JPS5945868B2 - 高温用シ−ル構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温で使用される容器或は配管等で気密を必
要とＪ−る部分のシール装置に関する。

従来の低温でのシールは、第１図に示すように成形され
たパッキンやＯリノグが使用されていた。例えば、高温
高圧用配管としての二重配管に、成形されたｏリングを
シール材として使用した場合、第１図に示すように外管
１と内管２との間の隙間に、ｏリング１？を嵌入する為
の凹溝を設けたシールリング４を取付け、該凹溝にＯリ
ング１？を嵌入し、該ＯリングＩＴと、外管１の内周面
とを圧着させてシールするようになる、然し乍ら、技術
の進歩と共に、これら容器に貯えられる内部流体や配管
内を通る熱媒体の温度が高温化されてい°現在において
は、上記したパッキンやｏリングは、高温域で材料変化
を来し、安定したシールをすることができず高温でのシ
ールに対し、新らたな問題を残している。特に多目的高
温ガス炉では、その内部流体或は熱媒体の温度が７００
〜１０００℃という超高温である為、従来の成形された
パッキンや０リングの材質に変化を来たし、さらには焼
付、融着、凝着等を起してシールが不能となることが実
験等で明らかとなつている。

さらに原子力発電プラントでは、内部流体や熱媒体に放
射性物質が含まれていることがあるので、シール部から
の漏洩は許されない。又、二重配管内のシール部のよう
にシール部が容器の内部にあわ、そのシール部材を取わ
替えるのに、ボルト等で取外し可能になつていないので
、その部分を切断しなければならず、殊に従来のパッキ
ンやＯリングを使用するとその取替え頻度が多くなつて
、多大の労力がかかると共にプラントの稼動率を低下さ
せる。

然かもこのようなシール部では、シール状態の確認が不
可能であつて、特に原子力プラントではそのプラントの
信頼度を低下させる結果となる。本発明は、上に述べた
高温でのシール問題を解決し、同時にシール部材の取替
え及びシール状態の確認も容易にしたシール装置を得る
ことを目的とする。

即ち本発明は容器或は配管におけるシール部において、
相対するシール面のーー方の面に複数の凹溝を設け、該
凹溝のうち中央部に位置する凹溝に対し、上方外側より
連通する連通孔１１を設け、一方複数の凹溝のそれぞれ
に下方外側より連通する連通孔１１’，１２を設け、上
記上方外側よシの連通孔１１に低融点高沸点金属貯留タ
ンクを接続すると共に上方外側よりの連通孔１１に連通
する凹溝の下方外側よシ連通する連通孔１１’を上方に
設けた指示タンクに接続し、下方外側よりの他の連通孔
１２から流出する低融点高沸点金属を上記低融点高沸点
金属貯留タンクに再循環させることを特徴とする。

以下図に示した実施例によりその詳細を説明する。

第２図乃至第Ｔ図は、二重配管に適用した実施例である
。まず第２図において、外管１と内管２との間の隙間に
シールリング４を設け、該シールリング４は内管２に固
着され、外管１の内周面とは小さな隙間をもたせている
。

又該シールリング４の外周面には、凹溝５，６を設けて
いる。１１は前記凹溝に対し上方に設けた連通孔で、外
管１を貫通して凹溝６に連通している。

一方凹溝の下方には、凹溝５に連通している連通孔１２
と凹溝６に連通している連通孔１１’を設けている。前
記連通孔１１には、導管１６が接続され、低融点高沸点
金属貯留タンクＴに溜つている溶融した低融点高沸点金
属（例えばＰｂ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｍｙ等）凹溝６ｖ〔導く
ようになつている。他方下方の連通孔１２には、導管１
６’が接続され、低融点高沸点金属の戻ｖタンク１０に
接続している。この低融点高沸点金属の戻シタンク１０
と、前記低融点高沸点金属貯留タンク７とは、循環ポン
プ１３を介して導管１４で接続している。なお図中９は
、低融点高沸点貯留タンク？及ひ低融点高沸点金属の戻
シタンク１０内の低融点高沸点金属を溶融するためのヒ
ータである。

さらに必要に応じて、シール部分或は導管にもヒーター
を設ける。

３は保温材ｃある。

又第２図のＡ−Ａ矢視図ｃある第３図において、導管１
５は、その一端を連通孔１１’に接続し、その他端は、
低融点高沸点金属が、凹溝６に充満していることを指示
するための指示タンク８に接続している。本実施例では
、低融点高沸点金属貯留タンクの下方に指示タンク８を
一体的にした構造のものを示しているが、指示タンク８
を別に設けてもよい。第４図は、シールリング４を外管
１の内周面に固着し、内管２の外周面との間に小さな疎
間をもたせたものである。即ちシールリング４の内周面
に凹溝５，６を設け、この凹溝に対しその上方に、外管
１及びシールリング４を貫通して凹溝６に連通する連通
孔１１を設け、一方その下方には、外管１とシールリン
グ４を貫通して凹溝５及び６に連通する連通孔１１’及
ひ１２を設けている。これら各連通孔１１，１１’，１
２には、それぞれ導管１５，１６，１６ｎ接続され、低
融点高沸点金属貯留タンクＴに溜つている溶融した低融
点高沸点金属を凹溝６に導くようにし、一方凹溝６から
漏出して凹溝５に溜つた低融点高沸点金属を下方に設け
た連通孔を通して低融点高沸点金属の戻クタンク１０に
回収し、循環ポンプ１３によつて再循環させるようにな
つている。又第４図のＢ−Ｂ矢視図として示した第５図
において、卜方に設けた連通孔１１’と指示タンク８を
導管１５で接続している。第６図及び第？図は、第２図
乃至第５図に示したものの内凹溝５，６に対して下方に
設けた連通孔１１’を省いたものである。

