JPH04228989A - 管状部分をシールするための方法及びその装置 - Google Patents

管状部分をシールするための方法及びその装置

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JPH04228989A
JPH04228989A JP3092359A JP9235991A JPH04228989A JP H04228989 A JPH04228989 A JP H04228989A JP 3092359 A JP3092359 A JP 3092359A JP 9235991 A JP9235991 A JP 9235991A JP H04228989 A JPH04228989 A JP H04228989A
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tubular
seal
annular
tubular portion
aperture
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JP3092359A
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Inventor
Paul G Mcmanigal
ポール・ジー・マクマニガル
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Vemco Corp
Original Assignee
Vemco Corp
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts
    • F16L19/02—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member
    • F16L19/025—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member the pipe ends having integral collars or flanges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts
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    • F16L19/0212—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member using specially adapted sealing means
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に継手あるいはカッ
プリングに関し、より詳細には管状部分すなわち管状部
材の対向する端部の間のシールをこの継手あるいはカッ
プリングに隣接する領域において汚染を拘留する空隙を
極力少ない状態で達成する改善に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】略同軸状に伸びる管状部
分を締め付ける時には、シールは一般に管状部分の間に
設けられる。次に、管継手ユニオンのナットを締め付け
る時に、管状部分がシールを押圧して活性化する。ある
種の継手あるいはカップリングの設計においては、管状
部分の対向する端部の間でかつシールの半径方向内方に
おいて空隙空間が生じ、この空隙空間は異物を捕捉する
傾向がある。このタイプの設計は継手により形成される
べき望ましい円滑な孔に適合しない。シール位置におけ
る孔の不連続性は流体を捕捉し、これにより継手を通過
する流体のその後の汚染の原因となる。
【０００３】上記の如き問題および不利益を生じない改
善された継手すなわちカップリングアセンブリに対する
必要性が存在する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の主要な目的は上
述の需要に合致する継手すなわちカップリングアセンブ
リを提供することである。以下において判明するように
、本発明により提供されるカップリングは２つの管状部
分を相互に連結し、これら管状部分の間でシールを管状
部分の対向端部の突出部により保持すなわち圧縮する特
徴を有している。対向する端部は相互に向けて変位され
て突出部でシールを貫入してシールを変形し、そのシー
ルの孔を管状部分の孔と略一致した関係になるように減
少し、これにより問題となる流体の捕捉空間を排除する
。
【０００５】以下において分かるように、２つの突出部
の形状は類似しているのが望ましく、またシールに貫入
してシールの厚みをこれら突出部の最も接近している間
隔において軸方向に十分に減少する。管状部分及びシー
ルは一般に金属製である。
【０００６】本発明の他の目的は上述の如き２つの管状
の突出部を提供することであり、これら各々の突出部は
