JP2005207526A - Flange seal structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flange seal structure allowing repetitive use easily many times and capable of serving in a high temperature environment. <P>SOLUTION: The flange seal structure 10 includes two flanges, among which one of them 11 provided with a ring-shaped projection to be fitted in a ring-shaped recess is fastened to the other 12 where the ring-shaped recess is formed through a ring gasket 13 having a V-section, wherein the ring-shaped recess assumes a V-groove 21 furnished at the opening end with a rounded portion 23 with the opening angle enlarging gradually while the ring-shaped projection assumes a V-projection 17 whose opening angle β is larger than the opening angle α of the V-groove 21 excluding the rounded portion 23, and the opening angle α of the V-groove 21 lies within the range between 20-50 degrees, while the opening angle β of the V-projection 17 is 2-10 degrees. greater than the opening angle of the V-groove 21. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、真空機器の真空シールに適用されるフランジシール構造に係り、更に詳細には多数回の使用に耐えられると共に、高温環境下での使用も可能なフランジ及びそれに使用するガスケットに関する。 The present invention relates to a flange seal structure applied to, for example, a vacuum seal of a vacuum device, and more particularly to a flange that can withstand many uses and can be used in a high temperature environment, and a gasket used therefor. .

現在、超高真空の真空装置において最も普及しているフランジシール構造は、例えば、ナイフエッジ型メタルシールフランジ構造(コンフラットフランジ構造とも呼ばれる)79である。
ナイフエッジ型メタルシールフランジ構造79は、例えば図5に示すように、フランジ80、81の対向面にそれぞれリング状で鋭角な突出部を有するナイフエッジ82、83が形成され、このナイフエッジ82、83の間には、例えば、JIS−C1020あるいはJIS−C1011で規定された無酸素銅を用いた円環状の金属ガスケット84がシール材として装着される。また、金属ガスケット84の位置決め用に、フランジ80、81の各ナイフエッジ82、83の内側には、突堤85、86が設けられている。
このような構成とすることにより、フランジ80とフランジ81を、例えば、ボルトを用いて締結する過程で、図5に示すようにナイフエッジ82、83が金属ガスケット84に食い込んでいく(矢印A方向)。このようにして、各フランジ80、81には金属ガスケット84がナイフエッジ82、83の食い込み部で接触してシール部が形成され、このシール部で高い圧力でフランジ側と金属ガスケット84側とが接触しているので、信頼性の高い真空シールが達成される(例えば、非特許文献1、2参照)。
At present, the most popular flange seal structure in the ultra-high vacuum apparatus is, for example, a knife edge type metal seal flange structure (also called a conflat flange structure) 79.
For example, as shown in FIG. 5, the knife edge type metal seal flange structure 79 is formed with knife edges 82 and 83 each having a ring-shaped acute protrusion on the opposing surfaces of the flanges 80 and 81. 83, for example, an annular metal gasket 84 using oxygen-free copper defined by JIS-C1020 or JIS-C1011 is mounted as a sealing material. Further, for the positioning of the metal gasket 84, jetty jets 85 and 86 are provided inside the knife edges 82 and 83 of the flanges 80 and 81, respectively.
With this configuration, the knife edges 82 and 83 bite into the metal gasket 84 as shown in FIG. 5 in the process of fastening the flange 80 and the flange 81 using, for example, bolts (in the direction of arrow A). ). In this way, the metal gasket 84 is brought into contact with the flanges 80 and 81 at the biting portions of the knife edges 82 and 83 to form a seal portion, and the flange side and the metal gasket 84 side are connected with high pressure at the seal portion. Since they are in contact with each other, a highly reliable vacuum seal is achieved (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、特許文献1、2に記載されたナイフエッジ型メタルシールフランジ構造79では、使用後の金属ガスケット84にはナイフエッジ82、83の食い込み溝が形成されているため再使用は不可能である。
このため、フランジの対向する面にそれぞれめっきを施し、これらのフランジの間に、例えば、無酸素銅製の金属製Oリングを介在させボルトを用いて締結して使用するタイプのフランジシール機構が提案されている。しかし、締結時に金属製Oリングと各フランジの接触部には高い圧力が発生して、金属製Oリングはめっきが施されたフランジ面に圧着するため、使用後に金属製Oリングを取り外す際にめっき部分をフランジ側から剥離させるという問題が発生し易い。このため、この種のフランジシール構造においても、多数回の繰り返し使用は困難になる。
However, in the knife edge type metal seal flange structure 79 described in Patent Documents 1 and 2, the metal gasket 84 after use is formed with the biting grooves of the knife edges 82 and 83, and thus cannot be reused. .
For this reason, a type of flange seal mechanism is proposed in which the opposing surfaces of the flange are plated, and an oxygen-free copper metal O-ring is interposed between the flanges and fastened with bolts. Has been. However, a high pressure is generated at the contact portion between the metal O-ring and each flange at the time of fastening, and the metal O-ring is pressed against the plated flange surface, so when removing the metal O-ring after use The problem of peeling the plated portion from the flange side is likely to occur. For this reason, even in this type of flange seal structure, it is difficult to repeatedly use it many times.

