CN103998833A - 流路连接部的密封构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不需要高的尺寸精度(为通常的尺寸精度)并且可以容易地进行流路与垫圈的中心对准的流路连接部的密封构造。一种流路连接部的密封构造以及具备其的液体吐出装置和液体贮留容器，其特征在于，是具有相对配置的一对凸缘的流路连接部的密封构造，具备：垫圈，具有表里对称地设置于外周或外周附近的隆起部；以及凸缘，具有以环状设置于连接面的承受沟槽；所述承受沟槽相较于所述隆起部为宽幅，并且，具有所述隆起部的顶部所抵接的圆弧状的最深部，所述隆起部的顶部成为曲面，该顶部的曲率与所述承受沟槽的最深部的曲率相比为同等以上。

Description

流路连接部的密封构造
技术领域
本发明涉及用于配管或容器等的流路的连接部的密封构造(密封装置)。
背景技术
一直以来，作为需要用于输送流体的管的拆卸的地方的接头，已知有使用凸缘(在管的端部形成的圆盘状的扩径部)的接头。在接合凸缘彼此的情况下，为了防止流体的泄漏或异物自外部侵入，在凸缘与凸缘之间夹装密封件(垫圈)。垫圈主要由弹性体所制成，压缩嵌设于设置于凸缘的槽。而且，通过由被压缩而产生的反弹力而压接于槽壁面而产生密封作用。
但是，在输送要求卫生性的流体(例如，食品、医药品等)的情况下，如果在管的接头部分(特别是垫圈部分)中产生高低差(凹陷或突出)，则流体积存在该部分，有无法保持卫生性的问题。目前为止，针对该问题提出了许多的提案(专利文献1及2)。
在专利文献1中公开了一种管体连接装置，其特征在于，在经由环状垫圈接合管体的连接端部彼此并由卷装于接合部的外周的夹环来束紧而进行连接固定的装置中，在两管体的连接端部，形成通过夹环的束紧而遍及全周地相互沿管轴方向进行直接接触且具有相互沿管轴方向凹凸卡合的形状而成的环状抵接部，环状垫圈被容纳于由环状抵接部而形成于内周侧的一方的连接端部的环状凹部，在环状抵接部彼此直接接触的时候成为压缩状态，并且在该压缩状态下内周部以与两管体的内周面大致成为同一面的方式被设定。
在专利文献2中公开了一种凸缘连结部，具备：凸缘，具有沿大致垂直于管的轴线的半径方向延伸的端面，并接合于管端；中央圆形开口，贯通端面，与管内部相连通；以及装置，用于将凸缘沿轴线方向整合且相互束紧，具有：密封室，在凸缘的中央圆形开口的周围沿圆周方向形成，并通过沿轴线方向内侧延伸的环状凹部形成；以及弹性密封环，被定位于密封室内并被压缩于密封室内；密封室及弹性密封环以在凸缘密封面直接卡合时通过密封室壁面来产生密封压力的方式被决定尺寸。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4450711号公报
专利文献2：日本特开平7-158783号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在上述各专利文献的垫圈中，必须配合槽形来被压坏，另外，必须在被压坏后与管内面成为同一面，因此，垫圈或管所要求的尺寸的精度必然是严格的。
另外，在上述各专利文献中，由于使管与垫圈的中心在垫圈被压坏后的形状中对准，因此，难以使管与垫圈的中心对准。
因此，本发明的目的在于，提供一种不需要高的尺寸精度(通常的尺寸精度)且能够容易地进行流路与垫圈的中心对准的流路连接部的密封构造。
解决问题的技术手段
第1发明为一种流路连接部的密封构造，其特征在于，是具有相对配置的一对凸缘的流路连接部的密封构造，包括：垫圈，具有表里对称地设置于外周或外周附近的隆起部；以及凸缘，具有以环状设置于连接面的承受沟槽；所述承受沟槽相较于所述隆起部为宽幅，并且，具有所述隆起部的顶部所抵接的圆弧状的最深部，所述隆起部的顶部成为曲面，该顶部的曲率与所述承受沟槽的最深部的曲率相比为同等以上。
