JP3691069B2 - 弁ハウジングを製造する方法 - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は金属弁部材を備えた弁ハウジングの製造法に関する。
（背景技術）
金属弁部材はこれまで大多数は、スチール若しくはアルミニウムを鋳造し、共に機械加工された、真ちゆう若しくはスチールの鍛造弁ブランクをプレスすることにより製造されていた。鋳造弁ブランクの場合、金属構造の均質性に関しては満足できるものに至つてなかつた。即ちこの材料にはカーバイドの沈殿、結晶間の腐食、ブローホールの生成、混在物等の構造的欠陥を生じる傾向がある。このような欠陥は結果として、加工ラインの汚染、弁の漏れあるいは腐食による弁の損傷となる危惧がある。更にこのような弁部材の溶接特性を望ましいものにする必要がある。真ちゆう若しくは鍛造スチールをプレスすることにより製造される弁部材の場合、このような欠陥は実質的に防止され得るが、この鍛造法は弁部材内の内部空間部全体を機械加工により製造する必要があるため製造が極めて煩雑になる問題がある。
米国特許第3,300,844号にはエンポス金型内で円筒状の管断面部を成形することにより、金属弁ハウジングを製造する方法が開示されている。しかしながらこの成形作業は複数な工程で実行され、且つ材料が冷たい間は実行することができない問題がある。また凹面を形成するため、管断面の内部にカウンタスタンプ部材を導入する必要がある。従つてこの周知な方法も複雑である。
（発明の開示）
本発明は従来の鍛造あるいは成形方法における煩雑さあるいは複雑さを低減して実施可能であり、結果として得られる弁部材に鋳造法により製造される際に生じる欠陥発生がなく、更に最小の材料で製造可能な金属弁部材を備えた弁ハウジングの製造法を提供することにある。
本発明の製造法によれば両端部を突出スタンプ部材により閉鎖した状態で円筒状の管断面部を充填材料で充填し、プレス金型内に配置しスタンプ部材によりプレス金型内で管断面部を変形して得た金属弁部材を有する弁ハウジングが製造され、このとき変形作業は外側から管断面部の軸線に対し直角方向から行われ、管断面部内では成形作業に必要な内部応力が発生され、この応力は充填材料を介し管断面部の内側壁面に対して伝達され、管断面部の両端部は管状のポート連結部として、且つ両端部の間は中央部として残り、管断面部の片側は弁部材の底部に相当し、中央部は内側へ押し込まれて凹んだ面が形成され、一方管断面部の反対側ではプレス金型の対向面が管断面部の平坦壁部をなし、平坦部と対向して２つの流体案内面が形成され、流体案内面はポート連結部により区画される軸方向から軸方向内側へ、更に平坦部へ延び、また平坦部と対向して位置する共通のリブまで達し、管断面部の変形された壁部の、リブと対向する部分内の充填材料を除去した後、少なくとも１つの通路が形成され、通路を外囲する、平坦部の残部は連結面を形成し、流体案内面により形成された流路が通路に対し開口せしめられる。
好適な品質と材料の配合物とからなる金属管は多様な弁分野で使用可能である。また外部からの圧力による管断面部の変形により材料の特性に不都合な影響を与えることはない。この機械加工作業は不要であり、且つ弁プレートの壁の厚さは何れも必要以上に大きくなく、重量および材料に関して経済的である。更に本発明の方法を用いて製造される弁部材も従来の鍛造技術を用いて製造されるものと同様な利点を有し、同時に製造コストは鍛造法を使用する場合に比べ僅か数分の一にし得る。
管状の弁ブランクに極めて高い内部静水圧をかけ成形して弁部材を作る方法が既に提案されており、この成形法では800バール以上の内圧（この圧力で材料が流動し始める）を発生可能な極めて精巧な機械を使用する必要がある。一方細かな表面の特徴部を成形するのに、大幅に高い圧力が必要になる問題があつたが、本発明の方法によれば、管断面部の壁部が単に曲げられてある程度伸長される。これは外力により実行され得、この外力により管が変形され、更に内部静水圧によつて管の対向する壁面が外部金型に合致され得る。
この方法を実施する際、管断面部の変形前に管断面部を充填材料で完全に充填し、この後に変形端部を再び除去するとき利点があることが分かつた。この変形作業中管断面部はその両端部に突出スタンプ部材を導入して両端部を閉鎖し充填材料が漏出しないように構成される。特に好適な充填材料は砂であり、更にワツクスのような可塑性材料特にステアリンあるいはゴム、弾性体のような弾性配合物を用いることにより、更に良好な結果が得られる。
本発明による更なる開発技術は添付の特許請求の範囲により定義される。
更に本発明の特徴および利点は以下の説明および図面を参照して明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
