JP5991977B2 - ゲートバルブ用スリーブシール - Google Patents

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１０年９月１６日に出願された「改善されたゲートバルブ用スリーブシール」という名称の米国仮特許出願第６１／３８３，４２８号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張するものであり、この特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられるとともに、本出願はこの特許出願に対して優先権の利益を主張する。

本発明は、ゲートバルブ用スリーブシールに関し、より具体的には、一体成形した強化部材が内部に配置された強化エラストマバルブスリーブ部材を含むゲートバルブスリーブに関する。

ゲートバルブは、流体操作用途において最低限の制約で流体の直線流が望まれる際に使用される。バルブが閉位置にある時には、ゲート又はディスクが１対の対向するシールに係合して直線流を遮断する。ゲートが上昇すると、バルブが開位置に設定され、流体がバルブの入口ポートと出口ポートの間を自由に流れるようになる。通常、ゲートバルブは、設計した通りに完全な開位置又は完全な閉位置のいずれかで操作される。

いくつかの例では、対向するシールが金属であり、ゲートが金属又は非金属のいずれかである。理解できるように、このような金属シール構造の短所は、ゲート及び／又はシールがかなりの短期間で摩耗し得る点である。

他の例では、対向するシールがエラストマであり、ゲートが金属である。このような構成では、シールがゲートを弾性的にシールするように作用する。しかしながら、このようなエラストマシール構成の問題点は、ゲートが開位置と閉位置の間を移動するにつれて、ゲートに係合する柔らかいエラストマ材料の部分が摩耗し得る点である。ゲートがスリーブを循環すると、ノーズがはぎ取られ、スリーブが引き裂かれ、又は塊が切り取られて、最終的にバルブが漏れる恐れがある。エラストマシールを強化しようとする試みは行われてきたが、ノーズ部に与える剛性／支持が過剰になると、シールの摩耗を加速させる可能性もある。

従って、ゲートバルブ用途で使用するエラストマシールのための改善された強化構造が必要とされている。この構造は、剛性と柔軟性のバランスを取って、結果として得られるシールの耐用年数が現行のシールと比較して延びるようにすべきである。

一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、この円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材とを備えたゲートバルブスリーブの実施形態を開示する。強化部材は、複数のスペーサ部材により接続された第１及び第２の離間したリング部材を有する。第１及び第２の離間したリング部材の一方は、ノーズ部に隣接して位置付けられる。

本体と、バルブディスクと、１対の円筒状スリーブ部材とを備えたゲートバルブの実施形態を開示する。１対の円筒状スリーブ部材の各円筒状スリーブ部材は、一端にノーズ部が配置されたエラストマスリーブと、このエラストマスリーブ内に配置された強化部材とを有する。強化部材は、複数のスペーサ部材により接続された第１及び第２の離間したリング部材を含むことができる。１対の円筒状スリーブ部材は、これらのそれぞれのノーズ部が互いに向き合うようにバルブ本体内に位置付けられる。さらに、１対のノーズ部は、バルブが開位置にある時には、ノーズ部が互いに係合してバルブ内の流体通路をシールし、バルブが閉位置にある時には、ノーズ部がバルブディスクの反対側に係合して、バルブの入口ポートからバルブの出口ポートへの流体流を防ぐように位置付けられる。

一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、この円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材とを備えたゲートバルブスリーブの第２の実施形態も開示する。強化部材は、Ｔ字形の断面を形成するように当接する第１及び第２のリング部材を含み、この第１及び第２のリング部材の一方は、ノーズ部に隣接して位置付けられる。

本体と、バルブディスクと、１対の円筒状スリーブ部材とを備えたゲートバルブの第２の実施形態を開示する。１対の円筒状スリーブ部材の各円筒状スリーブ部材は、一端にノーズ部が配置されたエラストマスリーブと、このエラストマスリーブ内に配置された強化部材とを含む。強化部材は、Ｔ字形の断面を形成するように当接する第１及び第２のリング部材を含む。１対の円筒状スリーブ部材は、これらのそれぞれのノーズ部が互いに向き合うようにバルブ本体内に位置付けられる。さらに、１対のノーズ部は、バルブが開位置にある時には、ノーズ部が互いに係合してバルブ内の流体通路をシールし、バルブが閉位置にある時には、ノーズ部がバルブディスクの反対側に係合して、バルブの入口ポートからバルブの出口ポートへの流体流を防ぐように位置付けられる。

一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、この円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材とを備えたゲートバルブスリーブの第３の実施形態を開示する。強化部材は、複数の軸方向に配向されたスペーサ部材に係合するリング部材を含む。強化部材は、第１の軸方向距離とノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％になるように、ノーズ部の表面から第１の軸方向距離だけ離れて位置付けられる。

