JP6144847B2 - バタフライ弁用シートリングとその固定構造並びに偏心型バタフライ弁 - Google Patents
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Description
従って、シートリングがバルブ本体やシートリテーナに当接していない状態が長期間に及べば、シートリングがクリープ現象などによって寸法変化が生じやすくなり、弁体とのシール面圧が低下するおそれがある。
また、このシートリングでは、ジスクが流体圧により移動して圧縮する場合にも耐え得るように剛性が高く設定されているため、流体で変形してシールする機能、いわゆるセルフシール機能を有していない。
しかも、空間部により弾性変形量を確保しつつ基体部と固定部とにより剛性を維持し、シール内径寸法の変化を抑えながら可撓部を撓ませて所定のシール面圧を保つことにより、耐久性の向上を図ることが可能となる。
さらには、支点部により固定部を位置決めしながら支えて、シール接触部側を正圧又は逆圧方向に弾性変形させることができる。これにより、シール接触部から固定部に力が加わり難くなることで固定部の摩耗や圧縮を抑制し、特に、逆圧側に力が加わる際において、固定部が支点部で押さえられた状態で可撓部が弾性変形して可撓部の潰れや摩耗、胴部分のへたりを防止でき、高圧流体を確実に封止可能なシール面圧を維持できる。
また、可撓部とシートリテーナとの間に設けた隙間により、弁開状態では可撓部や基体部に弁体やシートリテーナからの押圧力が付加されないことから、長期にわたり安定したシール性が維持できる。しかも、環状突起の外面と空間部の内側内面との接触位置を可撓部の支点部とすることで、この支点部により固定部を位置決めしながら支えて、シートリングのシール接触部側を正圧又は逆圧方向に弾性変形させることができる。これにより、逆圧側に力が加わる際において、固定部が支点部で押さえられた状態で可撓部が弾性変形することで、シール接触部の位置が長期にわたり安定し可撓部の異常な潰れや摩耗、胴部分のへたりを防止しながら、高圧流体を封止するために必要なシール面圧を得ることができる。
図2、図3において、可撓部31のシートリテーナ13側には、可撓部31の側面を径方向に連通する溝部41が複数箇所において径方向に設けられている。
以上の構成により、シートリテーナ13により押圧されたシートリング本体20の固定部32は、シートリテーナ13の凹状溝51内に充填され、固定される。
そして、本発明にかかるバタフライ弁を、配管フランジ(図示せず)に挟持し、配管ボルト(図示せず)を締め付けることにより、シートリテーナ13を各つぶし代61、62、63がなくなるまで完全にボデー11に固着するようにしている。このような仮固着により、シートリング本体20の初期的な弾性力を配管直前まで保持することができ、配管後は、長期にわたって各シール機能を発揮することができる。
また、組立て時の初期段階で薄肉部47の圧縮率をガスケット部46よりも高くすることで薄肉部47からのガスケット部46の流出を抑制し、かつ幅狭の薄肉部47を高い面圧で突起部52先端で押圧することで、ガスケット部46のみでなく薄肉部47のシール機能を持たせて全体的にシール性を高めている。本実施形態の場合、シートリング本体20の各部位は、ボデー11とシートリテーナ13との間に挟まれる前の厚みに対して、薄肉部47を約20%、ガスケット部46を約10%、固定部32を約3%の割合で押圧変形した。
シートリング本体20の装着時に、薄肉部47、ガスケット部46、固定部32の順序で押圧して潰すようにすれば、潰し代61、62、63を上記の寸法以外に設定してもよい。
このときの環状突起50の外面55と空間部40の内周面56とを接触させた位置が、前述した可撓部31が可撓する際に固定部を支える支点部Qとなる。
一方、シートリング本体20が低温下にさらされた場合にも、ガスケット部46側からの裏漏れを防止し、シートリング内径側の寸法変化を抑えてシール性を確保できる。
このときの環状突起50の外面55と空間部40の内側内面56とを接触させた位置が、前述した可撓部31が可撓する際に固定部を支える支点部Qとなる。従って、環状突起50のシートリング側端面は、シートリング本体20の空間部40の奥部42と離れているので、可撓部31が傾倒する際に環状突起50が障害となることはない。
