JP2608181B2 - ２本のパイプの衝合端部間の密封連結システムおよび連結方法 - Google Patents

２本のパイプの衝合端部間の密封連結システムおよび連結方法

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JP2608181B2
JP2608181B2 JP2501162A JP50116290A JP2608181B2 JP 2608181 B2 JP2608181 B2 JP 2608181B2 JP 2501162 A JP2501162 A JP 2501162A JP 50116290 A JP50116290 A JP 50116290A JP 2608181 B2 JP2608181 B2 JP 2608181B2
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ジー． ジェルトルム，オレ
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フラモ、エンジニヤリング、アクチスカベット
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パイプ・コンダクターの２つの軸方向に衝
合する部材の間の密封連結を、これらの部材間のグルー
ブの中に配置された弾性降伏性金属封止リングによって
構成するシステムであって、前記パイプ・コンダクター
は、比較的低い媒質圧においても、非常に高い媒質圧に
おいても、また部材を軸方向に移動させ部材間の継ぎ目
を開く傾向を有する間欠的に発生する特に高い媒質圧に
おいても密封を保証され、前記継ぎ目の中に前記金属封
止リングが配置され、また前記金属封止リングはクサビ
状の切頭円錐形を成し前記２部材の間の継ぎ目の密封面
にそれぞれ対向する２つの相互に対向する密封面を備
え、前記封止リングの最大クサビ端面がパイプ・コンダ
クターの内側面に開き、また前記封止リングは放射方向
に可動の緊張手段によって前記２部材の間において軸方
向予応力を受けるように成されたパイプ・コンダクター
の２つの軸方向に衝合する部材の間の密封連結システム
に関するものである。
本発明による方法は優先的にガス井戸および油井戸の
掘削に使用される。本発明の方法は坑口に種々の装置を
連結するために、例えばバイパスセーフガードまたは排
気セーフガードを坑口に連結するために使用する事がで
きるが、パイプ・コンダクター中の他の型のパイプ状部
材またはパイプ形成部材を相互に連結するためにも使用
する事ができる。
また本発明の方法は、例えばノルウエー特願第861655
号に記載の型の急速連結構造に使用する事ができる。こ
の場合、それぞれ対応のロックボルトを備えた油圧式ま
たは空気式シリンダが挿入部材中のロックグルーブを介
してソケット部材を固定する。この公知構造において
は、９個のロックボルトを使用する事が提案されている
が、実際上これより多数または小数のボルトを使用する
事ができる。またロックボルトの代わりに、それぞれ１
つまたは２つの油圧式または空気式シリンダによって制
御されるセグメントを使用する事ができる。これらのセ
グメントの目的は、予応力を外周全体にできるだけ均一
に伝達し分布させるにある。この点で、本発明は前記の
特願の方法の改良であるとみなす事ができる。しかし本
発明による方法は、他の型の連結構造、例えばいわゆる
「ハブ型」連結にも効果的に使用する事ができる。この
場合、２本の軸方向に衝合する部材のヘッド部分が一対
の半円形フランジ状締め付け手段によって相互に連結さ
れ、これらの締め付け手段は横方向ボルトによって外周
に沿って相互に連結される。他の連結構造の第２例はAP
Iフランジまたはクランプフランジであって、これらの
フランジは20〜24個の軸方向ボルトによって相互に締め
付けられる。
油井の掘削においては、部分的にはパイプ・コンダク
ターそのものの重量により、また部分的にはパイプ・コ
ンダクターの中においてパイプ・コンダクターとドリル
ステムとの間に受けられた媒質の圧力の結果として、顕
著な静荷重が生じる。また場合によっては、井戸がガス
ポケットの中に進入して瞬間的高圧ガスに露出されてバ
ックファイアまたはいわゆる「キック」現象を生じる事
により、パイプ・コンダクターの中の媒質圧の急激な変
化を生じる。これらの背圧はバイパスセーフガードおよ
