CN109863334B - 密封构造及密封方法以及具有该密封构造的联轴器 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使用于低温流体也能够长时间确保密封性的密封构造及密封方法以及具有该密封构造的联轴器。具有夹设在第1部件及第2部件(2、3)之间的环状垫圈(6)。第1部件(2)的垫圈对置面包括：内径侧的第1面(41)；环状的第1突起(42)，其设置在第1面(41)的外径侧；第2面(43)，其设置在第1突起(42)的外径侧；环状的第2突起(44)，其设置在第2面(43)的外径侧，相对于第2面(43)的突出量大于第1突起(42)；以及第3面(45)，其设置在第2突起(44)的外径侧。第1突起(42)及第2突起(44)咬入垫圈(6)，第2面(43)按压垫圈。

Description

密封构造及密封方法以及具有该密封构造的联轴器
技术领域
本发明涉及内置有止回阀机构的联轴器等使用的密封构造及密封方法以及具有该密封构造的联轴器。
背景技术
作为联轴器，公知下述构造，包括：第1及第2联轴器部件，其具有相互连通的流体通路；密封部件(O型圈、垫圈等)，其配置在两个联轴器部件的对合部；以及紧固机构(螺母等)，其使联轴器部件彼此结合。
在联轴器中，密封性提高是最大的课题，专利文献1中作为高压用配管联轴器使用的密封构造公开了下述构造：具备环状的垫圈，在各联轴器部件的垫圈对置面设置环状的第1突起，且在该第1突起的外径侧设有防止共转的环状第2突起。
另外，作为联轴器存在内置有具有栓体及对该栓体施力的施力部件的止回阀机构的构造，称为直列式止回阀等(专利文献2)。在专利文献2中，在第1部件与第2部件对合的对合部夹装有衬垫。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-14468号公报
专利文献2:日本特开2015-175518号公报
发明内容
联轴器在密封性要求严格的多种条件下使用，低温条件也是其中之一。在低温条件下，低温流体(例如液氮、液氧、液氦、液氢等)反复流通，存在由与温度循环相伴的收缩引起的密封性劣化的可能。在专利文献2公开的止回阀中，作为密封部件使用的衬垫在用于低温流体时密封性存在问题。
另外，专利文献1公开了在对合面设有两处突起的密封构造，但在低温条件的温度循环下使用的情况下，由内侧突起引起的密封性降低且相同形状的外侧突起也同样地密封性降低，存在密封性的问题。
本发明的目的在于提供一种即使用于低温流体也能够长时间确保密封性的密封构造及密封方法以及具有该密封构造的联轴器。
本发明的密封构造设置在分别具有相互连通的流体通路的第1部件与第2部件对合的对合部，构成第1部件及第2部件的一部分，该密封构造的特征在于，具备夹装在所述第1部件与所述第2部件之间的环状的垫圈，所述第1部件和所述第2部件中的至少一方的垫圈对置面包括：内径侧的第1面；环状的第1突起，其设置在所述第1面的外径侧；第2面，其设置在所述第1突起的外径侧；环状的第2突起，其设置在所述第2面的外径侧，且第2突起相对于所述第2面的突出量大于所述第1突起；以及第3面，其设置在所述第2突起的外径侧，所述第1突起及所述第2突起咬入垫圈，至少所述第2面按压垫圈。
第1部件与第2部件彼此以恰当的紧固机构紧固，作为该紧固机构例如可以在第1及第2联轴器部件中的某一方形成外螺纹部，利用与联轴器部件的外螺纹部螺合的盖螺母使两联轴器部件结合，也可以将第1及第2联轴器部件均设为未形成有外螺纹部的套筒，利用另外的外螺纹部件和盖螺母使两联轴器部件结合。另外，也可以使联轴器部件中的一方形成有螺栓插孔，使另一方形成有内螺纹部，使两个联轴器部件通过螺栓结合。
垫圈通常设为具有与垫圈的中心轴线正交的两个侧面的截面为长方形的构造，根据需要，例如由大径部和内径与大径部相同而外径较小的小径部构成。垫圈的侧面可以是以先与第2突起抵接的方式随着与部件的垫圈对置面接近而直径变大的圆锥面。另外，也可以在垫圈上形成与联轴器部件的突起对应的环状凹部。
