KR20240080195A - 글랜드 패킹 - Google Patents

Abstract

글랜드 패킹의 시일층은 불소 수지를 포함하는 통형상 부분이고, 외주면을 스태핑 박스의 내주면에 밀착시키고, 내주면을 유체 기기의 가동축의 외주면에 밀착시킨다. 글랜드 패킹의 보호층은 불소 수지를 포함하지 않는 환상 부분이고, 시일층의 축 방향에 있어서의 단면 중, 적어도 대기측의 단면을 덮어, 시일층에의 산소와 수분의 침입을 막는다.

Description

글랜드 패킹

본 발명은 글랜드 패킹에 관한 것으로서, 특히 불소 수지를 포함하는 것에 관한 것이다.

"글랜드 패킹"은 유체 기기의 케이싱의 개구부와 가동축의 간극의 시일(그 간극으로부터의 유체 누출의 저지 또는 그 간극으로의 이물 침입의 방지)을 목적으로 해서 스태핑 박스에 채워지는 패킹(끈 형상 또는 환상의 가요성 부재)의 총칭이다. "스태핑 박스"는 케이싱의 개구부의 내측에 끼워넣어진 통형상 부재이며, 가동축을 둘러싸고 자신의 내주면과 가동축의 외주면 사이에 환상의 공간, 즉 패킹실을 형성한다. 패킹실에는 끈 형상의 패킹이 가동축에 감긴 상태에서 또는 환상의 패킹이 내측에 가동축을 통과시킨 상태에서, 가동축을 따라 인접해서 배열되고, 하나의 통형상 구조를 이룬다. 이 통형상 구조가 "패킹 누름"이라고 불리는 환상 부재에 의해서 축 방향으로 압축되면 직경 방향으로 팽창하고, 스태핑 박스의 내주면과 가동축의 외주면에 밀착해서 패킹실을 막는다. 이것에 의해, 케이싱의 개구부와 가동축의 간극이 시일된다. "글랜드 패킹"은 통형상 구조를 이루는 복수의 패킹의 하나 하나를 가리키는 경우도 있고, 통형상 구조의 전체를 가리키는 경우도 있다. 이 명세서에서는 오해를 피할 목적으로, "글랜드 패킹"을 통형상 구조의 전체의 의미로 사용한다. 또한, 통형상 구조를 구성하는 환상으로 감긴 끈 형상의 패킹 또는 환상의 패킹의 각각을 "링"이라고 부른다.

링의 구조에는 몰드 패킹과 블레이드 패킹의 2종류가 있다. "몰드 패킹(성형 패킹)"은 환상의 틀내에 시트 형상의 재료가 적층되고, 테이프 형상의 재료가 소용돌이 형상으로 감기거나 또는 알갱이 형상의 재료가 충전되고, 가압되는 것에 의해서 환상으로 일체화된 것이다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조). "블레이드 패킹(편조 패킹)"은 섬유 형상 또는 테이프 형상의 재료로 형성된 선재(얀)의 다발이 비틀림 가공 또는 편조 가공에 의해서 끈 형상 또는 환상으로 성형된 것이다(예를 들면, 특허문헌 3, 4 참조).

하나의 글랜드 패킹이 구조 또는 재료가 다른 링을 2종류 이상 포함하고 있어도 좋다(예를 들면, 특허문헌 2의 도 9, 특허문헌 5의 도 7 참조). 이러한 글랜드 패킹은 "조합 패킹"이라고 불리고 있다. 조합 패킹이 포함하는 링의 종류에는 예를 들면 시일 패킹과 어댑터 패킹이 있다. "시일 패킹"은 글랜드 패킹에 필요한 시일성을 유지시키는 것을 주 목적으로 하는 링이며, 통상, 글랜드 패킹의 축 방향에 있어서의 중앙부에 배치된다. "어댑터 패킹"은 시일 패킹보다 기계적 강도가 높은 링이며, 통상, 글랜드 패킹의 축 방향에 있어서의 양단부에 배치되며, 각 단부에 있어서의 시일 패킹의 비어져나옴(가압된 패킹이 과잉으로 변형되고, 패킹 누름 등의 주변의 부재와 스태핑 박스의 간극에 들어가는 현상)을 막는다. 동일한 글랜드 패킹을 구성하는 복수의 링은 스태핑 박스에 개별적으로 채워져도 좋고, 단일의 통형상 구조에 일체화된 후에 채워져도 좋다(예를 들면, 특허문헌 5 참조).

필요에 따라서 글랜드 패킹에는 스페이서 링, 백업 링, 랜턴 링 등, 기계적 강도가 높은 환상 부재가 조립된다. 스페이서 링은 글랜드 패킹을 구성하는 링의 사이에 배치되고, 링 사이에서 압력을 균일화하며, 링의 변형을 막거나 또는 링으로부터 열을 방출한다. 백업 링은 글랜드 패킹의 축 방향에 있어서의 편측 또는 양측에 배치되며, 글랜드 패킹의 비어져나옴을 막는다. 랜턴 링은 중심축을 포함하는 평면에 의한 단면이 H자형이며, 즉 외주면과 내주면의 각각에 둘레 방향의 홈을 포함한다. 통상, 외주면의 홈과 내주면의 홈은 직경 방향의 관통 구멍으로 연통하고 있다. 랜턴 링은 글랜드 패킹을 구성하는 링의 사이, 또는 글랜드 패킹의 축 방향에 있어서의 편측에서 스태핑 박스의 주액구에 인접하고 있으며, 주액구에서 공급되는 윤활액 또는 냉각액을 홈에 흘려 글랜드 패킹의 전체 둘레에 널리 퍼지게 한다. 이 명세서에서는 이들 환상 부재가 글랜드 패킹에 조립되어 구성되는 통형상 구조도 "글랜드 패킹"이라고 부른다.

특허문헌 1: 일본국 특허공보 제3862853호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2020-084993호 특허문헌 3: 일본국 특허공보 제4340647호 특허문헌 4: 일본국 특허공보 제6182461호 특허문헌 5: 일본국 특허공보 제5972208호 특허문헌 6: 일본국 특허공보 제6603589호

글랜드 패킹의 재료에는 주로 다음의 성질이 요구된다. (1) 내열성이 높고, 가동축과의 마찰, 고온의 유체 또는 유체 기기의 구동부에 기인하는 온도 상승에 견딜 수 있다. (2) 내약품성이 우수하고, 유체에 대해 화학적으로 안정하다. (3) 가동축에 대한 마찰 계수가 낮다. 이들 성질이 우수한 재료로서는 팽창 흑연이 대표적이다. 그 밖에, 유리, 탄소, 세라믹 등의 무기물 및 폴리 테트라 플루오르 에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지가 알려져 있다. 특히, 불소 수지는 글랜드 패킹의 내약품성을 향상시키고, 또한 가동축에 대한 글랜드 패킹의 마찰 계수를 저하시키는 성질이 우수하므로, 링을 형성하는 재료 그 자체 이외에, 그 재료에 함침, 도포 등에 의해서 조립되는 첨가제로서도 이용된다(예를 들면, 특허문헌 4, 6 참조).

