JP2014185650A

JP2014185650A - カンプロファイルガスケットの製造方法及び該方法により製造されたカンプロファイルガスケット

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Publication number: JP2014185650A
Application number: JP2013059094A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Tsukamoto; 勝朗塚本
Original assignee: Japan Matex KK
Current assignee: Japan Matex KK
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-10-02
Also published as: KR101367612B1

Abstract

【課題】シール性に優れたカンプロファイルガスケットを効率良く製造することができるカンプロファイルガスケットの製造方法を提供すること。
【解決手段】円環状に形成された金属製のガスケット基材２’を平板上６に配置する基材配置工程と、前記ガスケット基材２’の内部空間に、前記ガスケット基材２’の内周面に沿うように左右一対の金型４を配置する金型配置工程と、前記左右一対の金型４の一方又は両方を、両金型間の距離が増加する方向に移動させて、前記円環状のガスケット基材２’を略楕円環状に延伸する金型移動工程と、略楕円環状とされたガスケット基材の両面に弾性シートを貼着する弾性シート貼着工程と、を備えていることを特徴とするカンプロファイルガスケットの製造方法である。
【選択図】図４

Description

本発明は、金属製のガスケット基材の両面に弾性シートを貼着してなるカンプロファイルガスケットの製造方法及び該方法により製造されたカンプロファイルガスケットに関する。

従来、流体の流通を許容及び遮断するゲート弁（バルブ）において、ボンネットとバルブボディとの間に挟持されてシール性を確保するために使用されるガスケットとしては、ジョイントシートや渦巻きガスケットが用いられていた。
しかしながら、このような従来のガスケットでは、シール性が十分ではなく例えば高圧流体を流通させた場合には漏れが生じるおそれがあった。また、径が大きいガスケットの場合、均等に締め付けることが難しく、締め付けにバラつきが生じることで漏れを生じるおそれがあった。

一方、カンプロファイルガスケットは、金属製のガスケット基材の両面に弾性シートを貼着した構造を有しており、低い締め付け面圧で良好なシール性を得ることができることが知られている（特許文献１参照）。
従来、カンプロファイルガスケットは、特許文献１に記載されたような円環状（リング状）のものが知られているが、例えば大型のゲート弁に適用する場合、略楕円環状のものが必要となる。

略楕円環状のカンプロファイルガスケットを製造する場合、略楕円環状の金属製ガスケット基材が必要となる。従来、略楕円環状の金属製ガスケット基材は、長尺板状の金属製を略楕円環状に屈曲させて両端部を突き合わせ溶接する等の方法により製造されていた。
しかし、この方法では、屈曲工程、溶接工程、突き合わせ溶接部の研磨工程等の多数の工程が必要となり、製造効率が低いという問題があった。

特開２０１０−１５９８５２号公報

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、シール性に優れたカンプロファイルガスケットを、効率良く製造することができるカンプロファイルガスケットの製造方法及び該方法により製造されたカンプロファイルガスケットを提供するものである。

請求項１に係る発明は、円環状に形成された金属製のガスケット基材を平板上に配置する基材配置工程と、前記ガスケット基材の内部空間に、前記ガスケット基材の内周面に沿うように左右一対の金型を配置する金型配置工程と、前記左右一対の金型の一方又は両方を、両金型間の距離が増加する方向に移動させて、前記円環状のガスケット基材を略楕円環状に延伸する金型移動工程と、略楕円環状とされたガスケット基材の両面に弾性シートを貼着する弾性シート貼着工程と、を備えていることを特徴とするカンプロファイルガスケットの製造方法に関する。

請求項２に係る発明は、前記左右一対の金型の内部にそれぞれベアリングが装着され、前記ベアリングの外輪が前記ガスケット基材の内周面に当接しており、前記金型移動工程において前記ベアリングの外輪が回転することを特徴とする請求項１記載のカンプロファイルガスケットの製造方法に関する。

