JPS62180189A - セラミツクスパイプ状部品の高温継手 - 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】 本発明は高温強度、耐酸化性、化学的安定性に優れたセ
ラミックスのパイプもしくはパイプ状部分を有する中空
容器等の継手に関するものである。

従来よりセラミックス製のパイプ同志ｔｉ械的に継ぐ方
法としては、フランジ部を設けてボルトを通して継ぐ方
法、あるいは両パイプ端部に直接雄ネジを切り、さらに
外側より雌ネジを有する管状のセラミックス継手をネジ
込んで継ぐ方法が採用されて来た。しかしながらこれら
の方法において、フランジの場合はセラミックス製のボ
ルトは張力に弱いうえにネジ山が剪断破損し易く、信頼
性に乏しく、金ＪＩ４製のボルトを使用する場合には金
属の熱膨張がセラミックスパイプよりも一般には大きい
ため、高温ではゆるみ、がたが生じ使用出来ない。又直
接パイプや継手セラミックスにネジ切り加工して継ぐ場
合には、セラミックスにネジを切る事の困難さの割には
ネジ山が潰れ易いので強度の高い継手を造ることは出来
なかった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、
セラミックスの優れた耐熱性、耐酸化性を損うことのな
い継手を提供しようとするものである。

本発明のセラミックスパイプ状部品の高温継手は、端部
に近いほど外径の大きくなるようなテーパー面を端部に
有するセラミックス製のパイプ状部分を有する部品（即
ち容器、パイプ等）を相手方の同種のセラミックス部品
（即ち容器のフタ、パイプ等）に突合せ、この間隙に耐
熱シール材を挾み、さらにこの（パイプあるいは容器の
）パイプ状テーパー部の外側に、内周面がこのテーパー
面と合致するようなテーパー面であり、外周面は単なる
円筒面（容器とフタの場合）かテーパー円筒ｔｈＴ（パ
イプ同志の場合）であるような同種のセラミックスのテ
ーパー部品を配し、さらに外側に同じセラミックスより
なり、端部寄りの部分の直径が一部大きくなっているよ
うな段付物を有し、内周面にはこのテーパー部品と面の
形状が合致するような最外部部品あるいは相手方部品（
容器とフタの組合せの場合のフタ）をかん合し、当ま段
付部分にネジ付け加工の可能なセラミックスあるいは金
属でネジ部分を形成させた袋ナツトを引っかけて固定し
、当該袋ナツトのネジと合致するネジを有する同一性状
のリング状部品をネジ込んで前記のテーパー部品をパイ
プ状部分を有する部品（即ちパイプや容器）と最外部部
品（容器の場合にはフタ）との間に押し込むことにより
気密性と継手強度とを付与することを特徴としている。

次に本発明をより具体的に第１図に示す如き高温で使用
する２本のパイプの継手の原理図に沿って説明する。

本発明は、パイプの端部に近いほど外径の大きくなるよ
うなテーパー部（１）を端部に有するセラミックス製の
２本のパイプ（２）、（３）を突き合せ、その両端面の
間に耐熱シール（４）を挾み、さらにこのパイプテーパ
ー部の外側に、内周面がほこのテーパーと合致するよう
なテーパー面（５）であり、外周面がもう一つのテーパ
ー状の円筒面（６）であるような２ケの同じセラミック
ス製のテーパー部品（７）、（８）を配し、さらに外側
に同じセラミックスよりなり、片側端部寄りの部分の直
径が一部大きくなっているような段付部（９）を有し、
内部にこのテーパー面（６）と合致するテーパー円筒面
ＯＱを有するセラミックス最外部の部品の円筒０］）を
かん合し、当該段付部分（９）にネジ切り加工の可能な
セラミックスあるいは金属でネジ部分α４を形成させた
袋ナツト四を引っかけて固定し、当該袋ナツトのネジα
４と合致するネジα勇を有する同−比軟のリング状部品
ｑ９をネジ込んで前記の内外部にテーパー面を有する分
割型セラミックス部品（７）、（８）を押し込むことに
より、気密性と継手強度の両方を付与することを特徴と
するセラミックスパイプの継手を提供することが出来る
。

