JP3994304B2

JP3994304B2 - 配管接続装置

Info

Publication number: JP3994304B2
Application number: JP02587999A
Authority: JP
Inventors: エイチ．スプリッツァーマイケル; ダブリュ．ダウニーケヴィン; アール．マルチネスマーチン; エイ．ヘイゼルベックデイヴィッド
Original assignee: Komatsu Ltd; Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd; Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: JPH11280970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超臨界状態または亜臨界状態の耐圧反応装置等で生成された高温・高圧の水を含む流体を、例えば、耐圧反応装置から熱交換器や濾過機などに導く配管の接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種プラント、機器において配管される各管を接続する配管接続装置としては、各管体の端部に設けたフランジを対向密着し、これにボルトを貫通してナットにて締結するようになっている。そして、配管内を流れる流体が高温・高圧、特に高温の場合の対策として、両フランジの対向間に介在された漏洩防止用のＯリングが熱によって劣化しないように、このＯリングの周辺を冷却するための冷却手段が設けられている。
【０００３】
従来のこのような配管接続装置としては、図１あるいは図２に示したものが知られている。図１に示されたものは、対向させて接続しようとする管ａ，ｂのそれぞれの端部に設けたフランジｃ，ｄを、この間にＯリングｅを介装してボルトｆ、ナットｇにて締結するようになっている。そしてこのＯリングｅを冷却するために、各フランジｃ，ｄに通路ｈ，ｈを設け、この各通路ｈ，ｈ内に冷却水を図示しない配管により循環させている。
【０００４】
また、図２に示されたものは、上記図１に示したものにおいて、各管ａ，ｂの内面と、各フランジｃ，ｄの対向面にそれぞれ耐腐食性材料からなるライナｉ，ｊを適宜の手段で固着し、上記フランジｃ，ｄに固着した両ライナｊ，ｊ間にＯリングｅを介装して両フランジｃ，ｄを締結するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各従来のものにあっては、対向する両フランジｃ，ｄのそれぞれに冷却水用の通路ｈ，ｈを設けているため、接続しようとする各管自体の構造が複雑になり、配管全体の価格が高くなり、経済的に問題があった。また、特に図２に示されたものは、Ｏリングｅはライナｊ，ｊを介してフランジｃ，ｄに設けられた通路ｈ，ｈの冷却水にて冷却されることになり、ライナｊ，ｊとフランジｃ，ｄとの間の熱抵抗効果（異質の材料の接触面の熱抵抗）による断熱効果により、Ｏリングｅに対する冷却水による冷却効率が悪くなり、Ｏリングｅの寿命が短くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記のことに鑑みなされたもので、接続構造が簡単で、しかもＯリングを有効に冷却できて寿命を長くできるようにした配管接続装置の提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る配管接続装置は、管の端部に設けた一対のフランジと、内部に冷却水が循環する通路を備えると共に、上記一対のフランジの間に介装される中間ブロックと、各フランジと中間ブロックとの対向面間に介装されるＯリングと、両フランジを上記中間ブロックと共に固定するボルト等の固定手段とから構成されている。
【０００８】
この構成によれば、管を流れる高温・高圧の流体はＯリングにて密封されると共に、Ｏリングが接触している中間ブロックの内部に設けた通路を循環する冷却水にて冷却されていることにより、Ｏリングの昇温が抑制され、昇温による劣化を防ぎ寿命を長くすることができる。
【０００９】
そして冷却水用の通路が管のフランジにはなく、このフランジの間に位置する中間ブロックに設けられており、通路も１個ですむことにより、Ｏリングの昇温防止機能を有する配管接続装置の構造を簡単にすることができる。
【００１０】
また、上記中間ブロックの通路より内径側が半径方向に多層構成にされ、各積層面間に断熱層が構成されていることにより、中間ブロック側への熱の伝導が抑制され、通路を流れる冷却水の昇温をさらに抑制することができる。
【００１１】
また、管の内面、フランジの端面、中間ブロックの周面の少なくともＯリングより半径方向内側が耐腐食性材料で被覆されていること、または、管の内面、フランジの端面、中間ブロックの周面のうち、管の内面とフランジの端面の少なくともＯリングより半径方向内側が耐腐食性材料で被覆され、中間ブロックが耐腐食性材料で構成されていること、さらに、管の内面が耐腐食性材料からなるライナにて被覆され、かつフランジの端面と中間ブロックとの間に耐腐食性材料からなるワッシャが介装され、ライナとワッシャとが溶接等の手段にて連結されると共に、中間ブロックが耐腐食性材料で被覆され、あるいは中間ブロックが耐腐食性材料で構成されていることにより、管の内面とフランジの端面、さらに中間ブロックを管内を流れる流体による腐食から保護できる。そして上記のようにフランジの端面が耐腐食性材料で被覆されても、Ｏリングは中間ブロック側の通路の冷却水で冷却されるので、これの冷却効率が低下することがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図３に基づいて説明する。図中１，２は互いに接続しようとする管であり、１ａ，２ａはそれぞれの端部に設けたフランジである。そして両管１，２の各フランジ１ａ，２ａの間に、例えばチタン製の中間ブロック３を介装し、この中間ブロック３の両側の各面とフランジ１ａ，２ａとの間にそれぞれＯリング４，４を介装する。なお、Ｏリングは図示のように、中間ブロック３側に設けられたＯリング用の溝４ａに収納されている。フランジ１ａ，２ａ及び中間ブロック３は、これらを貫通する固定手段であるボルト５及びこれに螺合するナット６にて締結される。これにより両管１，２が接続される。
