JP2011144881A

JP2011144881A - うず巻形ガスケット

Info

Publication number: JP2011144881A
Application number: JP2010006659A
Authority: JP
Inventors: Akinori Owaki; 晃則大脇; Naoya Miyagi; 直哉宮城
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: JP5478270B2

Abstract

【課題】使用前のガスケットに不可避の外力が作用しても散（ばら）け難く、また溝フランジの補修により溝深さが深くなっても、シールのために必要な面圧を確保できるうず巻形ガスケットを提供する。
【解決手段】略Ｖ字断面の金属製フープ材１とフィラー材２とが重ねて巻き回されてなり、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部Ｘを有するうず巻形ガスケット１０であって、ガスケット本体部Ｘの受圧面の両面に、膨張黒鉛材１１を貼付する。
【選択図】図３

Description

本発明は、高温高圧の機器や配管の継手部に使用され、水、油、蒸気、ガス等の流体をシールする目的で使用されるうず巻形ガスケットに関する。

うず巻形ガスケットは、金属薄板を略Ｖ字断面に絞り加工したフープ材とフィラー材とが重ねて巻き回されてなり、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部を有する構成を基本形としたものが知られている。また、締付圧力によるガスケット本体の内側への変形の防止やセンタリングを目的として、金属製補強リングをガスケット本体の内側や外側あるいは両方に設けた内輪付、外輪付、内外輪付等と称される種々のタイプが知られている（例えば特開２００２−３１７８７４号公報）。

うず巻形ガスケットにおいて、フィラー材の種類としては、従来は石綿ペーパーを帯状にスリットした石綿テープが一般的であったが、石綿繊維が原因と推測されている健康障害が社会問題となって石綿の使用が禁止されたため、現在は石綿以外の無機材を主原料とし、ゴムとアラミド繊維等の有機物をバインダーとした抄造紙、いわゆるノンアスベストペーパーをスリットしたものや膨張黒鉛テープ、フッ素樹脂テープ、マイカテープ、バーミキュライトを主原料とするテープが使われている。

うず巻形ガスケットはガスケット本体部の厚さが、３．２ｍｍ、４．５ｍｍ、６．４ｍｍのものが使用されており、一般的にはガスケット本体厚さ４．５ｍｍのガスケットが広く使用されている。このようなうず巻形ガスケットは石油精製、石油化学プラント、発電所、製鉄所などにおいて、配管の接続場所等で流体をシールするために使用される。また、うず巻形ガスケットは高温高圧、低温、熱サイクル、温度サイクルなどの負荷がかかる厳しい条件でも優れたシール性を発揮する。

特開２００２−３１７８７４号公報

しかしながら、うず巻形ガスケットは、運搬や移動の際に、振動や落下等の衝撃、すなわち外部から不可避の力が加わることがある。このような場合、うず巻形ガスケットは、金属薄板を略Ｖ字断面に絞り加工したフープ材とフィラー材とが重ねて巻き回されてなる構造であることから、フープ材とフィラー材が散（ばら）けてしまうことがある。また、載置の仕方によっては、自重による反りが発生することもあり、このような場合にも、フープ材とフィラー材が散（ばら）けてしまうという問題がある。このような問題は、特に口径の大きなうず巻形ガスケットにおいて顕著に表われる。

また、うず巻形ガスケットは口径が大きくなるほど圧縮強度（締付量に対して発生する面圧）が小さくなる傾向がある。このため、基本形うず巻形ガスケットを溝フランジに使用する場合に、フランジ面の補修により溝が深くなると、締付量が小さくなり、シールのために必要な面圧が得られなくなるため、フランジ溝の修正が必要となり、多大なコストと時間を要する。よって従来から、うず巻形ガスケットの構造面からの解決が望まれていた。

従って、本発明の目的は、従来の上記課題を解決したものであって、使用前のガスケットに不可避の外力が作用しても散（ばら）け難く、またフランジ面溝が補修により深くなっても優れたシール性を発揮できるうず巻形ガスケットを提供することにある。

