JPS61197858A - 膨脹黒鉛製グランドパッキンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＬｉよΩ■里Δ！ 本発明は、バルブに使用できるのみならず、ポンプなど
の高速回転する回転軸のグランド部に装着しても流体の
漏洩を防止しうるような膨脹黒鉛製グランドパツキンを
製造するための方法に関する。

灸米り盈呈 膨脹黒鉛テープから形成されたグランドパツキンは、石
綿製グランドパツキンと比較して応力緩和特性、耐熱性
、耐薬品性などの物性面で優れているため広く使用され
ている。

このような膨脹黒鉛製グランドパツキンは、膨脹黒鉛テ
ープを金型内に所望厚さが得られる程度までうず巻状に
一挙に巻いてリング状となし、この巻回されたテープを
縦方向に圧縮成形して成形されてきた。このようにして
得られたグランドパツキンをグランド部に装着すると、
回転軸に対する押圧力が生じやすく、パツキンを増し締
めすると回転軸のトルクが大きくなるという問題点がめ
った。また使用に際して温度が上昇すると、このグラン
ドパツキンは熱膨、脹率が大きいため、回転軸に大きな
トルクがかかるという問題点もあった。

そのため、このようなパツキンは、低回転軸用またはバ
ルブのステムの密封には適しているが、ポンプなどの高
速回転軸用には不適であるという問題点があった 一方、膨脹黒鉛シートをリング状に打ち扱き、得られた
リング状シートを多数枚所望厚ざまで積層した後、プレ
ス成形して一体とするグランドパツキンの製造方法も知
られている。このようにして得られるパツキンは、その
構造および膨脹黒鉛の性質から使用中に温度上昇があっ
ても、軸方向に対する押圧力が大きくならずトルクオー
バー現象を生じ難いという利点を有している。しかしな
がら、軸からの漏れを抑制のためにパツキンの増し締め
を行なう必要がある場合には、増し締め力をかなり大き
くしなければ軸への押圧力が得られない。またこのパツ
キンを成形するに際しては、膨脹黒鉛シートをリング状
に打ち扱くため材料に無駄が生じコスト高となるという
問題点があった。

及豆五亘旬 本発明の目的は、上記のような従来の膨脹黒鉛製グラン
ドパツキンに伴なう問題点を解決しようとするものであ
って、グランドパツキンを増し締めしても、また使用中
に温度が上昇しても、トルクが軸にかかりすぎるという
トルクオーバー現象が生じにくく、しかも小ざい締付力
でシールに必要な押圧力が得られるという優れた特性を
有する膨脹黒鉛製グランドパツキンの製造方法を提供す
ることにある。

１皿り里１ 本発明に係る膨脹黒鉛製グランドパツキンの製造方法は
、膨脹黒鉛テープをリング成形用金型内にうず巻状また
は同心円状に配置し、加圧圧縮して第１薄葉状リングと
なし、次いでリング成形用金型内の第１薄葉状リング上
に前記テープをうず巻状または同心円状に配置した後加
圧圧縮して第２薄葉状リングとし、この重ね合せ工程を
少なくとも２回以上繰り返して所望厚みのパツキンに成
形することを特徴としている。

■豆の且狭煎駅貝 本発明で用いる膨脹黒鉛テープは、膨脹黒鉛粒子をバイ
ンダーを用いずに、あるいは必要に応じて酸化黒鉛、ホ
ウ酸、またはケイ素と炭素を主な骨格成分とする有機ケ
イ素高分子化合物などのバインダーとともに圧縮して得
られたものであって、テープ状あるいはそれに近い形状
をなしている。

この膨脹黒鉛テープはこのように主としてテープ状であ
るが、鱗片状などテープ状以外の形状のものが含まれて
もかまわない。

このような膨脹黒鉛テープは、切断されて短尺状にされ
て本発明で用いられる。このテープの形状は、完成後の
グランドパツキンの大きざに応じて決定されるが、好ま
しくは長さ２０〜１００Ｃ１１１幅５ＩＩｌｌｌｌ〜２
０１＋１１．かき比重０．３〜１．８であることが望ま
しい。

