JPH04107363A - パッキン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体機器の軸封部に用いるグランドパツキン
などに好適なパツキンに関するものである。

［従来の技術］ 従来、例えば流体機器の軸封部に用いるゲランドパ・ツ
キンとして、テープ状のパツキン材料を渦巻き状または
同心円状に巻き重ねたのち、金型内で加圧してリング状
に成形するグイモールド式もしくはシート状のパツキン
材料をリング状に打ち抜いたのち、これを多数枚積層し
て成形するラミネート式、または細幅に切断したテープ
を網み糸として編組することによって紐状体に形成する
編組パツキンなどが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記した従来のパツキンにおいて、グイモール
ド式によって製造されたパツキンでは、軸径の異なるも
のに使用できないので汎用性に乏しく、したがって、異
なる軸径に対応する多種類のパツキンをあらかじめ用意
しておかなくてはならない難点がある。

また、径方向に層状を呈する構成であるため、各層間に
おいて軸方向のすべりを生じやすいので、例えば軸とパ
ツキンボックスの間、軸とパツキン押えの間およびパツ
キンボックスとパツキン押えの間などの隙間にはみ出し
、体積減少による応力緩和を招いてシール性を低下させ
、流体の漏れ量を増大させる欠点につながる。

さらに、居間に例えば潤滑剤を含浸させた特性の異なる
テープ状の材料を配置して潤滑性を高めようとしても、
この材料を軸と摺接させるために内周面に露出させるこ
とができないので、高い潤滑性を確保できない。

また、ラミネート式によって製造されたパツキンは、軸
方向に層状を呈する構成であるため、グイモールド式に
よって製造されたパツキンのような軸方向のすべりによ
って隙間にはみだす不都合を生じないので、体積減少に
よる応力緩和が回避され、したがって、シール性が低下
しない利点と、居間に配置した特性の異なる材料を軸と
摺接させるために内周面に露出させることができるので
、高い潤滑性を確保できるなどの利点を有しているもの
の、グイモールド式によって製造されたパツキンと同様
に、軸径の異なるものには使用できないので汎用性に乏
しく、したがって、異なる軸径に対応する多種類のパツ
キンをあらかじめ用意しておかなくてはならない難点が
あり、しかも軸に摺接する内周面（内周部）摩耗時の追
随性が悪く、これが経時的なシール破壊につながるなど
の問題点を有している。

さらに、−組パッキンは、軸径に合せて所定長さに切断
したのち、この切断されたものを軸外周に巻回して使用
することができるので、汎用性が向上する利点を有して
いるけれども、編組そのものが比較的煩雑で多丁数を必
要とするから、生産性が悪い上に、引張り強さと靭性の
高い編み糸を使用しなければならないので、使用可能な
編み糸材料が大幅に制限される難点を有している。

さらにまた、上述の各パツキンは、軸との摺動部におい
て発生する摺動熱の放熱機能が低く、熱劣化に伴なうシ
ール性の低下や、焼付きなどを招きやすい欠点を有して
いる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、軸径
に合せての所定長さの切断および軸外周への巻回による
使用を可能にして汎用性の向上を図ることができるとと
もに、軸との間の摺接性能を向上して、軸方向のすべり
によって隙間にはみだす不都合をなくして、体積減少に
よる応力緩和およびこれに伴なうシール性の低下を防止
でき、また摩耗時の追随性を向上させて、経時的なシー
ル破壊を防止し、かつ生産性の向上を実現するとともに
、摺動熱の放熱機能を高めて熱劣化に伴なうシール性の
低下および焼付きなどの発生を確実に防止することがで
きるパツキンを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも一層
の膨張黒鉛テープを、厚さ方向に山折り、谷折りの繰り
返しでジグザグ状に折りたたんで紐状に形成し、このテ
ープの少なくとも被摺動面に補強被膜を形成したもので
ある。

［作用］ 本発明によれば、紐状体を軸径に合せて所定長さに切断
したのちに、軸方向を径内外に指向させるかまたは厚さ
方向、つまり山折り、谷折りの方向を径内外に指向させ
て軸外周に巻回して使用することができる。

