KR20100082857A

KR20100082857A - 가스켓

Info

Publication number: KR20100082857A
Application number: KR1020107011512A
Authority: KR
Inventors: 다카히사 우에다; 아츠시 스에히로; 히사시 마에다; 히로키 다나베
Original assignee: 니폰 필라고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-07-20
Also published as: US8376370B2; JP2009115161A; WO2009060689A1; CN101842620A; JP4918460B2; US20100237570A1; CN101842620B

Abstract

코어재인 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 양면에 시일성을 갖는 시트를 적층 접착한 구조를 갖는 가스켓에 있어서, 시트의 재료의 적합성을 높이고 또한 더욱 얇은 시트의 사용을 가능하게 하면서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일성능을 확보할 수 있는 가스켓을 제공한다. 종래 공극이었던 금속 박판(11)의 골부(11a)에 분체의 시일재(14)를 충전하고 해당 부(11a)를 처음부터 메워 두는 것에 의해서, 종래 저조임 하중으로는 압축할 수 없었던 금속 박판(11)의 골부(11a)에 있어서의 시트(12, 13)를 압축하고, 저조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보하는 동시에, 종래 컸던 시트(12, 13)의 변형량을 억제하고, 유동성이 높은 재료에 한정되지 않고 유동성이 낮은 재료의 시트(12, 13)의 사용을 가능하게 하며, 또한 더욱 얇은 시트(12, 13)의 사용을 가능하게 한다.

Description

가스켓{GASKET}

본 발명은 배관 이음부(JIS 또는 JPI 규격 플랜지 등)나 기기의 접합부(밸브의 보닛 등) 등의 엄격한 사용환경에 있어서 장기 시일 안정성이 요구되는 용도에 사용되는 가스켓에 관한 것이다.

종래, 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 양면에 시일재로서 팽창 흑연 시트를 적층 접착한 구조가 알려져 있다. 이 종래 구조는 그때까지 금속 평판 또는 양면을 불연속의 요철이나 톱니형의 요철로 가공한 금속판이었던 코어재 대신에, 동심원의 파형을 붙인 금속 박판을 이용하는 것에 의해서, 그때까지 약간이었던 압축률을 비약적으로 높이고, 뒤틀림이나 기복이 있는 유리 라이닝 플랜지에서도 사용 가능한 높은 변형 추종성(플랜지면 정밀도에 대한 추종성)을 확보하고 있다. 또, 시일재에 그때까지와 마찬가지로 팽창 흑연 시트가 이용되고, 플랜지와 접촉하는 양면이 팽창 흑연 시트로 형성되며, 그 팽창 흑연 시트는 유동성이 높고, 플랜지에의 우수한 친숙성도 확보하고 있다.

이와 같은 종래 구조가 시일 작용을 발휘하는 메커니즘을 도 8의 (a)∼(c)에 나타내는 해당 종래 구조의 압축 변형 과정을 참조하여 설명한다. 도면에 있어서, ‘1’은 코어재인 동심원의 파형을 붙인 금속 박판, ‘2 및 3’은 금속 박판(1)의 양면에 적층 접착된 팽창 흑연 시트, ‘5 및 6’은 기기/배관의 플랜지, T는 가스켓 두께이다.

도 8의 (a)의 조임 전의 자유상태에서는 금속 박판(1)은 원래의 물결피치 P, 물결높이 T1/2(산높이 T1)를 갖고, 팽창 흑연 시트(2 및 3)도 전체적으로 균일한 원래의 두께 T2를 가지며, 금속 박판(1)의 골부(valley portion)(1a)와 팽창 흑연 시트(2 및 3)간에 공극(4)이 형성되어 있다.

도 8의 (b)의 저조임 하중을 부하한 조임상태에서는 서로 대향하는 플랜지(5 및 6)간에서 두께방향으로 압축되고, 금속 박판(1)은 물결높이 T1/2를 축소하면서 물결피치 P를 확대하고, 두께방향으로 압축 변형되면서 면방향(내외 직경방향)으로도 신장 변형된다. 팽창 흑연 시트(2 및 3)는 금속 박판(1)의 산부(1b)에서 두께방향으로 압축되지만, 금속 박판(1)의 골부(1a)에서는 압축되지 않는다. 이 때문에, 종래 구조는 금속 박판(1)의 산부(1b)에 있어서 국부적으로 높은 조임면압을 확보하여 시일 성능을 발휘한다. 이 때, 팽창 흑연 시트(2 및 3)는 그 높은 유동성에 의해서 금속 박판(1)의 산부(1b)의 위치 변화에 추종 변형되어 파괴되는 일 없이, 두께 T2를 금속 박판(1)의 산부(1b)에서 줄이면서 금속 박판(1)의 골부(1a)에서 늘리고, 공극(4)의 일부를 메운다.

