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球形环密封件

阅读：52发布：2021-02-24

IPRDB可以提供球形环密封件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且揭示了一种球形环密封件（34），包括：球形环基底件（32），该球形环基底件（32）由圆柱形内表面（28）、局部凸出球形表面（29）和环形端面（30、31）限定；以及外层（33），该外层（33）与局部凸出球形表面（29）形成一体。球形环基底件（32）包括：加固件（5），该加固件（5）由金属丝网（4）构成；以及耐热材料（6），该耐热材料（6）包括膨胀石墨和磷酸盐，并与加固件（5）混合和形成一体。外层包括：耐热材料（6），该耐热材料（6）包括膨胀石墨和磷酸盐；以及加固件（5），该加固件由金属丝网（4）构成并与耐热材料（6）混合和形成一体。耐热材料（6）中所含的膨胀石墨具有0.1质量％或更低的灰分含量以及99.7质量％或更高的石墨含量。，下面是球形环密封件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用在排气管接头中的球形环密封件，所述球形环密封件包括：球形环基底件，所述球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及所述局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及外层，所述外层一体地形成在所述球形环基底件的所述局部凸出球形表面上；其中，所述球形环基底件包括由金属丝网制成的加固件以及含有膨胀石墨和至少磷酸盐的耐热材料，所述耐热材料被压缩成填充所述加固件的所述金属丝网的网眼并与所述加固件以混合形式形成一体，并且所述外层包括耐热材料和加固件，所述耐热材料包含膨胀石墨和至少磷酸盐，且所述加固件由以混合形式与所述耐热材料形成一体的金属丝网制成，所述耐热材料中的所述膨胀石墨具有不大于0.1质量％的灰分含量和不少于99.8质量％的石墨含量，以及其中，所述耐热材料包含0.1至16质量％比例的磷酸盐。

2.如权利要求1所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料中的所述膨胀石墨具有不大于0.05质量％的灰分含量。

3.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料中的所述膨胀石墨具有不大于0.01质量％的灰分含量。

4.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料中的所述膨胀石墨含有不大于0.17质量％(不大于1700ppm质量)比例的硫。

5.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料中的所述膨胀石墨含有不大于0.1质量％(不大于1000ppm质量)比例的硫。

6.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料中的所述膨胀石墨含有不大于0.01质量％(不大于100ppm质量)比例的硫。

7.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料中的所述膨胀石墨含有不大于0.005质量％(不大于50ppm质量)比例的硫。

8.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述耐热材料包含0.05至5质量％比例的五氧化二磷。

9.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述外层的外表面形成包含膨胀石墨和磷酸盐的所述耐热材料的光滑表面。

10.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述外层的外表面形成包含膨胀石墨、磷酸盐和五氧化二磷的所述耐热材料的光滑表面。

11.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述外层的外表面形成光滑表面，所述光滑表面中由所述加固件构成的表面和由含有膨胀石墨和磷酸盐的所述耐热材料构成的表面以混合形式存在。

12.如权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述外层的外表面形成光滑表面，所述光滑表面中由所述加固件构成的表面和由含有膨胀石墨、磷酸盐和五氧化二磷的所述耐热材料构成的表面以混合形式存在。

说明书全文

球形环密封件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种适合用在汽车排气管的球形管接头内的球形环密封件。

背景技术

[0002] 图15示出汽车发动机的排气通道的一实施例，发动机的相应气缸（未示出）内产生的废气被收集在废气歧管催化净化器600内并通过排气管601和排气管602送到辅助消音器603。穿过该辅助消音器603的废气再通过排气管604和排气管605被送往消音器606，并通过该消音器606排放至大气。

[0003] 诸如这些排气管601和602以及604和605、辅助消音器603、消音器606之类的排气系统构件会由于发动机的颠簸特性和振动而反复地经受应力。尤其是在高速转动且高输出发动机的情形中，施加到排气系统构件上的应力变得相当大。因而，排气系统构件可能产生疲劳损坏，且发动机振动会使排气系统构件发生共振，由此在某些情况下增大车厢内的噪音。为了克服这些问题，排气歧管催化净化器600与排气管601之间的连接部分607和排气管608与排气管604之间的连接部分605通过诸如排气管球形接头或波纹管型接头之类的振动吸收机构可动地连接，由此提供的优点在于，吸收了由于诸如汽车发动机的颠簸特性和振动使排气系统构件反复经受的应力，由此防止这些废气系统构件的疲劳损坏等的可能性，并克服了发动机振动使废气系统构件共振并增大车厢内部噪声的问题。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：JP-B-58-21144

[0007] 专利文献2：JP-A-2001-99325

发明内容

[0008] 本发明所要解决的问题

[0009] 作为上述振动吸收机构的一实施例，能够引用专利文献1中描述的排气管接头。与波纹管型接头相比，该排气管接头的优点在于，其能够实现制造成本的降低且耐用性优异。但是，用在该排气管接头内的密封件是这样形成的：由膨胀石墨制成的耐热材料和由金属丝网制成的加固件被压缩成使耐热材料填充加固件的网眼，且耐热材料和加固件由此以混合形式形成一体。通常以下述方式制造用在该密封件中的膨胀石墨片。使天然鳞片状石墨、初生石墨（kish graphite）等的粉末通过阳极氧化或浸渍在混合酸（将例如硝酸或类似物添加到浓硫酸中而形成）中而进行氧化处理，并用水洗涤该材料然后干燥，接着通过加热和膨胀过程产生膨胀石墨。这样得到的膨胀石墨粉末通过压制机或滚压机进行压缩模制。该膨胀石墨片不仅耐化学性、耐热性、隔热性和导电性优异（石墨的特征），而且具有高柔性和压缩恢复性。因此，膨胀石墨片广泛用作各种填料和高温隔热材料。

