JPH1078139A - 金属ガスケットおよび弁装置 - Google Patents
金属ガスケットおよび弁装置Info
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Abstract
ケットは、相対的に構造が複雑で製造コストが嵩む。ま
た、シール部材がガスケットの動的シール面に対して正
確に配置されていないと、均一に圧縮されず、シールの
均一性が損なわれる。 【解決手段】 静的シールを確保するための末端部16
と、動的シールを確保するための円弧部15とを具えた
部分を有し、円弧部15は同じ方向に湾曲すると共にそ
の曲率半径が変化している。
Description
すると共に動的シールを確保するためのガスケットおよ
びこれを用いた弁装置に関する。このガスケットは、特
に、高圧および/または高温状況下で操作されるシール
部材と共にバタフライ弁の上流および/または下流のシ
ールを確保するように意図されている。このような使用
のために、金属ガスケットがボディ側の静的シールおよ
びシール部材側の動的シールを確保するか、あるいはボ
ディ側の動的シールおよびシール部材側の静的シールを
確保するように使用される。
ール部材とボディとの間のシールを確保するように設計
したいくつかの型式のガスケットを具えている。その図
6において、単一部品から機械加工されるように提案さ
れたガスケットは、動的シールがシール部材に押圧状態
で当接する面取り部によって達成される。図2および図
4は、しっかりした相対的に剛体の背圧リングと共に薄
い板金製のガスケットを示している。この薄い板金製ガ
スケットは、高圧に耐えるために充分大きな接触圧を作
り出すように形成した金属リングによって動的シールを
確保している。静的シールは、ガスケットの平坦部の一
方が当接する弾性トーラス(a resilienttorus )の圧
縮によって達成される。
時やシール部材の閉鎖中にシール圧を保持するように、
シール部材に関してセルフセンタリング(self-centrin
g )の概念を用いている。機械加工したガスケットの半
径方向の可撓性は、複数の機械加工した複数の円周溝に
よって得られる。薄い板金製ガスケットは、リングの形
成面とその末端部との間に円錐状の接続領域を具える。
構造の金属ガスケットを記述している。このガスケット
は、フック状の部分、すなわち静的シールを確保するた
めの末端部と、接続部と、円弧形状の部分とを有する。
接続部は、ガスケットの軸線方向の可撓性を確保するよ
うに、円錐あるいは直線の形に設計することができ、従
って、ガスケットにシール部材の軸線方向、すなわち流
体通路の軸線に沿った変位を伴うことを許容する。
エラストマーあるいは金属ガスケットは、フックの形状
で周知である。これらのトロイダル(toroidal)部にお
いて、ガスケットは、その半径方向の変位を制限するた
め、ガスケットハウジングの肩部に当接するリップ部を
具えている。
1−2566870に記載されたガスケットは、相対的
に構造が複雑であり、従って製造するに際して高価とな
る。
DE−OS−2454452に開示されたガスケット
は、シール部材がガスケットの動的シール面に対して正
確に中心に配置されていない、すなわち作業軸線(work
ing axis)に沿って半径方向にずれている場合、均一に
圧縮されないという欠点を示す。ガスケットは、セルフ
センタリングが可能ではないので、シール部材に対する
シールが均一とはならなくなる。
力を持つガスケットの製造に関する上述した不具合を簡
単に解決し得る金属ガスケットおよびこれを用いた弁装
置を提供することにある。
静的シールを確保するための末端部と、動的シールを確
保するための円弧部とを具えた断面を有し、前記円弧部
は同じ方向に湾曲すると共にその曲率半径が変化してい
ることを特徴とする金属ガスケットにある。
ール部材との間の上流および/または下流へのシールを
確保するように、前記ボディと前記シール部材と金属ガ
スケットとを具えた弁装置であって、前記金属ガスケッ
トは、静的シールを確保するための末端部と、動的シー
ルを確保するための円弧部とを具えた断面を有し、前記
円弧部は同じ方向に湾曲すると共にその曲率半径が変化
していることを特徴とする弁装置にある。
に対し、適切な特性(角度および半径)の円弧により、
そしてまた、適当に変化可能な半径および角度の円弧を
選択して得られる動的シールの接触圧により、得られる
半径方向の可撓性によってガスケットのセルフセンタリ
ングが制御される。
スケットおよび第2の形態による弁装置において、装着
時にガスケットハウジング内に配置されるように、装着
状態のガスケットの円弧部がガスケットハウジングの剛
体部に押圧状態で当接するものであってもよい。
て135度よりも小さな角度をなす直線部を介して接続
しているものであってもよい。
ているものであってもよいし、不連続に変化しているも
