JP2002235721A - 圧力機器構成部品のボルト締付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力機器構成部品の締め付け構造に関し、
内容物の漏洩や締め付け部の耐久性を改善する。 【解決手段】 締め付け対象部品１０に大径雌ネジ
４を形成し、雌ネジ４に埋込ボルト１を埋め込む。埋込
ボルト１に形成した小径雌ネジ５に締付用ボルト２を螺
合し、締め付け対象部品１１を貫通して突出する締付用
ボルト２のボルト頭部またはこれに螺合したナット３に
より締め付けて部品同士を固定する。 【効果】 締め付け対象部品に形成する雌ネジの損傷
を防止出来る。特に埋込ボルトの断面積が締付用ボルト
の断面積よりも大きいために、締め付け対象部品に形成
する雌ネジに作用する応力を緩和できる。着脱も容易で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の温度、圧力
あるいは内部流体、外気など種々の腐食環境にて使用さ
れる、圧力容器、樹脂や金属加工機等のフランジ等構成
部品の組立及び締付用に使用される、締め付け構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力容器、樹脂・金属加工機のフ
ランジ等のボルトの締付構造は、図３または図４に示す
如く、ノズル本体１０に雌ネジ１２を加工し、このノズ
ル本体１０にフランジ１１を取付（組立）けるとともに
前記雌ネジ１２に六角ボルト１３を螺合させ締付ける構
造になっているか、全ネジスタッドボルト１４を前記雌
ネジに埋め込み、フランジ１１を上記と同様にノズル本
体１０に取り付け、スタッドボルト１４の片端側でナッ
ト１５を締め付ける構造になっており、フランジ等の着
脱を容易に行うことができる構造になっている。

【０００３】上記締付構造によって組み立てられた機器
を所定温度、圧力に保持した後、入口用ノズルより原材
料を圧送し、加熱、内部流体の化学反応等により製品を
生成する。容器内面は、内部流体との接触による腐食が
著しいことから、耐食性を有するステンレス鋼、インコ
ネル（商品名）、ハステロイ合金（商品名）等高合金系
耐食材料の肉盛り溶接、クラッドが施される場合があ
り、ノズルとフランジ部にも適用されている。この様な
機器に使用されるノズルとフランジ間には、ガスケット
を挟みボルト締めにて内部流体のリークを防止してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記機器では、
所定の温度、圧力に保持され、さらに振動が発生する過
酷な条件下で稼働される場合、ボルト１３、１４及びノ
ズル雌ネジ１２でのネジ部損傷や、ネジの弛みによる反
応生成物の漏洩が生じることがある。上記原因として
は、ボルト１３、１４の材料とフランジ本体１０に使用
されている材料とが異なり、高温強度、高温クリープ強
度及び線膨脹係数等に差が生じることが考えられ、また
これに振動が加わることにより一層ネジ部が弛むと考え
られる。さらにノズル本体１０とボルト１３、１４との
ネジ部が、焼き付きにより着脱出来なくなることがあ
り、その場合、ボルト１３、１４を着脱するためには該
ボルトを切断し、ドリル等によりノズル本体に穿孔加工
を行うことが必要である。また、沿岸など大気中に塩分
を多く含む環境や、周囲に腐食性ガスを含む環境にさら
される場合、あるいは流体による構造部材の内部腐食、
異種材料の組合わせによる電位差腐食が問題となる場合
においては、ボルト１３、１４のみならず、ノズル雌ネ
ジ１２からの腐食による交換を余儀なくされ、機器の信
頼性の低下、寿命の短縮を起こすことがある。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、締付構造におけるネジ部での損傷を
防止し、稼働期間及び交換サイクルの長期化を可能に
し、さらに締め付け部分での内容物等の漏洩を防止した
圧力機器構成部品のボルト締付構造を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の圧力機器構成部品のボルト締付構造のうち第１
の発明は、圧力機器を構成する部品であって締め付けの
対象となる部品の一つに大径の雌ネジが形成され、該雌
ネジに埋込ボルトが螺合して埋め込まれており、該埋込
ボルトに前記雌ネジと同方向に小径の雌ネジが形成さ
れ、該小径の雌ネジに締付用ボルトが螺合され、該締付
用ボルトの片端側が他の締め付け対象部品を貫通して突
出しており、この突出した締付ボルトの先端側でボルト
頭部またはナットにより締め付けて部品同士を固定する
ことを特徴とする。

