JPH01120490A - 金属製の弁座、この弁座を使用したバタフライ弁及びボール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、弁座に係わり、特に、バタフライ弁及びボ
ール弁に組込まれる環状の弁座に関し、また、この弁座
を備えたバタフライ弁及びボール弁に関する。

この発明の目的は、ボール弁及びバタフライ弁に組込ま
れてなり、あらゆる液体に対して使用でき、温度及び圧
力の全ての作動条件で、ボール弁体又はバタフライ弁体
が閉止位置にあるとき、この弁体と弁本体との間の漏れ
に対するシールを確実にするように、耐久性及び十分な
可撓性を有した環状且つ金属製の弁座を提供することに
ある。

この発明によれば、バタフライ弁又はボール弁用の金属
製の弁座が提供され、この弁座は、開口を有したディス
ク形状をなし、弁本体に固定された径方向外側部分と、
開口を囲んで側方に突出した径方向内側の凹み部分とか
らなっている。この凹み部分は、周方向に複数の径方向
フィンガー部を備えており、これら径方向フィンガー部
は、径方向内面を有し、この径方向内面は、バタフライ
弁体又はボール弁体と締りばめされるように、その生成
半径が変化している。

この発明の目的は、上述した弁座、又は、一対の弁座を
備えた各種のボール弁及びバタフライ弁を提供すること
にある。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

図面を参照すると、同一の部材には、同一の符号が付さ
れており、第１図には、バタフライ弁が示されている。

このバタフライ弁は、弁本体１を備えており、この弁本
体１には、バタフライ弁体、即ち、弁ディスク３のステ
ム２が回転可能に受は入れられている。弁ディスク３は
、穴を横切った完全閉止位置で示されており、穴を通過
する液体の流れは、弁ディスク３により制御される。こ
の完全閉止位置において、弁ディスク３は、一対の金属
製の弁座４の夫々と液密的に係合している。

弁座４は、この発明に従って構成されており、弁本体１
の凹み内に、一対の保持リング５により位置付けられて
いる。これら保持リング５は、弁本体１に対し、ボルト
止め又は他の手段によって固定されている。

第１Ａ図乃至第３図に詳図されているように、各弁座４
は、金属製のリングからなり、平坦な径方向外側部分４
Ａと、径方向内側の凹み部分４Ｂとを有している。凹み
部分４Ｂは、軸方向面内において、曲率が変化しており
、弁ディスク３がその完全閉止位置に最終的に達したと
き、弁ディスク３の湾曲リムと弾性的に係合するように
なっている。

製造において、弁座４は、例えば、厚みが１．２５１１
＋ｎのアルミニウムブロンズ合金製の金属シートを打抜
いた平坦なディスクからなっている。

このディスクは、その径方向射ち面に、ロール又はプレ
ス加工により、リング状に径方向溝が隣接して形成され
ており、これら径方向溝は、ウェブの円を形成している
。ウェブは、第２図に示されるようなシールフィンガー
部４Ｃに接続されている。これらシールフィンガー・部
４Ｃは、第２ａ図に拡大して示されるいる典型的な形状
を有しており、ここで、最大のウェブの厚さが１．３ｍ
ｉで、溝深さが０．３ｍｍの状態で、隣接する頂部間の
距離は、２．５ｍｍである。しかしながら、径方向溝が
切削（ｌｌ１ａｃｈｉｎｅｄ）ではなく、プレス又はロ
ールによって形成されることは、利点である。何故なら
、このような加工によれば、金属の結晶粒組織を変化さ
せ、その可撓性を向上することができる。

例えば、シールフィンガー部即ちウェブは、９０個ある
。

弁座４の径方向内側部分は、径方向溝即ちシールフィン
ガー部が加工された後、凹まされる。径方向外側部分４
Ａとの接合部近傍の径方向内側部分４Ｂ、即ち、シール
フィンガー部の曲率は、径方向内側部分４Ｂにおけるリ
ムの曲率とは異なっている。

