JP2009150557A - 改良されたスナップ方式のバルブガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で製造容易なガスケットを備えたガスケット−バルブステムシステムを提供する。
【解決手段】バルブ（１０）は、ガスケット（３０）が交換可能に保持され得るように、ショルダセグメント（３５、３６、３７）から形成されるステム端（２９）を含む。ガスケットは、開口部を有し、この開口部は、組み立てを容易にするために反った状態にある場合、第一の周縁保持ショルダにわたってスライドするのに適合した寸法の周線を有し、そして反っていない状態に戻ることが可能であり、ここでこのガスケットはショルダ間に保持されており、この開口部は該ショルダセグメントの外周縁の直径よりも短い直径を有する。
【選択図】 図４

Description

（発明の背景）
本発明は、バルブアセンブリに関し、より詳細には、その場で交換可能な（ｆｉｅｌｄ ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ）洗浄可能な（ｃｌｅａｎａｂｌｅ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）ガスケットを有する衛生バルブに関する。

タイトな密閉を提供するためにバルブシートを接触するための比較的軟質ガスケットを有する線形的に作動するバルブを装備することが長く知られてきている。先行技術のバルブガスケットの共通の特徴は、その場でガスケットを交換する困難性である。新しいラバーまたは他の弾性フェーシングの導入は、バルブステム上の比較的大きい射出にわたって伸張および延伸を必要とする。

上記の先行技術のバルブステムおよびガスケットについてのさらなる問題は、それらが食品取扱い用途において適切ではないことである。衛生的な導入は、ステンレス鋼および特定の合成プラスチックのような非腐食材料の使用を必要とする。さらに、設備は容易に洗浄可能であるべきである。洗浄の容易さは、操作の間に引っかかる食品粒子の最少数の間隙を有する成分の使用を要求する。さらに、積層した粒子は洗浄の間に容易に掃き出されねばならない。理想的には、バルブ要素を含む、消費可能な製品を取り扱うための機械は、任意の分解および再組立の必要なく洗浄可能であるべきである。すなわち、機械はその場の全ての構成成分について洗浄可能であるべきである。多くの先行技術バルブ要素は、食品粒子を捕捉することが可能である間隙を含み、そしてこの間隙は骨の折れる分解および再組立またはより長い自動洗浄サイクルの使用なしに洗浄され得ない。

本出願人の特許文献１において、本出願人は、このような改良されたアセンブリの１形態を開示した。バルブシートに対して密閉するためのその場で交換可能なガスケットを組み込み、そしてその場で急速におよび効率的に洗浄可能である衛生バルブアセンブリの更なる形態または代替の形態が必要である。

米国特許第４，５３１，５３２号明細書

（発明の要旨）
本発明にしたがって、衛生線形バルブアセンブリが提供され、これはバルブシートに対して密閉するためのその場で交換可能なガスケットを含む。これは、バルブステムプラグおよびバルブステムシャフトを備えるバルブステムを含む装置によって達成される。バルブステムプラグは、バルブステムシャフトの軸と一致する軸を有する外部保持面を有するように形成される。軸方向に間隔をあけて、横方向に延びる２つのショルダは、その場で交換可能なガスケットを保持するのに役立つ。

本出願人の米国特許第４，５３１，５３２号において、本出願人は、新規のガスケット−バルブステム外形を利用するこのような改良したアセンブリの１形態を開示した。本発明は、種々の用途において使用するのに有利である‘５３２特許に示されるアセンブリに対して代替のアセンブリを提供する。本発明に従って、‘５３２特許に開示されたガスケットの外形に必要とされるスロットの機械加工が除去され、莫大な製造コストの節約が得られる。また、ガスケットは、スロット除去によって強化され、従って、有意に改良された温度範囲にわたって機能し得るガスケットを提供する。スロットの除去はまた、例えば、バルブからの粘性物質の洗浄に関連され得る任意の洗浄の困難性を最小化する。

バルブシートを有するタイトな密閉を形成するために、弾性プラスチックまたはエラストマー材料のガスケットが、バルブステムにおける使用のために提供されれる。ガスケットは、バルブステムプラグの対応する外面にゆるく適合する環状リングとして製造され、従って、シートアセンブリを形成する。ガスケットは、環状リングの一方の側からぶら下がるほぼ円錐形の部分を有するように、作製される。円錐形部分は、バルブステムプラグの保持面に一致する内面を有する中心開口部を有する。ガスケットの円錐形部分は、２つのショルダ間のバルブステムプラグ上に軸方向に保持された中空の先端切取り型円錐体を形成する。