도 8(c)의 고조임 하중을 부하한 조임상태에서는 서로 대향하는 플랜지(5 및 6)간에서 두께방향으로 더욱 압축되고, 금속 박판(1)은 물결높이 T1/2를 더욱 축소하면서 물결피치 P를 더욱 확대하고, 평판에 가까운 상태로까지 두께방향으로 더욱 압축 변형되면서 면방향으로도 더욱 신장 변형된다. 이 때, 팽창 흑연 시트(2 및 3)는 그 높은 유동성에 의해서 금속 박판(1)의 산부(1b)의 위치변화에 추종 변형되어 파괴되는 일 없이, 두께 T2를 금속 박판(1)의 산부(1b)에서 더욱 줄이면서 금속 박판(1)의 골부(1a)에서 더욱 늘리고, 결국 공극(4)의 전체부를 메운다. 이 때문에, 종래 구조는 팽창 흑연 시트(2 및 3)가 금속 박판(1)의 골부(1a)에서도 두께방향으로 압축되고, 금속 박판(1)의 산부(1b) 및 골부(1a)의 전면(全面)에서 조임면압을 확보하여 안정된 시일성능을 발휘한다.

또한, 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 양면에 팽창 흑연 시트를 적층 접착한 종래 구조는 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 가스켓에서 채용되어 공지이다.

일본국 실용신안공개공보 평성 5-92574호

상기 종래 구조에서는 동심원의 파형을 붙인 금속 박판을 코어재로서 이용하기 때문에, 다음과 같은 과제가 있었다.

(a) 저조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보하는 것은 곤란하며, 저조임 하중에 있어서의 시일 안정성이 부족하다.

(b) 고조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보하기 위해서는 시일재에 유동성이 필요하며, 재료의 적합성이 낮다(사용할 수 있는 재료가 한정된다). 구체적으로는 예를 들면, 260℃ 이하의 온도의 대부분의 산성/알칼리성 유체의 시일재로서 주로 사용되고 있는 4불화 에틸렌 수지(이하,「PTFE 」라 함) 시트, 400℃ 이상의 온도의 산화성 유체의 시일재로서 주로 사용되고 있는 운모(mica) 시트, 질석(vermiculite)계 시트, 또는 금속 시트 등의 무기 시트는 팽창 흑연 시트에 비해 유동성이 현격히 낮고, 시일재로서 사용 곤란하며, 가스켓의 사용 가능한 범위가 팽창 흑연 시트를 사용할 수 있는 400℃ 이하의 온도의 비산화성 유체에 한정된다.

(c) 상기 시일재(시트재)는 고가이고, 양품률도 나쁘며, 가능한 한 얇은 시일재의 사용이 경제적이다 .그러나, 고조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보하기 위해서는 시일재에 유동성과 함께, 어느 정도 이상의 두께(재료의 양)도 필요하며, 지금 이상 얇은 시일재는 사용 곤란하다. 또한, 고조임 하중에 있어서 시일재의 파괴를 피하기 위해서도 어느 정도 이상의 두께는 필요하다.

본 발명은 상기 과제를 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은 코어재인 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 양면에 시일성을 갖는 시트를 적층 접착 또는 해당 금속 박판의 양면 및 내주(안둘레)를 시일성을 갖는 성형체로 피복한 구조를 갖는 가스켓에 있어서, 시트나 성형체(종래 구조의 시일재에 상당)의 재료의 적합성을 높이고, 또한 더욱 얇은 시트나 성형체의 사용을 가능하게 하면서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일 성능을 확보할 수 있는 가스켓을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항 1에 기재된 가스켓은 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 골부에 분체(粉體)의 시일재를 충전하고, 해당 금속 박판의 양면에 시일성을 갖는 시트를 적층 접착한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 2에 기재된 가스켓은 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 골부에 분체의 시일재를 충전하고, 해당 금속 박판의 양면 및 내주를 시일성을 갖는 성형체로 피복한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3에 기재된 가스켓은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 가스켓에 있어서, 금속 박판의 골부에 있어서의 조임면압이 금속 박판의 산부에 있어서의 조임면압보다도 낮아지는 밀도로, 분체의 시일재를 금속 박판의 골부에 충전한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 1 내지 3에 기재된 가스켓에서는 종래 공극이었던 금속 박판의 골부에 분체의 시일재를 충전하고 해당 부를 처음부터 메워 두는 것에 의해서, 종래 저조임 하중으로는 압축할 수 없었던 금속 박판의 골부에 있어서의 시트(청구항 1)나 성형체(청구항 2)를 압축하고, 저조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보할 수 있기 때문에, 저조임 하중으로부터 안정된 시일 성능이 얻어진다. 또, 시트나 성형체의 변형량을 억제할 수 있기 때문에, 유동성이 높은 재료에 한정되지 않고 유동성이 낮은 재료의 시트나 성형체의 사용이 가능하게 되고, 또한 더욱 얇은 시트나 성형체의 사용이 가능하게 된다.

