JPH07101066B2 - 逆止弁 - Google Patents

逆止弁

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JPH07101066B2
JPH07101066B2 JP31590886A JP31590886A JPH07101066B2 JP H07101066 B2 JPH07101066 B2 JP H07101066B2 JP 31590886 A JP31590886 A JP 31590886A JP 31590886 A JP31590886 A JP 31590886A JP H07101066 B2 JPH07101066 B2 JP H07101066B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は弁に関し、更に詳しくはポペット逆止弁に関す
る。
本発明は特に小型で高圧力の逆止弁に適しており、それ
を参考にして説明するが、明らかとなるように本発明は
色々な圧力状態で作動する各種大きさの逆止弁に組み入
れることができる。
（従来の技術と問題点） ポペット型逆止弁の大きさと全体的長さを縮小すること
に絶えず関心が持たれてきた。殆んどの従来の設計で
は、同心性を保つために割合長い案内面に接触して移動
する細長いポペットが用いられている。またその代り
に、独立した案内棒等を弁室に組み入れたものもある。
このような試みは大きさを縮小する目的に反することと
なり、或いは弁の中で大きな圧力降下を生じてしまう。
代表的な従来のポペット型逆止弁に関する別の問題は、
シールすなわち密封装置の分野に関するものであった。
高圧力の状態においてまたは高背圧の状態において、し
ばしばシールが破れたり過大な摩耗を生じたりまた押し
出されたりした。このような問題を克服するために採用
してきた色々な提案や設計は一般的にシールや弁部品や
弁座の大きさを甚だしく増大させる。更に、このような
設計はしばしば複雑で製作が困難である。
（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の諸問題に対し実用的にして有効な解決手
段を与えるポペット型逆止弁を提供する。本発明は、長
さを非常に短かくすることができ且つ一般的に従来の設
計より構造が簡単なポペット逆止弁を提供する。
一つの観点によれば、本発明は互に噛み合って円筒状の
弁室を形作る本体部区画すなわち雄体部と雌体部を備
え、該本体部区画が軸線方向に整列した流体入口を備
え、更に前記入口と前記弁室との間の接合部に環状の弁
座面を備えたポペット逆止弁を提供する。割合厚さが薄
い円板状の弁部品が前記室の横方向に配置され且つ前記
弁室の壁に沿って複数本の半径方向突出脚部によって案
内される。スプリングが前記室の軸線方向に延在し且つ
弁部品を絶えず弁座面に向って押圧している。ポペット
ストップ部材が前記弁部品とスプリングの間に配置さ
れ、該部材は前記弁室の壁に沿って案内される外周面
と、半径方向並びに円周方向に相隔たった位置において
前記弁部品と係合する複数本の軸線方向に延びた力作用
部品とを備えている。
弁部品とポペットストップとが弁室の壁に沿って案内さ
れるときそれらの間で一定範囲の傾斜運動が発生できる
ように前記両部品を配置している。このような関係にあ
るので、これらの部品の全長が弁室の軸方向に対し比較
的に短かくても部品間にひっかかりが起きない。
本発明の別の観点によれば、前記弁部品が脚部の半径方
向内側の位置で弁座に向って延在する弾力性密封リング
を備えている。このリングは流入口の外周において弁座
面と係合するような大きさである。前記密封リングより
内側にある弁部品の１部分に円錐状面を備え、密封リン
グが弁座面に押しつけられたとき前記円錐状面が入口と
弁室との接合部において線接触を行い、付加的な密封面
を提供し且つ密封リングがそれ以上圧縮されないように
なっている。
本発明の一層限定した観点によれば、前記密封リングは
なるべく圧縮力が作用したとき急速に外方に延出するよ
うな断面形状を備えている。また弁部品を密封リングの
外周部に空間を備え、この空間の中に密封リングが撓ん
で進入できるようになっている。このことは前記円錐状
面との組み合せ作用によって、背圧が非常に大きいとき
でさえも密封リングに加わる全ストレスを制限するよう
