JP4966870B2 - 圧力容器のシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、開口端部を設けた有底筒状の容器本体と、前記開口端部を閉蓋する蓋体とを備えた圧力容器のシール構造に関し、詳しくは、例えば２５０〜４００℃程度の高温に加熱される圧力容器のシール構造に関する。

樹脂を重合させるための装置として、図２や図３に示すような圧力容器が使用されている。この圧力容器は、開口端部１１を設けた鉛直姿勢の有底筒状の容器本体１０と、前記開口端部１１を閉蓋する蓋体２０とを備えている。そして、容器本体１０の開口端部１１には、外向きのフランジ１４が設けられ、この外向きのフランジ１４に蓋体２０の外周部が接合し、ボルト１とナット２によって両者１１，２０が固定されている。

蓋体２０は、図２に示すような半球や半楕円状のものと、図３に示すような厚板状のものとがある。いずれにしても、蓋体２０と容器本体１０の開口端部１１との間には、図４に示すように、圧力容器内のシール性を高めるためのウェルドリングガスケット５が用いられている。ウェルドリングガスケット５は、薄い金属環であり、２枚重ね合わせた状態で用いられ、接合している面側の外周端部５a，５ａが接合していない面側よりも突出し、この外周端部５a，５ａを溶接することで完全にシールを行うものである。なお、図４は、図２に示す蓋体２０を拡大した模式図であるが、図３に示す蓋体２０であっても、同じウェルドリングガスケット５が用いられる。

そして、蓋体２０の上面および容器本体１０の外周面には、例えば２５０〜４００℃程度の高温の熱媒油が流れるジャケット（図示せず）が添設されている。さらに、圧力容器内が高真空の状態とされ、原材料が蓋体２０の一部から流し込まれる。この原材料は、容器本体１０内で樹脂が重合され、この樹脂は容器本体１０の下端部から排出される。

このような圧力容器は、容器本体１０内を洗浄するなどのメンテナンスを行うときに、容器本体１０の開口端部１１と蓋体２０とを固定しているボルト１とナット２を外し、ウェルドリングガスケット５の外周端部５a，５ａの溶接を除去する。

なお、各液ガスや加圧物質を充填するための装置においても、前記と同様の構成の圧力容器が使用される。

圧力容器は、例えば２５０〜４００℃程度の高温に加熱されることによって膨張し、加熱が終了すると収縮する。したがって、容器本体１０と蓋体２０と間に用いられているウェルドリングガスケット５も熱伸縮する。

しかし、容器本体１０と蓋体２０を均一に温度コントロールすることは難しいため、ウェルドリングガスケット５は上側と下側とで熱収縮が異なり、熱応力が発生する。すると、ウェルドリングガスケット５は、熱応力によって溶接部分が割れてしまい、隙間が生じることがある。この隙間から外気が圧力容器内に流入することにより、容器本体１０内で重合される樹脂は、所定の品質を有していない規格外品が多くなる、すなわち歩留まりが悪くなる。

このため、熱伸縮によってウェルドリングガスケット５に熱応力が発生しても溶接部分が割れないように、ウェルドリングガスケット５の外周端部５ａ，５ａの断面形状を円形にしたものなどが提供されているものの、内径が４ｍを超える大型の圧力容器に備えられたウェルドリングガスケット５にあっては、上下の収縮差が大きく、その変形量を吸収することはできない。

そこで、本発明は、熱伸縮があっても、シール性が確実に確保されるようにした圧力容器のシール構造を提供することを課題とする。

本発明に係る圧力容器のシール構造は、開口端部を設けた有底筒状の容器本体と、前記開口端部を閉蓋する蓋体とを備えた圧力容器のシール構造であって、前記容器本体の開口端部と蓋体の接合面に、嵌合する環状の突条および凹条が内側と外側とで二重に形成され、該内側の突条と外側の突条との間に環状の通気孔が設けられ、該通気孔に不活性ガスを供給する給気孔が前記蓋体または容器本体に形成され、前記内側の突条および凹条よりも内側の接合面がメタルタッチとされ、さらに、前記突条と凹条との間にガスケットが挟まれており、前記内側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットは、メタルジャケットガスケットであり、前記外側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットは、グランドパッキンであることを特徴としている。

この圧力容器のシール構造によれば、容器本体の開口端部と蓋体の接合面に、嵌合する環状の突条および凹条が内側と外側とで二重に形成され、該内側の突条と外側の突条との間に不活性ガスが充満する環状の通気孔が設けられ、しかも、突条と凹条との間にガスケットが挟まれることにより、溶接部分がなく、熱収縮があっても、この部分から外気が容器本体内に流入しないように確実にシールすることができる。

