JPH09182223A - フランジ接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐圧を高くするためにはボルトの本数、フラ
ンジの板厚を増やさなければならない。 【解決手段】 各パイプ１１、１２の端部にそれぞれ結
合されたフランジ１３、１４のうち、少なくともいずれ
か一方のフランジ１３の接合面の各ボルトが配設される
位置の中間部に所定の高さで突出する突出部１３ｂをそ
れぞれ形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば絶縁ガス
が所定の圧力で封入されたガス絶縁開閉装置の容器等の
ように、各パイプの端部にそれぞれ結合されたフランジ
同士を、複数のボルトで締め付け接合することにより形
成される圧力容器のフランジ接合装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、パイプの端部に結合されるフラ
ンジは、ＪＩＳＢ２２０２で規格化されており、例えば
この種従来のフランジの接合は、図１５に示すように各
パイプ１、２の端部に結合された平面座と称されるタイ
プのフランジ３、４同士をガスケット５を挟んではめ込
み、複数のボルト６によって締め付け、また、図１６に
示すように各パイプ１、２の端部に結合された全面座と
称されるタイプのフランジ７、８同士をガスケット９を
挟んで当接させ、複数のボルト６によって締め付ける等
の方法が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のフランジ接合は
上記のようにしてなされているので、図１６に示す全面
座のフランジ７、８をボルト６によって締め付ける場
合、フランジ接合面に生じる面圧は図１７中ハッチング
で示すボルト穴１０の周囲が一番大きく、ボルト穴１０
から離れている部分、すなわちボルト穴１０の中間部で
は非常に小さい。また、図１５に示す平面座のフランジ
３、４をボルト６によって締め付ける場合は、フランジ
面に形成された突出部の高さが１〜２ｍｍあるため、突
出部のみが接触してその他の部分は接触しない。

【０００４】この状態で容器に内圧が加わると、各パイ
プ１、２には径方向の力とともに軸方向の引っ張り力が
作用する。そして、この軸方向の引っ張り力によりフラ
ンジ面は開こうとするが、各ボルト６の締め込みによる
面圧が作用しているため、フランジ面でのシールは保た
れている。しかしながら、加わる内圧が大きくなってく
るとフランジ面での面圧が低い部分、すなわちボルト６
が配設される位置の中間部付近のシール力がまず弱くな
ってガス漏れが発生する。したがって、このガス漏れに
対する耐圧を上げるためには、ボルト６の本数を増やし
て面圧の低い部分を縮小させる、各フランジ３、４、
７、８の板厚を大にしてボルト締めによる面厚ができる
だけ広範囲に広がるようにする等の対策を必要とすると
いう問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ボルトの本数、フランジの板厚
の増大を図ることなく耐圧の高い接合が可能なフランジ
接合装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るフランジ接合装置は、各パイプの端部にそれぞれ結合
されたフランジ同士を複数のボルトで締め付け接合する
ことにより圧力容器を形成するフランジ接合装置におい
て、少なくともいずれか一方のフランジの接合面の各ボ
ルトが配設される位置の中間部に所定の高さで突出する
突出部をそれぞれ形成したものである。

【０００７】また、この発明の請求項２に係るフランジ
接合装置は、各パイプの端部にそれぞれ結合されたフラ
ンジ同士を複数のボルトで締め付け接合することにより
圧力容器を形成するフランジ接合装置において、少なく
ともいずれか一方のフランジの接合面の各ボルトが配設
される位置より内側の全周部ならびに各ボルトが配設さ
れる位置の中間部にわたって所定の高さで突出する突出
部を形成したものである。

【０００８】また、この発明の請求項３に係るフランジ
接合装置は、各パイプの端部にそれぞれ結合されたフラ
ンジ同士を複数のボルトで締め付け接合することにより
圧力容器を形成するフランジ接合装置において、各ボル
トが配設される位置の中心の径より小なる外形を有し且
つ外周部に各ボルトが配設される位置の中間部近傍まで
外方に張り出す複数の張り出し部が形成された薄板状部
材を両フランジの接合面間に介在させたものである。

