JPH0942533A - 主弁と副弁を有するバタフライ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主弁体と副弁体を選択的に操作することによ
り、小流量から中・大流量まで適宜使い分けを可能にす
ること。 【解決手段】 環状の本体１の内周面に弾性シートリン
グ２を張設し、その内周面と接離して流路３を開閉制御
する大径の主弁体４を、主弁棒５に結合し、該主弁体４
の中央部に、円筒状の副弁流体通路６を形成し、該流体
通路６を開閉制御する小径の副弁体７を、主弁棒５と同
じ直径方向位置に回動自在に軸支された副弁棒８に結合
する。主弁棒５と副弁棒８を本体１の対向位置に突出構
成し、別個のアクチュエータにより別々に駆動できるよ
うになっている。 【効果】 主弁体４と副弁体７の回動順位を必要流量等
に応じて選択して、小流量から中・大流量まで適宜使い
分けが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主弁体内に副弁体
を設け、流量調整範囲を拡大可能にした中心型バタフラ
イ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】配管系にバタフライ弁を設けて流量を制
御する場合、該バタフライ弁の主要部材としての本体、
弁体、シートリング、弁棒等が大きな絞り作用が加わる
ことになり、これらの主要部材で大きな圧力変化、即ち
差圧が生じ、その結果、キャビテーションを発生して騒
音や振動を発生する原因となっている。この結果、最悪
時には前記主要部材の損傷に至り、バルブとしての機能
を失なうこともあった。

【０００３】上記の問題にかんがみ、回転弁を操作する
際になるべく急激な絞り作用を与えないようにするため
に、従来、回転弁を２台或いは２台以上直列に設置し、
回転弁１台当りの絞りの量を少なくしてキャビテーショ
ンを生じないようにしていた。

【０００４】ところが、複数台の回転弁を直列に配列す
る場合、広い設置場所を必要とする上、コストが増加
し、他方、特性の異なる回転弁を複数個直列に設けた場
合には、一方の弁の特性が他方の弁の特性に影響を与え
るために、回転弁の調節がかなり複雑化してしまうとい
う問題点があった。この問題点に対処するために、回転
弁の中央の開口部に小型の弁体を設け、これらを相対的
に回転して流量を種々に調節できるようにし、この回転
弁をコック弁体に類似した主弁体とし、該主弁体に内蔵
される小形の弁体をバタフライ弁状の副弁体とし、これ
ら両弁体を合体して弁体を二重構造としたものが、既に
開発され公知である。（特公昭５５−５０５９５号公報
参照）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来公知の弁
体二重構造の回転弁は、コックの弁体に類似した主弁体
を有する回転弁と、バタフライ弁状の副弁体とを合体し
た構造をなしており、主回転弁と副回転弁の複合特性に
より従来の２台の回転弁を直列に接続して２段階で行な
っていた減圧を、１台の回転弁で行なうことができるの
で、著しく簡単な配管構造にすることができ、また、設
置場所も少なくて済む。

【０００６】しかしながら、このものにおいては、バタ
フライ弁状の副弁体が、コックの弁体に類似した主弁体
の流路内に設けられているので、該主弁体が閉弁してい
るときには、如何に副弁体を開閉動作しても流体は流れ
ず、従って、主弁体を開弁後に副弁体を開閉動作する必
要があるという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決し、主弁体と副弁体の何れかを選択的に操作すること
により、小流量から中・大流量まで適宜使い分けを可能
にすることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、環状の本体に、その直径方向
位置に回動自在に軸支された主弁棒に結合され本体内部
流体通路に配された大径の主弁体と、本体内周面に張設
された弾性シートリングを備え、該シートリングの内周
面と前記主弁体外周面との接離により弁の開閉を行なう
中心型バタフライ弁において、前記主弁体の流体通路内
に小径の副弁体を設け、該副弁体を、前記主弁棒と同じ
直径方向位置に回動自在に軸支された副弁棒により回動
自在とし、これら主弁体と副弁体を流体の必要流量に応
じて自在に回動できるように前記主弁棒及び副弁棒を本
体の対向位置に突出構成したことを特徴としている。

