JPH08500887A - 金属密封素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属製の弾性密封素子により半径方向の静的密封を行う場合、密封面が取付けの際に密封により損傷される危険がある。密封素子の密封性は、保証されず、取外して密封面を事後機械加工する必要がある。ケーシング（１）の中に２つの密封リング（２ａ，２ｂ）を互いにに斜めにずらして配置することにより、密封面（２ａ，２ｂ）を損傷する危険無しに密封面（１４，１５）に当接する密封素子が形成される。この場合、密封リング（２ａ，２ｂ）は、互いに沿って滑り、必要な密封圧力を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 金属密封素子 技術分野 本発明は、例えばフランジ接続素子等の接続素子を半径方向に静的に密封する ための高い弾性を有する金属から成る密封素子に関する。 従来技術 金属製弾性密封素子は、２つの密封面の間に挟まれ、その際に弾性変形される 。この変形により密封素子の中に密封圧力が発生し、この密封圧力は、変形の際 に所定値まで増加する。静的接続素子を密封する密封素子は、原理的に２つの異 なる構成が存在する。 第１の構成の場合、密封素子は、接続する構成部品の半径方向の密封面に当接 し、軸方向に圧縮される。これは通常、ねじ締めにより行われる。この構成の場 合、ねじ締め力は、内圧に起因する内圧力と、密封素子の密封圧力から発生する 密封力との和より大きくなければならない。長時間にわたり密封性を維持するこ とは、密封素子材料の特性に依存し、熱膨張又は材料の流動又は接続素子に作用 する引張り応力又は圧縮応力に更に依存し、引張り応力又は圧縮応力は例えば、 ねじ締めのねじ締め応力の変化により発生し、ひいてはねじ締め力により発生す る。 第２の構成の場合の密封素子は、接続する２つの構成部品の軸方向の密封面に 当接し、これらの密封面の間に挟まれて半径方向に圧縮される。この場合、ねじ 締めは、内圧力のみを受止める。これに対して、密封素子を圧縮する半径方向の 密封力は、これら２つの構成部品を接続する際に発生され、従って原理的には、 軸方向のねじ締め力と無関係である。 従来技術には、これらの２つの構成に適する多数の密封素子が存在する。 しかし、大きい圧力差が印加される密封装置を形成するのに適する密封素子材 料を選択をしたり、強い温度変化にさらされる密封素子を形成するのに適する密 封素子材料を選択する場合、材料選択の幅は、要求が厳しくなるとともに狭くな り、しばしば、金属材料に制限されなければならない。 金属密封素子は通常、密封面の材料に比して大きい変形性を有する材料から成 る。従って、挟まれると密封素子は、密封面に当接することは確かであるが、し かし、密封素子の大きい不規則性又は付加的な変形を補償することはできない、 何故ならば金属密封素子の変形能は通常、非常に制限されているからである。従 って、金属密封素子を使用できるためには、密封面の高い表面品質と、工作物の 高い精度とを保証しなければならない。 軸方向の密封のためには、前述の要求を満足するのに適するある程度可撓性の 金属密封素子が存在する。例えば、軸方向に密封する平面的２重リング密封素子 が公知であり、とりわけ、Ｂｕｓａｋ及びＬｕｙｋｅｎ社のカタログ“Ｈｅｌｃ ｏｆｌｅｘ” （２／８５版，８及び９及び１０及び１８頁）に示されている。 この構成の欠点は、前述の密封性を実現するための大幅に大きいねじ締め力の外 に、構成部品の端部における密封面の前部の配置に起因する密封面損傷の危険に ある、すなわち、この個所では密封素子は、操作中にあらゆる種類の機械的作用 にさらされる。 半径方向の密封のためには、可撓性の金属密封素子が公知であり、このような 密封素子においては、この場合には金属密封素子の変形にも作用する取付け力は 、許容可能な程度に保持される。半径方向の密封面は、機械的影響に対して比較 的良好に保護され、達成される密封性は、ねじ締めの程度と、ねじ締め力の変動 とに無関係である。 ドイツ特許出願第２２４１２７３号明細書の第５図には、半径方向に密封する 密封リングが示されており、この密封リングは、取付けの間に、一方の構成部品 の一部であり密封面に前置されている円錐部分により半径方向に変形され、他方 の構成部品に押圧される。ドイツ特許出願第３７１３０７１号明細書は、静的に 半径方向に密封する一方の構成部品の円錐部分のための取付けパラメータを開示 し、“Ｈｅｌｉｃｏｆｌｅｘ”との商品名で市販されている密封リングを指摘し ている。 この密封構成の欠点は、密封性を達成するのに必要なだけ応力を予め実現する ために、密封リングが統合組立の際にまず初めに円錐面に沿って滑らされて広げ られ又は圧縮されることにある。次いで密封リングは、少なくとも１つの密封面 に沿って滑らされて、構成部品がそれらの終位置に到達する。円錐面及び密封面 に沿って滑らされ、その際、密封リングには、完全に応力が予め与えられている ので、密封面が損傷される危険があり、密封面が損傷されるとただちに、密封性 が低下又は消失する。