ガスケットのバルブステムへの組み立てを可能にするために、ガスケットの円錐形部分は、変形した際にバルブステム端にわたってスライドし得る内部周線を有する開口部を有するように形成される。この端は非円形の外形を有するように提供され、これによって、同じ最大直径を有する円形形状と比較して減少された周線を提供する。ガスケットをバルブステムに組み立てるために、ガスケットはバルブステムプラグ（好ましくは、角錘台−円錐形の形状である）の保持面上に押される。ガスケットの中心開口部は変形して、バルブステムプラグ保持面の頂端において非円形のショルダにわたる通過を可能にする。次いで、開口部はその反っていない（ｕｎｄｅｆｌｅｃｔｅｄ）円形形状に戻り、従って、２つのショルダ間にてガスケットを保持する。

本発明はまた、交換可能なバルブステム／ガスケットアセンブリを衛生用途に適応させる。この目的のために、ガスケットおよびバルブステムプラグは、ガスケットがバルブステムプラグ上にゆるく適合し、そこに対して軸方向および横方向に移動し得るような大きさにされる。シートアセンブリがバルブシートに対して閉塞される場合、ガスケットはタイトな密閉を形成するためにバルブステムプラグに対して強固に押しつけられる。しかし、バルブステムが開いた場合、対応する保持面とガスケットおよびバルブステムプラグのショルダ部分との間に間隙が形成される。バルブプラグ端はまた、プラグ端とガスケットの内径との間に空間が提供されるように形成され、これによって、この空間への軸方向の流体流れが可能となる。このことによって、開口バルブの間隙を通して洗浄流体が掃き出され得、通常の操作の間、構成成分内に引っかかった食品粒子を掃き出す。

