CN111587334A - 向块体安装密封垫的安装结构以及密封垫 - Google Patents

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Abstract

向块体安装密封垫的安装结构包括具有流体流路(11)的块体(1)、以及包围流体流路(11)的开口部(13)的密封垫(3)。并且，密封垫(3)具有设置于流体流路(11)的开口部(13)的径向外侧的作为树脂制的筒状壁部的密封突部(23)。所述密封突部(23)构成为被压入块体(1)内，并且构成为能够在该密封突部(23)的径向上弹性变形。

Description

向块体安装密封垫的安装结构以及密封垫
技术领域
本发明涉及一种向块体安装密封垫的安装结构以及密封垫。
背景技术
以往，例如专利文献1所记载的那样，已知一种利用粘合剂在基材上安装密封垫的安装结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-25992号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为向在内部形成有供流体流动的流体流路的块体(block)安装密封垫的安装结构，已知有如下安装结构：通过将筒状的密封垫的轴向一侧部压入块体中的流体流路的开口部的周围附近，使所述密封垫安装于所述块体。
关于上述安装结构，在通过使用了模具的树脂成形来制造所述密封垫的情况下，存在所述密封垫的轴向一侧部未加工成能够顺畅地容纳于所述块体的凹形状的压入部分的凸形状的情况。
具体而言，相对于形成为截面为正圆筒形状的块体的压入部分，存在密封垫的轴向一侧部未加工成能够顺畅地容纳于所述块体的压入部分的截面为正圆筒形状(大致加工成截面为椭圆形状)的情况。
其原因主要是由于在所述密封垫的轴向一侧部的树脂成形时产生的树脂材料的收缩(所谓缩痕)所引起的。并且，在此情况下，通过将所述密封垫的轴向一侧部强行压入所述压入部分，能够使所述块体与其他块体等连接。
但是，由于所述块体侧与所述密封垫侧的形状不同，导致所述块体的压入部分与所述密封垫的轴向一侧部无法充分紧贴，产生了密封性差的地方，由此，可能无法获得高的密封性能。
本发明鉴于这样的问题而提出，其目的在于，提高密封垫安装于块体时的密封性能。
解决问题的技术方案
本发明的向块体安装密封垫的安装结构包括具有流体流路的块体、以及包围所述流体流路的开口部的密封垫，其中，所述密封垫具有设置于所述开口部的径向外侧的树脂制的筒状壁部，所述筒状壁部构成为被压入所述块体内，并且构成为能够在该筒状壁部的径向上弹性变形。
根据上述结构，在将所述密封垫的筒状壁部压入所述块体内时，能够通过所述块体使所述密封垫的筒状壁部在径向上弹性变形，因此，能够提高所述密封垫的筒状壁部相对于所述块体的追随性。因此，在完成上述的压入之后，能够使所述密封垫的筒状壁部与所述块体在大致周向整个区域以大致均匀的力压接。因此，能够在将所述密封垫安装于所述块体时发挥密封性能，并且能够提高其密封性能。
根据本发明的另一实施方式，在向所述块体安装密封垫的安装结构中，所述筒状壁部的厚度在0.165mm～5.4mm的范围内。
根据本发明的又一实施方式，在向所述块体安装密封垫的安装结构中，所述筒状壁部的轴向长度在1.5mm～15mm的范围内。
根据本发明的再一实施方式，在向所述块体安装密封垫的安装结构中，所述筒状壁部的外径在5mm～60mm的范围内，在将所述筒状壁部的外径设为a，将所述筒状壁部的厚度设为b的情况下，所述筒状壁部的内径和所述筒状壁部的径向的厚度分别在由以下的公式(1)和公式(2)规定的范围内。
(1)b＝0.065×a+1.5
(2)b＝0.033×a
根据本发明的再一实施方式，在向所述块体安装密封垫的安装结构中，所述筒状壁部的轴向长度在1.5mm～15mm的范围内，在将所述筒状壁部的轴向长度设为c，将所述筒状壁部的厚度设为b的情况下，所述筒状壁部的轴向长度和所述筒状壁部的厚度分别在由以下的公式(3)和公式(4)规定的范围内。
