JPH0535242Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、例えば超高真空機器用ないし原子力
機器用の管継手部などのシール用として用いられ
る金属中空Ｏリングを、Ｏリング溝内に容易かつ
迅速に装着することができるシール構造に関す
る。

考案の技術的背景ならびにその問題点 特に原子力機器関連の配管内には放射能を帯び
た腐食性流体が存在することから、そこで用いる
管継手部には、気密性が高く、また、ガス透過の
問題もない金属中空Ｏリングが好ましく使用され
ている。この金属中空Ｏリングは管継手部（例え
ば、フランジ部）に形成されたＯリング溝に装着
して、両端フランジ部を相互に締付けることによ
つて内部流体を良好にシールする。

このような金属中空Ｏリングには、中空リング
状に成形された金属外被自身のみから成るタイプ
と、第１０図に示すように、中空リング状に成形
された金属外被２内にリング状の弾性部材として
の金属コイルスプリング１等を内在させたタイプ
とがある。金属外被自身のみから成るタイプの金
属中空Ｏリングにあつては、弾力性が不足し、シ
ール性が低下する虞があることから、金属外被２
内に弾性部材としてのコイルスプリング１を内在
させたタイプの金属中空Ｏリング３が原子力機器
用等として多用されている。

しかしながら、このような金属中空Ｏリング３
を、たとえば第１１図に示すフランジ４のＯリン
グ溝５に装着する場合には、次のような不都合を
有していた。すなわち、フランジ４におけるフラ
ンジ面４ａが鉛直方向下方もしくは水平方向を向
いている場合には、そのフランジ面４ａに形成さ
れたＯリング溝５における正規の位置に金属中空
Ｏリング３を装着しようとしても、このＯリング
３がＯリング溝５から脱落する虞があり、その作
業が煩雑であつた。特に、原子力機器用のフラン
ジ４に形成されたＯリング溝５に金属中空Ｏリン
グ３を装着する場合には、安全性の観点から、こ
のＯリング３をロボツトハンド等により把持しつ
つ装着するため、その装着作業が特に煩雑であ
り、このＯリング３をＯリング溝５に迅速かつ的
確に装着することは困難であつた。

従来では、この種の問題点を解決するために、
特開昭54−148953号公報に示すような複合ガスケ
ツトが公知である。この公報に開示された複合ガ
スケツトにあつては、金属ガスケツトの外周にゴ
ム材などの弾性部材を装着してあるので、この弾
性部材がガスケツト溝に圧接し、この複合ガスケ
ツトの脱落を防止している。

しかしながら、この公報に開示された複合ガス
ケツトにあつては、金属ガスケツトの外周にゴム
材等の弾性部材を装着してあるので、下記のよう
な問題点を有する。

第１に、金属ガスケツトの外周に装着される
ゴム材等の弾性部材が単純な円筒状リング形状
であるため、金属ガスケツトの外周に弾性部材
を装着するためには、この金属ガスケツトと弾
性部材とを接着しなければならないという製造
加工上の煩雑さがある。もしこれらを接着しな
いと、金属ガスケツトと弾性部材とが取扱い時
に離脱してしまう虞があり、不安定な状態でこ
の複合ガスケツトを装着しなければならないか
らである。

第２に、金属ガスケツトの外周に装着される
弾性部材は、単純な円筒状リング形状であり、
しかもガスケツト溝の外周壁外径より大きい外
径をその構成上有しているため、このガスケツ
トをガスケツト溝内に装着する際に、弾性部材
がガスケツト溝内に入り難く、したがつてこの
金属ガスケツトの装着が煩雑であるという不都
合を結果的に有している。

第３に、このような複合ガスケツトを特に原
子力関連機器用として用いる場合に、放射線に
よつて金属ガスケツトの外周に装着されたゴム
材が劣化する虞があり、いつたん劣化すると、
再使用できないという不都合を有する。

