TWI491822B - 金屬密封件 - Google Patents

Description

金屬密封件

本發明係關於一種金屬密封件。

習知，如第7圖所示之金屬密封件41係屬公知(例如參照日本國特開2009-24838號公報)。即，金屬密封件41係形成橫剖面形狀之厚度尺寸T₄₁ 為較大之U字形，包含底壁部42及側壁部43，且在側壁部43之前端外面包含密封用接觸小凸部44，並具備承受流體壓力之凹槽45。

惟，對於相互平行之二平面46、47，由於該二小凸部44係形成抵接，而形成密封之際，因厚度尺寸T₄₁ 較大，而以極大之接觸面壓形成抵接狀態。

然而，根據所使用之設備或裝置，由於有該二平面46、47之材質較脆弱之場合，或容易損傷、容易變形等之場合，而使如第7圖所示之大厚度尺寸T₄₁ 之金屬密封件41無法使用。甚至，非加壓時之壓縮力較小之處，無法適用如此之厚度尺寸T₄₁ 較大的金屬密封件41。

有鑑於此，本案之發明人製作了如第8圖所示之橫剖面U字形的厚度尺寸T₄₈ 較小的金屬薄徑密封件48，且重複了多次的試驗。即，第8圖之金屬薄徑密封件48，其前端外面包含二密封用接觸小凸部49，且除其之外，及於整體的形成小的同一厚度尺寸T₄₈ 。

然而，如此之薄徑密封件48，得知了有如下之問題點。即，如第9圖所示，當使用於密封包含矩形密封槽33之第一部件31，及包含平面部34之第二部件32之間的場合，第9圖中之鏈線所示之原來形狀之 薄徑密封件48A，當其承受流體壓力時，則過大的變形為實線所示之形狀48C，且於Y₁ 、Y₂ 、Y₃ 、Y₄ 、Y₅ 五個地方，抵接平面部34或密封槽33之槽底面33A、槽側面33B。原本應該只於第9圖之Y₁ 、Y₅ 及Y₃ 三個地方形成抵接，然而U字形之薄徑密封件48之二側壁部35強力的抵接平面部34及槽底面33A，因此本來應該形成密封作用的二小凸部49因具有充分的接觸面壓，而無法接觸平面部34及槽底面33A，其結果，產生了整體的密封性降低之第一個問題點。

再者，經過第9圖之受壓狀態後，將薄徑密封件48取出外部之場合，則如第10圖所示，可得知隨著塑性變形而形成異常的橫剖面形狀。即，如第10圖之鏈線所示之原始形狀48A，塑性變形至如實線所示之形狀48C。如此，當引起塑性變形時，二小凸部49係相對平面部34、槽底面33A無法以充分的接觸面壓接觸，而產生流體漏洩之第二個問題點。因此，在流體壓力P高低變動之使用條件下，於較短的使用期間後，將產生流體漏洩，而變成無法使用，產生了壽命變短的問題點。

本發明係為解決如上所述之問題點，以提供一種以較弱小的力量即可壓縮，且亦可適用於使平行之二平面接近之旋緊力較小之處，在承受流體壓力之受壓狀態下，不會發生異常變形(塑性變形)，而可在長期的使用期間，發揮安定的密封性能之金屬密封件為目的。特別，以提供一種即使在流體之壓力高低變動的使用處，或重複的開關二平面之間重複輕的壓縮及釋放之使用處，亦可長期的發揮安定之密封性能的金屬密封件為目的。

有鑑於此，本發明之金屬密封件，係密封平行之二平面之間，包含金屬製薄徑密封件及金屬製補強外嵌部件；該金屬製薄徑密封件係橫剖面U字形至鬱金香形狀，且前端包含二密封用接觸小凸部；該金屬 製補強外嵌部件係包含嵌入用凹槽之橫剖面U字形，且將該薄徑密封件之底壁部及二側壁部嵌設在該嵌入用凹槽，以供抑制該底壁部及二側壁部之受壓時之變形，該薄徑密封件之側壁部及該補強外嵌部件之側壁部的接觸部，具有與該二平面平行之部位；該薄徑密封件係包含一對彈性板彈簧狀之主密封突出片部，該一對主密封突出片部係比該補強外嵌部件之一對側壁部之前端更往開口方向突出，且在該一對主密封突出片部之前端外面附設該接觸小凸部，又，該補強外嵌部件之一對側壁部的前端形狀，內面側係形成為圓角去角形狀，該彈性板彈簧狀之主密封突出片部之外面係可任意接觸、分離該圓角去角形狀側壁部的前端，以使該主密封突出片部形成可彈性變形之構成。

