JP3124294B2 - 弁 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、弁、殊に少なくとも２枚の相互に接触して
いる焼結セラミック製のパッキンデイスク（Dichtschei
ben）を有する衛生用混合バッテリーの弁に関する。
いる焼結セラミック製のパッキンデイスク（Dichtschei
ben）を有する衛生用混合バッテリーの弁に関する。
衛生用混合バッテリー中で使用するための前記の種類
のパッキンデイスクは、広く汎用されており、例えば、
欧州特許（EP−Ａ）第43456号明細書に記載されてい
る。この文献によれば、加工材料として、二酸化ジルコ
ニウム３〜25重量％を添加含有する酸化アルミニウムが
提案されている。この公知のパッキンデイスクを用いる
と、既にずれ力の減少が得られ、この際、10〜40％の極
めて低いプロフィル接触部分にもかかわらず、なお充分
な密閉作用が達成できた。
のパッキンデイスクは、広く汎用されており、例えば、
欧州特許（EP−Ａ）第43456号明細書に記載されてい
る。この文献によれば、加工材料として、二酸化ジルコ
ニウム３〜25重量％を添加含有する酸化アルミニウムが
提案されている。この公知のパッキンデイスクを用いる
と、既にずれ力の減少が得られ、この際、10〜40％の極
めて低いプロフィル接触部分にもかかわらず、なお充分
な密閉作用が達成できた。
米国特許（US−Ａ）第4856758号明細書によれば、ア
ーマチュア用のパッキンデイスク対（プレート）が提案
されており、この際、１実施形によれば、１枚のプレー
トは炭化珪素より成り、２枚のプレートの他方は、異な
る特性を有する硬質材料から成るべきである。このよう
なパッキンデイスク対の側は、炭化珪素／酸化アルミニ
ウム又は炭化珪素／珪酸アルミニウムである。２枚の相
互に係合しているパッキンデイスクの形成のための加工
材料として炭化珪素が提案される場合には、この炭化珪
素は、異なる特性を有すべきである。この文献の狭い教
示では、低い硬度のパッキンデイスクの場合に、多数の
顕微鏡的凹所を有する僅かな平滑性の表面が見込まれて
おり、従って、２枚の共同作用をするプレートの間の支
持面は著しく減少される。この教示は、低いプロフィル
接触部分の形成を意図していると理解できる。この文献
により使用すべき炭化珪素加工材料は、金属珪素での炭
素含有炭化珪素素材−いわゆる反応焼結された又は反応
結合された炭化珪素−の浸潤により製造される。
ーマチュア用のパッキンデイスク対（プレート）が提案
されており、この際、１実施形によれば、１枚のプレー
トは炭化珪素より成り、２枚のプレートの他方は、異な
る特性を有する硬質材料から成るべきである。このよう
なパッキンデイスク対の側は、炭化珪素／酸化アルミニ
ウム又は炭化珪素／珪酸アルミニウムである。２枚の相
互に係合しているパッキンデイスクの形成のための加工
材料として炭化珪素が提案される場合には、この炭化珪
素は、異なる特性を有すべきである。この文献の狭い教
示では、低い硬度のパッキンデイスクの場合に、多数の
顕微鏡的凹所を有する僅かな平滑性の表面が見込まれて
おり、従って、２枚の共同作用をするプレートの間の支
持面は著しく減少される。この教示は、低いプロフィル
接触部分の形成を意図していると理解できる。この文献
により使用すべき炭化珪素加工材料は、金属珪素での炭
素含有炭化珪素素材−いわゆる反応焼結された又は反応
結合された炭化珪素−の浸潤により製造される。
ドイツ特許（DE−Ｃ）第3829506号明細書中には、調
節可能な弁要素及び弁固定要素が異なるセラミック加工
材料から成ることが記載されており、この際、例えば、
酸化物加工材料と炭化物又は窒素物加工材料との対が挙
げられている。類似の開示内容が、ドイツ実用新案（DE
−Ｕ）第8715044号明細書から明らかであり、これは、
入り口デイスク及び制御デイスクを有する衛生用アーマ
チュアの弁上部用に、酸化アルミニウムと炭化珪素との
加工材料対を提案している。ここで提案されている炭化
珪素加工材料は、既に米国特許（US−Ａ）第4856758号
