JPH02278080A - シール組立体 - 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−にの利用分野 本発明は非エラストマー製のシールリングに関する。

従来の技術及びその欠点 シールリング例えばエラストマー０リングは円筒形表面
をシールし、その面に沿って液体が通ることを防止する
ために通常使用されている。高温度においてはエラスト
マーシー、ルは寿命が短かい。

金属製シールも同様に使用されており、これらは高温用
途に適している。このようなシールは通常Ｖ字形をなし
ており、かつ円筒形シール面に係合するよう直径を変え
るためシール加圧時に広がるような脚部を有している。

同様のシールはまた米国特許第４，３７２．５６５号に
開示されている。このシールは変形可能な隆起部を軸線
方向に面した側に有し、この隆起部を圧縮したときシー
ルが内外直径方向に変形するものである。金属シールの
このような変形は内部応力及び／又は環状ストレス（ｈ
ｏｏｐ　５ｔｒａｓｓ＞として知られる圧縮応力を発生
し、これがシールされるべき面へ対する圧力シールから
の応力から独立してシールリング周辺に発生する。

課題を解決するための手段 まず本発明はシールされるべき円筒形面へ対してシール
するシール組立体に特徴がある。この組立体は環状の非
エラストマー製の変形自在なシールリングを含む。この
シールリングは一対の軸線方向対向面と、円筒形シール
面と、を有する。このシール面は当初シールされるべき
円筒形面とは、該シールされるべき円筒形面から円筒形
シール面を間隔ずける程度異なっており、シールされる
べき円筒形面に封止係合するようになっている。

またシールリングの両側に１個づつある一対の軸線方向
に対向した衝合締付壁面と、締付壁間にシールリングを
締付ける締付手段と、を形成している一対の環状クラン
プ部材を有している。シールリングの円筒形シール面は
シールされるべき円筒形面の方へ伸長している。シール
リングの軸線方向対向面とクランプ部材の軸線方向に対
向した壁面との複数対のうちの一方は平坦でなく軸線方
向に波状をなし、該一方対の面は各中間側面の両側の各
面の同数の軸方向ねじれ部により形成された適合形状を
有している。軸線方向対向面の他方の対はほぼ平坦をな
している。クランプ部材間にシールリングを締付けると
、円筒形シール面の直径がクランプ部材の形状にリング
を変形することにより変化し、シールされるべき円筒形
面へ対しその封止係合をもたらす。

望ましい実施例では、このシールリングの円筒形シール
面はクランプ部材の少なくとも一方を越えてシールされ
るべき円筒形面の方へ伸長する。

シールリングは変形自在な耐熱耐腐蝕性金属で形成され
、シールリングはほぼ梯形又は矩形断面を有している。

１つの実施例ではこのシールリングが一対の波形の軸線
方向対向面を有し、他の実施例ではクランプ部材が一対
の波形の軸線方向対向面を有している。これらのシール
リングとクランプ部材とは望ましくは軸線から同等に間
隔ずけられかつ周辺に連続して伸長している並置位置に
て同時接触するように配置されている。

また本発明は円筒膨面周囲に液密シールを形成する方法
を特徴とする。この方法は環状の非エラストマー材料か
ら成る変形自在なシールリングと上述の一対の環状クラ
ンプ部材を提供すること、シールされるべき円筒膨面付
近で両線付壁間にシールリングを配置すること、締付壁
に軸線方向圧力を付与しシールリングを締付は該リング
をクランプ部材の軸線方向対向壁面形状に変形してシー
ルリングの直径を変動しこれによりシールされるべき円
筒形面と密なｈｉ止を形成すること、の諸段階を含んで
いる。特定の実施例ではこの締付圧力はまた少なくとも
１つの締付壁をシールリングの隣接する軸線方向対向面
へ対して封止している。

一般に、このシールは、リングの内径を減少し又はリン
グの外径を増大する変形自在なシールリングの変形を発
生する衝合面形状を有する一対の衝合クランプリング即
ち締付リングから成り、これにより該リングが円筒形面
を封止している。

