JPH0465267B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に弁の上流／下流密封を成すため
の密封装置に関する。

本発明は、特に、管状弁体内部を可動の弁体を
有し、この弁体はその外周部に密封面を備え、こ
の密封面は弁運動行程の端部において、密封パツ
キンの主対称軸線に対して接線方向または平行に
運動した後、この円形密封パツキンに当接する型
の弁に組み込まれる。

また、本発明は、逆型組立において、弁本体の
中心孔が実質円錐形の密封面を有し、また弁体が
その外周部にパツキンを備えて、このパツキンが
弁体と静的密封を成し、前記密封面と動的密封を
成すようにした弁に適している。

したがつて、これらの型の弁のおいては、密封
パツキンは多機能を備えていなければならない。
すなわち、この密封パツキンは、静的密封と動的
密封と、これらの静的密封と動的密封の間の密封
連続性とを同時に機能しなければならない。

〔従来技術と問題点〕

特に、弁の作動条件の故に、密封パツキンが最
良の密封を成すように弁座の支承面の表面状態に
適合することのできる柔性材料と、パツキン／弁
座接触圧と密封される流体圧とによる機械的応力
に耐えることができるように硬質で剛性の、しか
も密封作用に悪影響することなく弁体／弁室相対
運動を可能とする程度に可撓性の材料とによつて
同時に構成されなければならない場合に、前記の
密封機能の同時的達成は特に容易でない。

実際に、弁の閉鎖位置において弁体の密封面が
パツキンの動的液体密封面上に正確に定心されて
いない場合、このパツキンは不均一に圧縮される
ので弁体の外周全体に均一な密封が得られない。
故に、パツキンが弁体によつて過度に圧縮される
部分では弁体はこの過圧に耐えることができず、
これと反対にこの部分と直径方向に対向する部分
においては、密封が不確実になり、高圧漏れの可
能性が高い。

このような欠点を克服するため、弁体を密封パ
ツキンに対して定心させる機構を弁に設けたもの
が開発された。この定心機構は、弁の運動、ある
いは弁そのものに関するものである。

しかしながら、これらの解決方法は、複雑であ
り、不確実であり、弁のコストの大幅な増大を招
く。

また、複式可撓性金属Ｏ形シールリングの形の
密封リングで提案された。この密封リングは、弁
本体とともに静的密封を成す第１可撓性金属Ｏ形
シール・リング構造と、動的密封を成す第２可撓
性金属Ｏ形シール・リングと、２つの密封構造を
少なくとも部分的に包囲しながらこれらの密封構
造を相互に連結して静的密封と動的密封間の密封
連続性を成し同時に弁体の密封面上の第２密封構
造の自己定心を可能にする弾性材料から成る半径
方向膜と、弁体の密封面が当接する第２密封構造
区域の反対側区域に圧着される浮遊型反作用リン
グとを有して構成されている。

この種の密封リングは、フランス特許第
7722976号や特開昭57−177462号公報で公知とな
つている。

しかし上記形式の密封リングは、特に通常のエ
ラストマー・パツキンの仕様が禁止される条件
（高温または低温）において作動するための弁ま
たはコツクに組み込んだ場合に、すぐれた結果を
与える。