[0010] 但是，由于其初始材料是天然鳞片状石墨或初生石墨，所以该膨胀石墨片包含大量的诸如硅（Si）以及铁（Fe）和铝（Al）的金属杂质、以及诸如灰分的杂质。另外，由于膨胀石墨片通过在使用浓硫酸作为基础的混合酸（硫酸：硝酸=9:1）中经受浸渍而制成，所以膨胀石墨片具有留有大量硫酸化合物、尤其是硫（S）的缺点。包含大量这种硫酸化合物和灰分的膨胀石墨可能会导致不利地影响耐腐蚀性和造成耐热性和耐用性下降的问题。

[0011] 尤其由于近年来发动机性能改进使排气温度上升，且由于为了改进汽车的噪声、振动和声振粗糙度（NVH）特性，将球形管结构设置在上述排气管催化式排气净化器附近的情况下使球形管接头更靠近发动机侧定位而造成的排气管温度上升，常规密封件在耐热性方面已不能满足使用条件。因此，迫切需要改进密封件本身的耐热性，且考虑到上述观点需要改进耐热材料的耐热性。

[0012] 对于上述需求，本申请人提出一种即使在超过600℃的高温下也呈现耐热性（耐氧化磨损）且密封性优异（参见专利文献2）的密封件。在该专利文献2中，揭示了一种球形环密封件，其尤其用作排气管球形接头，并具有在其中心部分内限定通孔的圆柱形内表面、形成局部凸出球形表面形状的外表面、以及外表面的大直径侧环形端面。在从圆柱形内表面延伸到形成局部凸出球形表面形状的外表面的其内部，球形环密封件具有由压缩金属丝网制成的加固件以及包含膨胀石墨、五氧化二磷和磷酸盐的耐热材料，该耐热材料填充加固件的金属丝网的网眼，并被压缩成以混合形式与加固件一体形成。形成局部凸出球形表面形状的外表面形成光滑表面，其中由包含膨胀石墨、五氧化二磷和磷酸盐的耐热材料的外表面层和由金属丝网制成并与外表面层一体形成的加固件以混合形式露出。

[0013] 由于在从圆柱形内表面延伸到形成局部凸出球形表面形状的外表面的其内部中，上述球形环密封件具有由压缩金属丝网制成的加固件和包含膨胀石墨、五氧化二磷和磷酸盐并填充加固件的金属丝网的网眼的耐热材料，且该耐热材料被压缩成以混合形式与加固件一体形成，由于五氧化二磷和磷酸盐的氧化抑制作用，即使在超过600℃的高温下，构成耐热材料的主要成分的膨胀石墨在高温下的氧化磨损也会减小，于是改进球形环密封件的耐热性。

[0014] 对于该专利文献2中描述的球形环密封件，由于耐热材料中所含五氧化二磷和磷酸盐的氧化抑制作用，相比专利文献1描述的密封件改进了耐热性（耐氧化磨损），且显著改善由于耐热材料中膨胀石墨的氧化磨损造成的密封件的重量减少量。但是，即使对于该专利文献2中描述的球形环密封件，也很难说包含膨胀石墨的耐热材料的耐热性在诸如上述NVH方面有改进，且需要耐热性的进一步改进。

[0015] 作为进行认真研究来满足上述要求的结果，通过上述专利文献2中描述的五氧化二磷和磷酸盐的氧化抑制作用对于膨胀石墨的有效利用，且通过关注构成耐热材料的主要成分的膨胀石墨，本发明人发现，通过减少膨胀石墨中所含金属杂质、灰分和硫的含量并通过增加石墨的含量（石墨纯度），能够进一步改进耐热材料本身的耐热性，于是即使用在超过600℃的高温下，也能够降低由于球形环密封件的氧化磨损造成的重量减轻。

[0016] 基于上述发现设计了本发明，且其目的是提供即使用在超过600℃的高温下也减少氧化磨损的球形环密封件，由此减少由于氧化磨损造成的重量减轻并改进密封特性。

[0017] 解决问题的方法

[0018] 一种根据本发明的用在排气管接头中的球形环密封件包括：球形环基底件，该球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面、以及局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及外层，该外层一体地形成在球形环基底件的球形凸出球形表面上，其中，球形环基底件包括由金属丝网制成的加固件以及含有膨胀石墨和至少磷酸盐的耐热材料，耐热材料被压缩成填充加固件的所述金属丝网的网眼并与加固件以混合形式形成一体；并且外层包括耐热材料和包含膨胀石墨和至少磷酸盐的加固件，且加固件由以混合形式与耐热材料形成一体的金属丝网制成；耐热材料中的膨胀石墨具有不大于0.1质量％的灰分含量和不少于99.7质量％的石墨含量。

[0019] 在本发明中，灰分含量统指通过在高温空气中（1000℃左右）加热膨胀石墨以及诸如铁、钙、硅和铝的金属杂质并通过完全燃烧碳含量而得到的残留物（金属杂质的氧化物，包括氧化硅、氧化铁、氧化铝等）。

[0020] 根据本发明的球形环密封件，由于构成耐热材料的主要成分的膨胀石墨具有极高的纯度，具有不大于0.1质量％的灰分含量和不少于99.7质量％的石墨含量，所以改进膨胀石墨本身的耐热性。此外，由于增加了包含在其中的至少磷酸盐的氧化抑制作用，抑制了超过600℃的高温范围下的氧化磨损，于是抑制由于氧化磨损造成的耐热材料的重量减轻，由此能够改进密封特性。

