JPH0547911Y2 - - Google Patents

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JPH0547911Y2
JPH0547911Y2 JP12445088U JP12445088U JPH0547911Y2 JP H0547911 Y2 JPH0547911 Y2 JP H0547911Y2 JP 12445088 U JP12445088 U JP 12445088U JP 12445088 U JP12445088 U JP 12445088U JP H0547911 Y2 JPH0547911 Y2 JP H0547911Y2
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flange
metal spacer
metal
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、配管材、ロール類等における金属部
材とセラミツク部材の結合構造の改良に関する。
〔従来の技術〕
セラミツク部材は、耐摩耗性、耐熱性、耐食性
等、金属材料では得られないすぐれた材料特性を
有しているので、これらの材料特性が要求される
装置・機器類、例えばポンプ、バルブ類の継手、
非鉄金属溶湯(アルミニウム溶湯、亜鉛溶湯等)
の搬送用配管、あるいはロール・ローラ類の構成
部材として、セラミツク部材を金属部材と組合せ
て使用することにより、これらの装置・機器類の
安定性・信頼性を高め、その耐久性を大きく改善
することが可能となる。
この金属部材とセラミツク部材との組合せにお
ける従来の両部材の結合構造を第3図に示す。2
つの部材10と20(図は、管材の例を示してい
る)は、その一方がセラミツク焼結品であり、他
方は鋳鉄等の金属材である。両部材10,20
は、それぞれの端部にフランジ11,21が形成
されており、両者は軸心を一致させて突合わされ
ている。50は筒状連結金具であり、一端側に内
向周縁部51を有し、他端側は開口してその内周
面にねじ溝52が形成されている。60はリング
状締付金具であり、その外周面には前記筒状連結
金具50のねじ溝52に螺合するねじ溝61が形
成されている。図示のように連結金具50を、突
合わせされた両部材10,20のフランジ11,
21に嵌装してその内向周縁部51を一方の部材
20のフランジ21に係着すると共に、他方の部
材10に外嵌されたリング状締付金具60を連結
金具50の胴部にねじ込んで該部材20のフラン
ジ21背面を押圧し、その連結金具50とリング
状締付金具60とによる締め付け力により、両部
材10と20のフランジ面を密着状態に結合固定
している。
〔考案が解決しようとする課題〕
しかるに、セラミツクと金属とは、熱膨張係数
(セラミツク:約3〜8×10-6/℃、金属:10〜
20×10-6/℃が大きく異なるので、両部材の組立
て時にその突合わせ結合部を十分な締付力で固定
していても、高温使用時の温度上昇に伴つて熱膨
張差による弛みが生じる。この昇温に伴う連結部
の弛みは、第3図における部材20が熱膨張率の
大きい金属部材で、もう一方の部材10が熱膨張
係数の小さいセラミツク部材である組合せであつ
ても、または両部材10,20の材質がそれとは
逆の組合せである場合でも全く同様に生じること
はいうまでもない。このため、高温使用において
は、連結部の弛みを解消するための増し締めを施
さなければならない。しかし、増し締めを加える
と、運転停止、その他による降温過程で、連結部
に熱膨張差による過度の締付け力が生じるため、
脆性材料であるセラミツク部材が破損し、あるい
は連結金具のねじ部に喰い込みが生じることによ
りメンテナンスの際の分解が不可能となる等の不
都合が生じる。
本考案は上記に鑑み、セラミツク部材と金属部
材の連結部における温度変化に伴う弛みや破損等
を生じさせず、昇降温の繰り返し条件下において
も両部材の安定な連結状態を維持することのでき
る改良された結合構造を提供する。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本考案の結合構造は、金属部材のフランジ面と
セラミツク部材のフランジ面とが突合わされ、突
合わされた両部材のいずれか一方にリング状金属
スペーサが外嵌されてその部材のフランジ背面に
当接し、その金属スペーサと両部材のフランジの
まわりを包囲するように嵌装されて他方の部材の
フランジに係着された筒状連結金具により、金属
スペーサを介して軸方向に加えられた押付け力を
