JP2018013170A - ライニング型バタフライバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】耐薬品性や耐熱性に優れたライニング型のバタフライバルブであり、特に、弁翼側のシール性を向上し、大口径の場合にもバックアップラバーの圧縮に必要な力が過大にならず、シートライナーとジスクとのシール力を適正な状態に確保し、操作トルクの上昇を抑制できるライニング型バタフライバルブを提供する。【解決手段】シートライナー３で被覆された筒形のボデー２内にライニングされたジスク４が軸着部２０を介して回転自在に設けられている。ボデー２の内周面に形成された収容溝３０とシートライナー３との間に装着されるバックアップラバー５を有し、このバックアップラバー５は、収容溝３０の外径側装着面３３に装着される底面３２とこの底面３２に隣接する側面４２とが設けられ、この側面４２と収容溝３０との間の一部又は全部に、双方の接触が回避される空間Ｓが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、ライニング型バタフライバルブに関し、特に、弁体及び弁箱内周面に樹脂ライニングが施された大口径のバタフライバルブに適した樹脂ライニング押圧用のバックアップラバーの装着構造に関する。

化学薬品等のプラントで高腐食性流体を流す場合や、食品関連の流路などに用いられるバタフライバルブとして、弁体の金属製芯体が樹脂ライニングされ、弁箱の内周面に樹脂シートリングが装着された、いわゆるライニング構造のバタフライバルブが知られている。この場合、ライニング材料としては、耐薬品性や耐熱性に優れたフッ素樹脂が通常使用されるが、フッ素樹脂は弾性に乏しく、特に、弁翼と弁箱側とのシール部付近では弁閉のタイミングで押圧シールする構造であるため、シール性の確保が難しくなって漏れを生じやすい。そこで、このようなバタフライバルブでは、一般的に、シートリングの背面側にゴム製のバックアップリングが設けられ、大口径の場合にも、このバックアップリングの弾性反発力を利用してシートリングを弁体に押し付けて弁翼側の弾性力不足を補うことが多い。

この種のバックアップリングを備えたバタフライバルブとして、例えば、特許文献１や特許文献２のバタフライ弁が開示されている。これらのバタフライ弁では、弁箱である弁本体の弁翼側に凹状溝が形成され、この凹状溝にバックアップリングが嵌合状態で装着され、凹状溝へのバックアップリングの充填率によりシール性が発揮される。凹状溝のバックアップリング外周面の当接側である内周面には複数の溝部が形成されている。これらのバルブでは、弁閉時に凹状溝の底面、側面でバックアップリングが圧縮された状態で、シートリングと弁体とのシール性を向上させようとするものである。
これらの場合、バックアップリングに熱膨張が生じたときには、この熱膨張による体積増加分が溝部に逃がされ、これによって、弁閉動作時の弁体のトルク上昇が抑制され、シール性の低下が抑制されるものとされている。

特許文献３のバタフライ弁では、弁本体には、バックアップリングが嵌入状態で装着される凹状溝が形成され、一方、バックアップリングには、その半径方向外側の両隅部に環状の逃がし溝が形成されている。このバタフライ弁では、バックアップリングの熱膨張による体積増加分が逃がし溝内に埋められるように逃がされることで、シートリングの弁体側への隆起が防がれ、弁体とシートリングとの良好なシール状態が確保されるものとされている。

一方、本出願人により、特許文献４のバタフライバルブのシール構造が出願されている。このバタフライバルブでは、弁開時には、バックアップラバーの弾性力でシートライナー内径がジスク外径よりも小径に変形され、一方、弁開時には、シートライナー内径が、ジスクの押圧で変形前のジスク外径と同径に設定される。これにより、弁閉操作時に、樹脂ライニング層を圧縮する力を必要とすることなく操作トルクの上昇を抑え、一定の低い操作トルクで容易に開閉操作可能になっている。

特開２００３−１６６６５４号公報 実開平３−７２１６１号公報 実開平３−１０５７７２号公報 ＷＯ２０１５／１４７１９７号公報

特許文献１や特許文献２のバタフライ弁では、バックアップリングや凹状溝の寸法公差が大きい場合、バックアップリングの側面が強く押圧された状態で凹状溝に装着されるため、特に、バックアップリングの側面（バックアップリングの幅）の寸法公差を調整する必要がある。仮に、バックアップリングが凹状溝に強く押圧された状態で弁閉状態に操作すると、弁体の押圧でバックアップリングが大きく圧縮変形し、その変形の逃げ場が、側面の規制により底面側（弁箱への装着側）と内径側（弁体とのシール側）に限られることになる。しかも、バックアップリングが流体等の熱の影響で熱膨張すると、この熱膨張による体積増加分の逃げ場が溝部だけでは不足になり、内径側がシートリング側に膨張変形するおそれがある。この場合、膨張部分がシートリングと弁箱との間に入り込み、シートリングが内径方向（弁体とのシール側）に大きく変形する可能性があり、その結果、弁閉操作時にはシートリングと弁体との間には、シールするために必要な力より過剰な力が働いて、操作トルクの上昇を招くことになる。

