WO2018190148A1 - バタフライバルブ - Google Patents

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大樹 住川
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Definitions

  • the present invention relates to a butterfly valve for opening and closing a flow path.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a main configuration of a butterfly valve according to a conventional example.
  • the butterfly valve 800 includes a shaft member 810 and a valve body 820 provided on the shaft member 810.
  • the butterfly valve 800 is attached to the attached member 500X in a state where the shaft member 810 is inserted into a through hole 510X formed in the attached member 500X to which the butterfly valve 800 is attached.
  • the shaft member 810 is rotatably supported by a pair of bearings (ball bearings) 830. Further, an annular gap between the through hole 510X formed in the attached member 500X and the shaft member 810 is sealed by a seal ring 840 provided slidably with respect to the outer peripheral surface of the shaft member 810. .
  • the assembly work of the bearing 830, the seal ring 840, etc. is performed by the manufacturer assembling the apparatus. Therefore, the manufacturer that manufactures and sells the seal ring 840 and the butterfly valve 800 cannot perform these quality controls, and the quality control must be dependent on the manufacturer on the assembly side.
  • An object of the present invention is to provide a butterfly valve capable of reducing torque and enabling quality control such as sealing performance to be performed on the manufacturer side that manufactures and sells the butterfly valve.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the butterfly valve of the present invention is In the butterfly valve for opening and closing the flow path, A shaft member; A plate-like valve body that is provided on the shaft member and opens and closes the flow path as the shaft rotates; A detachable case with respect to the inside of the through hole formed in the attached member to which the butterfly valve is attached; A pair of bearings provided in the case and rotatably supporting the shaft member; In the case, a magnetic fluid seal provided between the pair of bearings and sealing an annular gap between the case and the shaft member; It is characterized by providing.
  • the annular gap between the case and the shaft member is sealed with a magnetic fluid seal, torque can be reduced.
  • the structure by which the shaft member in which a valve body is provided, a pair of bearing, and a magnetic fluid seal is provided in the case.
  • the case is comprised so that attachment or detachment is possible with respect to the inside of the through-hole formed in the to-be-attached member to which a butterfly valve is attached. Therefore, quality control such as sealing performance can be performed by the manufacturer who manufactures and sells the butterfly valve.
  • the valve body may be configured to be detachable from the shaft member.
  • torque can be reduced, and quality control such as sealing performance can be performed on the manufacturer side that manufactures and sells the butterfly valve.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of a butterfly valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the butterfly valve according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of the magnetic fluid seal according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a main configuration of a butterfly valve according to a conventional example.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing a usage state of a butterfly valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a state where the valve is open
  • FIG. 2 shows a state where the valve is closed.
  • 1 and 2 show cross-sectional views of the vicinity of the magnetic fluid seal taken along a plane including the central axis of the shaft member.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the magnetic fluid seal according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 are enlarged views of the vicinity of the magnetic fluid seal.
  • the butterfly valve 10 according to the present embodiment can be used, for example, to control the flow rate of the fluid flowing through the flow path.
  • the butterfly valve 10 according to the present embodiment in the apparatus 600 having the flow path 610, is used to control the flow rate of the fluid by opening and closing the flow path 610.
  • the butterfly valve 10 is configured to be attached to the attached member 500.
  • the mounted member 500 is configured to be detachable from the apparatus 600 by a fixing tool (not shown) such as a bolt.
  • the butterfly valve 10 includes a shaft member 100, a plate-like valve body 200 provided on the shaft member 100, and a magnetic fluid seal unit 300.
  • the plate-like valve body 200 is configured to be detachable from the shaft member 100 by a fixture (not shown) such as a bolt.
  • the magnetic fluid seal unit 300 is configured to be detachable with respect to the through hole 510 formed in the attached member 500.
  • the butterfly valve 10 configured as described above, when the shaft member 100 rotates, the valve body 200 also rotates, so that the flow path 610 provided in the apparatus 600 opens and closes.
  • FIG. 1 shows a state where the opening area of the flow path 610 is the largest
  • FIG. 2 shows a state where the flow path 610 is closed.
  • the magnetic fluid seal unit 300 includes a case 310, a pair of bearings (ball bearings) 320 that are provided in the case 310 and rotatably support the shaft member 100, and an annular gap between the case 310 and the shaft member 100. And a magnetic fluid seal for sealing.
  • the bearing 320 disposed on the inlet side of the case 310 is fixed in a positioned state by a pair of holding members 321.
  • the magnetic fluid seal is provided between the pair of bearings 320 in the case 310.
  • the magnetic fluid seal according to this embodiment includes three annular permanent magnets 330.
  • An annular first magnetic pole member 340 is provided between adjacent permanent magnets 330.
  • O-rings 341 for sealing an annular gap between the first magnetic pole member 340 and the case 310 are disposed on the outer peripheral surface side of the two first magnetic pole members 340, respectively.
  • annular second magnetic pole members 350 are respectively provided outside the permanent magnets 330 at both ends.
  • spacers 360 are provided between the two second magnetic pole members 350 and the bearings 320, respectively.
  • a stopper 370 for restricting movement of various members in the case 310 is also provided on the inlet side of the case 310.
  • the shaft member 100 is provided with a plurality of annular convex portions 110.
  • the magnetic fluid 380 is held by magnetic force in the annular gaps between the plurality of annular protrusions 110 and the first magnetic pole member 340.
  • the case 310 is provided with an outward flange 311 on the inlet side where various members are inserted.
  • the outward flange 311 is provided with a plurality of tapered through holes 312 with which the heads of the bolts 700 abut against each other at intervals in the circumferential direction.
  • the shaft member 100 is inserted into the case 310.
  • the bearing 320, the holding member 321, the permanent magnet 330, the first magnetic pole member 340, the O-ring 341, the second magnetic pole member 350, the spacer 360, and the stopper 370 are incorporated in the case 310.
  • these various members are incorporated into the case 310 in order from the right entrance of the case 310 in FIG.
  • the stopper 370 is provided with a male screw, and the stopper 370 is fixed by being screwed into the female screw provided in the case 310.
  • various members are fixed in a positioned state. At least the above assembly process is performed by a manufacturer that manufactures and sells the butterfly valve 10 and the magnetic fluid seal.
  • the butterfly valve 10 is attached to the attached member 500.
  • the case 310 is inserted into the through hole 510 formed in the attached member 500, and the case 310 is fixed to the attached member 500 with the bolt 700.
  • the case 310 is inserted from the right side to the left side in FIG. Thereafter, the valve body 200 is fixed to the shaft member 100.

