JPH03134375A - 面封止組立体 - 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】 技術分野 本発明は、大略、例えば流体流れ制御弁又は流体流れ導
管などのような組立てハウジング部品などの組立てた構
造部品の間の流体の洩れを防止するか又は最小とすべく
構成されたタイプの機械的構成体における改良に関する
ものである。更に詳細には、本発明は、安価に製造可能
であり且つ比較的高圧の動作環境において信頼性を持っ
て且つ再使用可能な作用を与えるべく適合された改良さ
れ且つ比較的簡単な面封止組立体に関するものである。

従来技術 機械的面封上は、例えば特に流体制御又は調節弁などの
ような組立てたハウジング部品などの組立てた機械的構
成体の間の流体の洩れを防Ｉ卜するか又は最小とする場
合に使用するために従来公知である。一つの一般的な形
態においては、面封止は、標準的なエラストマのＯリン
グ又はその他の非金属性バッキング物質によって画定さ
れており、それらは機械的構成体の間に圧縮状態で維持
されて、不所望の流体の洩れを防止するか又は制限する
。この様な非金属性の面封上装置は、比較的経済的であ
り、且つ例えば比較的低圧力、中間温度限界、及び／又
は非腐蝕性流体への露呈などのような比較的侵食的でな
い動作条件の範囲に亘って満足のいく封止機能を与える
ものである。しかしながら、ある使用環境においては、
不利な動作条件に対処するために一層洗練された構成及
び／又は工夫された物質からなる改良したフェースシー
ル即ち面封止が必要とされている。

より詳細には、比較的高圧、極端な温度環境、又はその
他の不利な動作条件において特別に使用するために多様
な改良され且つ比較的複雑な面装着装置が考案されてい
る。この様な特別の面装着装置は、通常、流体の洩れを
防止するために組立てた構造部品と圧縮係合すべく適合
された一つ又はそれ以上の屈曲可能なシール脚部を有し
ている。

大略Ｕ形状及びに形状の面封上形態は従来公知である。

例えば、数百乃至数千ｐｓｉの比較的高い圧力などの不
利な動作条件に対処するために、この様な面封上装置は
、通常、典型的には、例えばテフロンコーティング又は
ソフトメタルコーティングなどのようなシールフィルム
即ち封止膜でコーティングされている比較的硬質の金属
から構成されている。しかしながら、この様なコーティ
ングは、厳しい公差に適合することが必要とされる精密
厚さで適用することが困難であり、その結果、製造する
のに比較的コスト高となっていた。更に、この様なコー
ティングは、使用中に変形したり及び／又は摩耗したり
する傾向があり、関連する構造部品が、例えば、修復又
はメインテナンスの目的のために分解される場合にシー
ルを取替えることが必要となる。ある場合には、シール
コーティングの摩耗が激しく、シールとしての機能を失
ったり、及び／又は隣接する構造部品の表面と硬質の金
属シールとが直接接触することによってシール表面の損
傷が発生する場合がある。

目　　的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、高温度又は高圧又は
その他の不利な動作環境において流体の洩れを防止する
か又は最小とすべく構成された比較的簡単で且つ経済的
な面封止組立体を提供することを目的とする。更に、本
発明の別の目的とするところは、関連するハウジング構
成部品を分解した後に再使用することが可能な改良型面
封止組立体を提供することである。

構成 本発明によれば、例えば流体制御弁などにおける組立て
たハウジング部品などのような組立てた構造部品間の流
体の洩れを防止するか又は最小とするための改良した面
封止組立体が提供される。

この面封止組立体は、環状形状などのシール部材を有し
ており、該シール部材は、大略平行に対向した側面を有
すると共に、該平行な側面の連続部として外側に拡開し
た関係で延在する一対の屈曲可能なシール脚部を有して
いる。該シール部材は、選択したシール物質からなる一
対の比較的薄いフィルム（膜）ガスケットの間にサンド
イッチ即ち挟持されている。その結果前られるスタック
即ち積層体は、選択した構造部品間に介挿しそれらの間
の流体の洩れを防止する。