第１Ａ図は、弁座４の径方向内側面が弁ディスク３と係
合される前、弁座４における径方向溝４Ｂの径方向外側
面の位置を、破線で示している。

これに対し、第１Ｂ図は、弁座４のリムが実際は、矢印
Ｆ−Ｆによって示されているように、例えば、約０．０
８ｍａ＋からＯに減少するしまりばめとなっていること
を示している。弁座４は、Ｇ点で、すべりばめとなって
いる。

弁座４を製作する金属の選択は、一般的に弁が作動する
環境によって決定される。しかしながら、バタフライ弁
及びボール弁においては、その弁体かステンレス鋼から
なることから、弁座４は、アルミニウムとブロンズの合
金から形成されるの一般的である。好ましくは、シール
フィンガー部４Ｃに接続されたウェブの径方向内側面、
即ち、摩擦面は、ＰＴＦＥなどの低摩擦材料で彼覆され
ている。更に、この摩擦面は、その流量が制御される液
体への砂や他の異物の混入に起因して、摩耗に対して十
分に耐えるように、硬くすることも可能である。

第３図は、弁座４の径方向内側部分か弁ディスクの中心
点Ｂからの内径Ａを有していることを示し°ている。し
かしながら、弁ディスク上への均一な・締りばめを達成
するためのシールフィンガー部の発散（ｄｉｖｅｒｇｅ
ｎｃｏ）を達成するために、成型ポンチの径の中心は、
研削中、垂直から水平に旋回するとき、Ｂ点から６点に
変位される。従って、中心の変化を伴って、研削半径を
一定に維持することができる。このことは、曲げが生じ
るところで、弁ディスクとウェブ状リムとの間の締りば
めを確保することができる。最後に、ウェブ状のシール
フィンガー部における凹状支持面は、組立てられたとき
、弁ディスクと弁座との間の完全なシールを達成するた
めに、マイクロ加工される。

第４図乃至第６図は、二重オフセットのバタフライ弁に
、この発明の弁座４を適用した典型的な例を示している
。即ち、このバタフライ弁において、弁ディスク３の回
転軸線は、弁ディスク３の中心面から偏位し、また、穴
の中心軸線の片側に偏位している。この場合、内側の保
持リング５Ａは、２個の半体からなり、２個の弁座４に
対して最大の支持を与えている、これら弁座４は、第５
図及び第６図に示されるように、径方向内側及び径方向
外側に夫々凹まされ、一方の直径面から他方の直径面へ
と連続的に変化する弁ディスクの直径と合致するように
なっている。これら弁座４は、前述した実施例に関して
説明したようにして製作される。

第７図乃至第９図は、高性能のバタフライ弁に、この発
明の一対の弁座４を使用した例を示しており、バタフラ
イ弁は、厚みが変化した弁ディスク３を有している。こ
のことは、第９図に示されるように、各々の凹み形状が
合致する２個の弁座４を設ける上で必要である。これら
弁座４は、他の点では第１図乃至第４図に示されたもの
と同一である。

第１０図は、防火（ｆ’１ｒｅ−ｓａｆ’ｅ　）用ボー
ル弁に、この発明の２個の弁座４を適用した例を示して
いる。ボール弁は、開口したボール弁体１０を備え、こ
のボール弁体１０は、端部が四角である軸１１によって
旋回可能である。軸１１は、弁本体のプレート１２を貫
通している。しかしながら、このようなボール弁におい
て、弁座４は、作動中、ボール弁体１０の非整合を吸収
するため、側方に移動可能となっている。

この目的の為、そして、弁本体の上部、底部及び端壁の
漏れを防止するため、凹みが設けられており、この凹み
内には、Ｏリング１３が収容されている。この０リング
１３は、弾性材料からなり、弁座４の各側縁に係合して
いる。

第１１図には、ボール弁の他の例が示されている。この
ボール弁は、防火及びガスの気密保持の両方に機能し、
ここで、弁座４の各々は、位置付はリング１４によって
内側から支持されている。

