JP2018048704A - ヘルールガスケット - Google Patents

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Abstract

【課題】低締め付けトルクでも高いシール性が得られるようにする。【解決手段】表裏両面に平坦面23を有する円環状の板部21と、該板部21の表裏両面の平坦面23に板部21の中心と同心の円環状に形成されて平坦面23から離れる方向に隆起する隆起部22を備え、中心同士を合わせて相対向させたときに隆起部22と対向する円環状の凹溝33を有した一対のヘルール13で挟持されるヘルールガスケット12において、隆起部22を幅方向の中間部位ほど高く隆起し断面において内周側と外周側で対称な形状にするとともに、隆起部22の幅をヘルール13の凹溝33の幅よりも広く形成する。隆起部22の内周側の表面に凹溝33の内周縁部33aが接するシール面25aを形成し、隆起部22の外周側の表面に凹溝33の外周縁部33bが接するシール面25bを形成する。【選択図】図3

Description

この発明は、配管のヘルール継手に使用されるヘルールガスケットに関し、より詳しくは、良好なシール性が得られるようなヘルールガスケットに関する。
ヘルール継手は円環状のヘルールガスケットと、ヘルールガスケットを挟む一対のヘルールと、これらのヘルールを互いに接近する方向に締め付けるクランプで構成されている(たとえば下記特許文献1参照)。
図面を用いて説明すると、図13に示したようにヘルールガスケット101は、中央に貫通穴を有し表裏両面に平坦面102を有する円環状の板部103と、この板部103の表裏両面の平坦面102に板部103の中心(前述した貫通穴の中心)と同心の円環状に形成されて平坦面102から離れる方向に隆起する隆起部104を備えている。隆起部104の断面形状は略半円形である。このヘルールガスケット101を挟持するヘルール105は、ヘルールガスケット101の平坦面102に接する平らな挟持面106と、この挟持面106に形成されてヘルールガスケット101の隆起部104を収容する凹溝107を備えている。クランプ110は、ヘルール105の外周面に沿って形成される傾斜面に対応する角度で傾斜する規制面111を内面に有した枠部材112と、締め付け手段113(図14参照)で構成されている。図14に示したように締め付け手段113のナット114を回転するとクランプ110が締まり、クランプ110の締め付けによってヘルール105同士が互いに近接する方向に移動する。
この構成では、ヘルール105同士が互いに近接する方向に移動すると挟持面106がヘルールガスケット101の平坦面102を挟持し圧縮することになる。図13に仮想線(二点鎖線)で囲んだ楕円形の部分が接触面圧のかかる部分である。
ヘルールガスケット101は特許文献1に開示されているように弾性体、つまりゴム製であり、柔軟性や復元性を有しているので、平坦面102を圧縮することによって良好なシール性が得られる。
しかしながら、その柔軟性ゆえに、クランプ110をいくら締めても締め切った感覚がなかなか得られず、締めすぎてしまうことが多々ある。締めすぎた場合にはヘルールガスケット101の内周端部101aがヘルール105の内周面から内径側にはみ出すことになり(図14の仮想線参照)、はみ出した部分が流体に接することによって損傷し、その一部が損壊することにより異物混入の原因になり得る。
一方、シール時のヘルールガスケットのはみ出しを防止するためには、ヘルールガスケットをフッ素樹脂(例えば、PTFE)などのような硬質樹脂で形成することが考えられる。しかし対向する平面同士(ヘルールガスケットの平坦面とヘルールの挟持面)の接触で高いシール性を得るには大きな締め付けトルクが必要である。特にサニタリー配管では洗浄頻度が高いこともあって、正確なトルク管理はなされず、手で締めるだけである。このため、締め付け力にばらつきがあり、締め足りなかった場合には、漏えいが発生し得る。
特開2013−124681号公報
この発明は、低締め付けトルクでも高いシール性が得られるようにすることを主な目的とする。
そのため手段は、表裏両面に平坦面を有する円環状の板部と、該板部の表裏両面の前記平坦面に前記板部の中心と同心の円環状に形成されて前記平坦面から離れる方向に隆起する隆起部を備え、中心同士を合わせて相対向させたときに前記隆起部と対向する円環状の凹溝を有した一対のヘルールで挟持されるヘルールガスケットであって、前記隆起部に、前記へルールの前記凹溝における両側の縁部のうちの少なくともいずれか一方に前記ヘルールによる挟持方向で対向し、前記凹溝の内側に対向する部位を前記平坦面から離す一方、前記凹溝の外側に対向する部位を前記平坦面に近づける傾いた形状のシール面が形成されたヘルールガスケットである。