第1部件及第2部件例如采用SUS316等不锈钢制，垫圈为镍合金制、不锈钢制等金属制，但不限定于此。
第1及第2突起例如为截面圆弧状，但也可以是截面梯形或其他形状。
各部件的垫圈对置面可以彼此相同，另外，也可以仅使其中一方为上述形状，而另一方为与流体通路正交的平坦面。
垫圈对置面的第1、第2及第3面设为仅第1面、仅第2面或第1及第2面双方按压垫圈。并且，优选第2面相对于第1面及第3面突出，第2面按压垫圈以参与密封，第1面抑制垫圈内缘部的较大变形而不参与密封。
本发明的密封方法为将分别具有相互连通的流体通路的第1部件和第2部件通过螺纹紧固进行连接时的密封方法，在所述第1部件和所述第2部件之间夹设环状的垫圈，并且，所述第1部件和所述第2部件中的至少一方的与所述垫圈对置的面分别设有：内径侧的第1面；环状的第1突起，其位于所述第1面的外径侧；第2面，其位于所述第1突起的外径侧，且相对于所述第1面突出；环状的第2突起，其位于所述第2面的外径侧，且相对于所述第2面的突出量大于所述第1突起；以及第3面，其位于所述第2突起的外径侧，且相对于所述第2面凹陷，伴随所述螺纹的紧固，首先使所述第2突起与所述垫圈的侧面抵接，接下来使所述第1突起与所述垫圈的侧面抵接，然后使所述第2面与所述垫圈抵接。
根据本发明的密封方法，通过在使第2面与垫圈抵接后进一步进行一定量的紧固，从而能够实现第1突起及第2突起咬入垫圈且第2面按压垫圈的状态。
在本发明的密封构造及密封方法中，在低温流体流入流体通路中的情况下，接近流体通路的内侧突起及垫圈的与该突起对应的部分收缩，在反复承受低温条件的温度循环的情况下，基于内侧突起的密封性可能会降低。根据本发明的密封构造及密封方法，即使在低温条件的温度循环下使用而基于内侧突起的密封性降低的情况下，也能够通过由第2面按压垫圈而确保密封性，此外，外侧突起咬入垫圈的咬入量比内侧突起大，因此即使在基于内侧突起的密封性降低后继续承受低温条件的温度循环，也能够长时间维持密封性。
本发明的联轴器包括：分别具有相互连通的流体通路的第1部件及第2部件；紧固机构，其使所述第1部件和所述第2部件彼此结合；以及密封构造，其设置在所述第1部件和所述第2部件的对合部，该联轴器的特征在于，所述密封构造采用上述的密封构造。
根据本发明的联轴器，能够长时间保持在低温条件的温度循环下使用时的密封性优良。联轴器例如采用管联轴器，但不限定于此。存在联轴器内置有止回阀机构的情况。
止回阀机构具有栓体及对该栓体施力的施力部件，通过将由施力部件施力的栓体与密封面抵接而使一个部件的流体通路的开口成为阻断状态，在该流体通路内施加规定值以上的流体压力时，栓体抵抗施力部件的施力而移动，从而变为开放状态。
通过将上述密封构造应用于具有止回阀功能的联轴器，能够长时间保持低温条件的温度循环下使用时的止回阀的密封性优良。
发明的效果
根据本发明的密封构造、密封方法及联轴器，即使在低温条件的温度循环下使用而基于内侧突起的密封性降低了的情况下，也能够通过由第2面按压垫圈而确保密封性，此外，外侧突起咬入垫圈的咬入量比内侧突起大，因此即使在基于内侧突起的密封性降低后继续承受低温条件的温度循环，也能够长时间维持密封性。
附图说明
图1是表示本发明的密封构造及密封方法以及具有该密封构造的联轴器的1实施方式的纵剖视图。
图2是表示密封构造的要部的放大纵剖视图，示出手动紧固螺母时的状态。
附图标记说明
1：联轴器
2：第1联轴器部件(第1部件)
3：第2联轴器部件(第2部件)
4：流体通路
5：流体通路
6：垫圈
7：螺母
11：止回阀机构
41：第1面
42：第1突起
43：第2面
44：第2突起
45：第3面
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，左右是指图1的左右。
图1示出内置有止回阀机构11的联轴器1。
