JPH07504481A - シールリング及びジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 シールリング及びジヨイント 技術分野 本発明は、導管、圧力容器又はその類似物のシールリング及び連結ジヨイントに 関する。

背景技術 流体用の導管や容器の隣接部分を接続する場合、一般に、フランジ部を有する導 管又は容器の隣接する接続部分の境界にシールリングを介装し、その後に締結し て一体化する。高圧の流体や腐食性の流体が導管内を流れたり容器内に収容され る場合に、使用するシールリングは通常金属製であり、前記フランジ部のシール 部分に対してシールリングのシール面を弾性変形又は塑性変形させることによっ てシール効果が得られる。

汎用のシールリング及びジヨイントとして公知のものが、例えば英国特許第７４ ２２１３号、第８５４１８９号、第９５２７５５号、第１０３５９５８号、第１ ５２１５４６号各明細書、及び国際公開番号ＷＯ９１／１９１２８号の国際出願 明細書に開示されている。

発明の開示 本願発明者は、シールリングの改良及び関連する接続ジヨイントについて発明を 行なった。

本発明の第１の側面によれば、一体的に形成されたシール部分とスピゴット部分 と連結ウェブ部分とからなる環状シールリングであって、前記シール部分が、前 記スピゴット部分に対面しかつ横断方向に前記ウェブ部分に向けて延長する一対 の環状シールリップからなり、前記ウェブ部分が前記シールリップ対から前記ス ピゴット部分に向けて半径方向外向きに延長し、前記スピゴット部分には、前記 ウェブ部分に対して横断方向に互いに対向する向きに突出するスピゴット突出部 が設けられ、前記スピゴット部分の半径方向の厚さが前記ウェブ部分の横断方向 の厚さより実質的に大きく、かつ各シールリップが、前記ウェブ部分から横断方 向に前記ウェブ部分の前記横断方向の厚さよりも実質的に大きい距離だけ突出す るように配設された環状シールリングが提供される。

スピゴット部分の半径方向の厚さが、前記スピゴット部分の横断方向の全長に亘 って前記ウェブ部分の横断方向の厚さより実質的に大きいと好都合である。

好適には、対をなす前記環状シールリップが、それぞれシール部の各半径方向外 側部分に配設され、しかも半径方向外向きにかつ互いにウェブ部分に向けて傾斜 していると好都合である。

スピゴット部分の各突出部に、各シールリップに対面する第１の横面部分がそれ ぞれ設けられていると好都合であり、その横面部分が、前記半径方向に対して概 ね垂直に配置されていると好都合である。

一般に、各スピゴット突出部に、横面部分から離隔してかつ反対方向に対面する ように、第２の横面部分がそれぞれ設けられている。好適には、各スピゴット突 出部に設けられた前記第１及び第２の横面部分が、互いに概ね平行である。

一般に、第２の横面が、前記シールリングの最も外側の範囲を含む。好適には、 前記第２の横面が共面関係にあり、それによってシールリングに概ね連続する環 状の半径方向外側面を画定する。

好適には、各スピゴット突出部に、その横断方向に突出する範囲の領域内にそれ ぞれテーバ部分又は面取り部分が設けられている。

一般に、スピゴットがウェブ部分から横断方向に、少なくとも前記ウェブ部分か ら横断方向に前記シールリップが突出する範囲内で突出している。

ウェブ部分に概ね平行に対向する半径方向に延長する面が設けられていると好都 合であり、それが前記半径方向に対して概ね平行であると有利である。

本発明のある好適な実施例では、それぞれ外周シールリム又はその類似物のよう な追加のシール手段が、スピゴット形突出部にそれぞれ設けられている。

別の好適な実施例では、その横断方向に突出する最外端部に環状の塑性変形可能 なリブがシールリップに設けられている。一般に、シールリングはその大部分又 は全体が金属材料で形成される。

本発明の第２の側面によれば、一対の導管又は容器画定部材間の境界に配置され た、本発明の第１の側面によるシールリングからなる導管ジヨイントであって、 前記部材が、前記境界に設けられた、前記スピゴット部分の各部分及び前記シー ルリングの前記シール部分をそれぞれ補完する形状をなしかつ受容し得る寸法を 有する凹所が設けられ、第１の前記凹所が、半径方向に離隔された概ね平行な側 壁を有する環状溝からなり、かつ第２の前記凹所が、前記境界から半径方向内向 きに傾斜する環状面からなる導管ジヨイントが提供される。前記境界から半径方 向内向きに傾斜する環状面が、截頭円錐形または部分的な球面状をなすと好都合 である。

