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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtelement und eine Rohrverbindung.
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Stand der Technik
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Bei Herstellungsprozessen auf verschiedenen technischen Gebieten, wie etwa bei der Halbleiterherstellung, im medizinischen/pharmazeutischen Bereich und in der lebensmittelverarbeitenden/chemischen Industrie, wird in einem Rohrweg, durch den Fluide, wie etwa chemische Lösungen, hochreine Flüssigkeiten, Reinstwasser oder Reinigungslösungen strömen, z. B. eine Rohrverbindung aus einem synthetischen Harz als Verbindungsstruktur verwendet, die in zwei Fluideinrichtungen gebildete Strömungsdurchgangsöffnungen miteinander verbindet.
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Füe solche Rohrverbindungen ist eine Rohrverbindung bekannt, die Folgendes aufweist: einen Verbindungskörper, der an der Außenumfangsseite eines Endbereichs eines Rohrs montiert ist, eine Überwurfmutter, die an der Außenumfangsseite des Verbindungskörpers montiert ist, und einen Innenring, der an der Innenumfangsseite des Endbereichs des Rohrs montiert ist (siehe z. B. PATENTLITERATUR 1).
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Der Innenring weist Folgendes auf: einen zylindrischen Körperbereich mit einer darin gebildeten Verbindungsöffnung zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Strömungsdurchgangsöffnungen, einen ringförmigen primären Dichtbereich, der auf der radial inneren Seite eines axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs so gebildet ist, dass er zur axial äußeren Seite hin hervorsteht, und einen ringförmigen sekundären Dichtbereich, der auf der radial äußeren Seite des axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs so gebildet ist, dass er zur axial äußeren Seite hin hervorsteht.
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Der primäre Dichtbereich und der sekundäre Dichtbereich sind in eine ringförmige primäre Dichtnut bzw. eine ringförmige sekundäre Dichtnut eingepresst, die an dem Verbindungskörper ausgebildet sind. Dementsprechend ist das Dichtungsvermögen zwischen dem Verbindungskörper und dem Innenring gewährleistet, um zu verhindern, dass ein Fluid nach außen entweicht.
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Literaturliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
JP 2018- 168 947 A -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die Querschnittsform des primären Dichtbereichs in der Rohrverbindung ist so gebildet, dass sie sich von seinem axial innerem Ende zu seinem axial äußerem Ende hin allmählich verjüngt, und dass das axial äußere Ende des primären Dichtbereichs spitz zulaufend gebildet ist, so dass die Dicke des primären Dichtbereichs in radialer Richtung an seinem axial äußerem Ende am dünnsten ist. Somit kann sich beim Einpressen des primären Dichtbereichs in die primäre Dichtnut ein axial äußerer Endbereich des primären Dichtbereichs aufgrund von unzureichender Festigkeit so verformen, dass er zur radial inneren Seite (Verbindungsöffnungsseite) heraustritt (hervorsteht).
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Wenn ein solches Heraustreten auftritt, kann aufgrund eines unzureichenden Anpressdrucks zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs und der primären Dichtnut ein Fluid zwischen die Kontaktflächen eindringen. Das zwischen den Kontaktflächen verbleibende Fluid verringert dann die Austauschbarkeit des durch den Rohrweg strömenden Fluids, was nachteilige Wirkungen verursacht, wie etwa einen Zeitaufwand für das Spülen des Rohrwegs.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Umstände konzipiert, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dichtelement und eine Rohrverbindung anzugeben, die verhindern können, dass ein axial äußerer Endbereich eines primären Dichtbereichs zu einer radial inneren Seite hin heraustritt.
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Lösung des Problems
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(1) Ein Dichtelement der vorliegenden Erfindung ist ein Dichtelement zum Abdichten und Verbinden von Strömungsdurchgangsöffnungen, die in zwei Fluideinrichtungen gebildet sind, wobei das Dichtelement Folgendes aufweist: einen zylindrischen Körperbereich mit einer Verbindungsöffnung zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Strömungsdurchgangsöffnungen; einen ringförmigen primären Dichtbereich, der von einer radial inneren Seite eines axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs zu einer axial äußeren Seite hin hervorsteht und in eine ringförmige primäre Dichtnut einzupressen ist, die an einem Verbindungsendbereich der Strömungsdurchgangsöffnung einer der Fluideinrichtungen gebildet ist; und einen ringförmigen sekundären Dichtbereich, der von einer radial äußeren Seite des axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs zur axial äußeren Seite hin hervorsteht und in eine ringförmige sekundäre Dichtnut einzupressen ist, die auf der radial äußeren Seite in Bezug auf die primäre Dichtnut in der einen der Fluideinrichtungen gebildet ist, wobei der primäre Dichtbereich so gebildet ist, dass er sich in einer axialen Querschnittsansicht von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt, und eine flache Fläche aufweist, die sich vom radial äußeren Ende seines axial äußeren Endes zur radial inneren Seite hin erstreckt.
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Bei dem Dichtelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist der primäre Dichtbereich, der so gebildet ist, dass er sich von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt, die flache Fläche auf, die sich von dem radial äußeren Ende zur radial inneren Seite des axial äußeren Endes hin erstreckt, so dass die Dicke in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs größer sein kann als bei der herkömmlichen Technik.