そこで、図6に示すように、対向するフランジ87、89の一方のフランジ87の対向面側にリング状の断面外形がく字状になった凸部88を形成し、他方のフランジ89の対向面にリング状の凸部88が入り込むリング状の断面外形がく字状になった凹部90を形成し、この凸部88及び凹部90の間に、例えば、無酸素銅を用いた断面外形がく字状になった環状の金属ガスケット91をシール材として装着するタイプのフランジシール構造92が考えられている。
ここで、凸部88が凹部90に容易に入り込んで、金属ガスケット91を介して凸部88の側面の一部と凹部90の側面の一部が高い圧力で密接できるようにするため、凸部88を断面視した際の2つの側面P、Qが交差して形成する角度θは、凹部90を断面視した際の2つの側面R、Sが交差して形成する角度φより小さくしている。このため、凸部88の側面の一部と凹部90の側面の一部が密接して形成するシール部は、凹部90の底部側(凸部88の頂部側)に位置する。
Therefore, as shown in FIG. 6, a convex portion 88 having a ring-shaped cross-sectional outer shape is formed on the facing surface side of one flange 87 of the facing flanges 87 and 89, and the facing surface of the other flange 89 is formed. The ring-shaped cross-sectional outer shape into which the ring-shaped convex part 88 enters is formed in a concave shape 90, and between the convex part 88 and the concave part 90, for example, the cross-sectional external shape using oxygen-free copper is a square shape. A flange seal structure 92 of the type in which the annular metal gasket 91 is attached as a sealing material is considered.
Here, the convex portion 88 can easily enter the concave portion 90 so that a part of the side surface of the convex portion 88 and a part of the side surface of the concave portion 90 can be brought into close contact with each other with high pressure via the metal gasket 91. The angle θ formed by intersecting the two side surfaces P and Q when the 88 is viewed in cross section is smaller than the angle φ formed when the two side surfaces R and S when the recess 90 is viewed in cross section. . For this reason, the seal part formed in close contact with a part of the side surface of the convex part 88 and a part of the side surface of the concave part 90 is located on the bottom side of the concave part 90 (the top side of the convex part 88).

黒河内 智、 外4名、”ガスケット変形挙動観察に基づくコンフラットシール機構の考察”、真空、日本真空協会、1999年10月20日、第42巻、第10号、p.910−917Satoshi Kurokawauchi and 4 others, “Consideration of Conflat Seal Mechanism Based on Gasket Deformation Behavior Observation”, Vacuum, Japan Vacuum Association, October 20, 1999, Vol. 42, No. 10, p. 910-917 黒河内 智、 外2名、”ガスケット内部の応力解析に基づくコンフラットシール機構の考察”、真空、日本真空協会、1999年10月20日、第42巻、第10号、p.918−922Satoshi Kurokawauchi and two others, “Consideration of Conflat Seal Mechanism Based on Stress Analysis in Gasket”, Vacuum, Japan Vacuum Association, October 20, 1999, Vol. 42, No. 10, p. 918-922

しかしながら、図6に示すフランジシール構造92では、シール部は凹部90の底部側に位置するため、使用後にフランジ87、89の締結を解いてフランジ87、89を相互に離脱させたときに、金属ガスケット91が凹部90の底部側に取り残されることになる。このため、使用後の金属ガスケット91が取り出し難いという問題が生じる。また、取り出す際に金属ガスケットを変形させてしまい、再使用ができなくなる場合も発生する。
更に、凸部88から見た場合、シール部は凸部88の頂部側に存在するため、フランジ87、89に大きな力を加えて締結を繰り返していると、凸部88の頂部側が徐々に変形してシール性が劣化するという問題が生じる。特に、高温環境下での使用のように、フランジ87、89の増し締めを行って締結力を向上させる必要がある場合、凸部88の頂部側の変形が著しく、高温環境下で安定して使用する場合には信頼性に問題が生じる。
However, in the flange seal structure 92 shown in FIG. 6, since the seal portion is located on the bottom side of the recess 90, when the flanges 87 and 89 are unfastened after use and the flanges 87 and 89 are separated from each other, The gasket 91 is left on the bottom side of the recess 90. For this reason, the problem that the metal gasket 91 after use becomes difficult to take out arises. Moreover, when taking out, a metal gasket may be deformed and it may become impossible to reuse.
Furthermore, when viewed from the convex portion 88, the seal portion exists on the top side of the convex portion 88. Therefore, when fastening is repeated by applying a large force to the flanges 87 and 89, the top side of the convex portion 88 is gradually deformed. As a result, there arises a problem that the sealing performance deteriorates. In particular, when it is necessary to retighten the flanges 87 and 89 to improve the fastening force as in use in a high temperature environment, the top side of the convex portion 88 is significantly deformed and stable in a high temperature environment. When used, there is a problem in reliability.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多数回の繰り返し使用を容易に行うことができると共に、高温環境下での使用も可能なフランジシール構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a flange seal structure that can be used repeatedly many times and can be used in a high-temperature environment.

