[发明专利]金属垫片

说明书

技术领域

本发明涉及一种在高温环境下、等离子环境下以及超真空环境下等环境下所使用且优选的金属垫片。

背景技术

在核设备、半导体制造装置等的各种配管、机械设备中，使用被称为金属C形环垫片的环状的金属垫片，以作为在不能使用橡胶制的垫片的高温环境下、等离子环境下以及超真空环境下等环境下所使用的垫片。

例如专利文献1、2所公开的那样，该被称为金属C形环垫片的金属垫片采用在截面呈大致C字状的金属制的外环的内侧嵌装有由金属制的板簧、螺旋弹簧等构成的内环的结构。因此，在使用该金属垫片的情况下，需要比橡胶制的垫片大的紧固力，从而存在紧固作业的负担、凸缘、螺栓等紧固件变大这样的问题。

在上述背景下，本申请人公开了将内环形成为截面呈正方形等多边形的金属垫片，以作为能以较小的紧固力获得较高的密封性的环状的金属垫片(专利文献3)。

图7是表示现有的专利文献3的金属垫片的剖视图。另外，图8是表示现有的专利文献3的金属垫片安装于密封槽的状态的剖视图。

如图7所示，专利文献3的金属垫片100由在外周侧形成有开口112的截面呈大致C字状的外环110和嵌装于该外环110的内侧的内环120构成。如图7所示，内环120的截面形成为大致正方形，在内环120的截面的上下方向上形成有一对上侧角部122a及下侧角部122b，并在该截面的左右方向上形成有一对内周侧角部122c及外周侧角部122d。此外，该上侧角部122a及下侧角部122b与上述外环110的内侧面抵接，并嵌装于外环110。

如图8所示，该专利文献3的金属垫片100安装于在凸缘132上形成的密封槽134，并被相对侧的凸缘130以紧固力F在上下方向上按压。这样，因内环120的回复力而使上述一对上侧角部122a及下侧角部122b强力地按压外环110的内侧面，以使外环110的上侧和凸缘130局部强力地接触，并使外环110的下侧与凸缘132的密封槽134局部强力地接触。此外，该接触部分为密封部，以对凸缘130与凸缘132之间进行密封。

这样，该现有的专利文献3的金属垫片100采用因内环120的回复力而使外环110的内侧面被上侧角部122a及下侧角部122b按压的结构，因此，与专利文献1、2所公开的一般的金属垫片相比，能以较小的紧固力获得较高的密封性。

然而，在金属垫片中，作用于金属垫片的紧固力与金属垫片的变位量之间的关系示出图9的图表的线a这样的关系是较为理想的。此处，图9是用于说明金属垫片中的紧固力F与变位量δ之间的优选关系的图表。上述专利文献3的金属垫片100中的紧固力F与变位量δ之间的关系大致近似于该图9的图表的线a。另外，图9的图表的纵轴表示紧固力F，图表的横轴表示金属垫片的变位量δ。

如该图9的图表的线a所示，金属垫片中的紧固力F与变位量δ之间的关系较为理想的是使初始时图表的线a的斜率示出急剧的斜率E1。

其原因是，为了使金属垫片发挥出一定程度的密封性，在金属垫片与凸缘面之间需要“贴合”，为了获得该“贴合”，需在与凸缘面接触的金属垫片的密封部产生较大的接触应力。此外，还由于以下原因：为了在金属垫片的密封部产生较大的接触应力，最好使图9的初始的斜率E1示出急剧的斜率，以相对于单位的变位量δ使紧固力F尽可能得大。

若该初始的斜率E1平缓，为了在金属垫片的密封部产生较大的接触应力，需使金属垫片变形得较大，例如在出现螺栓的紧固不足等情况下，可能无法在金属垫片与凸缘面之间获得足够的“贴合”。此处，“贴合”是指与凸缘面接触的金属垫片沿着凸缘面的微小的凹凸变形，并通过填埋该凹凸来消除金属垫片与凸缘面之间的间隙的意思。

另外，如图9的图表的线a所示，金属垫片的紧固力F与变位量δ之间的关系较为理想的是，在紧固力F超过规定的紧固力F1之后，图表的线a的斜率E2示出平缓的斜率。

其原因是，尽管金属垫片在对两个构件之间进行密封的情况下被使用，例如在上述对凸缘130与凸缘132之间进行密封的情况下被使用，但该情况下的凸缘间的紧固进行至凸缘彼此接触为止、即直至凸缘面金属触碰为止。即，在上述图8所示的状态下，凸缘130和凸缘132被紧固至接触为止，在紧固结束的状态下，金属垫片100处于压缩了变位量δ1的状态。

这样，由于金属垫片被紧固至凸缘面发生金属触碰为止，因此，在图表的线a的斜率E2示出急剧的斜率的金属垫片的情况下，金属触碰时的紧固力F1显著变大，难以进行金属垫片的紧固管理。