かかる実情において、本発明者等は鋭意検討を行った結果、略Ｖ字断面の金属製フープ材とフィラー材とが重ねて巻き回されてなり、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部を有するうず巻形ガスケットであって、該ガスケット本体部の受圧面の少なくとも一方の面に、膨張黒鉛材を貼付したものであれば、使用前のガスケットに不可避の外力が作用しても散（ばら）け難く、またフランジ溝が補修により深くなってもシールできる面圧を確保できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、略Ｖ字断面の金属製フープ材とフィラー材とが重ねて巻き回されてなり、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部を有するうず巻形ガスケットであって、該ガスケット本体部の受圧面の少なくとも一方の面に、膨張黒鉛材を貼付したことを特徴とするうず巻形ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、前記膨張黒鉛材が、膨張黒鉛テープであることを特徴とする前記うず巻形ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、前記膨張黒鉛テープは、クリンクル加工したものであることを特徴とする前記うず巻形ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、前記膨張黒鉛材が、膨張黒鉛シートを打ち抜き加工したものであることを特徴とする前記うず巻形ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、前記膨張黒鉛材の厚みが、０．２５〜０．５０ｍｍであることを特徴とする前記うず巻形ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、前記ガスケット本体部の受圧面の両面に、膨張黒鉛材を貼付したことを特徴とする前記うず巻形ガスケットを提供するものである。

本発明によれば、ガスケット本体部の受圧面の少なくとも一方の面に、膨張黒鉛材を貼付したため、フープ材とフィラー材は、径方向及び径方向の直角方向に対して、共に一体性が高まっており、不可避の外力が作用しても、ばらけることがない。また、フランジ溝が補修により深くなってもシールできる面圧を確保でき優れたシール性を発揮できる。特に、口径が大きいうず巻形ガスケットやガスケット本体部の厚さが小さいうず巻形ガスケットにおいて、特に顕著な効果を奏する。

本実施の形態におけるうず巻形ガスケットの平面図である。図１のうず巻形ガスケットの膨張黒鉛材貼付前の平面図である。本実施の形態におけるうず巻形ガスケットの断面図である。うず巻形ガスケットの受圧面に圧力Ｗが作用している状態を示す図である。ばらけ評価の試験装置の概略図である。油圧式圧縮試験装置の概略図である。

本実施の形態におけるうず巻形ガスケット１０は、厚みの薄い、環状のものであり、対向するシール面間に装着されてシール機能を果たすものであり、略Ｖ字断面の金属製フープ材１と膨張黒鉛テープ等のフィラー材２とが重ねて巻き回されてなり、両側面がシール面９に当接する受圧面５となるガスケット本体部Ｘを有し、ガスケット本体部Ｘの受圧面５の両面に、膨張黒鉛材１１を貼付したものである。すなわち、本例のうず巻形ガスケット１０は、図２に示す従来のうず巻形ガスケット１０ａの受圧面５に膨張黒鉛材１１を貼付したものである。

膨張黒鉛材１１としては、膨張黒鉛テープ、又は膨張黒鉛シートを打ち抜き加工したリング状シート材が挙げられる。このような部材であれば、受圧面５に対して貼付が容易であると共に、薄くできるため、既設配管等に取り付ける際、締め付け後の厚さが変わることがない。

膨張黒鉛材１１の厚みは、概ね０．２５〜０．５０ｍｍである。膨張黒鉛材１１の厚みが０．２５ｍｍ未満では、フープ材とフィラー材を固定する力が小さくなり、ばらけ防止効果が小さくなる。また、膨張黒鉛材１１の厚みが０．５０ｍｍを超える場合、本来のガスケット厚さから乖離してしまい、既設配管等に取り付ける際、締め付け後の厚さが変わってしまい問題となる。

