JP3978413B2 - 格子編みパッキン - Google Patents

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Description

本発明は、各種流体機器のパッキンボックス内に充填したのち、加圧して使用されるグランドパッキン等の格子編みパッキンに関し、さらに詳しくは、摺動面への不均一な接触を低減し、摺動時の局部摩擦の発生を防止するとともに、摩擦による摺動抵抗を小さくした格子編みパッキンに関する。
従来、グランドパッキンに用いられる格子編みパッキンには、複数本の編み糸により角型断面の紐状体に編組されたものがあり(例えば、特許文献１参照。)、回転軸表面などの摺動面に沿わせてパッキンボックス内に収容され、上記の摺動面と平行方向に加圧される。この加圧により格子編みパッキンは加圧方向に圧縮されるとともに加圧方向と直交する方向に膨張し、これにより断面形状が長方形に変形して、格子編みパッキンの側面が上記の摺動面に接触する。
しかしながら、従来の格子編みパッキンは、上記の加圧により直交する方向へ均一には膨張せず、例えば図５に示す断面図ように、辺の中間部(51)の変形に対して、角部(52)の変形量が少ない。この結果、格子編みパッキン(50)は断面形状が角部(52)の切り欠かれた長方形となり、辺の中間部(51)が上記の摺動面へ局部的に強い圧力で接触し、これにより摺動時に局部摩擦を生じる惧れがある。また、上記の摺動面へ局部的に強く接触するため、圧縮力に対する直交方向への応力変換比が０.９以上と高く、上記の摺動面に強い締付力が作用して、摩擦による摺動抵抗が大きくなる問題もある。
特公昭６３−６７５７６号公報
本発明は上記の問題点を解消し、摺動面への不均一な接触を低減し、摺動時の局部摩擦の発生を防止するとともに、摩擦による摺動抵抗を小さくした格子編みパッキンを提供することを技術的課題とする。
当該出願人は、複数本の編み糸を断面角形の編組構造体に編組して形成したパッキンの圧縮・復元試験を行った結果、編組構造体の圧縮時に、角部を通過する編み糸の配向角が変化するとともに、この角部を通過する編み糸の直線部分がジグザグ状にうねる現象を生じ、このうねりによりこの角部を通過する編み糸が対角線に沿って縮む方向へ引っ張られることで、上記の角部での変形が少なくなることを見出し、本発明に至った。
本発明は上記課題を解決するために、例えば、本発明の実施の形態を示す図１から図４に基づいて説明すると、格子編みパッキンを次のように構成したものである。
即ち、複数本の編み糸(２…)により、角型断面の紐状体(３)に編組した格子編みパッキンにおいて、上記の紐状体(３)の断面形状は、角部(４)がこれに隣接する辺の中間部(５)よりも外側へ突出した形状を有し、この角部（４）の突出寸法（６）は、上記格子編みパッキンを加圧したときに、角部（４）とこれに隣接する辺の中間部(５)とが略面一状になりその断面形状が長方形となるように構成されていることを特徴とする。
上記の角部の突出寸法は、加圧時により加圧面と隣接する側面が、中間部と角部とで略面一状になる程度であればよく、特定の数値に限定されない。具体的には、断面形状の角部の突出寸法は、例えば、辺中間部におけるパッキン厚さの５〜２０％、好ましくは、１０〜１５％の寸法に設定される。
上記の格子編みパッキンは加圧されると、加圧方向に圧縮され、加圧方向と直交する方向へ膨らむ。このとき、格子編みパッキンの角部を通過する編み糸は、ジグザグ状にうねるため、格子編みパッキンの断面形状における角部が、対角線に沿って縮む方向へ引っ張られる。しかしこの角部は隣接する辺の中間部よりも外側へ突出していることから、格子編みパッキンの断面形状は、角部が切欠状とならず、ほぼ直角の角部を有する長方形となる。この結果、上記の加圧された面に隣接する側面は、角部と辺の中間部とがほぼ面一状となって、摺動面へ均一な圧力で接触する。
本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。
(１) 格子編みパッキンを加圧すると、断面形状は長方形の角部が切欠状とならないことから、加圧面に隣接する側面は面一状となって略均一な圧力で摺動面に接することができ、局部的に強い摩擦の発生を抑制することができる。
(２) 上記の加圧面に隣接する側面は、摺動面へ均一な圧力で接触し、局部的に強く接することが無いので、加圧力に対する直交方向への応力変換比を、例えば０.７５程度以下、好ましくは０.５以下、より好ましくは０.２以下に小さく抑えることができ、摺動面への締付力を抑えて、摩擦による摺動抵抗を小さくすることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１から図３は、本発明の実施形態を示し、図１は格子編みパッキンの斜視図、図２は格子編みパッキンの断面形状を示し、図２(ａ)は加圧前の断面図、図２(ｂ)は加圧時の断面図であり、図３は格子編みパッキンの加圧による断面形状の変化を比較例と対比した対比表である。
図１に示すように、この格子編みパッキン(１)は、複数本の編み糸(２…)により、角型断面の紐状体(３)に編組してある。
