JPH0656211B2 - 可撓性のある金属シールジヨイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、限られた押し付け力または締め付け力で良好
なシール作用を速やかに得ることができるようになった
可撓性のある金属シールジョイントに係る。

特に、本発明は、取り付け位置にあって円環体形状を持
つ少なくとも１つの弾性的な金属コア、並びに、当該金
属コアの挿入されるダクタイル材料（本明細書において
「ダクタイル材料」とは、可塑性流動特性を有する材料
であって、接触表面の粗い面内に流れ込んで流体密封を
達成させることができる特性を有する材料を意味してい
る）から作られた少なくとも１つの外側覆いを備えた形
式の、可撓性のある金属シールジョイントに係る。

本発明は、この形式のすべての金属シールジョイントま
たはガスケットに適用することができ、また金属シール
ジョイントの形状（矩形、円形、長円形、三角形、楕円
形等）に関係なく使用することができる。さらに本発明
は、１つのシール線を備えた金属シールジョイント、お
よび２つのシール線を備えた金属シールジョイントにも
関係している。

（従来技術） 既存の金属シールジョイントでは、円環体状の弾性コア
は金属チューブで作られているか、または連続湾曲部を
持ちそれ自体で閉じているコイルばねから作られてい
る。コイルばねの場合にはばねを構成する線材の断面は
様々な形から作ることができ、特に、円形、矩形または
円弧を含む形がある。縁に固定されたチューブまたはコ
イルばねは、金属シールジョイントに弾性を与えてい
る。

さらに、従来の金属シールジョイントの弾性コアを取り
囲む覆いは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(pol
ytetrafluoroethylene)、アルミニウム、銀、銅、ニッ
ケル、タンタル、ステンレス・スチール、ジルコニウム
等の板材料または薄いシートから作られている。

金属シールジョイントが覆いを幾つか備えている場合、
箇々の覆いは特殊な役割を持っている。例えば、金属シ
ールジョイントの弾性コアが連続湾曲部を持つコイルば
ねで構成されている場合、一般に、内側の覆いは弾性コ
アの湾曲部の各頂部に荷重を分配する機能を備えてい
る。外側覆いはダクタイル材料から作られている。この
ダクタイル材料は、接触面粗さの中に流れ込んで、組立
体に取り付けられた時金属シールジョイントに完全なシ
ール機能を持たせることができる。一般的に言えば、金
属シールジョイントの覆いの特徴は、当該覆いを構成す
る材料の組成特性に基づいている。

弾性コアが連続湾曲部を持つコイルばねによって構成さ
れている、可撓性のある金属シールジョイントの構造を
さらに詳しく知るにはCommissariut a l′Energie Atom
ique名義の１９７３年５月２９日付けフランス特許第７
３１９４８８号明細書を参照する必要がある。

工業上の実績から、この可撓性のある金属シールジョイ
ントによると非常に良好な静的なシール機能が得られ、
特に、優れた温度作用の得られることがわかっている。
このフランス特許明細書に開示されている金属シールジ
ョイントを「第１の形式のジョイント」を称する。

また、「第２の形式のジョイント」と以後称する静的な
金属シールジョイントは周知である。この金属シールジ
ョイントは、例えばアルミニウムまたは銅から成る中実
部分を備え、支持面が三角形または円弧状断面を呈する
１つまたは１つ以上の突起部分を備えている。

（発明が解決しようとする課題） 前述した第１の形式のジョイントである可撓性のある金
属シールジョイントは、良好な静的流体密作用を行なう
ことができ且つ優れた温度作用（温度が変動しても流体
密作用が影響されないという特性）があった。然し、所
望の流体密作用を行なうために必要な金属シールジョイ
ントの締め付け力（又はクランプ力）が高かった。後に
説明する第４図において、実線で示した特性は、第１の
形式のジョイントの締め付け力Ｆと、その締め付け力Ｆ
によって生ずる圧縮値Ｅとの関係を示したものである。
第１の形式のジョイントは或る圧縮値Ｅにおける作用点
Ａ_MFに達するまでに大なる締め付け力Ｙ₂を必要とす
る。

一方、第２の形式のジョイントである静的な金属シール
ジョイントの特性は第４図の破線で示されているよう
に、同じ圧縮値Ｅにおける作用点Ａ_MCに達するまでによ
り小さな締め付け力Ｙ_2Cで済む。それぞれのシール作用
開始点は、Ｙ_OとＹ_OCで示されている。しかしながら、
第２の形式のジョイントは組立体の温度が上昇すると流
体密封性が劣悪になってしまうという欠点がある。第４
図で示す、第２の形式のジョイントの弾性回復量Ｒ
_ecが、第１の形式のジョイントの弾性回復量Ｒ_eと対比
して極めて小さいからである。

