JPH0640571U - 真空用フランジ継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 互いに締結される対のフランジ１２，１２ど
うしの間に、真空保持のための環状のシール部材１３，
１４をフランジの径方向に間隔をおいて二重に設ける。
それらシール部材と双方のフランジの表面との間に形成
される空隙１６内から真空引きを行うための排気ポート
１５を、少なくともいずれか一方のフランジに設ける。 【効果】 二重のシール部材により優れた真空シール性
能が確保される。シール部材が損傷を受けた場合にはシ
ール部材間を所定の真空度とすることでリーク量を減少
させることができ、シール部材を交換せずにそのまま使
用しても真空シール性能を維持することが可能であり、
フランジ継手を解体しての復旧作業が不要となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は真空系に適用するフランジ継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３に従来一般の真空用フランジ継手Ａを示す。これは、連結するべき双方の 管１，１の一端に設けた対のフランジ２，２どうしを突き合わせ、それらフラン ジ２，２をボルトおよびナットを用いて締結するようにしたものである。そして 、双方のフランジ２，２の間に、真空保持のための環状のシール部材であるＯリ ング３を介装するようにしている。そのＯリング３としてはゴム製のものが一般 に使用されるが、超高真空が要求される真空系に適用する場合、たとえば１０^-9 Ｔｏｒｒ程度の超高真空が要求される粒子加速器の蓄積リングを構成する真空ダ クトどうしの連結に適用されるような場合には、ゴム製のＯリングより真空シー ル性能に優れる高硬度の金属製のＯリングいわゆるメタルシールが使用されるこ とが通常である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記のような従来の真空用フランジ継手Ａでは、何等かの原因によ りシール部材３が損傷を受けてしまうと、フランジ２，２間の隙間を通してリー クが生じ、真空系内の真空度を維持することができなくなって直ちに真空度が低 下してしまうことが避けられないものであった。したがって、そのような事態が 発生した場合には、真空系を常圧に戻したうえでこのフランジ継手Ａを解体し、 Ｏリング３や必要に応じてフランジ２も交換するのであるが、そのような復旧作 業には多大の手間と費用を要してしまうものであった。

【０００４】 特に、超高真空が要求される真空系である粒子加速器の蓄積リングにおいては 、上述したようにＯリング３としてメタルシールが用いられるのであるが、その メタルシールは蓄積リングのベイキング処理の際の熱変形により損傷を受けてし まう懸念もないとはいえず、その信頼性は必ずしも十分に満足し得るものではな い。そして、メタルシールが損傷を受けた場合にそれを交換するべくフランジ継 手を解体するようなことは、その後の復旧作業の手間と費用を考慮すると極力避 けなければならず、このため、粒子加速器の蓄積リングのような超高真空が要求 される真空系に適用し得るような信頼性に優れたフランジ継手の開発が要望され ていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、真空系に適用されるフランジ継手であって、互いに締結される対の フランジどうしの間に、真空保持のための環状のシール部材をそれらフランジの 径方向に間隔をおいて二重に設けるとともに、それらシール部材と双方のフラン ジの表面との間に形成される空隙内から真空引きを行うための排気ポートを少な くともいずれか一方のフランジに設けてなることを特徴とするものである。この 場合、二重に設けられる前記シール部材のうち、内側に位置するものは金属製の Ｏリングとし、外側に位置するものはゴム等の弾性材からなるＯリングとするこ とが考えられる。また、前記空隙内に流動性を有するシール材を注入するための 注入ポートを少なくともいずれか一方のフランジに設けても良い。

【０００６】

【作用】

本考案のフランジ継手では、二重に設けたシール部材のうち特に内側のシール 部材により高度の真空シール性能を確保する。そして、そのシール部材が損傷を 受けたような場合には、双方のシール部材間の空隙から排気ポートを通して真空 引きを行ってその空隙内を所定の真空度に維持することにより、空隙を通しての リーク量を大幅に減少させ、真空系内の真空度をそのまま維持する。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案を粒子加速器の蓄積リングに適用する場合の実施例を図面を参照 して説明する。図１は本考案の第１実施例であるフランジ継手Ｂを示すもので、 図中の符号１１はこのフランジ継手Ｂにより互いに連結されて全体として蓄積リ ングを構成するための真空ダクトである。これら真空ダクト１１，１１が連結さ れて構成される蓄積リング内の真空度は、たとえば１０^-9Ｔｏｒｒ程度の超高真 空に維持されるものである。

