CN101223389A - 集成面板与流体器件的连接结构 - Google Patents

集成面板与流体器件的连接结构 Download PDF

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CN101223389A CNA2006800256717A CN200680025671A CN101223389A CN 101223389 A CN101223389 A CN 101223389A CN A2006800256717 A CNA2006800256717 A CN A2006800256717A CN 200680025671 A CN200680025671 A CN 200680025671A CN 101223389 A CN101223389 A CN 101223389A
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Abstract

提供一种基本不需要进行加紧即可保持良好的密封性、同时其组装操作性也得到改善的集成面板与流体器件的连接结构。为此,使用环状密封垫G将集成面板和阀门2在单一的圆管状流体流道3、7密封状态下进行连通连接,在第一及第二流体给排口部2A上形成环状突起11及其内外的锥形周面12a、13a,使用氟树脂材料制成密封垫G,该密封垫G具有一对环状槽51、51和锥形周面52a、53a;将集成面板1和阀门2拉靠,使环状突起11与环状槽51嵌合,从而构成形成有由锥形周面12a、13a、52a、53a相互压接而构成的密封部S1的接合状态。

Description

集成面板与流体器件的连接结构
技术领域
本发明涉及集成面板与流体器件的连接结构,详细来说,涉及一种经由密封垫而使在半导体制造及医疗和药剂品制造、食品加工、化工等各种技术领域的制造工序中使用的高纯度液体和超纯水、或者清洗液的管系等预计今后会需要用到的流体用的集成面板,与泵、阀门、储液器等流体器件以密封状态连通连接起来的连接结构。
背景技术
已知的上述连接结构有例如专利文献1和专利文献2中公开的连接结构,其使一对给排管道相互连通,将流体器件之一的阀门与内部形成有流体流道的集成面板连接起来。专利文献1中公开的连接结构是将一对给排管道贴近排列,并经由各自独立的环状密封垫,利用多个螺栓使其液密式连接;专利文献2中公开的连接结构是将一对给排管道贴近排列,并用单一的外螺母将具有与这一对给排管道相对应的一对管道孔的单一密封垫连接起来。
专利文献1或2中公开的连接结构都是将许多个流体器械集成于流体区进行安装的结构,其采用了所谓的集成配管结构,这有益于实现管系整体的小型化和模块化。
专利文献1:JP特开2001-82609号公报
专利文献2:JP特开平10-169859号公报
本发明试图解决的课题
在上述专利文献1或2中公开的连接结构中,拧紧螺栓,使夹着密封垫的一对法兰部达到规定的表面压力,由此获得有效的密封性能。但是,螺栓的紧固力会不可避免地随着时间而降低,因此,为了防止紧固力降低、即扭矩下降导致在连接部出现泄露,必须定期地进行加紧。在使用密封垫进行密封的情况下,需要非常高的紧固力;因此,集成面板和流体器件的流体给排口部必须具有高强度,同时,也不利于用于进行连接的操作。
发明内容
本发明借鉴了这样的实际情况,其对流体的管道系统中的集成面板与流体器件的连接结构进行了悉心钻研,目的是提供一种基本不需要进行加紧即可保持良好的密封性、并且其组装操作性也得到改善的集成面板与流体器件的连接结构。
另外,为了进一步促进小型化和模块化,流体器件单个部件的小型化当然是必要的,但在实现了该流体器件自身的小型化之后,预计会产生针对集成面板与流体器件的连接结构的小型化的要求。
因此,本发明的第二个目的是,促进使用了具有上述优点的集成面板的配管系统的集成化,进而提出并实现可以达到小型化的集成面板与流体器件的连接结构。
解决课题的手段
权利要求1中的本发明的特征在于,其在集成面板与流体器件的连接结构中,集成面板1具备开口有管状的流体流道3、4的第一流体给排口部1A,流体器件2具备开口有管状的流体流道7、8的第二流体给排口部2A,利用介于该第一流体给排口部1A和第二流体给排口部2A之间的环状的密封垫G,在上述流体流道3、4、7、8密封的状态下,将集成面板1的上述第一流体给排口部1A与流体器件2的上述第二流体给排口部2A连通连接,
在上述第一流体给排口部1A及上述第二流体给排口部2A上,在各端面开口的上述各流体流道3、4、7、8的外径一侧部分形成有环状突起11、21;
上述密封垫G由具有挠性的材料构成,并且包括:为了将上述第一、第二流体给排口部1A、2A的相对应的上述流体流道3、4、7、8相互连通而形成的流体路径W;在上述流体路径W的外径一侧部分形成、并分别与形成在上述第一及第二流体给排口部1A、2A的端面上的上述环状突起11、21相嵌合的一对环状槽51、51;以及为了形成该环状槽51而向上述第一及第二流体给排口部1A、2A的轴线P方向突出形成的内外的周壁端部52、53,
上述第一及第二流体给排口部1A、2A的端面上的上述环状突起11、21的内径一侧形成有能够与内径一侧的周壁端部52抵接的环状按压部分12、22,
上述环状按压部分12、22形成为具有上述环状突起一侧的侧周面倾斜的锥形周面12a、22a前窄状的环状突起,以使该环状按压部分12、22和上述环状突起11、21所包围的谷部14、24成为内窄状;上述内径一侧的周壁端部52具有与上述环状按压部分12、22的锥形周面12a、22a抵接的锥形周面52a,形成为能够自由进入上述谷部14、24的前窄状的环状突起,
上述第一流体给排口部1A和第二流体给排口部2A隔着上述密封垫G而被相互拉靠,从而使上述第一流体给排口部1A的上述环状突起11与上述密封垫G的一端的环状槽51、以及上述第二流体给排口部2A的上述环状突起21与上述密封垫G的另一端的上述环状槽51分别嵌合,而且上述环状按压部分12、22的锥形周面12a、22a与上述内径一侧的周壁端部52的锥形周面52a压接在一起而形成密封部S1。
权利要求2中的本发明的特征在于,在权利要求1所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述环状按压部分12、22的锥形周面12a、22a的倾斜角与上述内径一侧的周壁端部52的锥形周面52a的倾斜角被设定为不同角度,以使上述环状按压部分12、22的锥形周面12a、22a与上述内径一侧的周壁端部52的锥形周面52a仅在沿径向远离上述环状突起11、21的一侧的端部上彼此压接,由此构成上述密封部S2。
权利要求3中的本发明的特征在于,在权利要求1或2所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述环状突起11、21在上述轴线P方向上的突出量设定为大于上述环状按压部分12、22在上述轴线P方向上的突出量的状态。
权利要求4中的本发明的特征在于,在权利要求1至3中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述第一流体给排口部1A和上述第二流体给排口部2A隔着上述密封垫G相互拉靠,利用上述两个锥形周面12a、22a、52a彼此压接所产生的分力,使上述内径一侧的周壁端部52扩张变形而压接到上述环状突起11、21上,形成密封部S2。
权利要求5中的本发明的特征在于,在权利要求1至4中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述密封垫G的剖面形状呈近似H形。
权利要求6中的本发明的特征在于,在权利要求1至5中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述环状突起11、21前端的内周角部和/或外周角部被倒棱而使上述环状突起11、21形成剖面呈越往前端越细的形状,从而使上述环状突起11、21容易进入上述环状槽51中。
权利要求7中的本发明的特征在于,在权利要求1至6中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,设置有维持装置I,用于维持形成上述密封部S1的接合状态。
权利要求8中的本发明的特征在于,在权利要求7所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述维持装置I发挥拉靠功能,将上述第一流体给排口部1A和第二流体给排口部2A拉靠而获得上述接合状态。
权利要求9中的本发明的特征在于,其在集成面板与流体器件的连接结构中,
集成面板1具备第一流体给排口部1A,该第一流体给排口部1A开口有呈同心状形成的管状的流体流道3或环状的流体流道和一个以上的环状的流体流道4,流体器件2具备第二流体给排口部2A,该第二流体给排口部2A开口有呈同心状形成的管状的流体流道7或环状的流体流道和一个以上的环状的流体流道8,集成面板1的上述第一流体给排口部1A与流体器件2的上述第二流体给排口部2A各自的多个流体流道3、4、7、8相对应,并利用介于上述第一流体给排口部1A和上述第二流体给排口部2A之间的多个环状密封垫G1、G2以各流体流道3、4、7、8被密封的状态,将集成面板1的上述第一流体给排口部1A与流体器件2的上述第二流体给排口部2A连通连接,
在上述第一流体给排口部1A及上述第二流体给排口部2A上,在各端面开口的上述各流体流道3、4、7、8的外径一侧部分形成有环状突起21、11、41、31;
上述各密封垫G1、G2由具有挠性的材料构成,并包括:为了将上述第一、第二流体给排口部1A、2A的相对应的上述流体流道3、4、7、8相互连通起来而形成的流体路径W1、W2;在上述流体路径W1、W2的外径一侧部分形成、并分别与形成在上述第一及第二流体给排口部1A、2A的端面上的上述环状突起21、11、41、31相嵌合的一对环状槽51、61;以及为了形成上述环状槽51、61而向上述第一及第二流体给排口部1A、2A的轴线P方向突出形成的内外径侧的周壁端部52、53、62、63;
在上述第一及第二流体给排口部1A、2A的端面上的上述环状突起21、11、41、31的内外径侧形成有分别能够与上述内外径侧的周壁端部52、53、62、63抵接的环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33,
上述环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33形成为具有上述环状突起21、11、41、31一侧的侧周面倾斜而形成的锥形周面22a、23a、12a、13a、42a、43a、32a、33a的前窄状的环状突起,以使其与上述环状突起所包围的谷部14、24成为内窄状;上述周壁端部52、53、62、63具有与所对应的上述环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33的锥形周面22a、23a、12a、13a、42a、43a、32a、33a抵接的锥形周面52a、53a、62a、63a,形成为可以自由进入上述谷部24、25、14、15、44、45、34、35的前窄状的环状突起,