のであってもよい。円弧部の曲率半径が不連続に変化し
ている場合、この円弧部は、少なくとも2つの異なる半
径を持ち、相互に接続する複数の円弧で構成することが
好ましく、特に3つの円弧で構成されていることが望ま
しい。円弧部を3つの円弧で構成した場合、逆向き装着
のガスケットに対して装着するように、一定半径の第1
の円弧に、動的シールの接触点ならびに逆向き装着のガ
スケットの動的シールの接触点を設定することが有効で
ある。
持ち、相互に接続する複数の円弧で構成されている場
合、第1の円弧は、第1の部分と第2の部分とを有し、
この第1の円弧の第1の部分に位置する押圧点を具える
ものであってもよい。
に応用した実施例について、図1〜図10を参照しなが
ら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限ら
ず、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用する
ことができる。
3と共に設けた軸線方向の流体通路2を有するボディ1
を一般的な方法によって具え、段部3は流体通路2の軸
線5に対して直角な面に配した支持部4を有し、さらに
ボディ1に設けた横孔9, 10を貫通する2つのそれぞ
れ軸7, 8により、ボディ1に対して回動するように装
着したバタフライディスク6を具え、一方の軸7がバタ
フライディスク6の駆動を確保するように機能する。
6の外縁部を構成するシール面12は、球形であって、
バタフライディスク6の主対称軸に中心が位置してい
る。この形状は、より一般的には、回転によって発生し
た円錐体、すなわち適当な曲線を母線とする回転曲線と
同じものであってもよい。
イディスク6のシール面12は、ボディ1の段部3の支
持部4のほぼ反対側にこれと対向してそれ自身が位置す
ることに注意すべきである。
よび/または下流のシールを達成するために使用したガ
スケットは、図示されていない。矢視A部は、図2から
図6に示した種々の詳細部分に対応した領域を概略的に
示している。
タフライ弁の上流および/または下流シールは、静的シ
ールをもたらすように、ボディ1の段部3の支持部4に
対して保持されるように設計された動的シール部である
円弧部15と、半径方向に平坦な部分を示すカラーの形
態の末端部16とを具えたガスケット14の一部によっ
て確保されている。ガスケット14のこの部分は、全体
としてフック形状となっている。バタフライ弁が閉じら
れた時、ガスケット14とバタフライディスク6のシー
ル面12との間の接触点19は、円弧部15に位置して
角度αの一方側を構成し、軸7, 8の作業軸線13に対
して角度φを形成する。この角度αの第2の側、つまり
ガスケット14の先端よりも末端部16の方に位置する
側は、軸線5, 13が交差する点で作業軸線13を横切
り、少なくともシール面12の法線と一致している。従
って、2つの軸線5, 13の交点は、角度φの中心とな
る。
した実施例において、その末端部16の固定は、ねじ1
8でボディ1に固定される環状のフランジ17によっ
て、確実にされることに注意すべきである。
14に働く接触力は、ガスケット14に変形をもたら
す。この変形の影響下で、円弧部15は、フランジ17
に対し、あるいはより一般的にはボディ1の支持部4に
押圧状態で当接することができる。点23は、ガスケッ
ト14の円弧部15とフランジ17との間の接触可能な
点である。
において、円弧部15が支持部4に押圧される方向に変
位をもたらす場合、例えガスケット14が逆向きに装着
されたとしても、ガスケット14の円弧部15はボディ
1の支持部4に押し付けられることができる。
ライディスク6のシール面12に対して通常の向きに装
着されているのに対し、図4におけるガスケット14
は、逆向きに装着されている。バタフライディスク6の
シール面12は、ガスケット14の開き側(円弧部15
の先端が位置する側:通常の向き)か、あるいは閉じ側
(円弧部15が連続する側:逆向き)でガスケット14
と接触状態となる。
迫形状および2つの装着方向の概念図である。
って図面に示した4つの面まで有することができる。末
端部16側の2つの押圧点は、固定押圧の状態で、フラ
ンジ17とボディ1との間の末端部16の埋設位置を示
しており、次の3つ目の押圧点は、ガスケットハウジン
グに対する円弧部15の押圧点を示しており、変位可能
な可動押圧の状態となっている。この押圧点の位置は、
装着方法に応じて変化する。シール部材であるバタフラ
イディスク6のシール面12に対するガスケット14の
接触点19は、最後の押圧点に対して示されている。
態のガスケット14に対する負荷の形式に従って接触す
るガスケット14とシール部材、つまりダイヤフラムデ
ィスク6との接触点19における圧力の相違を示してい
る。
力を受けて閉鎖される)締め付けによってのみもたらさ
れる負荷は、何らかの付加的な圧力を伴うことなく、ダ
イヤフラム弁の閉鎖に対応する。ガスケット14は、変