になる。
したがって本発明の主な目的は長さが非常に短いポペッ
ト型逆止弁を提供することである。
別の目的は密封リングにかかるストレスを制限するよう
に設計した薄い円板状の弁部品を使用した上記型式の弁
を提供することである。
さらに別の目的は弁部品の体積が小さいので弁の感度を
向上できるポペット型弁を提供することである。
なお別の目的はポペットストップとポペット弁部品が弁
室の壁に沿って案内され且つひっかかること無く互に一
定の傾倒ができるようになったポペット型逆止弁を提供
することである。
なお別の目的は比較的簡単で製作費が低廉な上記型式の
弁を提供することである。
上述の目的と効果及びその他の目的と効果は添付図面を
参照した次の説明から明らかとなる。
（実施例の説明） 単に本発明の好適な実施例を説明するのが目的であり、
決して本発明を限定することを目的とするものでないよ
うに画かれている添付図面を更に詳しく参照すれば、第
１図は雄体部14と雌体部16とからなる本体部12を備えた
ポペット型逆止弁10の全般的配置を示す。雄体部14と雌
体部16の自由端は適当な連結装置18、20を備え、該弁を
流体配管22、24に連結できるようになっている。図示実
施例において、連結装置18、20は当業者に公知である押
込み型接手として図示してある。勿論これらの接手は説
明のためにのみ示したものであり、弁を流体配管に取付
けるため任意の型式の接手を使用することもできる。
本体部の半割部分すなわち雄体部14と雌体部16は適当な
ねじ26によって密封状態に連結されている。第３図に最
良に示すように、前記雄体部と雌体部は連結と分離を容
易に行えるよう、便宜上レンチを作用させる扁平部28を
備えている。更に前記両体部は雄体部14に形成した凹部
34の中に適当に保持されているＯリング30とバックアッ
プリング32とによって互に密封されている。
雄体部14は軸方向通路38を備えている。前記通路38はそ
の両端のほぼ中央に縮小径のフランジすなわち肩部42を
備えている。雌型部も同じように第１孔部分46と第２大
径孔部分48とを持った軸線方向通路44を備えている。第
１孔部分46と第２孔部分48は半径方向に内側に拡がった
フランジすなわち肩部50と小径の流入開口52とによって
連結されている。フランジ50の右側面54はなるべく扁平
で、本体部12の長手方向軸線に大体垂直に拡がってい
る。図示の実施例において前記表面54は弁座となる。し
たがって該表面は相手の弁部品の配置に応じて別の形状
を有しても良いことを理解すべきである。
雌体部16の大径部48は雄体部14の左端と協働して、軸方
向に整列した入口開口と出口開口とを備えた比較的短い
円筒状の弁室56を形成している。
弁座54と協働する弁部品60が弁室56の中に取付けられて
いる。弁部品60はポペットストップ部材64を介して作用
するコイルスプリング62によって弁座54に向って絶えず
押圧されている。弁室56内における弁部材60とポペット
ストップ部材64の配置は本発明にとって重要であり、第
４図及び第５図を参照することによって最良に理解でき
る。これらの部品は好ましく配列されているので本発明
の弁は従来のものより非常に短かくてよく、案内用の構
造部や部品を別個に設ける必要がない。特に第３図及び
第５図に示すように弁部品すなわちポペット60はステン
レス鋼等の適当な材料で作った大体扁平な円板状部材66
からできている。円板状部材66は孔48の直径より遥かに
小さいが通路52より大きい直径を持った孔のない大体円
形の中心部を備えている。複数個のタブすなわち脚部68
が前記円形中心部かから半径方向に延出している。第３
図及び第４図に最良に示すように脚部68は長さが同一で
且つ円板状部材66の外周に等間隔に設けられている。タ
ブすなわち脚部66の中の４個が図示されているが、勿論
その数を変更しても良いことを理解すべきである。前記
脚部すなわちタブ68は好ましくは孔48の半径より僅かに
短い半径方向の拡がりを持っている。かくして、タブ68
の外端部が弁60を別室を構成する孔48の内面で案内す
る。互いに隣接するタブ68間の間隙は弁部品60が第２図
に示す開放位置にあるとき流通路となる。
予期される作動條件に耐えることができる任意の適当な
弾性材料で作った環状のエラストマー製密封リング部材
