JP7034034B2 - 渦巻形ガスケット - Google Patents
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Description
本発明は、渦巻形ガスケットに関する。
気体や液体などの流体の流路を構成する配管同士の接続箇所等において互いに対向する一対のシール面間には、流体の漏洩を防止する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は、帯板状の金属材からなるフープ材と、膨張黒鉛等の軟質材からなる帯板状のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻状に巻回して構成されており、両シール面間に装着されて使用される。その際、これらのシール面同士を互いに近づけるようにボルト等によって締め付け、渦巻形ガスケットに対して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、両シール面間のシール性を確保するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
前記両シール面のボルト等による締め付け位置が渦巻形ガスケットの径方向一方側に偏っていると、両シール面は、渦巻形ガスケットの径方向一方側に対応する位置で最も近づくとともに、渦巻形ガスケットの径方向他方側に対応する位置で最も離反するように撓む場合がある。このような撓みが生じると、渦巻形ガスケットは、その径方向他方側において各シール面との間に隙間が発生し、適切なシール性能を発揮することができない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、両シール面がその締め付けによって撓んでも、適切なシール性能を維持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、帯板状の金属材からなるフープ材、及び帯板状の軟質材からなるフィラー材を、互いに板厚方向に重ね合わせて渦巻状に巻回して構成された渦巻形ガスケットであって、前記巻回された前記フィラー材の密度は、前記渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に低くなっている。
本発明によれば、軟質材からなるフィラー材の密度は、渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に低くなっているので、渦巻形ガスケットの弾性復元力は、フィラー材によって径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に大きくなる。これにより、渦巻形ガスケットを一対のシール面間に装着したときに、両シール面のボルト等による締め付け位置が、渦巻形ガスケットの径方向一方側に偏っている場合、両シール面は渦巻形ガスケットの径方向他方側に対応する位置で最も離反するように撓むが、渦巻形ガスケットの径方向他方側は、その大きな弾性復元力によって両シール面の撓みに追従して復元する。その結果、渦巻形ガスケットの径方向他方側と各シール面との間に隙間が発生することはないので、渦巻形ガスケットは適切なシール性能を維持することができる。
前記フープ材は、断面略V字形に屈曲して形成されており、前記フープ材の屈曲角度は、前記渦巻形ガスケットの前記径方向一方側から前記径方向他方側に向かうに従って徐々に大きくなっているのが好ましい。
この場合、断面略V字形に屈曲して形成された金属材からなるフープ材の屈曲角度は、渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に大きくなっているので、フープ材は、渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に屈曲及び復元し易くなる。これにより、渦巻形ガスケットの弾性復元力を、フープ材とフィラー材との協働によって、径方向一方側から径方向他方側に向かうに従ってさらに徐々に大きくすることができる。
この場合、断面略V字形に屈曲して形成された金属材からなるフープ材の屈曲角度は、渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に大きくなっているので、フープ材は、渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に屈曲及び復元し易くなる。これにより、渦巻形ガスケットの弾性復元力を、フープ材とフィラー材との協働によって、径方向一方側から径方向他方側に向かうに従ってさらに徐々に大きくすることができる。
本発明の渦巻形ガスケットによれば、両シール面がその締め付けによって撓んでも、適切なシール性能を維持することができる。