特許文献３のバタフライ弁においては、バックアップリングの半径方向外側の両隅部に逃がし溝が設けられている。しかし、この場合にも、バックアップリングが熱膨張し、その体積増加分を逃がし溝で吸収しきれないときには、その体積増加分がシートリング側に膨出変形し、弁座シール性の悪化や操作トルクの上昇につながる場合がある。

特許文献４におけるバタフライ弁においても、バックアップラバーの熱膨張によりシートリングが弁体側に膨出するおそれがある。特に、このバルブでは、バックアップラバーの適切なつぶし代を確保するため、その厚さが高さと同じ寸法に設けられている。このため、例えば、２５０Ａや３００Ａなどの大口径のバルブになると、バックアップラバーの体積が大きくなり、これに加えて、凹状溝も含めた寸法公差のばらつきも生じた場合、シートライナーの適切な内径の確保がより難しくなり、操作トルクの上昇の可能性が高くなる。

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、耐薬品性や耐熱性に優れたライニング型のバタフライバルブであり、特に、弁翼側のシール性を向上し、大口径の場合にもバックアップラバーの圧縮に必要な力が過大にならず、シートライナーとジスクとのシール力を適正な状態に確保し、操作トルクの上昇を抑制できるライニング型バタフライバルブを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、シートライナーで被覆された筒形のボデー内にライニングされたジスクが軸着部を介して回転自在に設けられたバタフライバルブにおいて、ボデーの内周面に形成された収容溝とシートライナーとの間に装着されるバックアップラバーを有し、このバックアップラバーは、収容溝の外径側装着面に装着される底面とこの底面に隣接する側面とが設けられ、この側面と収容溝との間の一部又は全部に、双方の接触が回避される空間が設けられているライニング型バタフライバルブである。

請求項２に係る発明は、収容溝の内径側の開口部の幅が、バックアップラバーの内径側の幅よりも広く形成されていると共に、収容溝の外径側装着面の幅が、バックアップラバーの底面の幅と略同じ広さに形成されているライニング型バタフライバルブである。

請求項３に係る発明は、シートライナーの内径は、弁開時においてはバックアップラバーの弾性力で変形されてジスクの外径よりも小径を成し、一方、弁閉時においてはジスクの押圧で変形されてバックアップラバーの弾性力で小径に変形される前の径を成し、この変形前の内径がジスク外径と同径（公差を含む）に設けられているライニング型バタフライバルブである。

請求項４に係る発明は、開口部と外径側装着面との間に、この外径側装着面に向けて傾斜するテーパ面が設けられているライニング型バタフライバルブである。

請求項１に係る発明によると、ボデーをシートライナーで被覆し、ジスクをライニングしていることで耐薬品性や耐熱性に優れ、バックアップラバーを設けていることで、特に、バックアップラバーの弾力性により、弁翼側のシートライナーとジスクとのシール性が向上する。バックアップラバーの側面と収容溝との間の一部又は全部に、これら双方の接触を回避する空間を設けていることで、この空間が、少なくとも弁閉時におけるバックアップラバーの側面の押し広がりを吸収する機能を発揮する。これによって、バルブが大口径の場合であっても、バックアップラバーの圧縮に必要な力を抑えつつ弾性力を確保し、シートライナーとジスクとのシール力を適正な状態に確保して、操作トルクの上昇を抑制しながらバルブを開閉操作できる。

請求項２に係る発明によると、収容溝の開口部の幅をバックアップラバーの内径側の幅よりも広く形成しているため、弁閉時のバックアップラバーと収容溝の開口部側との空間を維持して、バックアップラバーの圧縮に伴う変形や体積増加分の逃げ場を確保できる。収容溝の外径側装着面の幅をバックアップラバーの底面の幅と略同じ広さに形成しているため、バックアップラバーの基部側を位置決めして横ずれを防止できる。このため、バックアップラバーをジスクの弁翼側シール面に沿って配置した状態を維持し、バックアップラバーでシートライナーを均等にジスク側に押圧できる。
これらのことから、大口径の場合であっても、バックアップラバーの弾性機能を維持して過剰なシール力の発生を防ぎ、低トルク性を発揮しながら操作して弁閉時には高シール性を確保できる。

請求項３に係る発明によると、弁閉操作時に樹脂ライニング層を圧縮する力を必要とすることなく、操作トルクの上昇を抑制しつつ優れたシール性を発揮できる。しかも、大口径に設ける場合、この大口径化に伴って樹脂ライニング層が大きくなって厚みが増加した際にも、このライニング層を圧縮する力を加えることなく弁閉シール状態に操作でき、一定の低い操作トルクを維持して容易に開閉操作可能となる。

請求項４に係る発明によると、開口部と外径側装着面との間にテーパ面を設けていることで、バックアップラバーの収容溝への装着時にはテーパ面がガイドとなり、このテーパ面でバックアップラバー底面側を収容溝の外径側装着面まで確実に案内し、バックアップラバーを収容溝の所定位置に容易に装着しながら簡単に組立てできる。