第４に、超高真空機器用の管継手部にこのよ
うな複合ガスケツトを使用する場合、いつたん
装置全体を高温でベーキング（150℃〜250℃）
する必要があり、この時、ゴム材が熱劣化する
ため再使用できないという不都合を有する。

第５に、ゴム材を金属ガスケツトの外周に装
着した複合ガスケツトにあつては、ゴム材が腐
食ガス流体中で腐食する虞があることから、こ
のような複合ガスケツトを腐食ガス雰囲気中で
取扱うことができないという不都合を有する。

また、従来では、第１２図に示すように、金属
中空Ｏリング３ａの金属外被２ａを、内層側金属
材６と外層側金属材７との多層構造とし、外層側
金属材７の一端を径方向に延長させ、この延長部
８をＯリング溝５の底面にビス９等で固定してあ
るシール構造も知られている。このようなシール
構造によつても、金属中空Ｏリング３ａがＯリン
グ溝５から脱落することがない。

しかしながら、このような従来のシール構造に
あつては、金属中空Ｏリング３ａをＯリング溝内
に固定する際にビス９等によるねじ止めを必要と
するため、その作業が煩雑であるという不都合を
有する。特に、原子力関連機器等においては、ロ
ボツトハンドによる金属中空Ｏリングの装着作業
が要求されることから、このような装着作業の煩
雑な従来のシール構造を採用することはできなか
つた。

また、第１２図に示すシール構造にあつては、
その構造上、Ｏリング溝５の幅を広くする必要が
あり、そのためにフランジの強度が低下するのを
防止するために、フランジを幾分大きめに設計せ
ざるを得ないという不都合も有する。さらにま
た、Ｏリング溝５の底面に、ビス９螺合用のねじ
穴を形成しなければならないという煩雑さも有す
る。

考案の目的 本考案は、このような従来技術に伴う不都合を
一挙に解消するためになされたものであり、特に
原子力機器用、あるいは超高真空機器用の管継手
部などのシール部に使用する金属中空Ｏリングに
おいて、金属中空Ｏリングの装着が困難な場所に
おいても、正しい位置に迅速かつ容易に上記Ｏリ
ングを装着できるシール構造を提供することを目
的としている。

考案の概要 かかる目的を達成するために、本考案は、周方
向に連続した開口部が形成され、横断面が略Ｃ字
形状を有する周方向に連続した金属外被と、この
金属外被の内部に収容され、この金属外被の弾力
性を向上させる弾性部材とから成る金属中空Ｏリ
ングを、Ｏリング溝内に装着してなるシール構造
において、 前記金属外被の開口部に、周方向一部に不連続
部を有し弾力性を有する多角形状の線材から成る
リング部材を嵌合させ、 前記リング部材を、前記Ｏリング溝の側壁面に
形成した凹部に係合させたことを特徴としてい
る。

このような本考案に係るシール構造によれば、
金属中空ＯリングをＯリング溝内に装着する際
に、リング部材の角部ないし直線部がＯリング溝
の外周側壁面もしくは内周側壁面に形成された凹
部弾発的に係合するため、いつたんＯリング溝内
に金属中空Ｏリングが収容されると、たとえＯリ
ング溝が鉛直方向下方を向いている場合でも脱落
することがない。しかも、このようなリング部材
の当接によつて、このＯリングのＯリング溝内に
おける位置決めが、Ｏリングの装着と同時に容易
かつ正確に行い得る。また、このようなリング部
材を金属外被に装着する際には、金属外被の開口
部に単に嵌合するだけで良いので、その組立がき
わめて容易である。さらに、金属外被の開口部に
嵌合されたリング部材は周方向一部に不連続を有
する弾力性がある多角形状をしており、Ｏリング
溝の周壁に点接触するようになつているため、こ
のようなＯリングをＯリング溝内に装着する際
に、リング部材が邪魔になることなくスムーズに
収縮する。したがつて、このリング部材が嵌合さ
れた金属外被をリング溝内にスムーズに装着する
ことができる。