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。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る渦巻形ガスケットを示す断面図である。図1において、渦巻形ガスケット1は、例えば配管30同士の接続箇所において、両配管30のフランジ31の互いに対向するシール面32間に装着される。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る渦巻形ガスケットを示す断面図である。図1において、渦巻形ガスケット1は、例えば配管30同士の接続箇所において、両配管30のフランジ31の互いに対向するシール面32間に装着される。
各フランジ31の外周側には、軸方向に貫通する貫通孔33が周方向の複数箇所(図例では1カ所のみ図示)に形成されている。これらの貫通孔33にはボルト41が挿通され、その挿通状態のボルト41にナット42が螺合されている。そして、ボルト41及びナット42により、両シール面32同士を互いに近づけるように締め付け、ガスケット本体2(後述)に対して軸方向両側(図1の左右両側)から所定の締め付け圧を作用させることで、両シール面32間のシール性が確保されるようになっている。
本実施形態の渦巻形ガスケット1は、環状のガスケット本体2と、このガスケット本体2の内周側に取り付けられた補強リング部材としての内輪3と、ガスケット本体2の外周側に取り付けられた補強リング部材としての外輪4とを備えている。なお、渦巻形ガスケット1は、内輪3及び外輪4の一方又は両方を備えていなくても良い。
内輪3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いる。内輪3の外周面には、径方向外側に膨出した山形の膨出部3aが全周にわたって形成されている。外輪4は、内輪3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いる。外輪4の内周面には、V字溝4aが全周にわたって形成されている。
ガスケット本体2は、帯板状の金属材(ステンレス鋼等)からなるフープ材11と、そのフープ材11と同一幅又はそれよりも若干幅広の帯板状の軟質材(膨張黒鉛又はフッ素樹脂等)からなるフィラー材12とを、互いに板厚方向に重ね合わせて渦巻状に巻回して構成されている。フープ材11は、径方向内側が開口するように(曲げ部が径方向外側に位置するように)断面略V字形に屈曲して形成されており、フィラー材12も、フープ材の断面形状に沿って断面略V字形に形成されている。フィラー材12は、巻回前の状態において、長手方向全長にわたって均一の密度を有している。
これにより、ガスケット本体2の内周面には、V字溝2aが全周にわたって形成されており、このV字溝2aに内輪3の膨出部3aが係合されている。また、ガスケット本体2の外周面には、径方向外側に膨出した山形の膨出部2bが全周にわたって形成されており、この膨出部2bは外輪4のV字溝4aに係合されている。
ガスケット本体2において、内周側及び外周側或いはそのどちらか一方側にフープ材11のみが巻回された空巻き部を形成してもよい。
ガスケット本体2において、内周側及び外周側或いはそのどちらか一方側にフープ材11のみが巻回された空巻き部を形成してもよい。
図2は、渦巻形ガスケット1の製造方法の一例を示す説明図である。図2に示すように、渦巻形ガスケット1を製造する際には、まず、図中の時計回り方向に回転可能な回転軸51の外周に内輪3を取り付ける。そして、回転軸51と共に内輪3を回転させながら、帯板状のフープ材11及びフィラー材12を重ね合わせて内輪3の外周に巻回する。図2は、その巻回途中の状態を示している。
フープ材11及びフィラー材12の巻回中には、例えばこれらの重ね合わせ位置(図2の12時の位置)において、加圧ロール52によってフープ材11及びフィラー材12が回転軸51の中心部に向けて加圧される。加圧ロール52は、加圧アーム53の先端部において図中の反時計回り方向に回転可能に取り付けられており、加圧ロール52の外周面は、前記重ね合わせ位置で、巻回途中のフープ材11の外周面に常に接触しながら回転するようになっている。このため、加圧ロール52により加圧アーム53を図中の下側に向けて押圧することで、加圧ロール52は、回転しながらフープ材11及びフィラー材12を加圧するようになっている。
加圧ロール52の加圧力は、フープ材11及びフィラー材12の巻回が進むに従って徐々に大きくなるように設定されている。このように加圧ロール52の加圧力を変化させながらフープ材11及びフィラー材12を巻回することで、軟質材からなるフィラー材12の密度は、渦巻形ガスケット1の径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に高くなる。換言すれば、巻回されたフィラー材12の密度は、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に低くなる。
なお、フィラー材12は、巻回前の状態において長手方向全長にわたって均一の密度を有しており、渦巻形ガスケット1の製造時においてフィラー材12の巻回途中に加圧ロール52の加圧力を変化させることによってフィラー材12の密度を変化させているが、当該密度を他の方法により変化させてもよい。例えば、巻回前の状態における帯板状のフィラー材12の密度を、予め長手方向一端から長手方向他端に向かうに従って徐々に低くしておき、フィラー材12を前記長手方向他端から順にフープ材11と共に巻回することによって、フィラー材12の密度を変化させてもよい。