フラッシング操作を高めるため、バルブステムプラグの外周線面および対応するガスケットリング内面は、バルブステムプラグおよびガスケット円錐形面と同じ方向に分岐する。このため、洗浄流体のための、ガスケットとバルブステムプラグとの間の増加した流路が生じる。バルブステム端はまた、好ましくは凹状に切断され、その結果、ガスケット中心開口部への洗浄流体の軸方向の流れのための開口部が提供される。結果として、バルブアセンブリはその場で洗浄され得、これは非生産的分解および再組立の時間を排除する。
より特定すれば、本発明は以下の項目に関し得る。
（項目１） バルブステムプラグおよびガスケットのアセンブリであって、以下：
（ａ）バルブステムプラグであって、上記バルブステムプラグが、周縁ショルダの間に上記ガスケットを保持するため、軸方向に間隔をあけた第一および第二の上記周縁ショルダを有し、上記第一の周縁保持ショルダが、窪みによって分離される複数のショルダセグメントを備える非円形の外形を有する、バルブステムプラグ、
（ｂ）開口部を有するガスケットであって、上記開口部が、組み立てを容易にするために反った状態にある場合、上記第一の周縁保持ショルダにわたってスライドするのに適合した寸法の周線を有し、そして反っていない状態に戻ることが可能であり、ここで上記ガスケットは上記ショルダ間に保持されており、上記開口部は上記ショルダセグメントの外周縁の直径よりも短い直径を有する、ガスケット、
を備える、バルブステムプラグおよびガスケットのアセンブリ。
（項目２） 上記第一の周縁ショルダが上記バルブステムの末端に隣接する、項目１に記載のバルブステムプラグおよびガスケットのアセンブリ。
（項目３） 上記バルブステムプラグが、上記ショルダ間に挿入されたほぼ円錐形形状の保持面と共に形成され、ここで、上記ガスケット開口部が上記ガスケットの中央円錐状にぶら下がった部分に位置づけられ、上記ガスケットの中央円錐状にぶら下がった部分が上記バルブステムプラグ保持面に対してほぼ平行である、項目２に記載のバルブステムおよびガスケットのアセンブリ。
（項目４） 上記第一の周縁保持ショルダが、窪みによって分離された２〜１０個のショルダセグメントを備える、項目１に記載のバルブステムおよびガスケットのアセンブリ。
（項目５） 上記保持されたガスケットが上記バルブステムプラグ上で軸方向および横方向にゆるく適合する、項目３に記載のバルブステムおよびガスケットのアセンブリ。
（項目６） 上記バルブステムプラグ保持面の基部が外面で終端し、上記外面が上記保持面とほぼ同じ方向に先細となり、ここで、上記ガスケットが、協同する内部先細面を有する環状リングと共に形成される、項目５に記載のバルブステムおよびガスケットのアセンブリ。
（項目７） 上記第一の保持面が、凹状の窪みによって分離されたアーチ状セグメントを備える、項目４に記載のバルブステムおよびガスケットのアセンブリ。
（項目８） 流体制御装置であって、以下：
入口ポートおよび出口ポートならびにバルブシートを有するハウジング；
上記ハウジング内に配置されたバルブステムであって、上記バルブステムが、上記バルブステム上に、軸方向に間隔をあけた第一および第二の周縁ショルダを有し、上記第一の周縁ショルダが、第一周線を有する外周縁を有するショルダセグメントから形成される非円形外形を有する、バルブステム；
ガスケットであって、上記ガスケットが上記バルブシートを係合するための上記第一と第二のショルダとの間の上記バルブステム上にインターフィットしそして上記バルブステムの上に保持される、ガスケットであって、上記ガスケットが、上記第一周線より短い周線を有する開口部を有し、そして上記ガスケットが、上記ショルダ間に保持される状態への組み立てを容易にするために反った状態にある場合、上記第一保持ショルダ上を通過するように適合されている、ガスケット；
上記バルブシートを密閉係合し、そして脱係合するために、上記バルブステムおよびガスケットを線形的に作動するための手段であって、従って、上記装置を通る流体流れが遮断され得るかまたは許可され得る、手段、
を備える、流体制御装置。
（項目９） 上記バルブシートが先細であり、ここで、上記ガスケットが面取りを有するように形成され、これによって上記バルブシートを密閉して係合する、項目８に記載の流体制御装置。
（項目１０） 上記バルブシートが平坦であり、ここで、上記ガスケットが平坦面を有するように形成され、これによって上記バルブシートを密閉して係合する、項目８に記載の流体制御装置。
（項目１１） 上記バルブステムが、バルブステムプラグおよびバルブステムシャフトを含み、上記バルブステムプラグが、上記第一のショルダと第二のショルダとの間に挿入された保持面を有するように形成され、ここで、上記ガスケット開口部が、上記バルブステムプラグ保持面に適合する、項目８に記載の流体制御装置。
（項目１２） 項目１１に記載の流体制御装置であって、ここで：
（ａ）上記バルブステムプラグ保持面の基部端が、上記保持面とほぼ同じ方向に先細となる外面において終端し；
（ｂ）上記ガスケットが、上記バルブステムプラグ外部先細面に適合する先細内部面を有する環状リングを備え；
（ｃ）上記ガスケットが、上記ショルダセグメント間の軸方向に開いた窪みを含むバルブステムプラグと上記ガスケットとの間に隙間を形成するために、上記ガスケットが上記バルブシートと係合しない場合、軸方向および横方向に上記バルブステムプラグ上にゆるく適合し、従って、上記制御装置のフラッシングにより、上記ガスケットおよびバルブステムプラグのその場の洗浄が可能となる、
流体制御装置。

本発明の他の目的および利点は、特許請求の範囲、図面および詳細な説明から明らかとなる。

図１は、本発明の衛生バルブアセンブリを組み込む流体制御装置の一形態の断片的な部分断面側面図であり、このバルブアセンブリを開いた状態で示す。 図２は、本発明の衛生バルブステムの断片的な部分断面側面図である。 図３は、本発明の好ましい実施態様に従うステム−衛生ガスケットアセンブリの端面図である。 図４は、図３の線４−４に沿って得られる断片的断面図である。 図５は、バルブシートから分離したガスケットの端面図である。 図６は、改変の実施態様を示す本発明のステム−衛生ガスケットアセンブリの端面図である。 図７は、別の改変の実施態様を示す本発明のステム−衛生ガスケットアセンブリの端面図である。

（発明の詳細な説明）
本明細書の開示は、当業者が本発明の実施を可能にするために、詳細に説明され正確であるが、本明細書中で開示される物理的な実施態様は、他の特定の構造で具体化され得る本発明を単に例示する。本発明の範囲は、本明細書に添付した特許請求の範囲に規定される。

図１を参照して、流体制御バルブ１０が例示され、これは本発明を含む。このバルブは、液体のおよび粘性の食品および飲料を取り扱う場合に特に有用である。しかし、本発明は衛生用途に限定されないことが理解される。

