涡卷形垫圈的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可抑制内圈和外圈的变形的涡卷形垫圈(1),其具有:包括本体部(12a)、形成于本体部(12a)的内周的内周空卷部(12b)和形成于本体部(12a)的外周的外周空卷部(12c)的垫圈本体(12);内圈(13),在其外周面上形成可与内周空卷部(12b)内周面装脱的内圈卡爪部(13c);外圈(14),在其内周面上形成可与外周空卷部(12c)外周面装脱的外圈卡爪部(14c)。内周空卷部(12b)和外周空卷部(12c)的圈数设定为5～10圈。在内圈(13)外周面与内周空卷部(12b)的内周面中除内圈卡爪部(13c)的部分之间,形成有规定的第一间隙(S1)。在外圈(14)内周面与外周空卷部(12c)的外周面中除外圈卡爪部(14c)的部分之间形成有规定的第二间隙(S2)。
【专利说明】涡卷形垫圈【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涡卷形垫圈。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，在构成气体或液体等流体的流路的配管连接部位等，为了防止流体由对置的密封面间泄漏，而设置涡卷形垫圈。作为该涡卷形垫圈，如图6及图7所示具有:使由带状金属制薄板构成的环形材料101，与由膨胀石墨或氟树脂等软质材料构成的带状填充材料102重合，并卷绕成涡卷形而成的环形垫圈本体103 ;作为加固环部件安装于该垫圈本体103的内侧和外侧的内圈104及外圈105 (例如，参照专利文献I)。
[0003]该涡卷形垫圈在使用时，安 装于对置的密封面201之间。此时，使上述密封面201彼此相互靠近并加以固定，从该轴向两端面向垫圈本体103施加规定的紧固压力，确保两密封面201之间的密封性。
[0004]为了使上述内圈104和外圈105分别可装脱地安装于垫圈本体103，在垫圈本体103附近沿周向每隔固定的间隔设置多个内圈卡爪部104a和外圈卡爪部105a。通过使该内圈卡爪部104a和外圈卡爪部105a向垫圈本体103 —侧扣压,而与该垫圈本体103卡合。这样，当垫圈本体103到达使用寿命时，仅更换垫圈本体103就可以循环使用内圈104和外圈 105。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:专利第3938093号公报
[0008]垫圈本体103在其安装时由对置的密封面201紧固而在轴向上被压缩，因此，垫圈本体103的内周侧向径向内侧膨胀而发生弹性变形，挤压内圈104的外周面。同样地，垫圈本体103的外周一侧向径向外侧膨胀而发生弹性变形，挤压外圈105的内周面。因此，当紧固压力过大时，垫圈本体103的挤压力增大使得内圈104和外圈105变形，从而产生上述内圈104和外圈105不能循环使用的问题。
【发明内容】
[0009]本发明有鉴于上述的问题，其目的在于提供一种涡卷形垫圈，可抑制因对垫圈本体作用过大的紧固压力而造成内圈和外圈变形。
[0010]本发明的涡卷形垫圈，其特征在于具有:具有:垫圈本体，其具有重叠环形材料和填充材料，并形成为涡卷状的本体部；形成于所述本体部的内周、仅卷绕有所述环形材料的内周空卷部；和形成于所述本体部的外周、仅卷绕有所述环形材料的外周空卷部,其中，所述环形材料为带状的金属制薄板，所述填充材料为带状的软质材料；内圈，其设置于所述垫圈本体的内周空卷部的径向内侧，并在外周面形成有可与所述内周空卷部的内周面装脱的内圈卡爪部；和外圈，其设置于所述垫圈本体的外周空卷部的径向外侧，并在内周面形成有可与所述外周空卷部的外周面装脱的外圈卡爪部，所述内周空卷部和外周空卷部的圈数设定为5?10圈,在所述内周空卷部的内周面,和所述内圈的外周面中除所述内圈卡爪部的部分之间，形成有规定的第一间隙，在所述外周空卷部的外周面，和所述外圈的内周面中除所述外圈卡爪部的部分之间，形成有规定的第二间隙。
