JPH0472112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、本体とこの本体に開放位置と閉鎖位
置との間を移動自在に支持された閉鎖デイスクと
を具備する蝶形弁に関する。

〔従来技術〕

種々の流体の配管システムにおける流動制御に
広く使用されている蝶形弁は、例えば特開昭52−
90815号公報或いは特公昭56−31464号公報に開示
されている如く、本体とこの本体に開放位置と閉
鎖位置との間を移動自在に支持された閉鎖デイス
クとを具備している。本体には少なくとも１個の
ステム部分収容孔部が形成されており、閉鎖デイ
スクに配設されている少なくとも１個のステム部
分を上記ステム部分収容孔部に挿入せしめて、閉
鎖デイスクが閉鎖位置と開放位置との間を移動自
在に本体に装着される。

〔従来技術の問題点〕

而して、従来の蝶形弁には、本体のステム部分
収容孔部とかかるステム部分収容孔部に挿入され
る閉鎖デイスクのステム部分との間のシールに関
して、次の通りの問題がある。

上記特公昭56−31464号公報に開示されている
蝶形弁においては、閉鎖デイスクのステム部分の
周囲に環状パツキンを配置し、筒状ねじの作用に
よつて上記環状パツキンをステム軸線方向に圧迫
してステム部分の半径方向内外に膨出せしめ、か
くして環状パツキンをステム部分の外周面とステ
ム部分収容孔部の内周面との双方に押圧せしめ
て、両者間をシールしている。かようなシール様
式は、組立の際の筒状ねじの締め付け力の調整等
が容易ではなく熟練を要すると共に、そのシール
作用が必ずしも充分でない、という問題を有す
る。

上記特開昭52−90815号公報に開示されている
蝶形弁においては、閉鎖デイスクのステム部分に
はステム部分の周囲を環状に延在し且つステム軸
線方向外方に面した第１の環状シール面を有する
第１の弾性シール手段を配設し、本体にはステム
軸線方向外側にてステム部分の周囲を環状に延在
し且つステム軸線方向内側に面して上記第１の環
状シール面に対向する第２の環状シール面を有す
る第２の弾性シール手段を配設している。上記第
１の環状シール面と上記第２の環状シール面と
は、それら自体の弾性と共に上記第２の弾性シー
ル手段をバツクアツプしているエラストマの弾性
によつて相互に密接せしめられてシールを構成す
る。更に、閉鎖デイスクのステム部分の周囲に
は、ステム軸線方向に順次に静止ワツシヤ、環状
ガスケツト、可動軸受部在及びコイルばねが配設
されている。コイルばねはステム軸線方向内側に
静止ワツシヤに対して環状ガスケツトを圧迫し、
かくして環状ガスケツトをステム部分の半径方向
内外に膨出せしめて、ステム部分の外周面及びス
テム収容孔部の内周面に押圧せしめている。然る
に、かようなシール様式にも解決すべき問題があ
る。第１に、上記第１の環状シール面と上記第２
の環状シール面との密接は、それら自体の弾性及
び第２の弾性シール手段をバツクアツプしている
エラストマの弾性に依存するものである故に、必
ずしも充分ではなく、従つて、シール作用が必ず
しも充分ではなく、上記第１の弾性シール面と上
記第２の弾性シール面との間に流動液体に含有さ
れている微粒子が進入する等の問題が発生する虞
がある。上記コイルばねは、静止ワツシヤに対し
て環状ガスケツトを圧迫するように作用するが、
上記第１の環状シール面と上記第２の環状シール
面との相互密着には全く寄与しない。第２に、環
状ガスケツトを静止ワツシヤに圧迫せしめるため
のコイルばねによつて充分に大きい所要弾性偏倚
力を得るためには、コイルばねの弾性的有効伸縮
長さを相当長くすることが必要である。従つて、
組立の際にはコイルばねを相当な長さに渡つて圧
縮せしめることが必要であり、また分解の際には
圧縮せしめられているコイルばねが相当な長さに
伸長せしめられ、それ故に組立及び分解作業が必
ずしも容易ではない。

〔発明の技術的課題〕

本発明の技術的課題は、蝶形弁における本体の
ステム収容孔部と閉鎖デイスクのステム部分との
間のシール様式を改良して、充分なシール作用が
達成されるようにせしめ、そしてまた組立及び分
解が充分容易且つ迅速に遂行され得るようにせし
めることである。

