JP2017502234A - 流体、特に研磨性高粘度材を制御するための弁装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体を制御するための弁装置（１，１’）であって、流体ダクト（３）を有するハウジング（２，２’）と、流体（Ｆ）が流体ダクト（３）を流通するのを弁体が許容する開位置と弁体が流体ダクトを液密状にシールする閉位置との間で調節可能となるようにハウジング（２）に取り付けられた弁体（５）と、第１端部（１４）においてハウジング（２）に固定されかつ第２端部において弁体（５）に固定された膜状のシール要素（１３）とを備えた弁装置に関する。弁体（５）の開放状態では、流体ダクト（３）と反対側のシール要素（１３）の側部は、２つの端部（１４，１５）の間の壁部（１７）に支持される。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、流体、特に研磨性高粘度材を制御するための弁装置に関する。

弁装置は、流体フローを規定するかあるいは調節するための構成要素である。規定または調節は、弁装置の流体ダクト内にある弁体の調整機能にしたがって行われる。流体ダクトに設けられた弁開口は、弁体の閉位置では完全に閉じられ、開位置では開放される。ここで、弁装置は、弁体によって開放される弁開口の流路断面積が、閉位置と開位置との間における弁体の調整位置に対して直線的に対応するように構成され得る。この場合、弁装置は、流体フローを完全に遮断するためのみでなく、外部から所定のものに可変的に設定するためにも適する。そのような弁装置は、流体フローの極めて精確な制御を可能とする制御装置の主要部品として使用される。

上記弁装置と関連して、高い流動性を有する液体のみでなく、高粘度材として言及されるものも流体として適している。以下において、「高粘度材」の語は、液体成分および固体成分の全ての混合物を包含するものである。ここで、さまざまな高粘度材が、それらの物理的もしくは化学的特性、例えば比重、乾燥物質の含有量によって、またはそれらの他の物質と関連する機械的および化学的特性によって区別され得る。「研磨性高粘度材」は、それらが接触する物質に対しての研磨効果を有し、当該研磨効果は、概して、高粘度材の固体成分の粗い木目によって生じ得る。

一方、上述したタイプの弁装置におけるそのような研磨性高粘度材の使用は、それらが研磨作用のために弁装置において使用される構成要素を僅かにではなく傷つけ得るため、問題をはらんでいる。ここで、特にリスクにさらされるのは弁装置の可動要素およびまた弁装置に取り付けられたシール要素であって、それらの摩耗は高粘度材の研磨作用によって著しく促進される可能性がある。このことは、当該高粘度材が高圧下で弁装置を流通する場合にある程度まで真実である。従来技術は、例えば、現行の高圧ポンプと協働して、４００バール以上の流圧下での絶縁材料または塗料の圧力調節された搬送を可能とする弁装置を開示しており、当該搬送は高粘度材の研磨作用の増大につながる。

したがって、本発明は、特に改善された耐摩耗性によって特徴付けられる、弁装置のための改善された実施形態を明示するという問題に関する。

この目的は独立請求項の主題によって達成される。好ましい実施形態は従属請求項の主題である。

したがって、本発明の基本概念は、特に、流体ダクトを流通する流体との摩耗促進接触に対する摩耗リスクにさらされている弁装置の構成要素（弁装置の流体ダクト内で調節可能な弁体を含む）をダイヤフラム型のシール要素によって保護することである。

ダイヤフラム状の設計のシール要素において、高粘度材の搬送の間に生じる非常に高い流圧（当該流圧は４００バール以上の値を呈し得る）のために当該シール要素の部分的なまたは完全な破壊が生じるのを防止するために、シール要素を、弁装置の流体ダクト内に、当該シール要素が流体ダクト内に設けられた壁部に支持され得るように配置することが提案される。当該壁部は、詳しくは後述するように、弁装置のハウジングの一部であってもよく、または、特定の程度まで簡潔である実施形態において、ハウジングに対して移動可能な環状ピストンの一部であってもよい。ここで提示される解決方法の重要な利点は、シール要素として使用されるダイヤフラムがその２つの端部によって弁装置のハウジングと弁体との間に固定されるのみでなく、さらに、ハウジングと弁体との間の当該固定に加えて、ダイヤフラム状のシール要素が、流体ダクトの加圧状態においても、当該ダイヤフラムへの完全な破壊に至るダメージ、例えばひび割れまたは他の材料破壊が防止され得るように、弁装置の壁部に対する実質的に完全で均一な支持を許容されていることである。