本発明のライニング型バタフライバルブの実施形態を示す一部切欠き斜視図である。 バタフライバルブの中央縦断面図である。 バルブの弁閉状態を示す中央横拡大断面図である。 シートライナーの装着状態を示す一部省略断面図である。（ａ）はバックアップラバーの非装着状態を示す一部省略断面図である。（ｂ）はバックアップラバーの装着状態を示す一部省略断面図である。 バルブの弁開状態を示す中央横断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 図５の要部拡大断面図である。 バタフライバルブの比較例を示す拡大断面図である。 （ａ）はバックアップラバーの圧縮率と操作トルクとの関係を示す概念図である。（ｂ）はバックアップラバーとシートライナーの概念図である。 本発明のライニング型バタフライバルブの他の実施形態を示す要部拡大断面図である。 本発明のライニング型バタフライバルブの更に他の実施形態を示す要部拡大断面図である。

以下に、本発明におけるライニング型バタフライバルブのシール構造の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明のライニング型バタフライバルブの実施形態の一部切欠き斜視図、図２においては、図１の中央縦断面図を示している。

図１、図２において、バタフライバルブ（以下、バルブ本体１という）は、例えば、半導体製造用プラントや食品関連の管路等に用いられ、筒形のボデー２、シートライナー３、ジスク４、バックアップラバー５、ステム６を有し、このステム６は、上部ステム６ａ及び下部ステム６ｂを有している。

ボデー２は、例えばダクタイル鋳鉄などの鋳鉄により成形され、上部ボデー２ａ、下部ボデー２ｂを有する上下に分割可能な態様に設けられ、ボルト１０により一体に着脱可能に固定される。ボデー２には、流路口１１とフランジ１２とが設けられ、これらはシートライナー３で被覆される。上部ボデー２ａ、下部ボデー２ｂのステム６の軸装側には軸装穴１３が設けられ、この軸装穴１３に上部ステム６ａ、下部ステム６ｂがそれぞれ装着される。

軸装穴１３のジスク４の装着側には軸着部２０が設けられ、この軸着部２０は、リング体２１、シーリングブッシュ２２、Ｏリング２３、ベアリング２４を有している。ジスク４は、ライニングされた状態で軸着部２０を介してボデー２内に回転自在に設けられ、軸着部２０が軸シール部位となる。軸着部２０の上下には、コイルスプリングからなるスプリング２５が装着される。

図２〜図７に示すように、上下部ボデー２ａ、２ｂのジスク４とのシール側である内周面には、円周状の収容溝３０が形成され、この収容溝３０とシートライナー３との間にバックアップラバー５が装着される。収容溝３０は、バックアップラバー５に形成された端面５ａの天地の各軸シール部位２０への密着に支障のない円周長さに設けられ、本実施形態では、ボデー２のシーリングブッシュ２２の挿入孔に連通するように形成されている。

図６、図７において、収容溝３０の内径側には開口部３１が設けられ、この開口部３１からバックアップラバー５が収容可能に設けられる。開口部３１の幅Ｗ１は、バックアップラバー５の内径側の幅Ｗ２よりも広く形成される。一方、収容溝３０の外径側には、バックアップラバー５の底面３２側（外径側）が装着される装着面３３が形成され、この装着面３３の幅Ｗ３は、バックアップラバー５の底面３２の幅Ｗ４と略同じ広さに形成される。
なお、開口部３１の幅Ｗ１は、広げすぎると後述する軸シール部位２０のリング体２１やベアリング２４をボデー２で支持しにくくなることから、これら軸シール部位２０を構成する部品のボデー２による支持に影響のない寸法に設定する。

収容溝３０において、開口部３１と装着面３３との間の一部には、この装着面３３に向けて傾斜するテーパ面４０が設けられ、このテーパ面４０を介して開口部の幅Ｗ１＞装着面の幅Ｗ３の関係が確保されている。テーパ面４０は、装着面３３からやや離れた内径側に適宜の傾斜角度及び長さで設けられ、テーパ面４０と装着面３３との間には、装着面の幅Ｗ３と同じ幅のガイド溝４１が所定深さにより形成される。

ガイド溝４１には、バックアップラバー底面３２側が嵌め込み可能に設けられ、これによってバックアップラバー５が保持される。テーパ面４０は、開口部３１と装着面３３との幅の広さの差を埋めることができものであれば、その傾斜角度や長さにこだわることはなく、開口部３１と装着面３３との間の任意の一部に設けたり、或は開口部３１から装着面３３までの全部に渡って形成されていてもよい。テーパ面４０を収容溝３０の一部に設ける場合、図７に示すように、装着面３３からやや内径側の位置から、例えば、６０°程度の適宜の傾斜角度で設けるとよい。図の場合、ガイド溝４１によるバックアップラバー底面３２側の保持機能に加えて、後述する空間Ｓが十分に確保される。

図１〜図３において、バックアップラバー５は、例えばＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）などの弾性を有するゴム材等により所定の幅及び長さに形成される。バックアップラバー５は収容溝３０に装着され、シートライナー３の背面側に設けられる。これにより、バックアップラバー５でシートライナー３が内径側に押圧され、ジスク４の弁閉時に、特に、弁翼側のシール性が向上する。