請求項３に係る発明は、前記平板に互いに平行な直線状の複数本の溝が形成されており、前記ベアリングの内輪に嵌入された軸体の下端部が前記溝内に配置されており、前記金型移動工程において、前記軸体が前記溝に沿って移動することにより前記ベアリングと共に前記金型が移動することを特徴とする請求項２記載のカンプロファイルガスケットの製造方法に関する。

請求項４に係る発明は、前記金型移動工程において、前記金型が油圧シリンダの駆動により移動することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のカンプロファイルガスケットの製造方法に関する。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の方法により製造されてなることを特徴とするカンプロファイルガスケットに関する。

請求項１に係る発明によれば、円環状に形成された金属製のガスケット基材を平板上に配置する基材配置工程と、前記ガスケット基材の内部空間に、前記ガスケット基材の内周面に沿うように左右一対の金型を配置する金型配置工程と、前記左右一対の金型の一方又は両方を、両金型間の距離が増加する方向に移動させて、前記円環状のガスケット基材を略楕円環状に延伸する金型移動工程と、を有することにより、従来の方法に比べて略楕円環状の金属製ガスケット基材を効率良く製造することができる、そのため、カンプロファイルガスケットの製造効率を向上させることが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、前記左右一対の金型の内部にそれぞれベアリングが装着され、前記ベアリングの外輪が前記ガスケット基材の内周面に当接しており、前記金型移動工程において前記ベアリングの外輪が回転することから、金型移動工程において、ベアリングが装着された金型を、変形する金属製ガスケット基材の内周面に追従させながら円滑に移動させることができる。そのため、金属製ガスケット基材の内周面に対して不要な力が加わることがなく、内周面を傷つけることなく円滑に変形させることが可能となる。

請求項３に係る発明によれば、平板に互いに平行な直線状の複数本の溝が形成されており、前記ベアリングの内輪に嵌入された軸体の下端部が前記溝内に配置されており、前記金型移動工程において、前記軸体が前記溝に沿って移動することにより前記ベアリングと共に前記金型が移動することから、複数のベアリングを互いに平行に且つ円滑に移動させることができ、金属製ガスケット基材を容易且つ確実に所望の略楕円環状に変形させることが可能となる。

請求項４に係る発明によれば、前記金型移動工程において、前記金型が油圧シリンダの駆動により移動することから、簡易な装置構成により金型に強い力を加えて確実に移動させることが可能となる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１乃至４いずれかに記載の方法により製造されてなるカンプロファイルガスケットであるから、シール性に優れており且つ大量生産に適したカンプロファイルガスケットとなる。

本発明に係るカンプロファイルガスケットを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線拡大断面図である。本発明に係るカンプロファイルガスケットの製造方法の基材配置工程を示す図である。本発明に係るカンプロファイルガスケットの製造方法の金型配置工程を示す図である。本発明に係るカンプロファイルガスケットの製造方法の金型移動工程を示す図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。実施例のカンプロファイルガスケットの形状を示す図である。第一の締め付け方法の説明図である。第二の締め付け方法の説明図である。ガスケットの厚み測定箇所と漏れ量確認箇所と締め付け箇所と設置場所（バルブに対する位置）を示す図である。実施例１のガスケットの厚み測定結果（変化率）を示すグラフである。実施例２のガスケットの厚み測定結果（変化率）を示すグラフである。比較例のガスケットの厚み測定結果（変化率）を示すグラフである。

以下、本発明に係るカンプロファイルガスケットの製造方法及び該方法により製造されたカンプロファイルガスケットの好適な実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係るカンプロファイルガスケットを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線拡大断面図である。尚、拡大円内に内部構造（ガスケット基材の表面）を示している。
本発明に係るカンプロファイルガスケット（１）は、略楕円環状に形成された金属製のガスケット基材（２）と、このガスケット基材（２）の両面に貼着された弾性シート（３）とから構成されている。

ガスケット基材（２）を構成する金属の種類としては、例えばステンレス、鉄、アルミニウム等を例示することができるが、これらに限定はされない。
ガスケット基材（２）は、平面視において略楕円環状である。具体的には、互いに対向する同じ曲率半径の２つの長円弧状部分と、互いに対向してこれら２つの長円弧状部分の端部同士を繋ぐ同じ曲率半径の２つの短円弧状部分とから構成されており、長円弧状部分の曲率半径は、短円弧状部分の曲率半径よりも大きい。
ガスケット基材（２）は偏平な板状部材であり、その厚さは特に限定されないが、例えば１．５〜６．０ｍｍ程度に設定される。

