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JP3650059B2 - Butterfly valve - Google Patents

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JP3650059B2
JP3650059B2 JP2001384510A JP2001384510A JP3650059B2 JP 3650059 B2 JP3650059 B2 JP 3650059B2 JP 2001384510 A JP2001384510 A JP 2001384510A JP 2001384510 A JP2001384510 A JP 2001384510A JP 3650059 B2 JP3650059 B2 JP 3650059B2
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JP
Japan
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valve
valve body
flow path
valve stem
stem
Prior art date
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Application number
JP2001384510A
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Japanese (ja)
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JP2002250467A (en
Inventor
博明 仲川
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Kitz Corp
Original Assignee
Kitz Corp
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状の弁体により流路の開閉を行うバタフライバルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
給排水、空調設備、各種産業プラント、工場プロセスなどにおいては、円板状の弁体の回転によって流体の流通を制御する弁装置であるバタフライバルブが広く用いられている。
【0003】
このバタフライバルブは、ハウジングに回転可能に取り付けられた弁棒に弁体が固定されており、全開、全閉、中間開度といった所定の弁開度を得るために、弁棒のハウジング外部には、ギヤやレバーなどの弁体駆動部が設けられている。そして、設定した弁開度を保持するために、弁体駆動部にはロック機構が設けられている。
【0004】
しかし、バルブを配置するピット内部が狭く、弁体駆動部を取り付けるためのスペースがない場合や、バルブの誤操作を防止する場合、あるいはバルブの開閉頻度が少ない場合等は、ギアやレバーなどの弁体駆動部を設けない。この場合は、弁棒の回転をロックすることにより、設定した弁開度を保持する。
【0005】
このロックの手段として、ボールプランジャを用いたロック機構がある。
【0006】
ここで、図11に従来のバタフライバルブにおけるロック機構を示す。
【0007】
図示するように、従来におけるボールプランジャを用いたロック機構は、ボールの変位方向が弁棒113の軸方向と同じになるように弁棒113に取り付けられて弁棒113の回転軸回りを回転するボールプランジャ119を備えた係止部120と、ボールプランジャ119のボールと係合可能なロック穴120aがボールプランジャ119の回転軌跡上に形成されてハウジング112に設けられた円盤状のフランジ121とからなる。なお、ロック穴120aは、このロック穴120aとボールプランジャ119のボールとが係合したときに弁体114が所望の弁開度となる位置に形成されている。
【0008】
ここで、ボールプランジャ119が弁棒113より離れていればいるほどロック力、すなわち弁体114の保持力は大きくなる。
【0009】
そこで、前述した従来の技術において、所望のロック力が得られる程度にボールプランジャ119を弁棒113から離れた場所に取り付けると、ボールプランジャ119と係合するロック穴120aも弁棒113から離れた場所に形成しなければならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、十分なロック力が得られる程度にロック穴を弁棒から離れた場所に設置すると、このようなロック穴が設けられたフランジそのものが大きくなってしまう。これでは、バタフライバルブ自体が大型化してしまうことになり、好ましくない。さらに、このフランジ121は、その大きさをバタフライバルブの面間寸法内に納めなければバルブと配管との接続に支障が出てしまうので、フランジを大きくするにも寸法や形状の制約があった。
【0011】
ここで、バタフライバルブには、弁体が弁棒の回転軸から偏心して取り付けられた偏心弁タイプのものがある。そして、偏心弁の場合には、流体の流通方向に対して弁体の傾斜角度が0°のときを全開位置に設定すると、弁体における流体の流通方向下流位置で且つ流路の軸心側に負圧部分が発生して弁体を閉位置に変位させようとする力、すなわちアンバランストルクが発生する。
【0012】
このような偏心弁において前述したロック機構で十分なロック力を得ようとすると、バタフライバルブが大型化してしまう。また、バタフライバルブの大型化を避けようとすると、ロック穴の設けられたフランジが小さくなってしまい、ボールプランジャのロック力が弱くなる。すると、流量が増加してアンバランストルクが大きくなった場合には、ボールプランジャのロックが外れて弁体が全閉状態になり流路を塞いでしまうことがある。
【0013】
このような問題を解決するために、たとえば実公平2−29324号公報や実公平3−53089号公報においては、弁体にフィンを取り付けてアンバランストルクを打ち消す揚力を発生させる技術が開示されている。
【0014】
しかしながら、これらの技術は中間開度におけるアンバランストルク対策には有効ではあるが、全開時における配慮はなされておらず、これらの技術を全開時に適用してもアンバランストルクの問題は解消しない。
【0015】
そこで、本発明は、装置が大型化することなく係止部に十分なロック力を付与することのできるバタフライバルブを提供することを目的とする。
【0016】
