TWI570341B - And a sealing structure of the flow path connecting portion - Google Patents

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TWI570341B TW101147104A TW101147104A TWI570341B TW I570341 B TWI570341 B TW I570341B TW 101147104 A TW101147104 A TW 101147104A TW 101147104 A TW101147104 A TW 101147104A TW I570341 B TWI570341 B TW I570341B
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Description

流路連接部之密封構造
本發明係有關用於配管、容器等流路之連接部之密封構造(密封裝置)。
以往，已知有使用凸緣(形成於管端部之圓盤狀擴徑部)之凸緣接頭來作為必須拆卸輸送流體用管路之處所的接頭。在接合凸緣彼此之情況下，為防止流體洩漏或異物自外部侵入，挾裝密封元件(墊圈)於凸緣與凸緣之間。墊圈係主要由彈性體所製成，壓縮嵌設於設置於凸緣之溝。而且，可藉壓縮所產生之反彈力，壓接於溝壁面，而產生密封效果。
而在輸送要求衛生性之流體(例如食品、醫療用品等)之情況下，當於管路之接縫部分(特別是墊圈部分)中產生高低差(凹入、突出)時，流體則積存在此部分，而有無法保持衛生性的問題。到目前為止，針對此問題提出許多之提案(專利文獻1及2)。
於專利文獻1中揭示一種管體連接裝置，係經由環狀墊圈來接合管體之連接端部彼此，以捲裝於接合部外周之夾環來束緊而加以連接固定，其特徵在於，於兩管體之連接端部藉由夾環之束緊而遍及全周相互沿管軸方向產生直接接觸，且形成具有相互沿管軸方向凹凸卡合之形狀之環狀抵接部，環狀墊圈係收容於環狀凹部(較環狀抵接部更靠近內周側之一 側之連接端部)，且在環狀抵接部彼此間產生直接接觸之際成壓縮狀態，於此壓縮狀態下內周部與兩管體之內周面大致成為同一面。
於專利文獻2中揭示一種凸緣連結部，係具備：凸緣，係具有沿大致垂直於管軸線之半徑方向產生延伸之端面，並接合於管端；中央圓形開口，係貫通端面，與管內部相連通；以及裝置，係用來將凸緣沿軸線方向加以整合且束緊；並具有：密封室，係繞凸緣之中央圓形開口沿圓周方向來形成，並藉由沿軸線方向內側延伸之環狀凹部來形成；以及彈性密封環，係定位於密封室內，並被壓縮於密封室內；密封室及彈性密封環之尺寸，係在凸緣密封面直接產生卡合時藉由密封室壁面來產生密封壓力之方式來加以決定。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第4450711號公報
專利文獻2：日本專利特開平7-158783號公報
由於上述各專利文獻之墊圈係必須配合溝形來被壓垮，又必須在被壓垮後與管內面成為同一面，因此，墊圈、管所被要求之尺寸精度必然為十分嚴格。
又，於上述各專利文獻中，欲以墊圈被壓垮之後的形狀來 使管與墊圈之中心產生一致，因此使管與墊圈之中心產生一致則十分困難。
因此，本發明之目的在於，提供一種無需高尺寸精度(一般的尺寸精度)，且可容易進行流路與墊圈之對準中心之流路連接部之密封構造。
第1發明為一種流路連接部之密封構造，係具有對向配置之一對凸緣者，其特徵在於，包括：墊圈，係具有設於外周或外周附近且表裏對稱之隆起部；以及凸緣，係具有於連接面設成環狀之承接溝槽；上述承接溝槽較上述隆起部更寬，並且，具有與上述隆起部之頂部產生抵接之圓弧狀之最深部，上述隆起部之頂部形成曲面，該頂部之曲率相較於上述承接溝槽之最深部之曲率在同等以上。