[0021] 在本发明中，耐热材料中的膨胀石墨可具有不大于0.1质量％的灰分含量和不少于99.8质量％的石墨含量。

[0022] 在根据本发明的球形环密封件中，耐热材料中的膨胀石墨具有较佳地不大于0.05质量％、更佳地不大于0.01质量％的灰分含量。

[0023] 由于耐热材料的膨胀石墨中所含灰分用作膨胀石墨的杂质，所以灰分含量越少，膨胀石墨本身具有的特性、诸如耐热性和柔性改进得越多，从而实质上理想的是含量为0（零）。但是，由于需要昂贵的处理成本来将含量设为零，从球形环密封件所需的条件、尤其是耐热性（氧化磨损的抑制）的观点来看，其含量不大于0.1质量％，且最佳地不大于0.01质量％。

[0024] 在根据本发明的球形环密封件中，耐热材料中的膨胀石墨可含有不大于1700ppm质量、较佳地不大于1000ppm质量、更佳地不大于500ppm质量、甚至更佳地不大于100ppm质量、且再更佳地不大于50ppm质量比例的硫。

[0025] 在制造膨胀石墨的过程中含有作为残留硫的硫。本文将给出制造膨胀石墨的方法的描述。

[0026] 在搅动98%浓度的浓硫酸的同时，将60%的过氧化氢水溶液添加到浓硫酸内作为氧化剂，且将该溶液用作反应溶液。使该反应溶液冷却并保持在10℃温度，将粒度为30至80目的天然鳞片状石墨粉末加入反应溶液，使反应进行几十分钟。随后，通过抽吸过滤将酸化的石墨分离，并重复两次清洗操作，在该清洗操作中，在水中搅动酸化石墨几十分钟，然后，经过抽吸过滤，由此，从酸化石墨中充分地除去硫酸含量。然后，使充分除去了硫酸含量的酸化石墨在110℃的温度下保持在干燥炉中干燥数小时，这用作为酸化处理的石墨材料。使该酸化处理的石墨材料在炉内1000℃的温度下经受5秒的处理以产生裂解气。石墨层之间的间隙通过其气体压力膨胀而制造膨胀石墨颗粒（膨胀率：240倍）。使这些膨胀石墨颗粒经受压缩成形或滚压成形，由此制成具有所需厚度的膨胀石墨片。

[0027] 在上述制造过程中，在制成酸化处理石墨时使用诸如硫酸、硝酸以及硫酸和硝酸的混合酸之类的氧化溶剂。在使用硝酸作为该氧化溶剂的情况下，在膨胀石墨中不形成残留的硫，但酸化处理石墨材料的生产率较差，从而在目前情况下必须使用硫酸或硫酸和硝酸的混合酸，且因此残留的硫必然包含在这样得到的酸化处理石墨中。

[0028] 在包含该残留硫的膨胀石墨用在例如密封件（密封件、填料等）和滑动件（轴承等）的情况下，不影响耐热性，但有残留硫引起的腐蚀问题。残留硫的腐蚀程度根据残留硫的相对含量变化，但根据本发明人进行的试验，确认如果含量不大于1700ppm质量（不大于0.17质量％），不产生由于腐蚀造成的缺陷，且如果含量不大于1000ppm质量则更是如此。由于该硫还与上述灰分以相同方式用作膨胀石墨的杂质，所以硫含量越少，膨胀石墨本身具有的上述特性改进得越多，从而实质上理想的是含量为0（零）。但是，由于工业上难以将残留硫设为零，从球形环密封件所需的条件、尤其是耐热性的观点看，其含量不大于1700ppm质量、较佳地不大于1000ppm质量、更佳地不大于500ppm质量、甚至更佳地不大于100ppm质量、且最佳地不大于50ppm质量。

[0029] 在根据本发明的球形环密封件中，耐热材料至少包含0.1至16质量％、较佳地0.5至8质量％的磷酸盐。

[0030] 耐热材料的膨胀石墨中所含磷酸盐在高温下具有抑制膨胀石墨的氧化磨损的作用。磷酸盐可选自磷酸二氢锂（LiH2PO4）、磷酸氢二锂（Li2HPO4）、磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]、磷酸氢钙（CaHPO4）、磷酸二氢铝[Al(H2PO4)3]以及磷酸氢二铝[Al2(HPO4)3]。

[0031] 耐热材料还可含有0.05至5质量％、较佳地0.5至3质量％的五氧化二磷，该五氧化二磷与上述磷酸盐结合在高温下具有抑制膨胀石墨的氧化磨损的作用。五氧化二磷选自正磷酸(H3PO4)，偏磷酸（HPO3），聚磷酸、尤其是诸如焦磷酸（H4P2O7）和三聚磷酸（H5P8O10）的链式冷凝磷酸，以及聚偏磷酸、尤其是诸如三偏磷酸和四偏磷酸的环式冷凝磷酸。五氧化二磷通常在制造上述膨胀石墨时与酸化石墨粉末一起以水溶液的形式使用，且这些磷酸中的每个在磷酸的脱水反应中以五氧化二磷(P2O5)的形式包含在膨胀石墨中。

[0032] 在根据本发明的球形环密封件中，一体形成在球形环密封件的局部凸出球形表面上的外层的外表面可形成耐热材料的光滑表面，该耐热材料包含膨胀石墨和磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷。此外，外层的外表面可形成光滑表面，光滑表面中由加固件构成的表面和由包含膨胀石墨和磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷的耐热材料的表面以混合形式存在。

