JP2019060351A - Vクランプフランジ構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属製のビードタイプのガスケットを用いながらも、高温環境下でシール性が低下することがないVクランプフランジ構造の提供【解決手段】2つの管状体1,2の連結端部の全周に亘ってそれぞれ設けられ、互いに突き合わせられたフランジ継手と、各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれた金属製の円環状ガスケット6と、内周部に環状溝を有してリング状に形成され、環状溝5a内に、各フランジ継手の外周部を挿入させたVクランプ5とを備え、一方のフランジ継手3の突き合わせ面3aには、他方のフランジ継手4の突き合わせ面4aに向けて突設された環状突条31が全周に亘って設けられており、円環状ガスケット6は、平坦部6a及びビード部6bを有し、平坦部6aは、環状突条31及び他方のフランジ継手4の突き合わせ面4aにより挟まれ、ビード部6bは、平坦部6a及び環状突条31よりも外周側において、各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれて、突き合わせ面間をシールする【選択図】図2
Description
本発明は、2つの管状体のフランジ継手同士を締結させるVクランプフランジ構造に関し、詳しくは、金属製のビードタイプのガスケットを用いながらも、高温環境下でシール性が低下することがないVクランプフランジ構造に関する。
従来、2つの管状体の端部同士を連結させる構造として、各管状体の連結端部に全周に亘る鍔状のフランジ継手を設け、これらフランジ継手同士を締結させるフランジ構造が知られている。フランジ構造としては、各フランジ継手を貫通する複数のボルト及びナットにより締め付けるボルト締結構造に代わるものとして、Vクランプフランジ構造が提案されている(特許文献1、2)。
Vクランプフランジ構造は、図5に示すように、互いに突き合わされた各管状体101,102のフランジ継手103,104を、リング状のVクランプ105により外周側から締め付けて、各フランジ継手103,104を締結させるものである。
図5では、各管状体101,102のフランジ継手103、104は、管状体101,102の連結端部近傍に円環状部材が溶接されることによって形成された溶接タイプフランジである。
Vクランプ105は、横断面が略V字形状の長尺部材が円弧状に屈曲されてリング状に形成されている。横断面のV字形状の開き側は、Vクランプ105の内周側に向いている。つまり、Vクランプ105は、内周部に環状溝を有するリング状となっている。Vクランプ105の内周部の環状溝には、突き合わせられた各フランジ継手103,104の外周部が挿入される。
Vクランプ105は、図示しない締め付け機構によって締め付けられるようになっている。締め付け機構は、Vクランプ105の切断された部分の突き合わせ箇所同士をネジ等により締結させて間隔を詰めることができるように構成されている。
Vクランプ105の内周部の環状溝は、内周側の開き部よりも、外周側がテーパ状に幅が狭くなっている。そのため、Vクランプ105は、フランジ継手103,104を外周側から締め付けることにより、これらフランジ継手103,104の突き合わせ面同士を互いに押圧させる。
各フランジ継手103,104の間には、ガスケット106が挟まれている。ガスケット106は、各フランジ継手103,104の平面状の突き合わせ面の間に挟まれている。ガスケット106は、フランジ継手104の突き合わせ面に形成された円環状の溝内に配置されている。ガスケット106は、合成樹脂材料からなり、各フランジ継手103,104の突き合わせ面同士が互いに押圧され、これらの間の間隔が狭くなることによって、各フランジ継手103,104間をシールする。
高温環境下のシールには、フッ素樹脂製の包みガスケットやジャケットガスケットが適している。しかし、Vクランプフランジ構造は、ボルト締結構造に比較すると締結荷重が低いため、フッ素樹脂製のガスケットでは十分なシールができない虞がある。