그러나, 불소 수지를 포함하는 글랜드 패킹에는 사용 온도의 상한을 충분히 높게 유지하는 것이 어렵다는 문제가 있다. 이 문제가 발생하는 이유는 다음과 같다. 불소 수지는 공기 중에서의 온도가 어느 레벨을 넘으면 산화 분해를 일으킨다. 그 레벨(이하, "분해 온도"라고 함)은 예를 들면 PTFE에서는 350℃이다. 또한, 분해 생성물의 하나인 불화 카르보닐(COF₂)이 공기중의 수분과 반응하는 것에 의해, 불화 수소(HF)가 생성된다. HF에는 가동축을 부식시키는 성질이 있으므로, 불소 수지를 포함하는 글랜드 패킹의 사용 온도가 그 불소 수지의 분해 온도를 넘으면, 가동축의 표면 중 글랜드 패킹과 접촉하는 영역 및 그 근방에는 HF에 의한 부식이 발생할 수 있다. 이 부식이 과도하면 글랜드 패킹의 시일성이 저하하고, 더 나아가서는 가동축의 내구성이 손상될 위험이 있다. 이 위험을 회피하기 위해서는 불소 수지를 포함하는 글랜드 패킹의 사용 온도를 그 불소 수지의 분해 온도 이하로 제한하지 않을 수 없다.

본 발명의 목적은 상기의 과제를 해결하는 것이며, 특히, 함유하는 불소 수지의 분해 온도보다 고온에서의 사용이 가능한 글랜드 패킹을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 하나의 관점에 의한 글랜드 패킹은 시일층과 보호층을 구비하고 있다. 시일층은 불소 수지를 포함하는 통형상 부분이며, 외주면을 스태핑 박스의 내주면에 밀착시키고, 내주면을 유체 기기의 가동축의 외주면에 밀착시킨다. 보호층은 불소 수지를 포함하지 않는 환상 부분이며, 시일층의 축 방향에 있어서의 단면 중, 적어도 대기측의 단면을 덮어 시일층에의 산소와 수분의 침입을 막는다. 보호층은 특히, 축 방향에 있어서의 두께가 가동축의 직경의 크기에 관계없이, 5㎜ 이상이면 좋다.

본 발명에 의한 상기의 글랜드 패킹에서는 보호층이 시일층에의 산소 및 수분의 침입을 막는다. 따라서, 글랜드 패킹의 온도가 시일층내의 불소 수지의 분해 온도에 도달해도, 시일층 중에는 산화 분해에 필요한 산소도 HF의 생성에 필요한 수분도 부족하므로, 시일층으로부터의 HF의 생성이 억제된다. 그 결과, 글랜드 패킹의 온도가 분해 온도보다 높은 레벨로 유지되어도, HF에 의한 가동축의 부식이 진행하기 어려우므로, 글랜드 패킹의 시일성이 높게 유지되고, 가동축의 내구성이 손상되기 어렵다. 이와 같이 해서, 상기의 글랜드 패킹은 함유하는 불소 수지의 분해 온도보다 고온에서의 사용이 가능하다.

본 발명에 의한 상기의 글랜드 패킹이 시일 패킹과 어댑터 패킹을 포함하는 조합 패킹이고, 시일층이 시일 패킹의 전체이며, 보호층이 어댑터 패킹 중, 적어도, 시일 패킹의 대기측에 인접하는 것을 포함해도 좋다. 이 경우, 상기의 글랜드 패킹을 기존의 부재로 용이하게 구성할 수 있다.

시일층과 보호층이 압축 성형에 의해서 일체화되어 있어도 좋다. 이 경우, 본 발명에 의한 상기의 글랜드 패킹은 스태핑 박스 중에 채우는 작업 등에서의 취급이 용이하다.

보호층의 대기측의 단부가 금속판으로 덮여 있어도 좋다. 이 경우, 산소와 수분을 차단하는 보호층의 기능이 강화되는 동시에, 시일층의 기계적 강도를 보충하는 기능을 보호층이 겸비할 수 있다.

본 발명에 의한 상기의 글랜드 패킹이 희생 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 희생 부재는 글랜드 패킹의 보호층 중 대기측에 위치하는 것의 대기측에 인접하는 환상 부재이며, 희생 금속을 포함한다. 희생 금속은 HF에 대한 내부식성이 가동축의 재질보다 낮은 금속이다. 예를 들면, 가동축의 재질이 주철, 주강 또는 스테인리스강인 경우, 희생 금속이 바람직하게는 알루미늄 또는 니켈이다. 바람직하게는 희생 부재의 표면에 구멍, 패임, 혹은 홈이 있거나, 또는 희생 부재의 내부에 공동이 있고, 그 구멍, 패임, 홈 또는 공동에 희생 금속이 배치되어 있다. 예를 들면, 랜턴 링이 희생 부재로서 유용되어도 좋다.

본 발명에 의한 상기의 글랜드 패킹이 희생 부재를 구비하고 있는 경우, 가령 산소와 수분이 보호층을 돌파하여 시일층에 침입한 결과, 시일층으로부터 HF가 생성되었다고 해도, HF는 가동축보다 먼저 희생 금속을 부식시킨다. 이것에 의해, 가동축을 부식시키는 HF의 양이 억제되므로, 본 발명에 의한 상기의 글랜드 패킹은 HF에 의한 가동축의 부식의 진행을 더욱 장기간에 걸쳐 늦출 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹을 구성하는 블레이드 패킹의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다. (b)는 (a)의 블레이드 패킹의 횡단면과 그 근방의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다. (c)는 (a)의 블레이드 패킹을 구성하는 얀의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹과 축봉 장치의 단면도이다.
도 3의 (a)는 글랜드 패킹에 의한 스템의 부식 시험에 사용된 장치의 단면도이다. (b)는 제 1 시험품의 모식적인 단면도이다. (c)는 제 2 시험품의 모식적인 단면도이다. (d)는 제 1 시험품과 접촉하고 있던 모의 스템의 표면의 확대도이다. (e)는 제 2 시험품과 접촉하고 있던 모의 스템의 표면의 확대도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시형태의 제 1 변형예에 의한 글랜드 패킹을 구성하는 몰드 패킹의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다. (b)는 (a)의 몰드 패킹의 모식적인 단면도이다. (c)는 본 발명의 실시형태의 제 2 변형예에 의한 글랜드 패킹을 구성하는 블레이드 패킹의 모식적인 단면도이다. (d)는 본 발명의 실시형태의 제 3 변형예에 의한 글랜드 패킹의 보호층의 모식적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태의 제 4 변형예에 의한 글랜드 패킹과 축봉 장치의 단면도이다.

본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹은 예를 들면 밸브에 탑재되고, 그 케이싱의 개구부와 스템의 간극의 시일에 이용된다. "케이싱"은 "밸브 상자"라고도 불리며, 내측에 유로를 수납하는 케이스이다. "스템"은 "밸브봉"이라고도 불리며, 중심축 주위의 회전 또는 중심축 방향에서의 왕복 운동에 의해, 밸브의 밸브체 등에 동력을 전달하는 봉형상 부재이다. 동력의 전달처는 케이싱내의 유로에 위치하므로, 케이싱에는 스템을 관통시키기 위한 개구부를 빠뜨릴 수 없다. 이 개구부로부터 유체가 누출되는 것을 본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹은 막는다.

