JP4069304B2 - ベローズ継手 - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Joints Allowing Movement (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は真空機器や真空配管の一部を構成する柔軟な可撓構造のベローズ継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来から真空機械や真空用バルブの大気圧と真空の圧力差を変位とともにシールする目的で、広範囲な分野で多く使用されているベローズ継手の一例を示す。
【０００３】
図中、１はフランジ、２はパイプ、３はベローズフランジ、４は金属製ベローズ、５はベローズフランジ、６はパイプ、７はフランジである。
【０００４】
このベローズ継手は、外力によって軸線方向、すなわち、長さ方向に伸縮することができるほか、軸線方向に対する曲げや両端のフランジの軸線が相対的に平行に移動する、いわゆる軸直角変位が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
金属製ベローズは、その製造方法によって成形ベローズ、溶接ベローズなどの種類があるが、いずれのベローズも構造上円周方向の回転角を吸収することが不可能であるため、回転はできないものとして取扱われてきた。
【０００６】
そこで本発明の目的とするところは、円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供することにあり、とりわけ従来技術による複数のベローズと組み合わせて、円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわちこの発明のベローズ継手は前記の目的を達成するために、円筒軸に対して、４５°±３０°の角度をもって傾斜して取り付けた薄肉の金属製ベローズを備えたものであり、ベローズの両端に取り付けたパイプの相対的な角度変位を可能にしている。
【０００８】
この発明のベローズ継手は、両端にフランジを有するとともに、継手の円筒軸に対してベローズの軸線が４５°±３０°の角度となるように傾斜して取り付けた薄肉の金属製ベローズを備えたことをも特徴とするものである。
【０００９】
この発明のベローズ継手は、金属製ベローズが円形の輪郭を備えたことをも特徴とするものである。
【００１０】
この発明のベローズ継手は、金属製ベローズ端部の円筒軸部分に伸縮および角度変位が可能なベローズを連結したことをも特徴とするものである。
【００１１】
この発明のベローズによれば、円周方向の外力が加わると円筒軸の軸芯に対して傾きをもって取り付けられたベローズの角度変位によって、ベローズ両端のパイプが「く」の字のように折れて、結果的に両端のパイプが元の直線状態に比べて相対的に所定の角度をもって回転する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明に係るベローズ継手の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１はこの発明の第１の実施例のベローズ構造体を、一部断面で示す正面図で、８はフランジ、９はパイプ（円筒）、１０はベローズフランジ、１１は薄肉の金属製ベローズ、１２はベローズフランジ、１３はパイプ（円筒）、１４はフランジを示す。この例における金属製ベローズ１１は円形の輪郭を備えており、パイプ９の円筒軸に対して金属製ベローズ１１の軸線が４５°の角度となるように傾斜して取り付けられている。
【００１４】
金属製ベローズ１１は、その軸線が上記円筒軸に対して４５°±３０°の角度となるよう傾斜して取り付けられる。この軸線の傾きは、上記円筒軸に対して約４５°であることが最大の回転変位を得ることができるが、上記円筒軸に対して軸線の傾きが４５°±３０°の範囲であれば、ほぼ充分な回転変位を得ることができる。
【００１５】
金属製ベローズ１１の長さは、フランジ間の長さのみならず、要求される回転変位ならびに角度変位の大きさや、伸縮の範囲等を勘案して適宜決定することができる。また金属製ベローズ１１の直径は、円筒部分を連結する位置の確保の観点から自動的に決定される。
【００１６】
図２は、図１におけるフランジ１４の動きを説明するための図で、上の方向から見た平面図である。
【００１７】
説明のために図３の右側面図に示したフランジ１４の位置Ａ点とＢ点およびフランジ中心を示すＯ点は、フランジ８を固定して、フランジ１４に円周方向の外力を加えると、図３のＡ’、Ｂ’、Ｏ’の位置にそれぞれ移動する。このとき、フランジ中心位置が移動し、フランジ１４が元の位置から見ると図に示すθ°だけ回転運動したことになる。
【００１８】
前記実施例に対して、ベローズ両端に取り付けたパイプに、伸縮および角度変位が可能なベローズをそれぞれ連結することによって、上記実施例のベローズが変位したときに生じるフランジ間の全長の変化と両フランジの軸芯の変化を吸収し、０’点を元の０点に戻すことによって回転角度の変位のみとすることができる。