位置付はリング１４には、Ｏリング１５の支持をなすた
めの凹みが形成されており、０リング１５は、弾性材料
からなっている。

たとえ、全体の形状寸法は弁座の位置に適合するように
変化するけれども、前述したように、弁座４のシールフ
ィンガー部は、弁座面上の半径を変化させて、加工即ち
プレス加工されて形成される。また、弁座がボール弁内
に組込まれたとき、ねじれを生じることなく、非常に高
圧の下で、弁座４が作動可能となるように、これら弁座
４の厚みは、バタフライ弁に適用された弁座と比較して
増加する。

第１２図は、ボール弁を示しており、このボール弁は、
２個の弁座４を備えている。これら弁座４は、前述した
ものと同様な特性をａしているが、より極端な環境の下
で使用されることを意図したものである。これら弁座４
の拡大した断面は、第１３図に示されている。弁座４は
、高力ニッケル合金からなり、プレスされた２個のディ
スク４０を備えており、これらディスク４０は、中央の
厚いスペーサリング４１の各面に溶接又はろう付けによ
フて固定座れている。これらディスク４０の１つは、プ
レスされて、径方向のシールフィンガー部を有しており
、これらディスク４０は、その収束ラインＴにおいて、
互いに溶接されている。

このようなプレスの組合わせは、ばね効果を増加させる
ために、時効硬化され、そして、ボール弁体と接触する
接触面は、低摩擦材料によって被覆されている。収束ラ
インＴの近傍での接触面の半径は、締りばめを達成する
ため、ボール弁体の半径よりも小さい。

上述し、且つ、第１図乃至第１３図に図示された弁座は
、比較的低コストであり、容易に適用するには理想的で
あり、ここでは、弁座の交換を比較的容易に行なうこと
ができる。しかしながら、海中での組込み、例えば、油
井において、ここでは、弁の交換にかかるコストは、非
常に高く、弁座は、アルミニウムブロンズなどの合金に
みられる大きな延性と高ニッケル合金にみられる高力を
結合したような複合バイメタル構造からなることが強く
要求されている。このことは、第１４図に示されている
弁座によって、いくらか達成されている。この第１４図
の弁座は、ウェブ状をなしたシールフィンガー部を有し
ており、このシールフィンガー部は、延性を有した金属
のベース部分を備え、このベース部分における頂部及び
溝は、高ニッケル合金からなるキャップ又はリボンによ
って、被覆されている。キャップ又はリボンは、ベース
部分にろう付けによって固定されている。しかしながら
、ある場合、溝のみに硬いニッケル合金を接着すること
でも十分である。

第１６図乃至第３２図にその構成要素が図示されている
バタフライ弁の特別な構成は、この発明の弁座、金属の
熱保持リング、金属のスペーサ及び付加的な介挿シール
リングを組込んでなり、シールリングは、ＰＴＦＥから
なっている。第１６図は、典型的な弁本体１を示してお
り、この弁本体１内には、第１７図乃至第１９図に示さ
れるような一対の保持リング５，５゛が位置付けられて
いる。保持リング５は、穿孔して穴が開けられ、冷却さ
れ、そして、弁本体１内で膨張される。最終的には、保
持リング５は、弁本体１に対して溶接又はろう付けされ
る。これに対し、他方の保持リング５′は、弁座４及び
スペーサリング１６をその位置に固定するように、穿孔
して反対側に穴が開けられている。第２１図及び第２２
図に示されたような形状のスペーサリング１６の目的は
、第２３図乃至第２５図に示された形状の弁座を、その
位置に正確且つしっかりと保持することにある。

第２６図乃至第２８図は、バタフライ弁の弁ディスク３
を詳細に示しており、この弁ディスク３は、一体成型の
シール部１７が設けられている。

このシール部１７は、ＰＴＦＥからなっている。

バタフライ弁が閉じられたとき、シール部１７は、ＰＴ
ＦＥからなるシールリング１８と液密に接触する。この
シールリング１８は、２個の弁座４間に位置付けられて
いる。

