JP2006528758A - Ｏ−リングを形成するシーリングワッシャ - Google Patents

Abstract

シーリングワッシャ（36）は、接続部（38）と、この接続部（38）の半径方向内側に配置される内縁部（44）とを備えている。この内縁部（44）は、接続部（48）から離れて存在する縁面に配置される縁部で終端している。このシーリングワッシャ（36）は、たとえば、ボルト（32）を締めるにつれてぴったりとするシールを形成していくことにより、ボルト（32）とエラストマシート（20）との間にシールを形成させるために用いられうる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一般的に流体を扱う装置においてシールを提供するための方法または装置に関するものであり、さらに詳細にいえば、流体を扱う装置のためのＯ−リングタイプのシールの形成の改良に関するものである。

通常、流体制御弁のために用いられるスプリング・ダイアフラムアクチュエータは、アクチュエータ棒へダイアフラムを取り付けるボルト継手を備えており、このボルト継手はダイアフラムから突出するようになっている。この接続には、ボルトとアクチュエータとの間およびボルトとダイアフラムとの間にシールが必要となる。このようなシールを提供するために、シーリング剤および／または個別のＯ−リングが装着されることが一般的であるが、このことにより、組立体および構成部品の費用が高くなる。これに加えて、ボルトを締めてアクチュエータ棒にダイアフラムを取り付ける場合、ダイアフラムを傷つけないように注意する必要がある。

シーリングワッシャは、接続部と、この接続部の半径方向内側に配置される内縁部とを備えている。この内縁部は、接続部から離れて存在する縁面の中に配置される縁部で終端するようになっている。

図１を参照すると、上側ダイアフラムケース14と下側ダイアフラムケース16とを備える制御弁用圧力式アクチュエータ10が示されている。圧力チューブ（図示せず）の接続を容易にするために、上側ダイアフラムケース14には通気口または空気ポート18が設けられている。制御弁用圧力式アクチュエータ10は、上側ダイアフラムケース14内のダイアフラム20の如き膜部材が「故障時開弁」構造をなしていることを意味する、圧力により閉弁されるタイプである。すなわち、ダイアフラム20は、当該ダイアフラム20の位置調整に用いられる空気圧力が無くなった場合には、上側ダイアフラムケース14の内面22に隣接して配置されるようになっている。このダイアフラムは、たとえばニトリルゴム、フッ化エラストマ材料、シリコンエラストマ材料、ＥＰＤＭゴムまたはその他の適切な材料の如きエラストマ材料からなりうる。

ダイアフラム20は、（スチールからなりうる）ダイアフラム板24上に装着されうる。このダイアフラム板24は、一または複数のバネ26の上に装着されうる。これらのバネ26は、ダイアフラム20を開弁位置の方向に向かって付勢しうる。上側ダイアフラムケース14および下側ダイアフラムケース16のまわりの周期的な位置において複数のボルト28およびナット30を用いて、これらのケースの外周部分の間で、ダイアフラム20を固定しうる。

ボルト32を用いてダイアフラム20とダイアフラム板24とをアクチュエータ棒34に固定しうるし、また、ダイアフラム板24とアクチュエータ棒34との間にスペーサスリーブ35を配置しうる。ボルト32とダイアフラム20との間には、シーリングワッシャ36を配置しうる。図２〜図４において最も分かり易く示されているように、シーリングワッシャ36は、中心軸ｙを中心に実質的に軸対称となり、ボルト32と一直線上に並び、主面40を中央にして位置しているとともに下面41を有している接続部38を備えうる。また、シーリングワッシャ36は、接続部38の半径方向外側に配置される外縁部42および／または接続部38の半径方向内側に配置される内縁部44を備えうる。この内縁部44は、主面40から離れて存在する縁面48に配置される切縁部46で終端しうる。接続部38は、幾何学的に略平坦な形状を有しうるし、また、ｙ軸に対して略直角に配向されうる。