シールリング等のような従来のシール要素と比較して、ここで提示されるシール要素は、弁体の移動の間に、研磨性高粘度材と関連して摩耗によって生じるシール特性の低減につながるような、いかなる摺動摩擦にもさらされない。適当な構造的手段によって、あるべき姿の当業者によって、ダイヤフラムが、上述した壁部の領域部分においてのみでなく、当該ダイヤフラムの２つの端部の間における出来るだけ広い領域においても、弁装置の機械的構成要素に支持されることが確保され得る。機能にしたがって、シール要素は、流体ダクトとは反対側のシール要素の側部に設けられた構成要素の、高粘度材によるダメージからの効果的な保護を確保する。弁ハウジングに調節可能に取り付けられかつしたがって特に摩耗の影響を受けやすく、開放状態と閉鎖状態との間を移動可能な弁装置の弁体は、開放状態では流体の流通のために流体ダクトを開放し、閉鎖状態では流体ダクトを液密態様で閉塞するものであって、特に容易にダメージから保護され得る。本発明に係るケースでは、シール要素はその保護効果を、弁体および弁ハウジングの相互に移動可能な接触面の領域において正確に発揮させている。当該２つの面の間の中間スペースへの研磨性高粘度材の望ましくない侵入が、摺動摩擦による弁体および弁ハウジングの表面の摩耗につながるであろうためである。

好ましい実施形態では、弁座によって縁取られた弁開口が流体ダクト内に形成されている。弁体は、少なくとも２つの部品からなる設計であり、閉位置において弁座上に位置することによって弁開口の液密状閉塞を可能とする閉鎖要素を有している。弁開口を開くように弁座から当該閉鎖要素を離すために、弁体に関して閉鎖要素を完成させる駆動要素が利用可能である。ここで提示されるケースでは、閉鎖要素は、当該閉鎖要素が、外部からの作用力なくして、流体ダクトを流通する流体によって、あるいはばね力によって弁座に対して予圧されてその結果として弁開口を閉塞するように、流体ダクトにおいて弁開口の上流側に配置されるよう意図されている。有利な態様では、それに応じて、駆動要素を流体ダクト内において閉鎖要素の下流側に配置することが適切である。弁開口を開くために、駆動要素が閉鎖要素に対して押し付けられ、その結果として後者が弁座から押し離される。この目的のために、駆動要素は、駆動に関して、例えば当業者に知られている電気モータの形態における外部アクチュエータに接続されていてもよい。駆動要素によって閉鎖要素に作用する接触圧力が、流体によって生じかつ当該接触圧力に対して逆方向に作用する予圧力を上回って増大すると、閉鎖要素が弁座から離され、その結果として弁開口が開放される。

特に好適には、上記駆動要素を、流体ダクト内においてリフティング方向に沿って移動可能なリフティングピストンとして設計することが推奨される。流体ダクト内におけるリフティングピストンの低摩擦案内が、当該リフティングピストンが取り付けられる弁ハウジングの適切な構造的構成によって確保され得る。リフティングピストンは、ダイヤフラム状のシール要素がその第２端部によって固定され得る外周面を有している。ここで、例えば、当該外周面に形成されたくぼみ内にシール要素を固定することが好ましい。このケースでは、シール要素は、スリーブの態様で設計されかつ、その領域においてシール要素がリフティングピストンの外周面に、すなわち壁部に対する支持に加えて、支持される支持部を有していてもよい。

シール要素の特に長い耐用年数は、上記壁部がリフティング方向に関して規定される縦断面において凹面輪郭を有する、構造的に特に簡潔である実施形態によって得られ得る。この態様では、シール要素が、当該縦断面につき、弁体の開放状態および閉鎖状態の両方において、２つの端部の間の領域に湾曲面輪郭を有し、当該湾曲面輪郭は例えば円弧等の形態を呈し得るものであるという事実が考慮される。次に、上述した壁部の凹面輪郭は、本発明に係る所望の支持効果を得るために、シール要素が凹状の壁部の表面に対してエッジが無い状態で全面的に寄り添うことを可能とする。

製造の観点から実現するのが特に容易である実施形態では、壁部は、弁装置のハウジングの一部である。シール要素を支持するのに役立つ壁部は、ここで、ハウジングに一体的に形成されてもよい。もちろん、しかしながら、弁ハウジングは、組み立てに先立って複数の部品で構成されていてもよい。当業者に知られている方法による弁装置の組み付けの過程において、さまざまなハウジング構成要素が互いに固定され得、ハウジングの個々の構成要素の溶接がある程度考えられる。

上述した実施形態の有利な展開では、ばね弾性設計のシール要素は、リフティングピストンの開位置と閉位置との間における特に大きな調節範囲を可能とする。そのようなばね弾性シール要素は、リフティングピストンの、およびしたがってそれに固定されたシール要素の第２端部の閉鎖状態から開放状態への移動の間において伸長可能であり、壁部に対するシール要素の必要な支持がしたがって全ての実現され得る調節位置において確保され得る。シール要素の弾性伸長は、特に好適には、実質的に上述した支持部の領域で行われ、当該支持部の領域ではシール要素はリフティングピストンをその外周面に沿って取り囲んでいる。

