JP5404645B2

JP5404645B2 - バルブ

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Publication number: JP5404645B2
Application number: JP2010538486A
Authority: JP
Inventors: ベツツエル，ビンフライト; バイル，ヨツヘン; ダビツドソン，ジエームズ・ウイリアム; フーク，アラン; ボルトカンプ，ジエームズ・イー
Original assignee: イクソモツクス・インターナシヨナル・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: BRPI0821719B1; DE202008011406U1; ES2373010T3; CN101970919B; US8579256B2; WO2009080329A1; EP2232112B1; CA2710070A1; US20110012044A1; CN101970919A; BRPI0821719A2; CA2710070C; JP2011506887A; ATE519052T1; EP2232112A1; BRPI0821719A8

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルで示される特徴に従う、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に配置される回転体、好ましくは球状回転体とを有するバルブに関する。

ＥＰ１０４７８９４Ｂ１に示されているのは、ボールバルブとして形成されたバルブであり、別個に形成されたシャフトはバルブの球状回転体に機械的に連結される。回転体は流れ媒体のための通路を含み、ハウジングの内部には、流れ方向に離間し、回転体の球状外面を封止するように位置合わせされる２つのシートリングを含む。シャフトの矩形部は、対応するように形成された回転体のシート部に係合し、例えば、回転体がレバーなどを使用して、流路を閉鎖または部分的に開口する所望の位置まで回転され得るハウジングの開口部を通って外側に案内される。回転体とシャフトとの二部品の形態により、閉鎖位置で、浮上配置された回転体が圧力差のために下流側のシートリングにより強く押圧される。流れ媒体によって、または圧力差によって引き起こされる回転体の運動は、回転体とシャフトとが２部品の形態であるために、シャフトには伝わらない状態に保たれる。ハウジングの開口部の領域では、シャフトは、封止効果がハウジング内部の流れ媒体の圧力によって高められ、すなわち外側封止が強化されるように、ハウジング内に配置される封止要素が位置合わせされる球状外面を有する部分を含む。上記シャフト部分の球状外面が、シャフトの軸方向の運動によって、または、外部から、例えば、上記レバーを使用して伝えられるピボット回転運動によって、確実に外側封止がマイナスの影響を受けないようにするのを目的とする。回転体とシャフトとの二部品の形態により、実際にシャフトには全くピボット回転運動が伝わらない、または少なくともごくわずかなピボット回転運動が伝わることがわかってきている。

さらに、ボールバルブとして形成されたバルブは、ＤＥ３０２３２３０Ａ１にも示されており、その回転体とシャフトとは一体的に形成されている。球状回転体とシャフトとを受承するハウジングの内面は、プラスチック製の共通ライナまたはメンブレンを備える。回転体および回転体と一体的に形成されたシャフトの外面も、プラスチック製のメンブレンまたはライナを備える。グランドパッキンシールは、封止するためにシャフトのためのハウジング開口部に配置される。一体型の形態のために、特に、回転体が閉鎖位置にあるときに、流れ媒体または圧力差によって力がシャフトに直接伝えられ、その結果、局所負荷が最大になり、シャフトライナとグランドパッキンとの間に極めて高い表面圧力が生じることになり、このことが工具の寿命や耐用年数を短くし、比較的短い動作時間でも漏れ率が高くなる可能性がある。

また、ＥＰ０８０９０５９Ｂ１に示されているのは、ハウジング内部がプラスチックライナを備え、回転体とシャフトとが同様にプラスチック製のライナまたはメンブレンを有するバルブである。回転体は、流れ方向に離間して配置される支持リングによって、ハウジング内で浮上して軸受けされる。少なくともハウジング内部に上記ライナまたはメンブレンを備えるシャフトの内側末端部は、対応するように形成された回転体のプラスチックも関連する凹部に係合し、特に、回転体がシャフトを介して、流路の開閉のために回転されるように凹部に係合する。浮上して軸受けされている回転体の上記凹部と係合するシャフトの先端との間には、軸方向運動、特に、流れ媒体内の圧力差または圧力変化による軸方向運動がシャフトに伝わらないように十分な間隔が必要である。上記接続部を生産および製造するのは、かなりの複雑さを伴う。さらに、シャフトの回転位置の角度と回転体の回転位置の角度とのヒステリシスおよび／または位置差が、特に制御バルブとしての形態の場合、および／またはシャフトおよびひいては回転体を回転させるのに適した駆動部を備える自動システムの場合には、不利であることに留意しなければならない。シャフトの開口部領域では特別な二重封止が得られ、この二重封止にはかなりの構造容積を必要とするので、それに伴って生産や組立が複雑になる。

ＤＥ４１０４００３Ａ１は、ボールバルブの形態のオン／オフバルブの実施形態を示している。ボール内に挿入されるのは、バルブのハウジングを通る穴を貫通し、半径方向のカラーと球状輪郭を有する内側および外側封止表面を有する回転可能な作動シャフトである。内側封止表面は内側封止リングで支持され、外側封止表面は外側封止リングで支持され、封止リングは、ばね作動式圧力リングによって封止表面に対して押圧される。作動シャフト、圧力リング、環状フランジの間に形成される環状隙間によって、バルブハウジング内で球状に軸受けされた作動シャフトの制限された傾動性が可能になる。