考案の具体的説明 以下、本考案を図面に示す実施例に基づき詳細
に説明する。

第１図は本考案の一実施例に係るシール構造を
示す要部断面図、第２図は第１図に示す金属中空
Ｏリングの要部断面正面図、第３図は本考案の他
の実施例で用いる金属中空Ｏリングの要部断面
図、第４図は第２図に示すＯリングの平面図、第
５図は第４図に示すリング部材のみの平面図、第
６，７図は第１図に示すシール構造の要部断面
図、第８図は本考案の他の実施例に係るシール構
造の要部断面図、第９図は本考案のさらにその他
の実施例で用いる金属中空Ｏリングの平面図であ
る。

第１，６，７図に示すように、本考案に係るシ
ール構造は、金属中空Ｏリング１０を、たとえば
フランジ４に形成されたＯリング溝５ａ内に装着
し、Ｏリング溝５ａが形成されてないフランジ２
０を前記フランジ４と連結した場合に、突き合わ
されたフランジ４，２０間隙間からの流体の漏洩
を防止するためのものである。

第２，４図に示すように、本考案に係るシール
構造で用いられる金属中空Ｏリング１０は、周方
向に連続した開口部１１が形成され、横断面が略
Ｃ字形状を有する周方向に連続した金属製の金属
外被２とこの金属外被２の内部に収容される弾性
部材としての金属コイルスプリング１とを有す
る。そして、前記金属外被２の開口部１１には、
第５図に示すように周方向一部に不連続部１２を
有し、弾力性を有する多角形状の線材から成るリ
ング部材１３が、第２，４図に示すように嵌合し
てある。

第２，４図に示す実施例では、金属外被２は相
手部材とのなじみ性を考慮した単一の軟質金属材
で断面略Ｃ字形状に成形されるが、本考案はこれ
に限らず、第３図に示すように、金属外被２ｂを
軟質金属材１４と硬質金属材１５とを積層してな
る金属クラツド材で構成しても良い。ここで、金
属クラツド材とは地金の表または裏に被覆金属板
を密着させ、高温圧延して成形される２種以上の
金属複合体である。そしてこの金属複合体の異種
金属材料が金属結合で一体化している。金属クラ
ツド材は、各種金属の複合化ができるが、本実施
例で用いる金属クラツド材にあつては、表面層側
を軟質金属材１４で構成し、裏面層側を硬質金属
材１５で構成し、しかも好ましくは軟質金属材１
４の厚さを0.05〜1.00mmにする。このように表面
層側に軟質金属材１４を配置するのは、相手金属
のシール面に良好ななじみ性を付与し、安定した
シール性を実現するためであり、裏面層側に硬質
金属材１５を配置するのは、コイルスプリングの
くい込みを抑制し、もつてコイルスプリングのピ
ツチ間における応力低下を防止し、確実にコイル
スプリングの反撥力を表面層に伝えるためであ
る。

具体的には、軟質金属材１４としては、アルミ
ニウム、銅、銀などの比較的軟質の金属材を選択
し、また硬質金属材１５としては、ステンレス、
インコネル、モネル、ニツケル合金など比較的硬
質の金属材を選択する。

本実施例で用いるクラツド材としては、上述し
たように、通常２層のクラツド材（シングルオー
バーレイ）を使用するのがこの他に３層（ダブル
オーバーレイ）またはこれ以上の層で複合してい
てもよい。ただし、この場合、最表面層側の金属
材は、裏面層側の金属材の少なくとも１層より軟
質金属であることを条件とする。

次に金属外被２，２ａ内に収容される弾性部材
について説明する。弾性部材としては、第２，３
図に示すような断面円形の金属製コイルスプリン
グ１が好ましい。金属製であれば、放射線により
劣化することなく、耐熱性ないし耐腐食性に優れ
ているからである。なお、本考案にあつては、金
属外被２内に収容される弾性部材としては断面円
形のコイルスプリング１に限らず、その他の断面
形状のコイルスプリングであつても良いし、また
はコイルスプリング以外の弾性部材であつても良
い。このようなコイルスプリング１等の弾性部材
は、金属外被２の内周側に圧接するので、金属外
被２の弾力性を向上させると共に、金属外被２の
開口部１１に嵌合されるリング部材１３の内周側
にも圧接するので、このリング部材１３の弾力性
をも向上させる。