とりわけ、統合組立の直後では、統合組立の間にこのよう な損傷が発生したかどうか、又、発生したとしたらその規模はどの程度かという ことは分からない。接続を解除する際も、密封リングは、再び密封面に沿って滑 らされ、次いで円錐面にわたり密封リングの予め与えられた応力変形の一部が、 逆戻り変形により消失される。通常、密封リングは、取付けの際に恒久的な可塑 的変形を受けており、従って置換される。しかしこれは、密封面が良好な状態に ある場合にのみ可能である。さもないと、密封面は事後加工されなければならず 、これは、例えば導管フランジ又はシリンダヘッド密封素子の場合に大きいコス 卜がかかる。その上、取付け力は、密封リングを滑らす際の摩擦により比較的大 きい。 発明の説明 本発明は、次の問題を基礎にしている。すなわち可撓性金属密封リングにより 静的な半径方向の密封の場合、密封面は摩擦により密封素子自身により損傷の危 険にさらされ、従って密封性が確実に保証されていない。密封面の再度の利用も 、簡単には可能でない。 本発明の課題は、取付けの際に密封面の損傷を防止し、確実な密封性を実現す る、静的に半径方向に密封する可撓性金属密封素子を提供することにある。密封 面の再利用の場合にも、接続を解除した後に再利用が密封面の事後加工なしに可 能であるべきである。 前述の問題及び課題は、請求の範囲に開示されている教示により解決される。 実施態様項は、第１項の教示の有利な実施例を示す。 本発明により達成可能な利点はとりわけ、統合組立の際に滑り摩擦による密封 面の損傷が防止され、密封面が接合方向に平行に位置したままであることにある 。密封素子に予め応力を発生させる円錐面は、不要である。潤滑剤又は摩擦を低 減するその他の取付け補助手段も、不要である。これは、密封素子のケーシング が、統合組立の際にまず初めに緩やかに密封面に当接することにより達成される 。次いで、変形する間にケーシングは、密封面におけるその位置を変化させず、 ケーシングは、密封面に当接している。密封素子の半径方向の予め与えられる応 力は、ケーシングの中で互いに沿って滑る密封リングにより発生する。密封リン グには、密封面が軸方向に位置するので、半径方向の広がりのための空間は残さ れていない。密封面は、滑り摩擦が低減するので、密封素子による損傷の危険に さらされず、密封面は、接続解除の後にも簡単に再利用できる。 本発明の密封素子の変形は、各個々の密封リングの変形から成る。従って本発 明の密封リングは、１つの密封リングから成る公知の密封素子に比して、弾性逆 戻り変形の能力が、２倍の大きさである利点を有する。本発明の密封素子は、高 温及び低温及び大きい圧力差の場合にも確実に使用できる。本発明の密封素子は 、高い密封性を有し、長い寿命を有する。 第２項の有利な実施例は、高圧が密封作用を強化する利点を有する。ケーシン グの開放側への高圧の作用の下に、密封素子のケーシングは、密封面に更にしっ かりと押圧され、密封力が高められる。 第３項の実施例では、延性材料から成るケーシングの中に弾性材料であって可 延性でない密封リングを配置する組合せにより密封素子の良好な弾性特性が得ら れ、ケーシングが延性であることにより粗な表面の突起群が補償されて密封面へ 良好に整合を作用する利点を有する。外側ケーシングの材料として例えばアルミ ニウム又は銅又は銀又は軟鉄が使用可能であるが、しかしその他の材料も使用可 能である。 第４項には、密封リングを斜めにずらすための優先される領域が記載されてい る。密封リングは、無負荷状態では密封面に対して垂直の方向に対して５゜〜４ ５゜の角度αの中で互いにずれて位置する。この領域内で密封リングは、互いに 沿って良好に滑り、充分な密封圧力を形成し、その際、統合組立の際にねじ締め 力を過剰に大きくしない。 第５項の有利な実施例ではケーシングは、自身が直接に又はその他の剛性部品 を介して間接的に互いに接触し、ひいては互いにより支持されるように双方の密 封リングを一緒に保持する。 第６項の実施例では密封性が、弾性ケーシングに被着されている延性金属層に より改善される。これらの層は、僅かな力の作用により変形し、従って、対向し て位置する表面に密に当接する。粗の表面の突起群が、補償される。延性層が過 剰に厚いと、高い負荷状態において延性材料が流れる欠点がある。これは、この 実施例では防止される。 第７項に記載のように、双方の密封リングが、又は少なくともそれらのうちの １つが、良好な滑り特性を有する層を有する場合、密封リングが互いずらされる 際の密封リングの間の摩擦が、低減する。密封リングは、より良好に互いに沿っ て滑ることができ、ケーシングの中により良好に収まる。僅かな取付け力により 、密封素子の半径方向に予め与えられる応力を大幅に高めることができる。 製造が簡単であり、市販の密封リングを使用できるので、第８項に記載の円形 横断面を有する密封リングの使用は、有利である。 しかし、例えば第９項に記載の楕円横断面等の別の横断面を有する密封リング を使用することも可能である。これは、所定の組込み寸法を有する従来使用され てきた密封素子を置換する場合に使用できる。 