ＵＳ２００５／０１０４０２６Ａ１は、球状回転体および回転シャフトが一体的に形成されるボールバルブを開示している。封止は、回転体に対して位置合わせされ、ハウジングに対して支持される封止リングを使用して、および回転シャフトを囲む封止部を使用して達成される。

欧州特許第１０４７８９４Ｂ１号明細書独国特許第３０２３２３０Ａ１号明細書欧州特許第０８０９０５９Ｂ１号明細書

以上のことから、本発明の基本的な目的は、上述した欠点が避けられ、工具の寿命および耐用年数が長くなるように、構造的な複雑度の低いバルブを改良することである。さらに、バルブは、特に、外部漏れ率を最小限に抑えるという点で、最適化されるべきである。バルブは、攻撃的な媒体用に設計されなければならず、および／または流れ媒体の腐食作用からの損傷ならびに／もしくは周囲湿度などの外的影響が避けられなければならない。また、シャフトの封止へのマイナスの影響は避けられなければならない。バルブは、さらに、特に高圧または高温の条件下で使用されるときに、確実に、機能的信頼性を備え、および／または最適に封止を行い、より長い寿命で封止を容易にするものでなければならない。

本発明の上記目的は、請求項１に記載された特徴によって達成される。

本発明のバルブは、単純で機能的信頼性に優れた設計であり、回転体とシャフトとは互いにしっかりと連結され、特に一体的に形成されることが特徴である。開口部の領域には、シャフトは球状外面を有する部分を含み、シャフトのこの部分は、少なくともほぼシャフト部分の球状外面に対応する球状内面を有する支持リングによって囲撓される。シャフト部分の球状外面は、支持リングの球状内面に対して位置合わせされ、このことがピボット軸を中心とするピボット軸受部を形成する。ピボット軸の中心は、上記球状表面の中心点ならびに／もしくは中心によって画定され、および／またはシャフトと回転体との少なくともほぼ共通の回転軸上に配置される。さらに、シャフトとハウジングとの間の開口部の環状隙間に環状封止要素が配置され、この封止要素はＸ字型であるのが好ましく、および／または上記球状外面の領域では、より強い剛性の環状部または支持リングを有するのが好ましい。したがって、封止要素は支持リングと組み合わされて、さらにシャフトの球状部と組み合わされて、回転体とシャフトとの共通の回転軸に少なくともほぼ垂直に伸びる軸を中心とする回転体およびシャフトの軸受部を形成する。本発明によれば、シャフトがしっかりと回転体に連結されていても、回転体はハウジング内で浮上して軸受けされており、確実な外側封止も生じる。特に、閉鎖位置で、圧力変化または圧力差によって、回転体が基本的にハウジングの長手軸方向に微小運動することに留意されたい。このような微小運動は約数百マイクロメートルまでの大きさになる場合がある。開口部では、非常に確実な封止が得られ、シャフトの球状形態と、その形状に対応して、特に封止要素と一体型である支持リングの球状形態とによって、望ましくない外部漏れが抑えられる。ハウジング内に固定されたシートリングによって、特に、上記微小運動、特にピボット回転運動のときに、バルブの内側封止も得られる。したがって、本発明のバルブは、回転体にしっかりと連結され、一体的に形成されるのが好ましいシャフトのための調節可能および／または自動調節のシャフト封止部を含む。本発明によれば、シートリング（圧力負荷が増大するときに回転体の偏位および／または運動を有利に制限および／または低減する）と、シャフトの一部および支持リングの球状内面との領域で特に封止要素に一体化されている支持リングとを組み合わせることによって、シャフトの開口部の封止が大幅に改良および／または最適化される。

好適な一改良形態では、回転体とそれにしっかりと連結されるシャフトとは、プラスチック製、特にＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＴＦＡなどのフッ素プラスチック製の共通のライナを有する。また、シャフト開口部を含むハウジング内部もこのようなプラスチックライナを備える。開口部領域では、シャフトのプラスチックライナは、支持リングの球状内面に対して位置合わせされる上記球状外面を有する。支持リングは、有利には、開口部領域では、ハウジングのライナに対して半径方向外側に位置合わせされる。したがって、上述した機械的条件は、ハウジングと回転体を備えるシャフトとがプラスチックライナを有するバルブにも適用される。

封止要素は、有利には、少なくとも一部は上記シャフト部分の球状外面に対して、またはそのプラスチックライナに対して位置合わせされる少なくとも１つ、好ましくは２つの動的封止リップを含む。可撓性封止リップの隣接する内面は、特に好ましくは基本的には円錐または球状で鈍角に配置される２つの表面を有し、２つの上記表面の交線の領域において無負荷状態で球状外面および／または接触面の範囲にある表面の交線で、接触する。負荷が増大すると、および／または回転体による上記微小運動とそれによって生じるシャフトのピボット回転とによって、接触面は回転軸の方向にシフトし、接触面は有利に増大し、および／または接触面は封止要素のより剛性の強い部分および／または補強された部分に変位される。このことが、有利にシャフトの支持力を増大させ、および／または改善する。また、本発明では、Ｖ字型が好ましいシートリングは、鈍角に配置される２つの好ましくは基本的に円錐または球状の表面を有する可撓性封止リップを含み、具体的には、封止リップは特に無負荷状態のときに交線の領域で回転体またはそのライナの球状外面で接触し、また負荷状態のときは、封止リップの接触面は、剛性が増大された領域にシフトされて、負荷が増大しても、および／または所与のより大きな運動の場合でも、回転体が上記領域で支持されるようにする。

