JPH11118036A - 金属製密封リング - Google Patents

金属製密封リング

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JPH11118036A
JPH11118036A JP10203564A JP20356498A JPH11118036A JP H11118036 A JPH11118036 A JP H11118036A JP 10203564 A JP10203564 A JP 10203564A JP 20356498 A JP20356498 A JP 20356498A JP H11118036 A JPH11118036 A JP H11118036A
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JP
Japan
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annular
sealing ring
sealing
ring
seal
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Application number
JP10203564A
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English (en)
Inventor
Hai-Ping Ma
ハイ−ピン・マ
Matthew D Cunningham
マシュー・ディー・カニンガム
Amitava Datta
アミタバ・ダッタ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EG&G Sealol Inc
Original Assignee
EG&G Sealol Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0887Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/91O-ring seal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 幾何学的に単純な断面形状を有し、既存の設
備で高品質に製造されうる金属製密封リングを得る。 【解決手段】 シール集合体は、密封リングを受ける底
嵌合面をもつ凹部を備えた第1部材と、金属製密封リン
グに接触するための密封面を備えた第2部材とからな
る。第1,第2部材は複数の締付け具によって一体に連
結される。締付け具を締め付けると、密封リングが負荷
を受け圧縮されて塑性変形し、第1,第2部材間に環状
シールをつくる。金属製密封リングは、第1環状密封
面、第2環状密封面、環状内面、および環状外面を有し
ている。第1環状密封面は、第1環状密封ダムをつくる
ために第1部材の密封面に接触するように第1軸方向に
対向する。第2環状密封面は、第2環状密封ダムをつく
るために第2部材の密封面に接触するように環状密封面
の第1軸方向とは反対の第2軸方向に対向する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、1対の部
材間にシールをつくるための金属製密封リングに関する
ものである。さらに詳しく言えば、本発明は、密封領域
のブリネリング(brinelling)および半径方
向移動を最小にするように広い密封領域を有する密封リ
ングに関するものである。
【0002】
【従来の技術】代表的な静的シール集合体は、第1嵌合
面を有する第1部材と、適当な密封材料(例えば、金属
O−リング)の環状密封リングと、第2嵌合面を有する
第2部材とからなる。機械的負荷が両部材の第1、第2
嵌合面をかいして密封リングに加えられる。代表的に
は、機械的負荷は、圧搾として知られている変位が密封
面間に生じるように、多数の締付け具にトルクを加える
ことによってつくられる。接触面の正味の負荷は2本の
密封線をつくる。
【0003】低い漏れの要請は、十分な力でもって長方
形断面の中実金属リングを圧縮することによって達成さ
れうる。中実金属リングのもつ1つの問題は、発生され
た力が部材の嵌合面の塑性変形を生ずるのに十分な大き
さになりうるということである。嵌合面のこの塑性変形
はブリネリング(brinelling)と呼ばれてい
る。一旦ブリネリングが起ると、適正な再密封の可能性
は、破損された密封面を最初に補修しない限り、著しく
低減される。
【0004】したがって、静的密封のための設計要求
は、最適荷重レベルと融通性とを定めることである。圧
搾されたときの良好な静的シールは、密封するのに十分
な大きさではあるが、しかし空所面にブリネリングを与
えるのに十分な大きさではない荷重レベルを発生するこ
とができなければならない。近年、従来技術においては
多くの種類の金属製密封リングがある。
【0005】金属製“O”リングは、これらの矛盾する
設計条件に合うように初期の努力がなされていた。しか
し、この種のシールの弾性は、“O”リングが中実であ
