JPH11351417A

JPH11351417A - 偏心型バタフライ弁

Info

Publication number: JPH11351417A
Application number: JP16113298A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yurugi; 義則万木
Original assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Current assignee: Tomoe Technical Research Co Ltd
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JP3415771B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の二重偏心形バタフライ弁や中心形バタ
フライ弁に見られた問題点を解消し、部品点数を減ら
し、加工寸法精度により閉弁時のシール性が左右される
おそれのない構成とすると共に、コストの低減を図るこ
とを可能とした三重偏心形バタフライ弁を提供せんとす
るものである。【解決手段】略円筒状の流体通路を貫設した弁本体
と、該弁本体内に弁棒を介して回動自在に軸支された剛
性材料からなる円盤状の弁体とからなり、弁体の中心に
対して弁棒を偏心して軸支した偏心形バタフライ弁にお
いて、弁体の外周面に圧接する本体弁座を、弁本体の内
周面に一体に形成し、該本体弁座の圧接面幅を弁体の弁
座面の幅より狭く形成し、閉弁時における弁体との圧接
時に弾性的な傾動を可能としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】この発明は、弁本体と弁体に設け
られる弁座を新規な構成として、特に高温流体の開閉、
制御を行うに好適とした偏心型バタフライ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、弁棒と直角方向の断面において、
弁体及び弁本体側シートリングの当接面をメタルで構成
したバタフライ弁は公知であり、例えば特開平４−２４
８０７４号公報、特開平８−２１５３６号公報、特開昭
５７−１２４１６６号公報等に開示されている。

【０００２】特開平４−２４８０７４号公報に開示され
たバタフライ弁は、弁本体内に弁体を二重に偏心させて
回転可能に支持した絞り弁であり、リング型弁座を弁座
固定リングに一体に構成して弁本体側の弁座とし、該弁
座固定リングに半径方向に弾性変形可能なシール縁部を
設け、該シール縁部を弁体のシール面に半径方向におい
てバネ弾性的に当接させると共に、弁体によって永久塑
性変形させて半径方向外側に屈曲させたことを特徴とす
るものである。特開平８−２１５３６号公報に開示され
たバタフライ弁は、弁体側のメタルシートのシート表面
を、弁本体の軸線に直交して弁軸の軸心を通る仮想中心
線よりも閉弁方向後方側に一定距離だけ偏位した中心を
有し、且つ弁体の回動半径よりも小さい曲率半径の円弧
に沿った凸状円弧面に構成し、弁本体側メタルシートの
シート表面を、前記仮想中心線よりも閉弁方向後方側に
一定距離だけ偏位した中心を有し、且つ凸状円弧面の曲
率半径以上の曲率変形の円弧に沿った凹状円弧面に形成
したことを特徴とするものである。最後に、特開昭５７
−１２４１６６号公報に開示されたバタフライ弁は、メ
インシートの他にメインシートのシート部と同一構造の
メタルＯリングを二次メタルシートとして入れたもので
ある。

【０００３】これらの公知の二重偏心弁は、弁本体側の
シートリングを弁本体とは別体に製作し、弁本体に挿着
固定しているため、部品点数が多くなり、加工寸法精度
等により閉弁時のシール性が左右されると共に、コスト
アップの原因となっている。特に、メタルＯリングを入
れた特開昭５７−１２４１６６号公報に開示のバタフラ
イ弁は、コストが高く、弁体のシャフト側と反対方向か
ら掛かる逆圧に対して漏れる欠点があった。これは、弁
体に逆圧が掛かると弁体が押されてメインシートのシー
ト部から離れようとするが、逆圧が二次メタルシートで
シールされてしまい、メインシートのフランジ部に掛か
らないため、メインシートが弁体の動きに追従できず、
弁体とシート部間のつぶし代が不足し漏れが発生するこ
ととなるためである。しかも、元来原子力機器のガスケ
ットであるメタルシートをメインシート以外にもう一
つ、合計２個も使用するため、コスト高を避けることが
出来なかった。又、中心形弁は、弁本体及び弁体にメタ
ルシートを一体鋳造により固着しているが、弁棒挿通部
付近の構成及び加工寸法精度によりシール性が左右され
ると共に、一体鋳造は技術的に難しくコストアップの原
因となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の二
重偏心形バタフライ弁や中心形バタフライ弁に見られた
問題点を解消し、部品点数を減らし、加工寸法精度によ
り閉弁時のシール性が左右されるおそれのない構成とす
ると共に、コストの低減を図ることを可能とした三重偏
心形バタフライ弁を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明が採った手段は、略円筒状の流体通路を貫設
した弁本体と、該弁本体内に弁棒を介して回動自在に軸
支された剛性材料からなる円盤状の弁体とからなり、弁
体の中心に対して弁棒を偏心して軸支した偏心形バタフ
ライ弁において、弁体の外周面に圧接する本体弁座を、
弁本体の内周面に一体に形成し、該本体弁座の圧接面幅
を弁体の弁座面の幅より狭く形成し、閉弁時における弁
体との圧接時に弾性的な傾動を可能としたことを特徴と
する。