び／または排気セーフガードの中に排除されるが、その
前に２部材の連結構造の中に相当の軸方向引っ張り荷重
が生じる。このような引っ張り荷重は場合によっては重
大な問題を生じる。例えば、連結部分において相互に軸
方向に衝合する２個の部材の継ぎ目が間欠的に開き、そ
の結果、特に高圧の場合には瞬間的漏れ現象を生じる。
本発明の目的は、このような瞬間的な圧力形成を簡単
な手段によって制御するにある。この目的は、連結部分
において相互に軸方向に衝合する２個の部材の継ぎ目の
解放をこれらの部材間の特殊の密封法によって効果的に
補償する事によって達成される。
米国特許第4,200,312号によって公知の方法は、本明
細書の冒頭に記載の方法に対応する。この公知方法にお
いては、相異なる作動条件における密封を保証するため
相異なる密封構造に依存している。この公知方法によれ
ば、本発明の目的のように単一の封止リングを使用する
事はできない。この公知方法においては、本発明の目的
に対応する設計と動作モードの封止リングは開示されて
いない。また本発明による封止リングにおいて使用でき
る素材も開示されていない。
本発明によるシステムは、前記封止リングが高弾性ス
テンレス鋼から成り、前記封止リングの密封面と前記部
材の密封面が30゜乃至50゜の角度で集中し、封止リング
を受ける部材のグルーブは封止リングの制御−ストッパ
手段（76）を備え、封止リングの圧力解除された出発位
置からパイプ・コンダクターの放射方向内側への移動を
防止し、前記グルーブはその放射方向外側に、封止リン
グの最小クサビ端面において、放射方向に膨張した封止
リングを受けるための膨張チャンバ（66）を備え、前記
部材（10、11）の密封面（64、65）は前記封止リングの
密封面より少し長く、前記膨張チャンバ（66）の中まで
内側に延在し、また前記予応力は、もっぱら封止リング
の密封面を介して加えられる一定の制御された締め付け
力に実質的に制限される事を特徴とする。
また本発明は、高媒質圧で作動し、また間欠的に発生
する非常に高い圧を受けて部材の軸方向移動を生じ、従
ってこれらの部材間の継ぎ目の軸方向解放を生じるパイ
プ・コンダクターの２本の軸方向に衝合する部材（10、
11）の間に密封連結を成すため、弾性降伏性金属から成
り２つの相互に対向する密封面（62、63）を備えたクサ
ビ状切頭円錐形封止リングを使用する段階と、前記継ぎ
目の中に前記弾性降伏金属封止リングを挿入してこのリ
ングの対向密封面が部材間継ぎ目の対応の密封面（64、
65）にそれぞれ対向し、前記封止リングの一方の端面
（60）がパイプ・コンダクターの内側に向けられるよう
に成す段階と、前記部材を相互に締め付けてこれらの部
材間に密封を成し、これらの部材を封止リングの放射方
向外側の区域において相互に支持させる段階と、部材間
継ぎ目の中に封止リングを配置する際に予めこれらの部
材間にギャップを備えて、これらの部材間の封止リング
に直接作用する特定の最小限予応力を加え、前記予応力
は、パイプ・コンダクターの中に通常の媒質圧の存在す
る際には、２部材間に必要な密封作用を生じまた場合に
よって封止リングを部材間の初期密封位置に固定する際
には部材間のギャップを閉鎖する程度に高く、また前記
予応力はパイプ・コンダクターの中に特に高い媒質圧の
存在する時に部材中に生じうる引っ張り荷重よりも実質
的に低いように成す段階とを含むパイプ・コンダクター
の２本の軸方向衝合部材の間に密封連結を成す方法に関
するものである。
本発明による方法は、高弾性鋼から成る封止リングを
使用する段階と、前記封止リングの放射方向外側端面を
その放射方向外側に隣接する放射方向テーパを有するチ
ャンバの端面から一定の放射方向距離に配置する段階
と、パイプ・コンダクターの中に特に高い超過媒質圧が
発生した時に封止リングを部材密封面に沿って放射方向
に弾性変形しながら移動させるのに十分な高さの予応力
を加える段階とを含む事を特徴とする。
本発明によれば、部材間継ぎ目の間の膨張チャンバに
対向して高弾性クサビ状切頭円錐形封止リングを配置す
る事により、前記封止リングは特に高い媒質圧条件にお
いて、放射方向に前記膨張チャンバの中に膨張する事が
できる。これは部材間の継ぎ目が軸方向に解放される程
度に強い引っ張り応力が媒質圧によって部材に加えらる
際に特に有効であり、この場合、封止リングは放射方向
外側にクサビ状に進入して、継ぎ目の密封面の軸方向離