또, 금속 박판의 양면에 시일재가 2층으로 배치되므로, 외측의 시일재인 시트나 성형체가 파괴되었다고 해도, 내측의 시일재에 의해서 시일이 가능하고, 시일의 신뢰성이 높아진다. 내측의 시일재와 외측의 시일재의 재료에는 동일 재료 또는 이종 재료의 조합이 가능하다.

또한, 금속 박판의 골부에 충전하는 시일재는 분체이며, 높은 압축성과 높은 유동성을 겸비하고 있으므로, 금속 박판의 변형을 방해하지 않고 가스켓의 변형 추종성을 손상시키지 않는다. 금속 박판의 골부에 공극이 생기기 어렵고 해당 부에 있어서 조임면압을 안정하게 확보할 수 있다. 분체의 시일재는 저렴하고 또한 높은 양품률로 낭비없이 사용할 수 있어 경제적이다.

청구항 3에 기재된 가스켓과 같이, 금속 박판의 골부에 있어서의 조임면압이 금속 박판의 산부에 있어서의 조임면압보다도 낮아지는 밀도로, 분체의 시일재를 금속 박판의 골부에 충전함으로써, 조임면압 분포가 균등하게 되지 않아 조임면압이 저하하지 않기 때문에, 시일에 필요한 최소 조임력의 증가가 없다.

청구항 1 내지 3에 기재된 가스켓에 따르면, 코어재인 동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 양면에 시일성을 갖는 시트를 적층 접착 또는 해당 금속 박판의 양면 및 내주를 시일성을 갖는 성형체로 피복한 구조를 갖는 가스켓에 있어서, 시트나 성형체의 재료의 적합성을 높이고 또한 더욱 얇은 시트나 성형체를 사용 가능하게 하면서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일 성능을 확보할 수 있다.

청구항 3에 기재된 가스켓에 따르면, 사용에 있어서, 요구되는 기기/배관의 접합부의 강도가 커지지 않아, 설계의 재검토, 설비/장치의 개조 등의 필요성이 없다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 가스켓의 평면도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 가스켓의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 가스켓의 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시형태 및 다른 실시형태에 관한 가스켓의 압축 변형 과정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예 1과 비교예 1의 시일 특성을 나타내는 절선(折線) 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예 2와 비교예 2의 시일 특성을 나타내는 절선 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예 3과 비교예 3의 시일 특성을 나타내는 절선 그래프.
도 8은 종래 가스켓 구조의 압축 변형 과정을 나타내는 도면.

이하, 본 발명에 관한 가스켓의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 1실시형태에 관한 가스켓의 평면도, 도 2는 본 발명의 1실시형태에 관한 가스켓의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1, 도 2에 나타내는 가스켓(10)은 코어재인 동심원의 파형을 붙인 원환형상의 금속 박판(이하, 「파형 금속 박판」이라 함)(11)의 표리 양면에, 시일성을 갖는 원환형상의 시트(이하, 「주시일재」라 함)(12 및 13)를 적층 접착한 가스켓으로서, 종래 공극(4)(도 8 참조)이었던 부분(파형 금속 박판(11)의 골부(11a)와 주시일재(12 및 13) 사이)에는 종래 저조임 하중으로는 압축할 수 없었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 있어서의 주시일재(12 및 13)를 압축하고, 저조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보하고, 저조임 하중으로부터 안정된 시일 성능을 얻으며, 또 주시일재(12 및 13)의 변형량을 억제하고, 유동성이 높은 재료에 한정되지 않고 유동성이 낮은 재료의 주시일재(12 및 13)의 사용을 가능하게 하며, 또한 더욱 얇은 주시일재(12 및 13)의 사용을 가능하게 하기 때문에, 분체의 시일재(이하, 「부시일재」라 함)(14)가 충전되고, 해당 부시일재(14)에 의해서 종래 공극(4)이었던 부분을 처음부터 메운다. 따라서, 해당 가스켓(10)에서는 파형 금속 박판(11)의 표리 양면에 부시일재(14)와 주시일재(12 및 13)가 내외 2층에 배치된 구조로 되어 있다.