シールリング又は対をなす衝合締付リングが、変形自在
な面を有し、締付リングがシールリングを変形するため
に使用されると、余分な又は縮減された材料がシールリ
ングの直径を変化させる。こうしてシールリングのシー
ル面がシールされるべき面の直径まで変形する。

本発明は、高温状態（例えば６００℃以−Ｆ、）でかつ
エラストマーシールを分解してしまうような苛酷な薬品
の存在下で使用するのに特に適当な機械的シールを提供
している。有利なことに曲げ応力はシールリングの変形
からのみ生じ、周辺の引張力や圧縮応力などの環状応力
は、リングがシールされるべき面へ衝接するまでリング
直径の変更によって回避される。このことは積極的シー
ルを確実にし、適切なシールを達成するのに必要な力を
制限し、特にシールされるべき面からシールを逃がすよ
うな変形をする周辺圧縮応力を回避する。

これらの応力が回避されるので、かなり厚い軸線方向寸
法の大型シール面を提供することができ、これにより更
にシール効果を高めることができる。

作　　　用 本発明のシール組立体は、シールされるべき円筒形面へ
対する封止を達成する。このシール組立体は環状の非エ
ラストマー材料から成る変形自在なシールリングを含み
、このシールリングは一対の軸線方向に対向した面と、
シールされるべき円筒形面に封止係合する円筒形シール
面と、を有する。またシールリングの両側に１つづつあ
り一対の軸線方向に対向した衝接締付壁を形成している
一対の環状クランプ部材と、これらの締付壁間にシール
リングを締付ける締付手段と、を−ａしている。シール
リングの円筒形シール面はシールされるべき円筒形面の
方へ伸長している。シールリングの軸線方向に対向面と
クランプ部材の軸線方向対向壁とから成る複数対の一方
は軸線方向に変形し、他方の対は概ね平坦である。クラ
ンプ部材間にシールリングを締付けると、円筒形シール
面の直径が変化し、そのシール係合がシールされるべき
円筒形面に対し達成される。

実施例 第１，１ａ及びｌｂ図を参照すると、ここに示すシール
組立体８は一対のクランプリング部材１０゜１４とシー
ルリング１２とから成っている。クランプリング部材１
０は、円筒形外壁１６と、円筒形内壁１７と、軸線方向
に対面し該円筒形内壁から円筒形外壁まで半径方向に伸
長している２つの平行な対向面１８．２０と、を有して
いる。同様にクランプリング部材１４は、軸線方向に対
面している２つの平行な対向面３０．３６と、シールさ
れるべき円筒形内壁面３．２と、を有している。軸線方
向に対向した平行な対向面２０．３．Ｏは一般に平坦で
ありかつ一対の衝接締付面を形成している。これらのク
ランプリング部材は、例えば＾１８１３１６ステンレス
鋼で形成されている。

シールリング１２は、円筒形内壁２６と、円筒形外方シ
ール面２７と、軸線方向に対向している２つの波状面壁
２２．２８と、を有している。シールリング１２の壁２
２．２８は衝合するｔ行波形状を有している。

この形状は第１ｂ図の各中間側面Ｐ、Ｐ　　の両側上の
各壁土の同数の軸線方向ゆがみ部により形成されている
。小寸法例えば直径が２吋の場合に、各面に２つ合計で
４つの突出部を有するものが図示のごとく好ましい。よ
り大きい直径の場合には、さらに多くの突出部を何する
ことが望ましい。このシールリングはｏ、ｏｅｏ　ｘ　
ｏ、ｏｅｏ吋断箱断面ぼ矩形を有しく第１〜３図）、か
つ展性金属例えばシールリングを補助するため銀メツキ
をしたＡｌ５Ｉ３１６ステンレス鋼で作られる。このシ
ールリングは、シールされるべき円筒形表面よりは大き
い外方直径を有しかつクランプリング部材ｌＯを越えて
シールされるべき円筒形表面の方へ伸長しているが、シ
ールされるべき円筒形壁面３２の直径より小さい初期直
径をａしかつ第２図に示すように組付けを容易にするた
め当初そこからはなされている。

