JP2005024013A

JP2005024013A - バタフライ弁のシール構造

Info

Publication number: JP2005024013A
Application number: JP2003190729A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kitamura; 雅明北村; Naoki Tsukahara; 尚起塚原
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】弁箱シートの装着時における脱落を防止でき、比較的小さい圧縮率で所定の面圧と接触面積を確保することができるバタフライ弁のシール構造を提供する。
【解決手段】弁箱２の内部に筒状の弁箱シート３を配置し、弁箱２の内周面のシール部材用溝１５、１６に弁箱の内周面と弁箱シート３の外周面との間をシールするシール部材５１、５２を配置し、シール部材５１、５２の内側面に弁箱シート３の外周面と当接する平坦部５３を形成し、外側面にシール部材用溝１５、１６の底面と当接する平坦部５４を形成し、軸心方向の両側端面にシール部材用溝１５、１６の両側面のそれぞれと当接する平坦部５５を形成し、弁箱シート３の端部を案内する傾斜面５６を内側面の両側縁に形成し、シール部材５１、５２に生じる弾性変形を吸収する空間をシール部材用溝１５、１６の対向面との間に形成する後退面５７、５８を外側面および両側端面に形成した。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバタフライ弁のシール構造に関し、弁箱の内部に配置する円筒状の弁箱シートと弁箱との間をシールする技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図５〜図６に示すように、メタルシートバタフライ弁１には弁箱２の内部に円筒状の薄肉金属材（ステンレス等）からなる弁箱シート３を配置するものがあり、弁箱シート３は流路軸心４と同心状に配置している。
【０００３】
弁箱２および弁箱シート３を貫通して配置する弁棒５には弁体６を連結固定しており、弁体６は弁箱シート３の内部で弁棒５の軸心廻りに回転自在に設けている。弁体６の外周縁には金属材からなる弁体シート７を設けており、弁体６の全閉位置において弁体シート７が弁箱シート３の内周面に水密に当接する。
【０００４】
弁箱２の内周面と弁箱シート３の外周面との間には、断面が円形をしたゴム製の弾性体からなる弁箱シール部材１１と、断面が円形をしたフッ素樹脂製の弾性体からなるバックアップ部材１２とを配置している。
【０００５】
弁箱シール部材１１は弁箱２の内周面と弁箱シート３の外周面との間に形成された隙間１３をシールするものであり、Ｏリングを弁棒５の部分で２分割した半円状の一対のシール片１１ａ，１１ｂで構成している。また、バックアップ部材１２も同様に、Ｏリングを弁棒５の部分で２分割した半円状の一対のバックアップ片１２ａ，１２ｂで構成している。
【０００６】
弁箱２の内周面には弁箱シール部材１１とバックアップ部材１２とを装着するために一対の溝１５，１６を全周にわたって平行に形成しており、この溝１５，１６は弁棒５の軸心８を含む流路断面を介して上流側と下流側の対称位置に設けている。弁箱２には弁箱シート３の上流側端部と下流側端部とに隣接して弁箱シート３を固定するためにリング状のストッパー１７を設けている。両ストッパー１７はそれぞれ一つ割りの形状をなし、割り口１８に固定板１９を配置することで拡径した状態で弁箱２の内周面に形成した溝２０に装着しており、固定板１９はボルト２１で弁箱２の内周面に取付けている。
【０００７】
この種のバタフライ弁に関する先行技術としては特許文献１に開示するものがある。
【０００８】
【特許文献１】特願２００２−３７１１８８
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の構成において、弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２により弁箱２の内周面と弁箱シート３の外周面との間に形成された隙間１３をシールするためには、弁箱２の内周面と弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２との間、および弁箱シート３の外周面と弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２との間において十分な面圧を確保するとともに、弁箱シート３の軸心方向に所定幅を有する接触面を確保する必要がある。
【００１０】
ところで、弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２は市販されている通常のＯリングのように断面形状が円形をなすので構造的に接触面積が少ないものであり、弁箱２の内周面および弁箱シート３の外周面に対して十分な接触面積を確保するためには、弁箱２の内周面と弁箱シート３との間において弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２をその断面形状の直径方向に大きな圧縮比（２５％程度）で変形させる必要がある。
【００１１】
このため、図７に示すように、弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２は弁箱２の内周面２２と弁箱シート３の外周面２３との間隙幅ｔに比して非常に大きな直径Ｌの断面形状を有するものを使用し、弁箱２の内周面に形成した溝２０に弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２を配置した初期状態において、弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２はその断面形状において半分以上を溝２０から突出させ、強く圧縮して必要な接触面積を確保している。
