(57)【要約】  本発明は、ヤーン材の耐摩耗性を向上させつつ縦強度に加え横強度を与える非金属の織物補強材のような補強材を用いたパッキンヤーンを提供する。織物補強材による支持を増強するため、ヤーン材と補強材は一緒に折り畳んで、織物補強材が、得られるパッキンヤーンのヤーン材と概ね同一の広がりを持つようにする。
2013510277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッキンヤーンであって、
第1材料から形成された第1層と、
前記第1層の上に積み重ねられた非金属織物材料から形成された補強層とを含み、
前記パッキンヤーンは、前記第1層と前記補強層が一緒に横方向に折り畳まれた組合せ体から形成される、パッキンヤーン。
【請求項２】
前記第1層の前記第1材料はPTFEを含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項３】
前記PTFEはグラファイトを含浸した拡張PTFEを含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項４】
前記第1層の前記第1材料はグラファイトを含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項５】
前記補強層の前記非金属織物材料はガラス繊維を含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項６】
前記補強層の前記非金属織物材料は炭素/グラファイトを含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項７】
前記補強層の前記非金属織物材料は、アラミド及びその様々な型を含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項８】
前記補強層の前記非金属織物材料は、一連の横方向支持体と、前記一連の横方向支持体とともにマトリクスに編み込まれた一連の縦方向支持体とを含む、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項９】
前記第1層と前記補強層が一緒に折り畳まれた状態で、前記補強層が前記第1層と概ね同一の広がりを備える、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項１０】
前記補強層が、少なくとも約12ポンドの横方向の引っ張り強度を備える、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項１１】
前記補強層が、少なくとも約12ポンドの縦方向引っ張り強度及び横方向の引っ張り強度を備える、請求項1に記載のパッキンヤーン。
【請求項１２】
パッキンヤーンを形成する方法であって、
第1材料から形成された第1層を供給する段階と、
織物材料から形成された補強層を前記第1層上に積み重ねる段階と、
前記ヤーンを形成するために、前記第1層と前記補強層の組合せ体を横方向に折り畳む段階とを含む、方法。
【請求項１３】
前記第1層と前記補強層の組合せ体を横方向に折り畳む前記段階が、
前記第1層の第1縁部及び第2縁部を前記補強層の第1縁部及び第2縁部の上に折り返して、前記補強層の前記第1縁部及び前記第2縁部を前記第1層の前記材料で覆う段階と、
前記補強層の前記第1縁部及び前記第2縁部を前記補強層上に折り返す段階と、
前記ヤーンを形成するために、前記第1層と前記補強層の組合せ体を折り畳む段階とを含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記補強層を前記第1層に接着する段階をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
パッキンヤーンを形成する方法であって、
第1層を供給する段階と、
織物材料から形成された補強層を前記第1層の上に積み重ねる段階と、
前記第1層の第1縁部及び第2縁部を前記補強層の第1縁部及び第2縁部の上に折り返して、前記補強層の前記第1縁部及び前記第2縁部を前記第1層で覆う段階と
前記補強層の前記第1縁部及び前記第2縁部を前記補強層の上に折り返す段階と、
前記ヤーンを形成するために、前記第1層と前記補強層の組合せ体を折り畳む段階とを含む、方法。
【請求項１６】
得られるヤーンにおいて、前記補強層が前記第1層と概ね同一の広がりを備える、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
パッキンヤーンを製造するためのシステムであって、
第1層の材料を供給する第1スプールと、
第2補強層の非金属織物材料を供給する第2スプールと、
前記第1及び第2スプールによって供給される前記第1層と前記第2補強層とを互いに加圧するよう構成された第1加圧アッセンブリと、