第２９図乃至第３２図において、弁ディスク３は、完全
に同一であり、他の部分には、１個又は２個のＰＴＦＥ
からなるシールリング１８が設けられ、このシールリン
グ１８は、弁座４とスペーサリング１６との間、又は、
保持リング５とスペーサリング１６との間に挟まれてい
る。

ウェブ状のシールフィンガー部、並びに、環状の金属デ
ィスクにおける径方向内側の凹み部分の径方向形状が変
化することに起因して、この凹み部分が弾性的な可撓性
を有し、バタフライ弁における弁ディスク又はボール弁
におけるボール弁体かその閉止位置にあるとき、凹み部
分が弁ディスク又はボール弁の湾曲面に密告して適合す
ることは、この発明における弁座の利点である。更に、
凹んたシールフィンガー部は、弁座の損傷や故障、又、
流れによる被害を招く高流速状況においての弁座のがた
つきを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係わる一対の弁座を備えた基本的
なバタフライ弁の中央の断面図、第１Ａ図は、第１図の
上部の拡大図、第１Ｂ図は、第１Ａ図の詳細図、第２図
は、弁座の正面図、第２Ａ図は、第２図中、矢印Ａ−Ａ
方向の矢視図、第３図は、弁座の断面図、第３Ａ図は、
第３図の一部拡大図、第４図は、この発明に係わる異な
る形状の２個の弁座を備えた二重オフセットバタフライ
弁の断面図、第５図及び第６図は、第４図に示された２
個の弁座を夫々示す断面図、第７図及び第８図は、この
発明に係わる２個の弁座を備えた高機能バタフライ弁を
異なる方向から夫々断面した断面図、第９図は、第７図
及び第８図のバタフライ弁に取付けられた弁座の断面図
、第１０図は、この発明に係わる２個の弁座を備えた典
型的なボール弁の中央の断面図、第１１図は、この発明
に係わる２個の弁座を備えた他のボール弁の中央の断面
図、第１２図は、複合構造の２個の弁座を備えたボール
弁の中央の断面図、第１３図は、第１２図に示された弁
座の拡大断面図、第１４図は、運台弁座の変形例におけ
る凹んだシールフィンガー部の正面図、第１５図は、第
１４図のシールフィンガー部の拡大断面図、第１６図は
、この発明に係わる弁座を組込んだ他のバタフライ弁の
弁本体における端面図、第１７図は、第１６図中、Ａ−
Ａ線に沿う断面図、第１８図は、第１６図中、Ｂ−Ｂ線
に沿う断面図、第１９図は、弁座保持リングの正面図、
第２０図は、第１９図中、Ｍ−Ｍ線に沿う断面図、第２
１図は、スペーサリングの正面図、第２２図は、第２１
図中、Ｈ−Ｈ線に沿う断面図、第２３図は、弁座の正面
図、第２４図は、第２３図中に−に線に沿う断面図、第
２５図は、第２３図中、Ｐ−Ｐ線に沿う断面図、第２６
図は、バタフライ弁における復合弁ディスク断面図、第
２７図は、弁ディスクサポートの立面図、第２８図は、
第２７図中、Ｅ−Ｅ線に沿う断面図、第２９図乃至第３
２図は、この発明の弁座と非金属の弁座とを組合わした
例を夫々示す図である。 １・・・弁本体、３・・・弁ディスク、４・・・弁座、
４Ａ・・・径方向外側部分、４Ｂ・・・凹み部分、４Ｃ
・・・シールフィンガー部、５，５゛・・・保持リング
、１６・・・スペーサリング、１７・・・シール部、１
８・・・シールリング、４０・・・ディスク。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 Ｅｌｏｌ。 ＦＩＧ、ＩＡ。 ＦｌＧ、２　　　　　　　　　　ＦｌＧ、３゜ＦＩＧ、
５゜ ＦＩＧ、７．　　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、８Ｆ
ＩＧ、１０゜ ＦＩＧ、１１゜ ＦＩＧ、１４゜ ＦＩＧ、１５ ＦＩＧ、１９ ＦＩＧ、２１ ＦＩｏ、２２ ＦＩＧ、２３゜ ＦＩＧ、２５゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開口を有したディスク形状をなし、弁本体に固定さ
   れた径方向外側部分と、開口を囲み、側方に突出した径
   方向内側の凹み部分とからなる金属製の弁座において、
   凹み部分は、周方向に複数の径方向フィンガー部を備え
   、これら径方向フィンガー部は、生成半径を変化させた
   径方向内面を有していることを特徴とする金属製の弁座