また、本発明は、弁体を全開位置にしたときにおけるアンバランストルクの発生を抑制することのできるバタフライバルブを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るバタフライバルブは、流体の流路が形成されたハウジングと、ハウジングに回転可能に取り付けられた弁棒と、弁棒の回転軸から偏心した位置で弁棒に支持されて流路上に配置され、弁棒の回転により回転して流路を開閉する板状の弁体と、ハウジングの外部において弁棒の径方向に取り付けられ、ボールが弁棒の回転軸に対して接近離反する方向に変位するボールプランジャと、ボールと係合可能なロック穴が形成されて弁棒に固定され、ボールとロック穴との係合により弁棒を介して弁体を全開を含む所定の開閉位置に保持する係止部とを有し、弁体の全開位置は、当該弁体における流体流通方向上流部が流路の軸心に対して所定角度傾斜し、弁体の上流部に発生した負圧と弁体の下流部に発生した当該弁体を変位させる方向の力とがバランスした位置であることを特徴とする。
【0018】
このような発明によれば、アンバランストルクの抑制により弁体保持力が小さくて済む位置を全開位置として弁体を保持するようにしたので、弁体を保持するための機構がコンパクト化できてこれをバルブの面間寸法内に収めることが可能になり、これにより、装置が大型化することなく係止部に十分なロック力を付与することが可能になる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【0022】
図1は本発明の一実施の形態であるバタフライバルブを示す平面図、図2は図1のバタフライバルブのII−II線に沿った断面図、図3は図1のバタフライバルブの上面図、図4は弁棒が分割された偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心と平行に設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図、図5は弁棒が分割されていない偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心と平行に設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図、図6は弁棒が分割された偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して6°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図、図7は弁棒が分割されていない偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して6°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図、図8は弁棒が分割された偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して10°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図、図9は弁棒が分割されていない偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して10°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図、図10は偏心弁タイプのバタフライバルブにおける弁体の流路軸心に対する傾斜角度をパラメータにした流体流量とアンバランストルクとの関係を示すグラフである。
【0023】
図1および図2に示すように、本実施の形態のバタフライバルブ10は、内部に流体の流路11が形成されたハウジング12を有している。このハウジング12には、グランド17および割リング18に支持されて、弁棒13が回転可能に取り付けられている。
【0024】
弁棒13には、流路11上に配置された円板状の弁体14が支持されている。この弁体14は弁棒13の回転により回転して流路11を開閉する。ハウジング12には、流路11を閉鎖した弁体14の外周面が密着する環状のシートリング15が、ボルト16aを介してシートリテーナ16により離脱が防止されて流路11の内周に沿って取り付けられている。また、ハウジング12と弁棒13との間には複数のOリング(図示せず)がはめ込まれ、弁棒13からの流体の漏れが防止されている。
【0025】
ここで、弁体14のシートリング15に対する密着性を確保するため、弁体14は弁棒13の回転軸から偏心して弁棒13に支持されている。また、弁棒13は2本に分割されており、それぞれの端部が弁体14の端部で固定されて相互に同軸上に離間配置されている。なお、弁棒13は分割されていない1本のものであってもよい。さらに、弁体14が弁棒13の回転軸から偏心して取り付けられている場合、一次偏心(弁棒13の回転軸と弁体14の中心との偏心)、二次偏心(一次偏心に加えて、弁棒13の回転軸とシートリング15の中心との偏心)あるいは三次偏心(二次偏心に加えて、弁体14の軸心と流路11の軸心との偏心)の何れであってもよい。
【0026】
ハウジング12の外部には、弁棒13の突出方向に沿って、2本の角柱状リブ12aが、弁棒13を挟んで流路11と直交方向で且つ相互に対向するよう、ハウジング12に延設されている。このリブ12aに、ボールが弁棒13の回転軸に対して接近離反する方向に変位するボールプランジャ19が、それぞれ1つずつ取り付けられている。また、ボールプランジャ19のボールと係合可能なロック穴20aが形成された係止部20が弁棒13に固定されている。ボールプランジャ19を用いる際には、その設置位置に貫通孔が必要であるが、上述のようなリブ構造は、その厚みをプランジャの長さ分だけ確保すればよいので、貫通孔の長さも必要最小限に留めることができて施工容易であることから、ボールプランジャ19を組み込みやすい構造となっている。
【0027】
図3に示すように、係止部20は略L字型となって前述したロック穴20aは2箇所の先端面に形成されており、このような係止部20を回転させて対応するロック穴20aとボールとを係合させることにより、弁棒13に支持された弁体14が所定の開閉位置(本実施の形態においては、全閉位置と全開位置)に保持される。
【0028】
そして、このようなバタフライバルブ10によれば、ボールプランジャ19のボールを弁棒13の回転軸に対して接近離反する方向に変位するように配置しているので、バタフライバルブ10を大型化することなく、ボールプランジャ19を弁棒13より離れた位置に設置することができ、係止部20を介して弁体14を十分な力で保持することが可能になる。この保持力は、[ボールプランジャ19のロック力]と[弁棒13の回転軸からボールプランジャ19のロック位置、すなわち係止部20の長さL]との積によるトルクによって生じる。
【0029】
なお、図示する場合には、係止部20にはロック穴20aが2箇所に形成され、ボールプランジャ19は各ロック穴20aに対応して2つ取り付けられているが、ロック穴20aおよびボールプランジャ19は1または複数設けることができ、両者が同数である必要もない。すなわち、中間開度を含めて弁体14の開閉位置をどのように設定するかにより、ボールプランジャ19およびロック穴20aの設置数ならびにこれらの配置場所は自由に決定することができ、本実施の形態に拘束されるものではない。したがって、ボールプランジャ19は弁棒13の径方向に取り付けられていればよい。
