JP3290079B2 - 渦巻形ガスケット - Google Patents

渦巻形ガスケット

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温高圧の機器や
配管の継手部に使われ、水、油、蒸気、ガス等の流体を
シールするのに用いられる渦巻形ガスケットの改良に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5〜図6に、従来の代表的な渦巻形ガ
スケットを示す。同図において、1は渦巻形ガスケット
本体、2は断面ほぼV字波形とした金属薄板製のフープ
材、3は無機繊維や膨張黒鉛等よりなるフィラー材、4
は内輪、5は外輪、6aはフープ材の内周空巻き部分、
6bはフープ材の外周空巻き部分である。
【0003】上記構成の渦巻形ガスケット本体1を製作
するには、初めにフープ材2を巻取り駒(図示してな
い)に巻き付け、その巻き付けにより重なり合ったフー
プ材同士を3箇所程度スポット溶接して溶接固定部
(イ)を互いに近接した1方向のみ3箇所に形成し、そ
の上にフープ材だけを2周程度空巻きしたあと、フィラ
ー材3を挾み、フープ材とフィラー材を重ねて巻き込
み、巻き終わり部分では、フープ材のみを3周程度空巻
きし、最後に巻き終わり部分を3箇所程度スポット溶接
して溶接固定部(ロ)を互いに近接した1方向のみ3箇
所に形成する方法が行なわれ、これが渦巻形ガスケット
本体の基本形とされている。
【0004】なお、フープ材とフィラー材を重ね合わせ
て巻回する回数はサイズによって大きく影響され、呼び
径が10Aの小さいサイズでは3周程度であり、呼び径
600Aの大きいサイズでは15周以上になる場合もあ
る。そしてこの基本形以外にも、締付圧力によるガスケ
ット本体の内側への変形を防止するための金属製補強リ
ングをガスケット本体の内側に付けた内輪付や、ガスケ
ット本体の外側への変形の防止や中心出しを目的として
金属製補強リングをガスケット本体の外側に付けた外輪
付や、内外輪付などと称される種々のタイプが知られて
おり、一般に高温高圧用ガスケットとして広く使われて
いる。
【0005】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
り、酸アルカリ等の耐食性を要求される用途には未焼成
のPTFEテープが使われていたが、石綿繊維は天然鉱
物であり、資源の枯渇が心配されることや、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世界
的に石綿の使用が制限される傾向となってきたため、現
在は石綿以外の無機繊維を主材料としたノンアスベスト
ペーパーをスリットしたもの(以下NAテープと略す
る)が使われている。また、極低温条件や特に高いシー
ル性を要求される用途には、柔軟性と弾力性を兼ね備え
た膨張黒鉛テープ(グラシールテープ、以下GRテープ
と略する)が使われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5〜図6に示した渦
巻形ガスケットは、断面ほぼV字形の金属製フープ材と
クッション性を持つフィラー材を交互に重ね合わせて巻
回する構造を有しているため、弾力性に富み、熱による
膨張収縮にも対応できるためシール性に優れ、理想的な
ガスケットの一つと考えられている。特に、フィラー材
にGRテープを用いたものはフランジとのなじみが良
く、接面からの漏れを少なくできるため、450℃以下
の酸化性雰囲気や800℃以下の非酸化性雰囲気ではガ
スシール性の優れたガスケットとして知られている。
【0007】しかしながら、GRテープをフィラー材と
して用いた渦巻形ガスケットにおいても、ガスを完全に
シールすることはできず、一方、プラント等の完成検査
の際には窒素ガス等を用いることが多く、漏れが発生し
て問題になることがある。このため、有機バインダー等
をフィラー材の全面あるいは一部に塗布する方法や、補
助フィラーを用いる方法がシール性を改善するために提