再者，該薄徑密封件之一對該接觸小凸部之相互間隔尺寸設定為比該補強外嵌部件之厚度尺寸大。

再者，該補強外嵌部件係相對該平行之二平面形成輕微接觸至非接觸，且設定為非抵接之厚度尺寸。

根據相關本發明之金屬密封件，相對於平行之二平面，由於金屬製薄徑密封件係可以柔軟且較小之接觸力進行抵接，因此由外部附加之壓縮外力係可形成較小。即，可適合使用於如此之壓縮外力(旋緊力)較小的使用處。

儘管如此，流體壓力非常大的場合，亦可充分的對應，且不會產生塑性變形，而可充分的發揮密封性能。而且，適合於平行之二平面重複的進行壓縮及釋放之重複使用處，或流體壓力高低變動之使用處，且可長期的發揮安定的密封性能。

1‧‧‧薄徑密封件

2‧‧‧接觸小凸部

3‧‧‧補強外嵌部件

4‧‧‧嵌入用凹槽

5‧‧‧底壁部

6‧‧‧側壁部

7‧‧‧密封槽

7A‧‧‧槽底面

8‧‧‧側壁部

9‧‧‧突出片部

11‧‧‧平面

12‧‧‧平面

20‧‧‧圓角去角形狀

31‧‧‧第一部件

32‧‧‧第二部件

33‧‧‧矩形密封槽

33A‧‧‧槽底面

33B‧‧‧槽側面

34‧‧‧平面部

35‧‧‧側壁部

41‧‧‧金屬密封件

42‧‧‧底壁部

43‧‧‧側壁部

44‧‧‧小凸部

45‧‧‧凹槽部

46‧‧‧平面

47‧‧‧平面

48‧‧‧金屬製薄徑密封件

48A‧‧‧原始形狀之金屬製薄徑密封件

48C‧‧‧實線表示之形狀

49‧‧‧小凸部

E‧‧‧開口方向

F‧‧‧箭頭

G₁ ‧‧‧間隙

G₂ ‧‧‧間隙

H₁ ‧‧‧相互間隔尺寸

H₇ ‧‧‧深度尺寸

P‧‧‧流體壓力

P₀ ‧‧‧接觸面壓

T₃ ‧‧‧厚度尺寸

T₄₁ ‧‧‧厚度尺寸

T₄₈ ‧‧‧厚度尺寸

Y₁ ‧‧‧位置

Y₂ ‧‧‧位置

Y₃ ‧‧‧位置

Y₄ ‧‧‧位置

Y₅ ‧‧‧位置

第1圖：係本發明之一實施形態之自由狀態之局部橫剖面圖。

第2圖：係另一實施形態之自由狀態之局部橫剖面圖。

第3圖：係為說明密封槽及金屬密封件之尺寸關係之剖面圖。

第4圖：係裝著未受壓狀態之說明圖。

第5圖：係裝著受壓狀態之說明圖。

第6圖：係另一使用條件下之裝著受壓狀態之說明圖。

第7圖：係習知例之橫剖面圖。

第8圖：係比較例之橫剖面圖。

第9圖：係比較例之受壓狀態之剖面圖。

第10圖：係受壓後往外部取出狀態之橫剖面說明圖。

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圖中，金屬密封件係由金屬製薄徑密封件1及金屬製補強外嵌部件3所構成；薄徑密封件1係橫剖面U字形至鬱金香形狀；補強外嵌部件3係供抑制(阻止)該薄徑密封件1之受壓時之變形。

具體而言，第1圖中，薄徑密封件1係鬱金香形狀，且前端包含二密封用接觸小凸部2，例如由薄的金屬板(材料)利用彎曲沖壓加工形成鬱金香形狀。而且，前端進行小的彎曲，以形成二接觸小凸部2(參照第1圖及第3~6圖)。再者，第2圖所示之另一實施形態中，雖然係以薄的金屬板(材料)形成鬱金香形狀，惟前端之外面可形成突出之圓山形，且藉由塑性加工或硬焊、焊接，而形成接觸小凸部2。再者，第2圖中，如鏈線所示，若在稍微大的山形上形成接觸小凸部的話，則於後述之第6圖所示之受壓狀態下，可發揮確實的密封性能。

再者，補強外嵌部件3係形成包含供嵌入薄徑密封件1之嵌入用凹槽4的橫剖面U形，且在第1圖或第2圖所示之自由狀態下，薄徑 密封件1之彎曲狀底壁部5及二側壁部6係密接狀的嵌設在嵌入用凹槽4，藉此以抑制如後述第5圖或第6圖所示之受壓狀態下之底壁部5及二側壁部6的變形。