前記第1層の第1縁部及び第2縁部を前記第2補強層の第1縁部及び第2縁部の上に折り返すよう構成された第1折り畳み機と、
前記第1折り畳み機によって供給された前記第1層と前記第2補強層の折り畳み組合せ体を加圧するよう構成された第２加圧アッセンブリと、
前記第2補強層の第1縁部及び第2縁部を、前記第2加圧アッセンブリによって供給された前記補強層の上に折り返すよう構成された第2折り畳み機と、
前記第2折り畳み機によって供給された前記第1層と前記第2補強層の折り畳み組合せ体を加圧するよう構成された第3加圧アッセンブリと、
前記第3加圧アッセンブリによって供給された前記第1層と前記第2補強層の折り畳み組合せ体を折り畳み、加圧して前記パッキンヤーンを形成するよう構成された最終加圧アッセンブリとを含む、システム。
【請求項１８】
前記第1、第2、第3、及び最終加圧アッセンブリが、前記第1層と前記第2補強層とをその間で受け取るよう構成された一組のローラを含む、請求項17に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、その内容を引用して本明細書に援用する2009年11月6日付けの米国特許出願第12/613,979号の優先権を主張する。
【０００２】
背景技術
より詳細には、本発明は、補強層を備えた複合ヤーンに関する。
【背景技術】
【０００３】
パッキンヤーンはシールの製造に使用され、特に、ポンプ及びバルブシャフトを密封するのに用いられるパッキン箱のパッキンの製造に使用される。従来のパッキンヤーンの１つは、通常は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とグラファイトとの混合物を用いた拡張フィルム(expanded film)または拡張テープを用い、それをヤーンに折り畳むことで形成される。ヤーンは、フィルム、基材、テープ、及びその他の材料から形成すればよい。ヤーンは拡張してもしなくてもよく、押し出ししてもしなくてもよく、焼結してもしなくてもよい。
【０００４】
場合によっては、液体潤滑剤を用いて製造過程の補助としかつ/または熱伝導を向上させてもよい。この材料は良好な熱特性及び耐摩耗性を示す。この混合物の1つの問題点は、これら材料の引っ張り強度が低く、パッキン箱の隙間を介して容易に押し出される傾向があることである。ヤーンの引っ張り強度を向上するため、補強材がヤーンに組み込まれている。従来の強化材料は押し出しに抗する能力が高く、より高圧の使用に耐える。従来の材料の大きな欠点は、通常の動作時に、これらがなお押し出され易くかつ破損しやすいことである。
【発明の概要】
【０００５】
上記に鑑み、従来の補強材の使用に付随する欠点がない、耐摩耗性及び強度特性を備えたヤーンを提供できれば有益である。本発明は、ヤーン材の耐摩耗性を向上させつつ縦強度に加え横強度を与える織物補強材のような補強材を用いる。この織物補強材は、用途しだいで金属でも非金属でもよい。非金属織物補強材は、例えば、ヤーンと組み合わせて使われているシールの損傷を避けるのに有用となりうる。例えば黄銅などの、金属材料も使用できる。金属材料は、一定の高圧用途に適することがある。
【０００６】
これらヤーン材及び織物補強材はともに折り畳んでパッキンヤーンを形成する。折り畳まれた状態で、織物補強材は、得られるパッキンヤーンの材料と概ね同一の広がりを持つことができる。
【０００７】
本発明は、1つまたは複数のフィラメントが破断しても縦方向及び横方向の両方で引っ張り強度を維持する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の上述の特徴は、添付の図面と組み合わせて次の詳細な説明を参照すればよりよく理解できるはずである。
【図１】(A)本発明のパッキンヤーンを形成する積重ね層の断面図である。  本発明の教示による、折り畳みの第1段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体の断面図である。  本発明の教示による、折り畳みの第2段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体の断面図である。  本発明の教示による、折り畳みの第3段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体の断面図である。
【図２】本発明の教示による図1Dのパッキンヤーンの透視図である。
【図３】(A)従来の縦方向に補強されたパッキンヤーンの多数層の上面図である。  (B)補強層が本発明の教示による織物材料からなる、本発明のパッキンヤーンの多数層の上面図である。
【図４】(A)本発明の教示による図3Bに示した織物補強層の織り目の部分分解平面図である。  (B)本発明の教示による図3Bに示した織物補強層の別の織り目の部分分解平面図である。
