WO2016157861A1 - 円筒状ガスケット及びそれを使用した差し込み型排気管継手 - Google Patents
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- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
- F16J15/12—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
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- F16L21/00—Joints with sleeve or socket
- F16L21/02—Joints with sleeve or socket with elastic sealing rings between pipe and sleeve or between pipe and socket, e.g. with rolling or other prefabricated profiled rings
Definitions
- the present invention relates to a cylindrical gasket suitable for use in a plug-in type exhaust pipe joint used in vehicles such as ATV (All Terrain Vehicle), snowmobiles, and two-wheeled vehicles, and a plug using the cylindrical gasket.
- the present invention relates to a type exhaust pipe joint.
- a plug-in type exhaust pipe joint having an inner pipe, an outer pipe, a gasket, and a tightening band
- the outer pipe has an enlarged diameter end at the pipe end
- the inner pipe has an enlarged diameter of the outer pipe.
- the gasket has a pipe end arranged at the end, and the gasket is fitted in an annular gap between the pipe end of the inner pipe and the enlarged diameter end of the outer pipe, and the outer peripheral surface of the outer pipe
- the tightening band disposed on the inner side seals the gap between the inner tube and the outer tube by tightening (see Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
- the expanded graphite sheet is cut to have a certain width and length into strips, and a wire mesh cut to a length approximately equal to the length of the expanded graphite sheet is superimposed on the strip, and this is cylindrical.
- a cylindrical body is produced by winding a wire mesh inside or an expanded graphite sheet inside around a mandrel, and placing the cylindrical body in a mold, compression molding in the axial direction, A metal mesh or expanded graphite is exposed on the peripheral surface, and gaskets covered with expanded graphite on both end surfaces and the outer peripheral surface have been proposed for such exhaust pipe joints (see Patent Document 1 and Patent Document 3).
- a gasket main body surrounded by a metal mesh material is provided on the entire surface of the expanded graphite sheet, and the gasket main body is annularly bent and compressed by a press to integrally fix the expanded graphite and the mesh material. Gaskets have also been proposed (see Patent Document 4).
- the expanded graphite used in the gaskets proposed in Patent Documents 1 to 3 is substantially equivalent to ordinary graphite (graphite) in the heat resistance, chemical resistance and low friction properties. It can be easily formed into a thin plate or block shaped object by applying pressure without using a binder, and the obtained shaped object is soft and flexible, unlike ordinary graphite. is doing.
- the gasket made of expanded graphite and wire mesh disposed between the inner pipe of the exhaust pipe joint and the enlarged diameter part of the outer pipe expands in volume by the heat of the exhaust gas flowing in the inner pipe and is flexible and flexible. Therefore, it can adapt well to the gap between the inner tube and the outer tube, and can improve the sealing performance between the inner tube and the outer tube (Patent Document 1). reference).
- JP-A 61-244815 Japanese Utility Model Publication No. 6-36273 JP-A-6-146875 Japanese Utility Model Publication No. 5-47620 JP 2012-132510 A
- the exhaust pipe has become larger as a countermeasure against noise, and a catalyst device has been attached to the exhaust pipe as a countermeasure against exhaust gas, and an excessive load has been added to the plug-in type exhaust pipe joint. ing. In particular, due to rough road running, vibrations, bending torque, and twisting between the inner and outer pipes are repeatedly generated in the joint.
- the gasket has the flexibility required to exert its sealing performance against repeated vibration loads, bending torques and twists, and the rigidity to receive the tightening force without causing settling when tightening with the tightening band. Required.
- conventional gaskets are specialized in either flexibility or rigidity, making it difficult to achieve both performances.
- sealing performance there is a problem in sealing performance.
- a gasket specialized in flexibility there is a problem in that the sealing performance of the gap between the inner and outer pipes is lowered due to loosening of the tightening band caused by gasket settling, etc. May occur.
- the present applicant has previously provided a reinforcing material made of a wire mesh and compressed, and a heat-resistant material made of expanded graphite filled with the mesh of the wire mesh of the reinforcing material and compressed.
- the reinforcing material and the heat-resistant material are intertwined with each other and have structural integrity, and the density of the heat-resistant material is 1.21 to 1.58 Mg / m 3.
- This cylindrical gasket is made of a wire mesh and the compressed reinforcing material is 50 to 80% of the entire mass, so that the tightening force by the fastening band and the load due to vibration are mainly received by the reinforcing material made of the wire mesh.
- the heat-resistant material has a density of 1.21 to 1.58 Mg / m 3 , sufficient flexibility necessary for sealing can be obtained, and Thus, it has two performances which are contradictory to flexibility and rigidity, and provides a cylindrical gasket suitable for use in a plug-in type exhaust pipe joint.
- the present cylindrical gasket also has a problem that the amount of exhaust gas leakage (leakage amount) increases when subjected to high-frequency vibration at a high temperature (for example, 500 ° C.) for a long period of time. A new problem has been raised that will reduce the fastening force of the fastening band.
- the present invention has been made in view of the above-described points, and the object of the present invention is to prevent the occurrence of settling even when subjected to high-frequency vibration at a high temperature for a long period of time, and tightening in a plug-in type exhaust pipe joint To provide a cylindrical gasket capable of preventing a reduction in the tightening force of a band as much as possible, reducing an exhaust gas leak amount and improving sealing performance, and a plug-in type exhaust pipe joint using the cylindrical gasket. .
- the cylindrical gasket according to the present invention is a metal mesh composed of a bundle of metal wires in which at least three metal wires having a wire diameter of 0.1 to 0.2 mm are bundled, and is mixed with the wire mesh and is 1.60 to 1. Expanded graphite having a bulk density of 1.70 Mg / m 3 , and a plurality of pores are dispersed and mixed between the wire mesh and the expanded graphite mixed together, and the wire mesh is 17 0.0-45.0% by volume, expanded graphite 40.0-65.0% by volume, and pores account for 15.0-20.0% by volume.
- the wire mesh as a reinforcing material is a bundle of metal wires in which at least three metal wires having a wire diameter of 0.1 to 0.2 mm are bundled.
- the rigidity can be increased, and the expanded graphite as a heat-resistant material has a bulk density of 1.60 to 1.70 Mg / m 3 and has a wire mesh network and a metal wire bundle of metal meshes. Since the gap is filled, the heat-resistant material and the reinforcing material are distributed evenly, and the uneven distribution of the reinforcing material is avoided.
- the plug-in type exhaust pipe joint of the present invention has a pipe end portion, a diameter-enlarging cylindrical portion that is larger in diameter than the pipe end portion and is provided on the pipe end portion via an annular shoulder portion, A flange portion extending radially outwardly on the outer peripheral surface of one end portion in the axial direction, one end portion in the axial direction of the enlarged diameter cylindrical portion, and an annular end surface of the flange portion, and extending in the axial direction.
- An outer tube provided with a plurality of slits provided at equal intervals in the circumferential direction and provided in the enlarged diameter cylindrical portion and the flange portion, and passes through the inside of the enlarged diameter cylindrical portion of the outer tube and is externally attached at one end.
- An inner tube having a tube end fitted to the tube end of the tube and a flange provided on the outer peripheral surface of the other end of the tube end, and a cylindrical outer surface and an outer surface of the tube end of the inner tube
- the cylindrical gasket according to claim 1 which is disposed in an annular gap between the cylindrical inner surface of the expanded cylindrical portion of the pipe, In order to press the cylindrical inner surface of the cylindrical gasket against the cylindrical outer peripheral surface of the cylindrical gasket, and press the cylindrical inner peripheral surface of the cylindrical gasket against the cylindrical outer surface of the inner tube end through this pressing.
- a tightening band disposed on the outer surface of the cylindrical portion of the enlarged diameter cylindrical portion, and the cylindrical gasket has an annular end surface in contact with the flange of the inner pipe, with the annular end surface at one end in the axial direction contacting the flange. It is arranged in.
- the cylindrical gasket disposed in the annular gap between the outer peripheral surface of the pipe end portion of the inner pipe and the cylindrical inner surface of the enlarged cylindrical portion of the outer pipe has high frequency vibration. Even if it is received over a long period of time, the reduction rate of the tightening force by the tightening band is small, and the cylindrical gasket is held between the inner tube and the outer tube with a predetermined tightening force, so the amount of exhaust gas leakage can be reduced. Can be planned.
- the bulk density of the expanded graphite mixed with the wire mesh in the cylindrical gasket is the mass obtained by subtracting the mass m (Mg) of the metal wire of the cylindrical gasket from the mass M (Mg) of the cylindrical gasket.
- the bulk density of the expanded graphite including such a solid substance is referred to.
- a cylindrical gasket that can be increased and a plug-in type exhaust pipe joint that uses the cylindrical gasket can be provided.
- FIG. 1 is a perspective explanatory view of a cylindrical gasket manufactured in an example of an embodiment of the present invention.
- 2 is a cross-sectional explanatory view taken along the line II-II in FIG.
- FIG. 3 is a perspective view of a heat-resistant material made of an expanded graphite sheet in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 4 is an explanatory plan view of a mesh of reinforcing material.