使用時には、シールリングのスピゴット形突出部が、導管又は容器画定部材の第 １の前記凹み部分内に受容され、各シールリップが第２の前記凹み部分に当接す る。

他の導管又は容器画定部材の対応する第１及び第２の凹み部分が、シールリング の対応する他のスピゴット形突出部を受容しかつシールリップを当接させるよう に配設されている。

一般に、第１の凹所からなる前記環状溝に、前記半径方向と概ね直角をなすよう に概ね平行な半径方向に離隔された側壁が設けられている。好適には、環状溝の 半径方向最外方側壁が、前記半径方向に対して直交する向きに、前記環状溝の半 径方向内方端側壁が前記半径方向に直交する向きに延長する範囲よりも実質的に 延長している。

好適には、前記溝の半径方向に最も内側の側壁及び半径方向に最も外側の側壁が 前記導管又は容器の概ね垂直な対向面にそれぞれ接続しており、少なくとも前記 面の一方が、前記一対の導管又は容器画定面の間の境界に位置するように構成さ れると好都合である。各導管又は容器画定部材の対向面が、互いに概ね平行をな すと好都合であり、かつ半径方向に対して横断方向に互いに離隔されていると有 利である。

一般に、導管画定部材又は容器画定部材が、前記シールリングと一体的に締結さ れてそれらの間にシールされたジヨイント部を形成するように配設されるフラン ジ付部材である。本発明のある実施例では、少なくとも１個の前記部材が導管画 定部材であり、該部材には、前記導管画定部材の外面から延長して、前記シール リングのスピゴット形部分及びシール部分を受容するように形成された前記凹み 部分の中間の位置に於いて、前記各接続面に連通ずる圧力タップ手段が設けられ ている。この実施例では、一般に前記ウェブ部分に圧力平衡用の孔を設ける必要 がある。

図面の簡単な説明 以下に本発明について、添付図面を参照しつつ好適な実施例を用いて本発明の詳 細な説明する。

第１図は、本発明の第１の側面によるシールリングを設けた本発明の第２の側面 によるジヨイントを示す断面図である。

第２図及び第２Ａ図は、第１図のシールリングの一部分を示す断面図である。

第３図及び第４図は、第１図及び第２図に示されるジヨイント及びシールリング の組立状態を示す部分断面図である。

第５図は、本発明によるジヨイント及びシールリングの変形例を示す部分断面図 である。

第６図及び第７図は、本発明によるジヨイント及びシールリングの更に別の実施 例の組立状態を示す部分断面図である。

第８図及び第９図は、本発明によるジヨイント及びシールリングの更に別の実施 例の組立状態を示す部分断面図である。

第１０図は、本発明によるジヨイント及びシールリングの別の変形実施例を示す 断面図である。

発明を実施するための最良の形態 添付図面に於いて、第１図に参照符号１を付して示されるジヨイントは、軸方向 の流体通路又は圧力容器のような制限された空間を画定するように境界に於いて ボルト締めされた第１及び第２のフランジ付接続部材２．３からなる。環状の金 属シールリング４　（一般に軟鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼のような強 度の低い鋼材）が、前記境界面にフランジ付部材２．３の間に挟装されるように 配置され、前記境界に於いて前記ジヨイントから流体が漏出するのを防止する機 能を発揮する。

前記環状シールリングは、角度を付けたシールリップ６．７を有する第１のシー ル部分５と、半径方向外向きに延長するウェブ部分８と、前記ウェブ部分に対し て横断方向に延長しかつその半径方向末端に接続されたスピゴット部分９とから なる。第１図に示されるように、第１のシール部分５及びスピゴット部分９は、 それぞれを補完する形状をなしかつその境界に於いて前記フランジ付接続導管の 周方向に延在する凹所即ち溝１０．１１内に受容される。