【００１９】
図４および図５はこの発明のベローズ継手の他の実施例を示すもので、それぞれベローズ構造体を一部断面で示した正面図、および上の方向から見た平面図である。
【００２０】
図４および図５に示した実施例のベローズ継手は、パイプの円筒軸に対して軸線が４５°の角度となるように傾斜して取り付けた薄肉の金属製大口径ベローズＡ１５を中心にして、その両端にベローズフランジ１６，１７、およびパイプ１８，１９を介して、従来技術による小口径ベローズＢ２０，２１をそれぞれ接続し、さらにフランジ２２，２３を連結している。
【００２１】
このような構造であるから、一端のフランジに円周方向の回転力が加わると３個のベローズが１組となって他端のフランジに対して相対的に回転変位を行なうことが可能となる。
【００２２】
フランジが回転可能な角度は、ベローズＡとベローズＢの仕様寸法によって異なる。例えば、この実施例のようにベローズＡを内径１８０ｍｍ、外径２２０ｍｍ、板厚０．２ｍｍ、山数１５山、自由長４５ｍｍとし、ベローズＢを内径９０ｍｍ、外径１２０ｍｍ、板厚０．１５ｍｍ、山数３０山、自由長５０ｍｍとしたとき、フランジ回転可能な角度は約３０°である。
【００２３】
上記実施例では回転変位を吸収するベローズＡ１５と両端フランジ２２，２３との間に、従来の伸縮および角度変位が吸収できるベローズＢ２０，２１をユニバーサル継手のように配置した構成により、回転運動に伴うベローズＡ１５の角度変位によるフランジ面間の変化を、ベローズＢ２０，２１の変位によってフランジ面間を変化させずに回転運動のみとすることができるばかりでなく、場合によってはフランジ２２，２３間の伸縮変位も可能であり、さらにフランジ２２，２３の軸線方向に対する曲げやフランジ２２，２３の軸線が互いに平行にずれる軸直角変位も可能である。
【００２４】
したがって、両フランジ２２，２３間の、変位に対する自由度が非常に大きいこともこのベローズ継手の特徴である。
【００２５】
図６はこの発明の別の実施例を示すもので、前記実施例の大口径ベローズＡ１５の上下に対向するようにヒンジ３１を設けてあり、内部を真空引きしたときにベローズ内外の圧力差によってベローズＡ１５が短縮するのを防止している。そしてベローズＡ１５をヒンジ構造としたことにより、ベローズＡ１５は角度変位のみの動きとなり、その動きが阻害されないので両フランジ間の相対的な回転運動が容易に行なわれる。
【００２６】
図７は、図６の実施例を説明するための平面図、図８は図７の実施例のベローズ継手を実際に回転させたときの動きを示した平面図である。
【００２７】
図９は上記実施例におけるベローズ内面の変形状態を示すもので、フランジ端部から見ることができるベローズ内の円形の輪郭が、ベローズ継手を実際に回転させることによって幅を狭める方向に変形し、縮小する状態を示すものである。いずれにしても、フランジ端部から見ることができるベローズ内の断面積がさほど変化しないことが望ましい。
【００２８】
ヒンジ構造の代わりに、ジンバル構造としてもその作用は同様に行なわれるが、ベローズ内外の圧力差によって生じるベローズ長さの変化を起こさせず角度変位のみの動きにすることが目的であるから、ヒンジ構造またはジンバル構造に限定するものではない。
【００２９】
なお、上記実施例では円筒軸に対して４５°±３０°の角度となるよう傾斜して取り付けられたベローズＡと従来の伸縮用ベローズＢを２個、計３個のベローズを組み合わせたものを示したが、逆にベローズＢの両端にベローズＡを配置してもよい。またこの実施例のベローズＡを複数個連結することにより回転角度を大きくすることも可能である。
【００３０】
この場合、ベローズＡの傾斜角度を同一方向で連結したり、９０°角度を変えて連結することも可能である。
【００３１】
また、ベローズＡを３個以上、軸芯の方向から見て放射方向に角度をずらせて連結することにより、比較的短い面間で周方向の回転変位量を大きくすることが可能である。
【００３２】
以上説明したように、上記第１の実施例では、従来のベローズを使用して回転運動に変換することができるので、ベローズ継手としての自在性を大幅に向上させることができるようになった。
【００３３】
また、第２の実施例のベローズ継手によれば、上記第１の実施例の効果を達成し得るとともに、このベローズが変位するときに生じる面間の変化を吸収することができ、各ベローズの変位によってフランジ面の有効開口部に対する見通しの面積が多少狭くはなるものの、ベローズの口径を適当に大きく選定すればよく、非常に柔軟に回転運動を動作させることができるので、例えば内部を高真空に保った光学装置において、光ビームを通過させる部分において効果的に使用することができるようになった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明のベローズ継手によれば、簡単な構造で円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供できるようになり、とりわけ従来技術による複数のベローズと組み合わせて、円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のベローズ継手の一実施例を示す一部破断正面図である。
