CN103477129A - 球形环密封件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种球形密封件（46），包括：球形基底件（42），所述球形基底件（42）由圆柱形内表面（38）、局部凸出球形表面（39）以及局部凸出球形表面（39）的大直径侧和小直径侧的环形端面（40和41）限定；多个局部凸出球形中间层（43），所述多个局部凸出球形中间层（43）一体地形成在所述球形基底件（42）的局部凸出球形表面（39）上并沿径向叠置；以及外层（45），所述外层一体地形成在多个局部凸出球形中间层（43）中的的最外侧那一个的局部凸出球形表面（44）上。

Description

球形环密封件及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于汽车排气管的球形管接头内的球形环密封件，以及制造球形环密封件的方法。
背景技术
关于汽车发动机的废气，图21中示出汽车发动机的排气通道的一个实例，发动机的相应气缸（未示出）内产生的废气被收集在废气歧管催化净化器600内并通过排气管601和排气管602送到辅助消音器603。穿过该辅助消音器603的废气再通过排气管604和排气管605被送往消音器606，并通过该消音器606排放至大气。
诸如这些排气管601和602以及604和605、辅助消音器603、消音器606之类的排气系统构件会由于发动机的颠簸特性和振动而反复地经受应力。尤其是在高速转动且高输出发动机的情形中，施加到排气系统构件上的应力变得相当大。因而，排气系统构件可能产生疲劳损坏，且发动机振动会使排气系统构件发生共振，由此在某些情况下增大车厢内的噪音。为了克服这些问题，排气歧管催化净化器600与排气管601之间的连接部分607和排气管604与排气管605之间的连接部分608通过诸如排气管球形接头或波纹管型接头之类的振动吸收机构可动地连接，由此提供的优点在于，吸收了由于诸如汽车发动机的颠簸特性和振动使排气系统构件反复经受的应力，由此防止这些废气系统构件发生疲劳损坏等的可能性，并克服了发动机振动使废气系统构件共振并增大汽车车厢内部噪声的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-54-76759
专利文献2：WO2009/078165
发明内容
本发明所要解决的问题
作为上述振动吸收机构的一个实例，可引用专利文献1中描述的排气管接头和用在该接头内的排气密封件。该专利文献1中描述的排气密封件的优点在于，其是耐热的，与匹配构件的亲合性优良，且其抗冲击强度显著提高；但是，该排气密封件的缺点在于，当其在干摩擦条件下经受摩擦时，经常会产生异常摩擦噪声。可以想到该排气密封件的缺点尤其是由于用于形成该排气密封件的耐热材料（诸如膨胀石墨）的静摩擦系数和动摩擦系数之间有较大差异而造成的，且还由于由该耐热材料构成的排气密封件的摩擦阻力相对于其滑动速度呈现不利阻力而造成的。
作为克服上述排气密封件的缺点的球形环密封件，已知专利文献2中揭示的球形环密封件。专利文献2中描述且在图22和23中示出的球形环密封件700包括：球形环基底件705，该球形环基底件由圆柱形内表面701、局部凸出球形表面702和该局部凸出球形表面702的大直径侧和小直径侧环形端面703和704限定；以及外层706，该外层一体形成在该球形环基底件705上。球形环基底件705包括由金属丝网制成的加固件707和含有膨胀石墨的耐热材料708，该耐热材料708被压缩成填充加固件707的金属丝网的网眼并与加固件707以混合形式形成一体，以及外层706包括底层714和滑动层715，该底层714包括由金属丝网制成并被压缩的加固件709和包含膨胀石墨的耐热材料713，该耐热材料713被压缩成填充加固件709的金属丝网的网眼并紧密地挤压粘结到加固件709且具有与加固件709的表面710平齐的表面712，该表面712与表面710一起形成外层中间表面711，底层714与部分凸出球形表面702一体形成，该滑动层715由在外层中间表面711处一体地粘结并形成在底层714上的润滑成分组成。由外层706内的加固件709和耐热材料713形成的底层714的外层中间表面711以5至35％的面积比散布有加固件709的表面710，外层中间表面711的表面粗糙度为5至30　μm的算术平均粗糙度Ra，且暴露于外侧的外层706的表面716由滑动层715的光滑表面717构成。
在上述球形环密封件700中，底层714的外层中间表面711以5至35％的面积比散布有加固件709的表面710，润滑成分的滑动层715通过涂敷在外层中间表面711上而一体形成，以及外层706的暴露于外部的表面716由滑动层715的光滑表面717形成。因此，在与匹配构件滑动摩擦时，能够避免外层706的加固件709与匹配构件的表面的局部摩擦，于是能够实际上尽可能防止由于滑动摩擦损坏和弄粗糙匹配构件的表面，由此能够防止密封性的降低。此外，由于借助于形成在匹配构件的表面上的额外润滑膜的刮除作用，通过形成在匹配构件的表面上适当的膜而发生滑动摩擦，所以能够实际上尽可能防止产生异常摩擦噪声。
专利文献2中描述的这种球形环密封件具有上述优点。但是，在例如空转或交通灯等待期间，非常小的摆动运动或过大轴向载荷长时间连续施加到球形环密封件700的情况下，外层706的滑动层715会通过与匹配构件的滑动摩擦而磨损，且该滑动摩擦会然后转变为与由加固件709的表面710和与加固件709的表面710平齐的耐热材料713的表面712构成的外层中间层711的滑动摩擦，于是外层中间表面711的加固件709可能会磨损。如果该外层中间表面711的加固件709变得磨损，则滑动摩擦转变为与外层中间表面711的耐热材料713的滑动摩擦，在该情况下，与上述专利文献1中描述的排气密封件相同，与匹配构件滑动摩擦的表面仅由耐热材料713的暴露表面构成，且因此可能产生异常摩擦噪声，这与上述专利文献1描述的排气密封件的缺点类似。
作为考虑上述情况进行认真研究的结果，通过关注包括构成与匹配构件的滑动摩擦表面的外层的球形环密封件的局部突出球形表面，本发明人发现，一种球形环密封件在其与匹配构件滑动滑动摩擦时通过耐热材料的表面与加固件的表面始终以混合形式暴露的光滑复合表面来经受滑动摩擦，从而降低施加到耐热材料和加固件中每个的负载，于是即使长时间连续施加非常小的摆动运动或过大轴向载荷，实际上也能够尽可能地避免产生异常摩擦噪声而不造成对匹配构件的损坏，上述球形环密封件中各中间层径向一体地且以多层形式叠置在球形环基底件的局部凸出球形表面上，每个中间层由金属丝网制成的加固件和含有膨胀石墨的耐热材料组成，耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼并与加固件以混合形式形成一体，且加固件以预定比例的面积比暴露。
考虑到上述发现设计了本发明，且其目的是提供一种球形环密封件及其制造方法，其实际上能够尽可能地防止在其与匹配构件的滑动摩擦中产生异常的摩擦噪声。
解决问题的措施
一种根据本发明的用在排气管接头中的球形环密封件，包括：球形环基底件，该球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及多个局部凸出球形中间层，多个局部凸出球形中间层一体地形成在球形环基底件的局部凸出球形表面上并沿径向层叠；以及外层，该外层一体形成在多个局部凸出球形中间层中的最外侧那一个的局部凸出球形表面上，其中，球形环基底件包括用于球形环基底件的加固件和用于球形环基底件的耐热材料，加固件由用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长、3至5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充加固件的编织金属丝网的网眼且以混合形式与加固件一体形成，其中每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件和用于局部凸出球形中间层的耐热材料，用于局部凸出球形中间层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而用于局部凸出球形中间层的耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充用于局部凸出球形中间层的加固件的编织金属丝网的网眼且以混合形式与加固件一体形成，由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，以及其中外层包括用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂、以及用于外层的耐热材料，用于外层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，用于外层的耐热材料包含膨胀石墨，用于外层的耐热材料和固体润滑剂被压缩成填充用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼，外层的外表面形成光滑复合表面，在光滑复合表面中，由用于外层的加固件构成的表面和固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于外层的加固件构成的表面在外层的外表面上的所占面积比为30至60％。
根据本发明的球形环密封件，在构成与匹配构件滑动摩擦的表面的外层中，由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的编织金属丝网制成的用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂、以及包含膨胀石墨的用于外层的耐热材料被压缩成使得用于外层的固体润滑剂和耐热材料填充到用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼中，且外层的外表面形成为光滑复合表面，在该光滑复合表面中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于外层的加固件构成的表面在外层的外表面上的所占面积比为30至60%。因此，在与匹配构件的滑动摩擦中，施加到用于外层的耐热材料和加固件中每个的载荷减小，于是即使有非常小的摆动运动或过大轴向载荷长时间连续施加，实际上也能够尽可能地防止产生异常摩擦噪声，不会损坏匹配构件。
此外，根据本发明的球形环密封件，即使外层由于与匹配构件的滑动摩擦而磨掉和损失，且该滑动摩擦已经转换成匹配构件与局部凸出球形中间层之间的滑动摩擦，由于沿径向层叠的多个局部凸出球形中间层中的每个包括用于局部凸出球形中间层的加固件和用于局部凸出球形中间层的包含膨胀石墨的耐热材料，其中加固件由使用直径0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽，耐热材料被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼且以混合形式与该加固件的编织金属丝网一体形成，且还由于由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，所以与匹配构件的滑动总是发生在使得由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面和由用于局部凸出球形中间层的耐热材料构成的表面以混合形式存在的外表面处，且施加到局部凸出球形中间层的耐热材料和加固件中每个的载荷减小。于是，即使有非常小的摆动运动或过大的轴向载荷长时间连续地施加，还是能使在匹配构件的表面上造成诸如滑动摩擦痕迹的损坏的可能性最小，且实际上能够尽可能地防止匹配构件表面由于损坏而变粗糙。因此，实际上能够尽可能地防止局部凸出球形中间层的局部凸出球形表面与匹配构件之间的密封性下降，并实际上尽可能防止产生异常摩擦噪声。
