JPH01500137A - 金属製静的シール材とそれを用いた組立て体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■」 本発明は、弾性復元性のある金属製静的シール材と、そのシール材を用いた螺合 による組立て体とに関する。

詳述すれば、本発明は、ビード部と、該ビード部の横側から連接していると共に 、シール材の軸に対して直交して延在する第１および第２ウィング部とを備え、 軸方向に沿う横断面形状がＶ字形であって、それらが取り付けられている、テー パーして７字形をなす分岐部の表面がシール材の軸に直交するビード部の平坦面 に対してわずかだけ傾斜している環状体からなる金属製静的シール材に関する。

背景技術 固着した組立て体にシールを形成する静的シール材としては、種々知られている 。このような静的シール材は、例えば、平坦形、円環形、あるいは四つ葉形をし ており、材料としては、金属製もあれば、複合材製（ｍｅｔａｔｔｏｐｔａｓｔ ｉｃ）、合成ゴム製かななるものもある。

公知の異なった静的シール材は、ある稼動条件を満たしているが、製造コスト、 機械的特性、それに、過酷な稼動条件に対する耐性からしての性能の点で不充分 である。

エラストマー製の静的シール材は、比較的低置であるが、寿命が比較的限られて いる。

公知の金属製静的シール材は、寿命の性能の観点からして良好な特性を示すが、 一般に製造コストが高い。

そこで、ビード部にウィング部が連接してＶ字形を呈している金属製静的シール 材を製造することが提案されている。このようなシール材は、例えば、フランス 国特許第１．３５６．２１８号、同特許第１．５３７．１４６号および同特許第 １．５６３．１５３号に開示されている。しかし、そのようなシール材は、使用 時の困難な条件、例えば、高圧条件や振動が非常に激しい条件の下で都合良く使 用できるようにはなっていない。なぜなら、このような公知の異なったシール材 においては、シール部位がリップ部の端部に一つしかなく、ビード部は、有意的 に圧縮されるようにはなっておらず、単に、シール材の位置決めの幾何学的な作 用を行うのみであることに由来している。更に、このような公知のシール材では 、ビード部とＶ字形分岐面との間に形成した溝のレベルで、または、ビード部そ れ自体に著しい応力が集中し易く、それがためにこれらのシール材は、機械的な 力が著しい過酷な稼動条件の下で使うにしては不適当なものとなっている。　本 発明は、前述の欠点を解消すべくなされたものであって、比較的低置であり、温 度、圧力、振動、化学的侵食などの過酷な条件の下での機械的強度や侵食に対す る抵抗の観点からして、品質の優れた金属製静的シール材を提供するのを目的と したものである。

また、製造が容易で、螺合による組立て体に配置するのも容易な金属製静的シー ル材を提供するのも、本発明の別の目的である。

更には、寸法を最小限にし、しかも、従来のシール材とも連繋しうる静的シール 材を提供するのも、本発明のまた別の目的である。

発明の開示 これらの目的は、明細書の冒頭において説明した型式の金属製静的連結部を、ビ ード部を形成する環状体を半剛体とし、第１および第２ウィング部をビード部の 横倒に、曲率半径が大きい湾曲面を形成するように漸進かつ規則的に連接させ、 しかも、ウィング部を構成するＶ字形分岐部が弾性を備え、７字形の分岐部のテ ーパーした表面が屈曲することにより、これらの表面の端部が、それらが取り付 けられている幾らか可撓性のある半剛性ビード部の平坦面と共に二つのシール部 位を形成するように構成することにより達成しうる。

Ｖ字形分岐部が取り付けられているビード部の平坦面に対するＶ字形分岐部のテ ーパーした表面の傾斜角は７〜１５°とするのが良く、好ましくは、１Ｇ”近く が良い。

静的シール材の外径が約１４ｍｍと等しいか、または、それ以下である第１実施 例においては、ビード部が内側環状部を構成しており、Ｖ字形分岐部が外側に向 かっている。

静的シール材の外径が約１４＋ｎａ＋と等しいか、または、それ以上である別の 実施例においては、ビード部が外側環状部を構成しており、Ｖ字形分岐部がシー ル材の軸に向かっている。