さらに、内側の突条および凹条よりも内側の接合面がメタルタッチとされることにより、容器本体内に流入した樹脂は、この接合面で滞留しないため、変質せずに重合することができる。そして、製作誤差によりガスケットの締付け代が不足しても、二重の突条と凹条との間に挟まれたガスケットにより、外気が圧力容器内に侵入することはない。さらに、両突条間に設けられた通気孔に給気孔から不活性ガスが供給され、この不活性ガスが圧力容器内に侵入することによっても、外気が圧力容器内に侵入しないようにされている。

また、前記本発明に係る圧力容器のシール構造において、前記蓋体は、蓋本体と、前記容器本体の開口端部と接合する枠体とを一体にしたものであり、該枠体に前記両突条が形成されていることが好ましい。この圧力容器のシール構造によれば、蓋本体と一体とされる枠体に両突条が形成されることにより、突条を容易に形成することができる。

また、前記本発明に係る圧力容器のシール構造において、前記枠体は、前記蓋本体と接合する内側が凹曲面に形成されていることが好ましい。この圧力容器のシール構造によれば、枠体に凹曲面が形成されていることにより、蓋本体の内側に角部が設けられず、圧力容器内に流し込まれた原材料が蓋本体と枠体との境界部分に滞留しないようにすることができる。

また、本発明に係る圧力容器のシール構造において、前記内側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットは、メタルジャケットガスケットであり、前記外側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットは、グランドパッキンである。この圧力容器のシール構造によれば、内側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットが耐熱性に優れたメタルジャケットガスケットとされることにより、変形しにくいものとなり、内側の突条と凹条よりも内側の接合面がメタルタッチを維持することができる。他方、外側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットが緊迫力の与えられる部位で好適に使用されるグランドパッキンとされることにより、ボルトとナットによって締結される容器本体と蓋体との外側を適切にシールすることができる。

本発明に係る圧力容器のシール構造によれば、容器本体の開口端部と蓋体の接合面に、嵌合する環状の突条および凹条が内側と外側とで二重に形成され、該内側の突条と外側の突条との間に不活性ガスが充満する環状の通気孔が設けられ、しかも、突条と凹条との間にガスケットが挟まれることにより、溶接されなくてもシール性が高められ、熱収縮があっても、外気が圧力容器内に流入しないようにすることができる。したがって、圧力容器内に流し込まれる原材料は、外気が流入していない状態で加熱され、所定の品質を有する製品を製造することができるため、歩留まりを向上させることができる。

本発明に係る圧力容器のシール構造の一実施形態を示す要部拡大断面図である。 圧力容器の一例を示す概略断面図である。 前記と異なる圧力容器の一例を示す概略断面図である。 従来の圧力容器のシール構造を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１０……容器本体
１１……開口端部
１１ａ…凹条
１１ｂ…凹条
２０……蓋体
２０ａ…蓋本体
２１……枠体
２１ａ…突条
２１ｂ…突条
３０……通気孔
３１……給気孔
５１ａ…ガスケット
５１ｂ…ガスケット

本発明に係る圧力容器のシール構造の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、従来と同一部分は同一符号を付して説明する。この圧力容器も、図２または図３に示すように、開口端部１１を設けた有底状の鉛直姿勢の容器本体１０と、前記開口端部１１を閉蓋する蓋体２０を備え、容器本体１０の開口端部１１に設けられた外向きのフランジ１４と蓋体２０の外周部とがボルト１とナット２とによって締結されている。

そして、容器本体１０内のシール性を確実に確保できるようにするため、この容器本体１０には図１に示すようなシール構造が備えられている。このシール構造は、容器本体１０の開口端部１１と蓋体２０の接合面のそれぞれに形成され、嵌合する二重の環状の凹条１１ａ，１１ｂおよび突条２１ａ，２１ｂを中心に構成されている。

環状の凹条１１ａ，１１ｂは、容器本体１０の開口端部１１の接合面に形成され、環状の突条２１ａ，２１ｂは、蓋本体２０ａに設けられた枠体２１に形成される。枠体２１は、容器本体１０の開口端部１１の内径と同じ内径で、蓋本体２０ａと溶接などによって一体化されている。枠体２１に突条２１ａ，２１ｂを形成し、蓋本体２０ａと一体化する方が、蓋本体２０ａに突条２１ａ，２１ｂを容易に形成することができる。

そして、突条２１ａ，２１ｂが凹条１１ａ，１１ｂ内に嵌入した状態で、内側の突条２１ａと外側の突条２１ｂとの間に、環状の通気孔３０が設けられる。この通気孔３０内は、給気孔３１から供給される窒素のような不活性ガスによって充満するようにされている。給気孔３１は、蓋体２０の表面まで露出し、パイプ（図示せず）が接続されている。なお、給気孔３１は、蓋体２０ではなく、容器本体１０の開口端部１１に設けてもよい。

そして、蓋体２０の枠体２１と容器本体１０の開口端部１１の両接合面は、内側の突条２１ａと凹条１１ａよりも内側では、メタルタッチによって接合している。メタルタッチによって、両接合面が密着することにより、圧力容器内に流入された原材料が蓋体２０の枠体２１と容器本体１０の開口端部１１との間に滞留しないようにすることができる。

