JP2000081138A - メタル中空リング - Google Patents

メタル中空リング

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JP2000081138A
JP2000081138A JP10252422A JP25242298A JP2000081138A JP 2000081138 A JP2000081138 A JP 2000081138A JP 10252422 A JP10252422 A JP 10252422A JP 25242298 A JP25242298 A JP 25242298A JP 2000081138 A JP2000081138 A JP 2000081138A
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JP
Japan
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metal
metal hollow
ring
coil spring
hollow ring
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JP10252422A
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English (en)
Inventor
Hajime Nonogaki
肇 野々垣
Minoru Asahina
稔 朝比奈
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Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
Original Assignee
Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シール面を構成するフランジ部等に、溝高さt
に対して溝幅wが狭い装着溝が形成された場合において
も、断面C状または断面O状のメタル中空リングが流体
流路にはみ出したりせず、また所定の締代を確保するこ
とができるとともに、シールに必要な反発力を有し、こ
れにより所定のシール性能を発揮することのできるメタ
ル中空リングを提供すること。 【解決手段】断面略OまたはC字状をなす金属製外被に
おける締付方向の厚さaを、径方向の幅bに対して大き
くし、その断面形状を締付方向に長い長円形に形成した
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超高真空機器、
半導体製造装置の管継手部などで使用されるメタル中空
リングに関する。
【0002】
【従来の技術】超高真空や毒性ガスを取り扱う装置ある
いは半導体製造装置などの配管では、高い気密性が要求
されている。しかも、ガスを取り扱う場合は腐食性ガス
であることが多いことから、ガス透過性があったり耐蝕
性の低いゴムや樹脂などを用いることができず、金属ガ
スケットが用いられている。なかでも、反発力に富み、
低い締付力で高い気密性能を有するバネ入りのメタル中
空Cリングや、メタル中空Oリングなどのメタル中空リ
ングが有効である。
【0003】このようなメタル中空リングは、断面が略
真円状または真円を一部切り欠いたC字形状であり、締
代を0.3〜1.2mm程度とするのが一般的である。
図6はメタル中空Oリングの使用状態を例示したもので
ある。ここで、フランジ1に形成された装着溝2内に
は、メタル中空Oリング3が装着され、一方のフランジ
1と他方のフランジ4との間のシール面が、所定の圧力
で締めつけられることにより、フランジ1、4間が緊密
にシールされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の装着溝2の幅wは、溝高さtに対して長く形成さ
れているのが一般的である。
【0005】しかしながら、半導体製造装置のガス集積
装置では、装置のコンパクト化等を目的として、図7に
示したように、溝高さtに対し、溝幅wを狭くした装着
溝2’が形成される場合がある。
【0006】このように溝幅wを狭くしたフランジ1の
装着溝2’内に、断面O字状のメタル中空Oリング3を
使用した場合、メタル中空Oリング3を装着溝2’内に
装着することができなかったり、所定の締代を確保しよ
うとした場合に、図8に示したように、メタル中空Oリ
ング3の一部が流路5に突出してしまうことがある。こ
のようにメタル中空Oリング3の一部が流路5内にはみ
出してしまうと、流体の流れが不整になったり、流路5
