JP5517659B2

JP5517659B2 - バタフライ弁

Info

Publication number: JP5517659B2
Application number: JP2010027054A
Authority: JP
Inventors: 大士藤山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: JP2011163450A

Description

本発明は、弁箱内に弁体を弁棒の軸心回りに回転可能に配置したバタフライ弁に関する。

従来、この種のバタフライ弁としては、特許文献１に記載されたものがある。これは、弁箱の内部に配置した弁箱シートの貫通孔に弁棒を挿入し、弁棒の軸心回りに回転する弁体の外周に弁箱シートに摺接する弁体シートを設けたものであり、弁棒の周囲に形成した弁体の凹部に弁体側軸封シール材を配置し、弁体側軸封シール材に摺接する弁箱側軸封シール材を弁箱シートの貫通孔に配置している。

弁箱側軸封シール材は弁体側軸封シール材より大径であり、弁箱側軸封シール材のシール面に弁体側軸封シール材のシール面より広い拡張シール部を設けており、弁体シートには拡張シール部に摺接する平坦面を形成し、弁体シートの平坦面と弁体側軸封シール材のシール面とを同一平面レベルに形成したものである。

そして、弁箱側軸封シール材のシール面には、拡張シール部より内側の部位に弁体側軸封シール材のシール面との摩擦を軽減するために四フッ化エチレン樹脂のコーティング部を設けている。

特開２００３−５６７２１号

上述した従来の構成は、四フッ化エチレン樹脂のコーティング部により弁箱側軸封シール材のシール面と弁体側軸封シール材のシール面との摩擦を軽減するものではあるが、弁箱側軸封シール材のシール面と弁体側軸封シール材のシール面とは全面的に摺接するので、弁体の回転に要するトルクの軽減が十分とはいえない。

本発明は、軸封部における摩擦の原因となる摩擦面を低減し、弁体の回転に要するトルクを軽減することができるバタフライ弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のバタフライ弁は、弁棒を弁箱の弁箱ボス部および弁箱内に配置するシート部材のハブシート部の貫通孔に挿入し、弁棒と弁箱内に配置する弁体の弁体ボス部を連結固定するバタフライ弁において、ハブシート部は弁棒の周囲にあるハブ端面の外周縁部を含む一部が弁体ボス部端面と水密に摺接する環状のハブシール面をなし、ハブシール面は内径がハブシート部の貫通孔の内径より大きい形状をなし、ハブシート部は弁棒の周囲にあるハブ端面の内周縁部を含む一部が弁体ボス部端面と摺接する同心円状の複数の環状の突条部をなし、径が最も小さい突条部は内径がハブシート部の貫通孔の内径に等しく、突条部が内周面で弁棒の外周面と摺接し、かつ突条部は弁棒の軸心に沿った断面において弁体ボス部端面に向けて先細る形状をなし、径が最も小さい突条部よりも径が大きい突条部は、弁体ボス部端面に向く面がハブシート部の貫通孔の軸心に対して直交する平らな面であることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、シート部材のハブシート部は弁体ボス部端面に対向するハブ端面の一部がハブシール面をなすことで、ハブシール面によって弁棒の周囲をシールしつつ、軸封部における摩擦の原因となるハブシール面と弁体ボス部端面との摩擦面を低減し、弁体の回転に要するトルクを軽減することができる。

本発明の実施の形態におけるバタフライ弁に設けられたシート部材のハブシート部の拡大断面図同バタフライ弁の正面から見た断面図同バタフライ弁に設けられたシート部材の周縁シート部の拡大断面図同バタフライ弁に設けられるシート部材の一部切欠き正面図図４におけるＸ−Ｘ矢視図同バタフライ弁に設けられるシート部材のハブシート部の拡大断面図本発明の他の実施の形態におけるバタフライ弁に設けられるシート部材のハブシート部の拡大断面図本発明の他の実施の形態におけるバタフライ弁に設けられるシート部材のハブシート部の拡大断面図

以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。はじめに、本発明の説明に資する参考例について説明する。図１〜図３に示すように、バタフライ弁１は弁箱２の内部に弁体３を配置し、弁体３を一対の弁棒４ａ、４ｂに連結固定している。