上述第一流体给排口部1A和上述第二流体给排口部2A隔着上述多个密封垫G1、G2被相互拉靠,从而使上述第一流体给排口部1A的上述环状突起21、41与上述各密封垫G1、G2的一端的环状槽51、61、以及上述第二流体给排口部2A的上述环状突起11、31与上述各密封垫G1、G2的另一端的上述环状槽51、61分别嵌合起来,而且上述环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33的锥形周面22a、23a、12a、13a、42a、43a、32a、33a与上述周壁端部52、53、62、63的锥形周面52a、53a、62a、63a压接而形成密封部S1;并且,
上述各密封垫G1、G2之中,在上述接合状态下内径侧和外径侧都存在上述流体流道W1、W2的中间密封垫G1形成为以下状态,即该中间密封垫G1的外周面55a成为用于形成环状的流体路径W2的壁面,其中该环状的流体路径W2将位于上述中间密封垫G1的外径一侧的上述第一流体给排口部1A的上述环状流体流道8及上述第二流体给排口部2A的上述环状流体流道4连通。
权利要求10中的本发明的特征在于,其在权利要求9所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33的锥形周面22a、23a、12a、13a、42a、43a、32a、33a的倾斜角与上述周壁端部52、53、62、63的锥形周面52a、53a、62a、63a的倾斜角设定为不同角度,从而形成上述环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33的锥形周面22a、23a、12a、13a、42a、43a、32a、33a与上述周壁端部52、53、62、63的锥形周面52a、53a、62a、63a仅在沿径向远离上述环状突起21、11、41、31的一侧的端部上彼此压接在而形成上述密封部S 1的结构。
权利要求11中的本发明的特征在于,其在权利要求9或10所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述环状突起21、11、41、31在上述轴线方向上的突出量设定为大于上述环状按压部分22、23、12、13、42、43、32、33在上述轴线方向上的突出量的状态。
权利要求12中的本发明的特征在于,其在权利要求9至11中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述第一流体给排口部1A和上述第二流体给排口部2A隔着上述多个密封垫G1、G2被相互拉靠,利用上述两个锥形周面22a、23a、12a、13a、42a、43a、32a、33a、52a、53a、62a、63a彼此压接所产生的分力,使内径一侧的上述周壁端部52、62扩径变形,而外径一侧的上述周壁端部53、63则缩径变形,从而压接到上述环状突起21、41、11、31上,形成二次密封部S2。
权利要求13中的本发明的特征在于,其在权利要求9至12中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述多个密封垫G1、G2的剖面形状呈近似H形。
权利要求14中的本发明的特征在于,其在权利要求9至13中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述环状突起21、11、41、31的前端的内周角部和/或外周角部被倒棱,该环状突起21、11、41、3形成为剖面呈越往前端越细的形状,从而使上述环状突起21、11、41、31容易进入到上述环状槽51、61中。
权利要求15中的本发明的特征在于,其在权利要求9至14中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构中,设置有维持装置I,用于维持形成上述密封部S1的接合状态。
权利要求16中的本发明的特征在于,在权利要求15所述的集成面板与流体器件的连接结构中,上述维持装置I发挥拉靠功能,将上述第一流体给排口部1A和第二流体给排口部2A拉靠而获得上述接合状态。
发明的效果
根据权利要求1的本发明,第一、第二流体给排口部被相互拉靠后,分别形成的环状突起与在密封垫的一个端面及另一个端面上分别形成的环状槽通过轴线方向的相对移动而相互嵌合,由此发挥导引功能;第一及第二流体给排口部就会无错位地相对接近,各流体给排口部的环状突起的内径一侧所形成的环状按压部分与密封垫的内径一侧的周壁端部就可以按照期望的方式压接在一起,形成接合状态。在该接合状态下,环状按压部分与内径一侧的周壁端部的锥形周面相互压接在一起,形成密封部,即在环状突起与环状槽的嵌合部的内径一侧独立的密封部,利用该密封部能够将第一及第二流体给排口部连接成可以切实地阻止液体从它们的连接部位泄露出来的状态。而且,发挥导引功能的环状突起与环状槽的嵌合部也发挥迷宫(迷路)作用,万一在密封部发生了泄露,泄露出来的流体也难以到达外径一侧。
第一及第二流体给排口部的各个锥形周面带有角度,形成在其环状突起一侧向轴线方向凹陷的状态,因此,不仅在轴线方向压接,在径向上也会被压接,从而缓解当第一及第二流体给排口部相互拉靠的力下降导致轴线方向的压力下降的情况下出现的密封部的压接力下降。因此,即使压接力有少量下降,仍然可以维持密封功能,与单纯在轴线方向上压接的现有结构相比,其优点效果明显。另外,还有一个优点是,该锥形周面所产生的径向分力会引起在使环状槽变窄的方向上的力,利用密封部的形成使环状槽与环状突起的嵌合变得更强,各流体给排口部与密封垫的防漏作用得到强化。
其结果是,能够提供一种利用导引功能切实地获得良好的密封状态、基本不需要进行加紧即可保持良好的密封性、可靠性优异并且其组装操作性也得到改善的集成面板与流体器件的连接结构。例如,如果在半导体制造设备中的清洗装置的管道系统中使用这种连接结构,就能够在确保良好的密封性的同时减少装置所占面积,其可以收到的效果是,既有利于降低成本,又能够通过确保大流道而提高循环流量,从而提高药液的高纯度,有助于提高成品率。
根据权利要求2的本发明,密封部处于仅由沿径向远离环状槽的一侧的端部(最内径一侧的端部)受到压接的状态,所以,利用更强的表面压力可以获得切实的密封作用。另外,这样可以防止流体渗入锥形周面之间,因此能够提供一种具有以下优点的集成面板与流体器件的连接结构,即其不会发生因流体本身或者流体中的混合物、异物等进入而停滞或降低流体的纯度。
根据权利要求3的本发明,随着第一及第二流体给排口部相互之间的拉靠,首先,环状突起会进入环状槽,其后,锥形周面相互接触在一起;由于其带有这种次序,所以能够切实地发挥环状突起与环状槽的嵌合而产生的导引功能。其结果是,该结构具有以下优点,即使稍杂乱地隔着密封垫组装集成面板和流体器件,由环状按压部分和内径一侧的周壁端部的压接所实现的密封部也能够按照预期那样切实地发挥功能。
根据权利要求4的本发明,为了利用锥形周面之间的压接而形成密封部,环状按压部分和周壁端部必须相互受到强按压,但这种按压力会因为各锥形周面所具有的倾斜而产生分力,周壁端部会扩张变形,结果被按压到环状突起的内径一侧的侧周面上形成压接,由此形成密封部。即,利用锥形周面相互压接的结构,无论环状突起与环状槽的嵌合状态怎样(压入、可自由滑动的密嵌合、带有间隙的嵌合等),在内径一侧的周壁端部与环状突起之间都会构成密封部。因而,利用这两处密封部使密封功能进一步得到强化,能够提供一种具有更优异的密封性能的集成面板与流体器件的连接结构。
根据权利要求5的本发明,密封垫的剖面形状形成为近似H形,因此,与例如横倒的T形形状的结构相比,密封垫及与其嵌合的部分——即第一、第二流体给排口部的设计、制作变得容易,同时,在嵌合到集成面板或流体器件中的情况下也能够获得优异的均衡性(强度均衡、组装均衡)。
根据权利要求6的本发明,采用将环状突起的内周角部和/或外周角部倒棱后形成的越靠近前端越细的形状,使环状突起容易进入环状槽中,所以,即使在第一、第二流体给排口部与密封垫的相对位置发生了少许偏差的状态下,也能够通过这两者的拉靠而切实地实现环状突起与环状槽的嵌合。其结果是,能够提供一种理想的集成面板与流体器件的连接结构,即使隔着密封垫拉靠第一、第二流体给排口部的组装操作稍微粗糙,通过环状突起与环状槽的嵌合,也会使上述导引功能切实地起作用。
根据权利要求7的本发明,利用维持装置,能够维持两个流体给排口部隔着密封垫彼此拉靠的接合状态,因此集成面板与流体器件不会出现液体泄露,能够长期保持可确保良好的密封性能的状态,提供一种可靠性优异的集成面板与流体器件的连接结构。其结果是,能够提供一种基本不需要进行加紧即可保持良好的密封性、并且其组装操作性也得到改善的集成面板与流体器件的连接结构,而且这种效果会进一步得到强化。
根据权利要求8的本发明,维持装置不仅维持第一流体给排口部与第二流体给排口部的接合状态,而且也起到将第一流体给排口部和第二流体给排口部拉靠从而获得接合状态所需的拉靠作用,因此,不再需要准备其他的拉靠装置,其优点是,可以从整体上节省组装时间和劳力,并降低成本。
根据权利要求9的本发明,将两个以上流体流道配置成同心状的多重管道,这与多个流体流道独立排列的结构相比,有助于实现连接结构部分的紧凑性。第一、第二流体给排口部被相互拉靠后,分别形成的环状突起与在密封垫的一个端面及另一个端面上分别形成的环状槽通过轴线方向的相对移动而相互嵌合,由此发挥导引功能;第一及第二流体给排口部就会无错位地相对接近,各流体给排口部的环状突起的内径一侧所形成的环状按压部分与密封垫的内外径侧的周壁端部就可以按照期望的方式压接在一起,形成接合状态。
在该接合状态下,环状按压部分与周壁端部的锥形周面相互压接在一起,形成密封部,即在环状突起与环状槽的嵌合部的内外径这两侧独立的密封部;利用该密封部能够将第一及第二流体给排口部连接成可以切实地阻止液体从它们的连接部位泄露出来的状态。而且,发挥导引功能的环状突起与环状槽的嵌合部也发挥迷宫(迷路)作用,万一在密封部发生了泄露,泄露出来的流体也难以到达内径一侧或外径一侧。
例如,如果在半导体制造设备中的清洗装置的管道系统中使用这种连接结构,就能够在确保良好的密封性的同时减少装置所占面积,其可以收到的效果是,既有利于降低成本,又能够通过确保大流道而提高循环流量,从而提高药液的纯度,有助于提高成品率。
第一及第二流体给排口部的各个锥形周面带有角度,形成在其环状突起一侧向轴线方向凹陷的状态,因此,不仅在轴线方向压接,在径向上也会被压接,从而缓解当第一及第二流体给排口部相互拉靠的力下降导致轴线方向的压力下降的情况下出现的密封部的压接力下降。因此,即使出现压接力少许下降的情况,仍然可以维持密封功能,与单纯在轴线方向上压接的现有结构相比,其有益效果明显。另外,还有一个优点是,该锥形周面所产生的径向分力会引起在使环状槽的宽度变窄的方向上的力,利用密封部的形成使环状槽与环状突起的嵌合变得更强,各流体给排口部与密封垫的防漏作用得到强化。
此外,在密封垫的内外会形成流体流道的中间密封垫中,不仅其内周部,而且其外周部也被兼作流体流道的壁面,因此,在内外相邻的流体流道的间隔就仅仅是中间密封垫的厚度,这样就可以将多个流体流道尽可能的靠近径向配置,有利于进一步提高集成面板与流体器件的连接结构部分的紧凑化。其结果是,实现了将多个流体流道排列成同心状进行连接的集成面板与流体器件的连接结构,从而既有助于促进有利于模块化和小型化的流体器件的集成化,又能够提供一种可长期保持可确保良好的密封性能、可靠性优异,并且可以进一步使集成面板与流体器件的连接结构小型化。
