(57)【要約】【課題】  パッキンボックスの半径および径方向断面形状が様々に異なっても、これらに対応して簡単に製作することができる膨張黒鉛製リングパッキンを提供する。【解決手段】  膨張黒鉛製リングパッキン１０は、膨張黒鉛基材１１の周囲を補強線材１２で外補強したヤーン１３を使用してなる巻回集合体１４を軸方向に加圧することで、所定の半径および径方向断面形状に成形しているものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛基材の周囲を補強線材で外補強したヤーンを使用してなる巻回集合体が、加圧されて所定の半径および径方向断面形状に成形されていることを特徴とする膨張黒鉛製リングパッキン。
【請求項２】
請求項１に記載の膨張黒鉛製リングパッキンにおいて、
前記膨張黒鉛基材は、１枚または複数枚のテープ状の膨張黒鉛シートによって構成されていることを特徴とする膨張黒鉛製リングパッキン。
【請求項３】
請求項１に記載の膨張黒鉛製リングパッキンにおいて、
前記膨張黒鉛基材は、折りたたんで幅寸法を短くしたテープ状の膨張黒鉛シートによって構成されていることを特徴とする膨張黒鉛製リングパッキン。
【請求項４】
請求項１に記載の膨張黒鉛製リングパッキンにおいて、
前記膨張黒鉛基材は、棒状に成形された粉末膨張黒鉛によって構成されていることを特徴とする膨張黒鉛製リングパッキン。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかに記載の膨張黒鉛製リングパッキンにおいて、
前記補強線材が、ステンレス、インコネル、モネルなどの金属線材によって構成されていることを特徴とする膨張黒鉛製リングパッキン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、高圧バルブや圧力容器などの流体封止に好適な膨張黒鉛製リングパッキンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前述の膨張黒鉛製リングパッキンとしては、たとえば、図１０〜図１３に示すものが提案されている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
図１０に示す膨張黒鉛製リングパッキンは、断面楔形の膨張黒鉛製リングパッキンＡの軸心方向の端面に、その端面を覆う表面部ｂ１と、その表面部からリングパッキンの内周面側および外周面側に向けて僅かに延出する折曲縁部ｂ２，ｂ３とからなる金属製グロメットＢを設けてある。
【０００４】
図１１に示す膨張黒鉛製リングパッキンは、断面楔形の膨張黒鉛製リングパッキンＡの軸心方向の端面に、その端面を覆う表面部ｂ１と、その表面部からリングパッキンの内周面側および外周面側に向けて僅かに延出する折曲縁部ｂ２，ｂ３とからなる金属製グロメットＢを設けるとともに、楔形先端部分を覆う断面Ｕ形の金属製グロメットＢ´を設けてある。
【０００５】
図１２に示す膨張黒鉛製リングパッキンは、断面角形の膨張黒鉛製リングパッキンＡの軸心方向の端面に、その端面を覆う表面部ｂ１と、その表面部からリングパッキンの内周面側および外周面側に向けて僅かに延出する折曲縁部ｂ２，ｂ３とからなる金属製グロメットＢを設けてある。
【０００６】
図１３に示す膨張黒鉛製リングパッキンは、断面角形の膨張黒鉛製リングパッキンＡの軸心方向の端面に、その一端面を覆う表面部ｂ１と、その表面部からリングパッキンの内周面側および外周面側に向けて僅かに延出する折曲縁部ｂ２，ｂ３とからなる金属製グロメットＢを設けるとともに、他端面を覆う表面部ｂ１と、その表面部からリングパッキンの内周面側および外周面側に向けて僅かに延出する折曲縁部ｂ２，ｂ３とからなる金属製グロメットＢを設けてある。なお、金属製グロメットＢは、厚さ０．３ｍｍの金属板からなる。
【０００７】
前記構成の膨張黒鉛製リングパッキンにおいて、図１０に示すものは、たとえば図１４に示すように、また、図１２に示すものは、たとえば図１５に示すように、圧力容器の流体封止に適用される。すなわち、図１４，図１５において、１は圧力容器の器体、２は蓋体、３は引張りボルト、４はリテーナリングを示し、膨張黒鉛製リングパッキンＡは、金属製グロメットＢを大気側にして器体１の内周面と蓋体２の外周面とによって囲まれるパッキンボックスに装填され、リテーナリング４で支持されて、引張りボルト３の操作で締付けられる。これにより、所定の曲率半径をもつ金属製グロメットＢの表面部ｂ１が押しつぶされ、金属製グロメットＢの幅が拡がって器体１の内周面と蓋体２の外周面とに密着して、両者の間にシール機能が付与されて流体を封止できる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３９３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、この種の膨張黒鉛製リングパッキンは、これを装備させるパッキンボックスの半径および径方向断面形状に対応して成形される。前記パッキンボックスの半径および径方向断面形状は、膨張黒鉛製リングパッキンが適用される機器の種類やこれら機器の型式などによって様々に異なるものである。このため、半径および径方向断面形状が様々に異なるパッキンボックスに対応して、半径および径方向断面形状が異なる様々な膨張黒鉛製リングパッキンを成形することが必要である。