弁箱２は円筒状の部材からなり、内部に流路６を有しており、弁箱２の一側の弁箱ボス部２０１および他側の弁箱ボス部２０２は流路軸心６ａに直交する方向に貫通する弁棒挿入孔７ａ、７ｂを有している。

一側の弁棒４ａは一側の弁箱ボス部２０１の弁棒挿入孔７ａに挿入し、他側の弁棒４ｂは他側の弁箱ボス部２０２の弁棒挿入孔７ｂに挿入しており、弁体３は一側の弁棒４ａおよび他側の弁棒４ｂとともに回転軸心８廻りに回転自在である。

図２に示すように、弁体３は円盤状をなし、一側の弁棒４ａを挿入する一側の弁体ボス部３０１および他側の弁棒４ｂを挿入する他側の弁体ボス部３０２を有している。一側の弁体ボス部３０１および他側の弁体ボス部３０２は、弁体３の回転軸心８方向の端部に、それぞれ平坦な円形状の弁体ボス部端面３ａ、３ｂを有している。他側の弁棒４ｂには、自動又は手動により弁棒４ｂに回転力を付与する回転駆動装置（図示省略）を接続する。

弁箱２の内面にはゴム等の弾性材からなるシート部材１０を設けている。図４、図５に示すように、シート部材１０は、一側の弁棒４ａを挿入する一側のハブシート部１１と、他側の弁棒４ｂを挿入する他側のハブシート部１２と、一側のハブシート部１１および他側のハブシート部１２と一体的に形成し、弁体３の外周縁に圧接する円弧状の一対の周縁シート部１３、１４とを有している。

一側のハブシート部１１および他側のハブシート部１２はそれぞれ円筒形状をなし、図１、図６に示すように、一側のハブシート部１１は一側の弁棒挿入孔７ａに形成したハブシート挿入部９ａに挿入し、他側のハブシート部１２は他側の弁棒挿入孔７ｂに形成したハブシート挿入部９ｂに挿入してある。

一側のハブシート部１１は一側の弁体ボス部３０１の弁体ボス部端面３ａに対向する一側のハブ端面１１０を有し、一側のハブ端面１１０は一側の弁棒４ａの周囲にあってハブ端面１１０の外周縁部を含む一部が弁体ボス部端面３ａと水密に摺接する環状のハブシール面１９をなしている。同様に、他側のハブシート部１２の他側のハブ端面１２０は、ハブ端面１２０の外周縁部を含む一部が他側の弁体ボス部３０２の弁体ボス部端面３ｂと水密に摺接する環状のハブシール面２０をなしている。ハブシール面１９、２０は一側のハブ端面１１０および他側のハブ端面１２０の何れの位置にも設けることが可能であるが、ここでは一側のハブ端面１１０および他側のハブ端面１２０の外周縁部が全周にわたりハブシール面１９、２０をなす。

ハブシート部１１、１２は弁棒４ａ、４ｂを挿入する貫通孔をなす内周空間部２７を有し、ハブシール面１９、２０はその内径がハブシート部１１、１２の内周空間部２７の内径より大きい形状をなす。

また、一側のハブシート部１１は、弁体ボス部端面３ａと摺接する凸部１１１または弁体ボス部端面３ａと非接触の凹部１１２を一側のハブ端面１１０に有しており、同様に他側のハブシート部１２は、弁体ボス部端面３ｂと摺接する凸部１２１または弁体ボス部端面３ａと非接触の凹部１２２を他側のハブ端面１２０に有している。凸部１１１、１２１および凹部１１２、１２２は格子状等のように不連続に形成することも可能であるが、ここでは弁棒４ａ、４ｂの周囲に環状に形成してある。

図３に示すように、弁箱２の内周面には凹形状の嵌込溝１５が形成してあり、両周縁シート部１３、１４はそれぞれ嵌込溝１５に嵌め込む一対の脚部１６を有している。また、両周縁シート部１３、１４の外周面にはそれぞれ、凹溝１７が周縁シート部１３、１４の長手方向に沿って形成してある。凹溝１７は一対の脚部１６間に位置しており、凹溝１７には、硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）等からなる充填剤１８を充填している。