根据权利要求10的本发明,密封部处于仅由沿径向远离环状槽的一侧的端部(内径一侧的话是最内径一侧的端部,外径一侧的话是最外径一侧的端部)受到压接的状态,所以,利用更强的表面压力可以获得切实的密封作用。另外,这样可以防止流体渗入锥形周面之间,因此能够提供一种具有以下优点的集成面板与流体器件的连接结构,即其不会发生因流体本身或者流体中的混合物、异物等进入而停滞或降低流体的纯度。
根据权利要求11的本发明,随着第一及第二流体给排口部相互之间的拉靠,首先,环状突起会进入环状槽,其后,锥形周面相互抵接在一起;由于其带有这种次序,所以能够切实地发挥环状突起与环状槽的嵌合而产生的导引功能。其结果是,该结构具有以下优点,即使稍微粗糙地隔着密封垫组装集成面板和流体器件,由环状按压部分和周壁端部的压接所实现的内外的密封部也能够按照预期那样切实地发挥功能。
根据权利要求12的本发明,为了利用锥形周面之间的压接而形成密封部,环状按压部分和周壁端部必须相互受到强按压,但这种按压力会因为各锥形周面所具有的倾斜而产生分力,内径一侧的周壁端部会扩径变形,而外径一侧的周壁端部会缩径变形,分别被按压到环状突起的内外径侧的侧周面上而压接在一起,由此形成内外的二次密封部。即,利用锥形周面相互压接的结构,无论环状突起与环状槽的嵌合状态怎样(压入、可自由滑动的密嵌合、带有间隙的嵌合等),在内外径侧的周壁端部与环状突起之间都会构成密封部。因而,利用这些密封部及二次密封部使密封功能得到强化,能够提供一种具有更优异的密封性能的集成面板与流体器件的连接结构。
根据权利要求13的本发明,密封垫的剖面形状形成为近似H形,因此,与例如横倒的T形形状的结构相比,密封垫及与其嵌合的部分——即第一、第二流体给排口部的设计、制作变得容易,同时,在嵌合到集成面板或流体器件中的情况下也能够获得优异的均衡性(强度均衡、组装均衡)。
根据权利要求14的本发明,采用将环状突起的内周角部和/或外周角部倒棱后形成的越靠近前端越细的形状,使环状突起容易进入环状槽中,所以,即使在第一、第二流体给排口部与密封垫的相对位置发生了少许偏差的状态下,也能够通过这两者的拉靠而切实地实现环状突起与环状槽的嵌合。其结果是,能够提供一种理想的集成面板与流体器件的连接结构,即使隔着多个密封垫拉靠第一、第二流体给排口部的组装操作稍微粗糙,通过环状突起与环状槽的嵌合,也会使上述导引功能切实地起作用。
根据权利要求15的本发明,利用维持装置,能够维持两个流体给排口部隔着密封垫彼此拉靠的接合状态,因此集成面板与流体器件不会出现液体泄露,能够长期保持可确保良好的密封性能的状态,提供一种可靠性优异的集成面板与流体器件的连接结构。其结果是,既有助于促进有利于模块化和小型化的流体器件的集成化,又能够提供一种可长期保持良好的密封性能、可靠性优异,并且可以进一步小型化的集成面板与流体器件的连接结构,这种效果会进一步得到强化。
根据权利要求16的本发明,维持装置不仅维持第一流体给排口部与第二流体给排口部的接合状态,而且也起到将第一流体给排口部和第二流体给排口部拉靠从而获得接合状态所需的拉靠作用,因此,不再需要准备其他的拉靠装置,其优点是,可以从整体上节省组装时间和劳力,并降低成本。
附图说明
图1是表示集成面板与阀门的连接结构的剖视图(实施例1)。
图2是图1的连接结构中使用的密封垫和流体给排口部的主要部分的剖视图。
图3是表示密封垫与流体器件的嵌合结构的详细情况的主要部分的放大剖视图。
图4是表示集成面板与波纹管式阀门的连接结构的剖视图(实施例2)。
图5是表示集成面板与过滤器的连接结构的剖视图(实施例3)。
图6是表示带有拉靠功能的维持装置的第一其他结构的主要部分的剖视图(实施例4)。
图7是表示具有图6的维持装置的连接结构的连接流程的说明图。
图8是表示带有拉靠功能的维持装置的第二其他结构的主要部分的剖视图(实施例5)。
图9是表示具有图8的维持装置的连接结构的连接流程的说明图。
图10是表示带有拉靠功能的维持装置的第三其他结构的主要部分的剖视图(实施例6)。
图11是表示带有拉靠功能的维持装置的第四其他结构的主要部分的剖视图(实施例7)。
图12是表示带有拉靠功能的维持装置的第五其他结构的主要部分的剖视图(实施例8)。
图13的(a)和(b)都是表示环状突起的其他形状的主要部分的剖视图。
图14是表示集成面板与阀门的同心状多重流路连接结构的剖视图(实施例9)。
图15是图14的连接结构中使用的密封垫和流体给排口部的主要部分的剖视图。
图16是表示密封垫与流体器件的嵌合结构的详细情况的主要部分的放大剖视图。
图17是表示隔着法兰管道的集成面板与泵的同心状多重流路连接结构的剖视图(实施例10)。
图18是表示带有拉靠功能的维持装置的第六其他结构的主要部分的剖视图(实施例11)。
图19是表示具有图17的维持装置的连接结构的连接流程的说明图。
图20是表示带有拉靠功能的维持装置的第七其他结构的主要部分的剖视图(实施例12)。
图21是表示具有图19的维持装置的连接结构的连接流程的说明图。
图22是表示维持装置的结构的主要部分剖视图(实施例13)。
图23的(a)和(b)都是表示环状突起的其他形状的主要部分的剖视图。
附图标记说明
1集成面板
1A第一流体给排口部
1n外螺纹部
2流体器件
2A第二流体给排口部
3、4集成面板的流体流道
7、8流体器件的流体流道
9a贯穿孔
10嵌合密封部
11、21、31、41环状突起
12、13、22、23、32、33、42、43环状按压部分
12a、13a、22a、23a、32a、33a、42a、43a锥形周面
14、15、24、25、34、35、44、45谷部
51、61环状槽
52、53、62、63周壁端部
52a、53a、62a、63a锥形周面
55a中间密封垫的外围部位
66螺栓
67螺母部
81筒状螺母
81n内螺纹部
82组合型环
83内向法兰
83a开口部
G、G1、G2密封垫
I维持装置
P轴线
S1密封部
W、W1、W2流体路径
X、Z中心线
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的集成面板与流体器件的连接结构的实施方式。图1至图3表示实施例1的集成面板与流体器件的连接结构;图4、图5分别表示实施例2、3的集成面板与流体器件的连接结构;图6至图12表示维持装置的其他结构;图6表示第一其他结构;图7、图8表示第二其他结构;图9、图10表示第三其他结构;图11表示第四其他结构;图12表示第五其他结构;图13表示环状突起的其他结构。此外,图14、图15是表示实施例9的集成面板与流体器件的连接结构的整体图和主要部分的剖视图;图16是表示第一密封垫和第一流体给排口部的详细嵌合结构的主要部分的剖视图;图17是表示实施例10的集成面板与流体器件的连接结构的整体图;图18、图19是第六其他结构的维持装置的半剖视图和组装说明图;图20、图21是第七其他结构的维持装置的半剖视图和组装说明图;图22是第八其他结构的维持装置的剖视图。另外,图23是环状突起的其他结构。
[实施例1]
在图1、图2中表示实施例1的集成面板与流体器件的连接结构。该集成面板与流体器件的连接结构是一种单流路型结构,其由内部形成有一对圆管状的流体流道3、4的集成面板1和在该集成面板1的上表面1a上隔着环状的密封垫G搭载的阀门(开闭阀门、截止阀等)2构成,共享纵向轴线P。即,用于给排的一对连接结构彼此采用相同的结构。
如图1、图2所示,集成面板1的结构为,在PFA或PTFE等氟树脂制成的面板材料(或者块材)5的内部形成有一对圆管状的供给侧流体流道3、4,该供给侧流体流道3、4由开口于面板上表面1a的上下走向的纵流道3a、4a和横向的横流道3b、4b构成。将该集成面板1中的给排流体流道3、4开口的部分称为第一流体给排口部1A,则在该第一流体给排口部1A中,圆管状的纵流道3a、4a分别形成为具有轴线P的流道。另外,在第一流体给排口部1A,开口于其上端面的各流体流道3、4的外径一侧部分分别形成有下第一密封端部t21和下第二密封端部t22,它们以轴线P为轴线形成环状,并且具有向上方突出的内外的环状突起21。
如图1、图2所示,阀门(流体器件的一个实例)2具有PFA或PTFE等氟树脂制成的、俯视形状呈圆形的阀门箱6,该阀门箱6的下端部形成在第二流体给排口部2A,该第二流体给排口部2A具有以从底面6a向下方突出的状态纵向配置的圆管状供给侧流体流道7和以向该供给侧流体流道7的横向侧方离开而开口的状态纵向配置的圆管状的排出侧流体流道8。即,在该第二流体给排口部2A,圆管状的供给侧流体流道7、8分别形成为具有轴线P的流道。即,在阀门箱6下端,具有一对螺栓贯穿孔9a的一对由PFA或PTFE或者其他材料制成的氟树脂制的安装法兰9向下方突出形成,利用具有流体流道7、8的管部9A和法兰部(外向法兰)9B形成各个安装法兰9。供给侧的安装法兰9形成在具有向下方突出的环状突起11的上第一密封端部t11上,排出侧的安装法兰9形成在具有向上方突出的环状突起11的上第二密封端部t12上。
一对密封垫G彼此相同,以供给侧的密封垫G为例说明其结构。密封垫G是由PFA或PTFE等氟树脂制成的,其包括将供给侧的上下流体给排口部1A、2A所对应的流体流道——即纵流道3a及供给侧流体流道7相互连通起来而形成的管状的流体路径W,以及在流体路径W的外径一侧部分形成、并分别与形成在第一及第二流体给排口部1A、2A的端面上的上第一密封端部t11的环状突起11和上第二密封端部t12的环状突起21相嵌合的上下一对环状槽51、51。
即,密封垫G的剖面形状为,其具有上下一对环状槽51、51和用于形成这些环状槽51、51的内周壁54及外周壁55,同时,上下的环状槽51、51的深度以及宽度相同而上下对称,并且内、外周壁54、55也呈左右对称,相对于沿着第一及第二流体给排口部1A、2A的轴线P方向的纵中心Z及与该纵中心线Z正交的横中心线X这两条线呈线对称(近似线对称即可),形成近似H形的形状。内周壁54的上下端部形成有内周面54a即流体路径W的上下端部以越靠近前端越宽阔的形状外向倾斜的锥形内周面52a、52a,同时,外周壁55的上下端部也形成有外周面55a的上下端部内向倾斜的锥形外周面53a、53a。
在集成面板1的第一流体给排口部1A的下第一密封端部t21的环状突起21和阀门2的第二流体给排口部2A的上第一密封端部t11中的环状突起11的内径以及外径侧,形成有环状按压突起(环状按压部分的一个实例)12、13、22、23,这些环状按压突起12、13、22、23用于防止:为了形成密封垫G上的环状槽51而沿轴线P方向突出形成的内外周壁端部52a、53a,因环状槽51和环状突起52的嵌合而发生扩张变形。
下面针对密封垫G和上第一密封端部t11说明与上述环状按压突起相关的结构。内外的环状按压突起12、13相互对称,形成为具有环状突起侧的侧周面倾斜的锥形外周面12a、以及锥形内周面13a的前窄状的环状突起,以使由内外的环状按压突起12、13和环状突起11所包围的谷部14、15呈现内窄状(上部收缩状)。即,上第一密封端部t11是环状突起11及在其内外两侧形成的环状按压突起12、13和谷部14、15的总称。