- FIG. 5 is an explanatory diagram of a first method for forming a composite sheet in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 6 is a plan view in which a heat-resistant material made of an expanded graphite sheet is inserted into a reinforcing material made of a cylindrical braided wire mesh in the manufacturing process of the composite sheet shown in FIG. 5, and the reinforcing material is deformed into a flat shape. It is sectional explanatory drawing of the state by which the heat resistant material was distribute
- FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view of a composite sheet manufactured through the manufacturing process shown in FIG.
- FIG. 8 is a perspective explanatory view of a reinforcing material forming method in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view of a composite sheet manufactured through the manufacturing process shown in FIG.
- FIG. 8 is a perspective explanatory view of a reinforcing material forming method in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 9 is an explanatory diagram of a second method for forming a composite sheet in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of a second method of forming a composite sheet in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 11 is a plan view of a cylindrical base material in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- 12 is an explanatory cross-sectional view taken along the line XII-XII of the cylindrical base material shown in FIG.
- FIG. 13 is a cross-sectional explanatory view showing a state in which a cylindrical base material is inserted into a mold in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of a second method of forming a composite sheet in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 11 is a plan view of a cylindrical base material in the manufacturing process of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 14 is a cross-sectional explanatory view of a plug-in type exhaust pipe joint incorporating an example of the cylindrical gasket of the present invention.
- FIG. 15 is a perspective explanatory view of the inner pipe of the plug-in type exhaust pipe joint.
- FIG. 16 is a perspective explanatory view of the outer pipe of the plug-in type exhaust pipe joint.
- FIG. 17 is a perspective explanatory view of a tightening band of the plug-in type exhaust pipe joint.
- the acid-treated graphite powder is heated (expanded) at a temperature of 950 to 1200 ° C. for 1 to 10 seconds to generate decomposition gas, and expanded between the graphite layers by the gas pressure (expanded graphite particles). (240 to 300 times magnification).
- the expanded graphite particles are supplied to a double roller apparatus adjusted to a desired roll gap and roll-molded to produce an expanded graphite sheet having a desired thickness, and the expanded graphite sheet of the expanded graphite sheet is used as a heat-resistant material.
- an expanded graphite sheet having a bulk density of 0.3 to 0.9 Mg / m 3 , preferably 0.3 to 0.6 Mg / m 3 and a thickness of 1.30 to 1.60 mm is used. It is preferable.
- the reinforcing wire mesh is obtained by weaving or knitting a bundle of at least three metal wires made of stainless steel such as austenitic SUS304, SUS310S, SUS316 or ferritic SUS430. A woven or braided wire mesh is preferably used.
- the fine metal wire forming the wire mesh preferably has a wire diameter of about 0.1 to 0.2 mm, and a metal wire bundle obtained by bundling at least three metal wires of this wire diameter is woven or knitted.
- the metal mesh of the reinforcing material obtained in this way preferably has a mesh with a mesh width of about 2.5 to 6 mm in length H and about 1.5 to 5 mm in width W.
- first production method First production method of composite sheet (hereinafter referred to as “first production method”)> As shown in FIG. 5, a metal wire bundle 2a formed by bundling at least three metal wires is accommodated in a bobbin 3, and the metal wire bundle 2a is supplied from the bobbin 3 to a circular knitting machine 4 so that a cylindrical braided wire mesh 2 is continuously provided. At the same time, the expanded graphite sheet 1 having a width d smaller than the diameter of the cylindrical braided wire mesh 2 is continuously inserted from above the circular knitting machine 4 into the two layers between the cylindrical braided wire mesh 2. Then, a cylindrical braided wire mesh 2 (see FIG.
- the expanded graphite sheet 1 has a surface 7 of the expanded graphite and a surface 8 of the fine metal wire of the cylindrical braided wire mesh 2.
- both sides of the cylindrical braided wire mesh 2 are cylindrical.
- a flat composite sheet 12 having both side surfaces where the surface made of fine metal wires of the braided wire mesh 2 and the surface made of expanded graphite of the expanded graphite sheet 1 are mixed and cut into a predetermined length by the cutter 11 is produced.
- Second production method ⁇ Second production method of composite sheet (hereinafter referred to as “second production method”)> As shown in FIG. 8, a cylindrical braided wire mesh 2 formed by bundling at least three metal wires and supplying the metal wire bundle 2a accommodated in the bobbin 3 to the circular knitting machine 4 is passed between rollers 13 and 14. A band-shaped metal mesh 15 having a width D is produced, and the band-shaped metal mesh 15 is cut with a length L.
- the expanded graphite sheet 1 having a width d smaller than the width D of the strip metal mesh 15 is inserted into the two layers of the strip metal mesh 15 having a length L, and as shown in FIG.
- the belt-like wire mesh 15 and the expanded graphite sheet 1 are integrated by supplying the gap ⁇ 1 between the pair of cylindrical rollers 16 and 17 having a smooth cylindrical outer peripheral surface and pressurizing the expanded graphite sheet 1 in the thickness direction.
- the expanded graphite sheet 1 is filled in the gap between the mesh of the band-shaped wire mesh 15 and the metal wire bundle 2a forming the band-shaped wire mesh 15, and the expanded graphite sheet 1 is bonded to each other so as to embed the band-shaped wire mesh 15 in the expanded graphite sheet 1.
- the gap ⁇ 1 between the pair of cylindrical rollers 5 and 6 and 16 and 17 is suitably about 0.3 to 0.6 mm.
- the expanded graphite sheet 1 serving as a heat-resistant material made of expanded graphite has a bulk density of 0.3 to 0.9 Mg / m 3 , preferably 0.3 to 0.6 Mg / m 3 , and 1.30 to 1. Since it has a thickness of 60 mm, in the second step in the first and second production methods, the mesh of the cylindrical braided metal mesh 2 and the gap between the metal wire bundles 2a forming the cylindrical braided metal mesh 2 can be filled.
- a cylindrical base material 18 is produced by winding the composite sheet 12 two or more times around a cylindrical metal core.
- a mold 23 as shown in FIG. 13 having a hollow cylindrical portion 22 formed therein by fitting a stepped core 21 into the through hole 19 of the cavity 20 having the through hole 19 therein is prepared.
- the cylindrical base material 18 is inserted into the 23 stepped cores 21.
- the cylindrical base material 18 disposed in the hollow cylindrical portion 22 of the mold 23 is compression-molded with a pressure punch 24 in the core axis direction at a pressure of 98 to 294 N / mm 2 (1 to 3 ton / cm 2 ).
- a cylindrical gasket 30 having a cylindrical inner peripheral surface 26 that defines the through hole 25, a cylindrical outer peripheral surface 27, and axial annular end surfaces 28 and 29 is manufactured. .
- the expanded graphite sheet 1 made of expanded graphite and the cylindrical braided wire mesh 2 made of the thin metal wire bundle 2a are compressed and entangled with each other to have structural integrity.
- Each of the outer peripheral surface 27 and the end surfaces 28 and 29 is a surface in which the surface of the expanded graphite sheet 1 as the heat-resistant material and the surface of the metal wire bundle 2a of the cylindrical braided wire mesh 2 as the reinforcing material are mixed.
- the bulk density of the expanded graphite of the expanded graphite sheet 1 is 1.60 to 1.70 Mg / m 3
- the cylindrical braided wire mesh 2 is 17.0 to 45.
- the expanded graphite of the expanded graphite sheet 1 is 40.0 to 65.0% by volume, and the pores generated by being distributed between the expanded graphite of the expanded graphite sheet 1 and the metal wire bundle 2a are 15. Occupying a proportion of 0-20.0% by volume ing.
- the plug-in type exhaust pipe joint incorporating the cylindrical gasket 30 is larger in diameter than the pipe end 31 and the pipe end 31, and has a tapered shape at the pipe end 31.
- a flange provided by extending radially outwardly on the outer peripheral surface of the open end 34 which is one end in the axial direction of the diameter-enlarging cylindrical part 33 provided through the annular shoulder 32
- a plurality of slits 36 provided in the enlarged-diameter cylindrical portion 33 and the flange portion 35 extending in the axial direction and arranged at equal intervals in the circumferential direction from the portion 35, the opening end portion 34 and the annular end surface 34 a of the flange portion 35.
- the tightening band 46 is inserted into the through holes 49 and 50 of a pair of ear portions 47 and 48 integrally projecting radially outward from the cylindrical body 46a.
- the cylindrical inner surface 43a is pressed against the outer peripheral surface 27 through the inner peripheral surface 46b of the cylindrical main body 46a by the reduced diameter of the cylindrical main body 46a when tightened by a fastener 51 such as a bolt, and the inner peripheral surface 26 is pressed through this pressing.
- the cylindrical gasket 30 is arranged so as to be pressed against the cylindrical outer surface 42, and the end surface 29 of one end 30a in the axial direction is arranged in contact with the flange 40 in the annular gap 44.
- Gasket 0 seals the annular gap 44 between the inner tube 41 and outer tube 37, so as to prevent leakage of exhaust gas from the annular gap 44.
- one end 52 of the axial ends 52 and 53 of the fastening band 46 is provided with a hook portion 54 that protrudes inward in the radial direction.