【００１３】
上記中間ブロック３には通路７が環状に設けてあり、図４に示すように、この通路７に入口及び出口の管継手８ａ，８ｂが接続してある。９はこの両管継手８ａ，８ｂに接続した冷却水給排装置で、１０はポンプである。
【００１４】
上記構成において、接続された両管１，２内に流れる高温・高圧の流体は各フランジ１ａ，２ａと中間ブロック３の各対向面間に介装したＯリング４，４にて密封される。その際、中間ブロック３の通路７に冷却水が冷却水給排装置９にて循環されており、中間ブロック３が所定の温度以下になるように冷却されている。従って、上記Ｏリング４，４は管１，２内を流れる流体にて加熱されて昇温するが、その熱は中間ブロック３に吸収されて、Ｏリング４，４は所定温度以上になることがなく高熱化が防止される。
【００１５】
図５は本発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態では、中間ブロック３のＯリング４及び通路７より内径側の部分を半径方向に通路７とリング状部材１７とで２重構成に積層し、両構成部材の積層面間に空間１１を設けたものである。この積層面間に設けた空間１１内には断熱材１１ａが充填してある。なお、上記空間１１は空気層となっており、それ自体断熱効果を有しているので、特に断熱材１１ａを充填しなくてもよい。
【００１６】
この構成では、接続された両管１，２内に流れる高温・高圧の流体からの熱は、上記断熱層にて遮られてＯリング４，４及び中間ブロック３への熱の移動量が減少されて、より一層中間ブロック３を所定の温度以下に冷却しやすく、Ｏリング４，４の高熱化が防止される。
【００１７】
図６は本発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態では、各管１，２の内面とフランジ１ａ，２ａの中間ブロック３側の端面、及び中間ブロック３の周面に耐腐食性材料からなるライナ１２，１３，１４が適宜の手段にて積層してある。この両ライナ１２，１３，１４の継目は溶接等の手段にて隙間なく接合されている。なお、これらライナは管１，２の内面とフランジ１ａ，２ａの端面だけ、あるいは中間ブロック３だけに積層してもよい。また、このフランジ１ａ，２ａ及び中間ブロック３に積層するライナ１３，１４はＯリングより半径方向の内側に積層するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記フランジ１ａ，２ａの端面にはライナの代りに所定の厚さ（０．５〜５ｍｍ）の耐腐食性材料からなるワッシャを用い、このワッシャを管１，２の内面のライナ１２と溶接等にて隙間なく接合してもよい。
【００１９】
さらに、上記中間ブロック３にライナを積層することなく、その全体を耐腐食性材料にて構成してもよい。また、上記管１，２とフランジ１ａ，２ａにライナを積層することなく、それらの全体を耐腐食性材料にて構成してもよい。
【００２０】
なお、耐腐食性材料としては、チタン、ニッケル系合金（ハステロイ、インコネル）、白金、セラミック、ジルコニア、イリジュウム、チタニア等が用いられる。
【００２１】
上記各実施の形態における管１，２の内面に積層するライナ１２の積層方法としては、例えば管材を用い、この管材を管１と２重構造で引き抜き成形することにより一体に積層する方法がとられる。また、フランジ１ａ，２ａや中間ブロック３の表面へのライナ１３，１４の被覆は溶着、メッキ等公知の手段にて行われる。また、Ｏリング４，４はフッ素ゴム等、耐熱性の材料にて構成したものが用いられ、管１，２はステンレスやニッケル系合金（インコネル、ハステロイ）等の耐熱性材料が用いられる。
【００２２】
上記各実施の形態では、中間ブロック３がフランジ１ａ，２ａと略同径で、フランジ１ａ，２ａと共にボルト５、ナット６にて締結した例を示した。しかし第４の実施の形態として図７、図８に示すように、中間ブロック３の径を、ボルト５より内側に位置するように小径にしてもよい。この場合、１本のボルトを抜くことにより、その部分から中間ブロック３を取り外すことができ、この中間ブロック３の交換作業が容易に行われる。
【００２３】
上記各実施の形態は両管１，２のフランジ１ａ，２ａを、これに貫通するボルト５及びこれに螺合するナット６にて直接締結した例を示したが、これは図９に示した第５の実施の形態のように、両フランジ１ａ，２ａと中間ブロック３とを、これの外側から環状部材１５ａ，１５ｂにて挟み込み、この両環状部材１５ａ，１５ｂにボルト１６，１６を貫通し、ナット６を螺合することにより、両フランジ１ａ，２ａを互いに接続するようにしてもよい。
【００２４】
この第５の実施の形態の場合、配管端部のフランジが小形となり、取り回しが良くなる。また、高温・高圧用の配管及びフランジは耐熱合金等の高級材料を使うことが多いため、フランジが小形化できることにより設備費を安価にすることができる。なお、フランジ挟み込み用の環状部材１５ａ，１５ｂはあまり高温にならないので低級材料の使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す断面図である。
【図２】従来例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿うと共に、通路への冷却水の給排装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す中間ブロックを小径にした場合の縦断正面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態を示す中間ブロックを小径にした場合の縦断側面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２…管
１ａ，２ａ…フランジ
３…中間ブロック
４…Ｏリング
５，１６…ボルト
６…ナット
７…通路
８ａ，８ｂ…管継手
９…冷却水給排装置
１０…ポンプ
１１…空間
１１ａ…断熱材料
１２，１３，１４…ライナ
１５ａ，１５ｂ…環状部材
１７…リング状部材