72が前記円板部材66に担持され且つ弁座表面54と協働す
るようになっている。第５図及び第６図に最良に示すよ
うに前記エラストマー製密封リング72は弁板部材66の左
側面に形成した軸線方向の円形溝74の中に接着されてい
る。密封リング72の直径は弁座形成面54の最も内側の直
径より僅かに大きいので、閉鎖状態において前記密封リ
ングが入口の周囲と係合することに注意すべきである。
第６図に最良に示すように溝74の半径方向の最も外側の
壁78は内壁80より相当薄い。すなわち円板部材66の円形
中心部の外周部は第６図に示すように距離“d"だけ切除
すなわち縮小されている。この関係の重要性については
後に説明する。
密封リング72と第６図を再び参照すれば密封リング72の
軸線方向端部は交差する表面82、84によって形成されて
いる。内面84は弁座面54と約45度の角度をなすように傾
斜している。これに対し面82は幾分垂直に近づき弁座面
54に対し凡そ70度の角度をなす。第61図は閉鎖状態の弁
部品60を示している。密封リング72の外端は弁座面54と
密封状態に係合している。第６図に示すように弁部品60
の右側に作用する圧力すなわち背圧が増加すると、弁体
66が弁座面54に接近するにつれて密封リング72が連続的
に圧縮される。密封リング72の形状は変形して半径方向
外側に拡がる。前に述べた空所が存在するので弁部品が
一層移動して密封材料が変形又は膨出してもこの空所に
入るので大丈夫である。前記円板部材66が閉鎖方向に移
動する極限範囲を第７図に示す。この時円板部材66の内
部と弁座面54との間は金属対金属の密封接触となる。過
剰の密封材料は円板部材66の外周部と弁座面54との間の
間隙の中に変形して進入する。
金属対金属の接触と密封状態を改善するために、好まし
くは円板部材66の左側に、第５図に最良に示すような、
僅かに円錐状の外形を与える。これによって弁座面54と
通路52の入口部との間の接合部の隅部90において金属対
金属の接触を線接触に転ずる（第７図）。
先に説明したように弁部品60はポペット部材64を介して
作用するコイルスプリング62によって弁座面54に絶えず
押圧されている。図示の実施例においてポペットストッ
プ部材64は僅かに弁部品60を傾倒又は移動させ、しかし
ながら一方では弁部品60を充分に整列状態に保持して孔
48の壁に係留しないように配置されている。特に第４図
及び第５図に最良に示すように、ポペットストップ部材
64は孔48の内径より僅かに小さい外径を有する環状の外
側リム部94を備えている。リム部94の半径方向内端は第
５図に示すよう軸線方向にへこまされて、コイルスプリ
ング62の端部を入れて位置決めする座部を提供する。軸
線方向に延出する複数個の力作用部品すなわち指状片98
がリム94の内周に形成されている。指状片98はリム94の
内周に等間隔に設けられている。図示の実施例では４個
の指状片98を示しているが、その数を増減してもストッ
プ部材64の全体的機能に影響を与えないことを理解すべ
きである。
好ましくは前記ストップ部材64は打出機で作り、指状片
98は外側リングすなわちリム部分94と一体に作る。
第２図を再び参照すれば、弁が流入管24内の高圧力によ
って開放位置に移動すると、弁部品60とストップ部材64
はスプリング62の力に打ち勝って右に移動する。右方向
移動の全行程は雄体部14の左端面100すなわち最内端面
によって構成されたストップによって制限される。弁が
第２図の開放位置に在るとき、流体の流れが弁部品60の
外側脚部すなわちタブ68の間を通り、次いで内方に進ん
でポペットストップ64の指状片98の間を通るのが良い。
弁部品60とポペットストップ64とが開放位置と閉鎖位置
の間を移動するとき両部品は互いに僅かに移動し傾くの
が良い。しかし一般的に言えばこれら両部品は互に助け
合って、これら部品の外周と孔48の内壁との間に係留が
生ずる程度に傾かないような配置になっている。
以上説明したような構成であるから、弁全体の長さは非
常に短かくなり且つ弁部品をうまく案内するので長い案
内面や別個の案内棒や案内部品を設けなくても中心位置
決めを行うことができる。更に弁部品やポペットストッ
プ部品の全体積は小さいので良好な感度と急速応答性を
発揮する。
第８図及び第９図は本発明の弁のポペットストップ部品
の別の実施例を示す。第８図及び第９図の実施例のその
