JPH07113417B2 - 高温用シール装置 - Google Patents

高温用シール装置

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JPH07113417B2
JPH07113417B2 JP17223291A JP17223291A JPH07113417B2 JP H07113417 B2 JPH07113417 B2 JP H07113417B2 JP 17223291 A JP17223291 A JP 17223291A JP 17223291 A JP17223291 A JP 17223291A JP H07113417 B2 JPH07113417 B2 JP H07113417B2
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JP
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heat
seal layer
seal
thermal expansion
pressing force
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哲 橋本
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Nippon Pillar Packing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器、焼成炉など
の高温ガスシ−ル部に使用される高温用シ−ル装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、高温ガスのシ−ル部に使用さ
れる高温用シ−ル装置として、テ−プ状の耐熱パッキン
材料を渦巻き状に巻き重ねたのち、金型内で加圧してリ
ング状に成型した渦巻きガスケット、シ−ト状の耐熱パ
ッキン材料をリング状に打ち抜いたり、耐熱パッキン材
料を金型内で加圧してリング状に成型したリングガスケ
ットおよび金属リングガスケットなどが使用されてい
る。しかし、これらのシ−ル装置では、高温時において
若干の漏れを生じ、高いシ−ル性を期待することができ
なかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来のシ−ル装置では、高温時において高いシ−
ル性を期待することができない点である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱膨脹材料に
よって形成され熱膨脹シ−ル層と、熱負荷による軟化特
性をもつ低融点材料によって形成された熱軟化シ−ル層
と、熱負荷による前記熱膨脹シ−ル層の熱膨脹で前記熱
軟化シ−ル層に対する押圧力を発生させて、熱負荷によ
り軟化した前記熱軟化シ−ル層をシ−ル隙間に送り込ん
で封止する押圧力発生部材と、によって構成されている
ことを特徴とし、高温時において高いシ−ル性を確保す
る目的を実現した。
【0005】
【作用】本発明によれば、高温状態において熱膨脹シ−
ル層に生じた熱膨脹は、押圧力発生部材によって熱軟化
シ−ル層に対する押圧力に転換される。熱負荷により軟
化している熱軟化シ−ル層は、前記押圧力によって熱膨
脹シ−ル層のシ−ル面と該シ−ル面に接触している被シ
−ル部材のシ−ル面との間などのシ−ル隙間に送り込ま
れて、隙間の封止性を高め、高温時における高いシ−ル
性を確保する。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の第1実施例を示す縦断面図であ
り、この図において、1は高温容器、2は蓋体を示し、
両者1,2は複数のボルト3,3によって突き合わせ状
態で着脱可能に一体に結合されている。高温容器1の突
き合わせ面には、上向き環状溝1Aが形成され、蓋体2
の突き合わせ面に下向き環状溝2Aが高温容器1の上向
き環状溝1Aに同心に対向して形成されおり、上向き
環状溝1Aと下向き環状溝2Aとによって環状シ−ル空
間4を構成している。
【0007】環状シ−ル空間4の外周部には、環状の熱