この構成では、ヘルールガスケットの隆起部のシール面は平坦面に対して傾いており、ヘルールの凹溝の縁部とシール面との接触面積が、板部の平坦面を平面で挟持する平面同士の面接触の場合よりも小さくなり、接触面にかかる圧力は大きくなる。
この発明によれば、平面同士の面接触の場合よりも接触面圧を向上でき、低締め付けトルクでも良好なシール性を発揮させることができる。
ヘルールガスケットとヘルールの分離状態を示す斜視図。 ヘルールガスケットとヘルールの分離状態を示す断面図。 ヘルールガスケットの締め付け直前の状態を示す断面図。 従来のヘルールガスケットと比較して示すヘルールガスケットの要部断面図。 ヘルール継手の一部断面側面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 他の例に係るヘルールガスケットの部分断面図。 従来技術を示す断面図。 従来技術を示す一部断面側面図。
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図1には、ヘルール継手11に用いられるヘルールガスケット12とヘルール13の分離状態を示す。
このヘルール継手11は、1枚のヘルールガスケット12を一対のヘルール13で挟んでクランプ14(図2、図3、図5参照)で締め付けてシールを行うものであり、一般配管はもちろん、特にサニタリー配管の継手に好適に使用される。
ヘルールガスケット12はゴムや金属など適宜の材料で形成できるが、この例では硬質樹脂で形成した例を説明する。硬質樹脂は、鉄等の金属やステンレス等の鉄を主成分とする合金製のヘルール13と同等又はそれより軟らかく弾性を有するものの、従来用いられているゴム製のヘルールガスケットのようには容易に変形しない硬さと、引張強さや圧縮強さなどの機械的特性を有する。硬質樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合樹脂(ETFE)、ビニリデンフルオライド樹脂(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが使用できる。
ヘルールガスケット12は円環状の板部21と隆起部22を有している。板部21の外径はヘルール13のフランジ31の外径と同一である。板部21の表裏両面には平坦面23が形成され、板部21の中央には、ヘルール13の円筒内面32の大きさ(ヘルール13に繋がる配管の直径)と同一かそれよりも若干大きい円形の貫通穴24が形成されている。貫通穴24の大きさは板部21の半径方向の長さが隆起部22を形成するのに必要な大きさであれば、ヘルール13の円筒内面32の大きさに関わりなく、円筒内面32よりも大きく設定してもよい。
隆起部22は板部21の表裏両面の平坦面23に形成されている。隆起部22は板部21の中心、つまり貫通穴24の中心であるとともにヘルールガスケット12の中心と同心の円環状であり、平坦面23から離れる方向(ヘルール13に対して近づく方向)に隆起している。隆起部22は、表裏両面とも同一形状である。
ヘルール13は、ヘルールガスケット12の板部21に対向する平らな対向面34を有している。ヘルール13の対向面34には、ヘルールガスケット12の中心をヘルール13の中心に合わせて相対向させたとき、換言すればヘルールガスケット12の外周面とヘルール13のフランジ31の外周面を揃えて重ね合わせたときに、隆起部22と対向する円環状の凹溝33が形成されている。凹溝33における両側の縁部、つまりヘルール13の半径方向内側の内周縁部33aと半径方向外側の外周縁部33bは角を丸くする角アールを有し、アール(湾曲)面で形成されている。
具体的に説明すると、図2の縦断面図に示したように、隆起部22にはヘルール13の凹溝33における半径方向内側の内周縁部33aと半径方向外側の外周縁部33bにヘルール13による挟持方向(ヘルールガスケット12の厚さ方向)で対向し、凹溝33の内側に対向する部位を平坦面23から離す一方、凹溝33の外側に対向する部位を平坦面23に近づける傾いた形状のシール面25が形成されている。凹溝33の内側とは、凹溝33の内周縁部33aと外周縁部33bの間の部分であり、凹溝33の外側とは、凹溝33の内周縁部33aよりも半径方向内側の部分と外周縁部33bよりも半径方向外側の部分である。
より具体的には、隆起部22は板部21の半径方向に相当する幅方向の中間部位ほど高く隆起した形状であるとともに、隆起部22の幅W1がヘルール13の凹溝33の幅W2よりも広く形成される。そして隆起部22の幅方向の両側部の表面に、凹溝33の両側の縁部がそれぞれ接するシール面25a,25bが形成されている。シール面25a,25bは、隆起部22の内周側(半径方向内側)の表面に形成され凹溝33の内周縁部33aが接するシール面25aと、隆起部22の外周側(半径方向外側)の表面に形成され凹溝33の外周縁部33bが接するシール面25bである。なお、図2の例において隆起部22は、断面において内周側と外周側で対称な形状としたが、隆起部22は内周側と外周側で非対称な形状であってもよい。