密封垫G的内外周壁54、55的上端部的结构为,其包括分别与环状按压突起12、13的锥形外周面12a和锥形内周面13a抵接的锥形内周面52a和锥形外周面53a,并包括可自由进入14、15的前窄状的环状密封突起(周壁端部的一个实例)52、53,在接合状态(参照图1)下,内外的周壁54、55的上端部——即环状密封突起52、53进入相应的谷部14、15,上第一密封端部t11的锥形外周面12a和密封垫G的锥形内周面52a被压接起来,并且上第一密封端部t11的锥形内周面13a和密封垫G的锥形外周面53a也被压接起来。
即,在密封垫G的上端部,利用环状槽51及其内外的环状密封突起52、53形成上密封部g11,并同样地在下端部形成下密封部g12。上密封部g11与上第一密封端部t11嵌合而形成嵌合密封部10,下密封部g12与下第二密封端部t21嵌合而形成嵌合密封部10。
下面针对上第一密封端部t11和密封垫G的上密封部g11详细说明嵌合密封部10的嵌合结构。如图2、图3所示,内外的谷部14、15及内外的环状密封突起52、53分别彼此对称,内外的谷部14、15整体的夹角α°与内外的环状密封突起52、53整体的对角β°之间设定为α°<β°的关系,优选是设定为的α°+(20~40°)=β°这样的关系。利用这种结构可以获得以下优点,即,在上第一密封端部t11的上环状突起11和环状槽51相互嵌合的接合状态(后述)下,上内环状按压突起12和上内环状密封突起52呈现为其锥形外周面12a和锥形内周面52a在最内径一侧部分被压接的状态(参照图3的虚拟线),起到一次密封部(密封部的一个实例)S1的作用,阻止穿过流体流道W的流体渗入这些外内的锥形周面12a、52a彼此之间。
此外,上环状突起11的宽度d1和上环状槽51的宽度d2之间设定为d1>d2的关系,优选是设定为d1×(0.6~0.8)=d2这样的关系。此外,上环状突起11的突出长度h1与上环状槽51的深度h2之间设定为h1<h2的关系。利用这些结构,其优点是,上环状突起11和上环状槽51,详细来说是上环状突起11的内外的两侧周面与相应的上环状槽51的内外侧周面被牢固地压接,形成了发挥阻止流体泄露的优异的密封性能的二次密封部S2,与此同时,上内环状按压突起12的锥形外周面12a与上内环状密封突起52的锥形内周面52a一定会抵接,从而良好地形成上述一次密封部S1。
对于嵌合密封部10,如图3所示,沿环状按压突起12、22(13、23)的轴线P方向的高度h3与环状突起11(21)的突出长度h1的关系除了图3所示的h1>h3的关系之外,也可以是h1=h3或h1<h3的关系。另外,为了使内径一侧的二次密封部S2切实地起作用,如果将相对于环状突起11(21)和环状槽51各自的轴线P的半径表示为R1、R2,则优选是设定为使R1<R2成立。进而,内径一侧的周壁端部52与环状突起11(21)被压接在一起,但也可以是不形成二次密封部S2的结构。
另外,内侧的环状按压突起12的前端、以及环状密封突起52、53的前端形成为不至于构成针尖圆角的切削形状,即倾斜切削面12b和切削面52b、53b。利用这些结构,即使上内环状按压突起12的前端在流体流道W一侧发生了少许扩张变形,因其本来是切削后的形状,所以只会在流体流道W中途形成开口很大的剖面为三角形的凹陷,存在于该凹陷处的流体很容易流出去,实质上不会产生积液。而且,该凹陷的开口角度、即倾斜切削面12b与锥形内周面52a的夹角足够大,也避免了因表面张力而产生的积液。另外,环状突起11前端的内周角部和外周角部采用了经倒棱加工后的倒棱形状11a,因此,向宽度很窄的环状槽51内的压入移动能够顺利地进行,不会发生剐扯。
此外,如图13(a)所示,将环状突起11前端的内周角部和外周角部的倒棱形成部11a明确地加大后使环状突起11形成为剖面越靠近前端越细的形状,从而形成环状突起11容易进入环状槽51的结构。如果采用这种结构,即使第一、第二流体给排口部1A、2A和密封垫G在组装时的相对位置与预期的适合状态发生了少许偏离,锥形周面内部或外部的倒棱形状部11a也会起进行嵌合导引,使环状突起11可靠地进入环状槽51内。在这种情况下设置的嵌合密封部10(二次密封部S2)就成为由环状突起11的根部和环状槽51的顶端部构成的嵌合部所形成的结构。
如图13(b)所示,也可以将倒棱形状部11a进一步加大,使环状突起11的内外侧周面成为全部倾斜的锥形侧周面11a,从而形成显著的越靠近前端越细的形状结构。在这种情况下,嵌合导引的功能得到强化,环状突起11更容易进入环状槽51中。在这种情况下,设置嵌合密封部10(二次密封部S2),产生了环状突起11将环状槽51撑宽的楔效果,环状槽51的前端部位与环状突起11的根部以线接触方式或以极小的面积圆周状压接在一起,可以更切实地实现密封功能。图13(a)、(b)所示的这些结构也可以应用于其他的环状突起21中。
外侧的环状按压突起13的整体形状与内侧的环状按压突起12不同,并且以与环状按压突起13的锥形内周面13a相接续的状态存在有用于形成阀门箱6的下端部的下端内周部9b。此外,下第一密封端部t21的整体形状与内侧的环状按压突起22也不同,并且也以与环状按压突起23的锥形内周面23a相接续的状态存在有用于形成面板材料5的上端部的上端内周部5b。这些上以及下端内周部5b、9b在将密封垫G的上及下密封部g11、g12嵌到上及下第一密封端部t11、t21中时发挥导引功能,同时,也可以与锥形内周面13a、23a一起发挥阻止密封垫G的外周壁55的扩张变形的功能。
此外,如图6的虚拟线所示,如果将在密封垫G的外周壁55上横向突出的环状的拆装法兰1f形成为一体,则其优点是,在从第一或第二流体给排口部1A、2A中抽出密封垫G时,用工具或手指拉扯法兰1f,就能够很容易地拆除。在这种情况下,拆装法兰1f的厚度设定为比接合状态下的第一及第二流体给排口部1A、2A之间的间隙更小的值。
进一步详细叙述嵌合密封部10。如图2、图3所示,环状按压突起12、13的锥形周面12a、13a的开角(谷部14、15的开角)D设定为50~70度内的值(50°≤D°≤70°),同时,环状密封突起(周壁端部)52、53的锥形周面52a、53a的尖角E设定为60~80度内的值(60°≤D°≤80°)。此外,开角D和尖角E设定为,开角D加上50~70度后等于尖角E即[D°+(10~20°)=E°]。更理想的值是,开角D设定为69~71度(D°=70°±1),尖角E设定为79~81度(E°=80±1°),而且尖角E设定为开角D+9~11度(E°-D°=10±1°)。
另外,环状按压突起12的倾斜切削面12b的切削角Ds设定为49~51度(Ds°=50°±1°),周壁端部52、53的前端切削面52b、53b的倾角Es设定为124~126度(Es°=125°±1°)。通过这样的角度设定,锥形外周面12a和锥形内周面52a在环状的线接触状态下抵接,一次密封部S1发挥密封唇效果。另外,锥形内周面13a和锥形外周面53a之间也在它们的外径一侧端部产生密封作用。此外,虽然其图示被省略,在不存在下端内周部9b的情况下(与集成面板或流体器件中的密封垫G的嵌合部的剖面形状左右对称的情况下),外侧的环状按压突起13中也形成有与倾斜切削面12b相同的倾斜切削面,产生上述密封唇效果。
即,上述环状密封突起(周壁端部)52、53的锥形周面52a、53a(锥形内周面52a、锥形外周面53a)相对于上述第一流体给排口部1A和上述第二流体给排口部2A相互拉靠的方向——即拉靠方向的尖角E设定为在上述环状按压突起12、13中的环状突起11一侧的锥形周面12a、13a(锥形外周面12a、锥形内周面13a)相对于上述拉靠方向的开角D上增加10~20度、优选是10度或10度左右。此外,上述尖角E设定为60~80度、优选是80度或80度左右。
采用这种将尖角E和开角D设定为接近90度的钝角值的结构的优点是,环状按压突起12、13在拉靠方向(轴向)的突出量小于其径向宽度,相对地提高了强度和刚性,既限制了环状密封突起52、53的扩张,又能够更有效地抑制其自身(环状按压突起12、13)在径向上的扩张变形。此外,能够减小因环状密封突起52、53向谷部14、15的插入而产生的锥形周面52a、53a将环状按压突起12、13向径向撑开的分力,这也能够抑制环状按压突起12、13在径向上的扩张变形。
下面说明维持装置I。如图2、图3所示,第一流体给排口部1A和第二流体给排口部2A隔着密封垫G相互拉靠,与此同时,利用该拉靠作用使第一流体给排口部1A的上第一密封端部t11和密封垫G的上密封部g11、以及第二流体给排口部2A的下第一密封端部t21和密封垫G的下密封部g12分别嵌合起来,形成各个嵌合密封部10;维持装置I的结构用于维持上述的这种接合状态。亦即,第二流体给排口部2A的环状突起11和密封垫G的上侧的环状槽51、以及第一流体给排口部1A的环状突起21和密封垫G的下侧的环状槽51分别嵌合。
维持装置I的具体结构是,其由插入到第二流体给排口部2A的法兰部9B的螺栓贯穿孔9a中的一对螺栓66和与一对螺栓贯穿孔9a、9a相对应着形成在第一流体给排口部1A(面板材料5)上的螺母部67、67构成,从而构成带有能够通过将螺栓66与螺母部67拧在一起而紧固的操作,将阀门2向集成面板1拉靠,并能够维持这种拉靠状态的拉靠功能的维持装置I。另外,在发生老化或蠕变而导致各嵌合密封部10的压接力下降的情况下,可以通过加紧螺栓66来应付,从而维持良好的密封性能。
[实施例2]
在图4中表示实施例2的集成面板与流体器件的连接结构。这是一种将集成面板1与流体器件的一个实例——即过滤器2连通连接的结构,连接结构本身与图1至图3所示的实施例1相同。因此,对于相同位置标注相同的附图标记,并省略其说明。
过滤器2由主体机箱2K、下部机箱2B及过滤体2C构成,下部机箱2B形成有供给侧的流体流道7和排出侧的流体流道8、以及在具有这些流体流道7、8的状态下横向突出形成的一对安装法兰9、9。这些安装法兰9、9和集成面板1经由密封垫G连通连接。
[实施例3]
如图5所示,实施例3的集成面板与流体器件的连接结构是集成面板1与流体器件的一个实例——即调节器2的连接结构。调节器2包括由上部箱体、中间箱体及下部箱体构成的壳体2C,在上部箱体与中间箱体之间容纳着外围部位受到夹持的波纹管(省略图示),在中间箱体与下部箱体之间容纳着外围部位受到夹持的阀体(省略图示),下部箱体中容纳着复位弹簧。
壳体2C上以一体化的方式设置有向横侧方向突出形成的一对安装法兰9、9,利用这些安装法兰9、9将调节器2经由密封垫G连接到集成面板1的上表面1a。经由该密封垫G实现的安装法兰9与集成面板1的上表面1a的连接结构与图1至图3所示的实施例1相同,省略其详细说明。
[实施例4]
在图6、7中表示实施例4的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例1的不同仅在于维持装置I,对该第一其他结构的维持装置I进行说明。此外,在图6、图7中,针对与图1至图3所示的实施例1相对应的位置标注相对应的附图标记。如图6和图7所示,第一其他结构的维持装置I由筒状螺母81和组合型环82构成,其中,在形成于集成面板1的上表面上的俯视呈圆形的突起状的第一流体给排口部1A的外围部位形成有外螺纹1n,上述筒状螺母81具备与该外螺纹1n可自由拧合的内螺纹81n;上述组合型环82是在阀门2的阀门箱6的下端部形成的外向法兰9上、在环状流体流道7的轴线P方向上干涉的二分或三分以上的组合型环。这样构成的维持装置I通过紧固操作使内螺纹81n与第一流体给排口部1A的外螺纹1n螺合在一起,并可以利用该紧固操作使两个流体给排口部1A、2A隔着密封垫G互相向接近的方向拉靠,并且,该维持装置I带有可以维持拉靠状态的拉靠功能。
