專利名稱：螺旋型密封墊圈用填充材料以及螺旋型密封墊圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于密封水、油等液狀，蒸汽或氣體等氣狀流體的各種管路接頭或流體機器的結(jié)合部位等的螺旋型密封墊圈(ガスケット)的填充材料(フィラ-)。
另外，本發(fā)明還涉及使用上述填充材料制成的螺旋型密封墊圈。
現(xiàn)有已知的代表性的螺旋型密封墊圈，是由具有V形或W形等波形的斷面材料金屬帶板制成的環(huán)箍材料，和石棉紙(アスペストペ-パ)制成的填充材料相互復(fù)合回卷形成螺旋型的產(chǎn)品。
然而，上述的螺旋型密封材料，填充材料用的是石棉紙，處理時會產(chǎn)生粉塵，這些粉塵被指出若被人吸入，會引起對健康的損害。有鑒于此，現(xiàn)在對其使用加以限制，作為替代的填充材料，開發(fā)了非石棉的膨脹石墨帶作為填充材料的使用膨脹石墨的螺旋型密封墊圈。
另外，為了使使用膨脹石墨的螺旋型密封墊圈密封性進(jìn)一步提高，有提案使使用膨脹石墨的螺旋型密封墊圈與加有石墨的PTFE纖維(聚四氟乙烯樹脂纖維)制成的輔助填充材料合并使用，或者在膨脹石墨中間部位復(fù)合沿縱向伸長的碳纖維等。
然而，采用膨脹石墨的填充材料制成的現(xiàn)有的螺旋型密封墊圈具有以下的問題(1)由于膨脹石墨抗張強度小，所以當(dāng)卷曲成型為螺旋型時，容易發(fā)生切損。
(2)由于膨脹石墨帶的伸展性小，彎曲性不足，可沿金屬帶板在帶材間形成的空間形狀而變形，不僅容易產(chǎn)生空隙，而且容易相對于彎曲產(chǎn)生裂縫。特別是在具有波浪形斷面的環(huán)箍材料組合時，當(dāng)卷曲成型為螺旋型時，在波浪形的頂部產(chǎn)生裂縫，在該部位出現(xiàn)空隙，由于這種原因，在橫向或螺旋型的彎曲方向就有發(fā)生微量滲透泄漏的可能性。
(3)僅由膨脹石墨粒子加壓得到的膨脹石墨帶，其內(nèi)部有微小的空隙，而表面有膨脹石墨粒子的高密度和高取向的致密層。由此，在象采用石棉紙時進(jìn)行的各種封閉材料的含浸或涂覆很困難。特別是在膨脹石墨帶的表面由于有上述的致密層的存在，有憎水性，對水的濕潤性差，難于通過例如利用含浸或涂覆水分散性型的封閉材料改善密封性。
(4)使用PTFE纖維制成的輔助密封材料或者復(fù)合碳纖維的產(chǎn)品，材料價格昂貴而且制造復(fù)雜，另外使用PTFE系輔助密封材料的材料還有耐熱性降低的問題。
本發(fā)明是根據(jù)上述事實進(jìn)行的。
本發(fā)明的目的在于提供螺旋型密封墊圈的填充材料，其可撓性、彎曲性以及柔軟性大幅改善，生產(chǎn)性提高。
本發(fā)明的另一個目的在于提供螺旋型密封墊圈的填充材料，即便在結(jié)合力小的情況下產(chǎn)生面壓，也可以顯著提高密封性。
本發(fā)明的再一個目的，是提供使用上述填充材料的螺旋型密封墊圈。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的螺旋型密封墊圈用填充材料是將膨脹后的石墨粒子加壓一體化后制得的膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面去除至少一部分高密度部分而得到的。該填充材料由于除去了高密度的致密層部分，改善了可撓性，具有了柔軟的彎曲性，其柔軟性提高，折曲強度也得到改善。
本發(fā)明的填充材料也可在上述膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面沿帶的縱向部分至少去除一部分高密度部分后，在帶的縱向部分連續(xù)形成凸部。由此，不僅帶的折曲性得到改善，而且由于帶的縱向方向形成連續(xù)的凸部，例如當(dāng)環(huán)箍材料具有波形斷面形狀時，在波形頂部的密度可以提高，防止形成螺旋型的密封墊圈在渦卷的卷曲方向發(fā)生滲透泄漏，可以進(jìn)一步提高密封性。
