JP4376229B2 - うず巻ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、断面波形の金属帯と帯状のフィラ材とを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成るうず巻ガスケットに関するものである。

この種のうず巻ガスケットにおいて、相隣る金属帯どうしの間を埋めるべく挿入されるフィラ材は合成樹脂や膨張黒鉛等の金属帯に比べて柔らかい材料のものが使用されるので、特許文献１の第１図に示されるように、圧縮されての使用状態では、金属帯の屈曲凹部にフィラ材が追従変形できず、隙間又は密度の薄くなる部分の生じる不都合のおそれがある。このような不都合が生じると、その隙間等の部分を通って流体が渦巻状に伝って漏れる可能性があった。

そこでその対策として、従来では、前述した特許文献１の第２図に示されるように、フィラ材の所定箇所に補助フィラ材を重合させることにより、金属帯の屈曲凹部に隙間や密度の薄い部分が形成されないようにする手段や、特許文献２の図４に示されるように、フィラ材における金属帯の屈曲凹部に相当する箇所に凸部が一体形成された、断面凸形状のフィラ材を用いる手段が採られている。また、特許文献３（第２図参照）において開示されたように、金属帯の屈曲凹部に繊維材等による紐状体を巻付けるように配置して、隙間が生じないようにする技術も知られている。

しかしながら、特許文献１のように補助フィラを別途設ける手段や、特許文献２のようにフィラ自体を断面形状がＴ形となるものに形成する手段では、フィラとしての形成、並びに金属帯間への装着のいずれにも手間が掛かり、生産効率やコストの点で不利なものになる。また、特許文献３に示される手段では、紐状体を横向きの姿勢で金属帯の屈曲凹部に位置させて装備する作業が難しく、生産効率に難点があるとともに、異種材料を付設するものであるから完全には隙間が埋まらないこともあり、漏れを皆無にはし難いものであった。
特開昭６０−１８８６６４号公報 特許公報第２９５２７６４号公報 特開平２−２６６１６４号公報

以上のように、いずれの従来技術のものでも一長一短があり、さらなる改善の余地が残されているものであった。つまり、特許文献１や２のものでは、金属帯の屈曲凹部を充填させる点では優れているが、生産効率にやや劣り値段も高くなる難点があるとともに、特許文献３のものでは、生産効率にやや劣るとともに、漏れ防止性能が不完全になり易いというものであった。

本発明の目的は、上記実情に鑑みることにより、金属帯の屈曲凹部における隙間を無くしてそこからの漏れ防止が行えるとともに、そのための手段が生産性に優れ、コスト的にも有利な状態で構成し得る改善されたうず巻ガスケットを実現して提供する点にある。

請求項１に係る発明は、断面波形の金属帯１と帯状のフィラ材２とを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成るうず巻ガスケットにおいて、
前記金属帯１における屈曲した断面形状を呈する屈曲部位１ａに、外径又は内径方向に突出する変形部３の形成されている箇所が部分的にあることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記変形部３は、外径方向に凸となる前記屈曲部位１ａに形成される内径方向に突出した突部９であることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記変形部３は、前記金属帯１の全幅に亘る状態で外径方向に膨出して成る凸条１０，１２の一部で形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記変形部３は、前記金属帯１にプレス成形を加えることで形成されたものであることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項２又は３に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記変形部３は、前記金属帯１に、これとは別の材料から成る部材を溶着又は接着することで形成されたものであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項において説明するが、金属帯の屈曲部位に外径又は内径方向に突出する変形部のある箇所では、その外径側又は内径側に位置する金属帯の屈曲凹部、或いは変形部を有する金属帯の屈曲凹部におけるフィラ材との間に隙間ができることを回避可能となり、屈曲凹部とフィラ材との間の隙間に漏れ出した流体を変形部において阻止することができ、渦巻状の隙間が形成されることに起因した漏れのおそれを解消することができる。