次に、このような膨脹黒鉛テープを用いてグランドパツ
キンを製造する方法について、図面を参照しながら説明
する。

まず、上記のような形状を有する膨脹黒鉛テープ１を、
第１図（ａ）に示すようにリング成形用金型２に形成さ
れたリング状の凹部３内に、うず巻き状あるいは同心円
状に好ましくは１．５〜５周程度巻き付けるように圧縮
方向にたてて配置する。次に第１図（ｂ）に示すように
金型２の凹部３に凸状金型４を挿入して、凹部３内に配
置された膨脹黒鉛テープ１を押しつぶすよう加圧圧縮し
て第１薄葉状リング５ａを形成する。この際前記テープ
を金型内に５周を越えて巻き付けると、得られるパツキ
ンを装置内に着装した後の増し締め時あるいは使用中の
温度上昇時に、軸などに対して大きなトルクがかかると
いうトルクオーバー現象が生じやすいため好ましくない
。また、前記テープを加圧圧縮する際の圧力は、パツキ
ンの寸法によっても変化するが、好ましくは１５０〜２
５０ｋｇｆ／Ｃｌ１１２であり、得られる第１薄葉状リ
ングの厚さは１〜２ｍ１１１程度であることが特に好ま
しい３上記のようにして膨脹黒鉛テープ１を薄葉状に圧
縮成形した後、第１図（Ｃ）に示すように得られる第１
薄葉状リング５ａの上に、上記と同様にして該テープ１
をうず巻き状あるいは同心円状に１．５〜５周程度巻き
付けるようにして配置し、次いで第１図（ｄ）Ｇ、：示
すように加圧圧縮して第１薄葉状リング５ａと一体化し
て第２薄葉状リング５ｂを成形する。

上記のような操作を複数回繰り返すことにより、薄葉状
リングを複数枚積み重るようにして、所望厚みの膨脹黒
鉛製グランドパツキン６を形成する。

なお、本発明に係る方法により得られたグランドパツキ
ンのかさ比重は、１．２〜１．５程度であることが望ま
しい。

前記の積層工程数は得られるグランドパツキンの用途に
応じて広範囲に変化させることができ、適宜積層工程数
を選択することによって、パツキンの一断面の幅寸法Ｗ
と高さ寸法Ｈをほぼ同一寸法にしたり、また円環板状す
なわちＷ＞Ｈまた円筒状すなわちＷ＜Ｈに成形すること
ができる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

実施例 幅２ｃｍ、長さ９Ｑｃｍ、厚ざＱ、５ｍｍの短尺状の膨
脹黒鉛テープを、内径Ｆ３　ｃｍ、外径１０．５ＣＩｌ
ｌの金型凹部内にうず巻状に配置した後、凸状金型を該
凸部内に挿入して該テープを挿しつぶすように２００〜
２５０ｋｇｆ　／ｃｍ２（７）圧力テ加圧［縮シテ該テ
ープを第１薄葉体とした。ついで、得られた薄葉体上に
同様に前記テープうず巻き状に配置して加圧圧縮する工
程を８回繰り返して行い、薄葉体が一体となった膨脹黒
鉛製グランドパツキンを形成した。得られたパツキンの
寸法は、内径８ＣＩＩｌ、外径１０．５ＣＩＩＩ、高１
．２５Ｃｍで、かさ比重は１゜５であった。

工較■ユ 膨脹黒鉛テープを金型内にうず巻状に一挙に巻いてリン
グ状となし、これを加圧圧縮成形してグランドパツキン
を製造した。得られたグランドパツキンのかさ比重は１
．５であった。

比較１ユ 膨脹黒鉛シートをリング状に打ち扱き、得られたリング
状シートを所望厚さが得られるよう複数枚積層した後プ
レスして一体に成形してグランドパツキンを製造した。

