JP3674768B2 - ゲートバルブ - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
- F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
- F16K3/0218—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with only one sealing face
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
- F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空のチェンバーの開閉等に利用するためのゲートバルブに関するものであり、特に、長方形状の弁座に対してゲートが接離するようにしたゲートバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チェンバー間の流路を開閉するゲートバルブとして、シリンダ装置の駆動により動作する軸の先端にゲートを取付け、このゲートを上記軸により弁開口に対向する位置まで移動させたのち、該軸の傾動により弁開口の周囲に設けた弁座に対して圧接するようにしたものは、例えば、特開平９−３０３５７７号公報や特開平１０−２２７３６５号公報等により従来から知られている。
【０００３】
これらのゲートバルブにおいては、通常、真空チャンバーとの間の流路断面等との関係で、図４及び図５に示すように、長方形状の弁開口３０の周囲の弁座３１に対して、長方形状のゲート３２における周辺のシール材３３が接離するようにしているため、このゲート３２の長辺側の中央部を軸３４に固定して上記弁座３１への接離を行うようにしていると、ゲートが比較的小さい場合には問題はないが、ゲートバルブを大型化して該ゲート３２における長辺側のシール部間の長さＬがある程度の長さを持つようになると、図４に２点鎖線で示すように、ゲート３２の両端に撓みδが生じるという問題がある。
【０００４】
そして、上述したようにゲート３２の両端部に撓みδが生じると、シール材３３のシール性が損なわれるために、ゲート３２を厚くして機械強度を増加させ、断面２次モーメントを大きくするなどの対策を講じ、あるいは軸３４からフォーク状に複数の連結部を分岐させたり、複数の軸を設けたりして、それらにより支点部を分散して、上記長さＬを実質的に小さくし、両端の撓みを減少させるなどの手段が講じられている。
しかしながら、上記ゲート３２を厚くすると、ゲートバルブ自体の厚みが増加し、全体の重量も増加することになり、ゲートの開閉時に振動が増加するなどの問題がある。また、軸３４から複数の連結部を分岐させるなどの手段により複数位置でゲート３２を保持させると、ゲートバルブの寸法は比較的小さくできるにしても、そのための構造が複雑化してコストが増大すると共に、場合によっては真空特性が損なわれるなどの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決しようとするもので、その技術的課題は、上記ゲートバルブにおいて、ゲートに作用する曲げモーメントによって両端部に撓みδが生じるのを簡易に抑制できるようにしたゲートバルブを提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、ゲートと軸との取付け構造を改善し、ゲートの断面２次モーメントを大きくして、それによってもゲートの両端の撓みを小さくしたゲートバルブを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の技術的課題は、上記ゲートの機械的強度の向上によりその軽量化を達成し、また、シールした場合のゲートの変形を少なくして、小さな閉弁力で均等にシール力が作用し、それによりリーク量も少ないシールを行えるようにしたゲートバルブを提供することにある。
本発明の更に他の技術的課題は、ゲートを弁座に対して強く圧接する必要がなくなることから、小さな力でゲートを弁座に圧接する小型のシリンダ装置を使用でき、それによって、全体的に部材強度を増強する必要をなくしたゲートバルブを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のゲートバルブは、シリンダ装置の駆動により動作する軸の先端に一枚の板で構成した長方形状のゲートにおける長辺側の中央部を取付け、このゲートを上記シリンダ装置の駆動による軸の移動により弁開口に対向する位置まで移動させたのち、傾動手段による該軸の傾動により長方形状の真空チャンバ−の弁開口の周囲に設けた弁座に対して圧接するようにしたゲートバルブにおいて、上記ゲートを、弁座への当接面側を平面状とし、その反対面側を軸に連結した連結部近辺において厚く、両端部側において薄い断面等脚台形状