【０００８】 本第１実施例のフランジ継手Ｂは、連結するべき双方の真空ダクト１１，１１ の一端にそれぞれ形成されている対のフランジ１２，１２どうしをボルト、ナッ トにより締結するものであるが、それらフランジ１２，１２どうしの間に真空保 持のための環状のシール部材１３，１４をフランジ１２の径方向に間隔をおいて 二重に設けるようにしている。それら二重のシール部材１３，１４のうち、内側 に位置するものは金属製のＯリングであるメタルシールが使用され、外側に位置 するものはゴム製のＯリングが使用されている。

【０００９】 さらに、一方（図１においては下側のもの）のフランジ１２には排気ポート１ ５が設けられていて、図示しない真空ポンプによりその排気ポート１５を通して 上記二重のシール部材１３，１４と双方のフランジ１２，１２の表面との間に形 成される空隙１６内から真空引きがなされ、その空隙１６内が所望の真空度たと えば１０^-2Ｔｏｒｒ程度に維持されるようになっている。

【００１０】 上記の構造のフランジ継手Ｂにあっては、特に内側のシール部材１３としてメ タルシールを用いていることから超高真空を維持し得る優れた真空シール性能が 得られるものであるが、既に述べたようにメタルシールは蓄積リングのベイキン グの際に損傷を受けてしまう懸念もないとはいえないものである。これに対し、 外側のシール部材１４であるゴム製のＯリングは、それ単独では真空シール性能 の点でメタルシールに及ぶものではないが、このシール部材１４はベイキングの 際の熱変形には自由に追従し得る弾性を有しているのでベイキングにより損傷を 受けてしまう懸念はないものである。そして、このフランジ継手Ｂでは、それら ２つのシール部材１３，１４を二重に設け、しかも、それらの間の空隙１６から 真空引きを行うための排気ポート１５を有しているので、メタルシールが万一損 傷を受けた場合には空隙１６から真空引きを行ってそこを所定の真空度に保持す ることにより、メタルシールが単独に使用されている従来のフランジ継手Ａの場 合に比して蓄積リング内へのリーク量を大幅に抑制できるものである。

【００１１】 そのことについて具体的な数値例をあげて説明する。たとえば、図３に示した ようにシール部材３としてメタルシールが単独で使用されている従来のフランジ 継手Ａによって真空度Ｐ＝１０^-9Ｔｏｒｒに維持されている真空系においては、 そのシール部材３の前後には大気圧Ｐ₀＝７６０Ｔｏｒｒと真空系内の圧力Ｐ＝ １０^-9Ｔｏｒｒとの差圧ΔＰがそのまま加わる。ここで、 ΔＰ＝Ｐ₀−Ｐ＝（７６０−１０^-9）Ｔｏｒｒ≒７６０Ｔｏｒｒ である。そして、そのシール部材３が損傷を受けると、そのような大きな差圧が 加わっていることから大きなリークが発生してしまい、そのままでは超高真空を 維持するようなことはできるものではない。いま、シール部材３が損傷を受けて リークが生じ、そのリーク量ΔＱが、 ΔＱ＝１０^-6Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ であったとすると、そのコンダクタンスＣは、ΔＱ＝Ｃ×ΔＰの関係から、 Ｃ≒（１０^-6／７６０）ｌ／ｓｅｃ となる。

【００１２】 これに対し、上記実施例のフランジ継手Ｂを用いて空隙１６内から真空引きを 行い、空隙１６内の真空度をＰ₁＝１０^-2Ｔｏｒｒに保持したとすると、この場 合のシール部材１３（メタルシール）の前後での差圧ΔＰ′は、 ΔＰ′＝Ｐ₁−Ｐ＝（１０^-2−１０^-9）Ｔｏｒｒ≒１０^-2Ｔｏｒｒ となり、したがってこの場合のリーク量ΔＱ′は、 ΔＱ′＝Ｃ×ΔＰ′≒１.３×１０^-11Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ となり、シール部材３を単独で用いる従来の場合におけるリーク量ΔＱの値に比 して大幅に低減することになる。

【００１３】 このように上記構成のフランジ継手Ｂでは、シール部材１３であるメタルシー ルが万一損傷を受けたとしても、シール部材１３，１４間の空隙１６から真空引 きを行うことでそこからのリーク量が大幅に低減し、したがって、真空系の真空 度を十分に維持することが可能となり、このため損傷したシール部材１３の交換 を行うことなくそのまま使用することが可能であってフランジ継手Ｂを解体して の復旧作業が不要となる。