【図２】図１の上の方向から見た平面図である。
【図３】図１のフランジの動きを示す上方向から見た右側面図である。
【図４】この発明のベローズ継手の他の実施例を示す一部破断正面図である。
【図５】図４の上の方向から見た平面図である。
【図６】この発明のベローズ継手の別の実施例を示す一部破断正面図である。
【図７】図６の上の方向から見た平面図である。
【図８】図７の両端フランジを相対的に回転させたときの動きを説明した平面図である。
【図９】上記実施例におけるベローズ内面の断面積の変化を示す概略図である。
【図１０】従来のベローズ継手の一例を示す一部破断正面図である。
【符号の説明】
１ フランジ
２ パイプ
３ ベローズフランジ
４ 金属製ベローズ
５ ベローズフランジ
６ パイプ
７ フランジ
８ フランジ
９ パイプ
１０ ベローズフランジ
１１ ベローズ
１２ ベローズフランジ
１３ パイプ
１４ フランジ
１５ 大口径ベローズＡ
１６，１７ ベローズフランジ
１８，１９ パイプ
２０，２１ 小口径ベローズＢ
２２，２３ フランジ
３１ ヒンジ
【発明の属する技術分野】
この発明は真空機器や真空配管の一部を構成する柔軟な可撓構造のベローズ継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来から真空機械や真空用バルブの大気圧と真空の圧力差を変位とともにシールする目的で、広範囲な分野で多く使用されているベローズ継手の一例を示す。
【０００３】
図中、１はフランジ、２はパイプ、３はベローズフランジ、４は金属製ベローズ、５はベローズフランジ、６はパイプ、７はフランジである。
【０００４】
このベローズ継手は、外力によって軸線方向、すなわち、長さ方向に伸縮することができるほか、軸線方向に対する曲げや両端のフランジの軸線が相対的に平行に移動する、いわゆる軸直角変位が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
金属製ベローズは、その製造方法によって成形ベローズ、溶接ベローズなどの種類があるが、いずれのベローズも構造上円周方向の回転角を吸収することが不可能であるため、回転はできないものとして取扱われてきた。
【０００６】
そこで本発明の目的とするところは、円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供することにあり、とりわけ従来技術による複数のベローズと組み合わせて、円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわちこの発明のベローズ継手は前記の目的を達成するために、円筒軸に対して、４５°±３０°の角度をもって傾斜して取り付けた薄肉の金属製ベローズを備えたものであり、ベローズの両端に取り付けたパイプの相対的な角度変位を可能にしている。
【０００８】
この発明のベローズ継手は、両端にフランジを有するとともに、継手の円筒軸に対してベローズの軸線が４５°±３０°の角度となるように傾斜して取り付けた薄肉の金属製ベローズを備えたことをも特徴とするものである。
【０００９】
この発明のベローズ継手は、金属製ベローズが円形の輪郭を備えたことをも特徴とするものである。
【００１０】
この発明のベローズ継手は、金属製ベローズ端部の円筒軸部分に伸縮および角度変位が可能なベローズを連結したことをも特徴とするものである。
【００１１】
この発明のベローズによれば、円周方向の外力が加わると円筒軸の軸芯に対して傾きをもって取り付けられたベローズの角度変位によって、ベローズ両端のパイプが「く」の字のように折れて、結果的に両端のパイプが元の直線状態に比べて相対的に所定の角度をもって回転する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明に係るベローズ継手の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１はこの発明の第１の実施例のベローズ構造体を、一部断面で示す正面図で、８はフランジ、９はパイプ（円筒）、１０はベローズフランジ、１１は薄肉の金属製ベローズ、１２はベローズフランジ、１３はパイプ（円筒）、１４はフランジを示す。この例における金属製ベローズ１１は円形の輪郭を備えており、パイプ９の円筒軸に対して金属製ベローズ１１の軸線が４５°の角度となるように傾斜して取り付けられている。
【００１４】
金属製ベローズ１１は、その軸線が上記円筒軸に対して４５°±３０°の角度となるよう傾斜して取り付けられる。この軸線の傾きは、上記円筒軸に対して約４５°であることが最大の回転変位を得ることができるが、上記円筒軸に対して軸線の傾きが４５°±３０°の範囲であれば、ほぼ充分な回転変位を得ることができる。
【００１５】