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
複式可撓性金属Ｏ型密封リングシールの自己定心
特性を、構成しやすい簡単な構造としかつ使用部
品のコストと所要の加工工程のコストのみならず
取付け操作そのもののコストをを大幅に低下させ
るようにした弁の流路密封装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の弁の流路密封装置は、急傾斜面を備え
たシヨルダを中心孔に設けた管状本体と、外周部
に円錐形密封面を備え管状本体の中心孔に可動に
装着された弁体と、周方向の引張応力に対して低
い弾性係数でかつ管状本体の密封面の平均直径に
実質的に等しい内径を有する環状動的密封要素お
よび環状動的密封要素に密封連結された内縁部分
と管状本体の中心孔に形成したシヨルダの急傾斜
面に圧着されシヨルダとともに静的密封を形成す
る外縁部分を備えた金属膜を備え弁運動行程の端
部で管状本体の密封面が当接する密封パツキン
と、この金属膜の平坦部を軸方向に均一に締付け
て静的密封部を形成する締付け装置とを有し、上
記締付け装置は、シヨルダの急傾斜面とともに環
状溝を形成し、この環状溝に環状動的密封要素が
半径方向に案内されかつ軸方向に保持され、また
金属膜の中心部が環状動的密封要素に半径方向の
可動性を生じるように外縁部分と内縁部分との間
において半径方向の弾性を備えている弁の流路密
封装置において、上記環状動的密封要素は、実質
Ｚ状断面の中実金属から形成された実質長方形断
面の内側環状部分と、環状内側部分に対して弁体
と反対の側に軸方向に片寄らされた環状外側部分
と、外側環状部分を内側環状部分に連結する実質
円錐形の連結部分とを有し、上記金属膜は、その
内側縁部によつて、環状密封要素の内側環状部分
の外側環状部と反対側の半径面に溶接して構成さ
れる。

この密封装置に使用される環状要素は、前記の
フランス特許等に記載の第２密封構造の役割と、
反作用リングの役割とを成すように設計されてい
る。

本発明の他の特に望ましい実施態様において
は、金属膜の内縁部分が湾曲部を成して環状空間
を画成し、その内部に、複合材料、たとえばカー
ボン、ガラス、金属またはケプラー（商標名）の
長繊維によつて強化された樹脂から成るリングに
よつて少なくとも部分的に形成された環状要素が
配置される。この方法は、繊維要素を形成する材
料をその引張り強さに応じて適当に選定すること
により、あるいは巻線を形成するコイルの巻き数
によつて、環状要素の相対的半径方向不変形成を
適当に調整できる利点を有する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明の弁流路密封装置を組み込んだ
ちよう形弁装置を示し、このちよう形弁装置の弁
本体１は、少なくとも部分的に円筒形の中心孔２
を有し、この中心孔２に設けたシヨルダ３には、
中心孔２の軸線５に対して垂直な面内に位置する
急傾斜面４が形成されている。また、ちよう形弁
装置のちよう形弁６は、軸７，８を弁本体１に設
けた横孔９，１０に挿通することによつて弁本体
１に枢転自在に取付けられている。上記２つの軸
のうちの一方の軸７は、ちよう形弁６を駆動する
ために使用される。

この実施例において、ちよう形弁６の密封面１
２（弁体の縁部によつて構成される面）は、ちよ
う形弁６の主対称軸線上に定心された球形を有す
る。もちろん、本発明は、この球形面に限定され
るものでなく、実際上、この形状は、円錐形とす
ることができ、さらに、一般的には回転円錐形、
すなわち適当な曲線の母線の回転曲面からなるこ
とができる。

ちよう形弁６は、閉鎖位置において、その当接
縁部１２が弁本体１のシヨルダ３の急傾斜面４と
実質的に整列配置されている。

第１図においては、弁の上流と下流との密封を
なすために使用される密封装置は図示されていな
い。符号１３で示す円部分は第２図ないし第５図
に示す各種の構造細部に対応している。

第２図に示す密封装置は、環状の動的密封要素
１４からなる密封パツキンと、リング状金属膜１
５とを有し、この金属膜１５はその内縁部分１６
によつて動的環状要素１４に固着され、またその
外縁部分は、本体１の中心孔のシヨルダ３の急傾
斜側面４に対して締付けられて静的密封をなす半
径方向平坦部分１７を有する。金属膜１５の平坦
部分１７の締付けは、円形カラー１９によつて行
なわれる。この円形カラー１９は、厚いウイング
２０，２１と比較的薄いウエブ２２とから成るＵ
形を有し、薄いウエブ２２の凹形部が弁本体１の
中心孔２の壁側に位置している。