本体と、バルブディスクと、１対の円筒状スリーブ部材とを備えたゲートバルブの第３の実施形態を開示する。１対の円筒状スリーブ部材の各円筒状スリーブ部材は、一端にノーズ部が配置されたエラストマスリーブと、このエラストマスリーブ内に配置された強化部材とを含む。強化部材は、複数の軸方向に配向されたスペーサ部材に係合するリング部材を含む。強化部材は、第１の軸方向距離とノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％になるように、ノーズ部の表面から第１の軸方向距離だけ離れて位置付けられる。１対の円筒状スリーブ部材は、これらのそれぞれのノーズ部が互いに向き合うようにバルブ本体内に位置付けられる。さらに、１対のノーズ部は、バルブが開位置にある時には、ノーズ部が互いに係合してバルブ内の流体通路をシールし、バルブが閉位置にある時には、ノーズ部がバルブディスクの反対側に係合して、バルブの入口ポートからバルブの出口ポートへの流体流を防ぐように位置付けられる。

一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、この円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材とを備えたゲートバルブスリーブの第４の実施形態を開示する。強化部材は、複数のピンにより接続された第１及び第２の離間したリング部材を有する。第１の離間したリング部材は、複数のピンに固定され、第２の離間したリング部材は、上記複数のピンと摺動自在に係合可能である。第１及び第２の離間したリング部材の一方は、ノーズ部に隣接して位置付けられる。

本体と、バルブディスクと、１対の円筒状スリーブ部材とを備えたゲートバルブの第４の実施形態を開示する。１対の円筒状スリーブ部材の各円筒状スリーブ部材は、一端にノーズ部が配置されたエラストマスリーブと、このエラストマスリーブ内に配置された強化部材とを含む。強化部材は、複数のピンにより接続された第１及び第２の離間したリング部材を有する。第１の離間したリング部材は、複数のピンに固定され、第２の離間したリング部材は、複数のピンと摺動自在に係合可能である。１対の円筒状スリーブ部材は、これらのそれぞれのノーズ部が互いに向き合うようにバルブ本体内に位置付けられる。さらに、１対のノーズ部は、バルブが開位置にある時には、ノーズ部が互いに係合してバルブ内の流体通路をシールし、バルブが閉位置にある時には、ノーズ部がバルブディスクの反対側に係合して、バルブの入口ポートからバルブの出口ポートへの流体流を防ぐように位置付けられる。

一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、この円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材及び補助リング部材とを備えたゲートバルブスリーブの第５の実施形態を開示する。強化部材は、複数の軸方向に配向されたスペーサ部材に係合するリング部材を有する。リング部材は、内面を形成する内側開口部を含む。補助リング部材は、内側開口部内に配置されて強化部材と補助リング部材の間に滑り嵌合構成を形成する外面を含む。

本体と、バルブディスクと、１対の円筒状スリーブ部材とを備えたゲートバルブの第５の実施形態を開示する。１対の円筒状スリーブ部材の各円筒状スリーブ部材は、一端にノーズ部が配置されたエラストマスリーブを含む。各エラストマスリーブは、強化部材及び補助リング部材を含む。強化部材は、複数の軸方向に配向されたスペーサ部材に係合するリング部材を含み、このリング部材は、内面を形成する内側開口部を含む。補助リング部材は、内側開口部内に配置されて強化部材と補助リング部材の間に滑り嵌合構成を形成する外面を含む。強化部材は、第１の軸方向距離とノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％になるように、ノーズ部の表面から第１の軸方向距離だけ離れて位置付けられる。１対の円筒状スリーブ部材は、これらのそれぞれのノーズ部が互いに向き合うようにバルブ本体内に位置付けられる。さらに、１対のノーズ部は、バルブが開位置にある時には、ノーズ部が互いに係合してバルブ内の流体通路をシールし、バルブが閉位置にある時には、ノーズ部がバルブディスクの反対側に係合してバルブの入口ポートからバルブの出口ポートへの流体流を防ぐように位置付けられる。

以下、添付図面を参照しながら、開示する装置の具体的な実施形態を一例として説明する。

開示する強化スリーブシールを組み込んだ、開位置にある例示的なゲートバルブの断面図である。 閉位置にある図１の例示的なゲートバルブの断面図である。 開示するスリーブシールの第１の実施形態の端面図である。 ４−４線に沿って切り取った図３のスリーブシールの断面図である。 図３のスリーブシールの強化部材の側面図である。 ６−６線に沿って切り取った図５の強化部材の断面図である。 開示するスリーブシールの第２の実施形態の端面図である。 ８−８線に沿って切り取った図７のスリーブシールの断面図である。 図７のスリーブシールの強化部材の端面図である。 １０−１０線に沿って切り取った図９の強化部材の断面図である。 開示するスリーブシールの第３の実施形態の端面図である。 １２−１２線に沿って切り取った図１１のスリーブシールの断面図である。 図１１のスリーブシールの強化部材の端面図である。 １４−１４線に沿って切り取った図１３の強化部材の断面図である。 開示するスリーブシールの第４の実施形態の端面図である。 １６−１６線に沿って切り取った図１５のスリーブシールの断面図である。 図１５のスリーブシールの強化部材の端面図である。 １８−１８線に沿って切り取った図１７の強化部材の断面図である。 １９−１９線に沿って切り取った図１７の強化部材のさらなる断面図である。 開示するスリーブシールの第５の実施形態の端面図である。 ２０−２０線に沿って切り取った図２０のスリーブシールの断面図である。 図２０のスリーブシールの補助リング部材の側面図である。 図２２の補助リング部材の端面図である。 本発明の第５の実施形態による、開位置にあるゲート及びスリーブ部材の部分断面図である。 本発明の第５の実施形態による、閉位置にあるゲート及びスリーブ部材の部分断面図である。

