JPH02113171A - 金属ガスケット - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はその原設計が比較的低い緊締力に対して著しく
高い単位面積当りの圧力を与えるようになされている金
属ガスケットまたはジヨイントに関する。

［従来の技術］ 腐食性流体に対する不感性、高温及び低温に於ける完全
な作動性能及び長時間にわたる強度の為に金属ガスケッ
トは例えば化学、石油、核、宇宙及び自動車の技術分野
のような多くの応用面で利用されているが、上述に列挙
した分野に制限されるものではない。

ガスケットによって得られる不透過性の性能は特にガス
ケット及びこのガスケットが内部に配置される組立体の
フランジの接触面の間に発生される単位当りの圧力Ｐに
関係する。組立体の最初の緊締の間に、この単位当りの
圧力は外形がフランジの表面粗さに適応するのを可能に
なすのに充分である必要がある。更に、この組立体が設
備内で使用される時に次の等式Ｒを満足しなければなら
ない。

ＰｓＰ＞ｍｘＰ ここでｍは外形の把持係数、即ち設備が使用される時の
ガスケットの最小緊締圧力及び内部流体の圧力の比（常
に１よりも大きい）を示し、Ｐは設備が使用される時の
内部流体の圧力を示す。

従って、単位面積当りの圧力ＰＳＰは、組立体が高い内
部圧力Ｐに対して封止された状態に保持されるように出
来るだけ高いことが必要である。

ガスケットの更に他の顕著な特性は不透過性を得られる
ように組立体に与えられる必要のある緊締力に関係する
。多くの応用面に於て、この力が比較的僅かに保持され
ることが重要である２、このことは特に組立体が甚だ容
易には接近出来ず、緊締装置（例えば原子核工業に於け
るような）の取扱いを困難になすような場合及び複雑繊
細な特性を有する材料による組立作業が容易にされ、大
なる力を支持しない場合（例えば航空工業又は宇宙工業
に於ける）に重要である。

従来技術に於ては、比較的僅かな緊締力で定位置に位置
決めされるように設計された金属ガスケットはフランジ
の対向両面に接触する部分の中に比較的厚い外側の靭性
金属ケーシング即ちカバーを含んでいる。比較的僅かな
緊締力が与えられる時にこの金属はその弾性限界を超え
て変形して組立体の不透過性を保証する。このような形
態を有する若干の金属ガスケットはに、Ｖ又はＵ形の断
面を有する充実したガスケット及びヘリコツレックスジ
ヨイント（ｌｌｅｌｉｃｏｌｌｃｘ　ｊｏｉｎｔ）　　
（登録商標）を含んでいるが、このヘリコツレックスジ
ヨイントは隣接する巻線（ｓｐｉｔｅ）を有するばね及
び１つ又はそれ以上の金属ケーシングによって構成され
ていて、外側ケーシングが靭性金属によって作られてい
る。

しかし、フランジの表面に接触するこれらのガスケット
の部分の中に靭性金属ケーシングを有することは、緊締
力が与えられる時にガスケット及びフランジの接触面を
著しく増大させる作用を有する。従ってこれらの面の間
に発生される単位面積当りの圧力は比較的低い値に留ま
るのである。

従って、使用される組立体の満足な不透過性を保証する
為に単位面積当りの圧力を満足させなければならない上
述の等式に関して、この型式のガスケットは内部流体の
圧力が高過ぎる場合には使用されることが出来ないので
ある。

更に、これらの既存のガスケットの外側ケーシングを構
成している靭性金属の機械的性質は温度が高くなり過ぎ
ると変化するのである。

このような技術状態は特に仏国公開公報ＦＲ−Ａ−２５
５７６６２に示されているが、これはヘリコツレックス
ガスケット（登録商標）に関するもので、靭性材料によ
って作られている外側ケーシングが三角形の部分を有す
る突出部を含み、この突出部が組立体に緊締力が与えら
れる時に完全に消失するようになされている。

このような技術状態を調べると、比較的僅かな緊締力（
例えば約１０　ｄａＮ／ｍｍ）を与えることによって不
透過性が得られ、また高圧及び／又は高温に於て組立体
の不透過性を保証するのに適当でなければならない金属
ガスケットが現在存在していないことを示している。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の正確な目的は、原設計が穏やかな緊締力に対し
て組立体の不透過性を保証し、高圧及び高温に於てもこ
の不透過性を保持し得るような新規な型式の金属ガスケ
ットを提供することである。