   。 ２、径方向フィンガー部は、凹み部分の一方の面をプレ
   スして形成されるか、又は、機械的に径方向溝を加工し
   て形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の金属製の弁座。 ３、径方向フィンガー部は、延性を有した金属シートか
   らなるベースからなり、このベースの頂部及び溝部の少
   なくとも一方は、高力ニッケル合金からなるキャップ及
   びリボンの少なくとも一方によって覆われていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金属製の弁座
   。 ４、開口を有したディスク形状の部分は、スペーサディ
   スクの各面に固定された２個の外側ディスクからなり、
   外側ディスクは、スペーサディスクから径方向内側に突
   出し、収束ラインの回りで互いに固定されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金属製の弁座
   。 ５、少なくとも１個の金属製の弁座と、この金属製の弁
   座を弁本体の凹部に固定する少なくとも１個の保持リン
   グとを備えてなり、金属製の弁座は、開口を有したディ
   スク形状をなし、弁本体に固定された径方向外側部分と
   、開口を囲み、側方に突出した径方向内側の凹み部分と
   からなり、凹み部分は、周方向に複数の径方向フィンガ
   ー部を備え、これら径方向フィンガー部は、生成半径を
   変化させた径方向内面を有していることを特徴とするバ
   タフライ弁。 ６、異なる凹み形状をなした一対の金属製の弁座は、保
   持リングの内側及び外側間の凹み内に背面が接触して配
   置されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載のバタフライ弁。 ７、保持リングは、２個のリング半体からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項に記載のバタフライ弁。 ８、一対の弁座は、弁本体の凹部内に、介挿スペーサリ
   ング及び外側の一対の保持リングによって、位置付けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
   のバタフライ弁。 ９、バタフライ弁は、不均一の断面形状を有した弁ディ
   スクと、この弁ディスクの断面形状と合致するように軸
   方向面が凹んだ少なくとも１個の弁座とを有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のバタフラ
   イ弁。 １０、バタフライ弁は、低摩擦の非金属材料からなる少
   なくとも１個のシールリングを備え、このシールリング
   は、弁本体内において、弁座と平行且つ近接して配置さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第
   ９項のいずれか１つの項に記載のバタフライ弁。 １１、中央部が低摩擦の非金属材料からなる弁ディスク
   を備え、この弁ディスクは、バタフライ弁が閉じられた
   とき、弁本体内のシールリングに対して対向することを
   特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載のバタフライ
   弁。 １２、弁本体内に、少なくとも１個の金属製の弁座を組
   込み、この弁座は、開口を有したディスク形状をなし、
   弁本体に固定された径方向外側部分と、開口を囲み、側
   方に突出した径方向内側の凹み部分とからなる金属製の
   弁座において、凹み部分は、周方向に間隔を存して径方
   向フィンガー部を備え、これら径方向フィンガー部は、
   生成半径を変化させた径方向内面を有していることを特
   徴とするボール弁。 １３、弁座の径方向外側部分は、弁本体の近接部分に対
   し、弾性材料からなる少なくとも１個の介挿リングによ
   り、シールされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１２項に記載のボール弁。