TW201333352A - 金屬密封件 - Google Patents

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Abstract

一種金屬密封件，其係使橫剖面形狀變化，以使直線部之懸臂彎曲剛性形成比圓角狀彎曲部更大。藉此，於異形環狀之金屬密封件中，及於全周的具有均等的密封性。

Description

金屬密封件
本發明係關於一種金屬密封件。
習知進行平行之相對向的二平面間之密封的金屬密封件，其係有一種橫剖面形狀為U形，且整體形狀係圓形之周知的密封件(請參照日本國特開2009-24838號公報)。
然而，將上述習知金屬密封件，作為整體非圓形(亦有稱異形之情況)，而沿著整體非圓形之窗部(開口部)配設，以進行該非圓形窗部之周緣之密封的場合，則有使整體之密封性能惡化的情況。
特別，包含極小之曲率半徑之圓角狀彎曲部之非圓形的場合，在殘餘部之直線邊部的部位，則有無法獲得充分之密封性能的情況。
有鑑於此，本發明係於整體形狀為閉環狀之金屬密封件中，其橫剖面形狀及於全周係非均一。
再者，金屬密封件於橫剖面包含基部及一對懸臂狀彈性腳片；該一對懸臂狀彈性腳片係由該基部平行或前端擴開狀的形成突設，且於前端包含密封用之抵接小突出部，該抵接小突出部係分別接觸相對向之平行的二平面；其整體形狀係包含圓角狀彎曲部及直線邊部之異形環狀，且使該一對懸臂狀彈性腳片之突出尺寸、厚度尺寸及腳片基部擴大部中至少之一，於該圓角狀彎曲部之第一中央部位及直線邊部之第二中央部位係形成不同，且使該一對懸臂狀彈性腳片之懸臂彎曲剛性，只在橫剖面形狀作比 較，設定該第二中央部位比該第一中央部位大。
再者，由該圓角狀彎曲部之第一中央部位朝該直線邊部之第二中央部位，使只在橫剖面形狀作比較之該懸臂彎曲剛性，階段的或/及傾斜的增加，且設定該第二中央部位之該懸臂彎曲剛性比該第一中央部位大。
根據本發明之金屬密封件，即使整體係異形之閉環狀的場合，可及於全周的使接觸面壓形成均一化。特別，在異形之環狀的直線邊部及(小曲率半徑)之圓角狀彎曲部，對於相對向之平行之二平面之抵接小突出部的接觸面壓將形成均等化。如此，由於接觸面壓係沿著全周緣形成均等化，因此可確實的減少密封件整體的流體洩漏；特別，存在著如細長之環狀跑道形或矩形狀之極小曲率半徑的圓角狀彎曲部的窗部(開口部)的密封性能，其可顯著的提昇。
1‧‧‧金屬密封件
3‧‧‧基部
4‧‧‧彈性腳片
5‧‧‧平面
6‧‧‧平面
7‧‧‧抵接小突出部
8‧‧‧凹槽
10‧‧‧圓角狀彎曲部
11‧‧‧第一部件
12‧‧‧第二部件
13‧‧‧密封槽
13A‧‧‧槽底面
20‧‧‧直線邊部
C‧‧‧邊界
E‧‧‧位置
G‧‧‧懸臂彎曲剛性
H‧‧‧突出尺寸
M1‧‧‧第一中央部位
M2‧‧‧第二中央部位
M2 '‧‧‧第二中央部位
N‧‧‧腳片基部擴大部
P‧‧‧接觸面壓
T‧‧‧厚度尺寸
Y‧‧‧四分之一範圍
第1圖係為說明有關本發明之金屬密封件之實施例之整體形狀之上視圖。
第2圖係為說明金屬密封件之其他實施例之整體形狀之上視圖。
第3圖係比較本發明及習知例之接觸面壓之圖表。
第4圖係本發明之第一實施形態之圓角狀彎曲部之第一中央部位之橫剖面圖。
第5a~5c圖係第一實施形態之直線邊部之第二中央部位之橫剖面圖。
第6圖係本發明之第二實施形態之圓角狀彎曲部之第一中央部位之橫剖面圖。
