JP2002514726A - 複合材料から形成されるバルブガスケットおよびプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バルブガスケット（３０）は、高硬度デュロメーターを有するエラストマーから形成される本体部を備える。この本体部は、反対側に配置される窪み（６２および６４）、および本体を介して窪み（６２および６４）を接続する少なくとも１つの開口部（６６）を備える。この反対側の窪み（６２および６４）および開口部は、本体部のデュロメーターより軟性の低い硬度を有するエラストマー材料で充填される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、流体フローバルブのためのガスケットに関する。より具体的には、
本発明は、比較的硬性な非変形部分および少なくとも１つ以上の容易に変形可能
な弾性部分を含む複合エラストマー材料またはプラスチック材料から形成される
バルブガスケットに関する。本発明はまた、このような複合ガスケットを形成す
るためのプロセスに関する。

【０００２】 （発明の背景） 比較的軟性のラバーまたは同様のエラストマー材料から形成されるガスケット
を有する流体フロー制御装置に使用されるバルブ面を装備することは、長い間公
知である。他の出願において、交換可能なバルブガスケット構成要素としてポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなより硬性な合成プラスチックを使
用することが公知である。例えば、本出願人の米国特許第４，５３１，５３２号
を参照のこと。

【０００３】 しばしば、ガスケット材料は、材料の寸法安定性（通常、硬性プラスチックま
たは高デュロメーターエラストマーによって提供される）の必要性と、他方で優
れたシーリング効率を提供するために、ガスケットのシーリング面が軟性であり
そして圧縮性である必要性との間の妥協を基礎として選択される。妥協を必要と
する他の状況は、例えば、バルブシステムの作動温度が、現存する材料のどれも
が完全に適合しないような温度である場合に、生じる。

【０００４】 これらの様々な制限の点から見て、寸法安定性、酷使耐性、温度安定性および
軟性および圧縮性のような利点を組み合わせたガスケット材料の必要性が存在し
続けている。

【０００５】 （発明の要旨） 本発明の重要な目的は、より硬性でより変形可能でない材料および比較的軟性
の変形可能な材料から形成される圧縮性シーリング面から形成される本体部を有
するガスケットを提供することである。関連した目的は、複合材料のガスケット
を形成するためのプロセスを提供することである。

【０００６】 本発明の関連の局面は、本出願人の上記’５３２特許に示されるタイプの「ス
ナップ方式の（ｓｎａｐ−ｏｎ）」ガスケットとして役立つために、本体部内に
十分な硬性を有し、同時に、バルブシートおよびステムを係合するのに適合した
シーリング面を有し、そして実質的により屈曲可能であり、従ってより低い屈曲
性の本体部の材料で得られない程度まで、係合したバルブ面のシーリングにより
適合されるガスケットの提供である。

【０００７】 関連したさらなる局面は、ガスケットの本体部の提供を包含し、ここで、ガス
ケット内の開口部は、比較的硬性な材料を通して、およびより軟性材料が成型さ
れ、その結果、比較的軟性な材料の幾らかが開口部の各末端上、すなわちガスケ
ットの反対側に配置されることを通して、提供される。適切な結合剤は、ガスケ
ット本体部の代わりにより軟性の材料を強固に固定するのに使用される。この局
面に従って、より軟性の材料はガスケットのシーリング面を形成し、そして本体
部の２つの側に固定される。幾つかの実施態様において、特定のバルブ形状に依
存して、片側または両側が、バルブガスケットのシーリング面として作用し得る
。

【０００８】 簡単に言えば、本発明に従い、バルブガスケットは、比較的高いデュロメータ
ー硬度を有する比較的硬性なポリマー性材料から形成される本体部を備える。こ
の本体部は、その対向側に配置された窪みおよび窪みを接続する本体を通して少
なくとも１つの開口部を有する。対向した窪みおよび開口部は、本体部の硬度よ
り低いデュロメーターの硬度を有する、より軟性でかつより屈曲性のあるエラス
トマー材料で充填される。充填された窪みの少なくとも１つおよび好ましくは両
方は、ガスケットのシーリング面を形成する。１実施態様において、ガスケット
はほぼリング形状の外形であり、そして対向した窪みはリングの反対側にあり、
そして各々がリングの周囲を囲む。

【０００９】 本発明のさらなる目的および利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、お
よび添付の図面から明らかとなる。

【００１０】 （発明の詳細な説明） 図１を参照して、本発明のガスケット３０を備える流体制御バルブ１０が示さ
れる。このバルブは、液体および粘性食品および飲料を取り扱う際に特に有用性
が見出される。しかし、本発明は衛生用途に制限されないことが理解される。

【００１１】 制御バルブ１０は、アクチュエータ（示していない）を備える。制御バルブア
センブリのさらなる詳細については本出願人の上記’５３２特許が参照される。
このバルブ機構は、ポート１８および２１を有するバルブ本体部１７に組み込ま
れる。バルブステムシャフト１３は、バルブステムシャフト１３の長手軸に沿っ
た直線方向に作動されるバルブステムアセンブリ２５を作動する。

