JP6001769B2 - ゲートバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングと、ハウジングの中に配置された２つのシートリングと、操作装置を通じて両方のシートリングと当接させることが可能である、シートリングの間に配置された２つのスライドプレートとを有し、スライドプレートは楔形を形成するようにプレートホルダに配置されているゲートバルブに関する。

この種のゲートバルブ（仕切弁）は一般に周知であり、多くの分野で利用されている。

特許文献１より、楔形に配置されるとともに傾動可能なように相互に結合されたスライドプレートを有するゲートバルブが公知であり、ハウジングにあるシートと協働作用するスライドプレートは、スライドプレートの円周全体にわたって配分された複数のばねを介してスライダに支持され、これらのばねは、ばねの中を通って延びる六角ボルトにより初期応力をかけられ、それにより、スライドプレートが最終位置に達する直前になって初めてシートに対して当接するようになっている。六角ボルトを介して、特定の力と特定のたわみが設定される。

しかしこのことは、スライドプレートがシートリングから持ち上げられた後に位置変化する可能性があり、その結果としてガタつく問題を生じる。スライドプレートの望ましくない位置変化は、スライダがあらためて閉じるときにも、シートリングの封止面またはスライドプレートの封止面が損傷する問題を生じることもある。さらに、スライドプレートの円周全体にわたって多くのばねを配置することは非常に高いコストがかかり、高価である。多くのばねにより、公差に起因して、スライドプレートのアライメントが理想位置とは一致しない。

ドイツ特許第１２３０２７９Ｂ号明細書

本発明の課題は、スライドプレートが楔固定される位置へとゲートバルブを移動させることなく高い差圧でも低い差圧でも封止でき、低コストで確実に作動するゲートバルブを提供することにある。

この課題は本発明によると、各々のスライドプレートがそれぞれ他方のスライドプレートに対向する側に凹部を有し、該凹部の中にそれぞれ押圧片が配置され、各々の押圧片はそれぞれ他方の押圧片に対向する側に切欠きを有し、両方の切欠きによって形成されるスペースの中に、それぞれ第１のばね力および第１のばねたわみを備える複数の皿ばねと、それぞれ第２のばね力および第２のばねたわみを備える複数の皿ばねとを含む皿ばねパッケージが格納され、第１のばね力は第２のばね力よりも大きく、第１のばねたわみは第２のばねたわみよりも小さいことによって解決される。

２つの皿ばね定数、すなわち、大きな力および小さなたわみのための皿ばね定数と、小さな力および大きなたわみのための皿ばね定数とを組み合わせることによって、スライドプレートの案内がシートリングからプレートホルダおよびたとえば側方の帯材やハウジングの溝のような案内装置へと移行する引渡点で、流体入口側と流体出口側との間の小さい差圧でスライドプレートを封止するための大きなばね力を実現することが追加的に可能である。大きな力はスライド過程の最後の瞬間にのみ発生する。それ以前には、皿ばねによって比較的大きいたわみが比較的小さい力で作用するだけである。小さい力は、シートリングおよびスライドプレートでのはるかに小さい摩擦も意味している。さらに、小さい力はプレートホルダでのスライドプレートの手動式のロックを可能にする。

別の実施形態では、押圧片は、それぞれ、湾曲面と、前記湾曲面と反対側の平坦面とを備える、実質的に球欠形状を有している。

本発明によると、スライドプレートの各々に形成される凹部は、それぞれの押圧片の球欠の形状と相補的に形成された形状を有している。

押圧片の実質的に球欠の形状により、およびこれと相補的に構成された、それぞれの押圧片が中に挿入される凹部の形状により、押圧片は常に互いに最善にアライメントされてスライドプレートの凹部の中に収まっている。

一方の押圧片の平坦面に設けられた切欠きの底面から穴が押圧片の湾曲面へ延びているとともに、他方の押圧片の平坦面に設けられた切欠きの底面からピンが前者の押圧片の穴の中に延びていることにより、押圧片に対する皿ばねパッケージの最善の力伝達が可能となる。