他の細部は第１図乃至第７図を参照して説明した前記実
施例と同一である。したがって同一部品を示すため同じ
番号に“ダッシュ”を付して示す。この実施例において
ポペットストップは第９図に示すよう、矢のような形状
をした扁平な部材110、112を備えている。部材110はス
プリング62′の内径より僅かに小さい幅を持った中心部
114を備えている。１対の翼部品116が中心部114の左端
から横方向に延びている。翼部品116の両端間の幅Ｗ′
は孔48′より僅かに小さい。部材112も大体同じ形状
で、その中心部118の幅もコイルスプリング62′の内側
径より僅かに小さい。同じように外方延出の翼120は孔4
8′の内径より僅かに小さい幅ｔ′を持っている。前記
各部材114、118の左端にそれぞれ矩形の凹部122、124を
備えている。前記各凹部に隣接してそれぞれ外方に突出
した傾斜部126、128がある。
前記両部材114、118はそれぞれ相手の部材の厚さと同一
の幅を持った長手方向の細孔130、132を有する。これら
の細孔の存在によって両部材は互いに滑動嵌合して第８
図に示すような大体Ｘ形の部品を構成する。前記ストッ
プ部材の右側部分はコイルスプリングの中にきっちりと
入りそれによって案内される。前述の外方に延びた翼部
の端面は孔48′によって滑動自在に案内される。中心部
114、118の傾斜部126、128が互いに接触してスプリング
62′の力が弁部品60′に加えられる。この別型のポペッ
トストップ部材の実施例は良好な流動特性を提供し且つ
スプリングの力をポペット弁部品60′の背面の中心近く
に加える。このような力の作用による利点は、スプリン
グ62′の左端面が正確に平らに加工されていないとき、
ポペットストップ部材に与えられるいかなる傾倒作用も
ポペット弁部品60′に伝達されないことである。故にこ
の実施例はスプリングの製造に関して公差をきびしくす
る必要がないことになる。またこの実施例は長い案内面
や別個の案内部品を使用しなくてもポペットストップ部
材とポペット弁部品を両者を非常にうまく案内すること
ができる。
本発明を好適な実施例について説明した。この明細書を
読めば当業者は明らかに修正変更を行うことができる。
このような修正変更はすべて本明細書の特許請求の範囲
或いはそれと同等の範囲に入るものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好適な実施例に基づいて作ったポペッ
ト逆止弁の長手方向断面図、第２図は弁を開放した状態
で示す第１図の中心部の長手方向断面図、第３図は第１
図の線３−３における断面図、第４図は第１図の弁の展
開図、第５図は第１図の実施例の弁部品と弁座部との拡
大断面図、第６図は第５図の鎖線円形部の拡大図、第７
図は弁部品が一杯に閉じて金属対金属の接触状態にある
第６図に類似の拡大図、第８図は本発明の修正型実施例
を示す第２図に類似の断面図、第９図は第８図の実施例
に使用する修正型ポペットストップ部材を作るために使
用する構成部品の展開図である。 10……ポペット型逆止弁、 12……本体部、14……雄体部、 16……雌体部、 18,20……連結装置、 22,24……流体配管、 26……ねじ、28……扁平部、 30……Ｏリング、 32……バックアップリング、 38,44……通路、42……肩部、 46……第１孔部、48……第２孔部、 50……フランジ、52……入口開口、 54……座面、56……弁室、 60……弁部品、62……スプリング、 64……ポペットストップ、 66……円板部材、68……脚部、 72……密封リング部材、 74……みぞ、80……内壁、 84……内面、94……リム部、 98……力作用部品、 100……左端面、 110,112……矢形部材、 114……中心部、 118……中心部、 120……翼、 122,124……凹部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム カール スタイス アメリカ合衆国 オハイオ州 44130 パ ーマ ヴァリー レーン 8213 (56)参考文献 米国特許2481713（ＵＳ，Ａ) 米国特許3361154（ＵＳ，Ａ) 米国特許4049017（ＵＳ，Ａ) 米国特許1913664（ＵＳ，Ａ) 米国特許874652（ＵＳ，Ａ)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】連結して円筒状内壁を有する弁室を形作る
