JPH05332482A - 過度の締め付け防止ガスケットを備えた継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】面シ−ル継手の過度の締め付けを効果的に防止
することを目的としている。 【構成】ガスケット（２０）と少なくとも一つの筒状部
材（２７、２９）とからなり、前記筒状部材が前記筒状
部材の放射方向の端面から突出しているシ−ルビ−ド
（２３、２５）を有し、前記ガスケットが内側斜面セク
ション（１５）と非シ−ル外側セクション（１７）とを
有し、前記内側斜面セクションが前記シ−ルビ−ドを受
けてシ−ルを形成し、前記非シ−ル外側セクションが、
前記放射方向の端面との係合により、前記シ−ルビ−ド
の弾性限度を超える前記シ−ルビ−ドの圧縮を制限する
軸方向寸法を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管継手に関し、特に超
クリ−ン環境の下で使用される面シ−ル管継手に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パッキン押え、又は導管を結合すること
のできる多種類の管継手が存在する。超クリ−ン環境の
下で、又はベリ−クリ−ンル−ム（以下、ＶＣＲとい
う。）において使用できる継手は、筒状部材の端部から
突出する環状シ−ルビ−ドと組み合せて、ガスケットを
使用している。米国特許Ｎｏ．４，８５４，５５７及び
米国特許Ｎｏ．４，８３８，５８３には、面シ−ル継手
において、軸方向に突出する環状シ−ルビ−ドを有する
筒状部材間でガスケットが使用されていることが開示さ
れている。粒状物質の発生を最小限にすることは、半導
体製造のような産業においてとくに重要であり、これら
の特別使用のために数多くの継手が開発されている。超
クリ−ン環境又はＶＣＲにおいて要求される継手は、粒
状物質の進入を最小限にした方法で筒状部材を結合でき
るように特別に設計されている。一つの好結果の設計と
して、環状ビ−ドを使用する継手があり、ガスケットの
非シ−ル表面と筒状部材の放射方向の端面との間の間隙
を減少することを目的とする。これらの継手は、デッド
ゼロ体積継手として知られ、間隙を減少し、したがっ
て、継手を通過する粒状物質の間隙に閉じ込められるこ
とを低下させる。粒状物質が間隙に閉じ込められると、
後で急激に放出され、高濃度の粒状物質が超クリ−ン環
境に進入することになる。

【０００３】ＶＣＲ用に設計された継手として、筒状部
材のシ−ル表面と面ガスケットのシ−ル表面との間の摩
擦を減少するように、継手の部品が共に引っ張られると
きに、部品の位置を制御するものがある。ガスケットに
加えられた力により生じるシ−ル部材間の摩擦と過度の
圧力は、シ−ル表面にスクラッチや変形を生じさせ、こ
れらにより好ましくない粒状物質の進入を招くと考えら
れる。超クリ−ン環境における粒状物質の最適レベルは
ゼロであるので、粒状物質の進入を減少するいかなる方
法も好ましい改良である。ＶＣＲ用に開発された面シ−
ル継手の改良には、なお制限を受けていた。これらの継
手をデッドゼロ体積を減少するように改良すると、シ−
ル面積が減少した。米国出願Ｎｏ．０７／６５２，２２
５に開示されているように、従来の面シ−ル継手におけ
る半円形シ−ルビ−ドの改良形はシ−ルビ−ドの外形が
弧状であり、シ−ル面積が減少している。また、斜面を
有した改良ガスケットが開示され、そのガスケットは新
しいビ−ド構造と係合するように設計されていた。この
新しい継手はシ−ルを形成する表面積を減少しているの
で、表面積に対する単位力又は部品上の単位面積に対す
る圧力が増加した。