前記隙間の形成を回避する形態としては、次の１．〜４．のような構成が考えられる。まず、１．外径側に凸となる屈曲部位に外径方向に突出する変形部がある手段（図５，６参照）では、その外径側に位置する金属帯の内径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができる。２．外径側に凸となる屈曲部位に内径方向に突出する変形部がある手段（図１，７参照）では、その変形部を有する金属帯の内径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができる。３．内径側に凸となる屈曲部位に外径方向に突出する変形部がある手段［図８（ａ）参照］では、その変形部を有する金属帯の外径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができる。４．内径側に凸となる屈曲部位に内径方向に突出する変形部がある手段［図８（ｂ）参照］では、その内径側位置する金属帯の外径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができる。

これらいずれの場合であっても、漏れを阻止する手段が金属帯に変形部を１箇所以上形成する程度の軽微なものであるから、生産効率の悪化やコストアップを招くことも無い、又は少ないものとすることができる。その結果、金属帯の屈曲凹部における隙間を無くしてそこからの漏れ防止が行えるとともに、そのための手段が生産性に優れ、コスト的にも有利な状態で構成し得る改善されたうず巻ガスケットを実現して提供することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明における前記１．の構成を特定したものであり、外径側に位置するフィラ材を外径側に押し出す作用により、その外径側に位置する金属帯の内径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明における前記１．や３．の構成を特定したものであり、外径側に位置するフィラ材を外径側に押し出す作用により、その外径側に位置する金属帯の内径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができるか、又は、外径側に位置するフィラ材を外径側に押し出す作用により、その変形部を有する金属帯の外径側に形成される屈曲凹部に隙間ができることを回避させることができる。

請求項４の発明によれば、変形部がプレス成形によって金属帯に一体的に形成されたものであるから、生産効率に優れ、しかも廉価に変形部を有する優れたうず巻ガスケットを提供することができる。

請求項５の発明によれば、変形部は、金属帯とは別の材料から成る部材を金属帯に溶着又は接着することで形成されたものであるから、金属帯自体は従来通りのもので済み、金属帯の製作に関する設備の変更や改造が不要となる点で有利である。

以下に、本発明によるうず巻ガスケットの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は実施例１のうず巻ガスケットに関する各図であり、図４は金属帯の製造方法例を示す原理図である。図５〜図７は、夫々実施例２〜４の変形部を示す要部の斜視図や断面図、図８はＷ型うず巻ガスケットの変形部を示す要部の断面図である。尚、各図においては、フィラ材の厚みや金属帯の巻き間隔等は、図面理解上、実際の寸法バランスよりも大きく誇張して描いてある。

〔実施例１〕
実施例１によるうず巻ガスケットＡは、ＬＮＧやＬＰＧのようなガスや液体等の流体の配管システムといった具合に、高い気密性が要求される用途として、或いは大きな締付圧力の確保が難しい用途に好適に用いられるものである。一例としては、図２に示すように、配管フランジ４，５どうしの接続箇所に用いられることが知られている。

即ち、第１配管フランジ４のフランジ部４Ａと、第２配管フランジ５のフランジ部５Ａとの間に介装されており、各フランジ部４Ａ，５Ａに周方向で均等角度ごとに配備される複数のボルト・ナット６により、うず巻ガスケットＡはその厚さが、規定量圧縮される状態となるまで（又は規定の締付トルクで）締め付けられて固定され、それによって両配管フランジ４，５どうしを、それらの内部流路４ａ，５ａどうしがシール状態で連通接続されるように連結する。

うず巻ガスケットＡは、図１，図２に示すように、断面波形、詳しくは断面が略「く」の字形状の金属帯１と、帯状のフィラ材２とを互いに重合させた状態で多数回渦巻き状に巻回して成るものであって、金属帯１における屈曲した断面形状を呈する屈曲部位１ａに、部分的に内径方向に突出する変形部３の形成されている箇所が１以上存在しているものである。屈曲部位１ａとは、詳しくは、径方向で極大（実施例１の場合は「最大」である）に屈曲する部位のことである。尚、断面形状が「Ｗ」形等の外径側及び内径側の双方に屈曲部位が存在する波形である場合には、外径側に凸となる屈曲部位は「極大」の屈曲部位であり、内径側に凸となる屈曲部位は「極小」の屈曲部位であって、本発明はこれら双方の屈曲部位を含んでいる。