バックアップラバー５には、収容溝３０の装着面３３に装着される前述の底面３２と、この底面３２に隣接する側面４２とが設けられる。側面４２は、この側面４２と対向する収容溝３０の対向面４３との間の一部に空間Ｓを形成可能な形状に設けられ、この空間Ｓにより、バックアップラバー５と収容溝３０との間の接触が回避される。

バックアップラバー５は、断面略正方形状で短尺状に設けられ、一定のつぶし率（圧縮率）に対する弾性力が確保される。仮に、厚さが極端に薄く形成されている場合、寸法のバラツキによりつぶし率の変動幅が大きくなり、弁閉時の操作トルクが急に上昇したり、または封止悪化する可能性が高くなる。また、厚さが極端に厚すぎる場合には、ボデー２の最大外径と最小外径が配管の寸法より制限される条件の下で、収容溝３０を深い寸法に設定しなければならず、ボデー２の耐圧強度を満足させるための最小肉厚を確保できない可能性が生じる。さらに、熱膨張による影響が大きくなり、弁閉時の操作トルクが急に上昇するという問題も生じる。

バックアップラバー５は、弁翼側端面５ｂで分割され、これにより弁翼側の中央付近の弾性力が、天地部位すなわちジスク４のボス面４ａと接触する部分と隣接する隣接付近に比して弱く設定され、弁翼部位の中央付近におけるシートライナー３の内径側への変形が低減されている。

より詳細には、図２の左右のバックアップラバー５は、天地部位から最も離れた弁翼位置、すなわち弁翼部位の中央付近でそれぞれ２等分に分割され、天地部位に挟まれた左右に各２本、合計４本が円周方向に配置されている。分割されたバックアップラバー５は同一形状に設けられる。

バックアップラバー５の天地側端面５ａは、リング体２１、シーリングブッシュ２２の外周面に沿うような凹状曲面に設けられる。この場合、端面５ａを軸シール部位２０に密着させた位置決め状態でバックアップラバー５が配置され、軸シール部位２０との境界付近においてもその弾性力をシートライナー３に機能させて、弁翼部位全体のシール性が向上する。端面５ａはフラット形状に設けられていてもよく、この場合、既存のバックアップラバー５の端面を加工することなく使用可能となる。

シートライナー３は、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂などの樹脂製材料により所定の肉厚に設けられ、前述のボデー２内周側に被覆されて高い耐食性や耐熱性を発揮可能に設けられる。シートライナー３は、ボデー２内周側に装着される環状部３ａと、この環状部３ａの両端外周縁に突設形成されたフランジ部３ｂとを有し、環状部３ａの上下部ステム６ａ、６ｂの装着位置には、筒状ライニング部３ｃ、３ｃが一体に形成され、これら筒状ライニング部３ｃを介して上下部ステム６ａ、６ｂがそれぞれ挿入可能に設けられる。

シートライナー３は、図５のジスク４の弁開時には、バックアップラバー５の弾性力で縮径方向に変形され、一方、図３の弁閉時には、ジスク４外周面の押圧によりバックアップラバー５の弾性力に抗して拡径方向に圧縮変形される。この場合、図５の弁開時のシートライナー３の内径φｄ１は、バックアップラバー５の弾性力でジスク４の外径φＤよりも小径を成すように設けられる。一方、図３の弁閉時のシートライナー３の内径φｄ２は、ジスク４の押圧で圧縮変形されてバックアップラバー５の弾性力で小径に変形されるときの径よりも、前の径を成すように大径に設けられ、この変形前の内径φｄ２は、ジスク外径φＤと同径（公差を含む）に設けられる。

シートライナー３の弁翼側内周には、円弧状の内周シール面４５が形成される。内周シール面４５は、流路軸芯方向と平行な平面であり、また、ジスク４のシール部４ｂは、円板状のジスク４と同芯状の球面の一部である、Ｒ状に形成されている。これら内周シール面４５とシール部４ｂとにより構成される弁座シールは、両部位の接触面積が線状に細い、いわゆる「線シール」であるため、摩擦力が小さく、弁閉時の操作トルクの上昇が低く抑えられている。

本実施形態における内周シール面４５の背面側には、前述した４本のバックアップラバー５がボデー２との間に配設され、このバックアップラバー４により内周シール面４５が縮径方向に押圧される。

図２に示すように、ジスク４は、芯金５０、ライニング部５１を有している。芯金５０は、例えば、ステンレス合金を材料として円盤状に形成され、この芯金５０の接液面となる表面には、ＰＦＡ等のフッ素樹脂等の樹脂材料が所定の肉厚で被覆されてライニング部５１が設けられる。

ライニング部５１は、ジスク４の天地側のボス面４ａとステム６の外周の一部とを被覆する軸筒ライニング部５２を有し、芯金５０の適宜位置に形成された貫通孔５０ａを介して芯金５０の外周囲に一体に被覆されてこの芯金５０からの離脱が防がれた状態で一体化されている。

ジスク４の天地側には、ボス面４ａからなる天地シール部位が設けられ、このジスク４のシール部位は、前記天地部位が接触シールする部位と、この天地部位以外の弁翼部位とから成っている。これにより、天地部位により、弁開から弁閉状態までのシートライナー３との天地側のシール性が確保され、弁翼部位により、弁閉状態のシートライナー３との弁翼側のシール性が確保される。図３の弁閉状態には、天地部位と弁翼部位とによるシールによりシートライナー３の内周面全体に渡ってシール性が発揮される。

