JPH03117785A - ウエアレス形ダイヤフラム弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、伸縮可能なダイヤフラムを使用して、２つの
ポートの間の流体流を制御又は阻止するための弁に関し
、該ダイヤフラムの伸張を補助し、かつ内部流体圧力を
克服するために外部力を増幅することができる作動装置
を使用する。

本発明を要約すれば、平たんなエラストマー・ダイヤフ
ラムを保持することができる上方終端フランジ付き表面
を有する円すい室の対向側において同軸の入り口及び出
口ボートを備えたハウジングを含む流体流を制御するた
めに使用された弁である。円すい室のそれに相補的な輪
郭を有する円すい要素は、適切な作動器機構と協同して
、該ダイヤフラムを伸張させることができ、該円すいピ
ストンと該空洞の間に密封界面を形成し、これにより２
つのポートの間の流体流を阻止する。

従来技術及びその課題 この形式の弁は、腐食性、侵食性、そしてまた衛生上の
応用のために使用され、この場合細菌又は他の不純物を
潜伏させる隠れた空洞があってはならない。さらに、そ
のような臨界流体によって湿らされた弁部品は、高度に
研磨された金属から作製されなければならず、そのよう
な金属部品に容易に接近できることを必要とする。その
ようなサービスのために使用された先行技術の弁は、米
国特許第４．８１３．６４８号であり、この場合エラス
トマー・シールが、２つの同軸ポートの間の流体流を阻
止するｔ；めに、可動金属プラグ又はピストンの周囲の
回りに置かれる。しかし、そのような設計は、ピストン
の滑り界面と弁ハウジングの間に狭い空洞を呈示するた
めに、幾つかの生物技術的応用のために許容されない。

そのような狭い空洞は、滅菌するために非常に困難であ
り、そして清浄目的のためにそのような弁の頻繁な分解
を必要とする。本発明は、伸縮可能なダイヤフラムの背
後に可動ピストンを配置することにより、これらの困難
を克服し、これにより湿った弁部分内に絶対的に空洞を
設けない。

この形式の他の先行技術の弁は、本発明に断面形状がほ
ぼ同一な弁空洞を呈示するが、それらのダイヤフラム設
計は、収容密封本体空洞に転動するように成型される（
本出願の第４図を参照せよ。

）そのような転勤形ダイヤフラムは、成型目的のために
精密なツーリングを必要とし、使用分野の形式により、
作製されなければならないエラストマーの種々の形式の
数を考慮するならば、高価になる。最後に、原本体空洞
から突出する転勤部分は、排水を妨げ、そして弁内の不
純物のトラップを高める。本発明において、ダイヤフラ
ムは、利用可能なシート・ストックから切断される。さ
らに、該先行技術の転勤形ダイヤフラムと対照的に、ダ
イヤプラムを伸張させることにより、弁が開である時望
ましくない空洞を形成する緩んだ部分はない。

最後に、本発明のダイヤフラムは、原形状を取らせる内
蔵の保有力を有し、これにより弁が真空状態において流
体を取り扱う時、吸引効果を克服する。このため本ダイ
ヤプラムの機械的な取り付１すは、それぞれのピストン
又はステムのために機械的な結合を必要とする先行の成
型技術のダイヤフラムと対照的に、必要とされない（第
４図を参照せよ。） 滅菌の目的のために、ハウジングと機構は、低質量であ
り、かつ空気ポケットを有さないことが望ましく、これ
は、再び本発明において非常に容易に達成される。別の
必要条件は、これらの弁が空気によって作動されること
ができ、さらに非常に小型であることである。この理由
のために、比較的小さな空気シリンダーの力を増大する
ことができる増幅機構が提供され、こうして、密封ダイ
ヤフラムの耐伸張性だけでなく、対向する静水流体力を
克服することができる。本発明のいっそうの改良は、ダ
イヤフラムの保有であり、汚染物質の侵入の最も可能性
のある点において、ハウジングに対する締め付は力を集
中させるだけでなく、滅菌蒸気の加熱作用により、膨潤
が観察される締め付けられたダイヤプラムの部分に対し
て漏れ領域を許容する。

本発明のこれらと他の目的は、次の説明と添付の図面か
らさらに容易に理解される。

実施例 第１図を参照すると、本発明の好ましい実施態様が、中
央円すい室６と、食品分野に対して見いだされる如く、
図示された衛生形端部管継ぎ手を備えた２つの同軸流体
アクセス・ボート７とを有するハウジング５を具備する
。円すい室６は、エラストマー・ダイヤフラム９を保持
する上方平たんフランジ表面８において終端し、ダイヤ
フラム９の外側リムは、適切なボルト手段１１によって
フランジ表面８とスペーサｌＯの間に締め付けられる。

