TWM568933U - Gasket structure and flange structure using same - Google Patents

Abstract

本新型係提供一種墊圈結構，墊圈結構用於結合兩個平面法蘭，且兩個平面法蘭分別具有一內壁。墊圈結構包含墊圈本體，其墊設於兩個平面法蘭之間。墊圈本體之雙側分別具有環狀凸緣，且各個環狀凸緣各自抵靠雙側之平面法蘭的內壁。藉此，本新型可令墊圈結構的環狀凸緣在受壓時發生形變以封閉雙側之法蘭的接合處，使法蘭結構在不需製造刀口的情況下仍能達到良好氣密效果。

Description

墊圈結構及應用其之法蘭結構

本新型係關於一種墊圈結構及應用其之法蘭結構，尤其指一種藉由設置環狀凸緣來產生氣密效果的墊圈結構及應用其之法蘭結構。

法蘭為對接管道或是各類軸狀部件的產品，典型的法蘭以雙側對稱的圓盤狀結構為代表。法蘭結構大致又可分為刀口法蘭與無刀口法蘭兩類，兩者的差別在於法蘭的接面是否設置凸狀的連接口，而兩種類型的法蘭之對接方式亦有不同。

刀口法蘭通常搭配軟質墊圈使用，利用刀口嵌入墊圈以形成密合結構，具有密封度較高的優勢。然而，由於需要額外成形刀口部分，使得刀口法蘭的製造成本較高昂、可供選擇的加工方式也相當受限(例如車床加工)。尤其，選用鋁合金材質的法蘭時，需另外在刀口部位作鏡面加工，再鍍上硬化膜以防刮傷，在製造複雜度與精度要求上都遠遠超過無刀口法蘭。此外，刀口部位一旦受損就無法再修復，更不利於系統維護。

無刀口法蘭的特點在於不需要製作刀口，故加工方式不限於車床加工。又由於可選擇的加工方式較多，更可以依據特殊需求來製成不同形狀的無刀口法蘭，故加工成本較低、泛用性也較高。無刀口法蘭的不足之處在於雙側法蘭之間缺乏嵌槽等密封結構，僅能由雙側迫緊軟質材料來盡量鎖緊，惟仍無法滿足高真空度之氣密要求。

對於半導體、平面顯示器、光電製造業等需要非圓形法蘭結構、或是輻射試驗機、粒子加速器等對真空氣密度有極高要求的產品而言，現有法蘭產品難以同時滿足加工條件以及性能之需求。

根據本新型之一實施方式，提供一種墊圈結構，墊圈結構用於結合兩個平面法蘭，且兩個平面法蘭分別具有一內壁。墊圈結構包含墊圈本體，其墊設於兩個平面法蘭之間。墊圈本體之雙側分別具有環狀凸緣，且各個環狀凸緣各自抵靠雙側之平面法蘭的內壁。

相較於一般的無刀口平面法蘭，本實施方式之墊圈結構利用平面法蘭既有之內壁結構來橋接雙側之法蘭，以取代習用的迫緊結合方式。藉此，本實施方式可提供平面無刀口法蘭更佳的氣密效果。另外，由於本實施方式的氣密機制係施作於墊圈結構上的環狀凸緣，因此不需要對平面法蘭的構型進行變動，具有加工成形的靈活度以及經濟效益。

在一實施例中，墊圈本體可以為圓形、橢圓形或矩形，但不限於此。墊圈本體可以為A1050鋁合金材質。當然，A1050僅為高延展性的鋁合金之一，但在其他實施例中，墊圈本體也可以是各種規格的鋁合金、或是其他具有彈性及延展性的材料。

在一實施例中，環狀凸緣的截面可以為三角形，以方便於抵靠平面法蘭的內壁發揮導引定位功能。並且，尖角狀的環狀凸緣易於在受力時配合平面法蘭的內壁延展塑形，對於法蘭結構而言，上述形狀可在較低的鎖緊扭力下達到氣密要求，降低法蘭結構的應力負荷。另外，為了方便加工，環狀凸緣的截面可以為等腰三角形。換句話說，環狀凸緣的內側緣與外側緣可以施作為相同斜率，以方便使用單一刀具進行銑削。進一步地，環狀凸緣的截面更可以為直角三角形。

根據本新型另一實施方式，提供一種法蘭結構，包含兩個平面法蘭以及一個墊圈本體。兩個平面法蘭分別具有內壁。墊圈本體墊設於兩個平面法蘭之間，而墊圈本體之雙側分別具有環狀凸緣，且各個環狀凸緣各自抵靠雙側之平面法蘭的內壁。

本新型可實施為法蘭結構之整體，法蘭結構的技術特徵已如同前述墊圈結構之實施方式所述，故此處不再重複說明。

在一實施例中，法蘭結構的墊圈本體可以為圓形、橢圓形或矩形，但不以此為限。

前述法蘭結構的墊圈本體可以為A1050鋁合金材質。

在一實施例中，法蘭結構之環狀凸緣的截面可以為三角形，或進一步可以為等腰三角形、直角三角形。

為充分瞭解本新型之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本新型做一詳細說明，說明如後：

請參照圖1，墊圈結構300墊設於兩個平面法蘭200之間，兩個平面法蘭200對應墊圈結構300的接口處具有朝內凹陷的內壁201，用以容置墊圈結構300。墊圈結構300包含墊圈本體310，且墊圈本體310的兩側分別具有環狀凸緣320。