図２に示すように、ジスク４の天地側にはステム挿入孔５３が形成され、更に天側のステム挿入孔５３には角形穴部５４が形成される。角形穴部５４には、上部ステム６ａ、ステム挿入孔５３には下部ステム６ｂがそれぞれ挿入嵌合され、これにより、ジスク４は、ボデー２の上下の軸着部２０を介して、上部ステム６ａ、下部ステム６ｂで軸装され、上部ステム６ａ側の回動によりボデー２内に開閉自在に設けられている。

一方、軸シール部位２０側において、軸装穴１３に装着されたステム６の外周側に円筒状のベアリング２４が設けられ、このベアリング２４とその下方に位置するシートライナー３との間には、金属製で円筒状のリング体２１がこれらに挟まれるように設けられている。

リング体２１は、ステンレス材料によりジスク４のボス面４ａの外周近傍位置を上方側から強く押圧することが可能な径に設けられ、ジスク４が回転可能な状態で、ベアリング２４を介して図１のスプリング２５の弾発力が伝達可能に設けられる。

図２において、上部ボデー２ａの軸装穴１３には、ベアリング部材５７が保持リング５８で係止された状態で配置され、このベアリング部材５７によりスプリング２５が下方向に弾発可能な状態に支持される。一方、下部ボデー２ｂの軸装穴１３には、コマ部材５９が保持リング５８で係止された状態で配置され、このコマ部材５９の上にベアリング部材６０が重ねられ、このベアリング部材６０を介してスプリング２５が上方向に弾発可能な状態に支持される。これらのベアリング部材５７、６０、コマ部材５９により、上下のスプリング２５、２５がそれぞれジスク４方向に弾発される。ベアリング部材５７やコマ部材５９の内外周には、防塵・防水用のＯリング６１、６１がそれぞれ装着される。

ベアリング２４は、軸装穴１３に装着されたスプリング２５とリング体２１との間に配置され、このベアリング２４により上部ステム６ａ、下部ステム６ｂがそれぞれＯリング２３の近傍で回転自在且つ調心状態に支持されている。

シーリングブッシュ２２は鍔状部材からなり、カーボンファイバー入りＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂材料により成形され、軸装穴１３のリング体２１とライニング部５１及びシートライナー３との間にシール部位として設けられる。シーリングブッシュ２２には円筒部２２ａが形成され、この円筒部２２ａの下部側には、外周方向に曲折されるように環状の鍔部２２ｂが形成される。鍔部２２ｂにはリング体２１の端面側が当接し、これにより、リング体２１は、鍔部２２ｂを介してシートライナー３を押圧するようになっている。シーリングブッシュ２２は、筒状ライニング部３ｃとリング体２１との間に円筒部２２ａが介在されるように装着され、リング体２２により円筒部２２ａを介して筒状ライニング部３ｃの拡径が防止される。

このような構成により、図２に示したバルブ本体１において、ボデー１の軸装穴１３に設けたスプリング２５を弾発力でリング体２１を介してジスク４の天地のボス面４ａに位置するシートライナー３を押圧することで、この天地部位のシール性が保持される。

これと共に、シーリングブッシュ２２、筒状ライニング部３ｃ、軸筒ライニング部５２をリング体２１とステム６との間に挟み込むことにより、軸シール部位２０の拡径を防止しつつ、この摺接部位である軸シール部位２０のシール性を発揮するようになっている。

なお、上記実施形態における空間Ｓは、バックアップラバー５の側面４２と収容溝３０の対向面４３との間の一部に設けられているが、これら双方の接触を回避するものであれば、側面４２と収容溝３０の対向面４３との間の全部の領域に渡って設けられていてもよい。

具体的には、上記実施形態における空間Ｓは、収容溝３０内におけるバックアップラバー５の横ずれ防止する部分（本実施形態においては、ガイド溝４１部分）を除き、バックアップラバー５の側面と収容溝３０の対向面との間の略全部の領域に渡って設けるのがよい。本実施形態においては、バックアップラバー５の内径側の側面の少なくとも７０％以上、より好ましくは８０％以上が収容溝３０との接触が回避されるよう、空間Ｓを設けている。

バックアップラバー５の断面形状は、略正方形状に限られることはなく、収容溝３０の形状等に合わせて、断面略長方形状等の適宜の断面形状に設けられていてもよい。バックアップラバー５は、天地部位で左右に分割されているが、この天地部位側で一体に設けられていてもよく、この場合、バックアップラバーは、略半円形状となる。