[0033] 一体形成在该球形环密封件的局部凸出球形表面上的外层的外表面是用作相对于球形管接头的匹配件的滑动表面和密封表面的部分。特别是，从抑制在匹配件的表面上形成耐热材料的过多膜和使与匹配件滑动接触的匹配件的表面上光滑滑动的观点看，外层的外表面较佳地形成后一种情况的光滑表面，其中由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0034] 本发明的优点

[0035] 根据本发明，球形环密封件由以下构件构成：球形环基底件，该球形环基底件由圆柱形内表面、局部凸出球形表面和该局部凸出球形表面的大直径侧和小直径侧环形端面限定；以及外层，该外层一体形成在该球形环基底件的局部凸出球形表面上。球形环基底件包括由金属丝网制成的加固件和含有膨胀石墨和磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷的耐热材料，耐热材料被压缩成填充加固件的所述金属丝网的网眼并与加固件以混合形式形成一体。外层包括包含膨胀石墨和磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷的耐热材料以及由以混合形式与耐热材料形成一体的金属丝网制成的加固件，耐热材料中的膨胀石墨具有不大于0.1质量%的灰分含量和不少于99.7质量%的石墨含量或另一方面不少于99.8质量%的石墨含量。这样，由于提高了耐热材料中膨胀石墨的石墨纯度，所以改进了膨胀石墨本身的耐热性，且因为对其添加了由于磷酸盐和五氧化二磷的氧化抑制作用，所以减少了在高温下耐热材料的氧化磨损。因此，能够提供由于氧化磨损造成的耐热材料重量减轻减少且由此能够改进密封特性的球形环密封件。

[0036] 附图的简要描述

[0037] 图1是本发明一实施例中制造的球形环密封件的垂向剖视图；

[0038] 图2是图1所示球形环密封件的局部放大剖视图；

[0039] 图3是解释在制造根据本发明的球形环密封件过程中形成加固件的方法的示意图；

[0040] 图4是在制造根据本发明的球形环密封件过程中耐热材料的立体图；

[0041] 图5是示出加固件的金属丝网的网眼的平面图；

[0042] 图6是在制造根据本发明的球形环密封件过程中重叠组件的立体图；

[0043] 图7是在制造根据本发明的球形环密封件过程中管形基底件的平面图；

[0044] 图8是图7所示管形基底件的垂向剖视图；

[0045] 图9是解释在制造根据本发明的球形环密封件过程中制造外层形成构件的方法的示意图；

[0046] 图10是解释在制造根据本发明的球形环密封件过程中制造外层形成构件的方法的示意图；

[0047] 图11是在制造根据本发明的球形环密封件过程中外层形成构件的剖视图；

[0048] 图12是在制造根据本发明的球形环密封件过程中圆柱形预制件的平面图；

[0049] 图13是示出在制造根据本发明的球形环密封件过程中将圆柱形预制件插入到模具内状态的垂向剖视图；

[0050] 图14是包含根据本发明的球形环密封件的排气管接头的垂向剖视图；以及[0051] 图15是汽车发动机的排气系统的解释示意图。

具体实施方式

[0052] 接着，根据附图所示较佳实施例给出本发明的更多说明。应当注意，本发明并不限于该实施例。

[0053] 将基于球形环密封件的制造过程给出球形环密封件的描述。

[0054] （第一过程）如图3所示，通过用直径为0.28至0.32mm的细金属丝编结成圆柱形，使其网眼尺寸为4至6mm左右长且3至5mm左右宽（见图5），从而形成中空圆筒形的编结金属丝网1，将该金属丝网1穿过辊轮2与3之间，由此制造出预定宽度为D的带形金属丝网4。然后通过将带形金属丝网4切割成预定长度L来制备加固件5。

[0055] （第二过程）如图4所示，制备耐热材料6，该耐热材料6的宽度d相对于加固件5的宽度D为(1.10至2.10)×D，长度l相对于加固件5的长度L为(1.30至2.70)×L，且密度为1.0至1.15Mg/m3左右，且厚度为0.30至0.60mm左右。耐热材料6含有膨胀石墨和预定量的磷酸盐或预定量的磷酸盐和五氧化二磷。

[0056] （第三过程）其中耐热材料6和加固件5彼此重叠的重叠组件12，可按如下方法制备：为了确保耐热材料6在下述的球形环密封件34（见图1）中的局部凸出球形表面29的大直径侧环形端面30上完全暴露出来，如图6所示，使耐热材料6从加固件5的一宽度方向端部7沿宽度方向最大伸出（0.10至0.8）×D，该宽度方向端部7用作局部凸出球形表面29的大直径侧环形端面30。此外，耐热材料6从端部7沿宽度方向的伸出量为δ1，耐热材料6从加固件5的另一宽度方向端部8沿宽度方向的伸出量为δ2，使δ1大于δ2，另一宽度方向端部8用作局部凸出球形表面29的小直径侧环形端面31。此外，耐热材料6做成从加固件5的一纵向端9沿纵向方向最大伸出（0.30至1.70）×L mm，而加固件5的另一纵向端10和耐热材料6的对应于该端10的纵向端11做成彼此大致一致。

[0057] （第四过程）如图7所示，将重叠组件12卷绕起来，使耐热材料6置于内侧，使得耐热材料6卷绕有一匝以上，由此形成管形基底件13，其中，耐热材料6暴露在内周侧和外周侧上。就耐热材料6来说，预先制备一个耐热材料6，其长度l相对于加固件5的长度L为1.30×L至2.70×L，以使管形基底件13内的耐热材料6的卷绕匝数大于加固件5的卷绕匝数。在管形基底件13中，如图8所示，耐热材料6在其一个宽度方向的端侧上，沿着宽度方向从加固件5的一端7伸出δ1，而耐热材料6在其另一个宽度方向的端侧上，沿着宽度方向从加固件5的另一端8伸出δ2。