ウェブ部分８は、両面８ａ、８ｂが概ね平行をなし、それに対して概ね直角に延 長する面９ａ、９ｂをスピゴット部分９が有する。

スピゴット部分９の半径方向の厚さく第２Ａ図に於ける寸法Ｗ）が、ウェブ部分 ８の横断方向の厚さく第２Ａ図に於ける寸法し）よりも実質的に大きいことが重 要である。これによって、シールリング４をジヨイント内に配置したとき、該ジ ヨイントを締め付ける際にスピゴット部分９が前記ウェブ部分に関して半径方向 に実質的に曲げを生じないようになっている。従って、前記シールリングの半径 方向の曲げは、通常前記ウェブ部分の半径方向の伸び及びシール部分５の前記シ ールリップの曲げに制限されて、より有効なシール状態が形成される。また、こ の特徴によって、前記シールリングの外周縁部が剛固に形成されるが、これは、 大型のシールリング（例えば、半径が０．３ｍまたはそれ以上のもの）が要求さ れる場合に重要である。

更に、上述した分厚いスピゴット部分９を設けることによって、剪断応力（前記 ジヨイントを形成したときに接続部材２．３が共軸上に整合していない゛ために 生じることがある）を、ウェブ部分８又はシール部分５ではなく前記スピゴット 部分が引き受けるが、さもなければシールの効果が無くなったり損傷を生じるこ とになる。一般に、厚さの比（Ｗ：し、第２Ａ図参照）を少なくとも１．２５： ２又は好適には１．５　：　１以上にすることによって、シールリングの特性を より高めることができる。

更に重要なことは、シールリップ６．７が前記ウェブから横方向に、ウェブ部分 ８の横断方向の厚さく即ち、第２Ａ図に於ける寸法し）より実質的に大きい距離 （第２Ａ図に於ける寸法ｈ）だけ突出していることである。

これによって、シールリップ６は、前記ジヨイントを締め付ける際に有効なシー ルが得られるような所望の範囲まで半径方向に変形することができ、それによっ て前記シールリングの各シール位置を、前記ウェブ部分から横断方向に最適の距 離で配置することができる。

また、スピゴット部分９が、第１のシール部分５と同じ程度までウェブ部分８か ら横断方向に延出している点に注意すべきである。シールリング４が輸送又は組 立の際に落とされたりぶつけられた場合には、その衝撃及びそれにより生じる何 らかの損傷がスピゴット部分９により取り除かれ、シールリップ６．７を損傷す る虞を低減させている。

第３図及び第４図に於いて、ジヨイント１の組立時に、ウェブ部分８から横断方 向に突出する前記スピゴット部分の各部分が、第１のシールリップ６．７が最初 にフランジ付部材２．３の各シール面１２．１３にそれぞれ最初の接触をする前 に、フランジ付部材２．３の各環状凹所にそれぞれ係合する。これは、フランジ 付接続部材２．３が僅かに整合しておらず（即ち、同軸上にない）、強制的に整 合させる必要がある場合に、前記シールリップへの損傷を防止する上で特に重要 である。フランジ付部材２．３が整合されると、スピゴット部分９の端部に境界 が「跨る」ようになり、それによって第１シール部分５のシールリップ６．７を 損傷しない。

更に、上述したように、前記ジヨイントが一旦組み立てられると、フランジ付部 材２．３の不整合により前記シールリングに作用する剪断応力は、第１シール部 分５ではなくスピゴット部分９が大部分を引き受ける。従って、このような構成 によって、第１シール部分５は、フランジ接続ボルト（図示せず）を締め付ける ことによって生じる接触シール応力のみを受けることになる。上述したように、 スピゴット部分９の別の利点は、大口径のシールリング（即ち一般に半径が０． ３ｍ又はそれ以上）の場合に、前記ジヨイントに於けるシールリングの剛性が有 効に増大し、シールリングが好ましくない曲げを生じる可能性が低減され、かつ シールリングの一般的な寸法（特にウェブ部分）を最小に維持することができる 。

前記接続ボルトを完全に締め付ける前に、スピゴット部分９は、該スピゴット部 分に設けられた「導入」川面取り部１４によってそれぞれ環状凹所１０．１１内 に案内されるようになっている。フランジ部の締付作用によって、フランジ付部 材２．３は前記シールリング上に一体に引き付けられ、シールリップ６．７をフ ランジ付部材２．３の客シール面１２．１３と係合させる。