Claims

管の端部に設けた一対のフランジと、内部に冷却水が循環する通路を備えると共に、上記一対のフランジの間に介装される中間ブロックと、各フランジと中間ブロックとの対向面間に介装されるＯリングと、両フランジを上記中間ブロックと共に固定する固定手段と、からなることを特徴とする配管接続装置。
中間ブロックの通路より内径側が半径方向に多層構成にされていることを特徴とする請求項１記載の配管接続装置。
多層構成された中間ブロックの各積層面間に断熱層が構成されていることを特徴とする請求項２記載の配管接続装置。
管の内面、フランジの端面、中間ブロックの周面に、少なくともＯリングより半径方向内側が耐腐食性材料で被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の配管接続装置。
管の内面、フランジの端面、中間ブロックの周面のうち、管の内面とフランジの端面の少なくともＯリングより半径方向内側が耐腐食性材料で被覆され、中間ブロックが耐腐食性材料で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の配管接続装置。
管の内面が耐腐食性材料からなるライナにて被覆され、かつフランジの端面と中間ブロックとの間に耐腐食性材料からなるワッシャが介装され、ライナとワッシャとが連結されると共に、中間ブロックが耐腐食性材料で被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の配管接続装置。
管の内面が耐腐食性材料からなるライナにて被覆され、かつフランジの端面と中間ブロックとの間に耐腐食性材料からなるワッシャが介装され、ライナとワッシャとが連結されると共に、中間ブロックが耐腐食性材料で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の配管接続装置。
耐腐食性材料は、チタン、ニッケル系合金（ハステロイ、インコネル）、白金、セラミック、ジルコニア、イリジュウム、チタニアのうちの１つであることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項記載の配管接続装置。