上記の編み糸(２)は、特定の材質等に限定されず、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ＰＴＦＥ繊維、膨張黒鉛など、従来周知のものを単独で或いは２種以上を組み合わせて使用することができ、その繊維等の構造も、マルチフィラメントなどの連続体や紡績糸などの断続体を用いても良い。
上記の編み糸(２)の本数は、格子編みが可能であればよく、特定の本数に限定されないが、通常、本数ｎと編み糸経路数Ｎとの関係が、次式
ｎ＝２Ｎ2＋２Ｎ−４ を満たす本数、例えば３６本や５６本などが採用される。上記の式を満たす本数であれば、表面が平滑で編組構造に空隙の少ない格子編みパッキンにできるからである。
図１及び図２(ａ)に示すように、上記の紐状体(３)の断面形状は、角部(４)がこれに隣接する辺の中間部(５)よりも外側へ突出した形状にしてある。
この突出寸法(６)は、上記の辺中間部(５)におけるパッキン厚さ(７)の５〜２０％、好ましくは、１０〜１５％に設定してある。
図２(ｂ)に示すように、上記の格子編みパッキン(１)を加圧すると、加圧方向に圧縮されるとともに、これと直交する方向に膨出する。このとき、角部(４)についてはこの角部(４)を通過する編み糸が対角線に沿って縮む方向に引っ張られることから、膨出変化量が少ない。しかし、この角部(４)は予め外方に突出させてあるので、上記の膨出により辺中間部(５)と略面一状となり、加圧後の断面形状は、ほぼ直角の角部(４)を有する長方形となる。この結果、この膨出した側面(８)は、回転軸などの摺動面に略均一な圧力で接触することができる。しかも、上記の加圧力に対する直交方向への応力変換比は０.７５以下にすることができ、回転軸などの摺動面に対し締付力を弱く抑えて、摩擦による摺動抵抗を小さくすることができる。
次に、上記の加圧による変化を具体的に測定する実施例について説明する。
最初に、太さ１.３mmの炭素繊維マルチフィラメントを３６本用い、角部(４)でのパッキン厚さが９mm、辺中間部(５)でのパッキン厚さが７mmの紐状体(３)からなる格子編みパッキン(１)を製作する。即ち、この紐状体(３)の角部(４)は、隣接する辺の中間部(５)よりも１mmずつ外方に突出させてある。
一方、角部を突出させていない比較例として、太さ１.３mmの炭素繊維マルチフィラメントからなる編み糸３６本と、パッキン断面中央に配置する同じ炭素繊維からなる芯糸１０本を用い、断面形状が１辺１０mmの正方形となる紐状体のパッキンを周知の方法で製作した。
そしてこの比較例と上記の実施例について、１０N/mm2の応力を加えたときの断面形状の変化と応力変換比を測定し、比較した。その結果を図３の対比表に示す。
上記の対比表から明らかなように、比較例では加圧により角部が切り欠かれた状態となるのに対し、本発明の実施例では角部が切欠状とならず、加圧面に隣接する側面の角部と中間部とが面一状となっており、摺動面に略均一な圧力で接触することができる。また、加圧力に対する応力変換比が小さく、締付力を弱く抑えることができる。
上記の実施形態では、各角部を対角線方向に突出させた。しかし本発明では角部が隣接する辺に対して外方に突出しておればよい。例えば図４に示す変形例では、格子編みパッキン(１)の断面形状において、紐状体(３)の角部(４)を、隣接する一方の辺(９)の中間部(５)に対して直交する方向へ突出させてある。
また、本発明の格子編みパッキンは、編み糸で角型断面に編組したものであればよく、パッキン断面に長さ方向の芯材等を配置したものであっても良い。
本発明の格子編みパッキンは、加圧後の断面形状が角部に切欠を生じないうえ、応力変換比が小さく抑えられるので、グランドパッキンのアダプターパッキンやメインシールパッキンに特に好適であるが、他の用途のパッキンにも適用できることはいうまでもない。
本発明の実施形態を示す、格子編みパッキンの斜視図である。 実施形態の格子編みパッキンの断面形状を示し、図２(ａ)は加圧前の断面図、図２(ｂ)は加圧時の断面図である。 格子編みパッキンの加圧による断面形状の変化を比較例と対比した対比表である。 本発明の変形例を示す、格子編みパッキンの断面図である。 従来技術を示す、格子編みパッキンの加圧時の断面図である。
符号の説明
１…格子編みパッキン
２…編み糸
３…紐状体
４…角部
５…辺中間部
６…角部(４)の突出寸法
７…辺中間部(５)におけるパッキン厚さ

Claims (2)

  1. 複数本の編み糸(２…)により、角型断面の紐状体(３)に編組した格子編みパッキンにおいて、
    上記の紐状体(３)の断面形状は、角部(４)がこれに隣接する辺の中間部(５)よりも外側へ突出した形状を有し、この角部（４）の突出寸法（６）は、上記格子編みパッキンを加圧したときに、角部（４）とこれに隣接する辺の中間部(５)とが略面一状になりその断面形状が長方形となるように構成されていることを特徴とする、格子編みパッキン。
  2. 上記の断面形状における角部(４)の突出寸法(６)は、上記の辺中間部(５)におけるパッキン厚さ(７)の５〜２０％である、請求項１に記載の格子編みパッキン。
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