JP2010156441A - ガスケットの変形防止装置 - Google Patents

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Naotaka Komatsu
直隆 小松
Takayuki Miyaji
剛之 宮地
Kenji Ishihara
賢二 石原
毅 ▲高▼良
Takeshi Takara
Shozo Morita
昇三 森田
Masayuki Nishiyama
正幸 西山
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Abstract

【課題】ガスケットの変形を防止し、ガスケットの面圧の低下を防ぎ、かつ流体吹き抜けの発生を防止することを可能にするガスケットの変形防止装置およびガスケットを装着した弁を組み込んだ配管装置を提供する。
【解決手段】流体通路の途中に互いに連結した状態で設けられる弁4および弁座5と、弁4および弁座5の間をシールするガスケット6とを備えるガスケットの変形防止装置において、弁4と弁座5との間に配置したガスケット6が弁4の外周から弁4の外側に向かって変形することを防止するように、弁4の外周の一部または全部に対応して壁7aが設けられている、ガスケットの変形防止装置、およびガスケットを装着した弁4を組み込んだ配管装置。
【選択図】図1

Description

本発明は、流体通路に設けられる弁および弁座の間をシールするためのガスケットの変形防止装置、および、このようなガスケットの変形防止装置を用いることによって、ガスケットを装着した弁を組み込んだ装置に関する。
従来から、圧縮流体(例えば、圧縮空気)が流れる流体通路を開閉することによって、流路の方向や流量などを制御する装置が用いられている。このような装置には、弁装置が設けられており、この弁装置は、例えば、図6に示されるように構成されている。
弁装置1は、図6に示すように、流体通路2の途中に設けられ、かつ締付部材3である植込みボルト3a、ワッシャ3bおよびナット3cによって互いに連結される弁4および弁座5を備えている。これら弁4と弁座5との間には、これら両者の間をシールする平板状のガスケット(例えば、ビード付ガスケット)6が配置されている。なお、図の上方には流路を開閉するバルブ構造が設けられているが、本発明とは直接関係ないため図示せず省略するものとする。
このような弁装置1において、ガスケット6は、図6および図7に示すように、植込みボルト3aを挿通するためのボルト孔6aと、流体通路2に対応する大きさおよび形状に形成された2つの開口6bとがそれぞれ間隔を置いて並んで設けられている。さらに、ガスケット6は、流体通路2中を流れる流体を封入する目的で設けられているため、弾力性を有するゴム製のシート材で形成されている。このようなガスケット6には、種々の機能が要求されている。
ガスケット6に要求される機能としては、例えば、所要の期間に渡って、所要の使用条件および使用環境下で、シール圧力を上回る所要の面圧(ガスケット面圧)によって、シール面である弁座5の取付面5aおよびガスケット6の接触面と、弁4の下面4aおよびガスケット6の接触面とにそれぞれ密着することが挙げられる。
このガスケット6を取付ける際には、弁座5に設けられた植込みボルト3aを弁4およびガスケット6に通し、弁座5の取付面5a上にガスケット6を介在させた状態で弁4を設置する。そして、植込みボルト3aの先端にワッシャ3bを通し、ナット3cをそれぞれ螺入させる。その後、トルクレンチを用いるトルク法によって各ナット3cを締付けると、図6の矢印で示すように、ボルト軸力Fが発生し、弁4と弁座5との間のガスケット6を潰すことによって圧力Pが発生し、ガスケット6に面圧が付与されることとなる。したがって、この面圧Pを流体通路2中の流体などからの内圧P’よりも大きく保つことによって、ガスケット6が、弁4と弁座5との間をシールすることができる。なお、P’は周囲の圧力(大気圧)Pよりも高い(P’>P)ため、シールを設けない場合、流体が外部に漏れることとなる。そのため、ガスケット6を潰して、ガスケット面圧PをP>P’とすることによって、周囲への流体の漏洩を防ごうとするものである。
さらに、流体通路におけるシール構造として、特許文献1には、流体通路の途中に設けられる一対の管同士の間における連結部分の隙間の外周面に沿って、スポンジゴムから成るシール材が設けられるとともに、このシール材の一部は連結部分の外周面近傍で一対の管同士の間に挟まれている構造が開示されております。
特開平9−264476号公報