本発明のあらゆる実施形態を詳細に説明する前に、本明細書で使用する表現及び専門用語は説明を目的とするものであり、限定的なものと見なすべきではないことを理解されたい。本明細書で使用する「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」及びこれらの変化形は、それ以降に記載される項目及びそれらの同等物、並びに追加の項目を含むことが意図されている。別途特定又は限定しない限り、「装着された（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「支持された（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」、及び「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語及びこれらの変化形は広い意味で使用され、直接的な及び間接的な装着、接続、支持及び結合を含む。さらに、「接続された」及び「結合された」は、物理的又は機械的な接続又は結合に限定されるものではない。以下の説明では、図１〜図２４Ｂのうちの複数の図における同じ、類似する、又は対応する部分を記述するために同じ参照番号及びラベルを使用する。

図１を参照すると、本体２、ボンネット４、入口ポート６、出口ポート８及び流体流ボア６を有する例示的なゲートバルブ１を示している。入口ポート６及び出口ポート８は、関連する配管系（図示せず）内にバルブ１を固定するためのそれぞれのフランジ１０、１２を有することができる。ボンネット４は、水圧式、空気圧式、電気式、ギア式又はその他の動力装置を介してバルブを操作するように構成された作動機構１４を含むことができる。

図から分かるように、ゲートバルブ１は、各々がバルブ１のそれぞれの入口又は出口ポート６、８内に受け入れられる第１及び第２のスリーブ部材１６、１８を含む。第１及び第２のスリーブ部材１６、１８の各々は、スリーブの内面２０、２２が組み立てたバルブの流体流ボア６として機能するように一般に円筒構造である。

第１及び第２のスリーブ部材１６、１８の各々は、スリーブの一端に配置されたノーズ部２４、２６を有する。バルブ本体内のスリーブの位置に起因して、バルブ１が開位置にある場合、これらのノーズ部２４、２６は互いに圧縮される。この圧縮構成により、バルブが完全な開位置にある時には流体流ボア６がシールされて、ボアからの作動流体がバルブ本体２又はボンネット４内に漏れないようにされる。

第１及び第２のスリーブ部材１６、１８の各々は、それぞれのフランジ１０、１２と、関連する配管系部品のフランジ（図示せず）との間に挟持されたフランジ部２８、３０をさらに有する。スリーブ部材１６、１８のフランジ部２８、３０は、構成された通りに、スリーブをバルブ内に固定すること、及びバルブフランジ１０、１２を関連する配管系部品に対してシールすることの両方の役割を果たす。

スリーブ部材１６、１８の断面には、強化部材３２、３４を確認することもでき、これらについては後程詳細に説明する。

バルブが閉じられると、ゲート４０がスリーブを分割し、ノーズ部２６、２４を互いに離れるように押圧して、図２に示す構造をもたらす。この構造（完全な閉位置）では、第１及び第２のスリーブ部材１６、１８のノーズ部２６、２４が、ゲート４０の対向する側面３６、３８に対して圧縮されて入口ポート６を出口ポート８からシールし、これらの２つの間のフローを遮断する。このシール構造は、フローを遮断することに加え、作動流体がバルブ本体及びボンネットの他の部分に移行することも防ぐ。

図３及び図４は、第１及び第２のスリーブ部材１６、１８の一方の分離図である。第１のスリーブ部材１６に関連して説明を進めるが、この説明は第２のスリーブ部材１８にも等しく当てはまると理解されるであろう。

第１のスリーブ部材１６は、強化部材３２と組み合わせたエラストマスリーブ４２を含む。図示の実施形態では、ノーズ部２４、フランジ部２８及び内面２０がエラストマスリーブ４２により形成される。エラストマスリーブ４２内には、（例えば、成形処理を通じて）ノーズ部２４に隣接して強化部材３２が埋め込まれ、ノーズ部２４に所望の強化された剛性が与えられる。