[0058] （第五过程）将类似于图4所示耐热材料6的耐热材料6连续插入加固件5的内部，加固件用于由通过编结机器（未示出）连续编结丝直径为0.15至0.28mm的细金属丝而形成的中空圆筒形编结金属丝网1构成的外侧。有耐热材料6插入其中的加固件5，从其插入开始端侧开始，被馈送到一对各具有光滑圆柱形外周表面的圆柱形辊轮14与15之间的辊隙Δ1内，并沿该耐热材料6的厚度方向被加压（见图10），从而形成一体，由此将耐热材料6填充到用于外层的加固件5的金属丝网的网眼内。因此，在由用于外层的加固件5构成的表面16和由耐热材料6构成的表面17以混合形式露出的表面上制成平坦外层形成构件18（见图11）。

[0059] （第六过程）将这样得到的外层形成构件18围绕上述管形基底件13的外周表面卷绕，由此制成如图12所示的圆筒形预成型件19。

[0060] （第七过程）制备如图13所示的模具26，模具26在其内表面上具有圆柱形内壁表面20、从圆柱形内壁表面20延续的局部凹形球形壁表面21、以及从局部凹形球形壁表面21延续的通孔22，其中，中空的圆筒形部分24和从中空的圆筒形部分24延续的球形环中空部分
25形成在模具26内，台阶形内芯23配装插入到通孔22内。然后，将圆筒形预制件19配装到模具26的台阶形内芯23的外周表面上。

[0061] 设置在模具26的中空的圆筒形部分24和球形环中空部分25内的圆筒形预制件19在98至294N/mm（2 1至3吨/厘米2）的压力下、沿着内芯轴线方向经受压缩成形。因此，如图1和2所示，制造出球形环密封件34，其包括球形环基底件32和外层33，该球形环基底件32在其中心部分具有通孔28并由圆柱形内表面28、局部凸出球形表面29、局部凸出球形表面29的大直径侧和小直径侧环形端面30和31限定，外层34在球形环基底件32的局部凸出球形表面
30上一体地形成。

[0062] 通过该压缩成形，球形环基底件32构造成提供结构的完整性，原因是耐热材料6和加固件5被彼此压缩且彼此缠结。在外层33内，耐热材料6和由金属丝网制成的加固件5被压缩成使耐热材料6填充到加固件5的金属丝网的网眼内，且耐热材料6和加固件5以混合形式形成一体，外层33的外表面35因此形成为光滑表面38，在该光滑表面38中由加固件5构成的表面36和由耐热材料6构成的表面37以混合形式存在。

[0063] 在制成的球形环密封件34的球形环基底件32和外层33中，包含40至65质量％比例的金属丝网构成的加固件5，并包含35至60质量％比例的耐热材料6。球形环基底件32和外层33内的耐热材料的密度为1.20至2.00Mg/m3。

[0064] 此外，如果仅关注外层33，则在外层33内包含60至75质量％比例的由金属丝网构成的加固件5，并包含25至40质量％比例的耐热材料6。

[0065] 在上述第五过程中，对于扁平外层形成构件18来说，能够使用板件，该板件这样形成：将耐热材料6和通过将上述带形金属丝网4切割成预定长度L而得到的加固件5重叠并通过使两构件沿厚度方向经受压缩成形，由此将耐热材料6和加固件5压缩成使耐热材料6填充到加固件5的金属丝网网眼内，且在一表面上仅露出耐热材料6，而在另一表面上仅露出加固件5。在该情况下，球形环密封件34可用如下方式制成：在上述第六过程中，在使板件的仅露出耐热材料6的表面面向外侧的状态下将该板件围绕管形基底件13的外周表面卷绕，且通过上述第七过程中的压缩成形，由于耐热材料6和加固件5彼此压缩且彼此缠结，球形环基底件32构造成提供结构整体性，使得在外层33中，耐热材料6和加固件5被压缩，且由此使耐热材料6填充到加固件5的金属丝网的网眼内，且外层33的外表面35形成为由耐热材料6构成的光滑表面。

[0066] 在这样制成的球形环密封件34中，耐热材料6包含构成主要成分的膨胀石墨和磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷。

[0067] 对于构成主要成分的膨胀石墨来说，其石墨含量（石墨纯度）不少于99.7质量％，较佳地不少于99.8质量％。此外，膨胀石墨包含不大于0.1质量％的灰分、较佳地不大于0.05质量％的灰分、且更佳地不大于0.01质量％的灰分。

[0068] 膨胀石墨包含比例不大于1700ppm质量、较佳地不大于1000ppm质量、更佳地不大于500ppm质量、甚至更佳地不大于100ppm质量、且又更佳地不大于50ppm质量的硫。

[0069] 膨胀石墨中石墨含量的相对量涉及石墨纯度，从而纯度越高，越突显膨胀石墨的更多特性。由于膨胀石墨中的石墨含量不少于99.7质量％、较佳地不少于99.8质量％，所以从球形环密封件所需的耐热性、密封性和耐磨性观点来看该石墨含量是足够的。

[0070] 包含在耐热材料6中的磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷相对于上述膨胀石墨呈现氧化抑制作用，且耐热材料6中包含的磷酸盐的比例为0.1至16质量％、较佳地为0.5至8质量％，而耐热材料6中包含的五氧化二磷的比例为0.05至5质量％、较佳地0.5至3质量％。