[링의 구조]

본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹의 링은 예를 들면, 이하에 기술하는 블레이드 패킹(100)으로 형성된다. 도 1의 (a)는 블레이드 패킹(100)의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이며, (b)는 블레이드 패킹(100)의 횡단면(긴쪽 방향에 대해 수직인 단면)과 그 근방의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 블레이드 패킹(100)은 횡단면이 정방형인 끈 형상 부재이며, 그 폭과 두께가 예를 들면 수 ㎜∼수십 ㎜이다. 블레이드 패킹(100)은 1개의 중심(中芯)(110)과 8개의 얀(120)을 포함한다. 중심(110)은 끈 형상의 팽창 흑연재이며, 얀(120)은 통형상 부재(121) 중에 팽창 흑연재(122)가 충전되어 있는 선재이다. 도시되어 있지는 않지만, 중심(110)과 얀(120)은 모두 블레이드 패킹(100)에 편조되기 전의 상태에서는 횡단면이 예를 들면 직경 수 ㎜의 원형이다. 블레이드 패킹(100)의 제조에서는 중심(110)의 주위에서 8개의 얀(120)이 예를 들면 8뜨기에 의해서 1개의 끈에 서로 꼬여지고, 그 끈 전체의 횡단면이 압축 성형에 의해서 정방형으로 정돈된다. 그 결과, 블레이드 패킹(100)의 내부에서는 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 중심(110)과 얀(120)은 모두 횡단면이 원형으로부터 크게 왜곡되어 있다.

도 1의 (c)는 얀(120)의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 통형상 부재(121)는 통 형상으로 짜인 섬유재(123)를 포함한다. 섬유재(123)는 인코넬(등록상표) 또는 스테인리스강 등의 금속제이며, 굵기가 예를 들면 10분의 수 ㎜이다. 팽창 흑연재(122)는 예를 들면 섬유 형상이며, 굵기가 10분의 수 ㎜∼수 ㎜, 길이가 수백 ㎜이다. 도 1의 (c)에 나타내는 바와 같이, 통형상 부재(121) 중에 복수개의 팽창 흑연재(122)가 통형상 부재(121)의 축 방향에 대해 평행하게 간극없이 채워져 있다. 통형상 부재(121)의 존재에 의해, 얀(120)은 블레이드 패킹(100)에 꼬아질 때에 그 형상이 잘 무너지지 않는 동시에, 블레이드 패킹(100)의 기계적 강도를 향상시킨다.

블레이드 패킹(100)으로서는 또한, 불소 수지로서 예를 들면 PTFE를 포함하는 것과, 어느 불소 수지도 포함하지 않는 것의 2종류가 준비된다. 블레이드 패킹(100)에 PTFE를 조립하는 방법으로서는 예를 들면 함침이 이용된다. 구체적으로는 예를 들면, 블레이드 패킹(100)이 도 1의 (a)에 나타나 있는 바와 같이 끈 형상으로 성형된 상태에서 PTFE 분산 중에 소정 시간 담그어진 후, 흡수한 분산의 매질(통상은 물)이 모두 증발할 때까지 건조된다. 이것에 의해, 블레이드 패킹(100) 중에 PTFE의 미립자가 잔류한다.

[축봉 장치의 구조]

도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹(200)과 축봉 장치(500)의 단면도이다. 축봉 장치(500)는 밸브의 스템(510)과 케이싱(550)의 개구부(551)의 간극을 글랜드 패킹(200)으로 막기 위한 장치이다. 도 2에 나타내는 단면은 스템(510)의 중심축을 포함한다. 도 2에서는 스템(510)의 중심축이 좌우 방향에 평행하고, 좌측에는 케이싱(550)내의 유로(540)가 위치하고, 우측에는 케이싱(550)의 외부 공간(560)이 펼쳐지며, 일반적으로 외기에 통하고 있다. 이하, 도 2에 나타내는 임의의 부위에 대해 좌측(즉, 유로(540)에 가까운 측)을 "유체측"이라고 하고, 우측(즉, 유로(540)에서 먼 측)을 "대기측"이라고 한다.

축봉 장치(500)는 스태핑 박스(520)와 패킹 누름(530)을 포함한다. 스태핑 박스(520)는 케이싱(550)의 개구부(551)의 내측에 끼워넣어진 원통 부재이며, 스템(510)을 동축에 둘러싸고 있다. 스태핑 박스(520)의 유체측의 단부(도 2에서는 좌단부)(521)는 케이싱(550)내의 유로(540)에 면하고, 대기측의 단부(도 2에서는 우단부)(522)는 케이싱(550)의 외측에 돌출되어 있다. 스태핑 박스(520)의 내주면(523)은 스템(510)의 외주면(511)과의 사이에 원환 형상의 패킹실을 형성하고 있다. 패킹실은 글랜드 패킹(200)으로 막혀 있다. 스태핑 박스(520)의 유체측의 단부(521)로부터는 스템(510)의 외주면(511)을 향해 원환 형상의 리브(524)가 돌출되고, 유로(540)와 패킹실의 사이를 구획하고 있다. 패킹 누름(530)은 스태핑 박스(520)의 대기측의 단부(522)의 내측에서 스템(510)을 동축에 둘러싸는 원환 부재이고, 그 유체측의 단부(도 2에서는 좌단부)(531)에서 패킹실의 대기측(도 2에서는 우측)의 개구부를 닫고 있다. 패킹 누름(530)의 대기측의 단부(도 2에서는 우단부)(532)에서 외주 방향으로는 원환 형상의 플랜지(533)가 돌출되어 있고, 스태핑 박스(520)의 대기측의 단부(522)에 복수의 볼트(534)로 고정되어 있다.

[글랜드 패킹의 구성]

글랜드 패킹(200)은 예를 들면 5개의 링(210, 221, 222)으로 구성된다. 링(210, 221, 222)은 모두 블레이드 패킹(100)이 원환 형상으로 압축 성형된 것이며, 내경이 스템(510)의 직경 DS 이하의 값으로 정렬되고, 직경 방향의 폭이 패킹실의 직경 방향의 내법 WP이상의 값으로 정렬되어 있다. 링(210, 221, 222)이 패킹실 중에 밀어넣어지고, 스템(510)을 따라 인접해서 배열되는 것에 의해, 글랜드 패킹(200)은 통형상 구조를 이룬다. 글랜드 패킹(200)의 외주면은 스태핑 박스(520)의 내주면(523)에 밀착하고, 내주면은 스템(510)의 외주면(511)에 밀착한다. 패킹 누름(530)의 유체측의 단부(도 2에서는 좌단부)(531)가 볼트(534)의 축력으로 글랜드 패킹(200)의 대기측의 단(도 2에서는 우단)의 링(221)을 유체측(도 2에서는 좌측)으로 압압하면, 글랜드 패킹(200)의 유체측의 단(도 2에서는 좌단)의 링(222)이 리브(524)로 밀린다. 이것에 의해, 글랜드 패킹(200)이 축 방향(도 2에서는 좌우 방향)으로 압축되므로, 직경 방향(도 2에서는 상하 방향)으로 팽창한다. 그 결과, 글랜드 패킹(200)이 스태핑 박스(520)의 내주면(523)과 스템(510)의 외주면(511)의 밀착도를 상승시키므로, 글랜드 패킹(200)과 어느 면(523, 511)의 사이에도 유체가 침투할 수 없다. 이와 같이 해서, 스템(510)과 리브(524)의 간극이 시일된다.