【０００９】また、請求項２の発明は、副弁体の外周面
又は該副弁体と接離する主弁体の内周面を、弾性体によ
って構成したことを特徴としている。

【００１０】また、請求項３の発明は、主弁棒及び副弁
棒にそれぞれ操作用アクチュエータを連結し、主弁体と
副弁体の回動順位を、流体の必要流量等に応じて選択可
能とし、小流量時の副弁のみの開閉使用、主弁体と副弁
体を一体として開閉する使用及び主弁体と副弁体を別々
に開閉する使用の三通りの使用を可能にしたことを特徴
としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に記載した実施例を用いて説明する。図１は、本発明
の一実施形態を示す中心形バタフライ弁の弁棒軸を含む
全閉状態を示す断面図である。

【００１２】図において、環状の本体（弁本体）１の内
周面に、弾性シートリング２が張設され、該弾性シート
リング２の内周面と接離して主弁流体通路３を開閉、制
御する円板状の大径の主弁体４が、本体１に直径方向位
置に回動自在に軸支された主弁棒５に結合されており、
該主弁体４の中央部に、円筒状の副弁流体通路６が形成
されており、該副弁流体通路６を開閉制御する円板状の
小径の副弁体７が、該副弁流体通路６内に、上記主弁棒
５と同じ直径方向位置に回動自在に軸支された副弁棒８
に結合されている。

【００１３】上記副弁体７の外周面又は該副弁体７と接
離する主弁体４の内周面は、弾性体によって構成されて
おり、また、上記主弁棒５及び副弁棒８は、主弁体４及
び副弁体７の直径方向対向位置に取付けられて、何れも
本体１の対向位置から主弁用パッキン９及び副弁用パッ
キン１０を貫通して外方へ延長され、副弁棒８は、本体
１に固定された副弁棒ガイド１１に嵌入されて外方へ延
長され、他端は、主弁体４を介して主弁棒５の端部に案
内支持されている。

【００１４】一方、主弁棒５は、上下二分式になってお
り、下部弁棒に相当するものが、上記本体１に固定され
た副弁棒ガイド１１であり、主弁体４の回動に伴ない該
副弁棒ガイド１１は回動しないのが特徴である。

【００１５】また、上記主弁体４と主弁棒５とは、主弁
用テーパボルト４ａ（図には中心軸のみ示されてい
る。）によって一体化結合され、同様に副弁体７と副弁
棒８とは、副弁用テーパボルト７ａによって一体化結合
されており、これら主弁棒５及び副弁棒８の外方先端部
には、それぞれ主弁用植込キー１２及び副弁用植込キー
１３を介して、図示しない操作用アクチュエータが取付
けられ、これらの両操作用アクチュエータによって、両
弁棒５と８が自在に回動できるようになっている。

【００１６】図２は、主弁体４と副弁体７の開閉状態を
示す説明図で、図において無地は全閉時を、また横線は
全開時を示す。そして図（Ａ）は、主弁体４と副弁体７
が共に全閉されている状態を示し、図（Ｂ）は、主弁体
４が全閉され、副弁体７のみが全開された状態を示し、
図（Ｃ）は、主弁体４が全開され、副弁体７が全閉され
た状態を示し、図（Ｄ）は、主弁体４と副弁体７が共に
全開されている状態を示している。

【００１７】次に、作用について説明する。上記のよう
に、主弁体４と副弁体７は、主弁棒５と副弁棒８を介し
て、図示しない別個の操作用アクチュエータによって別
々に回動できるようになっているので、これらの両弁体
４と７は、大別して図２に示す四つの使用状態が考えら
れるが、実際上は、図２の（Ａ）（Ｂ）及び（Ｄ）の三
つの態様で使用される。

