JP5973923B2 - 渦巻形ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、渦巻形ガスケットに関する。

従来から、気体や液体などの流体の流路を構成する配管の接続箇所等における対向するシール面間には、流体の漏洩を防止すべく、渦巻形ガスケットが配設されている。この渦巻形ガスケットとしては、図６及び図７に示すように、帯状の金属製薄板からなるフープ材１０１と、膨張黒鉛又はフッ素樹脂等の軟質材からなる帯状のフィラー材１０２とを重ね合わせ、渦巻状に巻回されてなる環状のガスケット本体１０３と、このガスケット本体１０３の内周及び外周に取り付けられた補強リング部材としての内輪１０４及び外輪１０５とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この渦巻形ガスケットは、対向するシール面２０１間に装着されて使用される。この際、これらシール面２０１同士を互いに近づけるように締め付け、ガスケット本体１０３にその軸方向両端面から所定の締め付け圧を作用させることで、両シール面２０１間のシール性を確保するようになっている。
また、前記内輪１０４及び外輪１０５は、ガスケット本体１０３にそれぞれ着脱可能に取り付けるために、ガスケット本体１０３の近傍にて周方向に沿って所定間隔毎に設けられた複数の内輪爪部１０４ａ及び外輪爪部１０５ａを有している。この内輪爪部１０４ａ及び外輪爪部１０５ａは、ガスケット本体１０３側に押し出されることにより当該ガスケット本体１０３に係止される。これにより、ガスケット本体１０３が寿命に至ると、そのガスケット本体１０３のみを交換することで、内輪１０４及び外輪１０５を再利用することができる。

特許第３９３８０９３号公報

ガスケット本体１０３は、その装着時において対向するシール面２０１により締め付けられて軸方向に圧縮されるため、ガスケット本体１０３の内周側は、径方向内方に膨らむように弾性変形して内輪１０４の外周面を押圧する。これと同様に、ガスケット本体１０３の外周側は、径方向外方に膨らむように弾性変形して外輪１０５の内周面を押圧する。このため、締め付け圧が過大になると、ガスケット本体１０３の押圧力が増大して内輪１０４及び外輪１０５が変形し、これら内輪１０４及び外輪１０５を再利用することができなくなるという問題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ガスケット本体に過大な締め付け圧が作用することにより、内輪及び外輪が変形するのを抑制することができる渦巻形ガスケットを提供することを目的とする。

本発明の渦巻形ガスケットは、帯状の金属製薄板からなるフープ材及び帯状の軟質材からなるフィラー材を重ねて渦巻状に形成された本体部と、前記本体部の内周に形成され前記フープ材のみが巻かれた内周空巻き部と、前記本体部の外周に形成され前記フープ材のみが巻かれた外周空巻き部とを有するガスケット本体と、前記ガスケット本体の内周空巻き部の径方向内方に配置され、前記内周空巻き部の内周面に係脱可能な内輪爪部が外周面に形成された内輪と、前記ガスケット本体の外周空巻き部の径方向外方に配置され、前記外周空巻き部の外周面に係脱可能な外輪爪部が内周面に形成された外輪とを備えた渦巻形ガスケットであって、前記内周空巻き部及び外周空巻き部の巻き数が、５〜１０巻きに設定され、前記内周空巻き部の内周面と、前記内輪の外周面における前記内輪爪部を除く部分との間に所定の第１隙間が形成され、前記外周空巻き部の外周面と、前記外輪の内周面における前記外輪爪部を除く部分との間に所定の第２隙間が形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、ガスケット本体の内周空巻き部及び外周空巻き部は、その巻き数を５〜１０巻きとして多めに巻かれているので、ガスケット本体が対向するシール面により締め付けられた際に、内周空巻き部が径方向内方に膨らむとともに外周空巻き部が径方向外方に膨らむのを抑制することができる。また、内周空巻き部の内周面と内輪の外周面との間に第１隙間を形成し、かつ外周空巻き部の外周面と外輪の内周面との間に第２隙間を形成したので、ガスケット本体が対向するシール面により締め付けられた際に、ガスケット本体が径方向内方及び径方向外方に膨らむのを前記第１隙間分及び第２隙間分だけ許容することができる。これにより、ガスケット本体の内周面が内輪の外周面を径方向内方に押圧する押圧力、及びガスケット本体の外周面が外輪の内周面を径方向外方に押圧する押圧力を低減することができるため、ガスケット本体に過大な締め付け圧が作用したとしても、前記押圧力に起因して内輪及び外輪が変形するのを効果的に抑制することができる。その結果、内輪及び外輪の再利用率を高めることができる。