【0030】
また、本実施の形態においては、ボールプランジャ19がハウジング12に延設されたリブ12aに取り付けられ、ロック穴20aが係止部20に形成されているが、ボールプランジャ19が係止部20に取り付けられ、ロック穴20aがハウジング12に形成されていてもよい。さらに、リブ12aも角柱状に限られず、断面円弧状の柱状であってもよい。
【0031】
さて、前述のように、偏心弁タイプのバタフライバルブ10の場合には、開度全閉以外の場合、すなわち流路11の軸心に対して弁体14の傾斜角度が0°以上、90°未満にある場合は、弁体14にアンバランストルクが作用する。
【0032】
アンバランストルクは弁棒13の下流側に発生した負圧によるものである。そのため、図4に示すように、弁棒13が分割されている場合には、流路11内における弁棒13の突出量がわずかになり、発生するアンバランストルクも小さい。これに対して、図5に示すように、弁棒13が分割されていない場合には、流路11の径方向に弁棒13が貫通しているので、大きなアンバランストルクが発生することになる。
【0033】
このように、弁体14の流体の流通方向に対する傾斜角度が同じであれば、弁棒13は分割されている方がアンバランストルクは小さくなるものの、アンバランストルクを無視できる程度にまで抑制することはできない。そこで、本発明者は、弁体14の傾斜角度とアンバランストルクとの関係について考察を行った。なお、考察対象となったバタフライバルブ10の弁体14の厚さは8mm、弁体14の径は100mm、弁棒13の径は16mm、弁棒13の回転軸に対する弁体14の偏心量は17mm、分割タイプの弁棒13における流路11への突出量は30mmである。
【0034】
弁体14を通常の全開状態よりも更に回動させ、流路11の軸心に対して6°傾斜して設置したときにおけるアンバランストルクの発生状態について、弁棒13が分割されている場合を図6に、弁棒13が分割されていない場合を図7に示す。
【0035】
図6に示すように、弁棒13が分割されている場合には、弁体14における流体流通方向上流部に、下流部に発生した弁体14を変位させる方向の力を打ち消す方向の力が負圧により発生して弁体14の圧力バランスがとれるので、アンバランストルクの発生が抑制されている。
【0036】
また、図7に示すように、弁体14が分割されていない場合には、弁体14における流体流通方向上流部に、下流部に発生した弁体14を変位させる方向の力を打ち消す方向の力が発生するものの、弁体14の圧力バランスがとれるまで大きなものでない。
【0037】
次に、弁体14を流路11の軸心に対して10°傾斜して設置したときにおけるアンバランストルクの発生状態について、弁棒13が分割されている場合を図8に、弁棒13が分割されていない場合を図9に示す。
【0038】
図8に示すように、弁棒13が分割されている場合には、弁体14における流体流通方向上流部に発生した力の方が下流部に発生した力より大きくなって弁体14の圧力バランスが図4に示す場合とは反対の方に崩れている。
【0039】
また、図9に示すように、弁体14が分割されていない場合には、依然として図7に示す場合と同様、弁体14の流体流通方向上流部に発生した力は下流部に発生した力を打ち消すことができる程大きなものでない。なお、弁体14が分割されていない場合について本発明者がさらに考察を進めた結果、弁体14を流路11の軸心に対して16°傾斜して設置したときにアンバランストルクの発生が最大限抑制された。
【0040】
以上のことから、弁棒13が分割されているタイプのバタフライバルブ10について弁体14の流路11の軸心側への傾斜角を0°、2°、4°、6°、8°、10°に設定した場合、および弁棒13が分割されていないタイプのバタフライバルブ10について弁体14の流路11の軸心側への傾斜角を0°に設定した場合の流体流量とアンバランストルクとの関係を図10に示す。
【0041】
図10より、弁棒13が分割されている場合には、弁体14を流路11の軸心に対して6°傾斜して設置したときに弁体14の圧力バランスがとれている。したがって、この位置を弁体14の全開位置に設定すれば、アンバランストルクの発生を抑制することが可能になることが分かる。
【0042】
そして、この全開位置で前述したボールプランジャ19と係止部20のロック穴20aとを係合するようにすれば、流量が増加してもアンバランストルクはわずかなので、ボールプランジャ19のロックが外れて弁体14が全閉状態になる現象は発生しない。そこで、図3に示すように、係止部20による弁体14の全開位置と全閉位置とでなす角度は90°ではなく、6°狭い84°とされている。
【0043】
但し、本実施の形態では、分割タイプの弁棒13が用いられたバタフライバルブ10において、前述した寸法条件のときに弁体14の全開位置を流路11の軸心に対して6°傾斜した位置でアンバランストルクが最も抑制されている。しかしながら、寸法条件が変わればアンバランストルクが最も抑制される弁体14の傾斜角度も変わるものである。したがって、本発明は6°という傾斜角に限定されるものではなく、弁体14の全開位置が、弁体14における流体流通方向上流部が流路11の軸心に対して所定角度傾斜した位置とされていればよい。
【0044】
また、前述したロック機構を適用することなく、単に弁体14の全開位置を流路11の軸心に対して6°傾斜した位置とするようにしてもよい。
【0045】
さらに、弁棒13が分割されていないタイプのバタフライバルブ10についても、弁体14の全開位置が、弁体14における流体流通方向上流部が流路11の軸心に対して所定角度傾斜した位置とされていればよい。なお、この場合には、弁棒13が分割されたタイプより傾斜角が大きくなったときにアンバランストルクが抑制されるので、弁体14による流体の流通抵抗が大きくなることを考慮しなければならない。
【0046】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
すなわち、アンバランストルクの抑制により弁体保持力が小さくて済む位置を全開位置として弁体を保持するようにしたので、弁体を保持するための機構がコンパクト化できてこれをバルブの面間寸法内に収めることが可能になり、これにより、装置が大型化することなく係止部に十分なロック力を付与することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるバタフライバルブを示す平面図である。
【図2】図1のバタフライバルブのII−II線に沿った断面図である。
【図3】図1のバタフライバルブの上面図である。
【図4】弁棒が分割された偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心と平行に設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図である。
