(57)【要約】    【課題】  シール性に優れ、かつ耐熱性に優れるグランドパッキンを提供すること。    【解決手段】  本発明に係るグランドパッキンは、金属製コイルスプリングと、該金属製コイルスプリングの外周面を囲繞するように膨張黒鉛編糸で編組することにより形成された膨張黒鉛被覆層とからなることを特徴とする。    【選択図】  図１
2005282772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製コイルスプリングと、該金属製コイルスプリングの外周面を囲繞するように膨張黒鉛編糸を編組することにより形成された膨張黒鉛被覆層とからなることを特徴とするグランドパッキン。
【請求項２】
前記被覆層は、補強材が膨張黒鉛の外周に設けられた外周補強膨張黒鉛編糸と、補強材が膨張黒鉛の内部に設けられた内部補強膨張黒鉛編糸とを編組することにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のグランドパッキン。
【請求項３】
前記被覆層は、補強材が膨張黒鉛の外周に設けられた外周補強膨張黒鉛編糸を編組することにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のグランドパッキン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のグランドパッキンを、リング状に圧縮成形してなることを特徴とするリング状グランドパッキン。
【請求項５】
軸の外周面を囲繞するように形成されたスタフィングボックスと、
前記軸と前記スタフィングボックスとの間を密封するように積層された請求項４に記載のリング状グランドパッキンと、
前記リング状グランドパッキンを軸方向に押圧するパッキン押さえ手段と、
を有することを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転ポンプ、バルブ、撹拌機および往復動ポンプ等のスタフィングボックス内に装着され、前記スタフィングボックス内のステム等を封止する新規なグランドパッキンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、グランドパッキンとしては、例えば、石綿糸を編組し潤滑剤などを含浸させたもの、あるいは石綿、潤滑剤、バインダーを混練して、押し出しまたはプレスによって成形したものなどが知られている。石綿は、熱安定性および耐磨耗性に優れ、しかも潤滑剤、粘着剤などの保持性に優れているためグランドパッキンの素材として多く使用されてきた。しかし、石綿は塵肺等の問題を起こし環境衛生上好ましくないため、最近ではその使用が制限されている。
【０００３】
そこで、石綿に代えて、近年では、シール性の良い膨張黒鉛を主原料として用いたパッキンが使用されるようになってきている。この膨張黒鉛系パッキンには種々のタイプがあるが、最も一般的なものは、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材を、成形用金型内に渦巻き状または同心円状に配置した後、これを縦方向に圧縮成形加工して得られたリング状グランドパッキンである。
【０００４】
また、別の構造の膨張黒鉛系パッキンとして、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材の周囲を補強繊維で袋編みするなどの方法で、膨張黒鉛と補強繊維とを複合させた編み糸を作り、これを八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組して紐状体を構成することで、様々な軸径に合わせて所定の長さに切断して使用できるような編組タイプも最近使用されている。
【０００５】
このような膨張黒鉛系パッキンは、スタフィングボックスの大きさに合わせて様々な大きさのものが用いられているが、中でも図５に示すような、中芯１０２と、その外周面１０２ａを囲繞するように膨張黒鉛編糸１０４で編組することにより形成された膨張黒鉛被覆層１０６とからなるパッキン１００が広く用いられている。この中芯１０２としては、膨張黒鉛と補強繊維とからなる編み糸を束ねたものや編組したもの、あるいは無機繊維または有機繊維を束ねたものや編組したものなどが用いられている。
【０００６】
しかしながら、このような中芯は弾力性がないことから、中芯と編み糸との間に隙間が生じ易く、パッキンのシール性が低下するという問題がある。
このような問題を解決するものとして、中芯を、繊維、ゴム、および充填材を含む混合物により形成したグランドパッキンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このようなグランドパッキンは、中芯に弾性体であるゴムを含有しているためシール性は向上するが、耐熱性に問題がある。したがって、火力発電所の主蒸気弁などの高温下で使用される装置においては、シール性および耐熱性のいずれにも優れるグランドパッキンが求められていた。