内にガス溜などが形成されてしまうという、不具合が生
じる。また、図9に示したように、溝幅wに対し、メタ
ル中空Oリング3の断面径dを同じ寸法にした場合は、
装着溝2’における溝高さtに対してメタル中空Oリン
グ3の高さ(断面径d)が不足し、所定の締代が確保で
きなくなり、その結果、シール不良を生じてしまうこと
があった。
【0007】一方、溝幅wの狭い装着溝2’に対して
は、図10に示したように、メタル中空Oリング3の高
さ方向の断面径dを大きくした断面長円形(トラック
状)のメタル中空Cリングが考えられるが、この場合、
圧縮方向が長径方向となるため、単に圧縮方向に長くし
たものでは、座屈を起こし易く、シールに必要な反発力
が得られないといったことが考えられる。また、コイル
スプリング6を内蔵したバネ入りのメタル中空Cリング
については、断面トラック形状のバネ製作が困難であ
る。
【0008】本発明は上記実情に鑑み、シール面を構成
するフランジ部等に、溝高さtに対して溝幅wが狭い装
着溝が形成された場合においても、断面C状または断面
O状のメタル中空リングが流体流路にはみ出したりせ
ず、また所定の締代を確保することができるとともに、
シールに必要な反発力を有し、これにより所定のシール
性能を発揮することのできるメタル中空リングを提供す
ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、断面略O字状をなす金属製外被における締
付方向の厚さaを、径方向の幅bに対して大きくし、そ
の断面形状を締付方向に長い長円形に形成したことを特
徴としている。
【0010】また、本発明は、断面略C字状をなす金属
製外被における締付方向の厚さaを、径方向の幅bに対
して大きくし、その断面形状を締付方向に長いC字状に
形成したことを特徴としている。
【0011】また、本発明は、断面略C字状をなす金属
製外被と、この金属製外被の内側に収容される真円状の
コイルスプリングと、このコイルスプリングと前記金属
製外被との間に分離して配置される分割体からなる金属
製内被とから構成されるメタル中空リングであって、前
記金属製外被の締付方向の厚さaを径方向の幅bに対し
て大きくし、これにより断面形状が締付方向に長いC字
状に形成された金属製外被と、前記コイルスプリングと
の間の間隙に、前記分割体からなる金属製内被が介装さ
れることを特徴としている。
【0012】また、本発明は、断面略C字状をなす金属
製外被と、この金属製外被の内側に収容されるコイルス
プリングとから構成されるメタル中空リングであって、
前記金属製外被の形状が締付方向に長いC字状に形成さ
れているととともに、前記コイルスプリングの形状が締
付方向に長い長円形に形成されていることを特徴として
いる。
【0013】このような構成による本発明に係るメタル
中空リングによれば、溝が幅方向に狭く小型化された場
合であっても、所定のシール性能を発揮することができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、図面に示した実施例を参
照しながら本発明を説明する。図1は、第1の実施例を
示すもので、本実施例に係るメタル中空リング10は、
メタル中空Cリングであり、リング状のコイルスプリン
グ11と、コイルスプリング11の外側に離間して配置
された金属製内被13、13と、さらに、これら金属製
内被13、13の外側に配置された金属製外被12とか
ら構成されている。
【0015】金属製外被12は、横断面が略C字状に形
成されているが、締め付け前の自然状態において、締付
方向の厚さaは径方向の幅bに対して長く形成されてい
る。すなわち、全体が真円状に形成されてはおらず、略
長円形(トラック状)に形成されている。
【0016】また、締付前における金属製外被12の締
付方向の厚さをa、径方向の幅をbとしたとき、aとb
との割合は、1.1<a/b≦2.0であり、好ましく
は、1.2<a/b≦1.7であり、さらに好ましくは
1.3<a/b≦1.4である。
【0017】一方、内方のコイルスプリング11は、ス
プリング部材の両端部を互いに連結することで形成され
ているが、全体が略真円状に形成されている。また、本
実施例では、金属製外皮12とコイルスプリング11と
の間に、金属製内被13、13が介在されている。この
金属製内被13、13の厚さを変えることで、aをコン
トロールすることができる。また、この金属製内被1
3、13は、コイルスプリング11の外周面に当接する
ように、円弧状に形成されているが、断面が閉環状に形
成された金属部材の一部分を構成するものである。これ