【０００９】また、この発明の請求項４に係るフランジ
接合装置は、請求項３において、薄板状部材の表面にシ
ール部材を着設させたものである。

【００１０】また、この発明の請求項５に係るフランジ
接合装置は、各パイプの端部にそれぞれ結合されたフラ
ンジ同士を複数のボルトで締め付け接合することにより
圧力容器を形成するフランジ接合装置において、各ボル
トが配設される位置の中間部と対応する位置に塑性加工
により所定の高さの突出部が形成された薄板状部材を両
フランジの接合面間に介在させたものである。

【００１１】また、この発明の請求項６に係るフランジ
接合装置は、各パイプの端部にそれぞれ結合されたフラ
ンジ同士を複数のボルトで締め付け接合することにより
圧力容器を形成するフランジ接合装置において、各ボル
トが配設される位置より内側の全周部ならびに各ボルト
が配設される位置の中間部にそれぞれ塑性加工により所
定の高さの突出部が形成された薄板状部材を両フランジ
の接合面間に介在させたものである。

【００１２】また、この発明の請求項７に係るフランジ
接合装置は、請求項１ないし６のいずれかにおいて、圧
力容器を絶縁ガスが封入されたガス絶縁開閉装置の容器
としたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態におけるフ
ランジ接合装置を図に基づいて説明する。図１はこの発
明の実施の形態１におけるフランジ接合装置の要部の構
成を示す斜視図、図２は図１における線ＩＩ−ＩＩに沿
う断面を示す断面図、図３は図１におけるフランジ接合
装置の接合状態を示す断面図である。図において、１
１、１２は例えば直径が６００〜１０００ｍｍの一対の
パイプ、１３、１４はこれら各パイプ１１、１２にそれ
ぞれ結合されたフランジで、両フランジ１３、１４の接
合面の各ボルト穴１３ａ、１４ａのほぼ中間部には、高
さ０．２〜０．５ｍｍの突出部１３ｂ、１４ｂがそれぞ
れ形成されている。１５は両フランジ１３、１４の接合
面間に介装されるガスケット、１６は両フランジ１３、
１４の各ボルト穴１３ａ、１４ａを貫通し、両フランジ
１３、１４同士を締め付け接合するボルトで、この締め
付けにより両フランジ１３、１４間はガスケット１５を
介して密封され圧力容器１７が形成される。

【００１４】上記のように構成された実施の形態１のフ
ランジ接合装置においては、図３に示すように各ボルト
１６により締結された両フランジ１３、１４は、その接
合面の各ボルト穴１３ａ、１４ａの中間部にそれぞれ形
成された各突出部１３ｂ、１４ｂにより、周囲の他の部
分よりも高い面圧が得られるため、図４中ハッチングで
示すように面圧は接合面全域にわたって一様に近い分布
となり、特に周方向の面圧の分布が一様に近くなる。

【００１５】このように上記実施の形態１によれば、両
フランジ１３、１４の接合面の各ボルト穴１３ａ、１４
ａの中間部にそれぞれ突出部１３ｂ、１４ｂを設けたこ
とにより、接合面の全域にわたって一様に近い面圧分布
を得ることができるため、ボルト１６の本数ならびにフ
ランジ１３、１４の板厚を必要以上に増やすことなく、
耐圧の高い接合が可能となる。なお、上記実施の形態１
では、突出部１３ｂ、１４ｂを両フランジ１３、１４の
接合面に形成した場合について説明したが、少なくとも
いずれか一方のフランジ１３または１４の接合面のみ
に、また、両フランジ１３、１４の接合面に交互に形成
するようにしても良く、上記実施の形態１におけると同
様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。