請參照圖2，墊圈本體310的兩個環狀凸緣320分別抵靠雙側之平面法蘭200的內壁201。在平面法蘭200彼此組合時，藉由鎖緊之扭力對墊圈本體310迫緊以施加壓力，此時墊圈將因應壓力而產生形變，並朝向自身的內外環周面擴張(此為蒲松現象)，形成第一層氣密機制。而在圖2中的上下雙側，環狀凸緣320受壓而自頂緣開始壓縮變形，並自動緊密貼合平面法蘭200的內壁201，形成第二層氣密機制。

本實施方式係取代傳統刀口法蘭的氣密機制，將刀口法蘭嵌入墊圈的做法反向實施。也就是說，本實施方式的環狀凸緣320實際上可以視為可拋棄式的刀口，藉由凸起形狀來實現法蘭的氣密效果。上述作法的好處有兩個：其一為能夠實施於無刀口的平面法蘭，並在此前提之下維持相當於刀口法蘭的氣密效果，不僅降低法蘭結構的加工成本，且保留加工方式的靈活度；其二傳統的刀口法蘭不允許刀口發生變形，本實施方式的環狀凸緣320則可以在設定的壓縮量內多次變形、重複使用，此特性使得墊圈結構300對於各種形狀的法蘭結構具有較高兼容性，且墊圈結構300的製造成本遠低於重新訂製法蘭結構，具備顯著的經濟優勢。

繼續參照圖3A與圖3B，由於平面法蘭200不需要製作刀口，故其成形方式不限於車床加工，除了圖1與圖2所示的橢圓形外，墊圈本體310也可以製成圓形、矩形等不同形狀，以便設置於各種特殊構造的平面法蘭200之間。

關於墊圈本體310之材質，其可以為A1050鋁合金，但不限於此。詳細來說，墊圈本體310的作用在於其環狀凸緣320受壓時發生形變，藉以抵靠平面法蘭200的內壁201。而為了達到受壓縮而延展變形的效果，墊圈本體310也可以替換為其它比例混合的合金、或是純金屬、非金屬等材料。

如圖1至圖3B所繪示，環狀凸緣320的截面為三角形，此設計令環狀凸緣320的頂部具有較小的接觸面，故在提供相同的鎖緊扭力下，環狀凸緣320所承受的壓應力變大。藉此，三角形截面之環狀凸緣320可在較低的鎖緊扭力下達到要求的真空度，避免平面法蘭200因鎖緊扭力過大而發生變形。進一步地，環狀凸緣320的截面為等腰三角形，亦可以是等腰直角三角形。當環狀凸緣320為等腰時，表示其內外側的斜率相同，故可經由單一刀具銑削完成，令墊圈本體310之成形更為便捷快速。

在其他實施方式中，本新型也可以成組地實施為法蘭結構100。法蘭結構100包含兩個平面法蘭200以及一個墊圈結構300，且兩個平面法蘭200透過墊圈結構300相結合。此實施方式的技術特徵、進一步實施例以及功效如同圖1至圖3B以及前述說明所載，故此處不再重述。

藉由上述實施方式及其實施例，本新型可同時解決習知無刀口法蘭氣密度較差、刀口法蘭造價高昂且穩定度欠佳、不易維護等問題。此外，由於氣密機制係利用墊圈結構來產生，因此對於平面法蘭的構形沒有特定限制，可以針對各種不同形狀的平面法蘭來製造對應的墊圈本體與環狀凸緣，在加工成形之選擇性、製造成本以及法蘭結構之設計彈性上皆具備優勢。

本新型在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本新型，而不應解讀為限制本新型之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本新型之範疇內。因此，本新型之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧法蘭結構

200‧‧‧平面法蘭

201‧‧‧內壁

300‧‧‧墊圈結構

310‧‧‧墊圈本體

320‧‧‧環狀凸緣

圖1為本新型一實施方式之墊圈結構的爆炸視圖； 圖2為圖1之墊圈結構應用於法蘭結構的組合示意圖； 圖3A為本新型之其他形狀的墊圈結構應用於法蘭結構的爆炸視圖；以及 圖3B為圖3A之墊圈結構應用於法蘭結構的組合示意圖。

Claims (12)

1. 一種墊圈結構，用於結合二平面法蘭，二該平面法蘭分別具有一內壁，該墊圈結構包含： 一墊圈本體，墊設於二該平面法蘭之間，該墊圈本體之雙側分別具有一環狀凸緣，且各該環狀凸緣各自抵靠雙側之該平面法蘭之該內壁。
2. 如請求項1所述之墊圈結構，其中該墊圈本體為圓形、橢圓形或矩形。
3. 如請求項1所述之墊圈結構，其中該墊圈本體為A1050鋁合金材質。
4. 如請求項1所述之墊圈結構，其中該環狀凸緣的截面為三角形。
5. 如請求項4所述之墊圈結構，其中該環狀凸緣的截面為等腰三角形。
6. 如請求項5所述之墊圈結構，其中該環狀凸緣的截面為直角三角形。
7. 一種法蘭結構，包含： 二平面法蘭，二該平面法蘭分別具有一內壁；以及 一墊圈本體，墊設於二該平面法蘭之間，該墊圈本體之雙側分別具有一環狀凸緣，且各該環狀凸緣各自抵靠雙側之該平面法蘭之該內壁。
8. 如請求項7所述之法蘭結構，其中該墊圈本體為圓形、橢圓形或矩形。
9. 如請求項7所述之法蘭結構，其中該墊圈本體為A1050鋁合金材質。
10. 如請求項7所述之法蘭結構，其中該環狀凸緣的截面為三角形。
11. 如請求項10所述之法蘭結構，其中該環狀凸緣的截面為等腰三角形。
12. 如請求項11所述之法蘭結構，其中該環狀凸緣的截面為直角三角形。