ら分割体からなる金属製内被13、13をコイルスプリ
ング11の外周側(図1における上下側)に互いに離間
させて配置することによって、この金属製内被13、1
3は、金属製外被12とコイルスプリング11とにより
挟持されている。
【0018】このような金属製内被13が設置されたも
のは、シール面間でコイルスプリング11が復元すると
きに金属製内被13、13は、コイルスプリング11に
追従して動き良好な復元力を保証できるとともに、この
メタル中空リング10がシール面間で狭持された状態で
シール面間が横方向にずれたときであっても、両側の金
属製内被13は分離されているから、金属製外皮12の
移動方向に追随して金属製内被13が動きシール性能を
保持することができる。
【0019】ここで、外側の金属製外皮12の材料とし
ては、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、ステンレス鋼
などの金属材が用いられている。また、内側の金属製内
被13は、コイルスプリング11が喰い込まないように
硬い材料、例えば、ステンレス鋼、インコネル材で構成
され、これら円弧長さは必要に応じて適宜設定すること
ができるが、この場合も図1と同様に、締付方向の両端
部外周側に介在されることにより、性能安定性をもたら
す。
【0020】本実施例によるメタル中空Cリング10
は、上述のように形成されているが、例えば原子力機器
の継手部や半導体製造装置の継手部などに好ましく用い
ることができる。
【0021】図2は、メタル中空Cリング10の使用状
態の一例を示したものである。この例では、一方のフラ
ンジ15に装着溝16が形成されているが、この装着溝
16は、溝幅wが溝高さtに対し小さく形成されてい
る。このように溝幅wを溝高さtに対して小さくするこ
とにより、半導体製造装置のガス集積装置などにおいて
は、装置のコンパクト化が図られる。
【0022】このような装着溝16内にメタル中空Cリ
ング10を装着し、一対のフランジ15、17間を所定
の圧力で締めつけることにより、メタル中空Cリング1
0は、適宜な反発力を有して変形し、シール効果を発揮
することができる。
【0023】表1は、本発明によるトラック状のメタル
中空Cリング10と、従来品である断面円形状のメタル
中空Oリングとを用いた場合の実験結果を示したもので
ある。
【0024】
【表1】
【0025】なお、この実験では、本案品(A)の金属
製外被12はSUS316L,金属製内被13はSUS
304、コイルスプリング11はSUS304を採用し
た。寸法は、図1に示したように、内径X:4.7m
m、幅b:1.28mm、高さa:1.7mmである。
【0026】また、従来品(B)の金属製外被としてS
US316L、コイルスプリングとしてSUS304を
採用した。寸法は、内径4.7mm、断面径1.7mm
である。
【0027】表1から明らかなように、同等の圧縮量を
与えたときの漏洩量は略同等であり、本発明のメタル中
空Cリングが断面円形状の一般的なメタル中空Cリング
と同等の性能を有していることが確認できた。
【0028】なお、この評価試験においては、外被に硬
度の高いSUS316Lを使用しており、10-8Pa・
3/sオーダーの漏洩が生じているが、断面円形状の
従来品AにおいてAlやAgなどの軟質金属を外被に用
いたものはヘリウムリークディテクター感度以下(10
-11 Pa・m3/s以下)のシール性能が得られてお
り、本案品Aも同様であると考えられる。
【0029】以上、本発明をメタル中空Cリングを例に
して説明したが、本発明は、内部のスプリングの有無に
よらず、単に金属製外被が締付方向に長い断面C字状の
メタル中空リングに適用できる。またメタル中空Cリン
グに限定されず、図3に示したように、メタル中空Oリ
ング20にも適用可能である。
【0030】その場合、金属製外被21が以下の割合で
締付方向に長い長円形に形成される。すなわち、基本形
状がメタル中空Oリングである場合、金属製外被21に
おける締付方向の厚さをa、径方向の幅をbとしたと
き、aとbの割合は、1.1<a/b≦2.0、好まし
くは1.3<a/b≦1.7であることが望ましい。こ
のような範囲であれば、座屈を起こさずに、良好なシー
ル性能を得ることができる。
【0031】また、図4に示したメタル中空Cリング3
0のように、長円形のコイルスプリング22を内蔵した
ものであって、このコイルスプリング22と金属製外被
23とを、締付方向に長い長円形に形成することもでき
る。
【0032】このような場合には、締付方向の厚さを
a、径方向の幅をbとしたとき、aとbの割合は、2.