間に対応する事ができる。
本発明によれば、封止リングの取り付けに際してこの
封止リングに相当の予応力をかける事により、この予応
力が瞬間的な媒質圧増大の結果として部材間に加えられ
る部材引っ張り応力を超えている比較的低圧領域では、
封止リングとパイプ・コンダクター部材との間に効果的
な密封当接状態を保持する事ができる。前記引っ張り応
力が前記予応力を超える比較的高い媒質圧領域では、媒
質圧が封止リング中の弾性作用と協働して、必要程度に
封止リングを放射方向に膨張させる。
また本発明によれば、封止リングは、その素材の降伏
点に対応する力の15〜30％、好ましくは約20％の締め付
け力によって予応力を掛けられる。
本発明によれば、前記の予応力は、パイプ・コンダク
ター部材が相互に離間しはじめる前に部材間の密封を保
証できる程度に大きいが実際上必要程度以上に大きくは
ない。言い替えれば、その目的は封止リングが相異なる
圧力媒質区域において相異なる動作を示すにある。
従って、第１の低媒質圧領域においては予応力が封止
リングの実質的な弾性変形を生じる事なく、封止リング
による密封を保証する。つぎに予応力が媒質圧によって
超過される第２の高媒質圧領域においては、封止リング
内部の圧力形成後に封止リングの弾性運動を生じる。こ
の第２領域の頂点において異常に高い媒質圧が発生すれ
ば、封止リング材質の降伏点を超える荷重が封止リング
に加えられる。
米国特許第1,821,863号（1931年発行）において、高
弾性によって密封状態を生じる弾性金属封止リングが開
示されている。しかし特定の金属および金属物性は記載
されていない。本発明の目的に使用するためには、高降
伏点と共に特に高い弾性を有する特定硬度の金属を使用
する事が重要である。
本発明によれば、ASSI 410ステンレス鋼の封止リング
を使用する事によりもっとも有効な結果が得られた。
本発明によれば、好ましくは封止リングをロックウエ
ル硬度24の初期値を有するASSI 410ステンレス鋼で製造
し、この素材の初期降伏点を保持しながら約1000℃（96
9℃）乃至約500℃（600℃）の範囲内の温度で熱処理し
て、素材硬度を18〜20ロックウエル硬度に変更させる。
このようにして、高弾性および高降伏点と共に使用目
的に適した所望の硬度を得る事ができる。従って比較的
大きな固有剛性を有する封止リングが得られる。このよ
うな封止リングは、通常の封止リングにおいては素材の
降伏点を超えるような偶発的な異常に高い媒質圧におい
ても瞬間的に放射方向に弾性膨張運動を成し、また初期
位置に戻る事ができる。パイプ・コンダクター中に発生
する媒質圧が素材の降伏点を超えた場合、媒質圧が再び
正常な作動圧に戻った時にも密封のために使用する事が
できない。
以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
第１図は本発明による密封連結構造と作動ロック位置
にあるロック手段とを示す断面図、 第２図は前記ロック手段が不作動状態にある第１図と
類似の断面図、 第３図は正常使用状態における本発明の封止リングの
垂直断面図、 第４図は特に高い媒質圧の発生した状態における第３
図と類似の断面図、 第５図と第６図はそれぞれ本発明の封止リングの他の
２実施態様の断面図である。
図１には、２本のパイプ形成部材10、11間の急速連結
構造を示す。この構造は、ガス井戸または油井戸の掘削
に使用されるパイプ・コンダクター、パイプ弁またはパ
イプ・コンダクター中の類似のパイプ形成装置の一部を
成す。
部材10と11は相互に対向する端部において、「ハブ」
型連結構造の連結部分12、13を備え、これらの連結部分
はそれぞれ隣接パイプ・コンダクター区画中の同様の連
結部分14、15（破線で示す）と協働する。連結部分12、
14の間にまた連結部分13、15の間に、パイプ・コンダク
ターの内側面16から放射方向一定距離に、対向キャビテ
ィ17、18が配置され、これらのキャビティはそれ自体公
知の構造の密封リング19を受ける。フランジを成す２個
の環状半体緊張手段（破線で示す）を使用して、これら
の連結部分12、14および13、15は横方向ボルト（図示さ
れず）によって相互に連結されて多少とも永久的な連結
部分を成す事ができる。
あるいは、前記の多少とも永久的な連結のために第２
の型の連結手段、例えば対応の一連の補助ファスナーボ