フィラー材12の密度は、図3Aに示すように、フィラー材12の長手方向において、連続的に変化させてもよいし、図3Bに示すように、巻回の周回毎に(例えば1巻回毎に)段階的に変化させてもよい。但し、後者のように周回毎に段階的に変化させたほうが、渦巻形ガスケット1が装着されたフランジ31が締め付けられた際の面圧が周方向でほぼ均一となることによりシール性が安定するため、好ましい。また、フィラー材12の密度は、図3A及び図3Bに示すように、フィラー材12の長手方向において、一定の変化率で変化させてもよいし、図3Cに示すように、密度が高い側の変化率が大きくなるように変化させてもよいし、図3Dに示すように、密度が高い側の変化率が小さくなるように変化させてもよい。
以上、第1実施形態の渦巻形ガスケット1によれば、軟質材からなるフィラー材12の密度は、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に低くなっているので、渦巻形ガスケット1の弾性復元力は、フィラー材12によって径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に大きくなる。これにより、渦巻形ガスケット1を一対のシール面32間に装着したときに、ボルト41及びナット42による両シール面32の締め付け位置が渦巻形ガスケット1の径方向外側に偏っていることで、図4に示すように、両シール面32は渦巻形ガスケット1の径方向内側に対応する位置で最も離反するように撓むが、渦巻形ガスケット1の径方向内側は、その大きな弾性復元力によって両シール面32の撓みに追従して復元する。その結果、渦巻形ガスケット1の径方向内側と各シール面32との間に隙間が発生することはないので、渦巻形ガスケット1は適切なシール性能を維持することができる。
[第2実施形態]
図5は、本発明の第2実施形態に係る渦巻形ガスケット1を示す断面図である。本実施形態の渦巻形ガスケット1は、金属材からなるフープ材11の断面形状が第1実施形態と異なる。図5に示すように、本実施形態のフープ材11は、第1実施形態と同様に、径方向内側が開口するように(曲げ部が径方向外側に位置するように)断面略V字形に屈曲して形成されているが、その屈曲角度αは、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に大きくなっている(図6参照)。なお、図5に示すように両シール面32に撓みが生じていない場合、すなわち両シール面32間の隙間が渦巻形ガスケット1の径方向全体にわたって均一である場合、フープ材11は、前記径方向全体にわたって屈曲角度αが同じ角度となるように屈曲変形している。
本実施形態の他の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る渦巻形ガスケット1を示す断面図である。本実施形態の渦巻形ガスケット1は、金属材からなるフープ材11の断面形状が第1実施形態と異なる。図5に示すように、本実施形態のフープ材11は、第1実施形態と同様に、径方向内側が開口するように(曲げ部が径方向外側に位置するように)断面略V字形に屈曲して形成されているが、その屈曲角度αは、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に大きくなっている(図6参照)。なお、図5に示すように両シール面32に撓みが生じていない場合、すなわち両シール面32間の隙間が渦巻形ガスケット1の径方向全体にわたって均一である場合、フープ材11は、前記径方向全体にわたって屈曲角度αが同じ角度となるように屈曲変形している。
本実施形態の他の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
第2実施形態の渦巻形ガスケット1によれば、断面略V字形に屈曲して形成された金属材からなるフープ材11の屈曲角度αは、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に大きくなっているので、フープ材11は、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に屈曲及び復元し易くなる。これにより、渦巻形ガスケット1の弾性復元力を、フープ材11とフィラー材12との協働によって、径方向外側から径方向内側に向かうに従ってさらに徐々に大きくすることができる。
従って、図6に示すように、両シール面32が渦巻形ガスケット1の径方向内側に対応する位置で最も離反するように撓んだときに(両シール面32間の隙間が、渦巻形ガスケット1の径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に大きくなったときに)、渦巻形ガスケット1の径方向内側は、その大きな弾性復元力によって両シール面32の撓みに追従して復元する。その結果、渦巻形ガスケット1の径方向内側と各シール面32との間に隙間が発生することはないので、渦巻形ガスケット1は、さらに適切なシール性能を維持することができる。