静的シール材は、好ましくは、金属または合金で構成するのが望ましく、約６０ 　ｈ　ｂａｒと等しいか、それより大きい残留伸びの限度を単位荷重に付与する のが望ましい。

本発明は、内溝を備えた植え込み片と、連結頭部と前記内溝と協働する溝付き棒 とからなる連結片とで構成された螺合による組立て体であって、連結頭部が平坦 面を呈し、植え込み片が、連結頭部の前記平坦下面と対向する凹穴と、前述した 弾性復元性のある金属製静的シール材とで構成されている組立て体にも関するも のである。

本発明の他の特徴によれば、このような螺合による組立て体に置いては、その間 にエラストマー製の０リングを受承するようにした環状ハウジングを形成する円 筒面が、連結頭部と溝付き棒との間の部位お上び凹穴と内溝との間の部位とにお いて、連結片と植え込み片とにそれぞれ形成されている。

本発明のその他の特徴や利点などは、添付図面を参照して行う次の説明から明ら かになるであろう。

第１図は、本発明の静的シール材の第１実施例の軸方向の断面図、第２図は、本 発明の静的シール材の第１実施例の軸方向の断面図、第３図と第４図とは、第１ 図と第２図の実施例に夫々対応する静的シール材を用いた、螺合による組立て体 の軸方向の概略断面図、第５図は、本発明による金属製静的シール材とエラスト マー製Ｏリングとを併用するようにした螺合による組立体の軸方向の断面図、第 ６図は、本発明による金属製静的シール材とエラストマー製Ｏリングとを併用す るようにした螺合による組立て体の軸方向の断面図である。

実　施　例 第１図は、本発明による金属製静的シール材ＩＯの第１実施例を示し、そのシー ル材ｌＯは、軸ｘ−ｘ’を中心として回転対称になっているとともに、直径がＤ ２である開口１５を備えた半剛性環状体１１からなり、第１および第２ウイング 部１２．１３が、この環状体１１に対して外方へ延在した状態で、環状体１１連 なっている。

軸方向における断面形状からみて、金属製シール材ｌＯは７字形をなしており、 その側部に、半剛性環状体１１により形成されたビード部と、第１および第２ウ ィング部１２．１３からなるウィングないし分岐部が形成されている。

Ｖ字形分岐部１２．１３の外側テーパー面１６．１７は、シール材１０の軸ｘ− ｘ’と直交するビード部１１の外側平坦前面１８．１９に対して角度αだけ外側 に傾斜している。尚、この傾斜角αとしては、７〜１５°でもよく、好ましくは １０＠近くの方が好ましい。Ｖ字形分岐部１２．１３の厚さは、ビード部１１と の連接部位から、丸みを帯びたその自由端にかけて、規則的に減少している。従 って、シール材ＩＯの軸ｘ−ｘ’と直交する対称面Ｙ−Ｙ’に対する分岐部１２ ．１３の傾斜角βは、傾斜角αよりも大きな角度、例えば、２０゜近くの角度に 対応する。これらの分岐部１２．１３の内面は、曲率半径が比較的大きく、Ｕ字 形を呈してい凹部１４を介してビード部１１に連接している。

７字形の分岐部１２．１３の外面１６．１７は、曲率半径の大きい凹面３０．３ １を介してビード部１１の前面１８．１９に漸次、規則的に連続してい、る。従 って、シール材は、応力集中を許容する溝なしで構成されている。