【００１６】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２におけるフランジ接合装置の要部の構成を示す斜視
図である。図において、１８は例えば直径が６００〜１
０００ｍｍのパイプ、１９はこのパイプ１８の一端に結
合されたフランジで、接合面には各ボルト穴１９ａが配
設された位置よりも小なる外径を有し円周上に連なる環
状の突出部２０ａ、およびこの環状の突出部２０ａから
各ボルト穴１９ａが配設される中間部近傍まで歯状に張
り出す歯状の突出部２０ｂでなる突出部２０が０．２〜
０．５ｍｍの高さで形成されている。

【００１７】上記のように構成される実施の形態２のフ
ランジ接合装置においては、図５に示すと同様な構成の
もの一対を、各フランジ１９、１９同士を各ボルトによ
り締結して圧力容器を構成すると、両フランジ１９、１
９の接合面は内径側の部分の面圧が環状の突出部２０ａ
により高くなり、この部分が離間しにくくなるため両フ
ランジ１９、１９に生じる曲げ応力が小さくなり、ま
た、歯状の突出部２０ｂを設けたことにより実施の形態
１において説明したと同様、周方向の面圧の分布が一様
に近くなるため、さらに耐圧の高い接合が可能になる。
なお、上記実施の形態２では、突出部２０を両フランジ
１９、１９の接合面に形成した場合について説明した
が、少なくともいずれか一方のフランジ１９の接合面に
のみ形成しても良く、上記実施の形態２におけると同様
の効果を発揮し得ることは言うまでもない。

【００１８】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３におけるフランジ接合装置の要部の構成を示す斜視
図、図７は図６におけるフランジ接合装置の要部を形成
する薄板状部材の構成を示す斜視図、図８は図７におけ
るとは異なる薄板状部材の構成を示す斜視図である。図
において、２１は例えば直径が６００〜１０００ｍｍの
パイプ、２２はこのパイプ２１の一端に結合され所定の
間隔で形成された複数のボルト穴２２ａを有するフラン
ジ、２３は板厚が０．２〜０．５ｍｍで形成された薄板
状部材で、図７に示すようにフランジ２２の各ボルト穴
２２ａが配置される位置の中心、すなわちピッチ径より
小なる外径を有し円周上に連なる環状部２３ａ、および
この環状部２３ａから各ボルト穴２２ａが配設される位
置の中間部近傍まで歯状に張り出す複数の張り出し部２
３ｂで形成されている。

【００１９】上記のように構成される実施の形態３のフ
ランジ接合装置においては、図６に示すと同様な構成の
もの一対を、各フランジ２１、２１同士の接合面間に薄
板状部材２３を介在させ各ボルトにより締結して圧力容
器を構成すると、両フランジ２１、２１の接合面は内径
側の部分の面圧が薄板状部材２３の環状部２３ａにより
高くなり、この部分が離間しにくくなるため両フランジ
２１、２１に生じる曲げ応力が小さくなり、また、複数
の張り出し部２３ｂにより周方向の面圧の分布が一様に
近くなるため、上記実施の形態２と同様、さらに耐圧の
高い接合が可能となることは勿論のこと、実施の形態２
と比較して加工が容易となる。さらに、図８に示すよう
に薄板状部材２３の表裏面に例えばゴム材等でなるシー
ル部材２４を貼着するようにしても良く、さらに耐圧の
向上が図れることは言うまでもない。

【００２０】実施の形態４．図９はこの発明の実施の形
態４におけるフランジ接合装置の要部を構成する薄板状
部材の外形を示す斜視図、図１０は図９における線Ｘ−
Ｘに沿う断面を示す断面図、図１１は図９における線Ｘ
Ｉ−ＸＩに沿う断面を示す断面図である。図において、
２５は図示はしないが圧力容器の一部を構成するフラン
ジと同様の位置にボルト穴２５ａを有し、フランジとは
同様の外形に板厚０．２〜０．５ｍｍで形成された薄板
状部材で、各ボルト穴２５ａの中間部に対応する位置に
は、それぞれ塑性加工により図１０に示すような突出部
２５ｂが高さ１〜２ｍｍで形成されている。

