JP5148798B2 - シール用ソケットとこれを管に装着する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、内部に変形可能な材料のガスケットが収容されるコンパートメントを規定する金属スリーブ部を備える管用シールソケットに関し、前記コンパートメントは、前記スリーブ部の軸方向に前記コンパートメントの軸方向を規定する閉鎖端部を有し、前記コンパートメントは、軸方向において前記閉鎖端部から遠い側の端部にグランド(gland)すなわちガスケット加圧手段を備えている。そのようなシール用ソケットは一般に知られている。一般に、シールしようとするパーツ間の相対的な寸法変化を補償して管とスリーブの間のシールを提供するために、ガスケットすなわちグランドの材料中に事前に決めた圧力を導入するために、１つの加圧部材が使用される。
【０００２】
２つの管の間の接続部材が、ドイツ特許明細書689405号から知られている。２つの管のどちらか一方が、拡張された端部セクションすなわちソケットを備える。一方の管と拡張された端部セクション／ソケットのどちらにも、シール材料が封入され、リングによってこれに圧力が加えられる。このリングは、加圧状態の下で、拡張されたセクションの曲折部とソケットをそれぞれ通って装着される。このリングは、そのように形成されたコンパートメント内において完全に閉じられている。端部セクションとソケットのそれぞれの強度は、リングが加圧状態にされる前に行なわれる溶接によって増加する。
【０００３】
最も一般的な課題発明は、管および別のパーツと組み合わせて使用されるシールを提供することである。
【０００４】
より特定して言えば、課題発明は、高温高圧で用いられセラミック管と組み合わせて用いられるシール用ソケットを提供することである。そのようなシール用ソケットは、セラミック管と他のパーツの間の閉鎖体すなわちコネクターを提供するために、熱膨張係数の相違とセラミックスの脆性とに起因する機械的不安定性という問題を克服して使用される。このシール用ソケットは、この問題を取り扱っており、セラミック管に永久接続されたとき、これらの組み合わせは１つのコンポーネントとして挙動する。このコンポーネントは、技術水準によって他のパーツに接続される。例えば、もしも、シール用ソケットと他のパーツが共にステンレススチールから製造されるならば、普通の金属対金属の接続を利用することができる。セラミック管と金属パーツの間の接続は常に危険である。ガスケット材料の予備加圧は、例えば、スリーブとグランドに付いて広く用いられるセラミック材料とステンレススチールの間に熱膨張係数の相当な違いがあるために、そのような応用においては不可欠である。熱サイクルが発生するような応用においては、そのような加圧が維持されることが重要である。遭遇される別の問題は、高温を適用された場合の熱的崩壊または管が使用される媒体に起因するグランド材料の化学的侵食である。通常は、エラストマー製のＯリングが使用されるが、そのようなガスケットは比較的高価であり、化学的侵食および／または高温に対して脆弱である。
【０００５】
この発明は、シールしようとするセラミック管と組み合わせて有効に用いられ、安価で製造でき、セラミック管の使用中に出くわす殆どの作用条件に耐えることができるシール用ソケットを提供することを目的とする。この発明によれば、この目的は、前記のガスケット加圧手段が、1つの永久ジョイントを介して前記スリーブと接続され、前記コンパートメント内において、前記接続部から前記コンパート内の１方向と、前記コンパートメントの外に向かって他方向に延出する加圧リングを備える点において実現される。
【０００６】
この発明によれば、加圧リングとスリーブとの間の永久接続部が提供される。これは、螺合接続が用いられ、加圧力が螺合部において得られる従来技術と著しい対照をなす。永久接続部とは、関連パーツを破壊することなしには分解することができない接続部である。そのような永久接続部は、クランプ、接着、および圧着を含むことができる。それたまた、例えば、溶接によっても得ることができる。この溶接は、多数のスポットを含むことができるが、連続した溶接部を備えるようにすることも可能である。最後の場合は、加圧リングとスリーブの間に完全なシールを行なうことが可能であり、ソケットのグランドエリアに侵食物質が侵入することを防止することができる。
【０００７】
この発明によれば、シールしようとするソケットは、先ず第１にスリーブを管の周囲に導入することによって、管と組み合わされる。この管は、セラミック材料のような任意の材料を含むことができる。同時に、すなわちこれに伴って、例えば、グラファイト材料を含むガスケットが、スリーブとセラミック管の間の環状部に封入されることができる。その後で、加圧リングが、ガスケットと直接にまたは皿ばね(disk spring)のような別の加圧手段を介して係合するように導入される。圧縮力は、加圧リング(グランド)とスリーブが一体となってガスケット材料に作用される。加圧リングとスリーブは、正確な位置において、溶接によって互いに接続される。溶接完了後に、加圧力が除かれ、予定した加圧力がガスケット中に具備される。