シーリングワッシャ36の構造により、ボルト32を締めると、切縁部46が下方に向かって移動し、ダイアフラム20を切り開き、これにより、図３に示されるようにシーリング用のＯ−リング50が形成される。また、内縁部44上の傾斜面52（図４参照）により、シーリング用Ｏ−リング50が、図３により示されるように、内側方向かつ下側方向に圧縮され、ボルト32とダイアフラム板24との間にぴったりしたシールを提供する。これに加えて、図３に示されているように、切縁部46がシーリングワッシャ36の接続部38の下面41の下方に向かって延びているため、ボルト32を完全に締めると切縁部46とダイアフラム板24との間において金属対金属の接触が起きるので、接続部38がダイアフラム20を過度に圧縮することが防止される。

あるいは、図５に示すように、本発明の他の実施形態によれば、シーリングワッシャ136は、主面140を中央にして位置するとともに下面を有する接続部138を備えうる。また、シーリングワッシャ136は、接続部138の半径方向外側に配置される外縁部142および／または接続部138の半径方向内側に配置される内縁部144を備えうる。この内縁部144は、主面140から離れて存在する縁面148に配置される丸状縁部146で終端しうる。ダイアフラム板124は円形の溝154を備えうる。この円形の溝154は、ボルト32が締められると、ダイアフラム20の一部と丸状縁部146とにより係合される。図５に示されているこのような構造によると、ダイアフラム20の一部を圧縮することにより、ダイアフラム20を実際に切断することを必要とせずに環状のシール150を形成しうる。

（たとえば、ダイアフラムの損傷を回避するために）ダイアフラム20の圧縮を制限する目的のために、ボルト32に代えて段付きボルト（図示せず）を用いてもよい。これに加えて、シーリングワッシャ136は、キー溝（図示せず）の如き回転防止機能を備えうる。このキー溝は、ボルト32が締められときにシーリングワッシャ136が回転するような場合にシーリングワッシャ136とダイアフラム板124との間にあるダイアフラム20が受けうる剪断荷重によってそのダイアフラムが損傷してしまうことを防止するために用いられうる。

図６〜図９は、シーリングワッシャのさまざまな他の実施形態236、336、436、536をさらに示している。

図６に示されているように、シーリングワッシャ236の幾何学形状は、内縁部244の近傍において曲線形状を有しうる。

図７に示されているように、シーリングワッシャ636の幾何学形状は、内縁部344および外縁部342の近傍において曲線形状を有しうる。

図８に示されているように、シーリングワッシャ436は、接続部438と、下方に延びる内縁部444とを備えうるものの、外縁部442の近傍では面外の方向に延びる幾何学的形状（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を有しえない。

図９には、シーリングワッシャ536がベルビルワッシャ（Ｂｅｌｌｖｉｌｌｅ ｗａｓｈｅｒ）として構成され、外縁部542と、内縁部544と、接続部538とを備える更なる他の実施形態が示されている。この接続部は、ｙ軸に対して鋭角をなすように通常配向されている。また、この内縁部544は切縁部546で終端している。

なお、シーリングワッシャは、スタンピング、鋳造、鍛造、モールディングまたはその他のいかなる適切なプロセスにより形成されてもよい。さらに、シーリングワッシャは、鋼鉄またはたとえば十分に頑丈なかつ硬質のポリマー材料の如きいかなる適切な硬質材料から形成されてもよい。本発明にかかるシーリングワッシャは、本明細書において例示され、説明された用途に以外にも多種多様の用途において用いられうる。それらの例としては、限定するわけではないが、ダイアフラムポンプ、真空アクチュエータおよび自動車ブッシングなどが挙げられる。

制御弁の圧力式アクチュエータを示す断面図である。 ボルト締め前の構造を示す、弁棒の上部、ダイアフラム板、ダイアフラム、シーリングワッシャおよびボルトの拡大断面図である。 ボルトを締めたあとの構造を示す、図２と同等の図である。 図１〜図３のシーリングワッシャを示す断面図である。 本発明の他の実施形態を示す、図３と同等の図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかるシーリングワッシャを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかるシーリングワッシャを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかるシーリングワッシャを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかるシーリングワッシャを示す断面図である。

Claims (18)

