JPH0428950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、頻繁に開け閉めを行うための内部閉
鎖装置を備えた円筒形高圧容器であつて、この高
圧容器が上端部に凹部を備えた膨らんだ形状のフ
ランジを有し、閉鎖装置が本質的に蓋、支持部
材、少なくとも一つの固定部材と密封部材とから
成り、凹部が膨らんだ形状のフランジの軸線方向
の内面に入込んでおり、凹部が軸線に平行な周
面、下方側面および上方側面を備えており、かつ
上方側面が内側上方に傾斜した当接面として働
き、支持部材が多構成部分から成るリングとして
形成されていてかつ内側上方に傾斜した上方当接
面および下方当接面を備えていて、凹部内に入込
んでいる支持部材が膨らんだ形状のフランジの軸
線に対し半径内方向に突出しおり、蓋がその上側
においてその周囲に切欠きを備えていて、その下
側において周囲に肩部が形成されており、周囲の
肩部が軸線に平行な周面、上方カラー面および下
カラー面を備えていて、上方カラー面が内側上方
に傾斜した当接面として働き、支持部材の膨らん
だ形状のフランジの軸線方向に対し半径内方向に
突出している部分が肩部の当接面とのみ形状一体
的に接触しており、蓋の底部に作用する操作圧力
が当接面を介してフランジ内に導入されて蓋力を
誘起したとき、力を伝達するこれらの当接面が所
属する面に対して同じ角度を備えた截頭円錐面と
して形成されている、高圧容器に関する。

高圧容器はもはや化学工学から離れて考えられ
ない。合成または重合の方法には大容量の高圧容
器が必要であり、該容器は500バールまたはそれ
以上の圧力をうける。然しこのような高圧容器
は、例えばアンモニア合成またはエチレン重合の
場合通常長期間に亘り即ち幾月も幾年も同一の圧
力荷重の下で操作される。このような高圧装置に
おける大きな圧力変動は、主に装置の始動と停止
のときにだけ予想される。

圧力容器では円筒状の囲い（外壁）は重量の最
大部分であるので、材料の所要量を考慮して囲い
を最適に作る一連の構造が開発されてきた。

このような構造の概要は、ラインシユータール
テクニク（Rheinstahl Technik）、第９巻、ヘフ
ト（Heft）３／71、104頁以下にあるハー．シユ
トローマイエル（H.Strohmeier）の総合的な論
文、およびケミカツアイトウング
（Chemikerzeitung）、第95巻（1971）第１号、28
頁以下にあるヨツト・エール（J.Ehle）とアー．
ポランツ（A.Pollanz）の総括的な論文に示され
ている。

高圧容器の場合その閉鎖装置が特に重要であ
る。前述したような用途に応じて高圧容器は、２
つの組立式閉鎖装置を有するかまたは１つの組立
式閉鎖装置と１つの溶接または鍛接された底を有
する。圧力容器のフランジの上に置かれた蓋を有
しさらにスタツドまたはクランプによる締付具を
有する所謂外部閉鎖装置は、閉鎖装置の重量が大
き過ぎて取扱いにくく、したがつて製作や組立に
要する費用が大き過ぎるので、内径の小さい高圧
容器に使用されるのに対して、内部閉鎖装置は高
圧容器の内径に関して広範囲の使用領域を有す
る。

フアウ・デー・イー誌（VDI−Z.）104（1962）
第11号、479頁に記されているように、蓋と、分
割パツキンリングと、多構成部分から成る支持リ
ングと、該支持リング取つけ用ねじと、保持リン
グとから成る高圧容器内部閉鎖装置は従来より知
られている。この内部閉鎖装置は、内部高圧をう
ける容器蓋がパツキンリングに押しつけられるよ
うに構成される。このパツキンリングは、先ず容
器壁に支持され、次に軸線方向に作用する分力を
支持リングの水平面を経て容器フランジに伝え
る。このパツキンリングを蓋の支持の力線に結び
つけることは、パツキン分割面に過大な負荷を生
じさせ、かつその破損ないしは溶着の恐れを招
く。パツキン面の完全な作用を得るには、表面仕
上げを高度にする必要がある。パツキンリングの
予張力は、内圧を受ける前に保持リングおよび蓋
締付けねじにより行われ、これにより、閉鎖が密
でありかつ内圧が構成されるようになる。このよ
うな内部閉鎖装置は頻繁な開閉には適しない、何
故ならば手動による消費時間が著しいからであ
る。