联轴器1包括：第1及第2联轴器部件2、3，二者分别具有相互连通的流体通路4、5；环状的垫圈6，其配置在第1联轴器部件2与第2联轴器部件3对合的对合部分；以及盖螺母7，其紧固第1联轴器部件2和第2联轴器部件3。
止回阀机构11包括配置在第1联轴器部件2内的栓体12和对栓体12施力的施力部件13。
第1联轴器部件2包括：主体21；配管连接用的内螺纹部22，其设置在主体21的左端；以及凸缘部23，其设置在主体21的右部的外周。
第1联轴器部件2的流体通路4由小径部4a和大径部4b构成，其中，该小径部4a经由在左端设置的锥形部与内螺纹部21内部连通，该大径部4b经由层差4c与小径部4a的右侧相连。层差4c设有承托栓体12左端面的环状突起(底座)24。
第2联轴器部件3包括：主体26；配管连接用的内螺纹部27，其设置在主体26的右端；以及左方突出部28，其设置在主体26的左表面外周部。
第2联轴器部件3的流体通路5经由在右端设置的锥形部与内螺纹部27内部连通。在第2联轴器部件3的主体26的左表面设有收容垫圈6的凹部29。
垫圈6通过塑性变形发挥密封性，设为截面方形的板状，收容在第2联轴器部件3的主体26的凹部29中。
在第2联轴器部件3的主体26及左方突出部28的外周形成有外螺纹部30。外螺纹部30以与第1联轴器部件2的凸缘部23的外周面相比稍微朝向径向外侧突出的方式形成。
盖螺母7包括：小径部31，其内径比第1联轴器部件2的主体21的外径稍小；以及大径部32，其外径与小径部31相同，内径比第1联轴器部件2的凸缘部23稍大。在大径部32的内周设有内螺纹部32a。在小径部31及与之相连大径部32的局部形成有能够与扳手等紧固工具卡合的六棱柱部31a。
盖螺母7从左侧嵌合于第1联轴器部件2，其内螺纹部32a与第2联轴器部件3的外螺纹部30螺合。并且，通过使小径部31的右表面(在与大径部之间形成的层差)与第1联轴器部件2的凸缘部23抵接，从而阻止进一步的向右移动，在该状态下利用紧固工具以规定量紧固盖螺母7，从而第1联轴器部件2与第2联轴器部件3恰当地结合。
此时，第1联轴器部件2的右端面按压垫圈6，使垫圈6塑性变形，由此在第1联轴器部件2与第2联轴器部件3之间确保需要的密封性。
栓体12由圆柱部51和大径圆筒部52构成，其中，该圆柱部51形成有成为开放状态的流体通路的流体避让通路53，该大径圆筒部52与圆柱部51的右侧(基端侧)相连，且外径大于圆柱部51。
栓体12通过使其圆柱部51的左表面与第1联轴器部件2的环状突起24的顶端抵接，从而使第1联轴器部件2的流体通路4的右端开口处于阻断状态。
圆柱部51的流体避让通路53形成为将位于圆柱部51外周面的流体向大径圆筒部52内引导。
施力部件13采用圆筒状的压缩螺旋弹簧，其左端面由栓体12的圆柱部51的右表面承托，右端面由第2联轴器部件3的主体26的左表面承托。
根据该止回阀机构11，在图1所示的状态下，被施力部件13施力的栓体12的圆柱部51的左表面从右方与第1联轴器部件2的环状突起24抵接而形成阻断状态。在流体被向第1联轴器部件2的流体通路4的小径部4a内导入且该流体的压力小于施力部件13的施力的过程中保持阻断状态。然后，若流体压力变大，则在该流体压力的作用下，栓体12抵抗施力部件13的施力而移动至右侧，形成从第1联轴器部件2的流体通路4的小径部4a的开口经由栓体12的圆柱部51外周、从栓体12的圆柱部51的流体避让通路53经过该大径圆筒部52内到达第2联轴器部件3的通路5内的通路，形成开放状态。
在第1联轴器部件2的右端面设有两个环状的突起42、44，如图2放大所示，第1联轴器部件2的右端面包括：内径侧的第1面41；环状的第1突起42，其设置在第1面41的外径侧；第2面43，其设置在第1突起42的外径侧；第2突起44，其相对于第2面43突出；以及第3面45，其设置在第2突起44的外径侧。
第2面43相对于第1面41稍微突出，第3面45相对于第2面43稍微凹陷。另外，第2面43的面积大于第1面41。第2突起44相对于第1面41的突出量，大于第1突起42相对于第1面41的突出量。