【００１２】 図１において、バルブは、ポート２１に入る流体がポート１８の外に流出し得
るように開口位置に示される。アセンブリ２５は、ガスケット３０を備える。バ
ルブステム端上にガスケット３０を保持するために、’５３２特許に記載される
ようにショルダが設けられる。これらのショルダは、バルブステム１３上にガス
ケットを保持し、ショルダがバルブシート１９に対して押される場合にガスケッ
トを支持する。

【００１３】 ’５３２特許に記載されるように、ガスケット３０は、ほぼ矩形の断面の環状
リング４５を有して構成される。リング内面４６は、適合されるバルブステムプ
ラグ２５に対応するような形状にされる。シーリング面４７は、バルブシート１
９と接触するように、そしてバルブシート１９とのシールを提供するような形状
にされる。ガスケット３０は、リング４５の片側から延びる中空円錐断面４９を
備える。断面４９は、それぞれ、ほぼ平行な外面５１および内面５３によって規
定される。内面５３は、バルブステム２５の表面に対応する。ガスケット３０の
迅速でかつ経済的な現場交換を可能にするために、円錐断面４９が複数のスロッ
ト５７を有して形成される。このスロットは、表面５５からリング４５まで延び
る。

【００１４】 ガスケット３０は、バルブステム２５と押されて係合する場合、フィンガー５
９は、それらがバルブステム上のショルダーにわたって通過する際に外側にはね
る。’５３２特許に記載されるように、フィンガーは、それらの反っていない位
置に跳ね戻り、これによってバルブステム２５上にガスケットを保持する。

【００１５】 図５および６の複合ガスケット３０は、高デュロメーターエラストマーのブラ
ンク６０で始まって形成される。ブランク６０は、リング４５の上面および下面
の周りにそれぞれ円形溝６２および６４を有して設けられる。複数の開口部６６
は、上方窪み６２および下方窪み６４を接続する。ブランク６０は、約４９〜５
５（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）のショアＤデュロメーターを有する、ＰＴＦＥ樹脂
、またはブナラバーのような比較的硬性エラストマー材料から形成され得る。

【００１６】 複合ガスケット３０を成型するために、ブランク６０は鋳型７０内に配置され
、この鋳型７０は、上方鋳型成分７２および下方鋳型成分７４から形成されるよ
うに示される。鋳型７２および７４は、窪み６２および６４の領域を除いて、そ
れらの表面ブランク６０に密接に適合する鋳型キャビティ７３を規定する。適切
なチャネル、ゲート、またはネジは、成型可能なエラストマー材料８０の成型キ
ャビティー７３内への流入のために設けられる。適切な鋳型面７８および７９は
、複合ガスケット上にシーリング面４７および８２を形成するために設けられる
。ブランク６０の比較的硬性な材料に軟性ラバーをしっかりと結合するために、
ブランク６０の窪み６２および６４は、接着剤または結合剤でコートされる。

【００１７】 図２に見られるように、上方窪み６２と下方窪み６４との間の一連の開口部は
、エラストマー８０のフローが上方窪み６２および下方窪み６４の両方を充填す
るのを可能にする。ネジ領域から任意の好ましくない材料を切り取った後、図５
および６に示される複合ガスケット３０が得られる。軟性の変形可能なエラスト
マー材料は、例えば、約６０〜７０のショアＡ硬度（ＡＳＴＭＤ２２４０）を有
するブナＭラバーであり得る。

【００１８】 図５および６に見られるように、上方窪み６２および下方窪み６４が比較的軟
性のエラストマーで充填されそしてガスケットの周囲に位置される開口部６６内
に含まれるエラストマーによって相互接続され、比較的軟性のエラストマーは、
本体部６０に物理的におよび接着して結合される。

【００１９】 図７および８に示されるさらなる実施態様において、ガスケット９０の代替の
形態が示される。ガスケット９０は、ガスケット３０と同じで一般的なプロフィ
ールを有して形成される。ほぼ矩形の断面の環状リング９１は、内面９３および
表面９０内で終端する円錐断面９４を有して、設けられる。図７に見られるよう
に、表面９０は円形の外形である。このことは、例えば、ガスケット９０のバル
ブステム上への跳ね戻りを可能にする、切欠の入ったまたは非円形形状のステム
の設置を可能にする。ガスケット３０の場合のように、リング９１の対向側上に
窪みが存在する。開口部６６は、リング９１の反対側で窪みと相互接続する。従
って、比較的軟性のエラストマー８０は、接続開口部６７を使用して窪み内に成
型され、これによって窪み６２および６４の両方へのエラストマーのフローを確
実にする。バルブシートとのシーリング係合に適合したシーリング面９２が設け
られる。また、シーリング面８２は、ステムに対するシートの必要なシーリング
を完全にする。他の観点において、複合バルブガスケット９０は、ガスケット３
０と同様である。