第7a~7c圖係第二實施形態之直線邊部之第二中央部位之橫剖面圖。
第8圖係本發明之第三實施形態之圓角狀彎曲部之第一中央部位之橫剖面圖。
第9a~9c圖係第三實施形態之直線邊部之第二中央部位之橫剖面圖。
第10圖係第1圖之四分之一範圍Y之彎曲剛性之變化之圖表。
第11圖係第2圖之四分之一範圍Y之彎曲剛性之變化之圖表。
為讓本發明之上述及其他目的，特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖及第2圖中，其揭示包含整體形狀為圓角狀彎曲部10及直線邊部20(直線部)之異形(非圓形)之閉環狀的金屬密封件1。第1圖係揭示細長之環狀跑道形，第2圖係揭示矩形狀之場合。
第4圖及第5圖係本發明之第一實施形態之橫剖面圖，金屬密封件1係裝設在凹設於第一部件11之矩形狀密封槽內，以密封第一部件11之該矩形狀密封槽13之(平面狀的)槽底面13A及平面狀的第二部件12之間。該金屬密封件1係所謂的U形密封件，於橫剖面包含基部3(底壁部)及由該基部3平行突設之一對懸臂狀彈性腳片4。
第4圖中，相對向之平行的二平面5、6中之一平面5，其係相當於第一部件11之槽底面13A，且另一平面6係相當於第二部件12，而該彈性腳片4係包含分別與該二平面5、6接觸之密封用抵接小突出部7。圖例中，雖然該抵接小突出部7係形成小圓山形之橫剖面形狀，惟亦可將其形成三角山形或四角形狀。
再者，比較第4圖及第5a圖可得知，使彈性腳片4之突出尺寸H，在閉環狀之金屬密封件1之圓周方向位置形成如下之不同點。即，金屬密封件1中，藉由使凹槽8之深度尺寸不同，(外徑尺寸相同之狀態下) 而使突出尺寸H形成不同，且在第1圖或第2圖所示之整體環狀跑道形狀或整體矩形狀之金屬密封件1中，使圓角狀彎曲部10之中央部位M1(將其稱為第一中央部位)及直線邊部20之中央部位M2、M2 '(將其稱為第二中央部位)形成不同。
即，第4圖係第一中央部位M1之橫剖面，第5a圖係第二中央部位M2、M2 '之橫剖面圖，比較第4圖及第5a圖之場合，由於第4圖之突出尺寸H較大，因此懸臂狀彈性腳片4之懸臂彎曲剛性G，只在橫剖面形狀作比較，第二中央部位M2、M2 '之懸臂彎曲剛性G係比第一中央部位M1大(參照第10圖或第11圖)。
本發明之說明中，所謂「只在橫剖面形狀作比較」，其係指在第1圖及第2圖所例示之整體形狀包含圓角狀彎曲部之異形的場合，圓角狀彎曲部10之存在的影響係及於彈性腳片4之懸臂彎曲剛性，因此在實際的金屬密封件1上，必須綜合的決定「橫剖面形狀」及「圓角狀彎曲部10之範圍內之圓周方向位置或由圓角狀彎曲部10離開多少之所謂的圓周方向位置」，惟於此忽視後者之「圓周方向位置」，只以前者來進行懸臂彎曲剛性之比較而言。
接著，第5b圖與第4圖作比較的話，可明顯得知，將彈性腳片4之厚度尺寸T設定為直線邊部20之第二中央部位M2、M2 '之懸臂彎曲剛性G，比(第1圖及第2圖所示之)圓角狀彎曲部10之中央第一部位M1更大。如此，彈性腳片4之懸臂彎曲剛性G，只在橫剖面形狀作比較，第二中央部位M2、M2 '之懸臂彎曲剛性G係比第一中央部位M1大(參照第10圖或第11圖)。
