JPH0533823Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、ヘリウムガスを作動ガスとする冷
凍機などに用いられる密封装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の密封装置はガス漏れ量やガス放出条件
が厳しく、シール材に金属Ｏリングやインジウム
などの軟質金属線が用いられている。金属Ｏリン
グはステンレススチールチユーブなどを丸めて製
作されるので、一般に剛性が大きくなり、確実な
シール性能を得るには大きな締付力を必要とす
る。その結果、取付フランジや蓋体などの結合部
材の板厚を厚くするとともに、締付ボルト径を太
くすることになり密封装置全体が大型化する。一
方軟質金属材のたとえばインジウム線をシール材
に使用した場合は、金属Ｏリングより剛性が小さ
いことから締付力が小さくてすみ、密封装置全体
を小型，軽量化することができる。

従来のインジウム線を軟質金属シール材として
用いた密封装置の一例を第４図ないし第６図に示
す。図において気密室１を画成する一部のみ図示
する開口部材である筐体２には、開口部２ａの周
縁に設けられたねじ穴２ｃにボルト３およびばね
座金６を介して結合部材である閉塞用の円板状の
蓋体４が取付けられている。そして筐体２のシー
ル面２ｂと対向する蓋体４のシール面４ａには、
開口部２ａと同軸上になる矩形断面の環状溝４ｂ
が設けられ、環状溝４ｂには第５図に示すような
環状溝４ｂの容積よりも大きな容積を持つインジ
ウム線材による軟質金属シール材５が嵌め込まれ
ている。

この構成においてボルト３を強く締付けると、
前記したように環状溝４ｂの容積より、シール材
５の容積の方が大きいので、その容積の大きな部
分が第６図に示すように環状溝４ｂからはみ出
し、薄膜部分５ａとしてシール面２ｂと蓋体４の
シール面４ａに形成される。そしてこの薄膜部分
５ａと前記両シール面２ｂおよび４ａとが密着す
ることにより気密の保持が可能となる。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来のこの種の密封装置の問題点は次のとおり
である。即ち、軟質金属シール材５の薄膜部分５
ａは、軟質金属線を塑性変形させ50μm〜100μm
程度の厚さに形成されたものである。しかしボル
ト３による初期締付終了後も力は常に加わつてい
るので塑性変形は進行し、薄膜部分５ａの厚さは
時間経過とともに徐々に減少する。このためこの
薄膜部分５ａの厚さの減少分をばね座金６のたわ
み量で補償し、締付力をシール面の気密の保持を
行うに必要な最小締付力F₀以上に維持しようと
する。しかしながら、ばね座金の荷重特性は、第
７図に示すように最小締付力F₀以下ではばね定
数は小さいが、初期締付力F₁と最小締付力F₀と
の間ではばね定数が急激に大きくなる特性を持
つ。よつて薄膜部分５ａの厚さのわずかな減少に
よつても締付力が急激に低下する。

この状態で、外部からの振動や衝撃、環境温度
の変化などによる力が作用すると薄膜部分５ａと
両シール面２ｂおよび４ａに作用する力が気密を
保持できる最小締付力F₀より小さくなり漏れが
生じる。このため定期的な増締めを行なつて、軟
質金属シール材５の薄膜部分５ａの厚さ減少によ
る締付力の低下を補う必要があるという問題があ
つた。

この考案の目的は、前記従来の問題点を除去
し、軟質金属シール材の薄膜部分の厚さの減少が
原因となつて発生する気密漏れを防止した信頼性
の高い密封装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この考案によれ
ば、複数個のボルト穴とその内周側にシーツ面を
有する蓋体などの結合部材と、該結合部材と対向
し前記ボルト穴に対応する複数個のねじ穴とその
内周側にシール面を有する開口部材と、前記結合
部材シール面または前記開口部材シール面のいず
れか一方に設けられた開口部を囲む環状溝と、該
環状溝に嵌め込まれ該環状溝より大きな断面積を
有する軟質金属シール材とを備え、ボルトの締付
によつて前記結合部材シール面と前記開口部材シ
ール面との間に形成される前記軟質金属シール材
の薄膜により気密シールされる密封装置におい
て、前記結合部材と前記ボルトとの間に、初期締
付力からシールが可能な最小締付力にいたる有効
たわみ量が前記軟質金属シール材の薄膜部分の初
期締付直後の厚さより大きい皿ばねを介装して成
ることとする。上記皿ばねの荷重特性は、初期締
付作業の容易性の観点から、定荷重型が望まし
い。