制御バルブ１０は、アクチュエータ（示していない）を含む。ボンネット部１５の下端は、ポート１８および２１を有するバルブ本体部１７に脱着可能に組み立てられる。制御バルブのモーター、ボンネット、およびバルブ本体を組み立てるための設計は、本発明の一部を構成しないが、米国特許第３，１１０，４７１号に記載される。

ボンネット１５は、本発明のシートアセンブリ２５のバルブステムシャフト１３を導く。シートアセンブリ２５は、バルブステムシャフト１３の長手軸に沿って線形方向に作動される。

図１において、バルブは、ポート２１に入る流体がポート１８から外へ流れ得るように、開いた状態で示される。シートアセンブリ２５は、図２のバルブステム１３、およびガスケット３０を含む。ガスケットは、図３および４に示されるように、バルブステム１３に配置される。バルブステム１３は、通常、アクチュエータへの取り付けのための従来の実施に従って分離したシャフト（示していない）を含む。

例示の実施態様において、バルブステムプラグ端２９は、バルブステムシャフト１３の軸と一致する軸を有する保持面３１を有するように構成される。面３１は、その頂端の方向にほぼ４５°の角度でほぼ円錐形に面がとられる。バルブステム端２９上にガスケット３０を保持するために、一連のショルダセグメント３５、３６、および３７は、面３１の頂端から横方向に延びる。これらのセグメントの面３９は、好ましくは、バルブステム軸に対して垂直ではないが；その代わりに面３１とほぼ同じ方向に傾く。先細面３１の基部端は、外周線面４１で終端する。好ましくは、面４１は、円柱状ではないが、むしろそれはほぼ面３１の方向に約５°先細となる。バルブステム上にガスケットを保持するためのショルダセグメント３５、３６および３７と協同し、そしてガスケットがバルブシート１９に対して押される際にガスケットを支持するために、バルブ軸に対してほぼ垂直の面４４を有するショルダ４３は、傾斜面４１の上端から横方向に延びる。

例示の実施態様において、凹状窪み３８、４０、および４２は、ステム端２９をセグメント３５、３６、３７に分割する。窪み３８、４０および４２の凹状外形は、ガスケット３０の中心開口部３２の内径間の空間内への軸方向への流体の流れを可能にする。しかし、当業者に理解されるように、ステム端２９の周縁の周りに規則的な間隔で直線が切断されるように、窪みは種々の外形であり得る。しかし、凹状外形が好ましい。なぜなら、この外形は、洗浄すること、およびより大きな流体流れを可能にすることの両方を容易にし、従って、ガスケット３０の内面５３と面３１との間の空間の最適なフラッシングを提供するからである。ガスケット３０は、中心開口部３２の変形によってステム端２９上に容易に挿入され得、従ってガスケットの十分な伸張を可能にし、これによってガスケットは保持セグメント３５、３６および３７上をスライドし得る。

本発明の用途を衛生用途に適応させるために、材料の選択が重要である。従って、バルブの好ましい材料はステンレス鋼（例えば、３１６型ステンレス鋼）である。

さらに、本発明に従って、バルブ１０はその場で交換可能なガスケット３０を含む。衛生用途のための１つの適切な材料は、ＰＴＦＥプラスチックである。より硬いデュロメーターのエラストマーガスケットがまた好ましく、同様に、複合材、例えば、硬質および軟質エラストマーの層から形成されるガスケットも好ましい。ガスケット３０は、ほぼ矩形の断面の環状リング４５を有するように構成される。リング内面４６は、バルブステムプラグ４１に対応するように傾斜が付けられる。シールを先細バルブシート１９と接触させるため、外部面取り４７を有するガスケットリングが提供される。

ガスケット３０が、中心開口部３２、およびリング４５の一端から延びる中空保持セクション４９を有するように形成される。セクション４９は、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、バルブステム円錐形面３１に対応する。

バルブステムプラグ２５上にガスケット３２の保持を提供するために、開口部３２は、ショルダセグメント３５、３６、３７の周囲に引かれる外周円の直径より短い直径である。

ガスケット３０をバルブステム２５に組み立てるために、バルブステムヘッド２９を手動でガスケットリング４５を通して挿入し、最終的にバルブステム面取り３９は内面５３に当たる。次いで、ガスケットが押されてさらにバルブステムと係合されると、開口部３２は外向きに反り、開口部３２がショルダセグメント３５、３６、３７上を通過することが可能となる。リング３０の傾斜は、導入プロセスにおいて補助となる。ガスケット３０は、図３および４に見られるように、所定の位置に置かれると、反っていない状態に跳ね返る。次いで、ガスケットは、使用中、ショルダ３５、３６、３７および４３の間に保持される。