の不均等肉厚を有するものとし、上記ゲートにおける連結部に、該ゲートを駆動する軸を連結するための半円形の連結孔を、該半円形の直径部が形成されている弁座への当接面側の肉厚をその反対面側の肉厚より厚くして開設し、上記軸の先端に、切り欠きにより形成した軸方向に延びる断面半円形の半円形部とその基端側の切り欠き段部とを設け、上記連結孔に該半円形部を切り欠き段部がゲート上面に当接するまで挿入し、上記ゲートに、上記軸の軸方向に沿って離間した位置に二本のネジを上記軸の軸方向と直交する方向に螺挿して上記ゲートと軸との平面どうしを押圧することにより、ゲートを軸にネジで固定して連結したことを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成を有するゲートバルブは、軸からの力により最大の曲げ応力を受けるゲート中央の連結部の厚みを増加し、ゲートに曲げモーメントによる両端部の撓みを抑制するための不均等な肉厚を持たせているので、ゲート自身の機械的強度が有効に向上し、両端部の撓みが少ないゲートを軽量なものとして形成することができる。また、ゲートと軸との連結に際し、ゲートに連結孔を設けて、引張り応力が生じているゲートの弁座への当接面側の厚みを大きく、圧縮応力が生じているその反対面側の厚みを薄くしているので、ゲートの両端部の撓みを一層小さくすることができる。
【０００９】
更に、上記ゲートの機械的強度の向上により、シールした場合のゲートの変形が少なくなるので、小さな閉弁力で均等にシール力を作用させて、リーク量の少ないシールを行うことができ、また、ゲートを弁座に対して強く圧接する必要がなくなることから、小型のシリンダ装置を使用して、全体的に部材強度を増強する必要をなくすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明のゲートバルブの一実施例を示している。
このゲートバルブは、本体枠の主要部を構成する基盤１上に一対のシリンダ装置（一方は省略）２を備え、これらのシリンダ装置２におけるピストンロッド３に連結した連結板４を、ゲート５を駆動するための軸６に連繋させて、該軸６をゲート５が図１の右半に示す弁開口７から上方に離間した開弁位置と、図１の左半及び図２に示す弁座８への対向位置との間で昇降させるようにしている。
【００１１】
上記軸６は、基盤１を図示しないベローズを介して気密に貫通し、基盤１上において、紙面に平行する水平軸により傾動自在に支持されたもので、シリンダ装置２の駆動によりゲート５を図１の左半及び図２に示す弁開口７への対向位置に移動させた状態では、上記シリンダ装置１のさらなる駆動により軸６を上記水平軸の周りに傾動させ、弁開口７の周囲に設けた弁座８に対してゲート５を圧接するように構成している。上記軸６を傾動させるための傾動手段としては、詳細に図示していないが、従来から知られている任意手段を採用することができる。
従って、ゲート５を上記シリンダ装置２の駆動による軸６の移動により弁開口７に対向する位置まで移動させたのち、更にシリンダ装置２を駆動し、傾動手段による該軸６の傾動により、弁開口７の周囲に設けた弁座８に対してゲート５を圧接することができる。このような手段は、従来から一般的に知られているものであり、それらの手段を適宜利用することができる。
【００１２】
上記弁開口７は、図示したように長方形状をなすものであり、また、該弁開口７の周囲の弁座８に接離するゲート５は、該弁座８の形状に応じた長方形状をなし、該ゲート５における長辺側の中央部を上記軸６の先端に取付けている。
また、上記ゲート５は、図３から明らかなように、軸６に連結することにより該軸６からの力による最大の曲げ応力を受けるゲート５中央の連結部の近辺において、その肉厚を厚く、両端部側において薄くし、それによってゲート５に曲げモーメントによる両端部の撓みを抑制するための不均等肉厚を持たせている。
【００１３】
更に、上記ゲート５は、その連結部に軸６を連結するための半円形の連結孔９を開設し、該連結孔９に、軸６の先端に形成した半円形部を挿入して、ゲート５にネジ１０を螺挿することにより固定している。該連結孔９は、弁座８への当接面側を平面とし、その反対側を円弧面としたものである。
また、上記連結孔９は、ゲート５における弁座８への当接面側の肉厚ａを厚く、その反対面側の肉厚ｂを薄くして開設して、ゲート５の両端の撓みを抑制している。
【００１４】
このような構成を有するゲートバルブは、軸６からの力により最大の曲げ応力を受けるゲート５の中央の連結部の厚みを増加し、ゲート５に曲げモーメントによる両端部の撓みを抑制しているので、両端部の撓みが少ないゲート５を軽量で小型なものとして形成することができる。
また、ゲート５と軸６との連結に際し、軸６をゲート５の背後に固定することなく、ゲート５に連結孔９を設けて、引張り応力を受ける弁座８への当接面側の厚みを大きく、圧縮を受けるその反対面側の厚みを薄くしているので、ゲート５の両端部の撓みを一層小さくすることができる。