- the hook portion 54 having a cross section similar to the notch portion 55 formed in the flange portion 35 passes freely through the notch portion 55 when the fastening band 46 is attached to the cylindrical outer surface 45,
- the outer tube 37 engages with the clamping band 46 in the flange portion 35 in the axial direction.
- the inner tube 41 and the outer tube 37 are not separated in the axial direction even when a force that separates them in the axial direction is applied.
- the cylindrical braided wire mesh 2 as a reinforcing material is a bundle of fine metal wires 2a obtained by bundling at least three fine metal wires having a wire diameter of 0.1 to 0.2 mm. Is formed by weaving or knitting, so that the bulk density of the cylindrical braided wire mesh 2 can be increased and the rigidity can be increased.
- the expanded graphite of the expanded graphite sheet 1 has the mesh of the cylindrical braided metal mesh 2 and Since the metal fine wire bundle 2a is arranged so as to fill the gap, the expanded graphite of the expanded graphite sheet 1 and the cylindrical braided wire mesh 2 are uniformly distributed, and the uneven distribution of the cylindrical braided wire mesh 2 is avoided. Therefore, even if it receives high-frequency vibration for a long period of time, the cylindrical gasket 30 due to the tightening band 46 is unlikely to become sticky, and the reduction of the tightening force due to the tightening band 46 can be prevented as much as possible. To be held with binding force, to reduce the leakage amount of the exhaust gas, it is possible to improve the sealability in other words.
- the cylindrical gasket 30 does not cause problems such as settling even by a large tightening force by the tightening band 46, the hook portion 54 and the notch portion 55 are not necessarily provided.
- Example 1 In the first step, an expanded graphite sheet 1 having a bulk density of 0.5 Mg / m 3 and a thickness of 1.35 mm is prepared as a heat-resistant material, and in the second step, a wire diameter of 0.10 mm as a thin metal wire.
- a cylindrical braided wire mesh 2 having a mesh width of 5 mm in length H and 3 mm in width W from a stainless steel wire bundle obtained by bundling five austenitic stainless steel wires (SUS304) is prepared simultaneously with the first production method.
- SUS304 sin-s
- a flat composite sheet 12 is produced by a first production method with a pair of cylindrical rollers 5 and 6 having a gap of 0.5 mm.
- the composite sheet 12 is produced in a third step.
- the wire mesh 2 is 17.9% by volume
- the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 62.5% by volume
- the pores are 19.6% by volume
- the mass of the cylindrical braided wire mesh 2 is 50.7% of the mass of the cylindrical gasket 30 and the mass of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 accounted for 49.3% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- Example 2 In the same manner as in Example 1, a cylindrical braided wire mesh 2 is formed from a stainless steel wire bundle obtained by bundling three austenitic stainless steel wires (SUS304) having a wire diameter of 0.15 mm as thin metal wires.
- a flat composite sheet 12 was produced from the expanded graphite sheet 1 in the same manner as in Example 1, and a cylindrical gasket 30 was produced in the same manner as in Example 1 below.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.68 Mg / m 3
- the cylindrical braided wire mesh 2 is 21.6 volumes with respect to the entire cylindrical gasket 30.
- the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 occupies 59.8% by volume, and the pores occupy 18.6% by volume, and the mass of the cylindrical braided wire mesh 2 is equal to the mass of the cylindrical gasket 30. 56.6%, and the mass of the expanded graphite composed of the expanded graphite sheet 1 accounted for 43.4% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- Example 3 In the same manner as in Example 1, a cylindrical braided wire mesh 2 is formed from a stainless steel wire bundle obtained by bundling four austenitic stainless steel wires (SUS304) having a wire diameter of 0.15 mm as thin metal wires.
- a flat composite sheet 12 was produced from the expanded graphite sheet 1 in the same manner as in Example 1, and a cylindrical gasket 30 was produced in the same manner as in Example 1 below.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.60 Mg / m 3
- the cylindrical braided wire mesh 2 is 27.9 volumes with respect to the entire cylindrical gasket 30.
- the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 occupies 52.4% by volume, and the pores occupy 19.7% by volume.
- the mass of the cylindrical braided wire mesh 2 is equal to the mass of the cylindrical gasket 30. 65.7%, and the mass of the expanded graphite composed of the expanded graphite sheet 1 accounted for 34.3% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- Example 4 As in Example 1, a cylindrical braided wire mesh 2 is formed at the same time as Example 1 from a stainless steel wire bundle obtained by bundling four austenitic stainless steel wires (SUS304) having a wire diameter of 0.18 mm as thin metal wires.
- a flat composite sheet 12 was produced from the expanded graphite sheet 1 in the same manner as in Example 1, and a cylindrical gasket 30 was produced in the same manner as in Example 1 below.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.65 Mg / m 3
- the cylindrical braided metal mesh 2 is 32.7 volumes with respect to the entire cylindrical gasket 30.
- the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 occupies 50.5% by volume, and the pores occupy 16.8% by volume.
- the mass of the cylindrical braided wire mesh 2 is equal to the mass of the cylindrical gasket 30. 70.0%, and the mass of the expanded graphite composed of the expanded graphite sheet 1 accounted for 30.0% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- Example 5 In the same manner as in Example 1, the cylindrical braided wire mesh 2 is formed from a stainless steel wire bundle obtained by bundling four austenitic stainless steel wires (SUS304) having a wire diameter of 0.20 mm as thin metal wires.
- a flat composite sheet 12 was produced from the expanded graphite sheet 1 in the same manner as in Example 1, and a cylindrical gasket 30 was produced in the same manner as in Example 1 below.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.62 Mg / m 3
- the cylindrical braided wire mesh 2 is 40.7 volumes with respect to the entire cylindrical gasket 30.
- the expanded graphite sheet 1 is 43.6% by volume, and the pores occupy 15.7% by volume.
- the mass of the cylindrical braided wire mesh 2 is equal to the mass of the cylindrical gasket 30. 77.1%, and the mass of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 accounted for 22.9% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- Comparative Example 1 An expanded graphite sheet 1 having a bulk density of 1.15 Mg / m 3 and a thickness of 0.4 mm is prepared, and a single austenitic stainless steel wire (SUS304) having a wire diameter of 0.28 mm is used as a thin metal wire.
- the expanded graphite sheet 1 protrudes in the width direction from both edges in the width direction of the band-shaped metal mesh 15 serving as an end surface, and the edge of the band-shaped metal mesh 15 and the edge in the length direction of the expanded graphite sheet 1 corresponding to the edge.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.21 Mg / m 3 , and the strip metal mesh 15 is 13.2% by volume with respect to the entire cylindrical gasket 30; Expanded graphite made of expanded graphite sheet 1 occupies 47.7% by volume, and the pores occupy 39.1% by volume, and the mass of the strip metal mesh 15 accounts for 50% of the mass of the cylindrical gasket 30. The mass of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 accounted for 50% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- a cylindrical braided wire mesh 2 is formed in the same manner as in Example 1 from a stainless steel wire bundle obtained by bundling two austenitic stainless steel wires (SUS304) having a wire diameter of 0.28 mm as thin metal wires, and at the same time, expanded graphite as in Comparative Example 1.
- a flat composite sheet 12 was produced from the sheet 1 in the same manner as in Example 1, and a cylindrical gasket 30 was produced in the same manner as in Example 1 below.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.45 Mg / m 3
- the cylindrical braided wire mesh 2 is 30.8 volumes with respect to the entire cylindrical gasket 30.
- the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 45.7% by volume, and the pores occupy 23.5% by volume.
- the mass of the cylindrical braided wire mesh 2 is the same as the mass of the cylindrical gasket 30. 70.8%, and the mass of the expanded graphite composed of the expanded graphite sheet 1 accounted for 29.2% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- Comparative Example 3 Using one austenitic stainless steel wire (SUS304) having a wire diameter of 0.15 mm as a thin metal wire, a cylindrical braided wire mesh 2 similar to that in Comparative Example 1 is produced, and this is passed between a pair of rollers to form a belt-like wire mesh 15
- a cylindrical gasket 30 was produced from the belt-like wire mesh 15 and the expanded graphite sheet 1 similar to Comparative Example 1 by the same method as Comparative Example 1.
- the bulk density of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 is 1.85 Mg / m 3
- the strip-shaped wire mesh 15 is expanded by 14.1% by volume with respect to the entire cylindrical gasket 30.
- Expanded graphite made of the graphite sheet 1 occupies 72.1% by volume, and vacancies account for 13.8% by volume.
- the mass of the strip metal mesh 15 is 41.3% of the mass of the cylindrical gasket 30;
- the mass of the expanded graphite made of the expanded graphite sheet 1 accounted for 58.7% of the mass of the cylindrical gasket 30.
- ⁇ Test method> The inner pipe 41 of the plug-in type exhaust pipe joint shown in FIG. 14 is fixed, and an outer pipe 37 that is 100 mm away from the axial center of the exhaust pipe joint is vibrated in a direction perpendicular to the axis of the outer pipe 37. .
