JPH03209076A - 開放保持圧の低い逆止弁 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は逆止弁、特に、開放保持力が弁を閉鎖状態に保
持する力よシ小さいような逆止弁に関する。

〔従来の技術〕

逆止弁は、導管を通る流れが前もって決定される方向へ
のみを生じるようにするために使用されるのは周知であ
る。逆止弁は例えば、或る流体が他の流体へ逆流するの
を防ぐために逆流防止組立体に使用される。逆流防止は
、運ばれる水が汚染されないように防止する場合に使用
される。さもないと、汚染物質が逆サイホン作用や背圧
によｂその水に混合してし筐う。

典型的には、逆止弁はその弁を通って流れが生じる限シ
、その開放状態を保持するように設計される。一旦、流
れが停止したシ、所定値以下に低下する限シ、逆止弁が
閉鎖する。典型的には、逆止弁は、弁が一旦、閉鎖する
と、弁が開く前に流入圧が所定の闇値圧をこえなければ
ならないように設計される。普通、弁を閉鎖状態に保持
する（所定の闇値圧に達するまで）力を与え、開放位置
から閉鎖位置へ弁を移動させる押圧力を与えるために、
単一構造、典型的には、ばねを使用する。

通常の流動状態でさえ、押圧力は弁を閉鎖させる力を与
えるので、その閉鎖力に反作用し、通常の流動状態で弁
を開放状態に保持するには、対抗力を与えなければなら
ない。典型的には、その対抗力はその弁を通って流れる
流体によって与えられる。従って、加圧流体が弁を通過
する時、弁を閉鎖する押圧力に対抗して弁を開放位置に
保持する際、或る仕事量が消費される。この仕事量の消
費によって、逆止弁に圧力降下が生じるので、逆止弁そ
れ自体は必然的に圧力ヘッドに或る程度の損が生じる。

弁を開放位置に保持するために入口部で最低限必要とさ
れる圧力を〃開放保持圧，と呼ぶ。逆止弁を通って移動
する間、圧力降下を、即ちヘッド損を最小限にすること
は望１しいことであシ、かくして、開放保持力を低下さ
せることも望捷しいことである。特に、開放保持力を閾
値圧による力よシ小さくするのが好１しい。従って、従
来、押圧手段を有する多くの逆止弁が提案されてきたが
、これらは、それが開放位置にある時より閉鎖位置にあ
る時の方がよシ大きな力を弁に生じさせてし筐う。

従来、開放保持圧の小さい逆止弁にするための多くの設
計は、クラッパ−を弁の壁、又は弁本体に接続する１本
以上の剛直なピボット腕の連動手段を伴う。例えば、１
９１１年１月３日付でブローベルトに許された米国特許
第９８０　．　１８８号は、フラップ弁、又は回動型弁
を開示しており、この弁は、弁座に対して接近，離反移
動するクラッパ−を有する。このクラツパーは剛性リン
ク、即ち腕にピボット接続し、この腕は順次、ばねにピ
ボット接続する。

その他の弁装置は２本以上の相対的にピボット動きする
腕、即ちリンクを有するナックル型、又はトグル型連動
手段を有する。

例えば剛性ピボット腕のような比較的多数の可動部分を
有する弁は、特に、例えば硬水中のような腐食し易かっ
たｂ１汚染し易かったう、或いは沈殿し易い環境では、
摩耗し易く、質の低下を招く。さらに、剛性連動システ
ムは、設計、製造、取付け、保守にかかる費用が比較的
高い。取付けや保守には、特殊な工具を必要とすること
が多い。

〔発明の目的・構成〕

本発明は弁クラツパーを弁本体に接続するばねを有する
。好筐し〈は、このばねはクラツパーを弁本体の取ｂ外
し自在なカバ一部分に接続させる。

このばねは従来の装置の１本以上の剛性リンクに代わる
ものである。好１し〈は、このばねはクラツパー装置に
直接、接続する、即ち、リンクを介在させることがなく
、クラツパー装置と弁壁（好１しくは弁壁のカバ一部分
）との間の唯一の接続部分を形成する。このばねはピボ
ット点のまわシでクラツパーに対してピボット回転し、
そのピボット点は、弁の開閉中、ばね端とクラツパー装
置の両方に対して固定位置にある。このばねはその縦軸
線に沿った力を出すが、横方向の分力は与えない。