【０００７】第２の発明の圧力機器構成部品のボルト締
付構造は、第１の発明において、埋め込みボルトが止め
ネジまたは溶接等により締め付け対象部品に固定されて
いることを特徴とする。第３の発明の圧力機器構成部品
のボルト締付構造は、第１または第２の発明において、
締め付け対象部品の一方または両方の接触面に高合金系
耐食材料が肉盛り溶接あるいはクラッドにより敷設され
ているとともに、埋め込みボルトが、埋め込まれた構成
部品にシール溶接により固定されていることを特徴とす
る。

【０００８】本発明は、上記したように圧力容器等、所
定の温度、圧力で使用される圧力機器構成部品の締付構
造に関するものである。ただし、本発明は特定の用途に
限るものではなく、温度、圧力によって締め付けに関し
課題がある種々の用途に適用することが可能である。例
えば、この構造は高温で使用される圧力容器フランジの
締付け部などで使用材質が異なり、線膨脹係数の相違に
よりネジの弛みが問題となるような部位においても適用
が可能である。また本発明では、締め付けに関し、大径
の雌ネジと、小径の雌ネジを有する埋込ボルトと、締付
用ボルトと、ボルト頭部またはナットとを必須の構成と
しており、これら部材によって締め付け可能であれば、
締め付け箇所が特定の場所に限定されるものではなく、
また締め付け対象となる部品の形状等も特定のものに限
定されない。

【０００９】大径の雌ネジは、圧力機器を構成する部品
の締め付け対象部品の一つに形成される。該雌ネジは、
埋込ボルトが螺合されるものであり、該埋込ボルトには
締付用ボルトを螺合するための小径の雌ネジが形成され
るものであるから、これら構成が可能であるように、大
径の雌ネジの大きさを定める。したがって、締付用ボル
トを直接締め付け対象部品の雌ネジに螺合する従来例に
比べれば、雌ネジの径は相対的に大きいと言える。

【００１０】上記大径の雌ネジには埋込ボルトが螺合さ
れて埋め込まれる。したがって、埋込ボルトは他の締め
付け対象部品と干渉しない位置に埋め込まれる。埋込ボ
ルトには、上記大径の雌ネジと同方向に小径の雌ネジが
形成される。該雌ネジには締込用ボルトが螺合されるた
め、小径の雌ネジは、該螺合に適合する径と深さで埋込
ボルトに形成される。なお、埋込ボルトは、締め付け対
象部品との間に止めネジを設けたり、締め付け対象部品
に溶接するなどにより緩みを防止するのが望ましい。止
めネジは、一例として、締め付け対象部品の外表面より
ネジ孔を切り、埋め込みボルトの緩みを防止することを
目的とする小ネジである。尚、溶接を行う場合として
は、埋め込みボルトを取り外す必要が無い場合に、ネジ
部の廻り防止の為に、使用材料を考慮しシール溶接を行
う。この場合は、止めネジを必要としない。尚、埋め込
みボルトは使用目的により、材質選択が可能である。 例１「メネジ部に強度を要求する場合は、高強度材料の
埋め込みボルトを使用する。」 例２「メネジ部に耐食性を要求する場合は、高合金系耐
食材料の埋め込みボルトを使用する。」 例３「大径の雌ネジと埋込ボルトとの間で異種材料の接
触による腐食を防止する場合は雌ネジ部分と同材質の埋
込ボルトを使用する。」

【００１１】上記埋込ボルトの小径の雌ネジに螺合され
る締付用ボルトは、締め付け対象となる他の部品を貫通
して突出するので、この突出側で他の締め付け対象部品
を締め付ける。該締付用ボルトがスタッドボルトである
場合には、突出側でナットで締め付ける。この場合、所
望によりワッシャを用いることもできる。また、ボルト
頭部を有するものでは、該頭部において部品を締め付け
る。