前記目的に沿う請求項1記載のフランジシール構造は、リング状凹部が形成された一方のフランジに、前記リング状凹部に嵌入するリング状凸部が形成された他方のフランジを、断面V字状のリングガスケットを介して締結するフランジシール構造において、
前記リング状凹部は、開口端部に徐々に開き角を大きくした丸み部が形成されたV字溝であって、前記リング状凸部は、その開き角が前記丸み部を除く前記V字溝の開き角より大きいV字突起である。
The flange seal structure according to claim 1, wherein the flange seal structure according to claim 1 has a V-shaped cross section in which one flange having a ring-shaped recess is formed and the other flange having a ring-shaped protrusion to be fitted into the ring-shaped recess is formed. In the flange seal structure that is fastened through the ring gasket of
The ring-shaped concave portion is a V-shaped groove in which a rounded portion with an gradually increasing opening angle is formed at an opening end, and the ring-shaped convex portion has the V-shaped groove whose opening angle excludes the rounded portion. It is a V-shaped projection larger than the opening angle.

V字突起の開き角度(開き角)が丸み部を除くV字溝の開き角より大きいので、V字突起の側面はリングガスケットを介してV字溝の開口端部、すなわち、丸み部に当接することになり、シール部をV字溝の開口端部(V字突起をV字溝に嵌入した際に、V字突起の先端側から離れた位置)に形成することができる。
このとき、リングガスケットは断面V字状のためV字突起に被さるように配置されるので、V字突起の両側面がリングガスケットを介してV字溝の開口端部の両丸み部にそれぞれ当接する。
Since the opening angle (opening angle) of the V-shaped projection is larger than the opening angle of the V-shaped groove excluding the rounded portion, the side surface of the V-shaped projection hits the opening end of the V-shaped groove, that is, the rounded portion via the ring gasket. Therefore, the seal portion can be formed at the opening end portion of the V-shaped groove (a position away from the front end side of the V-shaped projection when the V-shaped projection is fitted into the V-shaped groove).
At this time, since the ring gasket has a V-shaped cross section, the ring gasket is arranged so as to cover the V-shaped protrusion, so that both side surfaces of the V-shaped protrusion respectively contact the rounded portions of the open end of the V-shaped groove through the ring gasket. Touch.

請求項2記載のフランジシール構造は、請求項1記載のフランジシール構造において、前記V字溝の開き角は20〜50度の範囲にあり、前記V字突起の開き角は前記V字溝の開き角より2〜10度の範囲で大きい。
V字溝の開き角が20度未満の場合、リングガスケットを垂直に押す押圧力が低下する。一方、V字溝の開き角が50度を超えると、V字溝へのV字突起の嵌入深さが短くなって、フランジ同士の位置決めが行ない難くなる。このため、V字溝の開き角は20〜50度の範囲にした。
V字突起の開き角とV字溝の開き角の差が2度未満であるとシール部がV字溝の開口端部の奥側(すなわち、丸み部の終端側)に形成され、V字突起の開き角とV字溝の開き角の差が10度を超えるとシール部がV字溝の開口端部の開口側(すなわち、丸み部の開始端側)に形成されるため、いずれの場合もリングガスケットを垂直に押す押圧力が低下する。このため、V字突起の開き角はV字溝の開き角より2〜10度大きい範囲とした。
The flange seal structure according to claim 2 is the flange seal structure according to claim 1, wherein an opening angle of the V-shaped groove is in a range of 20 to 50 degrees, and an opening angle of the V-shaped protrusion is a width of the V-shaped groove. It is larger in the range of 2 to 10 degrees than the opening angle.
When the opening angle of the V-shaped groove is less than 20 degrees, the pressing force that pushes the ring gasket vertically decreases. On the other hand, when the opening angle of the V-shaped groove exceeds 50 degrees, the insertion depth of the V-shaped projection into the V-shaped groove is shortened, and positioning of the flanges becomes difficult. For this reason, the opening angle of the V-shaped groove was set to a range of 20 to 50 degrees.
When the difference between the opening angle of the V-shaped protrusion and the opening angle of the V-shaped groove is less than 2 degrees, the seal portion is formed on the back side of the opening end portion of the V-shaped groove (that is, the terminal end side of the rounded portion). When the difference between the opening angle of the protrusion and the opening angle of the V-shaped groove exceeds 10 degrees, the seal portion is formed on the opening side of the opening end portion of the V-shaped groove (that is, the starting end side of the rounded portion). Also in this case, the pressing force pushing the ring gasket vertically decreases. For this reason, the opening angle of the V-shaped projection is set in a range 2 to 10 degrees larger than the opening angle of the V-shaped groove.

請求項3記載のフランジシール構造は、請求項1及び2記載のフランジシール構造において、前記V字溝及び前記V字突起の開き角の頂点で形成される円は、同心かつ同一半径である。
このような構成とすることにより、V字突起の一部をV字溝の一部に嵌入させることで、両フランジの位置合せを容易に行うことができる。
The flange seal structure according to claim 3 is the flange seal structure according to claims 1 and 2, wherein the circles formed at the apexes of the opening angles of the V-shaped groove and the V-shaped protrusion are concentric and have the same radius.
By setting it as such a structure, both flanges can be aligned easily by inserting a part of V-shaped protrusion in a part of V-shaped groove.