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Dementsprechend ist die Festigkeit an einem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs höher als bei der herkömmlichen Technik. Somit ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs in die primäre Dichtnut möglich, zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs zur radial inneren Seite (Verbindungsöffnungsseite) hin heraustritt. Infolgedessen ist der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs und der primären Dichtnut höher als bei der herkömmlichen Technik, so dass es möglich ist, das Eindringen eines Fluids zwischen diese Kontaktflächen zu verhindern.
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(2) Die Innenumfangsfläche des primären Dichtbereichs ist vorzugsweise in Bezug auf eine Innenumfangsfläche des Körperbereichs so geneigt, dass der Durchmesser vom axial inneren Ende zum axial äußeren Ende hin allmählich zunimmt.
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In diesem Fall ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs in die primäre Dichtnut selbst dann, wenn der primäre Dichtbereich zur radial inneren Seite hin heraustritt, möglich, zu verhindern, dass die Innenumfangsfläche des primären Dichtbereichs zur radial inneren Seite in Bezug auf die Innenumfangsfläche des Körperbereichs hervorsteht. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass die Strömung des Fluids in der Verbindungsöffnung des Körperbereichs von der Innenumfangsfläche des primären Dichtbereichs behindert wird.
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(3) Der primäre Dichtbereich weist vorzugsweise einen abgeschrägten Bereich auf, der an einem von der Innenumfangsfläche und der flachen Fläche des primären Dichtbereichs gebildeten Eckbereich gebildet ist.
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In diesem Fall strömt selbst dann, wenn das Fluid in eine zwischen dem Eckbereich des primären Dichtbereichs und der primären Dichtnut gebildete Aussparung eindringt, das Fluid in der Aussparung aufgrund des abgeschrägten Bereichs problemlos zur Verbindungsöffnungsseite, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass das Fluid in der Aussparung verbleibt.
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(4) Die radiale Abmessung von dem radial äußeren Ende des axial äußeren Endes des primären Dichtbereichs zu einer Innenumfangsfläche des sekundären Dichtbereichs ist vorzugsweise größer als die Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs.
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In diesem Fall kann aufgrund der Bildung der flachen Fläche an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs verhindert werden, dass ein Dickebereich in radialer Richtung der Fluideinrichtung, der sich zwischen dem primären Dichtbereich und dem sekundären Dichtbereich befindet (Dickebereich zwischen der primären Dichtnut und der sekundären Dichtnut), übermäßig dünn ist.
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Infolgedessen ist es möglich, eine Abnahme des Kontaktflächen-Anpressdrucks zwischen dem sekundären Dichtbereich und der sekundären Dichtnut aufgrund einer unzureichenden Festigkeit des Dickebereichs zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Abnahme des Dichtungsvermögens des sekundären Dichtbereichs und der sekundären Dichtnut zu unterdrücken.
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(5) Die Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs beträgt vorzugsweise nicht weniger als 10 % und nicht mehr als 30 % einer Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial inneren Ende des primären Dichtbereichs.
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In diesem Fall wird durch Vorgeben der Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs mit nicht weniger als 10 % der Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial inneren Ende des primären Dichtbereichs die Festigkeit an dem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs weiter erhöht. Dementsprechend ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs in die primäre Dichtnut möglich, noch besser zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs zur radial inneren Seite hin heraustritt.
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Infolgedessen wird der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs und der primären Dichtnut weiter erhöht, so dass es möglich ist, das Eindringen von Fluid zwischen diese Kontaktflächen wirksam zu verhindern.
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Durch Vorgeben der Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs mit nicht mehr als 30 % der Dickenabmessung in radialer Richtung an dem axial inneren Ende des primären Dichtbereichs kann ferner verhindert werden, dass der Dickebereich der Fluideinrichtung in radialer Richtung, der sich zwischen dem primären Dichtbereich und dem sekundären Dichtbereich befindet (Dickebereich zwischen der primären Dichtnut und der sekundären Dichtnut), übermäßig dünn ist.
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Dementsprechend ist es möglich, eine Abnahme des Kontaktflächen-Anpressdrucks zwischen dem sekundären Dichtbereich und der sekundären Dichtnut aufgrund einer unzureichenden Festigkeit des Dickebereichs weiter zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Abnahme des Dichtungsvermögens des sekundären Dichtbereichs und der sekundären Dichtnut wirksam zu unterdrücken.