紐状体は少なくとも一層の膨張黒鉛テープを、厚さ方向
に山折り、谷折りの繰り返しでジグザグ状に折りたたん
で形成されているので、幅方向を径内外に指向させるか
または厚さ方向を径内外に指向させて軸外周に巻回して
使用しても、パツキン自体に軸方向のすべりを生じない
ので、隙間にはみだすことがない。

また、２層以上の膨張黒鉛テープを、厚さ方向に山折り
、谷折りの繰り返しでジグザグ状に折りたたむことで、
居間に配置した特性の異なる材料と軸との摺接が可能に
なる。

さらに、三次元的な折り曲げ形状で軸面に対応するので
、摩耗時の追随性が向上する。

軸外周に巻回することで、折りたたまれて互いに対向し
ている面の対向間隔が径内部よりも径外部で大きくなる
から、径内部において発生する摺動熱の放熱機能が向上
する。

とくに、上記膨張黒鉛テープの被摺動面に補強被膜を形
成したので、強度が増し、被摺動面の破損等が防止され
、締め付は時のはみ出しも一層抑制される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例の一部を示す斜視図であり
、同図において、パツキン１は、膨張黒鉛テープ２　（
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）　と、コ（７）テープ２の表面を覆
う補強被膜として、鎧巻きした低摩擦係数のテープ２０
とからなる３枚重ね三層構造を、厚さ方向に山折り、谷
折りの繰り返しでジグザグ状に折りたたんで山折り部３
Ａと谷折り部３Ｂが形成されており、折りたたみ方向、
つまり厚さ方向に直交して加圧することで、く字状に曲
げて保形された紐状体４を構成している。

上記膨張黒鉛テープ２　（２Ａ　、２Ｂ　、２Ｃ）は、
厚さ０．３８　ｍｍ　、幅１２．５　Ｉｌｍ、密度１．
０ｇ／ｃｍ３のものが使用されており、前述の加圧によ
って密度１．３８ｇ／ｃｍに高められて保形性を向上さ
せている。

上記補強用テープ２０は、上記膨張黒鉛テープ２よりも
引張り強度が高く、かつ低摩擦係数のものとして、たと
えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略
称する）からなるテープが使用されている。

このような構成であれば、紐状体４を、例えば第２図の
軸５の軸径に合せて所定長さに切断したのち、第３図の
ように、幅方向を径内外に指向させてリング状に曲成し
て軸５の外周に巻回することによって使用できるから、
異なる軸径に対応する多種類のパツキンをあらかじめ用
意しておく必要がなく、汎用性が向上する。

また、パツキン１の軸方向を径内外に指向させて軸５の
外周に巻回して使用しても、径方向に層が形成されない
ので、パツキン１の層間に軸方向のすべりを生じない。

そのために第２図の軸５とパツキンボックス６の間に形
成されている隙間７ａ、軸５とパツキン押え８の間に形
成されている隙間７ｂおよびパツキンボックス６とパツ
キン押え８の間に形成されている隙間７０などにパツキ
ン１がはみださないので、体積減少にともなう応力緩和
が避けられ、シール性の低下を防止することができる。

そして、紐状体４は厚さ方向に山折り、谷折りの繰り返
しでジグザグ状に折りたたまれ、かつ厚さ方向に直交し
て加圧してく字状に曲げられることで、三次元的な折り
曲げ形状で軸５の外周面に対応するので、摩耗時の追随
性が向上しシール面圧を低下させないから、経時的なシ
ール破壊を確実に防止できる。

ところで、上記パツキンｌを膨張黒鉛テープまたけで構
成した場合は、強度が十分高いと言えないので、せん断
による被摺動面の破損のおそれがある。さらに、摩擦抵
抗が比較的大きいので、締め付は時に僅かでもはみ出し
が起きると、摺動抵抗が増して、その部分の摩耗等が大
きくなり、これがシール性能に支障を来すことになる。