【００１０】
ところが、従来の膨張黒鉛製リングパッキンでは、金属製グロメットが設けられているので、特に、径方向断面形状が異なる多種類の膨張黒鉛製リングパッキンに対応した多種類の金属製グロメットを製作することが要求される。しかし、金属製グロメットは、複数回の曲げ加工を経て製作されるので、同じ種類の金属製グロメットでさえその製作が煩雑である。したがって、多種類の金属製グロメットの製作は相当煩雑である問題を有している。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するものであって、その目的とするところは、パッキンボックスの半径および径方向断面形状が様々に異なっても、これらに対応して簡単に製作が可能な膨張黒鉛製リングパッキンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の膨張黒鉛製リングパッキンは、上記目的を達成するため、膨張黒鉛基材の周囲を補強線材で外補強したヤーンを使用してなる巻回集合体を加圧して所定の半径および径方向断面形状に成形しているものである。
【００１３】
このようなヤーンを使用してなる巻回集合体の膨張黒鉛製リングパッキンであれば、ヤーンの巻き径と巻き数を適宜設定し、この巻回集合体を加圧することで、この巻回集合体が塑性変形され、所定の半径および径方向断面形状に成形することができる。このため、様々なパッキンボックスの半径および径方向断面形状に対して、これらに対応した膨張黒鉛製リングパッキンを得ることができる。また、このようなヤーンを使用してなる巻回集合体の膨張黒鉛製リングパッキンであれば、相手シール面に対するなじみ性もよく、十分確実にシールすることができる。
【００１４】
本発明においては、膨張黒鉛基材として、特開昭６３ー３０８２７５号公報の図１に示されるような多数の短冊状のものを使用できるが、１枚または複数枚の長尺のテープ状の膨張黒鉛シートを使用してもよい。
【００１５】
また、本発明においては、膨張黒鉛基材を、折りたたむことによって幅寸法をたとえば５ｍｍ以下に短くしたテープ状の膨張黒鉛シートによって構成してもよい。
【００１６】
さらに、本発明においては、膨張黒鉛基材を、棒状に成形された粉末膨張黒鉛によって構成してもよい。
【００１７】
また、本発明においては、前記補強線材として、ステンレス、インコネル、モネルなどの塑性変形しやすい金属線材によって構成することが好ましい。このような構成であれば、金属線材が塑性変形しやすい分、相手シール面に対するなじみ性がより良くなり、シール性を向上させることができる。また、巻き径の小さい巻回集合体を製作する時にもそれが製作し易くなり、小径の膨張黒鉛製リングパッキンを好適に作ることができる。
【００１８】
ところで、上記膨張黒鉛基材は、その内部に、上記金属線材を埋設して内補強するようにしてもよい。また、内補強の補強線材としては、金属線材に限らず、木綿等の有機繊維の線材あるいは無機繊維の線材を埋設して内補強するようにしてもよい。また、内補強の補強材としては、線材に限らず、金属繊維、有機繊維（例えば、木綿、レーヨン、フェノール、アラミド、ＰＢＩ、ＰＴＥＦ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ）、無機繊維（例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維）などを混在させるようにしてもよい。
【００１９】
また、上記膨張黒鉛基材は、テープ状のままではなく、ひねり加工を施すようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
いずれにしても、本発明によれば、膨張黒鉛基材の周囲を補強線材で外補強したヤーンを使用してなる巻回集合体が、加圧されて所定の半径および径方向断面形状に成形されているので、パッキンボックスの半径および径方向断面形状が様々に異なっても、これらに対応して、簡単に膨張黒鉛製リングパッキンを得ることができるとともに、相手シール面に対するなじみ性もよく、十分確実にシールすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る膨張黒鉛製リングパッキンの実施形態を示す半截断面図、図２はヤーンの第１実施形態を示す斜視図であり、これらの図において、膨張黒鉛製リングパッキン１０は、膨張黒鉛基材１１を塑性変形しやすい金属線材からなる補強線材１２で外補強されたヤーン１３の巻回集合体１４が加圧されて、その径方向断面形状を楔形に成形したものである。