隆起部22の頂部22aは断面視においてヘルールガスケット12の厚み方向に凸状の円弧状であり、この頂部22aの円弧は凹溝33の内底面33cの円弧よりも大きい。頂部22aより下方(頂部22aから見てヘルールガスケット12の半径方向内側及び半径方向外側)には、平坦面23に近づくに従って隆起部22の幅方向(ヘルールガスケット12の半径方向)に広がりながら頂部22aとは逆の幅方向に凹湾状のカーブを描いて平坦面23に連続する裾野部22bが形成されている。隆起部22高さ(ヘルールガスケット12の厚さ方向の長さ)H1、つまり断面視における平坦面23から頂部22aの最も高い部位までの長さは、凹溝33の深さ(ヘルールガスケット12の厚さ方向の長さ)D1、つまり断面視における対向面34から内底面33cの最も低い部位までの長さよりも低い。
シール面25a,25bは、頂部22aから裾野部22bにかけて末広がり状に伸びる面のうち、ヘルール13で挟んだときに凹溝33の内周縁部33aと外周縁部33bが最初に接する位置とその近傍である。シール面25a,25bが平坦面23よりも隆起方向(ヘルールガスケット12の厚さ方向)に位置しているので、シール面25a,25bに凹溝33の内周縁部33aと外周縁部33bが当接した時には、ヘルールガスケット12の平坦面23とヘルール13の対向面34との間に僅かな隙間ができることになる。
また板部21の厚さは、ヘルールガスケット12の強度と、ヘルール13と、クランプ14との関係を考慮して極力薄く設定される。
すなわち、図3に示したように、ヘルールガスケット12を、圧力をかけずにヘルール13で挟んだ時のヘルール13のフランジ31の外周面とヘルールガスケット12の外周面とこれらの間の隙間を合わせた長さL1が、クランプ14の嵌合溝41の内面41aの下端同士の間の長さL2よりも適宜短くなるように設定される。つまり、ヘルールガスケット12を挟んだヘルール13の締め付けられる部分の長さL1は、クランプ14の嵌合溝41に容易に収まる長さである。これはクランプ14を安定して被せるためである。
図4は、このようなヘルールガスケット12の形状を、従来のヘルールガスケット101との対比で示した断面図である。図4中、実線がこの発明のヘルールガスケット12の断面形状を示しており、仮想線が従来のヘルールガスケット101の断面形状を示している。図4からわかるように、この発明のヘルールガスケット12の板部21の厚さtは従来のものの板部103よりも薄く、隆起部22を有する部分の厚さ(板部21の厚さt及び隆起部22の高さH1)も従来のものよりも薄い。表裏両面の隆起部22の断面形状については、両凸レンズ状であり、隆起部22が従来の隆起部104よりも半径方向に長さが長い幅広であることがわかる。このような形状であるため、1枚のヘルールガスケット12に必要な材料の量は従来と同一形状のヘルールガスケット101よりも少なくなる。
なお、ヘルールガスケット12は全体を硬質樹脂で形成するのではなく、少なくともシール面25a,25b又は隆起部22を硬質樹脂で形成してもよい。
以上のように構成されたヘルールガスケット12を用いたヘルール継手11では、ヘルールガスケット12をヘルール13で挟んで、図5に仮想線で示したようにナット42の回転によりクランプ14で締めると、締め付け直後に、回転トルクが急増する一定の締め付け感が得られる。
このような締め付け感が得られた時点では、図3に仮想線で描いた三角印で示したように、ヘルールガスケット12のシール面25a,25bがヘルール13の凹溝33の内周縁部33aと外周縁部33bによって均等に押圧される。シール面25a,25bの傾斜や湾曲と内周縁部33a及び外周縁部33bのアール面との接触面積は比較的小さく線状であり、回転トルクが増加するにつれ強く接してシール面25a,25bが変形すると細い面状になる。このように接触面積を小さくすることにより、接触圧力を高くすることができるため、十分なシール性が得られる。よって、低トルクでも極めて高い接触圧力で安心感のある締め付けができ、十分なシール性が得られる。
しかもシール面25a,25bが隆起部22の平坦面23に近い部分を広くする形の傾斜面又は湾曲面であり硬質樹脂で形成されているので、へルール13によりヘルールガスケット12を押圧した際に、シール面25a,25bが凹溝33の内周縁部33a及び外周縁部33bによって拘束され、クランプ14による締め付けによってヘルールガスケット12とヘルール13の位置関係が規制されて自動的に適切な位置関係になる。この点からも確実なシール性が得られる。