[その他]
第1及び第2実施形態では、フランジ31の両シール面32の締め付け位置が径方向外側に偏っている場合について説明したが、例えば、図7に示すように、前記締め付け位置が径方向内側に偏っている場合にも、本発明の渦巻形ガスケットを適用することができる。
具体的には、前記締め付け位置が径方向内側に偏っている場合、ガスケット本体2の内周側及び外周側にフープ材11のみが巻回された空巻き部13が形成され、かつ内輪を有しない渦巻形ガスケット1において、フィラー材12の密度を、渦巻形ガスケット1の径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に低くすればよい。
第1及び第2実施形態では、フランジ31の両シール面32の締め付け位置が径方向外側に偏っている場合について説明したが、例えば、図7に示すように、前記締め付け位置が径方向内側に偏っている場合にも、本発明の渦巻形ガスケットを適用することができる。
具体的には、前記締め付け位置が径方向内側に偏っている場合、ガスケット本体2の内周側及び外周側にフープ材11のみが巻回された空巻き部13が形成され、かつ内輪を有しない渦巻形ガスケット1において、フィラー材12の密度を、渦巻形ガスケット1の径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に低くすればよい。
フィラー材12の密度を渦巻形ガスケット1の径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に低くする方法としては、フープ材11の巻回が進むに従って加圧ロール53の加圧力を徐々に小さくしてもよいし、フィラー材12の密度を予め長手方向一端から長手方向他端に向かうに従って徐々に高くしておき、フィラー材12を前記長手方向他端から順にフープ材11と共に巻回してもよい。
この場合、渦巻形ガスケット1の弾性復元力は、フィラー材12によって径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に大きくなる。これにより、両シール面32の締め付け位置が渦巻形ガスケット1の径方向内側に偏っていることで、両シール面32は渦巻形ガスケット1の径方向外側に対応する位置で最も離反するように撓むが、渦巻形ガスケット1の径方向外側は、その大きな弾性復元力によって両シール面32の撓みに追従して復元する。その結果、渦巻形ガスケット1の径方向外側と各シール面32との間に隙間が発生することはないので、渦巻形ガスケット1は適切なシール性能を維持することができる。
上記のように、フィラー材12の密度を、渦巻形ガスケット1の径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に低くした場合、第2実施形態のフープ材11の屈曲角度αは、渦巻形ガスケット1の径方向内側から径方向外側に向かうに従って徐々に大きくすればよい。この場合、渦巻形ガスケット1の弾性復元力は、フープ材11とフィラー材12との協働によって、径方向内側から径方向外側に向かうに従ってさらに徐々に大きくなる。
これにより、両シール面32の締め付け位置が渦巻形ガスケット1の径方向内側に偏っていることで、両シール面32は渦巻形ガスケット1の径方向外側に対応する位置で最も離反するように撓むが、渦巻形ガスケット1の径方向外側は、その大きな弾性復元力によって両シール面32の撓みに追従して復元する。その結果、渦巻形ガスケット1の径方向外側と各シール面32との間に隙間が発生することはないので、渦巻形ガスケット1は適切なシール性能を維持することができる。
第1及び第2実施形態では、フープ材11が、径方向内側が開口するように(曲げ部が径方向外側に位置するように)断面略V字形に屈曲して形成されている例を説明したが、径方向外側が開口するように(曲げ部が径方向内側に位置するように)断面略V字形に屈曲して形成されていてもよいし、断面略W字形(曲げ部が3箇所あり)に屈曲して形成されていてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 渦巻形ガスケット
11 フープ材
12 フィラー材
α 屈曲角度
11 フープ材
12 フィラー材
α 屈曲角度
Claims (2)
- 帯板状の金属材からなるフープ材、及び帯板状の軟質材からなるフィラー材を重ね合わせて渦巻状に巻回して構成された渦巻形ガスケットであって、
前記巻回された前記フィラー材の密度は、前記渦巻形ガスケットの径方向一方側から径方向他方側に向かうに従って徐々に低くなっている、渦巻形ガスケット。 - 前記フープ材は、断面略V字形に屈曲して形成されており、
前記フープ材の屈曲角度は、前記渦巻形ガスケットの前記径方向一方側から前記径方向他方側に向かうに従って徐々に大きくなっている、請求項1に記載の渦巻形ガスケット。
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