本発明の好適実施形態においては、シール部材は、選択
した比較的硬質の金属から構成された環状シールリング
として形成されている。このシールリングは、大略平行
で且つ実質的に平坦な軸側面を有するシールベースを画
定しており、該シールベースは前記軸側面の滑らかな連
続部として軸方向に拡開する関係で半径方向に延在する
一対の屈曲可能なシール脚部を有している。１形態にお
いては、該シール脚部は、該シールベースから半径方向
及び軸方向外側へ突出しており、一方別の実施例におい
ては、該シール脚部は、該シールベースから半径方向内
側及び軸方向外側へ延在している。何れの場合において
も、該シールベース及びシール脚部を具備する該シール
リングは、一対のフィルムガスケット間に同軸的にサン
ドイッチされる。好適なフィルムガスケット物質は、例
えばテフロン膜などのような薄いシールコーディングで
コーティングすることが可能なＫａｐｔｏｎ又はＶｅｓ
ｐｅｊ７の名称で市販されているような比較的薄いポリ
イミドを包含している。別の好適なフィルム（膜）物質
はＭｙＮａｒ（マイラ）ポリエステルがある。

組立てられた面封止組立体は、典型的には、その面封止
組立体を、構造部品の一つの中に形成した溝又は軸方向
に開放した四設着座内に挿入することによって、一対の
選択した構造部品間に位置決めされる。次いで、典型的
には、ボルト又はその他の外部的な機械的手段によって
これらの構造的構成部品を組立てて、該面封止組立体を
それらの間に圧縮状態に維持する。組立てられた構造部
品は、共同して、シール脚部を互いに近接する方向へ屈
曲させ、シールベースの軸側面と実質的に同一面状の関
係とさせ、その結果シールベースと二つのシール脚部に
よって提供される軸側部面積に亘ってシールリングの比
較的−様な圧縮負荷が得られる。フィルム（膜）ガスケ
ットは、シールリングと構造部品の隣接するシール表面
との間の直接的な接触を防止する。これらのフィルムガ
スケットは、必要に応じ、経済的に交換することが可能
であり、何らかの理由で構造部品を分解する場合にシー
ルリングを再使用することを可能とする。

面シール組立体を製造する好適な方法は、最初に、大略
平行な同一面状の関係でシールベースから延在するシー
ル脚部を持ったシールリングを形成する。このシールリ
ングの構成は、従来の機械加工などによって経済的に大
量生産することが可能である。そのようにして形成され
たシールリングの軸方向に設けられた側面乃至は側部表
面は、量産用の一連のラッピングなどによって精密公差
に調整することが可能である。次いで、このシールリン
グに対してロール処理などを行ない、軸方向に拡開した
関係でシール脚部を広げさせる。

実施例 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。

図示した如く、本発明の一実施例に基づいて構成した改
良型面封止組立体１０が、例えば第４図に示した如く、
組立てたハウジング部品１２及び１４などのような組立
てた構造部品間の流体の洩れを防止するか又は最小とす
るために使用される。

本発明の改良した面封止組立体１０は、特に、例えば比
較的高い圧力又は極端な温度又はクライオジェニック即
ち極低温条件などのような比較的厳しい又は不利な動作
条件に耐えることが可能な高品質の流体シールを提供す
るために構成されている。本面封止組立体は、大量生産
で比較的経済的に製造することが可能であり且つ精密公
差条件に適うような個々の部品から構成されている。更
に、本面封止組立体のこれらの部品は、例えば修理及び
／又はメインテナンスの目的のために、必要とされるよ
うに構造部品を分解した場合に再使用することが可能で
あるように構成されている。

従って、構造部品を再度組立てた場合に、新たな及び／
又は高価な面封上構成体が必要とされることはない。

第１図に最もよく示した如く、本発明の改良した面封止
組立体１０は、一対の大略噛合った形状のフィルムガス
ケット１８の間に大略同軸関係でサンドイッチされてい
る中央シール部材１６を有している。これらの部品は、
好適実施例においては、典型的な機械的静止面封止環境
において使用するための大略環状乃至はリング形状を有
するものとして示されている。しかしながら、ハウジン
グ部品１２及び１４の機械的形状に従って別の部品形状
を使用することが可能であることを理解すべきである。

この点に関して、典型的な据付は状態においては、ハウ
ジング部品１２及び１４の少なくとも一方が、面封化組
立体１０を受納するための幾何学的形状を持った浅く凹
設した着座部乃至は溝２０を有している。

例示したシール部材乃至はシールリング１６は、選択し
た比較的剛性の面封上物質から構成されており、例えば
比較的硬質のニッケルベース合金又はステンレススチー
ルなどのような金属物質が好適である。シールリング１
６は、大略互いに平行に形成された軸方向に対向した一
対の平坦な側面２４（第３図）を持った比較的硬質のシ
ールベース２２を画定すべく形状が構成されている。こ
のシールリングは、更に、シールベース２２と一体的に
形成された一対の比較的薄いシール脚部２６を有してい
る。第１図及び第３図に示した如く、これらのシール脚
部２６は、はぼシールベース２２の外側周辺部に形成さ
れており、軸方向に拡開する関係で半径方向外側に延在
し、平行な側面２４に対する外側及び角度を持って設定
された連続部を画定している。シールリング１６は比較
的硬質乃至は剛性の物質から構成されているが、シール
脚部２６の厚さは、以下に詳細に説明する如く、印加し
た軸方向の圧縮力に応答して互いに軸方向に屈曲するこ
とが可能であるように選択されている。