图1示出利用紧固工具将盖螺母7以规定量紧固了的紧固完成状态，第1突起42及第2突起44咬入垫圈6，且第1面41、第2面43及第3面45中的至少一者(优选仅为第2面43)按压垫圈6。图2示出手动紧固盖螺母7后的状态，第2突起44抵接于垫圈6，在第1突起42与垫圈6之间存在间隙。
并且，在图1及图2中，为了容易理解，将各部分41、42、43、44、45的尺寸夸张示出。
作为具体尺寸的一例，第1突起42相对于第1面41突出0.14mm，第2面43相对于第1突起42凹陷0.10mm，第2突起44相对于第2面43突出0.13mm，第3面45相对于第2突起44凹陷0.21mm。另外，各突起42、44的截面形状为半径0.5mm的圆的圆弧。
在上述联轴器1中，在紧固盖螺母7的情况下，首先手动紧固盖螺母7。由此，第2突起44与垫圈6的侧面抵接。然后，若使用工具紧固盖螺母7，则第2突起44咬入垫圈6的侧面，第1突起42与垫圈6的侧面抵接。若进一步紧固盖螺母7，则第1突起42和第2突起44咬入垫圈6的侧面，第2面43与垫圈6抵接。然后，若进一步紧固盖螺母7，则第2面43按压垫圈6，第1面41与垫圈6的侧面大致抵接。紧固量优选设定为第1面41不会按压垫圈6的侧面，在此时完成紧固。
在以上说明中，第1联轴器部件2的右端面的突起42的突出量、各面41、43的倾斜程度及相对的凹陷量为，突起42、外径侧的面43、内径侧的面41依次与垫圈6抵接。第2面43设计为，在第2突起44咬入垫圈的状态下发挥密封作用，即使在由于温度循环等使得基于第1突起42的密封性降低时也发挥密封作用。
工业实用性
使用本发明的密封构造、密封方法及联轴器，能够提高低温条件下的密封性，因此有助于低温流体使用时的安全性。

Claims (5)

1.一种密封构造，其设置在分别具有相互连通的流体通路的第1部件及第2部件的对合部，构成第1部件及第2部件的一部分，该密封构造的特征在于，
具备夹装在所述第1部件与所述第2部件之间的环状的垫圈，所述垫圈通过塑性变形发挥密封性，所述第1部件和所述第2部件中的至少一方的垫圈对置面包括：内径侧的第1面；环状的第1突起，其设置在所述第1面的外径侧；第2面，其设置在所述第1突起的外径侧，且相对于所述第1面突出；与所述第1突起具有相同圆心的环状的第2突起，其设置在所述第2面的外径侧，且第2突起相对于所述第2面的突出量大于所述第1突起；以及第3面，其设置在所述第2突起的外径侧，
所述第1突起及所述第2突起咬入垫圈，至少所述第2面按压垫圈。
2.根据权利要求1所述的密封构造，其特征在于，
所述第2面与所述第1面及所述第3面相比更突出。
3.一种密封方法，其为将分别具有相互连通的流体通路的第1部件与第2部件通过螺纹紧固进行连接时的密封方法，其特征在于，
在所述第1部件和所述第2部件之间夹设环状的垫圈，所述垫圈通过塑性变形发挥密封性，并且，所述第1部件和所述第2部件中的至少一方的与所述垫圈对置的面分别设有：内径侧的第1面；环状的第1突起，其位于所述第1面的外径侧；第2面，其位于所述第1突起的外径侧，且相对于所述第1面突出；与所述第1突起具有相同圆心的环状的第2突起，其位于所述第2面的外径侧，且相对于所述第2面的突出量大于所述第1突起；以及第3面，其位于所述第2突起的外径侧，且相对于所述第2面凹陷，
伴随所述螺纹的紧固，首先使所述第2突起与所述垫圈的侧面抵接，接下来使所述第1突起与所述垫圈的侧面抵接，然后使所述第2面与所述垫圈抵接。
4.一种联轴器，其包括：分别具有相互连通的流体通路的第1部件及第2部件；紧固机构，其使所述第1部件和所述第2部件彼此结合；以及密封构造，其设置在所述第1部件和所述第2部件的对合部，该联轴器的特征在于，
所述密封构造为权利要求1或2所述的密封构造。
5.根据权利要求4所述的联轴器，其特征在于，
在所述第1部件内置有止回阀机构。
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