CN1253250A - 螺旋型密封垫圈用填充材料以及螺旋型密封垫圈 - Google Patents

Abstract

用于螺旋型密封垫圈的填充材料(1)和使用上述填充材料(1)制成的螺旋型密封垫圈(W)。填充材料(1)或螺旋型密封垫圈(W)可用于密封液体或气体等流体的各种管路接头或流体机器的结合部位等。填充材料(1)是将膨胀的石墨粒子加压一体化得到的带状的膨胀石墨带(2)的以喷砂处理去除了表面(2A)或内面(2B)高密度部分而得到的。螺旋型密封垫圈(W)是使填充材料(1)与金属带板制得的环箍材料(5)以相互复合的状态以螺旋型回卷而得到的。该螺旋型的密封垫圈(W)生产性优良,可挠性、弯曲性、及柔软性优良,在低面压力下也可以发挥优良的密封性。

Description

螺旋型密封垫圈用填充材料以及螺旋型密封垫圈

本发明涉及用于密封水、油等液状，蒸汽或气体等气状流体的各种管路接头或流体机器的结合部位等的螺旋型密封垫圈(ガスケット)的填充材料(フィラ-)。

另外，本发明还涉及使用上述填充材料制成的螺旋型密封垫圈。

现有已知的代表性的螺旋型密封垫圈，是由具有V形或W形等波形的断面材料金属带板制成的环箍材料，和石棉纸(アスペストペ-パ)制成的填充材料相互复合回卷形成螺旋型的产品。

然而，上述的螺旋型密封材料，填充材料用的是石棉纸，处理时会产生粉尘，这些粉尘被指出若被人吸入，会引起对健康的损害。有鉴于此，现在对其使用加以限制，作为替代的填充材料，开发了非石棉的膨胀石墨带作为填充材料的使用膨胀石墨的螺旋型密封垫圈。

另外，为了使使用膨胀石墨的螺旋型密封垫圈密封性进一步提高，有提案使使用膨胀石墨的螺旋型密封垫圈与加有石墨的PTFE纤维(聚四氟乙烯树脂纤维)制成的辅助填充材料合并使用，或者在膨胀石墨中间部位复合沿纵向伸长的碳纤维等。

然而，采用膨胀石墨的填充材料制成的现有的螺旋型密封垫圈具有以下的问题：

(1)由于膨胀石墨抗张强度小，所以当卷曲成型为螺旋型时，容易发生切损。

(2)由于膨胀石墨带的伸展性小，弯曲性不足，可沿金属带板在带材间形成的空间形状而变形，不仅容易产生空隙，而且容易相对于弯曲产生裂缝。特别是在具有波浪形断面的环箍材料组合时，当卷曲成型为螺旋型时，在波浪形的顶部产生裂缝，在该部位出现空隙，由于这种原因，在横向或螺旋型的弯曲方向就有发生微量渗透泄漏的可能性。

(3)仅由膨胀石墨粒子加压得到的膨胀石墨带，其内部有微小的空隙，而表面有膨胀石墨粒子的高密度和高取向的致密层。由此，在象采用石棉纸时进行的各种封闭材料的含浸或涂覆很困难。特别是在膨胀石墨带的表面由于有上述的致密层的存在，有憎水性，对水的湿润性差，难于通过例如利用含浸或涂覆水分散性型的封闭材料改善密封性。

(4)使用PTFE纤维制成的辅助密封材料或者复合碳纤维的产品，材料价格昂贵而且制造复杂，另外使用PTFE系辅助密封材料的材料还有耐热性降低的问题。

本发明是根据上述事实进行的。

本发明的目的在于提供螺旋型密封垫圈的填充材料，其可挠性、弯曲性以及柔软性大幅改善，生产性提高。

本发明的另一个目的在于提供螺旋型密封垫圈的填充材料，即便在结合力小的情况下产生面压，也可以显著提高密封性。

本发明的再一个目的，是提供使用上述填充材料的螺旋型密封垫圈。

为达到上述目的，本发明的螺旋型密封垫圈用填充材料是将膨胀后的石墨粒子加压一体化后制得的膨胀石墨带的表面或内面去除至少一部分高密度部分而得到的。该填充材料由于除去了高密度的致密层部分，改善了可挠性，具有了柔软的弯曲性，其柔软性提高，折曲强度也得到改善。

本发明的填充材料也可在上述膨胀石墨带的表面或内面沿带的纵向部分至少去除一部分高密度部分后，在带的纵向部分连续形成凸部。由此，不仅带的折曲性得到改善，而且由于带的纵向方向形成连续的凸部，例如当环箍材料具有波形断面形状时，在波形顶部的密度可以提高，防止形成螺旋型的密封垫圈在涡卷的卷曲方向发生渗透泄漏，可以进一步提高密封性。

本发明的螺旋型密封垫圈是将上述填充材料与金属带板制成的环箍材料相互以复合的状态以螺旋型而回卷制得的。

上述螺旋型密封垫圈，由于使用了上述的改善了各种特性的填充材料，在以涡卷性卷回成型时不容易产生切损，不仅改善了密封垫圈的生产性能，填充材料易于顺着金属带板环箍材料形成的空间形状而变形，而且，即便折曲也不容易出现裂缝，不会产生空隙，或者可能性非常小，可使螺旋型的密封垫圈整体的密封性显著提高。在填充材料具有凸部时，其较两侧突出的高度与其宽度的比期望为1∶10。