【０００６】又、弁体の外周面に形成された弁座面と弁
本体の弁座面を弁体の中心と弁棒の中心から離間させる
一次偏心と、弁本体の中心線から離間させる二次偏心
と、弁本体と弁体の弁座面を構成する円錐状形状の頂点
を弁棒の反対側に位置させつつ弁本体の中心線に対して
傾斜させる三次偏心とからなる三重偏心弁であり、互い
に圧接する弁本体内周の弁座面及び弁体の外周の弁座面
が楕円形に形成されていることを特徴とする。

【０００７】更に、弁体の弁座面と弁本体の弁座面を互
いに材質を異にし、且圧接面の表面硬さを異にさせたこ
とを特徴とし、好ましくは弁体の弁座面の表面硬さを弁
本体の弁座面の表面硬さより高くし、弁体若しくは弁本
体の弁座の少なくとも一方を異種金属で溶着して形成し
たことを特徴とする。

【０００８】更に、閉弁時に弁体の弁軸方向への移動を
弁棒の上下軸封部に設けたバネ手段で吸収して、弁体を
自動調心させるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の好ましい実施の形態
を、以下に詳細に説明する。図面を参照して、(１)は略
円筒状の流体通路を内部に貫設したバタフライ弁の弁本
体であり、内部には弁棒(３)を介して円盤状の弁体(２)
が回動自在に軸支される。弁体(２)は外周面を楕円形状
とした剛性材料からなり、弁棒(３)にテーパーピン(４)
で固着され、一体化される。弁棒(３)の一端は、弁本体
(１)の外方に延出され、アクチュエータ（図示せず）が
植込キー(５)及び取付フランジ(６)で連結され、駆動回
転される。弁棒(３)の回転と一体に弁体(２)が弁本体
(１)内で回転して、流体通路を開閉する。

【００１０】弁体(２)の楕円形の外周面、すなわち弁体
弁座(７)に圧接される本体弁座(８)が、弁本体(１)の内
周面に一体に形成される。本体弁座(８)の圧接面の幅
は、弁体弁座(７)の弁座面の幅より狭く形成されると共
に、耐食性、耐摩耗性に優れた金属、例えばステンレス
鋼、ニッケル合金等からなり、弁本体(１)の内周面に肉
盛り溶着等の方法で一体的に形成される。本体弁座(８)
の内周面は弁体弁座(７)の外周面と同一の楕円形状に形
成されることは勿論である。本体弁座を形成するステン
レス鋼としては、オーステナイト系、フェライト系等が
あり、好ましくはＳＵＳＹ３１６Ｌ、ＳＵＳＹ４３０で
ある。又、ニッケル合金としては、ニッケル・モリブデ
ン系、ニッケル・モリブデン・クロム系等があり、好ま
しくはＤＮｉＭｏ−１、ＤＮｉＣｒＭｏ−３等である。
弁体弁座(７)は、弁体(２)と一体に鋳造成形しても良
い。特に大口径弁等においては、図５に示すように弁体
弁座(７)を弁体(２)に溶着形成するのが好ましい。この
場合、本体弁座(８)と弁体弁座(７)の材質及び表面硬さ
を異ならせるのが好ましく、特に弁体弁座(７)の表面硬
さを、例えばＨＢ２１７程度として、本体弁座(８)より
高くするのが好ましい。

【００１１】図１，３を参照して、閉弁時には弁体(２)
及び本体弁座(８)は円錐形状を成し、弁棒(３)の閉弁方
向への回動により円錐形状の両弁座面(７)(８)が圧接さ
れ、且弁本体(１)の上下弁棒挿通部に介挿された皿バネ
(９)がバネ受け(10)及びグランド押え(11)若しくは軸受
(12)を介した底蓋(13)により、弁棒(３)を内径方向に付
勢しているので、円錐形状の弁座面が自動調心機能を果
たし、強力なシール作用が果たされる。又、閉弁時の本
体弁座(８)と弁体弁座(７)の圧接時の状態を示す図３を
参照して、本体弁座(８)の内周面及び弁体弁座(７)の外
周面は、共に楕円形状を呈し、且本体弁座(８)の内径寸
法より弁体弁座(７)の外径寸法が若干大きく形成されて
いるため、閉弁状態において弁体(２)が矢印方向に回動
圧接し、本体弁座は図３において上方の弁座端部は右方
向に、下方の弁座端部は左方向に傾動される。しかも、
本体弁座(８)が幅狭とされているため、弁体(２)の回動
により、閉止方向に強力に圧接されて本体弁座(８)の弾
力的な傾動がもたらされ、確実なシールが達成される。

