JP2003247681A - 継手用シール構造体 - Google Patents
継手用シール構造体Info
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- seal structure
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- Gasket Seals (AREA)
Abstract
ると共に、薬品にも侵され難い、シール構造体を提供す
る。 【解決手段】 一対のフランジ1,1間に配設されるセ
ンターリング部3と、一対の密封アーム部5,5とを、
金属にて一体に作製する。そして、一対のこの密封アー
ム部5,5にて外径方向へ開口する凹周溝4を形成し
て、この凹周溝4内にOリングを内装する。一対の密封
アーム部5,5の外側面が、フランジ端面10に圧接し
て、密封作用をなす。
Description
に関する。
若しくはクランプチェーン)と呼ばれる継手は、図15と
図16に示すように、一対のフランジ31, 31と、開閉自在
なクランプ32と、シール用のOリング34と、このOリン
グ34の位置決め用金属製センターリング35とにより構成
されていた。
は、例えば、特開平7−243567号にて提案されている
が、この継手を、高真空で使用したり、ゴム部材を侵す
薬品用に使用する場合には、上記Oリング34はゴム製で
あるので、使用できなかった。つまり、ゴム製Oリング
34は、気体の透過性の問題───真空度が悪くなるとい
う問題───や、薬品に対して弱い性質を有しているた
め耐久性で問題があった。
代わりに金属シール材を上記問題は解決できる。しかし
ながら、NW継手は、ピンにて枢結された一対の半円弧
状のクランプ32, 32を(図示省略のネジ杆とナットに
て)締め付ける構造であるので、片締めが発生しやす
く、金属シール材では片締め状態で直ちに漏洩が発生す
るという問題がある。
端に小さいので、金属シール材の密封部位を均等に押し
潰すように締め付けなければ、安定した密封性(シール
性)が発揮できず、従って、片締め状態となりやすいN
W継手としては、金属シール材は不適当と考えられてい
た。
を解決し、高真空での密封性(シール性)を確保でき、
かつ、薬品にも侵されず、しかも、クランプの締め付け
時に片締めが生じにくく、安定した密封性(シール性)
を発揮できる(NW)継手用のシール構造体を提供する
にある。
するため、一対の配管接続用フランジ間に配設されるセ
ンターリング部と、外径方向へ開口する凹周溝を形成す
ると共に該一対のフランジの端面に圧接して密封作用を
なす一対の密封アーム部とを、金属にて一体に作製し
た。また、一対の配管接続用フランジ間に配設されるセ
ンターリング部と、外径方向へ開口する凹周溝を形成す
ると共に該一対のフランジの端面に圧接して密封作用を
なす一対の密封アーム部とを、金属にて一体に作製した
シール本体と、該シール本体の上記凹周溝に内装されて
上記一対の密封アーム部を使用状態にて上記端面に圧接
する方向に弾発付勢する弾性体と、を具備するものであ
る。
端面に圧接する部位に、小突起を形成した。また、自由
状態において、上記シール本体の一対の密封アーム部の
外周端縁よりも、上記弾性体の外周縁が、小さな径寸法
に設定され、該弾性体が上記凹周溝から突出しないよう
に内装されている。また、上記一対の密封アーム部と、
上記一対のフランジの端面との過度の圧接を防止するよ
うに、一対の上記端面間隔寸法を規制する段差部を、上
記センターリング部に形成した。
対のフランジの端面との過度の圧接を防止するように、
一対の上記端面間隔寸法を規制する段差部を、上記セン
ターリング部に形成し、さらに、上記段差部に、上記フ
ランジの端面に圧接する副突起を形成して、上記密封ア
ーム部の小突起と共に同心円状二重シール構造としたも
のである。なお、弾性体がOリングとするのが、好まし
い。
いてアール部が内径側を向くように上記凹周溝に内装さ
れたDリングであるのが好ましい。そして、上記センタ
ーリング部に成形された一対の段差部の間隔寸法が、自
由状態における一対の上記密封アーム部の厚さ寸法の70
%〜90%に設定されている。また、凹周溝の内周奥底部
が、横断面略円弧状又は隅部アール状に形成されてい
る。
本発明を詳説する。図12は、配管の接続等に使用される
NW継手を例示する分解斜視図であり、図13は、このN
W継手の接続途中の状態を模式的に示す要部断面図であ
り、図14は、接続(完了)状態を模式的に示す要部断面
図である。