静止状態においては、シール材ｌＯの各ウィング部１２．１３は、シール材ＩＯ のビード部の対応する前面１８．１９のレベルに対して、所定距離ｄだけ外縁が 突出したリングを構成している。このシール材ｌＯを作用させていると、弾性ウ ィング部１２．１３と半剛性ビード部１１とは、外面１６．１７の外端での気密 接触とビード部の前面１８．１９での気密接触とが達成されるような形状に屈曲 する。ウィング部１２．１３の屈曲と相まってビード部１１が僅かに屈曲するこ とから、このようにシール部位（気密接触部位）が二ヶ所得られ、それが、たと え振動が激しくともシール材の作用上の安全性を保証し、しかも性能を向上でき る、本発明の際立った特徴を構成している。

シール材ＩＯは全面的に金属製であるが、ワッシャなどを介在させなくとも螺合 により組み立てが容易にできるようにするために、例えばＰＴＦＥか、又は、銀 などの被覆材を用いてもよい。金属特性、特に、単位荷重当たりの最大残留伸び が６０　ｈ　ｂａｒの金属であれば、どのような金属でもよい。温度条件ないし 化学的条件が過酷なところで用いる場合、例えば、２６　ＮＣＴ　２５−１５、 又は、ｒｌｎｃｏｎｅｌＪなる商品名で知られている、ニッケル５０％、クロム １０％、鉄！９％からなる合金などの高合金鋼を材料として用いることもできる 。

ウィング部１２．１３が内側のビード部１１の横側からＶ字形状に延在して外に 向かって開口しているシール材！０の形状は、寸法要件が比較的限られているよ うな用途に特に適しており、好ましくは、直径ＤＩが約１４ミリ以下とするのが 望ましい。

直径ＤＩが約１４ミリ以上でなければならないシール材１１０の場合では、第２ 図に示した形状が望ましい。第２図に示したシール材１１０は、第１図に示した のと同様な構成をしているが、半剛性環状ビード部１１１が外側にあって、弾性 ウィング部１１２．１１３がその半剛性環状ビード部１１１に対して内側に延在 している点で、第１図の構成と異なっている。従って、半剛性環状ビード部１１ １は、シール材の軸ｘ−ｘ’と直交する平坦な前面１１８．１１９と、軸ｘ−ｘ ’と平行であり、シール材の外径ＤＩを定める円筒外面１１５とを備えている。

このシール材１１０の内径Ｄ２は、ウィング部１１２，１１３の内縁により定め られる。

第１図においてもそうであったように、金属製シール材１１０は、軸方向に沿う 横断面において、その横側がＶ字形になっているが、第１および第２ウイング部 １１２．１１３からなるウィング部ないし分岐部は、シール材の軸ｘ−ｘ’に向 かって延在している。第２図のＶ字形の分岐部１１２，１１３ノテーパーした外 面１１６，１１７は、第１図と同様に外方に向かって角度αだけ傾斜して、シー ル材が静止状態にあるときに半剛性ビード部１１１の前面１１８．１１９に対し て距離ｄだけ外方にオフセットしている。また、第１図の実施例におけるのと同 様に、分岐部１１２．１１３の外面１１６．１１７は、曲率半径が大きい凹面１ ３０，１３１を介してビード部の前面１１８．１１９に連なっている。分岐部１ １２．１１３の傾斜角と形とは、第１図のシール材ｌＯの分岐部１２．１３のと 同様であって、分岐部１１２．１１３の内面は、半径が比較的大きい凹状湾曲面 １１４を介してビード部１１１に連接している。

シール材１１０を作用させていると、弾性ウィング部１１２゜１１３とビード部 １１１とが、面１１６．１１７の外端と、半剛性外リング１１１の前面１１８， １１９とにおいて、気密接触部位が形成されるような形状に沿って屈曲する。こ の時のシール材の形状を第２図に於いて破線で示す。

本発明によるシール材１０．１１０は、螺合による組立て体（第３および第４図 ）を構成することができる。シール材１０，１１０は、凹穴があるか、ないかに 関係なくマウントすることができ、そのシール材と接触する支承面の表面状態の みが役割を果たしている。シール材１０．１１０の剛性は、組み立てると、シー ル材のウィング部が、連結部がシール材のビード部と接触して、連結部とその連 結部が植え込まれた本体との間で機械的な連続性が得られるように、充分屈曲す るようになっている。

