JPS6283563A - 高温流体用にシ−ル性を特に高めた蝶形閉止弁 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は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］ 周知の螺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１ト部材を備える。その閉ｌＩ：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「７へタフライ」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っ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
の弁のシール機部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っても、
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、変形は一層太きくなる。

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、ひんば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−ドにおい
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
螺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って弁の開閉に過大な駆動トルク
要しない螺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数片した蝶形閉市弁
は弁体を備え、その弁体は人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だめの特
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って形成された実質的に円錐台
形の形状であり、前記閉ｔｈ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っ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はシャフト６に固定支持された円
板５からなり、そのシャフト６は弁体２に回転自在に支
持されかつそれから一端が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、シャフト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３ｒＡ及び第６図に示すように、弁座７は導
管３の軸心すに直交する二つの相互に平行な面と導管３
の軸心す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、ｌ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■を持ち、その頂点から二つの相互に平行な面に
よっ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の軸心すに平行になるような位置にある。

閉ｌＦ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１４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までの距離は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ヒに限
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１＋Ｗ　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によって埋め
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ｍ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
０リング又はらせん巻きのガスケット１４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１卜する。

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ｖ３の軸心すを含む面において、回転
軸ｆの交点と円錐而Ｆの点を結ぶ直線りとその点におい
て円錐面に接する直線ｌと同じくその点において直線り
に直交する直線ｇによって形成される。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２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
座中央面りの各点までの距離を、縦軸上に入射角２（度
）をとって描いたものである。

入射角２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２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、シャフト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Ｊｒ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１１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
ヒさせる。

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１ 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
っ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った
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って
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、用途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
態及び閉した状態をそれぞれ小す。 第３図は前回の断面に直交しかつ閉１Ｆ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Ｊｆ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はゴ１′体、３は導管、４は
閉＋ｈ部材、５は円板、６はシャフト、７はｊｒ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はカスケント、ａは円２１１
Ｉｉ′ｉ７軸心、ｂは導管軸心、ｃ、ｌ。 ｇ、ｈは直線、ｅは偏心Ｊ１）−１■は頂角、Ｚは人身
１角をそれぞれ示す。 ＼史さ

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る蝶形閉止弁であって、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って
   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
   っ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２
   ５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）前記導管の軸心に直交する一平面と前記弁座の表面
   の交差によっ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垂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
   いた接線によって形成される角度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。