JP3732975B2 - 渦巻形ガスケット - Google Patents

Description

【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用され、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形に巻回してなる渦巻形ガスケットに係わり、特に、高温高圧で使用される本体内径６００ｍｍ以上の大口径の渦巻形ガスケット（以下、大口径渦巻形ガスケットと略記する）に対して有用な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薄板のフープ材とフィラー材を挟み、互いに重ね合わせて渦巻形に巻回してなる構成を有し、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用されている。
【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が使われるようになってきている。また、無酸化雰囲気での耐熱性が高く、シール性も優れていることから、フィラー材として柔軟性と弾力性を兼ね備えた膨張黒鉛テープも広く使用されている。
【０００４】
このような渦巻形ガスケットは、各種産業用の配管フランジ、圧力容器、熱交換器などで広く使われており、サイズは１０Ａフランジで用いられる本体内径２０ｍｍくらいのものから、大型の圧力容器等で使われる本体内径４０００ｍｍくらいのものまで製造されているが、最近省エネルギーによる効率化のため電力および石油化学等で使用される熱交換器や反応器等が高圧化、大型化していることから、本体内径が６００ｍｍ以上の大口径渦巻形ガスケットの需要が増加してきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような大口径渦巻形ガスケットは小口径の製品に比べて圧縮された時に変形しやすいことから圧縮強度が小さくなる傾向があり、歪みの大きな大口径のフランジに用いた時に、フランジの歪みにガスケットが追従できずに漏れが発生する場合がある。
【０００６】
また、大口径渦巻形ガスケットは、図３〜図４に示すように、内輪２を巻型７に挟み込み、フープ材５とフィラー材６を押し駒８で押し付けながら成巻しているため、図５〜図６に示すように、内輪２を巻型７に固定している小口径の渦巻形ガスケットと比べると、フィラー材６が十分加圧されておらず、これも圧縮強度を低下させる要因になっている。そして、押し駒の加圧力を無理に上げると、成巻中にフープ材５が外れてばらけてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、以上の点を鑑みてなされたもので、ガスケット本体の内径が６００ｍｍ以上の大口径でも高い圧縮強度を保持することで、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する。
【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薄板のフープ材と膨張黒鉛製のフィラー材を密着させて渦巻形に巻回して構成し、内径が６００mm以上の渦巻形ガスケットにおいて、フープ材とフィラー材を押し付けながら成巻することでフィラー材の密度を１．４〜２．０ｇ／ｃｍ³としたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２の発明は、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属製薄板のフープ材と膨張黒鉛製のフィラー材を密着させて渦巻形に巻回して構成し、内径が６００mm以上の渦巻形ガスケットにおいて、フープ材の厚さを０．２５〜０．４５ｍｍとし、フープ材とフィラー材を押し付けながら成巻することでフィラー材の密度を１．４〜２．０ｇ／ｃｍ³としたことを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の好ましい形態としては、図１〜図２に示すように、内径１２００ｍｍ、外径１３００ｍｍの内輪２と、内径１３５０ｍｍ、外径１４００ｍｍの外輪４が付属する、テープ状の金属製薄板のフープ材５と膨張黒鉛テープで形成されているフィラー材６とを重ね合わせて渦巻形に巻回して構成するガスケット本体３の内径１３００ｍｍ、外径１３５０ｍｍの渦巻形ガスケット１において、フープ材５の厚さｔが０．３０ｍｍとなり、フィラー材６を構成している膨張黒鉛テープの密度が１．７ｇ／ｃｍ³となっている。
【００１２】
ここで、フープ材５の厚さｔを０．３０ｍｍとしたのは、通常の渦巻形ガスケットで用いられる０．２０ｍｍの厚さのフープ材５に比べて、ガスケットを圧縮した時に得られるフープ材５そのものの反発強度が大きくなることに加えて、成巻前に断面を略Ｖ字形に成形したフープ材５の形状保持性が優れるために、成巻時にフープ材５を前記押し駒８で強く押しながら巻回することも可能になることによって、圧縮強度を向上させることに役立っている。
【００１３】
そして、フープ材５の厚さｔが０．２５ｍｍよりも小さいと、ガスケット成巻時にフープ材５が外れてばらけやすくなるとともに圧縮強度が弱くなり、フープ材５の厚さｔが０．４５ｍｍより大きいと、断面を略Ｖ字形に変形させる時の成形が困難になるとともに反発弾性が高くなり過ぎるためガスケット成巻時にフープ材５が外れてばらけやすくなるとともに、フープ材５とフィラー材６の密着性が悪くなり、圧縮強度は大きくてもシール性が低下してしまう。
【００１４】
本発明者等は、上記のような実験によって得られた知見に基づき、フープ材５の厚さｔを０．２５ｍｍから０．４５ｍｍ、好ましくは０．３０ｍｍから０．３５ｍｍと規定したものである。
【００１５】
またフィラー材６の膨張黒鉛の密度についても、大口径渦巻形ガスケットの場合は、１．４〜２．０ｇ／ｃｍ³と通常のサイズの製品に比べて高くした。これは、密度が１．４ｇ／ｃｍ³より小さいとガスケットを圧縮した時にフィラー材６が容易に変形するために圧縮強度が上がらず、シール性が低下する。また密度が２．０ｇ／ｃｍ³より大きいとフィラー材６が硬くなりすぎ、逆に成巻時にフィラー材６がフープ材５の断面の略Ｖ字形にうまく成形できずにさけたり、フープ材５が外れてばらけやすくなったり、フープ材５とフィラー材６との密着性が悪くなり、シール性が低下することによる。