、軸方向の半径方向面において凹面である第１の部分と
、軸方向の半径方向面において凸面である第２の部分と
を有しており、上記第２の部分は上記凸面部により形成
される頂点に対する接平面から軸方向の距離「ｄ」にあ
る位置においてシールの孔と交差し、また上記距離「ｄ
」は上記突出部の軸方向の全幅よりも十分に小さい。
【０００７】本発明の別の目的は、管状部分上に支持さ
れる肩部とそれぞれ係合して管状部分に力を伝達しこれ
によりこれら管状部分を上述の如く変位する肩部を有す
るカップリング部材と組み合わされる上述の如き円滑な
孔を形成する要素を提供することである。以下において
分かるように、管状部分の一方上に支持される肩部の一
方はトルク絶縁ワッシャにより画成され、該トルク絶縁
ワッシャは上記一方の管状部分に収容されまた管状部分
の他方に係合するカップリング部材に対する相対的な回
転を防止される。
【０００８】本発明の更に別の目的は、孔を有するカッ
プリング部材において管状部分の対向する環状の端部の
間を封止するための方法を提供することであり、該方法
は、 ａ）管状部分を同軸状に伸ばした状態で上記両端部を隔
置された関係に設ける段階と、 ｂ）管状部分の孔よりも大きな孔を有するシールを上記
対向端部に設ける段階と、 ｃ）管状部分を相対的変位してそれらの環状の端部を環
状のシールの向かい合う側部に係合する段階と、ｄ）上
記管状部分を制御して更に相対的に変位してそれらの環
状の端部を圧縮変形して該シールの孔を管状部分の孔と
略一致するように減少させる段階とを備えている。
【０００９】本発明のこれら及び他の目的、効果及び例
示の実施例の詳細は以下の記載からより十分に理解され
よう。
【００１０】
【実施例】図１及び図２ａにおいて、２つの管状部分１
０および１１が同軸状に伸びていて対向する端部を有し
ている。これら部分のフランジ１２および１３がそのよ
うな端部１４、１５を画成しており、またこれらフラン
ジは環状の突出部１４ａおよび１５ａ（各々半トロイダ
ル状である）を有しており、該突出部は金属製の環状の
シールすなわち圧縮ワッシャ１６対向する平坦な側部と
係合可能な凸面を呈している。連結構造が設けられ、こ
の連結構造は端部１４および１５を相互に押圧しこれに
より突出部１４ａおよび１５ａを、軸線１７の周囲で回
転捩り運動を行うことなく、環状のシール１６に緊密に
係合させかつシールすることができる。
【００１１】上記目的のために、管状部分には軸方向に
おいて上記シールの反対側を向いた肩部２０および２１
が設けられている。これら肩部に力を加えて部分１０お
よび１１を相対的な捩りを行うことなく相互に押圧する
ことができる。このために、２つの管状部材が設けられ
て軸線１７を画成している（すなわち軸線１７と同軸状
に伸びている）。この点に関して、雄部材２３と雌部材
２４とが示されており、これら部材はそれぞれの管状部
分１０、１１をを同軸状に収容すると共に、該部材を組
み合わせた時に肩部２０および２１を介してこれら部材
に軸方向の力を伝達するようになされている。この点に
関して、部材２３は、管状部分１０を収容するための孔
２５と、フランジ１２を収容するための座ぐり孔２６と
、管状部分１０の肩部２０と係合可能な段付きの肩部２
７とを有しており、該段付き肩部２７は上記管状部分を
右方向へ押圧する。部材２３はまた外ねじ２８を有して
おり、この外ねじは、図２ａから明らかなように、雌部
材２４の内側の「ボックス」ねじ２９とねじ係合可能に
なされている。部材２４は、部分１１の外側面を緊密に
収容する孔３０と、部材２３の最前方の構造４２および
４３を収容するねじ先端画成孔３１と、軸方向左側を向
き押し面として作用する肩部３２とを有している。トル
ク絶縁ワッシャ３４が管状部分１１の肩部２１に圧接し
、また略長手方向に突出する手段４２および４３が雌部
材２３上に位置し（すなわち支持され）て絶縁ワッシャ
３４が部材２３と相対的に軸線１７の周囲で回転するの
を阻止する。図４に示すように、ワッシャ３４は上記突
出する手段により係合される周縁の平坦な手段を有して
おり、これにより上述のようにワッシャ３４が雄部材２
３と相対的に回転するのが阻止される。図示のように、
２つの平行な平坦部４０および４１が軸線の両側におい
てワッシャ３４の縁部に設けられており、また上記突出
する手段は雄部材２３と一体の２つの長手方向の突出部
４２および４３を有するのが好ましく、これら突出部は
、平坦部４０および４１が２つのフランジ１２、１３を
緊密に収容する座ぐり孔２６の外方へ隔置されているこ
とに応じて、座ぐり孔２６と相対的に外方へ隔置されて
いる。突出部４２および４３は平坦部４０および４１に
それぞれ近接して位置する（すなわち重なる）平坦部４
２ａおよび４３ａを有しており、これら平坦部は図２ａ
に示すように上記平坦部４０、４１と係合可能でありワ
ッシャ３４の回転を防止する。ワッシャ３４は図示のよ
うに皿形状を有している。平坦部４２ａおよび４３ａは