斜めにずれて配置されている異なる厚さの密封リングを有する第１０項に記載 の実施例は、例えば既存の密封素子に付加的に事後装着を行う等の場合にしばし ば見られるようにスペースが制限されている場合に本発明の教示を利用できる利 点を有する。予め応力を与えるための変形は、密封リングだけに制限することが できる。密封リングを互いに沿って滑らすことが、１つの平面の中の１つの位置 に到達するまでは行われず、従って軸方向力が残り、この軸方向力はフランジね じ締めにより受止められなければならないことは確かであるが、しかしケーシン グは不動に密封面に当接し、密封面の損傷は防止される。 第１１項に記載の有利な実施例は、密封リングの変形特性の変化を特徴とする 。中空横断面を有する金属リングを密封リングとして使用することにより、僅か な力により変形することが可能となる。 変形特性を調整する別の１つの手段は、第１２項に記載されているように中空 の横断面を有する金属リングを使用することでにあり、この場合、横断面は、開 口を有する。これによりＣ形横断面が形成される。これにより密封リングの弾性 が高められ、金属リングの変形のための空間が得られる。 金属リングの中の開口は有利には、密封素子の部分領域であり圧力印加されて いる領域の外部に配置されている。これらの開口が位置してはならない領域はと りわけ、金属リングが互いに支持されているか又はケーシングにより支持されて いる領域である、何故ならばこのような領域の中に位置すると、密封力が変化す るからである。 第１４項に記載の有利な実施例では、開口はある特定の領域の外部にのみ位置 する。この禁止領域は、密封リング横断面の中心と中心とを結ぶ直線の回りに位 置し、中心から４つの方向に形成されている角度αにより形成され密封リングの 周縁に位置する部分領域を含む。中心間を結ぶ直線は、力の作用の主軸線であり 、角度αに割当られている部分領域は、取付けの際に密封リングが互いに沿って 滑ることがある領域を形成する。 第１５項に記載の有利な実施例では、密封リングの変形特性を変化させること が、コイルばねにより形成される芯により可能となる。これにより、密封リング の弾性又は可塑的な変形に、内部からの抵抗が抗する。その上、コイルばねの使 用により、コイルばねの弾性により一様かつ恒久的に密封素子を密封面に押圧す ることが可能となり、工作物の最適な幾何学形状からのずれを補償できる。これ により押圧は、恒久的に維持される。押圧は、ばね自身の弾性特性により、例え ば温度膨張の速度が異なることに起因して寸法が僅かに互いにずれている場合で も保証される。 図面の簡単な説明 本発明の１つの実施例が、図面に示され、次に詳細に説明される。 第１図は密封素子の１つの有利な実施例の横断面を拡大して示す斜視図、第２ 図は第１３項に記載の禁止領域を示す斜視図、第３図はフランジ接続素子の中に 配置されている取付け前の密封素子の側面断面図、第４図は統合組立中の状態を 示す側面断面図、第５図はフランジ接続素子の中の統合組立終了後の変形された 密封素子の側面断面図、第６図は内部に位置する剛性素子を有する密封リングの 斜視図である。 本発明の実施例 第１図には、本発明の密封素子の構造が示されている。ケーシング１は、Ｃ形 の横断面を有し、この横断面は、３つの部分から成る。すなわち、２つの円弧部 分３ａ，３ｂと、これらの円弧部分３ａ，３ｂを接続する直線部分３ｃとから成 る。直線部分３ｃは、円錐ケーシング表面の一部を形成し、円錐角は１０４゜で ある。この角度は、１８０゜−２αの式により得られる。Ｃ形の横断面により、 直線３ｃに対向して位置する側に開口３ｄが形成され、開口３ｄは、密封素子全 体にわたり延在する。ケーシング１は有利には、延性材料から成り、密封面１４ ，１５に整合でき、密封面１４，１５は常に、技術に起因する粗な表面を有する 。ケーシング１が弾性材料から成る場合、ケーシング１は、延性金属から成る被 覆を被着することも可能である。 円錐部分３ａ，３ｂは、密封リング２ａ，２ｂを包囲し、密封リング２ａ，２ ｂに密に接触している。 密封リング２ａ，２ｂは、中空の金属リング４ａ，４ｂから成り、金属リング ４ａ，４ｂの中にはそれぞれ１つのコイルばね５ａ，５ｂが埋込められている。 金属リング４ａ，４ｂは、弾性であり延性でない材料から成る。金属リング４ａ ，４ｂの機能は、密封素子の弾性変形を高い密封圧力に変換することにある。本 実施例ではこの機能は、埋込められているコイルばね５ａ，５ｂにより補助され ている。コイルばね５ａ，５ｂは、密封リング２ａ，２ｂが可塑的に変形した場 合でも密封素子の弾性を維持する。コイルばねは、高い軸方向圧縮強度を有し、 これにより作動中にコイルばねが横方向負荷を印加されて側方へ傾動することが 防止される。このような傾動が発生すると、密封度が直ちに低下する、何故なら ば密封圧力がもやは形成されないからである。 