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(6) Eine Rohrverbindung der vorliegenden Erfindung ist eine Rohrverbindung, die Folgendes aufweist: einen Verbindungskörper mit einem an seinem Außenumfang gebildeten Außengewindebereich und einer in dem Verbindungskörper gebildeten Strömungsdurchgangsöffnung; eine Überwurfmutter mit einem Innengewindebereich, der an ihrem Innenumfang gebildet ist und mit dem Außengewindebereich verschraubt ist; und einen Innenring, der an seinem axial äußeren Endbereich mit dem Verbindungskörper verbunden ist und einen Ausbuchtungsbereich aufweist, der an einem Außenumfang seines axial inneren Endbereichs so gebildet ist, dass er hervorsteht, und in einen Endbereich eines Rohrs einzupressen ist, wobei der Innenring Folgendes aufweist:
- einen zylindrischen Körperbereich mit einer Verbindungsöffnung zum Herstellen einer Verbindung zwischen in dem Verbindungskörper bzw. dem Rohr gebildeten Strömungsdurchgangsöffnungen, einen ringförmigen primären Dichtbereich, der von einer radial inneren Seite eines axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs zur axial äußeren Seite hin hervorsteht und in eine ringförmige primäre Dichtnut einzupressen ist,
- die an einem Verbindungsendbereich der Strömungsdurchgangsöffnung des Verbindungskörpers gebildet ist, und einen ringförmigen sekundären Dichtbereich, der von einer radial äußeren Seite des axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs zur axial äußeren Seite hin hervorsteht und in eine ringförmige sekundäre Dichtnut einzupressen ist, die auf der radial äußeren Seite in Bezug auf die primäre Dichtnut in dem Verbindungskörper gebildet ist, und wobei der primäre Dichtbereich so gebildet ist, dass er sich in einer axialen Querschnittsansicht von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt, und dass er eine flache Fläche aufweist, die sich vom radial äußeren Ende seines axial äußeren Endes zur radial inneren Seite hin erstreckt.
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In der Rohrverbindung der vorliegenden Erfindung weist in dem Innenring der primäre Dichtbereich, der so gebildet ist, dass er sich von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt, die flache Fläche auf, die sich vom radial äußeren Ende zur radial inneren Seite des axial äußeren Endes hin erstreckt, so dass die Dicke in radialer Richtung an dem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs größer sein kann als bei der herkömmlichen Technik. Dementsprechend ist die Festigkeit an einem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs höher als bei der herkömmlichen Technik.
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Somit ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs in die primäre Dichtnut möglich, zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs zur radial inneren Seite (Verbindungsöffnungsseite) hin heraustritt. Infolgedessen ist der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs und der primären Dichtnut höher als bei der herkömmlichen Technik, so dass es möglich ist, das Eindringen eines Fluids zwischen diese Kontaktflächen zu verhindern.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs zur radial inneren Seite hin heraustritt.
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Figurenliste
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Die Zeichnungen zeigen in
- 1 eine axiale Querschnittsansicht einer Rohrverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 eine axiale Querschnittsansicht, die einen Innenring der Rohrverbindung zeigt.
- 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptbereichs gemäß 2.
- 4 eine axiale Querschnittsansicht einer Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur, in der ein Dichtelement verwendet wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 eine axiale Querschnittsansicht, die eine Dichtung der Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur zeigt.
- 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptbereichs gemäß 5.
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Ausführliche Beschreibung
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Als Nächstes werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Gesamtausbildung der Rohrverbindung
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1 ist eine axiale Querschnittsansicht einer Rohrverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 wird eine Rohrverbindung 1 beispielsweise in einem Rohrweg verwendet, durch den eine chemische Lösung (Fluid) strömt, die in einer Halbleiterherstellungsvorrichtung verwendet wird. Die Rohrverbindung 1 weist einen Verbindungskörper 2, eine Überwurfmutter 3 und einen Innenring 4 auf. Nachstehend wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Einfachheit halber die rechte Seite in 1 als axial äußere Seite und die linke Seite in 1 als axial innere Seite bezeichnet (das gleiche gilt für 2 und 3).
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Der Innenring 4 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet, z. B. aus einem Kunstharzmaterial, wie etwa Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder einem Fluorharz (Perfluoralkoxyalkan (PFA), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder dergleichen). Der Innenring 4 weist einen mit einer zylindrischen Form ausgebildeten Körperbereich 5, einen an einem axial inneren Endbereich des Körperbereichs 5 gebildeten Ausbuchtungsbereich 6 und einen an einem axial äußeren Endbereich des Körperbereichs 5 gebildeten Verbindungsbereich 7 auf.
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Der Ausbuchtungsbereich 6 ist an dem axial inneren Endbereich des Körperbereichs 5 so gebildet, dass er zur radial äußeren Seite hin hervorsteht. Der Ausbuchtungsbereich 6 ist in einen Endbereich eines Rohrs 8 eingepresst, das aus einem Kunstharzmaterial (PFA oder dergleichen) hergestellt ist, um den Durchmesser des Endbereichs zu vergrößern. Der Verbindungsbereich 7 ist mit einem Endbereich des Verbindungskörpers 2 verbunden und dichtet einen Verbindungsbereich dazwischen ab. Die Ausbildung des Verbindungsbereichs 7 wird später beschrieben. Eine Verbindungsöffnung 5a, die eine Verbindung zwischen einer in dem Verbindungskörper 2 gebildeten Strömungsdurchgangsöffnung 2c und in dem Rohr 8 gebildeten Strömungsdurchgangsöffnung 8a herstellt, ist in dem Körperbereich 5 gebildet.
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Der Verbindungskörper 2 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet, z. B. aus einem Kunstharzmaterial, wie etwa PVC, PP, PE oder einem Fluorharz (PFA, PTFE oder dergleichen). Für den Innendurchmesser des Verbindungskörpers 2 ist im Wesentlichen die gleiche Abmessung wie für den Innendurchmesser des Körperbereichs 5 des Innenrings 4 vorgegeben, so dass die Bewegung einer chemischen Lösung nicht behindert wird. Ein Aufnahmebereich 2a ist an einem Endbereich des Verbindungskörpers 2 gebildet. Der in den Endbereich des Rohrs 8 eingepresste Innenring 4 ist am Innenumfang des Aufnahmebereichs 2a angebracht. Dementsprechend ist der Endbereich des Verbindungskörpers 2 an dem Außenumfang des Endbereichs des Rohrs 8 montiert. Ein Außengewindebereich 2b ist an dem Außenumfang des Aufnahmebereichs 2a gebildet.