また、スプリング２５としてコイルスプリングを用いているが、これに限ることはなく、例えば、皿ばねを用いるようにしてもよい。

次いで、上記した本実施形態におけるバルブ本体１の組立手順並びに作用を述べる。
バルブ本体１を組立てる場合、その上下側を同様に組み立てるようにする。図２において、先ず、ライニング部５１で芯金５０が被覆されたジスク４を、シートライナー３の内周側に組み入れる。その際、ジスク４の上下の軸筒ライニング部５２をシートライナー３の筒状ライニング部３ｃにそれぞれ内挿する。この状態で、Ｏリング２３を装着したシーリングブッシュ２２を筒状ライニング部３ｃの外周に装着する。このとき鍔部２２ｂを筒状ライニング部３ｃの外周側に嵌め込むようにし、Ｏリング２３を軸筒ライニング部５２外周に当接させる。

更に、シーリングブッシュ２２の外周に、底面側を鍔部２２ｂ上面に当接させながらリング体２１を装着する。これにより、金属製のリング体２１がシーリングブッシュ２２を外周側から保持した状態となる。この状態で上部ステム６ａ、下部ステム６ｂをそれぞれ軸筒ライニング部５２の内側に挿入してステム挿入孔５２に接続する。

一方、上部ボデー２ａ、下部ボデー２ｂの各軸装穴１３に、ベアリング２４、スプリング２５、ベアリング部材５７、６０、コマ部材５９をそれぞれ装着し、ベアリング部材５７、コマ部材５９をそれぞれ保持リング５８の係止により抜け出しを防止する。

続いて、天地側端面５ａを、軸シール部位であるリング体２１、シーリングブッシュ２２の外周に密着させながら、４本の各バックアップラバー５の底面３２側を収容溝３０に嵌め込むように装着する。
このとき、収容溝３０の開口部３１と装着面３３との間にテーパ面４０を設けていることで、このテーパ面４０を介してバックアップラバー５の底面３２側を装着面３３まで案内し、これらを当接させるようにして容易に所定の装着状態に組込みできる。

装着面３３の幅Ｗ３を、バックアップラバー底面３２の幅Ｗ４と略同じ広さに形成し、装着面３３の幅Ｗ３と同じ幅で所定深さのガイド溝４１を設けているため、バックアップラバー底面３２側をガイド溝４１に嵌め込みながら装着し、嵌め込み後には、ガイド溝４１による位置決め状態でバックアップラバー５を保持できる。バックアップラバー５の装着後には、図６、図７に示すように、底面３２に隣接する側面４２と収容溝３０との間に空間Ｓが設けられる。

次に、図１、図２に示すように、ジスク４、シーリングブッシュ２２、リング体２１を装着したシートライナー３を、バックアップラバー５を内周側に配設した上部ボデー２ａ、下部ボデー２ｂで挟み込むようにする。このとき、上記のように各バックアップラバー５の天地側端面５ａをリング体２１、シーリングブッシュ２２の外周に接触させる。

最後に、上部ボデー２ａと下部ボデー２ｂとをボルト１０で締付けて一体に固着することで、バルブ本体１の組立てが完了となる。

図１、図２において、バルブ本体１は、底面３２とこの底面３２に隣接する側面４２を有する断面略正方形状のバックアップラバー５を、開口部３１の幅Ｗ１を内径側の幅Ｗ２よりも広く形成した収容溝３０に装着し、側面４２と収容溝３０との間の一部に双方の接触を回避する空間Ｓを設けていることにより、図５、図７の弁開状態から図３、図６の弁閉状態までジスク４を回転させる際に、このジスク４によりシートライナー３を介して圧縮されるバックアップラバー５の変形の逃げ場を空間Ｓにより確保できる。このため、弁閉時にバルブ本体１内が高温（例えば１５０℃程度）になってバックアップラバー５が熱膨張したり、バックアップラバー５の寸法公差が最大となった場合にも、図６に示すように、バックアップラバー５の変形部分が空間Ｓに逃げるようにして、底面３２が上底となる断面略台形状に全体が変形し、このときの変形部位がシートライナー３とボデー２との間に入り込んで破損することを阻止できる。

このように、弁閉時において、少なくともバックアップラバー５の押し広がりによる変形部位を空間Ｓにより吸収できるため、バルブ本体１を２５０Ａや３００Ａの大口径に設けた場合にも、空間Ｓの大きさを維持することでバックアップラバー５の弾性力を確保しながら、操作トルクの上昇を防止できる。

しかも、バックアップラバー５の側面４２が収容溝３０で規制されることがないため、側面４２の寸法公差を細かく調整する必要がなく、バックアップラバー５が収容溝３０内で弾性変形するときのつぶし率を利用してシール力を向上できる。

ここで、本発明に係るライニング型バタフライバルブにおいて、空間Ｓが操作トルクの上昇を抑制する効果について、「バックアップラバーの圧縮率」と「操作トルク」との関係を中心に、図９に示す概念図を用いて説明する。
なお、本説明で用いる「バックアップラバーの圧縮率」とは、図９（ｂ）において、バックアップラバー５の自由高さＨに対して、収容溝３０とシートライナー３により形成される領域の長さをＬとした場合、「（Ｈ−Ｌ）／Ｈ」の式で示す値である。