に対して検討されているような、反対焼結された炭化珪
素（SiC−Si）である。同様な加工材料が、欧州特許（E
P−Ａ）第63627号及び同第63762号明細書により弁デイ
スクのために挙げられている。最後に記載の２つの文献
中では、弁デイスクの表面のために、0.1〜0.15μｍの
範囲のRa−値が提案されている。何度も提案されている
反応焼結された炭化珪素の欠点は、その金属分の結果、
低い侵食−及び腐食安定性にある。衛生用混合バッテリ
ー中の公知のパッキンデイスク組合せのもう一つの問題
は、作動時に、それらにより、極めて高い密閉と同時
に、低いずれ力を必要とすることである。前記の技術水
準の多くの提案にもかかわらず、従来は、ずれ力を低下
させるための、弁の組立ての際に接触しているパッキン
デイスクの間に助剤としてグリースを与えることなし
に、このずれ力を低下させる満足しうる方法は成功して
いない。しかしながら、加えられたグリースは、次第に
洗い流され、その作用を失い、アーマチュアを移動困難
にする結果を伴う。更に、もう一つの欠点は、グリース
施与の付加的製造工程にある。
節可能な弁要素及び弁固定要素が異なるセラミック加工
材料から成ることが記載されており、この際、例えば、
酸化物加工材料と炭化物又は窒素物加工材料との対が挙
げられている。類似の開示内容が、ドイツ実用新案（DE
−Ｕ）第8715044号明細書から明らかであり、これは、
入り口デイスク及び制御デイスクを有する衛生用アーマ
チュアの弁上部用に、酸化アルミニウムと炭化珪素との
加工材料対を提案している。ここで提案されている炭化
珪素加工材料は、既に米国特許（US−Ａ）第4856758号
に対して検討されているような、反対焼結された炭化珪
素（SiC−Si）である。同様な加工材料が、欧州特許（E
P−Ａ）第63627号及び同第63762号明細書により弁デイ
スクのために挙げられている。最後に記載の２つの文献
中では、弁デイスクの表面のために、0.1〜0.15μｍの
範囲のRa−値が提案されている。何度も提案されている
反応焼結された炭化珪素の欠点は、その金属分の結果、
低い侵食−及び腐食安定性にある。衛生用混合バッテリ
ー中の公知のパッキンデイスク組合せのもう一つの問題
は、作動時に、それらにより、極めて高い密閉と同時
に、低いずれ力を必要とすることである。前記の技術水
準の多くの提案にもかかわらず、従来は、ずれ力を低下
させるための、弁の組立ての際に接触しているパッキン
デイスクの間に助剤としてグリースを与えることなし
に、このずれ力を低下させる満足しうる方法は成功して
いない。しかしながら、加えられたグリースは、次第に
洗い流され、その作用を失い、アーマチュアを移動困難
にする結果を伴う。更に、もう一つの欠点は、グリース
施与の付加的製造工程にある。
本発明の課題は、そのパッキンデイスクが次の要件を
満足する、殊に衛生用混合バッテリーの弁を提供するこ
とである： −浸潤珪素を含有する炭化珪素からのパッキンデイスク
に比べて良好な侵食−及び腐食安定性 −低いずれ力及び良好な密閉作用 −グリース施与は省略できる −低いずれ力が、始めから長時間の使用の後にもなお存
在する。
満足する、殊に衛生用混合バッテリーの弁を提供するこ
とである： −浸潤珪素を含有する炭化珪素からのパッキンデイスク
に比べて良好な侵食−及び腐食安定性 −低いずれ力及び良好な密閉作用 −グリース施与は省略できる −低いずれ力が、始めから長時間の使用の後にもなお存
在する。
前記の課題の解決は、弁、殊に相互に接触しているセ
ラミック製のパッキンデイスク少なくとも２枚を有する
衛生用混合バッテリーの弁で行なわれ、これは、次の特
徴を有する： −相互に接触しているパッキンデイスクは、無加圧焼
結、加熱圧縮又は無加圧焼結に続く熱均衡圧縮により製
造された炭化珪素セラミックより成り −その機能面に、研削、ラップ仕上げ及び研磨の少なく
とも１つの操作により調整された、少なくとも75％のプ
ロフィル接触部分を有し、かつ −0.01〜0.1μｍの範囲の平均粗面値Raを有する。
ラミック製のパッキンデイスク少なくとも２枚を有する