1<a/b≦2.0であることが好ましい。このような
範囲であれば、座屈を起こさずに、良好なシール性能を
得ることができる。
【0033】図5は、フランジ15とフランジ17との
間に、リテーナ20を介装した場合にも適用可能であ
る。リテーナ20を介装した場合の締代は、0.3〜
1.2mm程度とするのが一般的である。
【0034】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係るメ
タル中空リングによれば、幅が狭い装着溝内にメタル中
空リングを装着する場合であっても、適宜な締付力と適
宜な反発力を得ることができるとともに、座屈を起こし
て流体流路にはみ出してしまうこともない。したがっ
て、幅の狭い装着溝内に装着される場合であっても、所
定のシール性能を発揮することができ、半導体製造装置
のガス集積装置などに効果的に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施例に係るメタル中空
リングを示す断面図である。
【図2】図2は同実施例によるメタル中空リングをシー
ル部に装着した姿勢を示す半断面図である。
【図3】図3は本発明の第2の実施例を示す半断面図で
ある。
【図4】図4は本発明の第3の実施例を示す半断面図で
ある。
【図5】図5は第1の実施例によるメタル中空リングを
リテーナを介して装着した例を示す半断面図である。
【図6】図6従来のメタル中空リングを装着した姿勢を
示す半断面図である。
【図7】図7は従来のメタル中空リングを装着した他の
姿勢を示す半断面図である。
【図8】図8は従来のメタル中空リングを装着したさら
に他の姿勢を示す半断面図である。
【図9】図9は従来のメタル中空リングを装着したさら
に他の姿勢を示す半断面図である。
【図10】図10は従来の他のメタル中空リングを示す
半断面図である。
【符号の説明】
10、20、30 メタル中空リ
ング 11、22 コイルスプリ
ング 12、21、23 金属製外皮 13 金属製内被
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J040 AA17 BA02 BA05 EA17 EA21 EA25 EA47 FA01 HA05 HA09 HA15

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面略O字状をなす金属製外被における
    締付方向の厚さaを、径方向の幅bに対して大きくし、
    その断面形状を締付方向に長い長円形に形成したことを
    特徴とするメタル中空リング。
  2. 【請求項2】 前記aとbとの割合は、 1.1<a/b≦2.0の範囲であることを特徴とする
    請求項1に記載のメタル中空リング。
  3. 【請求項3】 断面略C字状をなす金属製外被における
    締付方向の厚さaを、径方向の幅bに対して大きくし、
    その断面形状を締付方向に長いC字状に形成したことを
    特徴とするメタル中空リング。
  4. 【請求項4】 前記aとbとの割合は、 1.1<a/b≦2.0の範囲であることを特徴とする
    請求項3に記載のメタル中空リング。
  5. 【請求項5】 断面略C字状をなす金属製外被と、この
    金属製外被の内側に収容される真円状のコイルスプリン
    グと、このコイルスプリングと前記金属製外被との間に
    分離して配置される分割体からなる金属製内被とから構
    成されるメタル中空リングであって、 前記金属製外被の締付方向の厚さaを径方向の幅bに対
    して大きくし、これにより断面形状が締付方向に長いC
    字状に形成された金属製外被と、前記コイルスプリング
    との間の間隙に、前記分割体からなる金属製内被が介装
    されることを特徴とするメタル中空リング。
  6. 【請求項6】 前記aとbとの割合は、 1.1<a/b≦2.0の範囲であることを特徴とする
    請求項5に記載のメタル中空リング。
  7. 【請求項7】 断面略C字状をなす金属製外被と、この
    金属製外被の内側に収容されるコイルスプリングとから
    構成されるメタル中空リングであって、 前記金属製外被の形状が締付方向に長いC字状に形成さ
    れているととともに、前記コイルスプリングの形状が締
    付方向に長い長円形に形成されており、 前記金属製外被の締付方向の厚さをa、径方向の幅をb
    としたとき、 前記aとbとの割合は、1.1<a/b≦1.5の範囲
    であることを特徴とするメタル中空リング。
JP10252422A 1998-09-07 1998-09-07 メタル中空リング Pending JP2000081138A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102606823A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 苏州宝骅机械技术有限公司 恒应力恒位移线密封组件
CN103174836A (zh) * 2013-03-14 2013-06-26 自贡鑫剑密封科技有限公司 一种石墨填料圈及其密封组件
CN113847491A (zh) * 2021-09-29 2021-12-28 常州三众弹性技术有限公司 一种法兰密封结构及其用途、及密封性能检测方法

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