【図5】弁棒が分割されていない偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心と平行に設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図である。
【図6】弁棒が分割された偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して6°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図である。
【図7】弁棒が分割されていない偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して6°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図である。
【図8】弁棒が分割された偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して10°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図である。
【図9】弁棒が分割されていない偏心弁タイプのバタフライバルブにおいて弁体を流路の軸心に対して10°傾斜して設置した場合のアンバランストルクの発生状態を示す説明図である。
【図10】偏心弁タイプのバタフライバルブにおける弁体の流路軸心に対する傾斜角度をパラメータにした流体流量とアンバランストルクとの関係を示すグラフである。
【図11】従来のバタフライバルブにおけるロック機構を示す断面図である。
【符号の説明】
10 バタフライバルブ
11 流路
12 ハウジング
13 弁棒
14 弁体
15 シートリング
16 シートリテーナ
17 グランド
18 割リング
19 ボールプランジャ
20 係止部
20a ロック穴
112 ハウジング
113 弁棒
114 弁体
119 ボールプランジャ
120 係止部
120a ロック穴
121 フランジ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a butterfly valve that opens and closes a flow path with a plate-like valve body.
[0002]
[Prior art]
In water supply / drainage, air conditioning equipment, various industrial plants, factory processes, and the like, butterfly valves, which are valve devices that control the flow of fluid by the rotation of a disc-shaped valve body, are widely used.
[0003]
In this butterfly valve, the valve body is fixed to a valve rod rotatably attached to the housing, and in order to obtain a predetermined valve opening such as full open, full close, intermediate opening, Further, a valve body drive unit such as a gear or a lever is provided. And in order to hold | maintain the set valve opening, the valve body drive part is provided with the lock mechanism.
[0004]
However, if the inside of the pit where the valve is placed is narrow and there is no space for mounting the valve body drive part, if the valve is not operated incorrectly, or if the valve is not opened and closed frequently, the valve such as a gear or lever No body drive is provided. In this case, the set valve opening is maintained by locking the rotation of the valve stem.
[0005]
As a means for this locking, there is a locking mechanism using a ball plunger.
[0006]
Here, FIG. 11 shows a lock mechanism in a conventional butterfly valve.
[0007]
As shown in the figure, the conventional locking mechanism using the ball plunger is attached to the valve stem 113 so that the ball displacement direction is the same as the axial direction of the valve stem 113 and rotates around the rotation axis of the valve stem 113. A locking portion 120 provided with a ball plunger 119 and a disk-shaped flange 121 provided in the housing 112 with a lock hole 120a engageable with the ball of the ball plunger 119 formed on the rotation locus of the ball plunger 119. Become. The lock hole 120a is formed at a position where the valve body 114 has a desired valve opening when the lock hole 120a and the ball plunger 119 are engaged with each other.
[0008]
Here, the further away the ball plunger 119 is from the valve stem 113, the greater the locking force, that is, the holding force of the valve body 114.