[0011]根据本发明，由于垫圈本体的内周空卷部和外周空卷部的圈数为卷绕较多为5?10圈，因此在由对置的密封面紧固垫圈本体时，可抑制内周空卷部向径向内侧膨胀和外周空卷部向径向外侧膨胀。另外，由于在内周空卷部的内周面与内圈外周面之间形成有第一间隙，并且在外周空卷部的外周面与外圈内周面之间形成有第二间隙，因此在由对置的密封面紧固垫圈本体时，可允许垫圈本体分别向径向内侧和径向外侧膨胀所述第一间隙和第二间隙的厚度。这样，就可以降低垫圈本体的内周面向内圈外周面的径向内侧挤压的挤压力，并降低垫圈本体的外周面向外圈内周面的径向外侧挤压的挤压力，因此即使对垫圈本体施加过大的紧固压力，也可有效的抑制所述挤压力造成的内圈和外圈的变形。其结果可提闻内圈和外圈的循环使用率。
[0012]另外，所述内圈的轴向厚度和所述外圈的轴向厚度彼此大致相同，且小于所述垫圈本体的轴向厚度，所述第一间隙和第二间隙的厚度设定为，所述垫圈本体的轴向厚度与所述内圈或外圈的轴向厚度之差的0.5?1.0倍。
[0013]此时，由于第一间隙和第二间隙设定为允许垫圈本体向径向内侧和径向外侧膨胀适当的距离，因此可有效减少作用于内圈和外圈的挤压力。
[0014]另外，优选所述第一间隙和第二间隙设定为，在压缩该垫圈本体，使所述垫圈本体的轴向厚度达到所述内圈或外圈轴向厚度时，所述内周空卷部的内周面与所述内圈的外周面接触，并且所述外周空卷部的外周面与所述外圈的内周面接触。
[0015]此时，即使垫圈本体的轴向厚度被压缩到所述内圈或外圈轴向厚度的过程，而使垫圈本体被过度压缩时,也可有效减少作用于内圈和外圈的挤压力。
[0016]另外，优选所述压缩后的所述垫圈本体的压缩密度，与所述压缩前的所述垫圈本体的非压缩密度相比，以该非压缩密度为基准，大20%?50%。此时，更可有效减少对内圈和外圈的挤压力。
[0017]另外，优选所述非压缩密度为3.0?5.0g/cm3,所述压缩密度为4.0?6.0g/cm3。此时，更可有效减少对内圈和外圈的挤压力。
[0018]根据本发明的涡卷形垫圈，即使对垫圈本体施加过大的紧固压力，也可有效的抑制内圈和外圈的变形，可提闻内圈和外圈的循环使用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明一个实施方式的涡卷形垫圈的俯视图。
[0020]图2为表示上述涡卷形垫圈在使用状态下的图1的A-A方向观看的剖面图。
[0021]图3中(a)是图1的B-B方向观看的剖面图，(b)是图1的C-C方向观看的剖面图。
[0022]图4为表示上述涡卷形垫圈在安装于对置的密封面间之前状态的图1的D-D方向观看的剖面图。
[0023]图5为表示上述涡卷形垫圈在使用状态下对垫圈本体施加过大的紧固压力的状态的图1的D-D方向观看的剖面图。[0024]图6是表示现有技术的涡卷形垫圈的俯视图。
[0025]图7为图6的E-E方向观看的剖面图。
[0026]附图标记说明
[0027]I 涡卷形垫圈
[0028]12 垫圈本体
[0029]12a 本体部
[0030]12b 内周空卷部
[0031]12c 外周空卷部
[0032]13 内圈
[0033]13c 内圈卡爪部
[0034]14 外圈
[0035]14c 外圈卡爪部
[0036]15 环形材料
[0037]16 填充材料
[0038]SI 第一间隙
[0039]S2 第二间隙
【具体实施方式】
[0040]下面参照附图对本发明涡卷形垫圈的实施方式进行说明。
[0041]图1为本发明一个实施方式的涡卷形垫圈的俯视图。图2为表示该涡卷形垫圈在使用状态下的图1的A-A方向观看的剖面图。在图1中，该涡卷形垫圈I具有:环形的垫圈本体12 ;作为加固环形部件可拆装地安装于该垫圈本体12的内周侧的内圈13 ;作为加固环形部件可拆装地安装于该垫圈本体12的外周侧的外圈14。