另外，上述金属带板的断面形状即便为波形时，期望使去除至少一部分高密度部分后的膨胀石墨带的表面或内面与上述金属带板的谷相接触。螺旋型的密封垫圈，例如，可形成具有内径d1＝72.6mm、外径d2＝92.5mm、厚度t1＝14.5mm的尺寸。

上述膨胀石墨带也可以用封闭材料涂布或含浸。封闭材料例如适用聚乙二醇、PTFE、石蜡、硅氧烷树脂、橡胶等。膨胀石墨带用封闭材料涂布或含浸，封闭材料涂布于表面上，容易塞住膨胀石墨内部存在的微小空隙，对低面压时的密封性改善是有益的。

如上，采用本发明的填充材料，采用膨胀石墨填充材料代替石棉作为螺旋型密封垫圈的填充材料，在生产和密封性能方面等特性的期望的性质，可通过去除高密度部分这种极简单的手段而实现显著改善，从而产生效果。

另外，根据本发明的螺旋型密封垫圈，由于采用了上述改善了各种特性的填充材料，不仅改善了生产性能，而且也实现了密封性显著改善的效果。

本发明的具有数据的特征和作用，可通过以下说明的实施例而明确。

图1是本发明实施例1中螺旋型密封垫圈用填充材料的主要部位的断面斜视图。

图2是本发明实施例2中螺旋型密封垫圈用填充材料的主要部位的断面斜视图。

图3是本发明实施例3中螺旋型密封垫圈用填充材料的主要部位的断面斜视图。

图4是本发明实施例4中螺旋型密封垫圈用填充材料的主要部位的断面斜视图。

图5是比较例中螺旋型密封垫圈用填充材料的主要部位的断面斜视图。

图6是本发明螺旋型密封垫圈用填充材料的半纵断面图。

图7是说明常温气体密封试验方法的图。

图8是表示常温气体密封试验结果的图。

图9是说明90°弯曲测试方法的图。

图10是说明卷曲测试方法的图。

以下根据附图说明本发明的实施例。

图1、图2、图3和图4是本发明的实施例1、2、3和4中的螺旋型密封垫圈用填充材料1，以及图5所示的比较例的螺旋型密封垫圈用填充材料1，均是对膨胀的石墨粒子加压相互一体化，形成的带状的膨胀石墨带2，该膨胀石墨带的厚度t(如图1所示，图2～图5中省略)，为0.38mm。之后，对膨胀石墨带2进行如下的各种处理。以下分别对各实施例和比较例中在膨胀石墨带2表面和内面进行的处理进行说明。

实施例1：

如图1所示，对膨胀石墨带2进行喷砂处理，去除高密度致密层部分，使其失去0.5重量％。2A表示膨胀石墨带2的表面。膨胀石墨带2的内面2B仍为高密度致密层。

实施例2：

如图2所示，对膨胀石墨带2进行喷砂处理，去除表面的高密度致密层部分，使其失去总计1重量％。2A和2B分别表示膨胀石墨带2的表面和膨胀石墨带2的内面。

实施例3：

如图3所示，对膨胀石墨带2进行喷砂处理，去除表面的高密度致密层部分，使其失去总计1重量％后，在其表面和内面两面以及内部的空隙部分含浸20重量％的作为封闭材料的聚乙二醇3。作为封闭材料，除聚乙二醇外，还可以用PTFE、石蜡、硅氧烷树脂、橡胶等。

实施例4：

使用实施例2的螺旋型密封垫圈用填充材料1，如图4所示，在去除了致密层部分的膨胀石墨带2的表面2A的横向的中央，沿带的纵向连续形成比两侧高0.1mm、宽度w为1mm的凸部。

比较例：

如图5所示，在上述膨胀石墨带2的表面2A和内面2B均有未处理的高密度致密层存在。

图6所示为螺旋型密封垫圈(试样)W的的断面结构。该螺旋型的密封垫圈W是由实施例1～4和比较例所示的填充材料与略带V形断面形状的金属带板、具体地说就是SUS304(ステンレス制)的环箍材料5以相互复合的状态以螺旋型回卷制成的。螺旋型的密封垫圈W，具有内径d1＝72.6mm，外径d2＝82.5mm，厚度t1＝14.5mm的尺寸。另外上述实施例1中，是以经过喷砂处理去除了高密度致密层部分的表面2A与环箍材料5的谷接触而回卷的。

分别对使用实施例1～4和比较例的填充材料1与环箍材料5制成的各个螺旋型密封垫圈(试样)W进行常温气体密封试验。

常温气体密封试验的方法如图7所示，①各试样W以上下一对的凸缘(フランジ)7、7加压于预定的面压力，在该状态保持3分钟②保持N₂负荷5分钟后，用公知的肥皂膜法测定泄漏量，然后③将N₂气减压至常压，将面压力升至下一水平，重复上述①～③的过程。