ろうと中空であろうと通常は非常に剛くかつ固有的に高
価であるために、限定される。C形密封リングの開発
は、“O”リングへの改良であった。特に、“O”の一
部分を単純に棄てることによって、シールのフープ拘束
が非常に減少され、シールはより柔軟になる。しかし、
一般の“C”シールは、非常に軟質のメッキ材料で被覆
されかつ修正されない限り、1.0E-9標準(1気圧)
立方センチメータ(scc)He/secの所望の標準
真空レベルに到達することはできない。
【0006】さらに、“C”シールの動作原理は、シー
ルと空所との間に狭い接触ダムをつくり、それを維持す
ることである。接触が局部的になるので、力がシール上
で局部的に集中される。したがって、シール面が空所面
よりも柔らかい限り、シール面は密封を達成することが
できる。金属製O−リングの設計は、同様な原理を利用
する。両“C”、“O”式シールは、狭い密封線を維持
し、これはシールが作業高さまで圧縮されるさいにずれ
る。
【0007】上述したことを考慮に入れて、密封線のブ
リネリングおよびずれを最小にする広い密封領域をもっ
た改良された密封リングの要請が存在することは、当業
者にとっては明らかであろう。本発明は、一旦ここで開
示されてしまえば当業者にとっては明らかになるであろ
うその他の要請ばかりではなく、当該技術におけるこの
要請に向けている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
製ビーム−コラム密封リングを提供することにある。
【0009】本発明の別の目的は、幾何学的に単純な断
面を有し、かつ、既存の設備によって緊密な公差で多量
に製造されうる金属製密封リングを提供することにあ
る。
【0010】本発明のさらに別の目的は、優れた高密封
能力をもって広範囲の圧搾のための広い密封ダムを与え
る金属製密封リングを提供することにある。
【0011】本発明のさらに別の目的は、密封リングの
圧縮中に密封ダムが著しくずれない金属製密封リングを
提供することにある。
【0012】本発明の別の目的は、反力を制限しかつ変
形およびブリネリングを回避するように制御されたコラ
ム座屈を用いる金属製密封リングを提供することにあ
る。
【0013】本発明のさらに別の目的は、高い信頼性と
100%の歩留とを有する金属製ビーム−コラム密封リ
ングを提供することにある。
【0014】本発明の別の目的は、1.0E-9scc/
secHe以下の漏れ率を有する金属製ビーム−コラム
密封リングを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、“C”シール
の特性における全体が金属からなる実際に優れたシール
が、密封線のずれまたは密封されるべき部材の嵌合面の
ブリネリングを発生させずに、シールを維持する制御さ
れた仕方で大規模なシールを与えかつ座屈をする構築コ
ラムによって相互に連結された2つの離間した構築ビー
ムを有する構造を利用しうるという実現性から生まれた
のである。
【0016】上述の目的は、以下に述べる金属製密封リ
ングを提供することによって基本的には達成されうる。
その金属製密封リングは、第1環状密封ダムをつくるた
めに第1部材に接触するように第1軸方向に対向する第
1環状密封面を有する第1環状ビーム部と、第2環状密
封ダムをつくるために第2部材に接触するように前記第
1軸方向とは反対の第2軸方向に対向する第2環状密封
面を有する第2環状ビーム部と、前記第1密封面と前記
第2密封面との間に延びていて、中央通路を形成する環
状内面と、前記第1、第2密封面間に延びかつ前記環状
内面から離間されていて、前記第1、第2密封面間に延
び該両面に垂直な材料の環状コラム部を形成する環状外
面とからなり、前記環状内、外面のうちの一方が前記環
状コラム部の有効最小幅を少なくとも部分的に画定する
ようにほぼ半径方向に延びる環状凹部を有し、該環状凹
部が前記環状コラム部から前記第1ビーム部まで延びる
第1対角線ブレース部を形成するようにつくられてい
る。
【0017】好適実施例においては、各ビーム部は、平
らな密封面を有している。この平らな密封面は平行であ
ってもよく、また、それらはシールの軸に垂直でもよ
い。各ビームに関連した対角線ブレースがあってもよ
い。少なくとも1つのブレースを画定するビーム構造と
コラム構造の幅との間に凹部があってもよい。シールは
ニッケルもしくはアルミニウムのような金属からつくら
れてもよいし、または、316Lステンレス鋼のような
合金鋼からつくられてもよい。コラムは細いコラムでも
よい。コラムは少なくとも幅と同じ高さでもよい。1ま
たはそれ以上のブレースは、ビームおよびコラムと一体
であってもよい。ブレースは約45°に向けられていて
もよい。
【0018】
【発明の実施の形態】最初に図1,2を参照すれば、本
発明の第1実施例にもとづく金属製密封リング10が示
されている。金属製密封リング10は円形として図示さ
れている。しかし、密封リング10は他の形体の非円形
リング形状でもよいことは、ここに開示する内容から当
業者であれば明らかになるであろう。さらに、金属製密