- the inner tube 41 is heated with a gas burner, and the temperature is raised to 500 ° C. in 1 hour while maintaining an excitation torque of ⁇ 10 N ⁇ m at an excitation frequency of 12 Hz at room temperature (25 ° C.), and the temperature is maintained. In this state, the excitation torque was continued, and the amount of gas leakage (l / min) was measured at the end of 24 hours (hrs), 48 hours (hrs), 72 hours (hrs), and 100 hours (hrs).
- ⁇ Test method> The outer pipe 37 of the plug-in type exhaust pipe joint shown in FIG. 14 is fixed to the support base so as to be swingable in a vertical plane, and a load due to a weight is applied to both sides of the outer pipe 37 with the support base interposed therebetween.
- (1) The temperature is raised from room temperature (25 ° C.) to 500 ° C., and the temperature of the temperature of 500 ° C. is maintained, and the inner tube 41 is vertically aligned under the conditions of excitation frequency: 180 Hz, excitation amplitude: 0.215 mm, and acceleration: 14 G.
- the inner tube 41 is moved in the vertical direction for 1 hour under the conditions of excitation frequency: 315 Hz, excitation amplitude: 0.055 mm, and acceleration: 11 G. (Hrs) excitation, (5) With the temperature raised from room temperature to 500 ° C. and maintaining the temperature of 500 ° C., the inner tube 41 is moved in the vertical direction for 1 hour under the conditions of excitation frequency: 615 Hz, excitation amplitude: 0.029 mm, and acceleration: 22 G. (Hrs) vibration and (6) the inner tube 41 under conditions of vibration frequency: 615 Hz, vibration amplitude: 0.029 mm, and acceleration: 22 G while the temperature is raised from room temperature to 500 ° C.
- Table 1 shows the test results of the hot vibration endurance test
- Table 2 shows the test results of the hot high frequency vibration test.
- the cylindrical gasket of the present invention is an expanded graphite sheet having a bulk density of 0.3 to 0.9 Mg / m 3 and a thickness of 1.3 to 1.6 mm. Inserted between two layers of wire mesh obtained by weaving or knitting metal wire bundles of at least three 1-0.2 mm metal wires bundled, and pressurized, expanded graphite made of expanded graphite sheet is the mesh of the wire mesh A flat composite sheet obtained by filling a gap between metal wire bundles of a wire mesh and a metal wire is wound into a cylindrical shape and compressed in the axial direction thereof, and the expanded graphite and the wire mesh made of the expanded graphite sheet are intertwined with each other.
- the expanded graphite as a heat-resistant material has a bulk density of 1.60 to 1.70 Mg / m 3, and a wire mesh as a reinforcing material is 17. 0-45.0% by volume, expansion as a heat-resistant material Lead accounts for 40.0-65.0% by volume and pores account for 15.0-20.0% by volume, and heat-resistant materials and reinforcing materials are evenly distributed in the longitudinal and radial directions of the cylindrical gasket. Therefore, even if it is built into a plug-in type exhaust pipe joint and receives high-frequency vibration for a long period of time, it can be tightened with a tightening band. Since the rate of force reduction is small and the cylindrical gasket is held with a predetermined fastening force between the inner tube and the outer tube without causing problems such as sag, the amount of exhaust gas leakage can be reduced. it can.
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Abstract
高温における高周波振動を長期間にわたって受けた場合であっても、ヘタリが生じ難く、差し込み型排気管継手における締付けバンドの締付力の低下を極力防止でき、排気ガスのリーク量を低減して密封性を高めることができる円筒状ガスケット及び該円筒状ガスケットを使用した差し込み型排気管継手を提供する。円筒状ガスケット(30)において、内周面(26)、外周面(27)並びに端面(28及び29)の夫々は、膨張黒鉛の面と金属細線束(2a)の面とが混在した面からなっており、膨張黒鉛シート(1)の膨張黒鉛の嵩密度は、1.60~1.70Mg/m3を呈し、円筒状ガスケット(30)全体に対して、円筒状編組金網(2)は、17.0~45.0体積%、膨張黒鉛シート(1)の膨張黒鉛は、40.0~65.0体積%、そして、膨張黒鉛シート(1)の膨張黒鉛及び金属細線束(2a)間に分散して生じた空孔は、15.0~20.0体積%の割合を占めている。
Description
本発明は、ATV(All Terrain Vehicle:四輪バギー)、雪上車、二輪自動車等の車輌に使用される差し込み型排気管継手に組込まれて好適な円筒状ガスケット及びその円筒状ガスケットを使用した差し込み型排気管継手に関する。
内管と外管とガスケットと締付けバンドとを有した差し込み型の排気管継手において、外管は、その管端部に径拡大端部を有しており、内管は、外管の径拡大端部に配された管端部を有しており、ガスケットは、内管の管端部と外管の径拡大端部との間の環状の隙間に嵌められており、外管の外周面に配された締付けバンドは、その締付けにより、内管及び外管間における隙間を密封するようになっている(特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
膨張黒鉛シートを一定の幅と長さとを有するように切断して条片とし、この条片の上に、該膨張黒鉛シートの長さとほぼ等しい長さに切断した金網を重ね合わせ、これを円筒状の心金の回りに、金網を内側として、又は膨張黒鉛シートを内側として捲回して円筒状体を作製し、この円筒状体を金型内に入れ、その軸線方向に圧縮成形し、内周面に金網又は膨張黒鉛が露出し、その両端面と外周面とは、膨張黒鉛によって覆われたガスケットが斯かる排気管継手用として提案されている(特許文献1及び特許文献3参照)。
膨張黒鉛シートの表面全面に金属製の網材により包囲してなるガスケット主体を設け、該ガスケット主体を環状に湾曲してプレス機により圧縮して膨張黒鉛と網材とを一体的に固着した環状ガスケットも提案されている(特許文献4参照)。
特許文献1乃至特許文献3において提案されたガスケットに使用される膨張黒鉛は、その耐熱性、耐薬品性及び低摩擦性の特性においては、普通の黒鉛(グラファイト)と実質的に同等であるが、結合剤を使用することなく、加圧することによって容易に薄板やブロックの造形物に成形でき、得られた造形物は、普通の黒鉛と異なり、柔軟で、可撓性を有するという特性を有している。
したがって、排気管継手の内管と外管の径拡大部との間に配された膨張黒鉛と金網からなるガスケットは、内管内を流動する排気ガスの熱により体積膨張すると共に柔軟性と可撓性を有しているので、内管と外管の間の隙間に良く順応し、適合して内管と外管との間の密封性を向上させることができるというものである(特許文献1参照)。
しかしながら、近年においては、騒音対策として排気管が大型化し、また排気ガス対策として排気管には触媒装置が装着されるようになり、差し込み型排気管継手に過大な荷重が付加されるようになっている。特に、悪路走行により該継手に振動荷重、曲げトルクや内、外管間にこじれが繰返し生じることになる。
繰返し生じる振動荷重、曲げトルクやこじれに対し、ガスケットには、密封性を発揮させるために要求される柔軟性と、締付けバンドで締付ける際にヘタリ等を生じることなく締付力を受け止める剛性とが要求される。この相反する二つの性能に対し、従来のガスケットは、柔軟性又は剛性のいずれかの性能に特化しており、双方の性能を両立させることが難しく、その結果、剛性に特化したガスケットにおいては、密封性に問題を生じ、一方、柔軟性に特化したガスケットにおいては、ガスケットのヘタリ等に起因する締付けバンドの緩み等により、内、外管間における隙間の密封性を低下させるという問題を生じる虞がある。
本出願人は斯かる問題点に鑑み、先に、金網からなると共に圧縮された補強材と、該補強材の金網の網目を充填していると共に圧縮された膨張黒鉛からなる耐熱材とを具備しており、当該補強材と耐熱材とが互いに絡み合って構造的一体性を有しており、該耐熱材の密度は、1.21~1.58Mg/m3を呈しており、該補強材の質量は、全体の質量の50~80%の割合を占めている差し込み型排気管継手に用いられる円筒状ガスケットを提案した(特許文献5参照)。
この円筒状ガスケットは、金網からなると共に圧縮された補強材が全体の質量に対して50~80%であるために、締付けバンドによる締付力や振動による荷重を主として金網からなる補強材で受けることができる結果、ヘタリを生じ難く、また、耐熱材の密度が1.21~1.58Mg/m3を呈しているために、密封性に必要な柔軟性を充分に得ることができ、而して、柔軟性と剛性との相反する二つの性能を併せもつもので、差し込み型排気管継手に使用されて好適な円筒状ガスケットを提供するものであった。