本發(fā)明的螺旋型密封墊圈是將上述填充材料與金屬帶板制成的環(huán)箍材料相互以復(fù)合的狀態(tài)以螺旋型而回卷制得的。
上述螺旋型密封墊圈，由于使用了上述的改善了各種特性的填充材料，在以渦卷性卷回成型時不容易產(chǎn)生切損，不僅改善了密封墊圈的生產(chǎn)性能，填充材料易于順著金屬帶板環(huán)箍材料形成的空間形狀而變形，而且，即便折曲也不容易出現(xiàn)裂縫，不會產(chǎn)生空隙，或者可能性非常小，可使螺旋型的密封墊圈整體的密封性顯著提高。在填充材料具有凸部時，其較兩側(cè)突出的高度與其寬度的比期望為1∶10。
另外，上述金屬帶板的斷面形狀即便為波形時，期望使去除至少一部分高密度部分后的膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面與上述金屬帶板的谷相接觸。螺旋型的密封墊圈，例如，可形成具有內(nèi)徑d1＝72.6mm、外徑d2＝92.5mm、厚度t1＝14.5mm的尺寸。
上述膨脹石墨帶也可以用封閉材料涂布或含浸。封閉材料例如適用聚乙二醇、PTFE、石蠟、硅氧烷樹脂、橡膠等。膨脹石墨帶用封閉材料涂布或含浸，封閉材料涂布于表面上，容易塞住膨脹石墨內(nèi)部存在的微小空隙，對低面壓時的密封性改善是有益的。
如上，采用本發(fā)明的填充材料，采用膨脹石墨填充材料代替石棉作為螺旋型密封墊圈的填充材料，在生產(chǎn)和密封性能方面等特性的期望的性質(zhì)，可通過去除高密度部分這種極簡單的手段而實現(xiàn)顯著改善，從而產(chǎn)生效果。
另外，根據(jù)本發(fā)明的螺旋型密封墊圈，由于采用了上述改善了各種特性的填充材料，不僅改善了生產(chǎn)性能，而且也實現(xiàn)了密封性顯著改善的效果。
本發(fā)明的具有數(shù)據(jù)的特征和作用，可通過以下說明的實施例而明確。
圖1是本發(fā)明實施例1中螺旋型密封墊圈用填充材料的主要部位的斷面斜視圖。
圖2是本發(fā)明實施例2中螺旋型密封墊圈用填充材料的主要部位的斷面斜視圖。
圖3是本發(fā)明實施例3中螺旋型密封墊圈用填充材料的主要部位的斷面斜視圖。
圖4是本發(fā)明實施例4中螺旋型密封墊圈用填充材料的主要部位的斷面斜視圖。
圖5是比較例中螺旋型密封墊圈用填充材料的主要部位的斷面斜視圖。
圖6是本發(fā)明螺旋型密封墊圈用填充材料的半縱斷面圖。
圖7是說明常溫氣體密封試驗方法的圖。
圖8是表示常溫氣體密封試驗結(jié)果的圖。
圖9是說明90°彎曲測試方法的圖。
圖10是說明卷曲測試方法的圖。
以下根據(jù)


本發(fā)明的實施例。
圖1、圖2、圖3和圖4是本發(fā)明的實施例1、2、3和4中的螺旋型密封墊圈用填充材料1，以及圖5所示的比較例的螺旋型密封墊圈用填充材料1，均是對膨脹的石墨粒子加壓相互一體化，形成的帶狀的膨脹石墨帶2，該膨脹石墨帶的厚度t(如圖1所示，圖2～圖5中省略)，為0.38mm。之后，對膨脹石墨帶2進(jìn)行如下的各種處理。以下分別對各實施例和比較例中在膨脹石墨帶2表面和內(nèi)面進(jìn)行的處理進(jìn)行說明。
實施例1如圖1所示，對膨脹石墨帶2進(jìn)行噴砂處理，去除高密度致密層部分，使其失去0.5重量％。2A表示膨脹石墨帶2的表面。膨脹石墨帶2的內(nèi)面2B仍為高密度致密層。
實施例2如圖2所示，對膨脹石墨帶2進(jìn)行噴砂處理，去除表面的高密度致密層部分，使其失去總計1重量％。2A和2B分別表示膨脹石墨帶2的表面和膨脹石墨帶2的內(nèi)面。
實施例3如圖3所示，對膨脹石墨帶2進(jìn)行噴砂處理，去除表面的高密度致密層部分，使其失去總計1重量％后，在其表面和內(nèi)面兩面以及內(nèi)部的空隙部分含浸20重量％的作為封閉材料的聚乙二醇3。作為封閉材料，除聚乙二醇外，還可以用PTFE、石蠟、硅氧烷樹脂、橡膠等。
實施例4
