JPH0450468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は特にゲート弁に関し、より特定してい
えば、貫通導管タイプのゲート弁およびその弁座
に関するものであるが、本発明のある原理はまた
他のタイプの弁にも適用される。ゲート弁組立体
は典型的には長手方向の流路を画定する弁体と、
前記弁体に設けられ、流路を横切つて移動し得る
弁要素とを含む。貫通導管ゲート弁においては、
この弁要素、すなわちゲートは、それが流路に一
致した時に流路を遮断し閉塞するに充分な寸法の
中実部を有する。ゲートはまた流路に平行な方向
の開口すなわちポートを有する。上記のようにゲ
ートを動かすことによつて、その中実部は流路と
の一致から変位してポートが流路と一致する位置
に動かされて弁を開く。このような弁はまた典型
的には弁体に流路と同軸的にゲートの両側に設け
られ、ゲートと係合してシールする環状弁座を有
する。

あるタイプのゲート弁組立体においては、弁座
は弁体に固定して設けられている。このような弁
組立体のゲートは、弁が閉じた時、確実にシール
するように弁座に対して長手方向に膨張する多数
の部品で形成されている。他の弁組立体において
は、いわゆる「浮動弁座」が使用されている。こ
れらの弁座は弁体に対して軸方向の限られた動き
（遊び）が可能になつており、このような動きに
よつて弁座はゲートと係合してシールするように
なつている。弁座を浮動状態にすることは上流側
を適切にシールするのに実際上必要なことであ
り、この場合ゲートは「スラブ」、すなわち簡単
で真直な側辺部を有する一片状のものである。

油田や扱う流体が研磨性物質を含んでいる場合
に使用する貫通導管ゲート弁組立体の一つの利点
は、ゲートがその開放位置および閉塞位置の間を
動く時、ゲートが弁座のシール面を周期的に拭う
ことであり、また開放位置にある時でさえも、弁
座のシール領域と接触していて、これにより弁座
のシール領域を保護していることである。しかし
ながら、これらのタイプの弁はまた欠点を有して
いる。これらの欠点のいくつかは、一つの問題を
軽減した従来の試みが他の問題を悪化させるとい
うような逆の関係にあることである。

このような問題の一つは弁を開くに必要な力に
関係している。この力はゲートと弁座との間の滑
り摩擦に依存している。下流側弁座においてのみ
シールするように設計されたこれらの弁組立体に
おいてさえも、作動力（作動に要する力）は下流
側弁座の環状シール領域の外形の関数である。弁
がまた上流弁座に第２のシールを備えている場合
には作動力は更に大きくなる。論理的には弁座の
シール領域の外形を小さくすることによつてこの
問題を解決することができる。しかしながら、こ
の径をあまり小さくすると、適切な支持面積に必
要な別の問題を大きくする。従来の弁座のシール
面積と支持面積とは同一面積であるので、シール
面積を低減すれば、支持面積を低減することにな
る。これは特には高圧弁には好ましくない。特に
適用できる工業基準が比較的軟い金属を使用する
ことを要求しているためである。特にこのような
比較的軟い金属の場合、高い圧力が非常に小さな
支持面積しかない所に分配されると、かじりや材
料の損傷の発生が見られる。

これらのタイプの弁組立体に共通な第３の問題
は、弁体が流路に隣接してゲートを受け入れる凹
部を画定していることに関係している。弁が開い
ている通常の作動状態においては加圧流体がこれ
らの凹部に流入する。いずれにしても、弁が閉塞
位置に移動した時には、この加圧流体は凹部内に
流入し、弁体内にトラツプされる。更に詳細に
は、このトラツプは浮動弁座を有する組立体内に
発生する。ここにおいて弁座と弁体との間のシー
ルの直径は、ゲートに対する弁座のシール領域の
直径より小さい。直径におけるこの関係により弁
体の凹部内にすでにある圧力によつて弁座はゲー
トと更にしつかりと係合させられ、これによつて
弁を再び開くに必要な力を増大している。一方、
弁がまだ閉じている場合には、弁体内にトラツプ
された流体は破裂し易くなり、極めて危険な状態
になる。

更に別の問題は、金属対金属のシール面積を画
定しているのに加えて、弁座がまたゲートすなわ
ち弁要素に対してシールするエラストマの面シー
ルを有しているこれらのタイプの浮動弁座ゲート
弁に関連している。弁が閉じると、弁体内にトラ
ツプされた圧力はこれらの面シールをゲートと係
合させて確実にシールするように押圧する傾向に
あることである。ゲートが開くと、エラストマの
面シールは弁座の溝から外側に引き出される傾向
にあり、ここでポートがシールと一致する位置に
来ると、シールはゲートのポート内に完全に突出
するように設けられている。それからポートが弁
体の流路と同軸的に完全に一致するように移動し
続けると、ポートの後端部がエラストマシールの
突出部を切断する。この問題は上流側の弁座の面
シールにおいて特に著しく、ゲートが開かれる
時、溝からシールが不適当に突出している問題に
は少くとも２つの要因が寄与していると考えられ
ている。第１は、ゲートと接触してシールを確立
しているシールがゲートの中実部に対してシール
を維持する傾向にあり、このためゲートのポート
がシールを通過して移動する時、シールが中実部
に「追従」していることである。また、弁体内の
圧力が面シールが設けられている溝内に入り、シ
ールを溝から押し出す傾向にある。この問題が特
に上流側のシールにおいて著しい理由は、上流側
弁座とゲートとの間にエラストマシールがこのよ
うな要因の影響により流入する隙間があるためで
ある。