しかしながら、本円筒状ガスケットにおいても、高温(例えば500℃)における高周波振動を長期間にわたって受けた場合には、排気ガスのリーク量(漏れ量)が増加するという問題と、差し込み型排気管継手における締付けバンドの締結力の低下を来すという新たな問題が提起された。
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温における高周波振動を長期間にわたって受けた場合であっても、ヘタリが生じ難く、差し込み型排気管継手における締付けバンドの締付力の低下を極力防止でき、排気ガスのリーク量を低減して密封性を高めることができる円筒状ガスケット及び該円筒状ガスケットを使用した差し込み型排気管継手を提供することにある。
本発明による円筒状ガスケットは、線径が0.1~0.2mmの金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束からなる金網と、金網と混然一体となっていると共に1.60~1.70Mg/m3の嵩密度を有した膨張黒鉛とを有しており、混然一体となった金網及び膨張黒鉛間には、複数の空孔が分散混入されており、金網は、17.0~45.0体積%、膨張黒鉛は、40.0~65.0体積%、そして、空孔は、15.0~20.0体積%の割合を占めている。
本発明の円筒状ガスケットによれば、補強材としての金網は、線径が0.1~0.2mmの金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束からなっているために、金網の嵩密度を高めることができる結果、剛性を高めることができ、耐熱材としての膨張黒鉛は、1.60~1.70Mg/m3の嵩密度を有して金網の網目及び金網の金属細線束の隙間を充填して配されているので、耐熱材と補強材とが万遍なく分散して配置され、補強材の偏った分散が回避される結果、高周波振動を長期間にわたって受けても、締付けバンドによるヘタリを生じ難く、締付けバンドによる締付力の低減を極力防止でき、内管及び外管の間に所定の締結力をもって保持でき、而して、排気ガスのリーク量の低減、換言すれば密封性を高めることができる。
本発明の差し込み型排気管継手は、管端部、当該管端部よりも径大であって当該管端部に環状肩部を介して設けられた拡径円筒部、当該拡径円筒部の軸方向の一方の端部の外周面に径方向外方に伸びて設けられたフランジ部並びに該拡径円筒部の軸方向の一方の端部及びフランジ部の環状端面から軸方向に伸びかつ円周方向に等間隔に配されて当該拡径円筒部及びフランジ部に設けられた複数個のスリットを夫々備えた外管と、当該外管の拡径円筒部の内部を通ると共に一端部で外管の管端部に嵌合された管端部及び当該管端部の他端部の外周面に設けられたフランジを夫々備えた内管と、該内管の管端部の円筒外面と外管の拡径円筒部の円筒内面との間の環状隙間に配されている請求項1に記載の円筒状ガスケットと、締付けにより、外管の管端部の円筒内面を円筒状ガスケットの円筒状の外周面に押し付け、この押し付けを介して円筒ガスケットの円筒状の内周面を内管の管端部の円筒外面に押し付けるべく、外管の拡径円筒部の円筒外面に配された締付けバンドとを具備しており、該円筒状ガスケットは、軸方向の一方の端部の環状の端面が内管のフランジに接触して該環状隙間に配されている。
本発明の差し込み型排気管継手によれば、内管の管端部の外周面と外管の拡径円筒部の円筒内面との間の環状隙間に配された円筒状ガスケットは、高周波振動を長期間にわたって受けても、締付けバンドによる締付力の低減の割合が小さく、円筒状ガスケットが内管及び外管の間で所定の締結力をもって保持されるため、排気ガスのリーク量の低減を図ることができる。
本発明において、円筒状ガスケットにおける金網と混然一体となっている膨張黒鉛の嵩密度とは、円筒状ガスケットの質量M(Mg)から円筒状ガスケットの金網の質量m(Mg)を除いた質量(Mg)に対する円筒状ガスケットの体積V(m3)の比、即ち、(M(Mg)-m(Mg))/V(m3)をいい、金網及び膨張黒鉛以外の固形物質がこれら金網及び膨張黒鉛と混然一体となって且つこれら金網及び膨張黒鉛に対して微量に含まれている場合にも、斯かる固形物質を含めて膨張黒鉛の嵩密度という。
本発明によれば、特に、高温における高周波振動を長期間にわたって受けても、ヘタリが生じ難く、締付けバンドによる締付力の低下を極力防止でき、排気ガスのリーク量を低減して密封性を高めることができる円筒状ガスケット及び該円筒状ガスケットを使用した差し込み型排気管継手を提供することができる。
次に、本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。
本発明の円筒状ガスケットにおける構成材料及び円筒状ガスケットの製造方法について説明する。
<耐熱材及びその製造方法について>
濃度98%の濃硫酸を攪拌しながら、酸化剤として過酸化水素の60%水溶液を加え、これを反応液とする。この反応液を冷却して10℃の温度に保持し、これに粒度30~80メッシュの鱗片状天然黒鉛粉末を添加して30分間反応させる。反応後、吸引濾過した酸処理黒鉛粉末を分離し、該酸処理黒鉛粉末を水で10分間攪拌して吸引濾過するという洗浄作業を2回繰り返し、酸処理黒鉛粉末から硫酸分を充分除去する。ついで、硫酸分を充分除去した酸処理黒鉛粉末を110℃の温度に保持した乾燥炉で3時間乾燥し、これを酸処理黒鉛粉末とする。
濃度98%の濃硫酸を攪拌しながら、酸化剤として過酸化水素の60%水溶液を加え、これを反応液とする。この反応液を冷却して10℃の温度に保持し、これに粒度30~80メッシュの鱗片状天然黒鉛粉末を添加して30分間反応させる。反応後、吸引濾過した酸処理黒鉛粉末を分離し、該酸処理黒鉛粉末を水で10分間攪拌して吸引濾過するという洗浄作業を2回繰り返し、酸処理黒鉛粉末から硫酸分を充分除去する。ついで、硫酸分を充分除去した酸処理黒鉛粉末を110℃の温度に保持した乾燥炉で3時間乾燥し、これを酸処理黒鉛粉末とする。
この酸処理黒鉛粉末を、950~1200℃の温度で1~10秒間加熱(膨張)処理を施して分解ガスを発生せしめ、そのガス圧により黒鉛層間を拡張して膨張させた膨張黒鉛粒子(膨張倍率240~300倍)を形成する。この膨張黒鉛粒子を所望のロール隙間に調整した双ローラ装置に供給してロール成形し、所望の厚さの膨張黒鉛シートを作製し、この膨張黒鉛シートの膨張黒鉛を耐熱材とする。
耐熱材には、嵩密度が0.3~0.9Mg/m3、好ましくは0.3~0.6Mg/m3で、厚さが1.30~1.60mmの膨張黒鉛シートが使用されて好適である。
<補強材について>
補強材の金網には、鉄系としてオーステナイト系のSUS304、SUS310S、SUS316又はフェライト系のSUS430等のステンレス鋼線からなる金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束を織ったり編んだりして得られる織組金網又は編組金網が使用されて好適である。
補強材の金網には、鉄系としてオーステナイト系のSUS304、SUS310S、SUS316又はフェライト系のSUS430等のステンレス鋼線からなる金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束を織ったり編んだりして得られる織組金網又は編組金網が使用されて好適である。
金網を形成する金属細線は、好ましくは、0.1~0.2mm程度の線径を有しており、この線径の金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束を織ったり編んだりして得られた補強材の金網は、図4に示すように、縦Hが2.5~6mm、横Wが1.5~5mm程度の目幅の網目を有しているとよい。
次に、上記した構成材料からなる円筒状ガスケットの製造方法について、図面に基づき説明する。
(第一工程)
図3に示すような幅d及び長さlの膨張黒鉛シート1を準備する。
図3に示すような幅d及び長さlの膨張黒鉛シート1を準備する。
(第二工程)
<複合シートの第一の作製方法(以下、「第一作製方法」という)>
図5に示すように、金属細線を少なくとも3本束ねて形成した金属細線束2aをボビン3に収容し、ボビン3から金属細線束2aを丸編み機4に供給して円筒状編組金網2を連続的に形成すると同時に、円筒状編組金網2からなる二つの層間となる内部に、円筒状編組金網2の直径よりも小さい幅dを有する膨張黒鉛シート1を丸編み機4の上方から連続的に挿入し、挿入された膨張黒鉛シート1を備えた円筒状編組金網2(図6参照)を、その一端から平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ5及び6間の隙間Δ1に供給し、膨張黒鉛シート1の厚さ方向に加圧して円筒状編組金網2と膨張黒鉛シート1とを一体化し、円筒状編組金網2の網目及び円筒状編組金網2を形成する金属細線束2aの隙間に膨張黒鉛シート1を充填して、膨張黒鉛シート1中に円筒状編組金網2を埋設するように互いに圧着し、図7に示すように、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛の面7と円筒状編組金網2の金属細線の面8とを面一に形成すると共に膨張黒鉛シート1の面7と円筒状編組金網2の面8とが混在して露出した両表面9及び10に加えて、円筒状編組金網2の両側にも円筒状編組金網2の金属細線からなる面と膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛からなる面とが混在した両側表面を有すると共にカッター11により所定の長さに切断した扁平状の複合シート12を作製する。
<複合シートの第一の作製方法(以下、「第一作製方法」という)>
図5に示すように、金属細線を少なくとも3本束ねて形成した金属細線束2aをボビン3に収容し、ボビン3から金属細線束2aを丸編み機4に供給して円筒状編組金網2を連続的に形成すると同時に、円筒状編組金網2からなる二つの層間となる内部に、円筒状編組金網2の直径よりも小さい幅dを有する膨張黒鉛シート1を丸編み機4の上方から連続的に挿入し、挿入された膨張黒鉛シート1を備えた円筒状編組金網2(図6参照)を、その一端から平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ5及び6間の隙間Δ1に供給し、膨張黒鉛シート1の厚さ方向に加圧して円筒状編組金網2と膨張黒鉛シート1とを一体化し、円筒状編組金網2の網目及び円筒状編組金網2を形成する金属細線束2aの隙間に膨張黒鉛シート1を充填して、膨張黒鉛シート1中に円筒状編組金網2を埋設するように互いに圧着し、図7に示すように、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛の面7と円筒状編組金網2の金属細線の面8とを面一に形成すると共に膨張黒鉛シート1の面7と円筒状編組金網2の面8とが混在して露出した両表面9及び10に加えて、円筒状編組金網2の両側にも円筒状編組金網2の金属細線からなる面と膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛からなる面とが混在した両側表面を有すると共にカッター11により所定の長さに切断した扁平状の複合シート12を作製する。
<複合シートの第二の作製方法(以下、「第二作製方法」という)>
図8に示すように、金属細線を少なくとも3本束ねてボビン3に収容された金属細線束2aを丸編み機4に供給して形成された円筒状編組金網2をローラ13及び14間に通して幅Dの帯状金網15を作製し、帯状金網15を長さLをもって切断する。
図8に示すように、金属細線を少なくとも3本束ねてボビン3に収容された金属細線束2aを丸編み機4に供給して形成された円筒状編組金網2をローラ13及び14間に通して幅Dの帯状金網15を作製し、帯状金網15を長さLをもって切断する。
図9に示すように、長さLの帯状金網15の二つの層間となる内部に、帯状金網15の幅Dより小さい幅dを有する膨張黒鉛シート1を挿入すると共に、図10に示すように、平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ16及び17間の隙間Δ1に供給し、膨張黒鉛シート1の厚さ方向に加圧してこれら帯状金網15と膨張黒鉛シート1とを一体化し、帯状金網15の網目及び帯状金網15を形成する金属細線束2aの隙間に膨張黒鉛シート1を充填して、膨張黒鉛シート1中に帯状金網15を埋設するように互いに圧着し、膨張黒鉛シート1の表面と帯状金網15の表面とを面一に形成すると共に膨張黒鉛シート1の面7と帯状金網15の面8とが露出した両表面9及び10を有し、所定の長さに切断した扁平状の複合シート12(図7参照)を作製する。
複合シート12の第一及び第二作製方法において、一対の円筒ローラ5及び6並びに16及び17間の隙間Δ1は、0.3~0.6mm程度が適当である。
膨張黒鉛からなる耐熱材となる膨張黒鉛シート1は、0.3~0.9Mg/m3、好ましくは0.3~0.6Mg/m3の嵩密度を有し、1.30~1.60mmの厚さを有するので、第一及び第二作製方法における第二工程において、円筒状編組金網2の網目及び円筒状編組金網2を形成する金属細線束2aの隙間を充填することができると共に、円筒状編組金網2の幅方向の両側に膨張黒鉛シート1が充填されない部分を生じさせない結果、膨張黒鉛シート1の面7、言い換えると、膨張黒鉛の面7と円筒状編組金網2の面8とが面一になって露出した両表面9及び10を有する扁平状の複合シート12を作製することができる。