次にリング部材１３について説明する。リング
部材１３は、弾力性を有する線材を第２図に示す
ように、角部１６が少なくとも４個以上形成され
た多角形状にリング状に折曲し、その周方向に不
連続部１２が形成されるように成形してある。角
部１６の数は、たとえば第５図に示すように10個
程度が良いが、これに限定されない。リング部材
１３の材質としては、ステンレス製バネ鋼材等の
金属が好ましいが、その他の弾力性を有する材質
であつても良い。金属製が好ましいのは、放射線
により劣化することがなく、耐熱性ないし耐腐食
性に優れているからである。しかしながら、使用
用途に耐え得る材質であれば、リング部材１３の
材質として合成樹脂等を用いることもできる。

次に、このような金属中空Ｏリング１０が装着
されるＯリング溝５ａについて説明する。Ｏリン
グ溝５ａは、第６，７図に詳示するように、突き
合わされる一方のフランジ４におけるフランジ面
４ａに、周方向に連続して形成され、そこに収容
される金属中空Ｏリング１０の断面径よりも小さ
い溝深さを有する。このため、相手側のフランジ
２０におけるフラツトなフランジ面２０ａと前記
フランジ面４ａとが突き合わされた状態で、Ｏリ
ング溝５ａ内の金属中空Ｏリング１０が所定のつ
ぶし代で弾性変形し、両フランジ４，２０間隙間
を良好に密封することになる。

本考案にあつては、このＯリング溝５ａにおけ
る外周側壁面に、周方向に連続する凹部２２を形
成してあり、この凹部２２にリング部材１３の角
部１６が係合するようになつている。凹部２２の
断面幅ｔは、リング部材１３の直径より大きくし
てあり、第７図に示すように、金属中空Ｏリング
１０が弾性変形してリング部材１３が移動した場
合でも、このリング部材１３が凹部２２から外れ
ないようになつている。

このような本考案の一実施例に係るシール構造
にあつては、第１図に示すように、金属中空Ｏリ
ング１０を、たとえばフランジ４に形成されたＯ
リング溝内５に装着する際に、リング部材１３の
角部１６がＯリング溝５に形成された凹部２２
に、このリング部材１３の弾力性とコイルスプリ
ング１の弾力性とによつて、弾発的に係合するた
め、いつたんＯリング溝５内にこのＯリング１０
が収容されると、たとえＯリング溝５が鉛直方向
下方を向いている場合でも脱落することがない。
しかも、このようなリング部材１６と凹部２２と
の係合によつて、金属中空Ｏリング１０のＯリン
グ溝５内における位置決めが、Ｏリング１０の装
着と同時に容易かつ正確に行い得る。また、この
ようなリング部材１３を金属外被２に装着する際
には、金属外被２の開口部１１に単に嵌合するだ
けで良いので、その組立が容易である。さらに、
金属外被２の開口部１１に嵌合されたリング部材
１３は周方向一部に不連続部１２を有する弾力性
がある多角形状をしており、しかもＯリング溝５
の外周壁に点接触するようになつているため、こ
のようなＯリング１０をＯリング溝５内に装着す
る際に、リング部材１３が邪魔になることなくス
ムーズに収縮し、したがつて、このリング部材１
３が嵌合された金属外被２をリング溝５内にスム
ーズに装着することができる。なお、本考案によ
れば、リング部材１３のみをＯリング溝２２にお
ける凹部２２に予め係合させ、その後、金属中空
Ｏリング１０をＯリング溝１０内に装着し、リン
グ部材１３を金属外被２の開口部１１に嵌合させ
るようにしても良い。