コイルばねを使用すると、弾性であり延性でない材料から成る金属リング４ａ ，４ｂが、コイルばね５ａ，５ｂのコイルが延性ケーシング１の中に食込むこと が防止される、何故ならば金属リング４ａ，４ｂは、コイルばね５ａ，５ｂから 出 る力を一様にケーシング１に伝達し、密封面への一定で持続的な押圧を形成する からである。 金属リング４ａ，４ｂは、閉鎖されておらず、密封素子の周方向に開口６ａ， ６ｂを有する。開口６ａ，６ｂはそれらが、第２図に示されている禁止領域（７ ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）の外部に位置するように位置決めされている。 密封素子は、円錐の一部分として見なすことができる、一方の密封リングは、 他方の密封リングより大きい。図示の実施例では、密封リング２ｂは、密封リン グ２ａより小さく、双方の密封リング２ａ，２ｂは、密封面１４，１５に対して 垂直方向を基準にして３８度の角度αだけ互いに斜めにずれて配置されている。 密封リング２ａ，２ｂは、直接に接触し、互いにより支持されている。 密封リング２ａ，２ｂは、異なる厚さを有することもでき、横断面が円形では なくてもよく、例えば楕円であってもよく、従って種々の条件に適応できる。 第２図には、密封リングに形成され特別の負荷を印加される領域７ａ，７ｂ， ８ａ，８ｂが示されている。これらの領域７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、取付けの 際に互いにはめ込むときに発生する運動が予測不可能なことに起因する。その際 、密封リング２ａ，２ｂは、互いに回転ずれしたり、互いに滑ったりするが、し かしいずれにせよ領域（８ａ，８ｂ）を越えて相対的位置を変化することはない 。ケーシング１への密封リング２ａ，２ｂの押圧個所も、密封リング２ａ，２ｂ の中心と中心とを結ぶ直線の回りの領域７ａ，７ｂの中に位置し、領域７ａ，７ ｂの中には開口６ａ，６ｂは入込んではならない。領域７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ は、密封リング２ａ，２ｂの中心と中心とを結ぶ直線の回りの角度αの領域内に 位置し、角度αを形成する直線の交差点はそれぞれ、密封リング２ａ，２ｂの中 心である。 第３図に示されている可撓性の密封素子は、円形のフランジ接続素子を密封す るのに使用される。しかし、半径方向の静的密封を必要とするその他の任意の組 込み部品、例えばシリンダヘッド密封素子等も可能である。 この場合、密封素子はケーシング１から成り、ケーシング１は、円形横断面を 有する密封リング２ａ，２ｂを一緒にして保持している。密封リング２ａ，２ｂ は、互いに斜めにずれてケーシング１の中に配置されている。 フランジ接続素子は、固定されて保持されているフランジ１０から成り、フラ ンジ１０は、周囲に分散配置されている接続手段１１，１２を介して可動フラン ジ１３に接続される。フランジ接続素子は、密封素子により半径方向に密封され る。このためにフランジ１０は、同軸で外部に位置する半径方向の密封面１４を 有し、フランジ１３は、同軸の内部の密封面１５を有する。内部の密封面１５は 、その性質からして、外部の密封面１４に比して小さい直径を有する。内部も密 封面１５及び外部の密封面１４の直径はそれぞれ、密封素子の内径及又は外径に 等しい。 密封面１４，１５は、フランジ１０，１３の中の段部１６，１７により後方で 制限されており、フランジ１０，１３の端面１８，１９まで延在する。従って、 外部の密封面１４は、フランジ１０の中に入込んでいる段部１６の上に位置し、 内部の密封面１５は、フランジから突出している段部１７の上に位置している。 第４図において、可動フランジ１３は、固定フランジ１０に向かって軸方向に 動く。密封素子は、２つのフランジ１０，１３の中に挿入される。この場合、密 封素子の内面は、内部の密封面１５に緩く当接し、密封素子の一方端面は、段部 １７に緩く当接し、この状態で密封素子は、固定フランジ１０の中に侵入し、次 いで密封素子の外面は、外部の密封面１４に緩く当接し、他方の端面は、段部１ ６に緩く当接する。この過程で密封素子は、ほぼ接触せずに密封表面１４，１５ に沿って滑って段部１６，１７に到達し、従って損傷が発生する危険はない。接 続手段１１，１３により力が発生し、この力は、半径方向の密封に必要である密 封リングの半径方向の圧縮を起こす。 圧縮は、フランジ１３がフランジ１０に向かって更に動かされ、第５図に示さ れている位置に到達することにより行われる。第４図の位置のフランジ接続素子 を、第５図の位置に引張る際、密封素子は、密封面１４，１５に押圧される。こ の場合、密封リング２ａが、密封リング２ｂに沿ってその上を滑るか、又は密封 リング２ｂが、密封リング２ａのに沿ってその下を滑る。互いに斜めに位置する 密封リング２ａ，２ｂは、段部１６，１７により互いに押圧され、従って密封リ ング２ａ，２ｂは、それらの斜め位置から同心位置に移動される。 ケーシング１が個所３ｃで変形されることもあり、これは、支障ない。 密封リング２ａ，２ｂはまず初めに、弾性変形され、これにより初めて付加的 な可塑的な変形の発生が可能となる。