(第三工程)
図11及び図12に示すように、円筒状の芯金の回りに、複合シート12を2周以上捲回して筒状母材18を作製する。
図11及び図12に示すように、円筒状の芯金の回りに、複合シート12を2周以上捲回して筒状母材18を作製する。
(第四工程)
内部に貫通孔19を有するキャビティ20の当該貫通孔19に段付きコア21を嵌挿することによって内部に中空円筒部22が形成された図13に示すような金型23を準備し、金型23の段付きコア21に筒状母材18を挿入する。
内部に貫通孔19を有するキャビティ20の当該貫通孔19に段付きコア21を嵌挿することによって内部に中空円筒部22が形成された図13に示すような金型23を準備し、金型23の段付きコア21に筒状母材18を挿入する。
金型23の中空円筒部22に配された筒状母材18を押圧パンチ24でコア軸方向に98~294N/mm2(1~3トン/cm2)の圧力で圧縮成形し、図1及び図2に示すように、貫通孔25を規定する円筒状の内周面26と円筒状の外周面27と軸方向の円環状の端面28及び29とを備えた円筒状ガスケット30を作製する。
円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛からなる膨張黒鉛シート1と金属細線束2aからなる円筒状編組金網2とは、圧縮されて、互いに絡み合って構造的一体性を有しており、内周面26、外周面27並びに端面28及び29の夫々は、耐熱材としての膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛の面と補強材としての円筒状編組金網2の金属細線束2aの面とが混在した面からなっており、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛の嵩密度は、1.60~1.70Mg/m3を呈し、円筒状ガスケット30全体に対して、円筒状編組金網2は、17.0~45.0体積%、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛は、40.0~65.0体積%、そして、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛及び金属細線束2a間に分散して生じた空孔は、15.0~20.0体積%の割合を占めている。
図14から図17に示すように、円筒状ガスケット30が組み込まれた差し込み型排気管継手は、管端部31、管端部31よりも径大であって当該管端部31にテーパ状の環状肩部32を介して設けられた拡径円筒部33、拡径円筒部33の軸方向の一方の端部である開口端部34の外周面に径方向外方に伸びて設けられたフランジ部35並びに開口端部34及びフランジ部35の環状端面34aから軸方向に伸びかつ円周方向に等間隔に配されて拡径円筒部33及びフランジ部35に設けられた複数個のスリット36を夫々備えた外管37と、拡径円筒部33の内部を通ると共に軸方向の一端部38aで外管37の管端部31に嵌合された管端部38及び管端部38の軸方向の他端部39の円筒外面に立設されたフランジ40を夫々備えた内管41と、管端部38の円筒外面42と拡径円筒部33の円筒内面43との間の環状隙間44に配された円筒状ガスケット30と、拡径円筒部33の円筒外面45に配された締付けバンド46とを具備しており、締付けバンド46は、その円筒本体46aから径方向外方に一体的に突設した一対の耳部47及び48の貫通孔49及び50に挿入されたボルト等の締結具51による締付けでの円筒本体46aの縮径で、円筒本体46aの内周面46bを介して円筒内面43を外周面27に押し付け、この押し付けを介して内周面26を円筒外面42に押し付けるようになっており、円筒状ガスケット30は、環状隙間44において、軸方向の一方の端部30aの端面29がフランジ40に接触して配されており、而して、円筒状ガスケット30は、内管41と外管37との間の環状隙間44を密封し、当該環状隙間44からの排気ガスの漏洩を防止するようになっている。
斯かる差し込み型排気管継手において、締付けバンド46の軸方向の端部52及び53の内の一方の端部52には、径方向内方に向かって突出するフック部54が設けられており、フランジ部35に形成された切欠き部55と同様の横断面を有しているフック部54は、締付けバンド46が円筒外面45に装着されたとき、切欠き部55を自由に通過して、その内面でフランジ40の軸方向側面に接触し、フランジ40に係合するために、外管37はそのフランジ部35において締付けバンド46と軸方向に係合する結果、内管41と外管37とに両者を軸方向に離間させる力が作用しても、内管41と外管37とは軸方向に離脱することがない。
差し込み型排気管継手に組み込まれた円筒状ガスケット30において、補強材としての円筒状編組金網2は、線径が0.1~0.2mmの金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束2aを織ったり編んだりして形成されているので、円筒状編組金網2の嵩密度を高めて剛性を高めることができ、また、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛は、円筒状編組金網2の網目及び金属細線束2aの隙間を充填して配されているので、膨張黒鉛シート1の膨張黒鉛と円筒状編組金網2とが万遍なく分散して配置され、円筒状編組金網2の偏在が回避されるために、高周波振動を長期間にわたって受けても、締付けバンド46による円筒ガスケット30にヘタリが生じ難く、締付けバンド46による締付力の低減を極力防止でき、環状隙間44に所定の締結力をもって保持されるため、排気ガスのリーク量の低減を図ること、換言すれば密封性を高めることができる。
円筒状ガスケット30は、締付けバンド46による大きな締付力によってもヘタリ等の不具合を生じさせることがないので、フック部54と切欠き部55とは、必ずしも設けなくてもよい。
次に、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何等限定されない。
実施例1
第一工程で、耐熱材として、嵩密度が0.5Mg/m3であって、厚さが1.35mmの膨張黒鉛シート1を準備し、 第二工程で、金属細線として線径0.10mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を5本束ねたステンレス鋼線束から縦Hが5mm、横Wが3mmの目幅の網目をもった円筒状編組金網2を第一作製方法で形成すると同時に準備した膨張黒鉛シート1から、0.5mmの隙間をもった一対の円筒ローラ5及び6でもって、第一作製方法で扁平状の複合シート12を作製し、以下、第三の工程で複合シート12を3周捲回して筒状母材18を作製し、この筒状母材18を第四の工程でコア軸方向に196N/mm2(2トン/cm2)の圧力で圧縮成形して円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる耐熱材としての膨張黒鉛の嵩密度は、1.67Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、補強材としての円筒状編組金網2は、17.9体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、62.5体積%、そして、空孔は、19.6体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の50.7%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の49.3%を占めていた。
第一工程で、耐熱材として、嵩密度が0.5Mg/m3であって、厚さが1.35mmの膨張黒鉛シート1を準備し、 第二工程で、金属細線として線径0.10mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を5本束ねたステンレス鋼線束から縦Hが5mm、横Wが3mmの目幅の網目をもった円筒状編組金網2を第一作製方法で形成すると同時に準備した膨張黒鉛シート1から、0.5mmの隙間をもった一対の円筒ローラ5及び6でもって、第一作製方法で扁平状の複合シート12を作製し、以下、第三の工程で複合シート12を3周捲回して筒状母材18を作製し、この筒状母材18を第四の工程でコア軸方向に196N/mm2(2トン/cm2)の圧力で圧縮成形して円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる耐熱材としての膨張黒鉛の嵩密度は、1.67Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、補強材としての円筒状編組金網2は、17.9体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、62.5体積%、そして、空孔は、19.6体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の50.7%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の49.3%を占めていた。
実施例2
金属細線として線径0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を3本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.68Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、21.6体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、59.8体積%、そして、空孔は、18.6体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の56.6%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の43.4%を占めていた。
金属細線として線径0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を3本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.68Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、21.6体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、59.8体積%、そして、空孔は、18.6体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の56.6%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の43.4%を占めていた。
実施例3
金属細線として線径0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を4本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.60Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、27.9体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、52.4体積%、そして、空孔は、19.7体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の65.7%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の34.3%を占めていた。
金属細線として線径0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を4本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.60Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、27.9体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、52.4体積%、そして、空孔は、19.7体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の65.7%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の34.3%を占めていた。
実施例4