また、リング部材１３を、バネ鋼材等の金属製
の弾性部材から成る線材で成形した場合には、こ
の材質が放射線により劣化することもなく、高温
でも変質することがないと共に、腐食ガス雰囲気
中でも耐腐食性を有することから、原子力機器も
しくは超高真空機器のシール用として用いた場合
に特に都合が良い。

なお、本考案は、上述した各実施例に限定され
るものではなく、本考案の範囲内で種々に改変す
ることができる。

たとえば上述した実施例では、金属外被２の外
周側に周方向に連続した開口部１１を形成し、こ
こにリング部材１３を嵌合するようにしたが、こ
れに限らず、第８図に示すように、金属外被２の
内周側に周方向に連続した開口部１１を形成し、
ここにリング部材１３を嵌合するようにしても良
い。この実施例の場合には、リング部材１３にお
ける角部１６以外の直線部がＯリング溝５ｂにお
ける内周壁面に形成した凹部２２ａに係合する。

また、金属中空Ｏリング１０の全体形状は第４
図に示すような略真円リング形状に限らず、楕円
形状であつても良いし、第９図に示すような長方
形リング形状であつても良い。

第９図に示す金属中空Ｏリング１０ａにあつて
は、長方形リング形状に周方向に連続した金属外
被２ｃの外周側に周方向に連続して形成された開
口部に、多数の角部１６と一個の不連続部１２と
を周方向に有する多角リング形状の線材から成る
リング部材１３ａを嵌合してある。特に本実施例
では、金属外被２ｃにおける角部１８に位置する
リング部材１３ａにおける角部１６の形成個数を
多くしてある。これによつて、金属中空Ｏリング
１０ａがＯリング溝から脱落するのを有効に防止
している。

考案の効果 以上説明してきたように、本考案に係るシール
構造によれば、金属外被の開口部に、周方向一部
に不連続部を有し弾力性を有する多角形状の線材
から成るリング部材を嵌合し、このリング部材を
Ｏリング溝の側壁に形成された凹部に係合するよ
うにしたので、特に原子力機器用、あるいは超高
真空機器用の管継手部などのシール用として用い
る場合に、金属中空Ｏリングの装着が困難な場所
においても、正しい位置に迅速かつ容易に金属中
空Ｏリングを装着できる。

また、本考案に係るシール構造によれば、金属
中空Ｏリングの交換作業が容易であり、そのメン
テナンスが楽である。しかも、取付用のリング部
材は再使用が可能であり、経済的にも優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るシール構造を
示す要部断面図、第２図は第１図に示す金属中空
Ｏリングの要部断面正面図、第３図は本考案の他
の実施例で用いる金属中空Ｏリングの要部断面
図、第４図は第２図に示すＯリングの平面図、第
５図は第４図に示すリング部材のみの平面図、第
６，７図は第１図に示すシール構造の要部断面
図、第８図は本考案の他の実施例に係るシール構
造の要部断面図、第９図は本考案のさらにその他
の実施例で用いる金属中空Ｏリングの平面図、第
１０図は一般的な金属中空Ｏリングの要部断面正
面図、第１１図は従来例に係る金属中空Ｏリング
の取付状態を示す断面図、第１２図は従来のシー
ル構造を示す要部断面図である。 ２……金属外被、４，２０……フランジ、５，
５ａ，５ｂ……Ｏリング溝、１０，１０ａ……金
属中空Ｏリング、１１……開口部、１３，１３ａ
……リング部材、２２，２２ａ……凹部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 周方向に連続した開口部が形成され、横断面が
   略Ｃ字形状を有する周方向に連続した金属外被
   と、この金属外被の内部に収容され、この金属外
   被の弾力性を向上させる弾性部材とから成る金属
   中空Ｏリングを、Ｏリング溝内に装着してなるシ
   ール構造において、 前記金属外被の開口部に、周方向一部に不連続
   部を有し弾力性を有する多角形状の線材から成る
   リング部材を嵌合させ、 前記リング部材を、前記Ｏリング溝の側壁面に
   形成した凹部に係合させたことを特徴とする金属
   中空Ｏリングを用いたシール構造。