【図５】本発明の教示によるパッキンヤーンを製造し、折り畳むための代表的な機械折り畳みシステムの透視図である。
【図６】図5に示す機械折り畳みシステムの第1段階の部分透視図である。
【図７】図5に示す機械折り畳みシステムにより実行される折り畳み工程の別の段階の部分分解透視図である。
【図８】図5に示す機械折り畳みシステムの別の加圧段階の透視図である。
【図９】図8の加圧及び折り畳み段階から得られる第1層と補強層との組合せ体の透過図である。
【図１０】図5に示す機械折り畳みシステムの最終段階の透視図である。
【図１１】本発明の教示によるパッキンヤーンを製造するための方法を示す概略的フローチャートである。
【図１２】(A)図1Bに示した折り畳みの第2段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体の別の実施形態を示す断面図である。  (B)図1Cに示した折り畳みの第3段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体の別の実施形態を示す断面図である。  (C)図1Dに示した折り畳みの第4段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体の別の実施形態を示す断面図である。
【図１３】(A)図1Aに示した折り畳みの第1段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体のさらに別の実施形態を示す断面図である。  (B)図1Cに示した折り畳みの第2段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体のさらに別の実施形態を示す断面図である。  (C)図1Dに示した折り畳みの第3段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体のさらに別の実施形態を示す断面図である。
【図１４】(A)図1Aに示した折り畳みの第1段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体のさらに別の実施形態を示す断面図である。  (B)図1Cに示した折り畳みの第2段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体のさらに別の実施形態を示す断面図である。  (C)図1Dに示した折り畳みの第3段階における第1ヤーン層と第2補強層の組合せ体のさらに別の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、パッキンヤーンの柔軟性を維持しつつ、縦及び横方向の(例えば、多次元の)支持をパッキンヤーンに与える非金属織物補強層を利用するパッキンヤーンを提供する。補強層は第1材料層上に積み重ねられ、かつ、得られた組合せ体は一緒に折り畳まれる。幾つかの実施形態では、一緒に折り畳まれた状態で、補強層は、ヤーンの外表面を形成する第1層の材料と実質的に同一の広がりを持つ補強層は非金属織物材料とすることができるが、当業者には自明な他の材料を使用してもよい。補強層によりもたらされる強度に加え、使用時に第1層の材料が摩耗しても、補強が非金属織物によるものであることでシール要素に損傷を与える度合いが低い。高い圧力抵抗を必要とする用途では、金属織物材料を補強材として使用できる。
【００１０】
本明細書では、「非金属」という用語は、実質的に金属または金属合金製ではない材料及び化合物を指す。本明細書では、「織物材料」という用語は1つまたは複数種類の材料の撚り線を、織布またはメッシュのような集合的総体へと織り合わせることで形成される材料を指す。本明細書では、「実質的に同一の広がりを持つ」という用語は、補強層が、第1層の材料を支持するため実質的にヤーン本体の全体にわたって延伸していることを示す。従って、ほとんどの例では、パッキンヤーンの本体に第1層の材料が存在する箇所では、第1層の材料を支持する補強層の材料も必ず存在する。
【００１１】
織物材料は、繊維またはフィラメントを織って作製する。通常の技能を備えた当業者には多数の織り目が知られている。反復パターンを用いた伝統的な織り目に加え、織物材料は、実質的に無作為パターンで繊維またはフィラメントを絡めて、これら繊維またはフィラメントを互いに不規則または異なる角度で形成させてもよい。こうした一実施形態では、これら繊維またはフィラメントは、例えば吹き付けによって配列または塗布してもよい。本明細書では、こうした材料も「織物材料」と呼ばれる。
【００１２】
編み込み(knit)も織物(weave)に似ている。編み込み材料は、互いに引き締められた「かがり」と呼ばれる一連のループから形成される。編み込み材料は幾らかの多軸補強をもたらすが、本発明の目的には弾性が高すぎる場合がある。好適な実施形態においては、織物材料は編まれたものでない織物材料である。
【００１３】