ルトに連結するクランプフランジを使用する事ができ
る。
前記の多少とも永久的な連結構造と相違し、部材10、
11が急速連結構造の一部を成す事ができる。すなわち前
記の多少とも永久的な連結構造よりも頻繁に開閉される
連結構造の一部とする事ができる。急速連結構造におけ
る一方の部材10は、第２部材11の挿入部分21と協働する
ソケット部分20を備える。
ソケット部分20は内側キャビティ20aを備え、このキ
ャビテイ20aは軸方向に最も外側に円錐形テーパを成す
第１案内面22を備える。この案内面22はその直上の円筒
形軸方向内側支持面23につづき、この円筒形支持面23は
円筒形テーパを有する第２内側案内面24につづいてい
る。この軸方向に最内側の案内面24は放射方向の内側支
持面25につづき、この放射方向面25が部材20の最も重要
な内側接合面を成す。
挿入部材21は前記に対応する外側案内面22a、24aと、
対応の支持面23a、25aを備えているので、これらの部材
10と11は相互に完全に押し込まれた状態において、放射
方向にも軸方向にも比較的硬く相互に閉鎖される。
下記において、部材10と11の急速連結構造の実施態様
について説明する。
ソケット部分20の中に、適当な周方向間隔で、一定数
の（例えば９個の）ロック手段26がそれぞれの放射方向
孔27の中に配設されている。このロック手段はパイプ・
コンダクターに対して放射方向内側に延在する円筒形ス
テム部分28を備え、このステム部分はその最も放射方向
内側にボルト部分29を備える。ボルト部分29はステム部
分28の円筒形外周面に対して局所的に片寄ったロック面
30を備え、このロック面30は、ステム部分28の中心軸線
28aを通る放射方向面に対してやや斜めに内側に傾斜し
ている。前記ロック面30はボルト部分29の上方セクショ
ン（第１図、第２図）に限定され、ボルト部分29の下方
セクションはロック手段26として対応の円筒形外周を備
える。ロック手段26はその反対側末端に、パイプ・コン
ダクターに対して放射方向外側のピストン31を備え、こ
のピストン31はピストン孔32の中を可動である。ソケッ
ト部分20の最外側孔34の中に受けられたカバー33がピス
トン31と共に、ピストン孔32の中に第１作動チャンバ35
を画成し、ピストン31と、孔32の内側壁体37との間に反
対側の第２作動チャンバ36が形成されている。前記の第
２作動チャンバを封止するため孔27の中に第１パッキン
38と第２パッキン39が配置されている。カバー33と第１
作動チャンバ35とを通して、放射方向内側に孔40の中ま
で制御バー41が延在し、この制御バー41はコイル42によ
って包囲されている。第２図に図示のように、制御バー
41がその押し出された状態にある時、ロック手段26がそ
の後退した不作動位置にある事を示す。制御バー41はそ
の自由端にファスナーピン43を備え、このファスナーピ
ンはロック手段26の中のファスナー孔44の中に受けられ
る。第１図においてロック手段はその作動ロック位置に
図示されている。ロック手段を作動ロック位置に調整す
るためには、第１制御ダクト45として圧搾空気（または
圧油）を作動チャンバ35の中におくり、同時に第２制御
ダクト46を通して作動チャンバ36から圧力を排出させ
る。これらのダクト45と46は連結部材49の中のそれぞれ
のダクト47、48に連通し、この連結部材49はファスナー
ネジ50（付図においてその一つのみを示す）によって部
材10のソケット部分20に対して固着されている。ダクト
47と48はそれぞれのロック手段26のダクト45と46に連通
しているので、これらのダクト47と48の中の圧力を増大
または低減させる事により、ロック手段26は相互に段階
的にロック位置（第１図）から不作動後退位置（第２
図）に、またその逆に移動される。カバー33は多数の固
定ネジ（図示されず）によって直接に部材10のソケット
部分20に固着され、また偏心配置された制御ピン51によ
ってピストン31の偏心孔52に連結される。コイルバネ42
を使用する事により、なんらかの理由でロック手段26の
ピストン31に対する圧力が除去されても、ロック手段26
は係合位置に確実に保持される。またロック手段の作動
ロック位置から不作動休止位置への空気圧または油圧調
節により、コイルバネは圧縮されチャージされる。
挿入部分21は環状グルーブ53を備え、グルーブ53に沿