〔発明の解決手段〕

本発明の解決手段は、(a)ステム部分の周囲を環
状に延在し且つステム軸線方向外方に面した第１
の環状シール面を有する第１の弾性シール手段
を、閉鎖デイスクに配設し、(b)上記第１の環状シ
ール面よりもステム軸線方向外側にてステム部分
の周囲を環状に延在し且つステム軸線方向内側に
面して上記第１の環状シール面に対向する第２の
環状シール面を有する第２の弾性シール手段を、
本体に配設し、(c)少なくとも１枚の皿ばねから構
成され、上記第２の弾性シール手段をステム軸線
方向内方に弾性的に偏倚せしめて上記第１の環状
シール面に上記第２の環状シール面を弾性的に押
圧せしめるための弾性偏倚手段を配設し、そして
更に(d)上記第２の弾性シール手段と上記弾性偏倚
手段との間で且つ上記ステム部分の周囲に、ステ
ム軸線方向に移動自在に円筒状プツシヤプラグを
配設し、上記弾性偏倚手段の弾性偏倚力がこのプ
ツシヤプラグを介して上記第２の弾性シール手段
に伝えられるように構成することである。

即ち、本発明によれば、ステム軸線方向に延在
する少なくとも１個のステム部分収容孔部が形成
されている本体と、 該ステム軸線方向に延在する少なくとも１個の
ステム部分を該収容孔部に挿入せしめて、開放位
置と閉鎖位置との間を移動自在に該本体に支持さ
れた閉鎖デイスクと、 該閉鎖デイスクに配設され、該ステム部分の周
囲を環状に延在し且つ該ステム軸線方向外方に面
した第１の環状シール面を有する第１の弾性シー
ル手段と、 該本体に配設され、該第１の環状シール面より
も該ステム軸線方向外側にて該ステム部分の周囲
を環状に延在し且つ該ステム軸線方向内方に面し
て該第１の環状シール面に対向する第２の環状シ
ール面を有する第２の弾性シール手段と、 該第２の弾性シール手段を該ステム軸線方向内
方に弾性的に偏倚せしめて、該第２の環状シール
面を該第１の環状シール面に弾性的に押圧せしめ
るための、該収容孔部内で且つ該ステムの周囲に
配設された少なくとも１枚の皿ばねから構成され
た弾性偏倚手段と、 該第２の弾性シール手段と該弾性偏倚手段との
間で且つ該ステム部分と周囲に、該ステム軸線方
向に移動自在に配設され、該弾性偏倚手段の弾性
偏倚力を該第２の弾性シール手段に伝える円筒状
プツシヤプラグと、 を具備することを特徴とする蝶形弁が提供され
る。

〔発明の作用〕

本発明の蝶形弁においては、更ばねから構成さ
れた弾性偏倚手段から円筒状プツシヤプラグを介
して第２の弾性シール手段に加えられる偏倚作用
によつて、第１の環状シール面に対して第２の環
状シール面が弾性的に押圧せしめられる。従つ
て、第１の環状シール面と第２の環状シール面と
は相互に充分緊密に密接せしめられ、かくして両
者間に充分なシールが達成され、流動液体に含有
されている微粒子が両者間に進入する等の問題の
発生を確実に回避することができる。弾性偏倚手
段を構成する皿ばねは、コイルばねに比べて、弾
性的有効伸縮長さを充分に小さくせしめて、充分
に大きい弾性偏倚作用を発揮せしめることがで
き、それ故に、本発明の蝶形弁は充分容易に且つ
迅速に組立及び分解を遂行することができる。

〔発明の好適具体例〕

以下、添付図面を参照して本発明の一具体例に
つき説明し、その説明から本発明の上記特徴およ
び利点並びにその他の優れた面が当業者には理解
されるであろう。

以下の説明において、記載および図面の全体を
通じ同じ部品にはそれぞれ同じ参照数字を用い
る。図面は必ずしも正確な尺度でなく、明確かつ
簡潔にするため尺度を誇張して本発明の特徴を示
すことがある。