形成在筒状螺母81的阀门2一侧(上侧)的内向法兰83的开口部83a设定为容许外向法兰9通过所需的最小限度的内径尺寸。组合型环82的外径设定为比内螺纹81n的内径略小的尺寸以便可以自由进入筒状螺母81中,而且,其内径设定为可以与阀门2的圆形的第二流体给排口部2A的外径部自由外嵌的最小限度的尺寸。在这种情况下,为了装配组合型环82,第二流体给排口部2A中除去外向法兰9的细径部分的轴向长度必须大于筒状螺母81的轴向长度与组合型环82的厚度之和。具体地,如图7(b)所示,处于与阀门箱6的根部6t相接触状态的筒状螺母81与外向法兰9之间的长度d3应大于组合型环82的厚度d4(d3>d4)。
另外,在筒状螺母81上的内螺纹81n的内部深处的端部与内向法兰83之间,内周面部81m形成为与轴线P同心的平坦的内周面,该内周面部81m可以在组合型环82上沿轴向自由滑动,并且具有覆盖组合型环82的宽度尺寸的轴线P方向长度。即,筒状螺母81的内螺纹81n与内向法兰83之间的内径部81a形成为与供给侧流体流道7同心的平坦的内周面,而且其内周面部81m的内径尺寸被设定为比剖面形状为矩形的组合型环82的外径略大的嵌合公差状态,另一方面,第二流体给排口部2A的外径部形成为与供给侧流体流道7同心的平坦的外周面,而且该外径部的外径与组合型环82的内径大致相同。由此,防止了在旋拧筒状螺母81时出现组合型环82倾斜着夹住的状态或筒状螺母81的旋拧所产生的轴线P方向的按压力无法传递到外向法兰9的故障,能够有效地按压外向法兰9,将第一、第二流体给排口部1A、2A顺利地拉靠到相互接近的方向。
使用第一其他结构的维持装置I将两流体给排口部1A、2A连接起来的操作流程如下。首先,如图7(a)所示,让过外向法兰9,将筒状螺母81嵌装到阀门2的第二流体给排口部2A的外周,并移动到其最里侧为止(直到与根部6t抵接)。接着,如图7(b)所示,使组合型环82穿过外向法兰9和筒状螺母81的前端之间,外嵌装配到第二流体给排口部2A。也可以在此时或在这之前通过环状突起11、21、31、41与环状槽51、61的临时嵌合将密封垫G安装到任一个流体给排口部1A、2A的端面上。接着,隔着密封垫G将第一流体给排口部1A贴到第二流体给排口部2A上,在此状态下使筒状螺母81滑移后进行紧固操作[参照图7(c)],从而获得图6所示的连接状态。此外,在图7中,为便于图示而将上下层叠的集成面板1与阀门2描画成横向放倒的状态。
[实施例5]
在图8、图9中表示实施例5的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例1的不同仅在于维持装置I,对该第二其他结构的维持装置I进行说明。此外,在图8、图9中,针对与图1至图3所示的实施例1相对应的位置标注相对应的附图标记。第二其他结构的维持装置I的结构为,其包括:将第一及第二流体给排口部1A、2A以越接近其端面侧越大的方式进行扩径后所形成的第一及第二裁头锥形台状端部1D、2D;由一对半圆弧部件84、84构成的组合型按压环85,其中,该一对半圆弧部件84、84具有因与第一裁头锥形台状端部1D的锥形外周面1d相抵接的第二锥形内周面84a、以及与第二裁头锥形台状端部2D的锥形外周面2d相抵接的第二锥形内周面84b而使剖面呈近似ㄑ形的内周面;用于将半圆弧部件84、84相互拉靠的螺栓86以及形成在一个半圆弧部件84上的螺母87。
在跨着处于接合状态的第一裁头锥形台状端部1D和第二裁头锥形台状端部2D罩上半圆弧部件84的状态下,利用插在另一个半圆弧部件84的贯穿孔84h中的螺栓86和螺母87的紧固,一端由支点Q以合页状枢轴支撑的半圆弧部件84、84相互拉靠而形成锥形周面,利用该锥形周面的相互接触所产生的力使各流体给排口部1A、2A相互拉靠。组合型按压环85优选是使用氟树脂材料形成,但也可以由铝合金及其他材料构成。
使用第二其他结构的维持装置I将两流体给排口部1A、2A彼此连接起来的操作流程如下。首先,如图9(a)所示,执行预备连接操作,使第一、第二流体给排口部1A、2A隔着密封垫G轻轻连接在一起。接着,如图9(b)所示,使将组合型按压环85盖到上述预备连接起来的第一及第二裁头锥形台状端部1D、2D上,然后通过螺栓86执行紧固操作。通过该螺栓86的紧固,密封垫G深深地嵌入到各流体给排口部1A、2A,实现了如图9(c)所示的集成面板1与阀门2的连接状态。
[实施例6]
在图10中表示实施例6的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例1的不同仅在于维持装置I,对该第三其他结构的维持装置I进行说明。此外,在图10中,针对与图1至图3所示的实施例1相对应的位置标注相对应的附图标记。第三其他结构的维持装置I由以下部分构成:第一流体给排口部1A,其形成在集成面板1的上表面,俯视呈圆形,形状为突起状,并在外围部位有外螺纹1n;法兰部9,其在第二流体给排口部2A上以外围部位有外螺纹9n的状态形成在阀门箱6的下端部;第一及第二环状螺母91、92,其具有可以拧到这两个外螺纹1n、9n上的内螺纹91n、92n;咬合环93,能嵌合安装到这些环状螺母91、92的外围槽91m、92m上,并且剖面形状为近似コ形。
两个环状螺母91、92及咬合环93是例如PFA或PTFE等氟树脂材料制成的,具有一定程度的挠性。因此,使用第三其他结构的维持装置I将两流体给排口部1A、2A相互连接的流程是,预先将咬合环93嵌接到各环状螺母91、92上形成一体化的第一及第二环状螺母91、92,然后将该一体化的第一、第二环状螺母91、92螺合到隔着密封垫G相互拉靠而呈组装状态的第一及第二流体给排口部1A、2A上,形成集成面板与流体器件的连接结构。当然,在这种情况下,其条件是各外螺纹1n、9n是相同的螺纹,通过螺合安装后,可以旋拧各环状螺母91、92进一步紧固,或以后进行加紧。
另外,也可以采用以下组装流程。即,在将各个环状螺母91、92拧到相对应的外螺纹1n、9n上的状态下执行拉靠工序,将两个流体给排口部1A、2A隔着密封垫G拉靠,在密封垫G被压接起来的密封状态下进行连接。使用不同于维持装置I的另外的专用拉靠装置执行该拉靠工序。然后,在与各外螺纹1n、9n分别相互邻接的状态下通过螺合安装起来的第一及第二环状螺母91、92的外围槽91m、92m中,将咬合环93以强制扩径变形的方式嵌入,由此形成集成面板与流体器件的连接结构。即,通过强行嵌入使咬合环93而与两个环状螺母91、92卡合。
采用这种结构的维持装置I如其字面意义所示,仅具有维持第一及第二流体给排口部1A、2A隔着密封垫G实现的密封连接状态的功能。但是,由于各环状螺母91、92和咬合环93可以相对旋转,因此这些环状螺母91、92都可以单独旋转移动,当因老化或蠕变等导致密封压接力下降的情况下,可以对某一个或两个环状螺母91、92进行强制旋转操作,从而进行加紧操作。
[实施例7]
在图11中表示实施例7的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例1的不同仅在于维持装置I,对该第四其他结构的维持装置I进行说明。如图11所示,第四其他结构的维持装置I由以下部分构成:第一流体给排口部1A,其形成在集成面板1的上表面,俯视呈圆形,形状为突起状,并且在外围部位有外螺纹1n;法兰部9,其在第二流体给排口部2A上以外围部位有外螺纹9n的方式形成在阀门箱6的下端部;筒状螺母101,其具有可以拧到这两个外螺纹1n、9n上的内螺纹101n。
筒状螺母101的前端一侧的内螺纹101n与起始端一侧的内向法兰102之间形成有比外螺纹1n、9n口径更大的包夹内周部101a,内向法兰102形成为在轴线P方向上干涉法兰部9的内径尺寸。在图11所示的组装状态下,流体器件2的外螺纹9n被容纳在包夹内周部101a内,是仅有集成面板1的外螺纹1n与内螺纹101n处在螺合在一起的状态,由此维持第一及第二流体给排口部1A、2A彼此相互拉靠的状态。
在组装时,首先将筒状螺母101的内螺纹101n螺合道流体器件2的法兰部9的外螺纹9n上加以紧固,并让过外螺纹9n而形成可以在包夹内周部101a上自由旋转的容纳状态,在该状态下隔着密封垫G将内螺纹101n螺合到集成面板1的外螺纹1n上加以紧固。这样一来,筒状螺母101相对于法兰部9的外螺纹9n形成空转,因此只有集成面板1因紧固而拧进去,其结果是,集成面板1与流体器件2被拉靠,隔着密封垫G使流体流道3、7以密封状态连通连接的拉靠状态得以维持,构成了带有拉靠功能的维持装置I。
[实施例8]
在图12中表示实施例8的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例1的不同仅在于维持装置I,对该第五其他结构的维持装置I进行说明。如图12所示,第五其他结构的维持装置I采用了图6所示的第一其他结构的维持装置I和图11所示的第四其他结构的维持装置I的折衷方案式的结构,其由以下部分构成:第一流体给排口部1A,其形成在集成面板1的上表面,俯视呈圆形,形状为突起状,并且在外围部位有外螺纹1n;法兰部9,其在第二流体给排口部2A上以在外围部位有外螺纹9n的方式形成在阀门箱6的下端部;筒状螺母111,其具有可以拧到这两个外螺纹1n、9n上的内螺纹111n;组合型环112。
筒状螺母111的前端一侧的内螺纹111n与起始端一侧的内向法兰113之间形成有比外螺纹1n、9n口径更大的包夹内周部111a,内向法兰113具有内径部113a,其内径尺寸为在轴线P方向上不会干涉法兰部9的大小程度。组合型环112是将圆环分割为3份以上(例如:由3个近120度的扇形部件构成)那样的构件,其可以越过内向法兰113和内螺纹111n而从外部进入包夹内周部111a,并在包夹内周部111a处组成环状形状。另外,也可以将组合型环112构造成象扣环那样通过在径向的一定程度的挠曲而嵌入包夹内周部111a的具有挠性的单一C形状。
使用该第五其他结构的维持装置I进行的组装如下所示。即,遵循上述要领,预先设置为将组合型环112嵌入到包夹内周部111a中的状态,其后的工序与上述第四其他结构的维持装置I的情形相同。因此,不再进行进一步的组装流程的说明。
[实施例9]
在图14、图15中表示实施例9的集成面板与流体器件的连接结构。该集成面板与流体器件的连接结构是一种同心状双重流路型结构,其由内部形成有多个管状流体流道3、4的集成面板1和在该集成面板1的上表面1a上隔着内外共计2个环状密封垫G1、G2搭载的阀门(开闭阀门、截止阀等)2构成,共享纵向轴线P。
如图14、图15所示,集成面板1是在PFA或PTFE等氟树脂制成的面板材料(或者块材)5的内部形成有供给侧流体流道3和排出侧流体流道4的构件,其中,上述供给侧流体流道3呈管状,由开口于面板上表面1a的上下走向的纵流道3a和横向的横流道3b构成;上述排出侧流体流道4由形成在纵流道3a的外径一侧并开口于面板上表面1a的环状的纵环流道4a以及与该纵环流道4a的底部连通的横向的横流道4b构成。将该集成面板1中给排流体流道3、4呈双重配管状开口的部分称为第一流体给排口部1A,则在该第一流体给排口部1A中,管状的纵流道3a和环状的纵环流道4a形成为具有共同轴线P的同心状的流道。另外,在第一流体给排口部1A,开口于其上端面的各流体流道3、4的外径一侧部分分别形成有下第一密封端部t21和下第二密封端部t22,它们形成以轴线P为中心的环状,并且具有向上方突出的内外的环状突起21、41。
