JP6281004B1 - シール機構 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジの補強が可能なシール機構を提供する。【解決手段】その間にバタフライバルブ２６が配置されたフランジ２１，２３どうしをボルト２４及びナット２５によって締結する際に、フランジ２１，２３とバタフライバルブ２６との間に挟み込まれるシール機構１０であって、フランジ２１，２３を構成する材料よりも弾性率の高い材料から構成された本体部１１と、本体部１１の中央に備えられた開口部１２に設置可能な、フランジ２１，２３を構成する材料よりも弾性率の低い材料から構成されたシール部材１３とを備え、本体部１１に、フランジ２１，２３に備えられたボルト穴に対応する箇所に、ボルト２４の挿通穴１４が備えられている。【選択図】図２

Description

本発明は、その間に配管材料が配置されたフランジどうしをボルト及びナットによって締結する際に、前記フランジと前記配管材料との間に挟み込まれるシール機構に関するものである。

特許文献１に示されるように、配管の端部に備えられたフランジどうしをボルト及びナットによって締結することで配管の端部どうしを接続するにあたり、フランジ間に可撓性のパッキンやガスケット等のシール部材を挟み込むことによってフランジ間から流体が漏洩することが防止されている。

特開２０１０−１９６８３４号公報

ボルトの締め付け時には、フランジには全周にわたり均等な締付力が発生するのではなく、締め付け操作したボルトの箇所に大きな締め付け力が集中的に発生する。

このため、締め付け力が強すぎるボルトの箇所においてフランジに無理な力が加わり、特にフランジが樹脂製である場合には、フランジの変形や破損を生じさせる虞があった。

また、ボルトの締め付け力がフランジの全周にわたり不均等であると、いわゆる片締め状態となり、フランジどうしの対向面が傾き、フランジどうしが部分的に接触したり、シール部材に与える押圧力が不均衡となりシール性が損なわれたりする虞があった。

このような問題は、特にフランジどうしの間に配管材料を配置した状態で、フランジどうしをボルト及びナットによって締結する場合に顕著であった。

本発明は、上述したような問題点を解決するためのものであり、フランジの補強が可能なシール機構を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するための本発明に係るシール機構の特徴構成は、その間に配管材料が配置されたフランジどうしをボルト及びナットによって締結する際に、前記フランジと前記配管材料との間に挟み込まれるシール機構であって、前記フランジを構成する材料よりも弾性率の高い材料から構成された本体部と、前記本体部の中央に備えられた開口部に設置可能な、前記フランジを構成する材料よりも弾性率の低い材料から構成されたシール部材とを備え、前記本体部に、前記フランジに備えられたボルト穴に対応する箇所に、ボルトの挿通穴が備えられている点にある。

上述の構成によると、ボルトの締め付けにあたり、フランジと配管材料との間にシール機構を配置させることにより、フランジはシール機構の本体部によって補強されるため、変形が抑制される。したがって、フランジの破損が防止されるとともに、シール部材に与える押圧力の不均衡が軽減され、シール性が良好に維持される。

フランジが金属や合成樹脂から構成されている場合は、本体部を構成する材料として、フランジを構成する材料より弾性率が高い、かつ、配管を流れる流体に対する耐腐食性のある、たとえば金属やセラミックス等が好適に用いられ、その形状は、好ましくはフランジの形状に応じて適宜選定される。また、シール部材を構成する材料として、フランジを構成する材料より弾性率が低い、かつ、配管を流れる流体に対する耐腐食性のある、たとえば天然ゴム、合成ゴム、合成樹脂等が好適に用いられる。なお、配管材料としては、バタフライバルブ等のバルブや、流量計等の計器類が例示できる。

本発明においては、前記本体部は、前記開口部の片面に座繰り状の凹部が備えられ、前記シール部材は、外周面が前記凹部に嵌め込まれるようにして、前記開口部に設置されると好適である。

たとえば、フランジとの対向面にゴムパッキン等のシール部材が備えられている配管材料としてのバルブと、シール部材が備えられていないフランジとの間においては、シール部材がある側がフランジに面し、シール部材がない側がバルブ側に面するようにシール機構を配置することで、フランジとバルブとの対向面をシールすることができる。

本発明においては、前記シール部材は、前記フランジどうしを締結したときに、なお前記凹部の深さ以上の厚みを有していると好適である。

ボルトの締め付けにともなって、シール部材は弾性的に変形する。フランジを締結し終えてなお弾性力を有することにより、シール機構とフランジとの対向面のシール性が担保される。

本発明においては、前記本体部は、前記開口部の両面に座繰り状の凹部が備えられ、前記シール部材は、外周面の中央に周方向に溝部が備えられ、前記シール部材は、前記溝部に両前記凹部の底面部から構成される内向きフランジ部が入り込むようにして、前記開口部に設置されると好適である。

たとえば、フランジとの対向面にゴムパッキン等のシール部材が備えられていない配管材料としての流量計と、シール部材が備えられていないフランジとの間であっても、単一のシール部材を備えたシール機構によって、フランジと流量計との対向面をシールすることができる。