本発明は、第２の形式のジョイントのように小さな締め
付け力を適用するだけで所望の流体密作用を行ない得る
とともに、第１の形式のジョイントと同等の優れた温度
作用を有して所望の流体密作用を行ない得る可撓性のあ
る金属シールジョイントを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、取り付け位置にあって円環体形状を持つ少な
くとも１つの弾性的な金属コア、並びに、当該金属コア
の挿入されるダクタイル材料から作られた少なくとも１
つの外側覆いを有する可撓性のある金属シールジョイン
トにおいて、前記外側覆いは外周の全長にわたって、平
らな相対する２つの支持面と、当該支持面の各々に形成
された三角形断面をした少なくとも１つの突起部分とを
備え、当該突起部分の寸法が、前記金属シールジョイン
トを押し付けるかまたは締め付けた状態で、これら突起
部分が完全に消失する大きさであることを特徴とする。

本発明の好ましい実施例によれば、支持面と突起部分と
が、外側覆いの厚みの範囲内で形成されている。例え
ば、これら突起部分は、丸削り、フライス削り、研削ま
たはローレット削り等の材料を切除する周知の機械加工
法によるか、または何ら材料を切除しない型鍛造等の方
法によるかして作ることができる。

好ましくは、各々の突起部分を断面にしてできる角度は
９０度と１１０度の範囲にある。

当然のことながら、１つまたは２つ以上の突起部分を箇
々の支持面に形成することができる。これら突起部分
は。金属シールジョイントの対称面に対し対称的に配置
されている。

（発明の作用及び効果） 本発明の金属シールジョイントの特性は後に説明する第
５図に示されている。締め付け力を適用して行くと、本
発明の金属シールジョイントの突起部分は徐徐に押圧さ
れてへこんで行き、突起部分が消失してしまう状態が作
用点Ａで示されている。この作用点Ａを越えて更に締め
付け力を増大させて行くと作用点Ｂに到る。第５図にお
いて実線で示した特性は、第２の形式のジョイントの特
性と同等であり、破線で示した特性は、第１の形式のジ
ョイントの特性と同等である。第５図で見るごとく、こ
の金属シールジョイントは作用点Ａで使っても、作用点
Ｂで使っても弾性回復量Ｒ_eは同じである。従って本発
明によれば、より小さなを締め力を適用することによっ
て、優れた温度作用を有して流体密作用を行ない得る金
属シールジョイントが得られる。

（実施例） 第１図は、可撓性のある金属シールジョイントの箇々の
部分を示している。この金属シールジョイントの弾性的
なコアは、従来技術に従った連続湾曲部を持つコイルば
ねからできている。例えば、第１図に示した金属シール
ジョイント１０は、金属コイルばね１２で構成された弾
性コアを備えている。金属コイルばね１２は連続湾曲部
を持ち、金属コイルばね１２上で閉じている。金属コイ
ルばね１２は内側覆い１４内に挿入されている。この内
側覆い１４は外側覆い１６内に挿入されている。従来と
同じように、箇々の覆い１４，１６は、金属シールジョ
イント１０の弾性コアを構成する金属コイルばね１２の
外周の一部に沿って開かれている。箇々の覆い１４，１
６の機能並びにこれら覆いを構成する材料の特性につい
ては、従来技術の可撓性のある金属シールジョイントと
同一であるからあえて説明はしない。

本発明によれば、お互いに平行でしかも金属シールジョ
イント１０の対称面に平行な、ほぼ平らな支持面１８が
金属シールジョイント１０の両側に形成されている。従
って、前記支持面１８は、取り付けた後、以下に説明す
るように、組立体の相対する部分２２，２４を支持する
ことができる。

本発明の基本的な特徴によれば、箇々の支持面１８は、
外周の全長にわたって少なくとも１つの消失可能な突起
部分２０を備えている。第３図に図示したように、前記
突起部分２０の各々は三角形またはほぼ三角形の断面を
備えている。その先端に角度αは９０度と１１０度の間
にあるのが望ましい。突起部分２０の高さｈは、金属シ
ールジョイント１０の寸法に比べて比較的小さい。従っ
て、これら消失可能な突起部分２０は、取り付けを終え
た時点で完全に見えなくなる。例えば、外側覆い１６が
支持面１８以外の部分で概ね０．３mmから０．５mmの厚
みを持つ場合には、高さｈは０．１mmと０．２mmの範囲
にすることができる。

好ましくは、突起部分２０は、金属シールジョイント１
０の対称面に対し対称的に配置されている。さらに詳し
く言えば、突起部分２０は、金属シールジョイント１０
の直径方向に相対している。

