JP2004218738A - 突起部を有するs字形断面金属ガスケット及びシール構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】S字形状の縦断面を有するリング状金属ガスケットの平坦部11a、12aにリング状突起部13、14を形成してなる金属ガスケット10及びこれをシール対象部材33、34間に装着してなるシール構造体20。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、低い締め付け荷重であっても、安定した高いシール性を示すS字形断面金属ガスケット及びこれを装着したシール構造体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、真空装置のシールや圧力流体配管等のシールにはOリングに代表されるゴム製ガスケット、樹脂製ガスケットあるいは金属製ガスケットなどが使用されている。このうち、高温雰囲気下で且つ弾性復元性の必要な箇所には、所謂S字形状の縦断面を有するリング状金属ガスケット(以下、「S字形金属ガスケット」とも言う)、バネ入りC字形金属ガスケット及びE字形金属ガスケットなどの金属製ガスケットが使用されている。このうち、S字形金属ガスケットは、他の金属製ガスケットに比べて構造が簡単で低価格で作製でき、更に圧縮量(圧縮変位)に対して締め付け荷重が小さくて済む利点がある。すなわち、S字形金属ガスケットは例えば振動などによって、圧縮量(圧縮変位)が変動したとしても、安定したシールを保持する高変位追従性を有している。このようなS字形金属ガスケットは例えば特許文献1の米国特許第3,285,632号明細書に開示されている。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第3,285,632号明細書
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、S字形断面金属ガスケットは金属フランジで挟まれ、金属と金属の接触であるため、高いシール性を付与することが困難である。これを解決するものとして、接触面を研磨面とする方法が考えられる。しかし、この方法はS字形断面金属ガスケットとフランジの双方を研磨するため、コストアップとなる。また、S字形断面金属ガスケットを圧縮変位が徐々に変動する環境下で使用する場合、大きな圧縮荷重(圧縮変位)を受けると変形し、図5に示すように、シール面が平坦部11a、12aとシール対象部材33、34との接触面から該平坦部11a、12aに連続する曲面11b、12bとシール対象部材33、34の接触面になり、一方、小さな圧縮荷重(圧縮変位)を受けると、図6に示すように、シール面が平坦部11a、12aの先端部分とシール対象部材33、34との接触面となり、シール位置が移動することでシール性が不安定となるという問題がある。
【0005】
従って、本発明の目的は、締め付け荷重が高い場合であっても、低い場合であっても安定した高いシール性を示すS字形断面金属ガスケット及びこれを装着したシール構造体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行なった結果、S字形断面金属ガスケットの平坦部にリング状の突起部を形成してなるものは、締め付け荷重が高い場合であっても、低い場合であっても安定した高いシール性を示すこと等を見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明(1)は、S字形状の縦断面を有するリング状金属ガスケットの平坦部にリング状突起部を形成してなることを特徴とするS字形断面金属ガスケットを提供するものである。かかる構成を採ることにより、シールはフランジ面とS字形断面金属ガスケットの平坦部に形成されたリング状突起部との接触で行なわれるため、締め付け荷重が高い場合であっても、低い場合であっても安定した高いシール性を示す。また、リング状突起部は平坦部からの高さがあるため、この高さ寸法の範囲内でフランジの変位があったとしても、常にフランジ面とリング状突起部との接触でシールされているため、高く安定したシール性を示す。
【0008】
また、本発明(2)は、前記リング状突起部が、尖り状断面である前記S字形断面金属ガスケットを提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記発明と同様の効果を奏する他、より一層シール性を高めることができる。
【0009】
また、本発明(3)は、前記S字形断面金属ガスケットをシール対象部材間に装着してなることを特徴とするシール構造体を提供するものである。本発明のシール構造体は、圧縮変位が徐々に変動する環境下で使用しても、常に安定したシールを確保でき、該シール構造体を有する装置の安定運転が確保できる。また、S字形状金属ガスケットの圧縮変位の許容範囲が広がるため、フランジなどのシール対象部材のシール面の面間隔の公差の精度を多少悪くしても、シール性は低下しない。このため、装置のコストダウンが図れる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第1の実施の形態におけるS字形金属ガスケットを図1〜図4を参照して説明する。図1は本例のS字形金属ガスケットの非圧縮状態を示す部分断面図、図2は本例のS字形金属ガスケットの装着時における圧縮状態を示す部分断面図、図3は図2の金属ガスケットの締め付け荷重が小さい場合(圧縮量が小さい場合)における圧縮状態を示す部分断面図、図4は図2の金属ガスケットの締め付け荷重が大きい場合(圧縮量が大きい場合)における圧縮状態を示す部分断面図である。
