JP5438129B2 - 真空ユニット用の連結デバイス - Google Patents

Description

本発明は、真空ユニット用の連結デバイスに関する。このような連結デバイスは、組立体、例えば真空室、ポンプなどを連結ラインによって連結するために使用される。これら連結デバイスは、連結される部品が製造公差を示すとき、又は振動若しくは異なる熱膨張作用を受けるときにおいても、真空気密である必要がある。さらに、これら連結デバイスは、腐食性ガス、例えばプラント部品を清浄するために使用される腐食性ガスに耐えうる必要がある。

より詳細に後述する一般的なタイプの公知の連結デバイスは、金属、例えば耐腐食性バネ鋼、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）又はアルミニウムから形成されるベローズを備えており、要求される可動性を保証する。このような連結デバイスは効果的であることがわかっているものの、それら連結デバイスは、特にＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）から形成されるベローズが使用される場合、非常に高価である。

本発明の目的は、取外し可能でありながら確実に気密であり、十分な可動性を呈しながらも、顕著に低コストで製造可能な一般的なタイプの連結デバイスを提供することである。

この目的は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分の機能により達成される。
本発明に係る連結デバイスは、プラントが稼働していないときに、容易に製造可能であって容易に調整可能であるとともに、動作状態及び非動作状態のいずれにおいてもなお気密の封止作用を提供する。また、この連結デバイスは、動作状態において腐食性ガスに対する抵抗性を示す。一般的なタイプの公知の連結デバイスと比較すると、コスト削減が顕著であり、５０％以上のコスト削減を達成できる。

一般的なタイプの公知の連結デバイスの長手断面図である。 単なる一実施形態を表す、本発明に係る連結デバイスの対応する長手断面図である。

ここで、添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図１に係る一般的なタイプの公知の連結デバイスは、金属、例えば耐腐食性バネ鋼、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）又はアルミニウムから形成されたベローズ１を備えており、開口を包囲するこのべローズ１の一端がフランジ２に溶接されるとともに、ベローズ１の他端は、環部３に溶接されており、環部３は、ネジ連結部４によってフランジ２にさらに連結されている。環部３は、ネジ留め連結部５によって、取外し可能でありながらも気密な状態において、パイプ部分６にさらに連結されている。ベローズ１は、長手方向と、限定された範囲内ながらも長手方向を横断する方向との両方向において、環部３をフランジ２に対して移動できるようにする。圧力バネによって包囲されていて逆方向に張力付与された少なくとも１つのボルトとともに、ネジ連結部４による追加の機械的連結作用が、これら可能性に影響を与えないようにデザインされる。

図２において、本発明に係る連結デバイス１５は２つのフランジ１０，１１を備えていえる。各フランジ１０，１１はパイプ部分１６又はパイプソケット１８をそれぞれ備えており、パイプ部分１６又はパイプソケット１８はフランジ１０，１１に設けられていて、一方が他方の内側に在るように配列されており、それとともに、パイプ部分１６及びパイプソケット１８が少なくとも小区分にわたって同軸に整列されるとともに、周方向の環状間隙を囲むようになっている。パイプ部分１６の外表面と、パイプ部分１６を包囲するパイプソケット１８の内表面との間に位置する、（前記小区分における）この環状間隙において、プラスチック、好ましくはテフロン（登録商標）から形成された主要封止リング１２が配列されている。この封止リングは、前記小区分において、封止リングの内方封止面がパイプ部分１６の外面に対して当接し、かつ外表面がパイプソケット１８の内面に対して当接するように寸法決めされる。低温状態において主として効果的である追加の封止作用として、補助封止部、例えばラジアルシャフト封止リング１３が、パイプ部分１６とパイプソケット１８との間に挿入される。

パイプ部分１６及びパイプソケット１８と同様に、主要封止リング１２の材料及び製造公差は、パイプ部分１６及びパイプソケット１８がいずれも同一の周囲温度に達したときに、パイプ部分１６及びパイプソケット１８が、非動作状態において、それらのフランジ１０，１１とともに互いに容易に移動可能であるように選定される。こうすることによって、連結部分１５の調整能力を保証するとともに、組立を可能にする。しかしながら、この状態では、主要封止リング１２によるパイプソケット１８とパイプ部分１６との間の封止作用は、「真空気密性」の要件を満足しないであろう。この状態における封止作用は、主としてラジアルシャフト封止リング１３の補助封止作用によるものであり、これによって気密性が保証され、場合によっては、圧力段（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔａｇｅ）として機能するパイプソケット１８の金属製カラー１４を一緒に備える。