[0009]
Therefore, in the above-described conventional technology, when the ball plunger 119 is attached to a location away from the valve stem 113 to such an extent that a desired locking force can be obtained, the lock hole 120a that engages with the ball plunger 119 is also separated from the valve stem 113. Must be formed in place.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the lock hole is installed at a location away from the valve stem so that a sufficient locking force can be obtained, the flange itself provided with such a lock hole becomes large. This is not preferable because the butterfly valve itself increases in size. Further, since the flange 121 has a problem in connecting the valve and the piping unless the size is within the face-to-face dimension of the butterfly valve, there are restrictions in size and shape even if the flange is enlarged. .
[0011]
Here, the butterfly valve includes an eccentric valve type in which a valve element is attached eccentrically from the rotating shaft of the valve stem. In the case of an eccentric valve, when the valve body is inclined at an angle of 0 ° with respect to the fluid flow direction, the valve is set at the fully open position, and is located downstream in the fluid flow direction in the valve body and on the axial center side of the flow path. A negative pressure portion is generated and a force to displace the valve body to the closed position, that is, an unbalance torque is generated.
[0012]
In such an eccentric valve, if a sufficient locking force is obtained by the above-described locking mechanism, the butterfly valve is increased in size. Further, when trying to avoid an increase in the size of the butterfly valve, the flange provided with the lock hole becomes small, and the locking force of the ball plunger becomes weak. Then, when the flow rate increases and the unbalance torque increases, the ball plunger may be unlocked and the valve body may be fully closed, closing the flow path.
[0013]
In order to solve such a problem, for example, Japanese Utility Model Publication No. 2-29324 and Japanese Utility Model Publication No. 3-53089 disclose a technology for generating a lift force that cancels an unbalance torque by attaching a fin to a valve body. Yes.
[0014]
However, although these techniques are effective for countermeasures against unbalanced torque at an intermediate opening, no consideration is given at the time of full opening, and even if these techniques are applied at the time of full opening, the problem of unbalanced torque is not solved.
[0015]
Then, an object of this invention is to provide the butterfly valve which can provide sufficient locking force to a latching | locking part, without enlarging an apparatus.
[0016]
It is another object of the present invention to provide a butterfly valve that can suppress the generation of unbalance torque when the valve body is in the fully open position.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a butterfly valve according to the present invention includes a housing in which a fluid flow path is formed, a valve rod rotatably attached to the housing, and a valve stem at a position that is eccentric from the rotation axis of the valve stem. And a plate-like valve body which is disposed on the flow path and is rotated by the rotation of the valve stem to open and close the flow path, and is mounted in the radial direction of the valve stem outside the housing, and the ball is the rotation axis of the valve stem A ball plunger that is displaced toward and away from the ball and a lock hole that can be engaged with the ball are formed and fixed to the valve stem, and the valve body is fully opened through the valve stem by the engagement of the ball and the lock hole. possess a locking portion for holding a predetermined open and closed positions, including a fully open position of the valve body, inclined at a predetermined angle relative to the axis of the fluid flow direction upstream portion the flow path in the valve body, the valve body Negative pressure generated upstream and downstream of the valve Wherein the the force for displacing the valve body is a position balanced.
[0018]
According to such an invention, since the valve body is held at the fully open position where the valve body holding force can be reduced by suppressing the unbalance torque, the mechanism for holding the valve body can be made compact. This can be accommodated within the face-to-face dimension of the valve, and this makes it possible to apply a sufficient locking force to the locking portion without increasing the size of the device.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. The embodiment of the invention is a particularly useful embodiment in which the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the embodiment.
[0022]
1 is a plan view showing a butterfly valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the butterfly valve in FIG. 1, and FIG. 3 is a top view of the butterfly valve in FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the state of occurrence of unbalance torque when the valve element is installed in parallel with the axis of the flow path in the eccentric valve type butterfly valve in which the valve stem is divided, and FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing the state of occurrence of unbalance torque when the valve element is installed in parallel with the axis of the flow path in the eccentric valve type butterfly valve, and FIG. 6 is an eccentric valve type butterfly valve in which the valve stem is divided FIG. 7 is an explanatory view showing a state of occurrence of unbalance torque when the valve body is installed at an inclination of 6 ° with respect to the axis of the flow path in FIG. 7, and FIG. 7 shows a valve in an eccentric valve type butterfly valve in which the valve stem is not divided. Body through the flow path FIG. 8 is an explanatory view showing a state of generation of unbalance torque when installed at an angle of 6 ° with respect to the shaft center. FIG. 8 shows an eccentric valve type butterfly valve in which a valve stem is divided. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the state of occurrence of unbalance torque when installed with an inclination of 10 °, and FIG. 9 shows an eccentric valve type butterfly valve in which the valve stem is not divided with respect to the axis of the flow path. FIG. 10 is an explanatory view showing a state of occurrence of unbalance torque when installed at an inclination of 10 °, and FIG. 10 is a flow rate of fluid and unbalance torque using the inclination angle of the valve body with respect to the flow axis of the valve in an eccentric valve type butterfly valve as parameters It is a graph which shows the relationship.