如第3~6圖所示，所謂的雙重構造密封件之相關本發明的金屬密封件，其係密封平行之二平面11、12之間的密封件。雖然圖式省略了整體形狀，惟其係形成圓形、矩形、環狀跑道形或各種異形的閉環狀。而且，第3~6圖中，在第一部件31凹設矩形密封槽7，且其槽底面7A係相當於該平面12。再者，圖中第二部件32的下面係相當於另一平面11。

如此，相關本發明之金屬密封件，其係密封平行之二平面11、12之間的密封件，且(作為內密封件之)薄徑密封件1之一對接觸小凸部2的相互間隔尺寸H₂ 係設定為比補強外嵌部件3的厚度尺寸T₃ 大(參照第1~3圖)。即，設定為如H₂ >T₃ 。雖然可將此稱為第1~3圖所示之未裝著自由狀態，惟具體而言，即使是第4圖、第5圖或第6圖所示之各使用狀態(各裝著狀態)，H₂ >T₃ 之關係式仍係成立。

進一步詳細說明的話，則可謂薄徑密封件1係(一體狀的)包含一對彈性板彈簧狀之突出片部9，該突出片部9係比補強外嵌部件3之一對側壁部8之前端8A更往開口方向E突出。而且，在該一對突出片部9之前端外面附設前述接觸小凸部2。因此，在第3~6圖所示之裝著使用狀態中，可明顯得知，該一對彈性板彈簧狀之突出片部9才是形成相關本發明之金屬密封件之主要密封作用的部分，稱為「主密封突出片部」。

再者，補強外嵌部件3係相對平行之二平面11、12，經常形成輕微接觸至非接觸。即，對於平行之二平面11、12，設定為如同非抵接之厚度尺寸T₃ ，特別由第3圖亦可得知，該厚度尺寸T₃ 係比密封槽7之深度尺寸H₇ 小。再者，補強外嵌部件3係相對平行之二平面11、12，在二側壁部8之外面形成平坦面，該平坦面係未包含抵接該二平面11、12且形 成密封作用的小凸部。

再者，外嵌部件3之凹槽4的形狀，係如第1圖或第2圖所示，其係與薄徑密封件1之底壁部5及二側壁部6的外面形狀形成一致，且以均等的小接觸面壓接觸內嵌狀的薄徑密封件1。再者，二側壁部8之前端形狀，其內面側係形成較大之圓角去角形狀20。

彈性板彈簧狀之二主密封突出片部9之外面，其係可彈性變形的圓滑的接觸、分離該圓角去角形狀20之側壁部8的前端(比較參照第3~6圖)。

接著，第4圖係揭示裝著未受壓狀態，惟該圖之接觸面壓圖表中，橫軸係表示位置，而縱軸係表示接觸面壓P₀ 。該金屬密封件1對於平行之二平面11、12的接觸面壓P₀ 係非常的小，因此其係以較小的旋緊力，即可相互的旋緊平行之二平面11、12的密封件。

再者，第5圖所示之裝著受壓狀態中，當流體壓力P作用時，由外嵌部件3之側壁部8前端之圓角去角形狀20漸漸分離且延伸的突出片部9，其係藉由從內面承受的流體壓力P，而相對二平面11、12，以如第5圖中之接觸面壓圖表的接觸面壓，稍微強力的抵接小凸部2，以進行確實的密封作用。薄徑密封件1之殘餘的部位(二側壁部6及底壁部5)，即使承受壓力亦不會變形，而可解決作為比較例在第9圖及第10圖中說明的問題。即，於受壓狀態下，可防止異常之膨脹變形的發生。再者，藉此小凸部2(49)係以適當之接觸面壓P₀ 抵接，而可發揮優良的密封性能。再者，不會產生如第10圖所示之膨脹狀的異常塑性變形，且在流體壓力P高低變動之使用條件(環境)下，可耐於長時間的使用，且可顯著的延長使用壽命。

第6圖所示之圖，其係揭示第二部件32向箭頭F方向，只以微小尺寸移動之使用條件，第5圖之間隙G₁ 係如第6圖所示的變化為較大的間隙G₂ 。即使是如此特殊的使用條件下，在如第7圖所示習知例之厚 度尺寸T₄₁ 較大的金屬密封件41中，其對應係很困難，惟本發明中，第5圖及第6圖之接觸面壓P₀ 幾乎不會變化，而可獲得安定且確實的密封作用。其理由之一，是因為由外嵌部件3之側壁部8的前端8A向開口方向，形成突出狀之彈性板彈簧狀之一對主密封突出片部9，其可彈張且柔軟的彎曲彈性變形，向箭頭F方向之平面11移位，而可柔軟且確實的對應之故。