動作中に高温の作動気体が連結部分１５を通って流れる場合、パイプ部分１６は、例えば周囲温度を摂氏５０度以上超える動作温度まで加熱される。プラスチック、そして主要封止リング１２として特に好適な材料であるテフロン（登録商標）は、非常に良好な断熱材であり、そのためパイプソケット１８は周囲温度に実質的に保たれ、したがって、パイプソケットとパイプ部分１６との間の温度差が結果的に生じる。パイプソケット１８の直径は顕著に変化しないものの、パイプ部分１６は膨張して、主要封止リング１２の内方封止面に対して押圧され、それにより、主要封止リング１２の外表面がパイプソケット１８の内面に対して押圧される。これによって、パイプソケット１８と、主要封止リング１２と、パイプ部分１６との間の関係が気密ないし真空気密になり、したがってそれらの後方に配列されるラジアルシャフト封止リング１３が攻撃的な気体、例えばフッ素から保護される。パイプ部分１６及びパイプソケット１８が長手方向に延長される可能性は依然として保証される。試験によると、現在の溶接方法の場合よりも、本発明に係る連結デバイスの方がむしろより高い気密性を示すことが示された。

ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）から形成される溶接された可撓性ベローズを使用しないと、結果的に５０％よりも大きいコスト削減になりうる。調整済みの機械加工された部品から製造することによって、公知の連結デバイスのデザインよりも非常に安価になる。

特にパイプ部分１６がその動作温度に到達する前に、気密性を向上させるため、制御するため、又は確認するために、パイプ部分１６に対して加熱部、例えば電気抵抗式加熱部が付与されうる。この加熱部は、フランジ１０の外面に巻き付けられてもよいし、又は溝内に組込まれてもよい。したがって、この封止効果は、動作ダウンタイムの間においても維持されうる。バネによって逆方向に張力付与されたネジ連結部１７は、図１のネジ連結部４と同様の機能を達成しうる。

１ ベローズ
２ フランジ
３ 環部
４ ネジ連結部
５ ネジ留め連結部
６ パイプ部分
１０ フランジ
１１ フランジ
１２ 主要封止リング
１３ ラジアルシャフト封止リング
１４ カラー
１５ 連結デバイス
１６ パイプ部分
１７ ネジ連結部
１８ パイプソケット

Claims (10)

1. 開口を包囲するフランジ（１１）と、前記開口に気密に連結されるパイプ部分（１６）とを備える真空ユニット用の連結デバイス（１５）であって、
   前記フランジ（１１）は、前記開口を包囲するとともに前記フランジ（１１）に隣接するパイプソケット（１８）をさらに備える一体部材の連結部分の一部であり、前記パイプソケットは、前記パイプソケットと前記パイプ部分との間に環状間隙が存在するように、クリアランスを伴って、前記パイプ部分（１６）の端部領域を包囲しており、
   − 弾性材料から形成される主要封止リング（１２）を備えた主要封止部が設けられ、前記端部領域の温度が前記パイプソケットの温度と同様に周囲温度に対応する場合に、前記端部領域が前記主要封止リング（１２）に対して或る程度の遊びが形成されるように、前記主要封止リングは前記パイプソケット（１８）と前記端部領域との間に配列されており、それとともに、前記端部領域が前記周囲温度を超える動作温度を有する場合に、前記主要封止リングが前記パイプソケット（１８）と前記端部領域との間の前記環状間隙を気密に閉塞するように、前記主要封止リング（１２）は前記端部領域と前記パイプソケット（１８）との間に挟持されており、
   − 前記フランジ（１１）から離間する方に向いた前記パイプソケット（１８）の外方端からオフセットされて配列される補助封止部が設けられており、前記補助封止部は、前記パイプソケット及び前記端部領域の両方の温度が前記周囲温度に対応する場合に、前記パイプソケット（１８）と前記端部領域との間の前記環状間隙を気密に閉塞することを特徴とする、連結デバイス（１５）。
2. 前記端部領域の温度が前記動作温度に対応するときにおいても、前記端部領域が、前記主要封止リング（１２）に対して長手方向に変位可能であることを特徴とする、請求項１に記載の連結デバイス（１５）。
3. 前記主要封止リング（１２）が、前記パイプソケット（１８）の内面に対して当接する周方向外表面と、前記端部領域の外面に対して気密に隣接する円筒部を備える周方向封止面とを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の連結デバイス（１５）。
4. 前記主要封止リング（１２）がプラスチックから形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の連結デバイス（１５）。
5. 前記補助封止部がラジアルシャフト封止リング（１３）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の連結デバイス（１５）。
6. 前記補助封止部が、前記パイプソケット（１８）において内曲した周方向のカラー（１４）によって、前記主要封止部から隔離されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の連結デバイス（１５）。
7. 前記端部領域に加熱部が設けられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の連結デバイス（１５）。
8. 前記パイプ部分（１６）は、変位が限定されうる状態で、前記パイプソケット（１８）の外面の前記フランジ（１１）に機械的に連結されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の連結デバイス（１５）。
9. 前記フランジ（１１）と前記パイプ部分（１６）との間の機械的連結状態が、ネジ連結部（１７）によってもたらされることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の連結デバイス（１５）。
10. 前記パイプ部分（１６）のフランジ（１０）とともに前記連結部分の前記フランジ（１１）に係合する少なくとも１つのボルトによって、２つの前記フランジのうちの少なくとも一方に対して変位可能であるような態様で、前記ネジ連結部（１７）が形成されることを特徴とする、請求項９に記載の連結デバイス（１５）。

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