しかしながら、従来の弁装置1では、図8に示すように、ガスケット6の応力緩和(いわゆる「へたり」)などによって、ガスケット6の面圧Pが時間tの経過とともに実線Aで示すように低下する。このように面圧Pの低下した状況では、ガスケット6は変形し、特に顕著な場合では、ガスケット6が弁4の外形からはみ出すこともある。さらに、この面圧Pが流体などからの内圧P’(実線Bで示す)よりも低くなると、ガスケット6のシール面に密着する力が低下し、弁4と弁座5との間で流体吹き抜けが発生することとなる。
また、特許文献1のようにガスケットに加えて連結部分の外周にスポンジゴムから成るシール材を設けた場合では、シール材が連結部分の外周を局所的にシールするのみであり、流体などからの面圧P’に対抗するための十分な圧力が得られない。そのため、流体吹き抜けが発生することとなる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガスケットの変形を防止し、ガスケットの面圧の低下を防ぎ、かつ流体吹き抜けの発生を防止することを可能にするガスケットの変形防止装置を提供することにある。
課題を解決するために本発明のガスケットの変形防止装置は、次のように構成される。
(1)流体通路の途中に互いに連結した状態で設けられる弁および弁座と、前記弁および前記弁座の間をシールするガスケットとを備える、ガスケットの変形防止装置において、前記弁と前記弁座との間に配置した前記ガスケットが前記弁の外周から前記弁の外側に向かって変形することを防止するように、前記弁の外周の一部または全部に対応して壁が設けられている。
(2)前記壁が、前記弁の外周の全部に対応して前記弁座に形成された溝部の外周部分によって構成されている、上記(1)に記載のガスケットの変形防止装置。
(3)前記弁および前記弁座が、前記弁の外周に沿って配置された複数の締結部材によって連結されており、前記壁が、前記弁座から立設する複数のプレートによって構成され、前記複数のプレートが、隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部に対応してそれぞれ形成されている、上記(1)に記載のガスケットの変形防止装置。
(4)前記弁および前記弁座が、前記弁の外周に沿って配置された複数の締結部材によって連結されており、前記壁が、前記弁と前記弁座との間に挟まれて配置される複数のプレートによって構成されている、上記(1)に記載のガスケットの変形防止装置。
(5)前記複数のプレートが、隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部に対応してそれぞれ形成されている、上記(4)に記載のガスケットの変形防止装置。
(6)前記壁が、前記弁の外周の全部に対応して配置されるベルトによって構成されている、上記(1)に記載のガスケットの変形防止装置。
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の変形防止装置を用いることによって、流路の方向および流量を制御するための前記弁を組み込んだ配管装置。
本発明のガスケットの変形防止装置によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本発明のガスケットの変形防止装置は、流体通路の途中に互いに連結した状態で設けられる弁および弁座と、前記弁および前記弁座の間をシールするガスケットとを備える、ガスケットの変形防止装置において、前記弁と前記弁座との間に配置した前記ガスケットが前記弁の外周から前記弁の外側に向かって変形することを防止するように、前記弁の外周の一部または全部に対応して壁が設けられている。そのため、前記ガスケットが前記弁の外周より外側に変形することを確実に防止できる。その結果、前記ガスケットの面圧を流体などからの内圧に対して保持でき、前記ガスケットのシール面に密着する力の低下を防止できる。よって、前記弁と前記弁座との間における流体吹き抜けの発生を防止できる。
(2)本発明のガスケットの変形防止装置では、前記壁が、前記弁の外周の全部に対応して前記弁座に形成された溝部の外周部分によって構成されており、剛性の高い前記弁座の一部として構成される前記溝部の外周部分によって、前記ガスケットが前記弁の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、上記(1)と同様な効果がより確実に得られることとなる。