【０００４】この新しい設計を使用している継手におい
ては、ガスケット又は筒状部材がシ−ルを行うことがで
きない程度までに変形する前に、しばしば、継手を分解
する回数が限定されていた。部品を組み立てるときに、
しばしば部品が過度に締め付けられることがわかってい
る。過度の締め付け問題は、シ−ル表面積が小さくなっ
た継手においては一層悪化した。これらの継手におい
て、筒状部材とガスケットとにより十分なシ−ルが行わ
れる点を正確に把握することは困難であり、その結果、
組立者は十分なシ−ルが行われた後にも部品の締め付け
を継続してしまう。十分なシ−ルが行われた後、結合ナ
ットを更に回転させると、筒状部材は相互に引っ張られ
続けられてガスケットに押し込まれてしまう。この部品
への継続した圧力により、シ−ル表面がその弾性限界を
超えて変形してしまう。このような変形は、好ましくな
い粒状物質の源である。また、その変形により、シ−ル
表面が不必要に摩耗し永久的に変形したままになるの
で、部品の寿命を短くする。摩耗又は変形した部分は、
繰り返して組み立てる場合に、継続して効果的なシ−ル
を行うことができない。ガスケットの過度の締め付け
は、構成部品が永久的に変形し摩耗速度が早まるので、
結果として、シ−ル表面構成部材の寿命を短縮すること
になる。また、過度の締め付けは、構成部材の極端な変
形により極微の金属片がシステムに放出されるので、粒
状物質の発生原因となる恐れがある。また、シ−ル面の
過度の締め付けは、継手の他の構成部材に不必要な応力
を与える。例えば、結合ボルトと筒状部材がアセンブリ
全体の疲労を加速することになる。

【０００５】過度の締め付けが問題となっている所に他
のタイプのガスッケトを使用する継手においては、ガス
ケットの外部にある簡単なスペサ−が使用されたり、組
立て者がトルクレンチを使用することが推薦されてい
た。従来においては、面シ−ル継手の過度の締め付けと
関連した問題は、しばしば単純に無視されていた。試行
錯誤により適切な締め付けを求めるために、又は指で力
一杯締めるのに結合ナットをどのくらい回転させればよ
いかを評価するために様々な方法が試みられた。

【０００６】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、超クリ
−ン環境下では、これらの不正確な方法では過度の締め
付けを防止するといった面で解決すべき技術的課題があ
った。そこで、本発明は、面シ−ル継手の過度の締め付
けを効果的に防止することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の面シ−ル継手
は、上記目的を達成するために、ガスケットと少なくと
も一つの筒状部材とからなり、前記筒状部材が前記筒状
部材の放射方向の端面から突出しているシ−ルビ−ドを
有し、前記ガスケットが内側斜面セクションと非シ−ル
外側セクションとを有し、前記内側斜面セクションが前
記シ−ルビ−ドを受けてシ−ルを形成し、前記非シ−ル
外側セクションが、前記放射方向の端面との係合によ
り、前記シ−ルビ−ドの弾性限度を超える前記シ−ルビ
−ドの圧縮を制限する軸方向寸法を有することを特徴と
するものである。

【０００８】

【作用】本発明おいては、筒状部材が前記筒状部材の放
射方向の端面から突出しているシ−ルビ−ドを有してい
る。また、ガスケットが内側斜面セクションと非シ−ル
外側セクションとを有している。この内側斜面セクショ
ンが前記シ−ルビ−ドを受けてシ−ルを形成、する。更
に、前記非シ−ル外側セクションは、前記放射方向の端
面との係合により、前記シ−ルビ−ドの弾性限度を超え
る前記シ−ルビ−ドの圧縮を制限する軸方向寸法を有し
ている。

【０００９】すなわち、非シ−ル外側セクションは、前
記放射方向の端面との係合により、前記シ−ルビ−ドの
弾性限度を超える前記シ−ルビ−ドの圧縮を制限する軸
方向寸法を有しているので、シ−ルした後に、ガスケッ
トに対する筒状部材の更なる軸方向移動が防止され、及
びシ−ルビ−ドの弾性限界を超える変形が防止される。
その結果、本発明は、面シ−ル継手の過度の締め付けを
効果的に防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は、本発明に係る継手の一実施例を示す図である。図
１において、１１はガスケットであり、環状シ−ルビ−
ド２３、２５を有する筒状部材２７と２９との間で、面
シ−ル継手に用いられる。図１に示された継手は、半円
状の環状シ−ルビ−ドを有する従来の継手の改良形であ
り、弧状の外側断面を有するシ−ルビ−ドを使用する。
断面において、シ−ルビ−ド２３、２５の内側断面は管
路２６の形状を定め、シ−ルビ−ド２３、２５の外側弧
状断面はガスケット１１と係合する。図示された係合
は、ガスケットと筒状部材２７、２９との間の間隙がな
いために、ゼロデッド体積継手として知られるものであ
る。図３に示されるように、筒状部材２７、２９の内側
表面とガスケット１１の内側円筒表面２０とで定められ
る管路２６は、結果として二つの円錐面がガスケット１
１の円筒表面２０で交わることになる。したがって、そ
の管路壁は、層流を促進する連続した流線形表面であ
り、ガスケット１１と筒状部材２７、２９との間の僅か
な継目によって中断されるだけである。

