JPH0755004A - Spring-energized metallic o-ring-seal - Google Patents
Spring-energized metallic o-ring-sealInfo
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- JPH0755004A JPH0755004A JP13093394A JP13093394A JPH0755004A JP H0755004 A JPH0755004 A JP H0755004A JP 13093394 A JP13093394 A JP 13093394A JP 13093394 A JP13093394 A JP 13093394A JP H0755004 A JPH0755004 A JP H0755004A
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- spring
- seal
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
- F16J15/0887—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing
- F16J15/0893—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing the packing having a hollow profile
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は全般的には、主として高
温高圧シーリング応用分野に使用される金属弾性シール
に関する。具体的には、本発明は弾性金属カバーまたは
ジャケット内に完全に密閉された（すなわち、Ｏリング
形状）付勢金属トロイダルばねを含む金属ばね付勢Ｏリ
ングに関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to metal elastic seals primarily used in high temperature, high pressure sealing applications. Specifically, the present invention relates to a metal spring biased O-ring that includes a biased metal toroidal spring that is completely enclosed (ie, O-ring shaped) within an elastic metal cover or jacket.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ばね付勢金属Ｃリングは当技術分野で周
知である。一般に、そのような従来の金属シールは、
「Ｃ」字形または「Ｕ」字形弾性金属ケースまたはジャ
ケットに密閉されたトロイダルばねを備えている。その
ような金属ばね付勢リングの例は、米国コネチカット州
North Haven のAdvanced Products によってEnerRingの
商標で販売されている金属シールによって代表される。Spring-loaded metal C-rings are well known in the art. Generally, such conventional metal seals
It comprises a toroidal spring enclosed in a "C" or "U" shaped resilient metal case or jacket. An example of such a metal spring biased ring is the state of Connecticut, USA
Represented by the metal seal sold under the trademark EnerRing by Advanced Products in North Haven.
【０００３】従来技術のばね付勢金属Ｃリングの性能
は、かなりの量の「スプリング・バック」（シールがシ
ーリング・キャビティとグランドの間で圧縮された後に
反発する量として定義される）を必要とする応用分野に
は十分である。金属付勢ばねをＣリングジャケット内に
設置すると、付勢金属ばねがなくあまり複雑でない
「Ｃ」字形Ｃリングと比べて、最初の（加圧されていな
い）接触シーリング応力が大幅に増し、他のすべての圧
力および温度条件でより効果的なシールが提供される。The performance of prior art spring-loaded metal C-rings requires a significant amount of "spring back", which is defined as the amount that the seal rebounds after being compressed between the sealing cavity and the gland. Is sufficient for the application field. Installing a metal bias spring in the C-ring jacket significantly increases the initial (unpressurized) contact sealing stress compared to the less complex "C" shaped C-ring without the bias metal spring and other A more effective seal is provided at all pressure and temperature conditions.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、公知の従来技
術の金属ばね付勢Ｃリングの主要な欠点は、金属ジャケ
ットが金属付勢ばねの一部しか密閉しないので、金属付
勢ばねが、密封された環境に接触し、または接触する可
能性があることである。従来技術のＣリングが不都合な
そのような状況の例には、燃焼室シールや、極めて腐食
性の高い応用分野で使用されるシールがある。悪環境に
このようにさらされると、金属付勢ばねにとって悪影響
が生じる。さらに、そのような悪環境によって、金属ば
ね付勢Ｃリング・シールの有効寿命が大幅に短くなり、
シールの所望の寿命にわたって必要な接触シーリング応
力と良好なスプリング・バックを維持する金属ばね付勢
Ｃリングの能力が損なわれる。圧力および温度の変動が
大きいためにシーリング表面の間の距離が変化する場
合、必要なスプリング・バックを維持する能力は特に重
要である。However, a major drawback of the known prior art metal spring biased C-rings is that the metal biasing spring seals because the metal jacket seals only a portion of the metal biasing spring. To or in contact with the exposed environment. Examples of such situations where prior art C-rings are inconvenient are combustion chamber seals and seals used in highly corrosive applications. This exposure to adverse environments has a negative effect on the metal biasing spring. Furthermore, such an adverse environment significantly shortens the useful life of the metal spring biased C-ring seal,
The ability of the metal spring biased C-ring to maintain the required contact sealing stress and good spring back for the desired life of the seal is compromised. The ability to maintain the required spring back is particularly important when the distance between the sealing surfaces changes due to large pressure and temperature fluctuations.
