JP4082715B2 - 二重弁のための弁リング - Google Patents

Description

本発明は、例えばＣＯ₂などの気体の圧力がかかった、例えばビールなどの液体を分配するための圧力容器内に使用される種類のものであって、開いた状態で、弁リングの周囲に気体通路と、弁リングの中心開口を通る液体通路を有する、二重弁を閉じるための弁リングに関するものである。
輸送可能な圧力容器は、例えば、食堂で小口にして給仕される、例えば、ビールなどの飲料の分配のために広く使用されている。容器を使用するとき、その弁は、通常はＣＯ₂などの圧力気体を封入した圧力ボンベまたはカートリッジと接続するための連結ヘッドと、飲料を抽出するための樽の栓と共に取り付けられる。連結ヘッドは握りの移動によって弁を開けるためのスピンドルである。
輸送と貯蔵の間飲料を新鮮に保つために、気圧を維持する必要があり、そのため弁は常に閉じた状態で完全に気密でなければならない。従来の弁リングはそのためエラストマー材料で、例えば少なくとも一つの圧縮バネの影響を受けて、それぞれ気体通路と液体通路に気密に当接するように弾性変形できるゴムなどで製造される。
安全な封止には、エラストマー材料がリングの座屈なしにほとんど吸収することができない比較的大きな力で弁リングが作動し、それによって気体および／または液体通路が漏洩する傾向があり、弁リングが弁内のその位置から押し出されることができることが前提となる。
従来の弁リングのエラストマー材料は、したがって、例えばステンレス鋼などの強くて固い材料の板状強化リングによって補強されている。固定剤が製造時にリングに塗布され、エラストマー材料と共に一体化されたユニットに一緒に注型される。
通常、強化リングの一部がエラストマー材料内に完全に埋め込まれ、一方他の部分は、開弁したとき、連結ヘッドのスピンドルからの負荷を吸収し、それによって軟質のエラストマー材料の損傷を防止するために自由表面を有する。
毎回の樽詰めの間に、圧力容器と弁は一体として、強い洗剤で１３０℃程度の非常に高い温度で清掃される。多くの場合、この過酷な処理によってエラストマー材料と硬質材料の間の固定剤が劣化し、とくに２つの材料の表面が互いに移行するようなこれらの場所で２つの材料が分離してしまうことがわかった。この様にして発生したひび割れば、次第に大きく開いてしまうので、弁リングはもはや気体通路も液体通路も完全に気密に保つことができなくなる。
本発明の目的は、冒頭段落に述べたような種類の強い洗剤と高温が使用される清掃プロセスの反復に、損傷なしに耐えることができる弁リングを提供することである。
この目的を達成するための本発明による新規で独自の特徴は、弁リングがエラストマーの第一のリングと、この第一のリングの表面の一部にそって第一のリングの周囲に固定された硬質の第二のリングとから成ることである。強化リングの役割を果たす第二のリングは、従来の弁リングの場合のように単に表面結合だけでエラストマー材料に結合されているのではなく、２つの材料の間の純粋に機械的嵌合によって結合される。機械的嵌合は強い薬品や高温に対してさえも耐えられる。
弁リングが弁を効果的に気密に保つことが出きるように、第二のリングは有利には弁リングの有効封止面の外側の領域にそって第一のリングの外側に固定される。
エラストマー材料と硬質材料の間の機械的嵌合は、それぞれ内側および外側周縁部分で一断面で見たとき−第二のリングの内側に対する接線が９０度以下の角度を形成したとき、および第一のリングのエラストマー材料が第二のリングの周縁部分の下および／またはその部分の領域を少なくとも含む領域内でプレストレス状態にあるときとくに耐久性を持つだろう。
第二のリングはそれ自体弁リングに対する強化リングの役割を果たすことができるが、とくに硬質で耐久性のある弁リングが得られるのはステンレス鋼のような固い材料で製作され、完全または部分的に、第一のリング内に埋め込まれた第三のリングも存在するときである。
