JPH0310828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はる高温流体用として特にシール性を高
めた蝶形閉止弁に関する。

［従来技術］ 周知の蝶形弁は弁体からなり、その弁体は内部
に実質的に管状の導管を形成し、その導管に実質
的に直交する軸を中心に回動する閉止部材を備え
る。その閉止部材は基本的には円板すなわちその
周囲にエラストマーリングを備えた「バタフラ
イ」であり、そのエラストマーリングは円板が回
転すると導管に形成された弁座にはまる。「バタ
フライ」は実質的に円錐台形で、その軸心は導管
の軸心と一致する。

通常、90度の部分回転で、円板は弁内を流れる
流体に対する抵抗が最小になる「全開」位置か
ら、エラストマーリングが弁座にかみ合う「全
閉」位置に移動する。そのリングとシートの間の
最大の締め代は円板が全開位置から90度回転して
両者がかみ合つたときに実際に達成される。駆動
トルクの増加は、リングと弁座のシール力の増加
よりはむしろ減少をもたらす。このように、従来
の弁のシール機能は円板に掛けるトルクではな
く、円板の位置に依存する。

従来のこのような弁は、弁を通る流体が高温高
圧になると、欠点が問題になる。高温高圧下にお
いて弁座とエラストマーリングが変形してシール
が不具合になつても、先に述べたとおり、円板に
掛ける駆動トルクを増加してリングと弁座の間の
シールを向上させることができないから、変形は
一層大きくなる。

さらに、リングがエラストマーであるため、高
温高圧下においては急速に劣化し、ひんぱんな取
り替えが必要になる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであり、そのねらいとするところは、閉止部材
に掛ける駆動トルクに応じて弁座と閉止部材の間
のシール性が変化し、高温高圧下においても優れ
たシール性が得られる蝶形閉止弁を提供すること
にある。

このねらいに沿う本発明の目的の一つは高温下
においても高い信頼性を有する金属製の弁座とリ
ングを備えた蝶形弁を提供することにある。又、
本発明の別の目的はリングと弁座の間の摩擦抵抗
を克服するために必要な力ができるだけ均一であ
つて弁の開閉に過大な駆動トルク要しない蝶形弁
を提供することにある。

［問題を解決するための手段と作用］ 本発明の高温流体用に特にシールを改善した蝶
形閉止弁は弁体を備え、その弁体は入口と出口を
有し蝶形の閉止部材を回動可能に収容する実質的
に管状の導管を内部に形成し、その閉止部材はそ
の導管内に設けられた弁座に嵌着可能である。本
発明の前記目的を達成するための特徴的手段とし
ては、前記弁座は前記導管軸に対して傾斜した軸
心を有する円錐面を前記導管の軸心に直交する二
平面で切断することによつて形成された実質的に
円錐台形の形状であり、前記閉止部材は前記導管
と前記円錐面の両軸心を含む平面に直交する回転
軸を有し、前記回転軸は前記円錐面の頂点の反対
側の前記弁座の中央面から一定の距離をおいた位
置にありかつ前記円錐面の頂点の側において前記
弁座によつて前記中央面に形成された楕円の中心
に対して偏心した位置にあり、さらに前記閉止部
材はその周縁部に弾性変形可能なシールリングを
保持し、前記シールリングは前記弁座と同形であ
るがそれと締りばめするようにより大きな寸法の
半径を持ち、前記弁座に接触しながらその面を横
切ることができることにある。

［実施例］ 本発明を図面に示された実施例に基づいて詳細
に説明するが、本発明は実施例に限定されるもの
ではない。

第１図ないし第３図において符号１で示す弁は
弁体２からなり、その弁体は内部に管状の導管３
を形成し、その導管３は弁を介して制御されるパ
イプに周知の方法で接続される入口と出口を有す
る。弁体２は閉止部材４を収容し、その閉止部材
４はシヤフト６に固定支持された円板５からな
り、そのシヤフト６は弁体２に回転自在に支持さ
れかつそれから一端を突出して駆動トルクによる
円板５の駆動を可能にする。

導管３の内部に弁座７が設けられ、シヤフト６
が回転して弁を閉じると、閉止部材はその弁座７
に嵌合する。

第２図、第３図及び第６図に示すように、弁座
７は導管３の軸心ｂに直交する二つの相互に平行
な面と導管３の軸心ｂに対して傾斜する軸心ａを
持つ円錐面から限定された円錐台の形状を有す
る。その円錐面は図において輪郭線ｃ，１として
示される。弁座７の形状を限定する円錐面は、小
径の弁を除き、20度ないし25度の範囲の頂角ｖを
持ち、その頂点から二つの相互に平行な面によつ
て限定された楕円の図上の端の点を通る直線ｃが
実質的に導管３の軸心ｂに平行になるような位置
にある。