バタフライ弁を逆圧で使用する際には、ジスク12の移動に伴って、シートリング本体20のシート部(基体部30並びに可撓部31付近)に矢印に示す引き抜き方向への力が加わる。これにより、シートリング本体20は、シートリテーナ13側に傾倒するので、ボデー11との間に流体の漏れを生ずる、いわゆる「裏漏れ」を生ずるおそれがある。この現象は、バルブの呼び径250Aや300Aなどの比較的大きな口径で生じやすい。
このボデー段部82により、薄肉部47が係止されるので、薄肉部47の局圧(圧縮率)を利用してガスケット部46の移動を防ぐことができる。
また、この実施形態では、ボデー段部82をボデー11側面に凹状に設けているが、ボデー11側面から凸状に設けるようにしてもよい。
なお、ボデー段部82に係止された薄肉部47は、係止領域においてボデー11とのシール面圧が高まるので、「裏漏れ」を効果的に防ぐことができる。
よって、流体圧力が付加されていない場合でも、本発明に係るシートリングによれば、所定の低シール面圧を発生させ流体圧が付加された場合には直ちにシール可能になる。なお、本実施形態ではシール接触部35の一点におけるシール面圧Fを示しているが、このシール面圧Fは、シール接触部35によるシール幅全体にかかっている。
なお、図4の0MPaにおけるシール面圧は、上記の反りにより生じるシール面圧aと、可撓部31がシートリテーナ13に当接することによる反力により生じるシール面圧bとの合算値を示している。
ここで、K1MPaとは、任意の圧力値(単位:MPa)である。
このとき、流体は、溝部41や隙間S2を介して空間部40に到達しているので、シートリング本体20は、基体部30を含む可撓部31側が、更に下流側に傾倒するように弾性変形する。このようないわゆるセルフシール機能が発揮されることにより、図4のΔPで示すように、シール面圧が効果的に増加する。従って、弁体シール面12aが下流側に移動することに加え、基体部30の反りやシートリテーナ13への当接による反力を利用したシール面圧の低下を、流体圧を利用したセルフシール機能で補うことにより、シール面圧を向上させて優れた封止性を確保できる。
なお、図6に示すように、基体部30とボデー11側との間に隙間S1は確保されており、シートリング本体20の下流側への弾性変形が阻害されることはない。
このとき、上流側の流体は、溝部41を介して空間部40から抜けるので、可撓部31がシートリテーナ13側に変形しやすくなっている。
ここで、K2MPaとは、任意の圧力値(単位:MPa)である。
一方、可撓部31側は、固定部32の内径側位置が支点部Qに支えられた状態で可撓することで熱変化による膨張量を一定に抑え、流路25側への露出をわずかな状態にしつつ、樹脂特有の線膨張係数で寸法変化させて潰し代の変形量も少なくなるため、可撓部31の消耗を抑えて安定したシール性を発揮する。
本実施形態の偏心型バタフライ弁では、少なくとも正圧及び逆圧時の流体圧力2MPaまでに対応して所定のシール面圧を発揮できるように設けている。
バルブの呼び径が小さい場合には、流路を確保する観点から、可撓部の径方向の厚さが十分に確保できないものもある。この場合、可撓部をシートリテーナで支えるだけでは、外径側に過剰に変形してクリープを生じるおそれがある。
この実施形態では、呼び径の小さいバルブにおいて、逆圧の流体圧が付加された際には、図10の実線に示すようにシートリング本体70の可撓部71の外周面72がシートリテーナ73の環状突起74内面に接触することで、可撓部71の外周側への変形を抑制することができる。これにより、薄肉形状でも長期にわたり安定したシール性を確保できる。
11 ボデー
12 ジスク
13 シートリテーナ
20 シートリング本体
21 ステム
30 基体部
31 可撓部
32 固定部
33 テーパ面
35 シール接触部
36 外周面
37 内周面
40 空間部
42 奥部
45 固定基部
50 環状突起
55 外面
56 内側内面
57 内面
58 外側内面
60 離間部
82 ボデー段部
Q 支点
S1、S2
Claims (15)
- 断面略矩形状のリング状基体部の内径の一側面に所定の肉厚を有する可撓部と、前記基体部の外径の一側面に固定部がそれぞれ一体に延設され、前記可撓部の外周面と前記固定部の内周面との間に凹状の空間部が設けられ、前記可撓部の内径位置にはシール接触部が突設され、このシール接触部にかかるシール面圧Fの力点が流路方向に垂直な分力Fyと流路方向に平行な分力Fxに分解され、この分力Fyが前記空間部を貫通する方向に構成され、前記固定部の内径側位置を前記可撓部が可撓する際の支点部としたことを特徴とするバタフライ弁用シートリング。
