JPS58174788A

JPS58174788A - フランジ継手

Info

Publication number: JPS58174788A
Application number: JP57055952A
Authority: JP
Inventors: 紀之織田; 晴生渡辺
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1983-10-13
Also published as: JPH0160717B2

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】本発明は、セラミックス管と金属管とのフランジ継手構
造に関するものである。

管のフランジ継手には各種のものが実用に供されている
。最も一般的なフランジ継手構造は第１図に示すような
構造のものであるヵ第１図において１．２はフランジ、
３はカスケラト、４は締付ボルトである。この形式では
流体圧が作用するとフランジ１．２とガスケット３は内
径側において離れる傾向が発生し、ボルト４周辺部しか
密着していなくなる。この方式で所要面圧を確保する為
には大きなボルト締付力を必要才し、フランジの寸法が
大きくなり、管内外に大きな温度差がある場合、熱応力
発生のもととなる。高い面圧を得る為に第２図に示す方
式のフランジ継手も実用に供されている。この方式にお
いてはボルト４の締付力Ｐを増大するとフランジ締付面
よりの反力Ｎが大とな）、ノ・ブ曲げモコメントが増大
し、ハブ厚さｔを犬とする必要がある。ノ１ブ厚さｔを
大きくすると、フランジ内壁よりボルト４までの距離が
大きくなるので、フランジの曲げモーメントが増大する
。

このため、フランジの厚さを大にする必要が生ずる。こ
のような理由から、このような方式の流体圧が大きい高
圧フランジでは、フランジの径及び厚さを大きくしなけ
ればならなく、熱応力発生のもととなる。

その他各種のフランジ継手が提案され、また実用に供さ
れているが、セラミックス管とのフランジ継手に使用す
るには、セラミックスが圧縮強度が大であるが曲げ強゛
度が著るしく小さいこと、及び金属に較べて熱膨張係数
が小さいこ）等により、セラミックスフランジの厚さを
犬としなければならない、熱応力が犬である、金属との
熱膨張係数が著しく異なることよりフランジ締付の緩み
や締過ぎが起る、セラミックス管又はフランジが破損す
る等のｔｅｌ　題か起り、充分な効果をあげることがで
き乃い。

本発明の目的は、セラミックス管と金属管との７ランジ
継手において、セラミックスフランジに曲げ応力が殆ん
ど発生せず、従ってフランジの寸法を過大とする必要が
なく、且つ破損の虞れも少なく、更に金属との熱膨張差
を吸収することができるフランジ継手を提供するにある
。

本発明によるフランジ継手は、セラミックス管と金属管
とのフランジ継手において、セラミックス管と一体のフ
ランジに、管の外径？テーバを付して拡径して形成した
肩部と、端面内径側に管内壁に向は内径をテーパを付し
て縮径して形成した接合面を設け、金属管と一体のフラ
ンジに、前記接合面に係合するテーパを付した接合面と
、両フランジの接合面を係合した場合に、前記肩部を一
定の間隔で取囲む円筒形又は円錐形の内壁のくさび案内
面を有する立上り環状突出部を設け、前記の両フランジ
の接合面を直接又はパツキンを挾んで尚接し、前記肩部
と案内面の間に、複数個に分割された環状くさびを挿入
し、該くさび及び立上シ環状突出部の底部に設けられた
孔にボルトを挿入して締付け、セラミックスフランジを
その肩部で金属フランジに向−けて押圧し、前記両接合
面を密着せしめてなることを特徴とするフランジ継手で
ある。

本発明によるフランジ継手の好ましい態様においては、
該接合面のテーパが前記肩部のテーパよシ大でオシ、さ
らに好才しくは、該接合面および肩部の管に直交する面
とのなす角がそれぞれ５°〜６０°、５０°〜８０’の
範囲にある。さらに、本発明によるフランジ継手の他の
好ましい態様においては、前記くさびの孔又は立上り環
状突出部の外側にディスタンスピースを配置し、くさび
の孔、立上り環状突起の孔及びティスタンスピースを貫
通する長ボルトでくさびを締付けである。