(3)b＝0.379×c-0.285
(4)b＝0.31×c-0.3
根据本发明的再一实施方式，在向所述块体安装密封垫的安装结构中，所述筒状壁部由弹性模量为200MPa～3200MPa的材料构成。
本发明的密封垫与具有流体流路的块体的开口部连接，其中，所述密封垫具有设置于所述开口部的径向外侧的树脂制的筒状壁部，所述筒状壁部构成为被压入所述块体内，并且构成为能够在所述筒状壁部的径向上弹性变形。
发明效果
根据本发明，能够提高密封垫安装于块体时的密封性能。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的向块体安装密封垫的安装结构的剖视图。
图2是图1的局部放大图。
图3是图1中的密封垫的立体图。
图4是从图1中的密封垫的轴向一侧观察该密封垫的图。
图5是沿图4的I-I线的向视剖视图。
图6是表示密封垫未安装于块体的状态的局部剖视图。
图7是表示图1中的密封垫的筒状壁部的外侧部分的外径与厚度之间的关系的图。
图8是表示图1中的密封垫的筒状壁部的外侧部分的轴向长度与厚度之间的关系的图。
具体实施方式
本发明的向块体安装密封垫的安装结构能够在例如半导体领域、液晶和有机EL(Organic Electro-Luminescence)领域、医疗和医药领域或者汽车相关领域中用于块体与密封垫的安装。
此外，本发明的向块体安装密封垫的安装结构在上述领域以外的领域中也可以根据用途等适当使用。
图1是表示本发明的一实施方式的向块体安装密封垫的安装结构的剖视图。图2是图1的局部放大图。
如图1和图2所示，所述向块体安装密封垫的安装结构由块体1和密封垫3构成。密封垫3在本实施方式中形成为筒状，一个端部侧安装于块体1。
密封垫3设置为，在该密封垫3安装于块体1的状态下包围形成于块体1的第一流体流路11的一端部的开口部13。密封垫3被压入(在压接状态下嵌合)形成于块体1中的第一流体流路11的开口部13的周围的压入部分。
块体1经由密封垫3和与该块体1相邻的另一块体7结合。密封垫3的另一个端部侧也安装于具有与块体1相同的压入部分的另一块体7。密封垫3在介于块体1和另一块体7之间的状态下将块体1和另一块体7连接在一起。
此外，在本实施方式中，采用了后述的向块体1安装密封垫3的安装结构。并且，向块体1安装密封垫3的安装结构和向另一块体7安装密封垫3的安装结构相同。
另外，本发明中的块体是指例如调节器、压力计、阀门、流量计、树脂管等的密封垫安装用部分。
图3是密封垫3的立体图。图4是从密封垫3的轴向一侧观察密封垫3的图。图5是沿图4的I-I线的向视剖视图。图6是表示密封垫3未安装于块体1的状态的局部剖视图。
如图3至图6所示，密封垫3具有第二流体流路15。该第二流体流路15是沿密封垫3的轴向延伸的通孔，该第二流体流路15经由开口部13与块体1的第一流体流路11连接。
密封垫3具有相对于在其轴向中央与轴向垂直相交的中央面16在轴向上对称的形状。即，密封垫3以中央面16对称，因此，密封垫3能够以与向块体1安装的结构相同的结构，安装于另一块体7。
密封垫3形成为圆筒状。密封垫3具有位于轴向一侧的轴向一侧部17、位于轴向另一侧的轴向另一侧部19、以及位于轴向一侧部17与轴向另一侧部19之间的轴向中间部21。
在以密封垫3的轴向为上下方向的情况下，密封垫3的轴向一侧部17侧(下侧)安装于块体1。另外，密封垫3的轴向另一侧部19侧(上侧)安装于另一块体7。
密封垫3的轴向一侧部17具有作为树脂制的筒状壁部的筒状的密封突部23、以及筒状的倾斜突部25。密封垫3的密封突部23与开口部13大致位于同轴上，并且位于倾斜突部25的周围。
密封突部23形成为在径向上具有大致恒定的厚度的圆筒状。密封突部23从密封垫3的轴向中间部21向密封垫3的轴向一侧(下方)突出。