案されているが、有機物を用いるものは高温でのシール
性に不安があり、また生産性が著しく低下するという問
題もある。それに加えて、最近ではアメリカの大気浄化
法(CAA)に代表されるように、環境問題の一環とし
て、微量の漏れに対しても規制される動きがあり、さら
にガスシール性の良好な渦巻形ガスケットが必要な状況
になってきている。
【0008】そして特に問題となるのは、従来の渦巻形
ガスケットでは、図7に示すように内周部8、シール部
9、外周部10において、金属フープ材2は巻初めから
巻終りまで同一幅のものを使用しているため、シール面
に直接固いフープ材2が接触している構造をなしている
点である。このためシールするために必要なフランジシ
ール面へのフィラー材の馴染みやフィラー材の緻密性を
得るためには、高締め付け力が必要であり、かつガスケ
ット全体に均一な面圧が負荷されなくてはならなかっ
た。またフランジシール面に傷等の損傷があると、シー
ルできない欠点がある。
【0009】本発明の目的は、低締め付け力でも充分な
シール性か確保でき、かつフランジシール面に損傷があ
ってもシール可能な渦巻形ガスケットを提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の渦巻形ガスケットは、金属フープ材とフィ
ラー材とを重ね合わせて渦巻状に成巻してシール部を構
成し、該シール部の外周部及び内周部は金属フープ材の
みを巻回した渦巻形ガスケットにおいて、上記シール部
の金属フープ材の幅が上記内,外周部の金属フープ材の
幅より狭いことを基本的な構成とする
【0011】即ち、請求項1の発明は、金属フープ材と
フィラー材とを重ね合わせて渦巻状に成巻してシール部
を構成し、該シール部の外周部及び内周部は金属フープ
材のみを巻回した渦巻形ガスケットにおいて、前記シー
ル部の金属フープ材の幅が前記内,外周部の金属フープ
材の幅より狭く、その差は0.4mm以上でガスケット
厚さの2/3以下の範囲で狭いことを要旨とする。
【0012】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記フィラー材の幅が前記内,外周部の金属フープ
材の幅より若干広いことを要旨とする。
【0013】請求項3の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記フィラー材が膨張黒鉛テープであること
を要旨とする。
【0014】請求項4の発明は、請求項1〜3の発明に
おいて、前記内,外周部の金属フープ材は4周以上巻回
されかつ内,外周部には内,外輪が付加されていること
を要旨とする。
【0015】請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれ
かの発明において、前記内,外周部の金属フープ材間
に、シール部と同一の幅の金属フープ材が挾み込まれて
いることを要旨とする。
【0016】請求項6の発明は、請求項1〜4のいずれ
かの発明において、前記内,外周部の金属フープ材間
に、シール部と同一幅の金属フープ材が挾み込まれ、か
つ重ね合わされていることを要旨とする。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の渦巻形ガスケットの実施
の形態において、図1に示すように、ガスケットのシー
ル部20のフープ材24は内周部21及び外周部22の
金属フープ材25,26よりも幅が狭くなっている。か
かる構造とすることによりシール面に直接金属フープ材
24が接触することはなくなり、低締め付け力(200
〜400kgf/cm2)を以って渦巻形ガスケットを装着し
て充分なシール性を確保できる。
【0018】金属フープ材24の幅Aと25,26の幅
Bとの差は0.4mm以上でガスケットの厚さ(Bとほ
ぼ同じ)の2/3以下の範囲内とするのが好適である。
0.4mmという数値はシール性効果が現われる最小値
であり、ガスケット厚さの2/3という数値は問題なく