本発明の特別な改良形態および実施形態は、以下の例示的な実施形態の説明および従属請求項の中で示されている。例示的な実施形態は、球体として形成された回転体を有するバルブ、またはボールバルブとして形成されたバルブの形態に関するが、本発明はさらに、円錐状の栓コックまたはフラップのような他の回転体を有するバルブを含むことが明示されている。バルブがボールバルブ、栓コック、フラップバルブなどのどの形態であっても、重要なのは、シャフトと回転体の固定された形態、好ましくは一体化された形態と、それらが回転軸に基本的に垂直に伸びる軸を中心として、シャフト開口部の領域でピボット回転することとを組み合わせることである。

本発明は、図面に示された特定の例示的な実施形態を使用して、以下でより詳細に説明されるが、これは限定的ではない。

ボールバルブとして形成され、プラスチックライナと、回転体と一体的に形成されたシャフトの球状部に関係付けられる一体型の支持リングを有するＸ字型封止要素とを有するバルブの軸方向断面図である。ボールバルブの別の例示的な実施形態の軸方向断面図である。閉鎖位置における球状回転体を含むシャフトの原理を示す図である。プラスチックライナを持たないバルブの例示的な実施形態の軸方向断面図である。一体型の支持リングを有する封止要素の斜視部分断面図である。図５の封止要素の一部の断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。さらなる例示的な実施形態の部分軸方向断面図である。

図１によれば、ボールバルブとして形成されたバルブは、好ましくは金属からなり、内側にプラスチックライナ６、８で裏打ちされた２つのハウジング部分２、４を有するハウジングを含む。ハウジング部分２、４は、ネジ１２によって、フランジ接続のように接続領域１０で互いに連結される。ライナ６、８は、流れ媒体のためにハウジング内部に配設された流れチャネル１４を画定し、さらにハウジング内部に配置されるのは、貫通開口部１８を含み、ハウジングの長手方向軸２０に垂直な回転軸２２を中心として回転可能な球状回転体１６である。図示された開口位置では、流れ媒体は自由に貫通開口部１８、すなわちバルブを通って流れることができる。回転体１６が回転軸２２に対して９０°回転した後、回転体１６は流路を閉鎖する閉鎖位置を取る。

シャフト２４は、回転体１６にしっかりと連結され、回転体１６とシャフト２４とは一体的に形成されるのが好ましい。シャフト２４は、ハウジング部分４の開口部２６の外側まで貫通し、回転体１６を所望の位置まで回転させるために、レバー、ハンドホイール、または、例えば、電気回転駆動部などの適切な作動要素を外側に配設されたシャフト２４の自由端部に接続することが可能になる。回転体１６およびシャフト２４は共通のライナまたはメンブレン２８で取り囲まれ、このライナはさらに貫通開口部１８における回転体１６の内側にも含まれる。回転体１６は、長手軸２０の方向に互いに離間され、回転体１６が閉鎖位置にあるときにボールバルブの内側の封止が保証されるように、ライナ６、８で固定された２つのシートリング３０、３２によって支持されている。さらに、開口部２６の領域に配置されるのは、エラストマーおよび／または弾性材料、特にプラスチックからなる環状封止要素３４である。環状封止要素３４は、Ｘ字型の断面を有し、ネジなど（図示せず）によってハウジング部分４に着脱可能に接続されるのが好ましいカバー３６によって固定される。

特に、ハウジング部分２、４のライナ６、８が開口部２６の領域、特に、ハウジング部分４の中でカバー３６まで伸びることが重要である。さらに、ライナ６、８は各々、開口部２６からほぼ接続領域１０までの末端部３８、４０を備え、好ましくは円錐形で形成され、末端部３８、４０は互いに密着して位置合わせされ、規定されたように重なり合う、好ましくは円錐状に重なり合うことによって、特に温度変化を確実に吸収する。さらなる負荷もしくは過負荷、および／または組立や動作時、特にパイプの力によるライナの許容範囲を越える変形は、ハウジング部分２、４の所定の金属メンブレンによって、有利に、機能的に、確実に避けることができる。接続領域１０では、金属のハウジング部分２、４は、長手方向軸２０と同軸のセンタリングカラー４２、４４を含み、ハウジング部分２、４を正確に同軸に位置合わせし、さらに大きな負荷に耐えられる接続を保証する。互いに密着して位置合わせされる、および／または重なり合うライナ６、８の末端部３８、４０を備えることで、ハウジング内部は、高圧力下でも、および／または温度変化があるときでも、機能的に確実に密閉され、外側に対して封止される。