金属帯（「フープ」と呼ばれる）１は、鋼板（例：ステンレス鋼板）をプレス成形により、断面形状が、両端の短い直線部１ｔ、１ｔと、中央のＶ形部１Ａとから成る略「く」の字形を呈するものであり、巻き始めと巻き終わりの各箇所は、その外径側又は内径側で相隣る金属帯１にスポット溶接することで固定されている。Ｖ形部１Ａの中央部が屈曲部位１ａであり、その屈曲部位１ａに形成される凹部が屈曲凹部１ｂである。

金属帯１は、例えば図４に示すような製造方法によって作成される。即ち、互いに表面硬度の異なる一対の回転ローラ形状の第１及び第２プレス型７，８が、互いに近接配備されて駆動回転自在に支承されており、それらプレス型７，８間に平板で帯状のステンレス鋼板１’を通すことにより、断面が所定の「く」の字形状に成形され、かつ、一方のプレス型７に接近する方向に曲げ癖が付けられた湾曲状態の金属帯１が連続形成される。尚、金属帯１の作成方法は、これ以外の方法以外でも良い。

図４においては、上側に描かれている軸心Ｐ１で回転自在な第１プレス型７が、その外周部の中央が内径側に凹んだ凹入部７ａを有する凹型であり、下側に描かれている軸心Ｐ２で回転自在な第２プレス型８が、その外周部の中央が外径側に突出した突条部８ａを有する凸型に夫々構成されている。第１及び第２プレス型７，８の表面の硬度差により、回転プレス成形後の金属帯１は、図示のように、例えば第２プレス型８に近付く方向に曲げ癖が付いた湾曲状態で押し出されるようになる。

図４に示すように、第１プレス型７の凹入部７ａの左右中央部における周方向の１箇所（複数箇所でも良い）には、外径方向に突出した凸型部７Ａが形成されており（第２プレス型８の対応する箇所には凹型部８Ａが形成されている）、これが第２プレス型８と交差する際に、Ｖ形部１Ａの屈曲部位１ａに内径方向に突出した突部９でもって変形部３が形成されることになる。つまり、この場合には金属帯１における変形部３である突部９は、第１プレス型７が１回転する毎に、即ち、一定間隔毎に形成されることになる。従って、曲げ癖の付いた金属帯１をフィラ材２と共に多数回渦巻状に巻回してうず巻ガスケットＡを作成すれば、突部９は周方向で均等距離毎に複数箇所に形成されることとなる。

突部９は、図３に示すように、Ｖ形部１Ａにおける屈曲部位１ａを部分的に逆方向に凹ませる穴のような形状のものであり、金属帯１の幅方向で中央において金属帯１の長手方向に沿って長い楕円形の平面視形状を呈している。その突部９の突出量は、自由状態（うず巻ガスケットＡに形成された状態）において内径側で相隣る屈曲部位１ａの頂部に接しない程度で極めて近接する状態（例：０．５ｍｍ）に設定する（図１参照）。すると、実際にシールとして組付けられ、かつ、締め付けられてうず巻ガスケットＡとしての厚みが減じられた状態（Ｖ形部１Ａの屈曲角度がよりきつくなる状態）でも、突部９とフィラ２との間に隙間が生じることが無く、その部分で確実に漏れを阻止することが可能になる。

フィラ２は、膨張させた黒鉛粒子を加圧して互いに一体化して所定厚さを有する小幅で帯状（テープ状）に形成して成る膨張黒鉛テープであり、金属帯１の外径側に隣合う状体に重合させて一緒に渦巻状に多数回巻回することにより、図２等に示すうず巻ガスケットＡに形成される。この膨張黒鉛製のフィラ２は公知のものであるため、これ以上の説明は割愛する。