衛生用混合バッテリーの弁で行なわれ、これは、次の特
徴を有する： −相互に接触しているパッキンデイスクは、無加圧焼
結、加熱圧縮又は無加圧焼結に続く熱均衡圧縮により製
造された炭化珪素セラミックより成り −その機能面に、研削、ラップ仕上げ及び研磨の少なく
とも１つの操作により調整された、少なくとも75％のプ
ロフィル接触部分を有し、かつ −0.01〜0.1μｍの範囲の平均粗面値Raを有する。
請求の範囲及び明細書中で使用されている概念「無加
圧焼結、加熱圧縮又は無加圧焼結、ひき続く熱均衡圧縮
により製造された炭化珪素セラミック」により、金属珪
素での浸潤により得られる炭化珪素、いわゆる反応焼結
又は反応結合された炭化珪素は、本発明から排除されて
いる。更に、付加的な被覆を有するようなパッキンデイ
スクは、本発明には入らない。
圧焼結、加熱圧縮又は無加圧焼結、ひき続く熱均衡圧縮
により製造された炭化珪素セラミック」により、金属珪
素での浸潤により得られる炭化珪素、いわゆる反応焼結
又は反応結合された炭化珪素は、本発明から排除されて
いる。更に、付加的な被覆を有するようなパッキンデイ
スクは、本発明には入らない。
「機能面」とは、パッキンデイスクの接触面である。
本発明は、単に２枚のパッキンデイスクを有する慣用形
の衛生用混合バッテリーの弁で使用可能であるが、これ
のみに限定されるものではなく、例えば３枚のパッキン
デイスクで作動するような混合バッテリーでも使用でき
る。
本発明は、単に２枚のパッキンデイスクを有する慣用形
の衛生用混合バッテリーの弁で使用可能であるが、これ
のみに限定されるものではなく、例えば３枚のパッキン
デイスクで作動するような混合バッテリーでも使用でき
る。
炭化珪素自体は、本発明の目的物ではなく、本発明に
よれば、パッキンデイスクは、例えばドイツ特許（DE−
Ａ）第2449662号、同第2624641号又はドイツ特許（DE−
Ｃ）第3733730号明細書に記載のような炭化珪素加工材
料よりなっていてよい。
よれば、パッキンデイスクは、例えばドイツ特許（DE−
Ａ）第2449662号、同第2624641号又はドイツ特許（DE−
Ｃ）第3733730号明細書に記載のような炭化珪素加工材
料よりなっていてよい。
特に有利な実施形によれば、このパッキンデイスク
は、0.05〜0.1μｍの平均粗面値Raを有する。0.05μｍ
より低い平均粗面値は、高過ぎるずれ力をもたらす。
は、0.05〜0.1μｍの平均粗面値Raを有する。0.05μｍ
より低い平均粗面値は、高過ぎるずれ力をもたらす。
欧州特許（EP−Ａ）第63762号及び同第63627号明細書
に記載の反応焼結された炭化珪素加工材料とは対照的
に、本発明の特に有利な実施形では、密度＞3.05g/cm3
を有する炭化珪素セラミックを使用する。このような炭
化珪素セラミックは、機械的に特に安定であり、化学的
影響に対して特に抵抗を示し、特に僅かな摩耗性を示
し、従って、長い使用時間の後にも弁の完全な機能性を
示す。
に記載の反応焼結された炭化珪素加工材料とは対照的
に、本発明の特に有利な実施形では、密度＞3.05g/cm3
を有する炭化珪素セラミックを使用する。このような炭
化珪素セラミックは、機械的に特に安定であり、化学的
影響に対して特に抵抗を示し、特に僅かな摩耗性を示
し、従って、長い使用時間の後にも弁の完全な機能性を
示す。
もう一つの有利な実施形によれば、相互に接触してい
るパッキンデイスクは同じ炭化珪素セラミックから成
る。しかしながら、僅かに−例えば製造条件による−２
枚の相互に接触しているパッキンデイスクの間に差が存
在する場合にも、本発明の範囲を外れない。しかしなが
ら、個々の相互に接触しているパッキンデイスクの間の
差違は、最大0.25g/cm3の密度差を越えないのが有利で
あり、この際、パッキンデイスクのいずれも密度＜3.05
g/cm3を有しない。
るパッキンデイスクは同じ炭化珪素セラミックから成
る。しかしながら、僅かに−例えば製造条件による−２
枚の相互に接触しているパッキンデイスクの間に差が存
在する場合にも、本発明の範囲を外れない。しかしなが