【００１２】
しかし、このような構造は溝１５、１６に対して弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２の安定性が悪く、転がり易いものとなる。このため、図８に示すように、弁箱シート３の装着に際して、弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２を溝１５、１６に装着した状態で弁箱シート３を軸心方向に挿入すると、弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２が溝１５、１６から脱落し易いので、弁箱シート３の装着時には弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２を何等かの手段で溝１５、１６に保持しておく必要がある。また、強すぎる圧縮力は弁箱シール部材１１、バックアップ部材１２の劣化を助長する要因と成り得る。
【００１３】
本発明は上記した課題を解決するものであり、弁箱シートの装着時における脱落を防止でき、比較的小さい圧縮率で所定の面圧と接触面積を確保することができるバタフライ弁のシール構造を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のバタフライ弁のシール構造は、弁箱の内部に筒状の弁箱シートを配置し、弁箱シートの外周面に対面する弁箱の内周面に断面方形のシール部材用溝を弁箱シートの外周方向に沿って形成し、シール部材用溝に弁箱の内周面と弁箱シートの外周面との間をシールするシール部材を配置し、弁箱シートの内部に弁棒の軸心回りに回転して弁箱シート内の流路を開閉する弁体を配置するバタフライ弁において、シール部材は、内側面に弁箱シートの外周面と当接する平坦部を有し、外側面にシール部材用溝の底面と当接する平坦部を有し、軸心方向の両側端面にシール部材用溝の両側面のそれぞれと当接する平坦部を有し、弁箱シートの装着時に弁箱シートの端部を案内する傾斜面を内側面の両側縁に有し、弁箱シートの装着時にシール部材に生じる弾性変形を吸収する空間をシール部材用溝の対向面との間に形成する後退面を外側面および両側端面に有するものである。
【００１５】
上記した構成により、弁箱シートを弁箱内に装着するのに際し、弁箱の内周面に形成したシール部材用溝にシール部材を配置した状態で、弁箱内に弁箱シートを軸心方向に挿入すると、弁箱シートの端部がシール部材の傾斜面に当接し、シール部材は、弁箱シートの通過に伴って弁箱シートの外周面とシール部材用溝の底面との間で押圧力を受けて弾性変形しつつ、傾斜面において弁箱シートの端部を内側面に案内する。
【００１６】
弾性変形に際してシール部材は、後退面とシール部材用溝の対向面との間に形成する空間において弾性変形を吸収されながら、弁箱シートの径方向に圧縮されて外側面の平坦部でシール部材用溝の底面に圧接するとともに、弁箱シートの軸心方向に膨張して両側端面のそれぞれの平坦部でシール部材用溝の両側面に圧接する。このように、シール部材は各平坦部でシール部材用溝の対向面に圧接することで安定するとともに、各平坦部とシール部材用溝の対向面との圧接により大きな摩擦抵抗が生じることにより、弁箱シートにより軸心方向へ押圧力されてシール部材用溝から抜け出ることを防止できる。
【００１７】
シール部材は、弁箱シートを弁箱内に装着した状態において、弾性変形の反発力により、外側面の平坦部でシール部材用溝の底面に圧接し、両側端面のそれぞれの平坦部でシール部材用溝の両側面に圧接し、内側面の平坦部で弁箱シートの外周面に圧接することで、従来の断面円形のシール部材に比べて小さな圧縮率で弁箱シートと弁箱との間をシールするのに必要な面圧および接触面積を確保できる。この圧縮率の低減は大きな圧縮率に由来する劣化を抑制して恒久的なシール性能の維持に有利となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に図５〜図６において説明したものと同様の部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図１〜図４において、弁箱２の内周面と弁箱シート３の外周面との間の間隙１３をシールするゴム製の弾性体からなるシール部材５１、５２は、弁箱２の内周面に形成した一対のシール部材用溝１５、１６に配置しており、シール部材用溝１５、１６は断面方形をなして弁箱２の内面に全周にわたって平行に形成している。
【００２０】
弁箱シール部材５１、５２は弁棒５の部分で２分割してなり、一方の弁箱シール部材５１をシール部材用溝１５に配置し、他方の弁箱シール部材５２をシール部材用溝１６に配置している。弁箱シール部材５１、５２の端部は弁棒５に装着した弁棒軸封シール材（図示省略）に圧接している。
【００２１】
シール部材５１、５２は、内側面に弁箱シート３の外周面に当接する平坦部５３を有し、外側面にシール部材用溝１５、１６の底面と当接する平坦部５４を有し、弁箱シート３の軸心方向の両側端面にシール部材用溝１５、１６の両側面のそれぞれと当接する平坦部５５を有している。
【００２２】
図３に示すように、シール部材５１、５２は無負荷の初期状態において、内側の部位が弁箱２のシール部材用溝１５、１６から突出して内側面が弁箱シート３の外周面より径方向内側に位置し、両側端面の平坦部５５がシール部材用溝１５、１６の両側面から所定間隙を隔てた位置にあり、内側面の両側縁に形成した傾斜面５６が弁箱シート３の端部に対向し、外側面および両側端面のそれぞれに形成した後退面５７、５８がシール部材用溝１５、１６の底面および両側面に対向している。