以下、本発明によるフランジ継手を実施例の図面の第３
図及び笥４図に基づいて説明する。

セラミックス管１０のフランジ１１はセラミックス管】
０と、金属管２ｏのフランジ２１は金属管２０と、それ
ぞれ同一材料で一体に形成されている。

セラミックスフランジ１１にはテーパを付して管１０の
外径を拡径して形成した肩部１２か設けられている。ま
た、フランジ１１には、その端面の内径側に管内紬に開
けて内径をテーパを付して縮径して形成した接百面１３
が設けてある。

金属フランジ２】には、セラミックス７ランジ１１の接
合面に係合するテーパを付した接合面２３が設けである
。また、フランジ２１には、両フランジ１１．２１を第
３図に示すように係合した場合に、フランジ１１を一定
の開隔で取囲む円錐形の内壁のくさび案内面２２を有す
る立上り環状突起部を設けである。

この継手を形成するには、先ず両フランジ１１．２１は
接合面１３．２３の間にパツキン３３を挾んで当接しく
パツキン３３を挾まず直接でもよい）、管１０と２０を
一直線とする。

次に、肩部１２と案内面２２の間の環状溝に複数個に分
割された環状くさび３０を挿入する。分割された個々の
くさび３Ｑには耳側又は複数個１（実施例は１個）の孔が穿設され、また、立上ｊ、”。

シ環状突出部２４の底部の、挿入したくさび３０の孔に
対応する位置に孔が穿設されである。

環状突出部２４の孔の外側に管体のティスタンスピース
３１を配置し、ボルト３２をくさび３０の孔、環状突出
部２４の孔及びディスタンスピース３１を貫通し、先端
にワッシャ及びナフトを嵌めボルト締めする。ボルト締
めにより、セラミックスフランジ１１は肩部１２でくさ
び３０で押圧され、接合面１３が金属フランジ２１の接
合面２３に向けて押圧され、両接合面１３．２３が密着
せしめられて、このフランジ継手が完成される。

金属フランジ２１の立上り環状突出部２４の　　　　゛
くさび案内面２２は第５図の如く円筒形内壁面であって
もよい。また、第５図の実施例ではディスタンスピース
３１を使用してない。また、・〈さび３０と肩部１２、
案内面２２の間にライナーを入れて位置調整などを図る
こともできる。

次に本発明の７ランジ継手の実施例の締付状態における
力の伝達及び応力の発生状況を第６図に基づいて説明竿
る。くさびを締付けることによシ肩部１２面に直角な外
力’ｐｎが作用する。

また、肩部１２面に平行にＰｔ　＝μＰｎ　（μは最大
静止摩擦係数）なる力が発生し、両者の合力Ｐが図示の
方向に発生する。そこで、接合面１３を合力Ｐの方向に
、且つこれに直角になるように設けておくと、接合面１
３が接合面２３と密着せしめられて発生する反力ＮがＰ
と相殺されることとなり、フランジ内部には流体圧によ
る力Ｆによる極く僅かな曲げモーメントしか残らないの
で、７ランジ１１の寸法すを従来に較べて小さくするこ
とができる。

この場合、厳密には合力Ｐの方向直線は、接合面１３の
内径側端部と交叉するようにした方が好ましい。なぜな
ら、管内圧によって第７図に示すようにフランジ１１を
内側に回転させようとするモーメントが働くため、該方
向直線が接合面１３のよシ外径側端部と交叉する場合に
は、接合面１３の内径側当りが弱くなり、流体圧が接合
面１３と２３を押拡げるよう作用する可能性が生ずるか
らである。この可能性を減する他の方法として接合面１
３，２３のテーノくを該方向直線に直交する円錐面のテ
ーパより若干大きくしてもよい。

セラミックス７ランジ１１の肩部１２の管に直交する面
となす角はフランジのコンパクトさの点から、できるだ
け大きい方が好ましいが、鮮細設計的な配置からすると
５０’〜８０’が望ましい。また、合力Ｐの方向は、く
さびと肩部１２の最大静止摩擦係数から、カＰｎの方向
より概ね２０°〜４０°管軸と平行方向に傾く。−例と
して、セラミックスフランジ１１の肩部１２の管と直交
する面となす角を６０’、即ち肩部１２のテーパを２１
５とする場合には接合面１３．２３の管と直交する面と
なす角は、くさびと肩部１２の最大静止摩擦係数と、内
圧によるフランジ１１の回転への配慮等によシ５°〜４
０’の範囲で選ばれる。