在根据本发明的球形环密封件中，其圆柱形内表面可以是由用于球形环基底件的耐热材料的膨胀石墨构成的表面或者由用于球形环基底件的加固件的编织金属丝网构成的表面。
具体来说，如果球形环密封件的球形环基底件的圆柱形内表面由用于球形环基底件的加固件的编织金属丝网的表面构成，则在将球形环密封件配装和固定到排气管的外周表面时该圆柱形内表面与排气管的外表面之间的摩擦变大，从而使该球形环密封件被牢固地固定到排气管的外表面。
在根据本发明的球形环密封件中，用于球形环基底件、局部凸出球形中间层、外层的耐热材料中的每个除了膨胀石墨之外还可包含1.0至16.0质量％的磷酸盐用作氧化抑制剂，且其中还可包含0.05至5.0质量%的磷酸。
含有作为氧化抑制剂的磷酸盐或磷酸盐和磷酸盐以及膨胀石墨的耐热材料，能够提高球形环密封件本身的耐热性和氧化耐磨特性，并允许在高温范围使用球形环密封件。
在根据本发明的球形环密封件中，润滑成分较佳地包含23至57质量％的六方氮化硼、5至15质量％的水合氧化铝、以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂。
根据这种球形环密封件，由于外层的外表面形成为光滑复合表面，该光滑复合表面中由用于外层的加固件的编织金属丝网制成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式存在，其中固体润滑剂由23至57质量％的六方氮化硼、5至15质量％的水合氧化铝以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂构成，所以能够防止固体润滑剂从外层的外表面掉落，于是由其中固体润滑剂和用于外层的加固件以混合形式存在的光滑表面可在较长时间内进行与匹配构件的滑动，由此使得实际上能够尽可能地防止产生异常摩擦噪声。
根据本发明一种制造用在排气管接头内的球形环密封件的方法，球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；多个局部凸出球形中间层，多个局部凸出球形中间层一体地形成在球形环基底件的局部凸出球形表面上并沿径向层叠；以及外层，该外层一体形成在多个局部凸出球形中间层中的最外侧那一个的局部凸出球形表面上，该方法包括以下步骤：(a)制备由膨胀石墨构成的膨胀石墨板；(b)制备带形编织金属丝网，该带形编织金属丝网用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为3mm长、5mm宽；(c)在通过将带形编织金属丝网叠置在膨胀石墨板上形成重叠组件之后，将重叠组件卷绕成中空圆筒形，以由此形成管状基底部分；(d)将由膨胀石墨构成的另一膨胀石墨板插入使用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，并通过沿另一膨胀石墨板的厚度方向对其中插入有另一膨胀石墨板的中空圆筒形编织金属丝网加压而将中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平编织金属丝网，从而由此形成用于局部凸出球形中间层的板，在用于局部凸出球形中间层的板中另一膨胀石墨板的膨胀石墨填充到扁平编织金属丝网的网眼内，且用于局部凸出球形中间层的板通过另一膨胀石墨板的膨胀石墨和与膨胀石墨以混合形式一体形成的扁平编织金属丝网构成，由扁平编织金属丝网构成的表面在由扁平编织金属丝网构成的表面和由另一膨胀石墨板的膨胀石墨构成的表面以混合形式存在的外表面上的所占面积比为30至60％；(e)将用于局部凸出球形中间层的板围绕管状基底部分的外部球形表面卷绕至少两圈，以由此形成管状基底件；(f)制备由膨胀石墨构成的又一膨胀石墨板，并在又一膨胀石墨板的一表面上形成固体润滑剂的涂层，以由此形成多层板；(g)将多层板插入另一中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，以及通过将两层之间插入有多层板的另一中空圆筒形编织金属丝网沿多层板的厚度方向加压而将另一中空圆筒形编织金属丝网形成另一扁平编织金属丝网，从而由此形成用于外层的板，在用于外层的板中，多层板的又一膨胀石墨板的膨胀石墨和形成在膨胀石墨板的一表面上的涂层的固体润滑剂填充到另一扁平编织金属丝网的网眼内，且用于外层的板由又一膨胀石墨板的膨胀石墨、涂层的固体润滑剂、以及与膨胀石墨和固体润滑剂一体形成的另一扁平编织金属丝网以混合形式构成，以及由另一扁平编织金属丝网构成的表面在由另一扁平编织金属丝网构成的表面、又一膨胀石墨板的膨胀石墨构成的表面、以及形成在又一膨胀石墨板的一表面上涂层的固体润滑剂构成的表面以混合形式存在的外表面上的所占面积比为30至60％；(h)将用于外层的板在用于外层的板的外表面置于外侧的状态下围绕管状基底件的外周表面卷绕，以由此形成圆筒形预制件，外层的板的外表面中由另一带形编织金属丝网构成的表面、由膨胀石墨构成的表面、以及由固体润滑剂构成的表面以混合形式存在；以及（i）将圆柱形预制件配装在模具内芯的外周表面上，将内芯放入模具内，并沿内芯的轴向方向将圆柱形预制件在模具内压缩成型，其中，球形环基底件包括用于球形环基底件的加固件和用于球形环基底件的耐热材料，加固件由用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长、3至5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充加固件的编织金属丝网的网眼且以混合形式与加固件一体形成，其中每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件和用于局部凸出球形中间层的耐热材料，用于局部凸出球形中间层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而用于局部凸出球形中间层的耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充用于局部凸出球形中间层的加固件的编织金属丝网的网眼且以混合形式与加固件一体形成，由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，以及其中外层包括用于外层的加固件、由润滑成分构成的固体润滑剂、以及用于外层的耐热材料，用于外层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，用于外层的耐热材料包含膨胀石墨，用于外层的耐热材料和固体润滑剂被压缩成填充用于外层的加固件的金属丝网的网眼，外层的外表面形成光滑复合表面，在光滑复合表面中，由用于外层的加固件构成的表面和固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于外层的耐热材料构成的表面在外层的外表面上的所占面积比为30至60％。
根据本发明的球形环密封件的制造方法，将由膨胀石墨构成的另一膨胀石墨板插入使用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，并通过沿另一膨胀石墨板的厚度方向对中空圆筒形编织金属丝网加压使得被压缩的另一膨胀石墨板的膨胀石墨填充到扁平编织金属丝网的网眼内，从而形成用于局部凸出球形中间层的板，用于局部凸出球形中间层的板因此由另一膨胀石墨板的膨胀石墨和与膨胀石墨以混合形式一体形成的扁平编织金属丝网构成，由扁平编织金属丝网构成的表面在由扁平编织金属丝网构成的表面和由另一膨胀石墨板的膨胀石墨构成的表面以混合形式存在的外表面上的所占面积比为30至60％。
由于将用于局部凸出球形中间层的该板卷绕至少两圈形成的局部凸出球形中间层是以多层形式与球形环基底件的局部凸出球形表面径向一体地层叠而成，所以使用根据本发明制造方法的的球形环密封件，即使与匹配构件滑动的表面已经由于与匹配构件的滑动摩擦而转换到局部凸出球形中间层，与匹配构件的滑动也总是发生在暴露的局部凸出球形中间层的外表面，该暴露的局部凸出球形中间层的外表面中由用作加固件的压缩编织金属丝网构成的表面和由用作耐热材料的压缩膨胀石墨构成的表面以混合形式存在，且施加到局部凸出球形中间层的耐热材料和加固件中每个的载荷减小。于是，即使有非常小的摆动运动或过大的轴向载荷长时间连续地施加，还是能使在匹配构件的表面上造成诸如滑动摩擦痕迹的损坏的可能性最小，且实际上能够尽可能地防止匹配构件表面由于损坏而变粗糙。因此，实际上能够尽可能地防止局部凸出球形中间层的局部凸出球形表面与匹配构件之间的密封性下降，并实际上尽可能防止产生异常摩擦噪声。
在根据本发明的球形环密封件的制造方法中，每个膨胀石墨板除了膨胀石墨之外还可包含1.0至16.0质量％的磷酸盐用作氧化抑制剂，且其中还可包含0.05至5.0质量%的磷酸。
将水性分散体借助于辊涂、刷涂、喷涂等涂敷在用作外层的又一膨胀石墨的一表面上可形成用作外层的该一表面上的涂层，水性分散体是其中六方氮化硼粉末和聚四氟乙烯树脂粉末分散地包含在氧化铝溶胶内的水性分散体，在氧化铝溶胶中水合氧化铝颗粒分散地包含在含有酸的作为分散体介质的水中，其氢离子浓度（pH）为2至3，水性分散体作为固体含量含有30至50质量％的润滑成分，润滑成分由23至57质量％的六方氮化硼、33至67质量％的聚四氟乙烯树脂粉末以及5至15质量％的水合氧化铝。
本发明的优点
根据本发明，即使外层由于与匹配构件的滑动摩擦而被磨掉和损失，且该滑动摩擦已经转换成匹配构件与局部凸出球形中间层之间的滑动摩擦，由于多个局部凸出球形中间层中的每个包括用于局部凸出球形中间层的加固件和用于局部凸出球形中间层的包含膨胀石墨的耐热材料，其中加固件由使用直径0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽，耐热材料被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼且以混合形式与该加固件一体形成，且还由于由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，所以与匹配构件的滑动总是发生在使得由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面和由用于局部凸出球形中间层的耐热材料构成的表面以混合形式存在的暴露外表面处，且施加到局部凸出球形中间层的耐热材料和加固件中每个的载荷减小。于是，即使非常小的摆动运动或过大轴向载荷长时间连续施加，在匹配构件的表面上造成诸如滑动摩擦痕迹的损坏的可能性最小，且实际上能够尽可能地防止匹配构件表面由于损坏而变粗糙。因此，能够提供这样的球形环密封件，其实际上能够尽可能地防止局部凸出球形中间层的局部凸出球形表面与匹配构件之间的密封性降低并实际上尽可能防止产生异常摩擦噪声，并且提供了制造该球形环密封件的方法。
附图说明
图1是本发明的球形环密封件的一实施例的说明性剖视图；
图2是图1所示球形环密封件的局部放大的示意图；
图3是在制造根据本发明的球形环密封件过程中编织金属丝网的说明性立体图；
图4是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中膨胀石墨板的说明性立体图；
图5是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中编织金属丝网的网眼的说明性平面图；