膨張黒鉛テープは、フィラー材として用いる膨張黒鉛テープを用いることができる。また、膨張黒鉛テープとしては、表面が平らな通常のテープあるいは表面にしわが施されたクリンクル加工したテープ等が使用できる。クリンクル加工はギャザー加工とも称され、公知の方法で加工できる。クリンクル加工した膨張黒鉛テープは、口径が、例えば６００ｍｍ以下のように小さくとも、受圧面５の内周と外周の寸法差をしわで修正できるため都合がよい。また、表面にしわがあっても、締め付け後はフランジ面と隙間を生じることがなく、十分なシール性能を発揮する。

リング状の膨張黒鉛シート材は、膨張黒鉛シートを、平面視で受圧面５形状と略同じ形状に打ち抜き加工したものである。リング状の膨張黒鉛シート材は、口径が、例えば６００ｍｍ以下のような、比較的小さいものであっても、均一な厚さの膨張黒鉛材１１を形成できる。

膨張黒鉛材１１を受圧面５に貼付する方法としては、接着剤による貼り付け、粘着テープによる貼り付け等、公知の貼付方法が挙げられる。接着力及び粘着力は、それほど強いものでなくとも、本願発明の効果を奏する。粘着テープによる貼付方法の一例を示す。先ず、離型紙付き両面粘着テープを用い、これを膨張黒鉛テープの片面に貼り付ける。次いで、他方の離型紙を除去しつつ、粘着テープ貼付済み膨張黒鉛テープをガスケット本体部の受圧面５に貼付する。この方法によれば、簡単な方法により、うず巻形ガスケットの受圧面５に膨張黒鉛材１１を確実に貼付できる。

なお、膨張黒鉛材１１は、ガスケット本体部Ｘの受圧面５の両面に貼付する形態に限定されず、受圧面５のいずれか一方の面に貼付されたものであってもよい。受圧面５のいずれか一方の面に貼付されたものであっても、フープ材とフィラー材は一体的に固定されており、不可避の外力が作用しても、ばらけることがない。また、一方のフランジ面にキズや歪がある場合、このフランジ面側に膨張黒鉛材１１がくるようにガスケット１０を設置すればよい。

うず巻形ガスケット１０において、ガスケット本体部Ｘの厚さ（ｔ_１）は、略Ｖ字断面における膨張黒鉛テープ２の幅寸法でもある。ガスケット本体厚さ（ｔ_１）は、金属製フープ材の略Ｖ字断面形状への加工性、締め付けによる所定の圧縮量の確保等を考慮して適宜決定される。

金属製フープ材としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌなどのステンレス鋼帯を使用すればよい。略Ｖ字断面における金属製フープ材の幅（図３中、上下方向の長さ）は、渦巻き形ガスケットとしての厚みを言う（図３参照）。

うず巻形ガスケット１０は、ガスケット本体部Ｘの外周に、金属製フープ材が巻き回された外周空巻き部７を形成している。外周空巻き部７として使用する金属製フープ材は、ガスケット本体部Ｘを構成する金属製フープ材と同じ材質、同じ形状であってもよく、また、材質や形状が異なっていてもよい。

うず巻形ガスケット１０は、ガスケット本体部Ｘの内周に、金属製フープ材が巻き回された内周空巻き部８を形成している。内周空巻き部８として使用する金属製フープ材は、ガスケット本体部Ｘを構成する金属製フープ材と同じ材質、同じ形状であってもよく、また、材質や形状が異なっていてもよい。

うず巻形ガスケット１０は、空巻き部７の外周に、ガスケット本体部Ｘの厚み（ｔ_１）より小の厚みを有する外輪４を形成している。外輪４は、任意の構成要素であり、センタリング機能を有している。外輪４は、金属板を使用すればよい。

うず巻形ガスケット１０は、内周空巻き部８の内周に、ガスケット本体部Ｘの厚み（ｔ_１）より小の厚みを有する内輪３を形成している。内輪３は、任意の構成要素であり、締付圧力によるガスケット本体の内側への変形の防止機能を有している。内輪３は、外輪３と同様の金属板を使用すればよい。なお、符号６は貫通孔であり、シール面９、９間に設置することで、流体が流れる流路となる。