本原理図記俄の如きセラミックステーパー部品（７）　
、　（８）は１手ｊ度を上げるためにパイプ軸方向に２
分割された対象形の部品としたり、加工を簡略化するた
めに軸と直角な方向に両パイプの境界端面の位置で２分
割された形の部品（本原理図の場合）とすることによっ
て、軸方向の押す力をパイプ状テーパー部を握り４諦め
、るような方向の力に変換する為のものである。

本発明の対象とするセラミックスパイプ状部品（２）、
　（３）は常圧焼結の炭化珪素、反応焼結の炭化珪素、
部分安定化ジルコニア、サイアロン、窒化珪素、アルミ
ナ、窒化アルミ、硼化ジルコニウム、マグネシア及びベ
リリヤ等の緻密質の強度の高いセラミックス焼結体のパ
イプ状部品であり、本発明のセラミックス袈の池の部品
（７）　、　（８）　、　＜］υも１涛温での熱膨逼の
差によって生じる、ゆるみ、がたあるいは逆に過剰な締
め付け熱応力を防ぐためにパイプ状部品と同線のセラミ
ックス材質を用いる。

本発明のネジ付け方ロエを施した袋ナツトａ４とリング
状部品曲はネジ付け加工が可能なことを考慮してセラミ
ックスの中でらネジ切りυロエの可能な材質例えば部分
安定化ジルコニア、反応脇結炭化珪素、窒化珪素等やあ
るいは耐熱性のある金属、ステンレス、耐熱鋼、インコ
ネル、インコロイ、ハステロイ、ｉＪ熱ｍ、コパール、
４２％ニッケル鋼、高融点金属のタングステン、タンタ
ル、モリブデン、ニオブ及びこれらを主成分とする合金
、高温耐クリープ性に勝れた一方向凝固合金、ＮＩＢＩ
ｌ系合金、繊維強化金属、耐酸化性の強いＡｇ　、Ｐ　
ｔｓ　Ｐ　ｄ　１Ａｕなどの貴金属及びこれらを主成分
とする合金やこれらの金属、合金、セラミックスの複合
体を利用することが出来る。袋ナツトμｓとリング状部
品ＣＡ！は前記のセラミックスパイプ状部品や他の部品
（２）　、　（３）　、　（７）　、　（８）　、　（
ｌυと材質が異なり、熱膨張が異なっても袋ナツトα４
とリング状部品αυとの熱膨張によって生じるこれら部
品の軸方向の伸びは、もし回−素材を使用し、さらに袋
ナツトｑ３の引っかかるセラミックス円筒Ｑυの段付部
（９）の段の部分σＱの位！ｉｔ　（ａ）と押し込めら
れる分割型部品（８）の端部の位置（ｂ）とが本原理図
に示される如くパイプ軸方向に対して殆んど一致してお
れば、互いに相殺し合って、何ら分割型部品（８）の押
込圧力に変動を生じさせないよう（こすることができる
。

さらに、これら部品の位Ｒ（ａ）、（ｂ）を変えて設計
することにより、あるいは袋ナツトα１とリング状部品
αＧとに熱膨張係数の異なる素材を用いることにより、
高温でかえって押込圧力を増加させ、気密シールに使用
するバッキング、ガスケットの面圧を増大させることに
より気密性を高温で維持し易くすることが出来るので、
本発明によれば極めて巧妙なＫａ手を作製することが出
来る。

本発明のセラミックスパイプ（２）、（３）と分割型部
品（７）、（８）とのテーパー面境界（１）、　（５）
で形成される間隙に気密シール材を介在させることによ
り、一段と気密性を高めたり、あるいはテーノ（−面加
工の寸法誤差に起因して生じる局部応力を緩和してより
信頼性を上げることも出来る。

本発明に用いる気密シール材（４）としては、可撓性黒
鉛やモリブデン、タンタル、ニッケル、銅などの柔軟な
金属やこれらの物質の表面に耐酸化性のある無機物質や
金属合金を被覆したもの、あるいは耐酸化性のあるＡｇ
、、　Ｐｔ１Ｐｄ、　Ａｕなどの貴金属やステンレス、
インコネル等の耐熱合金などを用いることが出来る。

