JPH07122061B2 - 渦巻形ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車排気管系を除く
一般産業用配管機器等のフランジ継手構造において、対
向するフランジシール面間に装填される渦巻形ガスケッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来の渦巻形ガスケット（以下
「従来ガスケット」という）２１は、図７（Ａ）に示す
如く、幅方向断面形状が波形をなす金属フープ２２と膨
張黒鉛テープ等からなる無機質フィラー２３とを渦巻状
に重合一体化してなるもので、金属フープ２２の存在に
より圧縮復元性等に優れ、フランジ間シールとして最適
するものである。

【０００３】ところで、フランジ間にシール部材を装填
させてなるフランジ継手構造にあって、シール部材を挟
圧させるフランジシール面は、伝統的に平面形状とされ
ていたが、近時、地球環境汚染防止や安全性確保等の要
請から、フランジシール面を円錐面，半球面等の非平面
形状としておく場合も多くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来ガスケッ
ト２１は、フランジシール面が伝統的な平面形状をなす
場合にはともかく、フランジシール面が円錐面，半球面
等の非平面形状をなす場合には、良好なシール機能を発
揮し得ず、かかるフランジシール面を有するフランジ継
手構造においては到底使用できない。

【０００５】すなわち、この従来ガスケット２１は、フ
ープ２２，フィラー２３の重合環状層が相互に波形をな
して係合しており、軸線方向の変形に対する剛性が極め
て高いものであるから、フランジシール面に接触するガ
スケット端面（以下「シール面接触面」という）２１
ａ，２１ｂを軸線方向に直交するフラットな状態から変
形させるのは容易ではない。しかも、軸線方向に圧縮変
形された場合、図７（Ｂ）に示す如く、フィラー２３の
屈曲部分への流動が円滑に行われず、フープ２２との間
に隙間２４を生じ、所謂洩れ道が発生し易い。

【０００６】したがって、円錐面等の非平面形状をなす
フランジシール面間に装填させた場合には、シール面接
触面２１ａ，２１ｂがフランジシール面に対応する回転
面形状に変形し難く、また無理に変形させると、フィラ
ー間に異常な変形が生じたり、上記隙間２４が顕著に発
生することになり、良好なシール機能はこれを到底発揮
し得ない。勿論、予めガスケット端面をフランジシール
面形状に対応する円錐面形状等に製作，成形したとして
も、上記した如き異常な変形や隙間の発生はこれを回避
し得ず、良好なシール機能を発揮させ得ない。

【０００７】本発明は、このような点に鑑み、フランジ
シール面が平面形状をなす場合は勿論、円錐面，半球面
等の非平面形状をなす場合においても、フランジ間シー
ルとしての渦巻形ガスケット本来の優れた機能を損なう
ことなく、良好なシール機能を発揮しうる渦巻形ガスケ
ットを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の渦巻形ガスケットは、平帯板状の金属製フープとテ
ープ状のフィラーとを、当該ガスケット端面をフランジ
シール面に対応する形状とすべく軸線方向に相対スライ
ド可能な状態に、渦巻状に重合一体化してなるものであ
り、更に、フィラーを、セピオライトを含む無機繊維と
無機粉体とを主成分とする無機質紙、膨張黒鉛粒子を集
合形成した膨張黒鉛シート、延伸により多孔質化させた
多孔質四弗化エチレン樹脂シートから選択した一種又は
複数種のシート材で構成しておくことを提案するもので
ある。

【０００９】

【作用】フープ及びフィラーが何れも軸線方向に真直な
平板形状であるから、軸線方向の外力を作用させると、
両者が軸線方向に相対的にスライドして、つまり両者間
に滑りを生じて軸線方向にテレスコープ状に変形して、
ガスケット端面たるシール面接触面を平面，円錐面，半
球面等の任意形状となし得る。したがって、ガスケット
をフランジシール間に装填して挟圧させると、フランジ
シール面が円錐面，半球面等の非平面形状をなす場合に
も、シール面接触面がフランジシール面に馴染，変形し
て、フランジシール面に適正に接触させることができ
る。このとき、フープ及びフィラーには従来ガスケット
のような屈曲部がなく、両者が軸線方向に相対スライド
するにすぎないから、軸線方向の滑り変形に際して、フ
ィラーの流動が円滑に行われ、フープとフィラーとの間
に隙間が生じたりすることがない。しかも、このような
軸線方向にテレスコープ状に変形する場合には、これに
伴ってフープが縮径変形される、つまりフィラーを径方
向に圧縮させるように縮径変形されることから、フープ
とフィラーとの密着度、延いてはガスケット密度が高く
なる。特に、フランジシール面が円錐面や半球面のよう
に中心方向への傾斜する形状をなす場合には、ガスケッ
トを締め付けることにより、ガスケット端にはこれを中
心方向に圧縮させる分力が作用して、フープが中心方向
に倒れ込むことになる。その結果、フィラーが更に圧縮
されて、フープ，フィラー間の密着度ないしガスケット
密度が大幅に高くなる。

