(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製リング（１）の一方の端面に突起（１ａ）を形成し、前記金属製リング（１）の前記一方の端面に添わせて、内周面が中心軸線に対して傾斜した膨張黒鉛製リング（２）を配置し、前記突起（１ａ）を前記膨張黒鉛製リング（２）の端面に埋設したことを特徴とする、シールリング。
【請求項２】
前記突起（１ａ）は前記金属製リング（１）の周方向に延在して突条をなしていることを特徴とする、請求項１記載のシールリング。
【請求項３】
前記膨張黒鉛製リング（２）は、幅の異なる複数種類のテープを巻回して圧縮成形したものであることを特徴とする、請求項１および請求項２記載のシールリング。
【請求項４】
金属製リングの突起を形成した一方の端面の側に配置した膨張黒鉛材料を圧縮して、内周面が中心軸線に対して傾斜するとともに内部に前記突起が埋設されるように環状に形成することを特徴とする、シールリング製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高温高圧装置のバルブ等に使用されてガスや水等をシールするシールリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高温高圧装置のバルブ等に使用するシールリングとして、図４に符号６で示す如き金属製シールリングがあるが、この金属製シールリングでは、かかる装置のメンテナンス等の際にシール部分に傷がつくと、その傷の補修のために研磨や切削等を行わなければならないことから、メンテナンス費用を増加させてしまう。そこで、このような傷の発生を防止するために、膨張黒鉛を素材とするシールリングも使用されており、この膨張黒鉛製シールリングでは、弾力性に富んでいることから、金属製シールリングよりも圧力変動に十分に追従できるとともに低圧下でも充分なシール性を発揮するという利点もある。また、膨張黒鉛の内部に補強材として金属箔や金属線を埋設したシールリングも使われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の膨張黒鉛製シールリングにおいては、図５に示すように、中心軸線に対して傾斜した截頭円錐状の内周面を有するように成形する際、シールリングの傾斜面の角度が４５度以下になるように成形すると、補強材を埋設していない膨張黒鉛製シールリングでは、取り扱い時や使用時に力を加えるとシールリングが母材破壊を起こして、薄肉となった先端部がくずれてしまう可能性があり、この一方、膨張黒鉛部分に補強材を埋設している膨張黒鉛製シールリングでは、その補強材としての金属箔や金属線等がプレス成形時にシールリングの表面に露出してしまってシール性が低下する可能性がある。従って、従来の膨張黒鉛製シールリングではシールリングの傾斜面の角度を４５度以下にすることは困難であった。
【０００４】
これに対して、上述した金属製シールリングではシールリングの傾斜面の角度が３０度前後に形成されているため、かかる金属製シールリングに対応した既存の装置では、金属製シールリングから膨張黒鉛製シールリングにそのままでは置き換えできず、膨張黒鉛製シールリングに対応させるべく装置の改造等を行う必要がある。従って、コスト等が嵩んでしまうという問題がある。
【０００５】
ところで、従来の膨張黒鉛のみのシールリングでは通常、膨張黒鉛のはみ出し防止のために金属製のバックアップリングを使用している。
【０００６】
そこで、この発明は、かかるバックアップリングを利用して、膨張黒鉛製シールリングの利点および補強材の利点を共に有するとともに、金属製シールリングに対応する既存の装置であっても容易に金属製シールリングの代替品となり得るシールリングを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的達成のため、この発明のシールリングは、金属製リングの一方の端面に突起を形成し、金属製リングのその一方の端面に添わせて、内周面が中心軸線に対して傾斜した膨張黒鉛製リングを配置し、かかる突起を当該膨張黒鉛製リングの端面に埋設したことを特徴とするものである。
【０００８】
この発明のシールリングでは、膨張黒鉛製リングの外周面および内周面がシール面となり、金属製リングの、膨張黒鉛製リングの端面に埋設されている突起が膨張黒鉛製リングを補強する。このことから、膨張黒鉛製リングの高いシール性を有するとともに、膨張黒鉛製リングの内周の傾斜面の角度が４５度以下であっても補強材の露出によるシール性の低下がなく、しかもその突起により膨張黒鉛製リングの薄肉となった先端部の崩壊を抑制することができる。
【０００９】
加えて、膨張黒鉛製リングの一方の端面に金属製リングの端面が当接しているので、金属製リングがバックアップリングとしても作用し、膨張黒鉛材料のはみ出しを防止することができる。
【００１０】
従って、この発明のシールリングによれば、上述した金属製リングの突起による補強効果から、膨張黒鉛製リングの内周の傾斜面の角度を３０度程度まで小さくできるので、従来使用していた金属製シールリングと同形のシールリングを形成することが可能となり、金属製シールリングに対応した既存の装置であってもそのまま、金属製シールリングからこの発明のシールリングに容易に置き換えることができる。