图6是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中重叠组件的说明性立体图；
图7是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中管状基底件的说明性平面图；
图8是图7中所示管状基底件沿箭头VIII-VIII方向截取的说明性剖视图；
图9是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中制造部分凸出球形中间层的过程的说明性示意图；
图10是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中制造部分凸出球形中间层的过程的说明性剖视图；
图11是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中部分凸出球形中间层的说明性剖视图；
图12是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中部分凸出球形中间层的照片形式的说明性平面图；
图13是在制造根据本发明的球形环密封件过程中管状基底件的说明性平面图；
图14沿图13中所示管状基底件沿箭头IVX–IVX方向截取的说明性剖视图；
图15是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中具有涂敷层的多层板的说明性剖视图；
图16是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中制造用于外层的板的过程的说明性示意图；
图17是在制造根据本发明的球形环密封件的过程中用于外层的板的说明性剖视图；
图18是在制造根据本发明的球形环密封件过程中圆筒形预制件的说明性平面图；
图19是在制造根据本发明的球形环密封件过程中将圆筒形预制件插入到模具内状态的说明性剖视图；
图20是包含根据本发明的球形环密封件的排气管球形接头的说明性剖视图；
图21是汽车发动机的排气系统的说明性示意图；
图22是示出常规球形环密封件的说明性剖视图；以及
图23是图22所示球形环密封件的局部放大说明性剖视图。
具体实施方式
以下基于根据附图所示较佳实施例给出本发明的更详细说明。应该指出的是，本发明不局限于这些实施例。
下面将描述根据本发明的球形环密封件的构成材料以及制造球形环密封件的方法。
<膨胀石墨板I及其制造方法>
在搅动98%浓度的浓硫酸的同时，将60%的过氧化氢水溶液添加到浓硫酸内作为氧化剂，且该溶液用作反应溶液。在10℃温度下冷却该反应溶液，并保持在10℃温度下，将粒度为30至80目的天然石墨片粉末加入反应溶液，使反应进行预定时长。反应之后，通过抽吸过滤将酸化石墨粉末分离，并重复两次这样的操作，在该操作中，在水中搅动酸化石墨粉末，由此从酸化石墨粉末中充分地除去硫酸含量。然后，将充分除去了硫酸含量的酸化石墨粉末在干燥炉中保持预定时长，这用作为酸化处理的石墨粉末。
将上述酸化处理的石墨粉末在960至1200℃温度下经受加热（膨胀）处理达1至10秒而产生裂解气。石墨层之间的间隙通过其气体压力膨胀而形成膨胀石墨颗粒（膨胀率：240至300倍）。通过将膨胀石墨颗粒馈送到调整到所要求辊隙的双辊子装置内，并经受滚压成形，由此制造具有要求厚度的膨胀石墨板I。
<膨胀石墨板II及其制造方法>
在搅动以类似于上述酸化石墨粉末的方法得到的酸化处理的石墨粉末的同时，将磷酸盐的浓度为50%的磷酸二氢铝[Al(H2PO4)3]的例如水溶液用甲醇进行稀释得到一种溶液，通过喷溅使该溶液与酸化处理的石墨粉末复合，并均匀地搅拌而制备具有湿润度的混合物。将具有湿润度的该混合物在干燥炉内内干燥预定时长。然后，将该干燥过的混合物在950至1200℃温度下经受加热（膨胀）处理达1至10秒而产生裂解气。石墨层之间的间隙通过其气体压力膨胀而形成膨胀石墨颗粒（膨胀率：240至300倍）。在该膨胀处理过程中，消除磷酸二氢铝的结构式中的水。通过将膨胀石墨颗粒馈送到调整到所要求辊隙的双辊子装置内，并经受滚压成形，由此制造具有要求厚度的膨胀石墨板II。
<膨胀石墨板III及其制造方法>
在搅动以类似于上述酸化石墨粉末的方法得到的酸化处理的石墨粉末的同时，将磷酸盐的浓度为50%的磷酸二氢铝的例如水溶液以及作为磷酸的浓度为84%的正磷酸水溶液用甲醇进行稀释得到一种溶液，通过喷溅使该溶液与酸化处理的石墨粉末复合，并均匀地搅拌而制备具有湿润度的混合物。将具有湿润度的该混合物在干燥炉内干燥预定时长。然后，将该干燥过的混合物在950至1200℃的温度下经受加热（膨胀）处理达1至10秒而产生裂解气。石墨层之间的间隙通过其气体压力膨胀而形成膨胀石墨颗粒（膨胀率：240至300倍）。在该膨胀处理中，消除磷酸二氢铝的结构式中的水，且磷酸经受脱水反应而产生五氧化二磷。通过将膨胀石墨颗粒馈送到调整到所要求辊隙的双辊子装置内，并经受滚压成形，由此制造具有要求厚度的膨胀石墨板III。
在这样制造的膨胀石墨板III中，较佳地包含1.0至16.0质量％比例的磷酸二氢铝。在膨胀石墨板III中，较佳地分别包含1.0至16.0质量％比例和0.05至5.0质量%比例的磷酸二氢铝和五氧化磷。包含有磷酸盐或者包含有磷酸盐和五氧化磷的该膨胀石墨允许在例如600℃或超过600℃的高温范围下使用，因为膨胀石墨本身的耐热性得到改善并被赋予氧化抑制作用。这里，作为磷酸盐，除了上述磷酸二氢铝之外，还可使用磷酸氢二锂（Li2HPO4）、磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]、磷酸氢钙（CaHPO4）、磷酸二氢铝[Al(H2PO4)3]以及磷酸氢二铝[Al2(HPO4)3]等。作为磷酸盐，除了上述正磷酸之外，还能够使用偏磷酸（HPO3）、聚磷酸等。
在上述膨胀石墨板I、II和III中，其密度适当地为1.0至1.5Mg/m3、较佳地为1.0至1.2Mg/m3，且其厚度适当地为0.3至0.60mm。
<关于编织金属丝网>
编织金属丝网适当地通过编织一个或多个细金属丝而形成，细金属丝包括有铁基金属丝，由诸如奥氏体不锈钢SUS304、SUS310S和SUS316、铁素体不锈钢SUS430制成的不锈钢丝，或铁丝（JIS G3532）或镀锌铁丝（JIS G3547），或铜基金属丝、铜镍合金（铜-镍）丝、铜-镍-锌合金（镍黄铜）丝、黄铜丝，或铍铜丝。
作为用于球形环基底件的编织金属丝网，适当地使用直径为0.28至0.32mm的细金属丝。关于通过该直径的细金属丝形成的编织金属丝网的网眼尺寸，4至6mm长、3至5mm宽左右的网眼尺寸是合适的，如图5所示。同时，作为用于局部凸出球形中间层和用于外层的编织金属丝网，适当地使用直径为0.10至0.20mm的细金属丝。关于通过该直径的细金属丝形成的编织金属丝网的网眼尺寸，1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽左右的网眼尺寸是合适的，如图5所示。
<关于固体润滑剂>
作为固体润滑剂，能够作为较佳实例例举这样的润滑成分，其包含23至57质量％的六方氮化硼（此后缩写为“h-BN”）、5至15质量％的水合氧化铝、以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂（此后称为“PTFE”）。
在制造过程中，该固体润滑剂以水性分散体的形式使用，在该水性分散体中，h-BN粉末和PTFE粉末分散地包含在氧化铝溶胶中，在氧化铝溶胶中水合氧化铝颗粒分散地包含在含有酸的作为分散体介质的水中，其氢离子浓度（PH）为2至3，该水性分散体作为固体含量分散地包含30至50质量％的润滑成分、包含23至57质量％的h-BN粉末、33至67质量％的PTFE粉末、以及5至15质量％的水合氧化铝。形成水性分散体的h-BN粉末和PTFE粉末较佳地为尽可能的细粉末，且平均颗粒大小为10　μm或更小、更佳地为~0.5μm或更小的细粉末适于用作这些粉末。
在水性分散体中用来形成氧化铝溶胶的水合氧化铝是一种化合物，其成分公式可表达为Al2O3·nH2O（在该成分公式中，0＜n＜3）。在此化合物中，n通常是大于0（零）而小于3的数，较佳地为0.5至2，最佳地为0.7至1.5或左右。就水合氧化铝来说，可以例举出例如勃姆石（Al2O3·H2O）和水铝石（Al2O3·H2O）的一水合氧化铝（氢氧化氧化铝），例如，水铝矿（Al2O3·3H2O）和三羟铝石（Al2O3·3H2O）的三水合氧化铝，假勃姆石等。
下面参照附图，来描述制造由上述构成材料组成的球形环密封件的方法。
（第一过程）如图3所示，通过用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织成圆筒形，使其网眼尺寸为4至6mm左右长且3至5mm左右宽（见图5），从而形成中空圆筒形的编织金属丝网1，将该金属丝网1穿过辊子2与3之间，从而被压缩，由此制造出预定宽度为D的带形编织金属丝网4。然后通过将编织金属丝网4切割成预定长度L来制备用于球形环基底件的编织金属丝网5。
（第二过程）如图4所示，制备膨胀石墨板6（由膨胀石墨板I、膨胀石墨板II以及膨胀石墨板III组成），该膨胀石墨板6的宽度d相对于编织金属丝网5的宽度D为1.10×D至2.1×D，长度l相对于编织金属丝网5的宽度L为1.30×L至2.7×L，密度为1.0至1.5Mg/m3，较佳地为1.0至1.2Mg/m3，且厚度为0.30至0.60mm。
（第三过程）如下制备重叠组件12，在重叠组件12中，膨胀石墨板6和编织金属丝网5彼此叠置。为了确保膨胀石墨板6的膨胀石墨完全暴露在下述球形环密封件46的局部凸出球形表面39的大直径侧环形端面40和小直径侧环形端面41（参见图1），如图6所示，使膨胀石墨板6从编织金属丝网5的一宽度方向端部7沿宽度方向最大伸出0.1×D至0.3×D，该宽度方向端部7用作局部凸出球形表面44的大直径侧环形端面40。此外，膨胀石墨板6从端部7沿宽度方向的伸出量为δ1，膨胀石墨板6从编织金属丝网5的另一宽度方向端部8沿宽度方向的伸出量为δ2，使δ1大于δ2，另一宽度方向端部8用作局部凸出的球形表面44的小直径侧的环形端面41。此外，使膨胀石墨板6从编织金属丝网5的一纵向端部9沿纵向最大伸出1.3×L至2.7×L，而编织金属丝网5的另一纵向端部10和膨胀石墨板6的与该端部10对应的纵向端部11平齐。
（第四过程）如图7所示，卷绕形成重叠组件12，使编织金属丝网5置于内侧，并使膨胀石墨板6多卷绕三圈，由此形成管状基底部分13，该管状基底部分13中，编织金属丝网5暴露在内周侧上，而膨胀石墨板6暴露在外周侧上。就膨胀石墨板6来说，预先制备一个膨胀石墨板6，其长度l相对于编织金属丝网5的长度L为1.3×L至2.7×L，以使管状基底部分13内的膨胀石墨板6的卷绕圈数大于编织金属丝网5的卷绕圈数。在管状基底部分13中，如图8所示，膨胀石墨板6在其一个宽度方向的端侧上，沿着宽度方向从编织金属丝网5的一端部7伸出δ1，而膨胀石墨板6在其另一个宽度方向的端侧上，沿着宽度方向从编织金属丝网5的另一端部8伸出δ2。