여기서, 파형 금속 박판(11)의 내주단 가장자리와 외주단 가장자리에는 파형 금속 박판(11)의 한쪽면측(도 2의 하측)으로 돌출된 각 산부(11b)의 정점을 포함하는 1평면상에 위치하는 원환형상의 평탄부(11c 및 11d)가 형성되어 있다. 또, 부시일재(14)가 골부(11a)에 충전된 후의 파형 금속 박판(11)의 표리 양면의 외형은 표면(도 2의 상측)의 외형이, 동일 평면상에 위치하는 평탄부(11c 및 11d)의 표면의 사이가 키가 낮은 사다리꼴로 솟아오른 입체형상으로 되고, 이면(도 2의 하측)의 외형이, 동일 평면상에 위치하는 평탄부(11c 및 11d)의 이면의 사이가 평탄면에 의해 연결된 평면형상으로 되어 있다. 그리고, 파형 금속 박판(11)의 표면측의 주시일재(12)는 파형 금속 박판(11)의 내주측의 평탄부(11c)의 단부에서 외주측의 평탄부(11d)의 단부에 걸쳐, 파형 금속 박판(11)의 표면의 입체형상의 외형을 따라 적층 접착되고, 파형 금속 박판(11)의 이면측의 주시일재(13)는 파형 금속 박판(11)의 내주측의 평탄부(11c)의 단부에서 외주측의 평탄부(11d)의 단부에 걸쳐, 파형 금속 박판(11)의 이면의 평면형상의 외형을 따라 적층 접착되어 있다. 주시일재(12 및 13)의 내주단 가장자리는 파형 금속 박판(11)의 내주측의 평탄부(11c)의 단부로부터 내경방향으로 돌출하고, 해당 평탄부(11c)의 단부의 내주측에서, 해당 평탄부(11c)의 두께내로 점착되어 고착되어 있다. 주시일재(12 및 13)의 외주단 가장자리는 파형 금속 박판(11)의 외주측의 평탄부(11d)의 단부로부터 외경방향으로 돌출하고, 해당 평탄부(11d)의 단부의 외주측에서, 해당 평탄부(11d)의 두께내로 점착되어 고착되어 있다.

가스켓(10)의 제조는 프레스 성형품인 파형 금속 박판(11)을 대략 수평자세로 유지하고, 파형 금속 박판(11)의 상면측에 있는 각 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전한 후, 파형 금속 박판(11)의 상면(표면)에 한쪽의 주시일재(12)를 도시하지 않은 접착제를 통해 적층 접착한다. 다음에, 파형 금속 박판(11)을 뒤집어, 파형 금속 박판(11)의 상면측에 있는 각 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전한 후, 파형 금속 박판(11)의 상면(이면)에 다른쪽의 주시일재(13)를 도시하지 않은 접착제를 통해 적층 접착하는 동시에, 주시일재(12 및 13)의 내주단 가장자리끼리와 외주단 가장자리끼리를 점착 고착하는 것에 의해 완료한다.

이 때, 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 있어서의 조임면압이 파형 금속 박판(11)의 산부(11b)에 있어서의 조임면압보다도 낮아지도록, 주시일재(12 및 13)의 밀도보다 낮은 밀도로, 부시일재(14)를 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 충전하는 것이 중요하다. 이와 같은 밀도로 부시일재(14)를 충전함으로써, 해당 가스켓(10)에서는 파형 금속 박판(11)의 표리 양면에 밀도가 다른 부시일재(14)(저밀도)와 주시일재(12 및 13)(고밀도)가 내외 2층에 배치된 구조로 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 가스켓의 구조를 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시형태에 관한 가스켓의 평면은 상기 가스켓(10)의 도 1에 나타낸 평면과 동일하다. 또, 본 실시형태에 관한 가스켓의 구조는 상기 가스켓(10)의 도 2에 나타낸 구조와 주시일재 이외가 동일하기 때문에, 동일 구조에는 동일 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.