シールリング１６の種々の寸法は、異なった据付は条件
に従って広範に変化する場合がある。例えば、シールリ
ングの直径寸法は、小型又は大型の面封上適用に対処す
るために広い範囲で構成することが可能である。更に、
シール脚部の相対的な厚さ及びそれらの間の拡開角度は
、軸方向の圧縮力に応答して選択した軸方向負荷を与え
るべく調整することが可能である。しかしながら、好適
な形態においては、シールベース２２はほぼ矩形状の断
面形状を有すると共に、所要の動作圧力に対処するため
にシール脚部２６の半径方向寸法とほぼ等しいか又はそ
れよりも大きな半径方向寸法を有している。更に、典型
的な高圧動作環境においては、シール脚部２６の半径方
向において最も外側の先端部は、子分の数インチだけ側
面２４に関して軸方向外側へ離隔されている。この相対
的な外側への離隔した状態は、理解を容易とするために
図面中においては幾分誇張して示されている。

本発明の好適な方法によれば、シールリング１６は、ロ
ッド又はスリーブストックから機械加工によって、第２
図に示した如く、大略互いに平行関係にあるシール脚部
２６を有する形状とさせる。

より詳細には、平行に突出するシール脚部２６を持った
シールベース２２を有するように比較的精密公差で大量
生産することが可能である。この予備的な形態において
、シール脚部２６の軸方向外側の表面２８は、シールベ
ース２２の対応する側面２４と同一面状の関係で形成す
る。これらの同一面状の表面２４及び２８は、一連のラ
ップ研磨などによって量産形態で精密形成及び精密仕上
げすることが可能であり、これらは全て比較的経済的な
態様である。その結果得られるシールリングプレフォー
ムを従来のローリング処理などで処理し、シール脚部２
６を傾斜状態に拡開させて、第３図に示した如く選択し
た拡開角度に設定する。

この様なローリング処理は、経済的に且つ比較的高い量
産率で実施することが可能であり、且つ側部表面２４及
び２８の精密形成に実質的に悪影響を与えることはない
。

使用する場合に、この様にして形成されたシールリング
１６を、例えばポリマー物質などのような選択したシー
ル物質から形成した一対のフィルム（膜）ガスケット１
８の間に同軸上に介挿させ、その結果得られるスタック
即ち積層体は面封化組立体１０を形成する。好適なシー
ル物質としては、ポリイミドなどの比較的薄いシートが
あり、それはプラウエア州のウイルミントンのイ、　ア
イ、デュポン・デウ・ネムール　アンド　カンパニーか
らＫａｐｔｏｌ又はＶｅｓｐｅｊ）の名称で市販されて
いる。このシート物質は、例えば０．００１インチの程
度で精密な選択した膜厚さで入手することが可能であり
、且つその一方又は好適には両方の側部上に精密厚さで
付与された一層柔らかなテフロンなどの付加的なシール
膜又はコーティングを有している。好適の度合は多少下
がるが使用可能なフィルム（膜）としては、デュポン社
によってＭｙ（Ｊａｒという名称で市販されているポリ
エステルがある。ガスケット１８は、この物質から大量
生産方式で打抜きなどによって、シールリング１６の軸
方向側部表面２４及び２８上に実質的に完全に重ね合う
ための半径方向寸法を有するように経済的に形成するこ
とが可能である。

面封化部品の組立てたスタックは、第４図に示した如く
、構造ハウジング部品１２内の適宜の着座部２０内に収
納させる。次いで、）１ウジング部品１２及び１４を、
適宜の機械的締着具（不図示）によって組立てることが
可能であり、その際に面封止組立体１０をハウジング部
品１２及び１４の間に圧縮状態に維持することが可能で
ある。この点に関して、面封止組立体の圧縮保持状態は
、シール脚部２６の軸方向内側への屈曲を伴っており、
シール脚部２６の側部表面２８はシールベース２２の側
面２４とほぼ同一面状の関係となるように変位されてい
る。この位置において、ハウジング部品１２及び１４は
硬いシールベース２２に対して押圧しており、シール脚
部２６は両方のハウジング部品に所定の軸方向負荷力を
付与している。