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Der Verbindungskörper 2 weist eine ringförmige primäre Dichtnut 2d und eine ringförmige sekundäre Dichtnut 2e auf, die auf der radial inneren Seite in Bezug auf den Aufnahmebereich 2a gebildet sind. Die primäre Dichtnut 2d ist an der Umfangsfläche eines Verbindungsendbereichs der Strömungsdurchgangsöffnung 2c in einer sich verjüngenden Form ausgebildet, die so geschnitten ist, dass ihr Durchmesser von ihrem axial äußeren Ende zu ihrem axial inneren Ende hin allmählich zunimmt. Die sekundäre Dichtnut 2e ist mit einer zylindrischen, ringförmigen Form auf der radial äußeren Seite in Bezug auf die primäre Dichtnut 2d in dem Verbindungskörper 2 gebildet.
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Die Überwurfmutter 3 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet, z. B. aus einem Kunstharzmaterial, wie etwa PVC, PP, PE oder einem Fluorharz (PFA, PTFE oder dergleichen). Die Überwurfmutter 3 weist einen Innengewindebereich 3a, der am Innenumfang ihres axial äußeren Endbereichs gebildet ist, und einen Pressbereich 3b auf, der an ihrem axial inneren Endbereich so gebildet ist, dass er zur radial inneren Seite hin hervorsteht. Der Innengewindebereich 3a ist mit dem Außengewindebereich 2b des Verbindungskörpers 2 verschraubt. Durch das Verschrauben wird die Überwurfmutter 3 an dem Verbindungskörper 2 befestigt, und es presst sich auch ein axial innerer Endbereich des Pressbereichs 3b an die Außenumfangsfläche des Rohrs 8, die sich aufgrund des Ausbuchtungsbereichs 6 des Innenrings 4 auf der radial äußeren Seite ausbuchtet.
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Mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung kann durch Verschrauben des Innengewindebereichs 3a der Überwurfmutter 3 mit dem Außengewindebereich 2b des Verbindungskörpers 2 das Dichtungsvermögen an der Befestigungsstelle zwischen dem Aufnahmebereich 2a des Verbindungskörpers 2 und dem Endbereich des Rohrs 8 gewährleistet werden, und es kann verhindert werden, dass sich das Rohr 8 löst.
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Dichtungsausbildung des Innenrings
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2 ist eine axiale Querschnittsansicht, die den Innenring 4 zeigt. In 1 und 2 weist der Verbindungsbereich 7 des Innenrings 4 einen ringförmigen primären Dichtbereich 11 und einen ringförmigen sekundären Dichtbereich 12 auf.
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Der primäre Dichtbereich 11 ist so gebildet, dass er von der radial inneren Seite des axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs 5 zur axial äußeren Seite hin hervorsteht. Ferner ist der primäre Dichtbereich 11 so gebildet, dass er sich in einer axialen Querschnittsansicht von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt. Der primäre Dichtbereich 11 wird in die primäre Dichtnut 2d des Verbindungskörpers 2 eingepresst.
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Der sekundäre Dichtbereich 12 ist so gebildet, dass er von der radial äußeren Seite des axial äußeren Endbereichs des Körperbereichs 5 zur axial äußeren Seite hin hervorsteht. Der sekundäre Dichtbereich 12 ist mit einer zylindrischen, ringförmigen Form ausgebildet und wird in die sekundäre Dichtnut 2e des Verbindungskörpers 2 eingepresst.
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Da bei der vorstehend beschriebenen Ausbildung der primäre Dichtbereich 11 und der sekundäre Dichtbereich 12 des Innenrings 4 in die primäre Dichtnut 2d bzw. die sekundäre Dichtnut 2e des Verbindungskörpers 2 eingepresst werden, kann das Dichtungsvermögen an dem Verbindungsbereich zwischen dem Innenring 4 und dem Verbindungskörper 2 gewährleistet werden. Somit fungiert der Innenring 4 als Dichtelement, das die Strömungsdurchgangsöffnung 8a des Rohrs (Fluideinrichtung) 8 und die Strömungsdurchgangsöffnung 2c des Verbindungskörpers (Fluideinrichtung) 2 abdichtet und verbindet.
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Ausbildung des primären Dichtbereichs
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3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptbereichs gemäß 2. In 3 ist eine Außenumfangsfläche 11a des primären Dichtbereichs 11 so gebildet, dass sie zur Form der primären Dichtnut 2d (siehe 1) passt als sich verjüngende Fläche, die so gebildet ist, dass der Durchmesser vom axial äußeren Ende zum axial innerem Ende hin allmählich zunimmt.
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Der primäre Dichtbereich 11 weist eine flache Fläche 11c auf, die sich vom radial äußeren Ende 11b seines axial äußeren Endes zur radial inneren Seite hin erstreckt. Unter „sich zur radial inneren Seite hin erstrecken“ ist hier nicht nur der Fall des Erstreckens von dem radial äußeren Ende 11b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung orthogonal zu einer Achse C1 des Innenrings 4 zu verstehen, sondern auch der Fall des Erstreckens von dem radial äußeren Ende 11b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung, die in Bezug auf die orthogonale Richtung leicht geneigt ist.