【００１２】以上の部品を組み合わせ使用することによ
り、締め付け対象部品に形成される雌ネジの損傷及び締
付用ボルトの損傷を最小限に抑えることが可能となる。
また腐食等による損傷が生じてもボルトのみの交換で済
み、締め付け対象部品の交換、再加工の必要がなくな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】（実施形態１）以下に本発明の一
実施形態を図１に基づき説明する。この実施形態の締付
構造は、所定の温度、圧力条件で使用される特殊圧力容
器、射出機や押出機など金属加工機のフランジ等構成部
品の締付に適用し、強度の優れた材料を使用した埋込ボ
ルト１と締付用ボルトであるスタッドボルト２、ナット
３を組合せ、ノズル本体１０とフランジ１１とを組立、
締め付けることとした。以下、具体的に説明する。ノズ
ル本体１０に埋込ボルト１が螺合される大径の雌ネジ４
を形成し、埋込ボルト１には、スタッドボルト２が螺合
される小径の雌ネジ５を形成する。

【００１４】大径の雌ネジ４および埋込ボルト１のオネ
ジ部には予め焼き付き防止材を塗布し、埋込ボルト１の
雌ネジ５に予めスタッドボルト２を取り付けた状態でノ
ズル本体１０の雌ネジ４に螺合させて取り付けるか、埋
込ボルト１の小径雌ネジ逃げ部底面に十字穴、すりわ
り、六角穴等の加工を行い、スパナ等工具にて埋込ボル
ト１がノズル本体１０の端面よりはみ出さないように、
雌ネジ４底に固定されるまで埋め込む。次いで、ノズル
本体１０の外表面より止めネジ孔を加工し、止めネジ６
により埋込ボルト１を固定する。これにより埋込ボルト
１は止めネジ６によりノズル本体１０より外さず、埋め
込んだ状態を保持する。その後埋込ボルト１のみを残し
てスタッドボルト２を取り外し、ノズル本体１０および
フランジ１１をスタッドボルト２とナット３により締め
付ける。また、ナット３の取付側には、ワッシャ７を使
用する事によりスタッドボルト２とナット３の弛みを防
止している。

【００１５】また、取外し時にはナット３、止めネジ６
を緩めて外し、スタッドボルト２を埋込ボルト１と一体
で取り外すか、またはスタッドボルト２を、取り外し後
埋込ボルト１の逃げ部底面に加工されている十字穴等に
スパナ等を取り付け取り外す。またスタッドボルト２の
損傷による交換等の際にはナット３を緩め、止めネジ６
は固定したままでスタッドボルト２のみを外して交換す
ることが可能である。この締め付け構造によれば、スタ
ッドボルト２とナット３によりノズル本体１０とフラン
ジ１１を締め付けることによりネジの弛みを防止するこ
とができる。これにより、機器内の反応生成物の漏洩を
防止し、運転中及び停止時においてもボルトの増し締め
の必要がなくなる。また、ノズル本体の雌ネジ及び締付
用ボルトのオネジ部の損傷を軽減する構造である。

【００１６】なお、埋込ボルト１の材質に関し、ノズル
本体１０よりも強度の高いものを用いることにより、ノ
ズル本体１０の雌ネジの損傷を抑えることができる。ま
た、ノズル本体１０と埋込ボルト１が異種材料で、ネジ
部において電位差に起因した腐食が発生したり、構造部
材の内部腐食が発生する場合には埋込ボルトの材質を電
位差腐食を起こさない材質にするか、例えばステンレス
鋼やハステロイ（商品名）系合金のような耐食材料に変
更し、埋込ボルトネジ部の損傷を防止することが可能と
なる。また、腐食が生じたような場合でも埋込ボルトと
スタッドボルトのみを交換することで済み、ノズル本体
１０の損傷を防止して長期使用が可能となり、経済的効
果が大きい。また万一スタッドボルト２のネジ部が焼き
付いたり、腐食損傷により取り外しが不可能となった場
合においても止めネジ６を外して埋込ボルト１とスタッ
ドボルト２を一体で取り外すことによりノズル本体のネ
ジ孔再加工の必要がなくなる。