った任意箇所にロック手段26のボルト部分29を受けるよ
うに構成されている。第１図と第２図に図示のように、
グルーブ53は放射方向に延在する第１側面54と、軸方向
の低面55と、ロック手段26のボルト部分29上のロック面
30に対して平行に延在する第２側面56とを備える。ロッ
ク手段26の傾斜30は自己ロック原理の範囲内、すなわち
８゜まで、好ましくは３〜６゜の範囲内の角度ｗを有す
る。その目的は、ボルト部分29とグルーブ53との係合が
相互に平行な面30と56のみによって生じ、ボルト部分29
とグルーブ53の他の面が相互に接触しないようにするに
ある。このようにして、ボルト部分29の面30からグルー
ブ53の面56に対して予応力を制御的に伝達する事が可能
である。第１図と第２図から明らかなように、ロック手
段の円筒面がグルーブ53の対向側面54に衝突するまでロ
ック面30をグルーブ53の側面56に沿って案内する事によ
り、ボルト部分29を自己制御的に係合させる事ができ
る。第１図に示す位置において、部材10と11を中間の封
止リング59の前後に例えば94トンの圧力をもって相互に
軸方向に押圧する適切な荷重を加える事により、ロック
手段26をグルーブ53の中に嵌合させる。
ソケット部分20と挿入部分21との継ぎ目には、相互に
対向するキャビティ57と58が配置され、これらのキャビ
ティによって形成される中空スペースの中に、クサビ状
切頭円錐形断面の封止リング59の形の封止リングを受け
る。本発明によれば、特にASSI 410型のステンレス鋼の
高弾性封止リングが使用される。この封止リングはDIN
50049.3.1G規格である。リングの使用目的に適した密封
特性と剛性とを保証するため、鍛造された素材密封リン
グはロックウエル硬度24を有するが、これに特殊の熱処
理を加えて最小18から最大20のロックウエル硬度を与え
る。この特殊熱処理により、所望の高降伏点と所望の高
弾性特性を保持しながら、所望の硬度を生じる事ができ
る。例えば内径18″（45.7cm）の封止リングについて
は、鍛造封止リング材料を所定時間、所定温度で熱処理
し、つぎに所定時間冷却した（メーカFirth Rixson pl
c,Woodhouse ＆ Rixson Works,Bessemer Road,Sheffiel
d S93Xs,英国によって推賞される処理法）。さらに詳し
くは、封止リング材料を960℃の温度で熱処理し、油浴
で３時間冷却（急冷）した。その後、封止リングを700
℃で８時間空冷し、さらに６時間、660℃で空冷した。
前記より大直径または小直径の封止リングの熱処理とそ
の後の冷却については、対応の温度を使用するが、それ
ぞれの場合のリングの素材量に対応して相異なる時間を
使用する。実際上、前記の型のステンレス鋼が特に高い
弾性を有しまた特殊の物性を有するように処理できるの
で好ましいが、他の型の高弾性ステンレス鋼リングをも
使用する事ができる（その例はここでは開示しない）。
キャビティ57と58は、封止リング59の大きな端面60が
正常な作動条件でパイプ・コンダクターの内側面と整列
するようにパイプ・コンダクターの内側面に隣接して設
計される。
第３図と第４図において、封止リング59の作動態様の
原理を説明する。封止リング59は、大きな内側の端面60
と反対側の小さな端面61とを有する。これらの面60と61
との間に、相互に集中する２封止面62と63が延在し、こ
れらの封止面は部材10と11の間の放射方向接合面に対し
て約20゜の角度ｖで延在する。あるいは、この角度は15
〜25゜の範囲内とする事ができる。外側面61の高さは、
面60と61との間隔ｂに実質的に対応する。従って、破線
62a,62aによって画成された実質的に正方形断面区域に
よって、パイプ・コンダクターの中に発生する種々の媒
質圧における封止リングの比較的大きな形状安定性と最
小限局所的変形が得られる。キャビティ57、58の封止面
64、65は封止リング59の封止面62、63に対して平行であ
るが、継ぎ目の放射方向において封止面62、63よりも少
し長い（例えば３−4mm長い）。従って、封止リングの
放射方向外側に外側膨張チャンバ66が形成され、封止リ
ングはこのスペースの中に弾性変形によって受けられ
る。
第３図には、パイプ・コンダクターの中に正常な媒質
圧力条件が存在する場合の部材10と11の継ぎ目における