本発明の課題は、条件が変つても満足させるよ
うなかつ従来公知の構造のもつ欠陥を持たない自
己密閉式内部閉鎖装置を有する圧力容器を提供す
ることである。

本発明により作られる高圧容器は特許請求の範
囲に記載される特徴を有するものである。

本発明による新規な高圧容器で得られる効果は
特に次の点に、即ち、支持面と密閉面とが場所を
異にするので支持面におけるそ性的変形はもはや
生じないという点に示される。この結果として、
材料の溶着は全く生じない。閉鎖装置の個々の部
材は簡単かつ迅速に解放される。したがつて高圧
装置の間欠的操作において短時間に開閉すること
ができる。

密封部材は内圧だけをうけ、力の平行四辺形に
よる合力のような局部力の負荷はうけない。

截頭円錐面の角度は最大内圧および内部閉鎖装
置直径を考慮して決められる。

内径が大きくしたがつて加工後の真円度の狂い
が大きく、蓋の重量が大でそのため感受性の鈍い
高圧容器の場合、密封部材の負荷を少なくするた
め、本発明の構成により、多構成部分から成る密
封部材は蓋の下側に保持リングにより半径方向移
動自在に配置される。蓋が間違いなく中心に置か
れていなくとも、密封部材はパツキンリングで容
器の内孔に関して中心にくるように調整される。

若し上記のような高圧容器が食料品の分野に使
用され、またはその容器の充填が特に材料を侵食
するような場合、例えば特殊鋼によるライニング
が必要になる。特に有利であると判つたことは、
高圧容器の囲い（外壁）に、充分なすきま嵌合を
もつ薄肉の内殻をはめつけ、また、後から組立て
られる密封部材の領域に摩耗リングをはめること
である。このリングは、通常薄肉の板を巻いてそ
の継目に沿つて溶接された内殻とは反対に、一層
少ないすきま嵌合及び一層少ない真円ずれをもつ
施盤仕上げである。摩耗リングの内面は高度な表
面仕上げに作られ、これによりパツキンリングは
その上を滑動することができる。摩耗リングは加
工された面取りを有し、この面取りがあるため、
薄肉の内殻との充分な溶接が可能であり、溶接個
所で容器材料が過熱されて損害をうけるようなこ
とはない。

支持部材を蓋に対し確保する固定部材はいく通
りにも作られ、その１つとして、分割されるリン
グとして作られ、該リングは蓋の上部、内部でな
いところに締めつけられるが、またこの外にも、
固定部材はリングの強度をもつ多要素構成のもの
として作られる。これにより、固定部材またはそ
の要素の蓋に対する錠止を回避できる。

一時的に、高圧容器の直径より小さい内径の開
口部を通して、容器を充填したり空にしたりする
ことができれば、蓋に別の装入蓋を設けてこの装
入蓋は内方に開放されかつ容器の内圧で自動式に
密封されるようにすることをが有利である。