円形カラー１９のシヨルダ３と反対の側のウイ
ング２０は、その一側面から他側面に、中心孔２
の軸線に対して平行な一連のねじ孔が貫通し、各
ねじ孔の中にねじ２３がねじ込まれ、このねじの
端部が他方のウイング２１に当接している。締付
けられるべき要素（膜１５の平坦部分１７）は、
ウイング２１の外側面とシヨルダ３の急傾斜面４
との間の空間に配置される。

さらに円形カラー１９のウイング２０は、弁本
体１の中心孔２の中に加工された半円環状溝に収
容されたリテーナ２４に当接している。リテーナ
２４と当接したウイング２０の面はテーパを成し
（面取り面２５）、従つてリテーナ２４は円形カラ
ー１９によつて加えられる応力の半径方向成分に
よつてその半円環状溝に保持される。したがつ
て、ねじ２３をねじ込むことにより、円形カラー
１９が変形してわずかに開き、ウエブ２２が弾性
ヒンジの役割を成す。ウイング２０はリテーナ２
４によつて軸方向に保持されているので、ねじ２
３によつて押されたウイング２１が、締付けられ
るべき要素を、たとえば弾性Ｏ形シール２９を介
して、弁本体１の中心孔２のシヨルダ３の急傾斜
面４に対して圧着する。

第２図に示す密封装置に使用されたパツキン
は、中実金属から成る環状密封要素１４であり、
この環状密封要素１４は、実質的にＺ形の断面を
有する。すなわち環状密封要素１４は、実質的に
長方形断面の内側環状部３５と、ちよう形弁６と
反対の側に軸方向に片寄つた同様に長方形である
が小寸法の外側環状部分３６と、前記内側環状部
分３５と外側環状部分３６とを連結する円錐部分
３７とを有している。

この場合、金属膜１５はその中心区域に、弁体
６と同一方向（従つてシヨルダ３と同一方向）に
向けられたリブ３８を有する。この金属膜１５は
その内縁部分１６によて、密封要素１４の外側環
状部分３６の反対側にある内側環状部分３５の放
射方向面３９に対して溶接される。

前記と同様に、この金属膜１５の内側（平坦）
縁部分１７は円形カラー１９のウイング２１によ
つて、シヨルダ３の急傾斜面４に対して締付けら
れる。またこの締付けは、弾性Ｏ形シールリング
２９によつて実施される。すなわち締付け装置は
有段輪郭の円形カラー１９を有し、この円形カラ
ー１９は、金属膜１５の外縁部分１７を弁本体１
の中心孔に設けたシヨルダ３の急傾斜面に締付け
る第１半径面と環状密封要素１４を部分的に収容
する環状空間をシヨルダ３の急傾斜面とともに画
成しまた環状密封要素の外側環状部分を軸方向に
保持する第２半径面４３と、環状密封要素１４の
半径方向運動行程の端部に外側環状部分３６が当
接する当接面４４とを有して構成される。

この場合、環状密封要素１４と金属膜１５とに
よつて形成される組立体を通すために、円形カラ
ー１９のウイング２１の外側面は有段プロフイル
を有し、シヨルダの急傾斜面とともに、この組立
体を収容する空間を形成する。

さらに、金属膜の中心部分に備えられたリブ３
８を受入れるため、シヨルダの急傾斜面は、その
中央部に、円形の軸方向くぼみ４１を含む。

第２図に示す密封装置は、ちよう形弁体６と動
的密封を成す環状要素１４の内側環状部３５に対
して、金属膜１５の（リブ３８の存在による）弾
性変形による放射方向可動性と、環状要素１４の
外側環状部３６と内側環状部３５とを連結する円
錐形部分３７の変形による軸方向可動性とを与え
る。この目的のために、環状要素１４の外側環状
部分３６は、軸方向には円形カラー１９のウイン
グ２１の半径面４３によつて保持されるが、半径
方向には動くことができる。