主として第１図および第２図を参照すれば、本
発明による一般に参照数字１０で示された弁が図
示されている。この弁１０は、いわゆる蝶形弁で
あり、対向する半円筒本体部分１４および１６で
構成された円筒本体１２を特徴とし、これら本体
部分は対向フアスナ１８により直径面１５および
１７に沿つて互いに連結される。本体部分１４お
よび１６はそれぞれフアスナ１８を収容するため
の対向ボス１９および２０を備える。さらに、本
体部分１４および１６はそれぞれ対向ボス２２お
よび２４を有する。第２図に示したように、ボス
２２は段状孔部２６−２８を備え、またボス２４
は段状孔部３０−３２を備える。さらに、ハウジ
ング部分１４および１６にはそれぞれ対向する半
円筒状フランジ３４，３６，３８および４０を設
けて、弁を適当な導管など（図示せず）のフラン
ジ間に固定する。

弁１０はさらに、ほぼ円筒状の蝶形閉鎖デイス
ク４２を特徴とし、このデイスクは長手流路４１
に介装されると共にテフロン（登録商標）として
製造される種類のPFA弗素プラスチツク、
UHMPEまたはその他のプラスチツクよりなる
連続層４４で被覆されまたは被覆成形されてい
る。閉鎖デイスク４２は対向する同軸ステム部分
４６および４８を備え、これらステム部分はそれ
ぞれ孔部３０，３２および２６，２８中へ突入す
る。ステム部分４６及び４８の各々には、第２図
に夫々番号４７及び４９で示す部位に円筒状凹部
がアンダーカツトされており、かかる円筒状凹部
にPFAプラスチツク層（このプラスチツク層は
後の説明から明らかになる通り第１の弾性シール
手段を構成する）が延在せしめられている。ステ
ム部分４８は孔部２６を貫通すると共に、その内
部で離間したスリーブ支持部材５４により支持さ
れ、スリーブ部材は自己潤滑性かつ耐腐食性材料
から選択することができる。ステム部分４８は、
ステム部分４６および４８の長手中心軸線を中心
として閉鎖デイスク４２を回転させるのに適した
駆動機構に連結するようにした駆動突出部５５を
備える。カバー５３はボス２２に適当に固定され
かつステム部分４８の周囲に配置されたＯ−リン
グシール５７のための凹部を備え、このＯ−リン
グシールはステム部分とベアリング５４および装
着板に対し封止係合されて、外囲環境から汚染物
が弁１０へ漏れるのを防止する。ステム部分４６
は、ベアリング５４と同様な自己潤滑性のスリー
ブベアリング５１に支持されかつ穴部３０内に配
置される。

第１図及び第２図を参照して説明を続けると、
ステム部分４６及び４８は略円筒状のボス５８及
び６０から突出せしめられている。ボス５８及び
６０はPFAプラスチツク層（第１の弾性シール
手段）４４によつて被覆形成されており、ステム
軸線方向外側に面した環状シール面（第１の環状
シール面）５９及び６１が形成されている。かか
る環状シール面５９及び６１は、夫々環状シール
面（第２の環状シール面）６２及び６４と密接せ
しめられる。環状シール面６２及び６４は、全体
を番号６６で示す略円筒状のプラスチツクライナ
（第２の弾性シール手段）に形成されている。プ
ラスチツクライナ６６は、両側の外周フランジ６
８及び７０間に本体部分１４及び１６を位置せし
めることによつて、本体部分１４及び１６に保持
されている。ライナ６６は好ましくは高密度
PTFE弗素プラスチツクまたはUHMPEにより一
体として形成されるのが好ましく、外周シールカ
ラー部分５０および５２の周囲に配置された対向
する円筒カラー部分７２および７４を備える。第
１図に示したように、ライナ６６にも対向する部
分的円周方向の弾性支持バンド７８および８０を
設け、これらバンドを本体部分１４，１６とライ
ナ６６との間に介装する。バンド７８および８０
はその係合に際し、閉鎖デイスク４２の周辺部に
よつてライナ周壁部８１の若干の変位を可能に
し、閉鎖デイスクと壁部８１とにより形成された
シート面との間に液密シールを形成するのに役立
つと共に、閉鎖デイスクを壁部８１と係合する閉
鎖着座位置から離間して回転させるのに必要な脱
着力を減少させる。第２図に示したように、周壁
部８１は、弁本体ライナ６６の長手中心軸線Ａ
（第１図）に対し参照数字８２および８３の個所
で半径方向外方へそれぞれフランジ７０および６
８の方向に傾斜する。環状シール領域を閉鎖デイ
スク４２とライナ６６との間にそれぞれ連携する
シール面５９と６２並びに６１と６４の個所に設
け、これにより閉鎖デイスクのステム部分４６お
よび４８とライナ周壁部８１により規定された内
側孔部との間に液密シールを与える。この特別な
シール配置は、弁を流過する流体に同伴された残
骸または物質が捕獲される機会を最少化させる。
何故なら、流体が閉鎖デイスク４２の周囲を流動
する際に、同伴物質が停滞しうるポケツト部また
は循環デツドスペースが存在しないからである。