【０００５】また、弾性の全金属シールであるソリッド
・ジャケット金属Ｏリング（すなわち、内部にばねのな
い円形断面）も、知られており、米国コネチカット州No
rthHaven のAdvanced Products によってMetal-O-Rings
(MOR)の商標で販売されている金属シールによって代表
される。このようなシールは、非常に広範囲の極端な環
境の応用分野で有効なことが立証されている。圧縮下の
Metal-O-Ringは変形して相フランジ表面に整合するの
で、うねりや、平面度または平行度のささいな欠陥など
のフランジ条件を補償する上で最も有効なシールの１つ
である。しかし、このばねなしシールは、同じシールの
スプリング・バックおよび再設置が必要な場合は十分で
はない。Solid jacket metal O-rings (ie, circular cross-sections without springs inside) that are elastic all-metal seals are also known and are No. Connecticut, USA.
rthHaven Advanced Products by Metal-O-Rings
Represented by a metal seal sold under the trademark (MOR). Such seals have proven effective in a very wide range of extreme environmental applications. Under compression
The Metal-O-Ring deforms and conforms to the companion flange surface, and is one of the most effective seals for compensating for flange conditions such as undulations and minor defects of flatness or parallelism. However, this springless seal is not sufficient when spring back and re-installation of the same seal is required.
【０００６】本明細書に記述する種類の金属シールは、
高価で精巧な計器および機器で使用されることが多い。
損傷または欠陥のある金属シールを修理するのに必要な
費用（労務費とその他の費用の両方）は極めて高額にな
ることがある。したがって、高額で時間のかかる修理を
減らし、欠陥のあるシールによる、高額の費用を伴う機
器への損傷を避けるには、より長持ちする金属シールを
提供することが重要である。Metallic seals of the type described herein include:
Often used in expensive and sophisticated instruments and equipment.
The costs (both labor and other costs) required to repair a damaged or defective metal seal can be prohibitive. Therefore, it is important to provide a longer lasting metal seal to reduce expensive and time consuming repairs and to avoid costly equipment damage due to defective seals.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】従来技術の上述およびそ
の他の欠点は、本発明の金属ばね付勢Ｏリングによって
解消または軽減される。本発明によれば、ばね付勢金属
Ｏリングは、所望の事前に選択された寸法に適応された
所望の断面直径の完全に密閉されたチュービング（たと
えば環状）を備えている。好ましくはコイルばねである
ばねは、チュービング内に配設され、かつチュービング
によって完全に密閉される。したがって、この種の従来
技術の金属シールに関連する「開放」Ｃ字形またはＵ字
形ジャケットに対して、本発明は閉鎖チュービングまた
はジャケットを使用して内側ばねの周りを完全に囲む。SUMMARY OF THE INVENTION The above and other disadvantages of the prior art are eliminated or alleviated by the metal spring biased O-rings of the present invention. In accordance with the present invention, the spring loaded metal O-ring comprises a fully enclosed tubing (e.g. annulus) of the desired cross-sectional diameter adapted to the desired preselected dimensions. A spring, preferably a coil spring, is disposed within the tubing and is completely sealed by the tubing. Thus, for "open" C- or U-jackets associated with this type of prior art metal seal, the present invention uses a closed tubing or jacket to completely surround the inner spring.
【０００８】ばねを囲む閉鎖ジャケットを使用する本発
明の金属シールは、従来技術の開放ジャケット型シール
に勝る多数の特徴および利点を有する。たとえば、本発
明では、金属ばね付勢Ｏリングの金属付勢ばね要素が外
側の環境にかかわらずに一体性を維持する。これは、外
側の（腐食性または他の悪環境）環境がばねに接触せ
ず、したがってシール・アセンブリ全体の寿命がはるか
に長くなるために、費用の節約が達成されるからであ
る。本発明のばね付勢Ｏリングは、改良されたスプリン
グ・バックを提供し、再設置を可能にすることによっ
て、従来技術の閉鎖ばねなしＯリングに勝る重要な特徴
も提供する。The metal seal of the present invention, which uses a closed jacket surrounding the spring, has a number of features and advantages over prior art open jacket type seals. For example, in the present invention, the metal biasing spring elements of the metal spring biasing O-ring maintain integrity regardless of the outside environment. This is because cost savings are achieved because the outer (corrosive or other adverse environment) environment does not come into contact with the springs and thus the life of the overall seal assembly is much longer. The spring-loaded O-ring of the present invention also provides an important spring back O-ring by providing improved spring back and allowing for re-installation.
