JP7049215B2 - 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。

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）。

特開平１１－２５７４９４号公報

従来の渦巻形ガスケットでは、配管内の流体が軟質材からなるフィラー材の内部を透過する浸透漏洩が生じ易い場合には、フィラー材全体の密度を相対的に高くしている。これにより、流体がフィラー材の内部を透過し難くなるため、流体の浸透漏洩を防ぐことができる。しかし、その反面、フィラー材の密度が相対的に高くなることで、渦巻形ガスケットが硬くなるため、その軸方向端面とシール面との馴染み性が低下する。このため、例えばシール面が熱変化によって変形した場合、渦巻形ガスケットの軸方向端面をシール面の変形に追従させることができず、配管内の流体が前記軸方向端面とシール面との間を通過する接面漏洩を防ぐことができなくなる。

一方、配管内の流体が渦巻形ガスケットの軸方向端面とシール面との間を通過する接面漏洩が生じ易い場合には、軟質材からなるフィラー材全体の密度を相対的に低くしている。これにより、渦巻形ガスケットの軸方向端面とシール面との馴染み性が良くなることで、流体の接面漏洩を防ぐことができる。しかし、その反面、フィラー材の密度が相対的に低くなることで、配管内の流体がフィラー材の内部を透過し易くなるため、流体の浸透漏洩を防ぐことができなくなる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、流体の浸透漏洩および接面漏洩のうちの一方の漏洩を効果的に防ぎながら、他方の漏洩も防ぐ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は、前記渦巻形ガスケットの径方向内側および径方向外側に形成され、相対的に密度が低い一対の低密度部と、前記一対の低密度部の間に形成され、相対的に密度が高い高密度部と、を備える。

本発明によれば、軟質材からなるフィラー材は、渦巻形ガスケットの径方向内側および径方向外側に形成された一対の低密度部を備えるので、これらの低密度部とシール面との馴染み性が良くなる。これにより、前記径方向内側の低密度部により流体の接面漏洩を防ぐ１次シールが形成され、前記径方向外側の低密度部により流体の接面漏洩を防ぐ２次シールが形成されるので、これらの１次シール及び２次シールによって流体の接面漏洩を効果的に防ぐことができる。また、一対の低密度部の間には、流体が透過し難い高密度部が形成されているので、この高密度部によって流体の浸透漏洩を防ぐことができる。従って、一対の低密度部により流体の接面漏洩を効果的に防ぎながら、高密度部により流体の浸透漏洩も防ぐことができる。

他の観点からみた本発明は、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は、前記渦巻形ガスケットの径方向内側および径方向外側に形成され、相対的に密度が高い一対の高密度部と、前記一対の高密度部の間に形成され、相対的に密度が低い低密度部と、を備える。

本発明によれば、軟質材からなるフィラー材は、渦巻形ガスケットの径方向内側および径方向外側に形成された一対の高密度部を備えるので、これらの高密度部によって流体がフィラー材を透過し難くなる。これにより、前記径方向内側の高密度部により流体の浸透漏洩を防ぐ１次シールが形成され、前記径方向外側の高密度部により流体の浸透漏洩を防ぐ２次シールが形成されるので、これらの１次シール及び２次シールによって流体の浸透漏洩を効果的に防ぐことができる。また、一対の高密度部の間にはシール面との馴染み性が良くなる低密度部が形成されているので、この低密度部によって流体の接面漏洩を防ぐことができる。従って、一対の高密度部により流体の浸透漏洩を効果的に防ぎながら、低密度部により流体の接面漏洩も防ぐことができる。

前記フィラー材は、単一の部材からなるのが好ましい。
この場合、単一の部材からなるフィラー材が低密度部と高密度部とを備えるため、低密度部と高密度部が異なる部材で構成されている場合に比べて、渦巻形ガスケットを安価に製造することができるとともに、渦巻形ガスケットのシール性を安定させることができる。

本発明の渦巻形ガスケットによれば、流体の浸透漏洩および接面漏洩のうちの一方の漏洩を効果的に防ぎながら、他方の漏洩も防ぐことができる。

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。 前記渦巻形ガスケットの製造方法の一例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る渦巻形ガスケットを示す断面図である。