도 3에 나타내는 가스켓(20)은 파형 금속 박판(11)의 표리 양면과 내주를, 원환형상의 PTFE 평판 또는 금속 평판을 절삭 가공하는 것에 의해 제작된 일체 구조의 PTFE 성형체 또는 금속 성형체 등의 성형체(이하,「다른 주시일재」라 함)(21)에 의해 연속적으로 피복한 것이다. 다른 주시일재(21)는 두께방향에서 서로 대향하는 원환형상의 시트부(21a 및 21b)와, 시트부(21a 및 21b)의 내주측 단가장자리의 사이에 연속 일체로 형성되는 짧은 원통형상의 이음부(21c)를 갖고, 이들 시트부(21a 및 21b)와 이음부(21c)의 내측에, 외주에 개구부(21d)를 갖는 코어 수납 공간(21e)이 형성되어 있다. 그리고, 파형 금속 박판(11)이 코어 수납 공간(21e)에 장착되고, 파형 금속 박판(11)의 내주측의 평탄부(11c)의 바로 내측으로 상승하는 이음부(21c)의 상하 단부로부터 파형 금속 박판(11)의 표리 양면측에 시트부(21a 및 21b)가 연장 설치되어 있다.

가스켓(20)의 제조는 다른 주시일재(21)를 수평자세로 유지하고, 상면측에 있는 한쪽의 시트부(21a)를 이음부(21c)와 동일 원통면 상으로 감아 올리고, 파형 금속 박판(11)을 위쪽부터 원통형상의 시트부(21a)를 통해 이음부(21c)의 외측에 끼워넣은 후, 파형 금속 박판(11)의 상면측에 있는 각 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전한다. 다음에, 원통형상의 시트부(21a)를 원래로 되돌려 파형 금속 박판(11)의 상면(표면)에 도시하지 않은 접착제를 통해 적층 접착한다. 다음에, 파형 금속 박판(11)을 뒤집어, 상면측에 있는 다른쪽의 시트부(21b)를 이음부(21c)와 동일 원통면 상으로 감아 올린 후, 파형 금속 박판(11)의 상면측에 있는 각 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전한다. 다음에, 원통형상의 시트부(21b)를 원래로 되돌려 파형 금속 박판(11)의 상면(이면)에 도시하지 않은 접착제를 통해 적층 접착하는 것에 의해 완료한다. 이 때의 부시일재(14)의 충전 밀도에 대해서도 상기 가스켓(10)과 마찬가지로, 다른 시일재(21)의 밀도보다 낮은 밀도로, 부시일재(14)를 파형 금속 박판(11)의 골부(11)에 충전하는 것이 중요하다.

또한, 해당 가스켓(20)의 경우, 내주의 내측 코너부(파형 금속 박판(11)의 평탄부(11c)와 한쪽의 시트부(21a)의 내주단 가장자리부 사이)에 공극이 형성되기 때문에, 그 공극에도 부시일재(14)가 충전되어 공극이 메워져 있다.

상기와 같이 구성된 각 가스켓(10, 20)이 시일 작용을 발휘하는 메커니즘은 동일하기 때문에, 도 4의 (a)∼(c)에 나타내는 해당 가스켓(10, 20)의 압축 변형 과정을 참조해서 설명한다.

도 4에 있어서, ‘50 및 60’은 기기/배관의 플랜지, t는 가스켓 두께이다.

도 4의 (a)의 조임 전의 자유상태에서는 파형 금속 박판(11)은 원래의 물결피치 p, 물결높이 t1/2(산높이 t1)을 갖고, 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 시트부(21a 및 21b)도 전체적으로 균일한 원래의 두께 t2를 가지며, 종래 공극(4)이었던 부분(파형 금속 박판(11)의 골부(11a)와 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사이)에는 부시일재(14)가 충전되어 있다.

도 4의 (b)의 저조임 하중을 부하한 조임상태에서는 서로 대향하는 플랜지(50 및 60) 사이에서 가스켓(10, 20)이 두께방향으로 압축되고, 파형 금속 박판(11)은 물결높이 t1/2을 축소하면서 물결피치 p를 확대하고, 두께방향으로 압축 변형되면서 면방향(내외 직경방향)으로도 신장 변형된다. 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 시트부(21a 및 21b)는 파형 금속 박판(11)의 산부(11b)에서 두께방향으로 압축되는 동시에, 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에는 부시일재(14)가 충전되어 있으므로, 해당 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에서도 압축되고, 파형 금속 박판(11)의 산부(11b) 및 골부(11a)의 전면에서 조임면압을 확보하여 안정된 시일 성능을 발휘한다.