一側のハブシート部１１には充填剤注入孔２３が二個形成してある。各充填剤注入孔２３の一端はそれぞれハブシート部１１の内周面（ハブシート部の表面の一例）に開口し、各充填剤注入孔２３の他端はそれぞれ各周縁シート部１３、１４の凹溝１７に連通（開口）している。各充填剤注入孔２３は凹溝１７側からハブシート部１１の内周面側に向かうほど径が増大する円錐形状に形成してある。各充填剤注入孔２３は、回転軸心８の方向において、ハブシール面１９よりも下側に位置している。

上述した構成においては、充填剤注入孔２３をハブシート部１１に設けているが、充填剤注入孔２３は弁箱２に設けることも可能である。
他側のハブシート部１２には空気排出孔２５が二個形成してある。各空気排出孔２５の一端はそれぞれ他側のハブシート部１２の内周面（ハブシート部の表面の一例）に開口し、各空気排出孔２５の他端はそれぞれ各周縁シート部１３、１４の凹溝１７に連通（開口）している。各空気排出孔２５は凹溝１７側からハブシート部１２の内周面側に向かうほど径が増大する円錐形状に形成してある。各空気排出孔２５は、回転軸心８の方向において、ハブシール面２０よりも上側に位置している。

尚、充填剤注入孔２３と空気排出孔２５とにはそれぞれ閉止栓２６（閉止部材の一例）が挿入してある。
以下、上記構成における作用を説明する。バタフライ弁１を組み立てる際、シート部材１０のハブシート部１１、１２をハブシート挿入部９ａ、９ｂに挿入するとともに、周縁シート部１３、１４の脚部１６を嵌込溝１５に嵌め込んで、シート部材１０を弁箱２の内面に設ける。

次に、充填剤１８を両充填剤注入孔２３から両周縁シート部１３、１４の凹溝１７内に注入するとともに、凹溝１７内の空気２８を両空気排出孔２５から他側のハブシート部１２の内周空間部２７へ排出する。これにより、充填剤１８が、両充填剤注入孔２３を通って周縁シート部１３、１４の凹溝１７内に流れ込み、空気の巻き込みを抑えながら凹溝１７内に充填される。

次に、図６に示すように、充填剤注入孔２３と空気排出孔２５とに閉止栓２６を挿入して、これら充填剤注入孔２３と空気排出孔２５とを閉止する。凹溝１７内の充填剤１８が硬化することにより、周縁シート部１３、１４は弁箱２に確実に固定される。

次に、弁体３を弁箱２内に挿入して両ハブシート部１１、１２間に配置し、一側の弁棒４ａを一側の弁棒挿入孔７ａに挿入するとともに、ハブシート部１１の貫通孔２７を通して弁体３に連結し、他側の弁棒４ｂを他側の弁棒挿入孔７ｂに挿入するとともに、ハブシート部１２の貫通孔２７を通して弁体３に連結する。

上記のようにしてバタフライ弁１を組み立てた後、弁棒４ａ、４ｂを回転させることにより、弁体３が回転軸心８周りに回動して、弁箱２内の流路６が開閉される。
図１に示すように、一側のハブシート部１１のハブシール面１９が弁体３の一側の弁体ボス部端面３ａに圧接しているため、一側のハブシート部１１と弁体３との間がハブシート部１１の全周にわたりシールされる。同様に、他側のハブシート部１２のハブシール面２０が弁体３の他側の弁体ボス部端面３ｂに圧接しているため、他側のハブシート部１２と弁体３との間がハブシート部１２の全周にわたりシールされる。

このように、シート部材１０のハブシート部１１、１２は弁体ボス部端面３ａ、３ｂに対向するハブ端面１１０，１２０の一部がハブシール面１９、２０をなすことで、ハブシール面１９、２０によって弁棒４ａ、４ｂの周囲をシールしつつ、軸封部における摩擦の原因となるハブシール面１９、２０と弁体ボス部端面３ａ、３ｂとの摩擦面を低減することができ、弁体３の回転に要するトルクを軽減することができる。