この点につき、上記のものは、膨張黒鉛テープ２にＰＴ
ＦＥのテープ２０を鎧巻きにしであるので、このテープ
４の補強作用で強度が増し、被摺動面の破損を防止する
ことができる。

さらに、上記ＰＴＦＨの摩擦係数が小さいので、締め付
は時にはみ出しが起きても摺動抵抗は大きくならず、摩
耗が抑制され、シール性も確実に保たれる。

第４図は本発明の第２実施例を示し、３層構造の膨張黒
鉛テープ２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうちの上下の２層の膨張黒
鉛テープ２Ａ、２ＣのみにＰＦＥのテープ２０を鎧巻き
した後、前述と同様に厚さ方向へ山折り、谷折りの繰り
返してジグザグ状に折りたたんだものである。この場合
も、紐状体４を形成し、これを第２図の軸５の軸径に合
せて所定長さに切断したのち、第３図のように、幅方向
を径内外に指向させてリング状に曲成して軸５の外周に
巻回することによって使用できるから、第１実施例と同
様の作用効果を奏するうえ、構造も簡素になる。

第５図は本発明の第３実施例を示し、３層構造の膨張黒
鉛テープ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの幅方向の各一端にそれぞれ
ＰＴＦＥのテープ２０を２つ折りにしてはさみ込んだ後
、前述と同様に厚さ方向へ山折り、谷折りの繰り返しで
ジグザグ状に折りたたんだものである。この場合も、前
述実施例と同様の効果を奏するうえ、ＰＴＦＥのテープ
２０を鎧巻きするものよりも加工の手間が省ける。しか
も、このテープ２０の無駄な使用が排除される。

ところで、上記膨張黒鉛テープ２に形成される補強被膜
としては、上記ＰＴＦＥのテープ２０に限られるもので
はなく、金属箔、たとえばアルミ箔、銅箔、ステンレス
箔を用いてもよく、この場合は、強度が増強されるうえ
、酸化防止の効果も大きい。

上記第１図、第４図および第５図に示すものをそれぞれ
実施例１、実施例２および実施例３とし、また実施例１
のＰＴＦＥテープに代えてアルミ箔を使用したものを実
施例４とし、実施例３のもののＰＴＦＥテープに代えて
アルミ箔を用いたものを実施例５として、それぞれの特
性を測定した結果を第６図に表として示す。

第６図の表において、締め付は時の「はみ出し防止」に
ついては、所定の大きさのものに４００ｋｇ／ｃｍ２の
加圧力を加えた時の軸方向のはみ出長を測定し、Ｑ、５
　ｍｍ未満を０．０．５　ｍｍ以上で１．０　ｍｍ未満
のものをＱ、１ｍｍ以上で２．０　ｍ＋ａ未満のものを
Δ、２　ｍｍ以」二のものを×としたものである。

摺動抵抗については、所定数のパツキン１のリングを４
００ｋｇ／ｃｍ”で軸５に締め付け、軸５の回転トルク
から換算した次式のパツキン摺動抵抗係数Ｋを用いた。

ただし、Ｔｓ：弁棒トルク（ｋｇｆ　　＊　ａｍ）ｄ：
弁棒径（ｃｍ） Ｌ：パッキン接触長さ（ｃｍ） Ｐｇ：締付圧力（ｋｇｆ／ｃｍＬ） そして、パツキン摺動抵抗係数Ｋが０．０４未満であれ
ば０．０．０４以上で０．０５未満のものを０．０．０
５以上で０．０６未満のものをΔ、０．０６以上のもの
を×としたものである。

耐熱性については、所定数のパツキン１のリングを４０
０ｋｇ／ｃｍＬで締め付け、３００°Ｃ，１０Ｈｒ加圧
抜、常温まで冷却し、Ｎ２ガスの漏れ量変化を測定した
もので、漏れが零もしくは変化がないものを０、漏れ増
加率が２倍未満であればＯ１漏れ増加率が２倍以上で１
０倍未満のものをΔ、漏れ増加率が１０倍以上のものを
×としている。