発明の概要 本発明の一様相によれば、使用中に面がゲート
と係合する弁座のほぼ軸方向に面する環状接触面
には、その半径方向の内端および外端の中間に環
状溝が設けられている。弁座は、また前記環状溝
と連通し、この環状溝から前記弁座体の半径方向
の外周部を通過して外側に延出している孔手段を
有している。これは支持面積を実質的に減らすこ
となく、接触面のシール領域の外径を減らしてい
る。更に、上記溝の内径が弁座と弁体との間の有
効なシール面の直径より小さい場合には、弁が閉
じている時、弁体のゲートの凹部内の加圧流体は
弁座をゲートの方に向けるよりもむしろゲートか
ら離れる方向に押し出す傾向にあり、その結果、
流体は弁体内にトラツプされない。

本発明の好適実施例においては、弁座自身の本
体は、弁体上に取り付けるためのスリーブ状部
と、このスリーブ状部の一端から半径方向外側に
延出するフランジ部とを有し、上記接触面はスリ
ーブ状部の前記一端とフランジ部の隣接側部とに
よつて画定されている。上述した孔手段は、接触
面内に形成された複数の孔溝によつて画定されて
いることが好ましい。いずれにしても、環状溝と
接触面の半径方向の内端部との中間の接触面の部
分が金属対金属のシール領域を画定し、これは上
述したように接触面の支持領域よりも実質的に小
さい。

本発明の他の様相によれば、改良された形状の
エラストマ面シールが設けられている。好適実施
例においては、この改良された面シールは弁座の
接触面内の上記環状構内に設けられ、孔溝はエラ
ストマ体の面シールの半径方向外側の環状溝と連
通している。しかしながら、本発明による改良さ
れた面シールは、本発明による孔装置を含んでい
ない従来の弁座に利用しても都合の良いものであ
る。

いずれにしても、本発明による改良された面シ
ールは、基部とシール部とを有した環状エラスト
マシール体を有する。前記基部は、使用時、弁座
の軸方向接触面内の環状溝内に配設され、前記シ
ール部は、弛緩状態において環状溝から軸方向外
側にわずかに突出している。シール体は更にその
外径部の周りから突出し、環状溝の半径方向の外
側壁に係合してシールしている環状補助シール形
成部を有している。上述したように孔装置を有し
たこれらの実施例においては、共通の環状溝を使
用して弁座上に金属シール領域の外径を画定し、
またエラストマシール体を取り付けており、孔溝
または他の孔手段はシール体の半径外側であり、
かつ上記補助シール形成部の軸方向内側の環状溝
と連通している。

補助シール形成部は、シール体の基部上に配設
されていることが好ましく、弛緩状態において半
径方向外側で軸方向内側に広がり、その軸方向の
外側壁に沿つた環状溝内に流体が流入するのをシ
ールするリツプを有している。従つて、弁体内の
流体はシールの後側に流れたり、シールを溝から
押し出すことをしないだけでなく、逆に広がつた
リツプによつて画定されるカツプ部すなわち割れ
目部内に捕捉され、実際に環状溝内の底部位置に
シール体を保持するのに役立つている。

シール体の基部は半径方向においてシール部よ
りも厚いことが好ましく、シール部は基部の外径
から半径方向外側壁とシール体のシール部との間
に環状の空所すなわち空間が形成されている。こ
の空間はシール体のシール部が屈曲することを可
能にしているだけでなく、孔溝を使用しているこ
れらの実施例において孔溝との連通用の都合のよ
い場所を提供しているのである。

環状溝の周囲のある点においてシール体が環状
溝から外側に突出しないことを更に確実にするた
めにシール体の基部に堅固手段が結合されている
ことが都合がよい。

本発明の第１の目的は、改良された弁座を提供
することにある。

本発明の他の目的は、少なくとも一つの浮動型
弁座を有する改良されたゲート弁組立体を提供す
ることにある。

本発明の更に他の目的は、環状に設けられた溝
の半径方向の外側壁に係合し、その溝内への流体
の流入をシールしている補助シール形成部を含ん
だエラストマ面シールを有する弁組立体および弁
座を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、弁座が更に環状溝と
連通し、弁座体を介して外側に延出している孔手
段を有している弁組立体および弁座を提供するこ
とにある。

本発明の別の目的は、弁座用の改良された面シ
ールを提供することにある。

本発明の更に他の目的、特徴および利点は、次
の詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明
らかになるであろう。

発明の詳細な記載 第１図は「従来」のゲート弁組立体と称するも
のを解り易くするために図示しているものであ
る。第１図は従来技術の周知の部分を必ずしも正
確には図示していないが、従来技術の原理および
含んでいる問題を図示している点においてほぼ従
来技術を代表しているものである。第１図の組立
体は弁体１０を有し、この弁体はこれを貫通する
細長い流路１２を有している。ここに使用される
ように、「長手方向の」、「周囲の」および「半径
方向の」のような言葉は、他に注意書きされてな
い場合には流路１２および弁座の対応する開口に
対して使用されているものである。また、「上方
に」および「下方に」のような言葉は、図面に示
されている状態の装置に対して言及しているもの
であり、この装置は実際の使用においては他の位
置状態に配置されることもあることを理解される
べきであり、これによつてこれらの言葉を限定し
た意味に解釈すべきでない。流路１２の両端（図
示せず）に隣接した弁体１０の両側部はパイプラ
インまたは他の導管のような流れを導く装置に接
続されている。弁体１０は流路１２から上方に延
出した中空の延出部１４を有している。突出部１
４は流路１２と交差する凹部１６を画定してい
る。ボンネツト１８が突出部１４の上端のフラン
ジ部１４ａにボルト２０によつて固定され、ボン
ネツト１８は凹部１６を形成し、ほぼ閉塞してい
る。金属シール２２が突出部１４とボンネツト１
８との境界部におよびそれらの内径部に設けられ
ている。閉塞突出部２４が突出部１４の反対側の
下方に延出し、流路１２と交差する凹部２６を画
定している。