【０００８】
グランド材料としてグラファイトが使用されることが好ましい。これは、比較的廉価で、化学的に不活性で高温に耐える物質である。好ましくは、方向によって特性が異なるグラファイトを使用する。
【０００９】
上に記載したように、皿ばねのような余分な加圧手段を用いることも可能である。そのような加圧手段の選択は、もちろん、高温、圧力など、この発明のシール用ソケットの使用中に優勢となる周辺状況に依存して決まる。
【００１０】
この発明は、上記のセラミック管を参照しつつ説明されるが、他の任意の種類の管状部材と組み合わせて使用できることは明らかである。
【００１１】
この発明は、添付図面に図示された発明の好ましい具体例を参照しつつ更に説明される。
【００１２】
図１において、この発明の端部部材が符号１で一般的に参照される。それは、セラミック管２に接続されるように設計される。この発明の端部部材１は、曲折部５を備えるスリーブ部３を有する。ガスケットの加圧リングまたはグランド(gland)７は、溶接部８によってスリーブ部３に接続されている。コンパートメントすなわちスタッフボックス４が、スリーブ部３、曲折部５およびガスケット加圧リング７の自由端部および管の間に規定される。このコンパートメント内にガスケットが封入される。ガスケット６、セラミック管２、グランド７およびスリーブ３の間にシールが有効に施される。
【００１３】
この発明によれば、ガスケットは、スリーブ部３に溶接されるガスケット加圧リング７によって加圧状態で封入される。溶接部８を使用するので、ガスケット材料は周辺の影響から実質的にシールされている。この発明の端部部材は、比較的高温、高圧で用いられるように具体化されている。例えば、試験によって、200℃以上の作動温度でもシール上の問題が何ひとつ発生しないことを示している。
【００１４】
スリーブ部とガスケット加圧リングは、溶接によって接続することができる任意の材料、好ましくは、スチール、より特別にはステンレススチールから製造することができる。
【００１５】
一般的には、スリーブ部およびガスケット加圧リングの材料およびガスケットの材料の両者は、それらの膨張係数がセラミック材料の熱膨張係数に近づくように選択される。
【００１６】
この発明によれば、シール用ガスケットは、シール対象であるセラミック管に、数点のパーツを先ず組み付け、ガスケットを加圧し、その後でのみ溶接部８が設けられることによって現実化される。
【００１７】
ガスケットの材料に付いては、比較的大きい弾性率を備えるグラファイトが好んで使用される。好ましくは、単一方向性の特性、すなわち、径方向に比較的大きい膨張係数を備え、軸方向に比較的小さい膨張係数を備えるグラファイトが使用される。ガスケット加圧リング７とスリーブ部３の間の接続を現実化する前に、これら２つのパーツの間に、互いに対する方向に圧縮力が加えられる。圧縮が有効に完了した後、直ちに溶接を現実化することが可能であるが、ガスケットを落ち着かせるために時間の遅延を設定することも可能である。一般に、溶接中に熱を加えることは望ましいことではなく、そのために、プラズマまたはレーザー溶接が使用される。もしも、ガスケットが高温で用いられるか、端部部材、より特定して言えばガスケットと、セラミック管の間に熱膨張係数における相当な相違が存在するならば、圧力が、低、高両温度において維持されることを確実にするには、補完手段を設けることが好ましい。図２の具体例は、この目的で提案される。端部部材は、符号１１によって一般的に示されており、これはスリーブ部１３、曲折部１５、ガスケット１６、および、溶接によってスリーブ部１３に接続されるガスケット加圧リング１７を有する。得られる溶接部は、周辺に対するシールを伴う連続した溶接部であることが好ましい。
【００１８】
ガスケットは、ガスケット加圧リングと直接には接触しない。加圧力分配リングと１つまたは２つの皿ばね(disk spring)２０が、ガスケットとガスケット加圧リング１７との間に配置される。皿ばねを用いているがために、セラミック管１２と端部部材１１の間の熱膨張係数における相違は、関連パーツの実用寿命が続く間は、異なった状況の下において一定の圧力を保証するために補償されることができる。
【００１９】
図３は、この発明のデバイスが、接続部材として現実化される具体例を示している。この部材は、符号２１によって示されている。この接続部材の構造は、基本的には、図２に示すものと同じである。しかしながら、ガスケット加圧リング２７は、その端部が閉じておらず、更に別のパーツと接続するためのフランジ２９と同様の開口部を備えている。ガスケット加圧リング２７とスリーブ部２３の間の溶接部は、符号２８によって参照される。
【００２０】
図４は、接続部材の別の具体例を示す。この具体例は、図３に示す２つの端部部材と実質的に一致しており、この接続部材は、符号３１によって一般的に参照される。しかしながら、ガスケット加圧リングすなわちグランド３７は、両セラミック管について共通の開放管である。図示のように、先ず第１に、加圧リングと、管３７の接続が、両セラミック管のシールを含んで行なわれる。その後でのみ、両半管３７が、接続される。もちろん、単一の管３７から出発して、両管を導入した後に加圧リング同士を接続することも可能である。
