JP4423265B2 - 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。例えば、特許文献１において開示されたもののように、膨張黒鉛から成るフィラ材と金属帯とを重合させて多数回渦巻状に巻回して構成されたものが知られている。

うず巻ガスケットを用いた場合は、主として金属帯の端面がシール対象面に接するのであるが、金属帯の圧縮剛性が大であるため（比較的高い締付圧力で使用されるものであるため）、低締付圧力ではシール対象面との密着不良を招き易いという特徴を持っている。また、このように金属帯の端面がシール対象面に当接する構造上、シール対象面の起伏や凹凸が顕著である場合や圧縮量の小さいうず巻ガスケットでは、金属帯とシール対象面との密着不良が生じ易い傾向がある。

その密着不良に対処すべく、従来では、特許文献２において開示されるように、径方向で隣合う金属帯間に介装されるフィラ材の端面を金属帯の端面よりも突出させておく構成のうず巻ガスケットが知られている。つまり、シール対象面間においてうず巻ガスケットを締め付けた状態では、金属帯端面の凹凸がフィラ材で埋められるように作用し、それによって馴染み性を改善して密着度を向上させようとする技術である。このような構造のうず巻ガスケットはフィラ露出型と呼ばれる。

しかしながら、上記フィラ露出型のうず巻ガスケットでは、シール対象面に広がるフィラ材の強度は低いものであるため、内部圧力によって吹き抜け破壊を招き易い傾向があり、それによってシール機能が損なわれ易くなるという新たな問題が生じる。従って、うず巻ガスケットを採用した場合のシール対象面との馴染み性を向上させるには、更なる改善の余地が残されているものであった。
特開昭６０−１８８６６４号公報 特開平０２−２６６１６４号公報

上記実情に鑑みることにより、本発明の目的は、シール対象面との馴染み性が改善されて密着不良が解消され、シール性向上が図れる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及び前記フィラ材２のガスケット厚み方向での夫々の端部で成る環状のシール面Ｓに、このシール面Ｓと同心又はほぼ同心状の環状溝３が形成されるとともに、前記金属帯１と前記フィラ材２との双方に跨る閉ループ状態となる前記環状溝３に軟質シール材７が充填されてい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、前記環状溝３の複数が、互いに径が異なり、かつ、同心状のものとして形成されるとともに、それら複数の環状溝３に軟質シール材７が充填されてい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又は２に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記環状溝３は、押し型を用いてのプレス加工によって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４に係る発明は、請求項１又は２に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記環状溝３は、前記金属帯１及び前記フィラ材２の端部を機械的に切除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５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記シール面Ｓに、このシール面Ｓと同心又はほぼ同心状で、かつ、前記環状溝３に充填される軟質シール材８を覆う環状で扁平なシート状軟質シール材８が装備されていることを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載のうず巻ガスケットにおいて、前記軟質シール材８が膨張黒鉛又はセラミックペーパー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、シール対象面間に組み込まれて締付けられて圧縮された使用状態においては、環状溝に充填されている軟質シール材が各シール面及び各シール対象面の起伏や凹凸を埋めるように作用し、それによってシール面とシール対象面との馴染み性が良くなり、密着性が改善されるようになり、よりシール性が向上するうず巻ガスケットとして提供することができる。そして、環状溝の軟質シール材は同心円溝の閉ループとして拘束されているので、耐圧性の低下を防止できるとともに、フィラ材がシール面に露出されているタイプのうず巻ガスケットにおける露出フィラ材（表面シール材）の食み出しを防止することもできるようになる。

その結果、軟質シール材が充填される環状溝をシール面に設ける工夫により、シール対象面との馴染み性が改善されて密着不良が解消又は軽減され、シール性向上が図れるうず巻ガスケットを実現して提供することができる。この場合、請求項２のように、軟質シール材で充填される環状溝を同心状に複数形成すれば、さらに馴染み性が良くなり、一層のシール性能向上が図れる利点がある。

請求項３の発明によれば、環状溝がプレス成形によって形成される構成としたので、環状溝の加工時間が短くて済み、生産効率並びにコスト低減も可能となる利点が追加されるうず巻ガスケットを提供することができる。尚、環状溝は、請求項４のように、高価なプレス型を無くして設備投資を抑えるべく、金属帯及びフィラ材の端部を機械的に切除することで形成することも可能である。

請求項５の発明によれば、環状溝に充填される軟質シール材を覆う状態で扁平なシート状軟質シール材をシール面に付設する手段であり、前述の使用状態においてはシート状軟質シール材も圧縮されて伸展して、各シール面及び各シール対象面の起伏や凹凸を埋めるように作用するから、これら軟質シール材及びシート状軟質シール材の双方によってシール性能が大きく向上し得るうず巻ガスケットを提供することができる。この場合、シート状軟質シール材は、請求項６のように、膨張黒鉛やセラミックペーパーから適宜に選択設定することが自在である。

