JPH02138575A - 圧縮変態型金属シール部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に高圧配管や高圧容器のシール面に形成し
た０リング溝内に挿入されたり、フランジ間に挟持され
てシール効果を発蓮する金属製のシール部材に関する。

（従来の技術） 金属ワイヤコイルばねを連続巻き状態で円環体に形成し
た中央コアと、その外周を包囲する金属外皮とを備える
金属ガスケットや金属０リングはすでに広く知られてお
り、例えば特公昭５１−４６２２０号「弾性金属ガスケ
ット」に記載されている。

このような金属ガスケットにおけるひずみと圧力の関係
は添付図面第６図のようになり、ひずみがある限界点Ｂ
を超えるとコイルばねが座屈を起こしてその円形断面が
破壊しシール効果が失われる、この破壊した円形断面は
荷重が除去されても再び元の形状に復帰することはない
、従って、初期ひずみを与えたシール点Ｓから座屈変形
を起こし始める点Ｋまでが使用可能範囲であり、実際に
は安全のためそれよりかなり低い範囲を使用範囲として
いる。このため、ひずみ量が限定されてシールすべき適
用範囲が狭められるという欠点があった。

特公昭５７−４１６２８号「弾性金属ガスゲット」では
、コイルばねの中又は外側に補強条片を配置して、ガス
ケットを締め付けた時に一定の限度を超えてガスケット
が変形するのを防止している。従って、ひずみ量は補強
条片の厚み以下に抑えられ、ガスケッ、トの適用範囲は
おのずから限定されたものとなっている。

特開昭６０−２２７０９１号「緊密連結装置」でも、楕
円形のコイルばねの中にロックリングを挿入して継手が
つぶれるのを制限している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、中央コアと金属外皮とを有する金属シ
ール部材において、広い使用範囲を確保すると共に、シ
ールの信頼性を高めることにある。

（問題点を解決するための手段とその作用）本発明の前
述した目的は、中空で長円形の横断面を有しかつ環状で
弾性を有する金属コアと、前記金属コアの外周を包囲す
る少なくとも１枚の金属外皮とを備え、前記長円形は中
心軸線に垂直な方向の長さが中心軸線に平行な方向の長
さよりも大きくなっている長円形で、前記金属コア及び
金属外皮は、中心軸線と平行な方向に圧縮されたとき、
最初はほぼそのままの長円形断面を保ちながら収縮し上
下の被圧縮面がそれぞれ円周方向に連続する１つの円で
シールをし、ある変態点以上の圧縮力を受けると上下の
被圧縮面がそれぞれその中央付近から撓んだアーチ面を
呈するように変形し円周方向に連続する２つの同心円で
シールするようになる圧縮変態型金属シール部材によっ
て達成される。

かかる構成に基づき、本発明の金属シール部材によれば
、その特性曲線は第７図のようになる。

初期ひずみを与えたシール点Ｓから変態点Ｈまでは従来
と同じように円周方向に連続する幅広の１つの円でシー
ルがなされ、変態点Ｈに来ると金属外皮の中央付近がア
ーチ状に撓んで接触点が２カ所になり、円周方向に連続
する２つの同心円でシールされるようになる。さらにひ
ずんで内部接触点Ｃに達すると、金属コアの上下が内部
で接触するようになり（第３図参照）、さらにひずんで
点Ｋに達すると座屈変形が始まるようになる。座屈点Ｂ
に達すると金属コア及び金属外皮は破壊されてシール効
果を失う。従って、本発明によるシール部材ではシール
点Ｓから座屈変形開始点Ｋまでが使用可能範囲となり、
従来よりもはるかに使用範囲が広がって適用範囲が拡大
する。加えて、２つの同心円によるシールでは二重にシ
ールがなされる結果、その信頼性が向上するという利点
が得られる。

金属コアの上下がその内部で接触することを防止したい
時は、その内部に変形防止用の環状円板を挿入してひず
み量を制限することができる。

また、金属コアの外周を包囲する金属外皮を二枚構造と
することにより、シール性、耐久性等の信頼性をさらに
向上させることもできる。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参照
した以下の記載により明らかとなろう。

（実施例） 第１図は、本発明による金属シール部材１０の無負荷時
の状態を横断面形状で表わしており、このシール部材１
０は、中空で長円形の横断面を有しかつ環状で弾性を存
する金属コイルばねから成る金属コア１２と、前記金属
コアの外周を包囲しかつ半径方向外側に円周方向に連続
する１本の切れ百１６を有する１枚の金属外皮１４とを
備えている。切れ目１６は、シールの適用対象によって
半径方向内側に位置させることもできる。また、金属外
皮１４は二枚重ねの構造に作ることもできる。金属コア
１２を構成するコイルばねは、連続して密着するように
巻かれて環状体を形成しており、「長円形の横断面」と
は、巻回されたばねの中心線に垂直な断面形状が長円形
に見えることを言っていることに留意されたい。