再者，第5c圖與第4圖作比較的話，可明顯得知，彈性腳片4係越往基部3側厚度尺寸T越漸增加，且在凹槽8側附加腳片基部擴大部N(第5c圖之網狀線所示)。如此，彈性腳片4之懸臂彎曲剛性G，只在 橫剖面形狀作比較，第二中央部位M2、M2 '之懸臂彎曲剛性G係比第一中央部位M1大(參照第10圖或第11圖)。
接著，第1圖及第10圖中，整體係細長之環狀跑道形狀之金屬密封件1，其包含在第1圖之左右的小曲率半徑的(及於180°之)二圓角狀彎曲部10，及連結其左右之平行的二直線邊部(直線部)20，而第10圖係就第1圖之四分之一的範圍Y，於橫軸採取圓周方向位置，且於縱軸採取彈性腳片4之懸臂之彎曲剛性G的圖表。再者，縱軸之懸臂彎曲剛性G，其係揭示只在橫剖面形狀作比較。
如前所述，第一中央部位M1之該彎曲剛性G，其係設定為比第二中央部位M2之該彎曲剛性G小。然而，有關向圓周方向由圓角狀彎曲部10之第一中央部位M1朝直線邊部20之第二中央部位M2，使其形成如何的變化(增加)之點，其係於第10圖中以實線、鏈線、虛線表示。即，階段的(參照實線)或傾斜的(參照鏈線)、階段的及傾斜的(參照虛線)使其增加。
第1圖及第10圖中，邊界C係表示圓角狀彎曲部10及直線邊部20之邊界，惟以第10圖之實線表示之場合，比該邊界C更稍微靠近第一中央部位M1之位置E止，其係形成同一橫剖面形狀(參照第4圖)，且於位置E突然使橫剖面形狀變化為接近第5a、(b)、(c)圖中之任一、或該些已結合之形狀；之後，由第10圖之實線可明顯得知，於保持一定之形狀往第二中央部位M2之方向前進(形成第一之階段)；之後，形成複數個階梯，且到達第二中央部位M2為止的進行變化。
接著，第10圖中，以鏈線表示之場合，由第一中央部位M1至第二中央部位M2止，以如連續增加之傾斜的增加，使懸臂彎曲剛性G變化。
再者，第10圖中，以虛線表示之場合，在圓角狀彎曲部10 內，至該位置E止作為同一橫剖面形狀，而由接近到邊界C之位置E，其係在不同傾斜之二個傾斜線使懸臂彎曲剛性G漸增，之後以同一橫剖面形狀(同一彎曲剛性)到達第二中央部位M2。
更謹慎而言，由於第10圖係揭示只比較橫剖面形狀之懸臂彎曲剛性G之變化的圖表，因此水平線部位之橫剖面形狀係同一，且懸臂彎曲剛性G由小變化至大之場合的橫剖面形狀，其係表示由第4圖至第5a、(b)、(c)圖中之任一或已組合該些的變化。
將附加第10圖之實線所示之橫剖面變化(懸臂彎曲剛性G之變化)的金屬密封件1，實際如第4圖之例示所示，在相互平行之第一、第二部件11、12之平面5、6上進行抵接的裝著使用狀態下，對於平面5、6之接觸面壓P係如何的向圓周方向變化，如第3圖之實線所示。即，即使係同一橫剖面形狀，作為密封件之剛性，圓角狀彎曲部10係比直線邊部20高；相反的，即使係同一橫剖面形狀，作為密封件之剛性，直線邊部20係比圓角狀彎曲部10低。因此，如第10圖之實線及第3圖之實線所示，對金屬密封件1整體而言，其與揭示習知全圓周同一橫剖面形狀之金屬密封件之接觸面壓之鏈線的場合作一比較，及於圓周方向整體將形成均等的接觸面壓，特別直線邊部20之第二中央部位M2之接觸面壓，可比習知充分的增加，而可改善密封性。
再者，第10圖之鏈線或虛線的場合，配合第1圖之圓角狀彎曲部10之曲率半徑的大小，及金屬密封件橫剖面形狀(尺寸)，可獲得更佳的均等接觸面壓。