【０００９】本発明の上述およびその他の特徴および利
点は、当業者には以下の詳細な説明および図面から明ら
かになろう。The above and other features and advantages of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description and drawings.
【００１０】[0010]
【実施例】従来技術と記載した図１Ａを参照すると、従
来技術による金属ばね付勢Ｃリングが１０に全体的に示
されている。この従来技術の金属ばね付勢Ｃばね１０
は、「Ｃ」字形金属ジャケット１２と、ジャケット１２
によって収容されるコイル金属ばね１４を備えている。
ジャケット１２は、「Ｃ」字形または「Ｕ」字形を有
し、内側ばね１４を収容して保持する寸法になってい
る。開放空間１６は、「開放」ジャケット１２の周縁１
８、２０の間に形成されている。完成したＣリング・シ
ール１０では、「Ｃ」字形ジャケット１２の開放空間１
６によって、密封された（腐食性をもつことがある）環
境が内側コイルばね１２に達することができる。このた
め、ある種の応用分野ではコイルばね１２の寿命および
機能が悪影響を受け、したがって、金属ばね付勢Ｃリン
グ・シール全体の寿命が短くなり、機能が低下する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIG. 1A, described as prior art, a prior art metal spring biased C-ring is shown generally at 10. This prior art metal spring energizing C spring 10
Is a "C" shaped metal jacket 12 and a jacket 12
The coil metal spring 14 accommodated by
The jacket 12 has a "C" or "U" shape and is sized to receive and retain the inner spring 14. The open space 16 is the peripheral edge 1 of the "open" jacket 12.
It is formed between 8 and 20. In the completed C ring seal 10, the open space 1 of the “C” shaped jacket 12
6 allows a sealed (possibly corrosive) environment to reach the inner coil spring 12. As a result, the life and function of the coil spring 12 is adversely affected in certain applications, thus reducing the overall life and function of the metal spring biased C-ring seal.
【００１１】ここで、従来技術と記載した図１Ｂを参照
すると、従来技術による金属Ｏリングが４０で示されて
いる。この従来技術の金属Ｏリングは、所望のＯリング
形状に形成された所望の種類のステンレス鋼または他の
適当な金属から構成されている。しかし、図１Ａのばね
付勢Ｃリングと異なり、スプリング・バックが不十分で
あり、この金属Ｏリングは圧縮下で変形して相フランジ
表面に整合し、うねりや平面度または平行度のささいな
欠陥などのフランジ条件を補償する。これらの特質のた
めに、図１Ｂに示した種類の金属Ｏリング４０では、組
立て分解の応用分野（すなわち、反復使用を必要とする
応用分野）での有用性が限られている。温度の変動が激
しいために、スプリング・バックを必要とする応用分野
についても同様である。Referring now to FIG. 1B, described as prior art, a prior art metal O-ring is shown at 40. This prior art metal O-ring is constructed of the desired type of stainless steel or other suitable metal formed into the desired O-ring shape. However, unlike the spring biased C-ring of FIG. 1A, the spring back is inadequate, and this metal O-ring deforms under compression and aligns with the companion flange surface, producing less waviness and flatness or parallelism. Compensate for flange conditions such as defects. These attributes limit the usefulness of metal O-rings 40 of the type shown in FIG. 1B in assembling and disassembling applications (ie, those requiring repeated use). The same is true for applications that require spring back due to severe temperature fluctuations.