即ち下方において、凹溝５に連通する連通孔１２に導管
１８を接続し、上方の連通孔１１から凹溝６に供給され
た低融点高沸点金属が漏出して凹溝５に溜つた低融点高
沸点金属を導管１８を通して、低融点高沸点金属の戻ク
タンク１０に回収し、循環ポンプ１３によつて再循環さ
せるようにしたものである。

なお第６図は、シールリング４を内管２の外周面上に固
着し、外管の内周面との間に綽間をもたせたものであシ
、第Ｔ図は、外管１の内周面にシールリング４を固着し
、内管２の外周而との間に隙間をもだせたものである。

又、第２図乃至第Ｔ図に示す方式は、水平管のみならず
垂直管に対しても使用できるものである。第８図及び第
９図は、容器或は配管等のフランジ部分に適用したもの
である。

図において５，６は、フランジ部１６に設けた項状の凹
溝で、１１はこの凹溝５，６に対し上方に設けた連通孔
で凹溝６に連通している。又１２は下方に設けた連通孔
で前記凹溝５に連通している。上方に設けた連通孔１１
は、低融点高沸点金属貯留へツダ１’に導管１？を介し
て接続し、下方に設けた連通孔１２は、低融点高沸点金
属の戻クヘツダ１０’に導管１８で接続している。図中
１３は循環ポンプであり、低融点高沸点金属の戻Ｄへツ
ド１０’に回収したｌ氏融点高沸点金属を低融点高沸点
金属貯留へツダ１’に循環させるようになつている。２
２，２３ぱヒータであυ、必要に応じ導管或は循環ポン
プ等にもヒーターを設ける。

１９はボルトナツトである。

第１０図は、水平状態に配設された例えば容器等に設け
た検査穴のように取わ外しの必要な盲フランジ部に適用
したものである。

図において５，６は凹溝であシ、この凹溝は、本体２口
のフランジ面に第１１図に示すように設けられている。
即ち最も外側に設けた凹溝５及び凹溝６は、連続した環
状の溝ではなく、ある中心角θで断絶させている。この
ように断絶した凹溝５，６及ひ最も内側の凹溝５は上方
において、半径方向に設けた凹溝５’により連結してい
る。この連結の仕方及ひ中心角θは状況に応じて任意に
なし得るものでこれに限定されるものではない。このよ
うにして設けた凹溝５，６において、水平に配設された
本体２０の上方とＴ方で且つ最も外側の凹溝５に連通す
るように、循環ポンプ１３を途中に設けた導管１４で接
続するか、若しくは導管１４で直接接続しないで一点鎖
線゛ｃ示すように、一旦低融点高沸点貯溜タンク１に導
き、該タンク１から上方の凹溝５に接続してもよい。な
お図中１９ぱボルトナツト、２１は盲フランジである。
以上のように構成した本実施例の作用を以下説明する。

まず最初に、容器或は配管等を組立てる際、低融点高沸
点金属は常温では固体であるので、これまでのｏリング
やパツキンのように成形してシール部分に嵌入しておく
。このようにして組立てられた容器或は配管等において
、人型の容器或は配管等にあつては熱容量が人きく、且
つ熱応力、熱変形等の関係上、一気に定常の温度（例え
ば８００〜１０００℃）まで昇温することができず、除
々に昇温していく。この間に又はあらかじめ、低融点高
沸点金属貯留タンク及ひ導管を加熱し、低融点高沸点金
属を溶融状態にしてお＜。このようにして容器或は配管
を昇温していく過程ＶＣおいて、低融点高沸点金属が溶
融するまで昇温されていない状態では、Ｏリング又はパ
ツキンと同じように固形の状態でその部分をシールする
。

次に低融点高沸点金属が溶融し始めると同時に、あらか
）溶隔状態にして溜めで．・た低融点高沸点金属貯留タ
ンク７内の低融点高沸点金属が、連通孔１１を通つて凹
溝６内に流入しシーノ吋る。このようにして溶融した低
融点高沸点金属を連続的に凹溝６に供給しながら容器又
は配管の温度が定常温度まで達し、シール部分の低融点
高沸点金属は完全に溶融状悪となつて凹溝６内を充満し
てシールし、定常運転となる。第２図乃至第５図に示す
二重配管のシール部のように、外管１と内管２との熱膨
脹差によつてシール部で移動するよつな場合、外管１の
内周面とシールリング４又は内管２の外周面とシールリ
ング４との間に移動可能なように隙間をもたせる必要が
ある。