【００１０】したがって、フランジシール面が平面形状
である場合は勿論、円錐面，半球面等の非平面形状をな
す場合にも、フランジ間シールを、低締付面圧によって
良好に行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の構成を図１〜図４に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。

【００１２】この実施例の渦巻形ガスケット１は、図２
又は図４に示す如く、平帯板状の金属フープ２とテープ
状のフィラー３とを渦巻状に重合一体化させてなる。

【００１３】フープ２はステンレス鋼等の金属薄板材で
構成されている。フープ２はフィラー３より長尺とされ
ていて、巻き始め部分２ａ及び巻き終わり部分２ｂを複
数回巻いた上で、複数箇所においてスポット溶接させて
ある。なお、フープ端部分２ａ，２ｂの巻き数は、主と
して、締付面圧との関係においてガスケット１の軸線方
向における剛性が充分に得られること、及び前述した如
く軸線方向にテレスコープ状に変形させたときにおいて
フィラー３を圧縮させるべく縮径変形できることを条件
として、設定しておくことが望ましい。

【００１４】フィラー３は、無機質紙、膨張黒鉛粒子を
集合形成した膨張黒鉛シート、延伸により多孔質化させ
た多孔質四弗化エチレン樹脂シートから選択した一種又
は複数種のシート材で構成されている。特に、上記無機
質紙としては、３６．５重量％以上の繊維状物（セラミ
ック繊維５〜２０重量％、セピオライト（約０．２μｍ
の繊維径を有するα型のものが好ましい）１３．５〜２
５重量％、パルプ等の有機繊維麻１〜１０重量％）と、
５９重量％以下（より好ましくは４５．５〜５９重量
％）のタルク鉱物，炭酸カルシウム，クレー，硫酸バリ
ウム等の無機粉体と、１〜１０重量％の天然ゴムラテッ
クス，合成ゴムラテックス，樹脂エマルジョン等のバイ
ンダーとから構成したものが好適する。

【００１５】なお、フープ２及びフィラー３の構成材
質，厚み等は、ガスケット径や被密封流体の性状等の条
件に応じて適宜に選定しておく。

【００１６】また、フィラー３の幅ａは、フランジシー
ル面形状に応じてテレスコープ状に変形させたときにも
ガスケット端面であるシール面接触面１ａ，１ｂにフー
プ２が露出しないように、フープ２の幅ｂより若干広く
設定されている（図２，図４参照）。フィラー３がフー
プ２からの突出量（ケバ出し量）が過小であると、フー
プ２がフランジシール面に接触して、フープ接触部分が
洩れ道を形成する虞れがあり、逆に、フィラー３の突出
量が過大であると、フィラー３のケバ出し部分が被密封
流体圧力や高温振動等により脱落する虞れがあり、何れ
にしても良好なシール機能を期待できない。両者ａ，ｂ
の寸法は、このような点を考慮して決定する必要があ
り、一般には、１＜ａ／ｂ≦１．５の範囲でフランジシ
ール面の形状等のシール条件に応じて決定しておくこと
が好ましい。

【００１７】このように構成された渦巻形ガスケット１
は、その構成からして冒頭で述べた伝統的な渦巻形ガス
ケットと同様のシール機能を発揮しうるものであるが、
フープ２及びフィラー３が何れも軸線方向に真直な平板
形状であるから、製作時のフラット形態（ガスケット端
面１ａ，１ｂが平行平面をなす形態）において軸線方向
の外力を作用させると、両者２，３間に滑りを生じて、
軸線方向にテレスコープ状に変形することになる。すな
わち、両者２，３が軸線方向に相対的にスライドして、
シール面接触面１ａ，１ｂを平面形状から円錐面，半球
面等の任意形状に変化させうる。

【００１８】したがって、例えば、図１又は図３に示す
如く、フランジシール面６ａ，７ａが円錐面形状又は半
球面形状であるフランジ継手構造においても、フランジ
間シールとして良好に機能させることができる。