常温气体密封试验的结果如图8所示，由此试验结果可见，采用实施例1和实施例2的填充材料的螺旋型密封垫圈，密封特性没有差别，与比较例相比密封性优良。采用实施例3的螺旋型密封垫圈，面压力在200～800kgf/cm²的范围内，几乎未见施加面压力的效果，而且在200kgf/cm²的低面压力的情况下密封性能也优良。另外，采用实施例4的填充材料的螺旋型密封垫圈，尽管在200kgf/cm²下几乎未见密封性的改善，但在350kgf/cm²以上，可以明显看到施加夹紧面压力对密封性的效果。

另外，本发明产品之一的实施例2的填充材料1与表1所示的现有产品1、2、3、4均进行90°弯曲测试。如图9所示，90°弯曲测试是指在前后两个方向反复交替折曲90°的方法。90°弯曲测试的结果如表2所示，由表2可见，现有产品1～4，其最高可折曲次数为12.2次，与此相对，本发明产品取得了1000次以上的可折曲次数，可见具有柔软的弯曲性。

                                表1

检品	现有产品1	现有产品2	现有产品3	现有产品4	实施例2
						原料石墨	鳞片状	鳞片状	鳞片状	鳞片状	鳞片状
膨胀率(％)	120	140	140	180	180
						压延次数(次)	6	6	8	8	8
薄片密度(g/cm3)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
						厚度(mm)	0.38	0.38	0.38	0.38	0.38
表面去除	否	否	否	否	表面内表面各0.5重量％

                                 表2

检品	现有产品1	现有产品2	现有产品3	现有产品4	实施例2
						可折曲次数(次)	1.6	3.0	5.3	12.2	1000以上

另外，还对本发明产品之一的实施例2的填充材料1与表1所示的现有产品3、4进行了如图10所示的卷曲测试。其结果如表3所示，现有产品的最小可卷曲半径为4.5mm，与此相对，本发明产品的最小可卷曲半径为非常小的1.5mm，可见具有优良的可挠性和柔软的弯曲性。

此外，采用各实施例1～4制成的螺旋型的密封垫圈W的环箍材料5不限于如图6所说明的断面形状略呈V字形者，断面形状略呈W形，断面形状略呈U形，或者平板状者均可。

Claims (15)

1.螺旋型密封垫圈用填充材料，是采用膨胀的石墨粒子加压一体化得到的膨胀石墨带，其特征在于，上述膨胀石墨带的表面或内面至少有一部分是去除了高密度部分的。

2.根据权利要求1记载的螺旋型密封垫圈用填充材料，通过上述在膨胀石墨带的表面或内面沿纵向去除至少一部分高密度部分，在带的纵向连续形成凸部。

3.螺旋型密封垫圈，由填充材料和填充材料相互复合得到的填充材料，其特征在于，是使膨胀的石墨粒子加压一体化得到的膨胀石墨带，在其表面或内面至少有一部分去除了高密度部分而制得的填充材料，与金属带板制得的环箍材料，以相互复合的状态以螺旋型回卷而得到的。

4.螺旋型密封垫圈，由填充材料和填充材料相互复合得到的填充材料，其特征在于，是使膨胀的石墨粒子加压一体化得到的膨胀石墨带，通过上述在膨胀石墨带的表面或内面沿纵向去除至少一部分高密度部分，在带的纵向连续形成凸部而制得的填充材料，与金属带板制得的环箍材料，以相互复合的状态以螺旋型回卷而得到的。

5.根据权利要求3记载的螺旋型密封垫圈，上述膨胀石墨带涂布或含浸了封闭材料。

6.根据权利要求4记载的螺旋型密封垫圈，上述膨胀石墨带涂布或含浸了封闭材料。

7.根据权利要求5记载的螺旋型密封垫圈，上述封闭材料选自聚乙二醇、PTFE、石蜡、硅氧烷树脂、橡胶。

8.根据权利要求6记载的螺旋型密封垫圈，上述封闭材料选自聚乙二醇、PTFE、石蜡、硅氧烷树脂、橡胶。

9.根据权利要求4记载的螺旋型密封垫圈，上述凸部自两侧突出的高度与其宽度的比为1∶10。

10.根据权利要求3记载的螺旋型密封垫圈，上述金属带板的断面形状为波形。

11.根据权利要求4记载的螺旋型密封垫圈，上述金属带板的断面形状为波形。

12.根据权利要求3记载的螺旋型密封垫圈，至少去除了一部分高密度部分的膨胀石墨带的表面或内面与上述金属带板的谷相接触。

13.根据权利要求4记载的螺旋型密封垫圈，至少去除了一部分高密度部分的膨胀石墨带的表面或内面与上述金属带板的谷相接触。

14.根据权利要求3记载的螺旋型密封垫圈，其尺寸为内径d1＝72.6mm、外径d2＝92.5mm、厚度t1＝14.5mm。

15.根据权利要求4记载的螺旋型密封垫圈，其尺寸为内径d1＝72.6mm、外径d2＝92.5mm、厚度t1＝14.5mm。

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