特開 2022-172527 グランドパッキン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022172527

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】グランドパッキン

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/22 20060101AFI20221110BHJP

   F16J 15/16 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

F16J15/22

F16J15/16 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021078338

(22)【出願日】2021-05-06

(71)【出願人】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 広大

(72)【発明者】

【氏名】高山 剛

(72)【発明者】

【氏名】林 洋樹

【テーマコード（参考）】

3J043

【Ｆターム（参考）】

3J043AA16

3J043BA02

3J043CA09

3J043CA12

3J043CB18

3J043CB24

3J043DA01

(57)【要約】

【課題】耐摩耗性が低下するのを抑制することができるグランドパッキンを提供する。
【解決手段】グランドパッキン３は、テープ部材１０を渦巻状に巻回して構成されている。テープ部材１０は、グランドパッキン３の少なくとも最内周に配置された第１テープ部１１を備えている。第１テープ部１１は、膨張黒鉛材１３と、多数の孔１４ａが形成された第１多孔質材１４とが混合された混合テープからなり、第１テープ部１１における第１多孔質材１４の孔１４ａに潤滑剤１５が保持されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

テープ部材を渦巻状に巻回して構成されたグランドパッキンであって、
前記テープ部材は、前記グランドパッキンの少なくとも最内周に配置された第１テープ部を備え、
前記第１テープ部は、膨張黒鉛材と、多数の孔が形成された第１多孔質材とが混合された混合テープからなり、
前記第１テープ部における前記第１多孔質材の孔に潤滑剤が保持されている、グランドパッキン。

【請求項2】

前記テープ部材は、前記第１テープ部よりも外周側に配置された第２テープ部をさらに備え、
前記第２テープ部は、潤滑剤が含浸されていない膨張黒鉛テープからなる、請求項１に記載のグランドパッキン。

【請求項3】

前記第１テープ部は、前記グランドパッキンの最内周を含む内周領域に配置されている、請求項１又は請求項２に記載のグランドパッキン。

【請求項4】

前記グランドパッキンの最内周を含む内周領域における前記テープ部材の巻回間に、多数の孔が形成された第２多孔質材からなる粉末が介在し、
前記第２多孔質材の孔に、潤滑剤が保持されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のグランドパッキン。

【請求項5】

前記第１多孔質材は、前記グランドパッキンの最内周に対する相手材の摺動を阻害しない材料からなる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のグランドパッキン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、グランドパッキンに関する。

【背景技術】

【0002】

バルブやポンプなどの流体機器に装備される軸封装置として、例えば特許文献１に記載されたグランドパッキンが知られている。このグランドパッキンは、膨張黒鉛テープを渦巻き状に巻回して構成されており、その巻回された膨張黒鉛テープには潤滑剤が含浸されている。膨張黒鉛テープに含浸された潤滑剤は、グランドパッキンの締付時にグランドパッキンの内周面と、当該内周面と対向する相手材の摺動面との間に染み出る。その染み出た潤滑剤によって、グランドパッキンの内周面の摺動抵抗を低減して耐摩耗性を向上させるとともに、グランドパッキンだけではシールしきれない被密封流体の漏れを抑制してシール特性を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１２９５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記グランドパッキンに潤滑剤を含浸させたときには、グランドパッキンの内周面側を含む外表面側に多くの潤滑剤が存在する。このため、グランドパッキンの使用時に潤滑剤の温度が高くなって潤滑剤の流動性が高まると、グランドパッキンの内周面側に存在する潤滑剤が外周側へ移動する。このように潤滑剤が外周側へ移動すると、グランドパッキンの内周面と摺動面との間で潤滑剤が枯渇し、耐摩耗性が低下するおそれがある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性が低下するのを抑制することができるグランドパッキンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明のグランドパッキンは、テープ部材を渦巻状に巻回して構成されたグランドパッキンであって、前記テープ部材は、前記グランドパッキンの少なくとも最内周に配置された第１テープ部を備え、前記第１テープ部は、膨張黒鉛材と、多数の孔が形成された第１多孔質材とが混合された混合テープからなり、前記第１テープ部における前記第１多孔質材の孔に潤滑剤が保持されている。