[0042]如图2所示，涡卷形垫圈I安装于例如配管连接部位处相互对置的一对凸缘2的密封面2a之间。通过使上述密封面2a彼此相互靠近而紧固涡卷形垫圈1，从该轴向两侧对垫圈本体12施加规定的紧固压力W，确保两密封面2a之间的密封性。
[0043]垫圈本体12包括:本体部12a;形成于本体部12a内周的内周空卷部12b和形成于本体部12a外周的外周空卷部12c。将由带状的金属(不锈钢等)制薄板构成的环形材料
15、和与该环形材料15同样宽度的软质材料(膨胀石墨等)构成的带状填充材料16重合，并卷曲形成涡卷状而形成本体部12a。
[0044]不夹入填充材料16，仅卷绕环形材料15而形成内周空卷部12b和外周空卷部12c,其圈数设定为5?10圈。在内周空卷部12b的内周面,形成有沿其周向向径向外侧凹陷的V字槽12bl。在外周空卷部12c的外周面，形成有沿其周向向径向外侧凸出的山形膨出部12cl。使用点焊等，分别将内周空卷部12b和外周空卷部12c的各端部与重合的内周空卷部12b和外周空卷部12c固定，由此整体形成一个环形的垫圈本体12。
[0045]图3 Ca)是图1的B-B方向观看的剖面图，图3 (b)是图1的C-C方向观看的剖面图。在图3 (a)中，使用冷轧钢板或不锈钢板等金属材料形成环形的内圈13，内圈13设置于垫圈本体12的内周空卷部12b的径向内侧。对内圈13的外周全部圆周实施倒角加工，由此在内圈13的外周面沿周向延伸设置突条13a。[0046]在内圈13的外周面，形成有例如在周向等间隔配置的8个L形的内圈缺口部13b(参照图1)，和与各内圈缺口部13b相邻配置的单独的内圈卡爪部13c。
[0047]内圈卡爪部13c可装脱地与垫圈本体12的内周空卷部12b内周面卡合。具体来说，将与各内圈缺口部13b相邻的内圈卡爪部13c的前端，周向上每隔一个向径向外侧(垫圈本体12—侧)推出(参照图1)。通过使形成在内圈卡爪部13c与垫圈本体12对置的面的突条13a，与形成于垫圈本体12的内周空卷部12b上的V字槽12bl卡合，而使内圈13和垫圈本体12成为一体。
[0048]另外，本实施方式中，在周向上每隔一个的内圈缺口部13b使内圈卡爪部13c推出，但是也可以使周向上全部的与内圈缺口部13b相邻的内圈卡爪部13c推出。
[0049]在图3 (b)中，与内圈13相同，使用冷轧钢板或不锈钢板等金属材料形成环形的外圈14,使外圈14设置于垫圈本体12的外周空卷部12c的径向外侧。在外圈14的内周，沿周向延伸设置有与垫圈本体12的膨出部12cl相适应的V字槽14a。
[0050]在外圈14的内周面，形成有例如周向等间隔设置的8个T字型外圈缺口部14b(参照图1)，和与各外圈缺口部14b相邻设置的各2个外圈卡爪部14c。
[0051]外圈卡爪部14c可装脱地与垫圈本体12的外周空卷部12c外周面卡合。具体来说，将与各外圈缺口部14b相邻的2个外圈卡爪部14c的各个前端，周向上每隔一个的向径向内侧(垫圈本体12—侧)推出(参照图1)。通过使垫圈本体12的膨出部12cl卡合于外圈卡爪部14c的形成于与垫圈本体12对置的面的V字槽14a,而使外圈14和垫圈本体12成为一体。
[0052]另外，在本实施方式中，对于在周向上每隔一个外圈缺口部14b，将2个外圈卡爪部14c推出，但是也可在周向上推出所有与外圈缺口部14b相邻的外圈卡爪部14c，或者仅推出与各外圈缺口部14b相邻的2个外圈卡爪部14c中的任意一个。
[0053]上述所述构成的润卷形垫圈I，可容易地利用内圈卡爪部13c和外圈卡爪部14c对垫圈本体12组装内圈13和外圈14。因此，可将使用寿命耗尽的垫圈本体12简单地替换为新品，其结果可有效地循环使用内圈13和外圈14。
[0054]图4为表示涡卷形垫圈I在安装于对置的密封面2a间之前(压缩前)状态的图1中D-D方向观看的剖面图。在图4中，内圈13的轴向厚度t2和外圈14的的轴向厚度t3大致相同，且比垫圈本体12的轴向厚度tl薄。因此，在紧固所述各密封面2a向垫圈本体12施加紧固压力W时，如图2所示，在轴向压缩垫圈本体12时，不使各密封面2a与内圈13和外圈14的轴向两端面接触，由此使所施加的紧固压力W为适当值。