【００１２】ここで図２を参照すると、本発明による金
属ばね付勢Ｏリングが２２に全体的に示されている。Ｏ
リング２２は、コイルまたは内側金属ばね２６を完全に
密閉する金属環状チュービングまたはジャケット２４を
備えている。ばね２６はコイル直径、長さ、材料、焼戻
しなどの適切なパラメータに応じて選択し、上述のチュ
ービング（ジャケット）内に設置する。好ましくは、金
属ばね２６は、高炭素ばね鋼や、Aerospace Materials
Specification No. 5839によって特徴付けられ、ELGILO
Y の商標で販売されているクロムニッケルコバルト合金
などの合金などの高い強度特性および伸び特性を有する
材料から形成する。他の適切な強度と疲れ強さの高い材
料は、Inco Alloys International によって製造されて
いるINCONEL X-750 などのハイニッケル合金である。金
属環状ジャケット２４は、この応用分野の大きな耐食性
をもつ適当な高強度金属から構成することが好ましい。
INCONEL などのハイニッケル合金を使用することが好ま
しい。Referring now to FIG. 2, a metal spring biased O-ring according to the present invention is shown generally at 22. O
The ring 22 comprises a metal annular tubing or jacket 24 that completely encloses the coil or inner metal spring 26. The spring 26 is selected according to appropriate parameters such as coil diameter, length, material, tempering, etc. and is installed in the tubing (jacket) described above. Preferably, the metal springs 26 are high carbon spring steel or Aerospace Materials.
Characterized by Specification No. 5839, ELGILO
Formed from materials with high strength and elongation properties such as alloys such as the chrome nickel cobalt alloy sold under the Y trademark. Other suitable high strength and fatigue strength materials are high nickel alloys such as INCONEL X-750 manufactured by Inco Alloys International. The metal annular jacket 24 is preferably constructed of a suitable high strength metal with great corrosion resistance for this application.
It is preferable to use a high nickel alloy such as INCONEL.
【００１３】ばね付勢Ｏリング・シール２２は、既知の
かつ従来の方法を使用して製造することができる。たと
えば、ばね２６は、端部が密閉金属チュービングの継目
に対して外されるように金属チューブ２４内に位置決め
する。次いで、チュービング２４を溶接し、あるいは抵
抗溶接、ティグ溶接、ミグ溶接などを含むがそれだけに
限らない様々な手段で密閉する。様々な手段を使用し
て、チュービングの端部を相互に固定する際に、密閉さ
れた金属ばねの一体性を保護することができる。たとえ
ば、抵抗溶接の場合、溶接工程で発生する高温に耐える
ことができる非導電材料で金属ばねを被覆することがで
きる。他の適当な方法を使用して、金属付勢ばねの一体
性を保護することができる。次いで、溶接部を金属付勢
Ｏリング・シールの表面の残り部分と混ざるように適切
に仕上げる。ジャケットはニッケル合金などの適当な金
属で構成できることを理解されたい。ばねの種類および
材料は、本発明の必要な応用例に適合する他の適当な構
造または設計でもよい。たとえば、0.050 インチ（1.27
mm）の壁を含む外径0.5 の金属チューブ（内径0.400）
の場合、使用するばねは線径0.038 −0.050 インチ（0.
97−1.27mm）を有することができ、ばねのコイル直径は
0.4 インチ（1.02mm）のチューブ内径に一致する。The spring-loaded O-ring seal 22 can be manufactured using known and conventional methods. For example, the spring 26 positions within the metal tube 24 such that the ends are disengaged against the seams of the closed metal tubing. The tubing 24 is then welded or sealed by a variety of means including, but not limited to, resistance welding, TIG welding, MIG welding, and the like. Various means can be used to protect the integrity of the sealed metal springs when securing the tubing ends together. For example, in the case of resistance welding, the metal spring can be coated with a non-conductive material that can withstand the high temperatures generated during the welding process. Other suitable methods can be used to protect the integrity of the metal bias spring. The weld is then properly finished to mix with the rest of the surface of the metal energized O-ring seal. It should be appreciated that the jacket can be constructed of any suitable metal, such as a nickel alloy. The spring type and material may be any other suitable construction or design to suit the desired application of the invention. For example, 0.050 inch (1.27
mm) outer diameter metal tubing (including inner wall 0.400)
For, the spring used is 0.038 -0.050 inch wire diameter (0.
97-1.27 mm) and the coil diameter of the spring is
Matches 0.4 inch (1.02 mm) tube inside diameter.
【００１４】ここで図４を参照すると、本発明による金
属シール２２を挿入したシーリング・キャビティまたは
グランド３２が示されている。図４では、金属シール２
２が過大な負荷を受けており、弾性に変形されてキャビ
ティ３２中の少なくとも２つの位置３０にシーリング係
合を提供している。本発明の重要な特徴によれば、シー
ル２８は、圧縮負荷が除去されるとシール２２が元の形
状をほぼ復元するように、改良されたスプリング・バッ
クを示す。Referring now to FIG. 4, there is shown a sealing cavity or gland 32 having a metal seal 22 according to the present invention inserted therein. In FIG. 4, the metal seal 2
2 is overloaded and is elastically deformed to provide sealing engagement in at least two locations 30 in cavity 32. In accordance with an important feature of the present invention, the seal 28 exhibits improved spring back such that the seal 22 substantially restores its original shape when the compressive load is removed.
