JPH06201053A - 円筒状の金属体を封隙するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状の金属体、特に低温域用弁内の軸を封
隙するための装置を提供すること。 【構成】 封隙体３が軸１に対して同心的に設けられて
おりかつ形状記憶特性を備えた合金から成るリング１１
により囲繞されており、このリングの内形が封隙体の外
形に適合しており、そしてこのリング結晶組織が、リン
グ１１が遷移温度を超過した際に半径方向に収縮しかつ
これにより封隙体３が形状一体的に軸１と密着するよう
に、配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸が同心的に円筒形の
ハウジング内で軸方向に摺動可能に設けられており、か
つ例えば金属と接着不能な材料から成るおおよそ環状の
封隙体によって囲繞されている様式の、円筒状の金属
体、特に低温域用弁内の軸を封隙するための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特に宇宙飛行技術に必要な低温域用弁に
あっては、封隙体、特に合成物質−金属−化合物が２０
Ｋ＜Ｔ＜３５０Ｋの温度範囲にあって長年にわたって安
定していると言う要件、即ち封隙作用を否定的に損なう
漏損が生じないと言う要件が課せられている。このよう
な漏損は大きな温度変化における特に金属および合成物
質の収縮率の相違によって生じる。例えば純粋テフロン
或いはベスペルのような材料、即ち金属と接着不能な材
料から成り、封隙されるべき軸へ押嵌めにより設けられ
る合成物質封隙体は、その封隙作用は周辺温度に依存し
ている、即ち低温における合成物質と金属の収縮率が著
しくことなる際には、封隙は不十分にしか行われない。

【０００３】数年前から形状記憶特性を有する金属合
金、および予め定められた温度においてその寸法が飛躍
的に変化する性質を有する金属合金が知られている。こ
れらの合金の若干は一方向機能性質を有している。即
ち、これらの金属合金は遷移温度を越えた際これによっ
て変化する延びもしくは寸法を維持する。これに対して
他の合金は可逆的な特性、即ち二方向機能性の性質を有
している。この際、遷移温度を超過した際、もしくはこ
の遷移温度を下回った際、その都度一定の形状変化が生
じる（"Zeitschrift fuer wirtschaftliche Fertigung
"第１２巻、１９８６，７０３頁以下参照）。

【０００４】米国カルフオルニア州メンロ パーク在の
Raychem Corporation 社により、導管結合材料が開発さ
れている( 会社技術報告書 Ｍ１９２８、Ｈ ５０７７
２，１９８４年７月号参照）が、この導管結合材料にあ
っては形状記憶特性と内方に設けられている封隙切込み
エッジとを有する金属合金から成るスリーブが二つの互
いに突合わせ結合される、例えば鋼材料から成る二つの
導管の端部片を囲繞しており、この場合スリーブの収縮
によって生じる保持力は溶接の保持力を遙に凌ぐ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、形状記憶特性を有する自体公知の金属合金の使用
下、温度に依存することのない封隙作用が長年にわたっ
て保証され、従って２０Ｋから訳３５０Ｋの温度範囲に
わたって装置内の高い予張力が維持され、かつ軸の軸方
向での運動の際の封隙装置の滑動が確実に回避される、
低温域用弁内の軸を封隙するための装置を提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、冒頭に詳しく記載した様式の装置にあって、封隙体
が軸に対して同心的に設けられておりかつ形状記憶特性
を備えた合金から成るリングにより囲繞されており、こ
のリングの内形が封隙体の外形に適合しており、そして
このリング結晶組織が、リングが遷移温度を超過した際
に半径方向に収縮しかつこれにより封隙体が形状一体的
に軸と密着するように、配列されていることを提案す
る。

【０００７】リング状の封隙体がその開口に対して同軸
状に指向している溝を備えており、この溝内にこの溝を
半径方向で拡開するばねが挿入されているのが有利であ
る。この際、ばねは溝の底部内に設けられているばね束
から成り、このばねたばが互いに間隔をおいて溝壁に沿
って両側に設けられているばねつりを備えている。

【０００８】封隙体を囲繞しているリングは大体Ｌ−字
形の断面を有しており、この場合軸の外壁に対して平行
に封隙体の外壁に当接しているこのリングの内壁が多数
の封隙切込みエッジを有している。