リングを形成する場合には、初めは平坦であるリングが
僅かに例えばシールされるべき円筒形表面より０．００
８吋程変人きい外径にて提供される。

次いでこのリングは波形状に変形される。こうしてリン
グが平坦形状に押圧された場合、その外径は、シールさ
れるべき面に対し干渉嵌合を提供する。

もしクランプ部材１０．１４内に孔３８．４０が設けで
ある場合、孔３８はドリル加工であけられ孔４０はタッ
プ加工され、ねじ４２がこの孔内へ差込まれ両クランプ
部材が軸線４４に沿って互いに接近できるようになって
いる。クランプ部材が互いに接近すると、軸線方向に対
面している衝接クランプ面２０゜３０は同時にシールリ
ングＩ２の６波状面壁２２．２８を組立体の軸線から軸
線方向に同様に間隔づけた隣接位置にて軸線方向に接触
させる。この接触位置はシールリングとクランプ部材と
の軸線方向対向面の周りの実質的に連続した接触線内に
伸長する。

シールリング周りでのクランプ部材の締付けは、シール
リングをクランプ面２０．２３の平坦形状面に対して変
形させ、こうしてリングの直径を増大させて下記の通り
、両壁２７．３２間にシールを提供する。

第３ａ図に示す別の実施例では、シールリング１１２は
、内外の円筒形壁１２６．１２７と、軸線方向に対向し
た壁面１２２．１２８と、を有しており、これらの壁面
１２２．１２８は−Ｆ述のリング１２と同様に波形をな
している。しかしクランプ部材ｌＯに対向している壁面
１２２は例えば約２０″だけ外壁１２７から内方に向っ
て壁面１２８の方へ傾斜している。しかし該壁面１２８
は平坦であり、図示のように、外壁１２７に対し垂直を
なし、かつ外壁■２７、壁面１２８は夫々的０．（１６
０吋の長さを有している。こうしてクランブリング部材
１０は梯形リング１１２へ、壁１６．２０により形成さ
れる角部における接触円形線上にて接しており、リング
１１２を所定位置へきつくくさび止めしかつ該接触線に
沿ってかつリングの外壁１２７と壁面３２との間でシー
ルを形成している。

第４．４ａ、４ｂ図に示す別の実施例を参照すると、ク
ランプ部材５０．５４は例えばＡｌ５Ｉ　３１６ステン
レス鋼にて形成されておりかつ平行をなす軸線方向に対
置する衝合波形壁７１．７３をａしている。

これらの形状は同数の軸線方向突出部（小直径の場合２
つなど）により形成されており、各中間部分例えば第４
ｂ図のＰ３の両側に設けである。矩形をなす四角形のシ
ールリング５２が、２つのほぼ平坦で軸線方向に対向す
る壁面５５．５７と、内方シー）Ｉｉｑ面５９と、で形
成されている。このシールリング５２はシールされるべ
き而８０の方へ両クランプ部材を越えて内方へ伸長して
おりかつ例えば＾ＩＳＩ　３１６ステンレス鋼により形
成されている。

リング５２はクランプ部材５０．５４より小さい内径を
有しかつシールされるべき円筒形表面の方へ該クランプ
部材５０．５４を越えて伸長しているが、第５図に示す
ように組付けを容易にするためシールされるべき表面の
直径より大きい初期内径を（ｉしている。ドリル加工し
た孔５６と、タップだて加工した孔５８と、が夫々設け
てあり、クランプ部材がねじ８０の使用によって軸線６
２に沿って互いに接近できるようになっている。実質的
に連続した接触線に沿って組立体の軸線から半径方向に
同様に間隔づけられた並置位置にて平坦なシールリング
まわりにおける波状クランプ部材の締付けはシールリン
グの変形を生じかつ該リングの直径を減じて軸６６の円
筒形表面に対して下達のように干渉嵌合及びシールを発
生する。直径の減小は、シールされるべき面の直径より
僅かに（例えば０．００８吋）小さいリングの内径を提
供するように設計されている。こうしてこの干渉嵌合は
直径減小をもたらす。テーバ付の半径方向孔６４がクラ
ンプ部材５０に設けてあり、図示しないセットねじによ
り軸に対して該クランプ部材を固定できるようにしてい
る。