ら、個々の相互に接触しているパッキンデイスクの間の
差違は、最大0.25g/cm3の密度差を越えないのが有利で
あり、この際、パッキンデイスクのいずれも密度＜3.05
g/cm3を有しない。
本発明に相応して、プロフィル接触部分を最大95％に
限定するのが有利である。それというのも、長い使用時
間の後に、このプロフィル接触部分は、なお僅かに増加
するので、95％より大きいプロフィル接触部分の当初値
を有するパッキンデイスクは、弁の長い使用時間の後に
は、易動性、即ち僅かなずれ−及び引き離し力はもはや
保証されないことが明らかであるからである。
限定するのが有利である。それというのも、長い使用時
間の後に、このプロフィル接触部分は、なお僅かに増加
するので、95％より大きいプロフィル接触部分の当初値
を有するパッキンデイスクは、弁の長い使用時間の後に
は、易動性、即ち僅かなずれ−及び引き離し力はもはや
保証されないことが明らかであるからである。
従来、接触しているパッキンデイスクの間に度々必要
であったグリース施与はもはや必要ではないので、グリ
ース施与の省略に伴うもう一つの製造利点を生じるもう
一つの利点がある。
であったグリース施与はもはや必要ではないので、グリ
ース施与の省略に伴うもう一つの製造利点を生じるもう
一つの利点がある。
本発明のパッキンデイスクは、＜2800のビカース−硬
度（HV 0.5;DIN50133）を有することにより、更に本発
明のパッキンデイスク対の長い寿命に貢献する。
度（HV 0.5;DIN50133）を有することにより、更に本発
明のパッキンデイスク対の長い寿命に貢献する。
第１図及び第２図は、本発明のパッキンデイスク対、
ドイツ特許（DE−Ｃ）第3733730号により炭化珪素から
製造された２枚の弁デイスク（ここで弁デイスクの間に
グリースを与えなかった）（第１図）における、及びグ
リース施与されていない状態の酸化アルミニウムからの
市販の弁デイスク対（第２図）における、200000運転サ
イクルの後の回転モーメント、プロフィル接触部分及び
Ra−値の変化を示している。
ドイツ特許（DE−Ｃ）第3733730号により炭化珪素から
製造された２枚の弁デイスク（ここで弁デイスクの間に
グリースを与えなかった）（第１図）における、及びグ
リース施与されていない状態の酸化アルミニウムからの
市販の弁デイスク対（第２図）における、200000運転サ
イクルの後の回転モーメント、プロフィル接触部分及び
Ra−値の変化を示している。
第１図と第２図との比較から、ずれ力−ここでは回転
モーメント（Ncm）として表現−は、本発明の弁デイス
ク組合せでは、200000運転サイクルの後にも、始めから
低い回転モーメント値を保持していることが明らかであ
る。この場合に、プロフィル接触部分は同時に増大し、
算術的平均粗面値Raは、なお僅かに低下する。
モーメント（Ncm）として表現−は、本発明の弁デイス
ク組合せでは、200000運転サイクルの後にも、始めから
低い回転モーメント値を保持していることが明らかであ
る。この場合に、プロフィル接触部分は同時に増大し、
算術的平均粗面値Raは、なお僅かに低下する。
これに反して、第２図は、グリース施与しなかった状
態で取り付けられた酸化アルミニウム−パッキンデイス
クは、極めて高いずれ力を示している。
態で取り付けられた酸化アルミニウム−パッキンデイス
クは、極めて高いずれ力を示している。
図中略字は次のものを意味する： E ＝入り口デイスク S ＝制御デイスク TA＝プロフィル接触部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒェル， ヴィンフリート ドイツ連邦共和国 Ｄ−7313 ライヒェ ンバッハ ホーエンツォレルンシュトラ ーセ 28 (72)発明者 フォン ベール， ディードリッヒ ドイツ連邦共和国 Ｄ−7311 ホッホド ルフ カウツビュールシュトラーセ １ (56)参考文献 特開 