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並びに環状溝に関する各図であり、図４，５は実施例２，３のうず巻ガスケットを示す一部切欠きの斜視図である。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、一例として、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、詳しくは各フランジ面（シール対象面の一例）４ｂ，５ｂ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どうしは、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」（又は「Ｖ」）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及びフィラ材２のガスケット厚み方向での夫々の端部で成る環状の各シール面Ｓに、このシール面Ｓと同心又はほぼ同心状の環状溝３が形成されるとともに、その環状溝３には軟質シール材７が充填されている。このうず巻ガスケットＡの大きさの一例としては、内径９０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、厚さ４．５ｍｍというものが挙げられる。

金属帯（「フープ」と呼ばれる）１は、図１〜図３に示すように、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型部１Ａとから成る略「く」（又は「Ｖ」）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。寸法例としては、幅６ｍｍのものがある。フィラ材２としては各種のものが可能であるが、ここでは膨張黒鉛を用いている。尚、各図におけるＭはスポット溶接痕である。

環状溝３は、シール面Ｓの軸心Ｐと同心状で三つ、即ち三重に（互いに径が異なり、かつ、同心状のものとして）形成されるとともに、それら三つの環状溝３には軟質シール材の一例として膨直黒鉛７が若干盛り上がる状態に充填されている。各環状溝３は、幅２ｍｍ、深さ１ｍｍの断面が半円形状のものであり、これら三重の環状溝３，３，３は、例えば、三重の環状突条を有する金型（図示省略）を用いてのプレス成形によってシール面Ｓに一挙に形成される。この場合、渦巻き状の金属帯１及びフィラ材２の端部を押し潰すことで円環状の環状溝３が形成される。

このように、シール面Ｓの内径側から外径側に架けて連続しない（螺旋状でない）閉ループ状（同心円状）で複数の環状溝３を形成し、そこに膨張黒鉛７を充填してあるから、各フランジ部４Ａ，５Ａ間に介装されて締付けられた圧縮状態では、それら環状の膨張黒鉛７が各シール面Ｓ，Ｓ及び各フランジ面４ｂ、５ｂ（シール対象面）の起伏や凹凸を埋めるように作用し、それによってシール面Ｓと各フランジ面４ｂ、５ｂとの馴染み性が良くなり、密着性が改善されるようになる。その結果、よりシール性が向上するうず巻ガスケットとして提供することができる。

そして、環状溝３の膨張黒鉛７は同心円溝の閉ループとして拘束されているので、耐圧性の低下を防止できるとともに、フィラ材２がシール面Ｓに露出されているタイプのうず巻ガスケットにおける露出フィラ材（表面シール材）の食み出しを防止することもできるようになる。尚、図３における下側の環状溝３には、この環状溝３の形状理解を容易化するために、故意に膨張黒鉛７を仮想線のものとして描いてある。

〔実施例２〕
実施例２によるうず巻ガスケットＡ２は、図４に示すように、各シール面Ｓ，Ｓに、これらシール面Ｓ，Ｓと同心又はほぼ同心状で、かつ、環状溝３に充填される軟質シール材７を覆う環状で扁平なシート状軟質シール材８が装備されているものである。つまり、実施例１のうず巻ガスケットＡの各シール面Ｓ，Ｓに、円環状で厚さの薄い扁平な膨張黒鉛シート８を貼り付けた構成である。

〔実施例３〕
実施例３によるうず巻ガスケットＡ２は、図５に示すように、実施例２によるうず巻ガスケットＡ２のシート状軟質シール材８の材料を、膨張黒鉛からセラミックペーパーに変更したものであり、それ以外は実施例２のものと同じである。

〔別実施例〕
環状溝３は、金属帯１及びフィラ材２の端部を切削加工等の機械的な切除手段を用いて形成されたものでも良い。環状溝３は二重のものや、四重以上形成して軟質シール材７を充填する構成としても良い。

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のうず巻ガスケットの部分断面図 実施例２によるうず巻ガスケットを示す一部欠きの斜視図 実施例３によるうず巻ガスケットを示す一部欠きの斜視図

符号の説明

１ 金属帯
２ フィラ材
３ 環状溝
７ 軟質シール材
８ シート状軟質シール材
Ｓ シール面

Claims (6)

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、
   前記金属帯及び前記フィラ材のガスケット厚み方向での夫々の端部で成る環状のシール面に、このシール面と同心又はほぼ同心状の環状溝が形成されるとともに、前記金属帯と前記フィラ材との双方に跨る閉ループ状態となる前記環状溝に軟質シール材が充填されているうず巻ガスケット。
2. 前記環状溝の複数が、互いに径が異なり、かつ、同心状のものとして形成されるとともに、それら複数の環状溝に軟質シール材が充填されている請求項１に記載のうず巻ガスケット。
3. 前記環状溝は、押し型を用いてのプレス加工によって形成されたものである請求項１又は２に記載のうず巻ガスケット。
4. 前記環状溝は、前記金属帯及び前記フィラ材の端部を機械的に切除することで形成されたものである請求項１又は２に記載のうず巻ガスケット。
5. 前記シール面に、このシール面と同心又はほぼ同心状で、かつ、前記環状溝に充填される軟質シール材を覆う環状で扁平なシート状軟質シール材が装備されている請求項１〜４の何れか一項に記載のうず巻ガスケット。
6. 前記軟質シール材が膨張黒鉛又はセラミックペーパーである請求項１〜５の何れか一項に記載のうず巻ガスケット。
   

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