使用實施例2的螺旋型密封墊圈用填充材料1，如圖4所示，在去除了致密層部分的膨脹石墨帶2的表面2A的橫向的中央，沿帶的縱向連續(xù)形成比兩側(cè)高0.1mm、寬度w為1mm的凸部。
比較例如圖5所示，在上述膨脹石墨帶2的表面2A和內(nèi)面2B均有未處理的高密度致密層存在。
圖6所示為螺旋型密封墊圈(試樣)W的的斷面結(jié)構(gòu)。該螺旋型的密封墊圈W是由實施例1～4和比較例所示的填充材料與略帶V形斷面形狀的金屬帶板、具體地說就是SUS304(ステンレス制)的環(huán)箍材料5以相互復(fù)合的狀態(tài)以螺旋型回卷制成的。螺旋型的密封墊圈W，具有內(nèi)徑d1＝72.6mm，外徑d2＝82.5mm，厚度t1＝14.5mm的尺寸。另外上述實施例1中，是以經(jīng)過噴砂處理去除了高密度致密層部分的表面2A與環(huán)箍材料5的谷接觸而回卷的。
分別對使用實施例1～4和比較例的填充材料1與環(huán)箍材料5制成的各個螺旋型密封墊圈(試樣)W進(jìn)行常溫氣體密封試驗。
常溫氣體密封試驗的方法如圖7所示，①各試樣W以上下一對的凸緣(フランジ)7、7加壓于預(yù)定的面壓力，在該狀態(tài)保持3分鐘②保持N2負(fù)荷5分鐘后，用公知的肥皂膜法測定泄漏量，然后③將N2氣減壓至常壓，將面壓力升至下一水平，重復(fù)上述①～③的過程。
常溫氣體密封試驗的結(jié)果如圖8所示，由此試驗結(jié)果可見，采用實施例1和實施例2的填充材料的螺旋型密封墊圈，密封特性沒有差別，與比較例相比密封性優(yōu)良。采用實施例3的螺旋型密封墊圈，面壓力在200～800kgf/cm2的范圍內(nèi)，幾乎未見施加面壓力的效果，而且在200kgf/cm2的低面壓力的情況下密封性能也優(yōu)良。另外，采用實施例4的填充材料的螺旋型密封墊圈，盡管在200kgf/cm2下幾乎未見密封性的改善，但在350kgf/cm2以上，可以明顯看到施加夾緊面壓力對密封性的效果。
另外，本發(fā)明產(chǎn)品之一的實施例2的填充材料1與表1所示的現(xiàn)有產(chǎn)品1、2、3、4均進(jìn)行90°彎曲測試。如圖9所示，90°彎曲測試是指在前后兩個方向反復(fù)交替折曲90°的方法。90°彎曲測試的結(jié)果如表2所示，由表2可見，現(xiàn)有產(chǎn)品1～4，其最高可折曲次數(shù)為12.2次，與此相對，本發(fā)明產(chǎn)品取得了1000次以上的可折曲次數(shù)，可見具有柔軟的彎曲性。
表1
表2
另外，還對本發(fā)明產(chǎn)品之一的實施例2的填充材料1與表1所示的現(xiàn)有產(chǎn)品3、4進(jìn)行了如圖10所示的卷曲測試。其結(jié)果如表3所示，現(xiàn)有產(chǎn)品的最小可卷曲半徑為4.5mm，與此相對，本發(fā)明產(chǎn)品的最小可卷曲半徑為非常小的1.5mm，可見具有優(yōu)良的可撓性和柔軟的彎曲性。
此外，采用各實施例1～4制成的螺旋型的密封墊圈W的環(huán)箍材料5不限于如圖6所說明的斷面形狀略呈V字形者，斷面形狀略呈W形，斷面形狀略呈U形，或者平板狀者均可。
權(quán)利要求
1.螺旋型密封墊圈用填充材料，是采用膨脹的石墨粒子加壓一體化得到的膨脹石墨帶，其特征在于，上述膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面至少有一部分是去除了高密度部分的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的螺旋型密封墊圈用填充材料，通過上述在膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面沿縱向去除至少一部分高密度部分，在帶的縱向連續(xù)形成凸部。
3.螺旋型密封墊圈，由填充材料和填充材料相互復(fù)合得到的填充材料，其特征在于，是使膨脹的石墨粒子加壓一體化得到的膨脹石墨帶，在其表面或內(nèi)面至少有一部分去除了高密度部分而制得的填充材料，與金屬帶板制得的環(huán)箍材料，以相互復(fù)合的狀態(tài)以螺旋型回卷而得到的。
