JPWO2006038328A1 - シール部品 - Google Patents
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Abstract
Description
基材と、
前記基材上のシール面に、硬質材料を溶射することにより形成される多孔質コーティング層と、
前記多孔質コーティング層上に、銀、金、錫および金コバルト合金から選択される一種以上を含有する潤滑膜と、を有することを特徴とする。
前記多孔質コーティング層が、ニッケル基合金、コバルト基合金、炭化クロムおよびタングステンカーバイドから選択される一種以上を含有する溶射材から構成される請求項1に記載のシール部品。
本発明においては、前記多孔質コーティング層の硬度を所定範囲とするために、厚みを上記範囲とすることが好ましい。前記多孔質コーティング層の厚みが厚過ぎると、弾性変形量(追随性)が低下してしまう傾向にある。逆に、厚みが薄すぎると、耐久性(寿命)が低下してしまう。
前記潤滑膜が薄すぎると、摺動により、局所的に潤滑膜が形成されていない部分が発生してしまい、多孔質コーティング層と相手部材との直接摺動による破損が起こり、シール性が低下してしまう傾向にある。一方、厚すぎると相手部材との接触面積が大きくなってしまい、摺動抵抗が増加してしまう傾向にある。なお、前記潤滑膜が薄すぎる場合には、たとえ、前記多孔質コーティング層を溶射法で形成し、気孔率を所定範囲としても、多孔質コーティング層の気孔中に入り込む軟質材料の量が不十分となってしまうため、シール性が低下してしまう傾向にある。
前記シール部品は、径方向に弾性変形可能な弾性部を有する筒状のシール部品であって、
前記弾性部は、シール面を有している。
円筒状の胴部と、上記いずれかのシール部品と、を有する。
上記いずれかのシール部品からなり、E字型またはW字型の断面形状を有する。
第1実施形態
図1に示すように、本発明の一実施形態に係るチューブシール1は、円筒状の胴部3と、この胴部3の両端部に配置された一対の筒状のシール部品2とから構成される。この胴部3とシール部品2とは、胴部3の外周面とシール部品2の内周面とで圧入後、溶接等により接合し、一体化されている。
図2に示すように、本実施形態のシール部品2は、胴部3の外周側に形成された筒状の部品であり、基材21と、この基材上に形成された多孔質コーティング層22と、この多孔質コーティング層22上に形成された潤滑膜23とから構成されている。
本実施形態においては、多孔質コーティング層22の硬度を所定範囲とするために、厚みを上記範囲とすることが好ましい。多孔質コーティング層22の厚みt1が厚過ぎると、弾性変形量(追随性)が低下してしまう傾向にある。逆に、厚みt1が薄すぎると、多孔質コーティング層22の被膜密着強度が、基材21よりも、低くなってしまい、耐久性(寿命)が低下してしまう。
図4に示す第2実施形態は、上述の第1実施形態と以下に示す以外は、同様な構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
図5に示す第3実施形態は、ガスタービンのタービンノズルアッセンブリ付近に、本実施形態のガスケット2aを取り付けた状態を示す断面図である。
図5においては、回転軸60に取り付けられた回転ディスク61には第1ブレード62が設けられており、流路55には、第2ブレード71が設けられている。そして、燃焼室(図示省略)から送られてきたガスDは、第1および第2ブレード62,71の回転により、加速させられるような構造となっている。
本実施例においては、図6に示すシール装置100とボア(BORE)400とからなる試験装置を作製し、シール装置100の本体部300の外周側に形成されたシール部品200と、ボア400の本体部410の内周面とにより形成されるシール面の評価を行った。このシール装置100およびボア400から構成される試験装置は、本発明のチューブシールおよびガスケットのシール面の試験をするための装置であり、本発明のチューブシールおよびガスケットのシール面と同様な環境を提供するものである。