別の実施例では第６ａ図に示すように、シールリング１
５２が、円筒形内壁１５９と、軸線方向に対向する壁１
５５．１５７と、を有している。外壁１５５゜１５７は
内方に向って約２０’はど傾斜しており、リング１５２
に梯形形状を与え、これにより内壁１５９が該梯形の底
をなすようになっている。こうしてクランプ部材５０．
５４は内形接触線上でリング１５２に接し、シールリン
グ１５２をシールされるべき面８０に対して密にくさび
係合させかつ内壁１５９と而８０との間及び接触線に沿
ってシールを形成している。前述の実施例のように、シ
ール断面の軸線方向幅及び高さは夫々的０．０６０吋で
ある。

次に本発明シール組立体の使用方法について述べる。

第２．３．３ａ図を参照しながら、円筒形内壁面３．２
をシールするものとすると、初めにクランプ部材１０と
１４との間にシールリング１２．　ｌ１２を位置ずけた
状態でクランプ部材１０を円筒形面３２内において軸線
方向にスライドさせる。シール組立体が適当に位置ずけ
られたなら、ねじ４２を孔３８．４０へねじ込み、両ク
ランプ部材を軸線上にて共に移動できるようにする。ね
じを締付けると締付圧力が大となり、シールリング１２
又は１１２が初期の波形形状から平坦形状に変形する。

この変形は外径を同時に増大し、これにより円筒形外壁
２７．１２７を円筒形面３２に干渉嵌合させ密なシール
を形成する。

シールリング１２が平坦な形状になるとき、シールがま
た軸線対向面２２．２８又は１２２　、１２８と締付面
２０、３０との間に形成される。第５．６．　６ａ図を
参照しながら、円筒形外面８０をシールする場合につい
て述べる。この場合、クランプ部材５Ｏ，５４とシール
リング５２．１５．２が使用される。クランプ部材は上
述のように一緒に締付けられ、壁５５．５７又は１５５
　、１５７をクランプ部材５０．５４の壁７１．７３の
波形状に変形させる。これによりシールリングの内径を
減少しかつ円筒形表面８０及びシール内壁面５９との干
渉嵌合及びシールを増大する。壁５５．５７又は１５５
．１５７が完全に変形するとこれらの壁はそれぞれ波形
壁面７１．７３とのシールを形成する。

シールはまたそれぞれクランプ壁７１．７３と、シール
リング５２．１５２の壁５５．５７又は１５５．１５７
と、の間にも形成される。

発明の効果 各実施例において有利なことには、金属シールリング１
２の降伏点を、該リングを変形させる程まで、越えたと
しても、締付力を解放すれば、該リングは部分的に元の
形状に戻り、直径を再度変化させてシールリングを簡単
に除去できる傾向にあるということである。

