JP2021139416A

JP2021139416A - うず巻形ガスケット

Info

Publication number: JP2021139416A
Application number: JP2020036244A
Authority: JP
Inventors: 洋樹林; Hiroki Hayashi; 英男山根; Hideo Yamane
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-16

Abstract

【課題】従来よりも高い温度条件下で使用することができるうず巻形ガスケットを提供する。【解決手段】うず巻形ガスケット１は、金属材料で帯板状に形成されてうず巻状に巻回されたフープ材１１と、フープ材１１よりも軟質材料で帯板状に形成され、巻回されたフープ材１１の径方向の間に介在する２種類のフィラー材１２と、を備える。２種類のフィラー材１２は、ニッケル銅合金からなり幅方向の断面形状に曲げ部１２Ａ１を有する第１フィラー材１２Ａと、第１フィラー材１２Ａよりも軟質の非金属材料からなる第２フィラー材１２Ｂと、によって構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、うず巻形ガスケットに関する。

例えば気体や液体などの流体の機器同士を接続する箇所において、互いに対向する一対のシール面間には、流体の漏洩を防止するうず巻形ガスケットが装着されている。一般に、うず巻形ガスケットは、金属材料で帯板状に形成されるとともに幅方向の断面形状に曲げ部を有するフープ材と、フープ材よりも軟質材料で帯板状に形成されたフィラー材とを重ね合わせ、うず巻状に巻回して構成されている。巻回後のフィラー材は、フープ材の曲げ部に沿って曲げ変形される。

高温条件下で使用されるうず巻形ガスケットとしては、高温で耐熱性や耐食性に優れたニッケル合金からなるフープ材と、高温での熱劣化の影響が少ない純ニッケルからなるフィラー材と、を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６２５０５３９号公報

特許文献１のうず巻形ガスケットよりもさらに高い温度条件下で使用することができるうず巻形ガスケットが要望されている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも高い温度条件下で使用することができるうず巻形ガスケットを提供することを目的とする。

（１）本発明のうず巻形ガスケットは、金属材料で帯板状に形成され、うず巻状に巻回されたフープ材と、前記フープ材よりも軟質材料で帯板状に形成され、巻回された前記フープ材の径方向の間に介在する２種類のフィラー材と、を備え、前記２種類のフィラー材は、ニッケル銅合金からなり、幅方向の断面形状に曲げ部を有する第１フィラー材と、前記第１フィラー材よりも軟質の非金属材料からなる第２フィラー材と、によって構成されている。

本発明によれば、ニッケル銅合金からなる第１フィラー材は、従来の純ニッケルからなるフィラー材よりも硬質であるため、高温時において第１フィラー材の曲げ部の弾性力は、従来のフィラー材の曲げ変形部の弾性力よりも高くなる。これにより、一対のシール面間に装着されたうず巻形ガスケットを軸方向に圧縮して締め付けたときの締付圧力を、従来のうず巻形ガスケットよりも高くすることができる。その結果、本発明のうず巻形ガスケットを従来よりも高い温度条件下で使用することができる。また、巻回されたフープ材の径方向の間には、第１フィラー材よりも軟質の第２フィラー材が介在するので、第１フィラー材に起因してシール面に対するうず巻形ガスケットの馴染み性が低下するのを抑制することができる。

（２）前記うず巻形ガスケットは、前記フープ材と、前記第１フィラー材と、前記第２フィラー材と、を重ねてうず巻状に巻回されている巻回部分を備えるのが好ましい。
この場合、巻回部分を製作する際に、フープ材、第１フィラー材、及び第２フィラー材を同時に巻き上げることができるので、うず巻形ガスケットを容易に製作することができる。

（３）前記巻回部分は、径方向内側から、前記フープ材、前記第２フィラー材、及び前記第１フィラー材の順に重なっているのが好ましい。
フープ材、第１フィラー材、及び第２フィラー材は、その順に柔軟性が高くなる。本発明では、柔軟性が最も低いフープ材の径方向外側に、柔軟性が最も大きい第２フィラー材が重なっているので、第２フィラー材がフープ材の形状に沿って変形し、両者の間が隙間なく埋まる。これにより、うず巻形ガスケットのシール性が高くなる。