次に図面について本発明の実施例を説明する。

第１図において、特に鍛造された円筒状の外壁
から成る高圧容器１は、圧力のかかる部分に溶接
結合を全く使用せず、頻繁な内容物取替に適し、
内側上端に凹部３付きの膨んだ形状のフランジ２
を有する。凹部３は膨らんだ形状のフランジ２の
軸線方向の内面に入り込んでおり、軸線に平行な
周面、下方側面および上方側面を備えているこの
凹部の上方側面は当接面として働き容器端面に対
して15−45度特に25度の傾斜になつている。蓋４
はその上側においてその周囲に切欠きを備えてい
て、その下側において周囲に肩部が形成されてお
り、この肩部が軸線に平行な周面、上方カラー面
および下方カラー面を備えていて、上方カラー面
が当接面として働く截頭円錐面５をもつ特性を有
し、この面は同じく15−45度特に約25度の角度を
もつ。下方カラー面は蓋の底部６の一部を構成
し、底部６に作用する操作圧力は例えば300バー
ルであり、これが蓋４を支持部材７の方に押しつ
け、この部材は多構成部分からなるリングとして
形成される。支持部材７は、蓋４の截頭円錐面５
および容器の凹部３に向いた上方当接面および下
方当接面となる支持面８を有し、この支持面８に
おいて、約25度の同じ角度をもつ。支持部材７は
凹部３に入り込んでも膨らんだ形状のフランジ２
の軸線に対し半径内方向に突出しており、この突
出している部分は蓋４の肩部の当接面である截頭
円錐面５とのみ形状一体的に接触しており、蓋４
の底部６に作用する操作圧力が当接面を介してフ
ランジ２に導入される蓋力を誘起し、力を伝達す
る当接面が所属する面に対して同じ角度を備えた
截頭円錐面８として形成されている。

このようにして、蓋から生ずる密封力は、前記
支持部材を経て直ちにフランジに導かれ、横方向
の分力の発生はない。一体構成で裂目のあるリン
グとしてまたは個々のリング部分から成る形状の
ものに作られる固定部材９は、蓋４および支持部
材７とそれぞれの軸線に平行な係合面１０で蓋と
支持部材の位置決め、さらに、万一支持部材に横
方向の力が生じた場合この力が内部の方へ向かう
のを防止する。

換言すれば、閉鎖操作を行う際支持部材を装着
しかつ取外すため、蓋４上側に形成された切欠き
が装着された支持部材７と共に上方が開いている
環状空域を形成し、この環状空域がその内周と外
周において軸線に平行な係合面１０によつて区画
されていてかつ下方が蓋４下側の肩部によつて閉
じられ、このようにして形成された環状空域が固
定部材９により少なくとも蓋４上側上方寄りに部
分的に充たされており、この固定部材９が軸線に
平行な係合面１０により内部閉鎖装置を錠止した
際際着された支持部材７に対して同心的に位置決
めされるように構成され、力を伝達する截頭円錐
面８は、蓋力が支持部材７を介して膨らんだ形状
のフランジ２に直ちに導入されて、発生する蓋力
により軸線に平行な係合面１０に横方向の分力が
働かないような角度で傾斜して形成されている。

支持面８における傾斜の結果、この横方向の力
は、軸線に平行な係合面１０にそ性変形や溶着が
起こる程のものには決してならない。取扱いを簡
単にするため、いくつかの固定部材９は保持リン
グ１１により保持される。この保持リングは力を
受ける作用はない。

内圧が構成された場合蓋４を高圧容器１に密封
することは、蓋の底部にある密封部材１２により
行われる。この部材は、みぞの中に挿入された密
封材１４例えば特別の材料製のＯ−リングをもつ
パツキング１３またはばね装着の密封部材から成
る。パツキンリング１３は公知のように蓋の底部
６に固定される。パツキンリングの作用は、公知
のように、内圧の構成に際しパツキン、蓋、パツ
キンリング間の間〓をパツキンリングの膨脹によ
り小さくしてパツキンリングが蓋の底部および容
器の壁に完全に接するようにすることである。装
入された密封材１４は、上記の間〓より押し出さ
れることはなく、完全に密封する。