【０００９】装置は軸を同心的に囲繞しているフランジ
を有しており、このフランジが軸に対して同心的に突出
しているカラーを備えており、このカラーが封隙体内に
適合している切欠き内に係合している。

【００１０】カラーの外壁が少なくとも一つの封隙切込
みエッジを有しており、この封隙切込みエッジが、軸断
面で見て、二つの隣接している封隙切込みエッジ間にお
いてリングの内壁に形成されているのが有利である。

【００１１】装置は、フランジによる代わりに、直接ハ
ウジングと結合されていてもよい。以下に添付した図面
に図示した実施例につき本発明を詳しく説明する。

【００１２】

【実施例】図１において−そこでは同じ部分は同じ参照
符号を有している−、参照符号１は封隙される軸、例え
ば低温域用弁内で長手方向に摺動可能に設けられている
軸が示されている。この軸１はこの場合この軸に対して
同心的に設けられている円筒形のハウジング内に設けら
れており、実際にリング状の、金属と接着不能な合成物
質から成る封隙体３により囲繞されている。この封隙体
３は軸１に対して同心的に設けられている溝５を備えて
おり、この溝内にこの溝を半径方向で拡開するばねが挿
入されている。このばねは溝の底部に設けられているば
ね束５から成り、このばね束から両側で互いに間隔をも
って指向しているばねつり６，６′が延在しており、こ
れらのばねつりは溝に隣接している壁部分が同時に半径
方向で負荷された際に封隙体３を著しく剛性にする。

【００１３】更に封隙体３は切欠き７を備えており、こ
の切欠きは同様に溝５に対して位置ずれして同心的に軸
１の周囲に形成されており、この切欠き内には装置と結
合されるフランジ２のカラー８が係合している。フラン
ジ２のカラー８は軸１とは反対のその外側面に少なくと
も一つの封隙切込みエッジ９を備えており、この封隙切
込みエッジは封隙体３が変形した際にこのカラー内に切
込み係合する。

【００１４】参照符号１１で一方向機能性の形状記憶特
性を有する金属合金から成るリングを示した。このリン
グの内形は封隙体３の外形に適合しており、このリング
はこの封隙体を囲繞している。この場合、リング１１の
結晶組織は、リング１１が遷移温度を超過した際半径方
向で収縮し、これにより封隙体３が形状一体的に軸１１
と結合するように、配向されている。

【００１５】リング１１は、両図面から見られるよう
に、本質的にＬ−字形の断面を有しており、この際Ｌ−
字の長い脚は軸１の軸線に対して平行に指向している。
封隙体３の外壁に当接するリング１１の内壁は多数の封
隙切込みエッジ１２，１３を有しており、これらの封隙
切込みエッジはリング１１が収縮した際合成物質からな
る封隙体３の軟らかい材料内に切込み、この封隙体を固
定する。他の固定はフランジ２のカラー８の外壁に封隙
切込みエッジ９が切込み嵌入することによって行われ
る。

【００１６】更に、図１に示した実施例にあって、参照
符号１４でねじを、参照符号１５で他の封隙体としての
Ｃ−リングを示した。これに対して図２による実施例に
あっては装置はシリンダジャケット面と協働し、従って
ねじ１４とＣ−リングは設けられていない。この際、フ
ランジ２の代わりにハウジング２２が設けられている。

【００１７】両実施例にあって、上記した高い温度範囲
における所望の封隙使用は、形状記憶特性および一方向
機能性を有する金属合金から成るリング１１が例えば８
０℃に適切に加熱されることにより極めて著しい収縮が
誘起されることにより達せられる。担持体の肉厚形成寸
法および材料選択を適切に、即ちそのものの温度係数を
考慮して行うことにより、上記した全温度範囲にわたっ
て所望の高い予張力が維持され、これにより封隙切込み
エッジがしっかりと合成物質から成る封隙体内に切込ま
れることが保証される。

【００１８】原理上は、封隙装置を、例えば合成物質か
ら成る内部リングを囲繞するアルミニウムから成る外リ
ングを使用して、公知の収縮押嵌により構成することも
可能である。しかし、アルミニウムリングの加熱と内部
リングの冷却間の上記の構成に必要な温度差は封隙体材
料のいわゆる遷移温度を越えるので、封隙が不都合にし
か行われない。