封リング10は一体の単一材料から構成されているよう
に図示されているが、本発明の後の実施例のうちの1つ
からもわかるようにいくつかの材料片を一体に連結固定
した密封リング10を構成することも可能であること
は、当業者にとっては明らかであろう。いずれにして
も、金属製密封リング10は、所望の密封特性を有する
適当な金属材料から所望の形状に好ましくは機械加工さ
れる。例えば、密封リング10は、純ニッケル、アルミ
ニウム、もしくは316Lステンレス鋼のような高張力
鋼、またはその他の適当な密封材料からつくられうる。
【0019】図3−5に示すように、金属製密封リング
10がその一部を形成しているシール集合体12が、本
発明の第1実施例にもとづいて図示されている。さらに
詳しく言えば、シール集合体12は、密封リング10を
受ける第1嵌合または密封面18をもつ凹部16を備え
た第1板または部材14と、金属製密封リング10に接
触するための嵌合または密封面を備えた第2板または部
材20とからなる。第1,第2板または部材14または
20は複数の締付け具、またはボルト24によって一体
に連結される。締付け具24を締め付けることによっ
て、密封リング10が負荷を受け、したがって圧縮され
て塑性変形し、第1,第2部材14,20間に環状シー
ルをつくる。密封リング10の変形は、その密封面間の
密封リングの軸方向高さの約12−30%になる。
【0020】図6に最もよく示すように、金属製密封リ
ング10は、第1環状密封面28、第2環状密封面3
0、環状内面32および環状外面34を有している。第
1環状密封面28は、第1環状密封ダムをつくるために
第1部材14の密封面18に接触するように第1軸方向
に対向する。第2環状密封面30は、第2環状密封ダム
をつくるために第2部材20の密封面22に接触するよ
うに環状密封面28の第1軸方向とは反対の第2軸方向
に対向する。好ましくは、第1,第2環状密封面28,
30は、互いに平行でかつ密封リング10の中心軸に垂
直なほぼ平らな面である。選択的には、環状密封面2
8,30は塗布可能メッキ等によって被覆されうる。し
かし、このような塗布可能メッキは、本発明の密封リン
グにおいては代表的には不要である。
【0021】環状内面32は、内面32によって取り囲
まれた中央通路を形成するように第1,第2環状密封面
28,30間に延びている。本実施例においては、環状
内面32は、第1,第2密封面28,30にほぼ垂直に
延びている。しかし、後の実施例におけるように密封リ
ング10を変形させるのに要する荷重力の総量を減少す
るように、内面32がさらに機械加工されうることは、
当業者にとって明らかであろう。さらに、以下に説明す
る他の実施例からわかるように、内面32は環状凹部等
をもつように形成されうる。
【0022】環状外面34は、第1,第2密封面28,
30間に延び、また、環状内面32から半径方向外方に
離間されている。外面34は、密封リング10を変形さ
せるのに要する荷重力の総量を制御するようにほぼ半径
方向に延びる環状凹部36を有している。好ましくは、
凹部36は、均一形状の連続凹部である。
【0023】密封リング10は、基本的には5つの部分
(破線で示す)に分解されうる。特に、密封リング10
は、細いコラム部50、第1ビーム部52、第2ビーム
部54、第1対角線ブレース部56、第2対角線ブレー
ス部58からなる。細いコラム部50は、環状密封面2
8,30間に延び、ビーム部52,54の部分に重な
る。特に、ビーム部52,54は密封リング10の環状
内面32と環状外面34との間で延びている。対角線ブ
レース部56,58は、環状凹部36を画定するよう
に、コラム部50、ビーム部52,54に関して角度を
付けられている。本実施例においては、対角線ブレース
部56,58は、コラム部50の中間点からビーム部5
2,54の外端に向かってほぼ延びていて、それらの外
端においてビーム部52,54のための支持を与える。
このことは、密封リング10を構成するコラム部、ビー
ム部、ブレース部を代表するように直線で密封リング1
0を概略的に示す図10における図示線によってよりよ
くわかる。凹部36の形状は、密封面28,30の所望
のシール幅、所望の最小コラム幅C1、ブレース部5
6,58の有効角度、ビーム部52,54の厚みまたは
深さB1によって決定される。
【0024】密封リング10の幾何学的および寸法的特
徴は、特に図2,6からわかる。最初に図2を参照すれ
ば、密封リング10の外径D1は、密封リング10の適
用時にもとづいて所望の形状になりうる。すなわち、外
径についての制限はない。密封リング10の内径D
2は、少なくとも約0.20mm(0.008in)か
それ以上でなければならない。密封リング10の自由軸
方向高さは、約0.51mm(0.020in)から約
25.4mm(1.0in)までの環状コラム部50の
高さC2に等しい。密封リング10の半径方向幅は、外
径D1と内径D2との差、すなわち、外面34と内面32
との間の距離となる。本好適実施例においては、密封リ
ング10の半径方向幅は、好ましくは少なくとも約0.