また、シール面25a,25bが隆起部22の高さ方向(ヘルールガスケット12の厚さ方向)の中間部分に形成される構成であるので、ヘルールガスケット12の全体の厚さを従来構造のヘルールガスケットよりも薄くできる。このため、ヘルールガスケット12を挟んだヘルール13の締め付けられる部分の長さは短くなる。したがって、クランプ14で締め付けを行うときには、図3、図5に示したようにクランプ14の嵌合溝41がヘルール13に十分に被さった状態になるので、ナット42を回転するときにクランプ14が外れたりすることを抑制でき、作業性が良好である。
図13、図14に示した従来技術の場合には、ヘルールガスケット101の板部103が圧縮されるので、板部103の厚さを一定以上にする必要があり、クランプ110の被さりが浅かった。つまり図13に示したように、ヘルールガスケット101を挟んだヘルール105の締め付けられる部分の長さL3が、クランプ110の規制面111の下端同士の間の長さL4よりも短いものの、その差が図3に示す長さL3と長さL4との関係よりも小さい。このため、締め付け時にクランプ110が外れたり傾いたりすることがあって締め付け作業が行いにくく、これも一因となってヘルールガスケット101とヘルール105を適切な位置関係にすることができない場合があったが、この発明のヘルールガスケット12を用いたヘルール継手11ではそのような不都合を解消できる。頻繁に行う洗浄などの作業性もよく、高いシール性がより確実に得られる。
以下、他の例を説明する。この説明において、前述の構成と同一の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
図6は隆起部22の形状の他の例を示す断面図である。本変形例は、隆起部22の頂部22aは前述した例と同じで断面視において凸の円弧状であるが、それより下の裾野部22bが傾斜した直線状である点で前述した例とは異なる。裾野部22bの傾斜角度は適宜設定される。内周側の裾野部22bと外周側の裾野部22bで傾斜角度に違いをもたせてもよい。
このように裾野部22bが直線状である形状の隆起部22を有するヘルールガスケット12でも前述と同様の効果を有する。
図7は、隆起部22の形状の他の例を示す断面図である。本変形例は、隆起部22全体が断面三角形状に形成されている点で上述した各例と異なる。隆起部22は、内周側と外周側がそれぞれ頂部22aから裾野部22bまで真っ直ぐに連続する傾斜面22dで形成されている。図7の例では頂部22aを隆起部22の半径方向(幅方向)の中間部位に設定し、傾斜面22dの傾斜角を同一にしたが、頂部22aの位置を内周側や外周側にずらしてもよく、また傾斜面22dの角度に違いをもたせてもよい。
このように頂部22aから傾斜面22dが連続する形状の隆起部22を有するヘルールガスケット12でも前述と同様の効果を有する。
図8は隆起部22の形状の他の例を示す断面図である。本変形例は、特に隆起部22の頂部に相当する部位に全周にわたって凹部26を有している点で前述の各例と異なる。凹部26は断面視凹湾曲面で形成されている。凹部26の深さは適宜設定される。
凹部26の断面視形状は、例えば断面V字状やU字状など他の形状であってもよい。このような形状の隆起部22を有するヘルールガスケット12では、前述と同様の効果を有するほか、凹部26がシール面25a,25bの変形を促す。すなわち凹部26は、ヘルールガスケット12をヘルール13で挟み付けてヘルールガスケット12のシール面25a,25bがヘルール13の凹溝33の内周縁部33aと外周縁部33bで押圧されたときに、シール面25a,25bを凹部26がない場合よりも僅かながら余計に変形させ、付勢力を作用させてシール面25a,25bに対する接触圧力を高める。
隆起部22の凹部26の深さ(ヘルールガスケット12の厚さ方向の長さ)を、図8に示した例よりも深くして隆起部22の高さ(頂部22aのうち最も高い部位と平坦面23との間の長さ)と同等にしたり、凹部26の断面形状を細い形状に形成したりして、変形性を高めてもよい。
図9は他の例に係るヘルールガスケット12の断面図である。本変形例のヘルールガスケット12は板部21の内周縁にヘルール13の対向面34に接するシール突起27を有している点で前述の各例と異なる。
シール突起27は断面半円形であり、シール面25のへルール13に対する接触に同期してヘルール13に接する大きさである。つまり、シール突起27は、シール面25にヘルール13の内周縁部33aと外周縁部33bが接するのと同時に、ヘルール13の対向面34に接する高さを有するものである。
このようなヘルールガスケット12では、シール突起27がヘルール13との間の流路側の隙間を塞ぐ。このため、特にサニタリー配管のヘルール継手11のように、配管を流れる流体が食品や医薬品などのように雑菌等の増殖を抑制する必要がある場合に、使用時や洗浄時に隙間への流体の進入や滞留を防ぐことができる。