重要なことであるが、これらの負荷力は、側面２４及び
シール脚部２６の外側表面２８を包含するシールリング
のより広い軸表面に亘って実質的に一様に分布している
。シール脚部２６の方向は、脚部２６が比較的高い圧力
領域に向かって延在し且つその領域によって軸方向に拡
開するように圧力に関して効果的に配向されている。

フィルムガスケット１８は、シールリング１６と隣接す
るハウジング部品］２及び１４との間の直接的な接触を
防止しており、付加的にこれらの部品間において高品質
の流体シールを与えている。

従って、フィルムガスケット１８は、ハウジング部品に
構造上の損傷が発生することを効果的に防止している。

この構成は、例えば流体制御弁における他の部品の修理
又は交換のために必要とされるような何らかの理由によ
り構造部品１２及び１４を分解した後に、シールリング
１６を再使用することを可能としている。フィルムガス
ケット１８も再使用することが可能であるが、所望によ
り、比較的廉価の新たなガスケットと交換することも可
能である。

第５図は本発明の別の好適な形態を示しており、その場
合は、修正したシールリング１６は、第１図に示したタ
イプのフィルムガスケット１８の間に介挿されている。

この面封止組立体は、シールベース２２′が、軸方向に
拡開する関係で半径方向内側へ延在する一対のシール脚
部２６′を有する点を除いて、第１図に示した実施例と
同一である。従って、第５図に示したシールベース及び
シール脚部は、第１図乃至第４図に示した実施例と相対
的に反転されている。使用状態においては、第５図の面
封止組立体は、第４図に関して説明したものと同一の態
様で作用する。

第６図は、面封止組立体１０と共に使用する別の構成の
部品形状を示しており、この場合には、シール脚部２６
の軸方向内側の圧縮乃至は屈曲及びその結果得られる封
止負荷は、他方のハウジング部品１４に当接するハウジ
ング部品１２′内の溝２０′の深さによって制御される
。この形態においては、シール脚部２６は、部分的に互
いの方向へ屈曲され、この様な部分的な屈曲状態は第６
図において誇張した状態で示しである。