第2发明的特征在于，在第1发明中，通过所述垫圈的所述隆起部的内侧部分被所述凸缘的连接面夹压，从而使垫圈的内径与凸缘的内径相同。
第3发明的特征在于，在第1发明中，所述一对凸缘在所述承受沟槽的外周侧具备嵌合部。
第4发明的特征在于，在第1发明中，所述承受沟槽具有与所述垫圈的外周面抵接的承受沟槽外侧内面，该承受沟槽外侧内面为与中心轴平行的面。
第5发明是一种液体吐出装置，具备第1发明所涉及的流路连接部的密封构造。
第6发明是一种液体贮留容器，具备第1发明所涉及的流路连接部的密封构造。
发明的效果
根据本发明，不需要高的尺寸精度，并且能够容易地对准凸缘及垫圈的中心。
另外，由于凸缘与垫圈多点接触，因此，能够实现高的密封压力。
附图说明
图1是表示应用本发明的管连接部的方式的立体图。
图2是表示第一实施方式所涉及的垫圈的剖面图。
图3是表示第一实施方式所涉及的承受沟槽的剖面图。
图4是表示由夹具接合第一实施方式所涉及的密封构造的状态的剖面图。
图5是表示第一实施方式所涉及的垫圈与管的中心对准的样子的剖面图。在此，(a)为中心开始对准的状态，(b)为中心已对准的状态，(c)为已固定的状态。
图6是表示第二实施方式所涉及的承受沟槽形状的一个方式的剖面图。在此，(a)是分开设置承受沟槽和嵌合构件的情况，(b)是废除承受沟槽的一部分而设置嵌合构件的情况。
图7是表示第三实施方式的阀的部分剖面图。
图8是表示第四实施方式所涉及的储罐盖的部分剖面图。
具体实施方式
以下，说明用于实施本发明的实施方式例。
《第一实施方式》
在本实施方式中，如图1所示，公开了将具有凸缘2的管1彼此以将垫圈3夹在其间的方式进行连接，并通过夹具4进行固定的方式。首先，对本实施方式所涉及的垫圈及承受沟槽的构造进行说明，其次，对连接方法进行说明。
(1)构造
a.垫圈
图2表示本实施方式所涉及的垫圈3的剖面形状。
本实施方式的垫圈3为环状的弹性体，具有平面部5、以及表里(沿与中心7相同的方向)对称地设置于外周部分的隆起部6。
在平面部5，在中央设置有流体所通过的贯通孔9。贯通孔9的直径形成为较管1的内径稍大一些，在被管1、1夹持而变形的状态下，垫圈内周面8与管1的内周面位于同一面上。通过这样做，在接头部分没有高低差，可以保持卫生性并且减小流动阻力。
隆起部6的顶部(与中心7相同方向的面)成为曲面，其剖面为半圆或半椭圆形状。环状的隆起部6为了与承受沟槽10的形状一致，表里对称地设置于外周或外周附近。即，垫圈3构成为相对于与中心7正交的方向的中心线对称。隆起部6的曲率较承受沟槽10的凹陷面的曲率更大(换言之，减小半径)，并且，自平面部5起的立起(高度)较承受沟槽10的深度更大。可以使隆起部6的曲率大的原因在于容易进行中心对准，使高度较承受沟槽10的深度更大的原因在于在固定凸缘2时利用由隆起部6被压垮而产生的反弹力来作为密封压力。为了实现高的密封压力，使用将例如硅或PTFE、腈等作为原料的橡胶。
b.承受沟槽
如图3所示，承受沟槽10分别设置于在各管端设置的凸缘2的接合面侧。本实施方式所涉及的承受沟槽10是剖面形状成为半圆或半椭圆并且以环状设置于凸缘2的接合面的凹陷。承受沟槽10的凹陷面的曲率较隆起部6的顶部的曲率更小(换言之，半径较大)。其原因在于，由此实现后面所述的中心对准作用。在此，不需要使凹陷面的整体的曲率与隆起部6的顶部的曲率相比为同等以下，至少最深部周边的曲率与隆起部6的顶部的曲率相比可以为同等以下。
另外，承受沟槽10的深度较垫圈3的隆起部6的高度更浅，其宽度较垫圈3的隆起部6的宽度更大。其原因在于，在固定凸缘2时，以垫圈3的隆起部6被压垮的方式，利用由被压垮而产生的反弹力来作为密封压力。