しかし、金属製のビードタイプのガスケットを用いるVクランプフランジ構造は、高温環境下では、ビード部の塑性変形(へたり)により締結荷重(各フランジ継手103,104が互いに押圧される力)が低下してしまい、シール性が低下するおそれがある。
そこで、本発明の課題は、金属製のビードタイプのガスケットを用いながらも、高温環境下でシール性が低下することがないVクランプフランジ構造を提供することにある。
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
(請求項1)
2つの管状体の連結端部の全周に亘ってそれぞれ設けられ、互いに突き合わせられたフランジ継手と、
前記各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれた金属製の円環状ガスケットと、
内周部に環状溝を有してリング状に形成され、該環状溝内に、前記各フランジ継手の外周部を挿入させたVクランプとを備え、
一方のフランジ継手の突き合わせ面には、他方のフランジ継手の突き合わせ面に向けて突設された環状突条が、前記一方のフランジ継手の内周部と外周部との中間部分近傍に、全周に亘って設けられており、
前記円環状ガスケットは、平坦部及びビード部を有し、該平坦部は、前記環状突条及び前記他方のフランジ継手の突き合わせ面により挟まれ、該ビード部は、前記平坦部及び前記環状突条よりも外周側において、前記各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれて、該突き合わせ面間をシールすることを特徴とするVクランプフランジ構造。
(請求項2
前記環状突条は、断面櫛歯形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のVクランプフランジ構造。
2つの管状体の連結端部の全周に亘ってそれぞれ設けられ、互いに突き合わせられたフランジ継手と、
前記各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれた金属製の円環状ガスケットと、
内周部に環状溝を有してリング状に形成され、該環状溝内に、前記各フランジ継手の外周部を挿入させたVクランプとを備え、
一方のフランジ継手の突き合わせ面には、他方のフランジ継手の突き合わせ面に向けて突設された環状突条が、前記一方のフランジ継手の内周部と外周部との中間部分近傍に、全周に亘って設けられており、
前記円環状ガスケットは、平坦部及びビード部を有し、該平坦部は、前記環状突条及び前記他方のフランジ継手の突き合わせ面により挟まれ、該ビード部は、前記平坦部及び前記環状突条よりも外周側において、前記各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれて、該突き合わせ面間をシールすることを特徴とするVクランプフランジ構造。
(請求項2
前記環状突条は、断面櫛歯形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のVクランプフランジ構造。
本発明によれば、金属製のビードタイプのガスケットを用いながらも、高温環境下でシール性が低下することがないVクランプフランジ構造を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係るVクランプフランジ構造の分解斜視図である。
図2は、図1に示したVクランプフランジ構造の要部断面図である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るVクランプフランジ構造の分解斜視図である。
図2は、図1に示したVクランプフランジ構造の要部断面図である。
本発明の実施形態に係るVクランプフランジ構造は、図1及び図2に示すように、2つの管状体1,2の端部同士を連結させる構造であり、管状体1,2の連結端部に全周に亘る鍔状のフランジ継手3,4を設け、これらフランジ継手3,4同士を締結させる構造である。
このVクランプフランジ構造においては、互いに突き合わされた各管状体1,2のフランジ継手3,4を、リング状のVクランプ5により外周側から締め付けて、各フランジ継手3,4を締結させる。