膨脹材料によって形成された熱膨脹シ−ル層5が装填さ
れ、その内周側に隣接して、熱負荷による軟化特性をも
つ環状の低融点材料によって形成された熱軟化シ−ル層
6が装填されている。熱膨脹シ−ル層5は、未処理未膨
脹バ−ミキュライトをリン酸水素アンモニウムナトリウ
ム水溶液によって薬液処理した処理未膨脹バ−ミキュラ
イトと、セラミック繊維とを所定の比率に配合して抄造
法によってシ−ト化し、これをリング状に打ち抜いて処
理未膨脹バ−ミキュライトの粒子を軸方向に配向させた
ものによってなり、熱軟化シ−ル層6は、PbまたはZ
nなどの低融点金属あるいはPP、PE、ETFEなど
の熱可塑性樹脂によりなっている。
【0008】前記構成において、高温容器1の温度上昇
により300℃付近から熱膨脹シ−ル層5に処理未膨脹
バ−ミキュライトの粒子の配向に直交する方向への熱膨
脹が生じる。つまり、粒子の軸方向の配向に直交する径
方向への熱膨脹が熱膨脹シ−ル層5に生じる。熱膨脹シ
−ル層5は、環状シ−ル空間4の外周部に装填されてい
るので、図2に示す環状シ−ル空間4を構成している上
向き環状溝1Aの軸方向壁面1aと下向き環状溝2Aの
軸方向壁面2aによって径外側への膨脹が制限され、熱
軟化シ−ル層6側に偏在膨脹して熱軟化シ−ル層6を押
圧することになる。すなわち、上向き環状溝1Aの軸方
向壁面1aと下向き環状溝2Aの軸方向壁面2aの両者
が押圧力発生部材7として機能し、熱膨脹シ−ル層5の
熱膨脹を熱軟化シ−ル層6に対する押圧力に転換する。
この時点では、すでに熱軟化シ−ル層6が熱負荷により
軟化しているから、前記押圧力によって、熱膨脹シ−ル
層5のシ−ル面5Aと上向き環状溝1Aの底面1bとの
間およびシ−ル面5Aと下向き環状溝2Aの天井2bと
の間、つまり、シ−ル隙間に送り込まれて、この部分の
封止性を高め、高温時において高いシ−ル性を確保す
る。
【0009】図3は、本発明の第2実施例を示す縦断面
図であり、この実施例では、高温容器1の突き合わせ面
に上向き環状溝1Aを形成し、この上向き環状溝1Aを
蓋体2の下面で閉塞して、上向き環状溝1Aと蓋体2と
によって環状シ−ル空間4を構成している。
【0010】環状シ−ル空間4の底部には、環状の熱膨
脹材料によって形成された熱膨脹シ−ル層5が装填さ
れ、その上側に隣接して、熱負荷による軟化特性をもつ
環状の低融点材料によって形成された熱軟化シ−ル層6
が装填されている。熱膨脹シ−ル層5は、未処理未膨脹
バ−ミキュライトをリン酸水素アンモニウムナトリウム
水溶液によって薬液処理した処理未膨脹バ−ミキュライ
トと、セラミック繊維とを所定の比率に配合して抄造法
によってシ−ト化し、これをリング状に打ち抜いて処理
未膨脹バ−ミキュライトの粒子を径方向に配向させたも
のによってなり、熱軟化シ−ル層6は、PbまたはZn
などの低融点金属あるいはPP、PE、ETFEなどの
熱可塑性樹脂によりなっている。
【0011】このように構成された高温用シ−ル装置で
は、高温容器1の温度上昇により300℃付近から熱膨
脹シ−ル層5に処理未膨脹バ−ミキュライトの粒子の径
方向の配向に直交する軸方向への熱膨脹が生じる。熱膨
脹シ−ル層5は、環状シ−ル空間4の底部に装填されて
いるので、図4に示す環状シ−ル空間4を構成している
上向き環状溝1Aの底面1bによって下側への膨脹が制
限され、上方の熱軟化シ−ル層6側に偏在膨脹して熱軟
化シ−ル層6を押圧することになる。すなわち、上向き
環状溝1Aの底面1bが押圧力発生部材7として機能
し、熱膨脹シ−ル層5の熱膨脹を熱軟化シ−ル層6に対
する押圧力に転換する。この時点では、すでに熱軟化シ
−ル層6が熱負荷により軟化しているから、前記押圧力
によって、熱膨脹シ−ル層5のシ−ル面5Aと上向き環
状溝1Aの側面1c,1cの間、つまり、シ−ル隙間に
送り込まれる。このシ−ル隙間に送り込まれた後も、熱
膨脹シ−ル層5は上方へ熱膨脹してその上方の熱軟化シ
−ル層6を押圧する。この上方の熱軟化シ−ル層6が押
圧されると、その上方の熱軟化シ−ル層6が前記シ−ル
隙間の熱軟化シ−ル層6に圧力を加えて行くことにな