例えば、支持面１８の各々が単一の突起部分２０を備え
ている場合、第１図の実施例に於けるように、当該突起
部分２０は支持面１８の中央に配置されている。２つま
たは３つの突起部分が箇々の支持面１８に形成されてい
る場合、当該突起部分は、第１図の金属シールジョイン
トを断面で見て、支持面１８が形成する区域の２等分線
に対し対象的に振り分けられている。

箇々の支持面に突起部分が幾つか形成されている場合、
これら突起部分はすべて同じ高さｈを備えている。前記
突起部分が箇々の支持面の全長ａにわたって並列に設け
られている場合、突起部分の基部をつなぐ面が支持面と
なっている。好ましくは、そして第１図に示すように、
支持面１８と突起部分２０は外側覆い１６の厚みの範囲
内で形成されている。こうした構成は、材料を取り除く
機械加工を施したり、または材料を取り除かないで成形
することで得られる。最初の例では、丸削り、フライス
削り、研削あるいはローレット削り等の種々の周知の機
械加工方法を用いることができる。２番目の例では、型
鍛造法を用いて作ることができる。

前述した２番目の方法が特に都合がよい。この方法によ
れば、大型のものを速やかにしかも安く作ることがで
き、また突起部分を繰り返して製造することができるた
めである。また、型鍛造によって支持面１８と突起部分
２０とを作るこの方法は、形状（円形または非円形）に
関係なく、また金属シールジョイントが１つのシール線
を持っていてもあるいは２つのシール線を持っていて
も、あらゆるタイプの金属シールジョイントを作るのに
応用することができる。

第２図は第１図に関連して先に述べた方法により、組立
体の２つの部分２２，２４の向き合った表面２２ａ，２
４ａの間で押されている、本発明に係る金属シールジョ
イント１０を示している。突起部分２０の寸法が小さ
く、外側覆い１６を構成する材料のダクタイル特性によ
り、突起部分２０は取り付けを終えた時点で完全に見え
なくなる。このように、表面２２ａ，２４ａは支持面１
８を押さえ付けている。

従って、金属シールジョイント１０の固体すなわち押さ
え付けに際し、消失可能な突起部分２０により、僅かな
力で非常に良好なシールを速やかに得ることができる。
他方、押さえ付けを終えた時点で従来の可撓性のある金
属ジョイント（第１の形式のジョイント）と同じよう
に、箇々の支持面１８の全幅ａにわたって力が伝達され
る。金属シールジョイント１０と表面２２ａ，２４ａと
の間のこの支持幅ａは、外側覆い１６の高温になった時
の流動化を抑制して、温度変化に対して密封作用を安定
化するのに役立っている。

本発明に係る、突起部分２０を備えた可撓性のある金属
シールジョイント１０の役割を充分に理解するために、
第４図と第５図について説明を行なう。第４図には、従
来技術の可撓性のある金属シールジョイント（第１の形
式のジョイント）の特性曲線（実線）と、従来技術の第
２の形式のジョイント（破線）の特性曲線が示されてい
る。第５図には、本発明によって構成した、突起部分２
０が持つ可撓性のある金属シールジョイントの特性曲線
が示されている。

従来の第１の形式のジョイントと第２の形式のジョイン
トを示す第４図では、それぞれの作用点Ａ_MF，Ａ_MCで同
じ圧縮値Ｅが得られ、作用点Ａ_MF，Ａ_MCに到達するまで
にジョイントに加えなければならない締め付け力Ｆは、
第２の形式のジョイント（力Ｙ_2C）に比べて第１の形式
のジョイント（力Ｙ₂）がほぼ２倍になっていることが
示されている。２つの例に於いて、組立体をシールする
のに必要な力、すなわちシール作用開始点Ｙ_OとＹ_OCに
ついても同じことが言える。

また、第４図は、第２の形式のジョイントの弾性回復量
Ｒ_ecが第１の形式のジョイントの弾性回復量Ｒ_eに比べ
て極めて小さい量であることを示している。第１の形式
のジョイントにおいては、この大なる弾性回復量Ｒ_eの
ために、温度変化によって部材２２と２４との間隙が変
化しても、その変化に追従して、流体密作用を保持する
という優れた特性（優れた温度作用）があった。

第５図は、本発明に係る消失可能な三角形の突起部分を
持つ可撓性のある金属シールジョイントの特性曲線を示
している。実線で示した圧縮曲線の始めの部分は、第２
の形式のジョイントの特性曲線の始めの部分に類似して
いる。本発明の金属シールジョイントでは、シール作用
開始点Ｙ_OCが、第４図の第２の形式のジョイントの開始
点Ｙ_OCと同じである。換言するなら、シールするのに必
要とされ、作用点Ａに到達させる締め付け力または押し
付け力は、従来技術の第１の形式のジョイントに比べて
非常に減少している。