【0007】

このグランドパッキンによれば、その最内周に配置された第１テープ部における第１多孔質材の孔に潤滑剤が保持されているので、従来のグランドパッキンと比較して潤滑剤がグランドパッキンの最内周から外周側へ移動するのを抑えることができる。これにより、グランドパッキンの最内周と、その最内周に対向する相手材の摺動面との間において潤滑剤が枯渇するのを抑制できるので、グランドパッキンの耐摩耗性が低下するのを抑制することができる。

【0008】

（２）前記テープ部材は、前記第１テープ部よりも外周側に配置された第２テープ部をさらに備え、前記第２テープ部は、潤滑剤が含浸されていない膨張黒鉛テープからなるのが好ましい。
この場合、第１テープ部よりも外周側に配置された第２テープ部には、潤滑剤が含浸されていないので、グランドパッキンの全体に潤滑剤が含浸されている場合と比較して、グランドパッキンの応力緩和が大きくなるのを抑えることができる。これにより、グランドパッキンのシール特性が低下することも抑制することができる。

【0009】

（３）前記第１テープ部は、前記グランドパッキンの最内周を含む内周領域に配置されているのが好ましい。
この場合、グランドパッキンの最内周と相手材の摺動面との間で潤滑剤が枯渇するのをさらに抑制することができる。

【0010】

（４）前記グランドパッキンの最内周を含む内周領域における前記テープ部材の巻回間に、多数の孔が形成された第２多孔質材からなる粉末が介在し、前記第２多孔質材の孔に、潤滑剤が保持されているのが好ましい。
この場合、テープ部材の巻回間に介在する粉末の第２多孔質材の孔に保持されている潤滑剤がグランドパッキンの最内周に染み出すので、グランドパッキンの最内周と相手材の摺動面との間で潤滑剤が枯渇するのをさらに抑制することができる。

【0011】

（５）前記第１多孔質材は、前記グランドパッキンの最内周に対する相手材の摺動を阻害しない材料からなるのが好ましい。
この場合、第１多孔質材を有する第１テープ部がグランドパッキンの最内周に配置されても、その最内周に対する相手材の摺動が阻害されるのを抑制することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、グランドパッキンの耐摩耗性が低下するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るグランドパッキンを備えた流体機器の一部を示す断面図である。

【図2】グランドパッキンを示す平面図である。

【図3】図２のＩ－Ｉ矢視断面図である。

【図4】第１テープ部の一部を示す斜視図である。

【図5】第２テープ部の一部を示す斜視図である。

【図6】図２のＡ部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［流体機器］
図１は、本発明の実施形態に係るグランドパッキンを備えた流体機器の一部を示す断面図である。流体機器は、例えばポンプ、バルブ、又はドレッサージョイント等である。流体機器は、パッキンボックス１と、パッキンボックス１内に配置された軸２と、パッキンボックス１と軸２との間をシールする複数のグランドパッキン３とを備えている。

【0015】

軸２は、パッキンボックス１に対して、軸２の軸線Ｃ回りに回転したり、軸方向に往復移動したりするようになっている。なお、本実施形態の流体機器では、軸２の軸線Ｃを鉛直方向に配置しているが、当該軸線Ｃを水平方向に配置してもよい。

【0016】

複数のグランドパッキン３は、それぞれ環状に形成されており（図２参照）、パッキンボックス１内に形成された環状空間Ｓにおいて軸方向に並べて配置されている。環状空間Ｓは、パッキンボックス１の大気側の内周面１ａ及び段差面１ｂと、軸２の外周面２ａとによって区画形成されている。軸２の外周面２ａは、各グランドパッキン３の内周面３ｂに対して摺動する摺動面とされている。

【0017】

複数のグランドパッキン３は、環状空間Ｓの大気側（図１の上側）に配置されたパッキン押え４により機内側（図１の下側）に押圧されている。パッキン押え４は、円筒状に形成されており、円環状のフランジ部４ａを有している。フランジ部４ａには、周方向に複数（図１では１個のみ図示）のボルト５が軸方向に貫通しており、これらの各ボルト５は、パッキンボックス１の大気側の端面に形成されたねじ孔６に螺合されている。