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, the butterfly valve 10 of the present embodiment has a housing 12 in which a fluid flow path 11 is formed. A valve rod 13 is rotatably attached to the housing 12 by being supported by a gland 17 and a split ring 18.
[0024]
A disc-like valve element 14 disposed on the flow path 11 is supported on the valve stem 13. The valve body 14 is rotated by the rotation of the valve rod 13 to open and close the flow path 11. In the housing 12, an annular seat ring 15 in which the outer peripheral surface of the valve body 14 that closes the flow path 11 is in close contact is prevented from being detached by the seat retainer 16 via a bolt 16 a, along the inner periphery of the flow path 11. It is attached. Further, a plurality of O-rings (not shown) are fitted between the housing 12 and the valve stem 13 to prevent fluid leakage from the valve stem 13.
[0025]
Here, in order to ensure the close contact of the valve body 14 with respect to the seat ring 15, the valve body 14 is eccentric from the rotating shaft of the valve stem 13 and is supported by the valve stem 13. Further, the valve rod 13 is divided into two parts, and the respective end portions are fixed at the end portions of the valve body 14 and are arranged coaxially apart from each other. The valve stem 13 may be one that is not divided. Further, when the valve body 14 is mounted eccentrically from the rotational axis of the valve stem 13, primary eccentricity (eccentricity between the rotational axis of the valve stem 13 and the center of the valve body 14), secondary eccentricity (in addition to primary eccentricity) , Eccentricity between the rotation axis of the valve stem 13 and the center of the seat ring 15) or tertiary eccentricity (in addition to the secondary eccentricity, the eccentricity of the axial center of the valve body 14 and the axial center of the flow path 11). Also good.
[0026]
Outside the housing 12, two prismatic ribs 12 a extend along the protruding direction of the valve rod 13 to the housing 12 so as to be opposed to each other in the direction orthogonal to the flow path 11 across the valve rod 13. It is installed. One ball plunger 19 is attached to each of the ribs 12a so that the ball is displaced in a direction in which the ball approaches and separates from the rotation axis of the valve rod 13. Further, a locking portion 20 formed with a lock hole 20 a that can be engaged with the ball of the ball plunger 19 is fixed to the valve rod 13. When the ball plunger 19 is used, a through hole is required at its installation position. However, since the rib structure as described above only needs to ensure the thickness of the plunger, the length of the through hole is also necessary. Since it can be kept to a minimum and can be easily constructed, the ball plunger 19 is easily assembled.
[0027]
As shown in FIG. 3, the locking portion 20 is substantially L-shaped, and the above-described lock holes 20a are formed at the two front end surfaces. By engaging the hole 20a with the ball, the valve element 14 supported by the valve rod 13 is held at a predetermined opening / closing position (in the present embodiment, the fully closed position and the fully open position).
[0028]
And according to such a butterfly valve 10, since it arrange | positions so that the ball | bowl of the ball plunger 19 may be displaced in the direction which approaches / separates with respect to the rotating shaft of the valve rod 13, the butterfly valve 10 is enlarged. However, the ball plunger 19 can be installed at a position away from the valve rod 13, and the valve body 14 can be held with sufficient force via the locking portion 20. This holding force is generated by a torque produced by the product of [the locking force of the ball plunger 19] and [the locking position of the ball plunger 19 from the rotating shaft of the valve stem 13, that is, the length L of the locking portion 20].
[0029]
In the case shown in the figure, the locking portion 20 is formed with two lock holes 20a, and two ball plungers 19 are attached corresponding to each lock hole 20a. One or a plurality of 19 can be provided, and it is not necessary that both are the same number. That is, depending on how the opening / closing position of the valve body 14 including the intermediate opening is set, the number of the ball plungers 19 and the lock holes 20a and the positions of these can be determined freely. It is not restricted by the form. Therefore, the ball plunger 19 may be attached in the radial direction of the valve stem 13.
[0030]
Further, in the present embodiment, the ball plunger 19 is attached to the rib 12a extending to the housing 12 and the lock hole 20a is formed in the locking portion 20, but the ball plunger 19 is connected to the locking portion 20. It is attached and the lock hole 20a may be formed in the housing 12. Furthermore, the rib 12a is not limited to a prismatic shape, and may be a columnar shape having a circular arc cross section.
[0031]
As described above, in the case of the eccentric valve type butterfly valve 10, the angle of inclination of the valve element 14 with respect to the axis center of the flow path 11 is 0 ° or more, 90 °, except when the opening is fully closed. If it is less than this, an unbalance torque acts on the valve body 14.
[0032]
The unbalance torque is due to negative pressure generated on the downstream side of the valve stem 13. Therefore, as shown in FIG. 4, when the valve stem 13 is divided, the amount of protrusion of the valve stem 13 in the flow path 11 becomes small, and the generated unbalance torque is small. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the valve stem 13 is not divided, the valve stem 13 penetrates in the radial direction of the flow path 11, so that a large unbalance torque is generated. Become.