形応力を与えるシール部材、つまりダイヤフラムディス
ク6の嵌入による値Xの締め付けを受ける。ガスケット
14の変形は、その末端部16が固定支持部としてふる
まうため、その自由部分、すなわち、その円弧部15に
もたらされる。
e )負荷は、ガスケット14の円弧部15の開き側に例
えば50バールの圧力Pがもたらされるように、バタフ
ライ弁がさらされることを意味する。ダイヤフラムディ
スク6の一方側(図中、上側)に与えられる圧力および
製造時の部品の遊びのため、シール部材、つまりダイヤ
フラムディスク6は、距離Yだけ変位し、つまりガスケ
ット14の半径方向内側へより深く嵌入する。このシー
ル部材の変位は、変形応力を増大する間隔X+だけ、さ
らに円弧部15を圧縮する効果を有する。このため、シ
ール面12の接触圧が増大し、またシール圧も増大する
こととなる。
ガスケット14の円弧部15の閉じ側を圧縮するように
ダイヤフラム弁がさらされることを意味する。二点鎖線
で示した状態から実線で示した状態に、シール部材、つ
まりダイヤフラムディスク6は、距離Yだけ変位し、値
X- だけガスケット14を圧縮する。この変位は、締め
付け力の減少をもたらす。
でもシールを確保すると同時に、ガスケットの復元不可
能な塑性変形を防止するように、考慮する必要がある。
端部16として周知の単調な静的シール部は、動的シー
ル部として意図した円弧部15まで続いている。
半径R4 の円弧によりもたらされている。この半径R4
の最小値は、ガスケット14の製造方法によって必然的
に決められる。この値は、一般的におおよそ1mmから2
mmである。角度εは、セルフセンタリング能力に影響を
及ぼすために重要である。この角度εは、45度と90
度との間にある。図示した実施例において、この角度ε
は、(90−φ)度である。本実施例におけるガスケッ
ト14は、シール部材、つまりバタフライディスク6の
嵌入によって生ずる円弧部15の変形の方向に対し、ほ
ぼ直角な方向となる直線部20を半径R4 の円弧に隣接
して配置している。この直線部20は、末端部16に対
して最大で135度の角度を形成する。直線部20は、
90度の角度を越えて拡がる半径R3 の円弧まで続いて
いる。この円弧は、角度φの第2の側と平行に直線部2
1を方向付ける効果を有する。直線部21のこの面にお
いて、ガスケット14はフランジ17に押圧状態で当接
している。
り、作業軸線13と平行な直線部22で終わる半径R1
の円弧がある。接触点19は、この円弧R1 内に設定さ
れる。
追加した本は詰めによるガスケット14の他の実施例を
示している。
選択した少なくとも2つの異なる半径を持つ3つの円弧
(α, β), γ, δからなる円弧部15を有する。円弧
部15と末端部16との間の接続は、半径R4 の円弧ε
によってもたらされている。円弧部15は、ガスケット
ハウジングの利用可能な空間の状態に適合した長さの直
線部20を有する。この長さは、半径R1,R2,R3 の決
まった選択のために0になってもよい。
ウジングに対する押圧点23は、半径R2 の円弧γ上に
設定され、図中、黒塗り三角形によって示されている。
接触点19は、半径R1 の円弧α,β内に設定されてい
る。これは、通常の向きの装着の場合において、ガスケ
ット14の先端部からの角距離αにあって、しかも円弧
α, βの中心を通る中心軸線と直角な軸線から角距離φ
にある。この角度φは、図2の角度φと対応している。
半径R1 の円弧α, βは、角度φに関して規定した2つ
の角度α, βから構成されている。
は、円弧αから円弧β内の2φの所に設定されている。
この場合、ガスケットハウジングに対する押圧点23′
は、ガスケット14の先端部に近接する円弧α内に設定
されている。
め、スタンピングや、閉塞鍛造、あるいは金属スピニン
グによって、薄い板金製ガスケットを製造することが可
能である。
4回転シール部材を具えた弁装置のシール部材を隙間な
く構成するように、弁などの静的シールや動的シールの
ために使用することができる。
し、適切な特性(角度および半径)の円弧により、そし
てまた、適当に変化可能な半径および角度の円弧を選択
して得られる動的シールの接触圧により、得られる半径
方向の可撓性によってガスケットのセルフセンタリング
を制御することができる。例えば、セルフセンタリング
が可能であって、背圧リングを具えた周知のガスケット
と比較すると、円弧部のみによって従来のものと同一機
能を果たすことができるので、部品点数を減少すること
ができる。実験によると、圧力が50バールでも使用可
能であることが判明した。
ることにより、小径および大径のガスケットに対し、最
適な圧力を可能とする極めてさまざまな実施形態を得る
ことができる。特に、3つの円弧のパラメータをセット
した場合、利用可能な空間の要求に従うものの、ガスケ
ットの実施形態を増大する利点がある。
をなす直線部を介して円弧部と末端部とを接続した場合