明らかにここに示したシール組立体は大きいシール組立
体要素からなっている。よって例えば２つの実施例のク
ランプ部材１０．５４はそれぞれ機械的シール組立体の
他の要素へ接続させ、回転軸と静的詰め込みボックスと
シール詰物押えとの間にシールを提供している。かかる
配置状態において、このシールリングは静的シールのた
めに通常使用されているＯリングに代用でき、シールさ
れるべき円筒形表面に対しかつ他の機械的シール要素が
接続されている少なくともクランプ部材に対しシールを
提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシール組立体の概略分解図、第１ａ図
及び第１ｂ図はそれぞれ本発明シール組立体に使用され
ているシールリングの正面図及び側面図、第２図は締付
前の円筒形而下力に位置ずけたシール組立体の破断断面
図、第３図は締付後の第２図に示す組立体の破断断面図
、第３ａ図は第３図と同様の図であり組立体内のシール
リングの別の実施例を示す図、第４図は分解図で示すシ
ール組立体の別の実施例を示す図、第４ａ図及び第４ｂ
図はこの実施例の１つのクランプリング部材のそれぞれ
正面図及び側面図、第５図は締付は前の円筒形軸表面ま
わりに位置ずけたシール組立体の破断断面図、第６図は
締付後の第５図のシール組立体の破断断面図、第６λ図
は第６図と同様の図であり組立体のシールリングの別の
実施例を示す図である。 符号の説明 ８：シール組立体 １０：クランプリング部材　１２：シールリング１４：
クランプリング部材　１６二円筒形外壁１８．２０：対
向面　　　　　２２：波状面壁２Ｂ：円筒形内壁 ２７：円筒形外方シール而　２８：波状面壁３０：対向
面　　　　　　　３２：円筒形内壁面３６二対向面 ５０：クランプ部材 ５４：クランプ部材 ７１．７３：壁 １２２：壁面 １５２：シールリング １５９：円筒形内壁 ４２：ね　じ ５２：シールリング ５５、５７．５９：壁面 １１２：シールリング １２６　　コ円筒形内壁 １５５　、１５７　：壁 （外４名） 手 １゜ 事件の表示 平成　２年特許願第４０８６８号 ２゜ 発明の名称 シール組立体 ３゜ 補正をするもの 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　　エイ・ダブリュー・チエスタートン・カン
パニ４、代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 新大手町ビル２０６区 ５゜ 補正の対象 出願人の代表書名を記載した願書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シールされるべき円筒形表面をシールするシール組
   立体であって、 一対の軸線方向に対向した表面と、円筒形シール面と、
   を有し、該円筒形シール面が当初シールされるべき円筒
   形表面と異なる直径であって該円筒形表面から円筒形シ
   ール面を引き離す直径を有し、かつ直径変更により該シ
   ールされるべき円筒形表面に封止係合する非エラストマ
   ー製の変形自在な環状シールリングと； 該シールリングの両側に一つずつある、軸線方向に対向
   した一対の衝合締付壁面を形成している一対の環状クラ
   ンプ部材と、前記締付壁面間に前記シールリングを締付
   ける手段であってシールリングの前記円筒形シール面を
   シールされるべき前記円筒形表面の方向へ伸長する締付
   け手段と；から成り、 前記シールリングの軸線方向に対向した複数の表面及び
   前記クランプ部材の軸線方向に対向した複数の表面でな
   す複数対のうちの一方の対が平坦でなく軸線方向に波形
   状をなし、該一方の対の該両表面が各中間側面の両側の
   各面に同数の軸線方向ねじれ部により形成された衝接形
   状を有し、前記軸線方向対向表面の他方の対がほぼ平坦
   をなし、これにより、両クランプ部材間に前記シールリ
   ングを締付けたとき、該円筒形シール面の直径が該リン
   グの前記対の軸線方向に対向した表面の変形により該複
   数のクランプ部材の前記対をなす軸線方向に対向した壁
   面の形状まで変化してシールされるべき円筒形表面へシ
   ール係合をおこすことを特徴とするシール組立体。 ２、前記シールリングが軸線方向に対向した前記一方の
   対の非平坦波状表面から成り、該シールリングの外径が
   円筒形シール面から成ることを特徴とする請求項１のシ
   ール組立体。 ３、複数の環状クランプ部材が軸線方向に対向した前記
   一方の対の非平坦波状衝接面から成り、前記シールリン