〔実施例〕 第１図に示すように、逆止弁装ｆｌ１０は第１逆止弁１
２と第２逆止弁１４とを有する。第１図は第１逆止弁１
２を閉鎖位置で示し、第２逆止弁１４を開放位置、即ち
実際位置で示すけれど、下文で詳述するように、第１及
び第２弁１２．１４は事？上同時に、或いは互いに短時
間のうちに開閉する。この弁装置は壁１８で構成した弁
本体１６を有する。弁本体１６は、可鍜鉄、黄銅、ステ
ンレス鋼、その他の金属、プラスチック、樹脂、ガラス
及び／又はセラ■ツク等を含む多種の材料で形成するこ
とができる。弁本体１６は事実上円形横断面の入口２２
と出口２４を有する。好筐しくは、入口と出口は弁装置
１０を流体導管に接続する装置、例えばフランジ２６を
有する。入口２２には、例えば鉄で形成する環状座部の
ような弁座２８が隣接する。

ディスク形クラツパ−３２は、例えばボルト３４とナッ
ト３６を使ってクラツパー腕３８にしつかｂと接続する
。腕３８の第１端３９はピボットジョイン｝　４２ｍ　
，　４２ｂによｂ弁本体１６の一部に接続することによ
って弁座２８の近くにピボット状に取付られ、腕３８の
ピボット動きを可能にし、さらに第１軸線４３のまわり
でディスク３２にしつかυと取付られる。

クラツパ−３２の下面は第１図の左部分に示すように、
クラツバ−３２がその閉鎖位置ヘピボット動きする時、
弁座２８と密閉状に接触するような形に形成される。デ
ィスク４４ぱ、プラスチック、ゴム、樹脂等を含む多く
の材料で形成され、好ましくは、ソフトな（例えば約４
０ジュロメータ）エラストーマ材、例えばＥＰＤＭ（エ
チレングロビレンターボリマー）のような合成ゴムであ
る。

ディスク４４は摩耗したら、水平面の筐わうで１８００
回転させて取ｂ外し、それから再び取付けることができ
るようにリバーシブルである。

クラツパー腕３８の第２端４８はばね５２にピボット状
に接続する。ばね５２は第１ばね座５４と第２ばね座５
６との間にあって、好ましくは圧縮自在の螺旋ばねであ
る。即ち弁１２が開く時、長さが短くなる。ばね５２Ｆ
ｉばね鋼、プラスチック又はゴムのような多くの材料で
形成することができる。第４Ａ図に示すような１本の螺
旋ばね５２′は圧縮時、一般に変形する。第４Ｂ図に示
すような圧縮螺旋ばねは一般に、弓状又は弧状の形を呈
する。本発明に従ったそのようなばねを使用ずるけれど
も、好筐しい実施例によれば、２本のばね５２Ａ　，　
５２Ｂは第５Ａ図に示すように、例えば座金５３のよう
な板状又は環状装置に接続することによシ端と端が接合
される。圧縮時、第５Ｂ図に示すように、そのようなば
ね５２ぱその直線形を保持し、普通の螺旋ばね５２Ｂが
歪むほどに弓形に曲ることばない。

ばね５２を第２軸線６４のまわりでピボット回転させる
ように、第１ばね座５４ぱクラッパ−腕３８の第２端４
８にピボット状に取付られる。

第２ばね座５６は、弁本体壁１Ｂにピボット状に取付ら
れる。好１しい実施例では、第２ばね座５６が接続する
弁壁郁分は、例えばボルト、ねじ、クランプ等（図示せ
ず）により弁本体壁１８の残シ部分に取付られる取外し
自在のカバー６５である。第１図に示すように、第２ば
ね座５６は取付点６２がポケット５８内に接続し、第３
軸線６６のまわりでばね５２のピボット動きを可能にす
る。