(2)连接方法
a.由夹具4进行的接合
图4表示将具有形成有承受沟槽10的凸缘2的管1彼此以将垫圈3夹在其间的方式由夹具4进行接合的状态。还有，在本实施方式中，在夹具接合时，管1的端部彼此不直接接触，但是，也可以使管1的端部彼此直接接触并设置后面所述的承受沟槽外侧内面18。
在适当地连接管1彼此时，垫圈3的隆起部6成为嵌合于承受沟槽10的最深部12的状态。再有，以在该状态时垫圈中心7与管中心14对准的方式进行设计。
由于隆起部6的高度较承受沟槽10的深度更高，因此，在嵌合于承受沟槽10的最深部12的状态下固定管1彼此时，隆起部6被压坏。再有，相对的凸缘2、2的连接面侧的中心侧端部13、13将平面部5一边压垮一边夹入。由此，垫圈3被压装在最深部12及中心侧端部13的两个地方，因此能够增大密封压力。另外，由于垫圈3承受自管1内部向外的压力，因此，隆起部6的外侧部分被按压于承受沟槽10，由该作用能够进一步增大密封压力。
还有，例示了使用图1那样的夹具4作为使垫圈3为被压垮的状态并接合管1彼此的机构，但是，不限于此，例如也可以由螺栓、螺帽来直接连结凸缘20。
b.中心对准作用
在以将垫圈3夹在其间的方式接合管1彼此的时候，需要对准垫圈中心7与管中心14。假设在由人的手进行定位时，即使各中心偏离，在本实施方式中，也能够在将管1彼此连接的一连串的动作中使垫圈中心7与管中心14自然地对准。在图5中表示其样子。
如果在将垫圈3从中心偏离地嵌合于承受沟槽10的状态下使管1彼此接近，则在由曲面所构成的承受沟槽10的内面与隆起部6的曲面的接触作用下，隆起部6承受朝向最深部12方向的力(全黑箭头)，因此，垫圈3开始移动(图5(a))。如果垫圈3的隆起部6到达承受沟槽10的最深部12，则垫圈中心7与管中心14对准，垫圈3的移动停止(图5(b))。在该状态下，通过一边压垮垫圈3一边固定管1彼此，从而能够在对准垫圈中心7与管中心14的状态下进行固定(图5(c))。
这样，在连接管1彼此的通常的动作中，使垫圈中心7与管中心14对准。另外，由图5(a)及图5(b)可知，垫圈3可以在中心侧端部13被夹压而被压垮之前对准中心。
如以上所述，根据本实施方式，由于垫圈隆起部及承受沟槽的形状相互成为曲面，因此，能够使垫圈与管的中心自然地对准。因此，不需要严格的尺寸精度，也可以降低制造成本。另外，由于在最深部12及中心侧端部13的两个地方压垮并固定垫圈，即使由抵抗来自管内部的压力的力也产生密封压力，因此，可以产生大的密封压力。
《第二实施方式》
第二实施方式通过将管1彼此“嵌合”，从而成为容易对准管1彼此的中心并且可以更可靠地对准中心的密封构造。
如图6所示，在本实施方式中，在设置于凸缘2的承受沟槽10的外周侧相互不同地形成凸状构件15、17，设置嵌合它们而成的环状的嵌合部16。凸状构件15、17也可以与承受沟槽10另外设置(图6(a))，在凸缘2的突出成为问题的情况下，也可以使承受沟槽10的形状为中心角为90度的圆弧状来获得小型化(图6(b))。此时，将作为凸状构件17的内侧部分的承受沟槽外侧内面18作为与中心7、14平行的面，如果垫圈3的外周面抵接，则有通过从管1内部承受的压力而能够使密封压力更大的效果。还有，如图6(b)所示，设置承受沟槽外侧内面18的方式与图6(a)相比需要高的尺寸精度。
即使在本实施方式中，由于将承受沟槽10的最深部12周边的曲率形成为相较于隆起部6的曲面的曲率更小，因而，能够获得在管1的连接时自然地中心对准的效果。
再有，通过设置嵌合部16，从而使管接合时的垫圈3的压坏量为一定，可以防止因过度压坏所造成的破损或变形(塑性变形)。