この実施形態においては、一方の管状体1のフランジ継手3は、管状体1の連結端部近傍が、へら絞り加工やプレス加工等によって外周側に屈曲されることによって形成された板金タイプフランジである。このフランジ継手3は、管状体1の連結端部近傍がほぼ直角に屈曲されて形成され、一方の管状体1の中心軸に垂直な平板状の円環円盤状に形成されている。
一方の管状体1のフランジ継手3の突き合わせ面(一方の管状体1の連結端部側の面)3aには、環状突条31が、全周に亘って設けられている。環状突条31は、他方の管状体2のフランジ継手4の突き合わせ面4aに向けて突設されている。環状突条31は、フランジ継手3の内周部と外周部との中間部分が、へら絞り加工やプレス加工等によって管状体1の端部側に膨出されて形成されている。
他方の管状体2のフランジ継手4は、管状体2の連結端部近傍に円環状部材が溶接されることによって形成された溶接タイプフランジ又はねじ込み型フランジである。このフランジ継手4となる円環状部材は、旋盤加工(切削加工)等によって形成される。この円環状部材は、台形又は三角形の断面を有している。この円環状部材からなるフランジ継手4は、内周側が厚く、外周側ほどテーパ状に薄くなっている。
このフランジ継手4の突き合わせ面(他方の管状体2の連結端部側の面)4aは、他方の管状体2の中心軸に垂直な平面となっている。フランジ継手4の突き合わせ面4aの裏側の面は、他方の管状体2の連結端部側に傾斜した円錐面となっている。
Vクランプ5は、横断面が略V字形状の長尺部材が円弧状に屈曲されてリング状となされて構成されている。横断面のV字形状の開き側は、Vクランプ5の内周側に向いている。すなわち、Vクランプ5は、内周部に環状溝5aを有するリング状に形成されている。
Vクランプ5の内周部の環状溝5aには、突き合わせ面3a,4a同士を突き合わせられた各フランジ継手3,4の外周部が挿入される。各フランジ継手3,4は、その全体(外周部から内周部まで)が環状溝5a内に挿入される。
Vクランプ5は、図1に示すように、締め付け機構7によって締め付けられるようになっている。Vクランプ5は、一部が切断されたリングか、又は、図1に示すように、2つの半円から構成されたリングとして構成されている。締め付け機構7は、Vクランプ5の切断された部分の突き合わせ箇所同士、又は、2つの半円の突き合わせ箇所7a,7b同士を、ボルト及びナット等により連結させるとともに、ボルトを締め込むことによって突き合わせ箇所7a,7b同士の間隔を狭めることができる。これら突き合わせ箇所7a,7b同士の間隔が狭まることにより、Vクランプ5は、締め付けられる。
なお、締め付け機構7は、ボルト及びナット等により連結させるものに限定されず、Vクランプ5の突き合わせ箇所同士を連結させるとともにこれら突き合わせ箇所同士の間隔を狭められるものであればよく、クランプ式やバックル式等、種々の構造及び方式のものを用いることができる。
Vクランプ5は、締め付け機構7によって締め付けられることにより、突き合わせられた各フランジ継手3,4を外周側から締め付ける。Vクランプ5の内周部の環状溝5aは、内周側の開き部よりも、外周側がテーパ状に幅が狭くなっている。そのため、Vクランプ5は、フランジ継手3,4を外周側から締め付けることにより、これらフランジ継手3,4の突き合わせ面3a、4a同士を互いに管状体1,2の軸方向に押圧させる。
各フランジ継手3,4の間には、円環状ガスケット6が挟まれている。この円環状ガスケット6は、ステンレス(SUS)や耐熱鋼等の金属によりリング状に形成されている。円環状ガスケット6は、各フランジ継手3,4の突き合わせ面3a,4aの間に挟まれている。
円環状ガスケット6は、平坦部6aと、外周側ビード部6b及び内周側ビード部6cとが一体的に連設されている。外周側ビード部6b及び内周側ビード部6cは、フルビードやハーフビードと称される屈曲形成されたビード部であり、このようなビード部を有する円環状ガスケット6は、いわゆるビードタイプのガスケットである。平坦部6aは、ビード部とは異なり、平坦な平板状に形成されている。