第１図に示す実施例において、第２弁１４は第１弁１２
よシ下流に位置する。好１しくは、第２弁１４は構造が
第１弁１２と同じであり、クラツパ−７２と、ばね７４
のような押圧装置と、弁座７６とを有する。しかしなが
ら、本発明は１個の逆止弁構造やその他の型の弁構造に
も使用できる。

２個の各弁１２．１４は横断面でみた時、第１軸４３．
４３’，第２軸６４．６４’．第３軸６６，６６′の所
にそれぞれ、頂点を有する三角形を形成する。弁１２が
閉鎖する時、ばね式押圧装置５２はクラツバ−３２に力
をかけ、クラツパ−３２を閉鎖位置に保持する。その力
の強さは次の２つの要素によって決［る。即ち、（１）
．ばね５２による縦方向の力の強さと、（２｝．クラツ
パー３２を閉鎖する方向へ作用する力の分力とである。

第３Ａｅ、および第３Ｂ図に示すように、ばねの閉鎖力
は、次式、即ち ｓｉｎ　（　１　８　０°−ａ）．Ｆ　　　　　　　　
（１１として表わすことができる。α７７．７７’は第
１及び第２軸＃４３．６４ｔ−結フ線ト、第２軸，第３
軸６４，６６ｔ−結ぶ線との間に形成される角度であ，
ｊ），　Ｆ７９．７９’は第２軸６４と第３軸６６とを
横切る縦方向のばね軸に沿ってばねが加えるベクトルカ
である。

入口圧が出口圧をこえる時、開放力が生じる。

クラツパ−３２にかかる開放力がばね閉鎖力（式（１）
で示す）と例えば流体圧のような他の圧力源からの閉鎖
力とを合計した力をこえる時、クラツパ−３２は弁座２
８から離反移動し弁１２が開くので、入口と出口２４と
の間で流体が連絡する。弁１２が開く間、第２軸６４の
位置は弁本体１０に対して変化するが、クラツパ−３２
に対して、或いはばね５２の隣接端に対して変化しない
。

クラツパー３２が第１軸４３のまわりでピボット回転す
る時、角度αぱ第１図の左側部分に示す（第３Ａ図にも
概略的に示す）構造状態の約１１８°の値７７から、第
１図の右側部分（第３Ｂ図にも概略的に示す）に示すよ
うに弁１４の完全な開放構造状態時の約１６４°の値７
７’まで増大する。かくして、クラツパ−３２にかかる
閉鎖力は、ばね力Ｆ７９の約８７係からばね力ＦＴ９′
の約２７％まで変化する。しかしながら、この時間中、
ばね力Ｆも変化する。なぜなら、ばね力ばばね５２の長
さに比例し、弁１２が開く時、よう大きくなるからであ
る。開放保持力の小さな弁１２にするために、第１軸線
４３と第３軸ｌｓ６６との間の距離及び第１軸線４３と
第２軸線６４との間の距離，即ち角度α７７．７７’の
最小値と最大値は、式（１）の閉鎖位置の場合（第３Ａ
図）よシ弁の開放位置（第３Ｂ図）の時の閉鎖力を小さ
く生じさせるように選択される。

開放保持力、最大トレランスヘッド損、及び限界開放圧
の値は、弁装置１０の用途によって決１る。本発明の１
つの実施例において、弁装置１０は、入口圧が約２〜５
ｐｓｉ（約１　４〜３　５　ＫＰａ）だけ出口圧をこえ
る時に開き、出口圧が入口圧に等しいかそれ以上になる
時、閉鎖する。好ましくは、この実施例では、静状態、
即ち非流動（制限）状態でヘッド損は２ｐｍ１以下であ
シ、流れが増すとき、ヘッド損はほんの少し増大する。