[0071] 磷酸盐选自磷酸二氢锂（LiH2PO4）、磷酸氢二锂（Li2HPO4）、磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]、磷酸氢钙（CaHPO4）、磷酸二氢铝[Al(H2PO4)3]以及磷酸氢二铝[Al2(HPO4)3]。此外，五氧化二磷选自正磷酸(H3PO4)，偏磷酸（HPO3），聚磷酸、尤其是诸如焦磷酸（H4P2O7）和三聚磷酸（H5P8O10）的链式冷凝磷酸，以及聚偏磷酸、尤其是诸如三偏磷酸和四偏磷酸的环式冷凝磷酸。五氧化二磷通常在制造膨胀石墨时与酸化石墨粉末一起以水溶液的形式使用，且这些磷酸中的每个在磷酸的脱水反应中以五氧化二磷(P2O5)的形式包含在膨胀石墨中。

[0072] 如果包含在耐热材料6中的磷酸盐含量少于0.1质量％，则证实关于膨胀石墨的氧化抑制作用不够，且如果磷酸盐含量超过16质量％，则证实氧化抑制作用的任何进一步效果并不令人满意。此外，如果五氧化二磷的含量少于0.05质量％，则以与上述磷酸盐一样证实关于耐热材料6中膨胀石墨的氧化抑制作用不够，且如果五氧化二磷含量超过5质量％，则证实关于膨胀石墨的氧化抑制作用的任何进一步效果并不令人满意。

[0073] 因此，用于形成球形环密封件34的耐热材料6包括这样的膨胀石墨：其灰分含量不大于0.1质量％、较佳地不大于0.05质量％、且更佳地不大于0.01质量％，且其石墨含量不少于99.7质量％、较佳地不少于99.8质量％，以及0.1至16质量％的磷酸盐或0.1至16质量％的磷酸盐以及0.05至5质量％的五氧化二磷。这样，耐热材料6中的膨胀石墨具有极少的灰分含量和极高的石墨纯度，从而突显膨胀石墨本身诸如耐热性等的特性。此外，由于耐热材料6中磷酸盐或磷酸盐和五氧化二磷对膨胀石墨的氧化抑制作用，突显耐热材料6的耐热性等。

[0074] 作为加固件5，可采用金属丝网，该金属丝网通过编织或编结一个或多个细丝而形成，细丝包括：作为铁基金属丝的由诸如奥氏体不锈钢SUS304、SUS310和SUS316、铁素体不锈钢SUS430制成的不锈钢丝，或铁丝（JIS-G-3532）或镀锌钢丝（JIS-3547）；或者作为铜丝的由铜镍合金（铜-镍）、铜-镍-锌合金（镍银）、黄铜、或铍铜制成的丝件。关于用于形成该金属丝网的细金属丝的直径，使用直径为0.15至0.32mm左右的细金属丝。关于该金属丝网的网眼尺寸，较佳地使用网眼尺寸为3至6mm左右的金属丝网。

[0075] 对于加固件5来说，除了上述金属丝网之外，还能够使用所谓的膨胀金属，膨胀金属形成为在不锈钢板或磷青铜板中切割出若干狭缝并同时扩大，由此形成规则网排。关于不锈钢板和磷青铜板的厚度，较佳地使用厚度为0.3至0.5mm左右的板。

[0076] 在上述第四过程中，如果在将带形金属丝网4制成的加固件5置于内侧的状态来卷绕重叠组件12而形成管形基底件13，而不是将耐热材料6置于内侧来卷绕重叠组件12，则就能够制造出其中由金属丝网构成的加固件5暴露在球形环基底件32的圆柱形内表面28上的球形环密封件34。

[0077] 通过包含到如图14所示的排气管球形接头内，来使用球形环密封件34。即，在如图14所示的排气管球形接头内，凸缘200竖直地设置在连接到发动机的上游侧排气管100的外周表面上，并留出管端101。球形环密封件34在形成通孔27的圆柱形内表面28处配装并固定到该管端101上，并用其邻抵凸缘200的大直径侧环形端面30进行安装定位。张开部分301一体地具有凹形的球形表面部分302和从该凹形的球形表面部分302延续的凸缘部分303，该张开部分301固定到下游侧的排气管300，该排气管300设置成与上游侧排气管100相对，并连接到消声器侧。凹形的球形表面部分302的内表面304与光滑表面38或光滑表面37滑动接触，在光滑表面38中由加固件5构成的表面36和由耐热材料6构成的表面37在球形环密封件
34的外层33的外表面35内以混合形式存在，光滑表面37由球形环密封件34的外层33的外表面35内的耐热材料构成。

[0078] 在如图14所示的排气管球形接头内，下游侧的排气管300借助于一对螺栓400和一对盘簧500被始终弹性地朝向上游侧排气管100推压，每个螺栓400具有固定到凸缘200的一端和插入到张开部分301的凸缘部分303内而布置的另一端，每个盘簧500布置在螺栓400的大头和凸缘部分303之间。此外，排气管球形接头布置成：通过用作球形环密封件34的外层33的滑动表面的光滑表面38或光滑表面37与形成在下游侧排气管300端部处的张开部分
301的凹形球形表面部分302的内表面304之间的滑动接触，允许在上游侧和下游侧的排气管100和300内发生相对的角度位移。

[0079] 实例

[0080] 接着根据各实例详细描述本发明；但应指出本发明并不限于这些实例。

[0081] 实例1至6

[0082] 使用丝直径为0.28mm的一根奥氏体不锈钢丝（SUS304）作为细金属丝，制成圆筒形的编结金属丝网，其网眼尺寸为4mm长和5mm宽，使该金属丝网穿过一对辊轮之间而形成带形的金属丝网。该金属丝网用作球形环基底件的加固件。