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Abstract

トルクの低減を図ることが可能で、かつバタフライバルブを製造販売するメーカ側で、シール性などの品質管理を行うことを可能とするバタフライバルブを提供する。　軸部材１００と、軸部材１００に設けられる板状の弁体と、バタフライバルブ１０が取り付けられる被取付部材５００に形成された貫通孔５１０内に対して着脱自在なケース３１０と、ケース３１０内に設けられ、軸部材１００を回転自在に支持する一対の軸受３２０と、ケース３１０内において、一対の軸受３２０の間に設けられ、ケース３１０と軸部材１００との間の環状隙間を封止する磁性流体シールと、を備えることを特徴とする。

Description

バタフライバルブ
　本発明は、流路を開閉するためのバタフライバルブに関する。
　従来、流体の流量の制御等を行うために、流路を開閉するバタフライバルブが用いられている。図４を参照して、従来例に係るバタフライバルブについて説明する。図４は従来例に係るバタフライバルブにおける主要構成を示す模式的断面図である。
　従来例に係るバタフライバルブ８００は、軸部材８１０と、軸部材８１０に設けられる弁体８２０とを備えている。このバタフライバルブ８００は、バタフライバルブ８００が取り付けられる被取付部材５００Ｘに形成された貫通孔５１０Ｘ内に軸部材８１０が挿通された状態で、被取付部材５００Ｘに取付けられる。そして、軸部材８１０は、一対の軸受（ボールベアリング）８３０によって、回転自在に支持される。また、被取付部材５００Ｘに形成された貫通孔５１０Ｘと軸部材８１０との間の環状隙間は、軸部材８１０の外周面に対して摺動自在に設けられたシールリング８４０によって封止されている。
　以上のように構成されるバタフライバルブ８００においては、シールリング８４０と軸部材８１０との間で摺動するため、摺動抵抗によるトルクが発生する問題がある。また、シールリング８４０の摺動摩耗により、シール性が低下してしまったり、摩耗により発生した屑が装置内に混入してしまったりする問題もある。
　また、軸受８３０及びシールリング８４０などの組み立て作業は、装置を組み立てるメーカ側で行われる。そのため、シールリング８４０及びバタフライバルブ８００を製造販売するメーカ側では、これらの品質管理を行うことができず、品質管理は組み立て側のメーカに依存せざるを得ない。
特開２０１３－１２４７１９号公報
　本発明の目的は、トルクの低減を図ることが可能で、かつバタフライバルブを製造販売するメーカ側で、シール性などの品質管理を行うことを可能とするバタフライバルブを提供することにある。
　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　すなわち、本発明のバタフライバルブは、
　流路を開閉するためのバタフライバルブにおいて、
　軸部材と、
　前記軸部材に設けられ、該軸の回転に伴って、前記流路を開閉する板状の弁体と、
　バタフライバルブが取り付けられる被取付部材に形成された貫通孔内に対して着脱自在なケースと、
　前記ケース内に設けられ、前記軸部材を回転自在に支持する一対の軸受と、
　前記ケース内において、前記一対の軸受の間に設けられ、前記ケースと軸部材との間の環状隙間を封止する磁性流体シールと、
　を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、ケースと軸部材との間の環状隙間は磁性流体シールにより封止される構成が採用されているので、トルクの低減を図ることができる。また、ケース内に、弁体が設けられる軸部材と、一対の軸受と、磁性流体シールとが設けられる構成が採用されている。そして、ケースは、バタフライバルブが取り付けられる被取付部材に形成された貫通孔内に対して着脱自在に構成されている。従って、シール性等の品質管理は、バタフライバルブを製造販売するメーカ側で行うことが可能となる。
　前記弁体は軸部材に対して着脱自在に構成されているとよい。