글랜드 패킹(200) 중, 축 방향에 있어서의 중앙부에 배치된 3개의 링(210)은 모두 PTFE를 포함하는 블레이드 패킹(100)으로 형성되고, 축 방향에 있어서의 양단부에 배치된 2개의 링(221, 222)은 모두 불소 수지를 포함하지 않는 블레이드 패킹(100)으로 형성되어 있다. 이하, 중앙부의 링(210)으로 구성된 통형상 부분을 "시일층"이라고 하고, 각 단부의 링(221, 222)으로 구성된 환상 부분을 "보호층"이라고 한다.

시일층(210)은 단독으로, 글랜드 패킹(200)에 요구되는 시일성을 실현할 수 있다. 이것은 시일층(210)의 축 방향에 있어서의 두께 TS가 충분히 크게 설계되어 있는 것에 따른다. 시일층(210)은 또한 PTFE를 포함하므로, 내약품성이 충분히 높고, 또한, 스템(510)에 대한 마찰 계수가 충분히 낮다. 그 결과, 시일층(210)은 유로(540)을 채우는 것이 상정되는 유체의 종류의 어느 것에 대해서도 화학적으로 안정하며 글랜드 패킹(200)의 시일성을 높게 유지하고, 또한, 스템(510)에 대한 글랜드 패킹(200)의 슬라이딩 저항을 충분히 낮게 억제한다.

보호층(221, 222)은 시일층(210)의 축 방향에 있어서의 양 단면을 덮고 있다. 블레이드 패킹(100) 중에서는 섬유 형상의 팽창 흑연재가 치밀하게 얽혀 있으므로, 그들 사이를 산소 분자와 수분자가 통과하는 것은 용이하지 않다. 이것에 의해, 보호층(221, 222)은 유로(540)내의 유체와 스태핑 박스(520)외의 공기의 어느 것으로부터도, 산소와 수분이 시일층(210)에 침입하는 것을 막는다. 특히, 보호층(221, 222) 각각의 축 방향에 있어서의 두께 TP가 충분히 크게 설계되는 것에 의해, 시일층(210) 중에는 PTFE의 산화 분해에 필요한 양의 산소도 HF의 생성에 필요한 양의 수분도 침투하기 어렵다. 또한, 보호층(221, 222)에는 어느 불소 수지도 포함되어 있지 않다. 따라서, 글랜드 패킹(200)의 온도가 PTFE의 분해 온도 350℃에 도달해도, 글랜드 패킹(200)으로부터의 HF의 생성이 억제된다. 그 결과, 글랜드 패킹(200)의 온도가 PTFE의 분해 온도 350℃보다 높은 레벨로 유지되어도, HF에 의한 스템(510)의 부식이 진행하기 어려우므로, 글랜드 패킹(200)의 시일성이 높게 유지되고, 스템(510)의 내구성이 잘 손상되지 않는다. 이와 같이 해서, 글랜드 패킹(200)은 PTFE의 분해 온도 350℃보다 고온에서의 사용이 가능하다.

[부식 시험]

보호층(221, 222)에 의한 스템(510)의 부식 방지 효과는 이하에 기술하는 부식 시험에서 확인되었다. 도 3의 (a)는 그 부식 시험에 사용된 장치(600)의 단면도이다. 장치(600)는 축봉 장치(500)의 모형이며, 모의 스템(610)을 둘러싸고 있다. 모의 스템(610)은 스템(510)의 모형이며, 예를 들면 SUS403으로 이루어지는 직경 DS=32㎜의 환봉이다. 도 3의 (a)에 나타내는 단면은 모의 스템(610)의 중심축을 포함한다. 도 3의 (a)에서는 모의 스템(610)의 중심축이 상하 방향으로 평행하며, 상측이 대기측으로 상정되고, 하측이 유체측으로 상정되어 있다.

장치(600)는 스태핑 박스(620)와 패킹 누름(630)을 포함한다. 스태핑 박스(620)는 모의 스템(610)을 동축에 둘러싸는 원통 부재이며, 그 내주면(623)이 모의 스템(610)의 외주면(611)과의 사이에 원환 형상의 패킹실(예를 들면, 내경 DS=32㎜, 외경 DB=48㎜)을 형성하고 있다. 패킹실은 시험 대상의 글랜드 패킹(310)으로 막혀 있다. 스태핑 박스(620)의 유체측의 단부(도 3의 (a)에서는 하단부)(621)로부터는 모의 스템(610)의 외주면(611)을 향해 원환 형상의 리브(624)가 돌출되고, 패킹실의 바닥을 형성하고 있다. 패킹 누름(630)은 스태핑 박스(620)의 대기측(도 3의 (a)에서는 상측)에서 모의 스템(610)을 동축에 둘러싸는 원환 부재이며, 그 유체측의 단부(도 3의 (a)에서는 하단부)(631)에서 패킹실의 대기측(도 3의 (a)에서는 상측)의 개구부를 닫고 있다. 패킹 누름(630)의 대기측의 단부(도 3의 (a)에서는 상단부)(632)에서 외주 방향으로는 원환 형상의 플랜지(633)가 돌출되어 있고, 스태핑 박스(620)의 대기측의 단부(622)에 복수의 볼트(634)로 고정되어 있다.

시험 대상의 글랜드 패킹으로서는 제 1 시험품(310)과 제 2 시험품(320)의 2종류가 준비되었다. 도 3의 (b)는 제 1 시험품(310)의 모식적인 단면도이고, (c)는 제 2 시험품(320)의 모식적인 단면도이다. 어느 시험품(310, 320)도 제 1 링(311)과 제 2 링(312)을 2개씩 포함한다. 어느 링(311, 312)도 블레이드 패킹(100)이 원환 형상으로 압축 성형된 것이며, 내경이 모의 스템(610)의 직경 DS=32㎜이하의 값으로 정렬되고, 직경 방향의 폭이 패킹실의 직경 방향의 내법 WP=(DB-DS)/2=8㎜이상의 값으로 정렬되어 있다. 축 방향의 두께는 제 1 링(311)끼리에서는 동등하고, 제 2 링(312)끼리에서는 동등하며, 4개의 링(311, 312)의 합계에서는 약 20㎜이다. 제 1 링(311)과 제 2 링(312) 사이에서는 불소 수지의 유무가 다르다. 즉, 제 1 링(311)에서는 블레이드 패킹(100)이 PTFE를 포함하는 한편, 제 2 링(312)에서는 블레이드 패킹(100)이 어느 불소 수지도 포함하지 않는다. 4개의 링(311, 312)이 패킹실 중에 밀어넣어지고, 모의 스템(610)을 따라 인접해서 배열되는 것에 의해, 시험품(310, 320)은 통형상 구조를 이룬다. 이들 통형상 구조의 사이에서는 4개의 링(311, 312)의 배열이 다르다. 제 1 시험품(310)에서는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 축 방향에 있어서의 중앙부가 제 1 링(311)으로 구성되고, 축 방향에 있어서의 양단부가 제 2 링(312)으로 구성된다. 한편, 제 2 시험품(320)에서는 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상반부 즉 대기측의 절반이 제 1 링(311)으로 구성되고, 하반부 즉 유체측의 절반이 제 2 링(312)으로 구성된다.