開口部２６の領域には、シャフト２４は球状外面４８を有する膨張部４６を含み、シャフト２４のライナ２８は対応するように形成された球状外面５０を含む。シャフト２４はさらに、ライナ２８の終端部であり、ライナ２８が支持されるフランジ５２を有する。ライナ２８は、特に高温に強い耐久性フッ素プラスチック製であるので、流れを冷却する傾向、および熱の影響により拡張する傾向があり、フランジ５２によって機能的に確実に保持される。封止要素３４の２つの封止リップ５４、５６は、球状外面５０の領域で、ライナ２８に対して封止するように位置合わせされる。カバー３６に面する外側の封止リップ５６は、環状体６０が配置される環状空間５８内に囲まれる。カバー３６は、例えば、ネジとして形成された調節要素で、外側の封止リップ５６の予応力または圧力がライナ２８に対して調節可能なように環状体６６に作用する調節要素６２を含む。特に、シャフトの封止が調節可能および／または自動調節できるように形成されることが重要である。

さらに、シャフト部分４９を囲撓し、Ｘ字型封止要素３４に一体化された支持リング６４が配設される。支持リング６４は、シャフト２４の半径方向に膨張した領域および／またはライナ２８の球状外面５０とライナ８の内面との間に配置され、封止要素３４の環状部として形成される。半径方向内側の支持リング６４は、ライナ２８の球状外面５０と一致および／または対応する球状内面７８を有する。内側および外側の封止リップ５４、５６は、その内面が特に連続して支持リング６４の内面７８に接続され、回転軸２２と同軸の一体化された支持リング６４に両方向で接続される。支持リング６４は、封止要素の封止リップ５４、５６よりもかなり強い剛性を有し、したがって、本発明によれば、支持リング６４がシャフト２４を半径方向に支持しやすくする。封止要素３４の環状部６４は、シャフト２４の支持リングを形成し、以下でより詳細に説明されるように、シャフト２４の上記ライナ２８の球状外面５０と組み合わせて、このようにシャフト２４はピボット回転することが可能になる。環状部または支持リング６４は、球状外面５０と一致する、および／または球状外面５０に対応するように形成された内面７８を有することに留意されたい。

図２は、図１による例示的な実施形態と同様の別の例示的な実施形態を示す図であり、上述の情報が等価部品に適用される。カバー３６の封止リング６６は、ハウジング部分４を外側に対して封止する。特に、封止リング６６は液体が外側から入り込むのを防ぎ、カバー３６のネジ山またはカバー３６とハウジング２、４との間のネジ接続部が腐食するのを防ぐ。環状体６０は特に、溝内に、外側封止リップ５６に作用し予応力をかける弾性リング６８を含む。さらに、内側封止リップ５４は、予応力および／またはさらなる封止のために、別の特に弾性リング７０が配置される環状空間７２内に囲まれる。図示されるように、封止要素３４の２つのアーム７４、７６は、ライナ６、８の内面に対して位置合わせされる。環状部６４または支持リングもライナ８の内面に対して半径方向外側に位置合わせされ、さらに、半径方向内側の球状内面７８は対応するように形成されたライナ２８の球状外面５０に対して位置合わせされ、このことで、ハウジングまたはハウジング部分４内でのシャフト２４の規定のおよび／または機能的に確実な支持および／または軸受けが得られる。

環状部または支持リング６４の封止要素３４との一体型の形態が特に有効であることが証明されても、本発明では、支持リング６４は封止要素とは独立して形成される場合もあり、好ましくは封止リップと上述したようなアームとを有する別個の封止要素を、回転軸２２の内側および／または外側の方向に別個の支持リング６４のすぐ傍に有利に配置することが可能である。本発明によれば、支持リングは、封止リップと比べて、かなり強い剛性を有し、好ましくは弾性も有し、好適な球状外面４８を有するシャフトの膨張部４６および／または球状外面５０を有する周囲ライナ２８の軸受部を形成する。

図３は、球状回転体１６、および回転体１６にしっかりと連結され、好ましくは一体的に形成されたシャフト２４の概略図である。図面は、閉鎖位置の回転体であり、シャフト２４のライナ２８は簡略化のために破線のみで示されている。あるいは、支持リング６４の球状内面７８はシャフト部分４６の球状外面に対して直接位置合わせされ、シャフト部分４６を支持してもよい。シャフト２４の膨張部４６の領域の支持リングまたは封止要素の環状部６４は、ライナの球状外面５０に対して位置合わせされる。支持リング６４の球状内面７８はライナ２８の球状外面５０に対応するように形成されることに留意されたい。さらに、図１の左側に示されたハウジング部分のライナに固定される１つのシートリング３０が示されている。回転体１６は、閉鎖位置の回転体１６に作用する流れ媒体からの圧力のために、または圧力Ｐの変化のために、シートリング３０により強く押圧される。回転体１６は、支持リング６４によるシャフトの軸受けおよび／または支持により、矢印８４に示されるように、鎖線８０に従うピボット軸８２を中心としたピボット回転運動を行うことができる。ピボット軸８２は、シャフト２４のライナ２８の外面５０が球状形態であるために、基本的に回転体１６の回転軸２２に垂直に伸びる。ピボット軸８２は、球状および／またはボール形状の外面５０のほぼ中心および／または中心点を少なくとも通る。さらに、本発明によれば、支持リング６４は、上記中心を通るピボット軸８２が支持リング６４を半径方向に伸びるように、回転軸２２に対して規定されたように軸方向に伸張したシャフトの膨張領域４６を囲む。したがって、本発明によれば、回転体１６は、シャフト２４が相対運動を可能にする別個の部品として形成されなくても、ハウジング内で浮上するように軸受けされる。