第３図と第４図とは、シール材を用いた螺合による組立て体の二側を示すもので あり、連結部２０は、下面２６が平坦で、シール材１０．１１０と接触する頭部 ２２と、連結部２０が植え込まれる、本体２５に形成したオリフィスの内溝２３ と協働する溝付き円筒部２１とで構成されている。シール材１０．１１０は、本 体２５に形成した凹穴２４に着座している。第３図は第１図に示した形状のシー ル材１０が、又、第４図は第２図に示した形状のシール材１１０が使われている ところを示す。尚、いずれのシール材ｔ　ｏ、ｔ　ｔ　。

を用いても、連結による組み立ての態様は、いずれも同じであるのは明らかであ る。

第５図と第６図は、いずれも、組立て体の軸方向に沿う横断面を示すものであり 、左側の部分は、０リングを用いた場合を、又、右側の部分は、Ｏリングと共に （第２図の型式）、あるいは、０リング無しく第１図の型式）で、金属製シール 材を用いているところを示す。

いずれにしても、連結部ｌは、下記の二つの面を備えているので、二種のシール 材を受承できるようになっている。

円筒面５・・・エラストマー製Ｏリング２００を定置する作用を行う。

平坦面６・・・連結部の軸に対して直交して連結用頭部３に形成されている表面 であって、金属製シール材１１０を締結する作用を行う。

第５図に示した組み立ての場合、エラストマー製シール材２００か、金属製シー ル材１１０のいずれかを、必要性に応じて用いることができる。

第６図に示した組み立ての場合では、冗長性が必要であれば、二種のシール材１ １０，２００を同時に用いることができる。この二番目の組立て体は、いくらか 厄介なものであって、連結部１としてはより長いものが必要であり、また、植込 み深さく表面７）もより大きなものが必要である。しかし、必要度に応じてエラ ストマー製シール材だけか、金属製シール材だけか、または、エラストマー製シ ール材と金属製シール材の両方か、いずれかを採るとともに、植込みや連結部な どに同等変更を施さなくても良いことから、一般的なものと考えられる。

第５図と第６図とにおいて、４と９は、それぞれ、連結部１に形成したねじ溝と 、植込み片２に形成したねじ溝を示す。材料としては必要性に応じて選定しても よいが、連結部１としては、ステンレススチールとするのが望ましい。

而して、本発明による金属製シール材１０．１１０は、一般的なものと考えられ る連結部を備えた組立て体に用いることができるものである。

本発明による金属製静的シール材１０，１１０は、その材料と寸法とにもよるが 、非常に広範囲の温度、振動、圧力の条件の下で使用できるものである。形状を 鑑みれば、殊に、ウィング部とビード部との間に曲率半径の大きい凹状連接面が あることから、また、応力集中部位がないことから、シール材は、例えば５００ ｂａｒ以上の圧力に耐え、例えば−２７０℃から＋８００℃に達しうる温度によ り破損されることもなく、さらには、例えば有効４０ｇもある、高レベルの振動 環境にも耐えうるちのである。

シール材１０．１１０に用いた材料がステンレススチール系であれば、シール材 は、現在の総ての化学的環境にも耐えうるちのとなる。尚、ヘリウムとか水素な どの拡散度の大きい流体をシールするのに、充分使えるものでもある。

シール材ｔ　ｏ、ｔ　ｔ　ｏは軸方向のみならず、半径方向においても嵩が小さ く、例えば、最小寸法は２ｘ２ミリ程度である。これにより、質量と嵩とが非常 に小さい組立て体ができるのである。