密封リング２ａ，２ｂの変形により、密封 面１４，１６の上に押圧力Ｆが発生し、押圧力Ｆにより密封素子の密封機能が得 られる。１つの平面の中に両密封リング２ａ，２ｂを位置決めすることにより、 軸方向の力が消失し、密封素子は、半径方向にのみ負荷され、接続手段１１，１ ２は、内圧Ｐのみに抗すればよい。 密封素子が圧潰されないように、端面１８はストッパとして作用する。これに より密封作用は、フランジ力とは無関係である。ストッパにより、双方の密封リ ング１４，１５が１つの平面の中に収まり、最大密封作用を発生することが保証 される。密封素子のケーシングは、Ｃ形であり、その開口３ｄは、内圧が密封リ ング２ａ，２ｂ及びケーシング１に印加され、ひいては密封圧力を高めるように 位置する。 密封素子が変形する間、ケーシング１は、不動で密封面１４，１５及び段部１ ６，１７に当接し、ケーシング１と密封面１４，１５との間の載置個所で相対運 動は行われない。 第６図には、剛性部材９を有する密封素子が示されている。部材９は、ケーシ ング１の中にかつ密封リング２ａ，２ｂの間に位置する。密封リング２ａ，２ｂ は、負荷状態では剛性部材９に当接し剛性部材９を介して互いににより支持され ている。 商業的用途 本発明の密封素子は、フランジ接続素子のための円形密封素子としての外に任 意の形で形成できる。本発明の密封素子は例えば、高い又は低い温度の場合及び 圧力差が存在する場合に使用できる。本発明の密封素子は、例えば温度変動によ り異なって長さが伸長する場合等の緩慢で僅かな軸方向のずれにおいても使用で きる。本発明の密封素子は、高い密封性と、耐火性と、長い寿命とを有する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１月２０日 【補正内容】 軸方向のねじ締め力と無関係である。 従来技術には、これらの２つの構成に適する多数の密封素子が存在する。 しかし、大きい圧力差が印加される密封装置を形成するのに適する密封素子材 料を選択をしたり、強い温度変化にさらされる密封素子を形成するのに適する密 封素子材料を選択する場合、材料選択の幅は、要求が厳しくなるとともに狭くな り、しばしば、金属材料に制限されなければならない。 金属密封素子は通常、密封面の材料に比して大きい変形性を有する材料から成 る。従って、挟まれると密封素子は、密封面に当接することは確かであるが、し かし、密封素子の大きい不規則性又は付加的な変形を補償することはできない、 何故ならば金属密封素子の変形能は通常、非常に制限されているからである。従 って、金属密封素子を使用できるためには、密封面の高い表面品質と、工作物の 高い精度とを保証しなければならない。 軸方向の密封のためには、前述の要求を満足するのに適するある程度可撓性の 金属密封素子が存在する。例えば、軸方向に密封する平面的２重リング密封素子 が公知であり、とりわけ、Ｂｕｓａｋ及びＬｕｙｋｅｎ社のカタログ“Ｈｅｌｃ ｏｆｌｅｘ”（２／８５版，８及び９及び１０及び１８頁）に示されている。こ の密封素子は共通のケーシングの中に配置され、互いに無関係な密封リングから 成るこの構成の欠点は、前述の密封性を実現するための大幅に大きいねじ締め力 の外に、構成部品の端部における密封面の前部の配置に起因する密封面損傷の危 険にある、すなわち、この個所では密封素子は、操作中にあらゆる種類の機械的 作用にさらされる。 更に、米国特許第４１９５８５５号明細書から、静的に軸方向に密封する密封 素子が公知である、このような密封素子は、共通のケーシングの中に設けられて いる２つの弾性パッキンから成る。密封する面は、互いに平行な２つの平面の中 に位置し、これらの平面に対して密封素子軸線は垂直である。ケーシングは、Ｓ 形を有し、このＳ形は、それぞれ直線の壁部分区間を有し、このＳ形の上部又は 下部の中には密封素子が、斜めにずれて配置されている。密封圧力の形成により 、パッキンの部分領域でありケーシングを越えて突出している領域が変形され、 その際、ケーシング自身は、変形を制限するストッパの役割を果たす。 半径方向の密封のためには、可撓性の金属密封素子が公知であり、このような 密封素子においては、この場合には金属密封素子の変形にも作用する取付け力は 、許容可能な程度に保持される。半径方向の密封面は、機械的影響に対して比較 的良好に保護され、達成される密封性は、ねじ締めの程度と、ねじ締め力の変動 とに無関係である。 ドイツ特許出願第２２４１２７３号明細書の第５図には、半径方向に密封する 密封リングが示されており、この密封リングは、取付けの間に、一方の構成部品 の一部であり密封面に前置されている円錐部分により半径方向に変形され、他方 の構成部品に押圧される。ドイツ特許出願第３７１３０７１号明細書は、静的に 半径方向に密封する一方の構成部品の円錐部分のための取付けパラメータを開示 し、“Ｈｅｌｉｃｏｆｌｅｘ”との商品名で市販されている密封リングを指摘し ている。 この密封構成の欠点は、密封性を達成するのに必要なだけ応力を予め実現する ために、密封リングが統合組立の際にまず初めに円錐面に沿って滑らされて広げ られ又は圧縮されることにある。