시험은 이하의 수순으로 실행되었다. 우선, 패킹실에 시험품(310 또는 320)이 채워지고, 패킹 누름(630)으로 패킹실의 대기측의 개구부가 닫힌다. 다음에, 패킹 누름(630)의 유체측의 단부(도 3의 (a)에서는 하단부)(631)가 시험품(310 또는 320)을 리브(624)에 예를 들면 30N/㎟의 압력으로 꽉 누르도록, 볼트(634)의 체결 토크가 조절된다. 이것에 의해, 시험품(310 또는 320)이 축 방향(도 3의 (a)에서는 상하 방향)으로 압축되므로, 직경 방향(도 3의 (a)에서는 좌우 방향)으로 팽창하여 스태핑 박스(620)의 내주면(623)과 모의 스템(610)의 외주면(611)의 밀착도를 상승시킨다. 계속해서, 이 상태의 장치(600)가 전기로내에서 가열되고, PTFE의 분해 온도 350℃보다 고온 예를 들면 400℃로 24시간 유지된다. 장치(600)가 실온까지 냉각된 후, 장치(600)에서 모의 스템(610)이 꺼내어지고, 그 표면에 부식이 없는지 육안으로 검사된다.

육안 검사의 결과는 다음과 같다. 도 3의 (d)는 제 1 시험품(310)과 접촉하고 있던 모의 스템(610)의 표면의 확대도이고, (e)는 제 2 시험품(320)과 접촉하고 있던 모의 스템(610)의 표면의 확대도이다. 어느 확대도도 모의 스템(610)의 표면 중, 시험품(310, 320)의 대기측의 단부와의 접촉 부분, 구체적으로는 도 3의 (a)에 나타내는 파선부 STR을 나타낸다. 도 3의 (d)에 나타내는 모의 스템(610)의 표면에는 부식이 보이지 않는다. 이에 반해, 도 3의 (e)에 나타내는 모의 스템(610)의 표면에는 부식 CRD가 나타나 있다(도 3의 (e)에 나타내는 파선부 참조).

제 2 시험품(320)의 표면에 나타난 부식 CRD는 제 1 링(311)이 포함하는 PTFE의 산화 분해로 생성된 HF에 의한 것이다. 시험품(310, 320) 사이에서는 링(311, 312)의 배치 이외에, PTFE의 함유량 등, HF의 생성량에 영향을 줄 수 있는 조건에 차가 보이지 않는다. 따라서, 부식 CRD의 유무로부터는 다음의 것을 알 수 있다. 제 1 시험품(310)에서는 제 2 시험품(320)과는 달리, 제 2 링(312)이 제 1 링(311)을 외기로부터 격리하고 있으므로, 제 1 링(311)에 산소와 수분이 침입하기 어렵다. 그 결과, 400℃의 고온하에서도 제 1 링(311)내의 PTFE로부터 생성되는 HF의 양이 모의 스템(610)의 표면을 실질상 부식시키지 않을 정도까지 억제된다.

이상의 시험의 결과로부터 다음의 것이 결론된다. 제 1 링(311)은 도 2에 나타내는 글랜드 패킹(200)의 시일층(210)과 동일한 구조이며, 제 2 링(312)은 글랜드 패킹(200)의 보호층(221, 222)과 동일한 구조이다. 따라서, 시일층(210)의 양 단면을 보호층(221, 222)이 덮어 시일층(210)에의 산소와 수분의 침입을 막는 것에 의해, 400℃의 고온하에서도 시일층(210)내의 PTFE로부터는 HF가 스템(510)의 표면을 실질상 부식시키지 않을 정도의 양밖에 생성되지 않을 것이다.

제 1 시험품(310)에 대해서는 또한, 제 2 링(312)의 축 방향에 있어서의 두께 TP가 모의 스템(610)의 직경 DS와 어떻게 관계하는지가 조사되었다. 구체적으로는 각각의 직경 DS가 19㎜, 24㎜, 32㎜인 3종류의 모의 스템(610)에 대해, 제 1 시험품(310)에 의한 부식 시험이 상기의 수순으로 실행되었다. 여기서, 직경 DS=19㎜의 모의 스템(610)은 외경 DB=28.6㎜의 패킹실에 수용되고, 직경 DS=24㎜의 모의 스템(610)은 외경 DB=37㎜의 패킹실에 수용되며, 직경 DS=32㎜의 모의 스템(610)은 외경 DB=48㎜의 패킹실에 수용되었다. 링(311, 312)의 내경은 모의 스템(610)의 직경 DS 이하의 값으로 정렬되고, 직경 방향의 폭은 패킹실의 직경 방향의 내법 WP=(DB-DS)/2이상의 값으로 정렬되었다. 직경 DS=19㎜의 모의 스템(610)에 대한 시험에서는 제 2 링(312)의 축 방향에 있어서의 두께 TP가 2㎜, 5㎜의 2종류로 설정되며, 직경 DS=24㎜의 모의 스템(610)에 대한 시험에서는 두께 TP가 3㎜, 5㎜의 2종류로 설정되며, 직경 DS=32㎜의 모의 스템(610)에 대한 시험에서는 두께 TP가 4㎜, 5㎜, 7㎜의 3종류로 설정되었다.

표 1은 이상과 같이 실행된 부식 시험의 결과를 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타내는 바와 같이, 제 2 링(312)의 축 방향에 있어서의 두께 TP가 5㎜이면, 어느 모의 스템(610)의 표면에도 부식은 보이지 않았지만, 두께 TP가 5㎜보다 작으면, 어느 모의 스템(610)의 표면에도 부식이 나타났다. 이들 결과로부터는 다음의 것이 기대된다. 글랜드 패킹(200)의 보호층(221, 222)은 축 방향에 있어서의 두께 TP가 5㎜이상(TP≥5㎜)이면, 스템(510)의 직경 DS의 크기에 관계없이, 스템(510)의 부식을 충분히 방지할 수 있을 정도까지 시일층(210)에의 산소와 수분의 침입을 억제할 수 있다.