バックアップラバー５を用いたライニング型バタフライバルブは、弁閉操作によるジスク４の回転に伴い、シートライナー３が拡径方向に変形され、バックアップラバー５を圧縮しながら弁閉状態に至る。
本発明に係るライニング型バタフライバルブは、弁閉操作において、シートライナー３の樹脂層を圧縮する必要がない点を、特徴の一つとして挙げている。従って、弁閉操作における「操作トルク」は、「バックアップラバーの圧縮に必要な力」、より詳細には、「バックアップラバーの圧縮率に対応する弾性力」に基づいて定めることができる。

「バックアップラバーの弾性力」は、バックアップラバー５の素材に基づく値であると共に、収容溝３０に対する接触、具体的には、バックアップラバー５の側面が収容溝３０に押圧接触することに伴う反発力により、上昇する値となる。従って、同じ圧縮率でも、空間Ｓを有する本発明と、後述する図８に示す比較例とでは、「バックアップラバーの弾性力」が異なることから、弁閉操作に必要な操作トルクに差が生ずるものとなる。

ここで、本発明と比較例における「バックアップラバーの弾性力」の差について、図６及び図８を参照して説明する。
図８に示す比較例における「バックアップラバーの弾性力」は、バックアップラバー７３の側面が収容溝７２に押圧接触する影響が加わることから、バックアップラバー７３の径方向と軸方向における圧縮、具体的には、図８における縦方向と横方向の圧縮に基づいた値となる。

これに対し、図６に示す本発明における「バックアップラバーの弾性力」は、バックアップラバー５の径方向における圧縮、具体的には、図６の縦方向の圧縮のみに基づいた値となる。従って、空間Ｓを有する本発明の「バックアップラバーの弾性力」は、比較例に比して低い値となることから、本発明に係るライニング型バタフライバルブの操作トルクの上昇を抑制することができる。

次に、本発明と比較例における操作トルクの差について、図９（ａ）に示す概念図を用いて説明する。
図９（ａ）では、操作トルクを、本発明・比較例共に、バックアップラバーの圧縮率に対して比例関係で示している。図９（ａ）における「線分Ａ」は、図８に示す比較例における「バックアップラバーの圧縮率」と「操作トルク」との関係を示しており、「線分Ｂ」は、図５に示す本発明における同様の関係を示している。

前述のように、本発明のバックアップラバー５の弾性力は、バックアップラバー５の側面が収容溝３０に押圧接触する影響が全く無いことから、比較例に比して低く抑えることができる。具体的には、同じバックアップラバーの弾性率（点ｃ参照）であっても、比較例における操作トルクは高い値であるのに対し（点ｄ参照）、本発明における操作トルクは低い値となる（点ｅ参照）。
従って、本発明における「バックアップラバーの圧縮率」と「操作トルク」との関係を示す線分Ｂの傾きは、比較例を示す線分Ａの傾きより小さいものとなる。

ここで、バタフライバルブの操作は、必要最小限の弁座シール性（ジスクとシートライナーとの押圧シール性）を得るために必要な、「操作トルクの下限値（図９に示すＴ_Ａ）」と、ステムやボデーの強度などの考慮した「操作トルクの上限値（図９に示すＴ_Ｂ）」との間で行われる。

比較例のバタフライバルブは、前述のように「バックアップラバーの圧縮率」と「操作トルク」との関係を示す線分Ａの傾きが大きく、圧縮率の変化が操作トルクに与える影響が大きい。従って、図８のバックアップラバー７３の圧縮率を狭い範囲α（図９（ａ）に示す、点ｆ−点ｃ間の圧縮率）で設定する必要があり、各部品の寸法公差を厳しく設定する必要がある。

これに対し、本発明のバタフライバルブでは、線分Ｂの傾きが小さく、圧縮率の変化が操作トルクに与える影響が比較例に比して小さい。従って、バックアップラバー５の圧縮率を広い範囲β（図９（ａ）に示す、点ｇ−ｈ間の圧縮率）で設定することができ、各部品の寸法公差に余裕を持たせることができることから、本発明に係る空間Ｓを設ける構造は、特に大口径のバタフライバルブに好適な構造である。

さらに、弁閉時に、シートライナー３の天地側と弁翼側とを、それぞれスプリング２５の弾発力、バックアップラバー５の弾性力を介してジスク４に押圧シールすることで、天地部位から弁翼部位にかけての全周面のシール部位で高シール性を確保しつつ、シートライナー３の弁翼側の局部的な変形を抑えている。これによっても、全閉操作時のトルクの著しい上昇を抑えて操作性を向上でき、シートライナー３やライニング部５１への過大な力を防いで摩耗や変形を抑えて長寿命化を図ることもできる。

その際、シートライナー３の弁翼側をジスク４外周面に沿って略円形状に均等に変形でき、バックアップラバー５の弾性力でシートライナー３を小径に縮径させる前の状態で、このシートライナー３の内径をジスク外径φＤと略同径に設けているので、弁閉時には、シートライナー３がジスク４の回転に伴って元の内径に復元しようとし、このシートライナー３をジスク４方向に押し潰す力を必要とすることなくシール性を発揮する。このように、弁閉時にジスク４に対してシートライナー３が縮径しようとする力が働かないことで操作トルクが低減し、しかも、上記のように、シートライナー３の弁翼側には略均等な力が加わっていることで、この低トルク性を効果的に発揮できる。
この場合、上下部ボデー２ａ、２ｂの収容溝３０の長さを、バックアップラバー５を上下に２本組み合わせた長さと略同じ長さとすることで、バックアップラバー５の弁翼部位の弾性力を天地部位に比して弱くして上記の特性を発揮する。