51mm(0.020in)かそれ以上である。さら
に、本実施例におけるシール幅は、環状密封面28,3
0の全長にわたって延びている。
【0025】図6において、密封リング10の形状は、
リング10の外面34に溝を掘ることによってつくられ
る。好ましくは、単純形状切断は環状凹部36を形成す
るように密封リング10の外径または外面34につくら
れる。好ましくは、複数の密封リングは、金属パイプま
たはチューブの外面に複数の溝を形成することによっ
て、金属チューブまたはパイプからつくられうる。複数
の凹部36がパイプの外面に形成された後に、パイプは
環状凹部間で所望の密封リング高さC2に切断されて、
複数の密封リング10がつくられる。外面34の切断
は、コラム部50の有効最小幅C1およびビーム部5
2,54の有効最小厚B1を画定するばかりではなく、
1つまたは2つの対角線ブレース部56,58をつく
る。好ましくは、対角線ブレース部56,58の各々
は、45°±(プラス・マイナス)10°の範囲内の傾
斜角度を有している。
【0026】コラム部50の有効最小コラム幅C1は、
代表的には約0.20mm(0.008in)から約
0.76mm(0.030in)までの間にある。環状
コラム部50の高さC2は、上述したように、約0.5
1mm(0.020in)から約25.4mm(1.0
in)までの範囲内にあることが好ましい。環状コラム
部50の高さC2と環状コラム部50の有効最小幅C1
の間の比は、好ましくは3:1またはそれ以上である。
すなわち、高さC2は環状コラム部50の有効最小幅C1
の3倍かそれ以上である。環状コラム部の高さC2が2
5.4mm(0.1in)以下(小さい密封リング)で
ある場合には、環状コラム部50の有効コラム幅C1
より最適範囲は、約0.20mm(0.008in)か
ら約0.51mm(0.020in)までの間にある。
言い換えれば、密封リングが高くなればなるほど有効最
小コラム幅C1は小さい密封リングにくらべてより広く
なる。
【0027】ビーム部52,54の軸方向厚みまたは深
さB1は、ブレース部56,58によって決まる。特
に、ビーム部52,54の軸方向深さB1は、有効にゼ
ロになりうる。換言すれば、環状密封面28,30は凹
部36と会合して点を形成する。しかし、ブレース部5
6,58の一方が省略された場合、ビーム部52または
54はブレース部56または58なしに、少なくとも約
0.254mm(0.010in)の軸方向深さB1
有していなければならない。
【0028】ビーム部52,54は、少なくとも0.5
1mm(0.020in)かそれ以上の半径方向幅B2
を有することが好ましい。好ましくは、ビーム部52,
54の半径方向幅B2は、互いに等しくかつ密封面2
8,30の幅に等しい。もちろん、ビーム部52,54
の幅B2は、必要に応じて異なることもありえる。
【0029】このような密封リング10は外面34に関
連した環状凹部36について述べられてきたが、このこ
とは、凹部36が密封リング10の中心軸に向かって半
径方向内方に対向するように環状凹部36が内面32に
つくられうるので、本発明の必要な限定にはならない。
【0030】さらに、密封リング10は、ビーム部5
2,54、対角線ブレース部56,58、コラム部50
がすべて一体形成されたものとして図示されてきたが、
このことは、それらのうちの任意の1つまたはそれ以上
のものが上述したように他のものと独立して形成されて
もよいので、本発明の必要な限定とはならない。
【0031】使用にさいしては、密封リング10はシー
ル集合体12の部材14,20間に置かれる。密封面2
8,30の平らな密封ダムは、シール集合体12が図5
に示すように一体に連結されたときに、部分14,20
の密封面18,22とそれぞれ十分な密封接触をする。
特に、部材14,20は、密封リング10が図7に示す
ように内面32の一部分においていくぶん膨らむように
リング10を圧迫または圧搾する複数(図では2本のみ
示されている)の締付け具24によって一体に締め付け
られる。このようにして、密封リング10は密封接触を
著しくずらすかあるいは膨張させず、したがって、より
よい確実な密封を維持する。ビーム部52,54および
コラム部50は、制御された仕方でつぶれ、反力を制限
する。密封点は、ずれたり膨張したりはしないで、一定
の密封接触を維持する。
【0032】
【従来技術と密封リング10との対比】図11に示すよ
うに、従来のシール集合体12’は、C字形密封リング
10’を受ける底密封面18’を有する凹部16’をも
つベース板または部材14’を備えている。カバー板ま
たは部材20’は上密封面22’を有していて、複数の
締付け具24’によってベース板または部材14に締め
付けられかつ把持されて、“C”リングまたは密封リン
グ10’の他方の側に密封面22’を受けさせる。最初
は、図12に示すように無負荷でかつ拘束されていない
状態にあるこのような従来の“C”シールは、シールが
密封面18’,22’に会合する場合に、上下で接触点
または線を有している。しかし、図12に示すように密
封リング10’に負荷がかかったとき、密封リング1