上述した改良例に対する代替的な実施形態では、上記壁部は、それに対してシール要素が支持され得るものであって、弁ハウジングの一部ではなく、むしろリフティングピストン上にその周方向に沿って形成されかつしたがってリフティング方向に沿ってリフティングピストンと共に移動可能である環状ピストンの一部である。このケースでは、弁装置のハウジング内に流体チャンバが形成され、当該流体チャンバにはリフティングピストンのリフティング方向と逆向きに流体ダクトが結合しており、したがってリフティングピストンは、一部が流体ダクト内を延びかつ一部が流体チャンバ内を延びている。流体チャンバと流体ダクトとは、環状ピストンと該環状ピストンの第１端面に支持された本発明に係るシール要素とによって、互いに流体分離されている。環状ピストンはリフティング方向に沿ってリフティングピストンと共に移動可能であるため、当該環状ピストンは、流体ダクトにおける圧力上昇に際して流体ダクトを流通する流体によって、リフティングピストンと共に流体チャンバの方へ押しやられるだろう。シール要素は、当該シール要素のハウジングへの固定のためにそのような環状ピストンの移動に限られた程度までしか追従できないので、当該シール要素は不可避的に環状ピストンから分離し、したがってシール要素と環状ピストンとの間に中間スペースが形成されるだろう。しかしながら、この場合には、環状ピストンに対するシール要素の支持が、当該支持はダイヤフラム状のシール要素の破壊を防止するために必ず必要とされるものであって、もはや提供されないだろう。これを阻止するために、流体チャンバの流体チャンバによる流体ダクトへの圧力結合が、流体ダクトに面する第１端面に作用する流圧が、流体チャンバに面する環状ピストンの第２端面に作用する正反対に対向する逆圧によって常に相殺される態様で実現される。この目的のために、流体チャンバは非圧縮性液体で満たされている。換言すれば、環状ピストンはリフティング方向に沿って非圧縮性液体とシール要素との間に配置されており、したがって当該環状ピストンの第２端面は非圧縮性液体によって加圧され、一方、第１端面は流体ダクトを流通する流体によって加圧される。本ケースでは、「非圧縮性液体」の語は、圧力変化に際しても密度が変わらず、したがって流体ダクトと環状ピストンとの間の上記圧力結合に適した全ての液体を包含する。ここで、それ自体が非圧縮性の液体がここで存在する４００バール以上の流圧において不可避的にわずかな圧縮性を有していることは言うまでもない。しかしながら、そのような液体は、ここで使用される「非圧縮性液体」の語の文字通りの意味に明確に含まれる。

例えば金属で作られ、流体チャンバと流体ダクトとの間の通路開口に設けられた分離ダイヤフラムは、圧力の結合のために必要とされる、流体ダクト内の流圧の流体チャンバの非圧縮性液体への伝達を、非圧縮性液体が流体ダクトを流通する流体と混合されることなく許容する。

流体チャンバを流体ダクトから空間的に分離するように環状ピストンが機能するため、流体チャンバおよび流体ダクトの空間容積は、環状ピストンのリフティング方向における可動性のために所定の容積範囲において変化する。流体ダクトに対する環状ピストンの移動は、例えば、流体チャンバの空間容積の増大につながる。その結果、流体チャンバ内に配置された非圧縮性液体が拡大された空間容積に分散され得るため、圧力に関する流体ダクトの環状ピストンへの液体を介した最適な結合がもはや確保されないだろう。これを阻止するために、径方向段差が、リフティング方向と逆向きに、すなわち流体ダクトから離れる向きにリフティングピストンの直径が増大するように、リフティング方向に沿って流体チャンバの領域におけるリフティングピストンの外周面に設けられてもよい。リフティングピストン上の当該径方向段差の配置および寸法決めは、リフティングピストンおよびまた環状ピストンの移動の間に生じる流体チャンバの容積増大が、リフティングピストンによって追加的にふさがれる空間容積によって再び相殺される態様で行われる。換言すれば、流体チャンバの空間容積が流体ダクトの方への環状ピストンの移動によって増大するのと同程度まで、流体チャンバにおけるリフティングピストンによる容積の置換によって、流体チャンバ内の空間容積が同じ容積だけ低減され、したがって流体チャンバの有効全体空間容積は一定となる。