【特許文献１】特開２００１−３２９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような従来技術に伴う課題を解決しようとするものであって、シール性に優れ、かつ耐熱性に優れるグランドパッキンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
［１］本発明に係るグランドパッキンは、金属製コイルスプリングと、該金属製コイルスプリングの外周面を囲繞するように膨張黒鉛編糸で編組することにより形成された膨張黒鉛被覆層とからなることを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明のグランドパッキンは中芯として金属製コイルスプリングを用いており、一方向の面からの荷重を、金属製コイルスプリングの弾性力により、グランドパッキンの他方向の面に効果的に伝えることができる。したがって、本発明のグランドパッキンは、優れたシール性を発揮することができる。さらに、本発明のグランドパッキンは金属製のコイルスプリングを用いているため、耐熱性にも優れる。したがって、火力発電所の主蒸気弁のような高温下で使用される装置の密封装置に用いることができる。
［２］前記被覆層は、補強材が膨張黒鉛の外周に設けられた外周補強膨張黒鉛編糸と、補強材が膨張黒鉛の内部に設けられた内部補強膨張黒鉛編糸とを編組することにより形成されていることを特徴とする［１］に記載のグランドパッキン。
［３］前記被覆層は、補強材が膨張黒鉛の外周に設けられた外周補強膨張黒鉛編糸を編組することにより形成されていることを特徴とする［１］に記載のグランドパッキン。
【００１０】
外周が補強された膨張黒鉛編糸を用いることにより、金属製コイルスプリングの金線同士が所定距離離間していても、コイルスプリングの中空部内に膨張黒鉛編糸の一部が食み出すことがない。したがって、グランドパッキンは応力緩和を起こすことがなく、さらに優れたシール性を発揮することができる。
［４］本発明のリング状グランドパッキンは、［１］から［３］のいずれかに記載のグランドパッキンを、リング状に成形加工されてなることを特徴とする。
【００１１】
リング状グランドパッキンは中芯として金属製のコイルスプリングを有するため、密封装置のガスケットとして用いた場合に、その交換作業が容易である。したがって、密封装置のメンテナンス作業を迅速かつ容易に行うことができる。
［５］本発明の密封装置は、軸の外周面を囲繞するように形成されたスタフィングボックスと、
前記軸と前記スタフィングボックスとの間を密封するように積層された［４］に記載のリング状グランドパッキンと、
前記リング状グランドパッキンを軸方向に押圧するパッキン押さえ手段と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
このような本発明の密封装置においては、パッキン押さえ手段によりリング状グランドパッキンが軸方向に押圧されると、金属製コイルスプリングの弾性力により、その圧力がリング状グランドパッキンの内周面と外周面とに効果的に伝えられる。したがって、リング状グランドパッキンは、優れたシール性能を発揮することができる。さらに、本発明の密封装置は、中芯が金属製のコイルスプリングであるリング状グランドパッキンを用いているため耐熱性にも優れ、高温下で使用される火力発電所の主蒸気弁のような装置に適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シール性に優れ、かつ耐熱性に優れるグランドパッキンを提供することができる。したがって、火力発電所の主蒸気弁などの高温下で使用される装置における密封装置に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
なお、各図面において同一の部分を示す場合には、同一の符号を記す。
図１は、本発明のグランドパッキンの断面斜視図、図２は本発明のリング状グランドパッキンの部分切り欠き図、図３は、本発明の密封装置の概略縦断面図を示している。
【００１５】
図１に示すように、本発明のグランドパッキン１０は、金属製コイルスプリング１２と、その外周面１２ａを囲繞するように膨張黒鉛編糸１４で編組することにより形成された膨張黒鉛被覆層１５とからなる。
【００１６】
このように、グランドパッキン１０は中芯として金属製コイルスプリング１２を用いており、一方向の面からの荷重を、金属製コイルスプリングの弾性力により、グランドパッキンの他方向の面に効果的に伝えることができる。したがって、本発明のグランドパッキンは、シール性に優れる。さらに、グランドパッキン１０は金属製のコイルスプリングを用いているため、耐熱性に優れる。したがって、火力発電所の主蒸気弁のような高温下で使用される装置の密封装置に用いることができる。