（第五过程）在两层之间，即在由编织机（未示出）用直径0.10至0.20mm的细金属丝连续编织得到网眼尺寸为1.0至3.0mm长且0.5至2.5mm宽（参见图5）的、用于局部凸出球形中间层的中空圆筒形编织金属丝网14的内部，连续插入长度（宽度）小于编织金属丝网14的直径（内径）的长度的膨胀石墨板6。将其中插入有膨胀石墨板6的编织金属丝网14从其插入开始端开始馈送到分别具有光滑圆柱形外周表面的一对圆柱形辊子14与15之间的辊隙Δ1内，并沿该膨胀石墨板6的厚度方向加压（见图10和11），由此形成扁平的编织金属丝网14a。扁平编织金属丝网14a和膨胀石墨板6因此彼此挤压粘结，使得膨胀石墨板6的膨胀石墨填充到扁平编织金属丝网14a的网眼内，且编织金属丝网14a的各部分暴露在外表面17以及由膨胀石墨板6的膨胀石墨构成的表面18上，而编织金属丝网14a的其它部分嵌入膨胀石墨板6的膨胀石墨内。因此，制成用于局部凸出球形中间层的板20（参见图11），其中由编织金属丝网14a构成的表面14b在外表面17上的所占面积比为30至60％，且由编织金属丝网14a构成的表面14b和由膨胀石墨板6的膨胀石墨构成的表面18以混合形式存在于外表面17上，而未填充膨胀石墨板6的膨胀石墨的各部分19存在于编织金属丝网14a的两宽度方向侧上。
这里，由编织金属丝网14a构成的表面14b在外表面17上的所占面积比可用如下方式确定。参照图12，示出用于局部凸出球形中间层的板20的平面表面（照片形式的平面图），测量面积范围（长度L×宽度D＝S0）中细金属丝的面积S1如下计算：(中空圆筒形编织金属丝网14沿周向的网眼数量的一半数量)×(用于局部凸出球形中间层的板20的测量范围（长度L和宽度D）中存在的编织金属丝网14a的纵向网眼尺寸为L’的网眼的数量)×(编织金属丝网14a的形成网眼尺寸为L’的一个网眼的细金属丝的长度)×(细金属丝的直径)。细金属丝部分的面积S1在测量范围的面积内所占据的比值（S1/S0×100）设为所占面积比。例如，如果假设编织金属丝网14沿周向的网眼数量为56，用于局部凸出球形中间层的板20的测量范围的长度L为20mm，用于局部凸出球形中间层的板20的测量范围的宽度D为39mm，编织金属丝网14a的一个网眼的纵向网眼尺寸L’为2.01mm，形成该网眼的细金属丝的长度为6.43mm，且细金属丝的直径为0.15mm，则测量范围的面积S0为780mm2(=20mm×39mm)，且测量范围内细金属丝部分的面积为56/2×(20/2.01)×6.43×0.15=28×9.95×6.43×0.15=268.7mm2，从而这些金属丝网部分在单位面积中的比值变为7/780×100=34.4%。因而，在用于局部凸出球形中间层的该板20中，由编织金属丝网14a构成的表面14b在外表面17中的所占面积比值变为34.4%。应当指出，对于外表面17的多个测量范围，用于局部凸出球形中间层的板20中编织金属丝网14a的纵向网眼尺寸L’和形成具有网眼尺寸L’的一个网眼的细金属丝的长度可分别用显微镜测量，并可通过从测量值计算得到的相应测量范围的所占面积比的算术平均值确定所占面积比。
在用于局部凸出球形中间层的板20中，由编织金属丝网14a构成的表面14b在外表面17上的所占面积比设为30至60％、较佳地为30至45％，该情况产生如下效果：尽管外表面17上暴露的编织金属丝网14a构成的表面14b由于与匹配构件滑动摩擦而发生磨损，且由编织金属丝网14a构成的表面14b的所占面积比根据磨损量逐渐增加，但如果由编织金属丝网14a构成的表面14b暴露在外表面17上的所占面积比为30至60％，则在与匹配构件的滑动摩擦中，施加到膨胀石墨板6和编织金属丝网14a中每个的载荷减小，于是即使有非常小的摆动运动或过大轴向载荷长时间连续施加，实际上也能够尽可能地防止产生异常摩擦噪声，而不会损坏匹配构件。
在第五过程中，圆柱形辊子15和16之间的辊隙Δ1设为0.35至0.60mm的范围。
（第六过程）通过将用于部分凸出球形中间层的板20围绕前述管状基底部分13的外部球形表面卷绕至少两圈来制造管状基底件21（参见图13和14）。
（第七过程）
<用于外层的板及其制造方法>
制备水性分散体，在该水性分散体中，h-BN粉末和PTFE粉末分散地包含在氧化铝溶胶中，在氧化铝溶胶中水合氧化铝颗粒分散地包含在含有硝酸作为抗絮凝剂的水中，其氢离子浓度（PH）为2至3，该水性分散体作为固体含量分散地包含的30至50质量％的润滑成分、包含23至57质量％的h-BN粉末、33至67质量％的PTFE、以及5至15质量％的水合氧化铝。
分开制备类似于上述膨胀石墨板6的膨胀石墨板6，将分散地含有30至50质量%的润滑成分的水性分散体借助于刷涂、辊涂、喷溅等方法涂覆在膨胀石墨板6的一表面22上，并将其干燥以由此制成多层板24（参见图15），在该多层板24上已经形成由润滑成分组成的固体润滑剂的涂敷层23，润滑成分包含含有23至57质量%的h-BN、33至67质量%的PTFE、以及5至15质量%的水合氧化铝。
在两层之间，即在中空圆筒形编织金属丝网14（其类似于用于局部凸出球形中间层的中空圆筒形编织金属丝网14，且通过直径0.10至0.20mm的细金属丝编织成圆筒形，其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、1.0至2.5mm宽）的内部，连续地插入具有固体润滑剂的涂敷层23的多层板24（参见图9），多层板24形成的长度（宽度）小于编织金属丝网14的直径（内径）的长度。将其中插入有多层板24的编织金属丝网14从其插入开始端开始馈送到分别具有光滑圆柱形外周表面的一对圆柱形辊子15与16之间的辊隙Δ1内，并沿该多层24的厚度方向加压（见图9、16和17），由此形成扁平的编织金属丝网14a。多层板24和编织金属丝网14a因此彼此挤压粘结，从而形成一体，使得多层板24的膨胀石墨板6的膨胀石墨和涂敷该膨胀石墨板6的表面22的涂敷层23的固体润滑剂填充到编织金属丝网14a的网眼内，且编织金属丝网14a的各部分暴露在外表面25以及由涂敷层23的固体润滑剂构成的表面26上，而编织金属丝网14a的其它部分嵌入涂敷层23的固体润滑剂内和膨胀石墨板6的膨胀石墨内。因此，制成用于外层的板28（参见图17），其中由编织金属丝网14a构成的表面27在外表面25上的所占面积比为30至60％，且由编织金属丝网14a构成的表面27和由固体润滑剂构成的表面26以混合形式暴露在外表面25上。
同样，在用于外层的板28中，由编织金属丝网14a构成的表面27在外表面25上的所占面积比为30至60％、较佳地为30至45％，该情况产生如下效果：尽管外表面25上暴露的由编织金属丝网14a构成的表面27由于与匹配构件滑动摩擦而发生磨损，且由编织金属丝网14a构成的表面27的所占面积比根据磨损量逐渐增加，但如果由编织金属丝网14a构成的表面27暴露在外表面25上的所占面积比为30至60％，则在与匹配构件的滑动摩擦中，施加到膨胀石墨板6和编织金属丝网14a中每个的载荷减小，于是即使非常小的摆动运动或过大轴向载荷长时间连续施加，实际上也能够尽可能地防止产生异常摩擦噪声，而不会损坏匹配构件。
用上述确定由编织金属丝网14a构成的表面14b在外表面17上的所占面积比的相同方式确定由编织金属丝网14a构成的表面27在外表面25上的所占的面积比。
在第七过程中，圆柱形辊子15和16之间的辊隙Δ1设为0.35至0.60mm的范围。
(第八过程)将这样得到的用于外层的板28在暴露固体润滑剂的表面25置于外侧的状态下围绕上述管状基底件21的外周表面缠绕，由此制成圆筒形预制件29（参见图18）。
(第九过程)制备如图19所示的模具36，模具36在其内表面上具有圆柱形内壁表面30、从圆柱形内壁表面30延续的局部凹形球形壁表面31、以及从局部凹形球形壁表面31延续的通孔32，其中，中空的圆筒形部分34和从中空的圆筒形部分34延续的球形环中空部分35形成在模具26内，而一个台阶形内芯33配装插入到通孔32内。然后，将圆筒形预制件29配装到模具36的台阶形内芯33上。
设置在模具36的中空的圆筒形部分34和球形环中空部分35内的圆筒形预制件29在98至294N/mm2（1至3吨/厘米2）的压力下、沿着内芯轴线方向经受压缩成形。由此，制成球形环密封件，该球形环密封件包括：球形环基底件42，该球形环基底件42由限定中部通孔37的圆柱形内表面38、局部凸出球形表面39、局部凸出球形表面39的大直径和小直径侧端面40和41限定；多个局部凸出球形中间层43，多个局部凸出球形中间层43一体地形成在球形环基底件42的局部凸出球形表面39上并沿径向层叠；以及外层45，该外层45一体形成在这些局部凸出球形中间层43的最外部局部凸出球形中间层43的局部凸出球形表面44上，如图1和图2所示。
在如图1和图2所示的球形环密封件46中，球形环基底件42包括用于球形环基底件的由压缩的编织金属丝网5制成的加固件和包含膨胀石墨板6的膨胀石墨的耐热材料，压缩的编织金属丝网5通过使用直径0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长、3至5mm宽，膨胀石墨板6的膨胀石墨压缩成填充该加固件的编织金属丝网5的网眼并以混合形式与该加固件的编织金属丝网5一体形成。每个局部凸出球形中间层43包括用于局部凸出球形中间层的加固件和用于局部凸出球形中间层的耐热材料，用于局部凸出球形中间层的加固件由压缩金属丝网14制成，该压缩金属丝网14用直径0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽，用于局部凸出球形中间层的耐热材料包含膨胀石墨板6的膨胀石墨，该膨胀石墨被压缩成填充该加固件的编织金属丝网14的网眼并以混合形式与该编织金属丝网14一体形成。由用于局部凸出球形中间层的压缩编织金属丝网14构成的表面在每个局部凸出球形中间层43的外表面上的所占面积比为30至60％。对于外层45，由类似于用于局部凸出球形中间层的编织金属丝网14的编织金属丝网14制成的用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂、以及由包含膨胀石墨的膨胀石墨板6构成的用于外层的耐热材料被压缩，使用于外层的耐热材料的编织金属丝网14的网眼填充有固体润滑剂和用于外层的耐热材料的膨胀石墨板6的膨胀石墨。外层45的球形环状外表面47形成光滑复合表面48，在该表面中由用于外层的加固件的编织金属丝网14构成的表面27和由固体润滑剂构成的表面26以混合形式暴露。在外层45的外表面47上，由外层45的加固件的编织金属丝网14构成的表面27的所占面积比为30至60％。
通过内装到如图20所示的排气管球形接头内来使用球形环密封件46。即，在如图20所示的排气管球形接头内，凸缘200竖直地设置在连接到发动机侧的上游侧排气管100的外周表面上，凸缘200包括通过留出管端部101一体形成在上游侧排气管100上的凸缘部分102。球形环密封件46在限定通孔37的圆柱形内表面38处配装到该管端部101上，并用其邻靠凸缘200的凸缘部分102的大直径侧的环形端面40进行密封。张开部分301一体地具有凹形的球形表面部分302和从该凹形的球形表面部分303延续的凸缘部分302，该张开部分203固定到下游侧的排气管300，该排气管200设置成与上游侧排气管100相对，并连接到消声器侧。凹形的球形表面部分302的内表面304可滑动地与光滑复合表面48接触，在该光滑复合表面48中，由位于球形环密封件46的外层45的外表面47内的由加固件的编织金属丝网14构成的表面27和由固体润滑剂构成的表面26以混合形式存在。
在如图20所示的排气管球形接头内，下游侧的排气管300借助于一对螺栓400和一对盘簧500被始终弹性地朝向上游侧排气管100推压，每个螺栓400具有固定到凸缘200的一端和插入到张开部分301的凸缘部分303内布置的另一端，每个盘簧500布置在螺栓400的大头和凸缘部分303之间。此外，排气管球形接头布置成：通过用作为球形环密封件46的外层45的滑动表面的光滑复合表面48与形成在下游侧排气管300端部处的张开部分301的凹形球形表面部分302的内表面304之间的滑动接触，允许在上游侧和下游侧的排气管100和300内发生相对的角位移。
