JP2011179578A - 耐圧金属ベローズ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐圧金属ベローズ(1)は、谷R部(20)及び山R部(30)と、谷R部及び山R部の間に延在する腹部(3)とを有し、高圧域(H)及び低圧域(L)を分離する気密性を備える。高圧域及び低圧域の差圧がベローズに作用する。粘弾性体リング(10)が、低圧域側に位置する谷R部又は山R部のR部内壁面(6)に配置され、R部内壁面の変形に追従して変形するようにR部内壁面に密着する。
【選択図】図7
Description
σ:金属ベローズに生じる応力(N/mm2)
Eb:設計温度による金属ベローズの材料の縦弾性係数(N/mm2)、179000N/mm2使用
t:金属ベローズの厚さ(mm)
δ:軸方向全伸縮量(mm)
b:金属ベローズの波のピッチの1/2(mm)
d0:金属ベローズの谷部の外径(mm)
w:金属ベローズの山の高さ(mm)
N:金属ベローズの山数
P:設計圧力(MPa)
n:金属ベローズの層数(本発明ではn=1で記述)
k:金属ベローズの軸方向ばね定数(N/mm)
k1:1山当たりの金属ベローズの軸方向ばね定数(N/mm)(k1=k×N)
f0:金属ベローズのサージング周波数(Hz)
m:金属ベローズの伸縮部質量(kg)
低圧域側に位置する谷R部又は山R部のR部内壁面に配置され、該R部内壁面の変形に追従して変形するようにR部内壁面に密着する粘弾性体リングを有することを特徴とする耐圧金属ベローズを提供する。
・ストローク:±24mm
・材料:SUS304
・山外径:Φ68mm、
・谷外径:Φ50mm、
・肉厚:0.15mm
・自由ピッチ:4.4mm、
・最少ピッチ:2.4mm、
・取り付けピッチ:4mm、
・有効山数:13山、
・繋ぎ:3、(総有効山数:39山)、
・1山のばね定数:43.1N/mm(日本発条株式会社、成形ベローズカタログ値)
・粘弾性体リング:Oリング1種A
・Oリング:呼びS48(硬度(ショアA):70±5°、太さ:Φ2±0.1、内径:Φ47.5mm±0.25mm、伸び:250%以上)
・中立荷重での圧力:0.35MPa
・中立荷重での応力:630N/mm2 (前述の数式1により、圧力のみの条件で計算)
2 R部
3 腹部
4 上端部(連接部)
5 下端部(連接部)
6 R部内壁面
10 粘弾性体リング
11 R部側表面
12 開放側表面
L 低圧域
H 高圧域
Rm 断面最小直径
Ri、Rb、Ro、Rj 半径(半径又は曲率半径)
ao 腹部間隔
ab R部間隔
r1 谷外径
r2 内径
r3 山外径
r4 外径
20 谷R部
30 山R部
X−X 軸芯(中心軸線)
Claims (15)
- 谷R部及び山R部と、谷R部及び山R部の間に延在する腹部とを有し、高圧域及び低圧域を分離する気密性を備えるとともに、高圧域及び低圧域の流体圧力の圧力差によって形成される差圧が作用する耐圧金属ベローズにおいて、
低圧域側に位置する谷R部又は山R部のR部内壁面に配置され、該R部内壁面の変形に追従して変形するようにR部内壁面に密着する粘弾性体リングを有することを特徴とする耐圧金属ベローズ。 - 前記谷R部、山R部及び腹部の板厚が0.25mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記R部内壁面と前記腹部とを連接する連接部(4,5)の相互間隔(ab)は、対向する腹部の最小間隔(ao)よりも大きく、前記腹部の最小間隔(ao)は、前記リングの線材部分横断面の直径よりも小さく、前記リングは、前記腹部によって前記谷R部又は山R部に位置決めされ且つ拘束されることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記ベローズは、前記差圧が作用しない状態において、前記連接部(4,5)の相互間隔(ab)が前記腹部の最小間隔(ao)よりも大きい形状を有することを特徴とする請求項3に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記ベローズは、前記差圧の作用により、前記連接部(4,5)の相互間隔(ab)が前記腹部の最小間隔(ao)よりも大きい形状に変形することを特徴とする請求項3に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記R部内壁面に密着し且つ曲面を構成する前記リングのR部側表面の半径(Rb)は、前記低圧域に向かって開放し且つ曲面を構成する前記リングの開放側表面の半径(Ro)よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記リングは円形の線材部分横断面を有し、線材部分横断面の直径(Rm)は、前記連接部(4,5)の相互間隔(ab)よりも大きく、前記リングは、前記腹部に押圧され且つ拘束されて偏平化し、前記R部内壁面に密着することを特徴とする請求項1乃至6に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記リングは、前記谷R部に配置され、前記ベローズの軸芯を中心とした前記R部内壁面の最小直径(r1)は、前記リングの内径(r2)よりも大きく、前記リングは、張力下に前記R部内壁面に密着することを特徴とする請求項1乃至7に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記リングは、前記山R部に配置され、前記ベローズの軸芯を中心とした前記R部内壁面の最大直径(r3)は、前記リングの外径(r4)よりも小さく、前記リングは、リング自身が保有する弾性復元力により前記R部内壁面に密着することを特徴とする請求項1乃至7に記載の耐圧金属ベローズ。
- 前記リングは、硬さ(ショアA)45〜95°の粘弾性体からなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の耐圧金属ベローズ。
- 請求項1乃至10に記載された耐圧金属ベローズの製造方法であって、
前記リングを伸長して、前記ベローズを挿通可能な内寸に前記リングを拡張し、前記谷R部に対向する位置に前記リングを相対移動させ、前記リングの弾性復元力を利用して前記リングを前記谷R部内に収容することを特徴とする耐圧金属ベローズの製造方法。 - 請求項1乃至10に記載された耐圧金属ベローズの製造方法であって、
前記ベローズの内径よりも小さい外寸に前記リングを変形させ、前記ベローズの内側に前記リングを挿入し、前記山R部に対向する位置に前記リングを相対移動させ、前記リングの弾性復元力を利用して前記山R部内に前記リングを収容することを特徴とする耐圧金属ベローズの製造方法。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載された耐圧金属ベローズを有し、前記高圧域に高圧流体を封入し、前記低圧域に低圧流体を封入したことを特徴とする流体制御機器。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載された耐圧金属ベローズを有し、前記高圧域に大気圧以上の空気又は窒素ガスを封入し、前記低圧域を大気開放し、又は該低圧域に大気圧相当の圧力の空気を封入したことを特徴とする空気ばね。
- 繊維材料又は高分子樹脂材料の膜材によって前記ベローズの外面を被覆したことを特徴とする請求項14に記載の空気ばね。
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