JPS6159414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はベローズに係り、特に長寿命化を図つ
た成形ベローズに関する。

成形ベローズ（以下単にベローズという）を用
いた機器に、例えば第１図に示すような真空しや
断器がある。

この種の真空しや断器は、内端に固定電極１５
を備えた固定電極棒１２が内部を13.33mPa
（10^-4Torr）以下の圧力に排気された真空容器１
１に気密に導入され、且つこの電極１５と接離自
在な電極１６を内端に備えた可動電極棒１３がベ
ローズ１４を介して真空容器１１内に気密に導入
されて構成されており、一対の電極１５，１６を
接離させることによつて、大電流を開閉するよう
にしている。

ところで開閉操作時における可動電極棒１３の
操作スピードは、投入時で1.3m／ｓ、しや断時
で2.5m／ｓの高速である。このため、開閉操作
時の衝撃は大きく、この衝撃がベローズ１４に伝
わり、ベローズ１４は軸方向に激しく振動して、
ベローズ１４の山及び谷は、繰り返し伸縮される
ことになる。

また真空しや断器は、20年間の長期間にわたつ
て数万回以上の繰り返し開閉に耐える耐久性が要
求されている。

このような過酷な条件にベローズは耐えねばな
らないものであるが、万が−ベローズが破壊する
と真空容器内の真空度が下がつて真空しや断器と
しての機能が失われ、大電流を開閉できなくな
り、大きな事故につながる。このため、ベローズ
の耐久性の一層の向上が要求されている。

そこで本発明は、破壊されにくく長寿命のベロ
ーズを提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するための本発明の構成は、
複数の山部と谷部を有する筒状の金属ベローズに
おいて、ベローズ全長の20％範囲におけるベロー
ズ両端部の山部及び谷部の曲率半径ｒ_oと、ベロ
ーズの他の部分の山部及び谷部の曲率径ｒ_pとの
関係をｒ_o＝ｒ_p×1.3〜2.0とし、且つ山部及び谷
部の曲率半径を端部側へ向つて漸次大きく形成し
たことを特徴とする。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

発明者は真空しや断器におけるベローズの破壊
を実験によつて調べたところ、第２に示すような
結果を得た。

第２図は、横軸がベローズの全長ｌを、縦軸が
破壊度ｎ（回数）を示しており、ベローズのどの
部分が破壊したかを調べたものである。

なお実験に用いたベローズは、次のものであ
る。

材 質 SUS304L 厚 み 0.2mm 長 さ 300mm 外 径 60mm 内 径 40mm ピツチ 約4.5mm 山 数 60山 山及び谷の曲率半径 １mm ベローズの往復スピードを1.3m／ｓで行なつ
た結果、第２図にＢ曲線で示すように、ベローズ
の両端部分（20％ｌの範囲）が著しく破壊しやす
いことが判つた。なお、線Ａは衝撃のないときの
破壊度を示しており、破壊はベローズの全長にわ
たつてほぼ平均的に発生することが判る。

そこで発明者は、衝撃が加わつた場合に破壊し
やすいベローズの両端20％ｌの範囲における強度
を向上させれば、ベローズの破壊防止、すなわ
ち、ベローズの耐久性を向上できるのではないと
考え、ベローズ端部のバネ定数を大きくして解決
できないか試みた。

すなわち、バネ定数を大きくするためにベロー
ズ端部における、山、谷の曲率半径を中央寄りの
部分より大きくして、ベローズの耐久性を調べる
実験を行なつた。

実験では、ベローズ軸方向中央部の山、谷の曲
率半径をｒ_p＝１mmとし、ベローズ軸方向の両端
20％ｌの範囲の山、谷の曲率半径ｒ_o（＞ｒ_p）を
変化させた。他の実験条件は、前の実験の条件と
同じである。

その結果、第３図に示す結果を得た。すなわ
ち、ｒ_o＝（1.3〜2.0）×ｒ_pの範囲であれば両端20
％ｌの範囲でベローズの寿命が向上することが判
明した。また、ｒ_o／ｒ_pが小さくても、またｒ
_o／ｒ_pが大きくても寿命が向上しないことが判明
した。

しかし、ベローズの両端部（20％×ｌの範囲）
における山および谷の曲率半径をベローズ中央部
分のそれより急激に一律に大きくした場合には、
ベローズの破壊位置が両端部から曲率半径が変わ
る境界部分へ移動するだけでベローズ全体の寿命
向上にはあまりつながらないことが判つた。

そのため、ベローズのほぼ全長に亘つて成形さ
れた複数の波形部における中間部付近の山および
谷の曲率半径ｒ_pをそれぞれ一定にするととも
に、これと連設される両端部付近（20％×ｌの範
囲）の谷および山の曲率半径ｒ_oをそれぞれ中間
部付近の曲率半径ｒ_pより漸次増大せしめた曲率
半径のr₁，r₂およびr₃として実験した。その結
果、ベローズ全体の寿命が向上し、第２図のＡ線
と類似する結果が得られた。

本発明の実施例を第４図に示す。

本実施例ではｒ_p＝１mmとし、ベローズ両端の
20％×ｌの範囲における山、谷の曲率半径ｒ_oつ
まりr₁，r₂，r₃の大きさは、r₃＞r₂＞r₁＞ｒ_pの関
係とした。具体的には次のような寸法とした。

r₁＝1.3mm r₂＝1.5mm r₃＝1.7mm その他の条件は、次のようにした。

材 質 SUS304L 厚 み 0.2mm 長 さ 330mm 外 径 60mm 内 径 40mm ピツチ 4.5〜7.2mm 山 数 60山 実験の結果、第２図の線Ａに近似する結果が得
られた。ベローズ両端部の破壊度は非常に少なく
なり、ベローズの耐久性が著しく向上した。

以上説明した本発明によれば、ベローズ両端の
20％×ｌの範囲における山、谷の曲率半径ｒ_oを
ベローズ中央部における山、谷の曲率半径ｒ_pに
対し、ｒ_o＝ｒ_p×1.3〜2.0とし、しかも曲率半径
をベローズの端部側に向かつて漸次大きく成形し
たものであるから、両端部付近のバネ数が中間部
付近のそれより漸次大きく、ベローズの伸縮時の
荷重および漸撃荷重による応力が両端部に集中す
ることなく適宜に緩和され、かつ適宜に分散吸収
される。ためにベローズの寿命（耐久性）を一段
と向上することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空しや断器の断面図、第２図はベロ
ーズの破壊位置を示すグラフ、第３図はベローズ
の波形部の曲率半径比に対するベローズの寿命を
示すグラフ、第４図は本発明によるベローズの実
施例を示す説明図である。 １４…ベローズ、２…波形部、３…山、４…
谷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の山部と谷部を有する筒状の金属ベロー
   ズにおいて、ベローズ全長に20％範囲におけるベ
   ローズ両端部の山部及び谷部の曲率半径ｒ_oと、
   ベローズの他の部分の山部及び谷部の曲率半径ｒ
   _pとの関係をｒ_o＝ｒ_p×1.3〜2.0とし、且つ山部及
   び谷部の曲率半径を端部側へ向つて漸次大きく形
   成したことを特徴とするベローズ。