[변형예]

(1) 글랜드 패킹(200)은 밸브에 탑재되고, 케이싱(550)의 개구부(551)와 스템(510)의 간극의 시일에 이용된다. 그러나, 본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹은 다른 유체 기기에 탑재되고, 그 케이싱의 개구부와 가동축의 간극의 시일에 이용되어도 좋다. "유체 기기"에는 밸브 등, 유체의 흐름을 기계적으로 제어하는 기기 이외에도, 펌프 등, 동력으로 유체의 압력을 변화시키는 기기 및, 발전기 등, 유체의 압력으로 동력을 낳는 기기가 포함된다. "케이싱"은 펌프의 본체 등, 내측에 유로를 수납하는 케이스를 의미하며, "가동축"은 펌프의 구동축 등, 중심축 주위의 회전 또는 중심축 방향에서의 왕복 운동에 의해서 동력을 전달하는 봉 형상 부재를 의미한다. 동력의 전달처가 펌프의 임펠러, 피스톤 등과 같이 케이싱내의 유로에 위치하는 경우, 케이싱에는 가동축을 관통시키기 위한 개구부를 빠뜨릴 수 없다. 이 개구부로부터 유체가 누출되는 것을 막는 것에도 본 발명의 실시형태에 의한 글랜드 패킹은 이용할 수 있다.

(2) 블레이드 패킹(100)의 횡단면은 정방형이지만, 장방형 또는 환형이어도 좋다. 얀(120)은 통형상 부재(121)내에 섬유 형상의 팽창 흑연재(122)가 충전된 것이지만, 그 밖에, 예를 들면, 테이프 형상의 팽창 흑연재가 말아지거나 또는 적층된 것이어도 좋다. 블레이드 패킹(100)의 제조에서는 얀(120)의 다발을 1개의 끈으로 성형하는 공정에서 8뜨기가 사용되고 있지만, 주머니 뜨기, 격자 뜨기 등의 다른 편조 가공 또는 비틀림 가공이 사용되어도 좋다. 또, 중심(110)도 통형상 부재(121)도 본 발명에 있어서는 필수의 구성요소는 아니므로, 그들 (110, 121)의 한쪽 또는 양쪽이 생략되어도 좋다.

(3) 글랜드 패킹(200)을 구성하는 링(210, 221, 222)은 블레이드 패킹(100)이 미리 원환 형상으로 압축 성형된 것이다. 그러나, 링(210, 221, 222)의 어느 하나 또는 전부가 블레이드 패킹(100)이 끈 형상인 채로, 스템(510)에 동축으로 감긴 것이어도 좋다.

(4) 글랜드 패킹(200)의 시일층(210)을 구성하는 블레이드 패킹(100)에는 PTFE가 함침에 의해서 조립되어 있다. 이 함침은 1개의 끈에 서로 꼬아진 후의 얀(120)의 다발에 대해 실행되지만, 그 밖에, 서로 꼬아지기 전의 얀(120)에 대해 개별적으로 실행되어도 좋고, 통형상 부재(121) 중에 충전되기 전의 팽창 흑연재(122)에 대해 개별적으로 실행되어도 좋다. 또한, 얀(120)내의 팽창 흑연재(122)가 불소 수지제의 부재로 치환되어도 좋다. 또, 불소 수지로서는 PTFE 대신에, 퍼플루오로 알콕시 알칸(PFA), 폴리 불화 비닐리덴(PVDF) 등이 사용되어도 좋다.

(5) 글랜드 패킹(200)에서는 시일층(210)의 양 단면이 보호층(221, 222)으로 덮여 있다. 그러나, 시일층(210)에의 산소와 수분의 침입을 막기 위해서는 적어도 시일층(210)의 대기측의 단면이 보호층(221)으로 덮여 있으면 좋다. 예를 들면, 유로(540)내의 유체가 기름계 등, 산소도 수분도 포함하지 않는 종류인 것에 의해, 시일층(210)에 유체측으로부터 침입하는 산소와 수분의 양을 무시할 수 있는 경우, 시일층(210)의 유체측의 단면을 덮는 보호층(222)이 생략되어도 좋다.

(6) 글랜드 패킹(200)의 시일층(210)과 보호층(221, 222)에서는 PTFE의 유무를 제외하고, 링의 구조와 재료가 모두 동일하다. 그러나, 시일층과 보호층에서는 링의 구조 또는 재료가 달라도 좋고, 특히 글랜드 패킹이 시일 패킹과 어댑터 패킹을 포함하는 조합 패킹이어도 좋다. 이 경우, 시일층은 시일 패킹의 전체이며, 보호층은 어댑터 패킹 중, 적어도 시일 패킹의 대기측에 인접하는 것을 포함한다. 즉, 시일 패킹의 대기측에, 불소 수지를 포함하지 않는 어댑터 패킹을 인접시키는 것에 의해, 본 발명에 의한 글랜드 패킹을 기존의 부재로 용이하게 구성할 수 있다.

(7) 글랜드 패킹(200)은 제 각각의 링(210, 221, 222)이 패킹실 중에서 조합되는 것에 의해, 단일의 통형상 구조를 이룬다. 그 밖에, 이들 링(210, 221, 222)이 패킹실에 채워지기 전에, 압축 성형에 의해서 단일의 통형상 구조에 일체화되어 있어도 좋다. 이 경우, 글랜드 패킹(200)은 패킹실에 채우는 작업 등에서의 취급이 용이하다.

(8) 글랜드 패킹(200)에서는 시일층(210)과 보호층(221, 222)의 양쪽이 블레이드 패킹(100)으로 구성되어 있지만, 그 밖에, 시일층과 보호층의 한쪽 또는 양쪽이 몰드 패킹으로 구성되어 있어도 좋다.

도 4의 (a)는 본 발명의 실시형태의 제 1 변형예에 의한 글랜드 패킹을 구성하는 몰드 패킹(410)의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이며, (b)는 몰드 패킹(410)의 모식적인 단면도이다. 몰드 패킹(410)은 원환 부재이며, 내경이 스템(510)의 직경 이하이고, 직경 방향의 폭이 패킹실의 직경 방향의 내법 이상이다. 몰드 패킹(410)은 본체(411), 원환 시트(412) 및 메시(413)를 포함한다. 본체(411)는 예를 들면 원환 형상의 팽창 흑연재이며, 테이프 형상의 팽창 흑연재가 소용돌이 형상으로 감긴 상태에서, 또는 동심원 형상으로 배열된 상태에서, 가압되어 일체화된 것이다. 이 제법에 따라, 본체(411)의 중심축을 포함하는 평면에 의한 단면에는 직경 방향(도 4의 (b)에서는 좌우 방향)에 연속하는 복수의 층이 나타난다. 원환 시트(412)는 예를 들면 시트 형상의 팽창 흑연재가 원환 형상으로 펀칭된 것이며, 본체(411)의 축 방향에 있어서의 양 단면(도 4의 (b)에서는 상하면)을 덮어 본체(411)의 층간으로의 유체의 침입을 막는다. 메시(413)는 예를 들면, 스테인리스강 등의 금속으로 이루어지는 섬유가 원환 형상으로 짜여진 것이며, 원환 시트(412)에 동축으로 중첩되고, 그 높은 기계적 강도에 의해서, 본체(411)가 축 방향(도 4의 (a),(b)에서는 상하 방향)으로 비어져 나오는 것을 막는다.