楔型プレートスライダの安全な動作での挙動のために、より小さいばね力とより大きいばねたわみを備える皿ばねの寸法は、ブロック状をなすまでクリープ挙動（setzverhalten）なしに圧縮可能であるように構成される。

理想的な場合、大きいばね力を備える皿ばねのばね力は、ゲートバルブが完全に閉じた位置またはほぼ完全に閉じた位置にあるときだけシートリングの端面に作用するように設定され、このことは、シートリングとスライドプレートにおけるはるかに少ない摩擦を生じさせる。

皿ばねのばね力は、シートに対する必要な面押圧力が小さい差圧で皿ばね力によって印加されるように構成されるのが好ましく、それにより、ゲートバルブの確実な遮蔽が保証される。

本発明の一実施例を図面に示すとともに、以下において詳しく説明する。図面は次のものを示している。

本発明によるゲートバルブを示す図である。 貫流を妨げるスライドプレートの位置で、ハウジングを破断して図１のゲートバルブの一部を示す図である。 図２のゲートバルブを示す詳細図である。 貫流を可能にするスライドプレートの位置でゲートバルブを示す詳細図である。

図１には、実質的に角張ったハウジング区域２と、実質的に円筒状のハウジング区域３とを備えるハウジング１を有する、流体を案内するシステムのためのゲートバルブが示され、ハウジング区域２とハウジング区域３は互いに一体的に結合されている。ハウジング区域２には、図示しない管部材もしくは配管部材に接続するための２つの接続管４が構成されている。図面では、ハウジング区域３は実質的に９０°の角度でハウジング区域２から上方に向かって延びている。ハウジング１は、ハウジング区域３の自由端のところで蓋５により閉止されている。蓋５には、さらに上方に向かって延びる柄６が固定され、これに操作装置７がさらに取り付けられている。

電動モータ８によってもハンドル９によっても操作可能な操作装置７は、ハウジング１の内部へと案内される端部が図２に示されているスピンドル１０を、回転軸Ａを中心として回転可能に駆動する。ハウジング１の内部にあるスピンドル１０の端部は、プレートホルダ１１とねじ止めされている。プレートホルダ１１は実質的に環状の構造を有し、スピンドル１０と結合されているプレートホルダ１１の図面に示す上側の領域は、スピンドル１０と反対を向いている下側の領域よりも幅広く構成され、その結果、プレートホルダ１１の２つの端面は相互に、かつ回転軸Ａに対して傾いて延びている。２つのスライドプレート１２は、楔形を形成するようにプレートホルダ１１に配置されている。本実施形態ではスライドプレート１２は、プレートホルダ１１の一方の端面から他方の端面へと延びる切欠き１３に挿入されて、バヨネット接合に類似するように特定の角度だけ、本例では特に９０°だけ回され、その結果、スライドプレート１２に形成された突起１４および１５が、切欠き１３の下側の仕切壁１７にある切欠き１６の中へ、ないしは上側の仕切壁１９にある切欠き１８の中へと動くようになっている。操作装置７が操作されると、スピンドル１０がスライドプレート１２を上方に向かって開放位置へと引っ張り、ないしは、スライドプレート１２を動かしてハウジング区域２に配置されたシートリング２０の自由端面に当接させ、そのようにして閉止位置へと動かす。柄６に設けられた、図１に示す係止隆起部２１を調節することで、スライダの楔固定が妨げられる。係止隆起部２１は、ハウジング１の中へのスピンドル運動を制限するためのストッパ手段としての役目を果たす。ゲートバルブの図示した実施形態では、シートリング２０は、ハウジング区域２で終わっているが、ただし図示しない接続管４の領域に溶接結合されている。