0’は圧縮され、密封ダム線がずれて膨張する。これは
シール接触をずらし、密封作用を妨害する。
【0033】一方、本発明による密封リング10は、細
いコラム部50によって支持されかつ2つの対角線ブレ
ース部56,58によって補強された2つのビーム部5
2,54によって形成された2つの伸延された平たい密
封面28,30を有している。細いコラム部50は代表
的にはその幅よりも高い。ブレース部56,58は、ビ
ーム部52,54に関して代表的には45°になってい
る。したがって、広い密封領域が両密封面28,30に
つくられ、これは密封リング10の圧縮中に著しくずれ
ない。
【0034】
【第2実施例】図13−15には、本発明の第2実施例
にもとづく金属製密封リング110が示されている。金
属製密封リング110の一部分のみがここでは示されて
いるが、密封リング110は円形または非円形の連続し
たリングであることは当業者にとっては明らかであろ
う。好ましくは、密封リング110の断面はそれがリン
グ110の周囲に延びているので、均等である。さら
に、金属製密封リング110は一体の単独の材料からつ
くられているようにここでは示されているけれども、1
またはそれ以上の材料から密封リング110を構成する
ことも可能であるということは、当業者にとって明らか
であろう。いずれにしても、金属製密封リング110
は、所望の密封特性を有する適当な金属材料から所望の
形状に好ましく機械加工される。例えば、密封リング1
10は、純ニッケル、アルミニウム、もしくは316L
ステンレス鋼のような高張力鋼合金またはその他の任意
の適当な密封材料からつくられうる。
【0035】上述した密封リング10との密封リング1
10の類似性を考慮すれば、密封リング110はここで
は詳細に説明または図示されていない。基本的には、金
属製密封リング110は、第1環状密封面128、第2
環状密封面130、第1環状接続面132、第2環状接
続面134を有している。本実施例においては、破線で
示すように、密封リング110は、細いコラム部15
0、第1ビーム部152、第2ビーム部154、ただ1
つの対角線ブレース部156を有している。谷間ギャッ
プ162はビーム部154とブレース部156との間に
形成されて、1つだけのビームが用いられたときに接触
パターンおよび荷重を制御する。谷間ギャップ162
は、約0.127mm(0.005in)から約3.8
1mm(0.15in)までの軸方向高さR1を有して
いる。ただ1つのブレース部156が用いられるので、
第2ビーム部154の半径方向深さB1が約0.254
mm(0.010in)またはそれ以上になるというこ
とが重要である。他方、ビーム部152は、ビーム部1
52の半径方向深さB1がゼロになりうるように、ブレ
ース部156によって支持される。
【0036】密封リング110が上述したようにシール
集合体12と共に用いられたとき、第1環状密封面12
8は第1環状密封ダムをつくるために第1部材14の密
封面18に接触するように第1軸方向に対向する。第2
環状密封面130は、第2環状密封ダムをつくるように
第2部材20の密封面22に接触するように、環状密封
面128の第1軸とは反対の第2軸方向に対向する。好
ましくは、第1,第2環状密封面128,130は互い
に平行なほぼ平らな面となる。
【0037】環状接続面132,134は、第1,第2
環状密封面128,130間に延びている。本実施例に
おいては、環状接続面132は、第1,第2密封面12
8,130にほぼ垂直に延びている。接続面134は、
密封リング110を変形するのに要する荷重力の総量を
制御するようにほぼ半径方向に延びる環状凹部136を
有している。環状接続面132,134が第1実施例に
類似して配置されうること、すなわち、面132が内面
でかつ面134が外面であるかまたはその逆でもよいこ
とは当業者にとっては明らかであろう。換言すれば、図
13−15に示すように、密封リング110の環状凹部
136が金属製密封リング110の内、外径のいずれか
に設けられうる。
【0038】
【第3実施例】図16,17には、本発明の第3実施例
にもとづく金属製密封リング210が示されている。密
封リング210は、それが内、外径のいずれかに凹部が
設けられているものにもとづいて形成された環状切欠き
260を有していることを除いて、上述した密封リング
10とほぼ同一である。切欠き260はコラム部250
の有効最小幅を減少するために用いられて、図17に示
すように、密封リング210を圧縮するために必要とさ
れる荷重を減少させる。
【0039】上述した密封リング10との密封リング2
10の類似性を考慮すれば、密封リング210はここで
は詳細に説明または図示されていない。基本的には、金
属製密封リング210は、第1環状密封面228、第2
環状密封面230、第1環状接続面232、第2環状接
続面234を有している。本実施例においては、破線で
示すように、密封リング210は、細いコラム部25
0、1対のビーム部252,254、1対の対角線ブレ
ース部256,258を有している。
【0040】金属製密封リング210の一部分のみがこ
こでは示されているが、密封リング210は円形または