［課題を解決する為の手段］ 本発明によって、上述の目的は、静止状態で断面が円形
形状を有する弾性金属コア及びこの金属コアを埋設し、
表面に２つの直径方向の位置にある突出部が形成されて
定められた緊締力の作用で２つの対向面にこれらの突出
部の周面が封止接触をなすようになされた少なくとも１
つの外側金属ケーシングを含む金属ガスケットを使用す
ることによって得られるが、この金属ガスケットに於て
は、突出部を有する外側ケーシングが緊締力が与えられ
る時に著しく局部的に塑性領域（ｐｌａ＠ｔｉｃｓｆｉ
ｅｌｄ）にて加工される（ｗｏｒｋｉｎｇ）硬質金属材
料によって作られていて、又夫々の突出部の周縁が一旦
把持力が与えられた時に高々約０．０５ｍｍに等しい幅
しか有しないようになっている。

このようにして具体化されたガスケットに於ては、ガス
ケット及び組立体のフランジの間の接触面が実際上１つ
の円周上の線に減小され、このことが、ガスケットの外
側ケーシングが硬質金属によって作られていても、比較
的僅かな緊締力でも組立体の不透過性を保証するのを可
能になすのである。更に、既存のガスケットに比して接
触面が著しく減小されることは与えられた緊締力に対し
て遥かに高い（例えば１０倍のような）単位面積当りの
圧力を得るのを可能になす。従って組立体は同じ比率で
増大される流体圧力を支持出来るのである。更に不透過
性は弾性限界を超えて著しく局部的に加工される硬質金
属を使用することによって得られるのであるから、この
ことは、このように構成された外側ケーシングの機械的
性質が残余の部分に悪く作用しない事実を与えられ、ガ
スケットが著しく高温（約８００℃）に耐えるのを可能
になすのである。

外側ケーシングの硬質金属は不銹鋼、ニッケル、タンタ
ル及びインコネルを含む群から選ばれるのが望ましい。

突出部は断面が大体三角形の形状を有し、その高さが高
々約１０６ｍｍに等しくされ、これらの突出部が材料を
除去することによって外側ケーシングに形成されるのが
有利である。

本発明の更に他の有利な特徴によって外側ケーシングは
ガスケットの外側に向って配向され、例えば約１５°乃
至約４０°の角度でガスケットの中央平面に対して位置
をずらされた周面開口を含んでいる。この特徴はガスケ
ットがフランジの１つに形成された喉部の外周縁に接触
するようにこの喉部内に収容される必要がある時にガス
ケットが正確に位置決めされるのを可能になすのである
。

［実施例］ 以下に本発明による金属ガスケットの実施例を説明する
が、この実施例は単に例として添付図面に示されるもの
であって、同等本発明を制限するものではない。

本発明による金属ガスケットは第１図にて全体を符号１
０によって示されている。公知の方法で、このガスケッ
トは静止状態で円環体の形状を有する弾性金属コアを含
んでいる。この弾性金属コアは隣接する巻線が戻し返さ
れている金属の螺旋ばね１２によって構成されている。

このばねを構成するワイヤーの断面は何れの形状でもよ
く、特に円形、矩形又は円の一部分のようになし得る。

この中央の金属コアはガスケットに弾性を与えるのであ
る。

図示された実施例に於て、ばね１２は、それ自体が外側
ケーシング１６内に埋設された第１のケーシング１４内
に埋設されている。第１のケーシング１４は金属材料に
よって作られていて、これの主な機能は公知の方法でば
ねの夫々の巻線の頂部に於ける荷重を分布することであ
る。他方に於て、外側ケーシング１６は本発明によって
全く独特な方法で形成されているが、以下にこのケーシ
ングを第１図及び第２図を順次参照して説明する。

既存のガスケットに於けるように靭性のある金属材料に
よって作られる代りに、本発明による外側ケーシング１
６は基本的には組立体内に緊締された時に塑性領域で著
しく局部的に変形加工されるように選ばれた硬質金属材
料によって作られている。この材料は不銹鋼、ニッケル
、タンタル又はインコネルになすのが有利である。

更に、２つの突出部１８が外側ケーシング１６の周囲の
長さ方向にわたって互いに直径方向の位置に形成されて
いて、これらの位置はガスケットの中央対称平面に対し
て対称的に配置されている。

従ってガスケットが組立体の２つのフランジの間に配置
される時に、ガスケットは第３図に示されるように専ら
突出部１８の端部を介してフランジの対向する面に接触
して支持を与えるのである。

ガスケット１０の２つの突出部１日は完全に同じでその
形状及び寸法を以下に第２図を参照して詳しく説明する
。

この図面に示されるように、夫々の突出部１８は頂部角
度が大体直角で高さｈが高々約０．０６順に等しく、少
なくとも約０．０４ａｍに等しいような、断面が二等辺
三角形（ｉｓｏｃｅｌｃｓ　ｔ＋ｉｘｎｇｌｅ）の形状
を有する。第１図に明らかに示されるように、突出部１
８は機械加工によって外側ケーシング１６の厚さ部分か
ら直接に材料を除去することによって形成されるのが有
利である。