4.螺旋型密封墊圈，由填充材料和填充材料相互復(fù)合得到的填充材料，其特征在于，是使膨脹的石墨粒子加壓一體化得到的膨脹石墨帶，通過上述在膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面沿縱向去除至少一部分高密度部分，在帶的縱向連續(xù)形成凸部而制得的填充材料，與金屬帶板制得的環(huán)箍材料，以相互復(fù)合的狀態(tài)以螺旋型回卷而得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3記載的螺旋型密封墊圈，上述膨脹石墨帶涂布或含浸了封閉材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4記載的螺旋型密封墊圈，上述膨脹石墨帶涂布或含浸了封閉材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5記載的螺旋型密封墊圈，上述封閉材料選自聚乙二醇、PTFE、石蠟、硅氧烷樹脂、橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求6記載的螺旋型密封墊圈，上述封閉材料選自聚乙二醇、PTFE、石蠟、硅氧烷樹脂、橡膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求4記載的螺旋型密封墊圈，上述凸部自兩側(cè)突出的高度與其寬度的比為1∶10。
10.根據(jù)權(quán)利要求3記載的螺旋型密封墊圈，上述金屬帶板的斷面形狀為波形。
11.根據(jù)權(quán)利要求4記載的螺旋型密封墊圈，上述金屬帶板的斷面形狀為波形。
12.根據(jù)權(quán)利要求3記載的螺旋型密封墊圈，至少去除了一部分高密度部分的膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面與上述金屬帶板的谷相接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求4記載的螺旋型密封墊圈，至少去除了一部分高密度部分的膨脹石墨帶的表面或內(nèi)面與上述金屬帶板的谷相接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求3記載的螺旋型密封墊圈，其尺寸為內(nèi)徑d1＝72.6mm、外徑d2＝92.5mm、厚度t1＝14.5mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求4記載的螺旋型密封墊圈，其尺寸為內(nèi)徑d1＝72.6mm、外徑d2＝92.5mm、厚度t1＝14.5mm。
全文摘要
用于螺旋型密封墊圈的填充材料(1)和使用上述填充材料(1)制成的螺旋型密封墊圈(W)。填充材料(1)或螺旋型密封墊圈(W)可用于密封液體或氣體等流體的各種管路接頭或流體機器的結(jié)合部位等。填充材料(1)是將膨脹的石墨粒子加壓一體化得到的帶狀的膨脹石墨帶(2)的以噴砂處理去除了表面(2A)或內(nèi)面(2B)高密度部分而得到的。螺旋型密封墊圈(W)是使填充材料(1)與金屬帶板制得的環(huán)箍材料(5)以相互復(fù)合的狀態(tài)以螺旋型回卷而得到的。該螺旋型的密封墊圈(W)生產(chǎn)性優(yōu)良,可撓性、彎曲性、及柔軟性優(yōu)良,在低面壓力下也可以發(fā)揮優(yōu)良的密封性。
文檔編號F16J15/12GK1253250SQ9812367
公開日2000年5月17日 申請日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月7日
發(fā)明者橋口英人, 上田隆久, 三吉猛 申請人:日本皮拉工業(yè)株式會社