請求項1〜3記載のフランジシール構造においては、リング状凸部は、その開き角度が丸み部を除くV字溝の開き角より大きいV字突起であるので、V字突起の側面はリングガスケットを介してV字溝の開口端部、すなわち、丸み部に当接してシール部をV字溝の開口端部に形成することができ、対向するフランジを相互に離脱させたときにリングガスケットをV字突起側に残すことが可能になる。その結果、リングガスケットを変形させずに容易に取り外すことができ、リングガスケットの多数回使用が可能になる。V字溝の開口端部に形成された丸み部がリングガスケットに当接するので、リングガスケットにV字溝の開口縁の食い込み疵が形成されるのを防止することが可能になる。その結果、ガスケットを多数回使用することができる。
また、V字突起をV字溝に嵌入した際に、シール部をV字突起の先端側から離れた位置、すなわち、V字突起の肉厚部分に形成することができることから、V字突起をV字溝に嵌入させて大きな力を加えて締結してもV字突起の変形を抑制することができ、多数回使用してもシール性が劣化するのを防止することが可能になる。そして、V字突起の変形が抑制されることから、フランジの増し締めが必要な高温環境下においても、安定して使用することが可能になる。
更に、リングガスケットは断面V字状のためV字突起に被さるように配置されるので、V字突起の両側面がリングガスケットを介してV字溝の開口端部の両丸み部にそれぞれ当接して内外2カ所のシール部を形成することができ、信頼性の高いシールを行うことが可能になる。
In the flange seal structure according to any one of claims 1 to 3, since the ring-shaped convex portion is a V-shaped projection whose opening angle is larger than the opening angle of the V-shaped groove excluding the rounded portion, the side surface of the V-shaped projection is a ring gasket. The seal portion can be formed at the open end of the V-shaped groove by contacting the open end of the V-shaped groove, that is, the rounded portion, and the ring gasket can be removed when the opposing flanges are separated from each other. It can be left on the V-shaped projection side. As a result, the ring gasket can be easily removed without being deformed, and the ring gasket can be used many times. Since the rounded portion formed at the opening end of the V-shaped groove contacts the ring gasket, it is possible to prevent the bite at the opening edge of the V-shaped groove from being formed on the ring gasket. As a result, the gasket can be used many times.
Further, when the V-shaped projection is inserted into the V-shaped groove, the seal portion can be formed at a position away from the tip side of the V-shaped projection, that is, at the thick portion of the V-shaped projection. Even if it is inserted into the V-shaped groove and tightened by applying a large force, the deformation of the V-shaped projection can be suppressed, and it is possible to prevent the sealing performance from deteriorating even when used many times. Since the deformation of the V-shaped protrusion is suppressed, it can be stably used even in a high temperature environment where the flange needs to be tightened.
Furthermore, since the ring gasket has a V-shaped cross section, it is arranged so as to cover the V-shaped projection, so that both side surfaces of the V-shaped projection abut against both rounded portions of the open end of the V-shaped groove via the ring gasket. As a result, two inner and outer seal portions can be formed, and a highly reliable seal can be performed.

特に、請求項2記載のフランジシール構造は、V字溝の開き角は20〜50度の範囲にあり、V字突起の開き角はV字溝の開き角より2〜10度の範囲で大きいので、リングガスケットを垂直に押す押圧力を確保すると共に、V字溝へのV字突起の嵌入深さも確保することができ、V字溝にV字突起を嵌入させてフランジ同士の位置決めを容易に行うことが可能になる。その結果、フランジの取付けを容易に行うことが可能になる。また、V字溝とV字突起の間に存在するリングガスケットを垂直に押す押圧力を確保することができ、シール性を安定して維持することが可能になる。 Particularly, in the flange seal structure according to claim 2, the opening angle of the V-shaped groove is in the range of 20 to 50 degrees, and the opening angle of the V-shaped protrusion is larger in the range of 2 to 10 degrees than the opening angle of the V-shaped groove. Therefore, it is possible to secure the pressing force to push the ring gasket vertically and to secure the depth of insertion of the V-shaped protrusion into the V-shaped groove, and to easily position the flanges by inserting the V-shaped protrusion into the V-shaped groove. It becomes possible to do. As a result, the flange can be easily attached. In addition, it is possible to secure a pressing force that vertically pushes the ring gasket existing between the V-shaped groove and the V-shaped projection, and it is possible to stably maintain the sealing performance.

請求項3記載のフランジシール構造においては、V字溝及びV字突起の開き角の頂点で形成される円は、同心かつ同一半径であるので、V字突起の一部をV字溝の一部に嵌入させることで位置合せを行うことができ、V字突起全体をV字溝内に容易に嵌入させることが可能になる。その結果、フランジの取付けを容易に行うことが可能になる。 In the flange seal structure according to claim 3, since the circle formed at the apex of the opening angle of the V-shaped groove and the V-shaped protrusion is concentric and has the same radius, a part of the V-shaped protrusion is part of the V-shaped groove. Positioning can be performed by fitting into the portion, and the entire V-shaped projection can be easily fitted into the V-shaped groove. As a result, the flange can be easily attached.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図1(A)、(B)はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るフランジシール構造の他方のフランジの平面図、及び側断面図、図2(A)、(B)はそれぞれ同フランジシール構造の一方のフランジの平面図、及び側断面図、図3(A)、(B)はそれぞれ同フランジシール構造に適用するプレス加工前後のリングガスケットの側断面図、図4は同フランジシール構造において一方のフランジに形成されたV字溝にリングガスケットを介して他方のフランジに形成されたV字突起が嵌入している状態を示す説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
1A and 1B are a plan view and a side sectional view of the other flange of the flange seal structure according to the embodiment of the present invention, respectively, and FIGS. A plan view and a side sectional view of one flange of the flange seal structure, FIGS. 3A and 3B are a side sectional view of a ring gasket before and after pressing applied to the flange seal structure, and FIG. It is explanatory drawing which shows the state by which the V-shaped protrusion formed in the other flange was inserted in the V-shaped groove formed in one flange in the flange seal structure via the ring gasket.