さらに、場合によっては、不織材料が十分な多軸補強を実現するのであれば、こうした不織材料を本発明と組み合わせて使用してもよい。不織材料は、織ったり編んだりして作られたものでなく、繊維をヤーンにする必要がない材料である。不織材料は、繊維若しくはフィラメントを絡ませてまたはフィルムを穿孔することで互いに結合されたシート若しくはウェブ構造体でよい。不織材料は、機械的、熱的、化学的、または当業者に知られた他の手段によって結合してよい。不織材料は、別々の繊維から直接的にまたは溶融プラスチックまたはプラスチックフィルムから製造された平坦で多孔質のシートでよい。不織材料は、一度限りの使用する材料から、寿命が限られた材料、そして耐久性がある生地まで耐久性の点で幅がある。不織材料は、吸収性、液体撥水性、弾性、引き伸ばし、軟度、強度、難燃性、耐水洗性、緩衝性、濾過機能、細菌バリア特性、及び無菌性などの特性を考慮して選択すればよい。
【００１４】
図1Aは、本発明の一実施形態によるパッキンヤーンを形成する層110と120の組合せ体の断面図である。この組合せ体100は、第1材料で形成された第1層110を含む。非金属の織物材料から形成された補強層120は、第1層110の上に積み重ねられる。第1層110と補強層120との組合せ体１00は、ともに折り畳んでパッキンヤーンを形成する。
【００１５】
図1Bは、本発明の一実施形態による、折り畳みの第1段階における第1層110と補強層120の組合せ体100の断面図である。この例では、第1層110の第1縁部112及び第2縁部114は、補強層120の第1縁部122及び第2縁部124の上にそれぞれ折り返される。こうすることで、組合せ体100が完全に折り畳まれてパッキンヤーンを形成した状態で、第1層110の材料が補強層を確実に覆うようになる。
【００１６】
図1Cは、本発明の一実施形態による、折り畳みの第2段階における第1層110と補強層120の組合せ体100の断面図である。この例では、補強層120の第1縁部122及び第2縁部124(この時点で第1層110の縁部112及び114に覆われている)は、補強層120の上に折り返されている。こうすることで、組合せ体100が完全に折り畳まれてパッキンヤーンを形成した状態で、補強層120が第1層110と概ね同一の広がりを持つようになる。
【００１７】
図1Dは、本発明の一実施形態による、折り畳みの第3段階における第1層110と補強層120の組合せ体100の断面図である。この例では、組合せ体100(補強層120の縁部122及び124は補強層120上で折り返されている)は半分に折り畳まれて、パッキンヤーン130を形成している。パッキンヤーン130のこうした折り畳みによって、補強層120が、第1層110と概ね同一の広がりを持つようになる。従って、第1層の材料が存在する箇所には、支持をもたらす補強層材料120も必ず存在する。材料補強層120は、パッキンヤーン130の全長にわたって延伸しているだけでなく、図示した断面に示したように、ヤーン130の高さ140及び幅150にも沿って延伸している。これらの箇所では、補強層は第1層110及び得られるパッキンヤーンを多次元で支持する。
【００１８】
図2は、図1A〜1Dに示した折り畳みから得られるパッキンヤーン130の透視図である。この実施形態では、第1層110は補強層120の周りに折り畳まれており、第1層110と補強層120との組合せ体はそれ自身の上で折り畳まれている。従って、ヤーン130の外表面160は、補強層120によって支持またはそれ以外の様態で補強された第1層の材料を含み、この時点で、補強層120はパッキンヤーン130の内部に配置されている。
【００１９】
第1層110はパッキンヤーン130の外表面160を形成するので、第1層110はパッキンヤーン用途に適した材料から形成するのが好ましい。使用する材料の種類は、温度、圧力、及び化学的適合性などの使用条件を含むパッキンヤーン130の使用状況によって決めればよい。適切な材料の例としては、グラファイト及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が含まれるが、それらに限定されない。好適な実施形態では、第1層110は、グラファイトを含浸した拡張PTFEである。こうした材料は、良好な熱伝導率、耐薬品性、及び低摩擦係数を備えている。その他の可能な材料は、本開示を参照すれば当業者には明らかなはずである。
【００２０】
第1層110は、補強層120とともに折り畳まれた状態でパッキンヤーン130の所望の寸法が得られるように寸法が定められている。これら2層の幅は、使用される機器の理想的な幅に基づいている。使用する幅は、次に、完成品ヤーンに折り畳みやすい幅を得るために分割される。完成品ヤーンは、約5,000〜約25,000デニールの範囲を備える。この範囲は、様々な寸法のメカニカルパッキンを製造できる多数の完成品寸法を提供する。これら様々な寸法のヤーンは、次に、特定用途のより大きなデニールのヤーンを作るために撚り合わせる。