【００２２】
膨張黒鉛基材１１は、図２に示すように、厚み０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅５ｍｍ以下のテープ状に形成した長尺の膨張黒鉛シート１１ａを複数枚（本実施形態では４枚）重ねることによって構成されている。一方、補強線材１２は、線径  ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの塑性変形しやすい金属線材（本実施形態ではＳＵＳ３０４のステンレス線材）が使用されている。そして、この補強線材１２を網状（例えば、ニット編み等の編み構造）または螺旋巻き（図示せず）にして、前記膨張黒鉛基材１１を外補強し、ヤーン１３を構成するようにしている。
【００２３】
膨張黒鉛製リングパッキン１０は、図３（ａ）に示すワインディング加圧装置１５における金属製の心棒１５ａを利用して、前記ヤーン１３をワインディングしてヤーンの巻回集合体１４を形成したのち、図３（ｂ）に示すように、ヤーンの巻回集合体１４を成形金型内に装入し、つぎに図３（ｃ）に示すように、ヤーンの巻回集合体１４を軸方向に加圧成形することで、所定の半径の径方向断面形状が楔形に形成されているものである。
【００２４】
すなわち、ワインディング加圧装置１５は、図３（ｂ），図３（ｃ）に示すように、金属製の心棒１５ａ，環状の空間１５ｂを介して金属製の心棒１５ａに出し入れされる環状の成形金型１５ｃ，金属製の心棒１５ａに外嵌され、かつ軸方向で互いに対向して環状の空間１５ｂに出し入れされる加圧金型１５ｄ，１５ｅを備え、加圧金型１５ｅの先端部は、先細テーパに形成してある。したがって、図３（ａ）に示すように、ヤーン１３をワインディングしてヤーンの巻回集合体１４を形成したのち、図３（ｂ）に示すように、ヤーンの巻回集合体１４を環状の成形金型１５ｃ内に装入する。つまり、ヤーンの巻回集合体１４を環状の空間１５ｂに位置決めする。しかるのち、ヤーンの巻回集合体１４を、図３（ｃ）に示すように、加圧金型１５ｄ，１５ｅによって軸方向に加圧成形することで、図１に示すような所定の半径の径方向断面形状が楔形の膨張黒鉛製リングパッキン１０が形成される。
【００２５】
前記構成の膨張黒鉛製リングパッキン１０は、たとえば、図４に示す高圧バルブ１７の流体封止に適用される。すなわち、図４において、１７ａは弁箱、１７ｂは弁棒、１７ｃは蓋体、１７ｄは締付用引張りボルト、１７ｅはヨーク締付ボルトを示し、膨張黒鉛製リングパッキン１０は、その平坦部を大気側にして弁箱１７ａの内周面と蓋体１７ｃの外周面とによって囲まれる断面楔形のパッキンボックス１７ｆに装填され、パッキン押え１７ｇと割りリング１７ｈとで固定した状態で、締付用引張りボルト１７ｄの引張り操作で締付けられることによって、弁箱１７ａの内周面と蓋体１７ｃの外周面とに密着して、両者の間にシール機能が付与されて流体を封止する。
【００２６】
膨張黒鉛製リングパッキン１０は、様々に異なるパッキンボックス１７ｆの半径および径方向断面形状に応じて、ヤーン１３の巻き径と巻き数を設定してヤーンの巻回集合体１４を構成し、この巻回集合体１５を加圧することによって、所定の半径および所定の径方向断面形状に成形することができる。すなわち、膨張黒鉛製リングパッキン１０の内径を決定するヤーン１３の巻き径（内径）は、図３（ｂ）に示すワインディング加圧装置１５における金属製の心棒１５ａの外径によって設定することができ、膨張黒鉛製リングパッキン１０の外径までの径方向断面形状は、金属製の心棒１５ａに対するヤーン１３の巻き付け厚みおよび巻き付け高さ、つまり、金属製の心棒１５ａに対するヤーン１３の巻き数によって設定することができる。
【００２７】
たとえば、図４に示す高圧バルブ１７よりも大型の高圧バルブであれば、そのパッキンボックス１７ｆが大径で、かつ、パッキンボックス１７ｆを形成している弁箱１７ａの内周面と蓋体１７ｃの外周面との間隔が大きくなる。このような大型の高圧バルブの流体封止に適用される膨張黒鉛製リングパッキン１０としては、図１の実施形態で説明した膨張黒鉛製リングパッキン１０よりも大径で、かつ少なくとも径方向寸法の大きい大型の膨張黒鉛製リングパッキン１０が必要になる。したがって、図３（ａ）〜図３（ｃ）で説明したワインディング加圧装置１５よりも大径の金属製の心棒１５ａと、大径の環状の成形金型１５ｃおよび大径の加圧金型１５ｄ，１５ｅとを備えたワインディング加圧装置１５によって、大径で、かつ径方向寸法の大きいヤーンの巻回集合体１４を形成したのち、軸方向に加圧することで、大径でかつ少なくとも径方向寸法の大きい大型の膨張黒鉛製リングパッキン１０を容易に製作することができる。
【００２８】