図示のように、ノーズ部２４は厚み「Ａ」を有し、強化部材３２は、ノーズ部の前面２５から距離「Ｂ」に位置付けられる。本発明によれば、Ｂ／Ａの比率を約２０％〜約５０％としてスリーブ部材１６を提供すると、スリーブの製品寿命が望むように向上することが判明した。この比率は、エラストマスリーブ４２を形成するために使用するエラストマ化合物、スリーブの圧力定格、及びゲート４０の厚みに応じて、規定範囲内で変化させることができる。従って、パイプの呼び寸法（ＮＰＳ）毎の例示的なＢ／Ａの値は、６インチのＮＰＳでは約３４％、８インチのＮＰＳでは約３７％、１６インチのＮＰＳでは約２２％、３２インチのＮＰＳでは約４８％である。

スリーブ部材１６をバルブ本体２内に適切に嵌め込むために、エラストマスリーブ４２の外面４４は、本体の内面の少なくとも一部に係合するようにサイズ決めされ設定される。

図５及び図６は、強化部材３２の分離図である。図示の実施形態では、強化部材３２が、第１及び第２の離間したリング部材４６、４８及び複数のスペーサ部材５０を含む複数の要素で構成される。

リング部材４６、４８の各々は、結果として得られるスリーブ部材１６に所望のレベルの横方向剛性を与えるようにサイズ決めされた、内径「ＩＤ」、外径「ＯＤ」、幅「Ｗ」及び厚み「ｔ」を有する。スリーブ部材１６に所望のレベルの軸方向剛性を与えるために、第１及び第２のリング部材４６、４８は、リング部材４６、４８の周囲の別々の位置に存在する複数のスペーサ部材５０によって接続される。

これらのスペーサ部材は、第１のリング部材４６と第２のリング部材４８の間に所望のオフセット距離を設けるように長さ「Ｌ」を有する。図示のスペーサ部材５０は、関連する孔５２が内部に配置された別々のプレート要素を含む。孔５２は、製造中に強化部材３２をエラストマスリーブ４２内に成形する際に、金型内における強化部材３２の位置合わせを容易にすることができる。

図示の実施形態では、第１及び第２のリング部材４６、４８が、９０度の間隔で位置する４つの別々のスペーサ部材５０によって接続される。より多くの又はより少ない数のスペーサを使用して、スリーブ部材１６に所望のレベルの軸方向剛性を提供できると理解されるであろう。

スペーサ５０を９０度の間隔で設けると、バルブ１が開位置と閉位置の間で循環した時に、スリーブ部材１６が軸方向に（すなわち、ボア６を通る流れの方向に対して平行に）屈曲するようになる。この屈曲は、ノーズ部２２、２４に軸方向の力を印加すると、スペーサ５０の間に位置するリング４６、４８の部分がわずかに屈曲できることによって生じる。許容される屈曲の量は、製造中にリング寸法及び／又はスペーサ寸法の一方又は両方を変化させることにより、及びスペーサ５０の数及び配置を調整することにより制御することができる。強化部材３２をスリーブ部材１６のノーズ部からの所望のオフセット距離に位置付けることにより、追加の調整度合いを与えることもできる。

本発明によれば、（完全に弾性の又は完全に剛性のシールを提供するのとは対照的に）スリーブ部材１６が軸方向にわずかに屈曲できるようにすると、従来の設計に比べてスリーブの製品寿命を改善できることが判明した。開示したように、このスリーブシールの設計は、（上述したパラメータを調整することにより）特定の用途に適するように調整できるバランスの取れた強化スキームをもたらす。

エラストマスリーブ４２は、流体システム用途に使用される様々なエラストマ材料のいずれかで作成することができる。強化部材３２は、熱延鋼板又は必要に応じてその他の金属で作成することができる。強化部材３２をポリマーなどの非金属材料で作成できることも企図される。

ここで図７〜図１０を参照すると、図１及び図２のバルブで使用するための、代替の強化構成を組み込んだスリーブ部材１１６の第２の実施形態を示している。上述の実施形態と同様に、第１のスリーブ部材１１６に関連して説明を進めるが、この説明は第２のスリーブ部材にも等しく当てはまる。

図７及び図８のスリーブ部材１１６は、強化部材１３２と組み合わせたエラストマスリーブ１４２を含む。図示の実施形態では、ノーズ部１２４、フランジ部１２８及び内面１２０がエラストマスリーブ１４２により形成される。エラストマスリーブ１４２内には、上述した理由により、ノーズ部１２４に隣接して強化部材１３２が埋め込まれ（例えば、成形され）、ノーズ部１２４に所望の強化された剛性が与えられる。

図示のように、ノーズ部１２４は厚み「Ａ」を有し、強化部材１３２はノーズ部の前面１２５から距離「Ｂ」に位置付けられる。図３及び図４の実施形態と同様に、本発明によれば、Ｂ／Ａの比率を約２０％〜約５０％として図７及び図８のスリーブ部材１１６を提供すると、スリーブの製品寿命が望むように向上することが判明した。この比率は、エラストマスリーブ１４２を形成するために使用するエラストマ化合物、スリーブの圧力定格、及びゲート４０の厚みに応じて、規定範囲内で変化させることができる。従って、パイプの呼び寸法（ＮＰＳ）毎の例示的なＢ／Ａの値は、６インチのＮＰＳでは約３４％、８インチのＮＰＳでは約３７％、１６インチのＮＰＳでは約２２％、３２インチのＮＰＳでは約４８％である。