密封突部23的外周部构成为密封垫3的轴向一侧部17的外周部。并且，在该密封突部23的外周部设置有外周侧接触面27。另外，在密封突部23的内周部设置有内周侧接触面29。
倾斜突部25形成为在径向上具有规定的厚度的圆筒状。倾斜突部25从密封垫3的轴向中间部21向与密封突部23相同的方向(密封垫3的轴向一侧)突出。
倾斜突部25以与密封突部23隔开规定间隔的方式配置在密封垫3的径向内侧。相对于密封垫3的轴向中间部21，倾斜突部25的突出长度小于密封突部23的突出长度。
倾斜突部25被配置为在密封垫3的径向内侧相对于密封突部23隔开规定的间隔。倾斜突部25从密封垫3的轴向中间部21突出的突出长度小于密封突部23从密封垫3的轴向中间部21突出的突出长度。
倾斜突部25形成为其外径随着从密封垫3的轴向中间部21朝向轴向一侧而逐渐缩小。这样一来，在倾斜突部25的外周部设置有朝向内周侧倾斜的外周侧接触面31。
另外，块体1在内部具有第一流体流路11。块体1的位于第一流体流路11的端部的开口部13向外部露出，在密封垫3连接(安装)于块体1的状态下，第一流体流路11的一端部与密封垫3的第二流体流路15连接。
第一流体流路11沿着形成于块体1的筒形状的密封垫安装部33的轴向(上下方向)延伸。第一流体流路11的开口部13位于密封垫安装部33的轴向一侧的端部(上端部)。
在密封垫安装部33中，密封垫3包围第一流体流路11的开口部13。密封垫安装部33能够在该密封垫安装部33的轴向一侧(上方侧)压接密封垫3的状态下与密封垫3嵌合。
密封垫安装部33的外径大于密封垫3的轴向一侧部17(密封突部23)的外径。密封垫安装部33的内径和密封垫3的轴向一侧部17的内径大致相同。
密封垫安装部33具有筒状的外侧部分37、以及筒状的内侧部分39。外侧部分37和内侧部分39分别设置于第一流体流路11的开口部13的径向外侧。
具体而言，内侧部分39设置于第一流体流路11的开口部13的径向外侧(开口部13的周围)。外侧部分37设置于内侧部分39的径向外侧(内侧部分39的周围)。
并且，在形成于块体1的外侧部分37和该内侧部分39之间的后述的槽部61内压入密封垫3侧的密封突部23。
此外，在密封突部23被压入的状态下，外侧部分37相比密封突部23更靠近径向外侧，而内侧部分39相比密封突部23更靠近径向内侧。
密封垫安装部33的外侧部分37具有能够在其内侧容纳密封突部23的形状。更详细而言，外侧部分37朝向密封垫3的轴向一侧部17(密封突部23)开口。
外侧部分37形成为在径向上具有大致恒定的厚度的圆筒状。在本实施方式中，外侧部分37的内径和密封突部23(密封垫3)的外径大致相同。
如图2所示，外侧部分37具有大致平坦的端面43。在密封垫3包围第一流体流路11的开口部13的状态下，外侧部分37的端面43和与块体1接合的另一块体7中的外侧部分37的端面43相对。
另外，密封垫安装部33的内侧部分39能够容纳密封突部23。内侧部分39朝向密封垫3的轴向一侧部17(倾斜突部25)开口。
内侧部分39形成为在径向上具有规定的厚度的圆筒状。在本实施方式中，内侧部分39的外径大于密封突部23的内径，内侧部分39的内径和倾斜突部25的内径大致相同。
内侧部分39沿着与外侧部分37相同的方向(上下方向)延伸。内侧部分39具有大致平坦的端面51。该端面51形成于第一流体流路11的开口部13的径向外侧且相比外侧部分37的端面43更靠近径向内侧。
内侧部分39以与外侧部分37隔开规定间隔的方式配置在密封垫安装部33的径向内侧。内侧部分39在被外侧部分37包围的状态下与该外侧部分37大致配置在同轴上。
在内侧部分39设置有倾斜状的内周侧接触面53。该内周侧接触面53形成为，位于内侧部分39的下端和上端(端面51)之间，内径随着从内侧部分39的下端侧朝向轴向一侧(上方)而逐渐扩大。