第３図ないし第５図は本発明による弁の流路密
封装置に組み込まれる密封装置の参考例を示すも
のであり、第３図に示す密封装置においては、使
用されるパツキンは中実金属から成る環状密封要
素１４であり、この環状密封要素１４は長方形断
面をなし、弁体６の縁部１２と接触する隅部２６
は少し面取りされている。この場合、金属膜１５
はその中央部にＶ形湾曲部２７を備えたリング状
を成す。この場合、面取り部２６と反対側の環状
要素１４の面は、金属膜１４の内縁部分２８に対
して、湾曲部２７の側において溶接されている。
金属膜１５の外側平坦縁部１７は、円形カラー１
９のウイング２１によつて、中心孔のシヨルダ３
の急傾斜面４に対して圧着されて、静的密封を成
す。

第３図に示す密封装置においては、このような
圧縮は、円形カラー１９のウイング２１の外縁部
分に設けた溝３０に部分的に収容された弾性Ｏ形
シール２９によつて行なわれる。またこの弾性Ｏ
形シール２９の圧縮は、弁本体１の中心孔の中の
小突起３１に対してウイング２１が円形カラー１
９の締付けのおいて当接することによつて制限さ
れる。環状要素１４は、弁６と反対の側におい
て、円形カラー１９のウイング２１の軸方向外側
面３２が金属膜１５の内側縁部分２８に当接する
ことにより軸方向に定置保持される。

もちろん、金属膜１５の湾曲部２７と環状要素
１４とが入るように、シヨルダ３の急傾斜面に段
部３３を設け、この段部３３によりウイング２１
の外側面とともに環状空間を形成する。

第４図に示す密封装置においては、環状密封要
素は中実金属リング４６を含み、これに対して金
属膜１５は疑問符状の断面形状をなし、その内側
にリング４６を包囲した湾曲部分１６が設けられ
ている。またその外側に平坦な半径部分１７を有
し、この半径部分１７はシヨルダ３の急傾斜面４
に圧着される。これら２つの半径部分１６，１７
は円錐形連結ぶ４７によつて相互に連結されてい
る。この場合にも、平坦部分１７の締付けは、円
形カラー１９によつて、弾性Ｏ形シールリング２
９を介して実施される。このシールリングの圧着
は、弁本体１の小突起４９に対して円形カラー１
９のウイング２１の縁部が当接することによつて
制限される。

この方法の利点は、一方では金属膜１５の材
質、他方では中実リング４６の材質を、これらの
部材のそれぞれの機能に完全に適合するように
（膜については密封機能、反力リングについては
機械的機能）、容易にまた独立的に決定できるこ
とにある。この方法の簡単さとその実施コストの
低さの故に、弁本体１に対する加工操作が最小限
に成される。

この方法は、前記の方法と異なり、中心孔シヨ
ルダ３の急傾斜面に円形空間あるいは段部を含ん
でいない。またこの方法は、第４図に示す非常に
浅い段部以外には円形カラーのウイング２１の特
殊加工を必要とせず、しかも必要ならこの段部を
省略することができる。

第５図に示す密封装置に使用される密封パツキ
ンは膜１５を含み、その外側平坦部１７から中心
湾曲部５０が延長され、この中心部から湾曲内縁
部分５１は延長され、この内縁部分は実質的に閉
じた環状空間を画成し、この環状空間には、たと
えばホウ素、ガラス、カーボン、ケブラー（商標
名）または金属の長い繊維によつて強化された樹
脂などの複合材料のリング５２が収容されてい
る。この密封パツキンの嵌入は、膜１５の中心部
の湾曲部５０を収容するためにシヨルダ３の急傾
斜面に軸方向環状空間を設ける必要があること以
外は、第４図について述べたと同様に実施され
る。

この点に関連して、第４図のパツキンの中実金
属リング４６の代りに第５図の複合材料から成る
リングを使用することもできる。

第４図と第５図に図示の方法は、密封パツキン
の構造の簡単さと、その順応性を高める構造の独
自性との故にきわめて注目すべきものである。実
際に、用途に応じて、これらのリング１４，５２
の材質を適当に選定することにより、その半径方
向弾性を容易に調整することができる。

