JPH0464774A - 真空フランジ - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は真空装置、例えば核融合装置のプラズマ真空容
器と各種装置との接続部に有する真空フランジに関する
。

（従来の技術） 真空機器、真空配管等の接続部に使用される真空フラン
ジとしては、各種の形状、材質のものがあり、これらは
目的とする真空の質と到達圧力によって選択される。一
般的に清浄な超高真空を１りるためのフランジとしては
、メタルガスケット類を使用したフランジがあり、例え
ば核融合装置のプラズマ昂空容器およびこれに接続され
る各種装置の接続部に有する真空フランジとしては、般
的に第２図に示すようなナイフェツジ型メタルシールフ
ランジか使用されている。すなわち、このナイフェツジ
型メタルシールフランジは第２図に示すように、オース
テナイト系ステンレス鋼材からなる１対のメタルシール
フランジ部１をその円周方向に適宜の間隔を存して複数
本のボルト２で締結することにより、各メタルシールフ
ランジ部１の内端側に刃先角度が７０°〜１００＠に形
成されたナイフェツジ部３間に挿入された円環状のガス
ケット４に食込ませてシールする構造となっている。こ
の場合、ガスケット４はメタルシールフランジ部１に設
けた内径側を開放状態にしたインロー部５により位置が
規制される構造となっている。

従って、真空フランジのシール性能はナイフェツジ部３
の円周上に作用するシール線荷重により決定されるので
、その大きさと分布が重要である。

ところで、このような真空フランジにおいて、１対のメ
タルシールフランジ部１をボルト２で締付けると、真空
シールを行なうナイフェツジ部３には第３図に示すよう
なＦなる荷重が働き、さらにこの荷重Ｆはナイフェツジ
部３のエツジ角度ｅにより半径方向の分力として作用す
る。このため、ガスケット４にナイフェツジ部３が食込
むと、このガスケット４に部分的な塑成変形が生じ、ガ
スケット全体として内、外半径方向に変形が起きる。

一方、１対のメタルシールフランジ部１が接続された真
空機器、真空配管等の真空装置は、−射的に清浄な超高
真空を得るため、高温ベーキング（加熱、脱ガス）が行
われる。この場合、ベーキング温度としては、３００’
Ｃ程度で行われることが多い。しかし、このような高温
ベーキングが行われると、ガスケット４の材料として無
酸素銅が使用されているため、ベーキング時の温度によ
り初期時の硬度を維持することができず、ガスケット４
の硬度が大幅に低下してしまう。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の真空フランジでは、１対のメタルシー
ルフランジ部１の接合面の内端側に形成されたナイフェ
ツジ部３に無酸素銅からなる材質のガスケット４を挿入
し、フランジ部間を締結するボルトの締付は荷重により
ナイフェツジ部３をガスケット４に食込ませてシール性
能を得るようにしているため、フランジ接続後の高温ベ
ーキング時にガスケット４の硬度が大幅に低下すると、
ナイフェツジ部３の食込み量が増加（ガスケットのクリ
ープ現象）し、これに伴って半径方向への変形量も増加
する。この場合、ガスケット４の外形側はメタルシール
フランジ部１のインロー部５で規制されるが、内径側は
開放されているためフリーに変形する。従って、ナイフ
ェツジ部３の食込み量はボルト２の締付力とガスケット
４の食込み部の反力とのバランスで決まり、ガスケット
４のクリープにより食込み量が増加することは初期締付
時にボルト２に発生している応力が緩和されることにな
る。この結果、シール線荷重の低下によりシール性能が
損なわれ、リークの原因となる。

特に降温後においてはリークを発生することがしばしば
あった。

本発明はベーキングを行なってもガスケットシール線荷
重の減少を小さくすることができ、リークに対する信頼
性を向上させることができる真空フランジを提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、フランジ接合面の
内端側を刃先角度７０°〜１００”のナイフェツジ部に
形成した１対のフランジ部の前記ナイフェツジ部間に円
環状ガスケットを挿入し、前記両フランジ部間を複数本
のボルトにより締結し、前記ガスケットにナイフェツジ
部を食込ませてナイフェツジ部の円周上に作用するシー
ル線荷重により真空装置内を真空状態にシールする構造
の真空フランジにおいて、前記フランジ接合面に形成さ
れるナイフェツジ部の外径側と内形側に円環状ガスケッ
トの外、外径方向が嵌合するインロー部をそれぞれ設け
る構成としたものである。

（作用） このような構成の真空フランジにあっては、１対のフラ
ンジ部の接合面に形成されたナイフェツジ部の食込みに
より発生するガスケットの外径方向の変形はナイフェツ
ジ部の外径側のインロー部により規制され、内径方向の
変形はナイフェツジ部の内径側のインロー部で規制され
るので、ガスケットは両インロー部以上の変形が防止さ
れる。

この結果、ガスケットのクリープ減少によるエツジ食込
み量の増加に伴うボルト締付力（シール線荷重）の減少
を小さくすることが可能となり、初期の目的を達成する
ことができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による真空フランジの構成例を示す断面
図で、第２図と同一部分には同一記号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。本実
施例では第１図に示すように、１対のスチールメタルフ
ランジ部１の各フランジ接合面に形成されるナイフェツ
ジ部３の外径側にインロー部５ａを設けると共に、ナイ
フェツジ部３の内径側にもインロー部５ｂを設ける構成
とし、これらナイフェツジ部３間に円環状ガスケット４
を外径方向、内径方向を嵌合させて挿入するようにした
ものである。

このような構成の真空フランジとすれば、ボルト２によ
りスチールメタルフランジ部１を締付けて円環状ガスケ
ット４にナイフェツジ部らを食込ませたときに発生する
円環状ガスケット４の外径、内径方向の変形はインロー
部５ａおよび５ｂにより制限されるので、それ以上の大
きな変形を防止することができる。従って、円環状ガス
ケット４のクリープ現象、特に高温ベーキング時のナイ
フェツジ部３の食込み量の増加に伴うボルト２の締付力
（シール線荷重）の減少を小さくすることが可能となり
、シール性能を維持することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ベーキングを行なっ
てもガスケットシール線荷重の減少を小さくすることが
でき、リークに対する信頼性を向上させることができる
真空フランジを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による真空フランジの一実施例を示す断
面図、第２図は従来の真空フランジの構成を示す断面図
、第３図は同真空フランジのナイフェツジ部に働く荷重
による作用説明図である。 １・・・・・・スチールメタルフランジ部、２・・・・
・・ボルト、３・・・・・・ナイフェツジ部、４・・・
・・・円環状ガスケット、５・・・・・・インロー部、
５ａ・・・・・・外径側のインロー部、５ｂ・・・・・
・内径側のインロー部。 第２図 第１図 θ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　フランジ接合面の内端側を刃先角度７０°〜１００°
   のナイフエッジ部に形成した１対のフランジ部の前記ナ
   イフエッジ部間に円環状ガスケットを挿入し、前記両フ
   ランジ部間を複数本のボルトにより締結し、前記ガスケ
   ットにナイフエッジ部を食込ませてナイフエッジ円周上
   に作用するシール線荷重により真空装置内を真空状態に
   シールする構造の真空フランジにおいて、前記フランジ
   接合面に形成されるナイフエッジ部の外形側と内径側と
   に円環状ガスケットの外、内径方向が嵌合するインロー
   部をそれぞれ設けたことを特徴とする真空フランジ。