【００２１】
補強層120は、第1層110とともに折り畳まれた状態でパッキンヤーン130の所望の寸法が得られるように大きさ及び寸法が定められている。上述のように、第1層110は補強層120の周囲に折り畳まれている。こうした実施形態では、補強層120は、最小で完成品ヤーンと概ね同じ幅でよく、最大で第1層110と同じ幅とすることができ、第1層110と補強層120との組合せ体120が一緒に折り畳まれて最終パッキンヤーン130を形成した状態で、補強層120が、実質的または完全に第1層110と同一の広がりを確実に備えるようにする。好適には、補強層は、何れの方向にも約12ポンドの最小引っ張り強度を備える。
【００２２】
パッキンヤーン130の補強層120の主な役目の1つは、柔軟性を維持しつつパッキンヤーン130の第1層110に多次元強度及び支持を与えることなので、補強層120は、そうした用途に適した非金属の織物材料から形成するのが好ましい。適切な材料の例としては、ガラス繊維、グラファイト、炭素、アラミド(メタアラミド及びパラアラミドなどの様々な型のアラミドを含む)、並びに他の天然及び人工繊維が含まれるが、それらに限定されない。これらの材料は、完成品に対して、コスト、強度、及び耐薬品性などの様々な影響を与える。非常に高い圧力抵抗を必要とする用途では、金属織物材料を補強材として使用できる。その他の適切な材料は、本開示を参照すれば当業者には明らかなはずである。
【００２３】
補強層120の織物材料は第1層110と組み合わせて、強度及び支持を与えることで第1層110の材料の特性を強化する。ある種の限定的な用途では金属材料を使用できるが、金属を使用するとシール内で金属同士の接触に至ることがあるので、典型的には非金属材料が好ましい。本発明のパッキンヤーンで金属補強層が使用された場合、このパッキンヤーンは、補強層120と機器との接触を軽減するため、第1層110の内側にその金属をカプセル化できる。織物材料は、集合的総体へと織り交ぜられた織物、編み物、またはメッシュのような撚り線を含む。従って、これは縦方向だけでなく横方向の支持及び強度(例えば、多方向または多次元の)をパッキンヤーン130に与える。この一例を図3A及び3Bに示した。
【００２４】
図3Aは、金属フィラメントのような一連の縦方向の支持体210で補強された従来のヤーン200の層の一例を示し、これら支持体はヤーン200の縦軸に沿って配置されている。縦方向支持体210は、軸200に沿ってより高い引っ張り強度を与えるが、ヤーンを他方の軸230に沿って横方向に支持しない。従って、この種の補強は、単一方向のみの支持と補強を提供しかもたらさない。使用時には、パッキンヤーン200に1つ以上の軸または方向に沿って力が加わることがあるので、こうした縦方向に補強されたパッキンヤーン200は破断したり、折れたりすることがある。
【００２５】
図3Bは、本発明によるパッキンヤーン130の第1層110と第2補強層120の組合せ体100の上面図であり、補強層120は多次元支持を実現するための織物材料から作製されている。補強層120の織物材料は、マトリクスに編み込まれた一連の横方向支持体128と、一連の縦方向支持体126とを含む。縦方向支持体126は縦方向軸220に沿ってより高い引っ張り強度を与え、横方向支持体128は横方向軸230に沿って高い引っ張り強度を与える。縦方向126及び横方向128支持体からなるメッシュの編み込みにより、柔軟性を維持しつつ補強層120がもたらす強度と支持がさらに増大する。従って、補強層120の編み込みマトリクスは、パッキンヤーン130の柔軟性は維持しつつ、使用時に発生しうる多方向からの力への抵抗を向上させる。さらに、この補強が、メカニカルパッキンに優れた耐圧性を与える。
【００２６】
上述したように、補強層120の織物材料は、縦及び横方向支持をもたらすメッシュまたは生地へと織り込まれている。こうした素地または生地の織り方は用途により決めればよい。図4Ａ及び4Ｂは幾つかの可能な構成を示す。
【００２７】
図4Aは、縦方向支持体126と横方向支持体128がステップパターンで編まれている織り目300の一実施形態の部分分解図である。この例では、それぞれの横方向支持体128は、2つ毎の縦方向支持体126と組み合わせて編み込まれている。複数の連続的な横方向支持体128は、1つの縦方向支持体126によってオフセットされている(すなわち段を付けられている)。この結果、図4Aに示した目の詰んだステップパターンが得られる。
【００２８】
図4Bは、一組の縦方向支持体126と二組の横方向支持体128a、128bを備えた織り目400の別の実施形態の部分分解図を示す。この例では、第一組の横方向支持体128aは、横方向軸から角度を付けてオフセットして配置されている。第二組の横方向支持体128bは、横方向軸から角度を付けてオフセットされ、第一組の横方向支持体128aの角度と向かい合わせで配置されている。縦方向支持体126は、第1組及び第2組の横方向支持体128a、128bの間に編み込まれている。この結果、図4Bに示した六角形パターンが得られる。