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。
［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、単一の部材からなり、その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。

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の巻回初期及び巻回終期では相対的に小さくなり、巻回初期と巻回終期の間の巻回中間期では相対的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は、図１に示すように、渦巻形ガスケット１の径方向内側および径方向外側に形成された、相対的に密度が低い一対の低密度部１３と、一対の低密度部１３の間に形成された、相対的に密度が高い高密度部１４（図中のクロスハッチング部分）とを備えたものとなる。本実施形態では、図１に示すガスケット本体２の断面積における低密度部１３と高密度部１４との面積比は２：１に設定されている。

フィラー材１２の各低密度部１３はシール面３２との馴染み性が良いため、配管３０内の流体がガスケット本体２の軸方向端面とシール面３２との間を通過する接面漏洩を防ぐことができる。これにより、径方向内側の低密度部１３により流体の接面漏洩を防ぐ１次シールが形成され、径方向外側の低密度部１３により流体の接面漏洩を防ぐ２次シールが形成される。１次シールでは配管３０内の流体圧が直接作用するため、当該１次シールだけでは流体の接面漏洩を防ぎきれない場合がある。これに対して、１次シールよりも径方向外側に位置する２次シールでは前記流体圧が減圧されるため、当該２次シールによって流体の接面漏洩を効果的に防ぐことができる。一方、フィラー材１２の高密度部１４は密度が相対的に高いので、その内部を流体が透過し難くなる。これにより、高密度部１４によって流体がフィラー材１２の内部を透過する浸透漏洩を防ぐことができる。

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、予め長手方向一端部および長手方向他端部で相対的に低くし、かつ長手方向中間部で相対的に高くしておき、フィラー材１２を前記長手方向一端部または前記長手方向他端部から順にフープ材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。

低密度部１３と高密度部１４の密度の差は特に限定されるものではないが、その差が小さ過ぎると本構成による有意な効果が得られない一方で、その差が大き過ぎると各密度部１３，１４の役割分担（低密度部１３における接面漏洩を防ぐ役割、高密度部１４における浸透漏洩を防ぐ役割）が顕著になり過ぎて逆効果となるおそれがあるため、高密度部１４の密度が低密度部１３の密度に対して１．５～３．０倍の範囲内となるように、両密度部１３，１４間に密度の差を設けることが好ましい。また、渦巻形ガスケット１を２０％圧縮した際に発生する高密度部１４の端面（シール面）の圧縮荷重が、低密度部１３の端面（シール面）の圧縮荷重に対して１．２～２．０倍の範囲内となるように、両密度部１３，１４間に密度の差を設けることが好ましい。

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は、渦巻形ガスケット１の径方向内側および径方向外側に形成された一対の低密度部１３を備えている。これにより、前記径方向内側の低密度部１３により形成される１次シールと、前記径方向外側の低密度部１３により形成される２次シールとによって、流体の接面漏洩を効果的に防ぐことができる。また、一対の低密度部１３の間には、流体が透過し難い高密度部１４が形成されているので、この高密度部１４によって流体の浸透漏洩を防ぐことができる。従って、一対の低密度部１３により流体の接面漏洩を効果的に防ぎながら、高密度部１４により流体の浸透漏洩も防ぐことができる。

また、単一の部材からなるフィラー材１２が低密度部１３と高密度部１４とを備えるため、低密度部１３と高密度部１４が異なる部材で構成されている場合に比べて、渦巻形ガスケット１を安価に製造することができる。また、フィラー材１２に継ぎ目が生じないため、渦巻形ガスケット１のシール性を安定させることができる。

［第２実施形態］
図３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、その製造時における加圧ロール５２（図２参照）の加圧力の設定が第１実施形態と異なっており、これにより、巻回されたフィラー材１２の構成が第１実施形態と異なっている。本実施形態では、渦巻形ガスケット１の製造時における加圧ロール５２の加圧力は、フープ材１１及びフィラー材１２の巻回初期及び巻回終期では相対的に大きくなり、巻回初期と巻回終期の間の巻回中間期では相対的に小さ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は、図３に示すように、渦巻形ガスケット１の径方向内側および径方向外側に形成された、相対的に密度が高い一対の高密度部１４’ （図中のクロスハッチング部分）と、一対の高密度部１４’の間に形成された、相対的に密度が低い低密度部１３’とを備えたものとなる。本実施形態では、図３に示すガスケット本体２の断面積における高密度部１４’と低密度部１３’との面積比は２：１に設定されている。