接著，第2圖及第11圖中，整體上在四角落包含圓角狀彎曲部10之矩形狀的金屬密封件1，其彎曲部10係形成較小曲率半徑之90°的中心角度，且第2圖之上、下二邊係長的直線邊部20，左、右二邊係短的直線邊部20。第11圖係就第2圖之四分之一的範圍Y，於橫軸採取圓 周方向位置，於縱軸採取作為彈性腳片4之懸臂之彎曲剛性G的圖表。懸臂彎曲剛性G係與第10圖同樣的只比較橫剖面形狀之比較值。
第一中央部位M1之彎曲剛性G係設定為比第二中央部位M2、M2 '之彎曲剛性G小，且如第11圖所示，其係將形成長邊之直線邊部20(上、下邊)之第二中央部位M2的彎曲剛性G之數值，設定為比形成短邊之直線邊部20(左、右邊)之第二中央部位M2 '的彎曲剛性G之數值大之場合的例示。其理由為，由第2圖可明顯得知，由於形成短邊之左、右邊的直線邊部20之第二中央部位M2 '，其係位於比圓角狀彎曲部10更近的位置，而容易受到圓角狀彎曲部10之剛性大的影響，因此將只在橫剖面形狀作比較之左、右邊的第二中央部位M2 '之該懸臂彎曲剛性G設定為稍微小。
再者，第11圖之實線、鏈線、虛線係對應第10圖所示的(前述)實線、鏈線、虛線，進行階段的、傾斜的、階段及傾斜的變化。另外，邊界C與階段的進行變化之位置E的位置關係，由於其係與第10圖相同，因此省略其說明。再者，如第11圖所示，藉由使橫剖面形狀、尺寸產生變化，而與第3圖已述之場合相同，於使用狀態下及於圓周方向整體將產生均等的接觸面壓，因此可比習知更提昇密封性。
接著，就第6圖及第7圖所示之第二實施形態予以說明。該金屬密封件1係有稱為K形密封件之橫剖面形狀，基部3(底壁部)係形成約8角形狀，且由其前端突設一對前端開腳狀的懸臂狀彈性腳片4。
在相對向之二平面5、6上，分別附設彈性腳片4之前端的小角山形的密封用抵接小突出部7。該抵接小突出部7亦可任意形成圖式省略的小圓山形或小三角山形。
比較第6圖及第7a圖可得知，其係使彈性腳片4之突出尺寸H產生變化，將直線邊部20之第二中央部位M2、M2 '的突出尺寸H，設定為比第1圖或第2圖例示之整體形狀的圓角狀彎曲部10之第一中央部位 M1的突出尺寸H小。藉此，懸臂狀彈性腳片4之彎曲剛性G，只在橫剖面形狀作比較下，第二中央部位M2、M2 '係比第一中央部位M1大(參照第10圖或第11圖)。
再者，比較第6圖及第7b圖可明顯得知，彈性腳片4之厚度尺寸T，其係將第二中央部位M2、M2 '設定為比第1圖、第2圖所示之第一中央部位M1大。如此，只在橫剖面形狀比較彎曲剛性G之場合，將第二中央部位M2、M2 '設定為比第一中央部位M1大(參照第10圖、第11圖)。
再者，比較第6圖及第7c圖可得知，第7c圖中，彈性腳片4係越往基部3側厚度尺寸T越漸增加，且在凹槽8側附加腳片基部擴大部N(第7c圖之網狀線所示)。如此，將第二中央部位M2、M2 '設定為比第一中央部位M1大(參照第10圖或第11圖)。
接著，就第8圖及第9圖所示之第三實施形態予以說明。該金屬密封件1係有ㄈ字形的橫剖面形狀，且係由厚度稍厚之基部3(底壁部)及一對彈性腳片4一體成形，一對彈性腳片4由基部3平行或前端擴開狀的形成突設。在彈性腳片4之前端，其係突設小三角山形之密封用抵接小突出部7。
第9a、(b)、(c)圖係分別對應第5圖或第7圖之(a)、(b)、(c)圖，且突出尺寸H、厚度尺寸T及腳片基部擴大部N與第8圖相較之下，同樣的產生變化。其構成及作用效果係與第4、5或6、7圖相同。