【００１５】図５では、本発明の代替実施例を２２’で
示す。金属シール２２’は主として、ジャケット２４が
円形の断面形状であるのに対してジャケット２４’の断
面形状が「Ｕ」字形であるという点でシール２２と異な
る。In FIG. 5, an alternative embodiment of the present invention is shown at 22 '. Metal seal 22 'differs from seal 22 primarily in that jacket 24' has a circular cross-sectional shape, while jacket 24 'has a "U" -shaped cross-sectional shape.
【００１６】軸方向クラッシュ・シールは、シーリング
表面に対して半径方向に変形するように縦方向または軸
方向に載置されたシールである。これによって、軸方向
に高圧シールが作用する。この種の応用例は、油田ツー
ルなどの領域で効果的に使用することができる。そのよ
うな応用分野で効果的に使用するために、ばね付勢Ｏリ
ングは、キャビティ内に設置される際に、軸上で滑り、
同時に所望の位置で垂直に配置されるのに十分な直径方
向クリアランスをもたなければならない。アセンブリが
所望の位置に到達すると、キャビティが軸方向に閉鎖さ
れ、ばね付勢Ｏリングを締め付ける。ばね付勢Ｏリング
が変形し、Ｏリングの内径が減少してＯリングの外径が
増加する。ばねによってＯリング・シールがねじれるの
が防がれ、したがってより大きな半径方向負荷がもたら
される。シールがつぶれると、外径がキャビティ内径に
のしかかり、したがって内側により大きな応力が作用
し、内径が、密封されている軸に接触する。キャビティ
は、シーリング応力が必要な高圧シールを作用させるの
に十分なものになるまで引き続き閉鎖され、あるいは締
め付けられる。上述の応用分野に使用される本発明の例
を、以下で論じる図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、および図７
Ｂに示す。Axial crash seals are seals mounted longitudinally or axially so as to deform radially with respect to the sealing surface. This causes the high pressure seal to act in the axial direction. This type of application can be effectively used in areas such as oilfield tools. For effective use in such applications, spring-loaded O-rings slide on the shaft when installed in the cavity,
At the same time, it must have sufficient diametrical clearance to be placed vertically at the desired location. When the assembly reaches the desired position, the cavity is axially closed, tightening the spring biased O-ring. The spring-biased O-ring deforms, the inner diameter of the O-ring decreases and the outer diameter of the O-ring increases. The spring prevents the O-ring seal from twisting, thus providing a greater radial load. When the seal collapses, the outer diameter overhangs the inner diameter of the cavity, thus exerting more stress on the inside, causing the inner diameter to contact the shaft being sealed. The cavity is subsequently closed or clamped until the sealing stress is sufficient to effect the required high pressure seal. 6A, 6B, 7A, and 7 discussed below are examples of the present invention used in the applications described above.
Shown in B.
【００１７】ばね付勢Ｏリングの他の応用分野は、燃焼
室での使用と高温排気の密封である。内燃機関上で使用
されるヘッド・ガスケットでは漏れが起こり、 100,000
−200,000 マイルの動作範囲で問題が発生する。現在の
技術の新しい業界目標は、100 万マイル程度長持ちする
ヘッド・ガスケット、すなわちこの場合は燃焼室シール
を設計することである。従来は、ばね付勢Ｃリングを使
用しても十分な成功は得られなかった。この種のシール
の主要な問題は、付勢ばねが燃焼の生成物にさらされ、
それによってばねの効果が低下することである。ばねが
極めて高温になることもあり、それによってさらに、ば
ねの強度がかなり低下することがある。本発明による完
全に密封されたばね付勢金属Ｏリングは、そのような問
題を解消する。Another area of application of spring-loaded O-rings is in combustion chambers and hot exhaust sealing. A head gasket used on an internal combustion engine leaks, causing 100,000
-Problems occur with operating range of -200,000 miles. A new industry goal of current technology is to design a head gasket, in this case a combustion chamber seal, that lasts for a million miles. In the past, the use of spring biased C-rings has not been quite successful. The main problem with this type of seal is that the biasing spring is exposed to the products of combustion,
This reduces the effectiveness of the spring. The springs can also be very hot, which can further significantly reduce the strength of the springs. The fully sealed spring-loaded metal O-ring according to the present invention eliminates such problems.