（４）前記巻回部分は、径方向内側から、前記フープ材、前記第１フィラー材、及び前記第２フィラー材の順に重なっていてもよい。
フープ材、第１フィラー材、及び第２フィラー材は、その順に反発力が小さくなる。このため、径方向内側から、フープ材、第１フィラー材、及び第２フィラー材の順に重ねることで、フープ材が第１フィラー材を押圧し、第１フィラー材が第２フィラー材を押圧する。これにより、高温条件下でうず巻形ガスケットを使用しているときに、第２フィラー材の有機成分が消失してやせることにより応力緩和が生じても、フープ材の押圧力が第１フィラー材を介して第２フィラー材に伝わり続けるので、うず巻形ガスケットを全体としてみたときの応力緩和は生じにくい。

本発明のうず巻形ガスケットによれば、従来よりも高い温度条件下で使用することができる。

本発明の第１実施形態に係るうず巻形ガスケットが装着された流体機器を示す断面図である。図１のａ部拡大図である。うず巻形ガスケットの平面図である。本発明の第２実施形態に係るうず巻形ガスケットを示す断面図である。

以下、本発明のうず巻形ガスケットの実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るうず巻形ガスケット１が装着された流体機器５０を示す断面図である。図１において、流体機器５０は、円筒部材５１と、円筒部材５１の上端側の開口を塞ぐ蓋部材５３と、を備えている。

蓋部材５３は、円筒部材５１の上面５１ａに載置される円板状の蓋本体５４と、蓋本体５４の中央部から下方に突出して円筒部材５１内に挿入される円柱状の挿入部５５と、を有している。蓋本体５４は、複数のボルト５６により円筒部材５１の上端部に固定されている。円筒部材５１と蓋部材５３との間には、うず巻形ガスケット１が装着される締切り構造のガスケット装着部６０が形成されている。

図２は、図１のａ部拡大図である。図２において、ガスケット装着部６０は、円筒部材５１の上面５１ａの内周側に形成された環状の溝部５２と、蓋本体５４の下面５４ａと、挿入部５５の外周面５５ａと、によって区画形成された環状の空間である。ガスケット装着部６０において、うず巻形ガスケット１は、溝部５２の底面５２ａと、蓋本体５４の下面５４ａとの間に挟み込まれている。これらの底面５２ａと下面５４ａは、うず巻形ガスケット１によりシールされるシール面とされている。

以上の構成により、複数のボルト５６を締め付けると、うず巻形ガスケット１には、その軸方向（幅方向）両側から所定の締め付け圧が作用することで、両シール面である底面５２ａ及び下面５４ａ間のシール性が確保される。これにより、円筒部材５１の内周面５１ｂと挿入部５５の外周面５５ａとの間から、ガスケット装着部６０に侵入した高温の流体が、蓋本体５４の下面５４ａと円筒部材５１の上面５１ａとの間から外部に漏洩するのを、うず巻形ガスケット１により防止することができる。

図３は、うず巻形ガスケット１の平面図である。なお、図２に示すうず巻形ガスケット１は、図３のＡ−Ａ矢視断面図でもある。図２及び図３において、うず巻形ガスケット１は、環状に形成されており、ガスケット本体部２と、ガスケット本体部２の内周に形成された内空巻き部３と、ガスケット本体部２の外周に形成された外空巻き部４と、によって構成されている。

ガスケット本体部２は、金属材料で帯板状に形成されたフープ材１１と、フープ材１１よりも軟質材料で帯板状に形成された２種類のフィラー材１２と、によって構成されている。
フープ材１１は、例えばインコネルなどのニッケル合金からなり、幅方向の断面形状に第１曲げ部１１ａを有している。第１曲げ部１１ａの断面形状は、例えばＶ字状に形成されている。

２種類のフィラー材１２は、例えばモネルなどのニッケル銅合金からなる第１フィラー材１２Ａと、第１フィラー材１２Ａよりも軟質の非金属材料からなる第２フィラー材１２Ｂと、によって構成されている。

第１フィラー材１２Ａは、その幅方向の断面形状に第２曲げ部（曲げ部）１２Ａ１を有している。第２曲げ部１２Ａ１の断面形状は、例えば、第１曲げ部１１ａと略同一形状のＶ字状に形成されている。

第２フィラー材１２Ｂは、例えばマイカ、セラミックまたは膨張黒鉛などの無機鉱物からなり、うず巻状に巻回（後述）する前の状態では平板状に形成されている。第２フィラー材１２Ｂは、フープ材１１及び第１フィラー材１２Ａと共に巻回することで、これらの断面形状と略同一形状（Ｖ字状）に曲げ変形される。