(3)本発明のガスケットの変形防止装置では、前記弁および前記弁座が、前記弁の外周に沿って配置された複数の締結部材によって連結されており、前記壁が、前記弁座から立設する複数のプレートによって構成され、前記複数のプレートが、隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部に対応してそれぞれ形成されており、前記ガスケットにおける前記締結部材の近傍よりも圧縮力の低下によって変形し易くなっている前記締結部材から離れた位置、すなわち隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部近傍で、前記ガスケットが前記弁の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、上記(1)と同様な効果がより確実に得られることとなる。
(4)本発明のガスケットの変形防止装置では、前記弁および前記弁座が、前記弁の外周に沿って配置された複数の締結部材によって連結されており、前記壁が、前記弁と前記弁座との間に挟まれて配置される複数のプレートによって構成されており、前記弁と前記弁座との間の隙間を一定にすることによって、前記ガスケットを圧縮する力が制御され易くなる。そのため、前記ガスケットの面圧を所望の値に維持しながら、前記ガスケットが前記弁の外周より外側に変形することをさらに確実に防止できる。よって、上記(1)と同様な効果がより確実に得られることとなる。
(5)本発明のガスケットの変形防止装置では、上記(4)の構成に加えて、前記複数のプレートが、隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部に対応してそれぞれ形成されており、上記(4)の効果とともに上記(3)と同様な効果がより確実に得られる。
(6)本発明のガスケットの変形防止装置では、前記壁が、前記弁の外周の全部に対応して配置されるベルトによって構成されており、着脱可能な前記ベルトを用いることによって、弁装置のメンテナンスを容易にしながら、前記ガスケットが前記弁の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、上記(1)と同様な効果がより確実に得られる。
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の変形防止装置を用いることによって、流路の方向および流量を制御するための前記弁を組み込んだ配管装置が構成されてもよく、上記(1)〜(6)のいずれかと同様な効果が得られる。
本発明の実施形態におけるガスケットの変形防止装置について以下に説明する。本発明の第1実施形態から第4実施形態における基本的な構成を説明する。図1(a)および図1(b)で示すように、弁装置1において、弁4および弁座5は、弁4の外周に沿って配置された複数の締結部材3(以下、本発明の実施形態では一例として2つの締結部材3を用いるものとする)によって連結されている。この締結部材3は、植込みボルト3a、ワッシャ3bおよびナット3cから構成されている。本発明の実施形態では、弁4は、一例として図1(a)に示すように、平面視で帯形状に形成されているものとする。さらにガスケット6については、一例として、ガスケット6の外周形状が、弁4の外周に対応して形成されており、ガスケット6の面積が、弁4の下面4aの面積とほぼ等しくなっているものとする。加えて、2つの締結部材3は、一例として、弁4の長手方向の両端部分に配置されているものとする。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態におけるガスケット6の変形防止装置を説明する。図1(a)および図1(a)のW−W断面を示す図1(b)のように、弁座5には溝部7が設けられており、溝部7の外周形状は弁4の外周の全部に対応して形成されている。また、図1(b)に示すように、溝部7の深さL1はガスケット6の厚さL2と等しくなっている。このような溝部7の外周部分7aは、ガスケット6が弁4の外周から外側に向かって変形することを防止するための壁として構成されている。
このようなガスケット6は、このような溝部7に収納された状態で、弁4と弁座5との間に挟まれることとなる。ガスケット6の外周形状は、弁4の外周形状および溝部7の外周部分7aに沿って形成されているため、ガスケット6に経時変化による応力緩和が発生した場合に、ガスケット6が、溝部7の外周部分7aより外側、すなわち弁4の外周形状から外側に広がることが防止され、弁4の外周形状からはみ出すことが防止されることとなる。