図４は、ハウジング部分２、４、回転体１６、回転体１６に接続されるシャフト２４がいずれのプラスチックライナも有さない例示的な実施形態の軸平面の断面図である。支持リング３０、３２はハウジング部分２、４の金属面または金属領域で直接固定される。シャフト２４の膨張部４６の球状外面４８は、支持リング６４に対して位置合わせされる。さらに、封止要素３４の内側および外側の封止リップは、シャフト２４の関与する金属外面および／または膨張部４６に対して直接位置合わせされる。封止要素３４の外側封止リップは、環状体６０によってシャフト７４の外面に調節可能な予張力で押圧され、カバー３６内に配置される、例えば、ネジとして形成された調節要素６２を使用して、必要に応じて封止力を調節することができる。さらに、ライナを備えるバルブの例示的な実施形態の上述の情報は、図示されたライナを備えないバルブの例示的な実施形態にも同様に適用される。

基本的にバルブハウジングの長手方向に生じる微小運動がシートリング３０、３２によって制限され、それと同時に、長い耐用年数の間、封止効果が保たれる。シートリング３０、３２によって運動が最小限に低減され、その結果、このことが図３で拡大された、回転体１６に一体的に連結されたシャフト２４のピボット回転運動を最小限に抑える。工具の寿命を長くするようなシャフト開口部の機能的に確実な封止は、本発明のシートリングと、封止要素に一体化されるのが好ましい支持リング６４によって支持されるシャフトとの組み合わせによって得られる。本発明によれば、シャフト開口部の大幅に改良および／または最適化された封止および／または長い耐用年数は、シャフト開口部領域で圧力が増大するときに回転体１６の偏位および／または運動を制限および／または低減するシートリング３０、３２と支持リング６４との本発明の組み合わせを使用した、バルブハウジング２、４内の回転体１６の浮上構造と同時にシャフト２４の確実な接続とによって得られる。

内側封止リップ５４、外側封止リップ５６、支持リング６４を有する環状封止要素３４は、回転体の回転軸に対して半径方向に連続体であり、図５の部分断面斜視図で詳細に示されている。半径方向に伸張するフランジ１１６は、外側アーム７６の端部で一体的に配置され、外側に対してさらに封止するためにハウジング部分とハウジング部に接続されるカバーとの間の封止膜として形成される。内側封止リップ５４はシャフト開口部とハウジング内部とを動的に封止するために設けられ形成されるが、外側封止リップ５６は外側に対して封止するために配置および／または形成されることに留意すべきである。このようにして、２つの動的封止リップ５４、５６を使用して、シャフト開口部の領域で、機能的に確実および／または自動調節のシャフト封止が得られる。

図６は、内側封止リップ５４、外側封止リップ５６、一体化された環状部または支持リング６４、内側アーム７４、外側アーム７６を有する封止要素３４の概略図である。内側封止リップ５４の自由端部および内側アーム７４の自由端部はバルブハウジングの内部の方向を指し、外側封止リップ５６の自由端部および外側アーム７６の自由端部はハウジング開口部を閉鎖するカバーの外側またはカバーの方向を指す。封止リップ５４、５６の接触面８６、８８は、基本的にシャフトの膨張部のライナの球状外面に適合し、封止リップ５４、５６の自由端部の領域では、好ましくは、膨張部シャフト領域に接続される基本的に円筒状の、半径方向に外側または内側に位置するシャフト領域に少なくとも部分的に適合する。内側および外側の封止リップ５４、５６の接触面８６、８８は、特に、所定の予張力で、関与するシャフト領域の外面に対して、またはシャフトに設けられたライナに対して位置合わせされる。自動調節のシャフト封止は、有利には、特に、種々の例示的な実施形態を使用して説明された弾性リングまたは弾性スプリング要素によって形成される。さらに、または代替形態として、本発明によれば、図１、図４、図１４で説明される環状体を使用して、および／または調節要素を使用して、封止力またはシャフト封止を調節することができる。封止要素３４は、圧力が負荷を増大させると、負荷が増大した結果、接触領域のサイズが増大し、および／または接触領域が支持リング６４の方に変位されて封止効果を高めるように、ライナの球状外面と対応するように形成され、関係付けられる。このようにして、圧力依存の変化および／または封止力の増大および／または接触領域のサイズの増大が好ましい方法で得られる。

図７の例示的な実施形態では、カバー３６はネジ山１１８によってハウジング部分４に取り付けられ、金属ハウジング４上にバー１２０と共に配置される。封止要素３４のフランジ封止部またはメンブレン封止部１１６は、カバー３６の下部とハウジング４との間で固定され、また確実に封止するためにライナ８の外側端部を重なり合う。封止要素３４の外側封止リップ５６は、シャフト２４のライナ２８に対する所定の予張力で外側封止リップ５６を押圧する弾性リング１２２によって環状空間５８内に囲まれる。ライナ６の末端部３８およびライナ８の末端部４０は、接続領域１０に対して所定の角度、好ましくはハウジングの長手方向軸に対して３０°から４０°の角度で配置され、封止するように位置合わせされて、予張力で互いに重なり合う。したがって、ハウジング内部が高圧力でも、および／または所与の高い温度もしくは温度変化があるときでも機能的に確実な封止が得られる。温度が上昇すると、内側末端部３８がより強く外側末端部４０に押圧され、温度が下がると、外側末端部４０が内側末端部３８に押圧される。ハウジング部分２のセンタリングカラー４２はハウジング部分４のセンタリングカラー４４にしっかり係合し、金属ハウジング２、４はさらに、接続領域１０でハウジングの長手軸方向に対して半径方向平面に互いに直接位置合わせされる。