封止リング59の状態を示す。部材10と11は内径77cm（3
0.5インチ）のパイプ・コンダクターの実施態様の一部
である。本発明に適した通常のパイプ・コンダクター内
径は６〜78cm（２″〜31″）の範囲内であるが、必要が
あればこれより小直径または大直径のパイプ・コンダク
ターに使用する事もできる。
第３図には、例えば内径77cmのパイプ・コンダクター
の正常な作動条件における14kp/cm2（200psi）の中圧を
ベクトル矢印67で示す。この場合、封止リング59の前後
において部材10と11の中にベクトル矢印68で示すように
例えば42Kp/cm2（600psi）の予応力が加えられ、この内
径77cmのパイプ・コンダクターの部材10と11との間に約
30トンの合計圧力が加えられる。14Kp/cm2に近い媒質圧
による通常の作動条件の場合、また42Kp/cm2に近い比較
的高い媒質圧の場合でも、ベクトル矢印68で示す予応力
は封止リングの弾性変形を生じる事なく部材10、11と封
止リング59との間に有効な密封圧を保持する事ができ
る。
パイプ・コンダクターの中の特に高い間欠的に発生す
る媒質圧の場合、すなわち部材10と11の中の予応力荷重
（約30トン）を越えるが封止リングの材料の弾性限界以
下の媒質圧においては、パイプ・コンダクターは密封材
料の弾性限界の範囲内において瞬間的な軸方向圧縮荷重
を受ける。第４図においては、封止リング59の内側端面
60に対するベクトル70で示す特に高い媒質圧に対して、
これに対応する軸方向応力はベクトル71で示され、例え
ば470トンのオーダーである。その結果、これらの部材
は間欠的に相互に引き離され、これら部材の放射方向支
持面の接合面の前後に例えば1.4mmの間隙が生じる。本
発明によれば、封止リングの高弾性素材の故に、パイプ
・コンダクター中に発生する高い媒質圧の結果としてこ
の封止リングが放射方向に約2mm延長される。このよう
な封止リングの放射方向延長は、封止リングの放射方向
内側面60に対する媒質圧によって生じる。これは封止リ
ングのシール面62と63が部材10と11の封止面64と65に沿
って第４図に示す位置まで対応の距離だけ滑ると同時に
生じる。このようにして封止リングの密封面62と63は部
材10と11の集中密封面64と65の間を内側にくさび状に延
長させられて、密封面64と65が相互に軸方向に離間する
に従ってこれらの密封面の間のスペースを徐々に満たす
からである。
封止リングの固有の弾性の故に、この封止リング59は
パイプ・コンダクター中の媒質圧が正常作動圧に戻ると
同時に第４図の位置から第３図の位置まで戻る。これ
は、部材10と11が大きな軸方向圧力から解除され、これ
らの部材が継ぎ目に沿って衝合し、同時に封止リングが
最初の作動準備状態に戻り、また部材10と11の間に最初
の予応力が生じる事を意味する。
間欠的に発生するトップ荷重が例外的に前記450トン
のトップ荷重を越え、例えば600トンまたはこれ以上の
トップ荷重まで上昇した場合、封止リングに対する荷重
はその素材の降伏点に達するにいたる。このような場
合、封止リングはキャビテイ57と58の中を最大限外側に
移動させられて、この封止リングの放射方向外側の中空
スペース66を完全に満たす。媒質圧が再び正常圧に戻っ
た時に封止リングはその初位置に戻る事ができず、その
素材の弾性特性が多少とも失われているので、その封止
リングをさらに使用する事が不可能となり交換しなけれ
ばならなくなる。このような場合、部材10と11との連結
が急速連結構造によって形成されるので有利である。
前記の密封構造は急速連結構造についてのみ説明した
が、この密封構造はその他の連結構造について、例えば
図示の「ハブ」型連結についても、対応の固定ボルトを
備えた通常のフランジ連結構造などにも使用する事がで
きる。いいかえれば急速連結構造について説明した前記
の密封原理を多少とも永久的な連結構造についても使用
する事ができる。この場合、前記のように予応力を受け
る連結構造を設計する事ができる。このような場合、高
度に弾性のステンレス鋼のクサビ状切頭円錐形封止リン
グを軸方向に衝合される部材の継ぎ目に使用し、この封
止リングをそのすぐ放射方向外側の膨張チャンバの中ま
で移動させるようにする事ができる。このような場合必
要ならば、パイプ・コンダクターの部材間に予応力が加
えられる前に封止リングの放射方向内側面をパイプ・コ