また、前記内輪の軸方向の厚さ及び前記外輪の軸方向の厚さは、互いに略同一でありかつ前記ガスケット本体の軸方向の厚さよりも薄く形成されており、前記第１隙間及び第２隙間は、前記ガスケット本体の軸方向の厚さと、前記内輪又は外輪の軸方向の厚さとの差の０．５〜１．０倍に設定されているのが好ましい。
この場合、第１隙間及び第２隙間を、ガスケット本体が径方向内方及び径方向外方に膨らむのを許容する適切な長さに設定することができるため、内輪及び外輪に作用する押圧力を効果的に低減することができる。

また、前記第１隙間及び第２隙間は、前記ガスケット本体の軸方向の厚さが前記内輪又は外輪の軸方向の厚さになるまで当該ガスケット本体が圧縮されたときに、前記内周空巻き部の内周面が前記内輪の外周面に当接するとともに、前記外周空巻き部の外周面が前記外輪の内周面に当接するように設定されているのが好ましい。
この場合、ガスケット本体の軸方向の厚さが内輪又は外輪の軸方向の厚さになるまでガスケット本体が過度に圧縮された場合でも、内輪及び外輪に作用する押圧力を効果的に低減することができる。

また、前記圧縮されたときの前記ガスケット本体の圧縮密度は、前記圧縮される前の前記ガスケット本体の非圧縮密度よりも、当該非圧縮密度を基準として２０〜５０％大きいのが好ましい。この場合、内輪及び外輪に作用する押圧力をさらに効果的に低減することができる。

また、前記非圧縮密度が３．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３であり、前記圧縮密度が４．０〜６．０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。この場合、内輪及び外輪に作用する押圧力をさらに効果的に低減することができる。

本発明の渦巻形ガスケットによれば、ガスケット本体に過大な締め付け圧が作用しても、内輪及び外輪が変形するのを効果的に抑制することができ、内輪及び外輪の再利用率を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る渦巻形ガスケットの平面図である。 上記渦巻形ガスケットの使用状態を示す図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図であり、（ｂ）は図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。 上記渦巻形ガスケットを対向するシール面間に装着する前の状態を示す図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。 上記渦巻形ガスケットの使用状態においてガスケット本体に過大な締め付け圧が作用した状態を示す図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。 従来の渦巻形ガスケットを示す平面図である。 図６のＥ−Ｅ矢視断面図である。

以下、本発明の渦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。
図１は、本発明の一実施形態に係る渦巻形ガスケットの平面図である。また、図２は、その渦巻形ガスケットの使用状態を示す図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図１において、この渦巻形ガスケット１は、環状のガスケット本体１２と、このガスケット本体１２の内周側に着脱可能に取り付けられた補強リング部材としての内輪１３と、ガスケット本体１２の外周側に着脱可能に取り付けられた補強リング部材としての外輪１４とを備えている。

図２に示すように、渦巻形ガスケット１は、例えば配管の接続箇所において互いに対向する一対のフランジ２のシール面２ａ間に装着される。そして、渦巻形ガスケット１は、これらシール面２ａ同士を互いに近づけるように締め付け、ガスケット本体１２に軸方向両側から所定の締め付け圧Ｗを作用させることで、両シール面２ａ間のシール性を確保するようになっている。