図1〜図4に示すように、本発明の一実施の形態に係るフランジシール構造10は、図示しない真空装置側に取付けられる他方のフランジ11、と他方のフランジ11に取付けられる一方のフランジ12と、その間に設けられる断面V字状のリングガスケットの一例である銅製ガスケット13を有している。以下これらについて、詳細に説明する。
他方のフランジ11は、例えば、ステンレス鋼製の円板形状を有し、その中央部には裏面側(真空装置側)14から表面側(以下、一方のフランジ12と対面する面のため対向面側という)15に向けて3段階に縮径する円形の開口部16が設けられている。また、対向面側15には、開口部16と同心の円環状をしたリング状凸部となるV字突起17が形成され、V字突起17の開き角の頂点は開口部16と同心の第1の円18の周上に存在している。更に、フランジ11の外周側には、複数(図2では8個)のねじ孔19が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 4, a flange seal structure 10 according to an embodiment of the present invention includes another flange 11 attached to a vacuum device (not shown) and one flange 12 attached to the other flange 11. And a copper gasket 13 which is an example of a ring gasket having a V-shaped cross section provided therebetween. These will be described in detail below.
The other flange 11 has, for example, a disk shape made of stainless steel, and has a central portion with a back surface (vacuum device side) 14 to a front surface side (hereinafter, a surface facing the one flange 12). A circular opening 16 that is reduced in diameter in three steps toward the side 15 is provided. Further, a V-shaped projection 17 is formed on the facing surface side 15 as an annular ring-shaped convex portion concentric with the opening 16, and the apex of the opening angle of the V-shaped projection 17 is concentric with the opening 16. It exists on the circumference of one circle 18. Further, a plurality (eight in FIG. 2) of screw holes 19 are provided on the outer peripheral side of the flange 11.

他方のフランジ11に対向して取付けられる一方のフランジ12は、例えば、他方のフランジ11と同一の外径を有するステンレス鋼製の円板形状に形成され、他方のフランジ11と対向する対向面側20には、一方のフランジ12と同心の円環状をしたリング状凹部となるV字溝21が形成され、V字溝21の開き角の頂点はフランジ12と同心の第2の円22の周上に存在している。そして、第1の円18と第2の円22は同一半径となっている。
また、図4に示すように、V字溝21の開口端部には徐々に開き角を大きくした丸み部23が形成され、更に、丸み部23を除くV字溝21の開き角αは20〜50度の範囲にあり、V字突起17の開き角βはV字溝21の開き角αより2〜10度の範囲で大きく形成されている。
このような構成とすることにより、V字突起17の側面を銅製ガスケット13を介してV字溝21の開口端部、すなわち、丸み部23に当接させることができ、この当接部にシール部を形成することができる。また、銅製ガスケット13を垂直に押す押圧力を確保してシール性を安定して維持すると共に、V字溝21へのV字突起17の嵌入深さを確保してフランジ11、12同士の位置決めを容易に行うことができる。
The one flange 12 attached to face the other flange 11 is formed in a disk shape made of stainless steel having the same outer diameter as the other flange 11, for example, and faces the other flange 11. 20 is formed with a V-shaped groove 21 which is an annular ring-shaped recess concentric with one flange 12, and the apex of the opening angle of the V-shaped groove 21 is the circumference of the second circle 22 concentric with the flange 12. Exists on. The first circle 18 and the second circle 22 have the same radius.
Further, as shown in FIG. 4, a rounded portion 23 having a gradually increasing opening angle is formed at the opening end of the V-shaped groove 21, and the opening angle α of the V-shaped groove 21 excluding the rounded portion 23 is 20 The opening angle β of the V-shaped protrusion 17 is larger than the opening angle α of the V-shaped groove 21 by 2 to 10 degrees.
With this configuration, the side surface of the V-shaped protrusion 17 can be brought into contact with the open end of the V-shaped groove 21, that is, the rounded portion 23 via the copper gasket 13. The part can be formed. In addition, a pressing force that pushes the copper gasket 13 vertically is secured to stably maintain the sealing performance, and a depth of insertion of the V-shaped protrusion 17 into the V-shaped groove 21 is secured to position the flanges 11 and 12 together. Can be easily performed.