る。そして、この熱膨脹シ−ル層5の熱膨脹は、その上
方の熱軟化シ−ル層6や前記シ−ル隙間の熱軟化シ−ル
層6が、蓋体2の内面や環状溝1Aの側面1c,1cに
対し所定の押圧力になるまで続けられるので、漏れ経路
となる蓋体2の内面や環状溝1Aの側面1c,1cは、
これらの熱軟化シ−ル層6の押圧により、封止性高め
られ、高温時において高いシ−ル性を確保する。
【0012】図5は、本発明の第3実施例を示す縦断面
図であり、この実施例では、高温容器1の外筒1Bから
内筒1Dを同心に導出し、外筒1Bと内筒1Dの間の環
状シール空間に高温用シ−ル装置を装填している。
【0013】高温用シ−ル装置は、環状の熱膨脹材料に
よって形成された第1押圧力発生部材7A、環状の熱膨
脹材料によって形成された熱膨脹シ−ル層5、セラミッ
ク製の第1摺動リング9A、熱負荷による軟化特性をも
つ環状の低融点材料によって形成された熱軟化シ−ル層
6、セラミック製の第2摺動リング9Bおよび環状の熱
膨脹材料によって形成された第2押圧力発生部材7Bに
よって構成されている。第1押圧力発生部材7Aと第2
押圧力発生部材7Bは、未処理未膨脹バ−ミキュライト
をリン酸水素アンモニウムナトリウム水溶液によって薬
液処理した処理未膨脹バ−ミキュライトと、セラミック
繊維とを所定の比率に配合して抄造法によってシ−ト化
し、これを所定幅に切断して内筒1Dに巻回し、処理未
膨脹バ−ミキュライトの粒子を軸方向に配向させたもの
によってなり、熱膨脹シ−ル層5は、未処理未膨脹バ−
ミキュライトをリン酸水素アンモニウムナトリウム水溶
液によって薬液処理した処理未膨脹バ−ミキュライト
と、セラミック繊維とを所定の比率に配合して抄造法に
よってシ−ト化し、これをリング状に打ち抜いて処理未
膨脹バ−ミキュライトの粒子を径方向に配向させたもの
によってなる。また、熱軟化シ−ル層6は、Pbまたは
Znなどの低融点金属あるいはPP、PE、ETFEな
どの熱可塑性樹脂によりなっている。
【0014】このように構成された高温用シ−ル装置で
は、外筒1Bと内筒1Dの温度上昇により300℃付近
から第1押圧力発生部材7Aと第2押圧力発生部材7B
に処理未膨脹バ−ミキュライトの粒子の軸方向の配向に
直交する径方向への熱膨脹が生じて、外筒1Bの内周と
内筒1Dの外周に圧接することになる。同時に熱膨脹シ
−ル層5に処理未膨脹バ−ミキュライトの粒子の径方向
の配向に直交する軸方向への熱膨脹が生じる。熱膨脹シ
−ル層5は、第1押圧力発生部材7Aに隣接しているの
で、この第1押圧力発生部材7Aによって左側への膨脹
が制限され、第1摺動リング9A側に偏在膨脹してこれ
を右側に押圧し、熱軟化シ−ル層6に押圧力を作用させ
ることになる。すなわち、第1押圧力発生部材7Aが押
圧力発生部材7として機能し、熱膨脹シ−ル層5の熱膨
脹を熱軟化シ−ル層6に対する押圧力に転換する。熱軟
化シ−ル層6に対する押圧力によって第2摺動リング9
Bは右側に押圧される。第2摺動リング9Bは第2押圧
力発生部材7Bに隣接しているので、この第2押圧力発
生部材7Bによって右側への移動が制限され、熱軟化シ
−ル層6に押圧反力を作用させることになる。すなわ
ち、第2押圧力発生部材7Bも押圧力発生部材7として
機能し、熱膨脹シ−ル層5の熱膨脹を熱軟化シ−ル層6
に対する押圧力に転換することになる。この時点は、す
でに熱軟化シ−ル層6が熱負荷により軟化しているか
ら、前記押圧力によって、図6に示すように、第1摺動
リング9Aおよび第2摺動リング9Bと外筒1Bと内筒
1Dとの隙間や、熱膨脹シ−ル層5のシ−ル面5Aと外
筒1Bの内周と内筒1Dの外周の間、つまり、シ−ル隙
間に送り込まれて、この部分の封止性を高め、高温時に
おいて高いシ−ル性を確保する。
【0015】図7は、漏れ試験装置を示し、セラミック
ス製の外筒1Bとセラミックス製の有底内筒1Dの間
に、前記第3実施例で使用した高温用シ−ル装置A、す
なわち図5・図6に示した第1押圧力発生部材7A、熱
膨脹シ−ル層5、第1摺動リング9A、熱軟化シ−ル層
6、第2摺動リング9Bおよび第2押圧力発生部材7B
を外筒1Bの奥に向けて順に装填している。そして、