【００１９】すなわち、図１に示すフランジ継手構造
は、一般的な配管ラインに設けられるもので、配管４，
５の端部に溶着した環状フランジ６，７を、その間に渦
巻形ガスケット１を介在させた状態でボルト８…により
締結させることによって、両管４，５をシール状態で接
続するものである。一方のフランジ６には環状突部６´
が突設されており、この突部６´の端面を凹状円錐面を
なすシール面６ａに形成してある。他方のフランジ７に
は上記突部６´が嵌合しうる環状溝７´が凹設されてお
り、その溝底面を凸状円錐面をなすシール面７ａに形成
してある。両フランジシール面６ａ，７ａは、突部６´
を溝７´に嵌合させた状態において平行となるような円
錐面形状に形成されている。

【００２０】而して、かかるフランジ継手構造にあっ
て、フラットに製作された渦巻形ガスケット１をシール
面６ａ，７ａ間に介挿して、フランジ６，７を締め付け
ていくと、その締付力によって軸線方向に滑り変形を生
じて、シール面接触面１ａ，１ｂがシール面６ａ，７ａ
に対応する形状に変化せしめられていき、図２に示す如
く、最終的にシール面６ａ，７ａに全面的に接触せしめ
られることになる。このように、シール面接触面１ａ，
１ｂのシール面６ａ，７ａへの変形性，馴染み性が極め
て高いことから、円錐面形状をなすフランジシール面６
ａ，７ａ間を低締付圧により良好なシールさせることが
できる。

【００２１】また、図３に示すフランジ継手構造は、上
記フランジ継手構造と同様に、一般的な配管ラインに設
けられるもので、配管４，５の端部に溶着した環状フラ
ンジ６，７を、フランジ６，７に形成した同一の半球面
形状をなすシール面６ａ，７ａ間にフラット形態の渦巻
形ガスケット１を介挿した上で、ボルト８…により締結
させることによって、両管４，５をシール状態で接続す
るものである。この場合においても、上記したと同様
に、フランジ６，７を締め付けていくと、シール面接触
面１ａ，１ｂがシール面６ａ，７ａに対応する半球面形
状に変化せしめられていき、図４に示す如く、最終的に
シール面６ａ，７ａに全面的に接触せしめられることに
なり、良好なシール機能を発揮させ得る。

【００２２】ところで、本発明に係る渦巻形ガスケット
１は、上記した如く、製作時のフラット形態のままで使
用することができるが、必要に応じて、シール面接触面
１ａ，１ｂをフランジシール面６ａ，７ａに対応する回
転面形状（例えば、図２又は図４に示す形状）に人為的
に或いは適宜の加圧成形機により予備成形した上で、使
用するようにしてもよい。

【００２３】さらに、図示していないが、シール面が平
面形状をなす場合にも、上記した場合と同様に、良好な
シール機能を発揮させ得ることは勿論である。この場
合、上記予備成形は必要としない。

【００２４】本発明者は、本発明品のシール特性を確認
すべく実験を行った。すなわち、第１の実験では、図５
に示す如く、基台１０上に押圧台１１を筒状枠１２によ
り上下摺動自在に支持し、両台１０，１１の上下対向面
（フランジシール面に相当する）１０ａ，１１ａを４５
°の円錐面に形成してなる試験装置を用い、この上下対
向面１０ａ，１１ａ間に本発明品 及び従来品を
装填させた上、これを押圧台１１により押圧させた状態
で、基台１０に形成した貫通路１０ｃからガスケット１
の内周領域に０．３Ｋｇｆ／ｃｍ² の窒素ガスＧを供給
し、ガスケット１の外周領域への漏洩ガスを筒状枠１２
の孔１２ａから回収し、その量（漏洩量）を測定した。
また、第２の実験では、図示していないが、上記両台１
０，１１の上下対向面を水平面に形成してなる試験装置
を用い、この上下対向面間に本発明品及び従来品を装
填させた上、上記実験におけると同様にして、漏洩ガス
量を測定した。ここに、本発明品は、幅６ｍｍのＳＵ
Ｓ３０４製平帯板からなるフープと幅８ｍｍのセラミッ
ク混抄シート（セピオライトを含む無機繊維及びタルク
を主成分とする無機質紙）からなるフィラーとを、内径
４３．８ｍｍ，外径５４．２ｍｍ，軸線方向厚さ８ｍｍ
のフラットな渦巻形状に重合一体化させてなる渦巻形ガ
スケットである。また、本発明品は、フィラー材とし
て膨張黒鉛シートを使用した点を除いて上記渦巻形ガス
ケットと同一のものであり、内径４３．８ｍｍ，外径
５４．１ｍｍ，軸線方向厚さ８ｍｍのフラット形状に製
作された渦巻形ガスケットである。また、本発明品
は、上記渦巻形ガスケットをその両端面が４５°の円
錐面となるように予備成形（成形圧力２５０Ｋｇｆ／ｃ
ｍ² による金型成形）した渦巻形ガスケットである。さ
らに、本発明品は、フィラー材として、延伸により多
孔質化させた多孔質四弗化エチレン樹脂シートを使用し
た点を除いて、上記渦巻形ガスケットと同一のもので
ある。また、従来品は、幅方向断面形状をＷ形に成形し
てなる伝統的な渦巻形ガスケット（内径４３．５ｍｍ，
外径５７ｍｍ，軸線方向厚さ４．８５ｍｍ）である。