〔作用〕

前記のように、結合部材とボルトとの間に、有
効たわみ量が軟質金属シール材の薄膜部分の初期
締付直後の厚さより大きい皿ばねを介装すること
により、軟質金属シール材に薄膜部分の厚さが初
期締付直後より減少しても、締付力を気密が保持
できる最小締付力以上にすることが可能になる。

〔実施例〕

第１図に本考案になる密封装置の一実施例を示
す。第４図の従来装置と同一の部材には同一の符
号を付して説明を省略する。第１図の実施例の従
来装置との相違点は結合部材である蓋体４とボル
ト３の間に皿ばね７を介装したことである。この
皿ばねは、第２図の皿ばねの荷重特性図の曲線Ａ
に示すように、ばね定数がほぼ一定で最小締付力
F₀から初期締付力F₁までの有効たわみみ量δ₁が軟
質金属シール材５の薄膜部分５ａの初期締付直後
の厚さより大きくなるようにリングの内外径およ
び板厚を選定してある。

上記の構成により、ボルト３による初期締付終
了後に、軟質金属シール材５の薄膜部分５ａの厚
さが塑性変形によつてほぼ零まで減少した場合に
も、皿ばね７の有効たわみ量δ₁を薄膜部分５ａの
初期締付直後の厚さより大きく設定してあるの
で、シール面２ｂ，４ａに作用する締付力は、最
小締付力F₀以下にはならない。

また第２図の曲線Ｂは皿ばね７として、定荷重
型のばね特性を有するものを選定した場合であ
る。これにより、初期締付力の管理上、締付作業
が容易となる。又F₁＞F₂とすれば、より小さな
初期締付力F₂で軟質金属シール材５の薄膜部分
５ａの初期締付後の厚さより大きい有効たわみ量
δ₂を得ることができ、蓋体の厚さが薄く締付ボル
ト径が細いより小型，軽量の密封装置が得られ
る。

本実施例では皿ばね７が一枚の場合について述
べたが、第３図に示すように複数枚の皿ばね８を
積み重ねて第２図の荷重特性を出すようにしても
よい。また第１図，第３図の実施例では、結合部
材である蓋体４に環状溝４ｂを設けたが、逆に開
口部材である筐体２に環状溝を設けてもよいこと
は明らかである。

〔考案の効果〕

この考案によれば、蓋体とボルトとの間に、ば
ね定数がほぼ一定、あるいは定荷重型の特性を有
し、有効たわみ量が軟質金属シール材の薄膜部分
の初期締付直後の厚さより大きくなるようなリン
グの内外径および板厚を選定した皿ばねを介装し
たことにより、シールの薄膜部分の厚さが塑性変
形によつてほぼ零に減少しても最小締付力以上の
締付力を維持することが可能になる。従つて定期
的な増し締めをすることなく長期間確実な気密の
保持が実現可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例になる密封装置の断
面図、第２図は皿ばねの荷重特性図、第３図は本
考案の他の実施例になる密封装置の断面図、第４
図は従来の密封装置の断面図、第５図、第６図は
第４図の要部断面図で第５図は締付前、第６図は
締付後を示す図、第７図はばね座金の荷重特性図
である。 ２……筐体、２ｂ，４ａ……シール面、４……
蓋体、４ｂ……環状溝、５……軟質金属シール
材、５ａ……薄膜部分、６……ばね座金、７，８
……皿バネ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数個のボルト穴とその内周側にシール面を有
   する結合部材と、該結合部材と対向し前記ボルト
   穴に対応する複数個のねじ穴とその内周側にシー
   ル面を有する開口部材と、前記結合部材シール面
   または前記開口部材シール面のいずれか一方に設
   けられた開口部を囲む環状溝と、該環状溝に嵌め
   込まれ該環状溝より大きな断面積を有する軟質金
   属シール材とを備え、ボルトの締付によつて前記
   結合部材シール面と前記開口部材シール面との間
   に形成される前記軟質金属シール材の薄膜により
   気密シールされる密封装置において、前記結合部
   材と前記ボルトとの間に、初期締付力からシール
   が可能な最小締付力にいたる有効たわみ量が、前
   記軟質金属シール材の薄膜部分の初期締付直後の
   厚さより大きい皿ばねを介装して成ることを特徴
   とする密封装置。