惟，本發明可任意作設計變更，亦可使金屬密封件之整體形狀形成三角形狀或凹形狀、凸形狀等。再者，第1、2圖中，第4~9圖所示之橫剖面的凹槽8，其可配合用途選擇朝整體環狀內側之構成的場合，或朝整體環狀外側之構成的場合。再者，第10圖或第11圖中，可任意的增減由實線所示之階段的變化的階段數。再者，以傾斜的變化(傾斜線)進行變化之際，於圖表中，較佳以描繪緩和之曲線似的產生變化。再者，第 5、7、9圖中，亦可任意的相互組合(a)、(b)、(c)圖中之二個或三個。
本發明係如上所述，於整體形狀為閉環狀之金屬密封件中，其橫剖面形狀及於全周係非均一為其特徵，而可及於全圓周使接觸面壓均等化，以提昇整體的密封性能。
再者，本發明之金屬密封件，於橫剖面包含基部3及一對懸臂狀彈性腳片4；該一對懸臂狀彈性腳片4係由該基部3平行或前端擴開狀的形成突設，且於前端包含密封用之抵接小突出部7，該抵接小突出部7係分別接觸相對向之平行的二平面5、6；其整體形狀係包含圓角狀彎曲部10及直線邊部20之異形環狀，且使該一對懸臂狀彈性腳片4之突出尺寸H、厚度尺寸T及腳片基部擴大部N中至少之一，於該圓角狀彎曲部10之第一中央部位M1及直線邊部20之第二中央部位M2、M2 '係形成不同，且使該一對懸臂狀彈性腳片4之懸臂彎曲剛性G，只在橫剖面形狀作比較，設定該第二中央部位M2、M2 '比該第一中央部位M1大之構成；因此，可增加直線邊部20之接觸面壓P，且可防止來自該直線邊部20的流體洩漏，以提昇作為金屬密封件整體的密封性能。特別，作為包含具有小曲率半徑之圓角狀彎曲部10之細長環狀跑道形或細長矩形狀的金屬密封件，可發揮優良的密封性能。或是，在相對向之平行的二平面5、6容易受傷的場合，其具有可使旋緊力變小的優點。即，藉由使圓角狀彎曲部10之剛性變小，而可降低圓角狀彎曲部10之接觸面壓。
再者，由於該圓角狀彎曲部10之第一中央部位M1朝該直線邊部20之第二中央部位M2，使只在橫剖面形狀作比較之該懸臂彎曲剛性G，階段的或/及傾斜的增加，且設定該第二中央部位M2之該懸臂彎曲剛性G比該第一中央部位M1大；因此，以及於全圓周之均一的接觸面壓抵接平面5、6，而可提昇作為密封件整體的密封性能。
1‧‧‧金屬密封件
10‧‧‧第一部件
C‧‧‧邊界
E‧‧‧位置
M1‧‧‧第一中央部位
M2‧‧‧第二中央部位
Y‧‧‧四分之一範圍

Claims (3)

  1. 一種金屬密封件，於整體形狀為閉環狀之金屬密封件中，其橫剖面形狀及於全周係非均一。
  2. 一種金屬密封件，於橫剖面包含基部及一對懸臂狀彈性腳片；該一對懸臂狀彈性腳片係由該基部平行或前端擴開狀的形成突設，且於前端包含密封用之抵接小突出部，該抵接小突出部係分別接觸相對向之平行的二平面；其整體形狀係包含圓角狀彎曲部及直線邊部之異形環狀，且使該一對懸臂狀彈性腳片之突出尺寸、厚度尺寸及腳片基部擴大部中至少之一，於該圓角狀彎曲部之第一中央部位及直線邊部之第二中央部位係形成不同，且使該一對懸臂狀彈性腳片之懸臂彎曲剛性，只在橫剖面形狀作比較，設定該第二中央部位比該第一中央部位大。
  3. 根據申請專利範圍第2項之金屬密封件，由該圓角狀彎曲部之第一中央部位朝該直線邊部之第二中央部位，使只在橫剖面形狀作比較之該懸臂彎曲剛性，階段的或/及傾斜的增加，且設定該第二中央部位之該懸臂彎曲剛性比該第一中央部位大。
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