글랜드 패킹의 시일층이 몰드 패킹(410)으로 구성되는 경우, 몰드 패킹(410)에는 PTFE, PFA 또는 PVDF 등의 불소 수지가 함침에 의해서 조립된다. 이 함침은 몰드 패킹(410)의 완성품에 대해 실행되어도 좋고, 본체(411)에 성형되기 전의 테이프 형상의 팽창 흑연재에 대해 실행되어도 좋다. 또한, 본체(411) 자체가 불소 수지제이어도 좋다. 또한, 보호층이 축 방향에 있어서 충분히 두꺼운 경우, 시일층을 구성하는 몰드 패킹(410)으로부터는 원환 시트(412)가 생략되어도 좋다. 또, 보호층의 기계적 강도가 어댑터 패킹으로서 충분한 레벨인 경우, 시일층을 구성하는 몰드 패킹(410)으로부터는 메시(413)가 생략되어도 좋다.

글랜드 패킹의 보호층이 몰드 패킹(410)으로 구성되는 경우, 몰드 패킹(410)으로서는 어느 불소 수지도 포함하지 않는 것이 사용된다. 또한, 본체(411)의 층간으로의 산소와 수분의 침입이 억제되도록, 원환 시트(412)의 두께가 설계되거나 또는 그 재료에 팽창 흑연 이외가 사용되어도 좋다. 또, 보호층의 기계적 강도가 어댑터 패킹에 필요한 레벨에 도달하도록, 메시(413)의 두께 또는 구조가 설계되어도 좋다.

(9) 블레이드 패킹(100)의 중심(110)과 얀(120)은 모두 섬유 형상의 팽창 흑연재로 형성되어 있지만, 그 밖에, 중심과 얀의 적어도 한쪽이 유리, 탄소, 세라믹 등의 무기물 또는 금속으로 이루어지는 섬유로 형성되어도 좋다. 내열성, 유로(540)내의 유체 등에 대한 내부식성과 시일성, 가공성, 기계적 강도 등이 팽창 흑연과 동등한 재료이면, 블레이드 패킹(100)의 재료로서 채용 가능하다.

도 4의 (c)는 본 발명의 실시형태의 제 2 변형예에 의한 글랜드 패킹을 구성하는 블레이드 패킹(420)의 모식적인 단면도이다. 블레이드 패킹(420)은 횡단면이 정방형인 끈 형상 부재이며, 1개의 중심(421) 주위에 16개의 얀(422)이 편조되어 있다. 도 1에 나타내는 블레이드 패킹(100)과는 달리, 블레이드 패킹(420)에서는 중심(421)이 세라믹 섬유로 이루어지고, 얀(422)이 스테인리스 섬유로 이루어진다. 이것에 의해, 블레이드 패킹(420)은 내열성과 내약품성이 우수하다. 또한, 블레이드 패킹(420)은 기계적 강도가 높으므로, 바람직하게는 어댑터 패킹으로서 글랜드 패킹에 조립된다. 이 때, 블레이드 패킹(420)은 축 방향에 있어서의 두께가 충분히 크게 설계되는 것에 의해, 글랜드 패킹의 보호층으로서의 기능을 겸비할 수 있다.

(10) 글랜드 패킹의 보호층은 대기측의 단부가 금속판으로 덮여 있어도 좋다. 도 4의 (d)는 본 발명의 실시형태의 제 3 변형예에 의한 글랜드 패킹의 보호층(430)의 모식적인 단면도이다. 보호층(430)은 원환 형상의 몰드 패킹이며, 본체(431), 금속 캡(432) 및 메시(433)를 포함한다. 본체(431)는 예를 들면 원환 형상의 팽창 흑연재이며, 테이프 형상의 팽창 흑연재가 소용돌이 형상으로 감긴 상태에서 또는 동심원 형상으로 배열된 상태에서, 가압되어 일체화된 것이다. 그 밖에, 본체(431)가 블레이드 패킹으로 형성되어도 좋다. 어느 구조로 하든, 본체(431)에는 불소 수지가 조립되어 있지 않다. 금속 캡(432)은 예를 들면 원환 형상의 금속판이며, 스테인리스강 등의 금속으로 이루어지는 가느다란 선이 원환 형상의 금형에 충전된 후에 가압되어 일체화된 것이다. 금속 캡(432)은 본체(431)의 대기측의 단면(도 4의 (d)에서는 상면)을 덮는다. 메시(433)는 예를 들면, 스테인리스강 등의 금속으로 이루어지는 섬유가 원환 형상으로 짜여진 것이며, 본체(431)의 유체측의 단면(도 4의 (d)에서는 하면)을 덮는다. 금속 캡(432)과 메시(433)는 모두 기계적 강도가 높으므로, 본체(431)가 축 방향(도 4의 (d)에서는 상하 방향)으로 비어져 나오는 것을 막을 뿐만 아니라, 보호층(430)을 향해 시일층이 비어져 나오는 것도 막는다. 금속 캡(432)은 또한 외기중의 성분, 특히 산소와 수분을 차단한다. 이와 같이, 금속 캡(432)의 존재에 의해서 보호층(430)은 시일층에의 산소와 수분의 침입 방지라는 본래의 기능을 강화시키는 동시에, 시일층의 기계적 강도를 보충하는 기능을 겸비할 수 있다.

(11) 글랜드 패킹이 또한 희생 부재를 구비하고 있어도 좋다. 도 5는 본 발명의 실시형태의 제 4 변형예에 의한 글랜드 패킹(250)과 축봉 장치(500)의 단면도이다. 제 4 변형예에 의한 글랜드 패킹(250)은 도 2에 나타내는 글랜드 패킹(200)의 시일층(210)과 보호층(221, 222)에 부가하여, 희생 부재(251)를 구비하고 있다. 희생 부재(251)는 예를 들면 수지제 또는 금속제의 환상 부재이며, 보호층(221, 222)과 마찬가지로 불소 수지를 포함하지 않고, 바람직하게는 내경이 스템(510)의 직경보다 조금 크다. 바람직하게는 희생 부재(251)로서 기존의 랜턴 링이 유용된다. 이 경우, 희생 부재(251)는 중심축을 포함하는 평면에 의한 단면이 H자형이며, 즉 외주면과 내주면의 각각에 둘레 방향의 홈(252, 253)을 포함한다. 외주면의 홈(252)과 내주면의 홈(253)이 직경 방향의 관통 구멍(도시하지 않음)에서 연통되어 있어도 좋다. 희생 부재(251)는 대기측의 보호층(221)의 대기측에 인접하고 있다. 따라서, 패킹 누름(530)의 유체측의 단부(도 5에서는 좌단부)(531)가 희생 부재(251)를 유체측(도 5에서는 좌측)으로 압압하는 것에 의해, 시일층(210)이 축 방향(도 5에서는 좌우 방향)으로 압축된다.