スリーブ部材１１６をバルブ本体２内に適切に嵌め込むために、エラストマスリーブ１４２の外面１４４は、本体の内面の少なくとも一部に係合するようにサイズ決めされ設定される。

図９及び図１０は、強化部材１３２の分離図である。図示の実施形態では、強化部材１３２が、一般に外観がＴ字形の断面を有する第１及び第２の当接するリング部材１４６、１４８を含む１対の要素で構成される。

リング部材１４６、１４８の各々は、結果として得られるスリーブ部材１１６に所望のレベルの剛性を与えるようにサイズ決めされた、それぞれの内径「ＩＤ₁、ＩＤ₂」、それぞれの外径「ＯＤ₁、ＯＤ₂」、幅「Ｗ₁、Ｗ₂」及び厚み「ｔ₁、ｔ₂」を有する。

図示の実施形態では、第１のリング部材１４６内に複数の孔１５２も配置される。これらの孔１５２は、製造中に強化部材１３２をエラストマスリーブ１４２内に成形する際に、金型内における強化部材１３２の位置合わせを容易にすることができる。

図８で最も良く分かるように、第１及び第２のリング部材１４６、１４８は、第２のリング部材１４８がスリーブ部材１１６のノーズ部１２４に直接隣接するようにエラストマスリーブ１４２内に位置付けられる。この構成では、第２のリング部材１４８の広い側面１４９がノーズ部１２４に隣接して提供される。代替の実施形態では、この構成を反転させて、第１のリング部材１４６がノーズ部１２４に隣接して位置し、第２のリング部材１４８が、ノーズ部１２４から離れて第１のリング部材の反対端に位置するようにすることができる。このような代替の構成では、第１のリング部材１４６の相対的に狭い側面がノーズ部１２４に隣接して提供される。

第１の実施形態と同様に、エラストマスリーブ１４２は、流体システム用途に使用される様々なエラストマ材料のいずれかで作成することができる。強化部材１３２は、熱延鋼板又は必要に応じてその他の金属で作成することができる。強化部材１３２をポリマーなどの非金属材料で作成できることも企図される。

ここで図１１〜図１４を参照すると、図１及び図２のバルブで使用するための、代替の強化構成を組み込んだスリーブ部材２１６の第３の実施形態を示している。上述の実施形態と同様に、第１のスリーブ部材２１６に関連して説明を進めるが、この説明は第２のスリーブ部材にも等しく当てはまる。

図１１及び図１２のスリーブ部材２１６は、強化部材２３２と組み合わせたエラストマスリーブ２４２を含む。図示の実施形態では、ノーズ部２２４、フランジ部２２８及び内面２２０がエラストマスリーブ２４２により形成される。エラストマスリーブ２４２内には、上述した理由により、ノーズ部２２４に隣接して強化部材２３２が埋め込まれ（例えば、成形され）、ノーズ部２２４に所望の強化された剛性が与えられる。

図示のように、ノーズ部２２４は厚み「Ａ」を有し、強化部材２３２はノーズ部の前面２２５から距離「Ｂ」に位置付けられる。上述した実施形態と同様に、本発明によれば、Ｂ／Ａの比率を約２０％〜約５０％として図１１及び図１２のスリーブ部材２１６を提供すると、スリーブの製品寿命が望むように向上することが判明した。この比率は、エラストマスリーブ２４２を形成するために使用するエラストマ化合物、スリーブの圧力定格、及びゲート４０の厚みに応じて、規定範囲内で変化させることができる。

スリーブ部材２１６をバルブ本体２内に適切に嵌め込むために、エラストマスリーブ２４２の外面２４４は、本体の内面の少なくとも一部に係合するようにサイズ決めされ設定される。

図１３及び図１４は、強化部材２３２の分離図である。図示の実施形態では、強化部材２３２が、リング部材２４６及び複数の横方向に配置されたスペーサ部材２５０で構成される。これらのスペーサ部材の各々は、製造中に強化部材２３２をエラストマスリーブ２４２内に成形する際に、金型内における強化部材２３２の位置合わせを容易にするための孔２５２を含む。

スペーサ部材の各々は、長さ「Ｌ」を有する。図示の実施形態では、９０度の間隔で位置する４つの別々のスペーサ部材２５０を示している。より多くの又はより少ない数のスペーサを使用して、スリーブ部材２１６に所望のレベルの軸方向剛性を提供できると理解されるであろう。

リング部材２４６は、結果として得られるスリーブ部材２１６に所望のレベルの横方向剛性を与えるようにサイズ決めされた、内径「ＩＤ」、外径「ＯＤ」、幅「Ｗ」及び厚み「ｔ」を有する。図１２で最も良く分かるように、強化部材２３２は、リング部材２４６がスリーブ部材２１６のノーズ部２２４に直接隣接するようにエラストマスリーブ２４２内に位置付けられる。この構成では、リング部材２４６の広い側面２４９（図１３）がノーズ部２２４に隣接して提供される。