は、一対のフランジ1,1と、開閉自在なクランプ2
と、(本発明に係る)シール構造体Sとから構成され
る。フランジ1は、パイプ等の配管材に連結される筒部
1aと、この筒部1aの内端側に連設された外鍔部1b
とを、有する。
ジ1の端面10───は、軸心Lと直交する平面状であ
る。さらに、外鍔部1bの外端面11は基端側(内径寄
り)ほど肉厚が増加する勾配面状に形成される。そし
て、シール構造体Sは、一対の上記フランジ1,1の端
面10, 10の間に配設される。
る一対の略半円弧状の半割部材12,12と、この一対の半
割部材12, 12を開閉自在に枢結したヒンジ部13と、半割
部材12, 12の開放可能端側の突出片部14, 14を相互に連
結するためのボルト杆15・蝶ネジ16から成る着脱締付具
17等から、構成されている。そして、半割部材12はその
内周に凹溝18が形成され、横断面が略コ字状等として、
その凹溝18にフランジ1,1の外鍔部1b,1bが嵌合
する。半割部材12の凹溝18を形成する左右側壁部19, 19
の内径端縁は僅かに面取りされて、フランジ1の外鍔部
1bの勾配状外端面11に当接し、図13の状態から図14の
使用状態(締付状態)に移行し、一対の対向する外鍔部
1b,1bを相互に接近させる(引き寄せる)。
と、図1、及び、図13と図14に示すように、一対の配管
接続用フランジ1,1間に配設されるセンターリング部
3と、外径方向へ開口する凹周溝4を形成する一対の密
封アーム部5,5とを、金属にて一体に作製したシール
本体6を、備えている。
削)にてリング状に一体加工され、また、材質は、ステ
ンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属、あるい
は、それらの合金等が使用される。さらに、一対の上記
密封アーム部5,5は、(図13と図14に示す如く)一対
のフランジ1,1の端面10, 10に使用状態で圧接して密
封作用をなすものであり、図1に示した第1の実施の形
態では、一対の密封アーム部5,5は横断面略U字型で
あって、外側端面に三角山形の小突起7を有する。
ジ1の端面10に圧接する(シール)部位に、小突起7が
鋭いエッジをもって、突出状に形成されており、かつ、
横断面U字状の一対のこの密封アーム部5,5は、図13
から図14のようにしだいにフランジ1,1の端面10, 10
が接近するに伴って、弾性変形し、その反力によって、
鋭いエッジの小突起7,7が端面10に喰い込むようにし
て、密封作用をなす。
ング等の弾性体8が嵌着(内装)されている。この弾性
体8は、図14に示す如く、使用(締付)状態下にて、フ
ランジ1の端面10, 10に密封アーム部5,5(の小突起
7,7)が圧接する方向に、弾発付勢する。
ると、前述の一対の密封アーム部5,5と、一対のフラ
ンジ1,1の端面10,10との過度の圧接を防止するよう
に、一対の上記端面10, 10間隔寸法W(図14参照)を規
制する段差部9,9を、備えている。
形状を扁平凸型に形成して、段差部9,9の間隔寸法B
を、適切な値に設定する。この間隔寸法Bは、自由状態
(図1参照)における一対の密封アーム部5,5の厚さ
寸法Tの70%〜90%に設定する。さらに、上記間隔寸法
Bを、厚さ寸法Tの75%〜85%に設定するのが好まし
い。なお、図1の第1の実施の形態では、小突起7,7
の先端から先端までの間隔寸法が厚さ寸法Tに相当して
いる。
ば、密封アーム部5,5が締付状態下で過大に変形し、
従って、密封アーム部5と、フランジ1の端面10との過
度に圧接され、塑性変形によって正常な密封作用ができ
なくなったり、部分的に破損する虞がある。逆に、上限
値を越すと、密封アーム部5と、フランジ1の端面10と
の圧接力が不足して密封性(シール性)が十分に発揮さ
れなくなる虞がある。
体6の一対の密封アーム部5,5の外周縁5a,5aよ
りも、弾性体8の外周縁が、小さな径寸法に設定され、
弾性体8が凹周溝4から突出しないように内装されてい
る。そして、図1に示したシール本体6に於ては、一対
の密封アーム部5,5をその内端寄りで連結して、U字
型に構成されると共に、首部20にて、横断面扁平凸字型
のセンターリング部3の外周面中央に、連設した形状と
して、一対の密封アーム部5,5の全体としての弾性変
形を柔軟に行って、小突起7が常に安定して略一定の弾
発的圧接力で、フランジ1の端面10に圧接させることが
できる。
弧状(半円弧状)に形成され、Oリング等の弾性体8を
安定姿勢で内装できると共に、シール本体6に局部的に
集中応力が生ずることを防止し、円滑に弾性的圧縮変形