製造できるフープ材の最小値である。
【0019】従来の渦巻形ガスケットは低締め付け、片
締め、フランジ損傷の場合、通常漏洩が生じるが、これ
はすべて低面圧によるものである。即ち、低締め付けの
場合は全体的に低面圧になり、片締めの場合は片側が高
面圧で片側が低面圧になり、フランジ損傷の場合は局部
的に低面圧になる。また従来の渦巻形ガスケットのよう
に、フープ幅同一の場合、シール部のフープ材がフラン
ジ面に接触するので、フープ材に応力が負荷され、シー
ル用のフィラー材には一部の締め付け力しか負荷するこ
とができず、これにより馴染み性が低下してしまう。
【0020】これに対し本発明の渦巻形ガスケットの構
造によれば、フランジ面にシール部のフープ材が接触し
ないため、フィラーにすべての締め付け力が負荷され、
とても馴染み性が優れたものとなる。また内,外周部の
フープ材がフランジ面に接触するため、フィラー材がガ
スケットの内,外周部側にはみ出すことはなく、応力低
下及び馴染み性の低下を招くことはない。
【0021】なお、本発明の渦巻形ガスケットにおい
て、フィラー材の幅は内,外周部のフープ材の幅より若
干広くするのが好適である。その場合のフィラー材とフ
ープ材との差は0.4mm〜ガスケット厚さの2/3の
範囲内にするのがよい。またフィラー材としては馴染み
性が良く、加熱による減量がなく(400℃以下)、溶
剤等による腐食のない膨張黒鉛が好適である。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例1 図1は本発明の一実施例を示すものである。本実施例は
シール部20のフィラー材24に幅6.5mmで厚さ
0.4mmの膨張黒鉛を内,外周部21,22のフープ
材25,26に厚さ0.2mmのSUS304を使用し
た。まず構成を説明すると、内周部21を幅5.3mm
の金属製薄板をV字形状に加工したフープ材25(5.
3幅フープ材という)を3周巻いた内周空巻部とする。
次に幅4.0mmの金属製薄板をV字形状に加工したフ
ープ材24(4.0幅フープ材という)とフィラー材2
7を重ねながら巻いてシール部20を構成する。次に外
周部22に5.3幅フープ材26を3周巻いて外周空巻
部を構成する。5.3幅フープ材25,26と4.0幅
フープ材24はスポット溶接で接合している。
【0023】次に上述の実施例1の作用効果を実験1〜
3について説明する。
【0024】
【表1】
【0025】実験1において、表面粗さ12.5Sはガ
スケットが装着されるフランジ面の標準的な粗さ(一般
的使用状態)を、また表面粗さ50.0Sは故意に粗く
したもの(過酷な条件下)を表す。実験1の試験結果に
よれば、フランジ面の表面粗さが大きくても実施例1の
製品は低締め付け力(面圧400kgf/cm2)でシールす
ることができたことを示している。
【0026】
【表2】
【0027】実験2の試験結果は、実施例1の製品は片
締めを行ってもシールできたことを示している。
【0028】
【表3】
【0029】実験3の試験結果は、フランジ面に0.2
mmの深さの溝を付け(損傷)ても、実施例1の製品は
面圧800kgf/cm2でシールできたことを示している。
【0030】図2は水上置換法を実施するための装置
で、30はN2のガスボンベ、31はバルブ、32は水
33を入れた容器、34はフランジ、35は該フランジ
34にボルト36、ナット37によって装着された渦巻
形ガスケット、38はガス捕集器である。ボンベ30か
らN2ガスがガスケット35に送られ、ガスケット35
から漏洩したガス39が捕集器38により捕集され、漏
洩量が測定される。
【0031】実施例2 以下の仕様の本発明品を、平面座フランジにセットし、
面圧300kgf/cm2で締め付け、内圧N2ガス21kgf/
cm2負荷したところ漏洩はみられなかった。 形状寸法:基本形φ190.1×φ216.3×4.5
厚さ フィラー材:膨張黒鉛(6.5幅×0.4厚さ) フープ材:SUS304(5.3幅×0.2厚さ、4.