図８の例示的な実施形態は、基本的に図２の例示的な実施形態と同じであり、特に、外側封止リップ５６に予応力をかける弾性リング６８を専用に固定するために、環状体６０が環状空間５８内に設けられる。さらに、下方封止リップ５４は、同様に弾性体であるのが好ましいリング１２４によって囲まれる。また、リング１２４はライナ２８の環状肩部１２６上、さらに封止要素３４の内側アーム７４上で支持される。図７と同様に、カバー３６はネジ接続部１１８を介してハウジング部分４に連結される。

図９、図１０で示されている例示的な実施形態は、封止要素３４の外側封止リップ１１６を囲み、基本的にはＶ字型で形成され、通常ばね鋼からなるばね要素１２８を含む。ばね要素１２８は、予張力下で、片側が外側封止リップ５６に対して、反対側が封止要素３４の外側アーム７６に対して位置合わせされる。さらに、ばね要素１２８の曲面の接続部１３０は、環状部または支持リング６４上に位置合わせされ、そのことにより支持リング６４は、シャフト２４を確実に支持および／または軸受けするために、さらに剛性が強くなる。接続部１３０は周囲全体が閉鎖された形で形成され、基本的にＶ字型でカバー３６の方向に配置されたばね要素の部分は、封止要素３４に対して必要な適合性および／または可動性を容易にするように、スリット１３２、１３４によって扇形状にセグメント１３６、１３８に分割される。

封止要素３４の１つの特別な例示的な実施形態が、図１１の斜視図と図１２の拡大部分断面図に示されている。封止要素３４は、封止要素３４のプラスチックおよび／またはエラストマー材料によって囲まれた、および／またはプラスチックよび／またはエラストマー材料に一体化された、Ｘ字型のばね要素もしくは封止要素、または２つのばね要素１２８、１４０を含む。外側封止リップ５６に一体化された第１のばね要素１２８は、基本的には、前の例示的な実施形態のように周囲全体が閉鎖された環状接続部１３０を有するように形成される。図面では、外側アーム７６に一体化された部分はフランジ１１６まで半径方向外側に伸ばされ、外側および上方にはプラスチックがない。上記のようなセグメント１３６、１３８への分割もなされる。第２のばね要素１４０は、基本的には対応するように形成されるが、内側封止リップ５４と内側アーム７４とに完全に一体化され、その結果、流れ媒体から保護される。また、第２のばね要素１４０は、基本的に、周囲全体が閉鎖された接続部１４２を有するＶ字型で形成され、このことが支持リングとして形成された環状部６４の剛性をさらに強くする。さらに、第２のばね要素１４０もセグメントに分割される。第１のばね要素１２８のセグメント１３６、１３８と第２のばね要素１４０のセグメントは共に、封止要素のプラスチックで満たされた貫通孔１４４、１４６を含み、このことで、全体的として、ばね要素１２８、１４０と封止要素３４とが機能的に確実に接続され、それらが一体化される。

図１３、図１４は、本発明のバルブの特別な実施形態で、図１３には示されていない外側からの開口部２６を閉鎖するカバー３６を示す図である。封止要素３４に一体化された支持リング６４の球状内面７８は内側封止リップ５４および外側封止リップ５６のように、球状外面５０に対して位置合わせされる。Ｘ字型の封止要素の内側および外側アーム７４、７６、さらに支持リング６４は、ハウジング部分のライナ８に対して半径方向外側に位置合わせされ、ひいては間接的にハウジング部分４内で支持される。ばね要素１２８は、外側封止リップ５６と外側アーム７６との間の環状空間５８に配置される。ばね要素１２８は、カバー３６に面する環状バー１４８と、外側封止リップ５６に対して半径方向内側に位置合わせされる第１の脚部１５０と、外側アーム７６に対して位置合わせされ、周囲全体が閉鎖されて形成されるのが好ましい第２の脚部１５２とを含む。バー１４８および第１の脚部１５０は、多数のばねセグメント１５４が周囲にわたって分布して存在するように、貫通スリット１３２を含む。環状ばね要素１２８は、カバー３６によって環状空間５８内で固定され、ばね要素１２８はカバー３６上で支持される半径方向外側の環状肩部１５６を有する。外側封止リップ５６は、ばね要素１２８によって球状外面５０に対して所定のばね力で押圧され、外側封止リップ５６の自由端部も、ライナ２８の基本的には円筒状部に対して、ひいては間接的にシャフト２４に対して所定の予張力で押圧される。第１の脚部１５０は、ばねセグメント１５４に分割されるので、ばねセグメント１５４は互いに独立して、および／またはピボット角に応じて偏向可能で、および／またはばねセグメント１５４は、両方向矢印１５８で示されるように外側封止リップ５６に予張力をかけることが可能になる。さらに、ばね要素１２８によって、特にその第１の脚部１５０および／または上記ばねセグメント１５４によって自動調節のシャフト封止が得られ、その結果、外側封止リップ５６の内面および／またはライナ２８の剥離または摩耗が生じても、封止要素３４を使用して耐久性のある、機能的に確実な封止が得られる。