以上のような本発明の第1実施形態によれば、基本的な効果として、ガスケット6が弁4の外周より外側に変形することを確実に防止できる。その結果、ガスケット6の面圧を流体などからの内圧に対抗して保持でき、ガスケット6のシール面に密着する力の低下を防止できる。よって、弁4と弁座5との間における流体吹き抜けの発生を防止できる。
本発明の第1実施形態によれば、さらなる効果として、剛性の高い弁座5の一部として構成される溝部7の外周部分7aによって、ガスケット6が弁4の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、第1実施形態の基本的な効果と同様な効果がより確実に得られることとなる。
(第2実施形態)
図2(a)および図2(a)のX−X断面を示す図2(b)のように、弁座5には、壁として構成された複数のプレート8(以下、第2実施形態では一例として2つのプレート8を用いるものとする)が立設されている。これらのプレート8は、図2(a)に示すように、隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部に対応して、それぞれ形成されており、弁4の外周側に配置されている。弁座5には、プレート8の形状に対応してプレート取付溝部5bが設けられており、プレート8は、このプレート取付溝部5bに嵌合して取付けられている。そのため、プレート8は、ガスケット6における弁4の外周側に広がろうとする力に、確実に対抗できることとなる。
本発明の実施形態における一例として挙げる構成では、隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部が、弁4の長手方向に沿って配置される一対の辺部に対応している。プレート8は、このような一対の辺部に沿って配置され、かつガスケット6が弁4の外周から弁4の外側に向かって変形することを防止するための壁として構成されている。そのため、ガスケット6は、弁4の長手方向に沿って配置される一対の辺部に対応する部分をプレート8によって囲まれた状態で、弁4と弁座5との間に挟まれることとなる。
以上のような本発明の第2実施形態によれば、基本的な効果として、第1実施形態における基本的な効果と同様な効果が得られる。
また、本発明の第2実施形態によれば、さらなる効果として、ガスケット6における締結部材3の近傍よりも圧縮力の低下によって変形し易くなっている締結部材3から離れた位置、すなわち隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部近傍で、ガスケット6が弁4の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、第2実施形態の基本的な効果と同様な効果がより確実に得られることとなる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態におけるガスケットの変形防止装置を説明する。図3(a)および図3(a)におけるY−Y断面を示した図3(b)のように、弁座5には、複数のプレート9(以下、第3実施形態では一例として2つのプレート9を用いるものとする)が立設されている。これらのプレート9は、図3(a)に示すように、隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部に対応して、それぞれ形成されており、図3(b)に示すように、弁4と弁座5との間に挟まれて配置されている。そのため、弁4と弁座5との間の隙間は、弁座5の取付面5aからプレート9の頂部までのプレート9の高さL3によって定められることとなる。さらに、弁座5には、プレート9の形状に対応してプレート取付溝部5cが設けられており、プレート9は、このプレート取付溝部5cに嵌合して取付けられている。そのため、プレート9は、ガスケット6における弁4の外周側に広がろうとする力に、確実に対抗できることとなる。
本発明の実施形態における一例として挙げる構成では、隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部は、弁4の長手方向に沿って配置される一対の辺部に対応することとなる。このようなプレート9は、このような一対の辺部に沿って配置され、かつ弁4の外周から弁4の外側に向かってガスケット6が変形することを防止するための壁として構成されている。そのため、ガスケット6は、弁4の長手方向に沿って配置される一対の辺部に対応する部分をプレート9によって囲まれた状態で、弁4と弁座5との間に挟まれることとなる。
以上のような本発明の第3実施形態によれば、基本的な効果として、第1実施形態における基本的な効果と同様な効果が得られる。