【００１７】
また、金属製コイルスプリング１２としては、特に限定されず、金属製のコイルスプリングであればいずれのものも使用することができるが、その形状が図１に示したように、金属線同士が接するように螺旋状に巻かれた略円筒形状のコイルスプリングを用いることが好ましい。この金属線は、断面略円状または断面略矩形状のいずれの形状であってもよい。
【００１８】
このような金属製コイルスプリング１２を用いることにより、金属製コイルスプリング１２の中空部１６内に、膨張黒鉛編糸１４の一部が食み出すことを防止することができる。したがって、得られるグランドパッキンは応力緩和を起こすことがなく、優れたシール性を発揮することができる。この金属製コイルスプリング１２は、ばね鋼、合金工具鋼、オーステナイト系ステンス鋼、析出硬化型ステンス鋼、マルエージング鋼、Ｎｉ基超合金、Ｎｉ-Ｃｏ系超合金、チタンなどから形成されている。
【００１９】
また、金属製コイルスプリング１２の中空部１６には、充填材が充填されていてもよい。予め充填材を充填しておくことにより、グランドパッキンが用いられる際に、金属製コイルスプリング１２の中空部１６内に、膨張黒鉛編糸１４の一部が食み出すことを効果的に防止することができる。したがって、得られるグランドパッキンは応力緩和を起こすことがなく、さらに優れたシール性を発揮することができる。
【００２０】
このような充填材としては、アラミド繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、フッ素樹脂繊維等の有機繊維；金属繊維、ロックウール、カーボン繊維、ガラス繊維等の無機繊維；各種ゴム材、膨張黒鉛、鱗状黒鉛等の黒鉛；バーミキュライト、タルク、マイカなどが挙げられ、１種または２種以上複合して使用することができる。
【００２１】
一方、膨張黒鉛被覆層１５は、金属製コイルスプリング１２の外周面１２ａを囲繞するように膨張黒鉛編糸１４を編組することにより形成されている。
膨張黒鉛編糸１４としては、補強材が膨張黒鉛の外周に設けられた外周補強膨張黒鉛編糸、補強材が膨張黒鉛の内部に設けられた内部補強膨張黒鉛編糸が用いられ、所望の位置を通過するように適宜組み合わせて用いられる。
【００２２】
外周補強膨張黒鉛編糸としては、厚さ０.２〜１.０ｍｍ、幅２.０〜１０.０ｍｍ程度の帯状の膨張黒鉛シートを複数枚積層し、その表面を後述するような高強度繊維でニット編または袋編して被覆したもの、あるいは金属細線などで膨張黒鉛の外周を螺旋状に巻回し
たものなどが用いられる。外周補強膨張黒鉛編糸に用いられる膨張黒鉛としては、炭素含有率が９６.５以上、密度が０.５ｇ／ｃｍ3 以上のものが好ましい。また、高強度繊維としては５０ＭＰａ以上の強度を有する繊維が用いられ、具体的には、炭素繊維、金属繊維、アラミッド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などが挙げられる。このような高強度繊維の繊維径は、通常０.１〜１０μｍである。金属細線としては、ステンレス、銅合金、
アルミ合金、モネル、インコネルなどからなり、直径が０.１〜０.３ｍｍの金属線が挙げられる。
【００２３】
内部補強膨張黒鉛編糸としては、帯状の膨張黒鉛シートを折り畳んだ編糸であってもよく、厚さ０.００５〜０.２ｍｍ程度の金属箔などに帯状の膨張黒鉛製シートを積層被覆してなる編糸であってもよく、あるいは太さ０.１〜０.３ｍｍ程度の金属細線、アラミッド繊維などの高強度繊維に帯状の膨張黒鉛を螺旋状に巻き付け、あるいは撚った編糸であってもよい。内部補強膨張黒鉛編糸に用いられる膨張黒鉛としては、炭素含有率が９６.５
以上、密度が０.５ｇ／ｃｍ3 以上のものが好ましい。
【００２４】
本発明においては、膨張黒鉛編糸１４として、外周補強膨張黒鉛編糸を用いることが好ましい。外周が補強された外周補強膨張黒鉛編糸を用いることにより、金属製コイルスプリング１２の中空部１６内に膨張黒鉛編糸１４の一部が食み出すことがない。したがって、得られるグランドパッキンは応力緩和を起こすことがなく、優れたシール性を発揮することができる。
【００２５】
本発明のグランドパッキン１０は、金属製コイルスプリング１２の外周面１２ａを囲繞するように、膨張黒鉛編糸１４を袋編し、膨張黒鉛被覆層（角型編組体）１５を形成して製造される。
【００２６】
本発明においては、図１に示すように、１つのコイルスプリング１２を用いたグランドパッキンを例にとって説明したが、グランドパッキンは複数個のコイルスプリングを用いて形成されていてもよい。具体的には、図４の（ａ）に示すように複数個のコイルスプリングを全て略中心部（中芯）に配置されたグランドパッキンや、図４の（ｂ）に示すように中心部と４つの角部とに配置されたグランドパッキンなどを例示することができる。