희생 부재(251)의 내주면의 홈(253)의 내측에는 희생 금속으로 이루어지는 선재(254)가 1개 이상 채워져 있다. 희생 금속은 HF에 대한 내부식성이 스템(510)의 재질보다 낮은 금속이다. 예를 들면 스템(510)의 재질이 주철, 주강 또는 스테인리스강인 경우, 희생 금속이 바람직하게는 알루미늄 또는 니켈이다. 예를 들면, 각 선재(254)의 횡단면이 원형이며, 그 직경이 홈(253)의 직경 방향의 깊이와 축 방향의 폭 모두보다 충분히 작다. 각 선재(254)는 홈(253)을 따라 스템(510)의 주위를 적어도 한 바퀴는 감고 있다. 바람직하게는 감기의 내경이 스템(510)의 내경보다 크다. 이것에 의해, 선재(254)가 스템(510)에는 접촉하지 않으므로, 스템(510)에 대한 글랜드 패킹(250)의 슬라이딩 저항뿐만 아니라, 스템(510)과의 마찰에 의해서 선재(254)로부터 박리하는 희생 금속의 파편의 양도 억제된다. 따라서, 이들 파편이 스템(510)과 보호층(221)의 간극에, 더 나아가서는 스템(510)과 시일층(210)의 간극에 들어가 보호층(221)과 시일층(210)의 마모를 앞당기는 위험도가 낮다.

글랜드 패킹(250)은 희생 금속제의 선재(254)를 구비하고 있으므로, HF에 의한 스템(510)의 부식의 진행을 더욱 장기간에 걸쳐 늦출 수 있다. 이것은 다음의 이유에 의한다. 엄밀히게는 외기 중의 산소와 수분은 약간이나마 보호층(221, 222)을 돌파하여 시일층(210)에 침입할 수 있다. 따라서, 글랜드 패킹(250)이 PTFE의 분해 온도보다 고온으로 유지되는 동안에는 시일층(210)으로부터 HF가 약간이나마 생성된다. 따라서, 글랜드 패킹(250)의 고온에서의 사용 기간이 예를 들면 수 년에 걸치면, 그 기간에 생성된 HF의 총량을 무시할 수 없는 정도까지 증대할 수 있다. 그러나, 희생 금속은 스템(510)의 재질보다 HF에 의해서 부식되기 쉬우므로, 시일층(210)으로부터 생성된 미량의 HF는 오로지 희생 금속의 선재(254)의 부식에 소비되고, 스템(510)을 부식시키는 HF가 실질상 남지 않는다. 이와 같이 해서, 글랜드 패킹(250)의 고온에서의 사용 기간이 예를 들면 수 년에 걸쳐도, 스템(510)의 부식이 실질상 진행하지 않는다.

도 5의 예에서는 희생 금속제의 선재(254)가 희생 부재(251)의 내주면의 홈(253)의 내측에만 채워져 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 선재(254)가 희생 부재(251)의 외주면의 홈(252)의 내측에 채워져도 좋다. 또, 도 5의 예에서는 각 선재(254)의 횡단면이 원형이지만, 이것에 한정되지 않고, 타원형 또는 다각형이어도 좋으며, 표면에 홈 또는 패임 등의 요철이 마련되는 것에 의해, 횡단면의 둘레가 물결 형상 또는 지그재그 형상이어도 좋다. 이것에 의해, 단위 체적당 표면적이 크므로, HF와 접촉할 수 있는 면적이 충분히 크게 확보된다. 또한, 희생 금속이 선재(254) 대신에, 띠형상 또는 환상의 부재로 성형되어 있어도 좋다. 그 밖에, 희생 금속이 희생 부재(251)의 외주면의 홈(252) 또는 내주면의 홈(253)의 내면의 적어도 일부를 덮는 막, 또는 각 내면에 일부가 매립되고, 나머지가 홈(252, 253)의 내측에 신장되어 있는 복수의 돌기를 형성하고 있어도 좋다.

도 5의 예에서는 희생 부재(251)로서 기존의 랜턴 링이 유용되고 있다. 그 밖에 희생 부재로서 전용의 환상 부재가 수지 또는 금속으로 제작되어도 좋다. 이 환상 부재의 표면에는 구멍, 패임, 혹은 홈이 있거나, 또는 그 내부에는 공동이 있고, 그 구멍, 패임, 홈 또는 공동에 희생 금속이 배치되어 있다. 이들 희생 금속이 시일층(210)으로부터 생성된 HF에 노출되도록, 환상 부재의 구멍, 패임, 혹은 홈이 배치되거나, 또는 환상 부재의 공동이 외기와 연통되어 있으면 좋다.

도 5의 예에서는 희생 부재(251)가 대기측의 보호층(221)의 대기측에만 배치되어 있다. 이것은 대기측의 보호층(221)에 침입하는 산소와 수분의 양에 비하면, 유체측의 보호층(222)에 침입하는 양을 충분히 무시할 수 있을 만큼 작은 경우이다. 다른 경우에는 HF의 생성량을 더욱 억제할 목적으로, 희생 부재가 유체측의 보호층(222)의 유체측에도 배치되어도 좋다.

100; 블레이드 패킹 110; 중심
120; 얀 121; 통형상 부재
122; 팽창 흑연재 123; 섬유재
200; 글랜드 패킹 210; 시일층
221, 222; 보호층 500; 축봉 장치
510; 스템 511; 스템의 외주면
520; 스태핑 박스 521;스태핑 박스의 유체측의 단부
522; 스태핑 박스의 대기측의 단부 523; 스태핑 박스의 내주면
524; 스태핑 박스의 리브 530; 패킹 누름
531; 패킹 누름의 유체측의 단부 532; 패킹 누름의 대기측의 단부
533; 패킹 누름의 플랜지 534; 볼트
540; 유로 550; 케이싱
551; 케이싱의 개구부 560; 케이싱의 외부 공간

Claims (7)

1. 불소 수지를 포함하는 통형상 부분이고, 외주면을 스태핑 박스의 내주면에 밀착시키고, 내주면을 유체 기기의 가동축의 외주면에 밀착시키는 시일층과,
   불소 수지를 포함하지 않는 환상 부분이고, 상기 시일층의 축 방향에 있어서의 단면 중, 적어도 대기측의 단면을 덮어, 상기 시일층에의 산소와 수분의 침입을 막는 보호층을 구비하고 있는 글랜드 패킹.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 글랜드 패킹이 시일 패킹과 어댑터 패킹을 포함하는 조합 패킹이고,
   상기 시일층이 상기 시일 패킹의 전체를 포함하고,
   상기 보호층이 상기 어댑터 패킹 중, 적어도 상기 시일 패킹의 대기측에 인접하는 것을 포함하는 글랜드 패킹.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 시일층과 상기 보호층이 압축 성형에 의해서 일체화되어 있는 글랜드 패킹.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 보호층의 대기측의 단부가 금속판으로 덮여 있는 글랜드 패킹.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 보호층의 축 방향에 있어서의 두께가 상기 가동축의 직경의 크기에 관계없이 5㎜이상인 글랜드 패킹.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 보호층 중 대기측에 위치하는 것의 대기측에 인접하는 환상 부재이고, 불화 수소에 대한 내부식성이 상기 가동축의 재질보다 낮은 희생 금속을 포함하는 희생 부재를 더 구비하고 있는 글랜드 패킹.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 희생 부재의 표면에 구멍, 패임, 혹은 홈이 있거나, 또는 상기 희생 부재의 내부에 공동이 있고,
   상기 희생 금속이 상기 희생 부재의 구멍, 패임, 홈 또는 공동 중에 배치되어 있는 글랜드 패킹.