ガスケット基材（２）の表裏両面には断面略Ｖ字状の溝（４）が形成されている。溝（４）は、多数本が同心略楕円状に間隔をあけて設けられている。そのため、ガスケット基材（２）の表裏面は、鋸刃状の断面を呈する（図１（ｂ）参照）。
溝（４）の深さは特に限定されないが、例えば０．３〜１．０ｍｍ程度に設定される。隣り合う溝（４）の間隔（ピッチ）も特に限定されないが、例えば１．０〜２．０ｍｍ程度に設定される。溝（４）の角度も特に限定されないが、９０°が好適である。

弾性シート（３）は、接着剤や両面テープ等の任意の接着手段を用いてガスケット基材（２）の表裏両面に貼着されている。
弾性シート（３）としては、膨張黒鉛シート、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シート、ゴムシート、粘土シート、黒鉛粘土複合材シート等を例示することができるが、ガスケット材料として使用可能な弾性素材であればよく、これらに限定はされない。
弾性シート（３）の厚みは特に限定されないが、例えば０．２〜２．０ｍｍ程度に設定される。

ガスケット基材（２）の表裏両面に弾性シート（３）が貼着されたカンプロファイルガスケット（１）は、締め付け面圧が加わると、締め付けにより変形した弾性シート（３）がガスケット基材（２）の溝（４）に入り込む。これにより、弾性シート（３）の流れ（幅方向への過剰変形）が生じにくくなるため、弾性シート（３）から締め付け面圧に対する高い反発力が生じ、その結果、低い締め付け面圧でも優れたシール性能が発揮される。また、弾性シート（３）の流れが生じにくいため、締め付け時において、部位により締め付け力の偏りが生じにくい。そのため、非熟練者であっても容易に均等に締め付けることが可能となり、良好なシール性を発揮することができる。

次に、本発明に係るカンプロファイルガスケットの製造方法について説明する。
先ず、図２に示すように、円環状に形成された金属製のガスケット基材（２’）を平板（６）上に配置する（基材配置工程）。ガスケット基材（２’）は、表裏面に上述したような溝（図示略）を有するものである。このようなガスケット基材（２’）は、市販されているため容易に入手することができる。ガスケット基材（２’）が配置される平板（６）としては、フライス盤等の工作機械に使用される高剛性の金属製テーブル等が好適に使用される。

次に、図３に示すように、円環状のガスケット基材（２’）の内部空間に、ガスケット基材（２’）の内周面に沿うように左右一対の金型（４）を配置する（金型配置工程）。金型（４）は、平面視において略長方形状をなす金属製のプレートからなり、ガスケット基材（２’）の内周面に向く側の辺（Ｒ）が、変形後の略楕円環状のガスケット基材（２）の内周面に沿う曲線状となっている。金型（４）の厚さは、ガスケット基材（２’）の厚さと同じか、ガスケット基材（２’）より厚くすることが好ましい。

左右一対の金型（４）の内部には、それぞれ２つずつのベアリング（５）が装着されている。各金型（４）において、２つのベアリング（５）は、辺（Ｒ）の略両端部に配置されている。ベアリング（５）としては、ラジアル軸受の転がり軸受が好適に使用される。各ベアリング（５）は、外輪（５１）がガスケット基材（２’）の内周面に当接するように配置される。ベアリング（５）の厚さは、ガスケット基材（２’）の厚さと同じか、ガスケット基材（２’）より厚くすることが好ましい。