シール部品200の弾性部に潤滑膜を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、図6に示すような比較例1の試験装置を作製し、実施例1と同様にして、摺動試験を行うとともに、摺動試験前後における流体のリーク量を測定した。摺動試験前後における流体のリーク量の測定結果を図8に示す。なお、比較例1においては、シール面の損傷が激しく、流体のリーク量が著しく多くなってしまったため、摺動試験は8サイクルで終了した。
シール部品200の弾性部に多孔質コーティング層および潤滑膜を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、図6に示すような比較例2の試験装置を作製し、実施例1と同様にして、摺動試験を行うとともに、摺動試験前後における流体のリーク量を測定した。摺動試験前後における流体のリーク量の測定結果を図9に示す。なお、比較例2においては、シール面の損傷が激しく、流体のリーク量が著しく多くなってしまったため、摺動試験は3サイクルで終了した。
コバルト基合金からなる多孔質コーティング層の上に、金コバルト合金をメッキすることにより、シール部品200の弾性部に、厚さ5μmの潤滑膜を形成した以外は、実施例1と同様にして、図6に示すような実施例2の試験装置を作製した。そして、作製した試験装置を用いて、実施例1と同様にして、摺動試験を行うとともに、摺動試験前後における流体のリーク量を測定した。摺動試験前後における流体のリーク量の測定結果を図11に示す。
コバルト基合金からなる多孔質コーティング層の上に、銀インジウム合金をメッキすることにより、シール部品200の弾性部に、厚さ20μmの潤滑膜を形成した以外は、実施例1と同様にして、図6に示すような比較例3の試験装置を作製した。そして、作製した試験装置を用いて、実施例1と同様にして、摺動試験を行うとともに、摺動試験前後における流体のリーク量を測定した。摺動試験前後における流体のリーク量の測定結果を図12に示す。なお、比較例3においては、シール面の損傷が激しく、流体のリーク量が著しく多くなってしまったため、摺動試験は14サイクルで終了した。
シール部品200の弾性部に、多孔質コーティング層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、図6に示すような比較例4の試験装置を作製した。すなわち、比較例4においては、基材の上に、直接、銀メッキを施して、潤滑膜を形成した。そして、作製した試験装置を用いて、実施例1と同様にして、摺動試験を行うとともに、摺動試験前後における流体のリーク量を測定した。摺動試験前後における流体のリーク量の測定結果を図13に示す。
表1に、実施例1,2および比較例1〜4において、形成した多孔質コーティング層および潤滑膜を示す。なお、表中の「−」は、多孔質コーティング層あるいは潤滑膜を形成しなかったことを意味する。
図10Aに、実施例1の10000サイクルの摺動試験中における軸方向における摺動荷重の変化を、図10Bに、摺動試験中における流体のリーク量の変化を示す。
Claims (8)
- 基材と、
前記基材上のシール面に、硬質材料を溶射することにより形成される多孔質コーティング層と、
前記多孔質コーティング層上に、銀、金、錫および金コバルト合金から選択される一種以上を含有する潤滑膜と、を有することを特徴とするシール部品。 - 前記多孔質コーティング層が、ニッケル基合金、コバルト基合金、炭化クロムおよびタングステンカーバイドから選択される一種以上を含有する溶射材から構成される請求項1に記載のシール部品。
- 前記多孔質コーティング層の厚みが10〜200μm、前記潤滑膜の厚みが1〜50μmである請求項1または2に記載のシール部品。
- 前記基材が、ニッケル基合金からなる基材である請求項1〜4のいずれかに記載のシール部品。
- 前記シール部品が、温度400〜600℃の範囲内で使用される請求項1〜5のいずれかに記載のシール部品。
- 前記シール部品は、径方向に弾性変形可能な弾性部を有する筒状のシール部品であって、
前記弾性部は、シール面を有している請求項1〜5のいずれかに記載のシール部品。 - 円筒状の胴部と、請求項1〜6のいずれかに記載のシール部品と、を有するチューブシール。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のシール部品からなり、E字型またはW字型の断面形状を有するガスケット。
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