【００１９】リング１１から封隙体に作用する著しい収
縮力は軸１が軸方向で運動した際の封隙体の滑動を阻止
する。この封隙作用は長年月にわたって維持され、従っ
て本発明による装置を備えた低温域用弁の比較的長い移
送区間もしくは比較的長い貯蔵年月にあっても封隙作用
の阻害は誘起されない。成果ある宇宙での使用或いは長
年月の貯蔵の期間の後、封隙体を更新しなければならな
い場合は、合金から成るリング１１は旋盤加工或いはフ
ライス加工により砕解されるが、しかしその際フランジ
体もしくはハウジングは何等手を加えずにそのままと
し、再び使用することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明による装置は構造が単純であり、
２０Ｋ ＜ Ｔ ＜ ３５０Ｋの全温度範囲にわたって
所望の高い予張力維持の下に一定した封隙作用を可能に
する。更に、装置は適切な費用で製造することが可能で
あり、容易なやり方で封隙体される軸に設けることが可
能であると言う利点を有している。形状記憶特性を有す
る材料の遷移温度を超過する加熱は、リングを飛躍的に
収縮させ、常に金属と接着しない合成物質から成る−例
えば純粋テフロン、ＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＥＥＫ、Ｖ
ｅｓｐｅｌ或いは他の高温熱可塑性体から成る−封隙体
が非常な力により円筒形の軸の外壁に押圧される。

【図面の簡単な説明】

【図１】フランジと一緒に図示した本発明による装置の
断面図である。

【図２】シリンダジャケット面と一緒に示した本発明に
よる装置の断面図である。

【符号の説明】 １ 軸 ３ 封隙体 ４ 溝 ５ ばね束 ６，６′ ばねつり ７ 切欠き ８ カラー ９，９′ 封隙切込みエッジ １２，１３ 封隙切込みエッジ １１ リング １４ ねじ １５ Ｃ−リング ２２ ハウジング ２３ 封隙切込みエッジ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸が同心的に円筒形のハウジング内で軸
   方向に摺動可能に設けられており、かつ例えば金属と接
   着不能な材料から成るおおよそ環状の封隙体によって囲
   繞されている様式の、円筒状の金属体、特に低温域用弁
   内の軸を封隙するための装置において、封隙体（３）が
   軸（１）に対して同心的に設けられておりかつ形状記憶
   性質を備えた合金から成るリング（１１）により囲繞さ
   れており、このリングの内形が封隙体の外形に適合して
   おり、そしてこのリング結晶組織が、リング（１１）が
   遷移温度を超過した際に半径方向に収縮しかつこれによ
   り封隙体（３）が形状一体的に軸（１）と密着するよう
   に、配列されていることを特徴とする円筒状の金属体を
   封隙するための装置。
2. 【請求項２】 リング状の封隙体（３）がその開口に対
   して同軸状に指向している溝（４）を備えており、この
   溝内に事情によってはこの溝を半径方向で拡開するばね
   が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の装
   置。
3. 【請求項３】 ばねが溝（４）の底部内に設けられてい
   るばね束（５）から成り、このばねたばが互いに間隔を
   おいて溝壁に沿って両側に設けられているばねつり
   （６，６′）を備えていることを特徴とする請求項２に
   記載の装置。
4. 【請求項４】 封隙体（３）を囲繞しているリング（１
   １）が大体Ｌ−字形の断面を有していること、および軸
   （１）の外壁に対して平行に封隙体（３）の外壁に当接
   しているこのリング（１１）の内壁が多数の封隙切込み
   エッジ（１２，１３）を有していることを特徴とする請
   求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
5. 【請求項５】 装置が軸を同心的に囲繞しているフラン
   ジを有しており、このフランジが軸（１）に対して同心
   的に突出しているカラー（８）を備えており、このカラ
   ーが封隙体（３）内に適合している切欠き（７）内に係
   合していることを特徴とする請求項１から４までのいず
   れか一つに記載の装置。
6. 【請求項６】 カラー（８）の外壁が少なくとも一つの
   封隙切込みエッジ（９）を有しており、この封隙切込み
   エッジが軸断面で見て二つの隣接している封隙切込みエ
   ッジ（１２，１３）間においてリング（１１）の内壁に
   形成されていることを特徴とする請求項５に記載の装
   置。