1. 主面を略中央にして位置する接続部と、
   前記接続部の半径方向外側に配置される外縁部と、
   前記接続部の半径方向内側に配置される内縁部とを備えており、
   前記外縁部および前記内縁部のうちの少なくとも一つが、前記主面から離れて存在する縁面に配置される縁部で終端するように構成される、シーリングワッシャ。
2. 前記内縁部が切縁部で終端するように構成される、請求項１記載のシーリングワッシャ。
3. 前記内縁部が丸状縁部で終端するように構成される、請求項１記載のシーリングワッシャ。
4. 前記内縁部が傾斜面を有してなる、請求項１記載のシーリングワッシャ。
5. 前記外縁部が前記接続部に対して略直角になるように構成される、請求項１記載のシーリングワッシャ。
6. 前記シーリングワッシャが中心軸を有し、前記接続部が該中心軸に対して鋭角に配向されるように構成される、請求項１記載のシーリングワッシャ。
7. 環状シールを形成する方法であって、
   エラストマシートに穴を設けることと、
   前記穴に、縁部を有するシーリングワッシャを載置することと、
   前記エラストマシートから環状シールを形成するために、前記シーリングワッシャに対して圧力を加えることと
   を含む、方法。
8. 前記エラストマシートからＯ−リングを切り抜くことによりＯ−リングが、形成される、請求項７記載の方法。
9. ボルトと板面との間の空間をシーリングする方法であって、
   エラストマ製ダイアフラムおよび板面を用意することと、
   主面を中央にして位置する接続部と、内縁部と、外縁部とを有しているとともに、該内縁部および該外縁部のうちの少なくとも一つが前記主面から離れて存在する縁部を有しているシーリングワッシャを、前記エラストマ製ダイアフラムの上に載置することと、
   前記主面から離れて存在する縁部が前記平面によってさらなる移動が制約されるまで前記ボルトを締めることにより、前記ダイアフラムを前記ボルトと前記板面との間において圧縮することと
   を含む、方法。
10. エラストマ製膜部材にシールを形成するためのシーリングワッシャであって、
    中央に形成された開口部を有する略平坦な主本体部と、
    前記開口部のまわりを前記主本体部対して略垂直に延びるとともに、切縁部および凹部を形成している露出面において終端する部分と
    を備えてなる、シーリングワッシャ。
11. 前記切縁部が、略垂直に延びている前記部分の前記露出面により形成された前記凹部の半径方向外側に配置されるように構成される、請求項１０記載のシーリングワッシャ。
12. 前記中央に形成された開口部に収納される長細い締結部材と、内部に締結部材収納用開口部を有するエラストマ製膜部材と、該エラストマ製膜部材が固定される少なくとも一つの比較的強固な面とを組み合わせることで、前記シーリングワッシャの前記露出面が前記エラストマ製膜部材に向かって面するように前記シーリングワッシャが配置されている状態で、前記細長い締結部材が前記締結部材収納用開口部の中へ挿入されて前記比較的強固な面に向かって移動された場合、前記シーリングワッシャの前記露出面の前記切縁部が前記エラストマ製膜部材のうちの前記締結部材収納用開口部を囲む部分に対して食い込みを入れることにより、前記エラストマ製膜部材のうちの食い込みを入れられた部分が前記細長い締結部材のまわりのうちの前記凹部内の部分にシーリングリングを形成するように構成される、請求項９記載のシーリングワッシャ。
13. 前記エラストマ製膜部材がダイアフラムのことであり、前記比較的強固な面がダイアフラム板のことであり、前記長細い締結部材がボルトのことである、請求項１２記載のシーリングワッシャ。
14. 前記シーリングワッシャの前記切縁部が前記ダイアフラム板に接触するまでのみ前記ダイアフラム板に向かう移動を前記ボルトに促すことにより、前記ボルトが前記ダイアフラム板に向かってさらに移動することを防止するように構成される、請求項１３記載のシーリングワッシャ。
15. 主面を中央にして位置する接続部と、
    前記接続部の半径方向内側に配置されるとともに、前記主面から離れて存在する縁面に配置される縁部で終端する内縁部と
    を備えてなる、シーリングワッシャ。
16. 前記内縁部が切縁部で終端するように構成される、請求項１５記載のシーリングワッシャ。
17. 前記内縁部が丸状縁部で終端するように構成される、請求項１５記載のシーリングワッシャ。
18. 前記内縁部が傾斜面を有してなる、請求項１５記載のシーリングワッシャ。

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