もちろん、本発明は前記の構造に限定されるも
のではない。特に本発明は、これらの構造から明
らかに類推される種々の組合せに関するものであ
り、特に弁本体の中心孔が実質的に円錐形の密封
面を含み、また前記パツキンのいずれかから成る
密封パツキンが弁体の外周上に取付けられた逆型
組立体に関するものである。この場合、この密封
パツキンは弁体と共に静的シールを成し、弁本体
の中心孔の密封面とともに動的シールを成す。

前記の説明からこのような逆型組立体が当業者
にとつて明白であることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ちよう形弁
体と動的密封を成す環状要素の内側環状部に対し
て、金属膜の弾性変形による放射方向可動性と、
環状要素の外側環状部と内側環状部とを連結する
円錐形部分の変形による軸方向可動性とを与える
ことで、環状要素の外側環状部分は、軸方向には
保持されるが、半径方向には動くことができ、密
封装置に使用される環状要素が第２密封構造の役
割と反作用リングの役割とをなすという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による密封装置を組み込んだち
よう形弁の略示的軸方向断面図、第２図は本発明
による密封装置の断面図、第３図ないし第５図は
密封装置の参考例を示す図である。 １…弁本体、２…中心孔、３…シヨルダ、４…
急傾斜面、６…弁体、１２…弁体の当接面、１４
…環状密封要素、１５…金属膜、１６…金属膜の
内縁、１７…外縁、１９…カラー、２９…Ｏ形シ
ール、３５…環状内側部分、３６…環状外側部
分、３９…半径面、４３…第２半径面、４４…当
接面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 急傾斜面を備えたシヨルダを中心孔に設けた
   管状本体と、外周部に円錐形密封面を備え管状本
   体の中心孔に可動に装着された弁体と、周方向の
   引張応力に対して低い弾性係数でかつ管状本体の
   密封面の平均直径に実質的に等しい内径を有する
   環状動的密封要素および環状動的密封要素に密封
   連結された内縁部分と管状本体の中心孔に形成し
   たシヨルダの急傾斜面に圧着されシヨルダととも
   に静的密封を形成する外縁部分を備えた金属膜を
   備え弁運動行程の端部で管状本体の密封面が当接
   する密封パツキンと、この金属膜の平坦部を軸方
   向に均一に締付けて静的密封部を形成する締付け
   装置とを有し、上記締付け装置は、シヨルダの急
   傾斜面とともに環状溝を形成し、この環状溝に環
   状動的密封要素が半径方向に案内されかつ軸方向
   に保持され、また金属膜の中心部が環状動的密封
   要素に半径方向の可動性を生じるように外縁部分
   と内縁部分との間において半径方向の弾性を備え
   ている弁の流路密封装置において、上記環状動的
   密封要素１４は、実質Ｚ状断面の中実金属から形
   成された実質長方形断面の内側環状部分３５と、
   環状内側部分３５に対して弁体と反対の側に軸方
   向に片寄らされた環状外側部分３６と、外側環状
   部分３６を内側環状部分３５に連結する実質円錐
   形の連結部分３７とを有し、上記金属膜１５は、
   その内側縁部１６によつて、環状密封要素１４の
   内側環状部分３５の、外側環状部分３６と反対側
   の半径面３９に溶接されることを特徴とする弁の
   流路密封装置。 ２ 締付け装置は有段輪郭のカラー１９を有し、
   このカラー１９は、金属膜１５の外縁部分１７を
   弁本体１の中心孔に設けたシヨルダ３の急傾斜面
   に締付ける第１半径面と環状密封要素１４を部分
   的に収容する環状空間をシヨルダ３の急傾斜面と
   ともに画成しまた環状密封要素の外側環状部分を
   軸方向に保持する第２半径面４３と、環状密封要
   素１４の半径方向運動行程の端部に外側環状部分
   ３６が当接する当接面４４とを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の弁の流路密
   封装置。 ３ 金属膜１５の中央部はリブ３８を有し、シヨ
   ルダの急傾斜面は、その中央部に、リブ３８を収
   容するための軸方向円形くぼみ４１を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の弁の流路密封装置。