【００１５】
更に、上述したように、ゲート５の機械的強度の向上により、シールした場合のゲート５の変形が少なくなるので、小さな閉弁力で均等にシール力を作用させて、リーク量の少ないシールを行うことができ、しかも、ゲート５に対する小さい曲げ力によりその耐疲労性を向上させることができる。また、ゲート５を弁座８に対して強く圧接する必要がなくなることから、小型のシリンダ装置２を使用して、全体的に部材強度を増強する必要をなくすことができる。
また、ゲート５に設けた半円形の連結孔９に、軸６の先端に形成した半円形部を切り欠き段部がゲート上面に当接するまで挿入し、上記ゲートに、上記軸６の軸方向に沿って離間した位置の二本のネジ１０，１０を上記軸６の軸方向と直交する方向に螺挿して上記ゲート５と軸６との平面どうしを押圧することにより、ゲート５を軸６にネジで固定して連結したので、ゲート５の連結孔９に軸６の先端を挿入して固定するものでありながら、ゲート５の厚みを小さく抑え、かつ、ゲート５と軸６の連結を確実にすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明のゲートバルブによれば、ゲートに作用する曲げモーメントによってゲートの両端部に撓みが生じるのを簡易に抑制でき、また、ゲートと軸との取付け構造の改善により、ゲートの両端の撓みを一層小さくしたゲートバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るゲートバルブの実施例を示す部分破断正面図で、左半はゲートが弁座対向位置にある状態を、右半は開弁位置にある状態を示している。
【図２】 同部分破断側面図である。
【図３】 上記実施例におけるゲートの平面図である。
【図４】 公知のゲートバルブにおけるゲートの断面図である。
【図５】 上記公知のゲートバルブにおけるゲートの正面図である。
【符号の説明】
２ シリンダ装置
５ ゲート
６ 軸
７ 弁開口
８ 弁座
９ 連結孔
１０ ネジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空のチェンバーの開閉等に利用するためのゲートバルブに関するものであり、特に、長方形状の弁座に対してゲートが接離するようにしたゲートバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チェンバー間の流路を開閉するゲートバルブとして、シリンダ装置の駆動により動作する軸の先端にゲートを取付け、このゲートを上記軸により弁開口に対向する位置まで移動させたのち、該軸の傾動により弁開口の周囲に設けた弁座に対して圧接するようにしたものは、例えば、特開平９−３０３５７７号公報や特開平１０−２２７３６５号公報等により従来から知られている。
【０００３】
これらのゲートバルブにおいては、通常、真空チャンバーとの間の流路断面等との関係で、図４及び図５に示すように、長方形状の弁開口３０の周囲の弁座３１に対して、長方形状のゲート３２における周辺のシール材３３が接離するようにしているため、このゲート３２の長辺側の中央部を軸３４に固定して上記弁座３１への接離を行うようにしていると、ゲートが比較的小さい場合には問題はないが、ゲートバルブを大型化して該ゲート３２における長辺側のシール部間の長さＬがある程度の長さを持つようになると、図４に２点鎖線で示すように、ゲート３２の両端に撓みδが生じるという問題がある。
【０００４】
そして、上述したようにゲート３２の両端部に撓みδが生じると、シール材３３のシール性が損なわれるために、ゲート３２を厚くして機械強度を増加させ、断面２次モーメントを大きくするなどの対策を講じ、あるいは軸３４からフォーク状に複数の連結部を分岐させたり、複数の軸を設けたりして、それらにより支点部を分散して、上記長さＬを実質的に小さくし、両端の撓みを減少させるなどの手段が講じられている。
しかしながら、上記ゲート３２を厚くすると、ゲートバルブ自体の厚みが増加し、全体の重量も増加することになり、ゲートの開閉時に振動が増加するなどの問題がある。また、軸３４から複数の連結部を分岐させるなどの手段により複数位置でゲート３２を保持させると、ゲートバルブの寸法は比較的小さくできるにしても、そのための構造が複雑化してコストが増大すると共に、場合によっては真空特性が損なわれるなどの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決しようとするもので、その技術的課題は、上記ゲートバルブにおいて、ゲートに作用する曲げモーメントによって両端部に撓みδが生じるのを簡易に抑制できるようにしたゲートバルブを提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、ゲートと軸との取付け構造を改善し、ゲートの断面２次モーメントを大きくして、それによってもゲートの両端の撓みを小さくしたゲートバルブを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の技術的課題は、上記ゲートの機械的強度の向上によりその軽量化を達成し、また、シールした場合のゲートの変形を少なくして、小さな閉弁力で均等にシール力が作用し、それによりリーク量も少ないシールを行えるようにしたゲートバルブを提供することにある。