【００１１】図２に示されるように、本発明に係るガス
ケットは、３個の異なったセクションを有する環状リン
グである。そのセクションは、内側幅挟セクション１
３、斜面１７、１８を有する中間セクション１５、及び
外側幅広セクション１９とからなる。斜面１７、１８
は、環状シ−ルビ−ドと係合してシ−ルを行う。外側セ
クション１９は、シ−ル面に加わる圧力を制限するスペ
サ−として機能する。管路を定めるガスケットの内部表
面２０とガスケットの外部表面２１の両方は、円筒形状
である。図２は、シ−ルビ−ドが最初にガスケットの斜
面と係合し、締める前の本発明の第１実施例を示す。図
３は、締められ、完全にシ−ルされた後の第１実施例を
示す。

【００１２】図４はシ−ル前の本発明の第２実施例を示
し、図５はシ−ル後の本発明の第２実施例を示してい
る。この実施例においては、筒状部材４５、４７の内部
壁４３が同軸上にあり、ガスケットと筒状部材とで形成
される周長は継手全部に亙って等しくなっている。部材
が図５に示されるように締められると、管路の形状はほ
ぼ連続した円筒表面により定められる。

【００１３】図１に示されるように、筒状部材２７と２
９は、結合ナット３１を回すことにより、共に引き寄せ
られる。結合ナット３１の回転により、シ−ト３５が一
体筒状フランジ部材３５と係合する。筒状部材２７と２
９が共に引っ張られるにつれて、ガスケット１１は筒状
部材２７と２９の端部との間で挟まれる。ナット３１が
回され、筒状部材２７、２８が共にが引っ張られるとき
に、筒状部材２７と２９の端部から突出する環状シ−ル
ビ−ド２３と２５はそれぞれガスケット１１の斜面１７
と１８と係合する。結合ナット３１の連続した回転によ
り、筒状部材２７、２８は更に近接し、継手の部材上の
圧力が増加する。シ−ルビ−ド及びガスケットを構成す
る金属は、僅かに変形可能であり、ヘリウムタイトシ−
ルを容易にしている。図２に示されるように、各シ−ル
ビ−ドがガスケット１１の斜面１７と係合するにつれ
て、そのビ−ドにより軸方向及び放射方向の成分を有す
る力がガスケットに加えられる。面が斜面であるので、
反力がビ−ドを管路２６に向けて内方に押し込むとき
に、放射方向の力はガスケットを外方に押し出す。シ−
ルビ−ド力と斜面力が一緒になると、シ−ルを構成する
部材の表面は、図３で誇張されているように、僅かに変
形する。僅かな変形は、シ−ルを達成するために必要で
あり、金属がいかなる間隙を埋めるので有益である。継
手を分解すると、ビ−ドは応力が除去された状態の形状
に復帰する。

【００１４】本発明の改良ガスケットを使用する継手に
おいては、シ−ルした後に、ガスケットの外側セクショ
ン１９の放射方向の側壁４０が筒状部材の放射方向の側
壁４１と係合する。これらの平坦な表面が接触すると、
ガスケットに対する筒状部材２７、２９の更なる軸方向
移動が防止され、及びシ−ルビ−ド２３、２５の弾性限
界を超える変形が防止される。結合ナット３１の抵抗が
急激に増加するので、組立者は二つの放射方向の側壁が
接触した時点を容易に感知することができる。

【００１５】改良ガスケットアセンブリが効率的に機能
するためには、ガスケットの寸法は筒状部材の環状シ−
ルビ−ドに対して正確に製造する必要がある。図２に示
されるように、ガスケットの外側セクションの放射方向
側壁間の距離は一定の軸方向寸法を有し、その放射方向
面は平坦であり管路の軸に対して垂直である。外側セク
ション１９の内周は、環状シ−ルビ−ドの外周に等しい
か、それ以上である必要がある。軸方向内方に延在する
中間斜面セクション１５は、幅の狭い均一軸方向寸法を
有する内側セクション１３と交わる。内側セクション１
３は、外側セクション１９と同様に、管路の軸に対して
垂直な放射方向の側壁を有する。内側セクションの側壁
と外側セクションの側壁との間の軸方向距離Ｙは、シ−
ルビ−ド２３が筒状部材２７の側壁４１から軸方向に延
長する距離により定められる距離Ｚより僅かに小さい。
ガスケットの外側セクションの側壁４０が筒状部材２７
の側壁４１と接触すると、更なる軸方向移動が防止され
る。