【００２１】上記のように構成される実施の形態４のフ
ランジ接合装置においては、図示はしないがそれぞれパ
イプの一端に結合される一対のフランジ同士の接合面間
に、薄板状部材２５を介在させ各ボルトにより締結して
圧力容器を構成すると、薄板状部材２５の突出部２５ｂ
により各ボルト穴２５ａの中間部の面圧を、周囲の他の
部分よりも高くすることができ、フランジの接合面全体
で見ると周方向の面圧の分布を一様に近づけることがで
きるため、耐圧の高い接合が可能になることは勿論のこ
と、フランジの接合面自身に突出部を形成する場合と比
較して加工が容易となる。

【００２２】実施の形態５．図１２はこの発明の実施の
形態５におけるフランジ接合装置の要部を構成する薄板
状部材の外形を示す斜視図、図１３は図１２における線
ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う断面を示す断面図、図１４は
図１２における線ＸＩＩＩＩ−ＸＩＩＩＩに沿う断面を
示す断面図である。図において、２６は図示はしないが
圧力容器の一部を構成するフランジと同様の位置にボル
ト穴２６ａを有し、フランジとは同様の外形に板厚０．
２〜０．５ｍｍで形成された薄板状部材で、各ボルト穴
２６ａが配置される位置の中心、すなわちピッチ径より
小なる外径を有し円周上に連なる環状領域２７ａ、およ
びこの環状領域２７ａから各ボルト穴２６ａ配設される
位置の中間部近傍まで歯状に張り出す複数の張り出し領
域２７ｂでなる突出部２７が、塑性加工により高さ１〜
２ｍｍで形成されている。

【００２３】上記のように構成される実施の形態５のフ
ランジ接合装置においては、図示はしないがそれぞれパ
イプの一端に結合される一対のフランジ同士の接合面間
に、薄板状部材２６を介在させ各ボルトにより締結して
圧力容器を構成すると、両フランジの接合面は内径側の
部分の面圧が、薄板状部材２６の突出部２７の環状領域
２７ａにより高くなり、この部分が離間しにくくなるた
め両フランジに生じる曲げ応力が小さくなり、また、突
出部２７の張り出し領域２７ｂにより周方向の面圧の分
布が一様に近くなるため、上記実施の形態２の場合と比
較して、さらに耐圧の高い接合が可能になることは勿論
のこと、フランジの接合面自身に突出部を形成する場合
と比較して加工が容易となる。

【００２４】なお、上記各実施の形態においては、各フ
ランジの接合面に形成される突出部の高さを０．２〜
０．５ｍｍにした場合について説明したが、この高さは
あくまでもパイプの直径が６００〜１０００ｍｍの場合
に適した高さであり、パイプの直径がこれより大となれ
ばさらに高く、また、これより小となれば低くというよ
うに適宜高さを設定すれば良いことは言うまでもない。
また、上記各実施の形態におけるフランジ接合装置で接
合される圧力容器を、絶縁ガスが封入されたガス絶縁開
閉装置の容器として適用すれば、信頼性の高いガス絶縁
開閉装置が得られることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、各パイプの端部にそれぞれ結合されたフランジ同
士を複数のボルトで締め付け接合することにより圧力容
器を形成するフランジ接合装置において、少なくともい
ずれか一方のフランジの接合面の各ボルトが配設される
位置の中間部に所定の高さで突出する突出部をそれぞれ
形成したので、ボルトの本数、フランジの板厚の増大を
図ることなく、耐圧の高い接合が可能なフランジ接合装
置を提供することができる。