实例
接着，将根据各实例详细描述本发明。应该指出的是，本发明不局限于这些实例。
示例1
使用直径为0.28mm的一根奥氏体不锈钢丝（SUS304）作为细金属丝，制成中空圆筒形的编织金属丝网，其网眼尺寸为5mm长、4mm宽，使该金属丝网穿过一对辊子之间，由此制备用作球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网。将该带形编织金属丝网与密度为1.12Mg/m3且厚度为0.38mm的膨胀石墨板I彼此叠置以形成重叠组件。然后使带形编织金属丝网置于内侧将该重叠组件卷绕，使得带形编织金属丝网卷绕两圈，且膨胀石墨板I共卷绕五圈，由此制备管状基底部分，在该管状基底部分中膨胀石墨板I置于最外周。在该管状基底部分中，膨胀石墨板I的宽度相对端部沿带形编织金属丝网的宽度方向分别从带形编织金属丝网突出。
通过使用直径0.15mm的一根奥氏体不锈钢丝（SUS304）作为细金属丝，连续编织网眼尺寸为2.01mm长、0.70mm宽（通过显微镜测量）的作为用于局部突出球形中间层的加固件的中空圆筒形编织金属丝网，将类似于上述膨胀石墨板I的膨胀石墨板I连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部的两层之间。将两层之间插入有膨胀石墨板I的该中空圆筒形金属丝网从膨胀石墨板I的插入开始端开始穿过一对辊子之间的辊隙内，并沿膨胀石墨板I的厚度方向加压，由此将该中空圆筒形编织金属丝网形成扁平编织金属丝网。该扁平编织金属丝网和膨胀石墨板I因此彼此挤压粘结，使得膨胀石墨板I的膨胀石墨填充到扁平编织金属丝网的网眼内，且扁平编织金属丝网的某些部分和膨胀石墨板的膨胀石墨都暴露在外表面上，而扁平编织金属丝网的其它部分嵌入膨胀石墨板I内。因此，制成用于局部凸出球形中间层的板，其中由编织金属丝网构成的表面在外表面上的所占面积比为34.5％，且未填充有膨胀石墨板I的膨胀石墨的各部分存在于编织金属丝网的宽度两侧上。
通过将用于局部凸出球形中间层的板围绕上述管状基底部分的外外周表面卷绕而形成管状基底件。
分开制备类似于上述膨胀石墨板I且密度为1.12Mg/m3、厚度为0.38mm的膨胀石墨板I，并制备氧化铝溶胶，在该氧化铝溶胶中水合氧化铝、勃姆石（一水氧化铝:Al2O3·H2O）用作分散介质分散地包含在水中，水中含有作为抗絮凝剂的硝酸且氢离子浓度（PH）为2。将水性分散体辊涂到膨胀石墨板I的一表面上，并使之干燥以在膨胀石墨板的一表面上形成由润滑成分组成的固体润滑剂（45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE以及5.0质量％的勃姆石）的涂层，由此制造出由膨胀石墨板和涂敷该膨胀石墨板的一表面的固体润滑剂的涂层组成的多层板，其中，水性分散体（22.5质量％的h-BN、25.0质量％的PTFE以及2.5质量％的勃姆石）中h-BN粉末和PTFE粉末分散地包含在该氧化铝溶胶内，且该水性分散体分散地包含50质量％的作为固体成分的润滑成分，该润滑成分包含45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE以及5.0质量％的勃姆石。
通过使用类似于用作局部凸出球形中间层的加固件的编织金属丝网并具有0.15mm直径的一根奥氏体不锈钢丝（SUS304），连续编织网眼尺寸为2.01mm长、0.70mm宽的中空圆筒形编织金属丝网，将上述多层板连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部的两层之间。将两层之间插入有多层板的该中空圆筒形金属丝网从多层板的插入开始端开始穿过一对辊子之间的辊隙内，并沿多层板的厚度方向加压，由此将该中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平编织金属丝网。多层板和扁平编织金属丝网因此彼此挤压粘结成一体，从而多层板的膨胀石墨板I的膨胀石墨填充在该编织金属丝网的网眼内，且编织金属丝网的某些部分和多层板的涂层的固体润滑剂都暴露在外表面上，而编织金属丝网的其它部分嵌入多层板的涂层和膨胀石墨板。因此，制成用于外层的板，其中由编织金属丝网构成的表面在外表面上的所占面积比为34.5%，且在其外表面上编织金属丝网构成的表面和涂层的固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。
将用于外层的板在其暴露固体润滑剂的表面置于外侧的状态下围绕上述管状基底件的外周表面缠绕，由此制成圆筒形预制件。
该圆筒形预制件配装在图19所示模具的台阶形内芯上，并定位在模具的中空部分内。
设置在模具的中空部分内的中空圆柱形预成型件在294N/mm2（3吨/cm2）的压力下沿着内芯轴线方向经受压缩成形。因此，制成球形环密封件，该球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由限定其中心部分的通孔并使带形编织金属丝网作为用于球形环基底件的加固件暴露的圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧的环形端面限定；多个局部凸出球形中间层，该多个局部凸出球形中间层一体地形成在球形环基底件的局部凸出球形表面上并沿径向叠置；以及外层，该外层一体形成在这些局部凸出球形中间层的最外部局部凸出球形中间层的局部凸出球形表面上。
在这样得到的球形环密封件中，球形环基底件包括用于球形环基底件的加固件以及耐热材料，加固件由使用直径0.28mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长、4mm宽的压缩编织金属丝网制成，耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件的编织金属丝网一体形成。每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件以及用于局部凸出球形中间层的耐热材料，加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为2.01mm长、0.70mm宽的压缩编织金属丝网制成，该耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件一体形成。由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为34.5%。对于外层，有用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂以及用于外层的耐热材料，其中用于外层的加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为2.01mm长、0.70mm宽的编织金属丝网制成，用于外层的耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成使用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼填充有固体润滑剂和用于外层的耐热材料。该外层的外表面形成为光滑复合表面，其中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在该外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的所占面积比为34.5%。
示例2
以与上述实例1中相同的方式，制造管状基底部分。在该管状基底部分中，膨胀石墨板I的宽度方向的相对端部沿宽度方向分别从带形编织金属丝网突出。
通过使用直径0.15mm的一根奥氏体不锈钢丝（SUS304）作为细金属丝，连续编织网眼尺寸为1.24mm长、0.64mm宽（通过显微镜测量）的作为用于局部突出球形中间层的加固件的中空圆筒形编织金属丝网，将类似于上述膨胀石墨板I的膨胀石墨板I连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部的两层之间。将其中插入有膨胀石墨板I的该中空圆筒形金属丝网从膨胀石墨板I的插入开始端开始穿过一对辊子之间的辊隙内，并沿膨胀石墨板I的厚度方向加压，由此将该中空圆筒形编织金属丝网形成扁平编织金属丝网。该编织金属丝网和膨胀石墨板I因此彼此挤压粘结，使得膨胀石墨板I的膨胀石墨填充到编织金属丝网的网眼内，且编织金属丝网的某些部分和膨胀石墨板的膨胀石墨都暴露在外表面上，而编织金属丝网的其它部分嵌入膨胀石墨板I内。因此，制成用于局部凸出球形中间层的板，其中由编织金属丝网构成的表面在外表面上的所占面积比为42.1％，且未填充有膨胀石墨板的膨胀石墨的各部分存在于编织金属丝网的宽度两侧上。
通过将用于局部凸出球形中间层的板围绕上述管状基底部分的外周面卷绕而形成管状基底件。以与上述实例1相同的方式，制成多层板，其中固体润滑剂（45.0质量%的h-BN、50质量%的PTFE以及5.0质量%的勃姆石）的涂层形成在膨胀石墨板I的一表面上。
连续编织类似于形成用于局部凸出球形中间层的上述板的编织金属丝网且网眼尺寸为1.24mm长、0.64mm宽的中空圆筒形编织金属丝网，并将上述多层板连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部的两层之间。将其中插入有多层板的该中空圆筒形金属丝网从多层板的插入开始端开始穿过一对辊子之间的辊隙内，并沿多层板的厚度方向加压，由此将该中空圆筒形编织金属丝网变形成扁平编织金属丝网。多层板和编织金属丝网因此彼此挤压粘结成一体，从而使多层板的膨胀石墨板I的膨胀石墨填充在该编织金属丝网的网眼内，且编织金属丝网的某些部分和多层板的膨胀石墨板I的膨胀石墨都暴露在外表面上，而编织金属丝网的其它部分嵌入多层板的涂层和膨胀石墨板。因此，制成用于外层的板，其中由编织金属丝网构成的表面在外表面上的所占面积比为42.1%，且在其外表面上由编织金属丝网构成的表面和固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。
将用于外层的板在其暴露固体润滑剂的表面置于外侧的状态下围绕上述管状基底件的外周表面缠绕，由此制成圆筒形预制件。此后，以类似于实例1的方法，制成球形环密封件，该球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由限定其中心部分的通孔并使带形编织金属丝网作为用于球形环基底件的加固件暴露的圆柱形内表面、以及局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧的环形端面限定；多个局部凸出球形中间层，该多个局部凸出球形中间层一体地形成在球形环基底件的局部凸出球形表面上并沿径向叠置；以及外层，该外层一体形成在这些局部凸出球形中间层的最外部局部凸出球形中间层的局部凸出球形表面上。