シール性については、所定数のパツキン１の装着状態に
おいて、２１ｋｇ／ＣｍのＮ２ガスの締付時（締付圧４
００ｋｇ／ｃｍ”　）の漏れを測定し、漏れが零を維持
可能な締付圧３００ｋｇ／ｃ＋＊２未満のものを０、漏
れが零を維持可能な締付圧３００ｋｇ／ｃｍ２以上で４
００ｋｇ／ｃｍ２未満のものがＯ１締付圧４００ｋｇ／
ｃｍ２の漏れが１０ｃｃ／ｌｌ１ｉｎ未満のものをΔ、
締付圧４００ｋｇ／ｃｍ２の漏れが１０ｃｃ／ｌｌ１ｉ
ｎ以上のものを×としている。

耐酸化については、ＩＨｒの加熱において重量が５％減
少する時の温度を測定し、４００℃以上のものは０１４
００℃未満で３００℃以上のものを０．３００°Ｃ未満
で２００°Ｃ以上のものをΔ、２００℃未満のものを×
としている。

非汚染性については、　５　ｍｍＸ　１０００サイクル
往復時の軸表面への移行ならびの摩耗粉の発生を観測し
、軸表面への移行、摩耗粉のないものを０、軸表面に僅
かに移行するものＯ５摩耗粉の発生したもの△、摩耗に
よるパツキン重量減少が５％以上のものをＸとした。

［発明の効果］ 本発明は、上述のように構成されているので、つぎに記
載する効果を奏する。

本発明のパツキンにおいては、紐状体を軸径に合わせて
切断したのちに、軸方向を径内外に指向させるかまたは
厚さ方向、つまり山折り、谷折りの方向を径内外に指向
させて軸外周に巻回して使用することができるので、汎
用性が向上する。

また、紐状体は少なくとも一層の膨張黒鉛テープを、厚
さ方向に山折り、谷折りの繰り返しでジグザグ状に折り
たたんで形成されているので、幅方向を径内外に指向さ
せるかまたは厚さ方向を径内外に指向させて軸外周に巻
回して使用しても、パツキン自体に軸方向のすべりを生
じないので隙間にはみださないから、体積減少にともな
う応力緩和が避けられ、シール性の低下を防止すること
ができる。

そして、２層以上の膨張黒鉛テープを厚さ方向に山折り
、谷折りの繰り返しでジグザグ状に折りたたむことで、
層間に配置した特性の異なる材料と軸との摺接が可能に
なるので少量の油含有により潤滑性能を向上させること
ができる。

また、三次元的な折り曲げ形状で軸面に対応するので、
摩耗時の追随性が向上するからシール面圧を低下させな
いため、経時的なシール破壊を確実に防止できる。

さらに、軸外周に巻回することで、折りたたまれて互い
に対向している面の対向間隔が径内部よりも径外部で大
きくなるから、径内部において発生する摺動熱の放熱機
能が向上し、熱劣化に伴なうシール性の低下および焼付
きなどの発生を確実に防止することができる。

とくに、上記膨張黒鉛テープの少なくとも被摺動面にＰ
ＴＦＥ等の補強被膜を形成したものは、強度が強化され
、しかも摺動抵抗が小さくなって摩耗が抑制され、長期
に亘ってシール性を良好に維持することができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例の
部分斜視図、第２図は使用例の説明断面図、第３図は第
１実施例の紐状体を所定長さに切断してリング状に曲げ
た状態を示す部分斜視図、第４図は第２実施例の部分斜
視図、第５図は第２実施例の部分斜視図、第６図は各実
施例および比較例の特性を測定した結果を示す表である
。 ２　（２Ａ　、２Ｂ　、２Ｃ）・・・膨張黒鉛テープ、
３Ａ・・・山折り部、３Ｂ・・・谷折り部、４・・・紐
状体、２０・・・補強被膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一層の膨張黒鉛テープを、厚さ方向に
   山折り、谷折りの繰り返しでジグザグ状に折りたたんで
   紐状に形成し、このテープの少なくとも被摺動面に補強
   被膜を形成したことを特徴とするパッキン。