環状ピストンの使用に関連して上述した実施形態のケースでは、シール要素は、必ずしも弾性特性を有している必要のないローリングダイヤフラムとして設計されていてもよい。これは、シール要素の機械的伸長が、リフティングピストンおよび環状ピストンの動きおよびそれらに関連するリフティングピストンに固定されたシール要素の動きに、必ずしも協調していなくてもよいためである。しかしながら、弾性特性を有するエラストマーを、上述したケースの全てにおいて、シール要素のためのシール材料として選択することが推奨される。

構造的に実現するのが特に容易な実施形態のケースでは、閉鎖要素は、ボール保持部内に回転可能に組み付けられた閉鎖ボールの態様で設計されている。駆動要素は、閉鎖ボールと相互作用しかつ閉鎖ボールを移動させるために閉鎖ボールに対して軸方向端部によって閉位置から押し付けられる駆動ピンを有している。

閉鎖ボールにおいて生じるいかなる摩耗効果をも可能な限り小さく保つために、駆動ピンは、閉鎖ボールと接触する際に当該駆動ピンが作用トルクによって閉鎖ボールを所定量だけ回転させ、したがって駆動要素と閉鎖ボールとの間の接触面が駆動ピンの各動作の間にわたって変化するような態様で設計されてもよい。

上記トルクは、技術的に実現するのが容易な実施形態において、閉鎖ボールに面する駆動ピンの端面に形成されたくぼみによって発生してもよく、当該くぼみは、当該駆動ピンの長手方向中心軸に対して偏心して配置されていて、それにより、当該閉鎖ボールと接触している駆動ピンによって閉鎖ボールに作用するトルクが生み出される。

閉鎖ボールにトルクが作用するという効果に対する駆動ピンの上述した設計は、当該トルクが閉鎖ボールの回転およびしたがって駆動要素の２つの連続的動作における駆動ピンと閉鎖ボールとの間の接触面の変化につながるものであって、独立した本発明の特徴を有している。

本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した図の関連する説明から明らかになるだろう。

上述したまたは後述する特徴が、それぞれに言及される組み合わせにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく異なる組み合わせにおいてまたは単独でも使用され得ることは言うまでもない。

図１ａは、閉位置にある本発明に係る弁装置の第１実施例を示す概略図である。 図１ｂは、開位置にある図１の弁装置を示す概略図である。 図２ａは、閉位置にある本発明に係る弁装置の第２実施例を示す概略図である。 図２ｂは、開位置にある図３の弁装置を示す概略図である。 図３は、駆動ピンおよび閉鎖ボールを概略的に示す細部図である。

以下、本発明の好ましい例示的な実施形態について図示すると共により詳細に説明する。同じ参照符号は、同一のもしくは類似のまたは機能的に同一の構成要素を示す。

図１は、概略的におよび縦断面において、研磨性高粘度材を制御するための本発明に係る弁装置１の第１実施例を示している。以下において、研磨性高粘度材は、例えば塗料または絶縁材料のような、研磨作用を有する液体および固体成分の任意の混合物を意味するものとして理解されるべきである。弁装置１は、研磨性高粘度材が流通する流体ダクト３が内部に形成された適当な大きさのハウジング２を備えている。研磨性高粘度材を流体ダクト３内に導入するために、弁装置１はハウジング２に形成された入口開口４を備えている。ハウジング２は、閉位置と開位置との間でリフティング方向Ｈに沿って調節可能となるようにハウジング２に取り付けられたリフティングピストン６の形態における駆動要素２０を有する弁体５を収容しており、閉位置は図１ａに示されていて高粘度材の流通のために当該リフティングピストンが流体ダクトを開放し、開位置は図１ｂに示されていて当該リフティングピストンが流体ダクト３を液密態様で閉塞する。

流体ダクト３には、リフティングピストン６と反対側において弁座８によって縁取られた弁開口７が形成されている。当該弁開口は、弁体５に関して駆動要素２０を完成させかつ閉鎖ボール１０の形態である閉鎖要素９によって液密態様で閉塞され得る。ここで、閉鎖ボール９は、流体ダクト３内に可動的に取り付けられたボール保持部３１内に回転可能に配置されている。弁装置１の閉鎖状態では、閉鎖ボール１０は、図１ａに示すように、一部が弁座８に接触する。図１ａでは、流体ダクトを通る高粘度材の流れ方向は参照符号Ｆを有する矢印で示されている。閉鎖要素９が流れ方向Ｆに関して流体ダクト内における弁開口７の上流側に位置しているため、高粘度材によって流れ方向Ｆにおいて閉鎖要素９に作用する加圧は、閉鎖要素９が、外力の作用なくして弁座８に押し付けられ、その結果として弁開口７を閉塞することを確実にする。そして弁装置を開放状態に切り替えるために、駆動ピン１１がリフティングピストン６の端部に形成されており、当該駆動ピンは、リフティングピストン６のリフティング方向Ｈにおける移動によって閉鎖要素９に対して押し付けられ得、そして当該閉鎖要素９は高粘度材によって生じている流圧に抗してボール保持部３１と共に弁座８から離れるように動かされ得、それにより弁開口７が開放される。リフティングピストン６は、駆動の観点から、リフティング方向Ｈに沿った調節のための外部のアクチュエータ（図示せず）に接続されていてもよく、当該アクチュエータは当業者に広く知られている。当該リフティング方向Ｈに関して、出口開口１２がハウジング２の側方に形成されていてもよく、当該出口開口を通じて、流体ダクト３内へ導入された高粘度材が再びハウジング２から流出し得る。入口開口４および出口開口１２は、それぞれ、例えば、弁装置１の別の機能要素、例えば各流体配管や高圧ポンプ等への入口側または出口側における接続を可能とする接続分岐部（図示せず）として設計されていてもよい。