[0033]
Thus, if the inclination angle of the valve body 14 with respect to the fluid flow direction is the same, the unbalance torque is reduced when the valve stem 13 is divided, but the unbalance torque is suppressed to a negligible level. It is not possible. Therefore, the present inventor considered the relationship between the inclination angle of the valve body 14 and the unbalance torque. The thickness of the valve element 14 of the butterfly valve 10 to be considered is 8 mm, the diameter of the valve element 14 is 100 mm, the diameter of the valve stem 13 is 16 mm, and the eccentric amount of the valve element 14 with respect to the rotation axis of the valve stem 13 is The protrusion amount to the flow path 11 in the split type valve stem 13 is 30 mm.
[0034]
When the valve stem 13 is divided with respect to a state in which the unbalanced torque is generated when the valve body 14 is further rotated from the normal fully opened state and is inclined by 6 ° with respect to the axis of the flow path 11. FIG. 6 shows a case where the valve stem 13 is not divided.
[0035]
As shown in FIG. 6, when the valve stem 13 is divided, the force in the direction that cancels out the force in the direction of displacing the valve body 14 generated in the downstream portion is upstream of the fluid circulation direction in the valve body 14. Since the negative pressure is generated and the pressure balance of the valve body 14 is maintained, the generation of unbalance torque is suppressed.
[0036]
Further, as shown in FIG. 7, when the valve body 14 is not divided, the force in the direction of displacing the valve body 14 generated in the downstream portion is canceled in the upstream portion of the valve body 14 in the fluid flow direction. Although a force is generated, it is not large until the pressure balance of the valve body 14 is achieved.
[0037]
Next, FIG. 8 shows a case where the valve stem 13 is divided with respect to the generation state of the unbalance torque when the valve body 14 is installed with an inclination of 10 ° with respect to the axis of the flow path 11. FIG. 9 shows a case where is not divided.
[0038]
As shown in FIG. 8, when the valve stem 13 is divided, the force generated in the upstream portion in the fluid flow direction in the valve body 14 is larger than the force generated in the downstream portion, and the pressure of the valve body 14 is increased. The balance is broken in the opposite direction to that shown in FIG.
[0039]
Further, as shown in FIG. 9, when the valve body 14 is not divided, the force generated in the upstream portion in the fluid flow direction of the valve body 14 is still the force generated in the downstream portion as in the case shown in FIG. Is not big enough to counteract. As a result of further consideration by the inventor about the case where the valve element 14 is not divided, the unbalance torque is generated when the valve element 14 is installed with an inclination of 16 ° with respect to the axis of the flow path 11. Was suppressed to the maximum.
[0040]
From the above, regarding the butterfly valve 10 of the type in which the valve stem 13 is divided, the inclination angle of the valve body 14 toward the axial center of the flow path 11 is 0 °, 2 °, 4 °, 6 °, 8 °, Fluid flow rate and unbalance when set to 10 ° and when the inclination angle of the valve body 14 to the axial center side of the flow path 11 of the butterfly valve 10 in which the valve stem 13 is not divided is set to 0 ° The relationship with the torque is shown in FIG.
[0041]
From FIG. 10, when the valve stem 13 is divided, the pressure balance of the valve body 14 is maintained when the valve body 14 is installed with an inclination of 6 ° with respect to the axis of the flow path 11. Therefore, it can be seen that if this position is set to the fully open position of the valve body 14, the occurrence of unbalance torque can be suppressed.
[0042]
If the ball plunger 19 and the lock hole 20a of the locking portion 20 are engaged in this fully open position, the unbalance torque is small even if the flow rate is increased, so the ball plunger 19 is unlocked. Therefore, the phenomenon that the valve body 14 is fully closed does not occur. Therefore, as shown in FIG. 3, the angle formed by the locking portion 20 between the fully open position and the fully closed position of the valve body 14 is not 90 ° but 84 ° narrowed by 6 °.
[0043]
However, in the present embodiment, in the butterfly valve 10 in which the split type valve rod 13 is used, the fully open position of the valve element 14 is inclined by 6 ° with respect to the axis of the flow path 11 under the dimensional conditions described above. The unbalance torque is most suppressed at the position. However, if the dimensional condition changes, the inclination angle of the valve body 14 where the unbalance torque is most suppressed changes. Therefore, the present invention is not limited to the inclination angle of 6 °, and the fully open position of the valve body 14 is a position where the upstream portion in the fluid flow direction of the valve body 14 is inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the flow path 11. It only has to be.
[0044]
Further, the fully open position of the valve element 14 may be simply set at a position inclined by 6 ° with respect to the axis of the flow path 11 without applying the above-described lock mechanism.
[0045]
Further, for the butterfly valve 10 of the type in which the valve stem 13 is not divided, the fully open position of the valve body 14 is a position where the upstream portion in the fluid flow direction of the valve body 14 is inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the flow path 11. It only has to be. In this case, since the unbalance torque is suppressed when the inclination angle becomes larger than the divided type of the valve stem 13, it is necessary to consider that the fluid flow resistance by the valve element 14 is increased. Don't be.