半径方向内方を向いている。突出部４２および４３がそ
こから伸びる雄部材２３の端部は符号４６で示されてい
る。Ｍｉｌｌｅｒの米国特許出願第４９３，４２３号も
参照されたい。
【００１２】カップリングを組み立てる際には、部材２
３を部材２３の外側の平坦部４７をレンチ等により把持
して回転しないように保持しながら、ナット部材２４を
部材２３上に回転式にねじ止めする。部材２４の平坦部
２４ｃもレンチにより把持することができる。部材２４
そのように回転すると、図２ａに示すように段付きの肩
部３２（すなわち押し面）が捩れ絶縁ワッシャ３４の右
側面３４ａに押圧して係合する。従って、組み立て力は
ワッシャ３４及び肩部２１を介して部分１１に伝達され
これにより環状のシール１６を締め付ける。ワッシャ３
４は段付きの肩部３２の回転により生ずる摩擦による捩
れを絶縁するように作用して面２１へのトルクの伝達を
防止するが、その理由は突出部４２おび４３がこれら突
出部および絶縁環状部の相互係止可能な平坦部によりワ
ッシャ３４の回転を防止するからである。従って、管状
部分１０、１１、部材２３及びワッシャ３４の総ては、
部材２４が部材２３上へ回転式にねじ止めされる時に、
この部材２４と相対的に回転しないものと考えることが
できる。
【００１３】図示のように、部分１１をこの部分の外側
面５５で把持するためにＣ字形状の内側クリップすなわ
ちリング（ばねリング）５４を設けることが好ましく、
これにより環状体３４を部分１１上でフランジ１３に隣
接して位置決めすることができる。ナット部材２４は、
孔３０と交差する環状の凹所５８と、組み立ての際に上
記ばねを収容する段付きの肩部３２とを有している。ま
たクリップすなわちリング５４は基本的にはワッシャ３
４の回転を阻止して組み立ての際にワッシャ３４の平坦
部４０および４１を突出部４２および４３の平坦部４２
ａおよび４３ａと軸方向に整合する。
【００１４】突出部４２および４３の終端部４２ｂおよ
び４３ｂは組み立ての際に段付きの肩部３２から隔置さ
れたままであることに留意されたい。従って、ワッシャ
３４は隔置機能を果たすに十分な厚みを有しており、こ
れにより端部４２ｂおよび４３ｂを肩部３２から間隔を
おいた状態に維持している。
【００１５】各符号の要素は以下の材料から形成するこ
とができる： １０　　　　　　３１６ステンレススチール１１　　　
　　　３１６ステンレススチール２３　　　　　　３１
６ステンレススチール２４　　　　　　３１６ステンレ
ススチール１６　　　　　　ニッケル ３４　　　　　　３１６ステンレススチール５４　　　
　　　３１６ステンレススチール本発明によれば、環状
の突出部１４ａおよび１５ａは、図２ｂにより良く示す
ように、環状のシール１６を圧縮変形する形状になされ
る。突出部１４ａおよび１５ａは環状のシール１６の対
向する側部の中に貫入して環状のシールの領域１６ａを
軸方向に膨張させ（すなわち厚みを増加させ）、また環
状のシールの領域１６ｃを幾分薄くする（減少させる）
。従って、シールは組み立ての際に半径方向においてそ
の位置が固定されることになる。 図１に符号１６ｄで示す環状のシールの孔径は最初は管
状部分１０および１１の孔径１０ａおよび１１ａよりも
大きいことに留意されたい。環状のシール１６の変形後
の孔径は管状部分１０および１１の孔径１０ａおよび１
１ａと略合致する。これは、ガス等の流体を停滞させる
ことにより特定の流体を流す用途において望まれる超清
浄（非汚染）状態を低下する恐れのある空隙を生成する
可能性を極力少なくする。
【００１６】図７及び図８において、図１及び図２ａの
要素に対応する要素には同一の符号を付してある。ワッ
シャ３４が要素４２、４３及び５４と共に省かれている
。しかしながら図２ｂに関連して上で参照した要素は示
されており、環状のシール１６が、管状部分の孔１０ａ
および１１ａが符号１６ｅで示す変形したシールの孔と
合致するまで、突出部１４ａおよび１５ａにより貫入さ
れている。
【００１７】図９は、符号１５ａで示す突出部が、符号
１５ｂで示す凹部及び符号１５ｃで示す凸部を有すると
共に、該突出部の凸部の頂点の面１５ｅから軸方向に小
さな距離「ｄ」だけ隔置された縁部１５ｄにおいて孔１
１ａと交差していることを示している。これらの寸法的
な関係により変形したシールの孔径が確実に孔１０ａお
よび１１ａと概略合致する関係となる。反対側の突出部
１４ａは突出部１５ａと同様であるが、それらの関係は
鏡像関係になっている。距離「ｄ」は突出部の軸方向の
全幅よりも十分に小さく、一般に「ｄ」は「ｔ」の５分
の１よりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】組み立て前の分解した状態の連結要素の断面図
である。
【図２】図２ａは図１の連結要素を組み立てた状態を示
す図１と同様の断面図である。図２ｂはシールの変形を
示す部分拡大図である。
【図３】図１の線３−３に沿う雌型連結部材の端面図で
ある。