도 4의 (c)의 고조임 하중을 부하한 조임상태에서는 서로 대향하는 플랜지(50 및 60) 사이에서 가스켓(10, 20)이 두께방향으로 더욱 압축되고, 파형 금속 박판(11)은 물결높이 t1/2을 더욱 축소하면서 물결피치 p를 더욱 확대하고, 평판에 가까운 상태로까지 두께방향으로 더욱 압축 변형되면서 면방향으로도 더욱 신장 변형된다. 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 시트부(21a 및 21b)는 파형 금속 박판(11)의 산부(11b)에서 두께방향으로 더욱 압축되는 동시에, 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에는 부시일재(14)가 충전되어 있으므로, 해당 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에서도 더욱 압축되고, 파형 금속 박판(11)의 산부(11b) 및 골부(11a)의 전면에서 더욱 높은 조임면압을 확보하여, 저조임 하중에서 얻은 안정된 시일 성능을 계속해서 유지한다.

이와 같이, 각 가스켓(10, 20)에서는 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우고 있으므로, 종래 저조임 하중으로는 압축할 수 없었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 있어서의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 시트부(21a 및 21b)를 압축하고, 저조임 하중에 있어서 전면에서 조임면압을 확보할 수 있기 때문에, 저조임 하중으로부터 안정된 시일 성능이 얻어진다. 따라서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일 성능을 확보할 수 있다.

또, 각 가스켓(10, 20)에서는 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우고 있으므로, 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)가 자신의 유동성이나 두께 t1, t2에 의해서 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)를 메우려고 해서 변형되는 것을 억제하기 때문에, 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 시트부(21a 및 21b)의 변형량은 매우 작아진다. 이 때문에, 유동성이 높은 재료에 한정되지 않고 유동성이 낮은 재료의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사용이 가능하게 되고(주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 재료의 적합성이 높아지고), 또한 더욱 얇은 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사용이 가능하게 된다.

또, 각 가스켓(10, 20)에서는 파형 금속 박판(11)의 표리 양면에 부시일재(14)와 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 시트부(21a 및 21b)가 내외 2층에 배치된 구조로 되어 있으므로, 외측의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)가 파괴되었다고 해도, 내측의 부시일재(14)에 의해서 시일이 가능하며, 시일의 신뢰성이 높다. 내측의 부시일재(14)와 외측의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 재료에는 동일 재료 또는 이종 재료의 조합이 가능하다.

또, 각 가스켓(10, 20)에서는 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 충전하는 부시일재(14)는 분체이고, 높은 압축성과 높은 유동성을 겸비하고 있으므로, 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)의 형상 변화에 추종성 좋게 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)내에서 압축되고 유동하므로, 파형 금속 박판(11)의 변형을 방해하지 않고 가스켓(10, 20)의 변형 추종성을 손상시키지 않는다. 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 공극이 생기기 어렵고 해당 부에 있어서 조임면압을 안정하게 확보할 수 있다. 분체의 부시일재(14)는 저렴하고, 또한 높은 양품률로 낭비없이 사용할 수 있으며 경제적이다.

또한, 각 가스켓(10, 20)에서는 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 밀도보다 낮은 밀도로, 부시일재(14)를 파형 금속 박판(11)의 골부(11)에 충전하고 있으므로, 어느 조임하중에 있어서도, 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 있어서의 조임면압이 파형 금속 박판(11)의 산부(11b)에 있어서의 조임면압보다도 낮아지고, 조임면압 분포가 균등하게 되지 않아 조임면압이 저하하지 않기 때문에, 시일에 필요한 최소 조임력의 증가가 없다. 따라서, 사용에 있어서, 요구되는 기기/배관의 접합부의 강도가 커지지 않으며, 설계의 재검토, 설비/장치의 개조 등의 필요성이 없다.

상기와 같이 각 가스켓(10, 20)은 유동성이 높은 재료에 한정되지 않고 유동성이 낮은 재료의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사용이 가능하기 때문에, 석면의 대체 후보로 거론되고 있는 각종 시일 재료 중에서 용도에 따라 적절히 선정 사용된다. 예를 들면,

(A) 400℃ 이하의 온도의 비산화성 유체에서는 주시일재(12 및 13)로서 팽창 흑연 시트가 사용 가능하다. 또, 이 용도에서는 부시일재(14)로서 팽창 흑연이나 인편상 흑연 등의 흑연계의 분체, PTFE의 분체, 또는 운모, 활석(talc), 질석 등의 무기 분체가 사용 가능하다.

(B) 260℃ 이하의 온도의 대부분의 산성/알칼리성 유체에서는 주시일재(12 및 13)로서 PTFE 시트가 사용 가능하고, 다른 주시일재(21)로서 PTFE 성형체가 사용 가능하다. 또, 이 용도에서는 부시일재(14)로서 PTFE의 분체, 팽창 흑연이나 인편상 흑연의 흑연계의 분체, 또는 운모, 활석, 질석 등의 무기 분체가 사용 가능하다.