さらに、本発明によれば、予張力および／またはばね要素１２８が調節可能である。鎖線１６０が示すように、図１に関して説明された調節要素が、周囲にわたって有効になるように分散されてカバー３６内に設けられる。必要に応じて、ばね要素１２８によって外側封止リップ５６に作用する予張力は、ばね要素の環状肩部１５６と協働し、またはばね要素を支持するそのような調節要素によって変えられ、特に増大されることが可能である。漏れ率が最小限に抑えられたバルブでは、このような自動調節のシャフト封止、または好ましくは調節可能であるシャフト封止によって確実に工具寿命が長くなる。

２、４ハウジング部分
６、８ライナ
１０ハウジング部分２、４の接続領域
１２ネジ
１４流れチャネル
１６回転体
１８回転体１６の貫通開口部
２０ハウジング部分２、４の長手方向軸
２２回転体１６の回転軸
２４シャフト
２６開口部
２８回転体１６およびシャフト２４のライナ／メンブレン
３０、３２シートリング
３４封止要素
３６カバー
３８ライナ６の末端部
４０ライナ８の末端部
４２ハウジング部分２のセンタリングカラー
４４ハウジング部分４のセンタリングカラー
４６シャフト２４の膨張部
４８シャフト２４および膨張部４６の球状外面
５０ライナ２８の球状外面
５２シャフト２４のフランジ
５４封止要素３４の内側封止リップ
５６封止要素３４の外側封止リップ
５８外側封止リップ５６の周囲の環状空間
６０環状空間５８内の環状体
６２調節要素
６４封止要素３４の支持リング／環状部
６６封止リング
６８弾性リング
７０環状空間７２内の追加リング
７２内側封止リップ５４の周囲の環状空間
７４封止要素３４の内側アーム
７６封止要素３４の外側アーム
７８支持リング６４の球状内面
８０ピボット回転運動／鎖線
８２ピボット軸
８４矢印
８６内側封止リップ５４の接触面
８８外側封止リップ５６の接触面
１１６外側アーム７６上のフランジ封止部／メンブレン封止部
１１８ネジ接続部
１２０カバー３６のバー
１２２外側封止リップ５６周囲の弾性リング
１２４内側封止リップ５４周囲の弾性リング
１２６環状肩部
１２８第１のばね要素
１３０第１のばね要素１２８の接続部
１３２、１３４第１のばね要素１２８のスリット
１３６、１３８第１のばね要素１２８のセグメント
１４０第２のばね要素
１４２第２のばね要素１４０の接続部
１４４、１４６セグメント１３６、１３８の貫通孔
１４８第１のばね要素１２８の環状バー
１５０第１のばね要素１２８の第１の脚部
１５２第１のばね要素１２８の第２の脚部
１５４第１のばね要素１２８のばねセグメント
１５６環状肩部
１５８両方向矢印
１６０鎖線