この長円形は、シール部材の中心軸線２０に垂直な方向
の長さＷが中心軸線に平行な方向の長さＴよりも大きく
なっている長円形である。

第２図は、このシール部材１０がフランジ間に挟まれて
中心軸線と平行な方向に圧縮されている第一段の変形状
態を表わしており、金属コア１２と金属外皮１４は、中
心軸線と平行な方向に圧縮されてほぼそのままの長円形
断面を保ちながら収縮し、上下の被圧縮面はそれぞれ円
周方向に連続する幅広の１つの円１８でシール作用をし
ている。

第３図は、シール部材１０がさらに圧縮されである変態
点以上の圧縮力を受けた第二段の変形状態を表わしてお
り、上下の被圧縮面はそれぞれその中央付近から撓んだ
アーチ面３１．３２を呈するように変形し、円周方向に
連続する２つの同心円３５．３６で上下それぞれの面を
シールしている。かくして、二重のシール線が提供され
ることになり、信顧性の高いシール効果が得られる。第
３図の状態では、上下のアーチ面が内部で接触しており
、この状態は第７図の点Ｃに対応し、さらに座屈変形が
始まる点Ｋまでは圧縮力を受けても耐えることができる
から、その適用範囲はかなり広いものになる。

第４図は、金属コアと金属外皮の長円形をさらに偏平化
した実施例を表わしており、半径方向の両端部４１．４
２で座屈破壊が起こりやすくなるのを防止するため、中
心軸線と垂直な平面内を延伸する環状の平板４５を内部
に挿入している。平板４５の端部は、金属コアを構成す
るコイルばねの端部を結合する前に溶接して連結しても
良いし、重ねたままにしておいても良い。この実施例で
は、ある変態点以上の圧縮力を受けると、第５図に示す
ような変形状態になり、第３図の場合と同様に上下の被
圧縮面はそれぞれその中央付近から撓んだアーチ面５１
．５２を呈するように変形するが、平板４５があるため
そのひずみ量はある程度制限され、両端部４１．４２で
の座屈変形が防止される。第５図の状態でも円周方向に
連続する２つの同心円５５．５６で上下それぞれの面が
シールされることになり、二重のシール線に基づく信転
性の高いシール効果が得られる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く、本発明の金属シール部材によ
れば、中央コアと金属外皮とを有する高圧配管や高圧容
器用のシールにおいて、広い使用範囲が確保されると共
に、シールの信幀性が高められ、装置やシステム全体の
安全性が向上する等、その技術的効果には極めて顕著な
ものがある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の好適な実施例による金属シール部材を
中心軸線を含む平面で切断した横断面図、第２図はシー
ル部材がフランジ間で第一段の圧縮変形を受けている状
態を表わす横断面図、第３図はシール部材がフランジ間
で第二段の圧縮変形を受けている状態を表わす横断面図
、第４図は他の実施例によるシール部材の第一段圧縮状
態を表わす横断面図、第５図は第二段圧縮状態を表わす
横断面図、第６図は従来の金属ガスケットの圧力とひず
みとの関係を表わすグラフ、第７図は本発明によるシー
ル部材の圧力とひずみとの関係を表わすグラフである。 １０・・・シール部材　　　１２・・・金属コア１４・
・・金属外皮　　　　１６・・・切れ目１８・・・円　
　　　　　　２ｏ・・・中心軸線３１．３２・・・アー
チ面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空で長円形の横断面を有しかつ環状で弾性を有す
   る金属コアと、 前記金属コアの外周を包囲する少なくとも１枚の金属外
   皮とを備え、 前記長円形は中心軸線に垂直な方向の長さが中心軸線に
   平行な方向の長さよりも大きくなっている長円形で、 前記金属コア及び金属外皮は、中心軸線と平行な方向に
   圧縮されたとき、最初はほぼそのままの長円形断面を保
   ちながら収縮し上下の被圧縮面がそれぞれ円周方向に連
   続する１つの円でシールをし、ある変態点以上の圧縮力
   を受けると上下の被圧縮面がそれぞれその中央付近から
   撓んだアーチ面を呈するように変形し円周方向に連続す
   る２つの同心円でシールするようになることを特徴とす
   る圧縮変態型金属シール部材。 ２、前記金属コアの内部に前記中心線に垂直な平面内を
   延伸する環状の円板が配置されている請求項１記載の金
   属シール部材。