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Wenn sich die flache Fläche 11c von dem radial äußeren Ende 11b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die orthogonale Richtung zur axial äußeren Seite geneigt ist, beträgt der Neigungswinkel der flachen Fläche 11c in Bezug auf die orthogonale Richtung vorzugsweise nicht weniger als 1° und nicht mehr als 10°.
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Wenn sich die flache Fläche 11c von dem radial äußeren Ende 11b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die orthogonale Richtung zur axial inneren Seite geneigt ist, beträgt der Neigungswinkel der flachen Fläche 11c in Bezug auf die orthogonale Richtung vorzugsweise nicht weniger als 1° und nicht mehr als 20°.
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Wie vorstehend beschrieben, weist der primäre Dichtbereich 11, der so gebildet ist, dass er sich von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt, die flache Fläche 11c an seinem axial äußeren Ende auf, so dass die Dicke (Dickenabmessung L2, die später beschrieben wird) in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 11 größer sein kann als bei der herkömmlichen Technik. Dementsprechend ist die Festigkeit an einem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs 11 höher als bei der herkömmlichen Technik.
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Somit ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs 11 in die primäre Dichtnut 2d möglich, zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs 11 zur radial inneren Seite (Seite der Verbindungsöffnung 5a) hin heraustritt. Infolgedessen ist der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs 11 und der primären Dichtnut 2d höher als bei der herkömmlichen Technik, so dass es möglich ist, ein Eindringen einer chemischen Lösung zwischen diese Kontaktflächen zu verhindern.
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Eine Innenumfangsfläche 11d des primären Dichtbereichs 11 ist in Bezug auf eine Innenumfangsfläche 5b des Körperbereichs 5 so geneigt, dass der Durchmesser vom axial inneren Ende zum axial äußeren Ende hin allmählich zunimmt. Die Innenumfangsfläche 11d des primären Dichtbereichs 11 ist bei der vorliegenden Ausführungsform in einem solchen Ausmaß geneigt, dass dann, wenn der primäre Dichtbereich 11 in die primäre Dichtnut 2d eingepresst wird, selbst dann, wenn der primäre Dichtbereich 11 zur radial inneren Seite hin heraustritt, die Innenumfangsfläche 11d in Bezug auf die Innenumfangsfläche 5b des Körperbereichs 5 nicht zur radial inneren Seite hervorsteht (siehe 1).
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Dementsprechend ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs 11 in die primäre Dichtnut 2d selbst dann, wenn der primäre Dichtbereich 11 zur radial inneren Seite hin heraustritt, möglich, zu verhindern, dass die Innenumfangsfläche 11d des primären Dichtbereichs 11 in Bezug auf die Innenumfangsfläche 5b des Körperbereichs 5 zur radial inneren Seite hervorsteht. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass die Strömung einer chemischen Lösung in der Verbindungsöffnung 5a des Körperbereichs 5 von der Innenumfangsfläche 11d des primären Dichtbereichs 11 behindert wird. Die Innenumfangsfläche 11d ist in einer Querschnittsansicht in einer gekrümmten Form geneigt, kann aber auch in einer linearen Form geneigt sein.
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Der primäre Dichtbereich 11 weist ferner einen abgeschrägten Bereich 11e auf, der an einem von der flachen Fläche 11c und der Innenumfangsfläche 11d gebildeten Eckbereich gebildet ist. Der abgeschrägte Bereich 11e der vorliegenden Ausführungsform wird z. B. einer R-Abschrägung unterzogen. Dementsprechend strömt, wie in 1 gezeigt, beim Einpressen des primären Dichtbereichs 11 in die primäre Dichtnut 2d selbst dann, wenn eine chemische Lösung in eine zwischen dem Eckbereich des primären Dichtbereichs 11 und einem radial inneren Endbereich der primären Dichtnut 2d gebildete Aussparung 9 eindringt, eine chemische Lösung in der Aussparung 9 problemlos entlang des abgeschrägten Bereichs 11e zur Seite der Verbindungsöffnung 5a. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass eine chemische Lösung in der Aussparung 9 verbleibt. Der abgeschrägte Bereich 11e kann einer C-Abschrägung unterzogen werden.
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Wieder mit Bezugnahme auf 3 ist die radiale Abmessung L1 von dem radial äußeren Ende 11b des axial äußeren Endes des primären Dichtbereichs 11 zu einer Innenumfangsfläche 12a des sekundären Dichtbereichs 12 so vorgegeben, dass sie größer ist als die Dickenabmessung L2 in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 11. Unter „Dickenabmessung in radialer Richtung“ an dem axial äußeren Ende ist hier die radiale Abmessung von dem radial äußeren Ende 11b zu dem radial inneren Ende (bei der vorliegenden Ausführungsform der Schnittpunkt einer Erstreckungslinie der flachen Fläche 11c und einer Erstreckungslinie der Innenumfangsfläche 11d) an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 11 zu verstehen.