金属細線として線径0.18mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を4本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.65Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、32.7体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、50.5体積%、そして、空孔は、16.8体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の70.0%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の30.0%を占めていた。
金属細線として線径0.18mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を4本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.65Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、32.7体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、50.5体積%、そして、空孔は、16.8体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の70.0%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の30.0%を占めていた。
実施例5
金属細線として線径0.20mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を4本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.62Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、40.7体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、43.6体積%、そして、空孔は、15.7体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の77.1%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の22.9%を占めていた。
金属細線として線径0.20mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を4本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に準備した実施例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で、円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.62Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、40.7体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、43.6体積%、そして、空孔は、15.7体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の77.1%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の22.9%を占めていた。
比較例1
嵩密度が1.15Mg/m3であって、厚さが0.4mmの膨張黒鉛シート1を準備し、金属細線として線径0.28mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を一本使用して縦Hが4mm、横Wが3mmの目幅の網目をもった円筒状編組金網2を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網15を形成し、円筒状ガスケット30の環状の端面となる帯状金網15の幅方向の両端縁から膨張黒鉛シート1が幅方向にはみ出していると共に、帯状金網15の端縁と当該端縁に対応する膨張黒鉛シート1の長さ方向の端縁とを合致させて当該膨張黒鉛シート1と帯状金網15とを互いに重ね合わせた重合体を作製し、第三工程と同様にして、円筒状の芯金の外周面に、斯かる重合体を、膨張黒鉛シート1を内側にしてうず巻き状であって膨張黒鉛シート1が1回多くなるように捲回して、内周側及び外周側の両方に膨張黒鉛シート1が露出していると共に膨張黒鉛シート1の軸方向の両端部がそれぞれ帯状金網15の軸方向の両端部から突出(はみ出し)している筒状母材18を作製し、この筒状母材18を実施例1と同様にして円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.21Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、帯状金網15は、13.2体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、47.7体積%、そして、空孔は、39.1体積%を占めており、帯状金網15の質量は、円筒状ガスケット30の質量の50%を、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の50%を占めていた。
嵩密度が1.15Mg/m3であって、厚さが0.4mmの膨張黒鉛シート1を準備し、金属細線として線径0.28mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を一本使用して縦Hが4mm、横Wが3mmの目幅の網目をもった円筒状編組金網2を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網15を形成し、円筒状ガスケット30の環状の端面となる帯状金網15の幅方向の両端縁から膨張黒鉛シート1が幅方向にはみ出していると共に、帯状金網15の端縁と当該端縁に対応する膨張黒鉛シート1の長さ方向の端縁とを合致させて当該膨張黒鉛シート1と帯状金網15とを互いに重ね合わせた重合体を作製し、第三工程と同様にして、円筒状の芯金の外周面に、斯かる重合体を、膨張黒鉛シート1を内側にしてうず巻き状であって膨張黒鉛シート1が1回多くなるように捲回して、内周側及び外周側の両方に膨張黒鉛シート1が露出していると共に膨張黒鉛シート1の軸方向の両端部がそれぞれ帯状金網15の軸方向の両端部から突出(はみ出し)している筒状母材18を作製し、この筒状母材18を実施例1と同様にして円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.21Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、帯状金網15は、13.2体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、47.7体積%、そして、空孔は、39.1体積%を占めており、帯状金網15の質量は、円筒状ガスケット30の質量の50%を、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の50%を占めていた。
比較例2
金属細線として線径0.28mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を2本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に比較例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.45Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、30.8体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、45.7体積%、そして、空孔は、23.5体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の70.8%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の29.2%を占めていた。
金属細線として線径0.28mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を2本束ねたステンレス鋼線束から実施例1と同様にして円筒状編組金網2を形成すると同時に比較例1と同様の膨張黒鉛シート1から実施例1と同様にして扁平状の複合シート12を作製し、以下、実施例1と同様の方法で円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は、1.45Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、円筒状編組金網2は、30.8体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、45.7体積%、そして、空孔は、23.5体積%を占めており、円筒状編組金網2の質量は、円筒状ガスケット30の質量の70.8%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の29.2%を占めていた。
比較例3
金属細線として線径0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を一本使用して比較例1と同様の円筒状編組金網2を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網15を形成し、以下、この帯状金網15と比較例1と同様の膨張黒鉛シート1から比較例1と同様の方法で円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は1.85Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、帯状金網15は、14.1体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、72.1体積%、そして、空孔は、13.8体積%を占めており、帯状金網15の質量は、円筒状ガスケット30の質量の41.3%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の58.7%を占めていた。
金属細線として線径0.15mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を一本使用して比較例1と同様の円筒状編組金網2を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網15を形成し、以下、この帯状金網15と比較例1と同様の膨張黒鉛シート1から比較例1と同様の方法で円筒状ガスケット30を作製した。この円筒状ガスケット30において、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の嵩密度は1.85Mg/m3であり、円筒状ガスケット30の全体に対して、帯状金網15は、14.1体積%、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛は、72.1体積%、そして、空孔は、13.8体積%を占めており、帯状金網15の質量は、円筒状ガスケット30の質量の41.3%、そして、膨張黒鉛シート1からなる膨張黒鉛の質量は、円筒状ガスケット30の質量の58.7%を占めていた。
次に、上記した実施例1ないし実施例5及び比較例1ないし比較例3で得た円筒状ガスケット30を図14に示す差し込み型排気管継手に組み込み、(1)熱間振動耐久試験後のガス漏れ量(l/min)及び締結けバンド46による締付けトルクの低下率(%)について、(2)熱間高周波振動試験後のガス漏れ量(l/min)及び締結けバンド46による締付けトルクの低下率(%)について試験をした結果を説明する。
<熱間振動耐久試験の試験条件及び試験方法>
<試験条件>
締付けバンドによるバンド締付トルク 12N・m
加振周波数 12Hz
加振トルク ±10N・m
試験温度 500℃(図14に示す差し込み型排気管継手の管端部38の円筒外面42の温度)
試験時間 100時間(hrs)
<試験条件>
締付けバンドによるバンド締付トルク 12N・m
加振周波数 12Hz
加振トルク ±10N・m
試験温度 500℃(図14に示す差し込み型排気管継手の管端部38の円筒外面42の温度)
試験時間 100時間(hrs)
<試験方法>
図14に示す差し込み型排気管継手の内管41を固定し、この排気管継手の軸方向の中央部から100mm離れた外管37を該外管37の軸線に対して垂直方向に加振する。内管41からガスバーナーで加熱し、室温(25℃)において12Hzの加振周波数で±10N・mの加振トルクを継続しながら1時間で500℃の温度まで昇温し、その温度を保持した状態で加振トルクを継続し、24時間(hrs)、48時間(hrs)、72時間(hrs)及び100時間(hrs)終了時にガス漏れ量(l/min)を測定した。