さらに第２図を参照して、弁１０にはそれぞれ
ステム部分４６および４８のための改良されたス
テム部分のシール手段を設ける。ステム部分４６
についてはほぼ円筒状の環状プツシヤプラグ９０
を設け、このプラグは少なくとも部分的に孔部３
２内に配置されかつシール面６２の反対側でライ
ナ６６と係合してシール面６２をシール面５９に
対し偏倚係合させうる横端面を有する。プツシヤ
プラグ９０は皿孔部９３を備えて、カラー部分７
２の周囲に嵌着配置された表面を画成すると共
に、Ｏリング９４用の封鎖部を形成する。プツシ
ヤプラグ９０は、対向する円筒状シールワツシヤ
９８の間に介装された背中合せの皿ばね（円形デ
イスク乃至ベリビル型ばね）９６の配置によつて
シール面６２の方向へ偏倚される。シールリンダ
１００を、一方のシールワツシヤ９８とプツシヤ
プラグ９０に係合しうる第３のシールワツシヤ９
８との間でステム部分４６の周囲に配置する。シ
ールワツシヤ９８とシールリング１００との配置
により、プツシヤプラグ９０とステム部分４６の
遠位端部との間に多種シールが介装され、最外部
のシールワツシヤ９８はステム部分４６のシール
アセンブリの外囲環境の汚染物に露呈されるのを
防止する。この配置は、孔部３０を外気に開放し
うる点で特に有利である。孔部３０は閉鎖プラグ
１０１により閉鎖されて、孔部３２におけるシー
ルアセンブリが外囲環境に露呈される機会をさら
に減少させることができる。

本発明の重要な特徴によれば、孔部３２内に皿
ばねを設けることにより、比較的高いばね比率を
与えてプツシヤプラグ９０をライナ６６に対し押
圧し、実質的な液密シールを環状の円筒シール面
５９および６２の間に形成するよう確保すると同
時に、弁１０の解体および使用に際しステム部分
４６および関連プツシヤプラグ９０並びにシール
部材９８および１００が孔部３２から抜き取られ
る際極めて小さい直線移動でばね９６が弛緩する
ことにより、弁１０の組み立ておよび解体を容易
化させる。

さらにステム部分４８には、ステム部分４６の
周囲に形成されたシールとほぼ同じシール構造を
設ける。第２のプツシヤプラグ９０をカラー部７
４の周囲に配置すると共に、Ｏリング９４をカラ
ー部７４におけるプツシヤプラグ９０の横端面７
５とステム部分４８に形成されたシール面５２と
の間に介装する。４個の円形デイスクまたはベリ
ビル型ばね９６よりなる第２の背中合せの構造を
シールワツシヤ９８間の孔部２８に介装すると共
に、シールリング１００を一方のシールワツシヤ
９８とプツシヤプラグ９０に接する第３のシール
ワツシヤ９８との間に介装する。ここでも、皿ば
ね９６の配置により小さい偏倚で得られる比較的
大きいばね力により、シール面６１および６４に
対し相当な偏倚力が加えられて、それらの間に液
密シールを形成すると同時に、弁シール部品の組
み立ておよび解体を容易化させる。シールワツシ
ヤ９８およびシールリング１００は好ましくはス
テム部分４６および４８の周囲で極めて近接して
ほぼ線対線の関係で嵌合するような寸法とする。
シールワツシヤ９８およびシールリング１００の
配置により、シール偏倚ばね９６は弁１０の内側
および外囲環境作用の両者から生ずる腐食性流体
に対する露出から保護される。