【００１７】（実施形態２）また図２は、他の実施形態
を示すものであり、実施形態１と同様の構成については
同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
この実施形態では容器内面は、内部流体との接触による
腐食が著しいことから、容器内面およびノズル本体１０
とフランジ１１との接触面に耐食性を有するステンレス
鋼等の肉盛り溶接あるいはクラッド８が施されている。
しかしながらスタッドボルト２や雌ネジ５などはこのよ
うな肉盛り、クラッドの施工が難しく、雌ネジ４とスタ
ッドボルト２のオネジ部が腐食により損傷する場合、ス
テンレス鋼やインコネル（商品名）、ハステロイ（商品
名）合金など高合金耐食材料を埋込ボルト材として使用
する。そしてノズル本体１０の雌ネジ４に内部流体が進
入しないように境界はシール溶接９が施される。また、
このシール溶接９を行うことにより埋込ボルト１の緩み
を防止し、止めネジ６を省略することが可能となる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧力機器
構成部品のボルト締付構造によれば、圧力機器を構成す
る部品であって締め付けの対象となる部品の一つに大径
の雌ネジが形成され、該雌ネジに埋込ボルトが螺合して
埋め込まれており、該埋込ボルトに前記雌ネジと同方向
に小径の雌ネジが形成され、該小径の雌ネジに締付用ボ
ルトが螺合され、該締付用ボルトの片端側が他の締め付
け対象部品を貫通して突出しており、この突出した締付
ボルトの先端側でボルト頭部またはナットにより締め付
けて部品同士を固定するので、埋込ボルトを締め付け対
象部品に埋め込んだ状態で、他の締め付け対象部品の着
脱が出来、締め付け対象部品に形成する雌ネジの損傷を
防止出来る。特に埋込ボルトの断面積が締付用ボルトの
断面積よりも大きいために、締め付け対象部品に形成す
る雌ネジに作用する応力を緩和できる。さらに高強度
材、あるいは耐食材など種々の材質の組合わせにより締
付用ボルト及び締め付け対象部品に形成される雌ネジお
よび締付用ボルトのへたり、腐食などを防止でき、締め
付け対象部品の交換が不要となり、安価なナット等の交
換のみで長期間の運転が可能となり、経済的なメリット
が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における高温高圧機器構
成部品の締付構造を示す概略断面図である。

【図２】 同じく他の実施形態における高温高圧機器構
成部品の締付構造を示す概略断面図である。

【図３】 従来の高温高圧機器構成部品の締め付けに際
し、六角ボルトを使用した締付構造の概略断面図であ
る。

【図４】 同じくスタッドボルトを使用した従来の締め
付け構造の概略断面図である。

【符号の説明】

１ 埋込ボルト ２ スタッドボルト ３ ナット ４ 大径の雌ネジ ５ 小径の雌ネジ ６ 止めネジ ７ ワッシャ ８ 内面肉盛り溶接またはクラッド ９ シール溶接部 １０ ノズル本体 １１ フランジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力機器を構成する部品であって締め付
   けの対象となる部品の一つに大径の雌ネジが形成され、
   該雌ネジに埋込ボルトが螺合して埋め込まれており、該
   埋込ボルトに前記雌ネジと同方向に小径の雌ネジが形成
   され、該小径の雌ネジに締付用ボルトが螺合され、該締
   付用ボルトの片端側が他の締め付け対象部品を貫通して
   突出しており、この突出した締付ボルトの先端側でボル
   ト頭部またはナットにより締め付けて部品同士を固定す
   ることを特徴とする圧力機器構成部品のボルト締付構造
2. 【請求項２】 埋め込みボルトが止めネジまたは溶接等
   にて締め付け対象部品に固定されていることを特徴とす
   る請求項１記載の圧力機器構成部品のボルト締付構造
3. 【請求項３】 締め付け対象部品の一方または両方の接
   触面に高合金系耐食材料が肉盛り溶接あるいはクラッド
   により敷設されているとともに、埋め込みボルトが、埋
   め込まれた構成部品にシール溶接により固定されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力機器構
   成部品のボルト締付構造