《第三实施方式》
第三实施方式公开了作为向处理流体的设备的接合部的应用例，在作为一种液体吐出装置的针阀使用密封构造的情况。在向阀的应用中，适合用于频繁地进行分解或更换的部分、例如在具备喷嘴或阀座等的吐出中与单元连通的流路。
图7的针阀19为通过经由接头20而被供给及排出的空气，驱动连接有针21的未图示的活塞，并在针前端25开放及关闭连通孔24，从而自喷嘴23将液体材料吐出的针阀。液体材料通过与未图示的液体贮留容器相连通的液体材料供给口26而被供给。
在本实施方式中，垫圈3及承受沟槽10设置在阀主体27与设置有阀座22及喷嘴23的吐出单元28之间。另外，在承受沟槽10的外周侧设置相互啮合的凸状构件，形成嵌合部16。阀主体27与吐出单元28的固定例如在无垫圈的部分进行螺丝(螺栓)固定。
这样，通过在阀主体27与吐出单元28之间设置密封构造，从而可以可靠地实现高的密封压力，另外，对频繁地进行分解洗净或更换的阀座22及喷嘴23的维修作业变得轻松，并且确保卫生性也变得容易。
还有，也可以将本实施方式的密封构造应用于液体材料供给口26的接头或分隔未图示的活塞收纳室与阀前端所位于的流体室的场所等。
《第四实施方式》
第四实施方式公开了在液体贮留容器中使用密封构造的情况。
图8所示的本实施方式所涉及的液体贮留容器为加压储罐，在盖部29，配设有对加压气体进行供给及排出的给排气口30、以及将贮留于储罐32内且被加压了的液体材料33朝外部排出的抽吸管31。盖部29及槽32主体的固定通过在槽32上端及盖部29外缘设置凸缘2并由图1所示那样的夹具4夹住该凸缘2而进行。
在该实施方式中，垫圈3及承受沟槽10设置于槽32主体上端的凸缘及盖部29外缘的凸缘2。另外，在承受沟槽10的外周侧设置啮合的凸状构件，形成嵌合部16。
在本实施方式的贮留容器中，可以可靠地实现高的密封压力，另外，维修作业变得轻松，并且确保卫生性也变得容易。
符号的说明
1：管2：凸缘3：垫圈4：夹具5：环状构件6：隆起部7：垫圈中心8：垫圈内周面9：流体所通过的孔10：承受沟槽12：最深部13：凸缘中心侧端部14：管中心15：凸状构件(外侧凸状构件)16：嵌合部17：凸状构件(内侧凸状构件)18：承受沟槽外侧内面19：针阀20：接头21：针22：阀座23：喷嘴24：连通孔25：针前端26：液体材料供给口27：吐出单元28：阀主体29：盖部30：给排气口31：抽吸管32：储罐33：液体材料。

Claims (6)

1.一种流路连接部的密封构造，其特征在于，
是具有相对配置的一对凸缘的流路连接部的密封构造，
包括：
垫圈，具有表里对称地设置于外周或外周附近的隆起部；以及
凸缘，具有以环状设置于连接面的承受沟槽，
所述承受沟槽相较于所述隆起部为宽幅，并且，具有所述隆起部的顶部所抵接的圆弧状的最深部，
所述隆起部的顶部成为曲面，该顶部的曲率与所述承受沟槽的最深部的曲率相比为同等以上。
2.如权利要求1所述的流路连接部的密封构造，其特征在于，
通过所述垫圈的所述隆起部的内侧部分被所述凸缘的连接面夹压，从而垫圈的内径与凸缘的内径相同。
3.如权利要求1所述的流路连接部的密封构造，其特征在于，
所述一对凸缘在所述承受沟槽的外周侧具备嵌合部。
4.如权利要求1所述的流路连接部的密封构造，其特征在于，
所述承受沟槽具有与所述垫圈的外周面抵接的承受沟槽外侧内面，该承受沟槽外侧内面为与中心轴平行的面。
5.一种液体吐出装置，其特征在于，
具备权利要求1所述的流路连接部的密封构造。
6.一种液体贮留容器，其特征在于，
具备权利要求1所述的流路连接部的密封构造。
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