本発明の第3実施形態によれば、さらなる効果として、弁4と弁座5との間の隙間を一定にすることによって、ガスケット6を圧縮する力が制御され易くなる。そのため、ガスケット6の面圧を所望の値に維持しながら、ガスケット6が弁4の外周より外側に変形することをさらに確実に防止できる。よって、第3実施形態の基本的な効果と同様な効果がより確実に得られることとなる。
また、本発明の第3実施形態によれば、さらなる効果として、ガスケット6における締結部材3の近傍よりも圧縮力の低下によって変形し易くなっている締結部材3から離れた位置、すなわち隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部近傍で、ガスケット6が弁4の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、第3実施形態の基本的な効果と同様な効果がより確実に得られることとなる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態におけるガスケットの変形防止装置を説明する。図4(a)および図4(a)のZ−Z断面を示す図4(b)のように、弁4の長手方向に沿って分割される一対の帯状部材11から構成されるベルト10が、弁4の外周の全部に対応した状態、すなわち弁4の外周の全部を囲んだ状態で配置されている。ベルト10は、図4(b)で示すように、弁座5の取付面5a上に配置されている。ベルト10は、弁4の長手方向に沿って分割される一対の帯状部材11を備えている。このようなベルト10は、弁4の外周から弁4の外側に向かうガスケット6の変形を防止するための壁として構成されることとなる。ガスケット6は、ベルト10によって全周を囲まれた状態で、弁4と弁座5との間に挟まれることとなる。
ここで図5(a)を用いて本発明の第4実施形態におけるベルト10の構造を説明する。結合部材12は、ボルト12a、ワッシャ12bおよびナット12cを備えている。帯状部材11の結合部11aには、ボルト12aを挿通可能な取付孔11bが穿設されている。一対の帯状部材11を結合する際には、一対の帯状部材11におけるそれぞれの結合部11aを重ね合わせた状態で、ボルト12aが、ワッシャ12b、重ね合わされた取付孔11bの順に挿通されて、さらにボルト12aの先端からワッシャ12b、ナット12cの順に挿通される。このような状態で、ボルト12aおよびナット12cが締付けられ、重ね合わされた結合部11aがボルト12aおよびナット12cによって共締めされることとなる。
このような構造によって、ベルト10は弁装置1に着脱可能に取付けられることとなる。また、ベルト10は、結合部材12によって、弁4の長手方向に直交する方向に締付けられている。ガスケット6は、隣り合う締結部材3同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある弁4の外周の一部近傍で、弁4の長手方向に直交する方向に変形し易くなっている。そのため、ガスケット6の特に変形し易い部分において変形し易い方向に対応して、ベルト10が結合部材12によって締付けられることとなり、ガスケット6の変形がより確実に防止されることとなる。
以上のような本発明の第4実施形態によれば、基本的な効果として、第1実施形態における基本的な効果と同様な効果が得られる。
本発明の第4実施形態によれば、さらなる効果として、着脱可能なベルト10を用いることによって、弁装置1のメンテナンスを容易にしながら、ガスケット6が弁4の外周より外側に変形することをより確実に防止できる。よって、第4実施形態の基本的な効果と同様な効果がより確実に得られることとなる。
ここまで本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
本発明の実施形態の第1変形例として、図1(b)に示す第1実施形態における溝部7の深さL1をガスケット6の厚さL2より大きくしてもよい。本発明の第1実施形態と同様の効果が得られる。