[0083] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的0.5至12.0质量％的磷酸二氢铝，膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量、且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。在耐热材料卷绕成一个圆周部分之后，将加固件重叠在耐热材料的内侧上，并卷绕该重叠组件，由此制备管形基底件，在该管形基底件中，耐热材料位于最外周上。在该管形基底件中，耐热材料的宽度方向的两个相对端部分别从加固件的沿宽度方向的端部伸出。

[0084] 将类似于上述耐热材料的耐热材料连续插入用于外层的加固件内部，该加固件由使用类似于上述细金属丝的一根细金属丝形成且网眼尺寸为3.5mm长、2.5mm宽的圆筒形编结金属丝网构成。其中插入有耐热材料的加固件，从其插入开始端开始，被馈送到一对各具有光滑圆柱形外周表面的圆柱形辊轮之间的辊隙内，并沿该耐热材料的厚度方向被加压以一体形成，并切割成预定长度，由此将耐热材料填充到用于外层的加固件的金属丝网的网眼内。因此，在由用于外层的加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式露出的表面上制成平坦的外层形成构件。

[0085] 上述外层形成构件围绕上述管状基底件的外周表面卷绕，由此制备圆筒形预成型件。将该圆筒形预成型件配装成套在模具的台阶形内芯的外周表面上，并定位在模具的中空部分内。

[0086] 设置在模具的中空部分内的圆筒形预成型件沿内芯轴线方向在294N/mm3(3吨/厘米2)的压力下经受压缩成形，以由此获得实例1至6中的球形环密封件，每个球形环密封件在其中心部分内具有通孔，并包括圆柱形内表面和一体形成在局部凸出球形表面上的外层。

[0087] 通过该压缩成形过程，球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩并缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨和磷酸二氢铝制成，该膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成而以混合形式与加固件形成一体。在外层中，具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使由膨胀石墨和磷酸二氢铝构成的耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0088] 在实例1至6中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.8至58.1质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨和磷酸二氢铝制成的41.9至42.2质量％比例的耐3
热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m ，且球形环密封件的重量为
40.3至41.0g。

[0089] 实例7至9

[0090] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0091] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和0.5质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有0.1质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有0.1质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0092] 在实例7至9中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.5至58.1质量％比例的加固件并包含膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的由41.9至42.5质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.63Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.3至41.4g。

[0093] 实例10至12

[0094] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0095] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有0.05质量％的灰分含量和99.95质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有0.05质量％的灰分含量和99.95质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有0.05质量％的灰分含量和99.95质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0096] 在实例10至12中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.9至58.2质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.8至
42.1质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.2至40.9g。

[0097] 实例13至15

[0098] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0099] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有0.01质量％的灰分含量和99.99质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成由耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0100] 在实例13至15中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的56.6至58.4质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.6至
43.3质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.61Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.9至41.3g。

[0101] 实例16至18

[0102] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0103] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有0.1质量％的灰分含量、1000ppm质量（0.1质量％）的硫含量和99.8质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有0.1质量％的灰分含量、1000ppm质量的硫含量和99.8质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有0.1质量％的灰分含量、1000ppm质量的硫含量和99.8质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0104] 在实例16至18中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.5至58.1质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.9至
42.5质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.3至40.9g。

[0105] 实例19至21

[0106] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0107] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量、200ppm质量（0.02质量％）的硫含量和99.97质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量、200ppm质量的硫含量和99.97质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有0.01质量％的灰分含量、200ppm质量的硫含量和99.97质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0108] 在实例19至21中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.4至58.1质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.9至
42.6质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.3至40.8g。

[0109] 实例22至24

[0110] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0111] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量、50ppm质量（0.005质量％）的硫含量和99.985质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量、50ppm质量的硫含量（0.005质量％）和99.985质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有0.01质量％的灰分含量、50ppm质量的硫含量（0.005质量％）和99.985质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0112] 在实例22至24中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.1至58.1质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.9至
42.9质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.3至41.0g。

[0113] 比较实例1至3

[0114] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0115] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有2.80质量％的灰分含量、1200ppm质量（0.12质量％）的硫含量和97.08质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有2.80质量％的灰分含量、1200ppm质量的硫含量和97.08质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有2.8质量％的灰分含量、1200ppm质量的硫含量和97.08质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0116] 在比较实例1至3中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的57.9至58.1质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.9至
42.1质量％比例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m3，且球形环密封件的重量为40.3至40.8g。

[0117] 比较实例4至6

[0118] 对于加固件来说，用于球形环基底件的加固件和用于外层的加固件类似于上述实例1中使用的加固件。

[0119] 对于耐热材料来说，使用这样的膨胀石墨片：其中在膨胀石墨中包含作为磷酸盐的1.0至8.0质量％的磷酸二氢铝和1.0质量％的五氧化二磷，膨胀石墨具有1.0质量％的灰分含量、1000ppm质量（0.1质量％）的硫含量和98.9质量％的石墨含量，且膨胀石墨片具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。然后，通过使用类似于上述实例1的方法来制成以下球形环密封件。球形环基底件构造成提供结构的完整性，因为耐热材料和由金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件被彼此压缩且缠结。球形环基底件包括由压缩的金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件和耐热材料，耐热材料由膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成，该膨胀石墨具有1.0质量％的灰分含量、1000ppm质量的硫含量和98.9质量％的石墨含量，且耐热材料填充到该加固件的金属丝网的网眼内，并被压缩成以混合形式与加固件形成一体。在外层中，由具有1.0质量％的灰分含量、1000ppm质量的硫含量和98.9质量％的石墨含量的膨胀石墨以及磷酸二氢铝和五氧化二磷制成的耐热材料和由金属丝网制成的用于外层的加固件被压缩成使耐热材料填充到加固件的金属丝网的网眼内，且耐热材料和加固件以混合形式形成一体。该外层的外表面形成为光滑表面，在该光滑表面中，由加固件构成的表面和由耐热材料构成的表面以混合形式存在。