本発明の他の重要な面によれば、被覆成形また
は被覆されたペルフルオロアルコキシ（PFA）
プラスチツクの層４４を設けることにより、かつ
高密度ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）プ
ラスチツクのライナ６６を設けることにより、閉
鎖デイスクが閉鎖かつ着座状態においてライナに
付着する傾向が殆んどないことが確認された。さ
らに、閉鎖デイスクに対する被覆およびライナ材
料として与えられたPFA型の同一プラスチツク
を用いて、長時間にわたりこれら２つの部品間に
融合が起こる傾向を有することが確認された。し
かしながら、各部品に対してPTFEプラスチツク
とPEAプラスチツクとを使用すれば、適当に低
い摩擦係数が維持されて、閉鎖デイスクの開放ト
ルクを減少し、適当なシールが閉鎖デイスクとラ
イナとの間に維持され、かつ上記融合傾向が除去
される。さらに、望ましくは層４４を成形ポリ弗
化ビニリデン（PVDF）プラスチツクで形成する
こともでき、これもライナに対する冷時融合の機
会を減少させると共に、適当な摩擦係数を与える
ことが確認された。

次に第３図を参照すれば、一般に参照数字１１
０で示された本発明による蝶形弁の第１の変形例
が示されている。この弁１１０は全ての点におい
て弁１０と同一であるが、ただし閉鎖デイスクの
下部ステム部分と本体部分１６とが変更されてい
る。弁１１０において、内部に形成された横方向
の直径ブラインド孔部１１６を有する改変された
下部ステムボス１１４を備える閉鎖デイスク１１
２が設けられる。閉鎖デイスク１１２にはPEA
もしくはPVDF型プラスチツクの層１１８を被覆
成形し、この層は短縮した下部ステム部分１１２
の上に形成されたアンダカツト溝部１２０に突入
する。さらに、被覆１１８はライナ６６上のシー
ル面６２と係合しうる環状の横シール面１２３を
形成する。弁１１０は本体部分１６と同様な下部
本体部分１２４を備えるが、ただし、たとえば改
変圧力嵌めによつて適当にトラニオン１２８を配
置した孔部１２６を設ける。トラニオン１２８は
減寸した直径部分１２９を有し、この部分は閉鎖
デイスク１１２の下部ステム部分１２２に対し支
持関係において孔部１１６中に突入する。

さらに、弁１１０には本発明の改善されたシー
ル構造を設け、これはライナ６６のシール面６２
とシールワツシヤ９８の配置との間に介装された
プツシヤプラグ９０と、シールリング１００と、
一連の背中合せにした４個の円形デイスクもしく
はベリビル型ばね９６とを備える。弁１１０の配
置において、閉鎖デイスク１１２はライナ６６の
カラー部７２により形成された孔部から容易に除
去することができ、ステム部分１２２をシールリ
ングおよび円形デイスクばね中に再挿入する必要
がない。さらに、弁１１０は、１次および２次シ
ール構造が破損した場合にもステム部分のシール
から漏れがあつてはならないような用途に使用す
ることができる。

次に第４図を参照すれば、蝶形弁の第２の変形
例が部分断面図として参照数字１４０により一般
的に示されている。この弁１４０も弁１０と同じ
であるが、ただしシールカラー７２を除去した以
外はライナ６６と同様な改変された本体ライナ１
４２を設ける。弁１４０も本体部分１６の代りに
改変本体部分１４４を使用し、これは本体部分１
６と同一であるが、内部に形成された盲孔部１４
５を備えてシールワツシヤ９８と円形デイスクば
ね９６とのアセンブリを収容する。プツシヤプラ
グ９０も孔部１４５内に配置されて、シール面１
４７に隣接したライナ１４２と係合する。

改変閉鎖デイスク１５０を弁１４０に設け、こ
れも閉鎖デイスク４２と同様であるが、ただしボ
ス５８の代りにボス１５２を設け、直径方向に延
在する一体的ステム部分を持たない。デイスクボ
ス１５２の閉鎖部は、PFAプラスチツクの層１
５４で被覆成形されて、シール面１４７と係合し
うるシール面１５５を形成する横面１５５を備え
る。