如图14、图15所示,阀门(流体器件的一个实例)2具有PFA或PTFE等氟树脂制成的、上下方向视图形状呈圆形的阀门箱6,该阀门箱6的下端部形成为第二流体给排口部2A,该第二流体给排口部2A具有以开口于底面6a的状态在其中心纵向配置的管状的供给侧流体流道7和形成在该供给侧流体流道7的外径一侧并以开口于底面6a的状态纵向配置的环状的排出侧流体流道8。即,在该第二流体给排口部2A,管状供给侧流体流道7和环状排出侧流体流道8形成为具有相同轴线P的同心状的流道。此外,在阀门箱6下端的外围部位,一对具有螺栓贯穿孔9a的PFA或PTFE等氟树脂或其他材料构成的安装法兰9通过热粘接而被一体化。此外,阀门箱6和安装法兰9也可以是通过切削加工或成形加工而成为一体的一体型结构。另外,在第二流体给排口部2A,开口于其下端面的各流体流道7、8的外径一侧部分分别形成有上第一密封端部t11和上第二密封端部t12,它们形成以轴线P为中心的环状,并且具有向上方突出的内外的环状突起11、31。
内外密封垫G1、G2仅在口径上有所不同,剖面形状是相同的。以内侧的第一密封垫G1为例说明其结构。此外,对省略了说明的外侧的第二密封垫G2标注与第一密封垫G1的对应位置相应的符号(例:54a→64a)。那么,第一密封垫G1是由PFA或PTFE等氟树脂制成的,其包括将第一、第二流体给排口部1A、2A所对应的流体流道——即纵流道3a及供给侧流体流道7相互连通起来而形成的管状流体路径W1,以及分别与形成在第一及第二流体给排口部1A、2A的端面上的上第一密封端部t11的环状突起11和上第二密封端部t12的环状突起31相嵌合的、在流体路径W1的外径一侧部分形成的上下一对的环状槽51、51。
即,第一密封垫G1的剖面形状为,其具有上下一对的环状槽51、51和用于形成这些环状槽51、51的内周壁54及外周壁55,同时,上下的环状槽51、51呈深度以及宽度相同地上下对称,并且内外周壁54、55也呈左右对称,相对于沿着第一及第二流体给排口部1A、2A的轴线P方向的纵中心Z及与该纵中心线Z正交的横中心线X这两条线呈线对称(近似线对称即可),形成近似H的形状。内周壁54的上下端部形成在内周面54a即流体路径W1的上下端部以越靠近前端越宽阔的形状外向倾斜的锥形内周面52a、52a,同时,外周壁55的上下端部也形成在外周面55a的上下端部内向倾斜的锥形外周面53a、53a。
在集成面板1的第一流体给排口部1A的下第一及下第二密封端部t21、t22的环状突起21、41和阀门2的第二流体给排口部2A的上第一及上第二密封端部t11、t12的环状突起11、31的内外径两侧,形成了环状按压突起(环状按压部分的一个实例)12、13、22、23、32、33、42、43,以阻止为了形成各密封垫G1、G2的环状槽51、61而向轴线P方向突出形成的内外周壁端部52a、53a、62a、63a,因相对应的环状槽51、61和相对应的环状突起11、21、31、41的嵌合而发生扩张变形。
下面针对第一密封垫G1和上第一密封端部t11说明与上述环状按压突起相关的结构。内外的环状按压突起12、13相互对称,形成前窄状的环状突起,该环状突起具有一侧的侧周面倾斜的锥形外周面12a及锥形内周面13a,以使由内外的环状按压突起12、13和环状突起11所包围的谷部14、15呈现内窄状(上部收缩状)。即,上第一密封端部t11是环状突起11及其内外两侧形成的环状按压突起12、13和谷部14、15的总称。
第一密封垫G1的内外周壁54、55的上端部的结构为,其包括分别与环状按压突起12、13的锥形外周面12a和锥形内周面13a抵接的锥形内周面52a和锥形外周面53a,并包括可自由进入14、15的前窄状的环状密封突起(周壁端部的一个实例)52、53,在接合状态下(参照图14),内外周壁54、55的上端部——即环状密封突起52、53进入相应的谷部14、15,上第一密封端部t11的锥形外周面12a和第一密封垫G1的锥形内周面52a被压接起来,并且上第一密封端部t11的锥形内周面13a和第一密封垫G1的锥形外周面53a也被压接起来。
即,在第一密封垫G1的上端部,利用环状槽51及其内外的环状密封突起52、53形成上密封部g11,并同样地在下端部形成下密封部g12。上密封部g11与上第一密封端部t11嵌合而形成嵌合密封部10,下密封部g12与下第二密封端部t21嵌合而形成嵌合密封部10。同样地,在第二密封垫G2,也形成有上密封部g21和下密封部g22,分别与上第二密封端部t12和下第二密封端部t22嵌合而形成嵌合密封部10。
下面针对上第一密封端部t11和第一密封垫G1的上密封部g11详细说明嵌合密封部10的嵌合结构。如图15、图16所示,内外谷部14、15及内外环状密封突起52、53分别彼此对称,内外谷部14、15整体的夹角α°与内外环状密封突起52、53整体的对角β°之间设定为α°<β°的关系,优选是设定为的α°+(20~40°)=β°的关系。利用这种结构可以获得以下优点,即,在上第一密封端部t11的上环状突起11和环状槽51相互嵌合的接合状态(后述)下,上内环状按压突起12和上内环状密封突起52呈现为其锥形外周面12a和锥形内周面52a在最内径一侧部分被压接起来的状态(参照图16的虚拟线),起到一次密封部S1的作用,阻止穿过流体流道W1的流体渗入到这些内锥形周面12a、52a之间。
此外,上环状突起11的宽度d1和上环状槽51的宽度d2之间设定为d1>d2的关系,优选是设定为d1×(0.75~0.85)=d2这样的关系。此外,上环状突起11的突出长度h1与上环状槽51的深度h2之间设定为h1<h2的关系。利用这些结构的优点是,上环状突起11和上环状槽51,详细来说是上环状突起11的内外两侧周面与相应的上环状槽51的内外侧周面被牢固地压接在一起,形成了发挥阻止流体泄露的优异的密封性能的二次密封部S2,与此同时,上内环状按压突起12的锥形外周面12a与上内环状密封突起52的锥形内周面52a一定会抵接,从而良好地形成了上述一次密封部S1。此外,可以在下环状突起21和下环状槽51之间、第二密封垫G2的环状槽61和上下环状突起31、41之间也使这样的关系成立。
关于嵌合密封部10,如图16所示,为了使内径侧及外径侧的各二次密封部S2切实地起作用,如果将相对于环状突起11、31(21、41)和环状槽51(61)各自的轴线P内外径的半径表示为R1、R3、R2、R4,则优选是设定为使R1<R2而且R3>R4成立。另外,沿环状按压突起12、22(13、23、32、42、3、43)的轴线P方向的高度h3与环状突起11(21、31、41)的突出长度h1的关系除了图16所示的h1>h3的关系之外,也可以是h1=h3或h1<h3的关系。
另外,环状按压突起12、13的前端、以及环状密封突起52、53的前端形成为不至于构成针尖圆角的切削形状,即倾斜切削面12b、13b和切削面52b、53b。利用这些结构,即使上内环状按压突起12的前端在流体流道W1一侧发生了少许扩张变形,因其本来是切削后的形状,所以只会在流体流道W1中途形成开口很大的剖面为三角形的凹陷,存在于该凹陷处的流体很容易流出去,实质上不会产生积液。
而且,该凹陷的开口角度、即倾斜切削面12b与锥形内周面52a的夹角足够大,也避免了因表面张力而产生的积液。另外,环状突起11前端的内角和外角采用了经倒棱加工后的形状11a,因此,向宽度很窄的环状槽51内的压入移动能够顺利地进行,不会发生剐扯等故障。
此外,如图23(a)所示,将环状突起11前端的内周角部和外周角部的倒棱形状部11a明确地加大后使环状突起11形成为剖面越靠近前端越细的形状,从而形成环状突起11容易进入环状槽51的结构。如果采用这种结构,第一、第二流体给排口部1A、2A和第一密封垫G1在组装时的相对位置即使与预期的适合状态发生了少许偏离,锥形周面状的内部或外部的倒棱形状部11a会起到嵌合导引作用,使环状突起11切实地进入环状槽51内。在这种情况下设置的嵌合密封部10(二次密封部S2)就成为由环状突起11的根部和环状槽51的顶端部构成的嵌合部所形成的结构。在其他的环状突起31、21、41以及第二密封垫G2中也可以同样形成这种结构。
如图23(b)所示,也可以将倒棱形状部11a进一步加大,使环状突起11内外的侧周面成为全部倾斜的锥形侧周面11a,从而形成显著的越靠近前端越细的形状结构。在这种情况下,嵌合导引的功能得到强化,环状突起11更容易进入环状槽51中。在这种情况下,设置嵌合密封部10(二次密封部S2),产生了环状突起11将环状槽51撑宽的楔效果,环状槽51的顶端部位与环状突起11的根部以线接触方式或以极小的面积圆周状地压接在一起,可以更切实地实现密封功能。在其他的环状突起31、21、41,以及第二密封垫G2中也可以同样形成这种结构。
进一步详细叙述嵌合密封部10。如图15、图16所示,环状按压突起12、13上的环状突起侧的锥形周面12a、13a的开角(谷部14、15的开角)D设定为50~70度内的值(50°≤D°≤70°),环状密封突起52、53的锥形周面52a、53a的尖角E设定为60~80度内的值(60°≤D°≤80°)。此外,开角D和尖角E设定为,开角D加上10~20度后等于尖角E即[D°+(10~20°)=E°]。更理想的值是,开角D设定为69~71度(D°=70±1°),尖角E设定为79~81度(E°=80±1°),而且尖角E设定为开角D+9~11度(E°-D°=10±1°)。
另外,环状按压突起12、13的倾斜切削面12b、13b的切削角Ds设定为49~51度(Ds°=50°±1°),周壁端部52、53的前端切削面52b、53b的倾角Es设定为124~126度(Es°=125°±1°)。通过这样的角度设定,锥形外周面12a和锥形内周面52a以及锥形内周面13a和锥形外周面53a分别在环状的线接触状态下抵接,二次密封部S2发挥密封唇效果。
即,上述环状密封突起(周壁端部)52、53的锥形周面52a、53a(锥形内周面52a、锥形外周面53a)相对于上述第一流体给排口部1A和上述第二流体给排口部2A相互拉靠的方向——即拉靠方向的尖角E设定为在上述环状按压突起12、13中的环状突起11一侧的锥形周面12a、13a(锥形外周面12a、锥形内周面13a)相对于上述拉靠方向的开角D上增加10~20度得到的值、优选是加上10度或10度左右得到的值。此外,上述尖角E设定为60~80度、优选设定为80度或80度左右。
采用这种将尖角E和开角D设定为接近90度的钝角值的结构的优点是,环状按压突起12、13在拉靠方向(轴向)的突出量小于其径向宽度,相对地提高了强度和刚性,既限制了环状密封突起52、53的扩张,又能够更有效地抑制其自身(环状按压突起12、13)在径向上的扩张变形。此外,能够减小因环状密封突起52、53向谷部14、15的插入而产生的锥形周面52a、53a将环状按压突起12、13向径向撑开的分力,这也能够抑制环状按压突起12、13在径向上的扩张变形。