更に、フランジ12の外周側には、ねじ孔19と同一個数、かつ、同一ピッチで、ねじ孔19にねじ込むボルトを挿通させる貫通孔24が設けられている。このような構成とすることにより、各ねじ孔19の心と各貫通孔23の心とを一致させることによりフランジ11の心とフランジ12の心を一致させることができる。
その結果、第1の円18と第2の円22の各心を容易に一致させることができ、一方のフランジ12に形成されたV字溝21に他方のフランジ11に形成されたV字突起17を容易に嵌入させることができる。
Further, on the outer peripheral side of the flange 12, through holes 24 through which bolts to be screwed into the screw holes 19 are inserted in the same number and the same pitch as the screw holes 19 are provided. By adopting such a configuration, the center of the flange 11 and the center of the flange 12 can be aligned by aligning the center of each screw hole 19 with the center of each through-hole 23.
As a result, the centers of the first circle 18 and the second circle 22 can be easily aligned, and the V-shaped protrusion formed on the other flange 11 is formed in the V-shaped groove 21 formed on one flange 12. 17 can be easily inserted.

銅製ガスケット13は、板厚0.1〜0.5mm程度の銅板から円環状の原リングガスケット13aを打ち抜き、プレス加工して断面V字状としたもので、銅製ガスケット13の頂部13b(銅製ガスケット13のV字開き角の頂点)が周上に存在する円の半径は、V字突起17の開き角の頂点が存在する第1の円18と同一半径になるようにしている。
ここで、銅製ガスケット13の母線の長さbは、V字突起17の片側の一片の長さaより短くしてある。これによって、フランジ11とフランジ12を締結した際に、フランジ11の対向面側15に銅製ガスケット13が接触し、銅製ガスケット13は変形することによるシール力が低下することを防止している。
また、フランジ11の中心線が水平状態にある場合、銅製ガスケット13の取付けはV字突起17に被せるだけで、落下を防止して容易にその位置決めを行うことができる。そして、V字突起17の両側面を銅製ガスケット13を介してV字溝21の開口端部の各丸み部23にそれぞれ当接させてシールを行うことができる。
The copper gasket 13 is obtained by punching an annular original ring gasket 13a from a copper plate having a thickness of about 0.1 to 0.5 mm and pressing it into a V-shaped cross section. The top portion 13b of the copper gasket 13 (copper gasket) The radius of the circle in which the apex of the V-shaped opening angle 13) exists on the circumference is the same radius as the first circle 18 in which the apex of the V-shaped protrusion 17 exists.
Here, the length b of the bus bar of the copper gasket 13 is shorter than the length a of one piece of the V-shaped protrusion 17. As a result, when the flange 11 and the flange 12 are fastened, the copper gasket 13 comes into contact with the opposed surface side 15 of the flange 11, and the copper gasket 13 prevents the sealing force from being reduced due to deformation.
Further, when the center line of the flange 11 is in a horizontal state, the copper gasket 13 can be attached simply by covering the V-shaped protrusion 17 and can be easily positioned without being dropped. The both side surfaces of the V-shaped protrusion 17 can be brought into contact with the respective rounded portions 23 at the open end of the V-shaped groove 21 through the copper gasket 13 for sealing.

次に、本発明の一実施の形態に係るフランジシール構造10の使用方法について説明する。
まず、他方のフランジ11の対向面側15を清浄な状態にして、V字突起17の片側の一片の長さaより短い長さbの母線を有する銅製ガスケット13をV字突起17に被せる。
次いで、対向面側20を清浄な状態にした一方のフランジ12に形成されている各貫通孔24の心を、他方のフランジ11に形成されている各ねじ孔19の心に一致するように位置調整を行って、図示しないボルトを各貫通孔24に挿通させて、他方のフランジ11に対して一方のフランジ12が平行に維持されるようにして、各ねじ孔19にねじ込んでいく。
Next, the usage method of the flange seal structure 10 which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.
First, the facing surface 15 of the other flange 11 is in a clean state, and the V-shaped protrusion 17 is covered with a copper gasket 13 having a bus bar having a length b shorter than the length a of one piece of the V-shaped protrusion 17.
Next, the center of each through-hole 24 formed in one flange 12 with the opposed surface side 20 in a clean state is positioned so as to coincide with the center of each screw hole 19 formed in the other flange 11. Adjustment is performed so that a bolt (not shown) is inserted into each through hole 24 and screwed into each screw hole 19 so that one flange 12 is maintained parallel to the other flange 11.

各貫通孔24に挿通させたボルトを各ねじ孔19にねじ込んでいくことにより、一方のフランジ12は他方のフランジ11に対して心を一致させて、平行状態を保ちながら次第に接近していく。ここで、一方のフランジ12と他方のフランジ11の心を一致させているので、第1の円18と第2の円22の中心を一致させることができる。更に、V字突起17の開き角の頂点が存在する第1の円18とV字溝21の開き角の頂点が存在する第2の円22は同一半径であるので、他方のフランジ11と一方のフランジ12がある程度接近してくると、他方のフランジ11に形成されたV字突起17は一方のフランジ12に形成されたV字溝21に、銅製ガスケット13を介して嵌入していく。
このとき、V字突起17に被せられている銅製ガスケット13は、V字突起17の移動に伴ってV字溝21内に徐々に押し込まれていく。
By screwing the bolts inserted into the respective through holes 24 into the respective screw holes 19, the one flange 12 gradually approaches the other flange 11 while keeping the center in alignment with each other. Here, since the centers of the one flange 12 and the other flange 11 are matched, the centers of the first circle 18 and the second circle 22 can be matched. Furthermore, since the first circle 18 having the apex of the opening angle of the V-shaped protrusion 17 and the second circle 22 having the apex of the opening angle of the V-shaped groove 21 have the same radius, When the first flange 12 approaches to some extent, the V-shaped projection 17 formed on the other flange 11 is inserted into the V-shaped groove 21 formed on one flange 12 via the copper gasket 13.
At this time, the copper gasket 13 covering the V-shaped protrusion 17 is gradually pushed into the V-shaped groove 21 as the V-shaped protrusion 17 moves.