好適には、第三のリングはエラストマー材料内に完全に埋め込まれるが、内側周縁部分はエラストマーリングの開口の周囲の材料まで、あるいはそれを越えて延長している。この点で、第二のリングの内側周縁部分は第三のリングの内側周縁部分の周囲にビードされ、それによって第二のリングとエラストマー材料の嵌合はさらに確実になる。
第三のリングはさらに、第三のリングとエラストマー材料の間の結合が破れてもエラストマー材料が一緒に保たれるように、リングの両側でエラストマー材料の間に橋を形成するための穴を有することができる。
本発明は、固定された第二のリングと埋め込まれた第三のリングを備えたエラストマーリングの上述の種類の弁リングの製造法にも関するものである。この方法の新規で独自の特徴は、本発明によれば、第三のリングがステンレス鋼のような金属材料製であり、固定剤が第三のリングに塗布され、第一のリングが、ゴムのような、エラストマー材料で第三のリングの周囲に注型され、第二のリングがステンレス鋼などの金属材料製であり、第二のリングが、少なくとも部分的にこのリングのエラストマー材料を圧迫し、第三のリングの内側周縁部分をビードして、第一のリングの上に固定されていることである。
本発明は、非制限的な例として、付属の図面を参照して以下に詳細に説明される。
図１は本発明による弁リングを備えた二重弁の断面図である。
図２は図１に示した弁リング内への埋め込みのための硬質強化リングを示す。
図３は弁リングのエラストマー部分を形成するエラストマー材料内に埋め込まれた、図２に示した強化リングを示す。
図４は硬質締め付けリングが弁リングのエラストマー部分の外側に締め付けられた仕上げられた弁リングを示す。
図５は従来の弁リングを示す。
図１には本発明による弁リング２を備えた二重弁１が示されている。弁は図中に断片だけが示されている輸送可能な圧力容器４に溶接された接続部品３内に解除自在に取り付けられている。
この種の輸送可能な容器は、ＣＯ₂で加圧されたビール、コーラ、清涼飲料およびワインのような飲料を分配するために使用される。しかしながら、容器は気体だけがＣＯ₂と異なるだけの、他の多くの液体にも使用できる。容器は輸送可能である必要はなく、据え置き型とすることもできる。
二重弁は図のごとく形成できるが、かかる二重弁には他にも多くのデザインがある。したがって、図１に示した実施態様は以下の説明において本発明を例示するためだけに用いられ、また構造はそれ自体周知であるので、概略だけを説明する。
弁は主として弁本体５と、本体内に移動自在に装着された、一部だけが図示された、立ち上がり管６とから成る。図の左側は開位置の弁を示し、右側は閉位置の弁を示している。弁リング２は図２，３と４にも拡大して示されている。
弁が開いたとき、図の左側に示したごとく、弁本体５内の弁座８と弁リング２上の弁表面との間に気体通路７が存在する。さらに、弁栓１１と弁リングの中心開口１３内の弁リング座１２との間に液体通路１０が存在する。弁が閉じられているとき、図の右側に示したごとく、上昇管６は、弁リング２と共に、弁リングの弁面９が弁座８に当接するまで、第一の圧縮バネ１４によって移動される。それによって、気体通路７は閉じられる。同時に、弁栓１１は弁リング座１２に当接し、それによって液体通路１０も閉じられるように、第二の圧縮バネ１５によって移動される。
容器４を使用するときは、その弁１は、底部分が図１に見える移動自在な管状スピンドル１６と共に連結ヘッド（図示されていない）に解除自在に取付られる。スピンドルはその底部分で弁栓１１と弁リング２を抑圧し、連結ヘッド上の握り（図示されていない）を操作して図の下方向にスピンドルが移動したときに弁が開くように、両者はともにそれら座８；１２から引き離される。
気体は、操作中に、加圧気体を入れた圧力ボンベまたはカートリッジ（図示されていない）と接続される連結ヘッドを介して二重弁と容器に供給される。同様に、液体は二重弁と連結ヘッドの管状スピンドル１６を介して外に導かれ、前記スピンドルは抽出場所（図示されていない）で樽の栓に接続される。