金属製ベローズ１１の長さは、フランジ間の長さのみならず、要求される回転変位ならびに角度変位の大きさや、伸縮の範囲等を勘案して適宜決定することができる。また金属製ベローズ１１の直径は、円筒部分を連結する位置の確保の観点から自動的に決定される。
【００１６】
図２は、図１におけるフランジ１４の動きを説明するための図で、上の方向から見た平面図である。
【００１７】
説明のために図３の右側面図に示したフランジ１４の位置Ａ点とＢ点およびフランジ中心を示すＯ点は、フランジ８を固定して、フランジ１４に円周方向の外力を加えると、図３のＡ’、Ｂ’、Ｏ’の位置にそれぞれ移動する。このとき、フランジ中心位置が移動し、フランジ１４が元の位置から見ると図に示すθ°だけ回転運動したことになる。
【００１８】
前記実施例に対して、ベローズ両端に取り付けたパイプに、伸縮および角度変位が可能なベローズをそれぞれ連結することによって、上記実施例のベローズが変位したときに生じるフランジ間の全長の変化と両フランジの軸芯の変化を吸収し、０’点を元の０点に戻すことによって回転角度の変位のみとすることができる。
【００１９】
図４および図５はこの発明のベローズ継手の他の実施例を示すもので、それぞれベローズ構造体を一部断面で示した正面図、および上の方向から見た平面図である。
【００２０】
図４および図５に示した実施例のベローズ継手は、パイプの円筒軸に対して軸線が４５°の角度となるように傾斜して取り付けた薄肉の金属製大口径ベローズＡ１５を中心にして、その両端にベローズフランジ１６，１７、およびパイプ１８，１９を介して、従来技術による小口径ベローズＢ２０，２１をそれぞれ接続し、さらにフランジ２２，２３を連結している。
【００２１】
このような構造であるから、一端のフランジに円周方向の回転力が加わると３個のベローズが１組となって他端のフランジに対して相対的に回転変位を行なうことが可能となる。
【００２２】
フランジが回転可能な角度は、ベローズＡとベローズＢの仕様寸法によって異なる。例えば、この実施例のようにベローズＡを内径１８０ｍｍ、外径２２０ｍｍ、板厚０．２ｍｍ、山数１５山、自由長４５ｍｍとし、ベローズＢを内径９０ｍｍ、外径１２０ｍｍ、板厚０．１５ｍｍ、山数３０山、自由長５０ｍｍとしたとき、フランジ回転可能な角度は約３０°である。
【００２３】
上記実施例では回転変位を吸収するベローズＡ１５と両端フランジ２２，２３との間に、従来の伸縮および角度変位が吸収できるベローズＢ２０，２１をユニバーサル継手のように配置した構成により、回転運動に伴うベローズＡ１５の角度変位によるフランジ面間の変化を、ベローズＢ２０，２１の変位によってフランジ面間を変化させずに回転運動のみとすることができるばかりでなく、場合によってはフランジ２２，２３間の伸縮変位も可能であり、さらにフランジ２２，２３の軸線方向に対する曲げやフランジ２２，２３の軸線が互いに平行にずれる軸直角変位も可能である。
【００２４】
したがって、両フランジ２２，２３間の、変位に対する自由度が非常に大きいこともこのベローズ継手の特徴である。
【００２５】
図６はこの発明の別の実施例を示すもので、前記実施例の大口径ベローズＡ１５の上下に対向するようにヒンジ３１を設けてあり、内部を真空引きしたときにベローズ内外の圧力差によってベローズＡ１５が短縮するのを防止している。そしてベローズＡ１５をヒンジ構造としたことにより、ベローズＡ１５は角度変位のみの動きとなり、その動きが阻害されないので両フランジ間の相対的な回転運動が容易に行なわれる。
【００２６】
図７は、図６の実施例を説明するための平面図、図８は図７の実施例のベローズ継手を実際に回転させたときの動きを示した平面図である。
【００２７】
図９は上記実施例におけるベローズ内面の変形状態を示すもので、フランジ端部から見ることができるベローズ内の円形の輪郭が、ベローズ継手を実際に回転させることによって幅を狭める方向に変形し、縮小する状態を示すものである。いずれにしても、フランジ端部から見ることができるベローズ内の断面積がさほど変化しないことが望ましい。
【００２８】
ヒンジ構造の代わりに、ジンバル構造としてもその作用は同様に行なわれるが、ベローズ内外の圧力差によって生じるベローズ長さの変化を起こさせず角度変位のみの動きにすることが目的であるから、ヒンジ構造またはジンバル構造に限定するものではない。
【００２９】
なお、上記実施例では円筒軸に対して４５°±３０°の角度となるよう傾斜して取り付けられたベローズＡと従来の伸縮用ベローズＢを２個、計３個のベローズを組み合わせたものを示したが、逆にベローズＢの両端にベローズＡを配置してもよい。またこの実施例のベローズＡを複数個連結することにより回転角度を大きくすることも可能である。
【００３０】
この場合、ベローズＡの傾斜角度を同一方向で連結したり、９０°角度を変えて連結することも可能である。
【００３１】
また、ベローズＡを３個以上、軸芯の方向から見て放射方向に角度をずらせて連結することにより、比較的短い面間で周方向の回転変位量を大きくすることが可能である。
