(22a)は、曲面とされている。
　この実施形態の具体的な寸法として、内側突出部(22)の上端位置は、凹所(2c)の底面(2d)から１．０ｍｍの位置にあり、内側突出部(22)の上端位置とシート(5)の上端位置との距離は、１．０ｍｍとされている。
　図４に示す従来のものでは、具体的な寸法として、内側突出部(12)の上端位置は、凹所(2c)の底面(2d)から１．５ｍｍの位置にあり、内側突出部(12)の上端位置とシート(5)の上端位置との距離は、０．５ｍｍとされている。
　図２は、この発明によるダイヤフラム弁の第２実施形態の要部を示している。このダイヤフラム弁(31)において、ボディ(2)の凹所(2c)の底面(2d)に、環状で相対的に径が小さい内側突出部(32)と環状で相対的に径が大きい外側突出部(33)とが設けられており、シート(5)は、合成樹脂製とされて、内側突出部(32)と外側突出部(33)との間に挿入されており、両突出部(32)(33)がかしめられることで、シート(5)の抜けが防止されている。
　この第２実施形態のダイヤフラム弁(31)では、第１実施形態のダイヤフラム弁(21)に比べて、内側突出部(32)の上端位置が、さらに低いものとされている。外側突出部(33)は、第１実施形態のダイヤフラム弁(21)のものと同じとされている内側突出部(32)の外側の角(32a)は、曲面とされている。
　この実施形態の具体的な寸法として、内側突出部(32)の上端位置は、凹所(2c)の底面(2d)から０．５ｍｍの位置にあり、内側突出部(32)の上端位置とシート(5)の上端位置との距離は、１．５ｍｍとされている。
　表１に、内側突出部(12)(22)(32)の上端位置を変更した場合のシート(5)の変形量（相当ひずみ）をシミュレーションで求めた結果を示している。内側突出部(12)(22)(32)の上端位置については、ボディ(2)の凹所(2c)の底面(2d)からの距離としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表によると、従来の形状（内側突出部(12)の高さ１．５ｍｍ）に対して、第１実施形態のように、内側突出部(22)の高さを１．０ｍｍとすることで、相当ひずみは、０．４２１／０．６１３＝０．６９となって、３１％減少し、内側かしめ部の高さを０．４ｍｍとする（第２実施形態の内側突出部(32)よりもさらに０．１ｍｍ低くする）ことで、相当ひずみは、０．２２９／０．６１３＝０．３７となって、６３％減少することが分かる。
　すなわち、内側突出部(22)(32)の高さが外側突出部(23)(33)の高さよりも低いものとされることで、適正なかしめが可能となり、合成樹脂製シート(5)の耐久性の大幅な向上が達成される。
　さらに、内側突出部(22)(32)の外側の角(22a)(32a)が曲面とされていることで、より耐久性に有利なかしめが可能となり、合成樹脂製シート(5)の耐久性のさらなる向上が達成される。曲面の形状については、面取り程度の小さな曲面のものから、内側突出部先端が半円形となるような曲面まで様々な形状が可能である。
　耐久性向上の好ましい条件は、シート(5)の抜けを確実に防止することを考慮して、０．４ｍｍ≦内側突出部(22)(32)の高さ（凹所(2c)の底面(2d)からの距離）≦１．０ｍｍとされる。耐久性向上のより好ましい条件は、０．５ｍｍ≦内側突出部(22)(32)の高さ≦０．７ｍｍとされる。
　この条件は、シート(5)がＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）製以外の合成樹脂製であっても、また、ボディ(2)の材質が３１６Ｌからなる鋼製以外のものであっても適用できる。
  ダイヤフラム弁においては、ダイヤフラムの耐久性の向上が課題となっており、この発明によると、ダイヤフラム自体を変更せずに、ダイヤフラムの耐久性を向上することができる。したがって、ダイヤフラム弁の性能向上に寄与することができる。

Claims (2)

  1. 　流体流入通路、流体流出通路および上向きに開口した凹所が設けられたボディと、ボディの凹所の底面に配置された環状のシートと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行う弾性変形可能なダイヤフラムとを備えており、ボディの凹所の底面に、環状で相対的に径が小さい内側突出部と環状で相対的に径が大きい外側突出部とが設けられており、シートは、合成樹脂製とされて、内側突出部と外側突出部との間に挿入されており、両突出部がかしめられることで、シートの抜けが防止されているダイヤフラム弁において、
    　内側突出部の高さが外側突出部の高さよりも低くなされるとともに、内側突出部の外側の角が曲面とされていることを特徴とするダイヤフラム弁。
  2. 　０．４ｍｍ≦内側突出部の高さ≦１．０ｍｍとされていることを特徴とする請求項１のダイヤフラム弁。
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