【００２９】
幾つかの織り目は、他の織り目より特定の用途に適していることがある。その他の可能な織り目は、本開示を参照すれば通常の技能を備えた当業者には明らかなはずである。ある種の織り目は、他のものに比べより大きな強度及び/または弾性を実現し、織り目の選択は用途の判断基準に基づいてなされる。特定の織物材料の最終的な強度は、その織物及び織り目を作るために選択した基礎となる補強材に依存する。多軸引っ張り強度をもたらす構成であれば、どんな種類のものでもこの補強材には適した選択である。
【００３０】
図5は、本発明の代表的な機械折り畳みシステム(machine folding system)500の透視図であり、パッキンヤーン130を形成するために、第1層110と織物材料製の補強層120とは組み合わせられ、一緒に折り畳まれる。第1層110は、第1スプール510上でフィルムまたはテープとして供給される。補強層120の織物材料は、第2スプール520上でリボンとして供給される。第1層110と補強層120は、一連の加圧アッセンブリ及び折り畳み機530、540、550、560、570、及び580を介して組み合わされかつ処理されて、パッキンヤーン130が得られる。これらの各処理を以下に詳述する。
【００３１】
図6は、補強層120の非金属織物材料が第1層110の上に積み重ねられ、図5の機械折り畳みシステム500の第1加圧アッセンブリ530を通され、第1折り畳み機540に達していることを示す部分透視図である。第1加圧アッセンブリ530は、第1層110と補強層120とを互いに加圧する役目を果たす。この例では、第1加圧アッセンブリ530の上ローラのみを図示した。幾つかの実施形態では、接着剤、エポキシ、または他の結合剤を使用して第1層110と補強層120の織物材料とを互いに結合できる。他の実施形態では、例えば第1加圧アッセンブリ530によってなされるような第1層110と補強層120とを互いに加圧する動作によって、補強層120の織られた木目が第1層110にわずかに埋め込まれるので、補強層120を第1層110に結合する作用がある。この段階で、組合せ体100は図1Aに示した断面を備えている。
【００３２】
第1層110と補強層120とが互いに加圧されれば、第1層110と補強層120との組合せ体100は第1折り畳み機540に送られる。この例では、第1層110の幅は補強層120の幅より大きい。従って、第1折り畳み機540は、第1層110の第1縁部112と第2縁部114を、補強層120の第1縁部122と第2縁部124の上に折り返す役目を果たす。この一例を図7に示した。
【００３３】
図7は、第1折り畳み機540を通過している第1層110と補強層120との組合せ体100の部分分解透視図である。この例では、第1折り畳み機540は、第1層110の縁部112と114を、上に折り曲げて、補強層120の縁部122と124の上で折り返す。こうすることで、補強層120が第1層110と概ね同一の広がりを持ち、第1層110を最大限に支持かつ補強するようになる。
【００３４】
第1層110と補強層120の組合せ体100は、第1折り畳み機540から出ると、第2加圧アッセンブリ550に進む。この一例を図8に示した。第2加圧アッセンブリ550は、折り返された縁部112と114を補強層120に加圧する。このため、第1層の材料は、補強層材料120の縁部122と124を必ず覆うことになる。この段階で、組合せ体100は図1Bに示した断面を備えている。第1層110と補強層120との組合せ体100は、第2加圧アッセンブリ550から出ると、補強層120の縁部122と124を再び折り畳む第2折り畳み機560を通過する。
【００３５】
図5を再び参照すると、組合せ体100は、第2折り畳み機560から出ると、第3加圧アッセンブリ570を通過する。第3加圧アッセンブリ570は、折り返された縁部122と124を補強層120へと加圧する。図9は、第1折り畳み機570から出る第1層110と補強層120との組合せ体100の透過図である。この例では、補強層120の第1縁部122及び第2縁部124は、補強層120の上に折り返されている。図から分かるように、補強層120は、第1層110と概ね同一の広がりを備えている。この段階で、組合せ体100は図1Cに示した断面を備えている。
【００３６】
図10は、図5に示す機械折り畳みシステム500の最終段階の透視図である。図示したように、第1層110と補強層120の組合せ体100は、最終加圧アッセンブリ580を通される。最終加圧アッセンブリ580は、第1層110と補強層120の組合せ体100を半分に折り、これら半分を加圧して図2に示したパッキンヤーン100を形成する。その断面図は図1Dに示されている。