本発明の更に他の技術的課題は、ゲートを弁座に対して強く圧接する必要がなくなることから、小さな力でゲートを弁座に圧接する小型のシリンダ装置を使用でき、それによって、全体的に部材強度を増強する必要をなくしたゲートバルブを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のゲートバルブは、シリンダ装置の駆動により動作する軸の先端に一枚の板で構成した長方形状のゲートにおける長辺側の中央部を取付け、このゲートを上記シリンダ装置の駆動による軸の移動により弁開口に対向する位置まで移動させたのち、傾動手段による該軸の傾動により長方形状の真空チャンバ−の弁開口の周囲に設けた弁座に対して圧接するようにしたゲートバルブにおいて、上記ゲートを、弁座への当接面側を平面状とし、その反対面側を軸に連結した連結部近辺において厚く、両端部側において薄い断面等脚台形状の不均等肉厚を有するものとし、上記ゲートにおける連結部に、該ゲートを駆動する軸を連結するための半円形の連結孔を、該半円形の直径部が形成されている弁座への当接面側の肉厚をその反対面側の肉厚より厚くして開設し、上記軸の先端に、切り欠きにより形成した軸方向に延びる断面半円形の半円形部とその基端側の切り欠き段部とを設け、上記連結孔に該半円形部を切り欠き段部がゲート上面に当接するまで挿入し、上記ゲートに、上記軸の軸方向に沿って離間した位置に二本のネジを上記軸の軸方向と直交する方向に螺挿して上記ゲートと軸との平面どうしを押圧することにより、ゲートを軸にネジで固定して連結したことを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成を有するゲートバルブは、軸からの力により最大の曲げ応力を受けるゲート中央の連結部の厚みを増加し、ゲートに曲げモーメントによる両端部の撓みを抑制するための不均等な肉厚を持たせているので、ゲート自身の機械的強度が有効に向上し、両端部の撓みが少ないゲートを軽量なものとして形成することができる。また、ゲートと軸との連結に際し、ゲートに連結孔を設けて、引張り応力が生じているゲートの弁座への当接面側の厚みを大きく、圧縮応力が生じているその反対面側の厚みを薄くしているので、ゲートの両端部の撓みを一層小さくすることができる。
【０００９】
更に、上記ゲートの機械的強度の向上により、シールした場合のゲートの変形が少なくなるので、小さな閉弁力で均等にシール力を作用させて、リーク量の少ないシールを行うことができ、また、ゲートを弁座に対して強く圧接する必要がなくなることから、小型のシリンダ装置を使用して、全体的に部材強度を増強する必要をなくすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明のゲートバルブの一実施例を示している。
このゲートバルブは、本体枠の主要部を構成する基盤１上に一対のシリンダ装置（一方は省略）２を備え、これらのシリンダ装置２におけるピストンロッド３に連結した連結板４を、ゲート５を駆動するための軸６に連繋させて、該軸６をゲート５が図１の右半に示す弁開口７から上方に離間した開弁位置と、図１の左半及び図２に示す弁座８への対向位置との間で昇降させるようにしている。
【００１１】
上記軸６は、基盤１を図示しないベローズを介して気密に貫通し、基盤１上において、紙面に平行する水平軸により傾動自在に支持されたもので、シリンダ装置２の駆動によりゲート５を図１の左半及び図２に示す弁開口７への対向位置に移動させた状態では、上記シリンダ装置１のさらなる駆動により軸６を上記水平軸の周りに傾動させ、弁開口７の周囲に設けた弁座８に対してゲート５を圧接するように構成している。上記軸６を傾動させるための傾動手段としては、詳細に図示していないが、従来から知られている任意手段を採用することができる。
従って、ゲート５を上記シリンダ装置２の駆動による軸６の移動により弁開口７に対向する位置まで移動させたのち、更にシリンダ装置２を駆動し、傾動手段による該軸６の傾動により、弁開口７の周囲に設けた弁座８に対してゲート５を圧接することができる。このような手段は、従来から一般的に知られているものであり、それらの手段を適宜利用することができる。
【００１２】
上記弁開口７は、図示したように長方形状をなすものであり、また、該弁開口７の周囲の弁座８に接離するゲート５は、該弁座８の形状に応じた長方形状をなし、該ゲート５における長辺側の中央部を上記軸６の先端に取付けている。