【0011】
本例のS字形金属ガスケットは、第1平坦部11aと、C字断面形状部11bと、逆C字断面形状部12bと、第2平坦部12aからなり、C字断面形状部11bと逆C字断面形状部12bとが互いのC字形の縁端部となる連結点11cで連続する断面形状に形成されたリング状の金属製の一体物であって、第1平坦部11a上に第1リング状突起部13と、第2平坦部12a上に第2リング状突起部14を有し、シールする流体側(図中、右側)にあるC字形状に由来する谷部11dと、その反対側にある非流体側(図中、左側)にある逆C字形状に由来する谷部12dの2つの谷部を有する。なお、本明細書においては、第1平坦部11a及び第2平坦部12aを単に、平坦部11a、12a又は平坦部とも言い、第1リング状突起部13及び第2リング状突起部14を単に、リング状突起部13、14又はリング状突起部とも言う。
【0012】
本例のS字形金属ガスケット10における平坦部11a、12aは、S字形状に係るシール対象部材33、34側の部分を言い、S字形状に由来するようなやや曲面の形状であっても、略平面形状であってもよく、好ましくは略平面形状である。また平坦部11a、12aは非圧縮状態においては、載置状態で水平面を形成することなく、谷部11d、12dの開口がやや開いた傾斜面であってもよい。
【0013】
第1平坦部11a上及び第2平坦部12a上に形成される第1リング状突起部13及び第2リング状突起部14としては、特に制限されず、断面形状が、尖り状断面、半円形断面、四角形断面及び半楕円形断面等が挙げられる。このうち、尖り状断面の突起部がシール面圧が高くとれる点で好適である。また、第1リング状突起部13及び第2リング状突起部14の第1平坦部11a上及び第2平坦部12a上における位置としては、特に制限されないが、第1平坦部11a及び第2平坦部12aの幅の中心位置とすることが、締め付け荷重が小さくなっても、大きくなっても金属ガスケットの平坦部がシール対象部材に接触することがなく、突起部とシール対象部材との接触が維持できる点で好適である。また、第1リング状突起部13及び第2リング状突起部14の突起高さ寸法としては、特に制限されないが、例えばS字形断面金属ガスケットの内径と外径の差が2〜4mmの場合、0.05〜1mmの範囲が好適である。0.05mm未満であれば、締め付け荷重が変化した場合、金属ガスケットの平坦部とシール対象部材が接触し易くなり、1mmを越えるとリング状突起部が細長くなり、変形し易くなる。
【0014】
S字形金属ガスケット10の製造方法としては、特に制限されず、例えば絞り加工、曲げ加工及びプレス加工などを適宜組み合わせて、目的に応じた所定の金属基材を塑性変形させることで行なわれる。金属基材としては、例えばステンレス鋼、ニッケル、ニッケル基合金、アルミニウム及びアルミニウム基合金などが挙げられる。また、S字形金属ガスケット10の表面は精密研磨を施した後、銀などのメッキが施したものであってもよい。
【0015】
リング状突起部13、14の形成方法としては、特に制限されないが、例えば平坦部に突起部を形成する方法、および平坦部を削ることにより突起部を形成する方法が挙げられる。平坦部に突起部を形成する方法としては、突起部を形成する部分以外をマスキングし、マスキングしていない部分にメッキ又はコーティング層を形成する方法が挙げられる。また、平坦部を削ることにより突起部を形成する方法としては、切削等の機械加工をする方法や突起部を形成する部分をマスキングし、該マスキング以外の部分をエッチングする方法が挙げられる。
【0016】
次に、S字形金属ガスケット10の使用方法について説明する。使用箇所としては、例えば図2に示すような一方のシール対象部材34の凹部35にS字形金属ガスケット10を嵌め込む。次いで、シール対象部材33、34をその間を狭めるようにして締め付ける。S字形金属ガスケット10は所定の圧縮荷重において挟まれ、厚みがHより小さいhに変形し、締め付けられた状態となり、第1平坦部11a上に形成された第1リング状突起部13がシール対象部材33と線接触し、第2平坦部12a上に形成された第2リング状突起部14がシール対象部材34と線接触し、シール構造体20を構成する(図2)。
【0017】
本例のS字形金属ガスケット10によれば、シール構造体20において、締め付け荷重が小さくなると、あるいは変位量が使用中に徐々に小さくなると、C字形状の復元性により拡張変形するが、この状態であってもリング状突起部13とシール対象部材33のシール位置及びリング状突起部14とシール対象部材34のシール位置が変動しないため、高いシール性を維持することができる(図3)。一方、締め付け荷重が大きくなると、あるいは変位量が使用中に徐々に大きくなると、C字形状は圧縮変形するが、この状態であってもリング状突起部13とシール対象部材33のシール位置及びリング状突起部14とシール対象部材34のシール位置が変動しないため、同様に高いシール性を維持することができる(図4)。