フィラー材１２の各高密度部１４’は相対的に密度が高く、その内部を流体が透過し難いため、各高密度部１４’によって流体がフィラー材１２の内部を透過する浸透漏洩を防ぐことができる。これにより、径方向内側の高密度部１４’により流体の浸透漏洩を防ぐ１次シールが形成され、径方向外側の高密度部１４’により流体の浸透漏洩を防ぐ２次シールが形成される。１次シールでは配管３０内の流体圧が直接作用するため、当該１次シールだけでは流体の浸透漏洩を防ぎきれない場合がある。これに対して、１次シールよりも径方向外側に位置する２次シールでは前記流体圧が減圧されるため、当該２次シールによって流体の浸透漏洩を効果的に防ぐことができる。一方、フィラー材１２の低密度部１３’はシール面３２との馴染み性が良いため、配管３０内の流体がガスケット本体２の軸方向端面とシール面３２との間を通過する接面漏洩を防ぐことができる。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。

低密度部１３’と高密度部１４’の密度の差は特に限定されるものではないが、その差が小さ過ぎると本構成による有意な効果が得られない一方で、その差が大き過ぎると各密度部１３’，１４’の役割分担（低密度部１３’における接面漏洩を防ぐ役割、高密度部１４’における浸透漏洩を防ぐ役割）が顕著になり過ぎて逆効果となるおそれがあるため、高密度部１４’の密度が低密度部１３’の密度に対して１．５～３．０倍の範囲内となるように、両密度部１３’，１４’間に密度の差を設けることが好ましい。また、渦巻形ガスケット１を２０％圧縮した際に発生する高密度部１４’の端面（シール面）の圧縮荷重が、低密度部１３’の端面（シール面）の圧縮荷重に対して１．２～２．０倍の範囲内となるように、両密度部１３’，１４’間に密度の差を設けることが好ましい。

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、予め長手方向一端部および長手方向他端部で相対的に高くし、かつ長手方向中間部で相対的に低くしておき、フィラー材１２を前記長手方向一端部または前記長手方向他端部から順にフープ材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。

以上、第２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は、渦巻形ガスケット１の径方向内側および径方向外側に形成された一対の高密度部１４’を備えている。これにより、前記径方向内側の高密度部１４’により形成される１次シールと、前記径方向外側の高密度部１４’により形成される２次シールとによって、流体の浸透漏洩を効果的に防ぐことができる。また、一対の高密度部１４’の間にはシール面３２との馴染み性が良くなる低密度部１３’が形成されているので、この低密度部１３’によって流体の接面漏洩を防ぐことができる。従って、一対の高密度部１４’により流体の浸透漏洩を効果的に防ぎながら、低密度部１３’により流体の接面漏洩も防ぐことができる。

また、単一の部材からなるフィラー材１２が低密度部１３’と高密度部１４’とを備えるため、低密度部１３’と高密度部１４’が異なる部材で構成されている場合に比べて、渦巻形ガスケット１を安価に製造することができる。また、フィラー材１２に継ぎ目が生じないため、渦巻形ガスケット１のシール性を安定させることができる。

なお、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
１３，１３’ 低密度部
１４，１４’ 高密度部

Claims (2)

1. 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は、
   前記渦巻形ガスケットの径方向内側および径方向外側に形成され、相対的に密度が低い一対の低密度部と、
   前記一対の低密度部の間に形成され、相対的に密度が高い高密度部と、を備え、
   前記フィラー材は、単一の部材からなる、渦巻形ガスケット。
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は、
   前記渦巻形ガスケットの径方向内側および径方向外側に形成され、相対的に密度が高い一対の高密度部と、
   前記一対の高密度部の間に形成され、相対的に密度が低い低密度部と、を備え、
   前記フィラー材は、単一の部材からなる、渦巻形ガスケット。

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