【００１２】この発明にかかるバタフライ弁は、本体弁
座(８)と弁体弁座(７)の圧接面を弁棒(３)の中心から離
間させる一次偏心(f)と、該圧接面を弁本体(１)の流路
中心線から離間させる二次偏心(i)と、弁本体(１)と弁
体(２)の圧接面を構成する円錐形状の頂点を弁棒(３)の
反対側に位置させつつ弁本体(１)の流路中心線に対して
傾斜させる三次偏心(g)の、三重偏心形に構成されてい
る。すなわち、図６を参照して、弁体(２)は弁棒(３)の
軸心(i)を中心として図中反時計方向に回動し、弁棒
(３)の軸心(i)は弁体の外周面が形成する円錐面の頂点
(a)の反対側に位置し、弁体(２)の中心線(e)から距離
(f)だけ一次偏心されている。尚、水平な弁座(D)の水平
線(b)上に頂点(a)が位置し、頂角(j)は通常２０度程度
が好ましく、他方傾斜線(d)上に傾斜した弁座(E)が設け
られる。そして、頂角(j)の半角が円錐面の中心線(c)と
なり、該中心線(c)に対して弁体(２)及び弁座等が対称
形に形成されている。入力角(k)は、弁体(２)が開から
閉に至る着座時の角度を示し、シール性と弁開閉の容易
性（離脱及び着座）から、１５度程度に設定することが
望ましい。入力角(k)が大きすぎると、弁開閉は容易と
なるがシール性が低下し、入力角が小さくなるとシール
性は増大するが弁開閉が困難となる。

【００１３】図７を参照して、弁棒(３)を水平に配置
し、流体の流れ方向を左側（弁体の平坦側）とし、傾斜
した弁座を下方に、水平の弁座を上方に位置させて、弁
体(２)を反時計方向に回動させ、流体中に砂等の異物が
混入している海水等を制御する場合、異物(14)は破線で
図示したように弁体(２)の回動方向とは逆の位置に堆積
されるので、弁体(２)の容易な開閉が確保されることが
理解される。尚、図７において、流体の流れ方向が弁体
(２)の平坦側であるときは、弁体(２)に作用する流体圧
力は理論上開き勝手の方向に作用するため、シール性は
低下するが、開閉の容易性及び回動トルクは改善され
る。逆に、流れが弁棒側である場合は、閉まり勝手の方
向に流体圧が作用するため、シール性は増大するが、開
閉性及び回動トルクは増大することとなり、流体の種類
及び流れによっても相違するが弁棒の回動トルクは４０
％程度増加する傾向にある。図示の実施例は、三重偏心
弁について説明したが、この発明は偏心弁および二重偏
心弁にも同様に適用できるものである。

【００１４】

【発明の効果】この発明によれば、１．内周面を楕円形
に形成した弁座を弁本体と一体に形成してあるので、弁
本体及び弁棒軸に対して弁座内周面が変位するおそれが
なく、閉弁時のシール性を確実にすることが出来る。
２．弁座を弁本体及び弁体に一体に設けてあるので、構
成部品数を削減でき、加工寸法精度が不要となるため、
コストの低減と確実なシール性の向上を図ることができ
る。３．本体弁座の圧接面幅を弁体弁座より狭く形成し
て、閉弁時に弾力的な傾動を可能としてあるので、弁体
の閉弁時のシール面圧を高めることが出来る。４．本体
弁座と弁体弁座の材質及び表面硬さを異にすることによ
り、閉弁時に両弁座が焼き付いて固着するのを防止する
ことが出来ると共に、弁体弁座の硬さを適宜選択するこ
とにより、弁全開時における一次側流れ方向の弁体半周
縁が摩滅するのを防止することが出来る。５．本体弁座
及び弁体弁座の両方若しくはいずれかを異種金属で溶着
することにより、材料の大幅なコスト低減を図ることが
出来、しかも取り付け用の部品等が不要となるため、工
数の削減が出来ると共に、流体、流速等による振動で脱
落するおそれもなくなる。６．自動調心により、閉弁時
に弁体が本体弁座に確実に圧接され、且三重偏心のクサ
ビ効果により閉弁方向に弁体が若干回動してトルクシー
ルが発生する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる偏心形バタフライ弁の縦断断
面図