如第1發明，第2發明之特徵在於，藉由上述墊圈之上述隆起部之內側部分被上述凸緣之連接面所挾壓，使墊圈之內徑與凸緣之內徑為相同。
如第1發明，第3發明之特徵在於，上述一對凸緣於上述承接溝槽之外周側包括相嵌部。
如第1發明，第4發明之特徵在於，上述承接溝槽具有與上述墊圈之外周面產生抵接之承接溝槽外側內面，該承接溝槽外側內面係為與中心軸平行之面。
第5發明係一種液體吐出裝置，具備如第1發明之流路連 接部之密封構造。
第6發明係一種液體貯留容器，具備如第1發明之流路連接部之密封構造。
根據本發明，無需高尺寸精度，且可容易進行凸緣及墊圈之對準中心。
又由於凸緣與墊圈產生多點接觸，因此可實現高密封壓力。
以下說明用以實施本發明之實施形態。
《第一實施形態》
本實施形態如圖1所示，揭示將具有凸緣2之管1彼此以使墊圈3挾在中間之方式來加以接續，並藉由夾具4加以固定之態樣。首先，對與本實施形態相關之墊圈及承接溝槽之構造加以說明，其次，對連接方法加以說明。
(1)構造 a.墊圈
圖2係表示與本實施形態相關之墊圈3之剖面形狀。
本實施形態之墊圈3係為環狀彈性體，且具有平面部5、以及表裏(與中心7同一方向)對稱地設於外周部分之隆起部6。
於平面部5，在中央設置有流體通過之貫通孔9。貫通孔 9之直徑係形成較管1之內徑梢大一些，在被挾入於管1、1而產生變形之狀態下，墊圈內周面8與管1之內周面成為位於同一面上。藉由如此，使於接縫部分高低的平面差異消失，可保持衛生性，並同時可減小流動阻力。
隆起部6之頂部(與中心7同一方向的面)係形成曲面，其截面為半圓或半橢圓形。環狀隆起部6係為了與承接溝槽10之形狀一致，表裏對稱地設於外周或外周附近。亦即，墊圈3係構成相對於與中心7正交之方向之中心線產生對稱。隆起部6之曲率係較承接溝槽10之凹面之曲率更大(換言之，減小半徑)，且使自平面部5之隆起(高度)較承接溝槽10之深度更大。可較佳為使隆起部6之曲率較大之原因係在於容易對準中心，使高度較承接溝槽10之深度更大之原因在於固定凸緣2時，利用隆起部6被壓垮時所發生之反彈力來作為密封壓力。為實現高密封壓力，使用例如矽、PTFE、腈等作為原料之橡膠。
b.承接溝槽
如於圖3中所示，承接溝槽10係分別設於設在各管端之凸緣2之接合面側。與本實施形態相關之承接溝槽10係剖面形狀成為半圓或半橢圓，呈環狀設於凸緣2之接合面之凹槽。承接溝槽10之凹面之曲率係成為較隆起部6之頂部之曲率更小(換言之，半徑較大)。其原因在於，藉此實現後述之對準中心作用。在此，無須使凹面全體之曲率相較於隆起 部6之頂部之曲率在同等以下，至少在最深部周邊之曲率相較於隆起部6之頂部之曲率在同等以下。
又，承接溝槽10之深度係形成較墊圈3之隆起部6之高度更淺，而其寬度係形成較墊圈3之隆起部6之寬度更大。其原因在於，在固定凸緣2時，以墊圈3之隆起部6被壓垮之方式，利用因被壓垮時所發生之反彈力來作為密封壓力。
(2)接續方法 a.利用夾具4之接合
圖4係表示將具有凸緣2(形成有承接溝槽10)之管1彼此以使墊圈3挾在中間之方式並利用夾具4來加以接合之狀態。且於本實施形態中，在夾具接合時，雖然管1之端部彼此不直接產生接觸，卻亦可以直接接觸管1之端部彼此之方式來設置後述之承接溝槽外側內面18。
在適當地連接管1彼此間時，墊圈3之隆起部6係形成嵌合於承接溝槽10之最深部12之狀態。而且，設計成在此狀態時，墊圈中心7與管中心14產生一致。
由於隆起部6之高度較承接溝槽10之深度更高，因此，在嵌合於承接溝槽10之最深部12之狀態下來固定管1彼此間時，則隆起部6被壓垮。進而，對向之凸緣2、2之連接面側之中心側端部13、13係將平面部5一方面壓垮一方面挾入。由於藉此，墊圈3被壓裝在最深部12及中心側端部13兩處，因此可增大密封壓力。又由於墊圈3係承受自管1 內部而向外之壓力，因此成為隆起部6之外側部分被按壓於承接溝槽10，甚至可藉此作用來進一步增大密封壓力。