金属シールジョイントの圧縮を続けると、突起部分２０
は徐々に消失していき、金属シールジョイントの支持面
１８が組立体の相対する部分２２，２４に形成された向
き合った面２２ａ，２４ａと接触するようになる。この
状態は、第５図の作用点Ａに相当している。本発明に係
る金属シールジョイントの、作用点Ａに至る特性曲線
は、実線で示されている。

押し付け力をさらに増加していくと、第５図の破線で示
すカーブに沿って作用点Ａは作用点Ｂに移動する。この
破線は、従来の第１の形式のジョイントの特性曲線に等
しい。力を増やしても、本発明に係る金属シールジョイ
ントの場合にはあまり意味が無い。例えば、第５図に示
すように、金属シールジョイントを作用点Ａで使っても
また作用点Ｂで使っても、弾性回復量Ｒ_eは実質的に同
じである。この弾性回復量Ｒ_eは、従来の第１の形式の
ジョイントの弾性回復量とほぼ同じであるため、本発明
に係る金属シールジョイントは、従来の第２の形式のジ
ョイントよりさらに良好な温度作用を備えていることに
注目する必要がある。

本発明は、説明の多くの箇所で述べてきたように、先に
掲げた実施例に制限されることはなく、当該実施例のす
べての変更例を含んでいる。例えば、本発明は円形のジ
ョイントと非円形のジョイントの何れにも用いることが
でき、またジョイントのシール線の数に制限のないこと
は明らかである。また、本発明は、金属コアをチューブ
で構成してあるジョイントに、またこのコアが連続湾曲
部を持つコイルばねでできたジョイントにも利用するこ
とができる。同じく、本発明は、単一のダクタイル金属
覆いを持つジョイントの場合にも、あるいは金属コアを
取り囲む覆いを数個もつジョイントの場合にも用いるこ
とができる。さらに、箇々の支持面に形成された突起部
分の数は自由に選択することができる。これら突起部分
は、ジョイントの外側覆いの範囲内で形成するのが望ま
しいが、本発明の範囲を逸脱しなければ、ジョイントの
補強材の形で用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る可撓性のある金属シールジョイ
ントの一部の断面図である。 第２図は、組立体内で押し付けを終えた時点で、第１図
の金属シールジョイントを示す断面図である。 第３図は、第１図の金属シールジョイントの突起部分の
１つの拡大断面図である。 第４図は、従来技術に係る第１の形式のジョイント（実
線）と、従来技術に係る第２の形式のジョイント（破
線）とに於ける、圧縮値Ｅ（mm）の関数としての締め付
け力Ｆ（ｄａＮ／cm）の変化の特性曲線である。 第５図は、第１図と同様の、本発明に係る金属シールジ
ョイントの特性曲線である。 １０…金属シールジョイント １２…コイルばね（コア）、 １４…内側覆い、 １６…外側覆い、 １８…支持面、 ２０…突起部分、 ２２，２４…組立体の２つの部分、 ２２ａ，２４ａ…向き合った面。

フロントページの続き (72)発明者 ロベール フオルジユ フランス国ボレンヌ，アブニユ アキル ホウクール，レ シヤラゴン（番地なし) (72)発明者 クロード アベ フランス国サン エテイアンヌ，モンテ ドユクレ ドユ ループ ５，レ プリム ベール (72)発明者 クリスチヤン ルオウ フランス国ブルグ サン アンデオル，レ ジユネ 19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】取り付け位置にあって円環体形状を持つ少
   なくとも１つの弾性的な金属コア、並びに、当該金属コ
   アの挿入されるダクタイル材料から作られた少なくとも
   １つの外側覆いを有する可撓性のある金属シールジョイ
   ントにおいて、前記外側覆いは外周の全長にわたって、
   平らな相対する２つの支持面と、当該支持面の各々に形
   成された三角形断面をした少なくとも１つの突起部分と
   を備え、当該突起部分の寸法が、前記金属シールジョイ
   ントを押し付けるかまたは締め付けた状態で、これら突
   起部分が完全に消失する大きさであることを特徴とする
   可撓性のある金属シールジョイント。
2. 【請求項２】前記支持面と前記突起部分とが、前記外側
   覆いの厚みの範囲内で形成されている特許請求の範囲第
   １項に記載の金属シールジョイント。
3. 【請求項３】それぞれの突起部分を断面にしてできた角
   度が９０度と１１０度の間にある特許請求の範囲第１項
   に記載の金属シールジョイント。
4. 【請求項４】前記突起部分が、前記金属シールジョイン
   トの対称面に対し対称的に配置されている特許請求の範
   囲第１項に記載の金属シールジョイント。