また、上記ゲート５は、図３から明らかなように、軸６に連結することにより該軸６からの力による最大の曲げ応力を受けるゲート５中央の連結部の近辺において、その肉厚を厚く、両端部側において薄くし、それによってゲート５に曲げモーメントによる両端部の撓みを抑制するための不均等肉厚を持たせている。
【００１３】
更に、上記ゲート５は、その連結部に軸６を連結するための半円形の連結孔９を開設し、該連結孔９に、軸６の先端に形成した半円形部を挿入して、ゲート５にネジ１０を螺挿することにより固定している。該連結孔９は、弁座８への当接面側を平面とし、その反対側を円弧面としたものである。
また、上記連結孔９は、ゲート５における弁座８への当接面側の肉厚ａを厚く、その反対面側の肉厚ｂを薄くして開設して、ゲート５の両端の撓みを抑制している。
【００１４】
このような構成を有するゲートバルブは、軸６からの力により最大の曲げ応力を受けるゲート５の中央の連結部の厚みを増加し、ゲート５に曲げモーメントによる両端部の撓みを抑制しているので、両端部の撓みが少ないゲート５を軽量で小型なものとして形成することができる。
また、ゲート５と軸６との連結に際し、軸６をゲート５の背後に固定することなく、ゲート５に連結孔９を設けて、引張り応力を受ける弁座８への当接面側の厚みを大きく、圧縮を受けるその反対面側の厚みを薄くしているので、ゲート５の両端部の撓みを一層小さくすることができる。
【００１５】
更に、上述したように、ゲート５の機械的強度の向上により、シールした場合のゲート５の変形が少なくなるので、小さな閉弁力で均等にシール力を作用させて、リーク量の少ないシールを行うことができ、しかも、ゲート５に対する小さい曲げ力によりその耐疲労性を向上させることができる。また、ゲート５を弁座８に対して強く圧接する必要がなくなることから、小型のシリンダ装置２を使用して、全体的に部材強度を増強する必要をなくすことができる。
また、ゲート５に設けた半円形の連結孔９に、軸６の先端に形成した半円形部を切り欠き段部がゲート上面に当接するまで挿入し、上記ゲートに、上記軸６の軸方向に沿って離間した位置の二本のネジ１０，１０を上記軸６の軸方向と直交する方向に螺挿して上記ゲート５と軸６との平面どうしを押圧することにより、ゲート５を軸６にネジで固定して連結したので、ゲート５の連結孔９に軸６の先端を挿入して固定するものでありながら、ゲート５の厚みを小さく抑え、かつ、ゲート５と軸６の連結を確実にすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明のゲートバルブによれば、ゲートに作用する曲げモーメントによってゲートの両端部に撓みが生じるのを簡易に抑制でき、また、ゲートと軸との取付け構造の改善により、ゲートの両端の撓みを一層小さくしたゲートバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るゲートバルブの実施例を示す部分破断正面図で、左半はゲートが弁座対向位置にある状態を、右半は開弁位置にある状態を示している。
【図２】 同部分破断側面図である。
【図３】 上記実施例におけるゲートの平面図である。
【図４】 公知のゲートバルブにおけるゲートの断面図である。
【図５】 上記公知のゲートバルブにおけるゲートの正面図である。
【符号の説明】
２ シリンダ装置
５ ゲート
６ 軸
７ 弁開口
８ 弁座
９ 連結孔
１０ ネジ
Claims (1)
- シリンダ装置の駆動により動作する軸の先端に一枚の板で構成した長方形状のゲートにおける長辺側の中央部を取付け、このゲートを上記シリンダ装置の駆動による軸の移動により弁開口に対向する位置まで移動させたのち、傾動手段による該軸の傾動により長方形状の真空チャンバ−の弁開口の周囲に設けた弁座に対して圧接するようにしたゲートバルブにおいて、
上記ゲートを、弁座への当接面側を平面状とし、その反対面側を軸に連結した連結部近辺において厚く、両端部側において薄い断面等脚台形状の不均等肉厚を有するものとし、
上記ゲートにおける連結部に、該ゲートを駆動する軸を連結するための半円形の連結孔を、該半円形の直径部が形成されている弁座への当接面側の肉厚をその反対面側の肉厚より厚くして開設し、
上記軸の先端に、切り欠きにより形成した軸方向に延びる断面半円形の半円形部とその基端側の切り欠き段部とを設け、上記連結孔に該半円形部を切り欠き段部がゲート上面に当接するまで挿入し、上記ゲートに、上記軸の軸方向に沿って離間した位置に二本のネジを上記軸の軸方向と直交する方向に螺挿して上記ゲートと軸との平面どうしを押圧することにより、ゲートを軸にネジで固定して連結した、
ことを特徴とするゲートバルブ。
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