且，雖然例示使用如圖1之夾具4使墊圈3成被壓垮狀態，用來作為接合管1彼此間之手段，惟不限於此，例如亦可藉由螺栓‧螺帽來直接連結凸緣2。
b.對準中心作用
在以使墊圈3挾在中間之方式來接合管1彼此之際，必須進行使墊圈中心7與管中心14對準之作業。假設在使用人的手來進行對位調整時就算各中心暫時產生偏離，於本實施形態中，可藉由將管1彼此加以接續之一連串動作中，使墊圈中心7與管中心14自然地產生對準。於圖5中表示其樣子。
在當墊圈3偏離中心而嵌合於承接溝槽10之狀態下使管1彼此接近時，於由曲面所構成之承接溝槽10之內面與隆起部6之曲面之接觸作用下，隆起部6承受到朝向最深部12之方向之力量(全黑箭頭)，因此墊圈3開始移動(圖5(a))。當墊圈3之隆起部6到達承接溝槽10之最深部12時，墊圈中心7與管中心14產生一致，墊圈3之移動則停止(圖5(b))。於此狀態下，藉由一方面壓垮墊圈3，一方面固定管1彼此，可在對準墊圈中心7與管中心14的狀態下來加以固定(圖5(c))。
如此，於連接管1彼此之通常動作中，使墊圈中心7與管中心14成為一致。又，由圖5(a)及圖5(b)可知，墊圈3可 在於中心側端部13被挾而壓垮之前完成對準中心。
如以上，根據本實施形態，由於墊圈隆起部及承接溝槽之形狀相互成為曲面，因此可使墊圈中心與管中心自然地產生一致。因此，無需嚴密的尺寸精度，亦可降低製造成本。又由於在最深部12及中心側端部13兩處壓垮且固定住墊圈，藉由抵抗來自管內部之壓力的力來產生密封壓力，因此，可產生很大的密封壓力。
《第二實施形態》
第二實施形態係藉由將管1彼此間產生「相互嵌合」，成為容易對準管1彼此間之中心，且可更確實地進行中心對準之作業之密封構造。
如於圖6中所示，於本實施形態中，於設置有承接溝槽10之凸緣2之外周側形成互異之凸狀構件15、17，且設置有嵌合其等之環狀之相嵌部16。凸狀構件15、17係亦可有別於承接溝槽10另外加以設置(圖6(a))，在凸緣2之突出形成問題之情況下，亦可使承接溝槽10之形狀成為中心角為90度之圓弧狀以獲得小型化(圖6(b))。此時，將屬於凸狀構件17之內側部分之承接溝槽外側內面18作成與中心7、14平行之面，當墊圈3之外周面產生抵接時，有藉由接受來自管1內部之壓力而能夠使密封壓力更為強大的效果。且，如圖6(b)，設置承接溝槽外側內面18之態樣相較於圖6(a)，需要較高的尺寸精度。
即使於本實施形態中，仍因形成承接溝槽10之最深部12周邊之曲率相較於隆起部6之曲面之曲率更小，而可獲得在管1之連接時，自然對準中心之效果。
進而，藉由設置相嵌部16，使管接合時墊圈3之壓垮量為一定，可防止過度壓垮所造成之破損、變形(塑性變形)。
《第三實施形態》
第三實施形態揭示，係為作為對處理流體之機器之接合部之適用例，使用當作為密封構造於屬於液體吐出裝置之一種之針閥之情形。對閥之適用適於用在與具備頻繁進行分解、更換之部分，例如噴嘴、閥座等之與吐出單元連通之流路。
圖7之針閥19係為藉由經由接頭20所供給及排出之空氣，來驅動連接於閥針21之未圖示活塞，並以閥針前端25來開啟及閉鎖連通孔24，而自噴嘴23將液材吐出者。液材係藉由與未圖示之液體貯留容器相連通之液材供給口26來加以供給。
於本實施形態中，墊圈3及承接溝槽10係設置在閥本體27與設置有閥座22及噴嘴23之吐出單元28之間。又於承接溝槽10之外周側設置有相互嚙合之凸狀構件，而形成相嵌部16。閥本體27與吐出單元28之固定係例如在無墊圈之部分以螺絲(螺栓)加以固定。
如此，藉由於閥本體27與吐出單元28之間來設置密封構造，可以確實地來實現高密封壓力，又使對頻繁進行分解洗 淨、更換之閥座22及噴嘴23之維修作業變得輕鬆，亦同時容易確保衛生性。
且亦可將本實施形態之密封構造適用於液材供給口26之接縫或分隔未圖示之活塞收納室與位於閥前端之流體室之場所等。