本発明においては、前記シール部材は、前記フランジどうしを締結したときに、なお前記本体部の厚み以上の厚みを有していると好適である。

ボルトの締め付けにともなって、シール部材は弾性的に変形する。フランジを締結し終えてなお弾性力を有することにより、シール機構とフランジとの対向面や、シール機構と流量計との対向面のシール性が担保される。

本発明の第一実施形態に係るシール機構の斜視図 本発明の第一実施形態に係るシール機構を用いたフランジの接続の説明図 本発明の第二実施形態に係るシール機構の斜視図 本発明の第二実施形態に係るシール機構を用いたフランジの接続の説明図

以下、本発明に係るシール機構の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２には、本発明の第一実施形態に係るシール機構１０が示されている。

シール機構１０は、本体部１１と、本体部１１の中央に備えられた開口部１２に設置可能な、シール部材１３とを備えている。

図２に示すように、シール機構１０は、たとえば配管２０の端部に備えられたフランジ２１と、配管２２の端部に備えられたフランジ２３との間に配管材料としてのバタフライバルブ２６を配置し、フランジ２１，２３をボルト２４及びナット２５によって締結する際に、フランジ２１，２３とバタフライバルブ２６との間に挟み込まれ、フランジ２１，２３との対向面をシールするために用いられる。なお、バタフライバルブ２６は、シール機構１０との対向面にゴムパッキン等のシール部材２７が備えられている。配管材料として、フランジ２１，２３との間に配置されるのは、必ずしもバタフライバルブ２６である必要はなく、逆止弁や仕切弁等のバルブであってもよい。図２において、ワッシャーは図示が省略されているが、適宜備えることができる。

本体部１１に、フランジ２１，２３に備えられたボルト穴に対応する箇所に、ボルト２４の挿通穴１４が備えられ、開口部１２の片面に座繰り状の凹部１５が備えられている。本実施形態においては、挿通穴１４は四つ備えられているが、これに限らない。フランジ２１，２３に備えられたボルト穴の数に応じて適宜備えられる。

本体部１１は、フランジ２１，２３を構成する材料よりも弾性率が高い、かつ、配管２０やバタフライバルブ２６を流れる流体に対する耐腐食性のある金属やセラミックス等から構成され、その形状は、本実施形態においては、フランジ２１，２３と同じ直径の円形状となっている。なお、本体部１１の形状はこれに限らず、フランジ２１，２３と異なる直径を有する円形状であったり、フランジ２１，２３と異なる形状、たとえば多角形状であってもよい。

シール部材１３は、凹部１５の内径と略同じ直径を有する円環状の部材であり、その外周面が凹部１５に嵌め込まれるようにして、凹部１５に設置される。

シール機構１０は、シール部材１３が配置された面がフランジ２１に対向し、シール部材１３が配置されていない面がフランジ２３に対向するように、フランジ２１，２３の間に挟み込まれる。これにより、バタフライバルブ２６とフランジ２１とのシール性も、バタフライバルブ２６とフランジ２３とのシール性も良好に維持される。

シール部材１３は、フランジ２１，２３どうしを締結したときに、なお凹部１５の深さ以上の厚みを有している。ボルト２４の締め付けにともなって、シール部材１３は弾性的に変形するが、フランジ２１，２３を締結し終えてなお弾性力を有することにより、シール機構１０とフランジ２１，２３との対向面のシール性が担保される。なお、シール部材１３の直径を、凹部１５の内径よりわずかに大きくすることによって、フランジ２１，２３間に挟んでいないときであっても、嵌め込み状態を維持することができる。

シール部材１３は、中央に配管２０，２２やバタフライバルブ２６の口径と同じかわずかに大きい直径の開口部１６を有している。ボルト２４を締め付けた際に、シール部材１３に開口部１６の直径を小さくするような変形が生じたとしても、配管２０，２２やバタフライバルブ２６を流れる流体に対する抵抗とならないように構成されていることが好ましい。また、本体部１１の開口部１２の直径は、配管を流れる流体に対する抵抗とならないように、開口部１６の直径よりも大きく構成されていることが好ましい。

シール部材１３は、フランジ２１，２３を構成する材料よりも弾性率が低い、かつ、天然ゴム、合成ゴム、合成樹脂等から構成され、配管２０，２２やバタフライバルブ２６を流れる流体の性状に応じて適宜選定される。

以上のように、ボルト２４の締め付けにあたり、フランジ２１，２３の間にフランジ２１，２３を構成する材料よりも弾性率の高い材料から構成された本体部１１を配置させることにより、フランジ２１，２３の変形を抑制することができる。したがって、フランジ２１，２３の破損が防止されるとともに、シール部材１３に与える押圧力の不均衡が軽減され、シール性が良好に維持される。

図３及び図４には、本発明の第二実施形態に係るシール機構３０が示されている。なお、第二実施形態の説明において、上述した第一実施形態と同様の構成については説明を省略する。