【００２３】
シール部材５１、５２の傾斜面５６は弁箱シート３の装着時に弁箱シート３の端部を案内するものである。シール部材５１、５２の外側面の後退面５７は平坦部５４から弁箱シート３の径方向内側に向けて後退して断面Ｕ字状の曲面をなし、シール部材５１、５２の両側端面の後退面５８は弁箱シート３の径方向に対して平坦部５５から所定角度に傾斜して軸心方向に後退する傾斜面をなしており、後退面５７、５８はシール部材用溝１５、１６の各対向面との間にそれぞれ空間５９、６０を形成し、この空間５９、６０において弁箱シート３の装着時にシール部材５１、５２に生じる弾性変形を吸収する。
【００２４】
以下、上記した構成における作用を説明する。図３に示すように、弁箱シート３を弁箱２の内部に装着するのに先立って弁箱２の内周面に形成したシール部材用溝にシール部材５１、５２を配置する。
【００２５】
この状態で弁箱２の内部に弁箱シート３を軸心方向に挿入すると、弁箱シート３の端部がシール部材５１、５２のそれぞれの傾斜面５６に当接し、シール部材５１、５２は弁箱シート３の通過に伴って弁箱シート３の外周面とシール部材用溝１５、１６の底面との間で押圧力を受けて弾性変形しつつ、傾斜面５６において弁箱シート３の端部を内側面に案内する。
【００２６】
図４に示すように、弾性変形に際してシール部材５１、５２は、後退面５７、５８とシール部材用溝１５、１６の各対向面との間に形成する空間５９、６０において弾性変形を吸収されながら、弁箱シート３の径方向に圧縮されて外側面の平坦部５４でシール部材用溝１５、１６の底面に圧接するとともに、弁箱シート３の軸心方向に膨張して両側端面のそれぞれの平坦部５５でシール部材用溝１５、１６の両側面に圧接する。
【００２７】
このように、シール部材５１、５２は各平坦部５３、５４、５５でシール部材用溝１５、１６の対向面に圧接することで安定するとともに、各平坦部５３、５４、５５とシール部材用溝１５、１６の対向面との圧接により大きな摩擦抵抗が生じるにより、弁箱シート３により軸心方向へ押圧力されてシール部材用溝から抜け出ることを防止できる。
【００２８】
図４に示すように、シール部材５１、５２は、弁箱シート３を弁箱２の内部に装着した状態において、弾性変形の反発力により、外周面の平坦部５４でシール部材用溝１５、１６の底面に圧接し、両側端面のそれぞれの平坦部５５でシール部材用溝１５、１６の両内側面に圧接し、内周面の平坦部５３で弁箱シート３の外周面に圧接することで、無負荷の状態（二点鎖線で示す）から弁箱シート３を装着した圧縮状態に弾性変形するまでの圧縮率を、従来の断面円形のシール部材に比べて小さくしても、弁箱シート３と弁箱２との間をシールするのに必要な面圧および接触面積を確保でき、圧縮率の低減は大きな圧縮率に由来する劣化を抑制して恒久的なシール性能の維持に有利となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、弁箱シートの装着に際してシール部材が傾斜面において弁箱シートの端部を内側面に案内し、各平坦部でシール部材用溝の対向面に圧接して安定するとともに、各平坦部とシール部材用溝の対向面との圧接により大きな摩擦抵抗が生じることにより、弁箱シートにより軸心方向へ押圧力されてシール部材用溝から抜け出ることを防止できる。また、シール部材は各平坦部でシール部材用溝の対向面に圧接することで、従来の断面円形のシール部材に比べて小さな圧縮率で弁箱シートと弁箱との間をシールするのに必要な面圧および接触面積を確保でき、大きな圧縮率に由来する劣化を抑制して恒久的なシール性能の維持に有効な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるメタルシートバタフライ弁を示す断面図である。
【図２】同メタルシートバタフライ弁の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるシール部材の無負荷状態を示す断面図である。
【図４】同シール部材の圧縮状態を示す断面図である。
【図５】従来のメタルシートバタフライ弁を示す断面図である。
【図６】同メタルシートバタフライ弁の要部断面図である。
【図７】従来のシール部材の圧縮状態を示す断面図である。
【図８】同シール部材の無負荷状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２弁箱
３弁箱シート
１５、１６シール部材用溝
５１、５２シール部材
５３、５４、５５平坦部
５６傾斜面
５７、５８後退面
５９、６０空間

Claims

弁箱の内部に筒状の弁箱シートを配置し、弁箱シートの外周面に対面する弁箱の内周面に断面方形のシール部材用溝を弁箱シートの外周方向に沿って形成し、シール部材用溝に弁箱の内周面と弁箱シートの外周面との間をシールするシール部材を配置し、弁箱シートの内部に弁棒の軸心回りに回転して弁箱シート内の流路を開閉する弁体を配置するバタフライ弁において、シール部材は、内側面に弁箱シートの外周面と当接する平坦部を有し、外側面にシール部材用溝の底面と当接する平坦部を有し、軸心方向の両側端面にシール部材用溝の両側面のそれぞれと当接する平坦部を有し、弁箱シートの装着時に弁箱シートの端部を案内する傾斜面を内側面の両側縁に有し、弁箱シートの装着時にシール部材に生じる弾性変形を吸収する空間をシール部材用溝の対向面との間に形成する後退面を外側面および両側端面に有することを特徴とするバタフライ弁のシール構造。