本発明の実施形態の第2変形例として、図4に示す第4実施形態におけるベルト10の代わりに、図5(b)に示すようなベルト13が設けられてもよい。図5(b)では、ベルト13は、1つの帯状部材14を備えている。帯状部材14は、弁4(図4参照)の全周に沿って形成され、帯状部材14の両端部には結合部14aがそれぞれ設けられており、これらの結合部14aは、弁4における長手方向の両端の一方に配置されている。これらの結合部14aは、互いに向き合って形成されており、第4実施形態と同様の結合部材12によって結合されることとなる。さらに、結合部14aには、ボルト12aを挿通可能な取付孔14bがそれぞれ穿設されている。ベルト13を締付ける際には、このような結合部14a同士を重ね合わせた状態で、ボルト12aが、ワッシャ12b、重ね合わされた取付孔14bの順に挿通されて、さらにボルト12aの先端からワッシャ12b、ナット12cの順に挿通される。このような状態で、ボルト12aおよびナット12cが締付けられ、重ね合わされた結合部14aがボルト12aおよびナット12cによって共締めされることとなる。このような構成によっても、本発明の第4実施形態と同様の効果が得られる。
(a)は、本発明の第1実施形態におけるガスケットの変形防止装置の平面図であり、(b)は、図1(b)のW−W断面図である。 (a)は、本発明の第2実施形態におけるガスケットの変形防止装置の平面図であり、(b)は、図2(a)のX−X断面図である。 (a)は、本発明の第3実施形態におけるガスケットの変形防止装置の平面図であり、(b)は、図3(a)のY−Y断面図である。 (a)は、本発明の第4実施形態におけるガスケットの変形防止装置の平面図であり、(b)は、図4(a)のZ−Z断面図である。 (a)本発明の第4実施形態におけるベルトの概略を示す斜視図である。(b)は、ベルトの変形例の概略を示す斜視図である。 従来における弁装置の内部構造を示す断面図である。 ガスケットに面圧が加わった状態を示す平面図である。 ガスケットの応力緩和特性に関するグラフを示した図である。
1 弁装置
2 流体通路
3 締結部材
3a 植込みボルト
3b ワッシャ
3c ナット
4 弁
4a 下面
5 弁座
5a 取付面
5b,5c プレート取付溝部
6 ガスケット
6a ボルト孔
6b 開口
7 溝部
7a 外周部分
8,9 プレート
10 ベルト
11 帯状部材
11a 結合部
11b 取付孔
12 結合部材
12a ボルト
12b ワッシャ
12c ナット
13 ベルト
14 帯状部材
14a 結合部
14b 取付孔
L1 溝部の深さ
L2 ガスケットの厚さ
L3 プレートの高さ
F ボルト軸力
P ガスケットの面圧
P’ 流体などからの内圧
A,B 実線
t 時間
W,X,Y,Z 矢印

Claims (7)

  1. 流体通路の途中に互いに連結した状態で設けられる弁および弁座と、前記弁および前記弁座の間をシールするガスケットとを備えるガスケットの変形防止装置において、
    前記弁と前記弁座との間に配置した前記ガスケットが前記弁の外周から前記弁の外側に向かって変形することを防止するように、前記弁の外周の一部または全部に対応して壁が設けられている、ガスケットの変形防止装置。
  2. 前記壁が、前記弁の外周の全部に対応して前記弁座に形成された溝部の外周部分によって構成されている、請求項1に記載のガスケットの変形防止装置。
  3. 前記弁および前記弁座が、前記弁の外周に沿って配置された複数の締結部材によって連結されており、前記壁が、前記弁座から立設する複数のプレートによって構成され、前記複数のプレートが、隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部に対応してそれぞれ形成されている、請求項1に記載のガスケットの変形防止装置。
  4. 前記弁および前記弁座が、前記弁の外周に沿って配置された複数の締結部材によって連結されており、前記壁が、前記弁と前記弁座との間に挟まれて配置される複数のプレートによって構成されている、請求項1に記載のガスケットの変形防止装置。
  5. 前記複数のプレートが、隣り合う締結部材同士の間を結ぶ軸線と平行な位置にある前記弁の外周の一部に対応してそれぞれ形成されている、請求項4に記載のガスケットの変形防止装置。
  6. 前記壁が、前記弁の外周の全部に対応して配置されるベルトによって構成されている、請求項1に記載のガスケットの変形防止装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載されたガスケットの変形防止装置を用いることによって、流路の方向および流量を制御するための前記弁を組み込んだ配管装置。
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JP2013122269A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シール装置、空制装置、及び空制装置の改修方法

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