次に、うず巻形ガスケット１０の製造方法を説明する。先ず所定の厚さ、所定の幅寸法の金属製フープ材を略Ｖ字形に絞り加工する。次いで、略Ｖ字形断面の金属製フープ材を内輪３の外周部にスポット溶接し、金属製フープ材だけを２〜５周巻いて内周空巻き部８を形成する。次いで、フィラー材として所定の厚さ、所定の幅寸法の膨張黒鉛テープを重ね合わせ、重ね合わせたまま所定寸法になるまで成巻してガスケット本体部Ｘを形成する。次いで、最後に金属製フープ材のみ２〜５周程度空巻きした後スポット溶接して外周空巻き部７を形成する。この時、ガスケットの本体部Ｘの厚さを所定の寸法になるように押駒すきまを調整し、膨張黒鉛のはみ出し量を所定の寸法とする。最後に、所定の厚さの金属板（外輪４）を装着してうず巻形ガスケット中間品１０ａを完成させる。

次いで、うず巻形ガスケット中間品１０ａの受圧面５に膨張黒鉛材１１を貼付する。うず巻形ガスケット中間品１０ａの受圧面５に膨張黒鉛テープを貼付するには、次のように行う。すなわち、受圧面５の幅寸法（図２中、符号ｗ_１）及び受圧面５の円周長さに相当するテープ長さの膨張黒鉛テープ１１を準備する。受圧面５の両面に貼付するには、この膨張黒鉛テープ１１を２枚準備する。次いで、膨張黒鉛テープ１１に粘着テープを貼付し、粘着テープが貼られた膨張黒鉛テープ１１を、粘着テープが膨張黒鉛テープ１１と受圧面５の間に介在するように、受圧面５に貼付する。貼付の方法は、テープの端から順次、円周形状に沿って貼り付けていけばよい。これにより、うず巻形ガスケット１０が得られる。このうず巻形ガスケット１０であれば、使用前である運搬中あるいは取扱中の際、不可避の外力が作用しても、ばらけることがない。

次に、うず巻形ガスケット１０の使用方法を説明する。うず巻形ガスケット１０は、石油精製、石油化学プラント、発電所、製鉄所などにおいて、配管の接続場所、すなわち、対向するシール面９、９間に装着されて流体をシールするために使用される（図４参照）。なお、図４は、締め付け荷重Ｗが作用して、フィラー材である膨張黒鉛２のはみ出し部分が潰れ、受圧面の膨張黒鉛材１１と一体となった状態を示す。更に所定の締め付け面圧まで締め付けると、金属製フープ材１が撓み、適度な圧縮量が得られ、良好なシール性が得られる。うず巻形ガスケット１０は、従来のうず巻形ガスケットと比べると、本体厚さが大きいため、同じ厚さまで締付けた場合に、より高い面圧が発生し、シールに必要な面圧を確保し易い。また、本体厚さが大きいため、フランジ溝が補修により深くなってもシールできる面圧を確保できる。

本発明のうず巻形ガスケット１０は、従来のうず巻形ガスケットと比べると、同一厚さまで圧縮した時の発生面圧を１．５倍以上とすることができる。なお、膨張黒鉛材１１の幅寸法は、受圧面５の幅寸法（図２中、符号ｗ_１）に厳密に一致する必要はなく、外周空巻き部７側や内周空巻き部８側へ多少延びていてもよい。

実施例
次ぎに実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

図１及び図３に示す構造のうず巻形ガスケットを作製した。呼び寸法は、本体内径６１９ｍｍ、本体外径６４９ｍｍ、本体厚さ３．２ｍｍである。先ず厚さ０．２ｍｍ、幅４ｍｍのＳＵＳ３０４製フープ材を、略Ｖ字断面形に絞り加工した。このＳＵＳ３０４製フープを１周巻いた後、等間隔でスポット溶接しながら更に１周巻きして合計３周巻いた後、フィラー材として厚さ０．３８ｍｍ、幅５ｍｍの膨張黒鉛テープを重ね合わせ、重ね合わせたものを、所定寸法になるまで渦巻き状に成巻しガスケット本体部Ｘを形成し、次いで最後にフープ材のみ３周空巻きした後、スポット溶接してうず巻形ガスケットを完成させた。