ガスケット本体１２は、本体部１２ａと、本体部１２ａの内周に形成された内周空巻き部１２ｂと、本体部１２ａの外周に形成された外周空巻き部１２ｃとによって構成されている。本体部１２ａは、帯状の金属（ステンレス鋼等）製薄板からなるフープ材１５と、そのフープ材１５と同一幅の軟質材（膨張黒鉛等）からなる帯状のフィラー材１６とを重ね合わせて渦巻状に巻回して構成されている。

内周空巻き部１２ｂ及び外周空巻き部１２ｃは、フィラー材１６を介装せずにフープ材１５のみを巻いて形成されており、その巻き数は５〜１０巻きに設定されている。内周空巻き部１２ｂの内周面には、その周方向に沿って径方向外側に凹設したＶ字溝１２ｂ１が形成されており、外周空巻き部１２ｃの外周面には、その周方向に沿って径方向外側に膨出した山形の膨出部１２ｃ１が形成されている。そして、内周空巻き部１２ｂ及び外周空巻き部１２ｃの各端部をそれぞれ重なり合う内周空巻き部１２ｂ及び外周空巻き部１２ｃにスポット溶接等により固着することで、全体として１個の環状のガスケット本体１２を構成している。

図３（ａ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図３（ｂ）は図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。図３（ａ）において、内輪１３は、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板などの金属材を用いて環状に形成されており、ガスケット本体１２の内周空巻き部１２ｂの径方向内方に配置されている。内輪１３の外周には、その全周に亘って面取り加工が施されており、これにより内輪１３の外周面に突条１３ａが周方向に沿って延設されている。
内輪１３の外周面には、例えば周方向等間隔に配置された８個のＬ字状の内輪切欠部１３ｂ（図１参照）と、各内輪切欠部１３ｂに隣接して配置された単一の内輪爪部１３ｃとが形成されている。

内輪爪部１３ｃは、ガスケット本体１２の内周空巻き部１２ｂの内周面に係脱可能に係合されている。具体的には、各内輪切欠部１３ｂに隣接する内輪爪部１３ｃの先端は、周方向１つおきに、径方向外方（ガスケット本体１２側）に押し出されている（図１参照）。そして、内輪爪部１３ｃのガスケット本体１２に対向する面に形成された突条１３ａが、ガスケット本体１２の内周空巻き部１２ｂに形成されたＶ字溝１２ｂ１に係合することで、内輪１３とガスケット本体１２とが一体化されている。
なお、本実施形態では、内輪切欠部１３ｂの周方向１つおきに内輪爪部１３ｃが押し出されているが、周方向全ての内輪切欠部１３ｂに隣接する内輪爪部１３ｃを押し出すようにしてもよい。

図３（ｂ）において、外輪１４は、内輪１３と同様、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板などの金属材を用いて環状に形成されており、ガスケット本体１２の外周空巻き部１２ｃの径方向外方に配置されている。外輪１４の内周には、ガスケット本体１２の膨出部１２ｃ１に適合するようＶ字溝１４ａが周方向に沿って延設されている。
外輪１４の内周面には、例えば周方向等間隔に配置された８個のＴ字状の外輪切欠部１４ｂ（図１参照）と、各外輪切欠部１４ｂに隣接して２個づつ配置された外輪爪部１４ｃとが形成されている。

外輪爪部１４ｃは、ガスケット本体１２の外周空巻き部１２ｃの外周面に係脱可能に係合されている。具体的には、各外輪切欠部１４ｂに隣接する２個の外輪爪部１４ｃの各先端は、周方向１つおきに、径方向内方（ガスケット本体１２側）に押し出されている（図１参照）。そして、外輪爪部１４ｃのガスケット本体１２に対向する面に形成されたＶ字溝１４ａに、ガスケット本体１２の膨出部１２ｃ１が係合することで、外輪１４とガスケット本体１２とが一体化されている。