ンダクターの内側面と整列させるための手段を備える事
ができる。
封止リングの放射方向内側面が常にパイプ・コンダク
ターの内側面と自動的に整列するようにするため、第５
図に図示のように封止リングの内側縁部分に環状のスト
ッパー形成キャビテイを備え、また部材11の内側上縁に
対応の環状ストッパーフランジ76を備える事ができる。
この場合封止リング59の着脱に際してこの封止リング
をパイプ・コンダクター部材11と係合状態に保持するた
め、120゜間隔で３個のロック部材77を部材11に備える
（その１つのみを第６図に示す）。これによって封止リ
ングを部材11の上の所望の性格な位置に保持する事がで
きる。このロック部材77を中空スペース66のすぐ外側に
部材11のキャビテイ78の中に受け、そのロックステム79
を封止リング59の放射方向内側に開いた環状グルーブ80
の中に突出させる。この環状グルーブ80は封止リングを
部材11の上に軸方向に固定するに十分な深さを有すると
共に、封止リングを第３図に図示の位置と第４図に図示
の位置との間において放射方向移動させる事ができる。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パイプ・コンダクターの２つの軸方向に衝
    合する部材（10、11）の間の密封連結を、これらの部材
    間のグルーブの中に配置された弾性降伏性金属封止リン
    グ（59）によって構成するシステムであって、前記パイ
    プ・コンダクターは、比較的低い媒質圧においても、非
    常に高い媒質圧においても、また部材を軸方向に移動さ
    せ部材間の継ぎ目を開く傾向を有する間欠的に発生する
    特に高い媒質圧においても密封を保証され、前記継ぎ目
    の中に前記金属封止リングが配置され、また前記金属封
    止リングはクサビ状の切頭円錐形を成し前記２部材（1
    0,11）の間の継ぎ目の密封面（64、65）にそれぞれ対向
    する２つの相互に対向する密封面（62、63）を備え、前
    記封止リングの最大クサビ端面（60）がパイプ・コンダ
    クターの内側面に開き、また前記封止リング（59）は放
    射方向に可動の緊張手段（26）によって前記２部材（1
    0、11）の間において軸方向予応力を受けるように成さ
    れ、封止リングの密封面（62、63）と部材（10、11）の
    密封面（64、65）がパイプ・コンダクターの中において
    放射方向外側に相互の方に集中し、部材（10、11）の封
    止リング受けグルーブが封止リングのもっとも内側に、
    最大クサビ端面（60）に配置されるように成されたパイ
    プ・コンダクターの２つの軸方向に衝合する部材（10、
    11）の間の密封連結システムにおいて、 前記封止リング（59）が高弾性ステンレス鋼から成り、
    前記封止リング（59）の密封面（62、63）と前記部材
    （10、11）の密封面が30゜乃至50゜の角度（2v）で集中
    し、封止リングを受ける部材（10、11）のグルーブが封
    止リングの制御−ストッパ手段（76）を備え、封止リン
    グの圧力解除された出発位置からパイプ・コンダクター
    の放射方向内側への移動を防止し、前記グルーブはその
    放射方向外側に、封止リングの最小クサビ端面（61）に
    おいて、放射方向に膨張した封止リングを受けるための
    膨張チャンバ（66）を備え、前記部材（10、11）の密封
    面（64、65）は前記封止リングの密封面より少し長く、
    前記膨張チャンバ（66）の中まで内側に延在し、また前
    記予応力は、もっぱら封止リングの密封面を介して加え
    られる一定の制御された締め付け力に実質的に制限され
    る事を特徴とする密封連結システム。
  2. 【請求項２】前記締め付け力は封止リングの素材の降伏
    点に対応する力の15乃至30％、好ましくは約20％を成す
    事を特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】封止リングは熱処理されたASSI 400ステン
    レス鋼から成る事を特徴とする請求項１または２のいず
    れかに記載のシステム。
  4. 【請求項４】最初にロックウエル硬度24を有する鋼が約