図１はプレス金型とスタンプ部材との間で両端部がスタンプ部材を当接受容し、閉鎖された管ブランクの簡略断面図、図１ａは図１の構成における変更例の簡略断面図、図２は図１の構成の軸方向の断面で示す変形された管ブランクの簡略断面図、図３は図１の構成の変形された管ブランクの平面図、図４は円形デイスクとして形成したブランクの壁部を切り取つた軸方向断面図、図５は図４のブランクの平面図、図６は最終仕上げされた金属弁部材の一部を切り取つて示す斜視図、図７は本発明による弁部材を用いて製造された貫通流式ダイアフラム弁の軸方向断面図、図８は着席弁として構成されたブランクの変更例を示す簡略断面図、図９は図８の弁形態に適合可能な弁部材を有した着席弁の簡略断面図、図10は図９の線Ｘ−Ｘに沿つて切断された断面図、図11は弁部材の底面図、図12は着席弁の、更に別の変更例の部分断面図である。
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の方法によれば、好適な金属材料で作られる管断面部10が、先ず砂あるいはワツクスのような充填材料12で完全に充填される。次に管断面部10は雌部材としてのダイ部材14とスタンプ部材15とからなるプレス金型内に導入される。管断面部10の両端部内に当接され導入される２個の押付部材13ａ、13ｂにより、充填材の漏出が阻止されるように設けられる。本発明の図示の実施例ではダイ部材14に円形のピツト14ａが形成され、ダイ部材14の底部が平坦にされる。ピツト14ａに対向させて、スタンプ部材15に突出部15ａが設けられる。スタンプ部材15はダイ部材14に支承された管断面部10へ向かつて図１の矢印により示される方向に押し込まれる。突出部15ａにより管断面部の両端部の中間の壁部の中央部が、管断面部の対向する内面と隣接する点まで内側へ押し込まれる。同時に管断面部10の、突出部15ａと対向する壁部がダイ部材14のピツト14ａ内に押し込まれる。管断面部10のこの変形が図２に示される。初期にこのようにして製造されたブランクは、その両端部に依然管状のポート連結部10ａ、10ｂとその間に弁部材の主体を構成する中央部10ｃとを有している。この中央部は内側へ変形された突出壁部と、これに対向して位置する平坦部20と、環形のカラー部22とで構成され、突出壁部は内部に２つの流体案内面16、18を有し、平坦部は円形デイスクとして形成され、管断面部10の外周面から外側へ向かつて突出されている。この流体案内面16、18は平坦部20に対向する共通のリブ24へ達している。
次に図４に示されるように円形デイスク状の平坦部20に相当する壁部が切り取られて、環形のカラー部22が残される。このとき環形のカラー部22は流路26のリムを構成し、平面から見てこの流路26は円形となるよう設けられる。これにより図５に示されるように、リブ24は管断面部10の軸線に対し直角に延び、その両端部は流路26のリムと平滑に交わることが理解されよう。図６の斜視図で示されるように、リブ24は凹ませて湾曲され、且つ平坦密封面24ａを有している。
金属弁部材を仕上げるため、リング状のカラー部22の外径に相当する開口部を有した矩形のフランジプレート28が、カラー部22の周囲の適所に、例えば継目部30を介し装着され固定される。
このように作成され得る弁部材は図７に示される種類の貫通流式ダイアフラム弁の製造に適している。一部が図示された周知な弁駆動装置34のハウジング32とフランジプレート28との間にダイアフラム36が保持され、弁駆動装置34の作動プランジヤ38は連結部品40介しダイアフラム36に対し動作するように設けられる。図７に示す閉鎖状態では、ダイアフラムはリブ24と密封当接状態で保持される。この状態で弁駆動装置34は作動されない。弁駆動装置34が作動されない場合、ダイアフラム36は弁駆動装置34から離間する方向に移動されて、弁は開放状態になる。
この種の貫通流式ダイアフラム弁は汚染された媒体に対し好適であるが、大きな駆動力が必要になるが、本発明の方法を実施する図１ａに示す装置では、スタンプ部材15が２つの成型部品17ａ、17ｂ間で案内され、これらの成型部品によりスタンプ部材15が両側から支承される。着席弁に所要の駆動力は極めて小さくて済み、この駆動力はパイロツト弁を用いることにより更に減少できる。本発明の方法も着席弁の弁部材の製造に適している。図８は着席弁の弁部材を示しており、この弁部材の場合リブ24は平坦部20の内側まで押し込まれ、そこで密封部25として溶接される。平坦部20には２つの流路42、44が互いにある距離離間させて形成される。
図９乃至図12には本発明による方法を用いて製造された金属弁部材を備えた着席弁を示している。
この実施例の場合製造進行方法は原理上図１および図２に示される構成と同一であるが、弁部材の底部をなす壁部が、対向して位置する平坦部20と当接するまで更に内側へ押し込まれ、ここで密封溶接される。更に２つの分離した流路42、44が平坦部20にドリルで形成される。流体案内面16は上述した構成より急勾配にされる。即ち流体案内面18はポート連結部10ｂから、先ず急勾配で立ち上がる部分と、湾曲点と更に暖勾配部とこれに連接される急傾斜にされる部分とを有する。