在这样得到的球形环密封件中，球形环基底件包括用于球形环基底件的加固件和耐热材料，加固件由使用直径0.28mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长且4mm宽的压缩编织金属丝网制成，耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件的编织金属丝网一体形成。每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件以及用于局部凸出球形中间层的耐热材料，加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.24mm长、0.64mm宽的压缩编织金属丝网制成，该耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的中空圆筒形编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件一体形成。由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为42.1%。对于外层，有用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂以及用于外层的耐热材料，其中，用于外层的加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.24mm长、0.64mm宽的编织金属丝网制成，用于外侧的耐热材料被压缩成使用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼填充有固体润滑剂和用于外层的耐热材料，。该外层的外表面形成为光滑复合表面，其中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在该外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的所占面积比为42.1%。
示例3
使用与上述实例1类似的成分材料和类似方法制成球形环密封件，只是其中使用了包含4.0质量%的磷酸氢二铝[Al2(HPO4)3]和膨胀石墨、且密度为1.12Mg/m3、厚度为0.4mm的膨胀石墨板II作为上述实例1中每个耐热材料的膨胀石墨板。
在这样得到的球形环密封件中，球形环基底件包括用于球形环基底件的加固件和耐热材料，加固件由使用直径0.28mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长、4mm宽的压缩编织金属丝网制成，耐热材料包含磷酸氢二铝和膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件的编织金属丝网一体形成。每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件以及用于局部凸出球形中间层的耐热材料，加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为2.01mm长、0.70mm宽的压缩编织金属丝网制成，耐热材料包含磷酸氢二铝和膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件一体形成。由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为34.5%。对于外层，有用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂以及用于外层的耐热材料，其中用于外层的加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为2.01mm长、0.70mm宽的编织金属丝网制成，用于外层的耐热材料包含磷酸氢二铝和膨胀石墨并被压缩成使用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼填充有固体润滑剂和用于外层的耐热材料。该外层的外表面形成为光滑复合表面，其中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在该外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的所占面积比为34.5%。
示例4
使用与上述实例2类似的成分材料和与上述实例1类似方法制成球形环密封件，只是其中使用了包含1.0质量%的五氧化二磷、4.0质量%的磷酸氢二铝和膨胀石墨、且密度为1.12Mg/m3厚度为0.4mm的膨胀石墨板III作为上述实例2中每个耐热材料的膨胀石墨板。
在这样得到的球形环密封件中，球形环基底件包括用于球形环基底件的加固件和耐热材料，加固件由使用直径0.28mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长、4mm宽的压缩编织金属丝网制成，耐热材料包含4.0质量%的磷酸氢二铝、1.0质量%的五氧化二磷和膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件的编织金属丝网一体形成。每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件以及耐热材料，加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.24mm长、0.64mm宽的压缩编织金属丝网制成，耐热材料包含4.0质量%的磷酸氢二铝、1.0质量%的五氧化二磷和膨胀石墨并被压缩成填充该加固件的中空圆筒形编织金属丝网的网眼并以混合形式与该加固件一体形成。由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为42.1%。对于外层，有用于外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂以及用于外层的耐热材料，其中用于外层的加固件由使用直径0.15mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.24mm长、0.64mm宽的编织金属丝网制成，用于外层的耐热材料包含4.0质量%的磷酸氢二铝、1.0质量%的五氧化二磷和膨胀石墨并被压缩成使用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼填充有固体润滑剂和用于外层的耐热材料。该外层的外表面形成为光滑复合表面，其中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在该外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的所占面积比为42.1%。
比较例1（对应于专利文献2的实例3）
使用直径为0.28mm的一根奥氏体不锈钢丝（SUS304）作为细金属丝，制成中空圆筒形的编织金属丝网，其网眼尺寸为5mm长、4mm宽，使该金属丝网穿过一对辊子之间，以形成用作球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网。作为用作球形环基底件的膨胀石墨板，使用密度为1.12Mg/m3、厚度为0.4mm的膨胀石墨板，且该膨胀石墨板I和带形编织金属丝网彼此叠置以形成重叠组件。然后将该重叠组件以带形编织金属丝网置于内侧的方式来卷绕，由此制成其中膨胀石墨板I置于最外周的管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨板I的宽度方向的相对端部沿用作球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网的宽度方向分别从带形编织金属丝网突出。
作为用于外层的耐热材料，使用密度为0.3Mg/m3且厚度为1.35mm的膨胀石墨板。作为用于外层的加固件，使用直径0.15mm的奥氏体不锈钢丝（SUS304）连续编织、网眼尺寸为3.5mm长、2.5mm宽的中空圆筒形编织金属丝网作为用于外层的加固件，用作外层的耐热材料的膨胀石墨板I连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部内。将其中插入有膨胀石墨板I的中空圆筒形编织金属丝网从膨胀石墨板I的插入开始端开始，馈送到一圆柱形辊子和一沿轴向在其外周表面上有多个环形凹槽的辊子之间的辊隙（该辊隙Δ1设置为0.50mm）内，并沿膨胀石墨板I的厚度方向加压，并再馈送到另一对圆柱形辊子之间的辊隙（该辊隙Δ2设置为0.45mm）内，加压以将中空圆筒形金属丝网形成扁平编织金属丝网。因此，制成用于外层的复合板，其中膨胀石墨板和编织金属丝网彼此挤压粘结，使得膨胀石墨板I的膨胀石墨紧密填充在编织金属丝网的网眼内，且编织金属丝网嵌入膨胀石墨板I内，由此使膨胀石墨板I的表面和由编织金属丝网构成的表面彼此平齐，且使由编织金属丝网构成的表面和由膨胀石墨板的膨胀石墨构成的表面以分散形式暴露在外表面上。
作为润滑成分，使用类似于上述实例1的水性分散体（22.5质量%的h-BN、25.0质量%的PTFE、以及2.5质量%的勃姆石），该水性分散体分散地包含作为50质量%的固体成分的润滑成分，该润滑成分包含45.0质量%的h-BN、50.0质量%的PTFE以及5.0质量%的勃姆石。该水性分散体被辊涂到复合板的被上述具有环形凹槽加压的那一侧的表面上，随后干燥，由此制造出用于外层的多层板，其中由润滑成分组成的固体润滑剂（45.0质量%的h-BN、50.0质量%的PTFE、以及5.0质量%的勃姆石）涂层形成在该复合板的一表面上。
其涂层面向外侧的、用于外层的多层板围绕上述管状基底件的外周表面缠绕，由此制成圆筒形预制件。此后，以类似于实例1的压缩成型，制成球形环密封件，该球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由在中心部分限定通孔的圆柱形内表面、局部凸出球形表面和该局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及外层，该外层一体形成在该球形环基底件的局部凸出球形表面上。
在这样得到的球形环密封件中，该球形环密封件包括：用于球形环基底件的耐热材料和用于球形环基底件的加固件，耐热材料包含压缩的膨胀石墨，加固件由用直径0.28mm的细金属丝编织且网眼尺寸为5mm长、4mm宽的压缩编织金属丝网制成，用于球形环基底件的加固件通过与用于球形环基底件的耐热材料的压缩膨胀石墨板I相互缠结而具有结构整体性。外层包括：由压缩编织金属丝网制成的加固件、用压缩成填充加固件的编织金属丝网的网眼的膨胀石墨板I制成的耐热材料、以及涂层的固体润滑剂，光滑外层的外表面由涂层的固体润滑剂构成（参见图22和23）。
比较例2（对应于专利文献2的实例6）
使用类似于上述比较例1的中空圆筒形编织金属丝网作为用于球形环基底件的加固件。作为用作球形环基底件的耐热材料的膨胀石墨板，使用包含4.0质量%的磷酸氢二铝和膨胀石墨、且密度为1.12Mg/m3、厚度为0.4mm的膨胀石墨板II。该膨胀石墨板II和带形编织金属丝网彼此叠置以形成重叠组件。然后，将该重叠组件以带形编织金属丝网置于内侧的方式来卷绕，由此制成其中膨胀石墨板II置于最外周的管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨板II的宽度方向的相对端部沿用作球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网的宽度方向分别从带形编织金属丝网突出。