閉止部材４の周縁は弁座７と同形であるが、半
径寸法はそれよりも大きく、閉止部材４は弁内に
位置する回転軸ｆを中心に回転可能であり、その
回転軸は導管と円錐面の軸心を含む面に直交す
る。回転軸ｆは円錐面の頂点８の反対側において
弁座の中央面すなわち前記二つの平行面から等距
離の面から離れている。中央面から回転軸ｆまで
の距離を弁の構造が許す範囲で小さく設定され
る。

回転軸ｆは弁座の円錐面の頂点側において中央
面上に限定された楕円の中心９に関して偏心量ｅ
だけ偏心する。その偏心量は、次に説明するよう
に、導管３の直径の１％ないし２％である。

弁座７と同形の閉止部材４の周縁は円板５の周
縁に設けられた周溝１２に部分的にはまるシール
リング１１の側面に形成される。

周溝１２は、シールリング１１が入れられた後
に、円板５に一体に固定されたフランジ１３によ
つて埋められる。

シールリング１１は金属又は金属と耐熱材から
形成され、第４図及び第５図に示すように、金属
製の弁座７に接すると内側に移動可能である。

シールリング１１は、又、屈曲と圧縮により弾
性的にねじれ変形することができるから、高温高
圧下の作動による変形の場合でも、弁座７に適合
することができる。

シールリング１１とそれを含む周溝１２の間に
は金属製Ｏリング又はらせん巻きのガスケツト１
４等の補助シール部材が取付けられ、シールリン
グ１１と周溝１２の間からの流体のしみ出しを防
止する。

本発明の弁は弁座７に接するシールリング１１
の全表面についてほぼ一定で常に正の入射角を有
する。その入射角ｚは、第６図に示すように、回
転軸ｆに大体直交し円錐面の軸心ａと導管３の軸
心ｂを含む面において、回転軸ｆの交点と円錐面
上の点を結ぶ直線ｈとその点において円錐面に接
する直線１と同じくその点において直線ｈに直交
する直線ｇによつて形成される。もし入射角が負
であると、すなわち図示の時計回りではなくて反
時計回りであると、シールリングは弁座にはまる
ことはできない。弁座とシールリングの脱着を考
えると、入射角ｚは常に正でなければならない。
発明の弁のこの特徴は弁座中央面に位置する各点
の入射角のパターンを示す第７図に現われてい
る。そのグラフは横軸上に導管３の軸心と円錐面
の軸心を含む面から弁座中央面上の各点までの距
離を、縦軸上に入射角ｚ（度）をとつて描いたも
のである。

入射角ｚは弁座の面に対してほぼ10度から15度
の範囲内で変化するが、この入射角ｚがほぼ一定
であることは弁の操作のどの段階においても特に
高い駆動トルクを必要としないことを示す。

本発明の蝶形閉止弁の動作は上記説明から明ら
かであるといえる。

第１図ないし第５図に示すように、弁が開いた
状態のときに、シヤフト６に駆動トルクを作用さ
せると、シールリング１１を保持している円板５
が回転して弁座７に着座する。シールリング１１
の寸法は弁座７の寸法よりも少し大きく、又、先
に説明したように、入射角ｚはほぼ一定であるた
め、シールリング１１は均一な圧縮を受けて締め
代によるシールを達成する。

駆動トルクをさらに増大するとシールリング１
１が弁座７にさらに入り込み、締め代を大きくし
てシール性を向上させる。

反対方向にトルクを加えると、締め代は減少
し、ついで、シールリング１１は弁座７から離れ
る。

［発明の効果］ 本発明の弁は弁座とシールリングの間のシール
作用によつて発明の目的を達成すると共に、閉止
部材に掛ける駆動トルクを増大させるにつれてシ
ールリングと弁座の間のシール作用が増大すると
いう従来のものにはなかつた優れた効果を有す
る。

本発明の他の効果はシールリングの弾性反発力
によつていずれの流れの方向のシールも達成され
ることである。

本発明の別の効果は、シールリングが弁座のど
のような形状の変化にも完全に適合することによ
り、作動温度が急速に変動しても十分なシールが
得られることである。

さらに別の大きな効果としては、弁座からシー
ルリングが容易に離れることが挙げられる。これ
は、入射角が比較的大きく、シールリングの弾性
が膨張差を吸収することによる。