第１図に示したものの変形例が第２図に示され
る。製作誤差をなくするためまた組立・分解に当
つて密封部材に過大な負荷をかけないようにする
ため、パツキンリング１３は蓋の底部６に移動自
在に取りつけられる。保持リング１５の外側は、
パツキンリング１３が半径方向にも軸線方向にも
空〓部を有し自由に移動できるように形成され
る。これにより、容器および蓋の真円ずれに関す
る誤差や二重になつた截頭円錐面５と支持面８の
心出し誤差を簡単に排除される。特に蓋直径の大
きい場合、上記のような移動自在のパツキンリン
グ１３により、圧力容器の外壁および蓋における
比較的大きな仕上げ誤差が許されかつ保証され、
その理由は、パツキンリングが比較的低い圧力で
も完全に圧力容器の壁および底に接しこのため密
封間〓は零になり、内圧の構成に際しては内部空
間の密閉性は絶対であるからである。

食料品または侵食性の内容物を取扱う高圧容器
は、第３図に示されるように、内部ライニングを
具え、特殊鋼の内殻をもつ。この内殻１６は例え
ばクロム−ニツケル鋼製で経済的に最も有利に取
りつけられ、即ち、先ず高圧容器から離れたとこ
ろで薄板材料の内殻が巻かれその継目に沿つて溶
接される。内殻はその真円ずれのため先ず高圧容
器内径よりも約３−５mm小さい外径のものに作る
必要がある。高圧容器に内殻を装入した後適当な
遊びを設ける。この場合、内殻に摩耗リング１７
を取りつけ即ち面取り１８における溶接によつて
取りつける。これにより、パツキンリング１３の
確実な密封が得られる。摩耗リング１７は殆ど遊
びなしに装着され、その内面は高度な表面仕上げ
をもつ。上記の溶接を了つた後で高圧容器内の最
初の圧力構成に際し、薄肉の内殻は、容器の壁に
接する程に膨脹する。摩耗リング１７の真円性お
よびその内表面の特性の結果、パツキンリングの
密封作用は妨害されることはない。

万一頻繁な開閉過程の途中で密封作用が悪くな
れば、摩耗リング１７のみならずパツキンラツチ
１３も、時間的にかつコストの点で有利なように
交換することができる。

第４図によれば、高圧容器に物を容れる際この
物が容器内径より小さい外径をもつ開口から出し
入れすることができれば、内部閉鎖装置による開
閉工程の数は減少できる。この小さい方の装入用
蓋１９は、高圧容器の蓋４に向つて下からねじ棒
２０により引かれ、その場合みぞ２１の中に入れ
た密封部材２２により密封され、この部材はＯ−
リングまたはばね装着の密封部材である。装入用
の蓋１９は揺動自在にまたは変位自在に支えられ
たレバー２３を介して容器蓋４に移動自在に連結
されている。

高圧容器の底は、鍛接されてなければ、構造的
には同じような蓋を使つて閉鎖することができ
る。また、装入用の小さい蓋の代わりに、液体や
固体の物の出し入れ用の部材を用圧容器に設ける
こともできる。