次に、図４に示すように、左右一対の金型（４）の一方又は両方を、両金型間の距離が増加する方向（矢印参照）に移動させることにより、円環状のガスケット基材（２’）を略楕円環状に延伸する（金型移動工程）。
この金型移動工程において、ベアリング（５）の外輪（５１）はガスケット基材（２’）の内周面に当接しながら回転する。これにより、ベアリング（５）が装着された金型（４）を、変形するガスケット基材（２’）の内周面に追従させながら円滑に移動させることができる。そのため、ガスケット基材（２’）の内周面に対して不要な力や過剰な力が加わることがなく、内周面を傷つけることなく円滑に略楕円環状に変形させることが可能となる。

金型（４）を移動させる方法としては、油圧シリンダ（図示略）の駆動（シリンダロッドの伸長）により行わせる方法が好適に用いられるが、この方法には限定されず、他の方法、例えばリニアモータや、モータとラックとピニオンの組み合わせ等の他の駆動手段を用いて移動させる方法を採用してもよい。

平板（６）の表面には、互いに平行な直線状の複数本（図示例では２本）の溝（６１）が形成されている。
ここで、図３のＡ−Ａ線断面図である図５に示すように、溝（６１）内には、各ベアリング（５）の内輪（５２）に嵌入された軸体（７）の下端部が配置されている。軸体（７）は、内輪（５２）に嵌入された円柱状部分（７１）と、溝（６１）内に配置された膨出部分（７２）とからなり、膨出部分（７２）は軸体（７）が溝（６１）から抜けることを防ぐ抜け止めの機能を果たしている。

金型移動工程においては、軸体（７）を溝（６１）に沿って移動させ、これに伴って、ベアリング（５）と共に金型（４）を移動させる。これにより、複数（４つ）のベアリング（５）を互いに平行に且つ円滑に移動させることができ、円環状のガスケット基材（２’）を容易且つ確実に所望の略楕円環状に変形させることが可能となる。

金型移動工程により円環状のガスケット基材（２’）を変形（延伸）させた後、金型（４）を取り外すことにより、略楕円環状のガスケット基材（２）が得られる。
最後に、略楕円環状のガスケット基材（２）の表裏両面に、接着剤等を用いて弾性シート（３）を貼着する（弾性シート貼着工程）ことにより、図１に示すようなカンプロファイルガスケット（１）が得られる。

上記した方法によれば、長尺板状の金属製を略楕円環状に屈曲させて両端部を突き合わせ溶接する等の従来の方法に比べて、略楕円環状の金属製ガスケット基材を効率良く製造することができる、そのため、カンプロファイルガスケットの製造効率を向上させることが可能となる。

以下、本発明に係るカンプロファイルガスケットの実施例及び比較例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例には何ら限定されない。

＜試験サンプル＞
上記製造方法により、図６に示す形状を有する２種類のカンプロファイルガスケットを製造し、それぞれ実施例１，２のサンプルとした。また、実施例サンプルと略同形状を有する従来の渦巻きガスケットを比較例のサンプルとした。実施例１，２及び比較例のサンプルの厚さ及び材質を表１に示す。

＜ゲート弁への装着＞
上記３種類のサンプルをそれぞれゲート弁（Cast Carbon Steel, GATE Valves Class150,N.B. OS&Y, RF, H/O (Ishida Valve 製)）のバルブボディとボンネットの間に装着し、表２に示す２種類の締め付けトルクによりボルトにより締め付け固定した。
締め付け方法は、以下の２種類の方法を用いた。
第一の方法（「締付１」と略）では、図７左に示す数字の順番（１番→１２番）で１周、各位置にあるボルトを締め付けた後、図７右に示す数字の順番（１番→１２番）で１周、各位置にあるボルトを締め付け、更に２番のボルトを締め付けた。
第二の方法（「締付２」と略）では、図８に示す数字の順番（１番→１２番）で２周、各位置にあるボルトを締め付け、更に２番のボルトを締め付けた。
いずれの方法においても、各ボルトの締め付けトルクは、表２に示す規定の締め付けトルクとした。

＜試験方法＞
表３に示す方法にて、試験機（TEMES valve.teq社製、VDI2440、API622、ISO15848規格試験可）を使用し、閉じた状態のゲート弁に流体を供給し、流体の漏洩量をHeリークディテクター（PhoeniXL300）を用いて測定した。