例えば、操作上の流速が約７．５フィート／秒（約２．
３メートル／秒）か、又は定格流速が例えば、１８フイ
−ト／秒の時、ヘッド損は約３ｐａｉ（約２０ＫＰａ）
となる。もうひとつの実施例において、静状態のヘッド
損は約８ｐｓ＋（約５６ＫＰａ）であシ、流動状態中の
ヘッド損は約１０ｐｓｉ　（約７０ＫＰａ）以下となる
。

前述の説明から、本発明の多くの効果が明らかである。

本発明の弁は剛性ピボットリンクを少ししか必要としな
いか、全く必要としない。リンクを減少させるか、全く
使用しないことによシ、弁はその設計、製造、据付け、
保守が一層やシ易くなジ、好噴しい実施例では、特殊工
具を用いないで弁を据え付けることができ、又、保守も
できる。

この弁は十分な閉鎖力と閉鎖保持力を有し、その閉鎖保
持力はヘッド損を小さくするほど低い。

本発明は種々の変化が可能である。１個の逆止弁を使用
するが、それは第２逆止弁に関連して配設する必要はな
い。この弁はバックフロー防止手段以外の目的にも使用
される。本発明の逆止弁はその他の弁装置、又流体制御
装置に組合わせて使用することもできる。この弁はクラ
ッパ−腕を使用しないで構成することができる。例えば
、ばねをクラツパーに直接ピボット接続させたｂ１及び
／又は弁座の近くでクラツパーを直接、ピボット回転さ
せる方法である。クラツパー、通口、弁座及びその他の
部材もその他の形状寸法にすることもできる。押圧装置
も、螺旋ばね以外のばねや油圧式押圧装置等を含む、そ
の他の型を使用することができる。