上述嵌合密封部10的结构在第一密封垫G1的下侧以及第二密封垫G2中也按照同样方式形成,对于相对应的位置标注相对应的附图标记。第二密封垫G2虽然口径不同,但其剖面形状与第一密封垫G1完全相同。但是,关于第一及第二流体给排口部1A、2A的上第二密封端部t12和下第二密封端部t22,由于其外周一侧不存在流体流道,因此形状分别与上第一密封端部t11和下第二密封端部t21稍有不同。
即,关于上第二密封端部t12,其不同点在于,在与环状按压突起33的锥形内周面33a相接续的状态下存在着用于形成阀门箱6的下端部的下端内周部6b。该下端内周部6b在将第二密封垫G2的上密封部g21嵌合到上第二密封端部t12中时发挥导引功能,同时,也可以与锥形内周面33a一起发挥阻止第二密封垫G2的外周壁65扩张变形的功能。此外,关于下第二密封端部t22,其不同点在于,在外侧的环状按压突起43的外周一侧连续存在着面板材料5;在将下密封部g22与下第二密封端部t22进行嵌合时,通过锥形内周面43a阻止第二密封垫G2的下密封部g22的外环状密封突起63的扩张变形的作用效果得到强化。
另一方面,第一及第二密封垫G1、G2之中,在接合状态下其内径和外径两侧都存在流体流道7、8的中间密封垫——即第一密封垫G1形成为以下状态,即其外围部位即外周面55a成为用于形成环状的流体路径W2的壁面,该流体路径W2将位于第一密封垫G1的外径一侧的第一流体给排口部1A的环状的流体流道4a及第二流体给排口部2A的环状的流体流道8连通。如果按照这种方式使第一密封垫G1的内外周面54a、55a两者兼作用于形成流体流道W1、W2的壁面,则“第一密封垫G1的厚度”=“环状流体流道3a、7与管状流体流道4a、8的间隔”,第一及第二流体给排口部1A、2A的连接部可以进一步小型化。
此外,如图14的虚拟线所示,如果将在第二密封垫G2的外周壁65上横向突出的环状拆装法兰1f形成为一体,则其优点是,在从第一或第二流体给排口部1A、2A中拔出第二密封垫G2时,用工具或手指拉扯法兰1f,就能够很容易地将其拆除。在这种情况下,拆装法兰1f的厚度设定为比接合状态下的第一及第二流体给排口部1A、2A之间的间隙更小的值。
下面说明维持装置I。如图15、图16所示,维持装置I的结构为,其用于维持下面这种接合状态,在这种接合状态下,集成面板1的第一流体给排口部1A和阀门2的第二流体给排口部2A隔着第一及第二密封垫G1、G2相互拉靠,与此同时,利用该拉靠作用使第一流体给排口部1A的上第一密封端部t11及上第二密封端部t12与第一及第二密封垫G1、G2的上密封部g11、g21、以及第二流体给排口部2A的下第一及下第二密封端部t21、t22、第一及第二密封垫G1、G2的下密封部g12、g22分别嵌合起来,形成各个嵌合密封部10。即,第二流体给排口部2A的环状突起11、31与第一及第二密封垫G1、G2的上侧的环状槽51、61、以及第一流体给排口部1A的环状突起21、41与第一及第二密封垫G1、G2的下侧的环状槽51、61分别嵌合起来。
维持装置I的具体结构是,包括插入到第二流体给排口部2A的安装法兰部9的螺栓贯穿孔9a中的一对螺栓66、和与一对螺栓贯穿孔9a、9a相对应着形成在第一流体给排口部1A(面板材料5)上的螺母部67、67,其带有拉靠功能,通过将螺栓66与螺母部67拧在一起而进行紧固的操作,将阀门2向集成面板1拉靠,并能够维持这种拉靠状态。另外,在发生老化或蠕变而导致各嵌合密封部10的压接力下降的情况下,可以通过加紧螺栓66来应付,从而维持良好的密封性能。
[实施例10]
如图17所示,实施例10的集成面板与流体器件的连接结构是一种将集成面板1与流体器件的一个实例——泵(清洗装置循环线路用的波纹管泵等)2通过法兰管道71连通连接起来的结构。隔着内外密封垫G1、G2的连接部本身的结构与实施例9的连接结构相同,因此这里只标注主要的附图标记,并省略其详细说明。
关于集成面板1,其排出侧的流体流道4的取出方向与实施例9的集成面板1相反,除此之外,基本上是相同的结构。不过,实施例9的集成面板与流体器件的连接结构形成在集成面板的上表面,而该实施例2的连接结构则是形成在集成面板1的横侧面。泵2的给排用流体流道7、8是在横侧面开口的结构,其不同于集成面板1中一对流体流道3、4形成的双重管结构,采用的是纵向排列配备的独立型结构。
法兰管道71由具有上述安装法兰9的法兰部72、和与其相接续的近似两岔状的管道部73构成,管道部73则由具有管状的供给侧流体流道74的供给侧管道73A、和具有管状的排出侧流体流道75的排出侧的流体流道73B构成。在法兰部72中,供给侧流体流道74是以轴线P为中心的管状形状,其正对着集成面板1的纵流道3a而开口,同时,正对着集成面板1的纵环流道4a而开口的环状流道部分75a与排出侧流体流道75相连续。各流体流道74、75通过热粘接等方式与泵2的输入端口76及输出端口77连接成连通状态。
按照这种方式,通过使用具有双重管道结构的法兰部72和2条独立的管道部73的法兰管道71,就能够使集成面板1中的双重管道结构的第一流体给排口部1A和由并列配置的一对输入及输出端口76、77构成的第二流体给排口部2A相互拉靠,即,即使流体流道的开口结构互不相同,也能够使集成面板1和泵2相互接近,从而轻松地实现紧凑化的连通连接。
[实施例11]
在图18、图19中表示实施例11的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例9的不同仅在于维持装置I,对该第六其他结构的维持装置I进行说明。此外,在图18、图19中,针对与图14至图16所示的实施例9相对应的位置标注相对应的附图标记。如图18和图19所示,第六其他结构的维持装置I由筒状螺母81和组合型环82构成,其中,在形成于集成面板1的上表面上的俯视呈圆形的突起状的第一流体给排口部1A的外围部位形成有外螺纹1n,上述筒状螺母81具备与该外螺纹1n可自由拧合的内螺纹81n;上述组合型环82是在阀门2的阀门箱6的下端部形成的外向法兰9上、在环状的流体流道7的轴线P方向上干涉的二分或三分以上的组合型环。这样构成的维持装置I通过将内螺纹81n拧到第一流体给排口部1A的外螺纹1n上的筒状螺母81的紧固操作,从而能够使两流体给排口部1A、2A隔着2个密封垫G1、G2互相向接近的方向拉靠,并且该维持装置I带有可以维持拉靠状态的拉靠功能。
形成在筒状螺母81的阀门2一侧(上侧)的内向法兰83的开口部83a设定为容许外向法兰9通过所需的最小限度的内径尺寸。组合型环82的外径设定为比内螺纹81n的内径略小的尺寸以便可以自由进入筒状螺母81中,而且,其内径设定为可以与阀门2的圆形的第二流体给排口部2A的外径部自由外嵌的最小限度的尺寸。在这种情况下,为了装配组合型环82,第二流体给排口部2A中除去外向法兰9的细径部分的轴向长度必须大于筒状螺母81的轴向长度与组合型环82的厚度之和。具体地,如图19(b)所示,处于与阀门箱6的根部6t抵接状态的筒状螺母81与外向法兰9之间的长度d3应大于组合型环82的厚度d4(d3>d4)。
另外,筒状螺母81上的内螺纹81n的内部深处的端部与内向法兰83之间形成有内周面部81m,其形成为与轴线P同心的平坦的内周面,可以在组合型环82上沿轴向自由滑动,并且具有覆盖组合型环82的宽度尺寸的轴线P方向长度。亦即,筒状螺母81的内螺纹81n与内向法兰83之间的内径部81a形成为与供给侧流体流道7同心的平坦的内周面,而且该内周面部81m的内径尺寸被设定为比剖面为矩形的组合型环82的外径略大的嵌合公差状态,另一方面,第二流体给排口部2A的外径部形成为与供给侧流体流道7同心的平坦的外周面,而且该外径部的外径与组合型环82的内径大致相同。由此,防止了在旋拧筒状螺母81时出现组合型环82倾斜着夹住的状态或筒状螺母81的旋拧所产生的轴线P方向的按压力无法传递到外向法兰9的故障,能够有效地按压外向法兰9,将第一、第二流体给排口部1A、2A良好地拉靠到相互接近的方向。
使用第六其他结构的维持装置I连接两流体给排口部1A、2A的操作流程如下。首先,如图19(a)所示,让过外向法兰9,将筒状螺母81嵌装到阀门2的第二流体给排口部2A的外周,并移动到其最里侧为止(直到与根部6t接触)。接着,如图19(b)所示,使组合型环82穿过外向法兰9和筒状螺母81的前端之间,外嵌装配到第二流体给排口部2A。也可以在此时或在这之前通过环状突起11、21、31、41与环状槽51、61的临时嵌合将第一及第二密封垫G1、G2安装到任一个流体给排口部1A、2A的端面上。接着,隔着两个密封垫G1、G2将第一流体给排口部1A贴到第二流体给排口部2A上,在此状态下使筒状螺母81滑移后进行紧固操作[参照图19(c)],从而获得图18所示的连接状态。此外,在图19中,为便于图示而将上下层叠的集成面板1与阀门2描画成横向放倒的状态。
[实施例12]
在图20、图21中表示实施例12的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例9的不同仅在于维持装置I,对该第七其他结构的维持装置I进行说明。此外,在图20、图21中,针对与图14至图16所示的实施例9相对应的位置标注相对应的附图标记。第七其他结构的维持装置I的结构为,其包括:将第一及第二流体给排口部1A、2A以越靠近端面侧口径越大的方式进行扩径后所形成的第一及第二锥形台状端部1D、2D;由一对半圆弧部件84、84构成的组合型按压环85,其中,上述一对半圆弧部件84、84因与第一锥形台状端部1D的锥形外周面1d相接触的第二锥形内周面84a以及与第二锥形台状端部2D的锥形外周面2d相接触的第二锥形内周面84b,而使内周面的剖面呈近似ㄑ形;用于将半圆弧部件84、84相互拉靠的螺栓86以及形成在一个半圆弧部件84上的螺母87。
在跨着处于接合状态的第一锥形台状端部1D和第二锥形台状端部2D罩上半圆弧部件84的状态下,利用插在另一个半圆弧部件84的贯穿孔84h中的螺栓86和螺母87的紧固,一端由支点Q以合页状枢轴支撑的半圆弧部件84、84相互拉靠而形成锥形周面,利用该锥形周面的相互接触所产生的力使各流体给排口部1A、2A相互拉靠。组合型按压环85优选是使用氟树脂材料形成,但也可以由铝合金及其他材料构成。
使用第七其他结构的维持装置I连通连接两个流体给排口部1A、2A的操作流程如下。首先,如图21(a)所示,执行预备连接操作,首先使第一、第二流体给排口部1A、2A隔着第一及第二密封垫G1、G2轻轻连接起来。接着,如图21(b)所示,使组合型按压环85覆盖到上述预备连接起来的第一及第二锥形台状端部1D、2D上,通过螺栓86执行紧固操作。通过该螺栓86的紧固,将两个密封垫G1、G2深深地嵌入到各流体给排口部1A、2A中,从而实现如图21(c)所示的集成面板1与阀门2的连接状态。
[实施例13]
在图22中表示实施例13的集成面板与流体器件的连接结构。其与实施例9的不同仅在于维持装置I,对该第八其他结构的维持装置I进行说明。此外,在图22中,针对与图14至图16所示的实施例9相对应的位置标注相对应的附图标记。第八其他结构的维持装置I由以下部分构成:第一流体给排口部1A,其形成在集成面板1的上表面,俯视呈圆形,形状为突起状,并在外围部位有外螺纹1n;法兰部9,其在第二流体给排口部2A上以外围部位有外螺纹9n的状态形成在阀门箱6的下端部;第一及第二环状螺母91、92,其具有可以拧到这两个外螺纹1n、9n上的内螺纹91n、92n;咬合环93,可以与这些环状螺母91、92的外围槽91m、92m嵌接,剖面形状为近似コ状。