得られたグランドパツキンのかき比重は１．５であった
。

上記実施例および比較例１．２で得られたパツキンを用
いて回転トルク試験および高速回転シール試験を行った
結果を第３図、第４図に示す。図中、Ｏ印は、実施例に
係るグランドパツキンに関するもので、Δ印は比較例１
に、Ｘ印は比較例２に係るグランドパツキンに関するも
のである。回転トルク試験の場合には、パツキンは、１
リングで軸径８０ｍ１１１．１００ｒＤＩＩＩ、無潤滑
の条件で行ない、一方高速回転試験の場合には、パツキ
ンは、３リング使用し、軸径８Ｑｍｍ、３６００ｒｐｍ
、流体水、４　ｋｇｆ／Ｃｌ１１２の条件にて行なった
。

第３図からは、実施例に係るグランドパツキンは、比較
例２に係るグランドパツキンと比較して、歪率が小さく
トルク増になり、また比較例１に係るグランドパツキン
と比較して、歪率の増大に伴ないゆるやかにトルク増に
なることがわかる。

また第４図からは、実施例に係るグランドパツキンは、
比較例２に係るグランドパツキンと比較して、歪率が小
さくても漏洩量を少なくでき、また比較例］に係るグラ
ンドパツキンと比較して歪率の増大に伴なってゆるやか
に漏洩量を少なくできることがわかる。

このように第３図および第４図から、本発明のグランド
パツキンは、比較例１および２に係るグランドパツキン
よりも優れた特性を有していることがわかる。

また、本発明に係るグランドパツキンを高速回転軸のシ
ールに用いた場合の試験結果を第５図に示”Ｊ。ｔ−（
７）　試験ハ、内径８０ＩＩＩＩＩＩ、外径１０５１ｍ
、高ざ１２．５１１１１１１のリング状グランドパツキ
ンを３リング使用し、制御流体として水を用いて、水圧
４ｋｇｆ／ＣｌｌＩ２、軸回転数３６００ｒｌ）ＩＩＩ
　　（周速１５１／ｓｅｃ　＞　、　ＰＶｆｉ１６０ｋ
ｇｆ　／ｃｍ”　−ｍ／ｓｅｃ　ｒＤ条件下で行なった
。この条件下での運転時間と漏洩量との関係を第５図（
ａ）に、運転時間と軸トルクとの関係を第５図（ｂ）に
、運転時間と温度との関係を第５図（Ｃ）に示す。

この第５図より、運転開始２０時間後には、漏洩ｍは７
〜３ｃｃ／ｍｉｎと非常に安定していたことがわかった
。通常のグランドパツキンでは、゛回転輪の周速が１５
ｍ　／Ｓｅｃ程度である場合には、最低でも４０〜６０
ＣＣ／ｍｉｎの漏洩がないと焼付は現象を生ずるのが普
通であることを考慮すると、本発明により得られたグラ
ンドパツキンは、極めて優れたシール特性を有している
ことがわかる。

また本発明のグランドパツキンは、膨脹黒鉛シートをリ
ング状に打ち抜き積層したパツキンに比較して高価な膨
脹黒鉛材のロスが少なく、しかも製造工程も簡単であっ
て比較的安価にパツキンを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明のグランドパツキンの製
造工程を説明する図であり、第２図は、第１図にて製造
されたグランドパツキンの斜視図、第３図は回転トルク
試験の結果を示すグラフであり、第４図は高速回転シー
ル試験の結果を示すグラフであるり、そして第５図は高
速回転シール試験時の運転時間と漏洩量などとの関係を
示す図である。 １・・・膨脹黒鉛テープ、２・・・リング成形用金型、
３・・・凹部、４・・・凸状金型、 ５ａ、５ｂ・・・薄葉状リング、 ６・・・グランドパツキン。 第４図 歪　　　率（６ム） 第　　５　　図 運転時間（ｈ「）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 膨脹黒鉛テープをリング成形用金型内にうず巻状または
   同心円状に配置し、加圧圧縮して第１薄葉状リングとな
   し、次いでリング成形用金型内の第１薄葉状リング上に
   前記テープをうず巻状または同心円状に配置した後加圧
   圧縮して第２薄葉状リングとし、この重ね合せ工程を少
   なくとも２回以上繰り返して所望厚みのパッキンに成形
   することを特徴とする膨脹黒鉛製グランドパッキンの製
   造方法。