【0018】

パッキン押え４は、ボルト５を締め付けることで機内側へ移動し、各グランドパッキン３を機内側に押圧する。そうすると、各グランドパッキン３が軸方向に押し潰され、各グランドパッキン３の外周面３ａ及び内周面３ｂは、径方向に対向するパッキンボックス１の内周面１ａ及び軸（相手材）２の外周面２ａにそれぞれ密着する。これにより、各グランドパッキン３は、流体機器内の被密封流体が大気側へ漏れるのを防いでいる。

【0019】

［グランドパッキン］
図２は、グランドパッキン３を示す平面図である。図３は、図２のＩ－Ｉ矢視断面図である。図２及び図３において、グランドパッキン３は、環状の成形パッキンからなる。具体的には、グランドパッキン３は、帯状のテープ部材１０（図４参照）を渦巻状に巻回した状態で金型により加圧成形されたものである。

【0020】

テープ部材１０は、グランドパッキンの内周領域Ｂに配置された第１テープ部１１（図２のハッチング部分）と、第１テープ部１１よりも外周側に配置された第２テープ部１２（図２の白抜き部分）と、を備えている。内周領域Ｂは、グランドパッキン３における径方向の厚みの中央よりも径方向内側の領域であり、グランドパッキン３の最内周を含む。

【0021】

本実施形態の第１テープ部１１は、内周領域Ｂの一部、具体的にはグランドパッキン３の最内周から２巻き目までの間に配置されている。第２テープ部１２は、第１テープ部１１の外周側の端部からグランドパッキン３の最外周まで巻回されている。

【0022】

［第１テープ部］
図４は、第１テープ部１１の一部を示す斜視図である。第１テープ部１１は、膨張黒鉛材１３と、多数の孔１４ａが形成された第１多孔質材１４とが混合された混合テープからなる。膨張黒鉛材１３は、例えば、膨張黒鉛テープを細かく粉砕した粉砕物、又は膨張黒鉛テープの原料となる膨張黒鉛粉末である。

【0023】

第１多孔質材１４は、グランドパッキン３の内周面（最内周）３ｂに対する軸２の外周面２ａの摺動を阻害しない材料からなる。本実施形態の第１多孔質材１４は、例えば、平均粒径が１５μｍの竹炭（活性炭）の粉末である。

【0024】

第１テープ部１１は、例えば、膨張黒鉛材１３に第１多孔質材１４を５ｗｔ％～２０ｗｔ％の割合で混合した状態で、厚みが０．２ｍｍ～０．５ｍｍの帯状のテープ（混合テープ）に加圧成形されたものである。この混合テープには、潤滑剤１５が含浸されている。潤滑剤１５は、例えば１０ｗｔ％～３０ｗｔ％の割合で混合テープに含浸されている。これにより、第１テープ部１１における第１多孔質材１４の各孔１４ａには、潤滑剤１５が保持されている。図４では、潤滑剤１５をクロスハッチングで示している。本実施形態の潤滑剤１５は、例えばポリエーテル系等の液体潤滑剤である。

【0025】

［第２テープ部］
図５は、第２テープ部１２の一部を示す斜視図である。第２テープ部１２は、例えば、膨張黒鉛粉末が、第１テープ部１１と同じ断面形状となる帯状のテープ（膨張黒鉛テープ）に加圧成形されたものである。この膨張黒鉛テープには、潤滑剤は含浸されていない。したがって、第２テープ部１２は、潤滑剤が含浸されていない膨張黒鉛テープからなる。

【0026】

［第２多孔質材］
図６は、図２のＡ部拡大図である。 グランドパッキン３の内周領域Ｂ（図３参照）におけるテープ部材１０の巻回間には、多数の孔１６ａが形成された第２多孔質材１６からなる粉末が介在している。本実施形態では、第１テープ部１１における１巻き目（最内周）と２巻き目との巻回間、及び第１テープ部１１の２巻き目と第２テープ部１２の１巻き目との巻回間に、それぞれ第２多孔質材１６からなる粉末が介在している。

【0027】

本実施形態の第２多孔質材１６は、例えば、第１多孔質材１４と同じ竹炭（活性炭）である。第２多孔質材１６の各孔１６ａには、潤滑剤１７が保持されている。潤滑剤１７は、例えば、第１多孔質材１４に保持されている潤滑剤１５と同じポリエーテル系等の液体潤滑剤である。