次いで、受圧面５の幅寸法（図２中、符号ｗ_１）、受圧面５の円周長さに相当するテープ長さ及び厚み０．３８ｍｍのクリンクル加工を施した膨張黒鉛テープ１１を２枚準備した。所定寸法に切断前のクリンクル加工を施した膨張黒鉛テープは、「Ｔ/＃１２２１グラシールガスケットテープ」（ニチアス社製）を使用した。次いで、裏面の粘着テープの離型紙を剥がし、受圧面５に貼付してうず巻形ガスケットを作製した。得られたうず巻形ガスケットは、下記のばらけし易さの評価方法により、破壊発生荷重を測定し、圧縮試験により圧縮特性を評価した。その結果、破壊発生荷重は６３Ｎであった。また、２．７ｍｍまで圧縮した場合の発生面圧は２５２Ｎ／ｍｍ^２であり、次に示す従来のうず巻形ガスケットの３倍以上であった。

比較例１
膨張黒鉛テープ１１の使用を省略した以外は、実施例１と同様の方法でうず巻形ガスケットを作製し、ばらけし易さの評価方法により、破壊発生荷重を測定し、圧縮試験により圧縮特性を評価した。その結果、破壊発生荷重は３５Ｎであった。また、２．７ｍｍまで圧縮した場合の発生面圧は６９Ｎ／ｍｍ^２であった。

（ばらけし易さの評価方法）
ばらけし易さの評価は、図５に示す試験装置を使用することで行なった。すなわち、うず巻形ガスケット１０を定盤２０とシャコ万力３０で固定し、うず巻形ガスケット１０の外周部に荷重測定器４０で荷重を測定しながら垂直方向の力を加えた。そして、うず巻形ガスケット１０のフープ材とフィラー材がばらけた時の荷重（破壊発生荷重（Ｎ））を求めた。

（圧縮試験）
図６に示す油圧式圧縮試験装置を使用し評価した。下部耐圧盤上２５に、溝フランジを模擬した、試験フランジ２１とアダプターリング２２からなる模擬フランジを載せ、その中にうず巻形ガスケット１０を設置後、荷重を負荷、除圧する。この時、圧力センサー２３で圧縮荷重を、変位センサー２４でガスケット変位量を自動記録する。圧縮後、本体厚さ２．７ｍｍ時の発生荷重を、呼び寸法から算出される受圧面５の面積で除して、発生面圧を求める。

本発明によれば、使用前の運搬あるいは取扱いの際、不可避の外力が作用しても、ばらけることがない。このため、使用前の品質棄損リスクを顕著に軽減できる。また、溝フランジの補修により溝深さが深くなってもシールできる面圧を確保でき優れたシール性を発揮できため、メンテナンスコストを低減できる。

Claims

略Ｖ字断面の金属製フープ材とフィラー材とが重ねて巻き回されてなり、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部を有するうず巻形ガスケットであって、該ガスケット本体部の受圧面の少なくとも一方の面に、膨張黒鉛材を貼付したことを特徴とするうず巻形ガスケット。
前記膨張黒鉛材が、膨張黒鉛テープであることを特徴とする請求項１記載のうず巻形ガスケット。
前記膨張黒鉛テープは、クリンクル加工したものであることを特徴とする請求項２記載のうず巻形ガスケット。
前記膨張黒鉛材が、膨張黒鉛シートを打ち抜き加工したものであることを特徴とする請求項１記載のうず巻形ガスケット。
前記膨張黒鉛材の厚みが、０．２５〜０．５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のうず巻形ガスケット。
前記ガスケット本体部の受圧面の両面に、膨張黒鉛材を貼付したことを特徴とする請求項１記載のうず巻形ガスケット。