昭61−206875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−51173（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−115870（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−116386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−92874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−78609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−135614（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 3/00 - 3/36 F16K 11/00 - 11/24 F16K 25/00
Claims (14)
- 【請求項１】相互に接触している少なくとも２枚のセラ
ミックパッキンデイスクを有する弁において、各々のパ
ッキンデイスクは、少なくとも3.05g/cm3の密度を有
し、無加圧焼結、加熱圧縮の少なくとも１操作により、
または無加圧焼結に引き続く熱均衡圧縮操作により製造
された炭化珪素セラミック製であり、少なくとも75％の
プロフィル接触部分を有する機能面および0.01〜0.1μ
ｍの範囲の平均粗面値Raを有することを特徴とする、相
互に接触している少なくとも２枚のセラミックパッキン
デイスクを有する弁。 - 【請求項２】平均粗面値Raは0.05〜0.1μｍの範囲にあ
る、請求項１に記載の弁。 - 【請求項３】パッキンデイスクは95％までのプロフィル
接触部分を有する、請求項１に記載の弁。 - 【請求項４】相互に係合しているパッキンデイスクの機
能面上にはグリースが施与されていない、請求項１に記
載の弁。 - 【請求項５】各々のパッキンデイスクは、2800より小さ
いビッカース硬度（HV 0.5;DIN50133）を有する炭化珪
素セラミックより成っている、請求項１に記載の弁。 - 【請求項６】少なくとも75％のプロフィル接触部分を有
する機能面は、研削、ラッピング仕上げおよび研磨の少
なくとも１操作により達成されている、請求項１に記載
の弁。 - 【請求項７】パッキンデイスクは、相互に異なる密度を
有する、請求項１に記載の弁。 - 【請求項８】相互に接触しているセラミックの少なくと
も２枚のセラミックパッキンデイスクを有する衛生用混
合バッテリーにおいて、各々のパッキンデイスクは、少
なくとも3.05g/cm3の密度を有し、無加圧焼結、加熱圧
縮の少なくとも１操作により、または無加圧焼結に引き
続く熱均衡圧縮操作により製造された炭化珪素セラミッ
ク製であり、少なくとも75％のプロフィル接触部分を有
する機能面および0.01〜0.1μｍの範囲の平均粗面値Ra
を有することを特徴とする、少なくとも２枚のセラミッ
クのパッキンデイスクを有する衛生用混合バッテリー。 - 【請求項９】平均粗面値Raは0.05〜0.1μｍの範囲内に
ある、請求項８に記載の衛生用混合バッテリー。 - 【請求項１０】各々のパッキンデイスクは95％までのプ
ロフィル接触部分を有する、請求項８に記載の衛生用混
合バッテリー。 - 【請求項１１】相互に係合しているパッキンデイスクの
機能面にはグリースが施与されていない、請求項８に記
載の衛生用混合バッテリー。 - 【請求項１２】各々のパッキンデイスクは、2800より小
さいビッカース硬度（HV 0.5;DIN50133）を有する炭化
珪素セラミックより成っている、請求項８に記載の衛生
用混合バッテリー。 - 【請求項１３】少なくとも75％のプロフィル接触部分を
有する機能面は、研削、ラッピング仕上げおよび研磨の
少なくとも１操作により達成されている、請求項８に記
載の衛生用混合バッテリー。 - 【請求項１４】パッキンデイスクは、相互に異なる密度
を有する、請求項８に記載の衛生用混合バッテリー。
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