非円形の連続したリングであることは当業者にとっては
明らかであろう。好ましくは、密封リング210の断面
は均等である。さらに、金属製密封リング210は一体
の単独の材料からつくられているようにここでは示され
ているけれども、1またはそれ以上の材料から密封リン
グ210を構成することも可能であるということは、当
業者にとって明らかであろう。いずれにしても、金属製
密封リング210は、所望の密封特性を有する適当な金
属材料から所望の形状に好ましく機械加工される。例え
ば、密封リング210は、純ニッケル、アルミニウム、
もしくは316Lステンレス鋼のような高張力鋼合金ま
たはその他の任意の適当な密封材料からつくられうる。
【0041】密封リング210が上述したようにシール
集合体12と共に用いられたとき、第1環状密封面22
8は第1環状密封ダムをつくるために第1部材14の密
封面18に接触するように第1軸方向に対向する。第2
環状密封面230は、第2環状密封ダムをつくるように
第2部材20の密封面22に接触するように、環状密封
面228の第1軸とは反対の第2軸方向に対向する。好
ましくは、第1,第2環状密封面228,230は互い
に平行なほぼ平らな面となる。
【0042】環状接続面232,234は、第1,第2
環状密封面228,230間に延びている。本実施例に
おいては、環状接続面232は、第1,第2密封面22
8,230にほぼ垂直に延びている。接続面234は、
密封リング210を変形するのに要する荷重力の総量を
制御するようにほぼ半径方向に延びる環状凹部236を
有している。環状接続面232,234が第1実施例に
類似して配置されうること、すなわち、面232が内面
でかつ面234が外面であるかまたはその逆でもよいこ
とは当業者にとっては明らかであろう。換言すれば、図
16,17に示すように、密封リング210の環状凹部
236が金属製密封リング210の内、外径のいずれか
に設けられうる。
【0043】
【第4実施例】図18,19には、本発明の第4実施例
にもとづく金属製密封リング310が示されている。本
実施例は、上述した密封リング110に類似してはいる
が、第3実施例のようにその内径または外径のいずれか
に形成された環状切欠き360を有している。切欠き3
60はコラム部350の有効最小幅を減少するために用
いられて、図19に示すように、密封リング310を圧
縮するために必要とされる荷重を減少させる。
【0044】上述した密封リング10との密封リング3
10の類似性を考慮すれば、密封リング310はここで
は詳細に説明または図示されていない。基本的には、金
属製密封リング310は、第1環状密封面328、第2
環状密封面330、第1環状接続面332、第2環状接
続面334を有している。本実施例においては、破線で
示すように、密封リング310は、細いコラム部35
0、1対のビーム部352,354、ただ1つのブレー
ス部356を有している。谷間ギャップ362は、ただ
1つのビームが用いられたときに接触パターンおよび荷
重を制御するように凹部336内に形成される。
【0045】金属製密封リング310の一部分のみがこ
こでは示されているが、密封リング310は円形または
非円形の連続したリングであることは当業者にとっては
明らかであろう。好ましくは、密封リング310の断面
は均等である。さらに、金属製密封リング310は一体
の単独の材料からつくられているようにここでは示され
ているけれども、1またはそれ以上の材料から密封リン
グ310を構成することも可能であるということは、当
業者にとって明らかであろう。いずれにしても、金属製
密封リング310は、所望の密封特性を有する適当な金
属材料から所望の形状に好ましく機械加工される。例え
ば、密封リング310は、純ニッケル、アルミニウム、
もしくは316Lステンレス鋼のような高張力鋼合金ま
たはその他の任意の適当な密封材料からつくられうる。
【0046】密封リング310が上述したようにシール
集合体12と共に用いられたとき、第1環状密封面32
8は第1環状密封ダムをつくるために第1部材14の密
封面18に接触するように第1軸方向に対向する。第2
環状密封面330は、第2環状密封ダムをつくるように
第2部材20の密封面22に接触するように、環状密封
面328の第1軸とは反対の第2軸方向に対向する。好
ましくは、第1,第2環状密封面328,330は互い
に平行なほぼ平らな面となる。
【0047】環状接続面332,334は、第1,第2
環状密封面328,330間に延びている。本実施例に
おいては、環状接続面332は、第1,第2密封面32
8,330にほぼ垂直に延びている。接続面334は、
密封リング310を変形するのに要する荷重力の総量を
制御するようにほぼ半径方向に延びる環状凹部336を
有している。環状接続面332,334が第1実施例に
類似して配置されうること、すなわち、面332が内面
でかつ面334が外面であるかまたはその逆でもよいこ
とは当業者にとっては明らかであろう。換言すれば、図
18,19に示すように、密封リング310の環状凹部
336が金属製密封リング310の内、外径のいずれか