【００２１】
もしも、ステンレススチールとグラファイトのガスケット材料の組み合わせが用いられるならば、そのようなグラファイトガスケットは、コンパートメント内において、例えば、セラミック管の作動状態の下における圧力(差)の少なくとも２倍の力で圧縮される。そのような圧力は、少なくとも、１０ＭＰaである。曲折部の自由端部とセラミック管の間の公差できる限り小さくあるべきことは明らかであろう。
【００２２】
高温度において、体積の損失が全くないように、バインダーや充填材のない純正な材料を用いることが可能である。上に示したように、方向毎に異なる熱膨張係数を備える好ましいガスケット材料が使用される。例えば、セラミック管の軸と平行な方向に１×１０^−６／Ｋの熱膨張係数を有し、他方においては、前記の方向に垂直な方向に３０×１０^−６／Ｋの熱膨張係数を有するグラファイト材料を得ることができる。
【００２３】
当業者は、上の説明から直ちに、従来技術において一般的に利用できるコンポーネントを備える別の具体例を設計することができるであろう。そのような具体例は、この発明の技術範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 断面図におけるこの発明の端部部材の第１の具体例。
【図２】 断面図におけるこの発明の端部部材の第２の具体例。
【図３】 断面図におけるこの発明の接続部材。
【図４】 断面図におけるこの発明の接続部材の別の具体例。

Claims (15)

1. 密封する管のためのソケットであって、
   前記管のためのソケットは、
   変形可能なガスケット材料(６)が収容されるコンパートメントを画定するスリーブ部(３，１３，２３)を備え、
   前記コンパートメントは、前記スリーブ部の軸方向内に、前記コンパートメントの軸方向の画定をするための端部閉鎖部を備え、
   前記コンパートメントは、軸方向において、前記端部閉鎖部から遠い端部にガスケット加圧手段が備えられており、
   前記ガスケット加圧手段は、加圧リング(７，１７，２７)からなり、前記加圧リングと前記スリーブ部間に、前記ガスケット材料が圧縮力が存在する状態で挿入されており、前記加圧リングと前記スリーブ部間に永久的なジョイント(８，１８，２８)の接続部が存在し、前記加圧リングは、前記接続部から一方の方向に、前記コンパートメント内に延出し、および、他方向に向かって前記コンパートメントの外側に延出する点を特徴とする管のためのソケット。
2. 前記永久ジョイントは、溶接部を含む請求項１記載のソケット。
3. 前記永久ジョイントは、接着接続を含む請求項1記載の管用ソケット。
4. 前記永久ジョイントは、クランプ接続を含む請求項１〜３のいずれか１記載の管用ソケット。
5. 前記ガスケット中にグラファイト材料を含む請求項１〜４のいずれか１記載のソケット。
6. 前記ガスケット加圧手段は、前記ガスケットと前記加圧リングの間に設けられたばね手段を含む請求項１〜５のいずれか１記載のソケット。
7. 前記ばね手段は、皿ばねを含む請求項６記載のソケット。
8. 前記永久ジョイントは、コネクターを含む請求項１〜７のいずれか１記載のソケット。
9. 前記加圧リングは、前記端部閉鎖部を含む請求項１〜８のいずれか１記載のソケット。
10. 前記スリーブ部および／または前記加圧リングは、ステンレススチールを含む請求項１〜９のいずれか１記載のソケット。
11. 請求項１〜１０のいずれか１記載の密封する管のためのソケットは、管の端部に設けられる組み立て体。
12. 密封するソケットを管に供給する方法であって、
    前記方法は、
    前記管を覆ってスリーブを準備し、前記スリーブがコンパートメントを画定する工程と、
    前記コンパートメント内にガスケットを封入する工程と、
    前記管と前記スリーブの間にシール部を提供するために前記ガスケットを圧縮する工程と、
    を備え、
    加圧リングを前記スリーブ内に導入して前記ガスケットと係合させることによって、前記ガスケットを有効に圧縮する工程と、
    前記加圧リングを前記スリーブに関して加圧する工程と、
    前記加圧リングと前記スリーブの間に永久的な接続部を設ける工程と、
    を特徴とし、
    前記加圧リングは、一方においては前記接続部から前記コンパートメント内に延出し、他方においては前記接続部から前記コンパートメントの外方に延出する点に特徴を有する方法。
13. 前記永久的な接続部は溶接部を含む請求項１２記載の方法。
14. 前記ガスケットと前記加圧リングの間に別の加圧手段が導入される請求項１２または１３記載の方法。
15. 前記加圧リングの両端に２つの管を接続することを含む請求項１２〜１４のいずれか１記載の方法。

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