シール機構３０は、本体部３１と、本体部３１の中央に備えられた開口部３２に設置可能な、シール部材３３とを備えている。

図４に示すように、シール機構３０は、たとえば配管４０の端部に備えられたフランジ４１と、配管４２の端部に備えられたフランジ４３との間に配管材料としての流量計４６を配置し、フランジ４１，４３をボルト４４及びナット４５によって締結する際に、フランジ４１，４３と流量計４６との間に挟み込まれ、フランジ４１，４３との対向面と、流量計４６との対向面をシールするために用いられる。配管材料として、フランジ４１，４３との間に配置されるのは、必ずしも流量計４６である必要はなく、温度計等の計器類や、配管端部を封止する封止板であってもよい。図４において、ワッシャーは図示が省略されているが、適宜備えることができる。

本体部３１に、フランジ４１，４３に備えられたボルト穴に対応する箇所に、ボルト４４の挿通穴３４が備えられ、開口部３２の両面に座繰り状の凹部３５，３５が備えられている。本実施形態においては、挿通穴３４は四つ備えられているが、これに限らない。フランジ４１，４３に備えられたボルト穴の数に応じて適宜備えられる。

シール部材３３は、凹部３５の内径よりわずかに大きい直径を有する円環状の部材であり、その外周面の中央に周方向に溝部３７が備えられ、溝部３７に凹部３５，３５の底面部から構成される内向きフランジ部３８が入り込むようにして、開口部３２に設置される。シール部材３３は、フランジ４１，４３どうしを締結したときに、なお本体部３１の厚み以上の厚みを有している。ボルト４４の締め付けにともなって、シール部材３３は弾性的に変形するが、フランジ４１，４３を締結し終えてなお弾性力を有することにより、シール機構１０とフランジ４１，４３との対向面や、シール機構１０と流量計４６との対向面のシール性が担保される。

シール部材３３は、中央に配管４０，４２や流量計４６の口径と同じかわずかに大きい直径の開口部３６を有している。ボルト４４を締め付けた際に、シール部材３３に開口部３６の直径を小さくするような変形が生じたとしても、配管４０，４２や流量計４６を流れる流体に対する抵抗とならないように構成されていることが好ましい。

シール機構３０が、フランジ４１，４３と流量計４６との間に挟み込まれると、シール部材３３によって、フランジ４１と流量計４６とのシール性も、フランジ４３と流量計４６とのシール性も良好に維持される。

以上のように、ボルト４４の締め付けにあたり、フランジ４１，４３と流量計４６との間に、フランジ４１，４３を構成する材料よりも弾性率の高い材料から構成された本体部３１を配置させることにより、フランジ４１，４３の変形を抑制することができる。したがって、フランジ４１，４３の破損が防止されるとともに、シール部材３３に与える押圧力の不均衡が軽減され、シール性が良好に維持される。

上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。

１０ ：シール機構
１１ ：本体部
１２ ：開口部
１３ ：シール部材
１４ ：挿通穴
１５ ：凹部
１６ ：開口部
２０ ：配管
２１ ：フランジ
２２ ：配管
２３ ：フランジ
２４ ：ボルト
２５ ：ナット
２６ ：バタフライバルブ（配管材料）
２７ ：シール部材
３０ ：シール機構
３１ ：本体部
３２ ：開口部
３３ ：シール部材
３４ ：挿通穴
３５ ：凹部
３６ ：開口部
３７ ：溝部
３８ ：内向きフランジ部
４０ ：配管
４１ ：フランジ
４２ ：配管
４３ ：フランジ
４４ ：ボルト
４５ ：ナット
４６ ：流量計（配管材料）

Claims (5)

1. その間に配管材料が配置されたフランジどうしをボルト及びナットによって締結する際に、前記フランジと前記配管材料との間に挟み込まれるシール機構であって、
   前記フランジを構成する材料よりも弾性率の高い材料から構成された本体部と、前記本体部の中央に備えられた開口部に設置可能な、前記フランジを構成する材料よりも弾性率の低い材料から構成されたシール部材とを備え、
   前記本体部に、前記フランジに備えられたボルト穴に対応する箇所に、ボルトの挿通穴が備えられているシール機構。
2. 前記本体部は、前記開口部の片面に座繰り状の凹部が備えられ、
   前記シール部材は、外周面が前記凹部に嵌め込まれるようにして、前記開口部に設置される請求項１に記載のシール機構。
3. 前記シール部材は、前記フランジどうしを締結したときに、なお前記凹部の深さ以上の厚みを有している請求項２に記載のシール機構。
4. 前記本体部は、前記開口部の両面に座繰り状の凹部が備えられ、
   前記シール部材は、外周面の中央に周方向に溝部が備えられ、
   前記シール部材は、前記溝部に両前記凹部の底面部から構成される内向きフランジ部が入り込むようにして、前記開口部に設置される請求項１に記載のシール機構。
5. 前記シール部材は、前記フランジどうしを締結したときに、なお前記本体部の厚み以上の厚みを有している請求項４に記載のシール機構。
   

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