【００１６】
なお、上記のような厚さの厚いフープ材５を用い、膨張黒鉛の密度が上がるように強い押し圧で成巻するためには、フープ材５の断面を略Ｖ字形に成形する時に、Ｖ字形の頂点がフープ材５の中央からずれないように精密なフォーミング装置を用いていることや、前記押し駒８の中心がガスケットの中心とずれないような工夫がされている成巻機を用いていることは言うまでもない。
【００１７】
【実施例】
次に本発明を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。
【００１８】
実施例１
実施例１は、図１〜図２に示した内径１３００ｍｍ、外径１３５０ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの渦巻形ガスケットであり、内径１２００ｍｍ、外径１３００ｍｍ、厚さ４．０ｍｍのＳＵＳ３０４製の内輪２と内径１３５０ｍｍ、外径１４００ｍｍ、厚さ４．０ｍｍのＳＵＳ３０４製の外輪４が付いた内外輪付タイプである。
【００１９】
このガスケットの製造方法は、まず厚さ０．３０ｍｍ、幅８．０ｍｍのＳＵＳ３１６製テープ状薄板のフープ材５を略Ｖ字形に絞り加工した後、ＳＵＳ３１６製の内輪２の外周部にスポット溶接し、図３に示すように、押し駒８で押しながらフープ材５だけ３周巻いた後、フィラー材６として厚さ０．２５ｍｍ、幅９．５ｍｍ、密度１．０ｇ／ｃｍ³の膨張黒鉛テープを挟み、互いに重ね合わせて２５〜３５周巻いて、最後にフープ材５のみ４周空巻し、巻始め同様にスポット溶接し、ＳＵＳ３１６製の外輪４を装着して完成させる。このとき、押し駒８で押すことによりフィラー材６である膨張黒鉛テープの密度を１．７ｇ／ｃｍ³に上げている。ただし、図１〜図２では、金属製薄板のフープ材５と膨張黒鉛テープで形成されているフィラー材６を重ね合わせて巻回してある部分の巻数は一部省略してある。
【００２０】
実施例２
実施例２は、実施例１における押し駒８の押す力を調節することにより、フィラー材６である膨張黒鉛テープの密度を１．４ｇ／ｃｍ³としたものである。
【００２１】
実施例３
実施例３は、実施例１における押し駒８の押す力を調節することにより、フィラー材６である膨張黒鉛テープの密度を２．０ｇ／ｃｍ³としたものである。
【００２２】
実施例４
実施例４は、実施例１におけるフープ材５の厚さを０．２０ｍｍに変更したものである。
【００２３】
比較例１
比較例１は、実施例１におけるフープ材５の厚さを０．２０ｍｍに変更し、また押し駒８の押す力を調節することによりフィラー材６である膨張黒鉛テープの密度を１．２ｇ／ｃｍ³としたものである。
【００２４】
実施例１〜４、比較例１の渦巻形ガスケットのシール試験の結果を下記表１に示す。ただし、試験は、図７に示すように、外径１６００ｍｍのフランジ９，１０間に試料とした渦巻形ガスケット１を挟み、ガスケットを厚さ４．５ｍｍまで圧縮した時の圧縮強度を測定し、その後窒素ガス２０ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇを負荷してシール性を評価した。シール性は図７に示すようにフランジ外周部にゴムＯリング１１を設置し、試料からのガス漏れを捕集し、水槽１２に導いて水上置換で漏洩量を測定して判定した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
実施例１〜４を比較例１と比較すると、実施例はいずれも圧縮強度が高く、シール性が著しく向上しており、特にフープ材厚さ０．３０ｍｍ、膨張黒鉛テープの密度が１．７ｇ／ｃｍ³以上の実施例１と実施例３は全く漏れが生じなかった。
【００２７】
【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、渦巻形ガスケットを構成するフィラー材の密度を１．４〜２．５ｇ／ｃｍ³、フープ材の厚さを０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍにすることで、大口径の渦巻形ガスケットのシール性向上に顕著な効果が得られる。
【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】前記ガスケットのＡ−Ａ線の拡大断面図である。
【図３】大口径の渦巻形ガスケットの製造方法を示す渦巻形ガスケットと巻型および押し駒の概略図である。
【図４】巻型および押し駒の平面図である。
【図５】従来の小口径の渦巻形ガスケットの製造方法を示す渦巻形ガスケットと巻型および押し駒の概略図である。
【図６】巻型および押し駒の一部切断平面図である。
【図７】渦巻形ガスケットのシール試験の試験装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 渦巻形ガスケット
２ 内輪
３ ガスケット本体
４ 外輪
５ 金属製薄板のフープ材
６ フィラー材
７ 巻型
８ 押し駒
９ 上部フランジ
１０ 下部フランジ
１１ ゴムＯリング
１２ 水槽

Claims (2)

1. 断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属製薄板のフープ材と膨張黒鉛製のフィラー材を密着させて渦巻形に巻回して構成し、内径が６００mm以上の渦巻形ガスケットにおいて、フープ材とフィラー材を押し付けながら成巻することでフィラー材の密度を１．４〜２．０ｇ／ｃｍ³としたことを特徴とする渦巻形ガスケット。
2. 断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属製薄板のフープ材と膨張黒鉛製のフィラー材を密着させて渦巻形に巻回して構成し、内径が６００mm以上の渦巻形ガスケットにおいて、フープ材の厚さを０．２５〜０．４５ｍｍとし、フープ材とフィラー材を押し付けながら成巻することでフィラー材の密度を１．４〜２．０ｇ／ｃｍ³としたことを特徴とする渦巻形ガスケット。

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