本発明のライニング型バタフライバルブとの比較例を図８に示す。この比較例のバルブ７０では、ボデー７１に断面矩形状の収容溝７２が形成され、この収容溝７２と略同じ断面形状のバックアップラバー７３が嵌合状態でシートライナー７４との間に装着され、弁閉状態のジスク７５によりシートライナー７４を介してバックアップラバー７３が圧縮変形された状態を表している。

この場合、前述した本発明のバタフライバルブの場合とは異なり、圧縮変形の逃げ場がシートライナー７４の内径方向に限られることで、その変形部位が収容溝７２から飛び出して内径側に膨出する。この膨出部分は、シートライナー７４とボデー７１との隙間Ｇに入り込むことでシートライナー７４が内径側に大きく変形し、シートライナー７４が損傷しやすくなる。

図１０においては、本発明のライニング型バタフライバルブの他の実施形態を示している。なお、以降の実施形態において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
この実施形態のバルブ本体８０では、バックアップラバー８１が、底面８２を下底とする断面略台形状に形成され、このバックアップラバー８１が、ボデー８３に形成された収容溝８４に装着されたものである。この場合、バックアップラバー８１の内径側の幅Ｗ２が底面の幅Ｗ４よりも小さくなることで、シートライナー８５との接触面積が小さくなり、シートライナー８５による面圧力を向上し、弁閉時のジスク８６とのシール性を高くできる。

しかも、この断面略台形状のバックアップラバー８１を収容溝８４に装着する場合、図に示すように、収容溝８４が、開口部３１側と装着面３３側とが略同じ幅の断面矩形状に形成されている形状である場合にも空間Ｓを確保できる。このため、収容溝８４の加工も容易となる。
さらに、底面８２を装着面３３に位置ずれを防止した状態で装着できるため、底面側を保持するためのガイド溝も省略可能になる。

図１１においては、本発明のライニング型バタフライバルブの更に他の実施形態を示している。
この実施形態のバルブ本体９０におけるバックアップラバー９１は、断面甲丸形状に形成され、このバックアップラバー９１が図９と略同形状の収容溝８４に装着されたものである。この場合にも、図９のバックアップラバー８１の場合と同様に、バックアップラバー９１の内径側のシール部位を成す幅Ｗ２が底面の幅Ｗ４よりも小さくなることにより、シートライナー８５との接触面積を小さくし、面圧力を上昇させて弁閉時のジスク８６とのシール性を向上できる。

何れの場合にも、前述した断面略正方形状のバックアップラバーの場合と同様に、底面８２と装着面３３とを略同じ幅の広さに設けていることで、バックアップラバー底面側を保持して位置ずれを防止できる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。例えば、収容溝内におけるバックアップラバーの横ずれを防止する技術として、ガイド溝４１に代えて、バックアップラバーの側面の一部に突起を設けたり、バックアップラバーの底面を接着剤で固定するようにしてもよい。

１ バルブ本体
２ ボデー
３ シートライナー
４ ジスク
５ バックアップラバー
２０ 軸着部
３０ 収容溝
３１ 開口部
３２ 底面
３３ 装着面
４０ テーパ面
４２ 側面
Ｓ 空間
Ｗ１ 開口部の幅
Ｗ２ バックアップラバーの内径側の幅
Ｗ３ 装着面の幅
Ｗ４ 底面の幅
φｄ１、φｄ２ シートライナーの内径
φＤ ジスクの外径

Claims (4)

1. シートライナーで被覆された筒形のボデー内にライニングされたジスクが軸着部を介して回転自在に設けられたバタフライバルブにおいて、前記ボデーの内周面に形成された収容溝と前記シートライナーとの間に装着されるバックアップラバーを有し、このバックアップラバーは、前記収容溝の外径側装着面に装着される底面とこの底面に隣接する側面とが設けられ、この側面と前記収容溝との間の一部又は全部に、双方の接触が回避される空間が設けられていることを特徴とするライニング型バタフライバルブ。
2. 前記収容溝の内径側の開口部の幅が、前記バックアップラバーの内径側の幅よりも広く形成されていると共に、前記収容溝の外径側装着面の幅が、前記バックアップラバーの底面の幅と略同じ広さに形成されている請求項１に記載のライニング型バタフライバルブ。
3. 前記シートライナーの内径は、弁開時においては前記バックアップラバーの弾性力で変形されて前記ジスクの外径よりも小径を成し、一方、弁閉時においては前記ジスクの押圧で変形されて前記バックアップラバーの弾性力で小径に変形される前の径を成し、この変形前の内径が前記ジスク外径と同径（公差を含む）に設けられている請求項１又は２に記載のライニング型バタフライバルブ。
4. 前記収容溝における開口部と外径側装着面との間に、この外径側装着面に向けて傾斜するテーパ面が設けられている請求項２又は３に記載のライニング型バタフライバルブ。

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