[0120] 在比较实例4至6中制成的球形环基底件和外层中，包含由金属丝网制成的58.1质量％比例的加固件并包含由膨胀石墨以及五氧化二磷和磷酸二氢铝制成的41.9质量％比3
例的耐热材料。球形环基底件和外层中耐热材料的密度为1.62Mg/m ，且球形环密封件的重量为40.3至41.0g。

[0121] 给出通过将在上述实例和比较实例中得到的球形环密封件包含到图14中所示排气管球形接头而对球形环密封件的氧化损失（重量减少量）和气体泄漏量（l/min）进行的测试结果的描述。

[0122] <气体泄漏量的测试条件>

[0123] 使用盘簧的挤压力（弹簧设定力）：980N

[0124] 摆动角度：±2.5°

[0125] 激励频率（摆动速度）：5Hz

[0126] 温度（图14所示的凹形球形表面部分302的外表面温度）：从室温（25℃）至700℃[0127] 摆动运动的次数：1,000,000

[0128] 匹配构件（图14所示的张开部分301的材料）：SUS304

[0129] <测试方法>

[0130] 在室温（25℃）、5Hz的激励频率、±2.5°的条件下持续摆动运动，直至温度上升到700℃。在保持该温度的状态下继续该摆动运动，在摆动次数达到1,000,000次的时间点测量气体泄漏量。

[0131] <气体泄漏量的测量方法>

[0132] 关闭图14所示排气管球形接头的一根排气管100的开口，并允许干空气在0.049MPa（0.5kgf/cm2）的压力下从另一排气管300侧流出。通过流量计4次测量来自接头部分的气体泄漏量（球形环密封件34的外表面35与张开部分301之间的滑动接触部分、球形环密封件34的圆柱形内表面28与排气管100的管端部101之间的配装部分、以及环形端面30与竖直设置在排气管100上的凸缘200之间的邻靠部分），四次测量是（1）在测试早期，（2）在
250,000次摆动运动之后，（3）在500,000次摆动运动之后，（4）在1,000,000次摆动运动之后。

[0133] 通过测量开始上述测试之前球形环密封件的重量和测试之后（在完成1,000,000次摆动运动之后）球形环密封件的重量，以重量减少率来评估球形环密封件的氧化损失。

[0134] 表1至4示出实例1至24的球形环密封件的测试结果，且表5示出比较实例1至6的球形环密封件的测试结果。

[0135] [表1]

[0136]

[0137] [表2]

[0138]

[0139] [表3]

[0140]

[0141] [表4]

[0142]

[0143] [表5]

[0144]

[0145] 在表1至4所示的实例1至24的球形环密封件中，即使在700℃测试温度的高温条件下，球形环密封件由于氧化磨损的重量减少率为6.0％或更少。特别是在使用在膨胀石墨中含有1至8质量％磷酸盐和1质量％五氧化二磷的耐热材料的实例13至15或实例22至24的球形环密封件中，其中膨胀石墨具有0.01质量％的灰分含量和不少于99.9质量％的石墨含量或0.01质量％的灰分含量、0.005质量％（50ppm质量）的硫含量、和不少于99.9质量％的石墨含量，球形环密封件由于氧化磨损的重量减少率即使在700℃测试温度的高温条件下也仅为4.0％或更少的极低值。此外，在球形环密封件由于重量减少而造成的气体泄漏量（密封性）上，实例1至24中球形环密封件显示为比较实例中球形环密封件的气体泄漏量的一半或更少的值，且因此显示出优于比较实例的球形环密封件的结果。

[0146] 从上述测试结果看，发现膨胀石墨本身的耐热性的相对量是由耐热材料中膨胀石墨中所含灰分含量的相对量来确定的，且当膨胀石墨中灰分含量不大于0.1质量％、更佳地不大于0.01质量％（包括零）时最突显耐热性的效果。

[0147] 如上所述，根据本发明的球形环密封件即使用在高温区域也能减少由于氧化磨损造成的重量减少量，并能改进在球形环密封件的外层的外表面与排气管的张开部分的凹形的球形表面部分的内表面之间的滑动接触部分处以及在球形环密封件的大直径侧环形端面与排气管上竖直设置的凸缘之间的邻靠部分处的密封度（由于球形环密封件的重量减少），由此能够减少从相关部分的气体泄漏量。

[0148] 附图标记的说明

[0149] 4:带形金属丝网

[0150] 5:加固件

[0151] 6:耐热材料

[0152] 12:重叠组件

[0153] 13:管状基底件

[0154] 18:外层形成构件

[0155] 19:圆筒形预成型件

[0156] 26:模具

[0157] 28:圆柱形内表面

[0158] 29:局部凸出球形表面

[0159] 30:大直径侧环形端面

[0160] 31:小直径侧环形端面

[0161] 32:球形环基底件

[0162] 33:外层

[0163] 34:球形环密封件

标题	发布/更新时间	阅读量
密封件-专利编号CN107606157B	2020-05-11	260
密封件-专利编号CN107606157A	2020-05-11	762
一种密封件-专利编号CN103470862B	2020-05-12	1044
机械密封件-专利编号CN105526361A	2020-05-13	447
瓶口密封件-专利编号CN103482204B	2020-05-13	607
新型密封件-专利编号CN106838308A	2020-05-11	127
密封件-专利编号CN106838310A	2020-05-11	734
一种密封件-专利编号CN103470862A	2020-05-13	212
新型密封件-专利编号CN106870731A	2020-05-12	329
一种密封件-专利编号CN104214342A	2020-05-12	954

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