内侧部分39的内周侧接触面53与倾斜突部25的外周侧接触面31相对并接触。该内周侧接触面53具有与外周侧接触面31的倾斜程度相对应的倾斜程度，以便能够与外周侧接触面31压接。
具体而言，内周侧接触面53相对于第一流体流路11的轴线(内侧部分39的轴线)57的倾斜角度和外周侧接触面31相对于第二流体流路15的轴线(倾斜突部25的轴线)58的倾斜角度被设定为彼此不同。
在本实施方式中，内周侧接触面53相对于第一流体流路11的轴线57的倾斜角度被设定为，大于外周侧接触面31相对于第二流体流路15的轴线58的倾斜角度。
此外，上述内周侧接触面53的倾斜角度和上述外周侧接触面31的倾斜角度也可以大致相同，两者的倾斜角度之间的大小关系也可以与上述的关系相反。
并且，密封垫3的密封突部23从该密封突部23的突出端部59侧被压入形成于密封垫安装部33的外侧部分37和内侧部分39之间的空间(块体1的压入部分)。
详细而言，在密封垫安装部33的外侧部分37和内侧部分39之间形成有槽部61。槽部61是有底状的槽部，在与外侧部分37和内侧部分39的开口方向大致相同的方向(上方)上开口。
槽部61在内侧部分39的轴向一侧(上侧)具有开口部63，在内侧部分39的轴向另一侧(下侧)具有底部65。并且，槽部61能够通过开口部63容纳密封突部23的突出端部59。
槽部61形成为圆环状。槽部61在外侧部分37和内侧部分39的各自的整周上延伸，并且在外侧部分37和内侧部分39之间具有在径向和周向上大致恒定的槽宽W1。
如图6所示，槽部61的槽宽W1被设定为小于后述的密封突部23的厚度T1。该槽宽W1能够根据密封突部23适当地设定，以能够将密封突部23压入槽部61。
槽部61的槽宽W1在外侧部分37和内侧部分39的各自的轴向的大致整个区域被设定为大致恒定。在此，槽部61的槽宽W1是指该槽部61的周向一部分的径向长度。
但是，槽部61的开口部63被设定为，越靠近内侧部分39的轴向一侧则槽宽W1越大。这是通过内侧部分39的外周部在突出端面51附近形成为倾斜状而实现的。
另外，如后所述，块体1的密封垫安装部33(外侧部分37和内侧部分39)构成为，在压入密封突部23时，能够使该密封突部23弹性变形。
作为一例，本实施方式中的密封垫安装部33由热塑性树脂即氟树脂(例如，PFA(全氟烷氧基烷烃)、PTFE(聚四氟乙烯))等构成，但是根据使用领域(用途)，可以由例如PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)或POM(聚甲醛)、弹性体(橡胶)等构成。
并且，在这样的向块体安装密封垫的安装结构中，密封垫3的密封突部23构成为，被压入块体1内(形成于密封垫安装部33的外侧部分37和内侧部分39之间的槽部61)，并且构成为能够在密封突部23的径向上弹性变形。
位于密封垫3侧的密封突部23在被向位于块体1侧的密封垫安装部33中的槽部61压入时，能够通过密封垫安装部33的外侧部分37和内侧部分39中的至少一方弹性变形。
密封突部23为了向外侧部分37和内侧部分39之间(槽部61)压入，密封突部23的周向一部分能够根据外侧部分37和内侧部分39之间的形状(槽部61的形状)，以与其他周向一部分独立地移动的方式在径向上弹性变形。
例如，在块体1侧的槽部61的形状是截面为正圆筒形状，而密封垫3侧的密封突部23的形状不是截面为正圆筒形状的情况下，密封突部23的周向一部分能够与槽部61的形状相应地向径向外侧弹性变形，并且其他周向一部分向径向内侧弹性变形。
在本实施方式中，图6中示出的密封突部(密封垫3的筒状壁部)23的厚度T1被设定为0.165mm～5.4mm的范围内的值。在此，密封突部23的厚度T1是指密封突部23的周向一部分的径向长度。
密封突部23的厚度T1被设定为大于槽部61的槽宽W1，以使密封突部23能够被压入槽部61。并且，在本实施方式中，密封突部23的厚度T1被设定为，在被压入槽部61的密封突部23的区域中的轴向的大致整个区域中大致恒定。