本発明は各部材を技術的に均等なものに置換す
ることにより多くの応用が可能である。

本発明の実施に際しては、用抵に合せて使用さ
れる材料と寸法を選定して個々の仕様と技術水準
に適応させることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は閉止部材の回転軸に直交し
かつ導管の軸心を含む面に沿う弁の断面図であ
り、弁が開いた状態及び閉じた状態をそれぞれ示
す。第３図は前図の断面に直交しかつ閉止部材の
回転軸を含む面に沿う断面図であり、弁が閉じた
状態を示す。第４図及び第５図は弁の拡大断面図
であり、弁が全閉したき及び閉じつつあるときの
シールリングと弁座をそれぞれ示す。第６図は弁
の幾何学的解析図である。第７図は本発明の弁の
入射角のパターンを示す図である。 図において符号１は弁、２は弁体、３は導管、
４は閉止部材、５は円板、６はシヤフト、７は弁
座、８は頂点、９は楕円中心、１１はシールリン
グ、１２は周溝、１３はフランジ、１４はガスケ
ツト、ａは円錐面軸心、ｂは導管軸心、ｃ，１，
ｇ，ｈは直線、ｅは偏心量、ｖは頂角、ｚは入射
角をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁体からなり、前記弁体は入口と出口を有し
   蝶形の閉止部材を回動可能に収容する実質的に管
   状の導管を内部に形成し、前記閉止部材は前記導
   管内に形成された弁座に嵌着係合可能であり、前
   記弁座は前記導管軸心に対して傾斜した軸心を有
   する円錐面を前記導管軸心に直交する二平面で切
   断することによつて形成された実質的に円錐台の
   形状であり、前記閉止部材は前記導管軸心と前記
   円錐面軸心を含む平面に直交する回転軸を有し、
   前記回転軸は前記円錐面の頂点の反対側において
   前記弁座の中央面から一定の距離をおいた位置に
   ありかつ前記円錐面の頂点の側において前記弁座
   によつて前記中央面に形成された楕円の中心に対
   して偏心した位置にあり、さらに前記閉止部材は
   その周縁において弾性変形可能なシールリングを
   保持し、前記シールリングは前記弁座と同形であ
   るがそれと締りばめするようにより大きな寸法の
   半径を持ち、前記弁座に接触しながらその面を横
   切ることができる蝶形閉止弁であつて、前記導管
   の軸心に直交する一平面と前記弁座の表面の交差
   によつて限定される楕円上の各点における入射角
   は実質的に一定であり、前記入射角は前記楕円上
   の一点から前記回転軸に立てた線に直交しかつ前
   記点を通る直線と、同じく前記点から前記シート
   の表面に対して引いた接線によつて形成される角
   度であることを特徴としてなる高温流体用にシー
   ル性を特に高めた蝶形閉止弁。 ２ 前記円錐面はその頂点と弁座により中央面上
   に限定された楕円の端の点を接続し、前記導管に
   実質的に平行な母線を有することを特徴としてな
   る特許請求の範囲第１項記載の高温流体用にシー
   ル性を特に高めた蝶形閉止弁。 ３ 前記円錐面は頂点において実質的に20度ない
   し25度の範囲の角度を有することを特徴としてな
   る特許請求の範囲第１項記載の高温流体用にシー
   ル性を特に高めた蝶形閉止弁。 ４ 前記回転軸の偏心量は実質的に前記導管の直
   径の0.01倍ないし0.02倍の範囲であることを特徴
   としてなる特許請求の範囲第１項記載の高温流体
   用にシール性を特に高めた蝶形閉止弁。 ５ 前記シールリングは閉止部材の周縁に設けら
   れた周溝の中に部分的に嵌着することを特徴とし
   てなる特許請求の範囲第１項記載の高温流体用に
   シール性を特に高めた蝶形閉止弁。 ６ 補助のシール部材が前記シールリングと前記
   周溝の間に設けられたことを特徴としてなる特許
   請求の範囲第５項記載の高温流体用にシール性を
   特に高めた蝶形閉止弁。 ７ 前記シールリングは金属材からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のい
   ずれか一つに記載の高温流体用にシール性を特に
   高めた蝶形閉止弁。 ８ 前記シールリングは金属材と耐熱材からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ７項のいずれか一つに記載の高温流体用にシール
   性を特に高めた蝶形閉止弁。 ９ 入射角は10度ないし15度の範囲であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項の
   いずれか一つに記載の高温流体用にシール性を特
   に高めた蝶形閉止弁。