図10はシール突起27のその他の形状を示した断面図である。本変形例では、シール突起27が断面視直角三角形状に形成される点で図9のシール突起27と異なる。シール突起27は、板部21の内周面、つまり貫通穴24を形作る面と接する部分に断面視直角三角形の直角部分を位置させている。このため、ヘルールガスケット12の内周面における板部21の部分とシール突起27の部分は面一である。つまり、ヘルールガスケット12の内周面は、図9のシール突起27とは異なり、板部21の内周面よりも外径側に凹む部分は存在しない。言い換えれば、シール突起27はヘルールガスケット12の内周端の凹凸をなくしている。
このように内周面を面一にしたヘルールガスケット12は、流体の進入や滞留をより良好に抑制できて、特に液の残留などを避けたいサニタリー配管で使用するのに一層適するものとなる。
図11はシール突起27のその他の形状を示した断面図である。本実施例では、シール突起27が断面視直角三角形状に形成される点で、図10のシール突起27と同じであるが、シール突起27が隆起部22より内周側の部分全体に形成されている点で、図10のシール突起27と異なる。このような形状のシール突起27を有するヘルールガスケット12でも前述と同様の効果が得られる。
図示は省略するが、シール突起27は、板部21の内周縁に加えて外周縁にも備えたヘルールガスケット12としてもよい。シール突起27の断面形状は、例えば図9〜図11に例示したような適宜形状にする。内周縁のシール突起と外周縁のシール突起で形状を異ならせてもよい。
このような構成のヘルールガスケット12を用いると、外周縁のシール突起が一対のヘルール13の間で突っ張るので、前述の効果に加えて、締め付け時の隙間管理が容易であるという効果を有する。
図12は他の例に係るヘルールガスケット12の断面図である。本変形例では、ヘルールガスケット12の隆起部22の形状を内周側と外周側で対称の形状にするのではなく、内周側のみにシール面25を備えた点で前述の各例と異なる。内周側ではなく、外周側のみにシール面25を備えてもよい。
このように隆起部22の内周側または外周側のみにシール面25を備えたヘルールガスケット12であっても、前述の同様の効果を有する。
11…ヘルール継手
12…ヘルールガスケット
13…ヘルール
21…板部
22…隆起部
23…平坦面
25…シール面
27…シール突起
33…凹溝
33a…内周縁部
33b…外周縁部

Claims (6)

  1. 表裏両面に平坦面を有する円環状の板部と、該板部の表裏両面の前記平坦面に前記板部の中心と同心の円環状に形成されて前記平坦面から離れる方向に隆起する隆起部を備え、中心同士を合わせて相対向させたときに前記隆起部と対向する円環状の凹溝を有した一対のヘルールで挟持されるヘルールガスケットであって、
    前記隆起部に、前記へルールの前記凹溝における両側の縁部のうちの少なくともいずれか一方に前記ヘルールによる挟持方向で対向し、前記凹溝の内側に対向する部位を前記平坦面から離す一方、前記凹溝の外側に対向する部位を前記平坦面に近づける傾いた形状のシール面が形成された
    ヘルールガスケット。
  2. 表裏両面に平坦面を有する円環状の板部と、該板部の表裏両面の前記平坦面に前記板部の中心と同心の円環状に形成されて前記平坦面から離れる方向に隆起する隆起部を備え、中心同士を合わせて相対向させたときに前記隆起部と対向する円環状の凹溝を有した一対のヘルールで挟持されるヘルールガスケットであって、
    前記隆起部が前記板部の半径方向に相当する幅方向の中間部位ほど高く隆起した形状であるとともに、
    前記隆起部の幅が前記へルールの前記凹溝の幅よりも広く形成され、
    前記隆起部の幅方向の両側部の表面に、前記凹溝の両側の縁部がそれぞれ接するシール面が形成された
    ヘルールガスケット。
  3. 前記板部の内周縁に前記へルールの対向部位に接するシール突起が形成された
    請求項1または請求項2に記載のヘルールガスケット。
  4. 前記シール突起が、前記シール面の前記へルールに対する接触に同期して前記へルールに接する大きさである
    請求項3に記載のヘルールガスケット。
  5. 少なくとも前記シール面が硬質樹脂で形成された
    請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のヘルールガスケット。
  6. 請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載のヘルールガスケットを用いた
    ヘルール継手。
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