シール面１２．１３により形成された前記凹所の着座位置にシールリップ６．７ を圧入すると、シールリップ６．７は半径方向内向きに湾曲して、スピゴット部 分９を含む前記シールリング全体が半径方向内向きに変形する。前記スピゴット 部分の半径方向の変形は、スピゴット部分９の半径方向内端部分と環状凹所１１ の半径方向内端壁との間隙を、前記シールリングの所定の半径方向内向きの変形 で、前記スピゴット部分の半径方向内端部分が環状凹所１１の半径方向内端壁に 係合し、それによって前記シールリング全体が更に半径方向に変形するのを防止 するように制御する（即ち減少させる）ことによって、制御する（例えば制限す る）ことができる。これによって、前記ジヨイントを締め付けたときにシールリ ップ６．７がさらに半径方向に変形（湾曲）させられ、それによってより高い接 触圧力が得られ、従ってリング状をなす所定の断面に於いてシールリップ６．７ と各シール面１２．１３との間でより高い接触応力が得られる。

接続ボルトが完全に締め付けられかつシールリングが完全に「係合」すると、前 記導管又は容器の内部から前記ジヨイントの外部への流体の漏出を防止する流体 シールが形成される。前記導管又は容器内で流体からリングシールに作用する圧 力は、シールリップ６とシール面１２及びシールリップ７とシール面１３との間 に於けるシール接触応力を増大させる効果を有する。

第５図には、シールリング５及びフランジ付接続部材２．３の変形例が示され、 フランジ付部材３には、前記ジヨイント（図示せず）の外部からウェブ部分８の 周囲の内側環状空間に延長する圧力タップエ６が設けられている。更に、ウェブ 部分８を貫通する圧力平衡用の調整孔２１が設けられている。スピゴット部分９ には別のシールリップ１７．１８が設けられ、これらは、前記シールを機能させ たときに、環状凹所１０．１１の半径方向内端面上にシールを形成する。従って 、スピゴット部分９と第１シール部分５との間の領域が有効にシールされる。

圧力タップ１６に作用する流体圧力の漏れによって、前記ジヨイント内に設けら れているシールが効果のないものであることが示され、それによって、前記導管 を流体で加圧する前にシールされた前記ジヨイントの効果を試験するための有効 な手段が得られる。

第６図及び第７図には、圧砕可能な金属リム１９．２０の形態をなす別のシール 手段を設けたシールリップ６．７を有するシールの変形例が示されている。この ジヨイントを組み立てると、リム１９．２０の圧砕によって、腐食性を有する流 体のシールリップ６．７の前記第１シール接触点への浸入を防止するシールを、 更にフランジ付接続導管２．３の各面に設けることができる。

第８図では、類似部分に同じ参照符号が付されており、シールリングは、スピゴ ット部分９の最外方面の周囲に設けられた周方向の溝２１を有する。このような 溝を設けることによって、使用後のシールリングの取り外しを簡単にすることが でき、かつ水平方向に配設される管の２個のフランジ間に於ける垂直平面に於い てシールリングを（細いより糸（ｔｗｉｎｅ）又はその類似物を介して）吊り下 げるための手段が得られる。

第９図に示される別の変形例では、前記スピゴット部分が、　（概ね垂直という よりはむしろ）ウェブ部分８から外向きに傾斜する外向きテーバ面２２を有し、 環状凹所１０．１１の対向面２３に対応するテーパ部が設けられている。

第１０図には、整合していない一対のフランジ付接続部材２．３間に介装された シールリングの変形例が示されている。この実施例では、フランジボルト２５を 締め付けることによって、接続部材２．３が互いに引きつけられて、シールリッ プ６．７とシール面１．１３との間にシールを形成する。シールリップ６．７の 表面及びシール面１２．１３は、使用時により良好なシール状態が確保されるよ うに球面状をなす。前記フランジ付接続部材の不整合状態により生じる剪断力は 、スピゴット部分９及びシール部分５の双方が受ける。フランジ部が整合しない 状態で接続されるような場合には、シール部分５の半径方向の厚さを通常必要と するよりも大きくすることが好ましい、また、上述した他の実施例の場合と異な り、第１０図に示す実施例では、フランジ付接続部材２．３が、一旦接続される と互いに当接せず、ボルト２５の全締付力をシール部分５で受けることができる ようになっている。

Ｆｉｃｒｕｒｅ　ｊ ２フ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

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ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎ。