以て両部材のフランジ面が密着状態に保持されて
おり、かつ上記金属スペーサと、該金属スペーサ
が外嵌されている部材のフランジと、筒状連結金
具の各部材の熱膨張係数と軸方向長さ寸法とが、
次式(1): l1α1+l2α2≧(l1+l2)α3 …(1) 〔式中、 l1:金属スペーサが外嵌されている部材のフラン
ジの軸方向長さ(肉厚)、 l2:金属スペーサの軸方向長さ α1:金属スペーサが外嵌されている部材の熱膨張
係数 膨張係数 α2:金属スペーサの熱膨張係数 α3:筒状連結金具の熱膨張係数〕 で示される関係を有していることを特徴としてい
る。
本考案の結合構造を、管材結合例を示す図面に
より説明すると、第1図において、30は金属ス
ペーサ、40は筒状連結金具である。
金属スペーサ30は、連結しようとする2つの
部材10,20のいずれか一方の部材(図では、
部材10にゆるく外嵌される内径を有するリング
状部材であり、その前端面は外嵌された部材10
のフランジ11背面に当接される。
筒状連結金具40は、2つの部材10,20の
突合わされたフランジ11,21と金属スペーサ
30を包囲する胴長を有し、かつその胴部41後
端側に前記金属スペーサ30の後端面と対面する
内向円周縁部42を有する筒状部材であり、前端
は開口してその内周面にねじ溝43が形成されて
いる。なお、部材20のフランジ21は、一方の
部材10(金属スペーサ30が外嵌されている部
材)のフランジ11より大きい外径を有し、その
円周面には、前記筒状連結金具40のねじ溝43
と螺合するねじ溝22が形成されている。
筒状連結金具40は、部材20のフランジ21
に螺着され、該フランジ21に対する筒状連結金
具40のねじ込みにより金属スペーサ30を部材
10のフランジ11背面に向かつて軸方向に押し
付け、その押付力(ねじによる締付力)を以て、
2つの部材10と20のフランジ面同志を密着さ
せている。
上記第1図では、筒状連結金具40を部材20
のフランジ21にねじ込むことにより両者の係着
関係を形成し、またそのねじ込みにより筒状連結
金具40後端の内向円周縁部42を金属スペーサ
30の後端面に押付けて2つの部材10と20を
連結固定しているが、必ずしもそれに限定される
わけではなく、例えば第2図に示すように、筒状
連結金具40の前端に内向円周縁部44を設けて
部材20のフランジ21に抱着させることにより
部材20との係着関係を形成する一方、その胴部
41の後端は開口形状とし内周面にねじ溝43を
設けておき、その胴部に別途準備したリング状押
さえ金具45(その外周面はねじ溝46が形成さ
れている)をねじ込んで金属スペーサ30を軸方
向に押圧することにより両部材10,20のフラ
ンジ面を密着固定するようにしてもよい。
本考案の結合構造は、金属スペーサ30、該金
属スペーサが外嵌される部材(図では、部材1
0)、および筒状連結金具40の各部材の熱膨張
係数(α1,α2,α3)および軸方向長さ寸法(l1
l2,l3=l1+l2)につき、前記1式で示される関係
を満たすように規定しているので、両部材10と
20を連結する際に、両部材10,20の向かい
合うフランジ面に所要の締付力を加えておけば、
実機使用時に高温度(T℃)に加熱された場合で
も、その加熱により生じる筒状連結金具40の軸
方向長さl3(=l1+l2)の増加分Δl3(=l3・σ3・T

は、部材10のフランジ11と金属スペーサ30
の軸方向長さの和(l1+l2)の増加分Δl1+Δl2〔=
l1・α1・T+l2・α2・T〕を越えることがなく、
従つて連結部に弛みが生じることはない。むろ
ん、高温状態から降温する過程においても同様で
あり、昇温・降温の温度変化がくり返されても、
所要の締付力が失われることなく、常時安定な結
合状態が保持される。
前記1式を満たすための金属スペーサ30およ
び筒状連結金具40の材質は、連結しようとする
2つの部材10,20の熱膨張係数に応じて適宜
選択すればよいが、例えば第1図における一方の
部材10が熱膨張係数(α1)3×10-6/℃の窒化
けい素系セラミツク焼結管材、他方の部材20が
熱膨張係数11〜12×10-6/℃の鋳鉄管材であつ
て、そのセラミツク管材10に金属スペーサ30
を外嵌して両部材10,20を接続する場合、筒
状連結金具30として、熱膨張係数(α1)が17〜
18×10-6/℃のステンレス鋼を、また筒状連結金
具40として鋳鉄管材20と同じ11〜12×10-6
℃の熱膨張係数を有する鋳鉄を使用することがで
きる。
〔実施例〕
第1図における部材10が窒化けい素系セラミ