矩形の弁プレート50は弁部材の平坦部20と当接させて配置され、この平坦部は流体案内面16、18と対向されて連結フランジを構成する。弁プレート50には流路42、44と整合される２つの溝52、54が形成されている。これらの溝52、54は夫々密封リングにより外囲される。溝52は環形の空間部56に対し開口し、空間部56自体は弁プレート50と弁プレート50上に装着された弁駆動装置60のハウジング58との間に形成される。環形の空間部56により密封着座部62が外囲され、狭い溝54が空間部56に対し開口される。弁駆動装置60により作動される突出部材64は密封着座部62に協働する。
弁部材全体はケーシング66により外囲され、ケーシング66自体も弁プレート50上をカバーしている。図12に示す変更例の場合、中間プレート70が弁プレート50と弁部材との間に装着され、この構成は上述した実施例の場合と同様に構成される。この中間プレート70には２つの貫通溝72、74が形成され、貫通溝自体は流路42、44と整合され、弁プレート50の溝52、54に連結されている。この中間プレート70はチヨークおよび圧力センサ、流速センサ、温度センサ等のセンサを収納するため、あるいは交差部分に配置されてサンプルを取つたり、計測したりするために開放可能にされる。これに対し従来構成の弁では、密封着席部が弁部材の内部に形成され、センサ等の除去若しくは取付のために弁部材をパイプ機構から除去する必要があつた。

Claims (13)

1. ａ）スタンプ部材によりプレス金型内で低温状態で単一工程により成形し、この成形作業を外側から管断面部の軸線に対し直角方向に行い、管断面部内で成形作業に必要な内部圧力を発生し、この圧力を充填材料を介し管断面部の内側壁面に対し伝達し、管断面部の両端部を管状のポート連結部とし、両端部間を中央部として残し、管断面部の片側を弁部材の底部に相応させ、中央部を内側へ押し込んで凹んだ面を形成し、管断面部の対向側においてプレス金型の対向面を管断面部の平坦壁部にし、平坦部と対向して２つの流体案内面を形成し、流体案内面をポート連結部により定義される軸方向から軸方向内側へ、更に平坦部へ延長し、平坦部と対向して配置される共通のリブに達させ、ｂ）管断面部の変形された壁部の、リブと対向する部分内の充填材料を除去し、この後少なくとも１個の通路を形成し、通路を外囲する、平坦部の残部に連結面を形成し、流体案内面により形成される流路を通路に対し開口することを特徴とする、両端部を突出スタンプ部材で閉鎖した状態で円筒状の管断面部を充填材料で充填し、プレス金型内に配置し管断面部を成形して得られる金属弁部材を備えた弁ハウジングの製造法。
2. プレス金型内で低温状態で管断面部を変形してなることを特徴とする請求項１の製造法。
3. 平坦部が変形された管断面部の外周面から巾方向に延びる凸面を形成することを特徴とする請求項１または２の製造法。
4. 充填材料として砂を採用してなることを特徴とする請求項２の製造法。
5. 充填材料としてワツクスのような可塑性特性を有する配合物を採用してなることを特徴とする請求項２の製造法。
6. 充填材料としてゴム、弾性体の弾性変形可能な配合物を採用してなることを特徴とする請求項２の製造法。
7. 通路を外囲する連結面にその適所にダイアフラムを固定する環形の連結フランジを形成し、リブを密封面を形成するように形成し、密封面をダイアフラムと協働可能にその２端部で通路のリムから延び、管断面部の軸に対し巾方向に延長してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１の製造法。
8. 管断面部の壁部の平坦部を円形デイスクとして形成し、管断面部の外周面から外側へ押し、この後平坦部の円形デイスク状部分を切り取ることにより通路を形成してなることを特徴とする請求項７の製造法。
9. フランジプレートを通路のリムをなす壁部の周囲に付設し、且つフランジプレートにこの壁部の外周部に適合可能な開口部を具備させることを特徴とする請求項８の製造法。
10. 互いに離間した２つの通路を平坦部に形成し、流体案内面により区画される流路をそれぞれ２つの通路の一方に対し開口し、リブを平坦部の内面まで押し込んで、溶接等により密封してなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１の製造法。
11. 平坦部上に弁プレートを装着し、弁プレートに弁プレートを貫通して延び通路と整合する２つの溝を具備させ、第１の溝を密封着席部に対し開口させ、第２の溝を密封着席部を囲む環形の空間部に対し開口させることを特徴とする請求項10の製造法。
12. 通路と整合される連続溝部を具備する中間プレートを弁部材と弁プレートとの間に挿入してなることを特徴とする請求項10あるいは11の製造法。
13. 弁部材にケーシングを設けてなることを特徴とする請求項１乃至12のいずれか１の製造法。

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