なお、本実施形態では、外輪切欠部１４ｂの周方向１つおきに２個の外輪爪部１４ｃが押し出されているが、周方向全ての外輪切欠部１４ｂに隣接する外輪爪部１４ｃを押し出したり、各外輪切欠部１４ｂに隣接する２個の外輪爪部１４ｃのいずれか一方のみを押し出したりしてもよい。

上記のように構成された渦巻形ガスケット１は、内輪爪部１３ｃ及び外輪爪部１４ｃによって、ガスケット本体１２に内輪１３及び外輪１４を容易に組み立てることができる。これにより、寿命が尽きたガスケット本体１２を新品のものに簡単に交換でき、その結果、内輪１３及び外輪１４を有効に再利用することができる。

図４は、渦巻形ガスケット１を対向するシール面２ａ間に装着する前（圧縮前）の状態を示す図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。図４において、内輪１３の軸方向の厚さｔ２及び外輪１４の軸方向の厚さｔ３は、互いに略同一に設定されており、かつガスケット本体１２の軸方向の厚さｔ１よりも薄く形成されている。したがって、前記シール面２ａ同士を締め付けてガスケット本体１２に締め付け圧Ｗを作用させるとき、図２に示すように、各シール面２ａが内輪１３及び外輪１４の軸方向両端面に当接しない程度にガスケット本体１２を軸方向に圧縮させることにより、前記締め付け圧Ｗは適正な値となる。
ここで、「略同一」とは、内輪１３の厚さｔ２及び外輪１４の厚さｔ３が、互いに同一となる場合だけでなく、互いに多少異なる値も含む意味である。なお、本実施形態では、前記厚さｔ２，ｔ３が互いに同一に設定されている場合について説明する。

ところで、渦巻形ガスケット１を使用する際、図５に示すように、対向するシール面２ａ同士を過度に締め付けることによって、ガスケット本体１２の厚さｔ１が内輪１３の厚さｔ２（外輪１４の厚さｔ３。以下、同様）になるまで、すなわち各シール面２ａが内輪１３及び外輪１４の軸方向両端面に当接するまでガスケット本体１２が圧縮される場合がある。この場合、ガスケット本体１２に過大な締め付け圧Ｗが作用するため、ガスケット本体１２は径方向内方及び径方向外方に膨らむようにさらに弾性変形する。本実施形態における渦巻形ガスケット１は、このような弾性変形が生じても、内輪１３の外周面及び外輪１４の内周面にガスケット本体１２からの押圧力が作用するのを抑制する構成となっている。

具体的には、図４に示すように、ガスケット本体１２の内周空巻き部１２ｂの内周面と、内輪１３の外周面における内輪切欠部１３ｂ及び内輪爪部１３ｃを除く部分との間には、所定の第１隙間Ｓ１が形成されている。また、ガスケット本体１２の外周空巻き部１２ｃの外周面と、外輪１４の内周面における外輪切欠部１４ｂ及び外輪爪部１４ｃを除く部分との間には、所定の第２隙間Ｓ２が形成されている。

第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、ガスケット本体１２の厚さｔ１と内輪１３の厚さｔ２との差（ｔ１−ｔ２）の０．５〜１．０倍に設定されている。より好ましくは、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、図５に示すように、ガスケット本体１２の厚さｔ１が内輪１３の厚さｔ２になるまでガスケット本体１２が圧縮されたときに、内周空巻き部１２ｂの内周面が内輪１３の外周面に当接するとともに、外周空巻き部１２ｃの外周面が外輪１４の内周面に当接するように設定されているのが良い。本実施形態では、前記差（ｔ１−ｔ２）は１．５ｍｍであるため、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、０．７５〜１．５ｍｍの範囲内で設定される。