に設けられうる。
【0048】
【第5実施例】図20には、本発明の第5実施例にもと
づく金属製密封リング410が示されている。金属製密
封リング410は、それがいくつかの材料から構成され
ていることを除いて、上述した密封リング10と類似し
ている。密封リング410の材料は、純ニッケル、アル
ミニウム、もしくは316Lステンレス鋼のような高張
力鋼合金またはその他の任意の適当な密封材料からつく
られうる。もちろん、密封リング410の各部分の材料
は他の部分の材料と同じであっても、他の部分とは異な
る材料であっても、またはそれらの組合せであってもよ
い。
【0049】上述した密封リング10との密封リング4
10の類似性を考慮すれば、密封リング410はここで
は詳細に説明または図示されていない。基本的には、金
属製密封リング410は、第1環状密封面428、第2
環状密封面430、第1環状接続面432、第2環状接
続面434を有している。環状密封面428は第1環状
密封ダムをつくるために第1部材14の密封面18に接
触するように第1軸方向に対向する。第2環状密封面4
30は、第2環状密封ダムをつくるように第2部材20
の密封面22に接触するように、環状密封面428の第
1軸とは反対の第2軸方向に対向する。好ましくは、第
1,第2環状密封面428,430は互いに平行なほぼ
平らな面となる。金属製密封リング410の一部分のみ
がここでは示されているが、密封リング410は円形ま
たは非円形の連続したリングであることは当業者にとっ
ては明らかであろう。好ましくは、密封リング410の
断面はその周囲に均等である。
【0050】環状接続面432,434は、第1,第2
環状密封面428,430間に延びている。本実施例に
おいては、環状接続面432は、第1,第2密封面42
8,430にほぼ垂直に延びている。接続面434は、
密封リング410を変形するのに要する荷重力の総量を
制御するようにほぼ半径方向に延びる環状凹部436を
有している。環状接続面432,434が第1実施例に
類似して配置されうること、すなわち、面432が内面
でかつ面434が外面であるかまたはその逆でもよいこ
とは当業者にとっては明らかであろう。換言すれば、図
20に示すように、密封リング410の環状凹部436
が金属製密封リング410の内、外径のいずれかに設け
られうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例にもとづく金属製密封リ
ングの上面図である。
【図2】 図1に示す金属製密封リングの側面図であっ
て、2つの対角線ブレースを形成するように環状凹部が
密封リングの環状外面内に形成されている状態を示す。
【図3】 環状シールをつくるために金属製密封リング
を軸方向に圧縮するように締付け具によって一体に連結
される1対の嵌合部材または板を有するシール集合体と
共に、図1に示す金属製密封リングの分解縦断面図であ
る。
【図4】 金属製密封リングの圧縮前、すなわち、無負
荷時の嵌合部材と金属製密封リングの縦断面図である。
【図5】 金属製密封リングと嵌合部材の図4に類似し
た縦断面図であって、環状シールをつくるために金属製
密封リングを圧縮するように締付け具によって嵌合部材
が一体に連結された後の状態を示す。
【図6】 図1−5に示す金属製密封リングの一部分の
拡大部分断面図であって、必要な寸法を示す。
【図7】 圧縮された後の図1−6に示す金属製密封リ
ングの一部分の拡大部分断面図である。
【図8】 図1−6に示す嵌合部材と金属製密封リング
の拡大部分断面図であって、金属製密封リングの圧縮
前、すなわち、無負荷状態を示す。
【図9】 図1−6に示す嵌合部材と金属製密封リング
の図8に類似した拡大部分断面図であって、環状シール
をつくるために金属製密封リングを圧縮するように嵌合
部材が締付け具によって一体に連結された後の状態を示
す。
【図10】 図1−9に示す金属製密封リングの等価概
略図であって、そこに形成されたコラム、ビーム、ブレ
ースを示す。
【図11】 シール集合体における従来の“C”リン
グ、シールの縦断面図である。
【図12】 従来の“C”シールの概略断面図であっ
て、その無負荷位置を実線で、その負荷位置を破線でそ
れぞれ示す。
【図13】 本発明の第2実施例にもとづく金属製密封
リングの一部分の拡大部分断面図であって、外側凹部が
1つの対角線ブレースを画定する状態を示す。
【図14】 本発明の第2実施例にもとづく図13に示
す金属製密封リングの一部分の拡大部分断面図であっ
て、密封リングが密封位置に負荷された後の状態を示
す。
【図15】 第2実施例にもとづく図13,14に示す
金属製密封リングの等価概略図であって、そこに形成さ
れたコラム、ビーム、ブレースを示す。
【図16】 本発明の第3実施例にもとづく金属製密封
リングの一部分の拡大部分断面図であって、凹部が2つ
の対角線ブレースを画定し、切欠きがコラムの有効面積
を減じている状態を示す。
【図17】 本発明の第3実施例にもとづく図16に示
す金属製密封リングの一部分の拡大部分断面図であっ
て、密封リングが密封位置に負荷された後の状態を示
す。