【００１１】
なお、この発明のシールリングにおいては、上述した突起が金属製リングの周方向に延在して突条をなしていても良く、このようにすれば、突条が膨張黒鉛製リングの周方向の全ての部分を補強することができる。
【００１２】
また、この発明のシールリングにおいては、膨張黒鉛製リングが、幅の異なる複数種類のテープを巻回して圧縮成形したものであっても良い。このようにすれば、膨張黒鉛製リング中、その薄肉の先端部分、膨張黒鉛製リングに埋設した突起に対して内周に位置する部分、そしてその突起に対して外周に位置する部分のそれぞれでの膨張黒鉛の密度を一定に保つことができる。さらに、金属製リングと膨張黒鉛製リングとを圧縮成形により一体化しているので、接着剤の使用による高温下での発煙や強度低下がなく、また、金属製リングから膨張黒鉛を容易に除去できることから、金属製リングの複数回の使用が可能となり、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００１３】
そして、この発明のシールリングの製造方法は、金属製リングの突起を形成した一方の端面の側に配置した膨張黒鉛材料を圧縮して、内周面が中心軸線に対して傾斜するとともに内部に前記突起が埋設されるように環状に形成することを特徴とするものであり、この製造方法によれば、金属製リングの突起を形成した一方の端面の側に配置した膨張黒鉛材料を圧縮することで、金属製リングの突起を膨張黒鉛製のリングに埋設すると同時に、膨張黒鉛製リングを環状に形成してその内周に傾斜面を容易に形成でき、しかも、接着剤を使用せずにその金属製リングと膨張黒鉛製リングとを一体化することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施例の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。図１は、この発明のシールリングの一実施例を示す断面図であり、図中符号１は、例えばステンレス鋼を環状に成形してなる金属製リング、１ａはその金属製リング１の一方の端面に環状に突設した突起としての突条、２は膨張黒鉛製リングである。なお、金属製リング１の材質は、インコネル等のニッケル合金、純鉄、鋳鉄でも良い。
【００１５】
図１に示すこの実施例のシールリングにおいては、金属製リング１の上面に突条１ａが形成されており、その突条１ａの内周の先端部分が、中心軸線に対して３０度前後傾斜している。そして、その金属製リング１の上面には、膨張黒鉛製リング２が形成されており、この膨張黒鉛製リング２は、金属製リング１の突条１ａを囲繞するとともに、その内周面の先端部分が、上述した突条１ａと同様に、中心軸線に対して３０度前後傾斜している。
【００１６】
従って、この実施例のシールリングによれば、膨張黒鉛製リング２の内周面の先端部分が３０度前後（２５度〜３５度程度）傾斜しているので、傾斜面の角度が３０度前後に形成された金属製シールリングに対応した既存の装置であってもそのまま、金属製シールリングからこの実施例のシールリングに容易に置き換えることができる。しかも、膨張黒鉛製リング２の内外周面がシール面となり、その膨張黒鉛製リング２が、それに一端部から埋設された金属製リング１の突条１ａで補強されているので、そのシールリングの取り扱い時や使用時に加わる力に対して膨張黒鉛製リング２の母材破壊を防止して、その薄肉となった先端部の崩壊を抑制することができる。しかも、金属製リング１が、膨張黒鉛製リング２の端面に密着していることから、膨張黒鉛製リング２のはみ出しを防止するバックアップリングの役割も果たしている。
【００１７】
図２は、この実施例のシールリングを製造するためのこの発明の製造方法の一実施例を示す説明図であり、図中符号３は膨張黒鉛製リング２の内周面を成形するマンドレル、４は膨張黒鉛製リング２の外周面を成形する筒状のダイス、５は膨張黒鉛製リング２の内周の傾斜面を形成するポンチであり、これらはプレス用金型を構成している。また、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ幅の異なる膨張黒鉛製テープである。
【００１８】
図２は、シールリングをプレスする前段階のシールリングおよび金型の状態を断面で示すものであり、この実施例のシールリングの製造方法では、まず、ステンレス鋼を切削加工により環状に形成すると共に、その一方の端面に突条１ａを突設し金属製リング１を形成し、その突条１ａの内周の先端部分は中心軸線に対して３０度前後傾斜するものとしている。一方、上記マンドレル３の周囲に、金属製リング１の内周からその突条１ａの内周に亘る部分を形成するために、幅の異なる三種類の膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ２，Ｔ３のうちの、最も幅狭の膨張黒鉛製テープＴ１を所定厚さになるまで巻着する。そして、上記金属製リング１を、突条１ａを有する端面を上側にしてそのマンドレル３の端部に嵌め合わせる。
【００１９】
次いで、金属製リング１の突条１ａの上方で、その突条１ａの内周から外周に亘る部分を形成するために、上記の巻着した膨張黒鉛製テープＴ１の層の外周上に膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ３の中間の幅の膨張黒鉛製テープＴ２を巻着する。そしてその突条１ａの外周から金属製リング１の外周に亘る部分を形成するために、上記巻着した膨張黒鉛製テープＴ２の層の外周上にさらに最も幅広の膨張黒鉛製テープＴ３を巻着する。