【００３７】
図11は、本発明のパッキンヤーンを製造するための方法の代表的な一実施形態のフローチャート100を示す。第1段階は第1層を供給する(段階1110)。第1層110は、上述した任意の材料で、必要な大きさ及び寸法のものとすればよい。図5の例では、第1層110は、第1スプール510上でフィルムまたはテープとして供給されている。この方法の次の段階は、補強層120を第1層110の上に積み重ねる段階である(段階1120)。補強層120は、必要に応じて大きさ及び寸法を定められた非金属の織物材料が好ましい。図5及び6の例では、補強層120は、第2スプール520上に生地のリボンとして供給されている。図5及び6に示したように、補強層120は、第1加圧アッセンブリ530によって第1層110上に積み重ねられ、かつ組み合わされる。この方法の最終段階は、補強層120が第1層110と概ね同一の広がりを持つように補強層110と補強層120を折り畳む段階を含む(段階1130)。第1層110と補強層120とを折り畳んでパッキンヤーン100を形成する過程の一実施形態は、図5〜10に示した。第1層110と補強層120とを組み合わせ、かつ折り畳む他の可能な技法は当業者には自明なはずである。
【００３８】
本発明が提供するパッキンヤーンは、従来の縦方向に補強された金属ヤーンに付随する課題を解決している。非金属織物補強の使用で、ヤーンの柔軟性も維持しながらヤーンに縦及び横方向の強度をもたらす。織物補強材により実現する強度に加え、使用時に第1層の材料が摩耗しても、補強材が織物によるものであることでシール要素に損傷を与える度合いが低い。
【００３９】
代替的な折り畳みパターン及び技法を使用してもよい。2つのこうした代替例が図12及び13に示されている。図12Aでは、第1層を第2層よりも長くして、第1層が第2層上に最初から大きく折り返されるようにしたことを除けば、第1及び第2層は図1Aと似た様態で構成されている。図12Bでは、材料は図1Cと似た様態で折り畳まれている。最初の折り返しのため、この段階で、第2層の端部が第1層に囲まれている。図12Cでは、この構造体は図1Dと似た様態で再び折り畳まれている。
【００４０】
図13A〜13Cは三つ折り技法を示す。図13Aでは、図1Aに示したように、第1層と第2層が互いに概ね同一の広がりを備えている。図13Bでは、最初の折り畳みが行われると、第1及び第2層の約3分の1が折り返される。図13Cでは、第1及び第2層の反対側の3分の1がこの構造体の上に折り返され、三つ折り形状が得られる。この実施形態では、上述の実施形態とは異なり、第2層の一端は折り畳み工程が完了した後も露出している(例えば、図13Cを参照)。従って、露出端部がヤーンから突出しないよう寸法及び位置を定められた第2層を提供するのことが望ましいかもしれない。一実施形態では、第1層は、その一端が第2層の露出端部に折り返しできるような寸法を備えている。
【００４１】
図14A〜14Cはさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、図14Aに示したように、第2層が第1層と第3層との間で挟まれている。第1及び第3層は、用途によって実質的に同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。第2層は、図1に示した第2層と同一である。この実施形態では、図14Bに示したように第1の折り畳み行うと、第3層はそれ自身の上に折り返され、第2層は第1層と第3層との間で挟まれた状態のままである。最後の折り畳みが行われると、図14Cに示したように、この構造体は、第3層から形成された付加的な内部層を含むことを除けば図1Dに示した構造体と似たものとなる。
【００４２】
本発明の多くの修正及び代替実施形態は、上述の記載を考慮すれば通常の技能を備えた当業者には明白となるはずである。従って、この記載は、例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、又、これは、本発明を実施するための最良の様態を、通常の技能を備えた当業者に教示するためのものである。上述の構成の詳細は、本発明の精神から逸脱することなく実質的に変更することができ、添付した特許請求の範囲内に入る全ての修正の排他的使用権は、保持されている。本発明は、添付の特許請求の範囲及び適用法規が要求する範囲においてのみ限定されることが意図されている。
【００４３】
更に、以下の特許請求の範囲は、ここに説明された本発明の全ての一般的特徴と具体的特徴とを網羅するものであり、また本発明の範囲に関する全ての言明をも網羅する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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