次いで密封リングは、少なくとも１つの密封面 に沿って滑らされて、構成部品がそれらの終位置に到達する。円錐面及び密封面 に沿って滑らされ、その際、密封リングには、完全に応力が予め与えられている ので、密封面が損傷される危険があり、密封面が損傷されるとただちに、密封性 が低下又は消失する。とりわけ、統合組立の直後では、統合組立の間にこのよう な損傷が発生したかどうか、又、発生したとしたらその規模はどの程度かという ことは分からない。接続を解除する際も、密封リングは、再び密封面に沿って滑 らされ、次いで円錐面にわたり密封リングの予め与えられた応力変形の一部が、 逆戻り変形により消失される。通常、密封リングは、取付けの際に恒久的な可塑 的変形を受けており、従って置換される。しかしこれは、密封面が良好な状態に ある場合にのみ可能である。さもないと、密封面は事後加工されなければならず 、これは、例えば導管フランジ又はシリンダヘッド密封素子の場合に大きいコス 卜がかかる。その上、取付け力は、密封リングを滑らす際の摩擦により比較的大 きい。 発明の説明 本発明は、次の問題を基礎にしている。すなわち可撓性金属密封リングにより 静的な半径方向の密封の場合、密封面は摩擦により密封素子自身により損傷の危 険にさらされ、従って密封性が確実に保証されていない。密封面の再度の利用も 、簡単には可能でない。 本発明の課題は、取付けの際に密封面の損傷を防止し、確実な密封性を実現す る、静的に半径方向に密封する可撓性金属密封素子を提供することにある。密封 面の再利用の場合にも、接続を解除した後に再利用が密封面の事後加工なしに可 能であるべきである。 前述の問題及び課題は、請求の範囲に開示されている教示により解決される。 実施態様項は、第１項の教示の有利な実施例を示す。 本発明により達成可能な利点はとりわけ、統合組立の際に滑り摩擦による密封 面の損傷が防止され、密封面が接合方向に平行に位置したままであることにある 。密封素子に予め応力を発生させる円錐面は、不要である。潤滑剤又は摩擦を低 減するその他の取付け補助手段も、不要である。これは、密封素子のケーシング が、統合組立の際にまず初めに緩やかに密封面に当接することにより達成される 。次いで、変形する間にケーシングは、密封面におけるその位置を変化させず、 ケーシングは、密封面に当接している。密封素子の半径方向の予め与えられる応 力は、 ケーシングの中で互いに沿って滑る密封リングにより発生する。密封リングには 、密封面が軸方向に位置するので、半径方向の広がりのための空間は残されてい ない。密封面は、滑り摩擦が低減するので、密封素子による損傷の危険にさらさ れず、密封面は、接続解除の後にも簡単に再利用できる。 本発明の密封素子の変形は、各個々の密封リングの変形から成る。従って本発 明の密封リングは、１つの密封リングから成る公知の密封素子に比して、弾性逆 戻り変形の能力が、２倍の大きさである利点を有する。本発明の密封素子は、高 温及び低温及び大きい圧力差の場合にも確実に使用できる。本発明の密封素子は 、高い密封性を有し、長い寿命を有する。 Ｂｕｓｃｈ及びＬｕｙｋｅｎ社のカタログから知られている密封素子が、構造 的に類似であることは確かであるが、しかしこのような密封素子は、静的に軸方 向に密封するためにのみしか使用できない。 第２項の有利な実施例は、高圧が密封作用を強化する利点を有する。ケーシン グの開放側への高圧の作用の下に、密封素子のケーシングは、密封面に更にしっ かりと押圧され、密封力が高められる。 第３項の実施例では、延性材料から成るケーシングの中に弾性材料であって可 延性でない密封リングを配置する組合せにより密封素子の良好な弾性特性が得ら れ、ケーシングが延性であることにより粗な表面の突起群が補償されて密封面へ 良好に整合を作用する利点を有する。外側ケーシングの材料として例えばアルミ ニウム又は銅又は銀又は軟鉄が使用可能であるが、しかしその他の材料も使用可 能である。 第４項には、密封リングを斜めにずらすための優先される領域が記載されてい る。密封リングは、無負荷状態では密封面に対して垂直の方向に対して５゜〜４ ５゜の角度αの中で互いにずれて位置する。この領域内で密封リングは、互いに 沿って良好に滑り、充分な密封圧力を形成し、その際、統合組立の際にねじ締め 力を過剰に大きくしない。 第５項の有利な実施例ではケーシングは、自身が直接に又はその他の剛性部品 を介して間接的に互いに接触し、ひいては互いにより支持されるように双方の密 封リングを一緒に保持する。 第６項の実施例では密封性が、弾性ケーシングに被着されている延性金属層に より改善される。これらの層は、僅かな力の作用により変形し、従って、対向し て位置する表面に密に当接する。粗の表面の突起群が、補償される。延性層が過 剰に厚いと、高い負荷状態において延性材料が流れる欠点がある。これは、この 実施例では防止される。 第７項に記載のように、双方の密封リングが、又は少なくともそれらのうちの １つが、良好な滑り特性を有する層を有する場合、密封リングが互いずらされる 際の密封リングの間の摩擦が、低減する。