スラブタイプのゲート２８の形状をした弁要素
が弁体１０内に設けられている。ゲート２８は流
路１２を横切つて置かれ、また流路１２を横切る
方向に、詳しくは図に示すように垂直方向に弁体
１０内を移動可能になつている。弁棒３０がその
下端部のキー形成部３２およびゲート２８の上端
部のスロツト３４を係合させることによつてゲー
ト２８の上端部に固定されている。弁棒３０は垂
直開口部３６を貫通して上方に延出している。垂
直開口部３６はボンネツト１８内の詰め箱として
作用し、パツキン３８によつてシールされてい
る。弁棒３０の上端部（図示せず）は適当なアク
チユエータに取り付けられ、このアクチユエータ
によつて弁棒３０およびこれに連結されているゲ
ート２８は上方および下方に移動し得るようにな
つている。

ゲート２８の下端部は符号２８ａで示すように
中実であり、ゲート２８がその最も上の位置にあ
る場合、この中実部２８ａが流路１８を横切つて
置かれ、弁を閉じる。この位置において凹部１６
はゲート２８の上部２８ｂを受け入れる空間を有
している。前記上部２８ｂはこれを貫通して流路
１２に並行に延出しているポートすなわち開口部
４０を有している。ゲート２８が下方に移動した
時、このポート４０は流路と一致し、弁を開く。
凹部２６はゲート２８の下部２８ａを受け入れる
空間を有し、このような動きを可能にしている。
第１図は閉じた位置から開く位置に動く過程のゲ
ート２８を示しているものである。

流路１２は符号１２ａおよび１２ｂで示すよう
に凹部１６および２６と交差する部分において広
げられている。弁座体４２および４４を有する環
状弁座がゲート２８の両側の弁体１０内に設けら
れている。上流側弁座体４２は、スリーブ状の詳
細にはほぼ円筒形状の部分４２ａと、この部分４
２ａの一端から半径方向外側に延出した環状フラ
ンジ部４２ｂとを有している。スリーブ状部４２
ａの対向端部は広げられた孔部１２ａ内に設けら
れている。フランジ部４２ｂの軸方向に最も内側
の側部と弁座体４２のスリーブ状部４２ａの連続
した端面とは、ゲート２８と結合する環状接触面
４２ｃを画定している。内径部にある小さな面取
り部を除いて、接触面４２ｃは弁座体の半径方向
の全範囲をカバーしている。接触面４２ｃはゲー
ト２８の平らな側部とスライド係合するように平
らであり、ゲート２８に対して弁座体４２の支持
面積を画定しているだけでなく、金属対金属のシ
ール領域を画定している。

接触面４２ｃはその中を軸方向に延出した環状
取付溝４１を有し、この溝４１内にはエラストマ
の面シール４３わが設けられている。シール４３
は軟らかいすなわちエラストマのシールを付け加
わえることによつて接触面４２ｃで形成される金
属対金属シールを補つている。しかしながら、接
触面４２ｃの内端部と外端部との間にシール４３
が設けられていることにより金属対金属シール効
果をその内側および外側において妨げてはいな
い。

弁座体４２のスリーブ状部４２ａはフランジ部
４２ｂと反対側の端部に外部環状溝４６を有して
いる。この溝４６内にはＯリング４８が設けら
れ、この外径部は弁体１０の広げられた孔部１２
ａと係合してシールする環状体シール面を形成し
ている。Ｏリング４８は弁座体４２の軸方向端部
に沿つて露出し、更に弁が組み立てられた時、流
路１２と広げられた孔部１２ａとの間の肩部を押
圧しているので、弁座体４２をゲート２８の方に
弾性的にバイアスするばねとして作用し、弁座体
の軸方向に限られた動きすなわち浮動動作を可能
にしている。

下流側弁座は上流側弁座と対称形のものであ
る。従つて、詳細には説明しない。簡単に説明す
ると、その弁座体４４は上流側弁座の部品４２
ａ，４２ｂ，４２ｃおよび４８にそれぞれ類似し
た円筒形のスリーブ状部４４ａ，半径方向フラン
ジ部４４ｂ，接触面４４ｃおよびＯリング５０を
有している。Ｏリング５０は弁体に対して弁座を
シールし、かつ弾性的にバイアスしている。エラ
ストマの面シール４８が面４４ｃの環状溝４７内
に設けられている。

弁が閉塞位置にある時、上流の圧力は矢印Ｐの
方向に作用し、ゲート２８を圧力に比例した力で
下流側弁座の接触面４４ｃに押圧する。これはゲ
ートと下流弁座との間の摩擦力を増加し、また弁
を開くに必要な力を増加する。この弁を開くに必
要な力はまたゲート２８と係合している金属対金
属シール面である接触面４４ｃの外径の直接関数
であることは明らかである。図示の実施例におい
ては上流側シールがまた浮動弁座体４２により設
けられているので、弁を開くに必要な力は更に増
加する。しかしながら、シール面積を減少するよ
うに努力して接触面４４ｃの外径を減らし、これ
により作動力を減らすことによりゲート２８と接
触し得る弁座体４４の支持面積を減少する。これ
は特に高圧状態においては好ましくない。このよ
うな状態においては大きな力が小さな面積部分に
のみ配分されており、特にこれは工業基準がこの
ような弁において比較的軟い金属を要求している
ためである。このような結果、かじりや材料の損
傷が発生するのである。

