JP2007303648A - 圧力容器のシール構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧力容器1の開口部2内面が雌ねじ部4およびシール面3を有し、他部材11の外周面が前記雌ねじ部4に螺合する雄ねじ部14および前記シール面3に相対する形状のシール面13を有し、シール面3、13はねじ込み軸を回転軸とし、ねじ込み方向に径が小さくなる円錐体面もしくは曲率回転体面、または円筒面であり、かつ圧力容器に他部材を螺合締結すると、シール面3および13が嵌め合いしろにより互いに全周にわたって密着するように構成されている。好ましくは、ねじ込みストッパとして機能するトルクショルダ5、15を備える。
【選択図】図1
Description
ここで、流体とは、空気;ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガス;水素、プロパンガス、天然ガスなどの可燃性ガスといった気体;ならびに液化プロパンガス、液体窒素などの液体;さらには気液混合流体を包含する。
本発明の圧力容器のシール構造は、圧力容器のシール面Aおよび他部材のシール面Bが、ねじ込みによる嵌め合わせ以外に、焼き嵌めによる嵌め合わせの場合にも適用することができる。焼き嵌めとは、外側部材である圧力容器を高温にして膨張させ、その開口部の径を広げたところに、中に入る他部材を挿入し、冷却して容器を収縮させ嵌め合わせる方式である。この方式で締結する場合にも、他部材の抜け落ち防止のためねじによる締め付けは必要である
このシール構造の好適態様では、圧力容器の開口部内面がねじ込みストッパとして作用する少なくとも1つのトルクショルダを備え、他部材の外周面も対応する少なくとも1つのトルクショルダを備える。
シール面Aおよびシール面Bは、好ましくはいずれも金属である。
本発明に係る圧力容器のシール構造は、大型から小型まで各種の圧力容器の開口部に適用できる。本発明は、圧力容器のシール構造、すなわち、その開口部のシール構造に関するものであるので、容器それ自体の構造、形状、使用目的などは特に制限されない。
図2〜図4に示す本発明に係る圧力容器シール構造、ならびに図8に示すパッキン方式の従来技術の圧力容器シール構造について、有限要素解析により、他部材である雄ねじ部材を締め付け、次いで内圧を増加するシミュレーションを実施し、シール面の接触面圧をそれぞれ比較した。なお、前述したように、図4に示す態様は、シール面のテーパ角度が大きすぎる点で、あまり望ましくはない例である。
締め付け過程のシール面の接触面圧を密封方向に積分した量(以後、単に接触面圧と呼ぶ)と締め付け軸力の関係を図5に示す。本発明のシール構造は、いずれも従来技術より高い接触面圧を有し、かつ線図の傾きも緩やかであることから、締め付け軸力の変動に対し従来技術より安定していることがわかる。
Claims (7)
- 圧力容器の開口部内面とこの開口部に取り付ける他部材の外周面との間のシール構造であって、圧力容器の開口部内面が少なくとも1つの雌ねじ部および少なくとも1つのシール面Aを有し、他部材の外周面が前記雌ねじ部に螺合する少なくとも1つの雄ねじ部および少なくとも1つのシール面Bを有し、シール面Bはねじ込み軸を回転軸とし、ねじ込み方向に径が小さくなる円錐体面もしくは曲率回転体面、または円筒面であり、シール面Aはシール面Bと相対する形状であり、前記した雄ねじと雌ねじ部が螺合締結され、シール面AおよびBが嵌め合いにより互いに全周にわたって密着するように構成されていることを特徴とする、圧力容器のシール構造。
- シール面AおよびBが焼き嵌めにより互いに全周にわたって密着するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の圧力容器のシール構造。
- 圧力容器の開口部内面がねじ込みストッパとして作用する少なくとも1つのトルクショルダを備え、他部材の外周面も対応する少なくとも1つのトルクショルダを備える、請求項1または2に記載の圧力容器のシール構造。
- シール面AおよびBがいずれも鋼であり、シール面Bの中央部における締結前の両シール面の直径差が、シール面Bのその位置の螺合締結前の直径の0.1〜2%である、請求項1〜3のいずれかに記載の圧力容器のシール構造。
- 他部材の少なくとも1つのシール面Bの中央部における該他部材の肉厚が、締結前の同じ位置での該他部材の直径の1/22以上、1/6以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の圧力容器のシール構造。
- シール面Bが円錐体面または曲率回転体面であり、そのテーパ角度または平均の接線角度が該円錐体または曲率回転体の中心軸に対して1〜25°の範囲内である、請求項1〜5のいずれかに記載の圧力容器のシール構造。
- シール面Aおよびシール面Bがいずれも金属である、請求項1〜3、5および6のいずれかに記載の圧力容器のシール構造。
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