第２図に示されるようにこの機械加工は突出部１８がガ
スケットの中央対称平面に平行に配向される平らな面２
０を超えて突出するように行なわれる。

更に、第１図は、ガスケットの外周に沿って開放され（
このことは一般に既存のガスケットにて行われる）ない
でガスケットの外側に向って配向される円周上の開口２
２を含んでいるが、このガスケットの中央対称平面に対
して位置をずらされていることを示している。更に詳し
くはガスケットのケーシング１４及び１６の開口２２の
縁は夫々中央対称平面に対して約１５°乃至約４０°位
置をずらされているのが有利である。

第３図は、単に一部分示される２つのフランジＢ１及び
Ｂ２及び公知の型式の緊締装置（図示せず）を含む組立
体内に配置される本発明によるガスケット１０を主とし
て示している。フランジの一方（第３図ではＢ２）は喉
部Ｇを含み、これの中にガスケット１０が収容され、喉
部の深さはガスケットの厚みよりも僅かに小さくなされ
ている。

フランジＢ１及びＢ２を構成する材料はガスケットの外
側ケーシング１６を構成する材料に適応されて刻み傷現
象（ｍａｒｋｉｎｇ　ｐｂｅｒｏｎｅｎｓ）を回避する
ようになされている。特にフランジガ形成される材料の
硬度は常にガスケットの外側ケーシング１６を形成する
材料の硬度よりも大きくなされるのである。

制限を与えない例として、若しガスケットの外側ケーシ
ング１６がＨＶ１５０の硬度を有する不銹鋼によって作
られている場合には、フランジＢ１及びＢ２はＨＶ２０
０の硬度を有する研磨された（ｂｕ「ｎ１ｓｈｅｄ）不
銹鋼によって作られることが出来る。同様にしてガスケ
ットの外側ケーシング１６がＨＶ１７０の硬度を有する
インコネル６００によって作られている場合にはＨＶ３
００の硬度を有する処理されたインコネルのフランジが
使用されるのである。

第３図に示されるように、ガスケット１０がフランジＢ
２の喉部Ｇ内に配置されて例えば約１０ｄａＮ／ｍｍの
ような比較的僅かな緊締力がフランジＢ１及びＢ２の間
に与えられる時には、このガスケットの外側ケーシング
１６を構成する材料の硬度は、このガスケットがその突
出部１８を保持出来る。緊締力の付与に続くコーキング
作用によって突出部の高さｈは約０．０２ｍｍだけ減小
し夫々の突出部の外周縁の幅が０．０２ｍｍ乃至０．０
５閣の範囲になされる。

このようにして組立体の使用の前期間を通じて、ガスケ
ット及びフランジＢ１及びＢ２に対向する平らな面の間
の接触面は幅が高々約０．０５ｍｍに等しく、少なくと
も約０．０２ｍｍに等しい環状面に制限されるのである
。従って、また約ＩＱｄａＮ／　ｍｍの緊締力に対して
、ガスケット及びフランジの間の接触面に与えられる単
位面積当りの圧力は、これらの接触面が約屹　０５＋ｎ
ｍの幅を有する場合約２００ｄ！Ｎ／ｍｍである。この
ような単位面積当りの圧力は著しく高い内部の流体圧力
で作動する組立体の不透過性を保証するのを可能になす
のである。

更に、前記組立体の緊締圧力に対して外側ケーシング１
６を構成する金属の性質はこの材料を著しく局部的に弾
性限界異常に保持するのを可能になす。

従って、この部分の残余の材料の機械的性質は８００℃
にも近づくような著しく高い温度でも変化しないのであ
る。このようにして本発明による金属ガスケットは甚だ
高い温度に於ても完全な不透過性を保証するのを可能に
なす。インコネル７１８フランジに組合された外側イン
コネル６００コーテイングを含む本発明によるガスケッ
トに対して行われた８００°Ｃに於ける試験は突出部の
高さがこの温度で実際に変化しないで保持されたことを
確認した。

非対称的断面の為に緊締時にフランジに接触するガスケ
ットの部分の僅かな半径方向の滑動及び僅かな回転を生
じさせる作用を有するに、Ｖ、Ｕ又はＣ形断面を有する
金属ガスケットと比較して、本発明によるガスケットは
又、このガスケットの弾性コアの断面の対称性によって
フランジに対する突出部１８の半径方向の迷い変位（ｓ
ｌ＋ａ７ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を生じない利点を
有する。