弁１４０は、一般にステム部分４８と同様な単
一なステム部分を使用して閉鎖デスク１５０を弁
本体に支持しうるような小直径の導管につき使用
される典型的な設計である。弁１４０において、
本体部分１４は本体部分１４４と一緒に使用する
ことができ、かつ閉鎖デイスク１５０は閉鎖デイ
スク４２のステム部分４８とほぼ同じステム部分
（図示せず）を備えることができる。弁１４０に
より、シール面１４７および１５５により形成さ
れたシール部を通過しかつ本体部分から流出する
流体漏れの危険が減少する。何故なら、１個のみ
のステム部分が存在して、弁自身からの漏れに対
し潜在的に露呈されるからである。さらに、孔部
１４５により形成された空腔部は弁を流過する流
体に対する露出からシールされ、事実シールリン
グ９８および１００を除去して、その代りにスペ
ーサを使用したり或いは孔部１４５の深さを短縮
してばね９６がプツシヤプラグ９０に直接当接
し、面１４７および１５５に対するシールを維持
するようにすることもできる。

以上、特定具体例につき説明したが、本発明の
思想および範囲を逸脱することなく他の多くの設
計変更もなしうることが当業者には了解されよ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蝶形弁の部分断面斜視
図。第２図は閉鎖デイスクの対向側部におけるス
テム部分のステムシール構造を詳細に示す第１図
に示した弁の中心拡大縦断面図。第３図は作動ス
テム部分に対向する改変閉鎖デイスク枢支ピンも
しくはステム部分に対するシール配置の変形を示
す詳細断面図。第４図は閉鎖デイスクの作動ステ
ム部分とは反対側における閉鎖デイスクシール配
置の第２の変形例を示す詳細断面図。 １０……弁、１２，１４，１６……本体、２
２，２４……ボス、２６，２８……孔部、４２…
…デイスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステム軸線方向に延在する少なくとも１個の
   ステム部分収容孔部が形成されている本体と、 該ステム軸線方向に延在する少なくとも１個の
   ステム部分を該収容孔部に挿入せしめて、開放位
   置と閉鎖位置との間を移動自在に該本体に支持さ
   れた閉鎖デイスクと、 該閉鎖デイスクに配設され、該ステム部分の周
   囲を環状に延在し且つ該ステム軸線方向外方に面
   した第１の環状シール面を有する第１の弾性シー
   ル手段と、 該本体に配設され、該第１の環状シール面より
   も該ステム軸線方向外側にて該ステム部分の周囲
   を環状に延在し且つ該ステム軸線方向内方に面し
   て該第１の環状シール面に対向する第２の環状シ
   ール面を有する第２の弾性シール手段と、 該第２の弾性シール手段を該ステム軸線方向内
   方に弾性的に偏倚せしめて、該第２の環状シール
   面を該第１の環状シール面に弾性的に押圧せしめ
   るための、該収容孔部内で且つ該ステムの周囲に
   配設された少なくとも１枚の皿ばねから構成され
   た弾性偏倚手段と、 該第２の弾性シール手段と該弾性偏倚手段との
   間で且つ該ステム部分と周囲に、該ステム軸線方
   向に移動自在に配設され、該弾性偏倚手段の弾性
   偏倚力を該第２の弾性シール手段に伝える円筒状
   プツシヤプラグと、 を具備することを特徴とする蝶形弁。 ２ 該第２の弾性シール手段は該ステム部分が挿
   通せしめられる孔と該孔の周囲を環状に延在する
   環状部分を有し、該環状部分の該ステム軸線方向
   内面が該第２の環状シール面を形成しており、該
   弾性偏倚手段は該環状部分を該ステム軸線方向内
   弾性的に偏倚する、特許請求の範囲第１項記載の
   蝶形弁。 ３ 該弾性偏倚手段を構成する該皿ばねは一対の
   シールワツシヤ間に配置されている、特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の蝶形弁。 ４ 該第１の弾性シール手段と該第２の弾性シー
   ル手段との一方は高密度ポリテトラフルオロエチ
   レン製であり、他方はペルフルオロアルコキシ又
   はポリ弗化ビニリデン製である、特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれかに記載の蝶形
   弁。