本発明によれば従来困難であったセラミックスパイプ同
志を気密性を保持したまま強固に連結することが出来、
かつ高温にまで耐え得るので、各種の化学工業の分野、
例えば石炭液化や石油の改質の際の水素添加や水素化分
解のための管型反応器や各種の熱交換器に本発明の継手
を利用することが出来る。作製困難な形状寸法のパイプ
間の継手として用いることにより、装置類を大型化して
構築することも出来、さらに従来より操業温度を上げて
効率を上げることも出来るので本発明の効果は極めて大
きい。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示す如き本発明の継手構造において、セラミッ
クスの材質として全てに常圧焼結あるいは反応焼結のＳ
ｉＣを用い、内径５０順、外径７０朋、長さ５００ｆｆ
の２本のセラミックスパイプ＜２）、（３）の端部に勾
装置／１０のテーパー円筒面（１）を設け、さらに内径
７Ｑｍｘでこのテーパー面と合致するテーパー円筒面（
５）を有し、外径が９５〜９７．５ｆｆ、　９７．５〜
１００ｆｆであり長さが７０絹である２つのセラミック
スのテーパー部品（７）、　（８）をその外側に配し、
さらにその外側に内周面テーパーが合致する外径１２０
ｆｆｊｆのセラミックスの最外部部品である円筒０υを
配し、インコネル裂の図示する如き形状の袋ナツトとリ
ング状部品とを取り寸けて、（２）、　（３）のパイプ
の間隙には可撓性黒鉛のガスケット（４）を挾み、パイ
プ（２）、　（３）とテーパー部品（７）　、　（８）
の間にはアルミナ長繊維の布状物体にアルミナ系セメン
ト及びＢＮ粉末ペーストを含浸させたシール材を挾み、
前記金属リングをネジ込んでパイプを連結した。８００
°Ｃの水平型の炉中にそう入し、２ｋｇ／−のガス圧を
かけて試験して漏れのなく、自重をささえ得る好結果を
得た。

実施例２ 第２図に示す如き本発明の中空気密容器σηとして外径
４０／ｕｔ１深さ４０順のテーパー付きＳ　ｌａ　Ｎ４
製の容器を用い実施例１と同様にその他のセラミツクス
部品のテーパー部品−、最外部部品のフタ四等もＳｉ８
Ｎ４で作り、同様に図示する如きインコネルの袋ナツト
（７）とリング状部品ｑυとを用いさらに実施例１と同
じく黒鉛製可撓性ガスケット四と実施例１と同一素材の
含浸シール材＠とを挾んで、ネジ部■によつ′Ｃ締め、
耐熱性８００″Ｃの気密容器を作製した。

以上の如く、本発明によって、高温まで気密性を維持す
ることが出来て、継手強度に優れたセラミックスパイプ
状部品の高温継手を作製することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

、第１図は本発明を２本のパイプの継手として用いる場
合の原理を示す断面図、第２図は実施例２の場合、即ち
中空容器の継手として本発明を実施した場合の断面図。 特ｔ１出鵬人　　日本ハイブリッドテクノロトズ株式会
社節　１回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 端部に近いほど外径の大きくなるようなテーパー面を端
   部に有するセラミックス製のパイプ状部分を有する部品
   を相手方の同種セラミックス部品に突合せ、この間隙に
   耐熱シール材を挾み、さらにこのパイプ状テーパー部の
   外側に、内周面がこのテーパー面と合致するようなテー
   パー面であり、外周面は単なる円筒面かテーパー円筒面
   であるような同種セラミックスのテーパー部品を配し、
   さらに外側に同じセラミックスよりなり、端部寄りの部
   分の直径が一部大きくなっているような段付部を有し、
   内周面にはこのテーパー部品と面の形状が合致するよう
   な最外部部品あるいは前記相手方部品をかん合し、当該
   段付部分にネジ付け加工の可能なセラミックスあるいは
   金属でネジ部分を形成させた袋ナットを引っかけて固定
   し、当該袋ナットのネジと合致するネジを有する同一性
   状のリング状部品をネジ込んで前記のテーパー部品をパ
   イプ状部分を有する部品と最外部部品との間に押し込む
   ことにより、気密性と継手強度とを付与することを特徴
   とするセラミックスパイプ状部品の高温継手。