円環状ガスケット6の平坦部6aは、環状突条31及び他方のフランジ継手4の突き合わせ面4aにより挟まれている。この環状突条31は、他方のフランジ継手4の突き合わせ面4a側に膨出されていることにより、突き合わせ面4aとの間の面圧が極めて高くなっている。したがって、この環状突条31と、平坦部6a及び突き合わせ面4aとは、極めて高い圧力によって密着された状態となり、管状体1、2の内方を密封する。
外周側ビード部6bは、環状突条31よりも外周側に設けられている。外周側ビード部6bは、平坦部6a及び環状突条31よりも外周側において、各フランジ継手3,4の突き合わせ面3a,4a間に挟まれている。この外周側ビード部6bは、各突き合わせ面3a,4a同士が互いに押圧されてこれらの間の間隔が狭くなることによって、これらの間で潰され、各突き合わせ面3a,4a間をシールする。
内周側ビード部6cは、環状突条31よりも内周側に設けられている。内周側ビード部6cは、平坦部6a及び環状突条31よりも内周側において、各フランジ継手3,4の突き合わせ面3a,4a間に挟まれている。この内周側ビード部6cは、各突き合わせ面3a,4a同士が互いに押圧されてこれらの間の間隔が狭くなることによって、これらの間で潰され、各突き合わせ面3a,4a間をシールする。
このVクランプフランジ構造においては、金属製のビードタイプの円環状ガスケット6を用いながらも、最も面圧が高い環状突条31及び突き合わせ面4aにより挟まれる部分が平坦部6aであり、この平坦部6aは高温環境下でも塑性変形することがないので、高温環境下でシール性が低下することがない。
また、このVクランプフランジ構造においては、環状突条31と平坦部6a及び突き合わせ面4aとが、極めて高い圧力によって密着されているので、これらの外周側にある外周側ビード部6bには、管状体1、2の内方からの熱が伝わり難い。したがって、外周側ビード部6bは熱により塑性変形することが防止され、高温環境下でシール性が低下することがない。
〔第2の実施形態〕
図3は、本発明の第2の実施形態に係るVクランプフランジ構造の断面図である。なお、この実施形態においては、第1の実施形態と同様の箇所については、第1の実施形態の説明を援用し、省略する。
図3は、本発明の第2の実施形態に係るVクランプフランジ構造の断面図である。なお、この実施形態においては、第1の実施形態と同様の箇所については、第1の実施形態の説明を援用し、省略する。
本発明に係るVクランプフランジ構造においては、各フランジ継手3,4は、図3に示すように、双方ともに管状体1,2の連結端部近傍に円環状部材が溶接されることによって形成された溶接タイプフランジ又はねじ込み型フランジとしてもよい。
一方のフランジ継手3の突き合わせ面3aには、環状突条31が、全周に亘って設けられている。環状突条31は、フランジ継手3の内周部と外周部との中間部分に、旋盤加工(切削加工)等や円環部材の溶接によって、管状体1の端部側への膨出部として形成される。
これらフランジ継手3,4を用いたVクランプフランジ構造においても、円環状ガスケット6の平坦部6aが、環状突条31及び他方のフランジ継手4の突き合わせ面4aにより挟まれている。この環状突条31と、平坦部6a及び突き合わせ面4aとは、極めて高い圧力によって密着された状態となり、管状体1、2の内方を密封する。
したがって、このVクランプフランジ構造においても、金属製のビードタイプの円環状ガスケット6を用いながらも、最も面圧が高い環状突条31及び突き合わせ面4aにより挟まれる部分が平坦部6aであり、この平坦部6aは高温環境下でも塑性変形することがないので、高温環境下でシール性が低下することがない。
また、このVクランプフランジ構造においても、環状突条31と平坦部6a及び突き合わせ面4aとが極めて高い圧力によって密着されるので、これらの外周側にある外周側ビード部6bは、管状体1、2内からの熱による塑性変形が防止され、高温環境下でシール性が低下することがない。
〔第3の実施形態〕
図4は、本発明の第3の実施形態に係るVクランプフランジ構造の断面図である。なお、この実施形態においては、第1又は第2の実施形態と同様の箇所については、第1又は第2の実施形態の説明を援用し、省略する。
図4は、本発明の第3の実施形態に係るVクランプフランジ構造の断面図である。なお、この実施形態においては、第1又は第2の実施形態と同様の箇所については、第1又は第2の実施形態の説明を援用し、省略する。