さて、実施例１のうず巻ガスケットＡでは、金属帯１の変形部３は、屈曲部位１ａに形成された内径方向の突部９であるから、この突部９と内径側で相隣る金属帯１との間の間隔はものすごく狭いものとなるから、そこに介装されるフィラ材２との間に隙間ができることが解消される。従って、突部９が形成されない部分において金属帯１の屈曲凹部１ｂと、その内径側のフィラ材２とに間に形成されてしまう隙間ｓ（図２や６参照）を伝って、ガス等の流体が漏れることを、突部９部位において阻止することが可能となる。

その結果、金属帯１における屈曲部位１ａに、部分的に内径方向に突出する突部９（変形部３）を、帯板１’から金属帯１への作成工程において同時に成形される工夫によって１箇所以上形成することにより、生産効率に優れ、製品コストが高くなること無く又は極少ない状態としながら、漏れのおそれにつながる隙間ｓ、即ち金属帯１の屈曲部位１ａとフィラ材２との間の隙間ｓを途中で遮断する構成を採ることができた。

実施例１のうず巻ガスケットＡでは、変形部３が合計１０箇所程度形成されており、うず巻ガスケットＡに作用締付圧力が均一ではないことを考慮しても、金属帯１の屈曲凹部１ｂからの漏れを防止する性能が十分に発揮されるものとなっている。尚、口径が大きく、金属帯１の巻き回数のより多いうず巻ガスケットＡでは、変形部３の合計箇所数も多くする必要があると思われる。

〔実施例２〕
実施例２によるうず巻ガスケットＡ２は、図５に示すように、変形部３が、金属帯１の全幅に亘る状態で外径方向に膨出して成る外凸条１０の一部、即ち外凸条１０における屈曲部位１ａに位置する部分で形成されているものであり、それ以外は実施例１のうず巻ガスケットＡと同じである。この場合は、外凸条１０が（変形部３が）その外径側に位置するフィラ材２を外径側で相隣る金属帯１の凹部に押込むように作用することとなり、それによって屈曲凹部１ｂに隙間ができないように規制することができる。尚、外凸条１０の両端部を省いたもの、即ち、屈曲部位１ａ部分にだけ形成される外凸条１０で成る変形部３でも良い。

〔実施例３〕
実施例３によるうず巻ガスケットＡ３は、図６に示すように、変形部３が、金属帯１における屈曲した断面形状を呈する屈曲部位１ａに、部分的に外径方向に突出する凸頂部１１によって形成されているものであり、それ以外は実施例１のうず巻ガスケットＡと同じである。この場合は凸頂部１１がその外径側に位置するフィラ材２を押出し、外径側の金属帯１の屈曲凹部１ｂに押込むように作用することとなり、それによって屈曲凹部１ｂに隙間ができないように規制することができる。

〔実施例４〕
実施例４によるうず巻ガスケットＡ３は、図７に示すように、変形部３が、金属帯１の全幅に亘る状態で内径方向に膨出して成る内凸条１２の一部、即ち内凸条１２における屈曲部位１ａに位置する部分で形成されているものであり、それ以外は実施例１のうず巻ガスケットＡと同じである。この場合は、内凸条１２が（変形部３が）その内径側に位置するフィラ材２を内径側に押付けることで、内凸条１２との間に隙間ができないように規制することができる。

〔屈曲凹部の隙間を解消する各種手段の説明〕
ここで、前記隙間ｓの形成を回避する四種類の形態を説明すると、まず、図５や図６に示される構成、即ち、１．外径側に凸となる屈曲部位１ａに外径方向に突出する変形部３がある手段であり、外径側に位置するフィラ材２を外径側に押し出して、その外径側に位置する金属帯１の内径側に形成される屈曲凹部１ｂに隙間ｓができることを回避させることができる。次に、図１や図７に示される構成、即ち、２．外径側に凸となる屈曲部位１ａに内径方向に突出する変形部３がある手段であり、その内径側に位置するフィラ材２を内径側に押し出して、その変形部３を有する金属帯１の内径側に形成される屈曲凹部１ｂに隙間ｓができることを回避させることができる。