【００１８】本発明のばね付勢Ｏリングの使用に非常に
適した他の応用分野は、原子炉ヘッド・シールとしての
使用である。現在の所、この目的に使用されているシー
ルはベントＯリングである。接触シーリング応力を高
め、かつスプリング・バックを増大すれば、本発明の付
勢Ｏリングはこの目的に望ましいものになる。Another field of application which is very suitable for use with the spring-loaded O-rings of the present invention is as a reactor head seal. At present, the seal used for this purpose is a vent O-ring. Increasing contact sealing stress and increasing spring back makes the biased O-ring of the present invention desirable for this purpose.
【００１９】ここで図６Ａを参照すると、本発明による
金属シール２２が挿入されたシーリング・キャビティま
たはグランド５０が示され、かつカバー５２が非締付け
状態または非押つぶし状態で示されている。グランド・
アセンブリ５４あるいはロッド、軸、またはピストン５
６を所望の位置に動かせることに留意されたい。その位
置に到達すると、カバー５２が締め付けられて、シール
２２が圧縮されまたは押しつぶされて少なくとも２つの
点５８で密なシールを形成する（図７Ｂ参照）ようにな
る。カバー５２が解放されると、シール２２のスプリン
グ・バックによって本発明の付勢金属Ｏリング・シール
は、図６Ａに示した弛緩位置に戻る。Referring now to FIG. 6A, a sealing cavity or gland 50 having a metal seal 22 according to the present invention inserted therein is shown, and a cover 52 is shown in a non-tightened or crushed state. ground·
Assembly 54 or rod, shaft, or piston 5
Note that 6 can be moved to the desired position. Upon reaching that position, the cover 52 is tightened such that the seal 22 is compressed or crushed to form a tight seal at at least two points 58 (see FIG. 7B). When the cover 52 is released, the spring back of the seal 22 returns the biased metal O-ring seal of the present invention to the relaxed position shown in FIG. 6A.
【００２０】ここで図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、
本発明によるばね付勢金属Ｏリング・シールの使用法の
他の応用例が、油田環境で使用するものとして示されて
いる。ボア・ホール７０を地中７２に掘削する。ボア・
ホール７０中にボア・ホール・ケーシング７４を挿入す
る。セメントまたは他の充填材７６を隙間７８に詰め
て、ボア・ホール・ケーシング７４が所定の位置にしっ
かり保持されるようにする。油田ツールまたは類似の装
置８０をケーシング７４を通して下降させる。ツール８
０はグランド・アセンブリ８２を含む。グランド・アセ
ンブリ８２内で弛緩されあるいは押しつぶされていない
状態の本発明によるばね付勢金属Ｏリング２２を、図７
Ａに示す。したがって、ばね付勢金属Ｏリング・シール
２２は、所望の垂直位置に達するまで、ほとんど損傷な
しでボア・ホール・ケーシング７４中を上昇または下降
させることができる。このように、金属Ｏリング・シー
ル２２は、使用可能な状態になるまで摩耗を受けない。
所望の位置に達した後、（要素がツール８０内で軸方向
に配置されているので、要素８４を上に引くことによっ
て）要素８４を締め付けて金属Ｏリング・シール２２を
押しつぶし、ボア・ホール・ケーシング７４の内径およ
びグランド８６の外径に対して剛性なシールを作用させ
る（図６Ｂ参照）。要素８４を解放すると、シール２２
のスプリング・バックによって、本発明の付勢Ｏリング
・シールは、図７Ａに示した弛緩状態に戻って取外しが
できるような、あるいは装置８０が他の垂直位置に移動
できるようにする。Referring now to FIGS. 7A and 7B,
Another application of the use of the spring biased metal O-ring seal according to the present invention is shown for use in an oilfield environment. Bore hole 70 is drilled underground 72. Boa
The bore hole casing 74 is inserted into the hole 70. Cement or other filling material 76 is placed in the gap 78 to ensure that the borehole casing 74 is held securely in place. An oilfield tool or similar device 80 is lowered through the casing 74. Tool 8
0 includes ground assembly 82. The spring-loaded metal O-ring 22 according to the present invention, in its relaxed or uncrushed state within the gland assembly 82, is shown in FIG.