上述の実施形態と同様に、エラストマスリーブ２４２は、流体システム用途に使用される様々なエラストマ材料のいずれかで作成することができる。強化部材２３２は、熱延鋼板又は必要に応じてその他の金属で作成することができる。強化部材２３２をポリマーなどの非金属材料で作成できることも企図される。

ここで図１５〜図１９を参照すると、図１及び図２のバルブで使用するための、さらなる代替の強化構成を組み込んだスリーブ部材３１６の第４の実施形態を示している。上述の実施形態と同様に、第１のスリーブ部材３１６に関連して説明を進めるが、この説明は第２のスリーブ部材にも等しく当てはまる。

図１５及び図１６のスリーブ部材３１６は、強化部材３３２と組み合わせたエラストマスリーブ３４２を含む。図示の実施形態では、ノーズ部３２４、フランジ部３２８及び内面３２０がエラストマスリーブ３４２により形成される。エラストマスリーブ３４２内には、上述した理由により、ノーズ部３２４に隣接して強化部材３３２が埋め込まれ（例えば、成形され）、ノーズ部３２４に所望の強化された剛性が与えられる。

図示のように、ノーズ部は厚み「Ａ」を有し、強化部材３３２はノーズ部の前面３２５から距離「Ｂ」に位置付けられる。上述の実施形態と同様に、本発明によれば、Ｂ／Ａの比率を約２０％〜約５０％として図１５及び図１６のスリーブ部材３１６を提供すると、スリーブの製品寿命が望むように向上することが判明した。この比率は、エラストマスリーブ３４２を形成するために使用するエラストマ化合物、スリーブの圧力定格、及びゲート４０の厚みに応じて、規定範囲内で変化させることができる。

スリーブ部材３１６をバルブ本体２内に適切に嵌め込むために、エラストマスリーブ３４２の外面３４４は、バルブ本体の内面の少なくとも一部に係合するようにサイズ決めされ設定される。

図１７〜図１９は、強化部材３３２の分離図である。図示の実施形態では、強化部材３３２が、第１及び第２のリング部材３４６、３４８、複数のピン３４９、及び複数のスペーサ部材３５１を含む複数の構成部品で構成される。

リング部材３４６、３４８の各々は、結果として得られるスリーブ部材３１６に所望のレベルの剛性を与えるようにサイズ決めされた、それぞれの内径「ＩＤ₁、ＩＤ₂」、それぞれの外径「ＯＤ₁、ＯＤ₂」、幅「Ｗ₁、Ｗ₂」及び厚み「ｔ₁、ｔ₂」を有する。

図示の実施形態では、第１及び第２のリング部材３４６、３４８が互いに動くことができる。この機能は、第１のリング３４６に固定され、第２のリング内の対応する孔３４７を通じて第２のリング３４８に摺動自在に係合する複数のピン３４９によってもたらされる。動作時には、第１及び第２のリング３４６、３４８が、ピン３４９に沿って摺動できる第１のリング３４８の作用を通じて互いに動くことができる。これにより、この強化構成に、バルブ１の循環中にノーズ部が所望の量だけ屈曲できる程度の柔軟性が与えられる。

第１のリング３４６上には、製造中に強化部材３３２をエラストマスリーブ３４２内に成形する際に、金型内における強化部材３３２の位置合わせを容易にするための複数のスペーサ部材３５１が設けられる。

図１６で最も良く分かるように、第１及び第２のリング部材３４６、３４８は、第１のリング部材３４６がスリーブ部材３１６のノーズ部３２４に直接隣接するようにエラストマスリーブ３４２内に位置付けられる。この構成では、第２のリング部材３４８の広い側面３４５がノーズ部３２４に隣接して提供される。代替の実施形態では、この構成を反転させて、第２のリング部材３４８がノーズ部３２４に隣接して位置し、第１のリング部材３４６が、ノーズ部３２４から離れて第１のリング部材の反対端に位置するようにすることができる。

上述の実施形態と同様に、エラストマスリーブ３４２は、流体システム用途に使用される様々なエラストマ材料のいずれかで作成することができる。強化部材３３２は、熱延鋼板又は必要に応じてその他の金属で作成することができる。強化部材３３２をポリマーなどの非金属材料で作成できることも企図される。

ここで図２０〜図２３を参照すると、図１及び図２のバルブで使用するための、さらなる代替の強化構成を組み込んだスリーブ部材４１６の第５の実施形態を示している。上述の実施形態と同様に第１のスリーブ部材４１６に関連して説明を進めるが、この説明は第２のスリーブ部材にも等しく当てはまる。