(C) 400℃ 이상의 온도의 산화성 유체에서는 주시일재(12 및 13)로서 운모 시트, 질석계 시트, 또는 금속 시트 등의 무기 시트가 사용 가능하며, 다른 주시일재(21)로서 금속 성형체가 사용 가능하다. 또, 이 용도에서는 부시일재(14)로서 운모, 활석, 질석 등의 무기 분체가 사용 가능하다.

또, 파형 금속 박판(11)의 재료로서는 내부 유체의 온도 및 내부 유체와의 내식성을 고려한 후, 구리, 철, 연강, 스테인리스강, 알루미늄 등의 금속 박판이면, 상기 (A)∼(C)의 어느 용도에서도 사용 가능하다.

계속해서, 본 발명에 관한 가스켓의 상기 (A)∼(C)의 용도마다의 실시예에 대해 설명한다.

[실시예 1]

［(A) 400℃ 이하의 온도의 비산화성 유체］

파형 금속 박판(11)으로서 파형 금속 박판(재질：스테인리스강[316L], 판두께：0.5㎜, 물결 피치 p：３.2㎜, 물결높이 t1/2：0.55㎜[산높이 t1：1.1㎜])를 사용하고, 주시일재(12 및 13)로서 팽창 흑연 시트(두께 t2：0.8㎜)를 사용하고, 부시일재(14)로서 팽창 흑연 분말(평균 입경：200㎛)을 사용하여, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같은 가스켓(이하, 「실시예 1」이라 함)을 제작하였다.

실시예 1의 비교예로서, 부시일재(14)를 충전하고 있지 않은 것 이외에, 실시예 1과 동일 구조의 가스켓(이하 「비교예 1」이라 함)을 제작하였다.

실시예 1과 비교예 1의 시일 특성을 도 5에 나타낸다. 도 5는 상온에서의 헬륨 가스 시일 시험을 실시예 1과 비교예 1에 대해 실행하고, 각각의 시일 특성을 비교한 것이다. 도 5에 있어서, 실시예 1은 비교예 1에 비해 저조임 하중(면압)에 있어서 시일 성능이 우수하다. 이것에 의해, 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우는 것에 의해서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일 성능을 확보할 수 있는 것을 확인하였다.

또, 실시예 1과 비교예 1의 주시일재(12 및 13)(팽창 흑연 시트)의 두께와 시일 성능의 관계를 다음의 표 1에 나타낸다.

상기 표 1은 헬륨 가스 시일 시험을 실시예 1과 비교예 1에 대해 주시일재(12 및 13)의 두께를 바꾸면서 실행하고, 두께마다의 시일 성능을 비교한 것이다. 표 1에 있어서, 실시예 1은 비교예 1에 비해 얇은 두께 t2의 주시일재(12 및 13)에서 안정된 시일 성능이 얻어졌다. 이것에 의해, 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우는 것에 의해서, 더욱 얇은 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사용이 가능하게 되는 것을 확인하였다.

[실시예 2]

［(B) 260℃ 이하의 온도의 산성/알칼리성 유체］

파형 금속 박판(11)으로서 파형 금속 박판(재질：스테인리스강[316L], 판두께：0.5㎜, 물결 피치 p：３.2㎜, 물결높이 t1/2：0.55㎜[산높이 t1：1.1㎜])를 사용하고, 주시일재(12 및 13)로서 다공질 PTFE 시트(두께 t2：0.5㎜)를 사용하며, 부시일재(14)로서 PTFE 분말(평균 입경：50㎛)를 사용하여, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같은 가스켓(이하, 「실시예 2」라 함)을 제작하였다.

실시예 2의 비교예로서, 부시일재(14)를 충전하고 있지 않는 것 이외에, 실시예 2와 동일 구조의 가스켓(이하「비교예 2」라 함)을 제작하였다.

실시예 2와 비교예 2의 시일 특성을 도 6에 나타낸다. 도 6은 상온에서의 헬륨 가스 시일 시험을 실시예 2와 비교예 2에 대해 실행하고, 각각의 시일 특성을 비교한 것이다. 도 6에 있어서, 실시예 2는 비교예 2에 비해 저∼고조임 하중(면압)에 있어서 시일 성능이 우수하다. 또, 비교예 2는 고조임 하중에 있어서 주시일재(12 및 13)의 파괴가 일어나 누설을 일으켰다. 이것에 의해, 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우는 것에 의해서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일 성능을 확보할 수 있는 것과, 유동성이 낮은 재료의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)에서도 고조임 하중에 있어서 파괴하지 않고 사용할 수 있는 것을 확인하였다.