ダイヤフラムの態様で設計されかつ、ばね弾性材料特性を有するシール要素１３が流体ダクト３に設けられている。シール要素１３に対して考えられる材料の選択は、ゴム、例えばダイヤフラムにおいて必要とされる所望の弾性および材料分離特性の両方を提供するエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）またはフッ素ゴム（ＦＫＭ）を基礎とする適当なエラストマーである。しかしながら、他の適当なエラストマーの使用もまた考えられる。図１ａに示すように、シール要素１３は、第１端部１４によってハウジング２に、そして第２端部１５によってリフティングピストン６の外周面１８に固定されている。２つの端部１４，１５の間の領域では、シール要素１３は断面において流体ダクト３とは反対側の側部１６によって壁部１７に支持されており、当該壁部１７は図１ａおよび図１ｂの実施例では２つの端部１４，１５の間の領域におけるハウジング２の構成要素である。

図１ａに示されている弁装置１の閉鎖状態では、流体ダクト３は弁開口７の下流側において実質的に加圧されていない。弁開口７が、上述したように、リフティングピストン６のリフティング方向Ｈにおける移動によって開放されると、高粘度材が弁開口７の下流側の流体ダクト３の領域に流入し得、したがってダイヤフラム状のシール要素１３が、典型的には４００バール以上の値を呈し得る高粘度材の流圧にさらされる。図１ｂに示されている弁装置１の上記開放状態では、シール要素１３はその２つの端部１４，１５の間の領域において壁部１７に対して押し付けられる。

図１における壁部１７の図示部を見ると、当該壁部がリフティング方向Ｈに関して規定される縦断面において凹面輪郭を有していることがわかる。シール要素１３はその２つの端部１４，１５の間の領域において当該壁部１７に支持されているため、当該シール要素１３は壁部１７の凹面輪郭に対して相補的な湾曲面輪郭をそれゆえに有している。シール要素１３がハウジング２の一部である壁部１７に支持され得るため、ダイヤフラム状のシール要素１３において流圧に誘発される、当該シール要素１３が完全に破壊されるまで進行するひび割れが回避される。機能にしたがって、ここで、シール要素は、流体ダクト３と反対側のシール要素１３の側部に配置された弁装置１の構成要素（これらは特に、高粘度材の研磨作用による損傷のリスクに特定の程度までさらされる、ハウジング２に可動的に取り付けられた構成要素としてのリフティングピストン６を含む）の損傷あるいは破壊からの効果的な保護を確実にする。

リフティングピストン６のリフティング方向Ｈにおける移動の間、シール要素１３は、スリーブの態様で設計された支持部１９の領域においてリフティング方向Ｈに弾性的に伸張する。

図１ａおよび図１ｂの実施例のケースでは、シール要素１３はばね弾性的であって、当該目的のためにシール要素１３はエラストマーから作られたシール材料で形成されていてもよい。図１ａに示される弁装置１の閉鎖状態がシール要素の初期状態に対応付けられてもよく、そして図２に示される弁装置の開放状態が、それに応じて、シール要素１３の初期状態に対して伸張した状態に対応付けられてもよい。換言すれば、ばね弾性シール要素１３は、リフティング方向Ｈに沿ったリフティングピストン６の閉鎖位置から開放位置への移動の間に、支持部１９の領域において伸張する。リフティングピストン６の逆方向、すなわちリフティング方向Ｈと反対への移動の間に、シール要素１３は、それに応じて、そのばね弾性特性のために収縮する。