【００２０】 様々な接着剤または結合剤は、本発明の目的を実施するために硬性および軟性
のラバーを一緒に結合するために使用され得る。適切な好ましい結合剤の例は、
Ｌｏｒｄ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｃｏ．ｏｆ Ｅｉｒｅ，Ｐａから入手可能である
Ｃｈｅｍｌｏｃｋ２０５またはＣｈｅｍｌｏｃｋ２２０として同定されるものの
ような塗料様材料である。他の接着剤として、ニトリルコポリマー、ブタジエン
、天然ラバー、有機ポリシロキサン、メタクリル酸エステル、ブロックコポリマ
ー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）コポリマーおよび共役
ジエンとモノエチレン型不飽和モノマーとのコポリマーに基づくものが挙げられ
る。他の適切な接着剤は、当業者にとって明らかである。

【００２１】 様々なポリマーが複合ガスケットの硬性構成要素および軟性構成要素に使用さ
れ得ることは、当業者にとって明らかである。これらは、熱可塑性で成型可能な
材料およびラバー材料、天然および合成材料の両方を含む。成型条件は、当業者
に理解されるように、使用される特定の硬性および軟性エラストマーに強く依存
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明のガスケットを使用する、バルブを組み込むフードフロー制御
装置の１形態の側面部分断面図であり、開口位置のバルブステムアセンブリを示
す。

【図２】 図２は、本発明に従ってガスケットを形成するプロセスに使用される鋳型アセ
ンブリの断面側面図である。

【図３】 図３は、本発明に従ってバルブガスケットのより硬性な本体部を形成するブラ
ンクの上部平面図である。

【図４】 図４は、図３の線４−４に沿って得られる断面図である。

【図５】 図５は、図３のブランク上に、比較的軟性な材料を成型することによって形成
されるガスケットの上部平面図である。

【図６】 図６は、図５の線６−６に沿って得られる断面図である。

【図７】 図７は、本発明のさらなる実施態様に従う、複合ガスケットを示す、分解部品
を有する上部平面図である。

【図８】 図８は、図７の線８−８に沿って得られた断面図である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１デュロメーターの硬度を有するエラストマー材料から形
   成される本体部を備えるバルブガスケットであって、 該本体部は、その対向する側に配置される第１および第２の窪みを有し、およ
   び該本体部を介して該第１および第２の窪みを接続する少なくとも１つの開口部
   を有し、 該第１および第２の窪みならびに該開口部は、該第１デュロメーターよりも軟
   性の第２デュロメーターの硬度を有するエラストマー材料で充填され、 少なくとも１つの該充填された窪みは、バルブシートをシール係合するのに適
   合された該ガスケットのシーリング面を形成する、 バルブガスケット。
2. 【請求項２】 前記ガスケットがほぼリング形状の外形であり、そして該第
   １および第２の窪みが該リングの対向する側にある、請求項１に記載のガスケッ
   ト。
3. 【請求項３】 前記窪みの各々が、前記リングの周囲を囲む、請求項２に記
   載のガスケット。
4. 【請求項４】 前記ガスケットの第２の側が、ステムシートをシール係合す
   るのに適合される、請求項３に記載のガスケット。
5. 【請求項５】 前記本体部が、約４９〜５５のショアＤデュロメータ硬度を
   有するブナラバーを備える、請求項１に記載のガスケット。
6. 【請求項６】 前記窪みを充填する前記エラストマー材料が、約６０〜７０
   のショアＡデュロメーター硬度を有するブナＭラバーを含有する、請求項５に記
   載のガスケット。
7. 【請求項７】 第１デュロメータの硬度を有するポリマー性材料から形成さ
   れる本体部を備えるバルブガスケットであって、 該本体部は、その対向する側に配置される第１および第２の窪みを有し、そし
   て少なくとも１つの開口部は該本体部を介して該第１および第２の窪みを接続し
   、 該第１および第２の窪みならびに該開口部は、該第１デュロメーターよりも軟
   性の第２デュロメーターの硬度を有するエラストマー材料で充填され、該ポリマ
   ー性材料および該エラストマー材料は互いに接着結合され、 少なくとも１つの該充填された窪みは、バルブシートをシール係合するのに適
   合された該ガスケットのシーリング面を形成する、 バルブガスケット。
8. 【請求項８】 前記ガスケットがほぼリング形状の外形であり、そして前記
   第１および第２の窪みが該リングの反対側にある、請求項７に記載のガスケット
   。
9. 【請求項９】 前記ポリマー性材料において、前記接着結合が、ニトリルコ
   ポリマー、ブタジエン、天然ラバー、有機ポリシロキサン、メタクリル酸エステ
   ル、ブロックコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）
   コポリマーおよび共役ジエンとモノエチレン型不飽和モノマーとのコポリマーか
   らなる群から選択されるポリマーに基づく接着材料によって実施される、請求項
   ７に記載のガスケット。