図14に示す差し込み型排気管継手の内管41を固定し、この排気管継手の軸方向の中央部から100mm離れた外管37を該外管37の軸線に対して垂直方向に加振する。内管41からガスバーナーで加熱し、室温(25℃)において12Hzの加振周波数で±10N・mの加振トルクを継続しながら1時間で500℃の温度まで昇温し、その温度を保持した状態で加振トルクを継続し、24時間(hrs)、48時間(hrs)、72時間(hrs)及び100時間(hrs)終了時にガス漏れ量(l/min)を測定した。
<ガス漏れ量の測定方法>
図14に示す差し込み型排気管継手の外管37の開口部を閉塞し、内管41側から、30kPaの圧力で乾燥空気を流入し、継手部分(内管41と外管37との間の隙間)からのガス漏れ量を流量計にて測定した。
図14に示す差し込み型排気管継手の外管37の開口部を閉塞し、内管41側から、30kPaの圧力で乾燥空気を流入し、継手部分(内管41と外管37との間の隙間)からのガス漏れ量を流量計にて測定した。
<熱間高周波振動試験の試験条件及び試験方法>
<試験条件>
締付けバンドによるバンド締付トルク 12N・m
加振周波数、加振幅及び加速度 (1)180Hz、0.215mm、14G
(2)315Hz、0.055mm、11G
(3)615Hz、0.029mm、22G
試験温度 500℃(図14に示す差し込み型排気管継手の管端部38の円筒外面42の温度)
試験時間 60時間(hrs)(10サイクル)
<試験条件>
締付けバンドによるバンド締付トルク 12N・m
加振周波数、加振幅及び加速度 (1)180Hz、0.215mm、14G
(2)315Hz、0.055mm、11G
(3)615Hz、0.029mm、22G
試験温度 500℃(図14に示す差し込み型排気管継手の管端部38の円筒外面42の温度)
試験時間 60時間(hrs)(10サイクル)
<試験方法>
図14に示す差し込み型排気管継手の外管37を支持台に鉛直面内で揺動自在となるように固定すると共に、支持台を挟んで外管37の両側に重錘による負荷を与え、その状態で、
(1)室温(25℃)から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:180Hz、加振幅:0.215mm及び加速度:14Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振し、
(1)の加振終了後、外管37をその軸心を中心として90°回転させて支持台に再び鉛直面内で揺動自在となるように固定すると共に、支持台を挟んで外管37の両側に重錘による負荷を与え、その状態で、
(2)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:180Hz、加振幅:0.215mm及び加速度:14Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振し、
(2)の試験終了後、外管37をその軸心を中心として更に90°回転させて支持台に再び鉛直面内で揺動自在となるように固定すると共に、支持台を挟んで外管37の両側に重錘による負荷を与え、その状態で、
(3)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:315Hz、加振幅:0.055mm及び加速度:11Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振し、
以下、更に90°毎回転させて、上記と同様にして、
(4)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:315Hz、加振幅:0.055mm及び加速度:11Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振、
(5)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:615Hz、加振幅:0.029mm及び加速度:22Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振及び
(6)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:615Hz、加振幅:0.029mm及び加速度:22Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振
を順次連続して行い、以上の(1)から(6)の加振を1サイクル(6時間(hrs))として、これを10サイクル(60時間(hrs))行い、サイクル毎に上記と同様にしてガス漏れ量を流量計にて測定すると共に、試験後の締結けバンド46による締付けトルクの低下率(%)について試験をした。
図14に示す差し込み型排気管継手の外管37を支持台に鉛直面内で揺動自在となるように固定すると共に、支持台を挟んで外管37の両側に重錘による負荷を与え、その状態で、
(1)室温(25℃)から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:180Hz、加振幅:0.215mm及び加速度:14Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振し、
(1)の加振終了後、外管37をその軸心を中心として90°回転させて支持台に再び鉛直面内で揺動自在となるように固定すると共に、支持台を挟んで外管37の両側に重錘による負荷を与え、その状態で、
(2)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:180Hz、加振幅:0.215mm及び加速度:14Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振し、
(2)の試験終了後、外管37をその軸心を中心として更に90°回転させて支持台に再び鉛直面内で揺動自在となるように固定すると共に、支持台を挟んで外管37の両側に重錘による負荷を与え、その状態で、
(3)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:315Hz、加振幅:0.055mm及び加速度:11Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振し、
以下、更に90°毎回転させて、上記と同様にして、
(4)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:315Hz、加振幅:0.055mm及び加速度:11Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振、
(5)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:615Hz、加振幅:0.029mm及び加速度:22Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振及び
(6)室温から500℃に昇温し、500℃の温度を保持した状態で、加振周波数:615Hz、加振幅:0.029mm及び加速度:22Gの条件で内管41を鉛直方向に1時間(hrs)加振
を順次連続して行い、以上の(1)から(6)の加振を1サイクル(6時間(hrs))として、これを10サイクル(60時間(hrs))行い、サイクル毎に上記と同様にしてガス漏れ量を流量計にて測定すると共に、試験後の締結けバンド46による締付けトルクの低下率(%)について試験をした。
熱間振動耐久試験の試験結果を表1に、熱間高周波振動試験の試験結果を表2に示す。
表1に示す熱間振動耐久試験の試験結果から、ガス漏れ量に関しては、実施例1から実施例5の円筒状ガスケットと、特に比較例1及び比較例2の円筒状ガスケットとは、ほぼ同等であるが、表2に示す熱間高周波振動試験の試験結果から、実施例1から実施例5の円筒状ガスケットのガス漏れ量及び締付けトルクの低下率は、比較例1から比較例3の円筒状ガスケットよりも少ないことがわかる。
以上説明したように、本発明の円筒状ガスケットは、嵩密度が0.3~0.9Mg/m3で、厚さが1.3~1.6mmの膨張黒鉛シートを、線径が0.1~0.2mmの金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束を織ったり編んだりして得られる金網の二つの層間に挿入して加圧し、膨張黒鉛シートからなる膨張黒鉛が金網の網目及び金網の金属細線束の隙間を充填して得た扁平状の複合シートを円筒状に捲回すると共にその軸方向に圧縮成形し、膨張黒鉛シートからなる膨張黒鉛と金網とが互いに絡み合って構造的一体性を有しており、耐熱材としての膨張黒鉛の嵩密度が1.60~1.70Mg/m3を呈すると共に、円筒状ガスケットの全体に対して、補強材としての金網が17.0~45.0体積%、耐熱材としての膨張黒鉛が40.0~65.0体積%及び空孔が15.0~20.0体積%を占めており、耐熱材と補強材とが円筒状ガスケットの長手方向及び径方向に万遍なく分散して配置されているので、密封性と締付けバンドによる締付力を受け止める剛性を持っており、差し込み型排気管継手に組み込まれて、高周波振動を長期間にわたって受けても、締付けバンドによる締付力の低減の割合が小さく、円筒状ガスケットにヘタリ等の不具合を生じることなく、内管及び外管の間に所定の締結力をもって保持されるため、排気ガスのリーク量の低減を図ることができる。
1 膨張黒鉛シート
2 円筒状編組金網
2a 金属細線束
12 複合シート
15 帯状金網
18 筒状母材
20 キャビティ
21 段付きコア
22 中空円筒部
23 金型
24 押圧パンチ
30 円筒状ガスケット
2 円筒状編組金網
2a 金属細線束
12 複合シート
15 帯状金網
18 筒状母材
20 キャビティ
21 段付きコア
22 中空円筒部
23 金型
24 押圧パンチ
30 円筒状ガスケット
Claims (2)
- 線径が0.1~0.2mmの金属細線を少なくとも3本以上束ねた金属細線束からなる金網と、金網と混然一体となっていると共に1.60~1.70Mg/m3の嵩密度を有した膨張黒鉛とを有しており、混然一体となった金網及び膨張黒鉛間には、複数の空孔が分散混入されており、金網は、17.0~45.0体積%、膨張黒鉛は、40.0~65.0体積%、そして、空孔は、15.0~20.0体積%の割合を占めている円筒状ガスケット。
- 管端部、当該管端部よりも径大であって当該管端部に環状肩部を介して設けられた拡径円筒部、当該拡径円筒部の軸方向の一方の端部の外周面に径方向外方に伸びて設けられたフランジ部並びに該拡径円筒部の軸方向の一方の端部及びフランジ部の環状端面から軸方向に伸びかつ円周方向に等間隔に配されて当該拡径円筒部及びフランジ部に設けられた複数個のスリットを夫々備えた外管と、当該外管の拡径円筒部の内部を通ると共に一端部で外管の管端部に嵌合された管端部及び当該管端部の他端部の外周面に設けられたフランジを夫々備えた内管と、該内管の管端部の円筒外面と外管の拡径円筒部の円筒内面との間の環状隙間に配されている請求項1に記載の円筒状ガスケットと、締付けにより、外管の管端部の円筒内面を円筒状ガスケットの円筒状の外周面に押し付け、この押し付けを介して円筒ガスケットの円筒状の内周面を内管の管端部の円筒外面に押し付けるべく、外管の拡径円筒部の円筒外面に配された締付けバンドとを具備しており、該円筒状ガスケットは、軸方向の一方の端部の環状の端面が内管のフランジに接触して該環状隙間に配されている差し込み型排気管継手。
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WO2007018173A1 (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Best Corporation | 排気管球面継手用環状シール体及びその製造方法 |
JP2013113416A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Oiles Corp | 円筒状ガスケット及びその製造方法並びに該円筒状ガスケットを使用した差し込み型排気管継手 |
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-
2016
- 2016-03-25 WO PCT/JP2016/001741 patent/WO2016157861A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007018173A1 (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Best Corporation | 排気管球面継手用環状シール体及びその製造方法 |
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