接合面１３．２３の管に直交する面となす角は一般的に
は５°〜６０’の範囲で選ばれるが、肩部１２の管に直
交する面となす角よｌ）　２００〜４０’以上小さくな
ければならない。

また、この７ランジ継手においては、セラミックスに較
べて金属の熱膨張係数が大きいので、湿態時には締付ボ
ルトのくさび側が多く外方に変位する。ディスタンスピ
ースを装置して長ボルトを使用することにより、容易に
ボルトが曲り、セラミックスフランジに対し金属フラン
ジを無理なく熱変位させることができる。また、ボルト
を長くすることにより湿態時のボルトの緩みを比較的簡
単に防止できる。たとえ、湿態時ボルトの緩みが生じて
も容易に増給めか可能である。

本発明のフランジ継手は、管内に低温流体を通し、管外
を高温流体に接触させて熱交換を行うセラミックス管を
熱交換室外で金属管と接続する場合の継手等に用いて有
効である。また、管内に高温流体を流し、管外を放冷ま
たは断熱する場合も有効である。

本発明によるフランジ継手ば以上の如く構成１（されているので、セラミックスフランジに曲げ応力が殆
んど発生せず、従ってフランジの寸法を過大とする必要
がなく、破損の虞れも少ない。

また、金属フランジの耐熱温度範囲で使用することがで
き、金属との熱膨張差は本発明のフランジ継手の構造及
び長い締めボルトを使用することによシ吸収し支障を釆
すことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のフランジ継手の一例の部分縦
断面図、第３図及ｒＪ第４図は本発明のフランジ継手の
実施例の縦断面図及び部分平面図、第５図は本発明のフ
ランジ継手の他の実施例の部分縦断面図、第６図は本発
明のフランジ継手における力の伝達状況の説明図、第７
図は管内圧によるセラミックスフランジの変形状況の説
明図である。１０・・・セラミックス管、１１・・・セラミックスフ
ランジ、１２・・・肩部、１３・・・接合面、２０・・
・金属管、２１・・・金属フランジ、２２・・・くさび
案□、、：内面、２３・・・接合面、２４・・・立上り環状突出部
、１３０・・・くさび、３１・・・ディスタンスピース、３
２・・・ボルト、３３・・・パツキン。

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　セラミックス管と金属管とのフランジ継手に
おいて、セラミックス管と一体のフランジに、管の外径
をテーバを付して拡径して形成した肩部と、端面内径側
に管内壁に向は内径をテーバを付して縮径して形成した
接合面を設け、金属管と一体のフランジに、前記接合面
に係合するテーバを付した接合面と、両７ランジの接合
面を係合した場合に、前記肩部を一定の間隔で取囲む円
筒形又は円錐形の内壁のくさび案内面を崩する立上り環
状突出部を設け、前記の両７ランジの接合面を直接又は
パツキンを挾んで当接し、前記肩部と案内面の間に、複
数個に分割された現状くさびを挿入し、該くさび及び立
上り環状突出部の底部に設けられた孔にボルトを挿入し
て締付け、セラミックスフランジをその肩部で金＾フラ
ンジに向けて押圧し、前記両接合佃を密着せしめてなる
ことを特徴とするセラミックス管と金属管とのフランジ
継手。（２）前記セラミックスフランジの前記接合面のテーバ
が前記肩部のテーバより犬である特許請求の範囲第１項
のフランジ継手。（８）　　前記セラミックスフランジの肩部と接合面の
管に重文する面との寿す角がそれぞれ５０゜〜８０°、
５°〜６０°である特許請求の範囲第２項のフランジ継
手。（４）　前記くさびの孔又は立上り環状突出部の孔の外
側にディスタンスピースを配置し、くさびの孔、立上り
環状突出部の孔及びディスタンスピースを貫通する長ボ
ルトでくさびを締付けである特許請求の範囲第１項、第
２項又は第３項のフランジ継手。