또, 실시예 2와 비교예 2의 주시일재(12 및 13)(다공질 PTFE 시트)의 두께와 시일 성능의 관계를 다음의 표 2에 나타낸다.

상기 표 2는 헬륨 가스 시일 시험을 실시예 2와 비교예 2에 대해 주시일재(12 및 13)의 두께를 바꾸면서 실행하고, 두께마다의 시일 성능을 비교한 것이다. 표 2에 있어서, 실시예 2는 비교예 2에 비해 현격히 얇은 두께 t2의 주시일재(12 및 13)에서 안정된 시일 성능이 얻어졌다. 이것에 의해, 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우는 것에 의해서, 더욱 얇은 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사용이 가능하게 되는 것을 확인하였다.

[실시예 3]

(C) 400℃ 이상의 온도의 산화성 유체］

파형 금속 박판(11)으로서 파형 금속 박판(재질：스테인리스강[316L], 판두께：0.5㎜, 물결 피치 p：3.2㎜, 물결높이 t1/2：0.55㎜[산높이 t1：1.1㎜])를 사용하고, 주시일재(12 및 13)로서 운모 시트(두께 t2：0.5㎜)를 사용하고, 부시일재(14)로서 운모 분말(평균 입경：50㎛)을 사용하여, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같은 가스켓(이하, 「실시예 3」이라 함)을 제작하였다.

실시예 3의 비교예로서, 부시일재(14)를 충전하고 있지 않은 것 이외에, 실시예 3과 동일 구조의 가스켓(이하「비교예 3」이라 함)을 제작하였다.

실시예 3과 비교예 3의 시일 특성을 도 7에 나타낸다. 도 7은 상온에서의 질소 가스 시일 시험을 실시예 3과 비교예 3에 대해 실행하고, 각각의 시일 특성을 비교한 것이다. 도 7에 있어서, 실시예 3은 비교예 3에 비해 저∼고조임 하중(면압)에 있어서 시일 성능이 우수하다. 또, 비교예 3은 고조임 하중에 있어서 주시일재(12 및 13)의 파괴가 일어나 누설을 일으켰다. 이것에 의해, 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우는 것에 의해서, 저∼고조임 하중에 있어서 장기적으로 안정된 시일 성능을 확보할 수 있는 것과, 유동성이 낮은 재료의 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)에서도 고조임 하중에 있어서 파괴되지 않고 사용할 수 있는 것을 확인하였다.

또, 실시예 3과 비교예 3의 주시일재(12 및 13)(운모 시트)의 두께와 시일 성능의 관계를 다음의 표 3에 나타낸다.

상기 표 3은 질소 가스 시일 시험을 실시예 3과 비교예 3에 대해 주시일재(12 및 13)의 두께를 바꾸면서 실행하고, 두께마다의 시일 성능을 비교한 것이다. 표 3에 있어서, 실시예 3은 비교예 3에서는 얻어지지 않았던 표준적인 두께 t2의 주시일재(12 및 13)에서 안정된 시일 성능이 얻어졌다. 이것에 의해, 종래 공극(4)이었던 파형 금속 박판(11)의 골부(11a)에 부시일재(14)를 충전하고 해당 부를 처음부터 메우는 것에 의해서, 표준적인 두께로 더욱 얇은 주시일재(12 및 13)나 다른 시일재(21)의 사용이 가능하게 되는 것을 확인하였다.

10, 20 가스켓
11 파형 금속 박판(금속 박판)
11a 골부
11b 산부
12, 13 주시일재(시트)
14 부시일재(시일재)
21 다른 주시일재(성형체)

Claims

동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 골부에 분체의 시일재를 충전하고, 해당 금속 박판의 양면에 시일성을 갖는 시트를 적층 접착한 것을 특징으로 하는 가스켓.
동심원의 파형을 붙인 금속 박판의 골부에 분체의 시일재를 충전하고, 해당 금속 박판의 양면 및 내주를 시일성을 갖는 성형체로 피복한 것을 특징으로 하는 가스켓.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
금속 박판의 골부에 있어서의 조임면압이 금속 박판의 산부에 있어서의 조임면압보다도 낮아지는 밀도로, 분체의 시일재를 금속 박판의 골부에 충전한 것을 특징으로 하는 가스켓.