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Dementsprechend kann aufgrund der Bildung der flachen Fläche 11c an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 11 verhindert werden, dass ein Dickebereich 2f (siehe 1) des Verbindungskörpers 2 in radialer Richtung, der sich zwischen dem primären Dichtbereich 11 und dem sekundären Dichtbereich 12 befindet, übermäßig dünn ist. Infolgedessen ist es möglich, eine Abnahme des Kontaktflächen-Anpressdrucks zwischen dem sekundären Dichtbereich 12 und der sekundären Dichtnut 2e aufgrund einer unzureichenden Festigkeit des Dickebereichs 2f zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Abnahme des Dichtungsvermögens des sekundären Dichtbereichs 12 und der sekundären Dichtnut 2e zu unterdrücken.
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Die Dickenabmessung L2 in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 11 ist so vorgegeben, dass sie nicht weniger als 10 % und nicht mehr als 30 % (vorzugsweise nicht weniger als 10 % und nicht mehr als 23 %, noch bevorzugter nicht weniger als 10 % und nicht mehr als 20 %) der Dickenabmessung L3 in radialer Richtung an dem axial inneren Ende des primären Dichtbereichs 11 beträgt.
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Durch Vorgeben der Dickenabmessung L2 mit nicht weniger als 10 % der Dickenabmessung L3 wird die Festigkeit an dem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs 11 weiter erhöht. Dementsprechend ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs 11 in die primäre Dichtnut 2d möglich, noch besser zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs 11 zur radial inneren Seite hin heraustritt. Infolgedessen wird der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs 11 und der primären Dichtnut 2d weiter erhöht, so dass es möglich ist, ein Eindringen des Fluids zwischen diese Kontaktflächen wirksam zu verhindern.
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Durch Vorgeben der Dickenabmessung L2 mit nicht mehr als 30 % der Dickenabmessung L3 kann verhindert werden, dass der Dickebereich 2f des Verbindungskörpers 2 in radialer Richtung, der sich zwischen dem primären Dichtbereich 11 und dem sekundären Dichtbereich 12 befindet, übermäßig dünn ist. Infolgedessen ist es möglich, eine Abnahme des Kontaktflächen-Anpressdrucks zwischen dem sekundären Dichtbereich 12 und der sekundären Dichtnut 2e aufgrund einer unzureichenden Festigkeit des Dickebereichs 2f weiter zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Abnahme des Dichtungsvermögens des sekundären Dichtbereichs 12 und der sekundären Dichtnut 2e wirksam zu unterdrücken.
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Zweite Ausführungsform
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Gesamtausbildung der Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur
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4 ist eine axiale Querschnittsansicht einer Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur, in der ein Dichtelement verwendet wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 4 wird eine Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur 20 z. B. als Verbindungsstruktur verwendet, die in zwei benachbarten Fluideinrichtungen 21, 21 gebildete Strömungsdurchgangsöffnungen 21c, 21c in einem Rohrweg verbindet, durch den eine bei einer Halbleiterherstellungsvorrichtung verwendete chemische Lösung strömt. Jede Fluideinrichtung 21 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einer Pumpe, einem Ventil, einem Sammler, einem Filter, einem Durchflussmesser, einem Drucksensor, einem Rohrblock oder dergleichen gebildet.
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Die Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur 20 weist eine Dichtung 24 sowie ringförmige primäre Dichtnuten 21d und ringförmige sekundäre Dichtnuten 21e auf, die an den entsprechenden Fluideinrichtungen 21 gebildet sind. Die Dichtung 24 ist ein Dichtelement, das die Strömungsdurchgangsöffnungen 21c, 21c der beiden Fluideinrichtungen 21, 21 abdichtet und miteinander verbindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend die Richtungen von der axialen Mitte zu beiden axialen Seiten der Dichtung 24 hin als axial äußere Seite bezeichnet und die Richtungen von beiden axialen Seiten zur axialen Mitte der Dichtung 24 hin als axial innere Seite bezeichnet.
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Die primäre Dichtnut 21d jeder Fluideinrichtung 21 ist an der Umfangsfläche eines Verbindungsendbereichs der Strömungsdurchgangsöffnung 21c in einer sich verjüngenden Form ausgebildet, die so geschnitten ist, dass ihr Durchmesser von ihrem axial äußeren Ende zu ihrem axial inneren Ende hin allmählich zunimmt. Die sekundäre Dichtnut 21e jeder Fluideinrichtung 21 ist mit einer zylindrischen, ringförmigen Form auf der radial äußeren Seite in Bezug auf die primäre Dichtnut 21d in jeder Fluideinrichtung 21 gebildet.
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Ausbildung der Dichtung
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5 ist eine axiale Querschnittsansicht, die die Dichtung 24 zeigt. In 4 und 5 weist die Dichtung 24 einen mit einer zylindrischen Form ausgebildeten Körperbereich 25, ein Paar ringförmiger primärer Dichtbereiche 31 und ein Paar ringförmiger sekundärer Dichtbereiche 32 auf.
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Eine Verbindungsöffnung 25a, die eine Verbindung zwischen den Strömungsdurchgangsöffnungen 21c, 21c der beiden Fluideinrichtungen 21, 21 herstellt, ist in dem Körperbereich 25 gebildet.