另外，在本实施方式中，图6所示的密封突部23的轴向长度L1被设定为1.5mm～15mm的范围内的值。在此，密封突部23的轴向长度L1是指从图6所示的基准面66突出的突出长度。
该基准面66是与密封突部23的轴向正交的面。基准面66位于密封垫3的轴向一侧部17(密封突部23和倾斜突部25)和轴向中间部21的交界。
另外，在本实施方式中，图5所示的密封突部23的外径D1被设定为5mm～60mm的范围内的值。并且，在将密封突部23的外径D1设为a，将密封突部23的厚度T1设为b的情况下，密封突部23的外径D1和密封突部23的厚度T1分别被设定为由以下的公式(1)和公式(2)规定的范围(图7中的范围67)内的值。
(1)b＝0.065×a+1.5
(2)b＝0.033×a
另外，在本实施方式中，如上所述，密封突部23的轴向长度L1被设定为1.5mm～15mm的范围内的值。并且，与上述同样地，在将密封突部23的厚度T1设为b，将密封突部23的轴向长度L1设为c的情况下，密封突部23的厚度T1和密封突部23的轴向长度L1分别被设定为由以下的公式(3)和公式(4)规定的范围(图8中的范围69)内的值。
(3)b＝0.379×c-0.285
(4)b＝0.31×c-0.3
另外，在本实施方式中，密封突部23由弹性模量为200MPa～3200MPa的树脂材料构成。所述树脂材料的弹性模量是通过JIS K 7161或ASTM D638中记载的方法测量的值。
另外，优选地，密封突部23由弹性模量为300MPa～2600MPa的树脂材料构成，更优选地，由弹性模量为310MPa～600MPa的树脂材料构成。
此外，密封突部23例如可以由包括PFA(全氟烷氧基烷烃)、PTFE(聚四氟乙烯)热塑性树脂即氟树脂构成。另外，密封突部23可以根据使用领域(用途)，由PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)或POM(聚甲醛)树脂等树脂材料构成。
此外，可根据密封突部23的尺寸(上述的厚度等)来适当地设定密封突部23的块体1内(形成于外侧部分37和内侧部分39之间的槽部61)即压入部分的尺寸，以能够将密封突部23压入。
通过以上的结构，能够将密封垫3的轴向一侧部17的密封突部23压入外侧部分37和内侧部分39之间(槽部61)，从而能够将密封垫3安装于块体1。在本实施方式中，同样地，能够将密封垫3的轴向另一侧部19的密封突部23压入另一块体7，从而将密封垫3也安装于另一块体7，由此，能够使块体1和另一块体7接合。
并且，在安装密封垫3时，能够实现使密封垫3侧的密封突部23的外周侧接触面27与块体1侧的外侧部分37的内周侧接触面71压接、以及使密封突部23的内周侧接触面29与块体1侧的内侧部分39的外周侧接触面73压接中的至少一方。另外，通过块体1与另一块体7的接合，还能够使密封垫3侧的倾斜突部25的外周侧接触面31与内侧部分39的内周侧接触面53压接。
因此，在向块体1安装密封垫3的安装结构中，能够在密封突部23与块体1侧的外侧部分37以及内侧部分39中的至少一方之间产生在径向上作用的密封力，从而能够对密封突部23与外侧部分37以及内侧部分39中的至少一方之间进行密封。另外，在倾斜突部25和内侧部分39之间产生在轴向上作用的密封力，从而也能够对倾斜突部25和内侧部分39之间进行密封。
而且，在将密封突部23压入块体1内(外侧部分37和内侧部分39之间(槽部61))时，通过块体1(外侧部分37和内侧部分39)，能够使密封垫3侧的密封突部23根据块体1内的形状(外侧部分37和内侧部分39(槽部61)的形状)在径向上弹性变形。因此，能够提高密封突部23相对于块体1(槽部61)的追随性。