【００２６】また、この発明の請求項２によれば、各パ
イプの端部にそれぞれ結合されたフランジ同士を複数の
ボルトで締め付け接合することにより圧力容器を形成す
るフランジ接合装置において、少なくともいずれか一方
のフランジの接合面の各ボルトが配設される位置より内
側の全周部ならびに各ボルトが配設される位置の中間部
にわたって所定の高さで突出する突出部を形成したの
で、ボルトの本数、フランジの板厚の増大を図ることな
く、さらに耐圧の高い接合が可能なフランジ接合装置を
提供することができる。

【００２７】また、この発明の請求項３によれば、各パ
イプの端部にそれぞれ結合されたフランジ同士を複数の
ボルトで締め付け接合することにより圧力容器を形成す
るフランジ接合装置において、各ボルトが配設される位
置の中心の径より小なる外形を有し且つ外周部に各ボル
トが配設される位置の中間部近傍まで外方に張り出す複
数の張り出し部が形成された薄板状部材を両フランジの
接合面間に介在させたので、ボルトの本数、フランジの
板厚の増大を図ることなく、耐圧の高い接合が可能であ
ることは勿論のこと、加工が容易なフランジ接合装置を
提供することができる。

【００２８】また、この発明の請求項４によれば、請求
項３において、薄板状部材の表面にシール部材を着設さ
せたので、ボルトの本数、フランジの板厚の増大を図る
ことなく、シール性ならびに耐圧の高い接合が可能なフ
ランジ接合装置を提供することができる。

【００２９】また、この発明の請求項５によれば、各パ
イプの端部にそれぞれ結合されたフランジ同士を複数の
ボルトで締め付け接合することにより圧力容器を形成す
るフランジ接合装置において、各ボルトが配設される位
置の中間部と対応する位置に塑性加工により所定の高さ
の突出部が形成された薄板状部材を両フランジの接合面
間に介在するので、ボルトの本数、フランジの板厚の増
大を図ることなく、耐圧の高い接合が可能であることは
勿論のこと、加工が容易なフランジ接合装置を提供する
ことができる。

【００３０】また、この発明の請求項６によれば、各パ
イプの端部にそれぞれ結合されたフランジ同士を複数の
ボルトで締め付け接合することにより圧力容器を形成す
るフランジ接合装置において、各ボルトが配設される位
置より内側の全周部ならびに各ボルトが配設される位置
の中間部にそれぞれ塑性加工により所定の高さの突出部
が形成された薄板状部材を両フランジの接合面間に介在
するので、ボルトの本数、フランジの板厚の増大を図る
ことなく、さらに耐圧の高い接合が可能であることは勿
論のこと、加工が容易なフランジ接合装置を提供するこ
とができる。

【００３１】また、この発明の請求項７によれば、請求
項１ないし６のいずれかにおいて、圧力容器を絶縁ガス
が封入されたガス絶縁開閉装置の容器としたので、信頼
性の高いガス絶縁開閉装置を得ることが可能なフランジ
接合装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるフランジ接
合装置の要部の構成を示す斜視図である。

【図２】 図１における線ＩＩ−ＩＩに沿う断面を示す
断面図である。

【図３】 図１におけるフランジ接合装置の接合状態を
示す断面図である。

【図４】 フランジの接合面における面圧の分布を模式
的に示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２におけるフランジ接
合装置の要部の構成を示す斜視図である。

【図６】 この発明の実施の形態３におけるフランジ接
合装置の要部の構成を示す斜視図である。

【図７】 図６におけるフランジ接合装置の要部を形成
する薄板状部材の構成を示す斜視図である。

【図８】 図７におけるとは異なる薄板状部材の構成を
示す斜視図である。

【図９】 この発明の実施の形態４におけるフランジ接
合装置の要部を構成する薄板状部材の外形を示す斜視図
である。

【図１０】 図９における線Ｘ−Ｘに沿う断面を示す断
面図である。

【図１１】 図９における線ＸＩ−ＸＩに沿う断面を示
す断面図である。

【図１２】 この発明の実施の形態５におけるフランジ
接合装置の要部を構成する薄板状部材の外形を示す斜視
図である。

【図１３】 図１２における線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿
う断面を示す断面図である。