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Das Paar primärer Dichtbereiche 31 ist so gebildet, dass diese von den radial inneren Seiten der äußeren Endbereiche auf beiden axialen Seiten des Körperbereichs 25 jeweils zur axial äußeren Seite hin hervorstehen. Jeder primäre Dichtbereich 31 ist so gebildet, dass er sich in einer axialen Querschnittsansicht von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt. Jeder primäre Dichtbereich 31 wird in die primäre Dichtnut 21d der entsprechenden Fluideinrichtung 21 eingepresst.
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Das Paar sekundärer Dichtbereiche 32 ist so gebildet, dass diese von den radial äußeren Seiten der äußeren Endbereiche auf beiden axialen Seiten des Körperbereichs 25 jeweils zur axial äußeren Seite hin hervorstehen. Jeder sekundäre Dichtbereich 32 ist mit einer zylindrischen, ringförmigen Form ausgebildet und wird in die sekundäre Dichtnut 21e der entsprechenden Fluideinrichtung 21 eingepresst.
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Da bei der vorstehend beschriebenen Ausbildung das Paar primärer Dichtbereiche 31 und das Paar sekundärer Dichtbereiche 32 der Dichtung 24 in die primären Dichtnuten 21d und die sekundären Dichtnuten 21e der entsprechenden Fluideinrichtungen 21 eingepresst werden, kann das Dichtungsvermögen an einem Verbindungsbereich zwischen den Strömungsdurchgangsöffnungen 21c, 21c in den beiden Fluideinrichtungen 21, 21 gewährleistet werden.
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Ausbildung des primären Dichtbereichs
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6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptbereichs gemäß 5. In 6 ist eine Außenumfangsfläche 31a des primären Dichtbereichs 31 so gebildet, dass sie zur Form der primären Dichtnut 21d (siehe 4) passt als eine sich verjüngende Fläche, die so gebildet ist, dass der Durchmesser von dem axial äußeren Ende zu dem axial innerem Ende hin allmählich zunimmt.
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Der primäre Dichtbereich 31 weist eine flache Fläche 31c auf, die sich vom radial äußeren Ende 31b seines axial äußeren Endes zur radial inneren Seite hin erstreckt. Unter „sich zur radial inneren Seite hin erstrecken“ ist hier nicht nur der Fall des Erstreckens von dem radial äußeren Ende 31b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung orthogonal zu einer Achse C2 der Dichtung 24 zu verstehen, sondern auch der Fall des Erstreckens von dem radial äußeren Ende 31b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung, die in Bezug auf die orthogonale Richtung leicht geneigt ist. Wenn sich die flache Fläche 31c von dem radial äußeren Ende 31b zur radial inneren Seite hin entlang einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die orthogonale Richtung geneigt ist, liegt der Neigungswinkel der flachen Fläche 31c in Bezug auf die orthogonale Richtung vorzugsweise innerhalb von 15°.
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Wie vorstehend beschrieben, weist der primäre Dichtbereich 31, der so gebildet ist, dass er sich von seinem axial inneren Ende zu seinem axial äußeren Ende hin verjüngt, die flache Fläche 31c an seinem axial äußeren Ende auf, so dass die Dicke (Dickenabmessung L12, die später beschrieben wird) in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 31 größer sein kann als bei der herkömmlichen Technik. Dementsprechend ist die Festigkeit an einem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs 31 höher als bei der herkömmlichen Technik.
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Somit ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs 31 in die primäre Dichtnut 21d möglich, zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs 31 zur radial inneren Seite (Seite der Verbindungsöffnung 25a) hin heraustritt. Infolgedessen ist der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs 31 und der primären Dichtnut 21d höher als bei der herkömmlichen Technik, so dass es möglich ist, ein Eindringen einer chemischen Lösung zwischen diese Kontaktflächen zu verhindern.
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Eine Innenumfangsfläche 31d des primären Dichtbereichs 31 ist in Bezug auf eine Innenumfangsfläche 25b des Körperbereichs 25 so geneigt, dass der Durchmesser vom axial inneren Ende zum axial äußeren Ende hin allmählich zunimmt. Die Innenumfangsfläche 31d des primären Dichtbereichs 31 ist bei der vorliegenden Ausführungsform in einem solchen Ausmaß geneigt, dass dann, wenn der primäre Dichtbereich 31 in die primäre Dichtnut 21d eingepresst wird, selbst dann, wenn der primäre Dichtbereich 31 zur radial inneren Seite hin heraustritt, die Innenumfangsfläche 31d in Bezug auf die Innenumfangsfläche 25b des Körperbereichs 25 nicht zur radial inneren Seite hervorsteht (siehe 4).
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Dementsprechend ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs 31 in die primäre Dichtnut 21d selbst dann, wenn der primäre Dichtbereich 31 zur radial inneren Seite hin heraustritt, möglich, zu verhindern, dass die Innenumfangsfläche 31d des primären Dichtbereichs 31 in Bezug auf die Innenumfangsfläche 25b des Körperbereichs 25 zur radial inneren Seite hervorsteht. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass die Strömung einer chemischen Lösung in der Verbindungsöffnung 25a des Körperbereichs 25 durch die Innenumfangsfläche 31d des primären Dichtbereichs 31 behindert wird. Die Innenumfangsfläche 31d ist in einer Querschnittsansicht in einer gekrümmten Form geneigt, kann aber auch in einer linearen Form geneigt sein.