逆に、図４に示す高圧バルブ１７よりも小型の高圧バルブであれば、パッキンボックス１７ｆが小径で、かつ、パッキンボックス１７ｆを形成している弁箱１７ａの内周面と蓋体１７ｃの外周面との間隔が小さくなる。このような小型の高圧バルブの流体封止に適用される膨張黒鉛製リングパッキン１０としては、図１の実施形態で説明した膨張黒鉛製リングパッキン１０よりも小径で、かつ少なくとも径方向寸法の小さい小型の膨張黒鉛製リングパッキン１０が必要になるものの、図３（ａ）〜図３（ｃ）で説明したワインディング加圧装置１５よりも小径の金属製の心棒１５ａと、小径の環状の成形金型１５ｃおよび小径の加圧金型１５ｄ，１５ｅとを備えたワインディング加圧装置１５によって、小径で、かつ径方向寸法の小さいヤーンの巻回集合体１４を形成したのち、軸方向に加圧することで、小径で、かつ少なくとも径方向寸法の小さい小型の膨張黒鉛製リングパッキン１０を容易に製作することができる。
【００２９】
一方、膨張黒鉛製リングパッキン１０の径方向断面形状が角形であれば、図５に示すように、加圧金型１５ｅの先端面を平坦に形成したワインディング加圧装置１５を使用して、前記ヤーン１３をワインディングしてヤーンの巻回集合体１４を形成したのち、ヤーンの巻回集合体１４を成形金型内に装入し、つぎに、ヤーンの巻回集合体１４を軸方向に加圧することで、図６に示すように、その径方向断面形状を角形に成形した膨張黒鉛製リングパッキン１０を製作することができる。なお、図５において、図３に示すワインディング加圧装置１５と同一部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３０】
要するに、図１０〜図１５で説明した従来の膨張黒鉛製リングパッキンＡにおいて、高いシール性を得るための金属製グロメットＢを採用しなくても、膨張黒鉛基材１１を補強線材１２で外補強したヤーン１３を使用してなる巻回集合体１４の膨張黒鉛製リングパッキン１０にすれば、高いシール性を確保することができるとともに、様々に異なるパッキンボックス１７ｆの半径および径方向断面形状に対して、これに対応する膨張黒鉛製リングパッキン１０を簡単に得ることができるものである。
【００３１】
前記実施形態では、図２に示すように、テープ状に形成した長尺の膨張黒鉛シート１１ａを複数枚積み重ねることによって、膨張黒鉛基材１１を構成しているが、図７に示すように、１枚のテープ状に形成した長尺の膨張黒鉛シート１１ａで膨張黒鉛基材１１を構成しても、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、折りたたんで幅寸法を短くしたテープ状の膨張黒鉛シート１１ａによって膨張黒鉛基材１１を構成しても、あるいは、図９に示すように、棒状に成形された粉末膨張黒鉛１１ｂによって膨張黒鉛基材１１を構成しても、図２に示す実施形態のヤーン１３と同様の作用効果を奏し得るヤーン１３を得ることができる。
【００３２】
なお、図２・、図７・図８（ａ），図８（ｂ）に示す膨張黒鉛基材１１ａは、テープ状のままにせず、ひねり加工を施して断面を円形状にするようにしてもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る膨張黒鉛製リングパッキンの第１実施形態を示す半截断面図である。
【図２】ヤーンの第１実施形態を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）はワインディング加圧装置の一例を概略的に示す構成図である。
【図４】本発明に係る膨張黒鉛製リングパッキンの適用例を示す半截断面図である。
【図５】ワインディング加圧装置の他の例を概略的に示す構成図である。
【図６】本発明に係る膨張黒鉛製リングパッキンの第２実施形態を示す半截断面図である。
【図７】ヤーンの第２実施形態を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ），図８（ｂ）はヤーンの第３実施形態を示す斜視図である。
【図９】ヤーンの第４実施形態を示す斜視図である。
【図１０】第１従来例の断面図である。
【図１１】第２従来例の断面図である。
【図１２】第３従来例の断面図である。
【図１３】第４従来例の断面図である。
【図１４】従来品の適用例を示す半截断面図である。
【図１５】従来品の他の適用例を示す半截断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  膨張黒鉛製リングパッキン
１１  膨張黒鉛基材
１１ａ  テープ状の膨張黒鉛シート
１１ｂ  棒状に成形された粉末膨張黒鉛
１２  補強線材
１３  ヤーン
１４  ヤーンの巻回集合体
【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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【図１５】
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