【図４】図１及び図２ａで用いられる捩り絶縁部材の端
面図である。
【図５】図１及び図２ａで用いられる雄型連結部材の端
面図である。
【図６】図１及び図２ａで用いられるロック部材の軸方
向の側面図である。
【図７】他の変形例を示す図１と同様の断面図である。
【図８】図７の変形例を組み立てた状態で示す図２と同
様の図である。
【図９】図７の線９−９に沿って突出部の輪郭を示す部
分拡大図である。
【符号の説明】
１０，１１　　管状部分　　　　　　　　　　　　　　
１２，１３　　フランジ １４，１５　　対向する端部　　　　　　　　　　１４
ａ，１５ａ　　環状の突出部 １６　　環状のシール　　　　　　　　　　　　　　　
　２０，２１　　肩部２３　　雄部材　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　２４　　雌部材４２，４
３　　突出部

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　孔を有する２つの管状部分の対向する
    環状の端部の間をシールする方法において、ａ）前記管
    状部分を同軸状に延在させた状態で前記端部を隔置した
    関係に位置決めする段階と、ｂ）前記管状部分の孔より
    も大きな孔を有する環状のシールを前記両端部の間に設
    ける段階と、ｃ）前記管状部分上に支持された肩部を変
    位する位置に設けられた肩部を有する管状の相対的に回
    転可能な連結部材を設け、前記連結部材を徐々に回転さ
    せて連結することにより前記肩部を介して前記管状部分
    に力を伝達し、これにより前記管状部分を相対的に変位
    してこれら管状部分の前記環状の端部を前記環状のシー
    ルの対向する側部に係合する段階と、 ｄ）前記連結部材を制御しながら更に相対的に回転して
    前記管状部分を相対的に変位し、これにより該管状部分
    の前記環状の端部により前記シールを圧縮変形させて前
    記シールの孔を前記管状部分の孔と略一致する関係に減
    少する段階と、 ｅ）前記管状部分の少なくとも一方上の前記部材の少な
    くとも一方を端部方向へ案内する段階とを備えるシール
    方法。
  2. 【請求項２】　　請求項１のシール方法において、前記
    対向する環状の端部が前記シールに向かって軸方向に互
    いに反対方向へ伸びる突出部を形成し、前記ｄ）の段階
    が前記突出部を前記シールに圧縮により貫入する段階を
    含むことを特徴とするシール方法。
  3. 【請求項３】　　請求項１のシール方法において、前記
    管状部分及びシールが金属製であることを特徴とするシ
    ール方法。
  4. 【請求項４】　　請求項１のシール方法において、前記
    管状部分、環状の端部及び部材を前記シールの変形の間
    に同軸状に整合して維持する段階を含むことを特徴とす
    るシール方法。
  5. 【請求項５】　　請求項２のシール方法において、前記
    突出部に対して隔置した関係で前記管状部分の一方に前
    記軸方向の力を伝達するトルク絶縁ワッシャを提供する
    段階と、前記連結部材の相対的な回転の間に前記ワッシ
    ャが他方の管状部分に係合する前記連結部材と相対的に
    回転するのを防止する段階とを含むことを特徴とするシ
    ール方法。
  6. 【請求項６】　　請求項２のシール方法において、前記
    環状のシールの孔が前記管状部分の孔と一致する関係に
    なる時に、該環状のシールの厚みがその孔において減少
    するように前記突出部を位置決めする段階を含むことを
    特徴とするシール方法。
  7. 【請求項７】　　孔を有する２つの管状部分の対向する
    環状の端部の間をシールする装置において、該装置が、
    ａ）前記管状部分に設けられ前記端部において環状にか
    つ互いに向かって凸形状で伸びる端部突出部と、ｂ）前
    記突出部の間に設けられる孔を有する環状のシールと、
    を備え ｃ）前記管状部分は互いに向かって相対的に変位されて
    前記突出部が前記シールを圧縮変形しこれにより前記シ
    ールの孔が前記管状部分の孔と略一致する関係に減少さ
    れ、 ｄ）前記突出部はこれら突出部の間に空隙を画成し、該
    空隙は前記管状部分により画成される孔において略最小
    の寸法を有するようになされ、 ｅ）更に前記突出部が前記シールを変形する時に前記管
    状部分の同軸状の相対的な端部方向の運動を案内する手
    段を備えることを特徴とするシール装置。
  8. 【請求項８】　　請求項７のシール装置において、前記
    突出部の形状が類似しており、該突出部はこれら突出部
    の間隔が最も接近している位置において前記シールに貫
    入して該シールの厚みを軸方向に十分に減少することを
    特徴とするシール装置。