図２は、シール要素１３’の支持がハウジング２’に対してではなく、リフティングピストン６’上に設けられた環状ピストン２４’に対して行われている点で図１の弁装置１と異なる、本発明に係る弁装置１’の第２実施例を示しており、その動作原理について以下に説明する。この目的のために、図２ａおよび図２ｂを見ると、図２ａは図１と同様に閉鎖状態にある弁装置を示し、また図２ｂは開放状態にある弁装置を示しており、流体ダクト３’が、リフティング方向Ｈ’に沿って、シール要素１３’によって当該流体ダクト３’から流体分離された流体チャンバ２３’に結合していることが明らかである。加えて、流体ダクト３’と流体チャンバ２３’との流体分離は、リフティングピストン６’上に設けられ、リフティングピストン６’から径方向外方へ突出し、かつリフティングピストン６’の周方向に沿って延びる環状ピストン２４’によってなされている。当該環状ピストンは、リフティングピストン６’とは別個の構成要素として形成されていてもよく、またはそれに代えて、リフティングピストン６’上に一体形成されていてもよい。環状ピストン２４’は、リフティング方向Ｈ’に沿って、流体チャンバ２３’内に供給された非圧縮性液体２２’とシール要素１３’との間に設けられている。

環状ピストン２４’はリフティングピストン６’と共にリフティング方向Ｈ’に沿って移動可能であるため、当該環状ピストンは、流体ダクト３’内における圧力上昇の間に当該流体ダクト３’を流通する流体によって、リフティング方向Ｈ’と逆向きにリフティングピストン６’と共に流体チャンバ２３’に向かって押し付けられる。シール要素１３’はその各端部のハウジング２’に対する固定のために限られた程度までしか環状ピストン２４’のそのような移動に追従できず、当該シール要素は端部１４’，１５’の間の領域において不可避的に環状ピストン２４’から分離し、したがって望ましくない中間スペースがシール要素１３’と環状ピストン２４’との間に形成され得る。

これを防止するために、図２の実施例では、流体ダクト３’に面する環状ピストン２４’の第１端面２６’に作用する流圧が、常時、流体チャンバ２３’に面する環状ピストン２４’の第２端面２７’に作用する正反対に対向した逆圧によって相殺される態様において、流体チャンバ２３’の流体ダクト３’への圧力に関する結合が実現されている。この目的のために、流体チャンバは非圧縮性液体２２’で満たされている。環状ピストン２４’はリフティング方向Ｈ’に沿って流体チャンバ２３’とシール要素１３’との間に配置されているため、当該環状ピストンの第２端面２７’は非圧縮性液体２２’によって加圧される一方、第１端面２６’は流体ダクト３’を流通する流体によって加圧される。２つの圧力は対向する態様において同じ大きさであり、すなわち互いに相殺し、したがってリフティングピストン６’は実質的に「自由に」リフティング方向Ｈ’に沿って流体ダクト３’内を移動し得る。図２のケースでは、リフティングピストン６’は、したがって、図１のケースと類似の態様で移動する。

リフティングピストン６’は、リフティング方向Ｈ’に沿って、一部が流体ダクト３’内に配置され、一部が流体チャンバ２３’内に配置されている。図２ａおよび図２ｂの実施例のケースでは、壁部１７’は、それに対してシール要素１３’が本発明にしたがって支持されるものであって、したがって環状ピストン２４’の第１端面２６’によって形成されている。図２の実施例では、壁部１７’が、環状ピストン２４’の一部として、リフティングピストン６’と共に動くため、その調節の間、開位置と閉位置との間において、シール要素１３’の移動は、当該シール要素１３’の顕著な程度までの弾性的な伸張の必要なくして行われる。図２の実施例のケースでは、シール要素１３’は必ずしもばね弾性設計のものである必要はなく、それどころか、シンプルにローリングダイヤフラムとしての実施形態が全く適当である。

さらに、通路開口２５’が、流体チャンバ２３’と流体ダクト３’との間に設けられている。例えば金属で作られた分離ダイヤフラム２９’が当該通路開口に設けられており、当該分離ダイヤフラムは流体チャンバ２３’を流体ダクト３’から分離し、しかし同時に、流体チャンバ２３’内に非圧縮的に配置された液体２２’を介して、環状ピストン２４’における圧力に関する流体ダクト３’内の流体Ｆ’の結合を確保する。