Shown in A. Thus, the spring biased metal O-ring seal 22 can be raised or lowered in the bore hole casing 74 with little damage until the desired vertical position is reached. In this way, the metal O-ring seal 22 is not subject to wear until ready for use.
After reaching the desired position, tighten the element 84 (by pulling the element 84 up as the element is axially positioned within the tool 80) to squeeze the metal o-ring seal 22 and remove the bore hole. A rigid seal acts on the inner diameter of the casing 74 and the outer diameter of the gland 86 (see FIG. 6B). Upon release of element 84, seal 22
The spring back of the present invention allows the biased O-ring seal of the present invention to return to its relaxed state shown in FIG. 7A for removal, or to allow the device 80 to move to other vertical positions.
【００２１】好ましい実施例を図示し説明したが、本発
明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な修正
および置換を加えることができる。したがって、本発明
が限定的なものではなく例示的なものとして説明された
ものであることを理解されたい。While the preferred embodiment has been shown and described, various modifications and substitutions can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it should be understood that the present invention has been described as illustrative rather than limiting.
【図１Ａ】従来技術による金属ばね付勢Ｃリングの斜視
図である。FIG. 1A is a perspective view of a metal spring biased C-ring according to the prior art.
【図１Ｂ】従来技術による金属Ｏリングの斜視図であ
る。FIG. 1B is a perspective view of a prior art metal O-ring.
【図２】本発明による金属ばね付勢Ｏリングの斜視図で
ある。FIG. 2 is a perspective view of a metal spring biased O-ring according to the present invention.
【図３】図２の線３−３に沿った図２のＯリングの断面
立面図である。3 is a sectional elevation view of the O-ring of FIG. 2 taken along line 3-3 of FIG.
【図４】圧縮下の図２のＯリングの部分断面立面図であ
る。4 is a partial cross sectional elevation view of the O-ring of FIG. 2 under compression.
【図５】図２のＯリングの代替実施例の断面立面図であ
る。5 is a sectional elevation view of an alternative embodiment of the O-ring of FIG.
【図６Ａ】軸またはグランド・アセンブリが所望の位置
まで自由に上下できるように圧縮なしで示した図２のＯ
リングの断面立面図である。FIG. 6A is the O of FIG. 2 shown without compression to allow the shaft or gland assembly to move freely up and down to the desired position.
It is a sectional elevation view of a ring.
【図６Ｂ】所望の位置に達した後、グランド・アセンブ
リが締め付けられ、あるいは押しつぶされた状態の図６
ＡのＯリングを示す図である。FIG. 6B shows the gland assembly clamped or crushed after reaching the desired position.
It is a figure which shows the O ring of A.
【図７Ａ】所望の位置に達するまでケーシングまたは穴
内を垂直に移動できるように圧縮なしで示した、図２の
線３−３に沿った図２のＯリングの断面立面図である。7A is a cross-sectional elevational view of the O-ring of FIG. 2 taken along line 3-3 of FIG. 2 shown without compression to allow vertical movement within the casing or hole until a desired position is reached.
【図７Ｂ】所望の垂直位置に位置決めした後の圧縮下の
図７ＡのＯリングの断面立面図である。7B is a cross-sectional elevation view of the O-ring of FIG. 7A under compression after positioning in the desired vertical position.
２２ 金属ばね付勢Ｏリング ２４ 金属環状チュービングまたはジャケット ２６ コイルまたは内側金属ばね ３２ シーリング・キャビティまたはグランド ５２ カバー ５４ グランド・アセンブリ ５６ ロッド、軸、またはピストン ７０ ボア・ホール ７４ ボア・ホール・ケーシング ７６ セメントまたは他の充填材 ７８ 隙間 ８０ ツール ８４ 要素 22 Metal Spring Energized O-ring 24 Metal Annular Tubing or Jacket 26 Coil or Inner Metal Spring 32 Sealing Cavity or Gland 52 Cover 54 Ground Assembly 56 Rod, Shaft or Piston 70 Bore Hole 74 Bore Hole Casing 76 Cement Or other filler 78 Gap 80 Tool 84 Element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール・エイ・ペリー アメリカ合衆国、コネチカツト・06457、 ミドルタウン、プラウト・ヒル・ロード・ 76 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Karl A. Perry Connecticut 06457 USA, Middletown, Prout Hill Road 76
Claims (11)
トとを備え、 前記金属ばねが前記ジャケットによって完全に保護され
ることを特徴とする金属Ｏリング・シール。1. A metal O-ring seal comprising a metal spring and an annular jacket that completely surrounds and seals the metal spring, the metal spring being fully protected by the jacket.