ツク焼結管材、部材20が鋳鉄管材であり、両部
材のフランジ面を突合わせ、窒化けい素セラミツ
ク管材10に金属スペーサ30を外嵌し、筒状連
結金具40を鋳鉄管材20のフランジ21にねじ
込むことにより締付力を加えて両部材10と20
を連結し、これを溶融アルミニウム(温度:約
1000℃)の吸引搬送用配管として使用した。な
お、金属スペーサ30の材質はステンレス鋼
(JIS SUS 310)、筒状連結金具40のそれは部
材20と同種の鋳鉄である。
各部材の熱膨張係数(α)と軸方向長さ寸法
(l)は次のとおりである。
セラミツク焼結管材10 α1:3×10-6/℃,l1:10mm 金属スペーサ30 α2:18×10-6/℃,l2:11.5mm 筒状連結金具40 α3:11×10-6/℃, l3(=l1+l2):21.5mm この例における連結部の実機使用時(温度:
1000℃)の筒状連結金具40の軸方向長さ増加分
(Δl3)は、 Δl3=21.5mm×11×10-6/℃×1000℃ =236.5×10-3mm であり、他方セラミツク焼結管材10のフランジ
11と金属スペーサ30の各軸方向長さの増加分
の和(Δl1+Δl2)は、 Δl1+Δl2=10mm×3×10-6/℃×1000℃ +11.5mm×18×10-6/℃×1000℃ =237.0×10-3mm となるので、昇温による筒状連結金具40の軸方
向の熱膨張とそれに伴う締付力の減少は、セラミ
ツク焼結管材10のフランジ11と金属スペーサ
30のそれぞれの軸方向の熱膨張により十分に補
償され、連結部の締付力に不足が生じることはな
い。
上記配管による溶融アルミニウムの吸引搬送操
業において、管材連結部の弛みやそれによる操業
上のトラブルは全くなく、また溶湯搬送操業を反
復実施した後の連結部の分解作業において筒状連
結金具40と鋳鉄管材のフランジ21とのねじ込
み部分に喰込み等の異常もないことが認められ
た。
〔考案の効果〕
本考案による金属部材とセラミツク部材の連結
部は、高温使用時にも弛みを生じることがなく、
十分な締付力による安定な結合状態が維持され、
また昇降温がくり返される使用条件においても、
その安定な結合状態が損なわれることがない。従
つて従来のような増し締め等の付加的作業を必要
とせず、また増し締めに起因する連結部の破損の
懸念もない。
本考案の結合構造は、高温用途の配管における
管材同志の連結のほか、例えばポンプ・バルブ類
の配管における継手、あるいはロール・ローラ類
の軸材の取付け等にも有用であり、これらの装
置・機器類における連結部の安定性を保証し、メ
ンテナンスの大幅な軽減、操業の円滑化等に大き
な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本考案の実施例に示す軸方向
断面図、第3図は従来例を示す軸方向断面図であ
る。 10,20……連結される部材、30……金属
スペーサ、40……筒状接続金具、22,43,
46……ねじ溝、45……リング状押さえ金具。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 金属部材のフランジ面とセラミツク部材のフラ
    ンジ面とが突合わされ、突合わされた両部材のい
    ずれか一方にリング状金属スペーサが外嵌されて
    その部材のフランジ背面に当接し、その金属スペ
    ーサと両部材のフランジのまわりを包囲するよう
    に嵌装されて他方の部材のフランジに係着された
    筒状連結金具により、金属スペーサを介して軸方
    向に加えられた押付け力を以て両部材のフランジ
    面が密着状態に保持されており、かつ上記金属ス
    ペーサと、該金属スペーサが外嵌されている部材
    のフランジと、筒状連結金具の各部材の熱膨張係
    数と軸方向長さ寸法とが、次式(1): l1α1+l2α2≧(l1+l2)α3 …(1) 〔式中、 l1:金属スペーサが外嵌されている部材のフラン
    ジの軸方向長さ(肉厚)、 l2:金属スペーサの軸方向長さ α1:金属スペーサが外嵌されている部材のフラン
    ジの熱膨張係数 α2:金属スペーサの熱膨張係数 α3:筒状連結金具の熱膨張係数〕 で示される関係を有していることを特徴とする金
    属部材とセラミツク部材の結合構造。
JP12445088U 1988-09-22 1988-09-22 Expired - Lifetime JPH0547911Y2 (ja)

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