JPS6139187Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超高真空を必要とする粒子加速器等
に用いられるフランジ継手構造に関し、特にフラ
ンジの材質としてアルミニウム合金を用いたもの
に関する。

従来、粒子加速器等においては主としてステン
レス鋼製フランジ継手構造が用いられており、対
向するフランジ間には銅製のＯリングとしてのガ
スケツトが用いられている。

ところで、素材としてのステンレス鋼は、耐食
性や機械的強度などの点で優れている半面、重量
が大きく、また粒子加速器に用いた場合にかなり
の残留放射能を発生するという問題点がある。

そこでステンレス鋼の代わりに、アルミニウム
合金を用いたものが開発されている。すなわち、
アルミニウム合金は、重量が軽く、また粒子加速
器に用いた場合でも残留放射能の値がステンレス
鋼の場合に比べて１ケタ少なくなるという利点が
あるからである。

しかし、単なるアルミニウム合金製のフランジ
では、表層の硬度が不足したり、変形を起こした
りするという問題点があり、超高真空を要する部
分には不具合をきたす恐れがある。

また、アルミニウム合金フランジ継手のメタル
ガスケツトとしてアルミニウムガスケツトを利用
する場合、気密シール面にはキズを付けないよう
に配慮されるが、旋盤でレコード溝のごとく切削
することが必要とされる。コスト低減のためロー
ル圧延の板材をプレス加工または機械加工で円環
状に切り出してメタルガスケツトを作つても、表
面のロールマークのための気密封止の信頼性が十
分でない。

メタルガスケツトとしてロール圧延材をそのま
ま利用すると、表面にはロールマークが残つてお
り、ナイフエツジで食い込んでもナイフエツジに
平行でない成分では微少な山谷のキズから気密も
れを起こす。

ロール圧延の表面にはミクロン程度の硬い酸化
変質層が存在し、これは本質的にはアルミナと同
じで、ナイフエツジにより食い込んでも、微少な
山谷のロールマークは残つてしまうようになる。

本考案は、上述の諸点に鑑みて、アルミニウム
合金製のフランジに、ナイフエツジと軟質金属の
ガスケツトとの係合手段を用いながら、さらに鏡
面仕上げの手段と表面硬質化の手段とを組合わせ
ることにより、優れた密封性と、繰返し使用でき
る性能とを得られるようにした超高真空用フラン
ジ継手構造を提供することを目的とする。

このため本考案の超高真空用フランジ継手構造
は、対向するアルミニウム合金製フランジ間に形
成された環状スペース内に、軟質金属で作られた
環状ガスケツトを介装され、このガスケツトに食
い込むようにして密着すべく上記環状スペースの
内壁にナイフエツジが形成されて、上記ガスケツ
トが鏡面研削を施された表面をそなえるととも
に、上記ナイフエツジが鏡面研削を施された面部
にイオンプレーテイング処理による窒化チタンま
たは窒化クロムの硬質表面をそなえていることを
特徴としている。

以下、図面により本考案の一実施例としての粒
子加速器における超高真空用フランジ継手構造に
ついて説明すると、第１図はその縦断面図、第２
図は第１図の部を拡大して示す部分断面図であ
る。

第１図に示すように、接続されるべき一対のア
ルミニウム製パイプ１，１の端部に、それぞれア
ルミニウム合金製フランジ２，２が互いに対向す
るように設けられ、両フランジ２，２の間に形成
された環状スペース３内に、Ｏリングととしての
軟質アルミニウム製環状ガスケツト４が介装され
ている。そして、このガスケツト４に食い込むよ
うにして密着しうるナイフエツジ２ａが、環状ス
ペース３の内壁において、フランジ２に形成され
ている。

なお環状スペース３の形状としては、円環状に
限らず、角型の環状など任意の形状にすることが
できる。

このようにして、両フランジ２，２は、締付ボ
ルト５およびその締付ナツト６により、ワツシヤ
７を介して締付けられるようになつている。

フランジ２と一体のナイフエツジ２ａの材料で
あるアルミニウム合金としては、アルミニウムを
主成分とする硬質のものが用いられ、またパイプ
１の材料についても、適宜のアルミニウム合金を
用いることができる。

ところで、軟質アルミニウム製ガスケツト４の
表面処理については、まず酸化変質層や圧延によ
るロールマークが除去され、ついで鏡面研削が施
される。

このようにして鏡平面を形成されたガスケツト
４に食い込むべきナイフエツジ２ａは、鏡面研削
を施された面部に、イオンプレーテイング処理に
よる窒化チタン（TiN）、また窒化クロム
（CrN）の硬質表層を付され、これによりキズの
防止および接着の防止がはかられるのである。

本考案の超高真空用フランジ継手構造は上述の
ごとく構成されているので、繰返し締付けが行な
われても、良好な気密性が保持される。

すなわち、第２図に示すように、従来のごとく
ナイフエツジ２ａの先端２a′で気密保持が行なわ
れるのみならず、本考案のものではナイフエツジ
２ａの面部２a″においてもガスケツト４との接触
が鏡面同志の気密接触となつて、超高真空に耐え
る十分な気密性が得られるのである。

特に、軟質アルミニウム製ガスケツト４は、鏡
面仕上げに伴い、硬い酸化変質層やロールマーク
が除去されて、軟い表面を有しているので、鏡面
をもつ硬いナイフエツジが食い込まれると、両者
の鏡面同志は非常によく密着するようになる。

従来のナイフエツジ式フランジ継手では、ナイ
フエツジの先端から離れた面部での面圧が十分で
ないため、鏡面をもたないロールマークのままの
部分でキズをつぶしきれず、気密もれを招くよう
になるが、本考案のフランジ継手構造では、前述
のごとくナイフエツジの接触面全部が有効に気密
シールの機能を発揮するのであり、従来の切削タ
イプを組合わせたものと比べても、気密特性およ
び生産性が共に大幅に向上し、また繰返し加熱
や、繰返し冷却に対しても十分に耐える信頼性が
得られるのである。

また本考案のフランジ継手構造では、硬質表層
の形成が、ナイフエツジの先端の狭い環状部のみ
ですむ利点があり、さらにナイフエツジと係合す
るガスケツトが、単純なプレス打ち抜き板として
簡単に製作できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例としての超高真空用フラ
ンジ継手構造を示すもので、第１図はその縦断面
図、第２図は第１図の部を拡大して示す部分断
面図である。 １……アルミニウム製パイプ、２……アルミニ
ウム合金製フランジ、２ａ……ナイフエツジ、２
a′……ナイフエツジ先端、２a″……ナイフエツジ
面部、３……環状スペース、４……軟質金属製の
環状ガスケツト、５……締付ボルト、６……締付
ナツト、７……ワツシヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 対向するアルミニウム合金製フランジ間に形成
   された環状スペース内に、軟質金属で作られた環
   状ガスケツトを介装され、このガスケツトに食い
   込むようにして密着すべく上記環状スペースの内
   壁にナイフエツジが形成されて、上記ガスケツト
   が鏡面研削を施された表面をそなえるとともに、
   上記ナイフエツジが鏡面研削を施された面部にイ
   オンプレーテイング処理による窒化チタンまたは
   窒化クロムの硬質表層をそなえていることを特徴
   とする、超高真空用フランジ継手構造。