スペーサ１０は、中央円形開口１１１を有し、中空円す
い要素１２に滑り可能に係合し、その外側円すい表面は
、ハウジングの円すい表面６に相補的であり、かつ下方
位置に押しやられた時、該２つの円すい表面の間の（第
１図に示された如く）密封界面として役立つために、ダ
イヤフラム９を伸張させることができ、これにより流体
が２つの同軸ポート７の間を通過するのを防止する。

第２図において、円すい要素１２が、回収されて示され
、これによりダイヤフラム９に原子たん形状を部分的に
再び取らせ、こうして外部下方表面ト円すい室６の壁の
間にＶ形状流動領域Ｉ３を設け、こうしてポート７の間
に流体を出入りさせる。

第３図において、下方に圧縮され、これにより弁の閉鎖
は、バネ１５の圧縮力によって動かされたピストン１４
によって設けられる。この下方力は、さらに、ステム１
６を介して円錐要素１２の内側中央に伝えられる。弁を
開くためには、適切な空気信号が、ポート１７に伝えら
れ、これによりピストン１４とステム１６を上方に押し
やり、かつ室６において存在する流体力と共に、ダイヤ
フラム９の（最初に平坦形状からの延びによる）保有張
力により、ダイヤフラム９と円錐要素１２の両方を上方
に押上げ、そして弁の流体流を許容する。

経済性と空間の理由のために、空気弁アクチュエータは
できる限り小形であることが、非常に望ましい。そのよ
うな目的を達成するために、第１図に示された本発明の
好ましい実施態様は、シリンダー及び／又はバネ力を増
大させるために、機械式増幅装置を使用し、これにより
、必要とされた空気作動装置のサイズを非常に縮小する
。これは、円錐要素１２の終端する上方軸受は表面１９
上に適切な数（好ましくは４）の金属棒を配置すること
により達成される。棒１８の外側終端部分は、下方シリ
ンダー・クロージヤー２１の下方リム表面において旋回
点２０に接触するが、内側終端縁は、ピストン・ステム
２３の下方段法肩２２と接触する。ピストン・ステム２
３の下方移動により、肩２２は、棒１８を旋回点２０を
経て下方１こ偏向させ、これにより下方力を円錐要素１
−２に及ぼす。円錐要素１２の動作は、（距離２Ｏ−２
２）／（距離２Ｏ−１９）によって与えられた比だけ、
ピストン・ステム２３の動作から縮小される。代表的な
増幅比は、２．５である。移動はこの比によって縮小さ
れるために、それはまた、ピストン・ステム２３によっ
て及ぼされた力が、同様の比だけ増幅することを意味す
る。このため、弁の遮断能力を犠牲にすることなしに、
シリンダー直径を実質的に縮小することができる。

衛生上の応用に対して、細菌又は他の不純物が潜む弁の
裂は目がないことが望ましい。例えば、第４図に示され
た従来の弁において、ダイヤプラム圧縮は、２つの平坦
な表面２４の間にあり、これらの界面に沿って細菌の侵
入が発生する。本発明において、この問題は、ダイヤフ
ラムと接触するスペーサｌＯの下方表面を僅かにテーパ
して構成することにより解決され、これにより細菌の侵
入が最も起こりやすい円錐室のリム８ａに沿って最大ダ
イヤプラム圧縮を集中させる。遭遇された別の問題は、
滅菌熱（通常飽和蒸気から）が使用される時、密封ダイ
ヤフラム９の容積変化の吸収である。本発明は、熱膨張
により膨潤を受ける締め付けられたダイヤフラムの部分
に開空げきを設ける円すい室２６を設ける。最後に、水
平位置においても排水は、ポート・ポア３５と整列して
室６の底面を有することにより設けられる。

本発明が好ましい実施態様によって示されたが、ねじ又
はフランジ付きアクセス・ポートを有するか、又は平た
ん以外の形状にダイヤフラム９を部分的又は完全に成型
するために、示された空気式シリンダーを手動又は電気
作動器で置き換えるか、又は円すい要素１２の持ち上げ
を補助するために波バネを配置する如く、設計における
多数の変更は、特許請求の範囲から形成される。

先行技術を示すために、ハウジング２７と、ボンネット
２８と、予備成型された転動形ダイヤフラム２９とを具
備する従来のダイヤプラムが第４図において示され、ス
テム３２によって動かされたピストン３１における同様
の形状の凹部に係合する中央Ｔ形状カプリング部分３０
を有する。カプリング３０は、具体的に真空使用（原子
たんダイヤフラムにおける蓄積ひずみ力により、本発明
において必要とされない）の下において、従来のダイヤ
フラム弁を開放するために必要である。垂直な流体軸位
置に置かれた時、転動部分によって形成された空洞３３
は、流体がアクセス・ポート３４を通って十分に排出さ
れるのを防止する。特にカプリング部分を付加された転
勤形ダイヤプラムは、非常に高価なツーリングを必要と
し、そして種々の応用に適するために多様な材料を備え
るために必要とされたツーリングによる多重の生産工程
は、さらに経費を追加する。そのような費用制限は、現
存するシート・ストックから単に切断される平たんダイ
ヤフラムには見いだされない。