には、利用可能な空間の要求に対する適合性を可能とす
る。同時に、半径方向の可撓性およびセルフセンタリン
グ能力をより変化させることができる。
定半径の第1の円弧に設定した場合、ガスケットが通常
向き装着および逆向き装着の何れであっても、圧力が加
えられる何れの側においてもシール機能を維持すること
ができ、高圧操作の場合に有効である。
まれるバタフライ弁の如き弁装置は、極端な高温および
/または高圧の状況下であっても確実なシールをもたら
すことができる。
一実施例の概略構造を表す断面図である。
る。
ディスクとの動的シール部分を抽出した概念図である。
との動的シール部分を抽出した概念図である。
の模式図である。
ル部分の概念図である。
ル部分の概念図である。
ル部分の概念図である。
部の構造を表す概念図である。
主要部の構造を表す概念図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 静的シールを確保するための末端部と、
動的シールを確保するための円弧部とを具えた断面を有
し、前記円弧部は同じ方向に湾曲すると共にその曲率半
径が変化していることを特徴とする金属ガスケット。 - 【請求項2】 装着時にガスケットハウジング内に配置
されるように、装着状態のガスケットの前記円弧部が前
記ガスケットハウジングの剛体部に押圧状態で当接する
ことを特徴とする請求項1に記載の金属ガスケット。 - 【請求項3】 前記円弧部と前記末端部とは、前記末端
部に対して135度よりも小さな角度をなす直線部を介
して接続していることを特徴とする請求項1に記載の金
属ガスケット。 - 【請求項4】 前記円弧部は、その曲率半径が連続して
変化していることを特徴とする請求項1に記載の金属ガ
スケット。 - 【請求項5】 前記円弧部は、その曲率半径が不連続に
変化していることを特徴とする請求項1に記載の金属ガ
スケット。 - 【請求項6】 前記円弧部は、少なくとも2つの異なる
半径を持ち、相互に接続する複数の円弧で構成されてい
ることを特徴とする請求項5に記載の金属ガスケット。 - 【請求項7】 前記円弧部は、3つの円弧で構成されて
いることを特徴とする請求項6に記載の金属ガスケッ
ト。 - 【請求項8】 逆向き装着のガスケットに対して装着す
るように、一定半径の第1の円弧に、動的シールの接触
点ならびに逆向き装着のガスケットの動的シールの接触
点が設定されていることを特徴とする請求項7に記載の
金属ガスケット。 - 【請求項9】 第1の前記円弧は、第1の部分と第2の
部分とを有し、この第1の円弧の前記第1の部分に位置
する押圧点を具えたことを特徴とする請求項6に記載の
金属ガスケット。 - 【請求項10】 前記第1の円弧に隣接した前記円弧に
位置する押圧点を有することを特徴とする請求項9に記
載の金属ガスケット。 - 【請求項11】 ボディとシール部材との間の上流およ
び/または下流へのシールを確保するように、前記ボデ
ィと前記シール部材と金属ガスケットとを具えた弁装置
であって、 前記金属ガスケットは、静的シールを確保するための末
端部と、動的シールを確保するための円弧部とを具えた
断面を有し、前記円弧部は同じ方向に湾曲すると共にそ
の曲率半径が変化していることを特徴とする弁装置。 - 【請求項12】 装着時にガスケットハウジング内に配
置されるように、装着状態のガスケットの前記円弧部が
前記ガスケットハウジングの剛体部に押圧状態で当接す
ることを特徴とする請求項11に記載の弁装置。 - 【請求項13】 前記円弧部と前記末端部とは、前記末
端部に対して135度よりも小さな角度をなす直線部を
介して接続していることを特徴とする請求項11に記載
の弁装置。 - 【請求項14】 前記円弧部は、その曲率半径が連続し
て変化していることを特徴とする請求項11に記載の弁
装置。 - 【請求項15】 前記円弧部は、その曲率半径が不連続
に変化していることを特徴とする請求項11に記載の弁
装置。 - 【請求項16】 前記円弧部は、少なくとも2つの異な
る半径を持ち、相互に接続する複数の円弧で構成されて
いることを特徴とする請求項15に記載の弁装置。 - 【請求項17】 前記円弧部は、3つの円弧で構成され
ていることを特徴とする請求項16に記載の弁装置。 - 【請求項18】 逆向き装着のガスケットに対して装着
するように、一定半径の第1の円弧に、動的シールの接
触点ならびに逆向き装着のガスケットの動的シールの接
触点が設定されていることを特徴とする請求項17に記
載の弁装置。 - 【請求項19】 第1の前記円弧は、第1の部分と第2
の部分とを有し、この第1の円弧の前記第1の部分に位
置する押圧点を具えたことを特徴とする請求項16に記
載の弁装置。 - 【請求項20】 前記第1の円弧に隣接した前記円弧に
位置する押圧点を有することを特徴とする請求項19に
記載の弁装置。
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