　以上説明したように、本発明によれば、トルクの低減を図ることが可能で、かつバタフライバルブを製造販売するメーカ側で、シール性などの品質管理を行うことができる。
図１は本発明の実施例に係るバタフライバルブの使用状態を示す模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係るバタフライバルブの使用状態を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る磁性流体シール付近の拡大断面図である。 図４は従来例に係るバタフライバルブにおける主要構成を示す模式的断面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（実施例）
　図１～図３を参照して、本発明の実施例に係るバタフライバルブについて説明する。図１及び図２は本発明の実施例に係るバタフライバルブの使用状態を示す模式的断面図である。図１は弁が開いた状態を示し、図２は弁が閉じた状態を示している。また、図１及び図２においては、磁性流体シール付近について、軸部材の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図３は本発明の実施例に係る磁性流体シール付近の拡大断面図であり、図１及び図２において、磁性流体シール付近を拡大した図を示している。
　＜バタフライバルブの全体構成＞
　特に、図１及び図２を参照して、本実施例に係るバタフライバルブ１０の全体構成について説明する。本実施例に係るバタフライバルブ１０は、例えば、流路を流れる流体の流量を制御するために用いることができる。図１及び図２に示す例においては、流路６１０を有する装置６００において、流路６１０を開閉することにより、流体の流量を制御させるために本実施例に係るバタフライバルブ１０が用いられる場合を示している。また、バタフライバルブ１０は、被取付部材５００に取付けられるように構成されている。図１及び図２に示す例においては、被取付部材５００は、装置６００に対してボルトなどの固定具（不図示）によって、着脱自在に構成されている。
　本実施例に係るバタフライバルブ１０は、軸部材１００と、軸部材１００に設けられる板状の弁体２００と、磁性流体シールユニット３００とを備えている。本実施例においては、板状の弁体２００は、ボルトなどの固定具（不図示）によって、軸部材１００に対して着脱自在に構成されている。また、磁性流体シールユニット３００は、被取付部材５００に形成された貫通孔５１０に対して着脱自在に構成されている。以上のように構成されたバタフライバルブ１０によれば、軸部材１００が回転すると、弁体２００も回転するため、装置６００に設けられた流路６１０が開閉する。図１は流路６１０における開口面積が最も広くなった状態を示し、図２は流路６１０が閉じられた状態を示している。
　＜磁性流体シールユニット＞
　特に、図３を参照して、磁性流体シールユニット３００について、より詳細に説明する。磁性流体シールユニット３００は、ケース３１０と、ケース３１０内に設けられ、軸部材１００を回転自在に支持する一対の軸受（ボールベアリング）３２０と、ケース３１０と軸部材１００との間の環状隙間を封止する磁性流体シールとを備えている。ケース３１０の入口側に配置される軸受３２０は、一対の保持部材３２１によって、位置決めされた状態で固定されている。そして、磁性流体シールは、ケース３１０内において、一対の軸受３２０の間に設けられる。
　本実施例に係る磁性流体シールは、３つの環状の永久磁石３３０を備えている。そして、隣り合う永久磁石３３０の間には、環状の第１磁極部材３４０がそれぞれ設けられている。また、２か所の第１磁極部材３４０の外周面側には、第１磁極部材３４０とケース３１０との間の環状隙間を封止するＯリング３４１がそれぞれ配置されている。また、両端の永久磁石３３０の外側には、環状の第２磁極部材３５０がそれぞれ設けられている。更に、２か所の第２磁極部材３５０と軸受３２０との間には、それぞれスペーサー３６０が設けられている。その他、ケース３１０の入口側には、ケース３１０内の各種部材の移動を規制するためのストッパー３７０も設けられている。