【００２７】
このような本発明のグランドパッキン１０は、特に限定されないが、リング状に加圧成形して用いることが好ましい。具体的には、グランドパッキン１０を所定の寸法で切断し、通常行われている方法でリング状に圧縮成形することによって製造され、図２に示すようなリング状グランドパッキン２０が得られる。リング状グランドパッキン２０は、中芯に金属製コイルスプリング１２を有するグランドパッキン１０から成形されているため、シール性に優れ、かつ耐熱性に優れる。
【００２８】
一方、従来の膨張黒鉛単体からなるリング状グランドパッキン（ガスケット）は、耐熱性には優れるものの、その強度は低く、押圧使用後にガスケットの交換を行う際には黒鉛がバラバラに崩れた状態となってしまう。そのため、ガスケットを容易に取り出すことができず交換作業は困難であった。これに対し、本発明のリング状グランドパッキンは中芯として金属製のコイルスプリングを有するため、所定のパッキン取り出し治具をこのスプリングに引っ掛けることにより容易に取り出すことができる。したがって、本発明のリング状グランドパッキン２０を密封装置のガスケットとして用いた場合には、その交換作業が容易であるため、密封装置のメンテナンス作業を迅速かつ容易に行うことができる。
【００２９】
本発明の密封装置は、このようなリング状グランドパッキン２０が装着されてなる。具体的には、図３に示したように、密封装置３０は、軸３２の外周面３４を囲繞するように形成されたスタフィングボックス３６と、軸３２とスタフィングボックス３６との間を密
封するように、軸３２の外周面３４に連接して装着されたリング状グランドパッキン２０と、リング状グランドパッキン２０を軸方向に押圧するパッキン押さえ手段３８と、を基本的に備える。
【００３０】
さらに、パッキン押さえ手段３８は、固着手段４０によりスタフィングボックス３６に固定され、所望の圧力となるように、リング状グランドパッキン２０が、スタフィングボックス３６内、軸３２の外周面３４に押圧されるようになっている。
【００３１】
本発明のリング状グランドパッキン２０は、中芯に金属製コイルスプリング１２を用いている。そのため、パッキン押さえ手段３８によりリング状グランドパッキン２０が軸方向に押圧されると、金属製コイルスプリング１２の弾性力により、その圧力が内側面２０ａと外側面２０ｂとに効果的に伝えられ、これらの面は、軸３２の外周面３４とスタフィングボックス３６の内周面とに各々押圧される。したがって、リング状グランドパッキン２０は、優れたシール性能を発揮することができる。さらに、中芯に金属製コイルスプリングを用いているため、耐熱性にも優れる。
【００３２】
このような本発明の密封装置は、回転ポンプ、バルブ、撹拌機および往復動ポンプ、回転機器、往復動機器等の装置に用いることができ、特に火力発電所の主蒸気弁などの耐熱性が要求される装置においても、優れたシール性および耐熱性を発揮することができる。
【００３３】
本実施態様においては、本発明のリング状グランドパッキンを図３に示すような密封装置に用いた例によって説明したが、密封装置の形状は特に限定されない。
このように、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明のグランドパッキンの断面斜視図を示す。
【図２】図２は、本発明のリング状グランドパッキンの部分切り欠き図を示す。
【図３】図３は、本発明の密封装置の概略縦断面図を示す。
【図４】図４は、本発明の他の実施態様におけるグランドパッキンの断面斜視図を示す。
【図５】図５は、従来のグランドパッキンの断面斜視図を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１０，１００    グランドパッキン
１２      金属製コイルスプリング
１４      膨張黒鉛編糸
１５，１０６    膨張黒鉛被覆層
１６      中空部
２０      リング状グランドパッキン
２０ａ    リング状グランドパッキンの内周面
２０ｂ    リング状グランドパッキンの外周面
３０      密封装置
３２      軸
３４      軸の外周面
３６      スタフィングボックス
３８      パッキン押さえ手段
４０      固着手段
１０２    中芯
１０２ａ  中芯の外周面
１０４    膨張黒鉛編糸
【図１】
2005282772.tif 000003
【図２】
2005282772.tif 000004
【図３】
2005282772.tif 000005
【図４】
2005282772.tif 000006
【図５】
2005282772.tif 000007