図２０及び図２１のスリーブ部材４１６は、図１１〜図１４に関して上述した強化部材２３２と組み合わせたエラストマスリーブ４４２、及び強化部材２３２内に部分的に配置された補助リング部材４６０を含む。図示の実施形態では、ノーズ部４２４、フランジ部４２８及び内面４２０がエラストマスリーブ４４２により形成される。エラストマスリーブ４４２内には、上述した理由により、ノーズ部４２４に隣接して強化部材２３２が埋め込まれ（例えば、成形され）、ノーズ部４２４に所望の強化された剛性が与えられる。

図示のように、ノーズ部４２４は厚み「Ａ」を有し、強化部材２３２はノーズ部４２４の前面４２５から距離「Ｂ」に位置付けられる。上述した実施形態と同様に、本発明によれば、Ｂ／Ａの比率を約２０％〜約５０％として図２０及び図２１のスリーブ部材４１６を提供すると、スリーブの製品寿命が望むように向上することが判明した。この比率は、エラストマスリーブ４４２を形成するために使用するエラストマ化合物、スリーブの圧力定格、及びゲート４０の厚みに応じて、規定範囲内で変化させることができる。従って、パイプの呼び寸法（ＮＰＳ）毎の例示的なＢ／Ａの値は、６インチのＮＰＳでは約３４％、８インチのＮＰＳでは約３７％、１６インチのＮＰＳでは約２２％、３２インチのＮＰＳでは約４８％である。

スリーブ部材４１６をバルブ本体２内に適切に嵌め込むために、エラストマスリーブ４４２の外面４４４は、バルブ本体２の内面の少なくとも一部に係合するようにサイズ決めされ設定される。

再び図１３及び図１４を参照すると、強化部材２３２のリング部材２４６は、結果として得られるスリーブ部材４１６（図２０）に所望のレベルの剛性を与えるようにサイズ決めされた、内面２５３を形成するための内径「ＩＤ」を有する内側開口部２５１、外径「ＯＤ」、幅「Ｗ」及び厚み「ｔ」を含む。図２０で最も良く分かるように、強化部材２３２は、リング部材２４６がスリーブ部材４１６のノーズ部４２４に直接隣接するようにエラストマスリーブ４４２内に位置付けられる。この構成では、リング部材２４６の広い側面２４９（図１３）がノーズ部４２４に隣接して提供される。

図２２及び図２３を参照すると、補助リング部材４６０は、リング形状を有し、内径「ＩＤ_x」、外面４６４を形成する外径「ＯＤ_x」、及び厚み「ｔ_x」を含む。図２０及び図２１を参照すると、補助リング部材４６０の外径ＯＤｘは、強化部材２３２の内側開口部２５１の内径ＩＤよりも小さい。補助リング部材４６０は、厚みｔ_xの一部が強化部材２３２の内側開口部２５１内に位置し、これにより強化部材２３２と補助リング部材４６０の間に滑り嵌合構成を形成するようにエラストマスリーブ４４２内に埋め込まれ（例えば、成形され）配置される。この実施形態では、強化部材２３２と補助リング部材４６０が、互いに軸方向に動くことができる。以下、図１及び図２に伴う説明と併せて図２４Ａ及び図２４Ｂを参照しながら、本実施形態の動作について説明する。図２４Ａ及び図２４Ｂは、ゲート４０及びスリーブ部材４１６の部分断面図である。バルブ１が開かれた時には（図２４Ａ）、ゲート４０は、スリーブ部材４１６を圧縮しない（明確にするためにスリーブ部材４１６の部分図のみを示す）。バルブ１が閉じられた時には、ゲート４０がノーズ部４２４を圧縮し、従って強化部材２３２及び補助リング部材４６０がバルブ１の軸方向４６２に沿って軸方向に撓むようになる（図２４Ｂ）。本発明によれば、強化部材２３２の方が補助リング部材４６０よりも中心軸に沿って大きく撓む。従って、ノーズ部４２４が圧縮されていない時よりも、補助リング部材４６０の厚みｔ_xの多くの部分が、強化部材２３２の内側開口部２５１内に位置するようになる。補助リング部材４６０は、エラストマスリーブ４４２にさらなる軸方向の剛性を与えるとともに、増大したフープ強度を与える。従って、第５の実施形態の構成は、高圧用途に適している。

上述の実施形態と同様に、エラストマスリーブ４４２は、流体システム用途に使用される様々なエラストマ材料のいずれかで作成することができる。強化部材２３２及び／又は補助リング部材４６０は、熱延鋼板又は必要に応じてその他の金属で作成することができる。強化部材３３２及び／又は補助リング部材４６０をポリマーなどの非金属材料で作成できることも企図される。

別様に明確に定めない限り、（あらゆる添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含め）本明細書に開示した特徴を、あらゆる組み合わせで組み合わせることができ、また本明細書に開示した各特徴を、同様の、同等の又は類似の目的を果たす代替の特徴に置き換えることができると理解されたい。従って、別様に明確に定めない限り、開示した各特徴は、一般的な一連の同等又は類似の特徴の一例にすぎない。