第１図に示すような従来の弁はまた弁体内に流
体圧力がトラツプされる問題を有している。例え
ば、第２の弁組立体（図示せず）が第１図の組立
体の下流に配設され、両弁が開いていて、流路内
の流体が圧力下にあると仮定する。更に、下流側
の弁が最初に閉じ、続いて第１図の弁が閉じるも
のとする。それから流路の圧力が上流および下流
の両方で低下する場合には、加圧流体が凹部１６
および２６の間にトラツプされる。この加圧流体
は上流側弁座の場合には例えば面４２で形成され
るシールおよびＯリングシール４８により弁、か
ら漏出するこが防止されている。上流側弁座のシ
ール領域４２ｃの外径とＯリング４８の内径との
間の環状領域はトラツプされた流体が作用する環
状ピストンとして作用する。軸方向に最も外側の
シール４８の内径は軸方向に内側のシール領域４
２ｃの外径より小さいので、トラツプされた圧力
は弁座４２をよりきつくゲート２８に押圧するよ
うに作用し、これにより凹部１６および２６内の
流体をトラツプしている。これは弁を再び開くに
必要な力を増加するだけでなく、危険な状態を形
成する。

上記問題は、図示の従来の弁だけでなく、面シ
ール４３および４５が使用されていない弁、すな
わちすべてが金属対金属であろうと、一部が金属
対金属で一部がエラストマであるとにかかわら
ず、シール領域が浮動弁座体の接触面の半径方向
の全範囲にわたつて実質的に延出している弁に関
連している。

弁座体が図示のような面シールを有している弁
においては他の問題がある。ゲート２８がその閉
じた位置から開いた位置に移動する時、ポート４
０が４３ａで示すように上部のシール４３と一致
するに従つて、上流側面シール４３の上部はポー
ト４０内に軸方向内側に突出し始める。上部シー
ル４３の基部は溝４１の底部との係合から外れて
移動し、符号４１ａで示すように空間を残すこと
がわかるであろう。ゲート２８まが下方に移動し
続けその開放位置に来る時、ポート４０の後端部
すなわち上端部はポート４０内に完全に突出して
いるシールの部分４３ａを切断する。この同じ問
題は、少ない程度ではあるが、符号４５ａで示す
ように下流側のシール４５にも発生する。

この現象は少なくとも２つの要因によつて引き
起されていると考えられている。まず第１は、ゲ
ート２８が下方へ移動する時、シール４３はそれ
がゲートとともに確立した状態を維持しようとす
る傾向にあり、これによりポート４０の下端部す
なわち先端部がシール４３の上部４３ａを通過し
た後、シールのこの部分はゲートに追従して下方
に移動する傾向にある。第２は、弁体内、特に凹
部１６内にトラツプされた流体は溝４１の底部内
に流れ入り、それからシール４３をそこから外側
へ押し出すように作用する。更に、この問題が上
流側のシールの場合に厳しい理由は、ゲート２８
が閉じ、上流側が加圧される時、ゲート２８は下
流側のシール４５に対してよりきつく押圧される
ためであると考えられ、これに対して上流側の面
シール４３においてはこのようなきつい係合はな
く、実際には接触面４２ｃとゲート２８との間に
隙間が形成され、これによる圧力差がシール４３
を溝から外側に流出させるのである。

次に第２図を参照すると、本発明の第一の実施
例であるゲート弁組立体が示されている。この組
立体のすべての部品は、弁座を除いて第１図の弁
組立体の対応する部品と実質的に同じである。従
つて、第１図と第２図において同じ部品には同じ
符号が付与されており、これらの部品、例えば弁
体１０、ボンネツト１８およびゲート２８は第２
図においては詳細には再度説明しない。

第２図の実施例の上流側弁座は弁座体５２およ
びＯリング状の本体シール５４を有しており、弁
座体５２はスリーブ状部５２ａおよびこのスリー
ブ状部５２ａの一端から半径方向外側に延出して
いるフランジ部５２ｂを有している点において従
来の上流側弁座と類似している。Ｏリング５４
は、フランジ部５２ｂに対してスリーブ状部５２
ａの反対側の端部の外部環状溝５６に同様に設け
られている。

また次に第３図および第４図を参照すると、ス
リーブ状部５２ａの右側端部とフランジ部５２ｂ
の連続する側部とによつて画定される接触面５２
ｃには、その半径方向の内端部と外端部との中間
に環状溝５８が設けられている。溝５８は、円筒
形の内側壁５８ａと円筒形の外側壁５８ｂとを有
し、改良されたシール８０を受け入れる大きさに
形成されている。また面５２ｃには複数の並行な
孔溝６０および６２が加工されている。孔溝６０
は溝５８に対して半径方向に向いているのに対し
て、孔溝６２は溝５８に対して接線方向に向けら
れている。すべての溝６０および６２は溝５８の
外径５８ｂにおいて溝５８と交差または連通し、
面５２ｃを横切つてそこから外側に延出してい
る。下記に更に詳細に説明するように、溝５８，
６０，６２を形成することにより溝５８と面５２
ｃの半径方向内端部の中間に実質的に連続してい
る環状のシール領域６４が残されている。

下流側の弁座は上流側の弁座と対象形であり、
スリーブ状部６６ａおよびフランジ部６６ｂを有
した弁座体６６と、本体用Ｏリングシール６８と
を有している。Ｏリングシール６８は弁体に設け
られたスリーブ状部６６ａの端部の外側環状溝７
０内に設けられている。上流側弁座体の面５２ｃ
と同様に下流側弁座体の環状接触面６６ｃはそこ
に面シール８２が設けられた環状溝７２と、複数
の孔溝が加工されており、図にはそのうちの２つ
の孔溝が符号７４で示されている。