密封リングは、より良好に互いに沿っ 請求の範囲（補正） １． 半径方向で外部の第１の金属製密封リング及び半径方向で内部の第２の金 属製密封リング（２ａ，２ｂ）を具備し、両前記密封リング（２ａ，２ｂ）が、 共通の金属製ケーシング（１）により包囲されている、静的に半径方向に密封す る密封素子において、両密封リング（２ａ，２ｂ）が、組込まれる前の無負荷状 態では角度αだけ互いに斜めにずれて前記ケーシング（１）の中に配置され、組 込まれた後の負荷状態では、角度αが減少して少なくとも部分的に互いに沿って 滑った後の状態で配置されることを特徴とする密封素子。 ２． ケーシング（１）が、Ｃ形の横断面を有し、前記横断面の開口（３ｄ）が 、密封素子の高圧側に位置することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の密封 素子。 ３． ケーシング（１）が、延性材料から成り、密封リング（２ａ，２ｂ）が、 弾性であり延性でない材料から成ることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２ 項に記載の密封素子。 ４． 両前記密封リング（２ａ，２ｂ）が、密封面（１４，１５）に対して垂直 方向を基準として５゜から４５゜の角度αで互いに斜めに配置されていることを 特徴とする請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか１つの項に記載の密封 素子。 ５． 密封リング（２ａ，２ｂ）が、負荷されると直接に又は間接的に剛性素子 （９）を介して互いに接触することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項の うちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 ６． ケーシング（１）が、弾性材料から成り、延性材料の層により被覆されて いることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項又は第４項又は第５項に記載 の密封素子。 ７． 少なくとも１つの密封リング（２ａ又は２ｂ）が、良好な滑り表面特性を 有する層により被覆されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項の うちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 ８． 両密封リング（２ａ，２ｂ）が、円形の横断面を有することを特徴とする 請求の範囲第１項から第７項のうちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 ９． 両密封リング（２ａ，２ｂ）が、楕円形横断面を有することを特徴とする 請求の範囲第１項から第７項のうちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 １０． 密封リング（２ａ又は２ｂ）が、異なる厚さ及び／又は異なる横断面を 有することを特徴とする請求の範囲第１項から第９項のうちのいずれか１つの項 に記載の密封素子。 １１． 一方又は両方の密封リング（２ａ，２ｂ）が、中空横断面を有する金属 リング（４ａ，４ｂ）として形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項 から第１０項のうちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 １２． 一方又は両方の金属リング（４ａ，４ｂ）の横断面が、Ｃ形であり、開 口（６ａ，６ｂ）が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載 の密封素子。 １３． 金属リング（４ａ，４ｂ）の開口（６ａ，６ｂ）がいかなる時にも、半 径方向に圧力負荷されている領域の外部で、互いにより支持されているか又はケ ーシング（１）により支持されている金属リング（４ａ，４ｂ）の上に位置して いることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の密封素子。 １４． 開口（６ａ，６ｂ）が、４つの領域（７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）により 境界を定められている１つの領域の外部に位置し、前記領域（７ａ，７ｂ，８ａ ，８ｂ）は、金属リング（４ａ，４ｂ）の中心を結ぶ直線の両側にそれぞれ形成 されている角度αにより形成され、角度αを形成する直線の交差点は、前記金属 リング（４ａ，４ｂ）の中心であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載 の密封素子。 １５． 