两个环状螺母91、92及咬合环93的材质是例如PFA或PTFE等氟树脂材料制成的,具有一定程度的挠性。因此,使用第三其他结构的维持装置I将两流体给排口部1A、2A相互连接起来的流程是,预先将咬合环93嵌接到各环状螺母91、92上形成一体化的第一及第二环状螺母91、92,然后将该一体化的第一、第二环状螺母91、92螺合安装到隔着密封垫G1、G2相互拉靠而呈组装状态的第一及第二流体给排口部1A、2A上,从而形成集成面板与流体器件的连接结构。当然,在这种情况下,其条件是各外螺纹1n、9n是相同的螺纹,通过螺合安装后,可以旋拧各环状螺母91、92进一步紧固,或以后进行加紧。
另外,也可以采用以下组装流程。即,在将各个环状螺母91、92拧到相对应的外螺纹1n、9n上的状态下执行拉靠工序,将两流体给排口部1A、2A隔着第一及第二密封垫G1、G2拉靠,在密封垫G1、G2被压接起来的密封状态下进行连接。使用不同于维持装置I的另外的专用拉靠装置执行该拉靠工序。然后,在与各外螺纹1n、9n分别相互邻接的状态下螺合安装起来的第一及第二环状螺母91、92的外围槽91m、92m中,将咬合环93以强制扩径变形的方式嵌入,由此形成集成面板与流体器件的连接结构。即,通过强行嵌入使咬合环93与两个环状螺母91、92卡合。
采用这种结构的维持装置I如其字面意义所示,仅具有维持第一及第二流体给排口部1A、2A隔着密封垫G1、G2实现的密封连接状态的功能。但是,由于各环状螺母91、92和咬合环93可以相对旋转,因此这些环状螺母91、92都可以单独旋转移动,当因老化或蠕变等导致密封压接力下降的情况下,可以对某一个或两个环状螺母91、92进行强制旋转操作,从而进行加紧操作。
[其他实施例]
在图14至图16所示的集成面板与流体器件的连接结构中,外径一侧的第二密封垫G2的结构(在图示中省略)也可以是,其外周壁63的上下端比内周壁53短,并且只被水平状切断。在双重管道连接结构中,最外径一侧的第二密封垫G2的外周壁63也可以不带有密封功能。实施例9至13中的密封垫G1、G2呈上下以及左右对称的形状,但也可以是例如内外周壁的长度或厚度不同的形状或者上下不对称的形状等,并不限于图中所示的形状。另外,也可以采用在外侧的环状流体流道8的更外侧具有一个或多个环状流体流道的三重以上的集成面板与流体器件的连接结构,除了位于最外侧的密封垫之外,其他的密封垫的内外周面都可以兼作流体路径。
此外,本发明中的“流体器件”定义为阀门、泵、储液器、流体贮存容器、热交换器、调节器、压力计、流量计、加热器、法兰管道等除了集成面板之外的与流体相关的设备的总称。进而,带有拉靠功能的维持装置也可以是套筒螺母式(例:在图10或图22所示的结构中,将任一个外螺纹1n、9n用作反向螺丝,跨着这2个外螺纹1n、9n螺装套筒螺母的结构)装置。另外,对于环状按压突起33、43,也可以换成环状按压壁部33、43,将这些环状按压突起12、13、22、23、32、42和环状按压壁部33、43统一定义为“环状按压部分”。

Claims (16)

1.一种集成面板与流体器件的连接结构,其中,集成面板具备开口有管状的流体流道的第一流体给排口部,流体器件具备开口有管状的流体流道的第二流体给排口部,利用介于该第一流体给排口部和第二流体给排口部之间的环状的密封垫,在密封上述流体流道的状态下,将集成面板的上述第一流体给排口部与流体器件的上述第二流体给排口部连通连接,
在上述第一流体给排口部及上述第二流体给排口部上,在各端面开口的上述各流体流道的外径一侧部分形成有环状突起,
上述密封垫由具有挠性的材料构成,并且包括:为了将上述第一、第二流体给排口部的相对应的上述流体流道相互连通而形成的流体路径;在上述流体路径的外径一侧部分形成、并分别与形成在上述第一及第二流体给排口部的端面上的上述环状突起相嵌合的一对环状槽;以及为了形成该环状槽而向上述第一及第二流体给排口部的轴线方向突出形成的内外的周壁端部,
上述第一及第二流体给排口部的端面上的上述环状突起的内径一侧形成有能够与内径一侧的周壁端部抵接的环状按压部分,
上述环状按压部分形成为具有上述环状突起一侧的侧周面倾斜而形成的锥形周面的前窄状的环状突起,以使该环状按压部分和上述环状突起所包围的谷部成为内窄状;上述内径一侧的周壁端部具有与上述环状按压部分的锥形周面相抵接的锥形周面,形成为可以自由进入上述谷部的前窄状的环状突起,
上述第一流体给排口部和上述第二流体给排口部隔着上述密封垫而被相互拉靠,从而使上述第一流体给排口部的上述环状突起与上述密封垫的一端的环状槽、以及上述第二流体给排口部的上述环状突起与上述密封垫的另一端的上述环状槽分别嵌合起来,而且,上述环状按压部分的锥形周面与上述内径一侧的周壁端部的锥形周面压接在一起而形成密封部。
2.如权利要求1所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述环状按压部分的锥形周面的倾斜角与上述内径一侧的周壁端部的锥形周面的倾斜角被设定为不同角度,以使上述环状按压部分的锥形周面与上述内径一侧的周壁端部的锥形周面仅在沿径向远离上述环状突起的一侧的端部彼此压接,由此构成上述密封部。
3.如权利要求1或2所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述环状突起在上述轴线方向上的突出量设定为大于上述环状按压部分在上述轴线方向上的突出量的状态。
4.如权利要求1至3中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述第一流体给排口部和上述第二流体给排口部隔着上述密封垫而相互拉靠,利用上述两个锥形周面彼此压接所产生的分力,使上述内径一侧的周壁端部扩张变形而压接到上述环状突起上,形成密封部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述密封垫的剖面形状呈近似H形。
6.如权利要求1至5中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述环状突起的前端的内周角部和/或外周角部被倒棱而使上述环状突起形成为剖面呈越往前端越细的形状,从而使上述环状突起容易进入到上述环状槽中。
7.如权利要求1至6中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,设置有维持装置,用于维持形成上述密封部的接合状态。
8.如权利要求7所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述维持装置发挥拉靠功能,将上述第一流体给排口部和第二流体给排口部拉靠而获得上述接合状态。
9.一种集成面板与流体器件的连接结构,其中,集成面板具备第一流体给排口部,该第一流体给排口部开口有呈同心状形成的管状的流体流道或环状的流体流道和一个以上的环状的流体流道,流体器件具备第二流体给排口部,该第二流体给排口部开口有呈同心状形成的管状的流体流道或环状的流体流道和一个以上的环状的流体流道,集成面板的上述第一流体给排口部与流体器件的上述第二流体给排口部各自的多个流体流道相对应,并利用介于上述第一流体给排口部和上述第二流体给排口部之间的多个环状的密封垫,以各流体流道被密封的状态将所述集成面板的上述第一流体给排口部与流体器件的上述第二流体给排口部连通连接,
在上述第一流体给排口部及上述第二流体给排口部上,在各端面开口的上述各流体流道的外径一侧部分形成有环状突起,
上述各密封垫由具有挠性的材料构成,并包括:为了将上述第一、第二流体给排口部的相对应的上述流体流道相互连通而形成的流体路径;在上述流体路径的外径一侧部分形成、并分别与形成在上述第一及第二流体给排口部的端面上的上述环状突起相嵌合的一对环状槽;以及为了形成上述环状槽而向上述第一及第二流体给排口部的轴线方向突出形成的内外径侧的周壁端部,
在上述第一及第二流体给排口部的端面上的上述环状突起的内外径侧,形成有分别能够与上述内外径侧的周壁端部抵接的环状按压部分,
上述环状按压部分形成为具有上述环状突起一侧的侧周面倾斜而形成的锥形周面的前窄状的环状突起,以使该环状按压部分和上述环状突起所包围的谷部成为内窄状;上述周壁端部具有与相对应的上述环状按压部分的锥形周面相抵接的锥形周面,形成为可以自由进入上述谷部的前窄状的环状突起,
上述第一流体给排口部和上述第二流体给排口部隔着上述多个密封垫被相互拉靠,从而使上述第一流体给排口部的上述环状突起与上述各密封垫的一端的环状槽、以及上述第二流体给排口部的上述环状突起与上述各密封垫的另一端的上述环状槽分别嵌合起来;而且,上述环状按压部分的锥形周面与上述周壁端部的锥形周面压接而形成密封部;并且,
上述各密封垫之中,在上述接合状态下内径侧和外径侧都存在上述流体流道的中间密封垫形成为以下状态,即该中间密封垫的外周面成为用于形成环状的流体路径的壁面,其中该环状的流体路径将位于上述中间密封垫的外径一侧的上述第一流体给排口部的上述环状的流体流道和上述第二流体给排口部的上述环状的流体流道连通。
10.如权利要求9所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述环状按压部分的锥形周面的倾斜角与上述周壁端部的锥形周面的倾斜角设定为不同角度,以使上述环状按压部分的锥形周面与上述周壁端部的锥形周面仅在沿径向远离上述环状突起的一侧的端部上彼此压接,由此构成上述密封部。
11.如权利要求9或10所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述环状突起在上述轴线方向上的突出量设定为大于上述环状按压部分在上述轴线方向上的突出量的状态。
12.如权利要求9至11中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述第一流体给排口部和上述第二流体给排口部隔着上述多个密封垫被相互拉靠,利用上述两个锥形周面彼此压接所产生的分力,使内径一侧的上述周壁端部扩径变形,而外径一侧的上述周壁端部则缩径变形,从而压接到上述环状突起上,形成二次密封部。
13.如权利要求9至12中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述多个密封垫的剖面形状呈近似H形。
14.如权利要求9至13中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述环状突起的前端的内周角部和/或外周角部被倒棱而使该环状突起形成为剖面呈越往前端越细的形状,从而使上述环状突起容易进入到上述环状槽中。
15.如权利要求9至14中任一项所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,设置有维持装置,用于维持形成上述密封部的接合状态。
16.如权利要求15所述的集成面板与流体器件的连接结构,其特征在于,上述维持装置发挥拉靠功能,将上述第一流体给排口部和第二流体给排口部拉靠而获得上述接合状态。
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