ガスケット本体部２は、フープ材１１と、第１フィラー材１２Ａと、第２フィラー材１２Ｂと、を重ねて、うず巻状に複数回にわたって巻回した巻回部分とされている。本実施形態のガスケット本体部２は、径方向内側から、フープ材１１、第２フィラー材１２Ｂ、及び第１フィラー材１２Ａの順に重ねながら、例えば１０回にわたって巻回されている。これにより、ガスケット本体部２では、巻回されたフープ材１１の径方向の間に、２種類のフィラー材（第１フィラー材１２Ａ及び第２フィラー材１２Ｂ）が介在している。

内空巻き部３は、フープ材１１のみをうず巻状に複数回にわたって巻回して構成されている。本実施形態の内空巻き部３は、例えば２回にわたって巻回されている。内空巻き部３の外周には、ガスケット本体部２が巻回されている。

外空巻き部４は、ガスケット本体部２の外周において、フープ材１１のみをうず巻状に複数回にわたって巻回して構成されている。本実施形態の外空巻き部４は、例えば４回にわたって巻回されている。

ガスケット本体部２、内空巻き部３、及び外空巻き部４の各フープ材１１は、第１曲げ部１１ａを径方向外側に突出させた状態で巻回されている。ガスケット本体部２の第１フィラー材１２Ａは、フープ材１１と同様に、第２曲げ部１２Ａ１を径方向外側に突出させた状態で巻回されている。これにより、うず巻形ガスケット１の内周面には、内空巻き部３（フープ材１１）の第１曲げ部１１ａによって、環状の溝部１ａが形成されている。また、うず巻形ガスケット１の外周面には、外空巻き部４（フープ材１１）の第１曲げ部１１ａによって、環状の突出部１ｂが形成されている。

以上、第１実施形態のうず巻形ガスケット１によれば、ニッケル銅合金からなる第１フィラー材１２Ａは、従来の純ニッケルからなるフィラー材よりも硬質であるため、高温時において第１フィラー材１２Ａの第２曲げ部１２Ａ１の弾性力は、従来のフィラー材の曲げ変形部の弾性力よりも高くなる。これにより、一対のシール面（底面５２ａおよび下面５４ａ）間に装着されたうず巻形ガスケット１を軸方向に圧縮して締め付けたときの締付圧力を、従来のうず巻形ガスケットよりも高くすることができる。その結果、うず巻形ガスケット１を従来よりも高い温度条件下で使用することができる。また、巻回されたフープ材１１の径方向の間には、第１フィラー材１２Ａよりも軟質の第２フィラー材１２Ｂが介在するので、第１フィラー材１２Ａに起因してシール面（底面５２ａおよび下面５４ａ）に対するうず巻形ガスケット１の馴染み性が低下するのを抑制することができる。

また、ガスケット本体部（巻回部分）２は、フープ材１１と、第１フィラー材１２Ａと、第２フィラー材１２Ｂと、を重ねてうず巻状に巻回されているので、ガスケット本体部２を製作する際に、フープ材１１、第１フィラー材１２Ａ、及び第２フィラー材１２Ｂを同時に巻き上げることができる。これにより、うず巻形ガスケット１を容易に製作することができる。

また、ガスケット本体部２は、径方向内側から、フープ材１１、第２フィラー材１２Ｂ、及び第１フィラー材１２Ａの順に重なっているので、以下の作用効果を奏する。フープ材１１、第１フィラー材１２Ａ、及び第２フィラー材１２Ｂは、その順に柔軟性が高くなる。本実施形態では、柔軟性が最も低いフープ材１１の径方向外側に、柔軟性が最も大きい第２フィラー材１２Ｂが重なっているので、第２フィラー材１２Ｂがフープ材１１の形状に沿って変形し、両者の間が隙間なく埋まる。これにより、うず巻形ガスケット１のシール性が高くなる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係るうず巻形ガスケット１を示す断面図である。本実施形態のうず巻形ガスケット１では、ガスケット本体部２の各構成材の巻回順序が第１実施形態と異なる。具体的には、図４に示すように、本実施形態のガスケット本体部（巻回部分）２は、径方向内側から、フープ材１１、第１フィラー材１２Ａ、及び第２フィラー材１２Ｂの順に重ねて、うず巻状に複数回にわたって巻回されている。本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。