【００１８】図３は、主弁体４と副弁体７を連動して作
動したときの、両弁体の開度を横軸Ｘ₁ ，Ｘ₂ にとり、
通路断面積を縦軸Ｙにとって示した線図であって、試運
転時や本運転時等の最初の開弁時は、主弁体４を全閉し
た状態で副弁体７のみ開弁すると、図３の横軸Ｘ₁ に示
す弁開度に応じて、Ａ曲線に沿って縦軸Ｙに示す開口断
面積が増加し、やがて、副弁体７の全開時（図２の
（Ｂ）に相当する。）において、図３のイ点の開口断面
積となり、該開口断面積に対応した小流量が流れる。つ
まり、このＡ曲線に沿った弁特性は、小流量時の弁特性
を示すものである。

【００１９】次いで、図３の横軸Ｘ₂ に示す弁開度に応
じて主弁体４を開口していくと、前記イ点に示す副弁体
７の開口断面積に、該主弁体４の開口断面積が加算さ
れ、Ｃ曲線に沿って開口断面積が増加し、やがて両弁体
の全開時（図２の（Ｄ）に相当する。）のロ点の最大開
口断面積となり、該開口断面積に対応した最大流量が流
れる。つまり、Ａ曲線とＣ曲線を連続して使用する場
合、小流量ないし中、大流量特性を示すものである。

【００２０】一方、主弁体４と副弁体７とが一体となっ
て回動するように、両アクチュエータを操作すると、図
３のＢ曲線に沿った弁特性を示す流量制御を行なうこと
ができる。この場合のＢ曲線は、主弁体４の直径を有す
る１枚の通常のバタフライ弁体に相当するものであり、
全開時の開口断面積ハ点は、前記したロ点の断面積に相
当する。

【００２１】上記の実施の形態（実施例）によれば、次
の効果を奏することができる。 （ｉ）主弁４が、中、大口径（ほぼ口径２５０〜１２０
０ｍｍ）弁において、試運転時、本運転開始時の最初の
開弁時に直ちに開弁させると、二次側に流体圧力がない
ときは、一次側からの高流速、高差圧等により二次側の
配管系及び弁に異常を来たすことがあるため、通常は、
徐々に開弁させるようにしている。このような問題に対
処するために、従来、図４に示すように、弁本体（弁
箱）２１に内蔵される弁体２２を挟んで、上流側と下流
側にそれぞれ通水口２３，２４を形成し、これらの両通
水口を開閉弁２５を備えたバイパス管２６により連通さ
せるようにしたものが考案されている（実開昭６１−４
４０６９号公報参照）。これに対し、本発明は、上記バ
イパス弁２５に相当する小径の副弁体を内蔵した小口径
弁付の中・大口径弁ということができる。

【００２２】（ii）主弁体４及び副弁体７の閉弁時のシ
ール性は、弁体側又はシート側の何れかが弾性体で構成
され、該弾性体と金属剛体との圧接によって形成される
ので、確実な閉止が可能である。

【００２３】(iii) 通常バタフライ弁の場合、微小弁開
度（例３０％未満）で長期使用すると、流体条件により
キャビテーションによる損傷があり、これらを防止する
ために、小流量時には副弁を、又、中・大流量時には主
弁を併用して使用することにより、図３のＡ曲線、Ｂ曲
線及びＣ曲線に示す３通りの流量特性を有し、小流量か
ら中・大流量まで適宜使い分けが可能である。特に、上
記図３のＣ曲線においては、主弁体４の弁開度（横軸Ｘ
₂ ）と開口断面積（縦軸Ｙ）の関係が、図５に示す従来
のバタフライ弁における開弁時の初期において弁開度の
割合に比較して流量が余り流れないという特性（例え
ば、３０％開度に対して流量は１０％内外）と比べて、
主弁体４の開弁時の初期において副弁体７が全開してい
るため、寧ろ図５における４５°傾斜したＤ線に近い傾
向を有するため、中・大流量範囲の流量調整が容易にな
る。