惟，第6圖中，並不只限於上述特殊的使用條件，因承受壓力P，而二平面11、12間之間隙G₁ 、G₂ 產生變化之場合，或因組合公差或加工公差等，而間隙G₁ 、G₂ 大小不同之場合，相關本發明之金屬密封件係可如第5圖及第6圖所示，可柔軟且確實的對應，而發揮安定且優良的密封性能。

再者，第2圖所示之實施形態中，其亦可同樣的發揮第4~6圖已述的作用、效果。

本發明係如上所述，由於金屬密封件係由金屬製薄徑密封件1及金屬製補強外嵌部件3所構成；金屬製薄徑密封件1係橫剖面U字形至鬱金香形狀，且前端包含二密封用接觸小凸部2；金屬製補強外嵌部件3係包含嵌入用凹槽4之橫剖面U字形，且將薄徑密封件1之底壁部5及二側壁部6嵌設在嵌入用凹槽4，以供抑制該底壁部5及二側壁部6之受壓時之變形；因此可解決第8~10圖所述之所有問題點，以達成預期之目的。即，根據本發明，可防止如第10圖之異常的塑性變形，且可及於長期的使用期間，發揮安定的密封性。特別，雖是較弱的壓縮力(旋緊力)，對於高的液體壓力亦可充分的對應，而可發揮優良的密封性。

總而言之，本發明儘管是金屬密封件，以較弱的壓縮力亦可提供所需要量的端壓，同時承受壓力時，不會發生過大的塑性變形，且亦可耐於壓縮及耐壓之重複的使用條件，是一個使用壽命長的密封件。

再者，由於本發明係密封平行之二平面11、12之間的金屬 密封件，且將薄徑密封件1之一對接觸小凸部2之相互間隔尺寸H₂ 設定為比補強外嵌部件3之厚度尺寸T₃ 大之構成；因此，可防止例如外嵌部件3抵接平行之二平面11、12，且小凸部2可經常相對二平面11、12，以彈張力柔軟的抵接，而發揮安定的密封性能。

再者，由於薄徑密封件1係包含一對彈性板彈簧狀之主密封突出片部9，突出片部9係比補強外嵌部件3之一對側壁部8之前端8A更往開口方向E突出，且在一對主密封突出片部9之前端外面附設接觸小凸部2之構成；因此，壓縮力(旋緊力)係極小即可，且亦可適用於二平行之平面11、12係脆弱材質或容易損傷之場合。再者，受壓時藉由二突出片部9，可發揮作為主密封件之優良的密封性，而有效的防止外部洩漏。

再者，由於補強外嵌部件3係相對平行之二平面11、12形成輕微接觸至非接觸，且設定為非抵接之厚度尺寸T₃ 之構成；因此，平行之二平面11、12不會受到損傷或變形，且薄徑密封件1可自由自在的彈性變形，且承受流體壓力，而可形成充分的密封作用。

1‧‧‧薄徑密封件

2‧‧‧接觸小凸部

3‧‧‧補強外嵌部件

4‧‧‧嵌入用凹槽

5‧‧‧底壁部

6‧‧‧側壁部

8‧‧‧側壁部

9‧‧‧突出片部

20‧‧‧圓角去角形狀

E‧‧‧開口方向

H₂ ‧‧‧相互間隔尺寸

T₃ ‧‧‧厚度尺寸

Claims (3)

1. 一種金屬密封件，係密封平行之二平面之間，包含：金屬製薄徑密封件，係橫剖面U字形至鬱金香形狀，且前端包含二密封用接觸小凸部；及金屬製補強外嵌部件，係包含嵌入用凹槽之橫剖面U字形，且將該薄徑密封件之底壁部及二側壁部嵌設在該嵌入用凹槽，以供抑制該底壁部及二側壁部之受壓時之變形，該薄徑密封件之側壁部及該補強外嵌部件之側壁部的接觸部，具有與該二平面平行之部位；該薄徑密封件係包含一對彈性板彈簧狀之主密封突出片部，該一對主密封突出片部係比該補強外嵌部件之一對側壁部之前端更往開口方向突出，且在該一對主密封突出片部之前端外面附設該接觸小凸部，又，該補強外嵌部件之一對側壁部的前端形狀，內面側係形成為圓角去角形狀，該彈性板彈簧狀之主密封突出片部之外面係可任意接觸、分離該圓角去角形狀側壁部的前端，以使該主密封突出片部形成可彈性變形之構成。
2. 根據申請專利範圍第1項之金屬密封件，該薄徑密封件之一對該接觸小凸部之相互間隔尺寸設定為比該補強外嵌部件之厚度尺寸大。
3. 根據申請專利範圍第1或2項之金屬密封件，該補強外嵌部件係相對該平行之二平面形成輕微接觸至非接觸，且設定為非抵接之厚度尺寸。