更に第２図および第３図を参照すると、環状溝
５８および孔溝６０および６２からなる孔装置に
より、溝５８の側壁５８ａの所の内径と面５２ｃ
の内径との間で画定される連続した環状領域６４
のみが全体としてゲート２８の上流側部に対する
効果的な耐圧シールを形成している。シール８０
は、ゲート２８の表面上に形成される傷やまたは
他の欠陥に順応した形になることによつていくら
か異なる型式のシール機能を達成し、これにより
実際の流体の流入を防止している。しかしなが
ら、高圧状態においては、エラストマ材からなる
シール８０の本体は弁内の全体の流体の一部のよ
うに振舞う。このようにして圧力はシール８０を
介してまたは横切つて伝達され、その結果接触面
５２ｃの有効なシール領域は圧力すなわち力の伝
達の点に関してはシール８０の内径に連続する金
属シール領域６４のみである。同様に、連続した
環状シール領域７６が下流側弁座体６６の溝７２
と該弁座体の内径との間に形成され、この領域７
６がゲート２８の下流側側部に対する有効な耐圧
シールを形成する接触面６６ｃの随一の部分とな
つている。

溝５８および７２の内径は対応する接触面５２
ｃおよび６６ｃの外径よりも実質的に小さいの
で、これらの環状シール領域は、第１図の従来の
弁座が全体として同様な接触面の内径および外径
を有していたとしても、例えば従来の弁座の領域
よりもはるかに小さい。このシール領域の減少、
特に下流側の弁座体６６における減少は、実質的
に圧力および弁を開くに必要な合成作動力を低減
する。しかしながら、支持領域の低減はごくわず
かである。更に詳しくは、接触面５２ｃおよび６
６ｃの全表面領域は溝５８，６０，６２，７２お
よび７４を除いて、ゲート２８にかかる負荷を分
配するのに有効となつている。

第２図乃至第４図の弁座の他の顕著な特徴は、
弁体の凹部１６および２６内に加圧流体をトラツ
プする問題を除去していることである。上述した
ように、ゲート２８と各弁座接触面５２ｃおよび
６６ｃ間のシール係合有効領域は接触面の内径か
らそれぞれの環状の溝５８または７２の内径に延
出しているのみである。溝の内径はＯリング５４
または６８の内径よりも小さい。Ｏリングは各弁
座および弁体との間をシールするように半径方向
内側に作用する流体圧力に対して有効なシール径
を画定している。従つて、弁体内にトラツプされ
た加圧流体は浮動弁座をゲート２８から離す方向
に押し出す傾向にあり、その結果流体は凹部１６
および２６から流出され、弁座体の一方はたは他
方を通過して内部の圧力を軽減する。

第５図を参照すると、シール８０が更に詳細に
示されている。特に、シール８０は環状エラスト
マ体を有し、これは縦断面によく示されているよ
うに、軸方向の一端に隣接した基部８４を有し、
この基部は溝５８内にしまりばめを形成する大き
さになつている。反対側の端部すなわち軸方向内
端部には環状エラストマシール体のシール部８６
がある。基部８４はシール部８６よりも半径方向
においてより厚くなつており、シール部８６は基
部８４の外径から半径方向内側に空間が設けら
れ、部分８４および８６の内径は互いに連続して
いる。

環状エラストマシール体はまたその外径の周り
に延出する環状補助シール形成体を有している。
図示の実施例においては、この補助シール形成部
はシール部８６とのつなぎ目の側近の基部８４上
に形成されたリツプ８８の形状をしている。第５
図に示すように、リツプ８８は弛緩状態において
は半径方向外側で軸方向外側、すなわちシール部
８６の方を向いた軸方向に広がつている。従つ
て、シール８０は第６図に示すように溝５８内に
置かれると、リツプ８８は溝の外壁に沿つて溝内
に流体が流入するのをシールするように溝５８の
外側壁５８ｂと係合してシールしている。

第６図は溝５８内にシールが置かれた状態を示
しているが、弁ゲート２８とは係合シールしてい
ない状態を示している。従つて、シール部８６は
弛緩状態にあり、この状態においてシール部は接
触面５２ｃを越えて軸方向内側にわずかに突出し
ている。基部８４の外径から半径方向内側に形成
されたシール部８６の空間はシール部８６が屈曲
し得る空間部９０を形成し、シール部はゲート２
８と領域６４との完全な金属対金属のシール係合
を禁止することなく上述したようにゲート２８と
係合する。前述したように、シール部８６はゲー
ト２８に対して耐流体シールを形成しているが、
圧力がエラストマシール体を横切つて伝達するこ
とができる点においては圧力状態の流体と同じよ
うに作用する。従つて、溝５８内にエラストマシ
ール体があつても、孔溝がシール８０の半径方向
外側およびリツプ８８の軸方向内側において溝５
８と交差している場合には上述したように、溝５
８，６０，６２の圧力「排出」効果を妨害しない
ようになつている。

上述したように、リツプ８８は弁体内の流体が
溝５８の外側壁５８ｂに沿つて溝５８内に流入す
ることを防止している。これは、流体が溝５８の
底部に流入するのを防止し、第１図に関連して記
載したように、シール８０が溝から押し出されが
ちであるのを防止するのみならず、（溝５８内に
流入しようとする）流体により溝５８内の完全な
底部位置にシール８０を保持するのに実際に使用
されている。更に詳細には、リツプ８８とシール
部８６との間に形成された割れ目は一種のポケツ
トとして作用し、これによつて加圧流体をトラツ
プし有効に利用して上述したようにシールを保持
するのである。

溝５８の周囲のどの部分においてもシール体が
その取り付け溝５８から飛び出す可能性を更に防
止するために、堅固手段が基部８４に結合してい
る。図示の実施例においては、この堅固手段は基
部８４内に実質的に埋め込まれた金属リング９２
の形状で設けられている。しかしながら、堅固手
段は他の種類の材料で形成され、例えば基部８４
内に埋め込まれたり、または基部８４の外側に接
合または機械的に連結されてもよい。