本発明による高圧容器の用途に制限はないが、
特に、過圧ガスによる植物性の成分物質の不連続
的抽出に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧容器の内部閉鎖装置およびＬ字形
密封部材が操作圧力の下にある状態を示した図、
第２図は第１図と同じような図で密封部材が半径
方向に変位できるものを示した図、第３図は前記
高圧容器の圧力負荷以前の内殻および摩耗リング
を示した図、第４図は内部閉鎖装置の装入用蓋の
操作圧力下の状態を示した図である。 １……高圧容器、２……膨らんだ形状のフラン
ジ、４……蓋、６……蓋底部、７…支持部材、１
０……軸線に平行な係合面、９……固定部材、１
２……密封部材、１３……パツキンリング、１５
……保持リング、１７……摩耗リング、１９……
装入用蓋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 頻繁に開け閉めを行うための内部閉鎖装置を
   もつ円筒形高圧容器であつて、この高圧容器が上
   端部に凹部３を備えた膨らんだ形状のフランジ２
   を有し、閉鎖装置が本質的に蓋４、支持部材７、
   少なくとも一つの固定部材９と密封部材１２とか
   ら成り、凹部３が膨らんだ形状のフランジ２の軸
   線方向の内面に入り込んでおり、凹部３が軸線に
   平行な周面、下方側面および上方側面を備えてお
   り、かつ上方側面が内側上方に傾斜した当接面と
   して働き、支持部材７が多構成部分から成るリン
   グとして形成されていてかつ内側上方に傾斜した
   上方当接面および下方当接面を備えていて、凹部
   ３内に入り込んでいる支持部材７が膨らんだ形状
   のフランジ２の軸線に対し半径内方向に突出して
   おり、蓋がその上側においてその周囲に切欠きを
   備えていて、その下側において周囲に肩部が形成
   されており、周囲の肩部が軸線に平行な周面、上
   方カラー面および下カラー面を備えていて、上方
   カラー面が内側上方に傾斜した当接面として働
   き、支持部材７の膨らんだ形状のフランジ２の軸
   に対し半径内方向に突出している部分が肩部の当
   接面とのみ形状一体的に接触しており、蓋の底部
   ６に作用する操作圧力が当接面を介してフランジ
   ２に導入されて蓋力を誘起したとき、力を伝達す
   るこれらの当接面が所属する面に対して同じ角度
   を備えた截頭円錐面８として形成されている、高
   圧容器において、 (a) 閉鎖操作を行う際支持部材を装着しかつ取外
   すため、蓋上側に形成された切欠きが〓間を形
   成し、この切欠きが装着された支持部材と共に
   上方が開いている環状空域を形成し、この環状
   空域がその内周と外周において軸線に平行な係
   合面１０によつて区画されていてかつ下方が蓋
   下側の肩部によつて閉じられていること、 (b) このようにして形成された環状空域が固定部
   材９により少なくとも蓋上側上方寄りに部分的
   に充たされており、この固定部材９が軸線に平
   行な係合面１０により内部閉鎖装置を錠止した
   際装着された支持部材７に対して同心的に位置
   決めされるように構成されていること、 (c) 力を伝達する截頭円錐面８は、蓋力が支持部
   材７を介して膨らんだ形状のフランジ２に直ち
   に導入されて発生する蓋力により軸線に平行な
   係合面１０に横方向の分力が働かないような角
   度で傾斜して形成されていること、 (d) 密封部材１２が蓋の底部において固定されて
   いること、 を特徴とする、内部閉鎖装置を備えた円筒形高圧
   容器。 ２ 截頭円錐の角度が15−45度である特許請求の
   範囲第１項記載の高圧容器。 ３ 密封部材１２が蓋４の底部に保持リング１５
   により半径方向変位自在に配置される特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の高圧容器。 ４ 高圧容器がすべての力伝達部分における溶接
   結合なしに１つの円筒状の鋳造された囲いから成
   る特許請求の範囲第１項乃至第３項のうちいずれ
   か１項に記載の高圧容器。 ５ 高圧容器１が薄い内殻１６を含み、密封部材
   １２の領域で前記内殻に摩耗リング１７が密に取
   りつけられる特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   うちいずれか１項に記載の高圧容器。 ６ 高圧容器１が薄い内殻１６を含み、密封部材
   １２の領域で前記内殻に摩耗リング１７が密に取
   りつけられ、前記リングは、施盤仕上げで、前記
   内殻に向いた側に面取り１８をもち、前記摩耗リ
   ングのすきま嵌合は前記内殻のすきま嵌合より小
   である特許請求の範囲第１項乃至第４項のうちい
   ずれか１項に記載の高圧容器。 ７ 固定部材９がリング、または分割リング、ま
   たは多構成部分から成るリングである特許請求の
   範囲第１項乃至第６項のうちいずれか１項に記載
   の高圧容器。 ８ 蓋４の底部に直径の小さい蓋１９を取りつ
   け、蓋１９が内方に開放されるようにされている
   特許請求の範囲第１項乃至第７項のうちいずれか
   １項に記載の高圧容器。