更に、形状が非常に簡単であることから、本発明のシール材１０゜１１０は、数 値制御式旋盤で製造することができる。これにより、高品質のエラストマー製シ ール材の価格程高くはなく、また、本発明の範囲に含まれる形状を呈していない 公知の金属製シール材の価格以下の、競合しうる価格のシール材を提供すること ができる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ｒＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．ビード部（１１；１１１）と、該ビード部の横側から連接しているとともに 、シール材の軸に対して直交して延在する第１および第２ウィング部（１２，１ ３；１１２，１１３）とを備え、軸方向に沿う横断面形状がＶ字形であって、そ れらが取り付けられている、テーパーしてＶ字形をなす分岐部（１２，１３；１ １２，１１３）の表面（１６，１７；１１６，１１７）が、シール材の軸に直交 するビード部（１１，１１１）の平坦面（１８，１９；１１８，１１９）に対し てわずかだげ傾斜している環状体（１１；１１１）からなる金属製静的シール材 において、ビード部を形成する環状体（１１；１１１）を半剛体とし、第１及び 第２ウィング部（１２，１３；１１２，１１３）をビード部の横側に、曲率半径 が大きい凹面（３０，３１，１４；１３０，１３１，１１４）を形成するように 漸進かつ規則的に連接させ、しかも、ウィング部を構成するＶ字形分岐部（１２ ，１３；１１２，１１３）が弾性を備え、Ｖ字形の分岐部のテーパーした表面（ １６，１７；１１６，１１７）が屈曲することにより、これらの表面の端部がそ れらが取り付けられている幾らか可撓性のある半剛性ビード部（１１；１１１） の平坦面（１８，１９；１１８，１１９）と共に二つのシール部位を形成するよ うに構成したことを特徴とする金属製静的シール材。
2. ２．請求の範囲第（１）項によるものであって、ビード部（１１；１１１）の平 坦面（１８，１９；１１８，１１９）に対する分岐部のテーパーした表面（１６ ，１７；１１６，１１７）の傾斜角が、７〜１５°、好ましくは１０°近くであ ることを特徴とする静的シール材。
3. ３．請求の範囲第（１）項または第（２）項のいずれかによるものであって、直 径が約１４ミリと等しいか、それ以下であり、また、ビード部（１１）が内側環 状体を構成し、分岐部（１２，１３）が外方に向かっていることを特徴とする静 的シール材。
4. ４．請求の範囲第（１）項または第（２）項のいずれかによるものであって、直 径が約１４ミリと等しいか、それ以下であり、また、ビード部（１１１）が外側 環状体を構成し、分岐部（１１２，１１３）がシール材の軸方に向かっているこ とを特徴とする静的シール材。
5. ５．請求の範囲第（１）項から第（４）項のいずれかによるものであって、単位 荷重当たりの残留伸びが約６０ｈｂａｒと等しいか、それより大きい金属または 合金からなることを特徴とする静的シール材。
6. ６．請求の範囲第（１）項から第（５）項のいずれかによるものであって、ワッ シャなどを介在させない螺合による組み立てのために被覆材の薄層が塗布したこ とを特徴とする静的シール材。
7. ７．内溝（２３；２９）を備えた植え込み片（２５，２）と、連結頭部（２２； ３）と前記内溝（２３；２９）と協働する溝付き棒（２１；４）とからなる連結 片（２０；１）とで構成された螺合による組立て体において、連結頭部（２２； ３）が平坦面（２６；６）を呈し、植え込み片（２５；２）が、連結頭部（２２ ；３）の前記平坦下面（２６；６）と対向する皿穴（２４；８）と、請求の範囲 第（１）項から第（６）項のいずれかによるものであって、前記平坦面（２６； ６）と前記皿穴（２４；８）との間に介装した金属製静的シール材（１０）とで 構成されていることを特徴とする組立て体。
8. ８．請求の範囲第（７）項によるものであって、その間にエラストマー製のＯリ ング（２００）を受承するようにした環状ハウジングを形成する円筒面（５，７ ）が、連結頭部（３）と溝付き棒（４）との間の部位および皿穴（８）と内溝（ ９）との間の部位とにおいて、連結片（１）と植え込み片（２）とにそれぞれ形 成されていることを特徴とする組立て体。