また、ハブシート部１１、１２は、弁体ボス部端面３ａ、３ｂに摺接する凸部１１１、１２１がハブシート部１１、１２を支えることでその変形を防止でき、弁体ボス部端面３ａと非接触の凹部１１２の存在により摩擦面の低減によるトルクの軽減を図れる。

また、凸部１１１、１２１が弁棒４ａ、４ｂを囲んで環状をなすことで、シール効果を果すことができ、ハブシール面１９、２０とにより多重シール機能を実現できる。
上記各実施の形態では、図５に示すように、ハブシート部１１、１２と周縁シート部１３、１４とを一体構造に形成しているが、ハブシート部１１、１２と周縁シート部１３、１４とを分離して別体構造に形成してもよい。

図７は他の構成を示すものであり、先の構成における構成要素と同様のものには同符号を付してその説明を省略する。図７において、ハブシート部１１、１２は弁棒４ａ、４ｂの周囲にあるハブ端面１１０、１２０の内周縁部を含む一部が弁体ボス部端面３ａ、３ｂと水密に摺接する環状の突条部１１８、１２８をなす。突条部１１８、１２８は内径がハブシート部１１、１２の内周空間部（貫通孔）２７の内径に等しく、突条部１１８、１２８が内周面で弁棒４ａ、４ｂの外周面と水密に摺接する。突条部１１８、１２８は弁棒４ａ、４ｂの軸心に沿った断面において弁体ボス部端面３ａ、３ｂに向けて先細る形状をなす。
本発明は、図１〜図５に示すものと基本的な構成は同様であり、同等の作用を行う部材については同符号を付してその説明を省略する。本発明は、図８に示すように、突条部１１８、１２８と凸部１１１、１２１とを併設するものである。

この構成により、ハブシール面１９、２０のシール性が何かの原因により損なわれた場合にあっても、突条部１１８、１２８が弁体ボス部端面３ａ、３ｂおよび弁棒４ａ、４ｂと水密に摺接することでシール性を確保することが可能であり、さらにハブシール面１９、２０と突条部１１８、１２８の間に侵入する流体の圧力より突条部１１８、１２８の内周面が弁棒４ａ、４ｂの外周面に押圧されてシール性（自己止水性）が高まる。この際に、突条部１１８、１２８は弁棒４ａ、４ｂの軸心に沿った断面において弁体ボス部端面３ａ、３ｂに向けて先細る形状をなすことで可撓性が高く、流体の圧力により突条部１１８、１２８が確実に弁棒４ａ、４ｂに押圧される。

１バタフライ弁
２弁箱
３弁体
３ａ、３ｂ弁体ボス部端面
４ａ、４ｂ弁棒
１０シート部材
１１、１２ハブシート部
１３、１４周縁シート部
１７凹溝
１８充填剤
１９、２０ハブシール面
２３充填剤注入孔
２５空気排出孔
２７貫通孔
１１０、１２０ハブ端面
１１１、１２１凸部
１１２、１２２凹部
１１８、１２８突条部
２０１、２０２弁箱ボス部
３０１、３０２弁体ボス部

Claims

弁棒を弁箱の弁箱ボス部および弁箱内に配置するシート部材のハブシート部の貫通孔に挿入し、弁棒と弁箱内に配置する弁体の弁体ボス部を連結固定するバタフライ弁において、ハブシート部は弁棒の周囲にあるハブ端面の外周縁部を含む一部が弁体ボス部端面と水密に摺接する環状のハブシール面をなし、
ハブシール面は内径がハブシート部の貫通孔の内径より大きい形状をなし、ハブシート部は弁棒の周囲にあるハブ端面の内周縁部を含む一部が弁体ボス部端面と摺接する同心円状の複数の環状の突条部をなし、
径が最も小さい突条部は内径がハブシート部の貫通孔の内径に等しく、突条部が内周面で弁棒の外周面と摺接し、かつ突条部は弁棒の軸心に沿った断面において弁体ボス部端面に向けて先細る形状をなし、
径が最も小さい突条部よりも径が大きい突条部は、弁体ボス部端面に向く面がハブシート部の貫通孔の軸心に対して直交する平らな面であることを特徴とするバタフライ弁。