【図１４】 図１２における線ＸＩＩＩＩ−ＸＩＩＩＩ
に沿う断面を示す断面図である。

【図１５】 平面座タイプのフランジを介して接合され
る従来のフランジ接合装置の構成を示す断面図である。

【図１６】 全面座タイプのフランジを介して接合され
る従来のフランジ接合装置の構成を示す断面図である。

【図１７】 従来のフランジ接合装置におけるフランジ
の接合面の面圧の分布を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１１，１２，１８，２１ パイプ、１３，１４，１９，
２２ フランジ、１３ａ，１４ａ，２５ａ，２６ａ ボ
ルト穴、１３ｂ，１４ｂ，２０，２５ｂ，２７ 突出
部、２０ａ 環状の突出部、２０ｂ 歯状の突出部、２
７ａ 環状領域、２７ｂ 張り出し領域、１６ ボル
ト、１７ 圧力容器、２３，２５，２６ 薄板状部材、
２３ａ 環状部、２３ｂ 張り出し部、２４ シール部
材。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各パイプの端部にそれぞれ結合されたフ
   ランジ同士を複数のボルトで締め付け接合することによ
   り圧力容器を形成するフランジ接合装置において、少な
   くとも上記いずれか一方のフランジの接合面の上記各ボ
   ルトが配設される位置の中間部に所定の高さで突出する
   突出部をそれぞれ形成したことを特徴とするフランジ接
   合装置。
2. 【請求項２】 各パイプの端部にそれぞれ結合されたフ
   ランジ同士を複数のボルトで締め付け接合することによ
   り圧力容器を形成するフランジ接合装置において、少な
   くとも上記いずれか一方のフランジの接合面の上記各ボ
   ルトが配設される位置より内側の全周部ならびに上記各
   ボルトが配設される位置の中間部にわたって所定の高さ
   で突出する突出部を形成したことを特徴とするフランジ
   接合装置。
3. 【請求項３】 各パイプの端部にそれぞれ結合されたフ
   ランジ同士を複数のボルトで締め付け接合することによ
   り圧力容器を形成するフランジ接合装置において、上記
   各ボルトが配設される位置の中心の径より小なる外形を
   有し且つ外周部に上記各ボルトが配設される位置の中間
   部近傍まで外方に張り出す複数の張り出し部が形成され
   た薄板状部材を上記両フランジの接合面間に介在させた
   ことを特徴とするフランジ接合装置。
4. 【請求項４】 薄板状部材の表面にシール部材が着設さ
   れていることを特徴とする請求項３記載のフランジ接合
   装置。
5. 【請求項５】 各パイプの端部にそれぞれ結合されたフ
   ランジ同士を複数のボルトで締め付け接合することによ
   り圧力容器を形成するフランジ接合装置において、上記
   各ボルトが配設される位置の中間部と対応する位置に塑
   性加工により所定の高さの突出部が形成された薄板状部
   材を上記両フランジの接合面間に介在させたことを特徴
   とするフランジ接合装置。
6. 【請求項６】 各パイプの端部にそれぞれ結合されたフ
   ランジ同士を複数のボルトで締め付け接合することによ
   り圧力容器を形成するフランジ接合装置において、上記
   各ボルトが配設される位置より内側の全周部ならびに上
   記各ボルトが配設される位置の中間部にそれぞれ塑性加
   工により所定の高さの突出部が形成された薄板状部材を
   上記両フランジの接合面間に介在させたことを特徴とす
   るフランジ接合装置。
7. 【請求項７】 圧力容器は絶縁ガスが封入されたガス絶
   縁開閉装置の容器であることを特徴とする請求項１ない
   し６のいずれかに記載のフランジ接合装置。