【図２】同、横断断面図

【図３】閉弁時の本体弁座と弁体弁座の圧接状態を示す
一部拡大断面図

【図４】本体弁座の溶着状態を示す拡大断面図

【図５】弁体弁座の溶着状態を示す拡大断面図

【図６】弁体と弁棒の三重偏心を示す説明図

【図７】弁体及び弁座と流体流れの関係を示す説明図

【符号の説明】

(１)弁本体 (２)弁体 (３)弁棒 (４)テーパーピン (５)植込キー (６)取付フランジ (７)弁体弁座 (８)本体弁座 (９)皿バネ (10)バネ受け (11)グランド押え (12)軸受 (13)底蓋 (14)異物

【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】この発明にかかるバタフライ弁は、本体弁
座（８）と弁体弁座（７）の圧接面を弁棒（３）の中心
から離間させる一次偏心（ｆ）と、該圧接面を弁本体
（１）の流路中心線から離間させる二次偏心（ｇ）と、
弁本体（１）と弁体（２）の圧接面を構成する円錐形状
の頂点を弁棒（３）の反対側に位置させつつ弁本体
（１）の流路中心線に対して傾斜させる三次偏心の、三
重偏心形に構成されている。すなわち、図６を参照し
て、弁体（２）は弁棒（３）の軸心（ｉ）を中心として
図中反時計方向に回動し、弁棒（３）の軸心（ｉ）は弁
体の外周面が形成する円錐面の頂点（ａ）の反対側に位
置し、弁体（２）の中心線（ｅ）から距離（ｆ）だけ一
次偏心されている。尚、水平な弁座（Ｄ）の水平線
（ｂ）上に頂点（ａ）が位置し、頂角（ｊ）は通常２０
度程度が好ましく、他方傾斜線（ｄ）上に傾斜した弁座
（Ｅ）か設けられる。そして、頂角（ｊ）の半角が円錐
面の中心線（ｃ）となり、該中心線（ｃ）に対して弁体
（２）及び弁座等が対称形に形成されている。入力角
（ｋ）は、弁体（２）が開から閉に至る着座時の角度を
示し、シール性と弁開閉の容易性（離脱及び着座）か
ら、１５度程度に設定することが望ましい。入力角
（ｋ）が大きすぎると、弁開閉は容易となるがシール性
が低下し、入力角が小さくなるとシール性は増大するが
弁開閉が困難となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円筒状の流体通路を貫設した弁本体と、
該弁本体内に弁棒を介して回動自在に軸支された剛性材
料からなる円盤状の弁体とからなり、弁体の中心に対し
て弁棒を偏心して軸支した偏心形バタフライ弁におい
て、弁体の外周面に圧接する本体弁座を、弁本体の内周
面に一体に形成し、該本体弁座の圧接面幅を弁体の弁座
面の幅より狭く形成し、閉弁時における弁体との圧接時
に弾性的な傾動を可能としたことを特徴とする偏心形バ
タフライ弁。
【請求項２】弁体の外周面に形成された弁座面と弁本体
の弁座面を弁体の中心と弁棒の中心から離間させる一次
偏心と、弁本体の中心線から離間させる二次偏心と、弁
本体と弁体の弁座面を構成する円錐状形状の頂点を弁棒
の反対側に位置させつつ弁本体の中心線に対して傾斜さ
せる三次偏心とからなる三重偏心弁であり、互いに圧接
する弁本体内周の弁座面及び弁体の外周の弁座面が楕円
形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏
心形バタフライ弁。
【請求項３】弁体の弁座面と弁本体の弁座面を互いに材
質を異にし、且圧接面の表面硬さを異にさせたことを特
徴とする請求項１又は２記載の偏心形バタフライ弁。
【請求項４】弁体の弁座面の表面硬さを弁本体の弁座面
の表面硬さより高くしたことを特徴とする請求項１，２
又は３のいずれかに記載の偏心形バタフライ弁。
【請求項５】弁体若しくは弁本体の弁座の少なくとも一
方を異種金属で溶着して形成したことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の偏心形バタフライ弁。
【請求項６】閉弁時に弁体の弁軸方向への移動を弁棒の
上下軸封部に設けたバネ手段で吸収して、弁体を自動調
心させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載の偏心形バタフライ弁。