図4に示すように、一方のフランジ12に形成されているV字溝21の開き角αは、他方のフランジ11に形成されているV字突起17の開き角βより小さいので、V字突起17がV字溝21内にある程度嵌入されると、V字溝21の開口端部に形成されている丸み部23がV字突起17の側面に銅製ガスケット13を介して当接を開始する。このため、一方のフランジ12を他方のフランジ11に対して平行状態を保ちながら更に接近させると、V字突起17に載置されている銅製ガスケット13は、V字溝21の開口端部に形成されている丸み部23でV字突起17側に押圧されながら丸み部23上を摺動してV字溝21内に押し込まれていく。
そして、V字溝21の開口端部に形成されている両丸み部23がV字突起17の両側面に銅製ガスケット13を介して当接状態になると、これ以上はV字突起17をV字溝21内に嵌入することができず、他方のフランジ11に対する一方のフランジ12の取付けが完了する。
As shown in FIG. 4, the opening angle α of the V-shaped groove 21 formed on one flange 12 is smaller than the opening angle β of the V-shaped protrusion 17 formed on the other flange 11. When 17 is inserted into the V-shaped groove 21 to some extent, the rounded portion 23 formed at the open end of the V-shaped groove 21 starts to contact the side surface of the V-shaped protrusion 17 via the copper gasket 13. For this reason, when one flange 12 is further brought closer to the other flange 11 while maintaining a parallel state, the copper gasket 13 placed on the V-shaped protrusion 17 is formed at the open end of the V-shaped groove 21. The rounded portion 23 is slid on the rounded portion 23 while being pushed toward the V-shaped protrusion 17 side and is pushed into the V-shaped groove 21.
When the rounded portions 23 formed at the open end of the V-shaped groove 21 are brought into contact with both side surfaces of the V-shaped projection 17 via the copper gasket 13, the V-shaped projection 17 is further moved into the V-shaped configuration. It cannot be fitted into the groove 21 and the attachment of one flange 12 to the other flange 11 is completed.

他方のフランジ11に対して一方のフランジ12の取付けが終了した時点では、銅製ガスケット13はV字突起17に被さっている状態になっている。そして、V字溝21の開口端部に形成されている両丸み部23がV字突起17の両側面に当接する位置には大きな押圧が発生しているため、当接箇所においては銅製ガスケット13がV字突起17及びV字溝21にそれぞれ密着した状態になってシール部が形成される。このため、シール部において、信頼性の高いシールが達成されている。
そして、シール部がV字突起17の先端側から離れた位置、すなわち、V字突起17の肉厚部分に形成されることから、大きな力を加えてV字突起17をV字溝21内に嵌入させてもV字突起17の変形を抑制することができ、多数回使用してもシール性が劣化するのを防止できる。更に、V字突起17の変形が抑制されることから、各フランジ11、12の増し締めが必要な高温環境下においても、安定して使用することが可能になる。
When the attachment of the one flange 12 to the other flange 11 is completed, the copper gasket 13 is in a state of covering the V-shaped protrusion 17. And since the big press has generate | occur | produced in the position where both the rounded parts 23 currently formed in the opening edge part of the V-shaped groove | channel 21 contact | abut on the both sides | surfaces of the V-shaped protrusion 17, the copper gasket 13 in the contact location. Are in close contact with the V-shaped protrusion 17 and the V-shaped groove 21 to form a seal portion. For this reason, a highly reliable seal is achieved in the seal portion.
Since the seal portion is formed at a position away from the tip end side of the V-shaped projection 17, that is, at the thick portion of the V-shaped projection 17, a large force is applied to bring the V-shaped projection 17 into the V-shaped groove 21. Even if it is inserted, the deformation of the V-shaped protrusion 17 can be suppressed, and it is possible to prevent the sealing performance from deteriorating even when used many times. Furthermore, since the deformation of the V-shaped protrusion 17 is suppressed, it is possible to use the flange 11 and 12 stably even in a high temperature environment where additional tightening of the flanges 11 and 12 is required.