従って、本発明の面封止組立体１０は高圧又はその他の
厳しい動作条件環境において高品質のシール即ち封止を
与えるための比較的簡単で且つ経済的に生産することが
可能な面封止構成体を提供している。本発明は、経済的
な製造を行なうために適合されており且つ信頼性があり
且つ寿命が長く再使用可能な面封止組立体を提供してい
る。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に基づいて構成されており一
対の比較的薄いフィルムガスケット間にサンドイッチさ
せたシールリングを具備する面封化組立体を示した一部
破断分解斜視図、第２図は第１図の面封化組立体に使用
する部分的に形成されたシールリングの構成を示した概
略断面図、第３図は完成したシールリングの形状を示し
た概略断面図、第４図は一対の組立てた構成部品間に第
１図の面封化組立体を組込んだ状態を示した概略断面図
、第５図は本発明の別の実施例を示した第１図と同様の
一部破断分解斜視図、第６図は別の構造部品形態を示し
た第４図と同様の概略断面図、である。 １０　： １２゜ １６　： １８　： ２０　： ２２　： ２４　： ２６　： ２８　： 面封化組立体 １４：ハウジング部品 シール部材 フィルム（膜）ガスケット 溝 シールベース 側面 シール脚部 脚部側部表面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、面封止組立体において、軸方向に対向した一対の側
   面を画定するシールベースを具備すると共に大略共通の
   方向へ前記シールベースから延在しており且つ前記側面
   の軸方向に拡開する連続部として一対の軸方向外側の側
   部表面を画定する一対のシール脚部を具備するシール部
   材が設けられており、前記シール部材の軸方向に対向し
   た側部にそれぞれ重ね合わされる寸法及び形状を持った
   一対のフィルムガスケットが設けられていることを特徴
   とする面封止組立体。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記シール部材が
   金属シール部材を有しており、且つ前記フィルムガスケ
   ットが選択したポリマーフィルム物質を有することを特
   徴とする面封止組立体。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記フィルムガス
   ケットが、更に、少なくともその一方の側部上にシール
   コーティングを有することを特徴とする面封止組立体。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記ポリマーフィ
   ルム物質がポリイミドを有することを特徴とする面封止
   組立体。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記シール部材及
   び前記フィルムガスケットが大略適合する閉ループ幾何
   学形状を有することを特徴とする面封止組立体。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記シール部材が
   シールリングを有しており、且つ前記フィルムガスケッ
   トがガスケットリングを有することを特徴とする面封止
   組立体。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記シール脚部が
   少なくとも僅かの軸方向の拡開を持って前記シールベー
   スから大略半径方向外側へ突出していることを特徴とす
   る面封止組立体。 ８、特許請求の範囲第６項において、前記シール脚部が
   少なくとも多少の軸方向拡開を持って前記シールベース
   から大略半径方向内側へ突出していることを特徴とする
   面封止組立体。 ９、特許請求の範囲第６項において、前記シールベース
   が、前記シール脚部の半径方向寸法と大略対応する半径
   方向寸法を持った大略矩形状の断面積形状を有している
   ことを特徴とする面封止組立体。 １０、特許請求の範囲第１項において、前記シールベー
   スの前記側面が大略互いに平行に形成されていることを
   特徴とする面封止組立体。 １１、面封止組立体において、比較的硬質のシール部材
   から形成されておりシールベースを画定するシールリン
   グが設けられており、前記シールベースは大略平行で大
   略平坦な軸方向に対向した一対の側面を有すると共に、
   少なくとも僅かの軸方向拡開を持って共通の半径方向に
   おいて前記シールベースから延在しており且つ前記側面
   の連続部として形成された軸方向に拡開する一対の側部
   表面を画定する一対のシール脚部を有しており、選択し
   た柔軟なシール物質から形成されており且つそれぞれが
   前記側面及び前記シールリングの軸方向に対向した側部
   における側部表面と重ね合わされる一対の大略環状のフ
   ィルムガスケットが設けられていることを特徴とする面
   封止組立体。 １２、特許請求の範囲第１１項において、前記シールリ
   ングが金属シールリングを有しており、且つ前記フィル
   ムガスケットがポリマー物質から形成されていることを
   特徴とする面封止組立体。 １３、特許請求の範囲第１２項において、前記ポリマー
   物質が少なくとも一方の軸方向側部上がテフロン膜でコ
   ーティングされたポリイミドを有することを特徴とする
   面封止組立体。 １４、特許請求の範囲第１１項において、一対の構造部
   品と結合されており、前記シールリングが前記フィルム
   ガスケットの間にサンドイッチされて前記構造部品の間
   にサンドイッチされたスタックを画定して前記構造部品
   の間の流体の洩れを防止し、前記構造部品は前記スタッ
   クへ軸方向圧縮力を付与し前記シール脚部を、前記側部
   表面がそれぞれ前記側面とほぼ同一面状の関係に配設さ
   れる位置へ向かって屈曲させることを特徴とする面封止
   組立体。 １５、面封止組立体の製造方法において、軸方向に対向
   した一対の側面を画定するシールベースを有すると共に
   大略共通の方向において前記シールベースから延在して
   おり且つ前記側面の軸方向に拡開する連続部として軸方
   向外側の一対の側部表面を画定する一対のシール脚部を
   持ったシール部材を形成し、前記シール部材をその軸方
   向に対向する側部上にそれぞれ重ね合わせた一対のフィ
   ルムガスケットの間にサンドイッチさせる、上記各ステ
   ップを有することを特徴とする方法。 １６、特許請求の範囲第１５項において、前記シール部
   材形成ステップにおいて、前記シールベースから大略平
   行に延在するシール脚部を持ったシール部材プレフォー
   ムを形成し、次いで前記シール脚部を選択した軸方向拡
   開角度へ広げることを特徴とする方法。 １７、特許請求の範囲第１６項において、前記シール部
   材形成ステップにおいて、前記広げるステップの前に、
   前記シール脚部の側部表面をそれぞれ前記シールベース
   の側面とほぼ同一面状の関係で仕上げを行なうことを特
   徴とする方法。 １８、特許請求の範囲第１６項において、前記シール部
   材形成ステップにおいて、金属シールリングを形成する
   ことを特徴とする方法。 １９、特許請求の範囲第１８項において、前記プレフォ
   ーム形成ステップにおいて、金属リングプレフォームを
   機械加工し、且つ前記広げるステップにおいて、前記プ
   レフォームをロール加工して前記シール脚部を広げるこ
   とを特徴とする方法。 ２０、特許請求の範囲第１９項において、前記広げるス
   テップの前に、前記側部表面及び側面を選択した公差へ
   ラップ仕上げすることを特徴とする方法。 ２１、特許請求の範囲第１８項において、少なくとも一
   方の側部がシール膜でコーティングされた選択したポリ
   マーシート物質から環状形状に前記フィルムガスケット
   を形成することを特徴とする方法。