【００２０】
しかる後、図２に示すように、膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ２，Ｔ３が巻着された金属製リング１を、外周面を形成するためのダイス４内にマンドレル３とともに挿入する。
【００２１】
なお、先に膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ３を巻着して、その後、それらの膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ３間の隙間に、別途に巻回した膨張黒鉛製テープＴ２をはめ込んでも良い。このようにすれば、ダイス４を利用して膨張黒鉛製テープＴ３のゆるみを防止した状態で膨張黒鉛製テープＴ２を挿入することができるので、ダイス４内への膨張黒鉛製テープＴ１〜Ｔ３の装填作業を容易ならしめることができる。
【００２２】
さらにポンチ５は、その一方の端部（図２では下側に向く端部）の外周面が、前述した突条１ａに対応して中心軸線に対し３０度前後傾斜して形成されており、そのポンチ５の端部を前述のマンドレル３とダイス４との間に挿入し、図中矢印Ａの方向に膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ２，Ｔ３を圧縮して、膨張黒鉛製リング２を成形する。
【００２３】
従って、かかる実施例の製造方法によれば、上記実施例のシールリングを圧縮成形によって容易に製造することができる。しかも、膨張黒鉛製リング２を、幅の異なる膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ２，Ｔ３を巻着して膨張黒鉛の層を形成しこれを圧縮することで成形することから、成形した膨張黒鉛製リング２においては、その内周面の先端部分を３０度前後傾斜させると共に、その薄肉の先端部付近と、金属製リング１の突条１ａに対する内周部分と、そして突条１ａに対する外周部分との密度を均一にすることができる。
【００２４】
しかも、金属製リング１と膨張黒鉛製リング２とが、接着剤を使用せずに圧縮成形で圧着されるので、接着剤の使用による高温下での発煙や強度低下がなく、また、金属製リング１から膨張黒鉛を容易に除去できることから、金属製リング１の複数回の使用が可能となり、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００２５】
図３は、金属製リング１の突起についての種々の形状例を示す拡大断面図である。図３（ａ）は、図１に示す実施例の突条１ａである。また、図３（ｂ）ないし（ｄ）は、突起の内側面又は外側面に凸部又は凹部を設けたものであり、具体的には、図３（ｂ）は、突起としての突条１ｂの内周面又は外周面に断面鋸刃状凸部（例えば、ねじ山や周方向突条）１ｃを設けたもの、図３（ｃ）は、突起としての突条１ｄの先端部の内周面又は外周面に鍵形凸部１ｅを設けたもの、そして図３（ｄ）は、突起としての突条１ｆに半径方向穴（例えば、貫通穴）１ｇを設けたものである。かかる図３（ｂ）〜（ｄ）の形状によれば、突起に設けた凸部や凹部と膨張黒鉛製リング２とが掛合するので、金属製リング１と膨張黒鉛製リング２とを、より強固に一体化することができる。
【００２６】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではなく、例えば、上記実施例の製造方法では、膨張黒鉛製リング２の形成に膨張黒鉛製テープＴ１，Ｔ２，Ｔ３を用いているが、この発明の製造方法では、例えば、膨張黒鉛のチップや粉末等を用いても良い。また、上記実施例のシールリングでは、突起として突条１ａを設けたが、前記突起は金属製リング１の周方向に整列して複数設けられていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のシールリングの一実施例を示す断面図である。
【図２】上記実施例のシールリングを製造するためのこの発明の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図３】上記実施例の金属製リングの突起についての種々の形状例を示す拡大断面図である。
【図４】従来の金属製シールリングを示す断面図である。
【図５】従来の膨張黒鉛製シールリングを示す断面図である。
【符号の説明】
１  金属製リング
１ａ，１ｂ，１ｄ，１ｆ  突条
１ｃ  鋸刃状凸部
１ｅ  鍵形凸部
１ｇ  半径方向穴
２  膨張黒鉛製リング
３  マンドレル
４  ダイス
５  ポンチ
６  金属製シールリング
Ａ  矢印
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  膨張黒鉛製テープ
【図１】
0003579308.tif 000002
【図２】
0003579308.tif 000003
【図３】
0003579308.tif 000004
【図４】
0003579308.tif 000005
【図５】
0003579308.tif 000006