又、第８図及ひ第９図に示すようにフランジ面でも正確
には多少の隙間ができる。この状態を第１２図及び第１
３図に拡大して示す。図において、凹溝６に溶融状態で
元満している低融点高沸点金属は、その隙間Ｃ，に滲透
する。このように隙間Ｃ，に滲透することによつて、溶
融した低融点高沸点金属とシール面との接触面積が入き
くなつてシール効果を一層有利にしている。このように
して隙間Ｃ，に滲透した溶融状態の低融点高沸点金属は
、凹溝６の両側”ｃある凹溝５内に溜υ、容器又は配管
等の内部又は外部に漏出することなく下方へと流下する
。このようにして流下してきた溶融状態の低融点高沸点
金寓は、下方に設けた連通孔１２を通つて、低融点高沸
点金属の戻ｖタンク１０内に回収される。

このようにして回収された低融点高沸点金属．は、循項
ポンプ１３によつて低融点高沸点金属貯留タンク？に戻
とされる。又、凹溝６に連通した連通孔１１’から導管
１５により上方に設けた指示タンク８内に低融点高沸点
金属があるレベルで溜つていることを確認することによ
り、凹溝６内に低融点高沸点金属が充満していることが
確認され、シールが完全に行われていることを知わ得る
。固この際、連通孔１２から低融点高沸点金属の戻り，
タンク１０への流通を監視することによりシール状態を
確認することもできる。以上詳述した通υ本発明によれ
ば、高温で使用される容器や配管等のシール部に低融点
高沸点金属を装入してシールするようにしたので、高温
になつても低融点高沸点金属は材質に変化をきたすこと
なく、低温時は口１形状で高温時には溶融状態で完全に
シールし、且つ高温時は低融点高沸点金属を溶融状態で
使用するので、熱膨脹等を考慮した機能上必要な隙間或
は工作上で必然的にできる綽間に滲透してシール効果を
高めると共に、シール部分を切断したｖ或は取シ外し分
解することなく連続供給して、シール部材の取υ替えに
要する労力を皆無にしたことは勿論のこと、プラント等
の稼動率を向上させ、さらにはシール状態の監視を可能
にし、その信頼性を高めることができた。

その上シール部に複数の凹溝を設け、容器等の内外に漏
出させないようにして回収し、それを再循環させるよう
にしたので、溶融した低融点高沸点金属の漏出によるト
ラブルを解消すると共に、シール材の経済性をも同時に
満足させるなど、高温でのシール問題を解決し、延いて
はシール部材の取替え及びシール状態の確認をも容易に
したシール装置を提供し得るものである。図面の藺単な
説明 第１図は従米のＯリング又はパツキン等の成形されたシ
ール材を二重配管のシール部に適用した場合の説明用図
、第２図乃至第？図は二重配管のシール部についての実
施例で、第２図及ひ第３図はシールリングを内管に固着
し、外管の内周面とシールリングとの間に陣間をもたせ
たもの、第４図及ひ第５図は外管の内周面にシールリン
グを固着し内管の外周面とシールリングとの間に隙間を
もたせたもの、第６図及び第７図ｖまそれぞれ第２図及
ひ第４図に示した実施例の内下方に設けた連通孔の一つ
を省いたものである。

第８図及び第９図は容器或は配管等のフランジ接続部に
ついての実施例で、第８図はその要部断面図、第９図は
その全体の外観図である。第１０図は検査穴等で水平状
態にある盲フランジ部についての実施例で、その要部断
面図である。第１１図は第１０図の本体フランジ面に設
けた凹溝の相関関係を示した図である。第１２図及び第
１３図は要部を拡大して示した説明用図で、その内第１
３図は凹溝の一つに抵抗板を設けたものである。なお第
３図は第２図のＡ−Ａ矢視図、第５図は第４図のＢ−Ｂ
矢視図である。

４ ・・・・・・シールリング、５，６・・・・・・凹
溝、Ｔ・・・・・・低融点高沸点金属貯留タンク、８・
・・・・・指示タンク、９・・・・・化一タ、１１・・
・・・・上方に設けた連通孔、１１’， １２・・・・
・・下方に設けた連通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容器或は配管におけるシール部において、相対する
   シール面の一方の面に複数の凹溝を設け、該凹溝のうち
   中央部に位置する凹溝に対し上方外側より連通する連通
   孔１１を設け、一方複数の凹溝のそれぞれに下方外側よ
   り連通する連通孔１１′、１２を設け、上記上方外側よ
   りの連通孔１１に低融点高沸点金属貯留タンクを接続す
   ると共に上方外側よりの連通孔１１に連通する凹溝の下
   方外側より連通する連通孔１１′を上方に設けた指示タ
   ンクに接続し、下方外側よりの他の連通孔１２から流出
   する低融点高沸点金属を上記低融点高沸点金属貯留タン
   クに再循環させることを特徴とする高温用シール構造。