Claims

ハウジング（２、４）と、ハウジング（２、４）内に回転可能に配置され、流れ媒体のための貫通開口部（１８）を有する回転体（１６）と、回転軸（２２）を中心とした回転体（１６）の回転角位置に応じて閉鎖または少なくとも部分的に開放される流路と、回転体（１６）の球状外面に対して封止するように位置合わせされる、ハウジング（２、４）内で離間して配置された２つのシートリング（３０、３２）とを含み、さらに回転体（１６）に機械的に連結され、ハウジング内の開口部（２６）の外側まで貫通されるシャフト（２４）を含み、封止要素（３４）が位置合わせされる球状外面が少なくとも部分的にシャフト（２４）の部分（４６）に関係付けられるバルブであって、
回転体（１６）およびシャフト（２４）が、互いにしっかりと連結され、または一体的に形成され、回転体（１６）がシャフト（２４）と共に、球状外面（４８、５０）と関係付けられかつ回転軸（２２）に垂直であるピボット軸（８２）を中心としてピボット回転可能であることと、
封止要素（３４）が、少なくとも１つの封止リップ（５４）と、球状内面（７８）を有し、球状外面（４８、５０）に対応して位置合わせされる１つの支持リング（６４）とを有し、その支持リング（６４）においてシャフト（２４）が球状外面（４８、５０）で支持され、支持リング（６４）が、支持リング（６４）に配置される少なくとも１つの封止リップ（５４）よりも大幅に強い剛性を有することと、
球状外面（４８、５０）の中心を通るピボット軸（８２）が支持リング（６４）を径方向に通過するように、支持リング（６４）が、回転軸（２２）に対して規定された軸方向伸長を有するシャフト（２２）の膨張した部分（４６）を囲むこととを特徴とする、バルブ。
回転体（１６）が球状であることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
シャフトの部分（４６）が、開口部（２６）内に配置される支持リング（６４）によって囲まれることを特徴とする、請求項１または２に記載のバルブ。
封止要素（３４）が、Ｘ字型で形成され、かつ共通の回転軸（２２）に対して離間して配置される２つの封止リップ（５４、５６）を有するか、あるいはＸ字型で形成されか、または共通の回転軸（２２）に対して離間して配置される２つの封止リップ（５４、５６）を有するかのいずれか一方であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブ。
支持リングの大幅に強い剛性が半径方向に生じることを特徴とする、請求項４に記載のバルブ。
支持リング（６４）が、封止要素（３４）の一体部品であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバルブ。
前記外面（４８、５０）および支持リング（６４）の内面（７８）が、球状表面の部分であり、前記外面（４８、５０）および支持リング（６４）の内面（７８）の中心点または中心が、共通の回転軸（２２）上に配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバルブ。
弾性要素（６８）または弾性リング（１２２）またはばね要素（１２８、１４０）は、自動調節のシャフト封止がなされるように、かつ封止要素（３４）および封止リップ（５４、５６）の両方によって、または封止要素（３４）および封止リップ（５４、５６）のいずれか一方によって、所定の圧力でありかつ変化のない圧力がシャフト（２４）に対してかけられるように、あるいは所定の圧力または変化がない圧力のいずれかの圧力がシャフト（２４）に対してかけられるように、
もしくは、自動調節のシャフト封止がなされるように、または封止要素（３４）および封止リップ（５４、５６）の両方によって、または封止要素（３４）および封止リップ（５４、５６）のいずれか一方によって、所定の圧力でありかつ変化のない圧力がシャフト（２４）に対してかけられるように、あるいは所定の圧力または変化がない圧力のいずれかの圧力がシャフト（２４）に対してかけられるように、
シャフト（２４）上で封止要素（３４）およびその少なくとも１つの封止リップ（５４、５６）の両方に関係付けられるか、または封止要素（３４）およびその少なくとも１つの封止リップ（５４、５６）のいずれか一方に関係付けられる、ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のバルブ。
弾性要素（６８）または弾性リング（１２２）またはばね要素（１２８、１４０）は、前記球状外面（４８、５０）に関係付けられることを特徴とする、請求項８に記載のバルブ。
環状体（６０）および少なくとも１つの調節要素（６２）の両方、または環状体（６０）および少なくとも１つの調節要素（６２）のいずれか一方が、封止力およびシャフト封止の両方、または封止力およびシャフト封止のいずれか一方が調節可能になるように、封止要素（３４）およびその少なくとも封止リップ（５４、５６）の両方、または封止要素（３４）およびその少なくとも封止リップ（５４、５６）のいずれか一方に関係付けられることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のバルブ。
ハウジング開口部（２６）を含むハウジング（２、４）の内部が、プラスチック製のライナ（６、８）で裏打ちされることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバルブ。
ライナ（６、８）がフッ素プラスチック製であることを特徴とする、請求項１１に記載のバルブ。
シャフト（２４）と回転体（１６）との共通ライナおよびハウジング（２、４）のライナ（６、８）が、開口部（２６）の領域で外側への開口部（２６）を閉鎖するカバー（３６）まで少なくとも延びることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバルブ。
ハウジングが、接続領域（１０）で互いに連結される２つのハウジング部分（２、４）を有し、ライナ（６、８）の末端部（３８、４０）が開口部（２６）から少なくともほぼ接続領域（１０）に達し、末端部（３８、４０）が、ハウジングの長手方向軸（２０）に対して配置されかつ密着して配置されるか、ハウジングの長手方向軸（２０）に対して配置されるかまたは密着して配置されるかのいずれか一方であり、かつ互いに重なり合うか、または互いに重なり合うことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のバルブ。
末端部（３８、４０）が円錐状に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のバルブ。
末端部（３８、４０）が予張力下で密着して配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のバルブ。
ハウジングが、２つのハウジング部分（２、４）を有することと、ハウジング部分（２、４）が接続領域（１０）で互いに直接隣接して配置され、かつセンタリングカラー（４２、４４）を有するか、またはハウジング部分（２、４）が接続領域（１０）で互いに直接隣接して配置されるか、あるいはセンタリングカラー（４２、４４）を有するかのいずれか一方であり、前記センタリングカラー（４２、４４）が、互いに正確に係合し、かつハウジングの長手方向軸（２０）と同軸に配置されることとを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載のバルブ。
２つのハウジング部分（２、４）が金属からなることを特徴とする、請求項１７に記載のバルブ。
封止要素（３４）の封止リップ（５４、５６）の少なくとも１つが、弾性リング（６８、１２２、１２４）またはばね要素（１２８、１４０）によって、シャフト（２４）のライナ（２８）に対して所定の予張力で押圧されることができることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載のバルブ。
封止要素（３４）が、フランジ（１１６）を有し、該フランジ（１１６）が、回転軸（２２）に対して半径方向に配向され、かつカバー（３６）とハウジング（４）の周囲部分との間のメンブレン封止部として形成されることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載のバルブ。
封止要素（３４）の外側アーム（７６）が、フランジ（１１６）を有することを特徴とする、請求項２０に記載のバルブ。
ピボット軸（８２）を有するピボット軸受部が、ハウジング（２、４）の開口部（２６）に配置され、かつ支持リング（６４）を含み、該支持リング（６４）が、シャフト（２４）を囲み、開口部（２６）で半径方向外側に保持され、半径方向内側には球状内面（７８）を有することと、シャフト（２４）が、前記球状内面（７８）に対応するように形成されかつ前記球状内面（７８）に対して位置合わせされる球状外面（４８、５０）を有する部分（４６）を有することとを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載のバルブ。