筒1Bの奥部の一端開口部を耐熱製閉塞部材10で気密
に閉塞し、この耐熱製閉塞部材10を貫通するように
窒素ガスボンベ11A,バルブ11Bおよび圧力ゲ−ジ
11Cを備えた圧力負荷系11を接続して加熱炉12内
に装入したのち、外筒1Bの奥部の閉塞空間に0.1kg
f/cm2 の窒素ガス圧を負荷した状態でバルブ11Bを閉
じ、圧力ゲ−ジ11Cによって圧力変化を測定してみ
た。その結果、常温時には、圧力低下が認められ漏れの
あることを確認したが、加熱炉12の作動によって、炉
内温度を400℃に上昇して保持した状態では、圧力の
低下認められず漏れが生じていないことを確認した。
【0016】なお、前記各実施例において、熱膨脹シ−
ル層5、第1押圧力発生部材7Aおよび第2押圧力発生
部材7Bなどを形成するために使用した、薬液処理した
処理未膨脹バ−ミキュライトは、300℃付近から膨脹
を開始するので、300℃〜550℃の温度領域に適用
させることが推奨され、550℃以上の高温領域では、
膨脹開始温の高い薬液処理のなされていない未処理未膨
脹バ−ミキュライトを使用して、熱膨脹シ−ル層5、第
1押圧力発生部材7Aおよび第2押圧力発生部材7Bな
どを形成することが推奨される。この場合、熱軟化シ−
ル層6は、前記各実施例で使用した鉛または亜鉛などの
低融点金属あるいは熱可塑性樹脂よりも融点の高いアル
ミ系金属または低融点ガラスなどので形成すればよい。
また、バ−ミキュライトと、セラミック繊維とを所定の
比率に配合したもので熱膨脹シ−ル層5、第1押圧力発
生部材7Aおよび第2押圧力発生部材7Bなどを形成す
るように説明しているが、これらをバ−ミキュライトの
みで形成してもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温状態において熱膨脹シ−ル層に生じた熱膨脹を、押
圧力発生部材によって熱軟化シ−ル層に対する押圧力に
転換させ、この時点で、すでに軟化している熱軟化シ−
ル層をのシ−ル隙間に送り込んで、この部分の封止性を
高めることができるので、高温時におけるシ−ル性が高
くなる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図である。
【図2】第1実施例の熱軟化シ−ル層によるシ−ル隙間
の封止状態を示す拡大断面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す縦断面図である。
【図4】第2実施例の熱軟化シ−ル層によるシ−ル隙間
の封止状態を示す拡大断面図である。
【図5】本発明の第3実施例を示す縦断面図である。
【図6】第3実施例の熱軟化シ−ル層によるシ−ル隙間
の封止状態を示す拡大断面図である。
【図7】第3実施例の漏れ試験に使用した装置の概略構
成図である。
【符号の説明】
5 熱膨脹シ−ル層 6 熱軟化シ−ル層 7 押圧力発生部材 7A 第1押圧力発生部材 7B 第2押圧力発生部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱膨脹材料によって形成され熱膨脹シ−
    ル層と、熱負荷による軟化特性をもつ低融点材料によっ
    て形成された熱軟化シ−ル層と、熱負荷による前記熱膨
    脹シ−ル層の熱膨脹で前記熱軟化シ−ル層に対する押圧
    力を発生させて、熱負荷により軟化した前記熱軟化シ−
    ル層をシ−ル隙間に送り込んで封止する押圧力発生部材
    と、によって構成されていることを特徴とする高温用シ
    −ル装置。
JP17223291A 1991-07-12 1991-07-12 高温用シール装置 Expired - Lifetime JPH07113417B2 (ja)

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CN117167481A (zh) * 2023-07-21 2023-12-05 中铝郑州有色金属研究院有限公司 一种粉末包埋渗铝工艺用渗铝箱的密封材料及密封方法

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