[0046]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention can provide the following effects.
In other words, since the valve element is held in the fully open position where the valve element holding force can be reduced by suppressing the unbalance torque, the mechanism for holding the valve element can be made compact and this It becomes possible to fit within the dimensions, and this makes it possible to apply a sufficient locking force to the locking portion without increasing the size of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a butterfly valve according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the butterfly valve of FIG.
FIG. 3 is a top view of the butterfly valve of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which an unbalance torque is generated in a case where a valve element is installed in parallel with the axis of a flow path in an eccentric valve type butterfly valve in which a valve stem is divided.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an unbalance torque generation state in a case where a valve element is installed in parallel with the axis of a flow path in an eccentric valve type butterfly valve in which a valve stem is not divided.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an unbalanced torque generation state in a case where a valve element is installed at an angle of 6 ° with respect to the axis of a flow path in an eccentric valve type butterfly valve with a divided valve stem.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an unbalance torque generation state when an eccentric valve type butterfly valve in which a valve stem is not divided is installed with a valve element inclined at 6 ° with respect to the axis of a flow path; .
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of occurrence of unbalance torque when the valve element is installed at an angle of 10 ° with respect to the axis of the flow path in the eccentric valve type butterfly valve in which the valve stem is divided.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an unbalance torque generation state when an eccentric valve type butterfly valve in which a valve stem is not divided is installed with a valve element tilted by 10 ° with respect to the axial center of a flow path; .
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a fluid flow rate and an unbalance torque using a tilt angle with respect to a flow axis of a valve body as a parameter in an eccentric valve type butterfly valve.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a lock mechanism in a conventional butterfly valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Butterfly valve 11 Flow path 12 Housing 13 Valve rod 14 Valve body 15 Seat ring 16 Seat retainer 17 Gland 18 Split ring 19 Ball plunger 20 Locking part 20a Lock hole 112 Housing 113 Valve rod 114 Valve body 119 Ball plunger 120 Locking part 120a Lock hole 121 Flange

Claims (3)

流体の流路が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に取り付けられた弁棒と、
前記弁棒の回転軸から偏心した位置で前記弁棒に支持されて前記流路上に配置され、前記弁棒の回転により回転して前記流路を開閉する板状の弁体と、
前記ハウジングの外部において前記弁棒の径方向に取り付けられ、ボールが前記弁棒の回転軸に対して接近離反する方向に変位するボールプランジャと、
前記ボールと係合可能なロック穴が形成されて前記弁棒に固定され、前記ボールと前記ロック穴との係合により前記弁棒を介して前記弁体を全開を含む所定の開閉位置に保持する係止部とを有し、
前記弁体の全開位置は、当該弁体における流体流通方向上流部が前記流路の軸心に対して所定角度傾斜し、前記弁体の上流部に発生した負圧と前記弁体の下流部に発生した当該弁体を変位させる方向の力とがバランスした位置であることを特徴とするバタフライバルブ。
A housing in which a fluid flow path is formed;
A valve stem rotatably mounted on the housing;
A plate-like valve element that is supported by the valve stem at a position eccentric from the rotation axis of the valve stem and disposed on the flow path, and that rotates by the rotation of the valve stem to open and close the flow path;
A ball plunger attached to the outside of the housing in the radial direction of the valve stem and displaced in a direction in which the ball approaches and separates from the rotation axis of the valve stem;
A lock hole that can be engaged with the ball is formed and fixed to the valve stem, and the valve body is held in a predetermined opening / closing position including the fully opened state through the valve stem by the engagement of the ball and the lock hole. possess a locking unit that,
The fully open position of the valve body is such that the upstream portion in the fluid flow direction in the valve body is inclined at a predetermined angle with respect to the axial center of the flow path, and the negative pressure generated in the upstream portion of the valve body and the downstream portion of the valve body A butterfly valve characterized by being in a position balanced with the force generated in the direction of displacing the valve body .
前記弁棒は2本に分割され、それぞれの端部が前記弁体の端部で固定されて相互に同軸上に離間配置されていることを特徴とする請求項1記載のバタフライバルブ。2. The butterfly valve according to claim 1, wherein the valve stem is divided into two parts, and the respective end portions are fixed at the end portions of the valve body and are spaced apart from each other on the same axis. 前記弁体の全開位置は、当該弁体における流体流通方向上流部が前記流路の軸心に対して傾斜して前記弁体の平面と前記流路の軸心とでなす角度が6°となる位置であることを特徴とする請求項記載のバタフライバルブ。The fully open position of the valve body is such that the upstream portion in the fluid flow direction of the valve body is inclined with respect to the axis of the flow path, and the angle formed by the plane of the valve body and the axis of the flow path is 6 ° The butterfly valve according to claim 2, wherein
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