【００１６】前記の説明は本発明の好ましい実施例につ
いてなされたものであり、クレ−ムされた本発明の範囲
を逸脱しないで改良が可能である。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、シ−ルした後に、ガス
ケットに対する筒状部材の更なる軸方向移動が防止さ
れ、及びシ−ルビ−ドの弾性限界を超える変形が防止さ
れる。したがって、面シ−ル継手の過度の締め付けを効
果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスケットを使用する継手の横断
面図である。

【図２】本発明のガスケットの一部、及び環状シ−ルビ
−ドを有する筒状部材の横断面図である。

【図３】本発明のガスケットの一部、及び環状シ−ルビ
−ドを有する筒状部材の拡大図である。

【図４】シ−ル前の本発明の継手の第２実施例の横断面
図である。

【図５】シ−ル後の第２実施例の横断面図である。

【符号の説明】

１５：ガスケットの内側斜面セクション １７：ガスケットの非シ−ル外側セクション ２０：ガスケット ２３、２５：シ−ルビ−ド ２７、２９：筒状部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスケットと少なくとも一つの筒状部材と
   からなる面シ−ル継手において、 前記筒状部材が前記筒状部材の放射方向の端面から突出
   しているシ−ルビ−ドを有し、 前記ガスケットが内側斜面セクションと非シ−ル外側セ
   クションとを有し、 前記内側斜面セクションが前記シ−ルビ−ドを受けてシ
   −ルを形成し、 前記非シ−ル外側セクションが、前記放射方向の端面と
   の係合により、前記シ−ルビ−ドの弾性限度を超える前
   記シ−ルビ−ドの圧縮を制限する軸方向寸法を有するこ
   とを特徴とする面シ−ル継手。
2. 【請求項２】前記シ−ルビ−ドが環状リングであること
   を特徴とする請求項１記載の面シ−ル継手。
3. 【請求項３】環状シ−ルリングの軸方向セクションが弧
   状表面を有することを特徴とする請求項２記載の面シ−
   ル継手。
4. 【請求項４】環状シ−ルビ−ドの軸方向断面が弧状外側
   形状と直線内側形状とを有することを特徴とする請求項
   １記載の面シ−ル継手。
5. 【請求項５】前記ガスケットと前記シ−ルビ−ドが金属
   からなることを特徴とする請求項１記載の面シ−ル継
   手。
6. 【請求項６】ガスケットと、一体シ−ルビ−ドを備えた
   放射方向の端面を有する複数の筒状部材とからなる面シ
   −ル継手において、 前記ガスケットが、円形穴を画成する円筒壁と、前記筒
   状部材と前記円筒壁とで画成される管路の軸に垂直な放
   射方向側壁とを備えた内側セクションと、前記内側セク
   ションから放射方向に延在し対向斜壁を有する中間セク
   ションと、放射方向壁と外側円筒壁を有する外側セクシ
   ョンとからなり、 前記外側セクションが、前記筒状部材に対する前記ガス
   ケットの軸方向移動を所定の距離に止めることのできる
   軸方向寸法を有し、 前記所定の距離が、前記シ−ルビ−ドをその弾性限度を
   超えて圧縮する量より小さいことを特徴とする面シ−ル
   継手。
7. 【請求項７】二つの筒状部材とからなる面シ−ル継手に
   おいて、 各前記筒状部材が放射方向端壁と前記端壁から延在する
   環状シ−ルビ−ドとを有し、 前記ガスケットが、外側セクションにより囲まれた斜面
   を有する内側セクションとからなり、 前記斜面が前記シ−ルビ−ドと係合してシ−ルを行える
   ように配置され、及び前記外側セクションが前記筒状部
   材の放射方向側壁と係合するための軸方向寸法を有する
   ことを特徴とする面シ−ル継手。