    950乃至600℃の温度範囲で、ASSI 410鋼の降伏点を保持
    しながらロックウエル硬度18乃至20まで熱処理される事
    を特徴とする請求項３に記載のシステム。
  5. 【請求項５】前記封止リングはそれ自体公知のように、
    その断面において、その密封面（62、63）よりそれぞれ
    少し長い長手方サイズの最大クサビ端面（60）と少し短
    い長手方サイズの最小クサビ端面（61）とを有する事を
    特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシステ
    ム。
  6. 【請求項６】封止リング（59）はその放射方向内側の最
    大端面（60）の一方の縁において放射方向キャビティ
    （75）を備え、このキャビティ（75）は一方のパイプ・
    コンダクター部材（11）の密封面（65）のパイプ・コン
    ダクター内側面に隣接する箇所の放射方向ショルダ部分
    （76）に対応する事を特徴とする請求項１乃至５のいず
    れかに記載のシステム。
  7. 【請求項７】封止リングの放射方向外側最小クサビ端面
    （61）は、封止リングを一方の部材（11）に対して固定
    するためのクランプ部材（77）を受ける単数または複数
    の放射方向グルーブを備え、封止リングは前記クランプ
    部材（77）に対して制限された範囲内において放射方向
    に可動である事を特徴とする請求項１乃至６のいずれか
    に記載のシステム。
  8. 【請求項８】前記緊張手段は環状に配置された約９個の
    緊張手段から成り、これらの緊張手段は共通の圧力媒質
    源から20トンのオーダの特定圧の媒質によって、それぞ
    れ放射方向の荷重を受ける事を特徴とする請求項１乃至
    ７のいずれかに記載のシステム。
  9. 【請求項９】高媒質圧で作動し、また間欠的に発生する
    非常に高い圧を受けて部材の軸方向移動を生じ、従って
    これらの部材間の継ぎ目の軸方向解放を生じるパイプ・
    コンダクターの２本の軸方向に衝合する部材（10、11）
    の間に密封連結を成すため、弾性降伏性金属から成り２
    つの相互に対向する密封面（62、63）を備えたクサビ状
    切頭円錐形封止リングを使用する段階と、前記継ぎ目の
    中に前記弾性降伏金属封止リングを挿入してこのリング
    の対向密封面が部材間継ぎ目の対応の密封面（64、65）
    にそれぞれ対向し、前記封止リングの一方の端面（60）
    がパイプ・コンダクターの内側に向けられるように成す
    段階と、前記部材を相互に締め付けてこれらの部材間に
    密封を成し、これらの部材を封止リングの放射方向外側
    の区域において相互に支持させる段階と、部材間継ぎ目
    の中に封止リングを配置する際に予めこれらの部材間に
    ギャップを備えて、これらの部材間の封止リングに直接
    作用する特定の最小限予応力を加え、前記予応力は、パ
    イプ・コンダクターの中に通常の媒質圧の存在する際に
    は、２部材間に必要な密封作用を生じ、また場合によっ
    て封止リングを部材間の初期密封位置に固定する際には
    部材間のギャップを閉鎖する程度に高く、また前記予応
    力はパイプ・コンダクターの中に特に高い媒質圧の存在
    する時に部材中に生じうる引っ張り荷重よりも実質的に
    低いように成す段階とを含むパイプ・コンダクターの２
    本の軸方向に衝合する部材の間に密封連結を成す方法に
    おいて、 高弾性鋼から成る封止リング（５）を使用する段階と、
    前記封止リングの放射方向外側端面（61）をその放射方
    向外側に隣接する放射方向テーパを有するチャンバ（6
    6）の端面から一定の放射方向距離に配置する段階と、
    パイプ・コンダクターの中に発生した特に高い媒質圧が
    封止リング（５）を部材（10、11）の密封面（64、65）
    に沿って放射方向に弾性変形しながら移動させるのに十
    分な高さの予応力を加える段階とを含む事を特徴とする
    パイプ・コンダクターの２本の軸方向に衝合する部材の
    間に密封連結を成す方法。
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