ガスケットは、その場で容易に交換され得る。古いガスケットは、バルブステムからナイフで切り取られ、新しいガスケットが特別のツールを使用せずに、出費および不自由さを最小限にとどめて、元のバルブステムに組み立てられ得る。使用中には、本発明のガスケット−ステムの組み合わせは、本出願人の‘５３２特許に示されるものと同様に機能する。

本発明はまた、バルブシートアセンブリのその場洗浄に関する。これは、バルブが開いた状態である場合にガスケットが、バルブステムプラグ上にゆるく適合するように、バルブステムプラグ２５およびガスケット３０の寸法を決めることによって達成される。ガスケットは、バルブステムプラグに対して軸方向および横方向の両方向に移動し得る。なぜなら、保持ショルダ３５、３６、３７と４３との間の距離がガスケットの長さに比べてわずかに長いためである。ガスケットとバルブステムプラグとの間の設計された間隙、ならびに開口部３８、４０および４２は、洗浄中にバルブアセンブリを通して掃き出される洗浄流体のための通路を提供する。従って、通常の操作の間、シートアセンブリに付着した任意の食品粒子が、制御装置またはバルブアセンブリの非生産的分解および再組立なしに除去され得る。

図６および７を参照すると、ショルダを分離する窪みと一緒になったバルブステムの遠位端１２９または２２９における保持ショルダのための異なる外形を利用する実施態様が示される。図６に、４つのショルダセグメント６０、６２、６４、および６６が示される。例示されるように、これらのセグメントは、凹状窪み６１、６３、６５および６７によって分離される。窪みによって形成される開口部によって、流体を洗浄するための軸方向の流れ通路が、図２〜５に示される実施態様の上記の面３１と同様の円錐形面１３１上に直接突き当たり得る。

なおさらなる実施態様が図７に示され、ここで、バルブステム端２２９は、２つの窪み８１および８３によって分離された２つのショルダセグメント８０および８２を含む。洗浄流体の軸方向流れのために露出して示される円錐形保持面２３１は、図２〜５の面３１と同様である。図６および７に例示されるそれぞれの場合において、その円形開口部３２を有するガスケット３０は、それぞれステム端１２９および２２９上の配置が可能になるように十分に変形され得る。８〜１０ほどのショルダセグメントを有する他のステム端の配向もまた、必要に応じて利用され得る。好ましいショルダの数は、幾分かステムの直径に依存する。例えば、約１インチの直径を有するステム端２２９について、図７に示した２つのセグメントが適切である。図２〜５に示した実施態様は、特にバルブステムに適用可能であることが見出されており、ここでこのステム端２９は、約１．５〜３インチの直径を有する。端の直径が大きくなればなるほど、より多くのショルダセグメントの使用に、より適切となる。

本発明に従って、上記の目的、目標、および利点を十分に満足するその場での交換可能なガスケットを有する衛生バルブが提供されることは、上記より明らかである。本発明は、その特定の実施態様と組み合わせて記載される。しかし、多くの代替物、改変物、および変形物は、上記の説明を考慮すると、当業者に明らかであることが明白である。従って、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内の代替物、改変物、および変形物の全てを包括することが意図される。

１０ 流体制御バルブ
１３バルブステムシャフト
１５ ボンネット部
１７ バルブ本体
１８、２１ ポート
１９ バルブシート
２５ シートアセンブリ
２９ ステム端
３０ ガスケット
３２ 開口部
３５、３６、３７ ステム端のセグメント
３８、４０、４２ 凹状窪み
４５ ガスケットリング

Claims (1)

1. バルブステムプラグおよびガスケットのアセンブリであって、以下：
   （ａ）バルブステムプラグであって、該バルブステムプラグが、周縁ショルダの間に該ガスケットを保持するため、軸方向に間隔をあけた第一および第二の該周縁ショルダを有し、該第一の周縁保持ショルダが、窪みによって分離される複数のショルダセグメントを備える非円形の外形を有する、バルブステムプラグ、
   （ｂ）開口部を有するガスケットであって、該開口部が、組み立てを容易にするために反った状態にある場合、該第一の周縁保持ショルダにわたってスライドするのに適合した寸法の周線を有し、そして反っていない状態に戻ることが可能であり、ここで該ガスケットは該ショルダ間に保持されており、該開口部は該ショルダセグメントの外周縁の直径よりも短い直径を有する、ガスケット、を備える、バルブステムプラグおよびガスケットのアセンブリ。

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