そして、図８（ａ）に示される構成、即ち、３．内径側に凸となる屈曲部位１ａに外径方向に突出する変形部３がある手段であり、外径側に位置するフィラ材２を外径側に押し出して、その変形部３を有する金属帯１の外径側に形成される屈曲凹部１ｂに隙間ｓができることを回避させることができる。また、図８（ｂ）に示される構成、即ち、４．内径側に凸となる屈曲部位１ａに内径方向に突出する変形部３がある手段であり、その内径側に位置する金属帯１の外径側に形成される屈曲凹部１ｂに隙間ｓができることを回避させることができる。前記１．及び２．の手段は、極大の屈曲部位１ａにおける屈曲凹部１ｂの隙間ｓを、そして前記３．及び４．の手段は、極小の屈曲部位１ａにおける屈曲凹部１ｂの隙間ｓを解消することができる。尚、図１，５，６，７，８におけるＰは、うず巻ガスケットＡの軸心である。

〔本発明品と従来品との比較〕
内径９０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、及び厚み４．５ｍｍの寸法を有するうず巻ガスケットを用いて、締付圧力と漏れとの関係を求めるテストを行った。テスト条件は毎分当りの漏れ量が０．０１ｃｃ／ｍｉｎになるときの締付圧力を測定した。テスト品は、実施例１、実施例２、及び従来品（変形部無し）の三つである。測定された締付圧力（単位：Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例１のものが２０、実施例２のものが２５、従来品が４５であった。このテストからも、変形部３を有する本発明品では、優れた漏れ防止機能が発揮されていることが認識できている。

〔別実施例〕
金属帯１の断面形状は、略「く」字形の他、略「Ｚ」形や図８に示す「Ｗ」形等でも良く、要は波形であれば良い。フィラ材２は、合成樹脂材等の膨張黒鉛以外の材料も可能である。変形部３は、金属帯１とは別の金属、合成樹脂等の材料から成る部材として形成されたものでも良く、また、上述した実施例１〜４以外の形状を採ることも可能である。

うず巻ガスケットの構造を示す一部切欠きの斜視図（実施例１） 図１のうず巻ガスケットの一使用状態を示す断面図 図１の実施例１による変形部を示す金属帯の一部欠きの斜視図 うず巻ガスケットの製造例を示す要部の原理図 実施例２による変形部を示す金属帯の一部欠きの斜視図 実施例３による変形部を示すうず巻ガスケットの断面図 実施例４による変形部を示すうず巻ガスケットの断面図 断面がＷ形の金属帯における変形部を示し、（ａ）は内径側の屈曲部に外径側に凸となる変形部、（ｂ）は内径側の屈曲部に内径側に凸となる変形部

符号の説明

１ 金属帯
１ａ 屈曲部位
２ フィラ材
３ 変形部
９ 突部
１０，１２ 凸条
Ａ うず巻ガスケット

Claims (5)

1. 断面波形の金属帯と帯状のフィラ材とを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成るうず巻ガスケットであって、
   前記金属帯における屈曲した断面形状を呈する屈曲部位に、外径又は内径方向に突出する変形部の形成されている箇所が部分的にあるうず巻ガスケット。
2. 前記変形部は、外径方向に凸となる前記屈曲部位に形成される内径方向に突出した突部である請求項１に記載のうず巻ガスケット。
3. 前記変形部は、前記金属帯の全幅に亘る状態で外径方向に膨出して成る凸条の一部で形成されている請求項１に記載のうず巻ガスケット。
4. 前記変形部は、前記金属帯にプレス成形を加えることで形成されたものである請求項２又は３に記載のうず巻ガスケット。
5. 前記変形部は、前記金属帯に、これとは別の材料から成る部材を溶着又は接着することで形成されたものである請求項２又は３に記載のうず巻ガスケット。
   
   

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