を行わしめている。
は、弾性体8がDリングである。つまり、弾性体8は、
その横断面形状においてアール部21が内径側を向くよう
に、凹周溝4に内装された、横断面D型のリング体であ
る。そして、図例では、凹周溝4の内面に密封状に内装
され、かつ、(図1と同様に)自由状態において、弾性
体8の外周縁は、凹周溝4から外径方向へは、突出しな
いように、嵌合している。
ある形状───例えば半円形や半楕円形山形───に形
成されている。それ以外は、図1で述べた構成と同様の
構成は同一の符号をもって示したので、その説明を省略
する。
て、図1と比較すれば明らかな如く、小突起7,7を省
略しても良いことを示している。即ち、密封アーム部5
の外側面を平滑面状として、(図13・図14に示した)フ
ランジ1の端面10に当接して、密封させるようにしたも
ので、シール本体6の材質が比較的柔らかい金属、又
は、密封アーム部5の少なくとも外側面を、軟質金属層
若しくはプラスチック等にて、コーティングした場合
に、この図3の形態が好適である。それ以外は、図1と
同一の符号は同一の構成を示しているので、説明を省略
する。
て、図2と比較すれば明らかなように、(弾性体8は同
じDリングであるが)密封アーム部5,5の外側面を凹
凸波状として、複数本の(全体円環状の)小突起7…を
形成した場合を例示する。このように複数本の小突起7
…を形成すれば、使用状態で、密封アーム部5,5の弾
性変形の大小にかかわらず、安定した密封性能が発揮で
きる利点がある。それ以外は、図1,図2と同一の符号
は同一の構成であることを示し、説明を省略する。
図1と比較して明らかなように、小突起7,7の位置が
密封アーム部5の先端(外周縁5a)側に、配設されて
いる。また、図6に示す第6の実施の形態では、図2と
比較すれば明らかなように、小突起7の位置が密封アー
ム部5の先端(外周縁5a)側に、配設されている。こ
の図5,図6に於て、図1,図2と同一符号の部分は同
一構成であることを示す。この図5,図6のように構成
すれば、一対の小突起7,7間の寸法(厚さ寸法T)の
弾性変形可能域が増加し、安定した弾発力をもって、フ
ランジ1の端面10(図14参照)に圧接できる利点があ
る。
図1と比較すると次の点が相違する。即ち、金属製のシ
ール本体6に首部20が無い形状とされ、密封アーム部
5,5が、センターリング部3からストレート状に外径
方向へ延伸した形状であり、凹周溝4が深く、従って、
この凹周溝4に内装される弾性体8も径方向に長い扁平
D型のDリングになっている。また、小突起7,7は密
封アーム部5,5の先端寄りに配設されている。それ以
外は、図1と同一符号をもって同一構成であることを示
して、説明を省略する。
比較すると次の点が相違する。即ち、小突起7を半円形
や半楕円形や山形としている点、及び、凹周溝4の内周
奥底部が、隅部アール状に形成されている点、及び、弾
性体8が横断面楕円形乃至長円形(円盤形)である点、
が主として相違している。
の両隅部を直角とせずに、丸味を持たせたアール状とし
ていることで、密封アーム部5,5に外力が作用したと
きの応力集中を避けている形状である。それ以外は、上
述の他の実施の形態と同様の構成であるので、説明を省
略する。
図7と比較すれば明らかなように、弾性体8をOリング
とすると共に、凹周溝4を、内周寄りの小幅部4aと外
周寄りの大幅部4bに(2段に)形成し、Oリングから
成る弾性体8を大幅部4bに嵌着させている。なお、小
幅部4aと大幅部4bとの段差部をアール状として、O
リングから成る弾性体8が密に接するように保持され
る。
寄りに配設され、その内部に於て、弾性体8が同様に先
端寄りに配設されているので、この弾性体8の弾発力が
有効に作用して、小突起7,7がフランジ1の端面10
(図14参照)に大きな局部的圧力で圧接し、高い密封性
(シール性)を発揮する。なお、凹周溝4の内周奥底部
は略円弧状である。
図9と比較すれば明らかなように、弾性体8がDリング
である点、及び、小突起7が半円形等の丸味のある山形
である点、及び、凹周溝4の内周奥底部が、(図8と同
様に)直角隅部にアールを付けた隅部アール状に形成さ
れている点で、相違している。それ以外の構成は、既述
の実施の形態と同一符号をもって同様の構成であること
を示したので、説明を省略する。
3の段差部9の要部拡大図を示し、図13, 図14のよう
に、フランジ1の端面10に圧接する段差部9に、副突起
23を突出状に形成して、密封アーム部5の前述の小突起
7と共に、同心円状に(内外)二重シール構造としてい