【００３２】
以上説明したように、上記第１の実施例では、従来のベローズを使用して回転運動に変換することができるので、ベローズ継手としての自在性を大幅に向上させることができるようになった。
【００３３】
また、第２の実施例のベローズ継手によれば、上記第１の実施例の効果を達成し得るとともに、このベローズが変位するときに生じる面間の変化を吸収することができ、各ベローズの変位によってフランジ面の有効開口部に対する見通しの面積が多少狭くはなるものの、ベローズの口径を適当に大きく選定すればよく、非常に柔軟に回転運動を動作させることができるので、例えば内部を高真空に保った光学装置において、光ビームを通過させる部分において効果的に使用することができるようになった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明のベローズ継手によれば、簡単な構造で円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供できるようになり、とりわけ従来技術による複数のベローズと組み合わせて、円周方向に回転変位が可能なベローズ継手を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のベローズ継手の一実施例を示す一部破断正面図である。
【図２】図１の上の方向から見た平面図である。
【図３】図１のフランジの動きを示す上方向から見た右側面図である。
【図４】この発明のベローズ継手の他の実施例を示す一部破断正面図である。
【図５】図４の上の方向から見た平面図である。
【図６】この発明のベローズ継手の別の実施例を示す一部破断正面図である。
【図７】図６の上の方向から見た平面図である。
【図８】図７の両端フランジを相対的に回転させたときの動きを説明した平面図である。
【図９】上記実施例におけるベローズ内面の断面積の変化を示す概略図である。
【図１０】従来のベローズ継手の一例を示す一部破断正面図である。
【符号の説明】
１ フランジ
２ パイプ
３ ベローズフランジ
４ 金属製ベローズ
５ ベローズフランジ
６ パイプ
７ フランジ
８ フランジ
９ パイプ
１０ ベローズフランジ
１１ ベローズ
１２ ベローズフランジ
１３ パイプ
１４ フランジ
１５ 大口径ベローズＡ
１６，１７ ベローズフランジ
１８，１９ パイプ
２０，２１ 小口径ベローズＢ
２２，２３ フランジ
３１ ヒンジ
Claims (4)
- 円筒軸に対して、４５°±３０°の角度をもって傾斜して取り付けた薄肉の金属製ベローズを備えたことを特徴とするベローズ継手。
- 両端にフランジを有するとともに、継手の円筒軸に対してベローズの軸線が４５°±３０°の角度となるように傾斜して取り付けた薄肉の金属製ベローズを備えたことを特徴とするベローズ継手。
- 金属製ベローズが円形の輪郭を備えた請求項１または２に記載のベローズ継手。
- 金属製ベローズ端部の円筒軸部分に伸縮および角度変位が可能なベローズを連結してなる請求項１ないし３のいずれかに記載のベローズ継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08908298A JP4069304B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | ベローズ継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08908298A JP4069304B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | ベローズ継手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287373A JPH11287373A (ja) | 1999-10-19 |
| JP4069304B2 true JP4069304B2 (ja) | 2008-04-02 |
Family
ID=13960950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08908298A Expired - Lifetime JP4069304B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | ベローズ継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4069304B2 (ja) |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP08908298A patent/JP4069304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11287373A (ja) | 1999-10-19 |
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