JP3310619B2 - 渦巻形ガスケット - Google Patents

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
シールする目的で、テープ状の金属製波形薄板（以下フ
ープ材と略記する）と石綿や膨張黒鉛等のテープ状の充
填材（以下フィラー材と略記する）を互いに重ね合わせ
た状態で複数回渦巻状に巻回してなる渦巻形ガスケット
に係り、特に高温の酸化性雰囲気で使用する場合に有用
な渦巻形ガスケットの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】渦巻形ガスケットは、事前に断面が略Ｖ
字形に成形されているテープ状の金属製のフープ材と石
綿テープ等のフィラー材をはさみ、互いに重ね合わせて
渦巻状に巻回して構成してなる構造を有し、この構造を
基本形と称している。そして、それ以外に締付圧力によ
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、金属製補強リンク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。

【０００３】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テープと略記する）が使われるようになって
いる。また、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、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が使われている。

【０００４】この渦巻形ガスケットは、略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
ィラー材に膨張黒鉛テープを用いたものはフランジとの
馴染みが良く接面からの漏れを少なくできるため、ガス
シール性の優れたガスケットとして知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな膨張黒鉛テープをフィラー材として用いた渦巻形ガ
スケットは非酸化性雰囲気では８００℃程度まで使用で
きるが、酸化性雰囲気では膨張黒鉛が酸化されるため５
００℃以上では使用することができない。このため、リ
ン酸またはリン酸塩で処理して耐酸化性を高めた膨張黒
鉛のフィラー材を使用する方法が提案されているが、耐
熱性を５０〜１００℃以上に上げることはできない。

【０００６】また、従来よりフィラー材として膨張黒鉛
テープを渦巻形ガスケットの中央部分に、石綿テープや
ＮＡテープを内周部分や外周部分に配置して、膨張黒鉛
テープの酸化を防止する方法も良く知られているが、６
００℃以上の高温の酸化性雰囲気中では石綿テープやＮ
Ａテープ中の有機バインダーが消失して締付面圧が低下
することにより膨張黒鉛が酸化され、長期間にわたり完
全にガスをシールすることはできない。

【０００７】本発明は、以上の点を鑑みてなされたもの
で、膨張黒鉛テープの酸化消失を防止して高温の酸化性
雰囲気下でもガスシール性が良好となる渦巻形ガスケッ
トを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、断面を略Ｖ字形としたテープ状
の金属製フープ材とフィラー材を重ね合わせて渦巻形に
巻回して構成する渦巻形ガスケットにおいて、前記フィ
ラー材のうち内周部分と外周部分が補強材で補強された
有機物量が５％以下のマイカテープからなり、中央部分
が膨張黒鉛テープからなることを要旨とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明の渦巻
形ガスケットにおいて、前記フィラー材のなかの膨張黒
鉛テープの体積含有率が５０％から８０％であることを
要旨とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明の渦巻形ガスケットにおいて、前記フィラー材
のなかのマイカテープのはみ出し量が膨張黒鉛テープに
対して０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、フープ材に対して０．
４ｍｍ〜０．８ｍｍであることを要旨とする。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かの発明の渦巻形ガスケットにおいて、補強材で補強さ
れた有機物量が５％以下のマイカテープが、マイカ箔を
集成したマイカペーパーに無機質繊維から構成されるク
ロスを接着したものであることを要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態としては、例
えば図１〜図３に示すように、金属製フープ材２とフィ
ラー材３とを重ね合わせて渦巻状に巻回して構成する渦
巻形ガスケット１において、フィラー材３のうち内周部
分３ａと外周部分３ｃのフィラー材３がマイカ箔を集成
したマイカペーパー７に無機質繊維から構成される無機
繊維クロス８を接着して補強した有機物量４％のマイカ
テープ６からなり、中央部分３ｂは膨張黒鉛テープ９か
らなっており、さらにフィラー材３における膨張黒鉛テ
ープ９の体積含有率が５０％から８０％の範囲内で、フ
ィラー材３のなかのマイカテープ６のフープ材からのは
み出し量ｈ１が０．６ｍｍであり、膨張黒鉛テープ９か
らのはみ出し量ｈ２が０．３ｍｍとなっている。

【００１３】前記構成によれば、フィラー材３として中
央部分３ｂにシール性の良い膨張黒鉛テープ９を用い、
この膨張黒鉛の高温における酸化を抑制するために、内
周部分３ａと外周部分３ｃに有機物量の少ない無機クロ
スで補強されたマイカ箔を使用しているので、高温の酸
化性雰囲気においても、内周部分３ａと外周部分３ｃの
有機物の消失による締付面圧の低下があまりないため、
内周部分３ａと外周部分３ｃからの酸素の透過を著しく
減少させ、膨張黒鉛の酸化を防止することよって高いシ
ール性が維持される。

【００１４】この場合、膨張黒鉛テープ９の体積含有率
が５０％よりも小さいと膨張黒鉛テープ９の中央部分３
ｂが小さくなり膨張黒鉛の優れたガスシール性を発揮で
きず、また体積含有率が８０％より大きいと内周部分３
ａと外周部分３ｃのマイカテープ６の層が薄くなり透過
してくる酸素の量が多くなり、膨張黒鉛テープ９の酸化
を十分に防止することができないので、高温の酸化性雰
囲気下でのシール性が低下すること、また、マイカテー
プ６の有機物量が５％を越えると、高温で有機物量の減
量による締付面圧の低下が起こり、シール性が低下する
こと、さらにマイカテープ６は膨張黒鉛より硬いため、
はみ出し量がフープ材２に対して０．８ｍｍより大きい
ときや膨張黒鉛テープ９に対して０．４ｍｍより大きい
ときは、フランジ接面への馴染みが良くなく、逆にはみ
出し量がフープ材２に対して０．４ｍｍより小さいとき
や膨張黒鉛テープ９に対して０．１ｍｍより小さいとき
は、内周部分３ａと外周部分３ｃに加わる面圧が中央部
分３ｂの面圧より小さくなりシール性が低下すること
が、種々の実験により判明している。