また、本実施形態における渦巻形ガスケット１は、前記押圧力が作用するのを抑制するために、対向するシール面２ａによって圧縮されたときのガスケット本体１２の圧縮密度σｂが従来のガスケット本体の圧縮密度よりも小さくなるように構成されている。
具体的には、前記圧縮密度σｂは、対向するシール面２ａによって圧縮される前のガスケット本体１２の非圧縮密度σａよりも、当該非圧縮密度σａを基準として２０〜５０％大きくなるように設定されている。より好ましくは、非圧縮密度σａは３．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３の範囲内、圧縮密度σｂは４．０〜６．０ｇ／ｃｍ^３の範囲内に設定されているのが良い。

前記非圧縮密度σａは、例えば、ガスケット本体１２の本体部１２ａを渦巻状に巻回するときの巻き上げ荷重を調整することにより設定することができる。本実施形態では、ガスケット本体１２の本体部１２ａを渦巻状に巻回するときの巻き上げ荷重が従来の巻き上げ荷重よりも小さくなるように、本体部１２ａを緩めに巻回している。これにより、前記非圧縮密度σａを上述の範囲内に設定することができる。
なお、本実施形態の渦巻形ガスケット１は、対向するシール面２ａによって圧縮されたときのガスケット本体１２の圧縮密度σｂが従来のガスケット本体の圧縮密度よりも小さくなるように構成されているが、当該圧縮されたときのガスケット本体１２の圧縮率が、従来のガスケット本体の圧縮率よりも高くなるように構成されていてもよい。

上記のように構成された本実施形態の渦巻形ガスケット１によれば、ガスケット本体１２の内周空巻き部１２ｂ及び外周空巻き部１２ｃは、その巻き数を５〜１０巻きとして多めに巻かれているので、ガスケット本体１２が対向するシール面２ａにより締め付けられた際に、内周空巻き部１２ｂが径方向内方に膨らむとともに外周空巻き部１２ｃが径方向外方に膨らむのを抑制することができる。また、内周空巻き部１２ｂの内周面と内輪１３の外周面との間に第１隙間Ｓ１を形成し、かつ外周空巻き部１２ｃの外周面と外輪１４の内周面との間に第２隙間Ｓ２を形成したので、ガスケット本体１２が対向するシール面２ａにより締め付けられた際に、ガスケット本体１２が径方向内方及び径方向外方に膨らむのを第１隙間Ｓ１分及び第２隙間Ｓ２分だけ許容することができる。これにより、ガスケット本体１２の内周面が内輪１３の外周面を径方向内方に押圧する押圧力、及びガスケット本体１２の外周が外輪の内周面を径方向外方に押圧する押圧力を低減することができるため、ガスケット本体１２に過大な締め付け圧Ｗが作用したとしても、前記押圧力に起因して内輪１３及び外輪１４が変形するのを効果的に抑制することができる。その結果、内輪１３及び外輪１４の再利用率を高めることができる。

また、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２を、ガスケット本体１２の厚さｔ１と、内輪１３の厚さｔ２との差（ｔ１−ｔ２）の０．５〜１．０倍に設定することにより、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２を、ガスケット本体１２が径方向内方及び径方向外方に膨らむのを許容する適切な長さに設定することができる。これにより、内輪１３及び外輪１４に作用する押圧力を効果的に低減することができる。

また、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、ガスケット本体１２の厚さｔ１が内輪１３の厚さｔ２になるまでガスケット本体１２が圧縮されたときに、内周空巻き部１２ｂの内周面が内輪１３の外周面に当接するとともに、外周空巻き部１２ｃの外周面が外輪１４の内周面に当接するように設定されている。これにより、ガスケット本体１２の厚さｔ１が内輪１３の厚さｔ２になるまでガスケット本体１２が過度に圧縮された場合でも、内輪１３及び外輪１４に作用する押圧力を効果的に低減することができる。