、ＮＺ、ＰＬ、ＰＴ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ。

ＵＡ、　ＵＳ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．一体的に形成されたシール部分とスピゴット部分と連結ウェブ部分とからな る環状シールリングであって、前記シール部分が、前記スピゴット部分に対面し かつ横断方向に前記ウェブ部分に向けて延長する一対の環状シールリップからな り、前記ウェブ部分が前記シールリップ対から前記スピゴット部分に向けて半径 方向外向きに延長し、前記スピゴット部分には、前記ウェブ部分に対して横断方 向に互いに対向する向きに突出するスピゴット突出部が設けられ、前記スピゴッ ト部分の半径方向の厚さが前記ウェブ部分の横断方向の厚さより実質的に大きく 、かつ各シールリップが、前記ウェブ部分から横断方向に前記ウェブ部分の前記 横断方向の厚さよりも実質的に大きい距離だけ突出するように配設されているこ とを特徴とする環状シールリング。
2. ２．前記環状シールリップ対が、半径方向外向きにかつ互いに前記ウェブ部分に 向けて傾斜していることを特徴とする請求項１記載のシールリング。
3. ３．前記スピゴット部分の前記半径方向の厚さが、前記スピゴット部分の横断方 向の全長に亘って前記ウェブ部分の横断方向の厚さより実質的に大きいことを特 徴とする請求項１又は請求項２記載のシールリング。
4. ４．前記スピゴット部分の各突出部に、各シールリップに対面する第１の横面部 分がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか 記載のシールリング。
5. ５．前記各第１横面部分が、前記半径方向に対して概ね垂直に配置されているこ とを特徴とする請求項４記載のシールリング。
6. ６．前記各スピゴット突出部に、横面部分から離隔してかつ反対方向に対面する ように、第２の横面部分がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項４又 は請求項５記載のシールリング。
7. ７．前記各スピゴット突出部に設けられた前記第１及び第２の横面部分が、互い に概ね平行であることを特徴とする請求項６記載のシールリング。
8. ８．前記第２の横面が、前記シールリングの最も外側の範囲を含むことを特徴と する請求項６又は請求項７記載のシールリング。
9. ９．前記各スピゴツト突出部には、その横断方向に突出する範囲の領域内にそれ ぞれテーパ部分又は面取り部分が設けられていることを特徴とする請求項１乃至 請求項８のいずれか記載のシールリング。
10. １０．前記スピゴットが前記ウェブ部分から横断方向に、少なくとも前記ウェブ 部分から横断方向に前記シールリップが突出する範囲内で突出していることを特 徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか記載のシールリング。
11. １１．前記ウェブ部分に概ね平行に対向する半径方向に延長する面が設けられて いることを特徴とする請求項１乃至請求項１０にいずれか記載のシールリング。
12. １２．前記シールリップが前記シール部分の半径方向外側部分にそれぞれ設けら れていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか記載のシールリン グ。
13. １３．一対の導管又は容器画定部材間の境界に配置された請求項１乃至請求項１ ２のいずれか記載のシールリングからなる導管ジョイントであって、前記部材が 、前記境界に設けられた、前記スピゴット部分の各部分及び前記シールリングの 前記シール部分をそれぞれ補完する形状をなしかつ受容し得る寸法を有する凹所 が設けられ、第１の前記凹所が、半径方向に離隔された概ね平行な側壁を有する 環状溝からなり、かつ第２の前記凹所が、前記境界から半径方向内向きに傾斜す る環状面からなることを特徴とする導管ジョイント。
14. １４．前記第１の凹所からなる前記環状溝に、前記半径方向と概ね直角をなすよ うに概ね平行な半径方向に離隔された側壁が設けられていることを特徴とする請 求項１３記載の導管ジョイント。
15. １５．前記環状溝の半径方向最外方側壁が、前記半径方向に対して直交する向き に、前記環状溝の半径方向内方端側壁が前記半径方向に直交する向きに延長する 範囲よりも実質的に延長していることを特徴とする請求項１３又は請求項１４記 載の導管ジョイント。
16. １６．前記導管画定部材又は容器画定部材が、前記シールリングと一体的に締結 されてそれらの間にシールされたジョイント部を形成するように配設されるフラ ンジ付部材であることを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか記載の 導管ジョイント。