下流側弁座６６のシール８２は弁座８０との対
称形であり、従つて更に詳細には記載しない。

第７図を参照すると、本発明の弁座の第２の実
施例が示されている。もう一度、弁座はフランジ
部９４ｂを備えたスリーブ状部９４ａを有した弁
座体９４を具備しており、フランジ部９４ｂはス
リーブ状部９４ａの一端から半径方向外側に延出
している。スリーブ状部９４ａの端部およびフラ
ンジ部９４ｂの連続側部は弁ゲートと係合する環
状接触面９４ｃを画定している。スリーブ状部９
４ａの他方の端部は弁体の流路の広げられた孔部
に取り付けられ、外側環状溝を有し、ここに弁体
をシールし、弁座体９４を弁ゲートの方に弾性的
にバイアスするＯリングが設けられている。

第１の実施例におけるように、環状溝９６が接
触面９４ｃ内でその半径方向の内端および外端と
の中間に設けられ、溝９６には第１の実施例のシ
ール８０と同じシール８０′が設けられている。
溝９６と面９４ｃの内径との間に配設された連続
した環状金属面９８は金属体金属シールを可能に
している。一対の孔溝１００がまた溝９６と交差
し、そこから弁座体９４の外周部を介して半径方
向外側に延出して面９４ｃに加工されている。溝
９６および１００は前述した実施例におけるよう
に接触面９４ｃの支持領域を実質的に減少するこ
となく、弁ゲートに対する有効な金属対金属シー
ル領域を低減するのに役立ち、これによつて作動
力を低減し、弁体内に加圧流体がトラツプされる
のを防止している。

上記は本発明の２つの好適実施例のみを示して
いるが、その他の多くの変形を本技術分野に専門
知識を有するものにより提示し得ることである。
例えば、図示の各実施例において弁体と係合して
シールする弁座上の環状シール領域は弁座体によ
つて支持されたＯリングにより画定されている。
しかしながら、本体シールは弁体内の内部溝に設
けられたＯリングであつてもよい。いずれにして
も、このようなシールは弁座体の長手方向に沿つ
たどころかに配設されればよく、その軸方向外端
部に設けられてない場合には、浮動弁座体用の他
の弾性バイアス手段を設ければよい。他の変形例
においては弁座は弁体内の広げられた孔部または
ポケット内に設けられなくてもよい。

本発明の改良したシールを使用することにより
特に有効な弁座または弁組立体が６０および６２
のような孔溝と関連して設けられているが、本発
明のこの改良されたシールは、金属対金属シール
領域を有効に減少する孔手段を有していない極あ
りふれた弁座にも有効に使用することができる。

他の変形には、弁座体自身の構造の変形を含ん
でもよい。例えば、接触面上の孔溝の数、大きさ
および構成を変えることができる。しかしなが
ら、接触面内の環状溝と連通する孔手段は同じ接
触面内に加工された他の溝形状のものである必要
さえもない。孔手段は弁座体を貫通して延出する
一つ以上の内孔で構成することができ、この孔手
段は（面シールの半径方向外側および補助シール
リツプの軸方向内側で）環状溝と連通し、（フラ
ンジ部を介してまたはスリーブ状部を介して）弁
座体と弁体との間のシールの軸方向内側で弁座体
の外周部を貫通して延出していることが必要なだ
けである。また、図示の実施例においては、弁座
のゲート接触面上の半径方向内部の金属対金属シ
ール領域は実質的に連続していて、弁座の内径部
まで延出している。しかしながら、金属対金属シ
ールを可能にする環状領域は環状溝と弁座内径と
の間のどこかに設けられていることが必要なだけ
である。従つて、接触面は孔溝の半径方向内側に
位置する別の孔の開いていない環状溝を備えてい
ればよいし、接触面の内径は面取りされていても
もよい。