一方又は両方の密封リング（２ａ，２ｂ）が、自己閉鎖形金属製コイル ばねから成る芯を有し、前記コイルばねの螺旋は、互いに衝突し、高い軸方向圧 縮強度を有することを特徴とする請求の範囲第１１項から第１４項のうちのいず れか１つの項に記載の密封素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１の外部の密封リングと第２の内部の金属製密封リング（２ａ，２ｂ） を具備し、両前記密封リング（２ａ，２ｂ）は、１つの共通の金属製ケーシング （１）により包囲されている、半径方向に静的に密封する密封素子において、両 前記密封リング（２ａ，２ｂ）が、組込み前の無負荷状態では角度αだけ互いに 斜めにずれて前記ケーシング（１）の中に配置されていることを特徴とする密封 素子。 ２． ケーシング（１）が、Ｃ形の横断面を有し、前記横断面の開口（３ｄ）が 、密封素子の高圧側に位置することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の密封 素子。 ３． ケーシング（１）が、延性材料から成り、密封リング（２ａ，２ｂ）が、 弾性であり延性でない材料から成ることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２ 項に記載の密封素子。 ４． 両前記密封リング（２ａ，２ｂ）が、密封面（１４，１５）に対して垂直 方向を基準として５゜から４５゜の角度αで互いに斜めに配置されていることを 特徴とする請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか１つの項に記載の密封 素子。 ５． 密封リング（２ａ，２ｂ）が、負荷されると直接に又は間接的に剛性素子 （９）を介して互いに接触することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項の うちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 ６． ケーシング（１）が、弾性材料から成り、延性材料の層により被覆されて いることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項又は第４項又は第５項に記載 の密封素子。 ７． 少なくとも１つの密封リング（２ａ又は２ｂ）が、良好な滑り表面特性を 有する層により被覆されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項の うちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 ８． 両密封リング（２ａ，２ｂ）が、円形の横断面を有することを特徴とする 請求の範囲第１項から第７項のうちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 ９． 両密封リング（２ａ，２ｂ）が、楕円形横断面を有することを特徴とする 請求の範囲第１項から第７項のうちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 １０． 密封リング（２ａ又は２ｂ）が、異なる厚さ及び／又は異なる横断面を 有することを特徴とする請求の範囲第１項から第９項のうちのいずれか１つの項 に記載の密封素子。 １１． 一方又は両方の密封リング（２ａ，２ｂ）が、中空横断面を有する金属 リング（４ａ，４ｂ）として形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項 から第１０項のうちのいずれか１つの項に記載の密封素子。 １２． 一方又は両方の金属リング（４ａ，４ｂ）の横断面が、Ｃ形であり、開 口（６ａ，６ｂ）が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載 の密封素子。 １３． 金属リング（４ａ，４ｂ）の開口（６ａ，６ｂ）がいかなる時にも、半 径方向に圧力負荷されている領域の外部で、互いにより支持されているか又はケ ーシング（１）により支持されている金属リング（４ａ，４ｂ）の上に位置して いることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の密封素子。 １４． 開口（６ａ，６ｂ）が、４つの領域（７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）により 境界を定められている１つの領域の外部に位置し、前記領域（７ａ，７ｂ，８ａ ，８ｂ）は、金属リング（４ａ，４ｂ）の中心を結ぶ直線の両側にそれぞれ形成 されている角度αにより形成され、角度αを形成する直線の交差点は、前記金属 リング（４ａ，４ｂ）の中心であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載 の密封素子。 １５． 一方又は両方の密封リング（２ａ，２ｂ）が、自己閉鎖形金属製コイル ばねから成る芯を有し、前記コイルばねの螺旋は、互いに衝突し、高い軸方向圧 縮強度を有することを特徴とする請求の範囲第１１項から第１４項のうちのいず れか１つの項に記載の密封素子。