本発明は、上述した（単複の）実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、（あらゆる添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含め）本明細書に開示した特徴のいずれかの新規なもの、又は本明細書に開示したあらゆる方法又は処理のステップのいずれかの新規なもの、又はいずれかの新規な組み合わせにも及ぶ。

１ ゲートバルブ
２ 本体
４ ボンネット
６ 入口ポート
８ 出口ポート
１０ フランジ
１２ フランジ
１４ 作動機構
１６ スリーブ部材
１８ スリーブ部材
２０ 内面
２２ 内面
２４ ノーズ部
２６ ノーズ部
２８ フランジ部
３０ フランジ部
３２ 強化部材
３４ 強化部材

Claims (15)

1. 一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、
   前記円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材と、
   を備え、前記強化部材が、複数のスペーサ部材により接続された第１及び第２の離間したリング部材を含み、
   前記第１及び第２の離間したリング部材の一方が、前記ノーズ部に隣接して位置付けられることを特徴とするゲートバルブスリーブ。
2. 前記円筒状スリーブ部材がエラストマ材料から製造され、前記強化部材が金属から製造されることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブスリーブ。
3. 前記スペーサ部材が、９０度の間隔を空けることを特徴とする請求項２に記載のゲートバルブスリーブ。
4. 前記強化部材が、第１の軸方向距離と前記ノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％になるように前記ノーズ部の表面から前記第１の軸方向距離だけ離れて位置することを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブスリーブ。
5. 一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、
   前記円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材と、
   を備え、前記強化部材が、Ｔ字形の断面を形成するように当接する第１及び第２のリング部材を含み、
   前記第１及び第２のリング部材の一方が、前記ノーズ部に隣接して位置付けられており、
   前記第１及び第２のリング部材の他方は、軸方向に延びる円筒状リング部材であり、
   前記第１及び第２のリング部材の一方は、前記円筒状リング部材の前記ノーズ部側の端部に当接して前記Ｔ字型の断面を形成するべく径方向に延びていることを特徴とするゲートバルブスリーブ。
6. 前記強化部材が、第１の軸方向距離と前記ノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％になるように前記ノーズ部の表面から前記第１の軸方向距離だけ離れて位置することを特徴とする請求項５に記載のゲートバルブスリーブ。
7. 一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、
   前記円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材と、
   を備え、前記強化部材が、複数の軸方向に配向され互いに間隔を空けたスペーサ部材に係合するリング部材を含み、
   前記強化部材が、第１の軸方向距離と前記ノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％になるように前記ノーズ部の表面から前記第１の軸方向距離だけ離れて位置することを特徴とするゲートバルブスリーブ。
8. 前記円筒状スリーブ部材がエラストマ材料から製造され、前記強化部材が金属から製造されることを特徴とする請求項７に記載のゲートバルブスリーブ。
9. 前記スペーサ部材が、９０度の間隔を空けることを特徴とする請求項８に記載のゲートバルブスリーブ。
10. 一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、
    前記円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材と、
    を備え、前記強化部材が、複数のピンにより接続された第１及び第２の離間したリング部材を含み、前記第１の離間したリング部材が前記複数のピンに固定され、前記第２の離間したリング部材が前記複数のピンと摺動自在に係合可能であり、
    前記第１及び第２の離間したリング部材の一方が、前記ノーズ部に隣接して位置することを特徴とするゲートバルブスリーブ。
11. 前記強化部材が、前記第１の軸方向距離と前記ノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％の範囲になるように前記ノーズ部の表面から前記第１の軸方向距離だけ離れて位置することを特徴とする請求項１０に記載のゲートバルブスリーブ。
12. 前記円筒状スリーブ部材がエラストマ材料から製造され、前記強化部材が金属から製造されることを特徴とする請求項１０に記載のゲートバルブスリーブ。
13. 一端にノーズ部が配置された円筒状スリーブ部材と、
    前記円筒状スリーブ部材内に配置された強化部材及び補助リング部材と、
    を備え、前記強化部材が、複数の軸方向に配向され互いに間隔を空けたスペーサ部材に係合するリング部材を含み、該リング部材が、内面を形成する内側開口部を含み、前記補助リング部材が、前記内側開口部内に配置されて前記強化部材と前記補助リング部材の間に滑り嵌合構成を形成する外面を含むことを特徴とするゲートバルブスリーブ。
14. 前記強化部材が、第１の軸方向距離と前記ノーズ部の厚みの比率が約２０％〜約５０％の範囲になるように前記ノーズ部の表面から前記第１の軸方向距離だけ離れて位置することを特徴とする請求項１３に記載のゲートバルブスリーブ。
15. 前記円筒状スリーブ部材がエラストマ材料から製造され、前記強化部材が金属から製造されることを特徴とする請求項１３に記載のゲートバルブスリーブ。

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