【００２５】これらの実験結果は図６に示す通りであ
り、フランジシール面が円錐面形状をなす場合において
は、予備成形の有無に拘わらず本発明品 が従来
品に比して極めて良好なシール性を発揮することが確認
された。また、予備成形の有無によっては圧縮特性やシ
ール性に格別の差異は認められなかったが、予備成形品
を使用すると、シール面６ａ，７ａへの馴染み易さや低
締付時のシール特性を更に向上させ得ることができるこ
とが判明した。さらに、フランジシール面が平面形状を
なす場合にも、本発明品は従来品に比して良好なシー
ル性を発揮することが確認された。なお、図６におい
て、○△●▽□は第１の実験結果を示し、○は本発明品
、△は本発明品、●は本発明品、▽は本発明品
、□は従来品についての測定結果を示している。ま
た、◎■は第２の実験結果を示し、◎は本発明品、■
は従来品についての測定結果を示している。また、図６
における締付荷重とは、押圧台による押圧力によって渦
巻形ガスケットに与えられた荷重である。

【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に改良・変更することができる。例えば、本発明
に係る渦巻形ガスケット１は、フランジシール面６ａ，
７ａが平面，円錐面，半球面である場合の他、例えば、
断面が波形をなすような複雑な回転面形状のフランジシ
ール面に対しても適用することができる。また、フープ
２，フィラー３の巻き上げ条件（巻き締め度等）は、シ
ール面形状や予備成形の有無等に応じて適宜に設定され
るが、その条件次第ではシール性の更なる向上が期待さ
れる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明の渦巻形ガスケットは、フープとフィラーと
が平帯板状のものであって軸線方向に相対スライド可能
なものであり、フランジシール面への変形性，馴染み性
が高いものであるから、フランジシール面が平面形状を
なす場合は勿論、円錐面，半球面等の非平面形状をなす
場合にも、良好なシール機能を発揮させることができ、
近時のフランジ形状の多様化傾向にも充分対応すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦巻形ガスケットを円錐面形状の
フランジシール面間に装填したフランジ継手構造を示す
縦断側面図である。

【図２】同要部を拡大して示す詳細図である。

【図３】本発明に係る渦巻形ガスケットを半球面形状の
フランジシール面間に装填したフランジ継手構造を示す
縦断側面図である。

【図４】同要部を拡大して示す詳細図である。

【図５】実験装置を示す縦断側面図である。

【図６】実験結果を示すグラフである。

【図７】従来ガスケットを示す一部切欠の縦断側面図で
あり、Ａ図は締付前の状態を示し、Ｂ図は締付後の状態
を示す。

【符号の説明】

１…渦巻形ガスケット、１ａ，１ｂ…シール面接触面
（ガスケット端面）、２…フープ、３…フィラー、６，
７…フランジ、６ａ，７ａ…フランジシール面。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−139886（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−259988（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−144958（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−89133（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向するフランジシール面間に装填され
   る渦巻形ガスケットであって、平帯板状の金属製フープ
   とテープ状のフィラーとを、当該ガスケット端面をフラ
   ンジシール面に対応する形状とすべく軸線方向に相対ス
   ライド可能な状態に、渦巻状に重合一体化してなり、フ
   ィラーが、セピオライトを含む無機繊維と無機粉体とを
   主成分とする無機質紙、膨張黒鉛粒子を集合形成した膨
   張黒鉛シート、延伸により多孔質化させた多孔質四弗化
   エチレン樹脂シートから選択した一種又は複数種のシー
   ト材で構成されていることを特徴とする渦巻形ガスケッ
   ト。