[0055]此处，“大致相同”不仅是指内圈13的厚度t2和外圈14的厚度t3相同的情形，也包括相互之间略有差值的情形。另外，在本实施方式中，对所述厚度t2、t3相同的情形进行说明。
[0056]在使用涡卷形垫圈I时，如图5所示，过度紧固彼此对置的密封面2a，使垫圈本体12的厚度tl压缩到内圈13的厚度t2(外圈14的厚度t3。下面相同)的情形，即在使垫圈本体12压缩时，各密封面2a与内圈13和外圈14的轴向两端面接触。此时，由于对垫圈本体12施加过大的紧固压力W，因此垫圈本体12进一步发生弹性变形，而向径向内侧和径向外侧膨胀。本实施方式中的涡卷形垫圈I即使发生这样的弹性变形，也可抑制垫圈本体12对内圈13的外周面和外圈14的内周面施加的挤压力。[0057]具体来说，如图4所示，除内圈缺口部13b和内圈卡爪部13c的部分，在垫圈本体12的内周空卷部12b的内周面与内圈13的外周面之间形成有规定的第一间隙SI。除外圈缺口部14b和外圈卡爪部14c的部分,在垫圈本体12的外周空卷部12c的外周面与外圈14的内周面之间形成规定的第二间隙S2。
[0058]第一间隙SI和第二间隙S2的厚度设定为，垫圈本体12的厚度tl与内圈13的厚度t2的厚度差(tl-t2)的0.5?1.0倍。更优选为，如图5所示，第一间隙SI和第二间隙S2设定为，在压缩垫圈本体12，使垫圈本体12的厚度tl到达内圈13的厚度t2的厚度时，内周空卷部12b的内周面与内圈13的外周面接触，且外周空卷部12c的外周面与外圈14的内周面接触。在本实施方式中，由于上述厚度差(tl_t2)是1.5mm,因此第一间隙SI和第二间隙S2的范围设定为0.75?1.5mm。
[0059]对于本实施方式的涡卷形垫圈1，由于可抑制作用挤压力，因此在由对置的密封面2a压缩后，垫圈本体12的压缩密度σ b小于现有技术中的垫圈本体的压缩密度小。
[0060]具体来说，上述压缩密度σ b，与被对置的密封面2a压缩前的垫圈本体12的非压缩密度σ a相比，以该非压缩密度σ a为基准，增大20%?50%。更优选为，非压缩密度σ a在3.0?5.0g/cm3的范围内，压缩密度σ b在4.0?6.0g/cm3的范围内。
[0061]例如可通过调整垫圈本体12的本体部12a卷绕为涡卷状时卷起负荷来设定所述非压缩密度σ a。在本实施方式中，较松缓地卷绕本体部12a，以使在垫圈本体12的本体部12a卷绕为涡卷状时，卷起负荷小于现有技术的卷起负荷。由此，可将所述非压缩密度oa设定在上述范围内。
[0062]另外，虽然本实施方式的涡卷形垫圈1，在被对置的密封面2a压缩后，垫圈本体12的压缩密度Ob比现有技术的垫圈本体的压缩密度小，但是也可以使该压缩后的垫圈本体12的压缩率比现有技术的垫圈本体的压缩率高。
[0063]根据上述构成的本实施方式的涡卷形垫圈1，由于垫圈本体12的内周空卷部12b和外周空卷部12c的圈数卷绕较多，为5?10圈，因此当由对置的密封面2a紧固垫圈本体12时，可抑制内周空卷部12b向径向内侧膨胀，并可抑制外周空卷部12c向径向外侧膨胀。另外，由于在内周空卷部12b的内周面与内圈13外周面之间形成有第一间隙SI，且在外周空卷部12c的外周面与外圈14内周面之间形成有第二间隙S2，因此当由对置的密封面2a紧固垫圈本体12时，可允许垫圈本体12分别向径向内侧和径向外侧膨胀第一间隙SI和第二间隙S2的厚度。这样，就可以降低垫圈本体12的内周面向内圈13外周面的径向内侧挤压的挤压力，并可以降低垫圈本体12的外周面向外圈内周面的径向外侧挤压的挤压力，因此即使对垫圈本体12施加过大的紧固压力W，也可有效地抑制所述挤压力造成的内圈13和外圈14的变形。其结果可提闻内圈13和外圈14的循环使用率。