    雄体部及び雌体部と；前記弁室に対しその軸線方向に通
    過する本体円筒状の流入通路と、前記流入通路と前記室
    との接合部に在って環状の弁座面を形作る肩部と；前記
    弁室の中にその横方向に拡がって配置された割合薄い円
    板状弁部品であって、前記流入通路の直径より大きいが
    前記弁室の直径より小さい直径を持った本体円形の無孔
    中心部と、前記中心部の外周から半径方向に延出して前
    記弁室の内壁に滑動係合する複数個の脚部とを備えた前
    記円板状弁部品と；前記中心部に対しその外周より内側
    の位置において結合され前記弁座面に向って軸方向に延
    出する円形の密封部品と；前記弁部品に対し絶えず前記
    弁座面の方向に押圧力を加えるため前記弁室内にその軸
    線方向に挿入したコイルスプリングと；前記コイルスプ
    リングと前記弁部品との間に配置されたポペットストッ
    プ部材であって、前記密封部品と反対側において前記弁
    部品の中心部と係合するため円周上に隔置され軸線方向
    に突出する複数本の力作用部品と、前記弁部品から軸線
    方向にへだたった位置において前記弁室の内壁に滑動係
    合するよう前記力作用部品の半径方向外側に拡がる案内
    面とを備えた前記ポペットストップ部材と；を包含する
    ことを特徴とするポペット逆止弁。
  2. 【請求項２】前記密封部品が前記弁座面に予定の圧縮力
    を与えたとき前記弁座面に係合する円錐面を前記密封部
    品の半径方向内側において前記弁部品の中心部に設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のポペッ
    ト逆止弁。
  3. 【請求項３】前記案内面が前記ポペットストップ部材上
    の環状外周面によって形成されることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載のポペット逆止弁。
  4. 【請求項４】前記弁部品の中心部が前記密封部品の半径
    方向外側に空所を備え、前記空所が前記密封部品を前記
    弁座面に押しつけたとき前記密封部品が撓んで進入する
    空所となることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のポペット逆止弁。
  5. 【請求項５】前記ポペットストップ部材は大体環状体を
    なし、該環状体の外周面に前記案内面を含み、前記力作
    用部品が前記環状体の内周面に担持された軸線方向突出
    部材によって形成されることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載のポペット逆止弁。
  6. 【請求項６】前記密封部品が前記弁部品の中心部の溝に
    接着されており、前記密封部品の半径方向外側にある前
    記中心部の１部分が軸線方向に縮小されて空所を形成
    し、前記密封部品を前記弁座面に押圧したとき前記密封
    部品の１部分が撓んで進入する空所となることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のポペット逆止弁。
  7. 【請求項７】前記力作用部品が前記環状体の内周面に大
    体等間隔に隔置されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第５項記載のポペット逆止弁。
  8. 【請求項８】前記ポペットストップ部材が前記コイルス
    プリングの中に軸線方向に延在する部分を備えたことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポペット逆止
    弁。
  9. 【請求項９】前記ポペットストップ部材が前記コイルス
    プリングの１端を入れる円形の円部を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載のポペット逆止弁。
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