【図18】 本発明の第4実施例にもとづく金属製密封
リングの一部分の拡大部分断面図であって、凹部が1つ
の対角線ブレースを画定し、切欠きがコラムの有効面積
を減じている状態を示す。
【図19】 本発明の第4実施例にもとづく図18に示
す金属製密封リングの拡大部分断面図であって、密封リ
ングが密封位置に負荷された状態を示す。
【図20】 本発明の第5実施例にもとづく金属製密封
リングの拡大部分断面図であって、第1実施例とは類似
するが、コラム、ビーム、ブレースが別体の材料から形
成されている点が相違することを示す。
【符号の説明】
10…金属製密封リング 12…シール集合体
14…第1板(部材) 16…凹部 18…嵌合(密封)面
20…第2板(部材) 22…嵌合(密封)面 24,29…締付け具
28…第1環状密封面 30…第2環状密封面 32…環状内面
34…環状外面 36…環状凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596061395 50 Sharpe Drive,Cran ston,Rhode Island 02920,United States o f America (72)発明者 マシュー・ディー・カニンガム アメリカ合衆国マサチューセッツ州02347, レイクビル,エマーソン・ロード 21 (72)発明者 アミタバ・ダッタ アメリカ合衆国ロード・アイランド州 02818,イースト・グリニッジ,ハイ・ホ ーク・ロード 1360

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1環状密封ダムをつくるために第1部
    材に接触するように第1軸方向に対向する第1環状密封
    面を有する第1環状ビーム部と、 第2環状密封ダムをつくるために第2部材に接触するよ
    うに前記第1軸方向とは反対の第2軸方向に対向する第
    2環状密封面を有する第2環状ビーム部と、 前記第1密封面と前記第2密封面との間に延びていて、
    中央通路を形成する環状内面と、 前記第1,第2密封面間に延びかつ前記環状内面から離
    間されていて、前記第1,第2密封面間に延び該両面に
    垂直な材料の環状コラム部を形成する環状外面とからな
    り、 前記環状内、外面のうちの一方が前記環状コラム部の有
    効最小幅を少なくとも部分的に画定するようにほぼ半径
    方向に延びる環状凹部を有し、該環状凹部が前記環状コ
    ラム部から前記第1ビーム部まで延びる第1対角線ブレ
    ース部を形成するようにつくられていることを特徴とし
    た金属製密封リング。
  2. 【請求項2】 前記環状コラム部の前記有効最小幅は約
    0.20mm(0.008in)から約0.76mm
    (0.030in)までの範囲内にあることを特徴とし
    た請求項1記載の金属製密封リング。
  3. 【請求項3】 前記環状コラム部は25.4mm(1.
    0in)以下の軸方向高さを有していることを特徴とし
    た請求項1記載の金属製密封リング。
  4. 【請求項4】 前記コラム部および前記ビーム部は一体
    部材から一体に構成されていることを特徴とした請求項
    1記載の金属製密封リング。
  5. 【請求項5】 前記ブレース部は前記コラム部および前
    記ビーム部と一体部材として一体に形成されていること
    を特徴とした請求項1記載の金属製密封リング。
  6. 【請求項6】 環状切欠きが前記内、外面のうちの前記
    環状凹部を有していないものに形成されていることを特
    徴とした請求項1記載の金属製密封リング。
  7. 【請求項7】 第2対角線ブレース部が前記環状コラム
    部から前記第2ビーム部まで延びていることを特徴とし
    た請求項1記載の金属製密封リング。
  8. 【請求項8】 前記第1、第2ブレース部は前記環状密
    封面間の中間で前記環状コラム部において出会うことを
    特徴とした請求項7記載の金属製密封リング。
  9. 【請求項9】 前記環状凹部が前記環状内面内に形成さ
    れることを特徴とした請求項1記載の金属製密封リン
    グ。
  10. 【請求項10】 前記環状凹部が前記環状外面内に形成
    されていることを特徴とした請求項1記載の金属製密封
    リング。
  11. 【請求項11】 前記コラム部、前記ビーム部、および
    前記ブレース部が、一体に連結固定された別個の部材か
    ら形成されることを特徴とした請求項1記載の金属製密
    封リング。
JP10203564A 1997-07-21 1998-07-17 金属製密封リング Pending JPH11118036A (ja)

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US08/897,694 US6042121A (en) 1997-07-21 1997-07-21 Metallic sealing ring

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