   グの内径が円筒形シール面から成ることを特徴とする請
   求項１のシール組立体。 ４、前記シールリングが梯形断面をなし、底部が前記円
   筒形シール面にある請求項２又は３のシール組立体。 ５、前記シールリングの前記円筒形シール面が前記複数
   のクランプ部の少なくとも１つを越えてシールされるべ
   き前記シール面の方へ伸長している上記いずれかの請求
   項に記載のシール組立体。 ８、前記シールリングが変形自在な耐熱耐腐蝕性金属で
   成形されている上記いずれかの請求項に記載のシール組
   立体。 ７、シールリングがほぼ矩形断面をなす上記いずれかの
   請求項に記載のシール組立体。 ８、前記シールリング及びクランプ部材の前記軸線方向
   に対向した面が前記シール組立体の軸線から同等に半径
   方向に間隔ずけられかつ前記軸線方向対向面周の連続接
   触線上を延長した並置位置にて同時に接触する上記いず
   れかの請求項に記載のシール組立体。 ９、シールされるべき円筒形面周りにシールを形成する
   シール形成方法であって、 （ａ）シールされるべき円筒形面に隣接して、一対の軸
   線方向に対向する面とシールされるべき円筒形面から該
   円筒形シールに間隔を有する直径を備えた円筒形シール
   面とを有し該直径変動によりシールされるべき円筒形面
   に係合してシールする環状の非エラストマー材から成る
   変形自在なシールリングを提供すること： （ｂ）該シールリングの両側に１つづつある軸線方向に
   対向した一対の衝合締付壁面を形成している一対の環状
   クランプ部材と、前記締付壁面間に前記シールリングを
   締付ける手段であってシールリングの前記円筒形シール
   面をシールされるべき円筒形表面の方向に伸長する締付
   手段と、を提供すること：から成り、 （ｃ）前記シールリングの軸線方向に対向した複数の表
   面及び前記クランプ部材の軸線方向に対向した複数の壁
   面でなす複数対のうちの一方の対が平坦でなく軸線方向
   に波形状をなし、該一方の対の該両表面が各中間側面の
   両側の各面に同数のねじれ部により形成された衝接形状
   を有し、前記軸線方向対向表面の他方の対がほぼ平坦を
   なし：（ｄ）シールされるべき円筒形表面に隣接して前
   記締付壁面間に前記シールリングを配設すること：（ｅ
   ）シールリングを締付けて変形するため前記締付壁面に
   軸線方向圧力を加え、これにより前記対をなす前記リン
   グの軸線方向対向面を前記複数のクランプ部材の前記軸
   線方向に対向した壁面の形状まで変形して前記シールリ
   ングの直径を変更し、こうして前記円筒形シール面とシ
   ールされるべき円筒形面との間にシールを係合させて封
   止を発生させること： を特徴とするシール形成方法。 １０、前記シールリングが前記一方の対の波形をなす平
   行な軸線方向対向面を有し、シールされるべき円筒形面
   が前記シールリングの外径にある請求項９のシール形成
   方法。 １１、前記複数の環状のクランプ部材が前記一方の対の
   波形をなす軸線方向対向衝接壁面を有し、シールされる
   べき円筒形面が前記シールリングの内径にある請求項９
   のシール形成方法。 １２、シールリングが梯形断面を有し、底部が前記円筒
   形シール面にある請求項９又は１０のシール形成方法。 １３、前記締付壁面が少なくとも１つの軸線方向対向締
   付壁面とこれに隣接した前記シールリングの軸線方向対
   向面との間にシールを提供するだけ十分に締付けられる
   請求項９〜１２に記載のいずれかのシール形成方法。 １４、シールリングの前記円筒形シール面が前記複数の
   クランプ部材の少なくとも１つを越えてシールされるべ
   き前記シール面の方へ伸長している請求項９〜１３に記
   載のいずれかのシール形成方法。 １５、前記シールリングが変形自在な耐熱耐腐蝕性金属
   で成形されている請求項９〜１４に記載のいずれかのシ
   ール形成方法。 １６、シールリングが概ね矩形断面をなしている請求項
   ９〜１５に記載のいずれかのシール形成方法。 １７、前記シールリング及びクランプ部材の前記軸線方
   向に対向した面を前記複数の軸線方向対向面周りの連続
   した複数の接触線を伸長する前記シール組立体の軸線か
   ら半径方向に同等に間隔ずけられた並置位置にて同時に
   接触し、次いで圧力を付与して前記シールリングを前記
   クランプ部材の壁形状まで締付け変形することから成る
   請求項９〜１６に記載のいずれかのシール形成方法。