　軸部材１００には、複数の環状凸部１１０が設けられている。これら複数の環状凸部１１０と第１磁極部材３４０との間の環状隙間に対して、それぞれ磁性流体３８０が磁力により保持されている。
　ケース３１０には、各種部材が挿入される入口側に、外向きフランジ３１１が設けられている。また、この外向きフランジ３１１には、ボルト７００の頭部が突き当たるテーパ状の貫通孔３１２が、周方向に間隔を空けて複数設けられている。
　以上のように構成されるバタフライバルブ１０の組み立て手順について説明する。まず、ケース３１０に対して、軸部材１００が挿入される。そして、ケース３１０内に、軸受３２０と、保持部材３２１と、永久磁石３３０と、第１磁極部材３４０と、Ｏリング３４１と、第２磁極部材３５０と、スペーサー３６０と、ストッパー３７０とが組み込まれる。なお、これらの各種部材は、図２中、ケース３１０の右側の入口から、図中左側の部材から順にケース３１０内に組み込まれる。なお、ストッパー３７０にはオネジが設けられており、ケース３１０に設けられたメネジにねじ込まれることにより、ストッパー３７０が固定される。これにより、ケース３１０内において、各種部材が位置決めされた状態で固定される。少なくとも、以上の組み立て工程については、バタフライバルブ１０及び磁性流体シールを製造販売するメーカにおいて行われる。
　そして、被取付部材５００に対して、バタフライバルブ１０が取り付けられる。具体的には、被取付部材５００に形成された貫通孔５１０に対して、ケース３１０が挿入されて、ボルト７００によりケース３１０が被取付部材５００に固定される。なお、ケース３１０は、図３中、右側から左側に挿入される。その後、軸部材１００に対して、弁体２００が固定される。
　被取付部材５００についても、バタフライバルブ１０及び磁性流体シールを製造販売するメーカにより製造する場合には、これらの組み立て工程についても、当該メーカにより行うことができる。
　＜本実施例に係るバタフライバルブの優れた点＞
　本発明によれば、ケース３１０と軸部材１００との間の環状隙間は磁性流体シールにより封止される構成が作用されているので、トルクの低減を図ることができる。また、摺動摩耗が発生しないため、一般的なシールにおける摺動摩耗に伴う問題もない。更に、ケース３１０内に、弁体が設けられる軸部材１００と、一対の軸受３２０と、磁性流体シールとが設けられる構成が採用されている。そして、ケース３１０は、バタフライバルブ１０が取り付けられる被取付部材５００に形成された貫通孔５１０内に対して着脱自在に構成されている。従って、シール性等の品質管理は、バタフライバルブ１０を製造販売するメーカ側で行うことが可能となる。
　１０　バタフライバルブ
　１００　軸部材
　１１０　環状凸部
　２００　弁体
　３００　磁性流体シールユニット
　３１０　ケース
　３１１　外向きフランジ
　３１２　貫通孔
　３２０　軸受
　３２１　保持部材
　３３０　永久磁石
　３４０　磁極部材
　３４１　Ｏリング
　３５０　磁極部材
　３６０　スペーサー
　３７０　ストッパー
　３８０　磁性流体
　５００　被取付部材
　５１０　貫通孔
　６００　装置
　６１０　流路
　７００　ボルト

Claims (2)

  1. 　流路を開閉するためのバタフライバルブにおいて、
    　軸部材と、
    　前記軸部材に設けられ、該軸の回転に伴って、前記流路を開閉する板状の弁体と、
    　バタフライバルブが取り付けられる被取付部材に形成された貫通孔内に対して着脱自在なケースと、
    　前記ケース内に設けられ、前記軸部材を回転自在に支持する一対の軸受と、
    　前記ケース内において、前記一対の軸受の間に設けられ、前記ケースと軸部材との間の環状隙間を封止する磁性流体シールと、
    　を備えることを特徴とするバタフライバルブ。
  2. 　前記弁体は軸部材に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
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