《第四實施形態》
第四實施形態係揭示使用密封構造於液體貯留容器之情形。
於圖8所示與本實施形態相關之液體貯留容器係為加壓槽，於蓋29配設有供給及排出加壓氣體之給排氣口30、以及將貯留於槽32內之經被加壓之液材33朝外部排出之抽吸管31。蓋29及槽32本體之固定係藉由設置凸緣2於槽32上端及蓋部29外緣，並以如圖1所示之夾具4來挾裝此凸緣2而來加以進行。
於此實施形態中，墊圈3及承接溝槽10係設於槽32本體上端之凸緣及蓋部29外緣之凸緣2。又於承接溝槽10之外周側設置有嚙合之凸狀構件，來形成相嵌部16。
本實施形態之貯留容器可確實實現高密封壓力，又使維修作業變得輕鬆，亦同時容易確保衛生性。
1‧‧‧管
2‧‧‧凸緣
3‧‧‧墊圈
4‧‧‧夾具
5‧‧‧環狀構件
6‧‧‧隆起部
7‧‧‧墊圈中心
8‧‧‧墊圈內周面
9‧‧‧流體所流通之孔
10‧‧‧承接溝槽
12‧‧‧最深部
13‧‧‧凸緣中心側端部
14‧‧‧管中心
15‧‧‧凸狀構件(外側凸狀構件)
16‧‧‧相嵌部
17‧‧‧凸狀構件(內側凸狀構件)
18‧‧‧承接溝槽外側內面
19‧‧‧針閥
20‧‧‧接頭
21‧‧‧閥針
22‧‧‧閥座
23‧‧‧噴嘴
24‧‧‧連通孔
25‧‧‧閥針前端
26‧‧‧液材供給口
27‧‧‧吐出單元
28‧‧‧閥本體
29‧‧‧蓋部
30‧‧‧給排氣口
31‧‧‧抽吸管
32‧‧‧槽
33‧‧‧液材
圖1係表示本發明所適用之管連接部之態樣之立體圖。
圖2係表示與第一實施形態相關之墊圈之剖面圖。
圖3係表示與第一實施形態相關之承接溝槽之剖面圖。
圖4係表示藉由夾具來接合與第一實施形態相關之密封構造之狀態之剖面圖。
圖5係表示與第一實施形態相關之墊圈與管之對準中心之樣子之剖面圖。在此，(a)係為開始對準中心之狀態，(b)係為已對準中心之狀態，(c)係為已固定之狀態。
圖6係表示與第二實施形態相關之承接溝槽形狀之一個態樣之剖面圖。在此，(a)係與承接溝槽分離而設置相嵌構件之情形，(b)係廢除承接溝槽之一部分而設置相嵌構件之情形。
圖7係表示第三實施形態之閥之部分剖面圖。
圖8係表示第四實施形態之槽蓋之部分剖面圖。
1‧‧‧管
2‧‧‧凸緣
3‧‧‧墊圈
4‧‧‧夾具
10‧‧‧承接溝槽

Claims (6)

  1. 一種流路連接部之密封構造，係具有對向配置之一對凸緣者，其特徵在於，包括：墊圈，係具有設於外周或外周附近且表裏對稱之隆起部；以及凸緣，係具有於連接面設成環狀之承接溝槽；上述承接溝槽較上述隆起部更寬，並且，具有與上述隆起部之頂部產生抵接之圓弧狀之最深部，上述隆起部之頂部形成曲面，該頂部之曲率相較於上述承接溝槽之最深部之曲率在同等以上，且設定為上述隆起部之高度大於上述承接溝槽之深度，並且，若在使上述墊圈偏離中心而嵌合於上述承接溝槽的狀態下，使上述凸緣彼此接近，則上述隆起部承受朝向上述最深部的力量，若上述隆起部到達上述最深部，則上述墊圈中心與上述凸緣之中心產生一致，上述墊圈之移動停止。
  2. 如申請專利範圍第1項之流路連接部之密封構造，其中，藉由上述墊圈之上述隆起部之內側部分被上述凸緣之連接面所挾壓，使墊圈之內徑與凸緣之內徑為相同。
  3. 如申請專利範圍第1項之流路連接部之密封構造，其中，上述一對凸緣於上述承接溝槽之外周側包括相嵌部。
  4. 如申請專利範圍第1項之流路連接部之密封構造，其中，上述承接溝槽具有與上述墊圈之外周面產生抵接之承接溝槽 外側內面，該承接溝槽外側內面係為與中心軸平行之面。
  5. 一種液體吐出裝置，具備申請專利範圍第1項之流路連接部之密封構造。
  6. 一種液體貯留容器，具備申請專利範圍第1項之流路連接部之密封構造。
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