また、前記圧縮されたときのガスケット本体１２の圧縮密度σｂは、前記圧縮される前のガスケット本体１２の非圧縮密度σａよりも、当該非圧縮密度σａを基準として２０〜５０％大きく設定することにより、内輪１３及び外輪１４に作用する押圧力をさらに効果的に低減することができる。
また、ガスケット本体１２の非圧縮密度σａを３．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３とし、圧縮後のガスケット本体１２の圧縮密度σｂを４．０〜６．０ｇ／ｃｍ^３とすることで、内輪１３及び外輪１４に作用する押圧力をさらに効果的に低減することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態における内輪１３の厚さｔ１及び外輪１４の厚さｔ２は、互いに同一に設定されているが、ガスケット本体１２の軸方向の厚さｔ１よりも薄く形成されていれば、互いに多少異なる値に設定されていてもよい。
この場合、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、厚さが厚い方を用いて設定すればよい。例えばｔ２＜ｔ３の場合、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、ガスケット本体１２の厚さｔ１と、外輪１４の厚さｔ３との差（ｔ１−ｔ３）の０．５〜１．０倍に設定すればよい。また、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２は、ガスケット本体１２の厚さｔ１が外輪１４の厚さｔ３になるまでガスケット本体１２が圧縮されたときに、内周空巻き部１２ｂの内周面が内輪１３の外周面に当接するとともに、外周空巻き部１２ｃの外周面が外輪１４の内周面に当接するように設定すればよい。

１ 渦巻形ガスケット
１２ ガスケット本体
１２ａ 本体部
１２ｂ 内周空巻き部
１２ｃ 外周空巻き部
１３ 内輪
１３ｃ 内輪爪部
１４ 外輪
１４ｃ 外輪爪部
１５ フープ材
１６ フィラー材
Ｓ１ 第１隙間
Ｓ２ 第２隙間

Claims (4)

1. 帯状の金属製薄板からなるフープ材及び帯状の軟質材からなるフィラー材を重ねて渦巻状に形成された本体部と、前記本体部の内周に形成され前記フープ材のみが巻かれた内周空巻き部と、前記本体部の外周に形成され前記フープ材のみが巻かれた外周空巻き部とを有するガスケット本体と、
   前記ガスケット本体の内周空巻き部の径方向内方に配置され、前記内周空巻き部の内周面に係脱可能な内輪爪部が外周面に形成された内輪と、
   前記ガスケット本体の外周空巻き部の径方向外方に配置され、前記外周空巻き部の外周面に係脱可能な外輪爪部が内周面に形成された外輪とを備えた渦巻形ガスケットであって、
   前記内周空巻き部及び外周空巻き部の巻き数が、５〜１０巻きに設定され、
   前記内周空巻き部の内周面と、前記内輪の外周面における前記内輪爪部を除く部分との間に所定の第１隙間が形成され、
   前記外周空巻き部の外周面と、前記外輪の内周面における前記外輪爪部を除く部分との間に所定の第２隙間が形成されており、
   前記内輪の軸方向の厚さ及び前記外輪の軸方向の厚さは、互いに略同一でありかつ前記ガスケット本体の軸方向の厚さよりも薄く形成されており、
   前記第１隙間及び第２隙間は、前記ガスケット本体の軸方向の厚さと、前記内輪又は外輪の軸方向の厚さとの差の０．５〜１．０倍に設定されていることを特徴とする渦巻形ガスケット。
2. 前記第１隙間及び第２隙間は、前記ガスケット本体の軸方向の厚さが前記内輪又は外輪の軸方向の厚さになるまで当該ガスケット本体が圧縮されたときに、前記内周空巻き部の内周面が前記内輪の外周面に当接するとともに、前記外周空巻き部の外周面が前記外輪の内周面に当接するように設定されている請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
3. 前記圧縮されたときの前記ガスケット本体の圧縮密度は、前記圧縮される前の前記ガスケット本体の非圧縮密度よりも、当該非圧縮密度を基準として２０〜５０％大きい請求項２に記載の渦巻形ガスケット。
4. 前記非圧縮密度が３．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３であり、前記圧縮密度が４．０〜６．０ｇ／ｃｍ^３である請求項３に記載の渦巻形ガスケット。

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