【００１４】 なお、排気ポート１５によるシール部材１３，１４間の空隙１６からの真空引 きは常時継続して行うことでも良いが、所定の真空度Ｐ₁に達した後は排気ポー ト１５を気密保持可能な状態に閉止してしまっても良い。

【００１５】 図２は本考案の第２実施例を示すものである。本第２実施例のフランジ継手Ｃ には、排気ポート１５に加えて注入ポート１７が設けられ、シール部材１３であ るメタルシールが損傷を受けた場合には排気ポート１５により空隙１６から真空 引きを行いつつ、注入ポート１７から流動性および自硬性を有するシール材１８ たとえばエポキシ樹脂やシリコン系接着剤等を注入し、そのシール材１８を硬化 させることにより空隙１６を埋めてしまうようにしたものである。このフランジ 継手Ｃでは、シール材１８により空隙１６を埋めてしまうことで、シール部材１ ３、１４が大きな損傷を受けたような場合にもリークを完全に止めることができ 、それらを交換せずとも優れた真空シール性能を維持することができるものであ る。

【００１６】 なお、上記実施例では、内側のシール部材１３としてメタルシールを用い、外 側のシール部材１４としてゴム製のＯリングを用いたが、それらシール部材１３ ，１４の材質は真空系の用途や要求される真空度等を考慮して最適なものを使用 すれば良いのであり、たとえば双方のシール部材１３，１４をともにメタルシー ルあるいはゴム製のＯリングとしたり、真空シール性能を有するものであれば他 の形態のシール部材を採用しても良い。また、上記実施例では、対のフランジ１ ２，１２の一方にのみ排気ポート１５や注入ポート１６を設けたが、それらを双 方のフランジ１２，１２にそれぞれ設けても勿論良い。

【００１７】

【考案の効果】

以上で説明したように、本考案のフランジ継手は、互いに締結される対のフラ ンジどうしの間に真空保持のための環状のシール部材を二重に設けるとともに、 シール部材間の空隙内から真空引きを行うための排気ポートを設けたものである から、二重のシール部材により優れた真空シール性能が確保されることはもとよ り、シール部材が万一損傷を受けたような場合にはシール部材間の空隙を所定の 真空度とすることでリーク量を大きく減少させることができ、したがって、損傷 したシール部材を交換せずにそのまま使用しても真空シール性能を維持すること が可能となって信頼性が大きく向上し、フランジ継手を解体しての復旧作業が不 要となるという優れた効果を奏する。そして、特に、内側のシール部材として金 属製のＯリングであるメタルシールを用い、外側のシール部材としてゴム等の弾 性材からなるＯリングを用いれば、内側のシール部材により超高真空を維持でき るとともに、外側のシール部材は損傷を受け難いので、たとえば粒子加速器の蓄 積リング等の超高真空が要求されるとともに高度の信頼性が要求される真空系に 適用して特に好適である。さらに、空隙内に流動性を有するシール材を注入する ための注入ポートを設けておき、シール部材が損傷を受けたときに空隙内にシー ル材を注入してしまえばリークを完全に止めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例である真空用フランジ継手
を示す断面図である。

【図２】本考案の第２実施例である真空用フランジ継手
を示す断面図である。

【図３】従来の真空用フランジ継手を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｂ 真空用フランジ継手 １１ 真空ダクト（真空系） １２ フランジ １３ シール部材 １４ シール部材 １５ 排気ポート １６ 空隙 Ｃ 真空用フランジ継手 １７ 注入ポート １８ シール材。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空系に適用されるフランジ継手であっ
   て、互いに締結される対のフランジどうしの間に、真空
   保持のための環状のシール部材をそれらフランジの径方
   向に間隔をおいて二重に設けるとともに、それらシール
   部材と双方のフランジの表面との間に形成される空隙内
   から真空引きを行うための排気ポートを少なくともいず
   れか一方のフランジに設けてなることを特徴とする真空
   用フランジ継手。
2. 【請求項２】 前記シール部材のうち、内側に位置する
   ものは金属製のＯリングであり、外側に位置するものは
   ゴム等の弾性材からなるＯリングであることを特徴とす
   る請求項１に記載の真空用フランジ継手。
3. 【請求項３】 前記空隙内に流動性を有するシール材を
   注入するための注入ポートを少なくともいずれか一方の
   フランジに設けてなることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の真空用フランジ継手。