プレートホルダ１１に可動に組み付けられている両方のスライドプレート１２は、交換可能な２つの押圧片２２ａ，２２ｂに支持されている。皿ばねパッケージ２３により、両方の押圧片２２ａ，２２ｂは互いに離れるように押圧され、それによってスライドプレート１２は、図２に示している楔形プレートスライダの閉じた位置のとき、スライドプレート１２のほうを向いているシートリング２０の端面に向かって押圧される。開いた位置にあるときには突起１４および１５が、切欠き１６および１８により形成される壁部２４，２５，２６および２７に向かって押圧される。それにより、スライドプレート１２がシートリング２０と接触しなくなったときに、スライドプレートがガタつくことが防止される。押圧片２２ａ，２２ｂは実質的に球欠の形状を有し、スライドプレート１２の相補的に構成された水槽状の凹部２８の中で、特にスライドプレート１２の互いに向き合う側に配置されている。

スライドプレート１２は、プレート保持リング２９によって回転しないようにプレートホルダ１１で固定されている。遮蔽部品の回転を回避するために、プレートホルダ１１は、ここには図示しない案内装置によって、たとえば側方の帯材やハウジング１にある少なくとも１つの溝によって、案内されるのが好ましい。

図３は、押圧片２２ａ，２２ｂならびに皿ばねパッケージ２３を詳細に示し、皿ばねパッケージによって、図２のスライドプレート１２がシートリング２０に向かって押圧される。押圧片２２ａ，２２ｂの配置は、スライダを通過して流体が貫流するのを妨げる、スライドプレート１２の図２に示す位置に相当している。

押圧片２２ａ，２２ｂは、押圧片２２ａでは、湾曲面３０および湾曲面３０に向かい合う平坦面３１とを備える実質的に球欠の形状を有し、押圧片２２ｂでは、湾曲面３２および湾曲面３２に向かい合う平坦面３３を有している。図３から明らかなように、押圧片２２ａ，２２ｂはゲートバルブが閉じているときでもブロック状態になることはなく、すなわち、押圧片２２ａ，２２ｂの平坦面３１および３３は互いに接触していない。それによってスライドプレート１２の楔固定が妨げられる。スライドプレート１２が常に相互に弾性的に配置されるからである。押圧片２２ｂの平坦面３３には切欠き３４が設けられ、その底面３５から縮径を有する穴３６が湾曲面３２へ延びている。押圧片２２ａの平坦面３１には切欠き３７が設けられ、その底面３８からピン３９が押圧片２２ｂの穴３６の中に延びている。ピン３９および互いに向かい合う切欠き３４ないし３７はスペース４０を形成し、特に環状スペースを形成し、その中に皿ばねパッケージ２３が格納されている。ピン３９は、皿ばねパッケージ２３を支持するだけでなく、相互にスライド可能な押圧片２２ａ，２２ｂを案内する役目も果たす。皿ばねパッケージ２３は、それぞれ第１のばね力および第１のばねたわみを備える複数の皿ばね４１と、それぞれ第２のばね力および第２のばねたわみを備える皿ばね４２とを含み、第１のばね力は第２のばね力よりも大きく、第１のばねたわみは第２のばねたわみよりも小さくなっている。それにより、シートに対する、すなわちシートリング２０の端面に対する必要な面押圧力を小さい差圧で、接続管４のほうを向いているスライドプレート１２の側で皿ばねの力により印加することが可能である。さらに、より小さいばね力とより大きいばねたわみを備える皿ばね４２の寸法は、ブロックをなすまでクリープ挙動なしに圧縮可能であるように構成されている。

図４は、スライドプレート１２がシートリング２０から持ち上げられたときに見られる形態で押圧片２２ａ，２２ｂを示している。図４と図３を比べてみるとわかる通り、進んだ区間ｓは主として皿ばね４２により惹起されたもので、皿ばね４１によっては少しの部分しか惹起されていない。すなわち皿ばね４１のばね力は、ゲートバルブが完全に閉じた位置のときにのみ、もしくはほぼ完全に閉じた位置のときにのみ、シートリング２０の端面に対して作用する。