即，即使密封突部23的径向的形状与容纳该密封突部23的槽部61(外侧部分37和内侧部分39)的径向的形状存在大的差异，也能够使密封突部23在其径向上弹性变形，以使密封突部23的径向内侧的形状与槽部61的径向的形状尽可能地匹配。因此，能够提高密封垫3侧的密封突部23相对于块体1侧的外侧部分37和内侧部分39的追随性。
因此，能够将密封突部23顺畅地压入块体1内(外侧部分37和内侧部分39之间(槽部61))，在该压入完成之后，能够使密封突部23与外侧部分37以及内侧部分39中的至少一方的压接部分中的彼此压接的部分在大致周向整个区域上以大致均匀的力压接。因此，如上所述，在将密封垫3安装在块体1时，能够利用密封突部23进行密封，并且能够提高密封性能。
此外，在本实施方式中，本发明的密封垫是在密封垫安装部33具有外侧部分37和内侧部分39的块体1中使用的密封垫3，但不限于此，例如，还可以用于在密封垫安装部分仅具有外侧部分或内侧部分的块体。
另外，本发明中的密封垫的筒状壁部只要使其至少一部分压入块体内即可。就本实施方式而言，作为密封垫的筒状壁部的密封突部23，只要使其至少一部分压入块体1内(外侧部分37和内侧部分39之间(槽部61))即可。
考虑到上述教导，显而易见的是，本发明能够采取多种变更方式以及变形方式。因此，应当理解为，本发明在所附的权利要求书的范围内能够以本说明书所记载的方法以外的方法实施。
附图标记的说明：
1 块体
3 密封垫
11 第一流体流路(块体的流体流路)
13 第一流体流路的开口部
23 密封突部(密封垫的筒状壁部)
D1 密封垫的外径
L1 密封突部(密封垫的筒状壁部)的轴向长度
T1 密封突部(密封垫的筒状壁部)的厚度

Claims (7)

1.一种向块体安装密封垫的安装结构，包括具有流体流路的块体、以及包围所述流体流路的开口部的密封垫，其中，
所述密封垫具有设置于所述开口部的径向外侧的树脂制的筒状壁部，
所述筒状壁部构成为被压入所述块体内，并且构成为能够在该筒状壁部的径向上弹性变形。
2.根据权利要求1所述的向块体安装密封垫的安装结构，其中，
所述筒状壁部的厚度在0.165mm～5.4mm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的向块体安装密封垫的安装结构，其中，
所述筒状壁部的轴向长度在1.5mm～15mm的范围内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的向块体安装密封垫的安装结构，其中，
所述筒状壁部的外径在5mm～60mm的范围内，
在将所述筒状壁部的外径设为a，将所述筒状壁部的厚度设为b的情况下，所述筒状壁部的内径和所述筒状壁部的径向的厚度分别在由以下的公式(1)和公式(2)规定的范围内，
(1)b＝0.065×a+1.5，
(2)b＝0.033×a。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的向块体安装密封垫的安装结构，其中，
所述筒状壁部的轴向长度在1.5mm～15mm的范围内，
在将所述筒状壁部的轴向长度设为c，将所述筒状壁部的厚度设为b的情况下，所述筒状壁部的轴向长度和所述筒状壁部的厚度分别在由以下的公式(3)和公式(4)规定的范围内，
(3)b＝0.379×c-0.285，
(4)b＝0.31×c-0.3。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的向块体安装密封垫的安装结构，其中，
所述筒状壁部由弹性模量为200MPa～3200MPa的材料构成。
7.一种密封垫，与具有流体流路的块体的开口部连接，其中，
所述密封垫具有设置于所述开口部的径向外侧的树脂制的筒状壁部，
所述筒状壁部构成为被压入所述块体内，并且构成为能够在所述筒状壁部的径向上弹性变形。
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