そして、この突条２１ａ，２１ｂと凹条１１ａ，１１ｂとの間には、ガスケット５１ａ,５１ｂが挟まれている。前記ガスケットの締付け代が製作誤差によって不足していても、ガスケット５１ａ,５１ｂによって外気が圧力容器内に侵入することがない。また、凹条１１ａ，１１ｂが容器本体１０の開口端部１１の接合面に形成され、この凹条１１ａ，１１ｂ内にガスケット５１ａ,５１ｂが落とし込まれるように嵌め込まれることにより、ガスケット５１ａ,５１ｂは、位置ずれすることがない。

そして、内側のガスケット５１ａは、前記メタルタッチを維持することができるように、例えばメタルジャケットガスケットが用いられている。メタルジャケットガスケットは、非石綿クッション材などの中芯を軟鋼や銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属薄膜で被覆したもので、耐熱性に優れているという特長を有している。

一方、外側のガスケット５１ｂは、ボルト１とナット２が締結される外側を好適にシールすることができるように、例えばグランドパッキンが用いられる。グランドパッキンは、無機繊維または有機繊維を主体として各種の潤滑剤や粘結材によって成形されたもので、緊迫力が与えられて使用される。

また、枠体２１の内周は、蓋本体２０ａとの境界部分に角部が設けられないように凹曲面に形成されている。この凹曲面により、圧力容器内に流し込まれた液状の原材料は、蓋体２０の内側隅部に滞留することがない。

このようなシール構造を備えた圧力容器にあっては、蓋体２０が容器本体１０の開口端部１１を閉蓋すると、ガスケット５１ａ,５１ｂを挟んで突条２１ａ、２１ｂが凹条１１ａ、１１ｂ内に嵌入し、内側の接合面がメタルタッチとなってボルト１とナット２とが締結される。そして、給気孔３１から通気孔３０内に不活性ガスが供給されながら、蓋体２０の一部から容器本体１０内に液状の原材料が流し込まれる。この流し込まれた原材料は、枠体２１と容器本体１０の開口端部１１とのメタルタッチや、枠体２１の凹曲面によって滞留することがないため、ゲルが発生していない良質の樹脂が重合される。

また、圧力容器が加熱されることによって容器本体１０と蓋体２０が膨張し、加熱が終了することによってこれら１０，２０が収縮しても、凹条１１ａ，１１ｂと突条２１ａ，２１ｂとが嵌り合い、両者２１ａ，２１ｂ，１１ａ，１１ｂ間にガスケット５１ａ,５１ｂが挟まれていることから、容器本体１０と蓋体２０との間には隙間が生じず、さらに、通気孔３０から容器本体１０内に不活性ガスが侵入するようにされていることから、外気が容器本体内に一切流入することがない。このようにして、圧力容器内で良質の樹脂が重合される。

そして、容器本体１０内を洗浄するなどのメンテナンスのときは、容器本体１０と蓋体２０とを締結しているボルト１とナット２を外し、蓋体２０を撤去する。このとき、ガスケット５１ａ,５１ｂを容器本体１０の開口端部１１から外すことができる。

なお、本発明は前記の実施の形態に限定することなく請求の範囲に記載された発明特定事項の範囲内において種々変更することができる。例えば、この圧力容器は、ポリマーを製造するための装置としてではなく、各液ガスや加圧物質を充填する装置としても使用することができる。

また、圧力容器は鉛直姿勢ではなく、水平姿勢や傾斜姿勢でも同様に実施することができる。さらに、突条２１ａ，２１ｂと凹条１１ａ，１１ｂは２重ではなく、３重以上に設けてもよい。

本発明に係る圧力容器のシール構造は、２５０〜４００℃の高温で樹脂を重合するための装置として、あるいは液ガスや加圧物質を充填するための装置として使用される圧力容器において、有効に利用することができる。

Claims (3)

1. 開口端部を設けた有底筒状の容器本体と、前記開口端部を閉蓋する蓋体とを備えた圧力容器のシール構造であって、
   前記容器本体の開口端部と蓋体の接合面に、嵌合する環状の突条および凹条が内側と外側とで二重に形成され、該内側の突条と外側の突条との間に環状の通気孔が設けられ、該通気孔に不活性ガスを供給する給気孔が前記蓋体または容器本体に形成され、前記内側の突条および凹条よりも内側の接合面がメタルタッチとされ、さらに、前記突条と凹条との間にガスケットが挟まれており、
   前記内側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットは、メタルジャケットガスケットであり、前記外側の突条と凹条との間に挟まれるガスケットは、グランドパッキンであることを特徴とする圧力容器のシール構造。
2. 前記蓋体は、蓋本体と、前記容器本体の開口端部と接合する枠体とを一体にしたものであり、該枠体に前記両突条が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力容器のシール構造。
3. 前記枠体は、前記蓋本体と接合する内側が凹曲面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力容器のシール構造。

Images