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Die radiale Abmessung L11 von dem radial äußeren Ende 31b des axial äußeren Endes des primären Dichtbereichs 31 zu einer Innenumfangsfläche 32a des sekundären Dichtbereichs 32 ist so vorgegeben, dass sie größer ist als die Dickenabmessung L12 in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 31. Unter „Dickenabmessung in radialer Richtung“ an dem axial äußeren Ende ist dabei die radiale Abmessung von dem radial äußeren Ende 31b zu einem radial inneren Ende 31f an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 31 zu verstehen.
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Dementsprechend kann aufgrund der Bildung der flachen Fläche 31c an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 31 verhindert werden, dass ein Dickebereich 21f (siehe 4) der Fluideinrichtung 21 in radialer Richtung, der sich zwischen dem primären Dichtbereich 31 und dem sekundären Dichtbereich 32 befindet, übermäßig dünn ist. Infolgedessen ist es möglich, eine Abnahme des Kontaktflächen-Anpressdrucks zwischen dem sekundären Dichtbereich 32 und der sekundären Dichtnut 21e aufgrund einer unzureichenden Festigkeit des Dickebereichs 21f zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Abnahme des Dichtungsvermögens des sekundären Dichtbereichs 32 und der sekundären Dichtnut 21e zu unterdrücken.
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Die Dickenabmessung L12 in radialer Richtung an dem axial äußeren Ende des primären Dichtbereichs 31 ist so vorgegeben, dass sie vorzugsweise nicht weniger als 5 % und nicht mehr als 30 %, und noch bevorzugter nicht weniger als 10 % und nicht mehr als 20 % einer Dickenabmessung L13 in radialer Richtung an dem axial inneren Ende des primären Dichtbereichs 31 beträgt.
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Durch Vorgeben der Dickenabmessung L12 mit nicht weniger als 5 % der Dickenabmessung L13 wird die Festigkeit an dem axial äußeren Endbereich des primären Dichtbereichs 31 weiter erhöht. Dementsprechend ist es beim Einpressen des primären Dichtbereichs 31 in die primäre Dichtnut 21d möglich, noch besser zu verhindern, dass der axial äußere Endbereich des primären Dichtbereichs 31 zur radial inneren Seite hin heraustritt. Infolgedessen wird der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen des axial äußeren Endbereichs des primären Dichtbereichs 31 und der primären Dichtnut 21d weiter erhöht, so dass es möglich ist, ein Eindringen eines Fluids zwischen diese Kontaktflächen wirksam zu verhindern.
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Durch Vorgeben der Dickenabmessung L12 mit nicht mehr als 30 % der Dickenabmessung L13 kann verhindert werden, dass der Dickebereich 21f der Fluideinrichtung 21 in radialer Richtung, der sich zwischen dem primären Dichtbereich 31 und dem sekundären Dichtbereich 32 befindet, übermäßig dünn ist. Infolgedessen ist es möglich, eine Abnahme des Kontaktflächen-Anpressdrucks zwischen dem sekundären Dichtbereich 32 und der sekundären Dichtnut 21e aufgrund einer unzureichenden Festigkeit des Dickebereichs 21f weiter zu unterdrücken, so dass es möglich ist, eine Abnahme des Dichtungsvermögens des sekundären Dichtbereichs 32 und der sekundären Dichtnut 21e wirksam zu unterdrücken.
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Sonstiges
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Bei dem primären Dichtbereich 31 gemäß der zweiten Ausführungsform kann, ähnlich wie bei dem primären Dichtbereich 11 der ersten Ausführungsform, ein abgeschrägter Bereich an einem von der flachen Fläche 31c und der Innenumfangsfläche 31d gebildeten Eckbereich gebildet sein.
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Ferner kann das Dichtelement der vorliegenden Erfindung nicht nur bei einer Halbleiterherstellungsvorrichtung, sondern auch im Bereich Flüssigkristalle/organische EL, im medizinischen/pharmazeutischen Bereich, im Automobilbereich usw. verwendet werden.
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Die hier offenbarten Ausführungsformen sind in allen Aspekten lediglich veranschaulichend und nicht als einschränkend zu verstehen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch den Umfang der Ansprüche und nicht durch die vorstehend beschriebenen Bedeutungen definiert und soll eine dem Umfang der Ansprüche entsprechende Bedeutung sowie alle Modifikationen innerhalb des Umfangs umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohrverbindung
- 2
- Verbindungskörper (Fluideinrichtung)
- 2d
- primäre Dichtnut
- 2e
- sekundäre Dichtnut
- 3
- Überwurfmutter
- 4
- Innenring (Dichtelement)
- 5
- Körperbereich
- 6
- Ausbuchtungsbereich
- 11
- primärer Dichtbereich
- 11b
- radial äußeres Ende
- 11c
- flache Fläche
- 11d
- Innenumfangsfläche
- 11e
- abgeschrägter Bereich
- 12
- sekundärer Dichtbereich
- 20
- Strömungsdurchgangs-Verbindungsstruktur
- 21
- Fluideinrichtung
- 21d
- primäre Dichtnut
- 21e
- sekundäre Dichtnut
- 24
- Dichtung (Dichtelement)
- 25
- Körperbereich
- 31
- primärer Dichtbereich
- 31b
- radial äußeres Ende
- 31c
- flache Fläche
- 31d
- Innenumfangsfläche
- 32
- sekundärer Dichtbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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