[0064]另外，第一间隙SI和第二间隙S2的厚度设定为，垫圈本体12的厚度tl与内圈13的厚度t2的厚度差(tl-t2)的0.5?1.0倍，由此，可将第一间隙SI和第二间隙S2设定为，允许垫圈本体12向径向内侧和径向外侧膨胀适当的长度。从而可有效减小作用于内圈13和外圈14的挤压力。
[0065]第一间隙SI和第二间隙S2设定为:在压缩垫圈本体12，使垫圈本体12的厚度tl压缩到内圈13的厚度t2时，内周空卷部12b的内周面与内圈13的外周面接触，并且外周空卷部12c的外周面与外圈14的内周面接触。由此，即使垫圈本体12的厚度tl被压缩到内圈13的厚度t2的过程，而使垫圈本体12过度压缩时，也可有效减小作用于内圈13和外圈14的挤压力。
[0066]另外，上述被压缩后的垫圈本体12的压缩密度σ b，与所述压缩前的垫圈本体12的非压缩密度σ a相比，以该非压缩密度σ a为基准，大20%?50%。由此更可有效减小作用于内圈13和外圈14的挤压力。
[0067]另外，使垫圈本体12的非压缩密度σ a为3.0?5.0g/cm3,压缩后的垫圈本体12的压缩密度σ b为4.0?6.0g/cm3,由此更可有效减小作用于内圈13和外圈14的挤压力。
[0068]本发明不仅限于上述实施方式。例如，在本实施方式中设定内圈13的厚度t2和外圈14的厚度t3相同，但是只要是小于垫圈本体12的轴向厚度tl，也可以设定为相互之间有些差异。
[0069]此时，可将第一间隙SI和第二间隙S2的厚度设定为较大的一者。例如t2 < t3时，可将第一间隙SI和第二间隙S2的厚度设定为，垫圈本体12的厚度tl和外圈14的厚度t3之间的差(tl-t3)的0.5?1.0倍。可以将第一间隙SI和第二间隙S2设定为，在压缩垫圈本体12，使垫圈本体12的厚度tl到达外圈14的厚度t3的厚度时，内周空卷部12b的内周面与内圈13的外周面接触,并且外周空卷部12c的外周面与外圈14的内周面接触。
【权利要求】
1.一种涡卷形垫圈，其特征在于，具有: 垫圈本体，其具有重叠环形材料和填充材料，并形成为涡卷状的本体部；形成于所述本体部的内周、仅卷绕有所述环形材料的内周空卷部；和形成于所述本体部的外周、仅卷绕有所述环形材料的外周空卷部，其中，所述环形材料为带状的金属制薄板，所述填充材料为带状的软质材料； 内圈，其设置于所述垫圈本体的内周空卷部的径向内侧，并在外周面形成有可与所述内周空卷部的内周面装脱的内圈卡爪部；和 外圈，其设置于所述垫圈本体的外周空卷部的径向外侧，并在内周面形成有可与所述外周空卷部的外周面装脱的外圈卡爪部， 所述内周空卷部和外周空卷部的圈数设定为5?10圈， 在所述内周空卷部的内周面，和所述内圈的外周面中除所述内圈卡爪部的部分之间，形成有规定的第一间隙， 在所述外周空卷部的外周面，和所述外圈的内周面中除所述外圈卡爪部的部分之间，形成有规定的第二间隙。
2.根据权利要求1所述的涡卷形垫圈，其特征在于， 所述内圈的轴向厚度和所述外圈的轴向厚度彼此大致相同，且小于所述垫圈本体的轴向厚度， 所述第一间隙和第二间隙的厚度设定为，所述垫圈本体的轴向厚度与所述内圈或外圈的轴向厚度之差的0.5?1.0倍。
3.根据权利要求2所述的涡卷形垫圈，其特征在于， 所述第一间隙和第二间隙设定为，在压缩该垫圈本体，使所述垫圈本体的轴向厚度达到所述内圈或外圈轴向厚度时，所述内周空卷部的内周面与所述内圈的外周面接触，并且所述外周空卷部的外周面与所述外圈的内周面接触。
4.根据权利要求3所述的涡卷形垫圈，其特征在于， 所述压缩后的所述垫圈本体的压缩密度，与所述压缩前的所述垫圈本体的非压缩密度相比，以该非压缩密度为基准，大20%?50%。
5.根据权利要求4所述的涡卷形垫圈，其特征在于， 所述非压缩密度为3.0?5.0g/cm3，所述压缩密度为4.0?6.0g/cm3。
【文档编号】F16J15/12GK103939606SQ201410024928
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】三吉猛, 末广笃 申请人:日本皮拉工业株式会社