再度第３図を参照して、上述のガスケットのケーシング
１４及び１６の開口２２の特別な配向状態が、ガスケッ
トの外周縁がガスケットに作用する高い内部圧力の作用
によってガスケットを収容している喉部Ｇの外側フラン
クＦに対して完全に支持されるのを可能になすことを述
べることが重要である。実際上開口２２の位置はガスケ
ットが高圧状態で使用されている喉部の外径に対してガ
スケットの外径を著しく正確に決定するのを可能になす
のである。

このような結果はケーシングの開口がガスケトの中央対
称平面に形成されて、従って喉部の外側フランクに対す
るガスケットの支持がこの開口の縁部によって与えられ
るような既存のガスケットでは得られないのである。更
に、内部圧力はばね１２を外方にケーシング内に滑動さ
せてガスケット及びフランジの間の接触面に対する反動
力の移動を生じさせ、漏洩を生ずるようになす危険があ
る。

勿論、本発明は例として説明した前述の実施例に制限さ
れるものではなく、総べての変形形態を包含するもので
ある。特に、本発明によるガスケットは企図される応用
面に関係して何れの形状（矩形、円形、楕円形、三角形
、卵形等）になされることもできる。更に、上述の実施
例のガスケットの弾性コアを構成する螺旋ばねは成る場
合には金属管に置換えられることが出来る。この場合内
側クーシングは省略されることが出来る。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているから、弾性金属コ
ア及びこの金属コアを埋設し、表面に２つの直径方向の
位置にある突出部が形成されて定められた緊締力の作用
で２つの対向面にこれらの突出部の周面が封止接触をな
すようにされた外側金属ケーシングを含む金属ガスケッ
トを使用することによって、穏やかな緊締力でも組立体
の不透過性を保証し、高圧及び高温でも不透過性を保持
し得るような新規な型式の金属ガスケットが提供される
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって具体化された金属ガスケットの
一部断面とせる側面図。 第２図は第１図のガスケットの突出部の１つを示す拡大
尺度の横断面図。 第３図はガスケットが取付けられた組立体内に機械的に
された後の第１６図のガスケットを示す部分断面図。 １０・・・・・・・・・・・・・・・金属ガスケット１
２・・・・・・・・・・・・・・・金属の螺旋ばね１４
・・・・・・・・・・・・・・・第１のケーシング１６
・・・・・・・・・・・・・・・外側ケーシング１８・
・・・・・・・・・・・・・・突出部２０・・・・・・
・・・・・・・・・平らな面２２・・・・・・・・・・
・・・・・円周上の開口Ｂｌ、Ｂ２・・・・・・フラン
ジ ク Ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側フラン努
乎Ｇ・・・・・・・・・・・・・・・・・・喉部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）静止状態で円の形状を有する部分を形成された弾
   性金属コア及び前記金属コアを内部に埋設し、定められ
   た緊締力の作用で２つの対向面に周縁が封止接触するの
   に適した２つの直径方向に突出する部分が表面に形成さ
   れている少なくとも１つの外側金属ケーシングを含む金
   属ガスケットに於て、前記突出する部分を含む前記外側
   ケーシングが、前記緊締力が与えられた時に著しく局部
   的に塑性領域で加工される硬質金属材料より作られてい
   て、これにより夫々の前記突出する部分の周縁が前記緊
   締力が与えられた後で高々約０．０５ｍｍに等しい幅し
   か有しないようになされている金属ガスケット。
2. （２）前記外側ケーシングの前記硬質金属材料が不銹鋼
   、ニッケル、タンタル及びインコネルを含む群から選ば
   れている請求項１記載のガスケット。
3. （３）前記突出する部分が大体三角形の形状の断面を有
   し、その高さが高々約０．０６ｍｍに等しくなされてい
   る請求項１記載のガスケット。
4. （４）前記突出する部分が若干の材料を除去することに
   よつて前記外側ケーシングに形成されている請求項１記
   載のガスケット。
5. （５）前記突出する部分が高圧及び高温で機能するよう
   に保持されていて、これの組立体を緊締して得られる大
   なる単位面積当りの圧力を保持することによつて不透過
   性を保証するようになされている請求項１記載のガスケ
   ット。
6. （６）前記外側ケーシングがガスケットの外側に配向さ
   れ、前記ガスケットの中央対称平面に対して位置をずら
   された周囲の開口を含んでいる請求項１記載のガスケッ
   ト。
7. （７）前記周囲の開口がガスケットの中央対称平面に対
   して約１５°乃至約４０°の間の角度だけ位置をずらさ
   れている請求項５記載のガスケット。