スピンドル１６と２つの圧縮バネ１４と１５は、弁から漏れるように、平坦なエラストマーリングを座屈させるような力を弁リング２に加える。したがって、例えばステンレス鋼のような硬質リングでエラストマーリングを補強する必要がある。
この様な補強は、エラストマーリング１８と硬質リング１９で構成される従来の弁リング１７を示す図５に見ることができる。この弁リングの製造と関連して、硬質リング１９は２つの材料の表面が確実に一緒に接着されるように固定剤が塗布される。つぎに硬質リング１９は舌２０によってエラストマーリング１８の材料の中に埋め込まれ、一方硬質リングの第２の部分２１はエラストマーリングの開口２２の表面にそって延長する。この第２の部分２１は弁が開かれるときに、連結のスピンドル１６の圧縮力を吸収する役割を果たす。エラストマーリング１８の比較的軟質の材料はそれ自体はこの負荷に耐えられるほど強くない。
弁リング１７の上述の構造は２つのリング１８；１９の表面が互いに２つの場所２３と２４の中に移行することを意味する。実際には、エラストマーと硬質材料の間の表面結合が、毎回の樽詰めの間に、それが強い薬品で、高温で清掃されるときに弁リングが受ける過酷な処理によって劣化することがわかった。したがって、２つの材料の間を表面結合は、長く使用する間に２つの材料を一緒に緊密に結合した状態に維持することができず、遷移部２３と２４にひび割れが生じ、それが弁の漏れを導く可能性がある。
従来の弁リングの上述の欠点は、図２，３と４に示した本発明による弁リングの特殊構造によって除去される。
図１にも示したこの弁リングは、エラストマーの第一のリング２５と、硬質の第二のリング２６と、硬質の第三のリング２７とから成る。弁リングは次のようにして製造される。
図２に示した、第三のリング２７は例えばステンレス鋼のような板から打ち抜かれ、固定剤で表面処理される。図示した例において、リングにはさらに多数の穴２８が開けられる。
図３において、第三のリング２７はつぎに第一のリング２５のエラストマー材料内に埋め込まれ、前記材料は一般的に加硫されたゴムとすることができる。第三のリングの２つの面の上のエラストマーは、第一と第三のリングの間の結合を強化するために第三のリングの穴２８を通って橋を形成するエラストマー材料で相互結合される。埋め込まれた状態で、第三のリングの内側周縁部分は弁リングの中心開口１３に延長する。
第二のリング２６も、例えばステンレス鋼の板から打ち抜かれる。図４に示したごとく、第二リングはつぎに第一のリング２５に固定され、図示された場合では、第二のリングを第一のリングに固く固定するために、その内側周縁部分３０は第三のリングの内側周縁部分２９の周囲にビードされる。
ここで、弁リング２は、本発明の枠内で、第三のリングが弁リングの中心開口１３内に自由に延長しないように、またそのとき第二のリングの内側周縁部分が第一のリングのエラストマー材料内に単に固定されるように配置することもできることに留意しなければならない。
ここで、第一と第二のリングの間の結合は、薬品や熱によって劣化するような、従来の弁リングの場合のように、表面結合によるものではなく、毎回の樽詰めの間の容器とその弁の清掃の間に使用される薬品と強い熱に無感の純粋に機械的な嵌合によるものである。
第二のリングは、好適には少なくとも第二のリングの内側および外側周縁部分３０と３１でエラストマー材料が圧迫されるように第一のものの上に固定される。したがって、２つのリング２５と２６の間の嵌合は強化され、それによって圧迫されたエラストマー材料は硬質の第二のリングに締め付けられる。
図４に示したごとく、接線は第二のリングの内側で、それぞれその周縁部分３０と３１において、９０度より小さい角度αを形成する。それによって、第二のリングは第一のリングと嵌合して連動することができる。嵌合がこの様にして連動したとき、２つのリング２５と２６は破断することがあり得ないか、あるいは実際には発生しない相当な引張り力によってしか破断しない。