更に他の変形は本発明の精神内に含まれる。従
つて、本発明の範囲は特許請求の範囲のみによつ
て限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のゲート弁組立体の縦断面図であ
り、第２図は本発明を示す第１図のゲート弁組立
体に類似した図であり、第３図は第２図の線３−
３に沿つた弁座の接触面の拡大断面図であり、第
４図は変形弁座の拡大縦断面図であり、第５図は
取付溝に挿入する前の弛緩状態にある面シールの
更に拡大した縦断面図であり、第６図は取付溝に
取り付けられたシールを示す第５図の面シールに
類似した図であり、第７図は弁座の他の実施例を
示す第３図の弁座接触面に類似した図である。 １０……弁体、１２……流路、１６，２６……
凹部、２８……ゲート、５２……弁座体、５２ａ
……スリーブ状部、５２ｂ……フランジ部、５
４，６８……Ｏリング、５８……環状溝、６０，
６２……孔溝、８０……シール、８４……基部、
８６……シール部、８８……リツプ、９０……空
間部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁要素に対向し、ほぼ軸方向に面を向けてい
   る環状接触面、および、前記接触面の半径方向の
   内端部と外端部との間に設けられ、この接触面内
   で軸方向にその内部に延びた内側壁と外側壁とを
   有する環状溝を有し、前記接触面が前記環状溝と
   前記接触面の内端部との中間に環状シール領域を
   有するものである、弁座体と 前記環状溝内に配設された基部と弛緩状態にお
   いて前記環状溝から軸方向外側に突出するシール
   部とを有する環状エラストマシール体とを備えた
   面シールであり、前記環状エラストマシール体
   が、弛緩状態において前記基部より半径方向外側
   に延出し、前記基部が前記環状溝の内部に配設さ
   れているときに、前記外側壁によつて半径方向内
   側に弾性的に屈曲し前記外側壁と密着して係合す
   る、その外径部の周りに延出している環状補助シ
   ール形成部、をさらに有するものである面シール
   と、 前記シール体の半径方向外側および前記シール
   形成部の軸方向内側において前記環状溝と連通
   し、前記環状溝から前記弁座体半径方向外周部を
   貫通して外側に延出している前記弁座体内に配設
   された孔手段と を有する弁組立体用環状弁座。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の弁座であつ
   て、前記補助シール形成体は、前記シール体の前
   記基部の上に配設されている弁座。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の弁座であつ
   て、前記補助シール形成体は、弛緩状態におい
   て、前記外側壁に沿つて前記環状溝内への流体の
   流入をシールするように概ね半径方向外側にかつ
   軸方向内側に傾斜するリツプを有する弁座。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の弁座であつ
   て、前記シール体の前記基部は前記シール部より
   半径方向において厚くなつている弁座。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の弁座であつ
   て、前記シール体の前記シール部は、前記環状溝
   内に一部配設されると共に、前記外側壁から半径
   方向内側に間隔を置いて配設され、これによつ
   て、前記環状溝内で前記外側壁と前記シール体の
   前記シール部との間に空間が形成され、前記シー
   ル部が屈曲し得るようになつている弁座。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の弁座であつ
   て、前記シール体の前記基部は、前記環状溝の内
   側壁および外側壁間に緊密に嵌合する大きさに形
   成されていて、これにより前記補助シール形成部
   は前記外側壁によつて半径方向内側に変形する弁
   座。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の弁座であつ
   て、前記環状溝の内側壁および外側壁はほぼ円筒
   形であり、前記シール体の前記シール部の内径は
   前記基部の内径と連続していて前記内側壁に平行
   である弁座。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の弁座であつ
   て、前記面シールは更に前記シール部の前記基部
   に結合した堅固手段を有する弁座。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載の弁座であつ
   て、前記堅固手段は前記シール体の前記基部内に
   埋め込まれた環状堅固体を有する弁座。 １０ 特許請求の範囲第３項に記載の弁座であつ
   て、前記シール体の前記基部は、前記環状溝の内
   側壁および外側壁の間に緊密に嵌合する大きさに
   形成され、これによつて前記補助シール形成部は
   前記外側壁により半径方向内側に変形する弁座。 １１ 特許請求の範囲第３項に記載の弁座であつ
   て、前記面シールは更に前記シール体の前記基部
   に結合する堅固手段を有する弁座。 １２ 特許請求範囲第１項に記載の弁座であつ
   て、弁体と係合してシールするように前記弁座体
   の外周部上に環状本体シールを画定する手段を有
   し、前記環状溝の内径は半径方向内側に作用する
   流体圧力に対して前記本体シールの有効シール径
   より小さくなつている弁座。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載の弁座であ
   つて、前記本体シールは前記弁座体上に設けられ
   たエラストマシールを有する弁座。 １４ 特許請求の範囲第１項に記載の弁座であつ
   て、前記弁座体は、弁体内に設けられたスリーブ
   状部、このスリーブ状部の一端から半径方向外側
   に延出したフランジ部とを有し、前記接触面は前
   記スリーブ状部の前記一端と前記フランジ部の隣
   接側部とによつて画定されている弁座。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載の弁座であ
   つて、前記接触面は前記環状溝および前記孔手段
   を除いて実質的に平坦である弁座。 １６ 特許請求の範囲第１項に記載の弁座であつ
   て、前記孔手段は前記接触面内に形成された複数
   の孔溝によつて画定されている弁座。 １７ 特許請求の範囲第１６項に記載の弁座であ
   つて、前記シール部の前記基部は前記シール部も
   半径方向においてより厚くなつており、前記シー
   ル部は前記環状溝内に一部配設されるとともに、
   前記環状溝の外側壁から半径方向内側に間隔を置
   いて配設され、これらより前記環状溝内において
   前記外側壁と前記シール部との間に空間部が形成