  9. 【請求項９】　　請求項７のシール装置において、前記
    管状部分及びシールが金属製であることを特徴とするシ
    ール装置。
  10. 【請求項１０】　　請求項７のシール装置において、前
    記管状部分がスチールから形成され、また前記シールが
    ニッケルあるいはニッケル合金から形成されることを特
    徴とするシール装置。
  11. 【請求項１１】　　請求項７のシール装置において、前
    記管状部分上に支持される肩部とそれぞれ係合して前記
    管状部分に力を伝達しこれにより請求項７のｃ）の如く
    管状部分を変位する肩部を有する相互に嵌合する連結部
    材を含むことを特徴とするシール装置。
  12. 【請求項１２】　　請求項１１のシール装置において、
    前記管状部分の一方上に支持される前記肩部の一方がト
    ルク絶縁ワッシャにより画成され、該トルク絶縁ワッシ
    ャは前記一方の管状部分上に収容されかつ前記管状部分
    の他方に係合する対応する連結部材との相対的な回転を
    防止されることを特徴とするシール装置。
  13. 【請求項１３】　　孔を有する２つの管状部分の対向す
    る環状の端部の間をシールする装置において、該装置が
    、ａ）前記管状部分に設けられ前記端部において環状に
    かつ互いに向かって凸形状で伸びる端部突出部と、ｂ）
    前記突出部の間に設けられる孔を有する環状のシールと
    、を備え ｃ）前記管状部分は互いに向かって相対的に変位されて
    前記突出部が前記シールを圧縮変形しこれにより前記シ
    ールの孔が前記管状部分の孔と略一致する関係に減少さ
    れ、 ｄ）各々の前記環状の突出部が、軸方向の半径方向面に
    おいて凹面である第１の部分と、軸方向の半径方向面に
    おいて凸面である第２の部分とを有し、該第２の部分が
    前記凸面部により形成される頂点に対する接平面から軸
    方向の距離「ｄ」にある点において孔の部分と交差し、
    前記距離「ｄ」が前記突出部の軸方向の全幅よりも十分
    に小さいことを特徴とするシール装置。
  14. 【請求項１４】　　孔を有する２つの管状部分の対向す
    る環状の端部の間をシールする方法において、ａ）前記
    管状部分を同軸状に延在させた状態で前記端部を隔置し
    た関係に位置決めする段階と、ｂ）前記管状部分の孔よ
    りも大きな孔を有する環状のシールを前記両端部の間に
    設ける段階と、ｃ）前記管状部分上に支持された肩部を
    変位する位置に設けられた肩部を有する管状の相対的に
    回転可能な連結部材を設け、前記連結部材を徐々に回転
    させて連結することにより前記肩部を介して前記管状部
    分に力を伝達し、これにより前記管状部分を相対的に変
    位してこれら管状部分の前記環状の端部を前記環状のシ
    ールの対向する側部に係合する段階と、 ｄ）前記連結部材を制御しながら更に相対的に回転して
    前記管状部分を相対的に変位し、これにより該管状部分
    の前記環状の端部により前記シールを圧縮変形させて前
    記シールの孔を前記管状部分の孔と略一致する関係に減
    少する段階と、 ｅ）前記管状部分の一方上に前記軸方向の力を伝達する
    トルク絶縁ワッシャを前記環状の端部と隔置された関係
    にして設け、前記連結部材の相対的な回転の間に前記ワ
    ッシャの前記連結部材との相対的な回転を防止して力を
    他方の管状部分に伝達する段階と、を備えるシール方法
    。
  15. 【請求項１５】　　孔を有する２つの管状部分の対向す
    る環状の端部の間をシールする装置において、該装置が
    、ａ）前記管状部分に設けられ前記端部において環状に
    かつ互いに向かって凸形状で伸びる端部突出部と、ｂ）
    前記突出部の間に設けられる孔を有する環状のシールと
    、を備え ｃ）前記管状部分は互いに向かって相対的に変位されて
    前記突出部が前記シールを圧縮変形しこれにより前記シ
    ールの孔が前記管状部分の孔と略一致する関係に減少さ
    れ、 ｄ）前記突出部はこれら突出部の間に空隙を画成し、該
    空隙は前記管状部分により画成される孔において略最小
    の寸法を有するようになされ、 ｅ）前記管状部分上に支持される肩部とそれぞれ係合し
    て前記管状部分に力を伝達しこれにより上記の如く管状
    部分を変位する肩部を有する相互に嵌合する連結部材を
    含み、前記管状部分の一方上に支持される前記肩部の一
    方がトルク絶縁ワッシャにより画成され、該トルク絶縁
    ワッシャは前記一方の管状部分上に収容されかつ前記管
    状部分の他方に係合する連結部材との相対的な回転を防
    止されることを特徴とするシール装置
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