以上、第２実施形態のうず巻形ガスケット１においても、ニッケル銅合金からなる第１フィラー材１２Ａは、従来の純ニッケルからなるフィラー材よりも硬質であるため、高温時において第１フィラー材１２Ａの第２曲げ部１２Ａ１の弾性力は、従来のフィラー材の曲げ変形部の弾性力よりも高くなる。これにより、一対のシール面（底面５２ａおよび下面５４ａ）間に装着されたうず巻形ガスケット１を軸方向に圧縮して締め付けたときの締付圧力を、従来のうず巻形ガスケットよりも高くすることができる。その結果、うず巻形ガスケット１を従来よりも高い温度条件下で使用することができる。また、巻回されたフープ材１１の径方向の間には、第１フィラー材１２Ａよりも軟質の第２フィラー材１２Ｂが介在するので、第１フィラー材１２Ａに起因してシール面（底面５２ａおよび下面５４ａ）に対するうず巻形ガスケット１の馴染み性が低下するのを抑制することができる。

また、フープ材１１、第１フィラー材１２Ａ、及び第２フィラー材１２Ｂは、その順に反発力が小さくなる。このため、径方向内側から、フープ材１１、第１フィラー材１２Ａ、及び第２フィラー材１２Ｂの順に重ねることで、フープ材１１が第１フィラー材１２Ａを押圧し、第１フィラー材１２Ａが第２フィラー材１２Ｂを押圧する。これにより、高温条件下でうず巻形ガスケット１を使用しているときに、第２フィラー材１２Ｂの有機成分が消失してやせることにより応力緩和が生じても、上記のようにフープ材１１の押圧力が第１フィラー材１２Ａを介して第２フィラー材１２Ｂに伝わり続けるので、うず巻形ガスケット１を全体としてみたときの応力緩和は生じにくい。

［その他］
上記実施形態では、ガスケット本体部２にフープ材１１が含まれているが、フープ材１１を含まずに２種類のフィラー材１２のみで構成し、これらの２種類のフィラー材１２を、内空巻き部３及び外空巻き部４の各フープ材１１の間に介在させてもよい。また、上記実施形態のように、ガスケット本体部２にフープ材１１が含まれている場合には、内空巻き部３及び外空巻き部４の一方又は両方を備えていなくてもよい。

ガスケット本体部２、内空巻き部３、外空巻き部４の各巻回数は、上記実施形態に限定されるものでなく、うず巻形ガスケット１の用途や機能等に応じて適宜変更可能である。
フープ材１１及び第１フィラー材１２Ａの各断面形状の曲げ部１１ａ，１２Ａ１は、Ｖ字状以外に、Ｗ字状等の他の形状に形成されていてもよい。

フープ材１１の材料は、ニッケル合金に限定されるものではなく、２種類のフィラー材１２よりも硬質の金属材料であればよい。また、第２フィラー材１２Ｂの材料は、無機鉱物に限定されるものではなく、第１フィラー材１２Ａよりも軟質の非金属材料（例えば、マイカ、セラミック又は膨張黒鉛等）であればよい。
本発明のうず巻形ガスケットは、上記実施形態の流体機器５０以外の流体機器にも適用することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１うず巻形ガスケット
２ガスケット本体部（巻回部分）
１１フープ材
１２フィラー材
１２Ａ第１フィラー材
１２Ａ１第２曲げ部（曲げ部）
１２Ｂ第２フィラー材

Claims

金属材料で帯板状に形成され、うず巻状に巻回されたフープ材と、
前記フープ材よりも軟質材料で帯板状に形成され、巻回された前記フープ材の径方向の間に介在する２種類のフィラー材と、を備え、
前記２種類のフィラー材は、
ニッケル銅合金からなり、幅方向の断面形状に曲げ部を有する第１フィラー材と、
前記第１フィラー材よりも軟質の非金属材料からなる第２フィラー材と、によって構成されている、うず巻形ガスケット。
前記フープ材と、前記第１フィラー材と、前記第２フィラー材と、を重ねてうず巻状に巻回されている巻回部分を備える請求項１に記載のうず巻形ガスケット。
前記巻回部分は、径方向内側から、前記フープ材、前記第２フィラー材、及び前記第１フィラー材の順に重なっている、請求項２に記載のうず巻形ガスケット。
前記巻回部分は、径方向内側から、前記フープ材、前記第１フィラー材、及び前記第２フィラー材の順に重なっている、請求項２に記載のうず巻形ガスケット。