   され、前記孔溝は前記空間部に交差している弁
   座。 １８ 特許請求の範囲第１７項に記載の弁座であ
   つて、前記孔溝はほぼ互いに平行であり少なくと
   もいくつかの孔溝は前記環状溝に対して半径方向
   を向き、他の孔溝は前記環状に対して接線方向を
   向いている弁座。 １９ 特許請求の範囲第５項に記載の弁座であつ
   て、前記リツプが、前記基部と前記シールとの結
   合部に隣接して配設され、前記シール部および前
   記外側壁と協同して前記空間を画定する弁座。 ２０ 特許請求の範囲第２項に記載の弁座であつ
   て、前記基部が、前記内側および外側壁と係合し
   てこれに対するしまりばめシールを形成する弁
   座。 ２１ 長手方向の流路を画定する弁座と、 前期弁体内に設けられ、前記流路を開放する第
   １の位置と前記流路を閉鎖する第２の位置との間
   を前記流路を横切つて移動し得る弁要素と、 前記弁体に対して軸方向に限られた不動動作が
   可能なように前記弁体内に設けられ、前記流路に
   対してほぼ同軸的に配設されている少なくとも一
   つの弁座であつて：前記弁要素に対向し、ほぼ軸
   方向に面を向けている環状接触面、および、前記
   接触面の半径方向の内端部と外端部との間に設け
   られ、この接触面内で軸方向にその内部に延びた
   内側壁と外害側壁とを有する環状溝を有し、前記
   接触面は、前記環状溝と前記接触面の内端部との
   中間に環状シール領域を有するものである、弁座
   体；前記環状溝内に配設された基部と弛緩状態に
   おいて前記環状溝から軸方向外側に突出するシー
   ル部とを有する環状エラストマシール体を備えた
   面シールであつて、環状エラストマシール体が、
   さらに、弛緩状態において前記基部より半径方向
   外側に延出し、前記基部が前記環状溝の内部に配
   設されているときに、前記外側壁によつて半径方
   向内側に弾性的に屈曲し前記外側壁と密着して係
   合する、その外径部の周りに延出した環状補助シ
   ール形成部を有するものである面シール；前記シ
   ール体の半径方向外側および前記シール形成部の
   軸方向内側において前記環状溝と連通し、前記環
   状溝から前記弁座体半径方向外周部を貫通して外
   側に延出している前記弁座体内に配設された孔手
   段；とを有する弁座と を有するゲート弁組立体。 ２２ 特許請求の範囲第２１項に記載の組立体で
   あつて、前記補助シール形成体は、前記シール体
   の前記基部の上に配設されている組立体。 ２３ 特許請求の範囲第２２項に記載の組立体で
   あつて、前記補助シール形成体は、弛緩状態にお
   いて、前記外側壁に沿つて前記環状溝内への流体
   の流入をシールするように概ね半径方向外側にか
   つ軸方向内側に傾斜するリツプを有する組立体。 ２４ 特許請求の範囲第２３項に記載の組立体で
   あつて、前記シール体の前記基部は前記シール部
   より半径方向において厚くなつている組立体。 ２５ 特許請求の範囲第２４項に記載の組立体で
   あつて、前記シール体の前記シール部は、前記環
   状溝内に一部配設されると共に、前記外側壁から
   半径方向内側に間隔を置いて配設され、これによ
   つて、前記環状溝内で前記外側壁と前記シール体
   の前記シール部との間に空間が形成され、前記シ
   ール部が屈曲し得るようになつている組立体。 ２６ 特許請求の範囲第２５項に記載の組立体で
   あつて、前記シール体の前記基部は、前記環状溝
   の内側壁および外側壁間に緊密に嵌合する大きさ
   に形成されていて、これにより前記補助シール形
   成部は前記外側壁によつて半径方向内側に変形す
   る組立体。 ２７ 特許請求の範囲第２６項に記載の組立体で
   あつて、前記環状溝の内側壁および外側壁はほぼ
   円筒形であり、前記シール体の前記シール部の内
   径は前記基部の内径と連続していて前記内側壁に
   平行である組立体。 ２８ 特許請求の範囲第２７項に記載の組立体で
   あつて、前記面シールは更に前記シール部の前記
   基部に結合した堅固手段を有する組立体。 ２９ 特許請求の範囲第２８項に記載の組立体で
   あつて、前記堅固手段は前記シール体の前記基部
   内に埋め込まれた環状堅固体を有する組立体。 ３０ 特許請求の範囲第２３項に記載の組立体で
   あつて、前記シール体の前記基部は、前記環状溝
   の内側壁および外側壁の間に緊密に嵌合する大き
   さに形成され、これによつて前記補助シール形成
   部は前記外側壁により半径方向内側に変形する組
   立体。 ３１ 特許請求の範囲第２３項に記載の組立体で
   あつて、前記面シールは更に前記シール体の前記
   基部に結合する堅固手段を有する前記弁座。 ３２ 特許請求範囲第２１項に記載の組立体であ
   つて、弁体と結合してシールするように前記弁座
   体の外周部上に環状本体シールを画定する手段を
   有し、前記環状溝の内径は半径方向内側に作用す
   る流体圧力に対して前記本体シールの有効シール
   径より小さくなつている組立体。 ３３ 特許請求の範囲第３２項に記載の組立体で
   あつて、前記本体シールは前記弁座体上に設けら
   れたエラストマシールを有する組立体。 ３４ 特許請求の範囲第２１項に記載の組立体で
   あつて、前記弁座体は、弁体内に設けられたスリ
   ーブ状部、このスリーブ状部の一端から半径方向
   外側に延出したフランジ部とを有し、前記接触面
   は前記スリーブ状部の前記一端と前記フランジ部
   の隣接側部とによつて画定されている組立体。 ３５ 特許請求の範囲第３４項に記載の組立体で
   あつて、前記接触面は前記環状溝および前記孔手
   段を除いて実質的に平坦である組立体。 ３６ 特許請求の範囲第２１項に記載の組立体で
   あつて、前記孔手段は前記接触面内に形成された
   複数の孔溝によつて画定されている組立体。 ３７ 特許請求の範囲第３６項に記載の組立体で
   あつて、前記シール部の前記基部は前記シール部
   も半径方向においてより厚くなつており、前記シ
   ール部は前記環状溝内に一部配設されるととも
   に、前記環状溝の外側壁から半径方向内側に間隔
   を置いて配設され、これらより前記環状溝内にお
   いて前記外側壁と前記シール部との間に空間部が
   形成され、前記孔溝は前記空間部に交差している
   組立体。 ３８ 特許請求の範囲第３７項に記載の組立体で
   あつて、前記孔溝はほぼ互いに平行であり少なく
   ともいくつかの孔溝は前記環状溝に対して半径方
   向を向き、他の孔溝は前記環状に対して接線方向
   を向いている組立体。 ３９ 特許請求の範囲第２５項に記載の組立体で
   あつて、前記リツプが、前記基部と前記シールと
   の結合部に隣接して配設され、前記シール部およ
   び前記外側壁と協同して前記空間を画定する組立
   体。 ４０ 特許請求の範囲第２２項に記載の組立体で
   あつて、前記基部が、前記内側および外側壁と係
   合してこれに対するしまりばめシールを形成する
   組立体。