本発明に係るVクランプフランジ構造においては、一方のフランジ継手3の突き合わせ面3aに設ける環状突条31は、図4に示すように、円環状ガスケット6の平坦部6aへの突き当て面に、一又は複数の溝31aを全周に亘って設けることによって、断面櫛歯形状に構成してもよい。
この実施形態において、各フランジ継手3,4は、管状体1,2の連結端部近傍に円環状部材を溶接して形成する溶接タイプフランジ又はねじ込み型フランジでもよいし、管状体1の連結端部近傍をへら絞り加工やプレス加工等によって外周側に屈曲させて形成された板金タイプフランジでもよい。
環状突条31は、旋盤加工(切削加工)等や円環部材の溶接によって形成してもよいし、へら絞り加工やプレス加工等によって形成してもよい。
このVクランプフランジ構造においても、円環状ガスケット6の平坦部6aが、環状突条31及び他方のフランジ継手4の突き合わせ面4aにより挟まれている。この環状突条31の断面櫛歯形状先端面と、平坦部6a及び突き合わせ面4aとは、極めて高い圧力によって密着された状態となり、管状体1、2の内方を密封する。この密着圧力(面圧)は、環状突条31を断面櫛歯形状としたことにより、環状突条31の先端面が1つの平面となっている場合よりも高い。
また、このVクランプフランジ構造においては、環状突条31の溝31a内(櫛歯の間の部分)は、環状突条31が平坦部6aに突き合わせられることにより、密封された気室となり、断熱層を構成する。
したがって、このVクランプフランジ構造においても、金属製のビードタイプの円環状ガスケット6を用いながらも、最も面圧が高い環状突条31及び突き合わせ面4aにより挟まれる部分が平坦部6aであり、この平坦部6aは高温環境下でも塑性変形することがないので、高温環境下でシール性が低下することがない。
また、このVクランプフランジ構造においては、環状突条31と平坦部6a及び突き合わせ面4aとが極めて高い圧力によって密着されるとともに、環状突条31に環状溝31aからなる断熱層が構成されるので、これらの外周側にある外周側ビード部6bは、管状体1、2内からの熱による塑性変形が防止され、高温環境下でシール性が低下することがない。
1 一方の管状体
2 他方の管状体
3 一方のフランジ継手
3a 突き合わせ面
31 環状突条
31a 溝
4 他方のフランジ継手
4a 突き合わせ面
5 Vクランプ
5a 環状溝
6 円環状ガスケット
6a 平坦部
6b 外周側ビード部
6c 内周側ビード部
7 締め付け機構
2 他方の管状体
3 一方のフランジ継手
3a 突き合わせ面
31 環状突条
31a 溝
4 他方のフランジ継手
4a 突き合わせ面
5 Vクランプ
5a 環状溝
6 円環状ガスケット
6a 平坦部
6b 外周側ビード部
6c 内周側ビード部
7 締め付け機構
Claims (2)
- 2つの管状体の連結端部の全周に亘ってそれぞれ設けられ、互いに突き合わせられたフランジ継手と、
前記各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれた金属製の円環状ガスケットと、
内周部に環状溝を有してリング状に形成され、該環状溝内に、前記各フランジ継手の外周部を挿入させたVクランプとを備え、
一方のフランジ継手の突き合わせ面には、他方のフランジ継手の突き合わせ面に向けて突設された環状突条が、前記一方のフランジ継手の内周部と外周部との中間部分近傍に、全周に亘って設けられており、
前記円環状ガスケットは、平坦部及びビード部を有し、該平坦部は、前記環状突条及び前記他方のフランジ継手の突き合わせ面により挟まれ、該ビード部は、前記平坦部及び前記環状突条よりも外周側において、前記各フランジ継手の突き合わせ面間に挟まれて、該突き合わせ面間をシールすることを特徴とするVクランプフランジ構造。 - 前記環状突条は、断面櫛歯形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のVクランプフランジ構造。
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