環状ピストン２４’が流体チャンバ２３’と流体ダクト３’との空間的分離をもたらすので、流体チャンバ２３’および流体ダクト３’の空間容積は、環状ピストン２４’のリフティング方向Ｈ’における可動性のために所定の容積範囲において変動する。環状ピストン２４’のリフティング方向Ｈ’における移動は、したがって、流体チャンバ２３’の空間容積の増大につながる。その結果、流体チャンバ２３’内に配置された非圧縮性液体２２’が増大した空間容積にわたって分散され得るので、流体ダクト３’の環状ピストン２４’に対する流体２２’を介した圧力に関する最適な結合が、付随する圧力低下のために確保されない。このことを回避するために、径方向段差２８’が、リフティング方向Ｈ’に沿って流体チャンバ３’の領域においてリフティングピストンの外周面１８’に設けられており、したがってリフティングピストン６’の直径Ｄ’はリフティング方向Ｈ’と逆向きに、すなわち流体ダクト３’から離れる方へ増大している。リフティングピストン６’における上記径方向段差２８’の配置および寸法決めは、リフティングピストン６’およびまた環状ピストン２４’の移動の間に生じる流体チャンバ２３’内の容積増大が、リフティングピストン６’によってその拡大されたピストン直径Ｄ’のために相殺されるように行われる。このことは、流体チャンバ２３’の空間容積が流体ダクト３’の方への環状ピストン２４’の移動によって増大されるのと同程度まで、流体チャンバ２３’の空間容積が流体チャンバ内でのリフティングピストン６’による容積の置換によって同じ容積だけ低減されることを意味しており、したがって流体チャンバ２３’の有効全体空間容積は一定となる。

例示的なケースでは、閉鎖要素９，９’は、既に説明したように、ボール保持部３１，３１’内に回転可能に組み付けられ得る閉鎖ボール１０，１０’の態様で設計されている。ここで、駆動要素２０，２０’は、閉鎖ボールと相互作用して閉鎖ボールを閉位置から移動させるために閉鎖ボールに対して軸方向端部によって押し付けられる駆動ピン１１，１１’を有している。

閉鎖ボール１０，１０’において生じる摩耗効果を可能な限り回避するために、駆動ピン１１，１１’は、閉鎖ボール１０，１０’と接触する際に当該駆動ピンが閉鎖ボールを所定量だけ発生するトルクによって回転させるように設計されてもよく、したがって駆動要素１１，１１’と閉鎖ボール１０，１０’との接触面は、駆動ピン１１．１１’の閉鎖ボール１０，１０’とのそれぞれ新たになされる接触の間において変化する。

技術的に実現される実施形態では、上記トルクは、閉鎖ボール１０，１０’に面する駆動ピン１１，１１’の端面において、当該駆動ピンの長手方向中心軸に対して偏心して形成され、それにより閉鎖ボール１０，１０’に作用するトルクが閉鎖ボール１０，１０’と接触する駆動ピン１１，１１’によって生じるくぼみ３０，３０’によって生じてもよい。変形例では、同心状のくぼみを有する駆動ピン１１，１１’を設けて、駆動ピン１１，１１’全体を閉鎖ボール１０，１０’に対して偏心させて配置することも考えられる。

Claims (14)