【0028】

潤滑剤１７を保持している第２多孔質材１６からなる粉末は、グランドパッキン３の製造時において、巻回したテープ部材１０を金型に入れて加圧成形する前に、テープ部材１０の上方から振りかけられる。その際、前記粉末は、テープ部材１０における内周領域Ｂとなる部分に振りかけられる。その後、金型によってテープ部材１０が加圧成形されることで、グランドパッキン３の内周領域Ｂにおけるテープ部材１０の巻回間に、前記粉末がランダムに介在した状態となる。

【0029】

［作用効果］
以上の構成により、本実施形態におけるグランドパッキン３では、その最内周に配置された第１テープ部１１における第１多孔質材１４の孔１４ａに潤滑剤１５が保持されているので、従来のグランドパッキンと比較して潤滑剤がグランドパッキン３の最内周から外周側へ移動するのを抑えることができる。これにより、グランドパッキン３の内周面３ｂと軸２の外周面（摺動面）２ａとの間において潤滑剤が枯渇するのを抑制できるので、グランドパッキン３の耐摩耗性が低下するのを抑制することができる。

【0030】

また、第１テープ部１１よりも外周側に配置された第２テープ部１２には、潤滑剤が含浸されていないので、グランドパッキン３の全体に潤滑剤が含浸されている場合と比較して、グランドパッキン３の応力緩和が大きくなるのを抑えることができる。これにより、グランドパッキン３のシール特性が低下することも抑制することができる。

【0031】

また、第１テープ部１１は、グランドパッキン３の最内周だけでなく２巻き目にも配置されているので、グランドパッキン３の内周面３ｂと軸２の外周面２ａとの間で潤滑剤が枯渇するのをさらに抑制することができる。

【0032】

また、グランドパッキン３の内周領域Ｂにおけるテープ部材１０の巻回間には、多数の孔１６ａが形成された第２多孔質材１６からなる粉末が介在し、その第２多孔質材１６の各孔１６ａに潤滑剤１７が保持されている。これにより、第２多孔質材１６の各孔１６ａに保持されている潤滑剤１７が、グランドパッキン３の内周面３ｂに染み出すので、グランドパッキン３の内周面３ｂと軸２の外周面２ａとの間で潤滑剤が枯渇するのをさらに抑制することができる。

【0033】

また、第１多孔質材１４は、グランドパッキン３の内周面３ｂに対する軸２の外周面２ａの摺動を阻害しない材料である竹炭からなる。これにより、第１多孔質材１４を有する第１テープ部１１がグランドパッキン３の最内周に配置されても、軸２の外周面２ａの摺動が阻害されるのを抑制することができる。

【0034】

［その他］
上記実施形態において、第１テープ部１１は、グランドパッキン３の最内周から２巻き目までの間に配置されているが、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１テープ部１１は、グランドパッキン３の最内周のみに配置されていてもよいし、グランドパッキン３の内周領域Ｂの全体に配置されていてもよい。また、第１テープ部１１は、グランドパッキン３の全体に配置されていてもよい。

【0035】

第２テープ部１２は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば潤滑剤が含浸された膨張黒鉛テープであってもよい。第１多孔質材１４及び第２多孔質材１６は、竹炭以外に、セラミックス等の他の多孔質材であってもよい。第１多孔質材１４及び第２多孔質材１６は、互いに異なる材質であってもよく、例えば、第１多孔質材１４が竹炭で、第２多孔質材１６がセラミックスであってもよい。第１多孔質材１４及び第２多孔質材１６に保持される潤滑剤１５，１７は、上記実施形態に限定されるものではない。

【0036】

第２多孔質材１６は、上記実施形態以外のテープ部材１０の巻回間（例えば第２テープ部１２の巻回間）に介在させてもよい。また、第２多孔質材１６は、テープ部材１０の巻回間に介在させなくてもよい。

【0037】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0038】

２ 軸（相手材）
３ グランドパッキン
１０ テープ部材
１１ 第１テープ部
１３ 膨張黒鉛材
１４ 第１多孔質材
１４ａ 孔
１５ 潤滑剤
１６ 第２多孔質材
１６ａ 孔
１７ 潤滑剤
Ｂ 内周領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】