- 前記基体部の内周面は、前記シール接触部から緩やかなテーパ面とした請求項1に記載のバタフライ弁用シートリング。
- 前記空間部は断面略円弧状に形成されている請求項1又は2に記載のバタフライ弁用シートリング。
- 前記固定部と前記基体部の外方側とで固定基部が構成された請求項1乃至3の何れか1項に記載のバタフライ弁用シートリング。
- 筒形状のボデーと環状のシートリテーナの間に介在させたジスクの外周面にシール接触するシートリングの外方を固定する固定構造であって、前記シートリングは、基体部の内周側部に突出した可撓部と前記基体部の外周側部に突出した固定部が一体に延設され、かつ前記可撓部と前記固定部との間に空間部を有する環状形であり、前記基体部の外周面側の環状周囲に位置するガスケット部が薄肉部を介して一体に連結されていることを特徴とするバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記基体部の外周面と前記ガスケット部の内周面との間に幅狭の装入空間が設けられ、前記シートリテーナに設けた幅狭の突起部が前記装入空間に装入され、この突起部の先端で前記薄肉部の幅狭の側部を高い面圧で押圧した状態で前記薄肉部を局圧部位とした請求項5に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記ガスケット部の側面部に前記シートリテーナの押圧部で押圧する潰し代が設けられ、かつ前記固定部の側面部に前記シートリテーナの押圧面部で押圧する潰し代が設けられると共に、前記固定部の側面部、前記ガスケット部の側面部、前記薄肉部の側部の順で潰し代を大きくした請求項5又は6に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記空間部の内周面を前記シートリテーナに突設した環状突起の外面に接触させた請求項5に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記固定部の外面と前記シートリテーナの内面との間に空隙部が設けられ、かつ前記装入空間の外面と前記シートリテーナの突起部の内面との間に隙間が設けられた請求項6に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記固定部の外面と前記装入空間との繋ぎ位置に段部が形成された請求項9に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記ガスケット部の外面と前記シートリテーナの内面及び前記装入空間の内面と突起部の外面との間にそれぞれ空隙部が設けられた請求項6に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 前記薄肉部が当接する前記ボデー側面にボデー段部が設けられた請求項5に記載のバタフライ弁用シートリングの固定構造。
- 筒形のボデー内にステムを介して偏心位置に回動自在に軸支されたジスクを、前記ボデー内にシートリテーナで固定したシートリングに密封シール可能に設けた偏心型バタフライ弁において、前記シートリングは、断面略矩形状のリング状基体部の内径の一側面に所定の肉厚を有する可撓部と、前記基体部の外径の一側面に固定部がそれぞれ一体に延設され、前記可撓部の外周面と前記固定部の内周面との間に凹状の空間部が設けられると共に、前記可撓部の内径位置にシール接触部が突設され、このシール接触部にかかるシール面圧Fの力点が流路方向に垂直な分力Fyと流路方向に平行な分力Fxに分解され、この分力Fyは前記空間部が貫通される方向であり、前記基体部の外方と前記固定部とが前記シートリテーナで固定され、前記基体部と前記ボデーとの間に隙間が形成され、前記可撓部と前記シートリテーナとの間に隙間をそれぞれ設け、前記シートリテーナに設けた環状突起の外面と前記空間部の内側内面とを接触させた接触位置を、前記可撓部が可撓する際の支点部としたことを特徴とする偏心型バタフライ弁。
- 前記環状突起が前記空間部の奥部側の手前まで突出され、前記環状突起の外面を前記空間部の内側内面に接触させ、かつ環状突起の内面と前記空間部の外側内面との間に離間部が設けられた請求項13に記載の偏心型バラフライ弁。
- 弁閉時には、前記可撓部がシートリテーナに当接して支持された状態で、前記シール接触部とジスクとのシール面圧が高められた請求項13又は14に記載の偏心型バタフライ弁。
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