を特徴とする請求項１に記載のシール。2. The seal according to claim 1, wherein the metal spring comprises a coil spring.
ことを特徴とする請求項１に記載のシール。3. The seal of claim 1, wherein the metal jacket has a circular cross section.
を特徴とする請求項１に記載のシール。4. The seal of claim 1, wherein the metal spring has a U-shaped cross section.
とを備え、 前記金属Ｏリングが、前記金属バネを完全に囲みかつ密
閉する環状金属ジャケットを含み、前記金属ばねが前記
ジャケットによって完全に保護され、 前記金属Ｏリング・シールが、前記シーリング・キャビ
ティ中の圧縮力の下で、前記シーリング・キャビティと
少なくとも２つの位置で係合するように弾性に圧縮可能
であり、前記金属Ｏリング・シールが前記圧縮力を解放
した後にスプリング・バックを示すことを特徴とするシ
ール付きグランド。5. A metal spring comprising a sealing cavity and a metal O-ring seal in the sealing cavity, the metal O-ring including an annular metal jacket that completely encloses and seals the metal spring. Is fully protected by the jacket, and the metal O-ring seal is elastically compressible to engage the sealing cavity in at least two positions under compressive forces in the sealing cavity. , A sealed gland characterized in that the metal O-ring seal exhibits spring back after releasing the compressive force.
一部を形成することを特徴とする請求項５に記載のシー
ル付きグランド。6. The sealed gland of claim 5, wherein the sealing cavity forms part of a combustion chamber.
ヘッド・ガスケットの一部を形成することを特徴とする
請求項５に記載のシール付きグランド。7. The sealed gland of claim 5, wherein the sealing chamber forms part of a head gasket of an internal combustion engine.
ド・シールの一部を形成することを特徴とする請求項５
に記載のシーリング・グランド。8. The sealing chamber forms part of a reactor head seal.
Ceiling ground described in.
とを備え、前記金属Ｏリング・シールが、前記金属バネ
を完全に囲みかつ密閉する環状金属ジャケットを含み、
前記金属ばねが前記ジャケットによって完全に保護さ
れ、 前記金属Ｏリング・シールが、前記シーリング・キャビ
ティ中の圧縮力の下で、軸の外径と係合するように弾性
に圧縮可能であり、前記金属Ｏリング・シールが前記圧
縮力を解放した後にスプリング・バックを示すことを特
徴とする軸クラッシュ・シール。9. A shaft, a sealing cavity disposed on the shaft, and a metal O-ring seal in the sealing cavity, the metal O-ring seal completely covering the metal spring. Includes an annular metal jacket that encloses and seals,
The metal spring is fully protected by the jacket, the metal O-ring seal is elastically compressible to engage the outer diameter of the shaft under compressive forces in the sealing cavity, A shaft crush seal characterized in that the metal O-ring seal exhibits spring back after releasing said compressive force.
とを備え、前記金属Ｏリング・シールが、前記金属バネ
を完全に囲みかつ密閉する環状金属ジャケットを含み、
前記金属ばねが前記ジャケットによって完全に保護さ
れ、 前記金属Ｏリング・シールが、前記シーリング・キャビ
ティ中の圧縮力の下で、軸の内径と係合するように弾性
に圧縮可能であり、前記金属Ｏリング・シールが前記圧
縮力を解放した後にスプリング・バックを示すことを特
徴とする軸クラッシュ・シール。10. A shaft, a sealing cavity disposed in the shaft, and a metal O-ring seal in the sealing cavity, the metal O-ring seal completely covering the metal spring. Includes an annular metal jacket that encloses and seals,
The metal spring is fully protected by the jacket, the metal O-ring seal is elastically compressible to engage an inner diameter of a shaft under compressive force in the sealing cavity, A shaft crash seal characterized in that the O-ring seal exhibits spring back after releasing said compressive force.
備えることを特徴とする請求項１０に記載の軸クラッシ
ュ・シール。11. The shaft crash seal of claim 10, wherein the shaft comprises a bore hole casing.
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