る。図11(A)では、丸味のある半円形や小山形の副突
起23の場合を示し、図11(B)では、三角山形でエッジ
のある副突起23の場合を示す。この図11(A)又は図11
(B)の構成は、既述の図1〜図10のいずれの実施の形
態にも適用可能である。
11の構成を図1〜図10に適用すれば、内外二重シール構
造となるので、フランジ1,1の内部を流れる流体が確
実に密封されて、外部への漏洩を防止できる。
Sは、従来の(図16に示した)センターリング35の機能
と、従来の(図16の)Oリング34のシール機能とを、兼
ね備えているものである。なお、図1〜図11で説明した
いずれの実施の形態に於ても、所望により、弾性体8を
省略することも可能であり、金属製のシール本体6のみ
にて構成してもよい。
明すれば、図12に示すように、一対のフランジ1,1の
外鍔部1b,1b間に、シール構造体Sを介装(挾着)
して、クランプ2の半割部材12, 12の凹溝18, 18に上記
外鍔部1b,1bを差し込む。半割部材12, 12を、ヒン
ジ部13廻りに揺動して閉じ、蝶ネジ16によって締付け
る。そうすると、図12及び図13から図14に示すように、
クランプ2の径が縮小するに伴って、クランプ2の左右
側壁部19, 19の内周縁が、外鍔部1bの勾配状(傾斜
状)の外端面11に摺接しつつ、端面10, 10が相互に近付
く方向に移動する。これによって、密封アーム部5,5
の外側面が端面10, 10に密着(圧接)状態となり、密封
アーム部5の(板バネのような)弾発付勢力によって、
密封性(シール性)を発揮するように、接続が完了す
る。
は、センターリング部3の段差部9に、端面10の内周端
が当接することで、規制され、密封アーム部5と端面10
との過度の圧接を防止し(密封アーム部5の過度の変形
を防止し)、破損を防ぎ、常に安定した密封性(シール
性)を発揮できる。
に締め付けていった場合、例えば、ヒンジ部13側から先
に両外鍔部1b,1bが接近し、反ヒンジ部側(開口
側)が遅れて接近するような不均等な締付けが発生しよ
うとしたとき、センターリング部3に形成した段差部
9,9に上記ヒンジ部13側に於て端面10, 10が当接し、
それ以上の締付けが防止され、引続いて反ヒンジ部側
(開口側)が締付けられて、片締めが防止でき、 360°
全周にわたって、均一に締付けできる。
成した場合には、クランプ締付けによって押し潰され
(圧接され)、本来の小突起7によるシールとは別の部
位でもシールが行われることとなり、2重シール機能を
発揮できることとなる。
1,1の内部───が流体通路として使用されるが、本
発明では、密封(シール)機能は、(ゴム製の弾性体8
ではなく)薬品等の流体に対して耐久性のある金属材か
ら成るシール本体6の密封アーム部5,5が、はたすの
で、かつ、ゴム製の弾性体8はこのような流体に接しな
いので、シール構造体Sとして耐久性に優れ、かつ、気
体の透過性の問題も解決できる。
れず種々設計変更自由であって、図1〜図10の部分的特
徴点を交互に入替えて適用するも、好ましいことであ
る。また、弾性体8として、弾発力に優れたプラスチッ
クを用いても良い。
本体6をアルミニウムで作り、弾性体8としてフッ素ゴ
ム製Dリングを用いて、Heリーク試験を行った。その
結果、リーク量は、1×10-11 Pa・m3 /sec 程度と
良好なシール性能を確認できた。
大な効果を奏する。(請求項1,2によれば、)密封さ
れる流体には金属が接触するので、耐食性・耐薬品性に
優れ、かつ、密封アーム部5と、フランジ1の端面10と
の圧接で(超高真空等に於て)高い密封性(シール性)
を発揮する。また、センターリング部3と密封アーム部
5,5とが一体に作製されているので、寸法精度が高
く、クランプ2に正確な位置・姿勢に保持され、安定し
て優れた密封性(シール性)を発揮する。かつ、クラン
プ2の締付力が小さくても十分な密封性(シール性)が
得られる。
体8によって、密封アーム部5が、確実にかつ強く、フ
ランジ1の端面10に圧接して、一層安定した密封性(シ
ール性)を発揮できる。かつ、弾性体8としてゴムやプ
ラスチック等を使用したとしても、内部の流体との接触
が、金属製のシール本体6にて包囲(被覆)される構造
であることによって防止され、弾性体8が薬品等の流体
にて侵されることがなくなり、長寿命なシール構造体で
ある。
より、極めて大きい接触面圧で、フランジ1の端面10に
圧接する。これによって、確実に密封性(シール性)を
高め得る。(請求項4によれば、)弾性体8の損傷を防
止でき、かつ、全体のコンパクト化を図り得ると共に、