シール部がV字溝21の開口端部に設けられた丸み部23に相当する位置に形成されているので、使用後に各フランジ11、12の締結を解いて各フランジ11、12を相互に離脱させると、銅製ガスケット13はV字突起17側に残ることになる。このため、銅製ガスケット13を容易に取り外すことができ、銅製ガスケット13の多数回使用が可能になる。
なお、銅製ガスケット13を繰り返し使用する際には、対向面側15を清浄な状態にした他方のフランジ11はV字突起17に断面V字状に変形した銅製ガスケット13を被せるように配置して、対向面側20を清浄な状態にした一方のフランジ12をボルトを用いて取付けることになる。
Since the seal part is formed at a position corresponding to the rounded part 23 provided at the opening end of the V-shaped groove 21, the flanges 11, 12 are unfastened after use and the flanges 11, 12 are separated from each other. As a result, the copper gasket 13 remains on the V-shaped projection 17 side. For this reason, the copper gasket 13 can be easily removed, and the copper gasket 13 can be used many times.
When the copper gasket 13 is used repeatedly, the other flange 11 with the facing side 15 made clean is placed so that the V-shaped projection 17 is covered with the copper gasket 13 deformed in a V-shaped cross section. Then, one flange 12 having the opposed surface side 20 in a clean state is attached using a bolt.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の真空シール用フランジ機構を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、ガスケットに銅製のガスケットを使用したが、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル等の容易に変形可能な金属で形成した金属製のガスケットを使用してもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, The change in the range which does not change the summary of invention is possible, Each above-mentioned embodiment is possible. The case where the vacuum sealing flange mechanism of the present invention is configured by combining some or all of the forms and modifications is also included in the scope of the right of the present invention.
For example, a copper gasket is used as the gasket, but a metal gasket formed of a metal that can be easily deformed, such as a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, or nickel, may be used.

(A)、(B)はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るフランジシール構造の他方のフランジの平面図、及び側断面図である。(A), (B) is the top view and side sectional view of the other flange of the flange seal structure which concern on one embodiment of this invention, respectively. (A)、(B)はそれぞれ同フランジシール構造の一方のフランジの平面図、及び側断面図である。(A), (B) is the top view and side sectional drawing of one flange of the same flange seal structure, respectively. (A)、(B)はそれぞれ同フランジシール構造に適用するプレス加工前、加工後のリングガスケットの側断面図である。(A), (B) is a sectional side view of the ring gasket before and after press processing applied to the flange seal structure, respectively. 同フランジシール構造において一方のフランジに形成されたV字溝にリングガスケットを介して他方のフランジに形成されたV字突起が嵌入している状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state in which the V-shaped protrusion formed in the other flange was inserted in the V-shaped groove formed in one flange in the same flange seal structure via the ring gasket. 従来例に係る真空シール用フランジ機構の説明図である。It is explanatory drawing of the flange mechanism for vacuum seals which concerns on a prior art example. 他の従来例に係る真空シール用フランジ機構の説明図である。It is explanatory drawing of the flange mechanism for vacuum seals which concerns on another prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

10:フランジシール構造、11:他方のフランジ、12:一方のフランジ、13:銅製ガスケット、13a:原リングガスケット、13b:頂部、14:裏面側、15:表面側(対向面側)、16:開口部、17:V字突起、18:第1の円、19:ねじ孔、20:対向面側、21:V字溝、22:第2の円、23:丸み部、24:貫通孔 10: Flange seal structure, 11: The other flange, 12: One flange, 13: Copper gasket, 13a: Original ring gasket, 13b: Top part, 14: Back side, 15: Front side (opposite side), 16: Opening portion, 17: V-shaped projection, 18: first circle, 19: screw hole, 20: facing surface side, 21: V-shaped groove, 22: second circle, 23: rounded portion, 24: through-hole

Claims (3)

リング状凹部が形成された一方のフランジに、前記リング状凹部に嵌入するリング状凸部が形成された他方のフランジを、断面V字状のリングガスケットを介して締結するフランジシール構造において、
前記リング状凹部は、開口端部に徐々に開き角を大きくした丸み部が形成されたV字溝であって、前記リング状凸部は、その開き角が前記丸み部を除く前記V字溝の開き角より大きいV字突起であることを特徴とするフランジシール構造。
In a flange seal structure in which one flange formed with a ring-shaped recess is fastened with the other flange formed with a ring-shaped protrusion fitted into the ring-shaped recess via a ring gasket having a V-shaped cross section.
The ring-shaped concave portion is a V-shaped groove in which a rounded portion with an gradually increasing opening angle is formed at an opening end, and the ring-shaped convex portion has the V-shaped groove whose opening angle excludes the rounded portion. A flange seal structure characterized by being a V-shaped protrusion larger than the opening angle.
請求項1記載のフランジシール構造において、前記V字溝の開き角は20〜50度の範囲にあり、前記V字突起の開き角は前記V字溝の開き角より2〜10度の範囲で大きいことを特徴とするフランジシール構造。 2. The flange seal structure according to claim 1, wherein an opening angle of the V-shaped groove is in a range of 20 to 50 degrees, and an opening angle of the V-shaped protrusion is in a range of 2 to 10 degrees from an opening angle of the V-shaped groove. A flange seal structure that is large. 請求項1及び2のいずれか1項に記載のフランジシール構造において、前記V字溝及び前記V字突起の開き角の頂点で形成される円は、同心かつ同一半径であることを特徴とするフランジシール構造。 3. The flange seal structure according to claim 1, wherein the circles formed at the apexes of the opening angles of the V-shaped grooves and the V-shaped projections are concentric and have the same radius. Flange seal structure.
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