本発明の説明には、好筐しい実施例や或る種の変形例の
説明を含むけれども、請求項に記載の本発明の範囲内で
その他の変形をも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉鎖した逆止弁と開放した逆止弁とを示す逆止
弁装置の横断面図、第２図は第１図の２−２＠に沿って
とった横断面図、第３Ａ図および第３Ｂ図はピボット軸
線、即ち取付点によシ形戒される三角形をそれぞれ閉鎖
状態と開放状態で示す概略図、第４Ａ図釦よび第４Ｂ図
は、応力のかかつていない螺旋ばねと、圧縮して弓状に
曲った螺旋ばねとを概略的に示す図、第５Ａ図および第
５Ｂ図は、本発明の好ましい実施例の２個の端部接合螺
旋ばねを、応力のかかつていない状態と、応力をかけた
状態でそれぞれ示す。 １０・・●・逆止弁装置、１２●●・●第１逆止弁、１
４・・・・第２逆止弁、１６●・●・弁本体、１８●●
●●壁、２２●●●●入口、２４●●●●出口、２６●
●●●フランジ、２８●●●●弁座、３２●●●●ディ
スク形クラツパー３４・●●●ボルト、３６●●●●ナ
ット、３８●●●●クラツパー腕、３９●●●●腕の第
１端、４２ｍ　，　４２ｂ・●●●ピボットジョイント
、４４●●・●シ一トディスク、４８●●●●腕の第２
端、５２．５２’●・●●ばね、５４，５６●●・●第
１及び第２ばね座、６２・・・●取付点、６６・●・・
第３軸線、７７．７７’・●●●α角、Ｆ７９，７９’
ｅ＊＊＊ベクトルカ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも第１及び第２通口を有し、この通口の片
   方は入口通口であり前記通口の他方は出口通口である弁
   本体と； 前記第１通口に隣接する弁座と： 前記弁座と密封結合するように構成され、それがこの弁
   座と密閉結合する第１位置と、前記弁座から離れて位置
   する少くとも第２位置との間で第１軸線のまわりでピボ
   ット回転するように前記弁座に隣接してピボット状に取
   付られているクラツパーと； 前記クラツパーを前記位置へ向う方向へ片寄らせ、かつ
   第１端と第２端とを有し、前記第１位置にある前記クラ
   ツパーと前記弁本体との間に圧縮自在な接続を形成する
   片寄せ第１手段と； 前記第１端近くにあつて、前記片寄せ手段を取付位置で
   前記弁本体に取付ける片寄せ第２手段と；前記第２端近
   くにあつて、前記片寄せ手段を前記クラツパー装置にピ
   ボット状に取付け、前記片寄せ手段を第２軸線のまわり
   で前記クラツパーに対してピボット回転させる第３手段
   と；とから構成され、 前記クラツパーと、前記第２端とに対する前記第２軸線
   の位置は、前記クラツパーが前記第１位置から第２位置
   へ移動する間、一定していることとで成る逆止弁。
2. （２）少くとも第１及び第２通口を有し、この通口の片
   方は入口通口であり、前記通口の他方は出口通口であつ
   て、下流への流動方向を限定する弁本体と； 前記第１通口に隣接して位置する弁座と； 前記弁座と密閉結合するように構成され、前記弁座に隣
   接してピボット状に取付られ、前記弁座と密閉結合する
   第１位置と、前記弁座から離反しており、前記第１通口
   と第２通口が流体で連絡しているような少くとも第２位
   置との間で第１軸線のまわりでピボット回転する剛性ク
   リツパー装置と； 前記第１位置へ向う方向へ前記クラツパー装置を押圧す
   る分力を有する力を与え、第１ばね端と第２ばね端とに
   対して限定されるばねの第１縦軸線に沿つて前記力を与
   える圧縮ばね押圧手段と；前記第１端の近くにあつて、
   前記押圧手段を第１取付点で前記弁本体に取付ける第２
   手段と；前記第２端の近くにあつて、前記押圧手段をピ
   ボット状に取付け、その押圧手段を第２軸線のまわりで
   前記クラツパー装置に対してピボット回転させる第３手
   段と；とから構成され、 前記ばね力は事実上横方向の分力を生じさせることなし
   に前記第１取付点と前記第２軸線を通る線に沿つた方向
   をとる事とで成る逆止弁。
3. （３）入口通口と出口通口とを有する弁本体と；前記入
   口通口の近くにある環状弁座と；前記環状弁座と密閉結
   合するディスク形クラツパーと； 前記クラツパーにしつかりと取付けられ、第１端は前記
   入口通口の近くにピボット状に取付られ、前記弁座と密
   閉結合する第１位置から、前記入口通口を通つて流体が
   流れるように前記弁座から離れた第２位置まで第１軸線
   のまわりで前記クラツパーをピボット回転させる第１端
   と第２端を有する腕と； 第１及び第２ばね端を有し、この第１ばね端は前記弁本
   体にピボット状に取付られ、第２軸線のまわりで前記ば
   ねをピボット回転させる螺旋圧縮ばねとから構成され； 前記第２ばね端は前記腕の前記第２端に直接、ピボット
   状に取付られ、前記ばねは前記第１ばね端と前記第２ば
   ね端に対して限定可能な力を第１縦ばね軸線に沿つて生
   じさせ、前記力は前記第１位置へ向う方向へ移動するよ
   うに前記クラツパーを片寄せる閉鎖分力を有するととも
   に、前記力は前記第２軸線及び第３軸線を通る線に沿つ
   た方向を向いており、事実上、いかなるクラツパー位置
   においても横方向の力の分力を生じさせず、前記閉鎖分
   力は前記クラツパーが前記第２位置にある時より第１位
   置にある時の方が大きいことを特徴とする逆止弁装置。
4. （４）入口通口と出口通口とを有し、前記入口通口の近
   くに弁座を有する弁本体を備え、前記弁座と密閉結合す
   る第１位置と、前記弁座から離れた第２位置との間で第
   １軸線のまわりでピボット動きするように前記入口通口
   の近くでクラツパー装置をピボット状に取付け、 第１及び第２端を有するばねを備え、 第２軸線のまわりでピボット回転するように前記第１ば
   ね端を前記弁本体にピボット状に取付け、連動手段を介
   在させないで前記第２ばね端を前記クラツパー装置に直
   接、ピボット状に取付ける工程で成る、逆止弁を通る流
   れを導管を通つて流す方法。