作为用作外层的耐热材料的膨胀石墨板，使用包含4.0质量%磷酸氢二铝和膨胀石墨、且密度为0.3Mg/m3、厚度为1.35mm的膨胀石墨板II。通过使用类似于比较例1且直径为0.15mm的奥氏体不锈钢丝（SUS304），连续编织用作外层的耐热材料且网眼尺寸为3.5mm长、2.5mm宽的中空圆筒形编织金属丝网，并将用作外层的耐热材料的膨胀石墨板II连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部。此后，在类似于上述比较例1的方法的方法中，制成外层的复合板，在该复合板中，使用于外层的耐热材料的表面和用于外层的加固件的表面做成彼此平齐，并暴露加固件的表面和耐热材料的表面。
以与上述比较例1相同的方式，制成外层的多层板，其中固体润滑剂（45.0质量%的h-BN、50质量%的PTFE以及5.0质量%的勃姆石）的涂层形成在外层的复合板的一表面上。
其涂层面向外侧的、用于外层的多层板围绕上述管状基底件的外周表面缠绕，由此制成圆筒形预制件。此后，以类似于实例1的压缩成型，制成球形环密封件，该球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由在中心部分限定通孔的圆柱形内表面、局部凸出球形表面和该局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及外层，该外层一体形成在该球形环基底件的局部凸出球形表面上。
在这样得到的球形环密封件中，球形环基底件包括：由压缩膨胀石墨板II构成的耐热材料和用于球形环基底件的加固件，压缩膨胀石墨板II包含4.0质量%的磷酸二氢铝和膨胀石墨，用于球形环基底件的加固件由用直径为0.28mm的细金属丝编织且网眼尺寸为5mm长、4mm宽的编织金属丝网制成，并通过与压缩膨胀石墨板II相互缠结而具有结构整体性。外层包括：由压缩编织金属丝网制成的加固件、用压缩成填充加固件的编织金属丝网的网眼的膨胀石墨板II制成的耐热材料、以及涂层的固体润滑剂，光滑外层的外表面由涂层的固体润滑剂构成。
比较例3（对应于专利文献2的实例8）
使用类似于上述比较例1的带形编织金属丝网作为用于球形环基底件的加固件。作为用作球形环基底件的耐热材料的膨胀石墨板，使用包含1.0质量%五氧化磷、4.0质量%的磷酸氢二铝和膨胀石墨、且密度为1.12Mg/m3、厚度为0.4mm的膨胀石墨板III。通过将由膨胀石墨板III和带形金属丝网组成的重叠组件卷绕起来并使膨胀石墨板III设置在最外周上而制成管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨板III的宽度方向的相对端部沿用作球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网的宽度方向分别从带形编织金属丝网突出。
就用于外层的耐热材料而言，可使用膨胀石墨板III，其含有1.0重量%的五氧化二磷、4.0重量%的磷酸氢二铝和膨胀石墨，并具有0.3Mg/m3密度和1.35mm的厚度。作为用于外层的加固件，使用类似于上述比较例1的中空圆筒形编织金属丝网，其使用直径0.15mm的奥氏体不锈钢丝（SUS304）编织而成且网眼尺寸为3.5mm长、2.5mm宽。将用作外层的耐热材料的膨胀石墨板III连续插入该中空圆筒形编织金属丝网内部。此后，以类似于比较例1的方法，制成外层的复合板，其中用作外层的耐热材料的膨胀石墨板III的表面和用作外层的加固件的编织金属丝网构成的表面彼此平齐，膨胀石墨板III由1.0质量%的五氧化二磷、4.0质量%的磷酸氢二铝和膨胀石墨构成，由编织金属丝网构成的表面和由由1.0质量%的五氧化二磷、4.0质量%的磷酸氢二铝和膨胀石墨构成构成的膨胀石墨板III的表面分散地暴露在外表面上。
以与上述比较例1相同的方式，制成外层的多层板，其中固体润滑剂（45.0质量%的h-BN、50质量%的PTFE以及5.0质量%的勃姆石）的涂层形成在外层的复合板的一表面上。
其涂层面向外侧的、用于外层的多层板围绕上述管状基底件的外周表面缠绕，由此制成圆筒形预制件。此后，以类似于实例1的压缩成型，制成球形环密封件，该球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由在中心部分限定通孔的圆柱形内表面、局部凸出球形表面和该局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及外层，该外层一体形成在该球形环基底件的局部凸出球形表面上。
在这样得到的球形环密封件中，球形环基底件包括：由压缩膨胀石墨板III构成的耐热材料和用于球形环基底件的加固件，压缩膨胀石墨板III包含4.0质量%的磷酸二氢铝、1.0质量%的五氧化二磷和膨胀石墨，用于球形环基底件的加固件由用直径为0.28mm的细金属丝编织且网眼尺寸为5mm长、4mm宽的编织金属丝网制成，并通过与压缩膨胀石墨板III相互缠结而具有结构整体性。外层包括：由压缩编织金属丝网制成的加固件、用压缩成填充加固件的编织金属丝网的网眼的膨胀石墨板III制成的耐热材料、以及涂层的固体润滑剂，形成为平坦且光滑的外层的外表面是由涂层的固体润滑剂构成的。
接着，将给出通过将实例1至4和比较例1至4中得到的球形环密封件安装到图20所示的排气管的球形接头内，对于异常摩擦噪音发生的存在与否、气体泄漏量（l/min）以及磨损量进行测试的结果。
<异常摩擦噪音产生与否的测试条件>
使用盘簧的挤压力（弹簧设定力）：1,177N
摆动角度：±3°
激励频率：12Hz
温度（图20所示的凹形球形表面部分302的外表面温度）：从室温（25℃）至500℃
测试摆动次数：12个循环（3,000,000次摆动）
匹配构件（图20所示的张开部分301的材料）：SUS304
<测试方法和测量方法>
设定12Hz激励频率下的±3°的摆动为一个摆动单元，在室温（25℃）下45,000次摆动之后，在继续摆动的同时使环境温度上升到500℃（在温度上升期间，摆动次数为45,000次）。当环境温度达到500℃时，进行115,000次摆动，且随后在继续摆动的同时允许环境温度下降到室温（在温度下降期间，摆动次数为45,000次）。组合的总共250,000次摆动设定为一个循环，共进行12个循环（3,000,000次摆动）。
在上述各个时间点，即，（1）500,000次摆动之后，（2）1,000,000次摆动之后，（3）1,500,000次摆动之后，以及（4）2,000,000次摆动后，（5）2,500,000次摆动之后，以及（6）3,000,000次摆动之后使用以下判断标准进行是否发生异常摩擦噪音的评估。
<异常摩擦噪声的判断标准>
代码0：没有产生异常摩擦噪声。
代码0.5：可通过集声管确认产生异常摩擦噪声。
代码1：可在离开排气管球形接头的滑动部分约0.2m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码1.5：可在离开排气管球形接头的滑动部分约0.5m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码2：可在离开排气管球形接头的滑动部分约1m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码2.5：可在离开排气管球形接头的滑动部分约2m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码3：可在离开排气管球形接头的滑动部分约3m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码3.5：可在离开排气管球形接头的滑动部分约5m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码4：可在离开排气管球形接头的滑动部分约10m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码4.5：可在离开排气管球形接头的滑动部分约15m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
代码5：可在离开排气管球形接头的滑动部分约20m的位置处确认产生异常摩擦噪声。
在上述确定标准的总体评估中，相对于代码0至2.5而言确定为没有产生异常摩擦噪声（接受），而相对于代码3至5而言，确定为产生异常摩擦噪声（拒绝）。
此外，在上述测试条件下完成3,000,000次测试摆动时，按照实例1至4和比较例1至3中的每个对球形环密封件的外层的磨损进行测试。
<气体泄漏量的测试条件>
使用盘簧的挤压力（弹簧设定力）：588N
激励角度：±3°
激励频率（摆动速度）：1.6Hz
温度（图20所示的凹形球形表面部分302的外表面温度）：从室温（25℃）至500℃
摆动运动的次数：3,000,000
匹配构件（图20所示的张开部分301的材料）：SUS304
<测试方法>
在室温、1.6Hz的激励频率、±3°的条件下持续摆动，直至温度上升到500℃。在保持该温度的状态下继续该摆动运动，在摆动次数达到1,000,000、2,000,000以及3,000,000次的时间点测量气体泄漏量。
<气体泄漏量的测量方法>
关闭图20所示排气管球形接头的上游侧排气管100的开口，并允许干空气在49kPa（0.5kgf/cm2）的压力下从下游侧排气管200侧流出。通过流量计4次测量在静止中性状态和激励状态下来自接头部分（球形环密封件46的表面47与张开部分301之间的滑动接触部分、球形环密封件46的圆柱形内表面38与上游侧排气管100的管端部101之间的配装部分、以及大直径侧环形端面40与竖直设置在上游侧排气管100上的凸缘部分102之间的邻靠部分）的气体泄漏量，四次测量是（1）在测试早期（开始之前），（2）在4个循环（1,000,000次摆动）之后，（3）在8个循环（2,000,000次摆动）之后，以及（4）在12个循环（3000,000次摆动）之后。
表1和2显示上述测试的结果。
[表1]
Figure BDA0000394699090000351
[表2]
Figure BDA0000394699090000361
在以上表2中的磨损量中，关于根据实例1至4中每个球形环密封件在3,000,000次摆动之后外层的表面状态，最外层中由金属丝网制成的加固件已经磨掉，且位于其下层内的第二层加固件暴露，而在根据比较例1至3的每个球形环密封件的外层的情况下，最外层中由金属丝网制成的加固件在1,250,000次摆动之后已经磨掉，且位于其下层内并包含膨胀石墨的耐热材料暴露。表中磨损量的标记“*”是1,250,000次摆动之后的磨损量。
从表1至2中所示的测试结果可知，根据实例1至4的球形环密封件，在评价异常摩擦噪音方面，优于根据比较实例1和3的球形环密封件。从表2所示的磨损量的测试结果，可推测根据比较例1至3的球形环密封件产生异常摩擦噪声是由于以下情况：在1,250,000次摆动之后，滑动摩擦表面是仅暴露包含膨胀石墨的耐热材料的表面，且与匹配构件的滑动摩擦转换成与该暴露耐热材料的滑动摩擦。
如上所述，根据本发明的球形环密封件，即使外层由于与匹配构件的滑动摩擦而被磨掉和损失，且与匹配构件的滑动已经转换成与局部凸出球形中间层的滑动，但由于每个局部凸出球形中间层包括用于局部凸出球形中间层的加固件和包含膨胀石墨的耐热材料，其中加固件由直径0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽，耐热材料被压缩成填充该加固件的编织金属丝网的网眼并以混合形式与该耐热材料一体形成，且还由于由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面在每个局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，所以与匹配构件的滑动总是发生在使得由用于局部凸出球形中间层的加固件构成的表面和由用于局部凸出球形中间层的耐热材料构成的表面以混合形式存在的外表面处，且施加到局部凸出球形中间层的耐热材料和加固件中每个的载荷减小。于是，即使有非常小的摆动运动或过大的轴向载荷长时间连续地施加，还是能使在匹配构件的表面上造成诸如滑动摩擦痕迹的损坏的可能性最小，且能够实际上尽可能防止匹配构件表面由于损坏而变粗糙。因此，能够提供这样的球形环密封件，其能够实际上尽可能防止局部凸出球形中间层的局部凸出球形表面与匹配构件之间的密封性下降并实际上尽可能防止产生异常摩擦噪声，并提供了制造该球形环密封件的方法。
