(57)【特許請求の範囲】
【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不連続に変化する少なくとも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、３つの円弧で構成され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】
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４に記載の金属ガスケット。
【請求項６】
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１に記載の金属ガスケット。
【請求項７】
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６に記載の金属ガスケット。
【請求項８】
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不連続に変化する少なくとも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弁装置。
【請求項９】
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８に記載の弁装置。
【請求項１０】
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８に記載の弁装置。
【請求項１１】
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８に記載の弁装置。
【請求項１２】
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１１に記載の弁装置。
【請求項１３】
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８に記載の弁装置。
【請求項１４】
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１３に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静的シールを確保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。
【０００２】
【従来の技術】
文献ＦＲ−Ｂ１−２５６６８７０は、シ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 resilient torus ）の圧縮によって達成される。
【０００３】
これらのガスケットは、圧力下に置か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-centring ）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。
【０００４】
文献ＤＥ−Ｃ２−２６４４５１８は、一体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。
【０００５】
また、ＤＥ−ＯＳ−２４５４４５２から、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した文献ＦＲ−Ｂ１−２５６６８７０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。
【０００７】
一方、文献ＤＥ−Ｃ２−２６４４５１８や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（working 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。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、セルフセンタリング能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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、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不連続に変化する少なくとも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金属ガスケットにある。
【００１０】
また、本発明の第２の形態は、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不連続に変化する少なくとも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弁装置にある。
【００１１】
本発明によると、例えば球形のシール部材に対し、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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による金属ガスケットおよび第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。
【００１３】
また、円弧部と末端部とは、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ものであってもよい。
【００１４】
円弧部は、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。
【００１５】
円弧部が、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。
【００１６】
【実施例】
本発明による金属ガスケットをバタフライ弁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。
【００１７】
図１を参照すると、バタフライ弁は、段部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。
【００１８】
この実施例において、バタフライディスク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。
【００１９】
バタフライ弁が閉位置にある時、バタフライディスク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。
【００２０】
この図面において、バタフライ弁の上流および／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。
【００２１】
上述すると共に図２に例示したように、バ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。
【００２２】
このガスケット１４に関し、後の図面に示した実施例において、その末端部１６の固定は、ねじ１８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。
【００２３】
バタフライディスク６によってガスケット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。
【００２４】
同様に、作業状態および圧力をかけた状態において、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。
【００２５】
図３において、ガスケット１４は、バタフライディスク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。
【００２６】
図５は、ガスケット１４に対する３つの圧迫形状および２つの装着方向の概念図である。
【００２７】
原則的に、ガスケット１４は、押圧点に従って図面に示した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。
【００２８】
図６から図８は、通常の向きで装着した状態のガスケット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。
【００２９】
図６に示されるように、（シール部材が圧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。
【００３０】
図７に示されたオートクレーブ（autoclave ）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。
【００３１】
図８に示される非オートクレーブ負荷は、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。
【００３２】
ガスケットの寸法は、どのような装着方向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。
【００３３】
図９は、ガスケット１４の詳細を示す。末端部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。
【００３４】
静的シール部と動的シール部との接続は、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２mm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２１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。
【００３５】
その後、（１８０−φ）度を越えて拡がり、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。
【００３６】
図１０は、円弧部１５に半径Ｒ2 の円弧を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。
【００３７】
このガスケット１４は、Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 から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。
【００３８】
通常方向に装着状態の場合のガスケットハ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。
【００３９】
バタフライディスク６と支持部４との間の接触点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。
【００４０】
逆向き装着の場合における接触点１９′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。
【００４１】
一定の厚みおよび開いた形状の断面のため、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。
【００４２】
本発明によるガスケットは、例えば、１／４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。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、球形のシール部材に対し、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。
【００４４】
また、角度および半径をパラメータ表示することにより、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。
【００４５】
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。
【００４６】
さらに、動的シールの接触点を円弧部の一定半径の第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。
【００４７】
一方、このような金属ガスケットが組み込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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による弁装置をバタフライ弁に応用した一実施例の概略構造を表す断面図である。
【図２】図１中の矢視Ａ部を抽出拡大した断面図である。
【図３】通常の向きに装着したガスケットとバタフライディスクとの動的シール部分を抽出した概念図である。
【図４】逆向き装着のガスケットとバタフライディスクとの動的シール部分を抽出した概念図である。
【図５】ガスケットの装着形態をそれぞれ説明するための模式図である。
【図６】ガスケットとバタフライディスクとの動的シール部分の概念図である。
【図７】ガスケットとバタフライディスクとの動的シール部分の概念図である。
【図８】ガスケットとバタフライディスクとの動的シール部分の概念図である。
【図９】本発明による金属ガスケットの一実施例の主要部の構造を表す概念図である。
【図１０】本発明による金属ガスケットの他の実施例の主要部の構造を表す概念図である。
【符号の説明】
１  ボディ
２  流体通路
３  段部
４  支持部
５  流体通路の軸線
６  バタフライディスク
７, ８  軸
９, １０  横孔
１２  シール面
１３  作業軸線
１４  ガスケット
１５  円弧部
１６  末端部
１７  フランジ
１８  ねじ
１９, １９′  接触点
２１, ２２  直線部
２３, ２３′  押圧点
【図１】
0004132142.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004132142.tif 000010
【図１０】
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