【００１５】本発明者等は、上記実験によって得られた
知見に基づき、高温の酸化性雰囲気下でもシール性を良
好にするフィラー材３全体における膨張黒鉛テープ９の
体積含有率およびマイカテープの有機物量ならびにフィ
ラー材３のマイカテープ６のフープ材２からのはみ出し
量や膨張黒鉛テープ９からのはみ出し量の範囲を明らか
にし、本発明を完成したものである。なお、本発明の膨
張黒鉛テープには、通常品に加えて耐熱性の高いリン酸
またはリン酸塩含有膨張黒鉛テープが含まれることは言
うまでもない。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例により更に詳しく説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１７】実施例 実施例は、ＪＩＳ３０Ｋ、８０Ａサイズの内外輪付渦巻
形ガスケットで、図１に平面図を、図２に横断面図を示
す。厚さ０．２ｍｍ、幅５．４ｍｍのＳＵＳ３１６製テ
ープ状薄板のフープ材２を略Ｖ字状に絞り加工した後、
ＳＵＳ３１６製内輪４の外周部にスポット溶接し、フー
プ材２だけを４周巻いた後、フィラー材として厚さ０．
２ｍｍ、幅６．６ｍｍのマイカテープ６をはさみ互いに
重ね合わせて４周巻回して内周部分３ａを形成し、その
後厚さ０．３８ｍｍ、幅６．２ｍｍの膨張黒鉛テープ９
に換えて同様に９周巻回して中央部分３ｂを形成し、そ
の後再度マイカテープ６に換えて同様に４周巻回して外
周部分３ｃを形成し、最後にフープ材２のみを４周空巻
し、巻始めと同様に点溶接し、ＳＵＳ３１６製外輪５を
装着して構成している。ここで、前記マイカテープ６
は、図３に示すように、（株）日本マイカ製作所製のマ
イカ箔を集成したマイカペーパー７にガラス繊維から構
成されるクロス８を接着して補強した有機物量４％のも
のであり、膨張黒鉛テープ９は耐熱性の良いＣＡＲ社製
のリン酸塩含有膨張黒鉛テープＧＴＫを用いている。こ
のとき、フィラー材３全体における膨張黒鉛テープ９の
体積含有率は約６６％、内周部分３ａと外周部分３ｃの
マイカテープ６のフープ材２からのはみ出し量ｈ１は
０．６ｍｍ、膨張黒鉛テープからのはみ出し量ｈ２は
０．３ｍｍとなっている。

【００１８】比較例 比較例は、実施例のフィラー材としてマイカテープ６の
代わりに、厚さ０．４ｍｍ、幅６．６ｍｍの従来から用
いている有機物量４％の無機質フィラーを使用して内周
部分３ａの巻数を４巻に、外周部分３ｃの巻数も４巻に
し、中央部分３ｂの膨張黒鉛テープ９の巻数を５巻に変
更したものである。このとき、フィラー材３全体におけ
る膨張黒鉛テープ９の体積含有率は約３６％となってい
る。

【００１９】実施例、比較例の加熱後のシール性の結果
を下記表１に示す。ただし、シール性は実際のＪＩＳ３
０Ｋ、８０Ａ、ＲＦフランジに面圧８００kgf／cm²では
さみ６００℃で、３時間加熱後にＮ₂ガス３０．０kgf／
cm²Ｇを負荷し、１０分間の漏洩を水上置換法で捕集し
たガスの量で表示した。表１から、実施例の漏洩量は比
較例に比べ、加熱後のシール性に優れていることが判
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による渦巻形ガスケットは、膨張黒鉛テープの酸化消失
を防止して高温の酸化性雰囲気下で良好なガスシール性
を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す渦巻形ガスケットの平面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】本発明のフィラー材のマイカ箔を集成したマイ
カペーパーにガラス繊維から構成されるクロスを接着し
て補強したマイカテープの拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 渦巻形ガスケット ２ フープ材 ３ フィラー材 ３ａ フィラー材の内周部分 ３ｂ フィラー材の中央部分 ３ｃ フィラー材の外周部分 ４ 内輪 ５ 外輪 ６ マイカテープ ７ マイカペーパー ８ クロス ９ 膨張黒鉛テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−224571（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−341661（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−20464（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属製
   フープ材とフィラー材を重ね合わせて渦巻形に巻回して
   構成する渦巻形ガスケットにおいて、前記フィラー材の
   うち内周部分と外周部分が補強材で補強された有機物量
   が５％以下のマイカテープからなり、中央部分が膨張黒
   鉛テープからなることを特徴とする渦巻形ガスケット。
2. 【請求項２】 前記渦巻形ガスケットにおいて、前記フ
   ィラー材のなかの膨張黒鉛テープの体積含有率が５０％
   から８０％である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】 前記渦巻形ガスケットにおいて、前記フ
   ィラー材のなかのマイカテープのはみ出し量が膨張黒鉛
   テープに対して０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、フープ材に対
   して０．４ｍｍ〜０．８ｍｍであることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の渦巻形ガスケット。
4. 【請求項４】 前記渦巻形ガスケットにおいて、補強材
   で補強された有機物量が５％以下のマイカテープが、マ
   イカ箔を集成したマイカペーパーに無機質繊維から構成
   されるクロスを接着したものであ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。