1. 流体、特に研磨性高粘度材を制御するための弁装置（１，１’）であって、
   流体ダクト（３，３’）を有するハウジング（２，２’）と、
   開状態と閉状態との間で調節可能となるように上記ハウジング（２，２’）に取り付けられ、上記開状態では上記流体（Ｆ，Ｆ’）の流体フローのために上記流体ダクト（３，３’）を開放し、上記閉状態では液密態様で上記流体ダクト（３，３’）を閉塞する弁体（５，５’）と、
   ダイヤフラムの態様で設計され、上記ハウジング（２，２’）に第１端部（１４，１４’）によって固定されかつ上記弁体（５，５’）に第２端部によって固定されたシール要素（１３，１３’）とを備え、
   上記シール要素（１３，１３’）は、少なくとも上記弁体（５，５’）の上記開状態では、上記２つの端部（１４，１５，１４’，１５’）の間の領域において、上記流体ダクト（３，３’）とは反対側の側部によって壁部（１７，１７’）に支持されている
   ことを特徴とする弁装置。
2. 請求項１において、
   上記流体ダクト（３，３’）内に、弁座（８，８’）によって縁取られた弁開口（７，７’）が形成され、
   上記弁体（５，５’）は、
   上記弁体（５，５’）の上記閉状態において、閉位置で上記弁座に接触して上記弁開口（７，７’）を液密態様で閉塞する閉鎖要素（９，９’）と、
   上記閉鎖要素（９，９’）と相互作用し、該閉鎖要素（９，９’）を、上記閉位置と、上記開状態に対応していて上記閉鎖要素が上記弁開口を上記流体（Ｆ，Ｆ’）の流通のために開放する開位置との間で調節可能にする駆動要素（２０，２０’）とを有している
   ことを特徴とする弁装置。
3. 請求項１または２において、
   上記駆動要素（２０，２０’）は、リフティング方向（Ｈ，Ｈ’）に沿って上記流体ダクト（３，３’）内を移動可能なリフティングピストン（６，６’）として設計され、
   上記シール要素（１３，１３’）は、上記第２端部（１５，１５’）によって上記リフティングピストン（６，６’）の外周面（１８，１８’）に固定され、
   上記シール要素（１３，１３’）は、スリーブの態様で設計された支持部（１９，１９’）を有していて、該支持部（１９，１９’）の領域において上記リフティングピストン（６，６’）の上記外周面に対して支持されている
   ことを特徴とする弁装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   上記壁部（１７，１７’）は、リフティング方向（Ｈ，Ｈ’）に関して規定される縦断面において凹面輪郭を有し、
   上記シール要素（１３，１３’）は、上記壁部（１７，１７’）に支持された状態において、少なくとも上記２つの端部（１４，１５，１４’，１５’）の間の領域部分に、上記壁部（１７，１７’）の上記凹面輪郭に対して相補的な湾曲面輪郭を有している
   ことを特徴とする弁装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   上記壁部（１７）は、上記ハウジング（２）の一部である
   ことを特徴とする弁装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   上記シール要素（１３）は、ばね弾性設計であって、上記弁体（５）の上記閉状態において初期状態となり、上記弁体（５）の上記開状態において上記初期状態に対して伸長された状態となり、
   上記シール要素（１３）の弾性伸長は、実質的に上記支持部（１９）の領域において行われるように構成されている
   ことを特徴とする弁装置。
7. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   上記流体ダクト（３’）は、リフティング方向（Ｈ’）に沿って、該流体ダクト（３’）から上記シール要素（１３’）によって流体分離されかつ非圧縮性液体（２２’）で満たされた流体チャンバ（２３’）に結合し、
   上記リフティングピストン（６’）は、上記リフティング方向（Ｈ’）に沿って、一部が上記流体ダクト（３’）内に配置され、一部が上記流体チャンバ（２３’）内に配置され、
   上記リフティングピストン（６’）上に、径方向外方へ突出しかつ該リフティングピストン（６’）の周方向に沿って延びる環状ピストン（２４’）が設けられ、
   上記壁部（１７’）は、上記環状ピストン（２４’）の第１端面（２６’）によって形成され、
   上記流体チャンバ（２３’）と上記流体ダクト（３’）との間に、通路開口（２５’）が形成され、
   上記通路開口（２５’）内に、分離ダイヤフラム（２９’）が設けられ、
   上記分離ダイヤフラム（２９’）によって、上記流体ダクト（３’）は、圧力に関して上記環状ピストン（２４’）に結合されるかまたは結合可能である
   ことを特徴とする弁装置。
8. 請求項７において、
   上記環状ピストン（２４’）は、上記リフティング方向（Ｈ’）に沿って、上記環状ピストン（２４’）の上記第１端面（２６’）と反対側の第２端面（２７’）が上記非圧縮性液体（２２’）にさらされるように、該非圧縮性液体（２２’）と上記シール要素（１３’）との間に配置されている
   ことを特徴とする弁装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、
   上記流体チャンバ（２３’）の領域における上記リフティングピストン（６’）の外周面（１８’）に、径方向段差（２８’）が、リフティング方向（Ｈ’）に沿って設けられている
   ことを特徴とする弁装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１項において、
    上記シール要素（１３’）は、ローリングダイヤフラムとして設計されている
    ことを特徴とする弁装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項において、
    上記シール要素（１３，１３’）は、エラストマーから作られたシール材料を含んでいる
    ことを特徴とする弁装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項において、
    上記閉鎖要素（９，９’）は、ボール保持部（３１，３１’）に回転可能に収容された閉鎖ボール（１０，１０’）の態様で設計され、
    上記駆動要素（２０，２０’）は、上記閉鎖ボール（１０，１０’）と相互作用しかつ該閉鎖ボール（１０，１０’）を閉位置から動かすために該閉鎖ボール（９，９’）に対して軸方向端部が押し付けられる駆動ピン（１１，１１’）を有している
    ことを特徴とする弁装置。
13. 請求項１２において、
    上記駆動ピン（１１，１１’）は、上記閉鎖ボールと接触した状態で、該駆動ピンが該閉鎖ボールを作用トルクによって所定量だけ回転させるように設計され、
    上記駆動要素（１１，１１’）と上記閉鎖ボール（１０，１０’）との間の接触面は、上記駆動ピン（１１，１１’）の２つの連続的動作において変化するように構成されている
    ことを特徴とする弁装置。
14. 請求項１３において、
    上記閉鎖ボール（９，９’）に面する上記駆動ピン（１１，１１’）の端面に、上記駆動ピンの長手方向中心軸に対して偏心して配置されたくぼみ（３０，３０’）が形成され、
    上記くぼみ（３０，３０’）によって、上記閉鎖ボールと接触する上記駆動ピン（１１，１１’）によって上記閉鎖ボール（９，９’）に作用するトルクが生じるように構成されている
    ことを特徴とする弁装置。