図２，３と４に示した本発明による弁リングの実施態様において、第一のリング２５のエラストマー材料内に埋め込まれ、第二のリング２６の内側周縁部分３０をビードされることによって内側周縁部分２９で封止された、第三のリング２７がある。第二と第三のリング２６と２７はそれぞれ、組み合わされて、エラストマーリング１８を強化すると同時に、弁が開いたときに連結ヘッドのスピンドル１６の負荷を吸収しなければならない従来の弁リング１７の硬質リング１９と同じ仕事を果たす。
本発明による第二の実施態様において、この場合単独でエラストマーの第一のリング２５を強化すると共に弁が開いたときにスピンドル１６の負荷を吸収する役割を果たす第二のリング２６だけが存在する。この構造は、とくに簡素で費用がかからない。
上記の説明において、第二のリングは第一のリングに固定され、同時に、その弾性材料を圧迫する。２つのリングの間の接続を一層確実にするために、第二のリングは有利には固定剤を塗布し、第一のリングの上に接着するか加硫することができる。

Claims (6)

1. 例えばＣＯ ² などの気体の圧力がかかった、例えばビールなどの液体を分配するための圧力容器（４）に使用される種類のものであって、開いた状態で、弁リング（２）の周囲の気体通路（７）と、弁リング（２）の中心開口（１３）を通る液体通路（１０）を有する、二重弁（１）を閉じるための弁リングであって、弁リング（２）が、エラストマーの第一のリング（２５）と、このリング（２５）の表面の一部にそって第一のリング（２５）外側に締め付けられた硬質の第二のリング（２６）と、完全または部分的に、第一のリング（２５）内に埋め込まれた硬質の第三のリング（２７）とを備えることを特徴とする弁リング（２）。
2. 第二のリング（２６）が弁リング（２）の有効封止面の外側の領域にそって第一のリング（２５）の外側に締め付けられることを特徴とする請求項１に記載の弁リング（２）。
3. 第二のリング（２６）の内側周縁部分が第三のリング（２７）の内側周縁部分の周囲にビードされていることを特徴とする請求項１または２に記載の弁リング（２）。
4. 第三のリング（２７）が一つまたはそれ以上の貫通穴（２８）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の弁リング（２）。
5. 第一のリング（２５）がゴムのようなエラストマー製であり、第二（２６）と第三のリング（２７）が板で形成され、ステンレス鋼のような金属材料製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の弁リング（２）。
6. 例えばＣＯ ₂ などの気体の圧力がかかった、例えばビールなどの液体を分配するための圧力容器（４）に使用される種類のものであって、開いた状態で、弁リング（２）の周囲の気体通路（７）と、弁リング（２）の中心開口（１３）を通る液体通路（１０）を有する、二重弁（１）を閉じるための弁リング（２）の製造方法であり、弁リング（２）が、完全または部分的に、第一のリング（２５）内に埋め込まれた硬質の第三のリング（２７）を備え、
   ・第一のリング（２５）がゴムのような弾性材料の注型物であり、
   ・第二のリング（２６）がステンレス鋼のような金属材料製であり、
   ・第三のリング（２７）がステンレス鋼のような金属材料製であり、
   ・固定剤が第三のリング（２７）に塗布され、
   ・第一のリング（２５）がゴムのようなエラストマー材料の第三のリング（２７）の周囲に注型され、
   ・第二のリング（２６）が少なくとも部分的に第一のリング（２５）のエラストマー材料を圧迫し、第三のリング（２７）の内側周縁部分をビードして第一のリング（２５）に固定される、
   ことを特徴とする製造法。

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