【0018】
本例の実施の形態例のシール構造体20は、例えば真空装置のシール及び圧力流体配管等のシールなどに適用される。図2中、符号fで示される流体としては、気体及び液体のいずれであってもよく、使用温度も−200〜500℃の範囲において使用されるが、特に流体側の温度が200〜500℃の範囲にあるような高温条件下の場合、本例のS字形金属ガスケット10はゴム部材やコーティング材を一切使用しなくともよいため、好適である。
【0019】
本実施の形態例のS字形金属ガスケット10によれば、シールはフランジ面等のシール対象部材33、34とS字形断面金属ガスケットの平坦部に形成されたリング状突起部13、14との接触で行なわれるため、締め付け荷重が高い場合であっても、低い場合であっても安定した高いシール性を示す。また、リング状突起部13、14は平坦部からの高さがあるため、この高さ寸法の範囲内でフランジの変位があったとしても、常にフランジ面とリング状突起部との接触でシールされているため、高く安定したシール性を示す。また、本例のS字形金属ガスケットを用いれば、圧縮変位の許容範囲が広がるため、フランジなどのシール対象部材のシール面の面間隔の公差の精度が多少悪くてもシール性は低下しない。
このため、例えばフランジ面の加工精度をそれ程高める必要がないため、装置全体のコストダウンを図ることができる。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、締め付け荷重が高い場合であっても、低い場合であっても安定した高いシール性を示す。また、リング状突起部の高さ寸法の範囲内でフランジの変位があったとしても、常にフランジ面とリング状突起部との接触でシールされているため、高く安定したシール性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態例のS字形金属ガスケットの非圧縮状態を示す部分断面図である。
【図2】本実施の形態例のS字形金属ガスケットの装着時における圧縮状態を示す部分断面図である。
【図3】締め付け荷重が小さい場合のシール状態を示す部分断面図である。
【図4】締め付け荷重が大きい場合のシール状態を示す部分断面図である。
【図5】従来のS字形断面金属ガスケットにおける締め付け荷重が大きい場合のシール状態を示す部分断面図である。
【図6】従来のS字形断面金属ガスケットにおける締め付け荷重が小さい場合のシール状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
10 S字形金属ガスケット
11a 第1平坦部
11b C字断面形状部
11c 連結点
11d、12d 谷部
12a 第2平坦部
12b 逆C字断面形状部
13 第1リング状突起部
14 第2リング状突起部
Claims (3)
- S字形状の縦断面を有するリング状金属ガスケットの平坦部にリング状突起部を形成してなることを特徴とするS字形断面金属ガスケット。
- 前記リング状突起部が、尖り状断面であることを特徴とする請求項1記載のS字形断面金属ガスケット。
- 請求項1又は2記載のS字形断面金属ガスケットをシール対象部材間に装着してなることを特徴とするシール構造体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003006834A JP2004218738A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 突起部を有するs字形断面金属ガスケット及びシール構造体 |
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JP2003006834A JP2004218738A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 突起部を有するs字形断面金属ガスケット及びシール構造体 |
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ID=32897098
Family Applications (1)
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2012082891A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Musashino Eng:Kk | 真空容器におけるフランジ部のシール構造及びシール方法 |
JP2013221619A (ja) * | 2012-08-01 | 2013-10-28 | Nichias Corp | 金属ガスケット |
-
2003
- 2003-01-15 JP JP2003006834A patent/JP2004218738A/ja active Pending
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