＜試験結果＞
（Ａ）リーク試験結果
リーク試験結果を表４に示す。
後述する図９の漏れ量確認箇所（８箇所）においてヘリウムの漏れ量（mbar・L／s）を室温で測定した。各箇所のヘリウムの漏れ量の平均値と、室内のヘリウム量に対しての漏れ量の比率（漏れ比率＝「漏れ量／室内のヘリウム量」）を表４及び表５に示す。尚、表中の「E-04」「E-05」「E-06」はそれぞれ「×10^-4」「×10^-5」「×10^-6」を表す。

表４及び表５の結果より、実施例１，２のガスケットは、締め付けトルク30Nm、70Nmのいずれにおいても、比較例のガスケットと比べて漏れ量が少なかった。このことから、本発明に係るカンプロファイルガスケットが、優れたシール性能を有していることが確認された。

（Ｂ）厚み測定結果
上記リーク試験結果の前後における各ガスケットの厚みを測定した。
図９にガスケットの厚み測定箇所と漏れ量確認箇所と締め付け箇所と設置場所（バルブに対する位置）を示す。図の最も内側の略楕円に記載された番号は厚み測定箇所に関する番号であり、図の中間の略楕円に記載された番号は漏れ量確認箇所に関する番号であり、図の最も外側の略楕円に記載された番号は締め付け箇所に関する番号である。
厚み測定結果を図１０〜図１２に示す。図１０は実施例１、図１１は実施例２、図１２は実施例３の結果をそれぞれ示している。また、図１０〜図１２において、左側の棒が「締付１」、右側の棒が「締付２」の結果をそれぞれ示している。

図１０〜図１２の結果より、実施例１，２のガスケットは比較例のガスケットに比べて測定箇所による厚みの変化率の差が小さかった。このことから、本発明に係るカンプロファイルガスケットが、片締めとなりにくい（締め付けの偏りが生じにくい）ことが確認された。

本発明に係るカンプロファイルガスケットは、流体の漏洩を防ぐためのガスケットとして様々な用途に幅広く使用することが可能であり、例えばゲート弁におけるボンネットとバルブボディとの間のシール性を確保するために好適に利用される。その他、ボイラー、タンク、タンクローリー、ダクト類のマンホール、マッドホール等の楕円形状ガスケット等として利用される。

１カンプロファイルガスケット
２金属製の略楕円環状のガスケット基材
２’ 金属製の円環状のガスケット基材（変形前のもの）
３弾性シート
４溝（ガスケット基材）
５ベアリング
５１外輪
５２内輪
６平板
６１溝（平板）
７軸体
７１円柱状部分
７２膨出部分

Claims

円環状に形成された金属製のガスケット基材を平板上に配置する基材配置工程と、
前記ガスケット基材の内部空間に、前記ガスケット基材の内周面に沿うように左右一対の金型を配置する金型配置工程と、
前記左右一対の金型の一方又は両方を、両金型間の距離が増加する方向に移動させて、前記円環状のガスケット基材を略楕円環状に延伸する金型移動工程と、
略楕円環状とされたガスケット基材の両面に弾性シートを貼着する弾性シート貼着工程と、を備えていることを特徴とするカンプロファイルガスケットの製造方法。
前記左右一対の金型の内部にそれぞれベアリングが装着され、前記ベアリングの外輪が前記ガスケット基材の内周面に当接しており、
前記金型移動工程において前記ベアリングの外輪が回転することを特徴とする請求項１記載のカンプロファイルガスケットの製造方法。
前記平板に互いに平行な直線状の複数本の溝が形成されており、
前記ベアリングの内輪に嵌入された軸体の下端部が前記溝内に配置されており、
前記金型移動工程において、前記軸体が前記溝に沿って移動することにより前記ベアリングと共に前記金型が移動することを特徴とする請求項２記載のカンプロファイルガスケットの製造方法。
前記金型移動工程において、前記金型が油圧シリンダの駆動により移動することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のカンプロファイルガスケットの製造方法。
請求項１乃至４いずれかに記載の方法により製造されてなることを特徴とするカンプロファイルガスケット。