最後に、第４図に示された転動形ダイヤフラムは、高流
体圧力にさらされた時、第２図に示された如く、開位置
においても圧力に対して実質的により多くの支持を有す
る本発明のダイヤフラムよりも、故障しやすい。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、入り口及び出口ポートと、上方フランジ付き表面に
おいて終端する該ポートに広がる円すい室とを有するハ
ウジングと、該ハウジングの上方部分に適切に取り付け
られ、かつ協同する下方フランジ付き表面を有するスペ
ーサ手段であり、ハウジングの該上方フランジ付き表面
との間に、該円すい室の形状を取り、かつ伸張させるこ
とができる非転動形（ｎｏｎ　−ｃｏｎｖｏｌｕｔｅｄ
）エラストマー・ダイヤフラムの外側リムを保持及び圧
縮するスペーサ手段とを具備し、該スペーサ手段は、該
円すい室の壁との十分な係合に該ダイヤフラムを移動さ
せることができる円すい要素に滑り可能に係合し、これ
により該ポートの間の流体流を阻止する中央開口を有す
るウェアレス形ダイヤフラム弁。

２、該ダイヤフラムが、非変形段階において、本質的に
平たん形状である上記１に記載の弁。

３、該フランジ付き表面の少なくとも一つが、スペーサ
手段における該開口の近くにダイヤプラムの該外側リム
の付加圧縮を設けるためにテーパされる上記ｌに記載の
弁。

４、該円すい要素が、ステムを有する適切な作動装置に
よって動かされる上記ｌに記載の弁。

５、該スペーサ手段の下方フランジ付き表面が、面取り
部分を有し、該ハウジングの下方フランジ付き表面と結
合して、熱膨張によって生じた該ダイヤフラムの外側リ
ムの容積変位を許容するだめの空間を設ける上記ｌに記
載の弁。

６、該作動装置が、その直径が該スペーサ手段における
中央開口のそれを超えるリム部分を備えた下方クロージ
ヤー板を有し、そしてこの場合核内すい要素が、中空で
あり、かつ軸受は表面として役立つために上方円筒形壁
部分を有し、そしてこの場合状作動器ステムが、下方終
端先端において段付き肩を有し、多数の金属棒が、均等
に間隔をあけられ、一方の端部における平たん表面が、
該タロージャー板のリム部分に接触し、他方の端部が、
該ステムの段付き肩と接触し、そしてこの場合すべての
棒が、他方の対向子たん表面における隣接した中央部分
を備えた変位力を円すい要素の軸受は表面に及ぼすよう
に配置され、作動器ステムの変位に平行であるが、ずっ
と低速のレートにおいて後者を軸方向変位させる上記４
に記載の弁。

【図面の簡単な説明】

第１図は、空気式シリンダー作動器と機械的な増幅リン
ク機構と結合して示されＩ；本発明の好ましい実施態様
の垂直断面図。 第２図は、開位置において示された線２−２に沿って取
られた第１図の弁の断面図。 第３図は、機械的な増幅手段のない、バネ対向ピストン
作動器と結合したウェアレス形ダイヤフラム弁の中央断
面図。 第４図は、従来の技術のダイヤプラム弁の流体流の軸に
垂直な中央断面図。 ５・・・ハウジング ６・・・中央円すい室 ７・・・ポート ８・・・７ラング表面 ９・・・ダイヤフラム ｌＯ・・・スペーサ １２・・・中空円すい要素

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入り口及び出口ポートと、上方フランジ付き表面に
   おいて終端する該ポートに広がる円すい室とを有するハ
   ウジングと、該ハウジングの上方部分に適切に取り付け
   られ、かつ協同する下方フランジ付き表面を有するスペ
   ーサ手段であり、ハウジングの該上方フランジ付き表面
   との間に、該円すい室の形状を取り、かつ伸張させるこ
   とができる非転動形エラストマー・ダイヤフラムの外側
   リムを保持及び圧縮するスペーサ手段とを具備し、該ス
   ペーサ手段は、該円すい室の壁との十分な係合に該ダイ
   ヤフラムを移動させることができる円すい要素に滑り可
   能に係合し、これにより該ポートの間の流体流を阻止す
   る中央開口を有することを特徴とするウェアレス形ダイ
   ヤフラム弁。