１ ハウジング
２ ハウジング区域
３ ハウジング区域
４ 接続管
５ 蓋
６ 柄
７ 操作装置
８ 電動モータ
９ ハンドル
１０ スピンドル
１１ プレートホルダ
１２ スライドプレート
１３ 切欠き
１４ 突起
１５ 突起
１６ 切欠き
１７ 仕切壁
１８ 切欠き
１９ 仕切壁
２０ シートリング
２１ 係止隆起部
２２ａ 押圧片
２２ｂ 押圧片
２３ 皿ばねパッケージ
２４ 壁部
２５ 壁部
２６ 壁部
２７ 壁部
２８ 凹部
２９ プレート保持リング
３０ 湾曲面
３１ 平坦面
３２ 湾曲面
３３ 平坦面
３４ 切欠き
３５ 底面
３６ 穴
３７ 切欠き
３８ 底面
３９ ピン
４０ スペース
４１ 皿ばね
４２ 皿ばね
Ａ 回転軸
ｓ 区間

Claims (7)

1. ハウジングと、前記ハウジングの中に配置された２つのシートリングと、前記シートリングの間に配置されかつ操作装置によって前記シートリングと当接可能な２つのスライドプレートと、を有し、前記スライドプレート（１２）は楔形を形成するようにプレートホルダ（１１）に配置されているゲートバルブにおいて、
   前記各スライドプレート（１２）は、それぞれ他方の前記スライドプレート（１２）に対向する側に凹部（２８）を有し、該凹部の中にそれぞれ押圧片（２２ａ，２２ｂ）が配置されており、前記各押圧片（２２ａ，２２ｂ）は、それぞれ他方の前記押圧片に対向する側に切欠き（３４，３７）を有し、前記両方の切欠き（３４，３７）によって形成されるスペース（４０）の中に、それぞれ第１のばね力および第１のばねたわみを有する複数の皿ばね（４１）と、それぞれ第２のばね力および第２のばねたわみを有する複数の皿ばね（４２）と、を含む皿ばねパッケージ（２３）が格納され、前記第１のばね力は前記第２のばね力よりも大きく、前記第１のばねたわみは前記第２のばねたわみよりも小さいことを特徴とするゲートバルブ。
2. 前記押圧片（２２ａ，２２ｂ）は、それぞれ、湾曲面（３０，３２）と、前記湾曲面と反対側に位置した平坦面（３１，３３）とを備える実質的に球欠形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 前記スライドプレート（１２）の各々に形成された前記凹部（２８）は、前記各押圧片（２２ａ，２２ｂ）の球欠形状と相補的に形成された形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のゲートバルブ。
4. 前記一方の押圧片（２２ｂ）の前記平坦面（３３）に設けられた前記切欠き（３４）の底面（３５）から前記押圧片（２２ｂ）の前記湾曲面（３２）に穴（３６）が延び、前記他方の押圧片（２２ａ）の前記平坦面（３１）に設けられた前記切欠き（３７）の底面（３８）から前記押圧片（２２ｂ）の前記穴（３６）の中にピン（３９）が延びていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
5. 前記より小さいばね力と前記より大きいばねたわみを備える前記皿ばね（４２）の寸法はブロック状をなすまでクリープ挙動なしに圧縮可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
6. 前記大きいばね力を備える前記皿ばね（４１）の前記大きいばね力は前記ゲートバルブが完全に閉じた位置またはほぼ完全に閉じた位置にあるときにだけ前記シートリング（２０）の端面に作用するように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
7. 前記皿ばね（４１，４２）の前記ばね力は前記シートに対する必要な面押圧力が流体入口側と流体出口側との間の小さい差圧で前記皿ばね力によって印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のゲートバルブ。

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