0幅×0.2厚さ) 内周空巻部のフープ材の巻周数:8周 外周空巻部のフープ材の巻周数:8周
【0032】実施例3 低締め付け力で内外輪付き渦巻形ガスケットを締め付け
た場合、内外輪とフランジが接触しない状態となる。こ
の場合、内周空巻部及び外周空巻部が3周であるとフィ
ラー材がはみ出し、シール部の緻密性が保たれないでシ
ール性を悪化させることがある。そのために内外輪付き
渦巻形ガスケットの場合、内周空巻部及び外周空巻部の
フープ材の巻周数を多くして調整する必要がある。例え
ば、JPI クラス300 6Bの渦巻形ガスケットの
場合、内周空巻部及び外周空巻部のフープ材の巻周数は
共に4周以上、特に6周が最適であった。
【0033】実施例4 図3に示すように内周空巻部21のフープ材とシール部
20のフープ材の接続方法及びシール部20のフープ材
と外周空巻部のフープ材の接続方法としてはフープ材間
に次フープ材を挾み込む方法もある。即ち、内周部2
1、外周部22の金属フープ材25,26間にシール部
20のフープ材24と同一幅の金属フープ材25a,2
6aを挾み込む構造とする。
【0034】実施例5 図4に示すように実施例4において、更に、内,外周部
21,22のフィラー材25a,25bを重ね合わせて
巻いてもよい。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、渦巻形ガスケットにおいて、シール部のフープ
材の幅を、内,外周部のフープ材の幅より狭くしたの
で、低締め付け力で、しかも片締めでも、フランジ面に
傷等の損傷があってもシールすることができ、シール性
が大幅に改善される。更に現在まで渦巻形ガスケットは
内周部側及び外周部側をフランジ溝壁や内外輪を付加し
てガスケット本体の圧縮変形をロックする必要がある
が、本発明のガスケットは低面圧で充分シールできるの
で、圧縮変形が無く、従って必ずしも、内,外周部側を
ロックする必要がない。これにより溝フランジを使用し
なくても基本形のガスケットを使用できるため取付工事
時間を短縮できる。また内外輪を使用しなくてもすむの
で、その場合はコスタダウンが可能となり、かつ軽量と
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部を示す概略断面図であ
る。
【図2】水上置換法によるガスケットのシール試験装置
の概略図である。
【図3】本発明の他の実施例の要部を示す概略断面図で
ある。
【図4】本発明の更に他の実施例の要部を示す概略断面
図である。
【図5】従来の渦巻形ガスケットの平面図である。
【図6】図5のガスケットの概略断面図である。
【図7】従来の渦巻形ガスケットの概略断面図である。
【符号の説明】
20 シール部 21 内周部 22 外周部 24,25,26 フープ材 27 フィラー材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属フープ材とフィラー材とを重ね合わ
    せて渦巻状に成巻してシール部を構成し、該シール部の
    外周部及び内周部は金属フープ材のみを巻回した渦巻形
    ガスケットにおいて、前記シール部の金属フープ材の幅
    が前記内,外周部の金属フープ材の幅より狭く、その差
    は0.4mm以上でガスケット厚さの2/3以下の範囲
    で狭いことを特徴とする渦巻形ガスケット。
  2. 【請求項2】 前記フィラー材の幅が前記内,外周部の
    金属フープ材の幅より若干広いことを特徴とする請求項
    1に記載の渦巻形ガスケット。
  3. 【請求項3】 前記フィラー材が膨張黒鉛テープである
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の渦巻形ガスケ
    ット。
  4. 【請求項4】 前記内,外周部の金属フープ材は4周以
    上巻回されかつ内,外周部には内,外輪が付加されてい
    ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の渦
    巻形ガスケット。
  5. 【請求項5】 前記内,外周部の金属フープ材間に、シ
    ール部と同一の幅の金属フープ材が挾み込まれているこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の渦巻形
    ガスケット。
  6. 【請求項6】 前記内,外周部の金属フープ材間に、シ
    ール部と同一の幅の金属フープ材が挾み込まれ、かつ重
    ね合わされていることを特徴とする請求項1〜4のいず
    れかに記載の渦巻形ガスケット。
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