有効に、密封アーム部5と、フランジ1の端面10との接
触面圧を高めることができる。
によって確実に密封アーム部5,5のフランジ端面10,
10への過度の圧接、及び、それに伴う密封アーム部5,
5の過大な変形を防止できる。これによって、使用状態
(締付状態)にて、適切な面圧力で密封アーム部5,5
がフランジ端面10,10に接触し、安定した密封性(シー
ル性)を発揮できる。しかも、クランプ2を締付けてゆ
く、途中で、片締めを有効に防止でき、金属製のシール
本体6の密封アーム部5,5であっても、 360°全周に
均等な面圧にて密封アーム部5の外側面が、フランジ端
面10,10に接触できる。
ル構造として、一層安定した確実な密封性(シール性)
を得ることができる。しかも、構造は簡素で、部品点数
も増加しない。(請求項7によれば、)弾性体8として
部品の入手が容易であって、しかも、常に安定して密封
アーム部5,5を側外方へ弾発的に押圧して、フランジ
端面10,10に対して、強力に圧接させることが可能とな
る。(請求項8によれば、)凹周溝4の断面積を有効活
用できると共に、特に、密封アーム部5,5の先端寄り
が相互に接近する方向に過度に変形するのを、防止でき
る。(請求項9によれば、)使用締付状態下で適当な変
形量が一対の密封アーム部5,5に付与でき、最適の面
圧力でフランジ端面10に対して密封アーム部5が接触
(圧接)し、安定して優れた密封作用をなす。(請求項
10によれば、)凹周溝4の内周奥底部に於て、密封アー
ム部5,5の基端に応力集中が生ずることを防止でき
る。かつ、密封アーム部5,5が円滑に弾性変形する。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
態を示す要部断面図である。
す要部拡大断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 一対の配管接続用フランジ間に配設され
るセンターリング部と、外径方向へ開口する凹周溝を形
成すると共に該一対のフランジの端面に圧接して密封作
用をなす一対の密封アーム部とを、金属にて一体に作製
したことを特徴とする継手用シール構造体。 - 【請求項2】 一対の配管接続用フランジ間に配設され
るセンターリング部と、外径方向へ開口する凹周溝を形
成すると共に該一対のフランジの端面に圧接して密封作
用をなす一対の密封アーム部とを、金属にて一体に作製
したシール本体と、該シール本体の上記凹周溝に内装さ
れて上記一対の密封アーム部を使用状態にて上記端面に
圧接する方向に弾発付勢する弾性体と、を具備すること
を特徴とする継手用シール構造体。 - 【請求項3】 上記密封アーム部が上記フランジの端面
に圧接する部位に、小突起を形成した請求項1又は2記
載の継手用シール構造体。 - 【請求項4】 自由状態において、上記シール本体の一
対の密封アーム部の外周端縁よりも、上記弾性体の外周
縁が、小さな径寸法に設定され、該弾性体が上記凹周溝
から突出しないように内装されている請求項2又は3記
載の継手用シール構造体。 - 【請求項5】 上記一対の密封アーム部と、上記一対の
フランジの端面との過度の圧接を防止するように、一対
の上記端面間隔寸法を規制する段差部を、上記センター
リング部に形成した請求項1,2,3又は4記載の継手
用シール構造体。 - 【請求項6】 上記一対の密封アーム部と、上記一対の
フランジの端面との過度の圧接を防止するように、一対
の上記端面間隔寸法を規制する段差部を、上記センター
リング部に形成し、さらに、上記段差部に、上記フラン
ジの端面に圧接する副突起を形成して、上記密封アーム
部の小突起と共に同心円状二重シール構造とした請求項
3記載の継手用シール構造体。 - 【請求項7】 弾性体がOリングである請求項1,2,
3,4,5又は6記載の継手用シール構造体。 - 【請求項8】 弾性体が、その横断面形状においてアー
ル部が内径側を向くように上記凹周溝に内装されたDリ
ングである請求項1,2,3,4,5又は6記載の継手
用シール構造体。 - 【請求項9】 上記センターリング部に成形された一対
の段差部の間隔寸法が、自由状態における一対の上記密
封アーム部の厚さ寸法の70%〜90%に設定されている請
求項5記載の継手用シール構造体。 - 【請求項10】 凹周溝の内周奥底部が、横断面略円弧状
又は隅部アール状に形成されている請求項1,2,3,
4,5,6,7,8又は9記載の継手用シール構造体。
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