附图标记的说明
4,5,14,14a: 编织金属丝网
6:          膨胀石墨板
12:         重叠组件
13:         管状基底部分
20:         用于局部凸出球形中间层的板
21:         管状基底件
23:  涂层
24:  多层板
28:  用于外层的板
29:  圆筒形预制件
36:  模具
38:  圆柱形内表面
39:  局部凸出球形表面
40:  环形端面
41:  环形端面
42:  球形环基底件
43:  局部凸出球形中间层
44:  局部凸出球形表面
45:  外层
46:  球形环密封件
47:  外表面

Claims (8)

1.一种用在排气管接头中的球形环密封件，所述球形环密封件包括：
球形环基底件，所述球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及所述局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及多个局部凸出球形中间层，所述多个局部凸出球形中间层一体地形成在所述球形环基底件的所述局部凸出球形表面上并沿径向层叠；以及外层，所述外层一体形成在所述多个局部凸出球形中间层中的最外侧那一个的局部凸出球形表面上，
其中，所述球形环基底件包括用于所述球形环基底件的加固件和用于所述球形环基底件的耐热材料，所述加固件由用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长、3至5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而所述耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充所述加固件的所述编织金属丝网的网眼且以混合形式与所述加固件一体形成，
其中每个所述局部凸出球形中间层包括用于所述局部凸出球形中间层的加固件和用于所述局部凸出球形中间层的耐热材料，所述用于所述局部凸出球形中间层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而用于所述局部凸出球形中间层的所述耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充所述用于所述局部凸出球形中间层的加固件的所述编织金属丝网的网眼且以混合形式与所述加固件一体形成，由用于所述局部凸出球形中间层的所述加固件构成的表面在每个所述局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，以及
其中所述外层包括用于所述外层的加固件、由润滑成分构成的固体润滑剂、以及用于所述外层的耐热材料，所述用于所述外层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，用于所述外层的所述耐热材料包含膨胀石墨，用于所述外层的所述耐热材料和所述固体润滑剂被压缩成填充用于所述外层的所述加固件的编织金属丝网的网眼，所述外层的外表面形成光滑复合表面，在所述光滑复合表面中，由用于所述外层的所述加固件构成的表面和所述固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于所述外层的所述加固件构成的表面在所述外层的外表面上的所占面积比为30至60％。
2.如权利要求1所述的球形环密封件，其特征在于，所述润滑成分包含23至57质量％的六方氮化硼、5至15质量％的水合氧化铝、以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂。
3.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，用于所述球形环基底件、所述局部凸出球形中间层以及所述外层的所述耐热材料中的每个耐热材料除了膨胀石墨之外还包含1.0至16.0质量％的磷酸盐。
4.如权利要求3所述的球形环密封件，其特征在于，用于所述球形环基底件、所述局部凸出球形中间层以及所述外层的所述耐热材料中的每个耐热材料还包含0.05至5.0质量％的磷酸。
5.一种制造用在排气管接头内的球形环密封件的方法，所述球形环密封件包括：球形环基底件，所述球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及所述局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及多个局部凸出球形中间层，所述多个局部凸出球形中间层一体地形成在所述球形环基底件的所述局部凸出球形表面上并沿径向层叠；以及外层，所述外层一体形成在所述多个局部凸出球形中间层中的最外侧那一个的局部凸出球形表面上，所述方法包括以下步骤：
(a)制备由膨胀石墨构成的膨胀石墨板；
(b)制备带形编织金属丝网，所述带形编织金属丝网用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为3mm长、5mm宽；
(c)在通过将所述带形编织金属丝网叠置在所述膨胀石墨板上形成重叠组件之后，将所述重叠组件卷绕成中空圆筒形，以由此形成管状基底部分；
(d)将由膨胀石墨构成的另一膨胀石墨板插入使用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，并通过沿所述另一膨胀石墨板的厚度方向对其中插入有所述另一膨胀石墨板的所述中空圆筒形编织金属丝网加压而将所述中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平编织金属丝网，从而由此形成用于所述局部凸出球形中间层的板，在所述用于所述局部凸出球形中间层的板中所述另一膨胀石墨板的膨胀石墨填充到所述扁平编织金属丝网的网眼内，且用于所述局部凸出球形中间层的板通过所述另一膨胀石墨板的膨胀石墨和与所述膨胀石墨以混合形式一体形成的所述扁平编织金属丝网构成，由所述扁平编织金属丝网构成的表面在由所述扁平编织金属丝网构成的表面和由所述另一膨胀石墨板的所述膨胀石墨构成的表面以混合形式存在的外表面上的所占面积比为30至60％；
(e)将用于所述局部凸出球形中间层的所述板围绕所述管状基底部分的外部球形表面卷绕至少两圈，以由此形成管状基底件；
(f)制备由膨胀石墨构成的又一膨胀石墨板，并在所述又一膨胀石墨板的一表面上形成固体润滑剂的涂层，以由此形成多层板；
(g)将所述多层板插入另一中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，以及通过将两层之间插入有所述多层板的所述另一中空圆筒形编织金属丝网沿所述多层板的厚度方向加压而将所述另一中空圆筒形编织金属丝网形成另一扁平编织金属丝网，从而由此形成用于所述外层的板，在所述用于所述外层的板中，所述多层板的所述又一膨胀石墨板的膨胀石墨和形成在所述膨胀石墨板的一表面上的涂层的固体润滑剂填充到所述另一扁平编织金属丝网的网眼内，且所述用于所述外层的板由所述又一膨胀石墨板的膨胀石墨、所述涂层的所述固体润滑剂、以及与所述膨胀石墨和所述固体润滑剂一体形成的所述另一扁平编织金属丝网以混合形式构成，以及由所述另一扁平编织金属丝网构成的表面在由所述另一扁平编织金属丝网构成的表面、所述又一膨胀石墨板的膨胀石墨构成的表面、以及形成在所述又一膨胀石墨板的一表面上所述涂层的固体润滑剂构成的表面以混合形式存在的外表面上的所占面积比为30至60％；
(h)将用于所述外层的板在用于所述外层的板的外表面置于外侧的状态下围绕所述管状基底件的外周表面卷绕，以由此形成圆筒形预制件，所述外层的板的外表面中由所述另一带形编织金属丝网构成的表面、由膨胀石墨构成的表面、以及由固体润滑剂构成的表面以混合形式存在；以及
（i）将所述圆筒形预制件配装在模具内芯的外周表面上，将所述内芯放入所述模具内，并沿所述内芯的轴向方向将所述圆筒形预制件在所述模具内压缩成型，
其中，所述球形环基底件包括用于所述球形环基底件的加固件和用于所述球形环基底件的耐热材料，所述加固件由用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长、3至5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而所述耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充所述加固件的所述编织金属丝网的网眼并以混合形式与所述加固件一体形成，
其中每个所述局部凸出球形中间层包括用于所述局部凸出球形中间层的加固件和用于所述局部凸出球形中间层的耐热材料，所述用于所述局部凸出球形中间层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，而用于所述局部凸出球形中间层的所述耐热材料包含膨胀石墨并被压缩成填充所述用于所述局部凸出球形中间层的加固件的所述编织金属丝网的网眼并以混合形式与所述加固件一体形成，由用于所述局部凸出球形中间层的所述加固件构成的表面在每个所述局部凸出球形中间层的外表面上的所占面积比为30至60％，以及
其中所述外层包括用于所述外层的加固件、由润滑成分组成的固体润滑剂、以及用于所述外层的耐热材料，所述用于所述外层的加固件由用直径为0.10至0.20mm的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长、0.5至2.5mm宽的压缩编织金属丝网制成，用于所述外层的所述耐热材料包含膨胀石墨，用于所述外层的所述耐热材料和所述固体润滑剂被压缩成填充用于所述外层的所述加固件的金属丝网的网眼，所述外层的外表面形成光滑复合表面，在所述光滑复合表面中，由用于所述外层的所述加固件构成的表面和所述固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于所述外层的所述耐热材料构成的表面在所述外层的外表面上的所占面积比为30至60％。
6.如权利要求5所述的制造球形环密封件的方法，其特征在于，将水性分散体涂敷在所述又一膨胀石墨板的一表面以形成所述一表面上的固体润滑剂涂层，由此形成多层板，在所述水性分散体中六方氮化硼粉末和聚四氟乙烯树脂粉末分散地包含在氧化铝溶胶内，在所述氧化铝溶胶中水合氧化铝颗粒分散地包含在含有酸的作为分散体介质的水中，其氢离子浓度（pH）为2至3，所述水性分散体作为固体含量含有30至50质量％的润滑成分，所述润滑成分由23至57质量％的六方氮化硼、33至67质量％的聚四氟乙烯树脂粉末以及5至15质量％的水合氧化铝。
7.如权利要求5或6所述的制造球形环密封件的方法，其特征在于，所述膨胀石墨板中的每个除了膨胀石墨之外还包含1.0至16.0质量的磷酸盐。
8.如权利要求7所述的制造球形环密封件的方法，其特征在于，所述膨胀石墨板中的每个还包含0.05至5.0质量％的磷酸。
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