【００２４】（iv）主弁棒５及び副弁棒８の弁外突出端
が、共に本体１に対して対向位置にあるため、操作誤り
がなく、使用の利便性がある。

【００２５】（ｖ）弁の開閉及び制御を手動又は自動操
作によって行なうことが可能であり、前記した当該バタ
フライ弁１台で、小流量時の副弁７のみの開閉使用と、
主弁体４と副弁体７を一体として開閉する使用と、主弁
体４と副弁体７を別々に開閉する使用の３通りの使用が
可能であり、小流量から大流量まで、キャビテーション
の発生を防止し、騒音、振動の発生防止を可能にしてい
る。

【００２６】上記した実施形態において、両弁棒５と８
を操作用アクチュエータによって駆動する構造について
説明したが、手動操作に代えることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の発明においては、環状の本体に、その直径方
向位置に回動自在に軸支された主弁棒に結合され本体内
部流体通路に配された大径の主弁体と、本体内周面に張
設された弾性シートリングを備え、該シートリングの内
周面と前記主弁体外周面との接離により弁の開閉を行な
う中心型バタフライ弁において、前記主弁体の流体通路
内に小径の副弁体を設け、該副弁体を、前記主弁棒と同
じ直径方向位置に回動自在に軸支された副弁棒により回
動自在とし、これら主弁体と副弁体を流体の必要流量に
応じて自在に回動できるように前記主弁棒及び副弁棒を
本体の対向位置に突出構成したことにより、最初の開弁
時において主弁体を全閉状態にし小径の副弁体のみを開
弁させることができるので、開弁時におけるキャビテー
ション等の発生を防止することができるばかりでなく、
主弁体と副弁体の回動順位を流体の必要流量等に応じて
選択して、小流量から中・大流量まで適宜使い分けるこ
とが可能である。

【００２８】また、請求項２の発明においては、副弁体
の外周面又は該副弁体と接離する主弁体の内周面を弾性
体によって構成したことにより、主弁体及び副弁体の閉
止時のシール性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す中心形バタフライ弁
の弁棒軸を含む全閉状態の断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は主弁体及び副弁体の開閉状態
を示す説明図である。

【図３】主弁及び副弁を連動して使用するときの弁開度
を横軸とし開口断面積を縦軸として示した線図である。

【図４】従来例を示すバイパス弁を有するバタフライ弁
の側面図である。

【図５】弁の流量特性図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 弾性シートリング ３ 主弁流体通路 ４ 主弁体 ５ 主弁棒 ６ 副弁流体通路 ７ 副弁体 ８ 副弁棒 ９ 主弁用パッキン １０ 副弁用パッキン １１ 副弁棒ガイド １２ 主弁用植込キー １３ 副弁用植込キー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状の本体に、その直径方向位置に回動
   自在に軸支された主弁棒に結合され本体内部流体通路に
   配された大径の主弁体と、本体内周面に張設された弾性
   シートリングを備え、該シートリングの内周面と前記主
   弁体外周面との接離により弁の開閉を行なう中心型バタ
   フライ弁において、前記主弁体の流体通路内に小径の副
   弁体を設け、該副弁体を、前記主弁棒と同じ直径方向位
   置に回動自在に軸支された副弁棒により回動自在とし、
   これら主弁体と副弁体を流体の必要流量に応じて自在に
   回動できるように前記主弁棒及び副弁棒を、本体の対向
   位置に突出構成したことを特徴とする主弁と副弁を有す
   るバタフライ弁。
2. 【請求項２】 副弁体の外周面又は該副弁体と接離する
   主弁体の内周面を、弾性体によって構成したことを特徴
   とする請求項１記載の主弁体と副弁を有するバタフライ
   弁。
3. 【請求項３】 主弁棒及び副弁棒にそれぞれ操作用アク
   チュエータを連結し、主弁体と副弁体の回動順位を、流
   体の必要流量等に応じて選択可能とし、小流量時の副弁
   のみの開閉使用、主弁体と副弁体を一体として開閉する
   使用及び主弁体と副弁体を別々に開閉する使用の三通り
   の使用を可能にしたことを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の主弁と副弁を有するバタフライ弁。