フランジ接合部のシール構造及びフランジ接合部のシール方法
【課題】簡略な構成によって、フランジ合わせ面の気密性を低下させることなく、ボルト穴から流体がリークするのを防止する手段を提供する。
【解決手段】本発明に係るフランジ接合部のシール構造１は、互いに当接し合う上フランジ７及び下フランジ９と、上フランジ７に設けられ上当接面７１１に開口する上ネジ穴７２１と、下フランジ９に設けられ、下当接面９１に開口する下ネジ穴９２と、上ネジ穴７２１から拡径し締付面７１２に開口する収容穴７２２と、上フランジ７と下フランジ９とを締め付けて一体化する締付手段６と、収容穴７２２の内部にボルト６１を包囲して設けられるＯリング１１１と、締付手段６の締め付け力を受けてＯリング１１１を押圧することでボルト６１の径方向に膨出させる押圧部材１１２と、を備えるものである。
【解決手段】本発明に係るフランジ接合部のシール構造１は、互いに当接し合う上フランジ７及び下フランジ９と、上フランジ７に設けられ上当接面７１１に開口する上ネジ穴７２１と、下フランジ９に設けられ、下当接面９１に開口する下ネジ穴９２と、上ネジ穴７２１から拡径し締付面７１２に開口する収容穴７２２と、上フランジ７と下フランジ９とを締め付けて一体化する締付手段６と、収容穴７２２の内部にボルト６１を包囲して設けられるＯリング１１１と、締付手段６の締め付け力を受けてＯリング１１１を押圧することでボルト６１の径方向に膨出させる押圧部材１１２と、を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジ穴が形成された一対のフランジが締付手段によって一体化されるフランジ接合部のシール構造及びフランジ接合部のシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心力を利用して流体を圧縮する遠心圧縮機は、回転体であるロータをケーシングの内部に収容して構成されるが、そのケーシングは上下に２分割されてボルト固定によって一体化されるのが一般的である。図１３は、上下のケーシングの従来の固定構造１００を示す概略断面図である。上ケーシング１０１及び下ケーシング１０２には、側方へ突出するようにして上フランジ１０３及び下フランジ１０４がそれぞれ設けられ、各フランジ１０３，１０４には上ネジ穴１０５及び下ネジ穴１０６がそれぞれ形成されている。そして、このように構成される上下のケーシング１０１，１０２は、各フランジ１０３，１０４が互いに当接された状態で、固定用のボルト１０７がネジ穴１０５，１０６にそれぞれ螺合され、座金１０８を介してナット１０９を締め付けることによって固定される。
【０００３】
ところで、遠心圧縮機の大型化が進む近年、全体としての重量が増加することを防止すべく、ケーシングの板厚を最小限に抑えた設計とし、低剛性化の傾向がある。従って、ケーシングの内部で流体の圧力が高まると、図１３に示すように、上下のケーシング１０１，１０２がそれぞれ変形しやすい。そして、ケーシング１０１，１０２が変形した場合には、各フランジ１０３，１０４の互いに当接するフランジ当接面１０３Ａ，１０４Ａの間に隙間１１０が生じてしまう。そうすると、ケーシングの内部の流体Ｒが、この隙間１１０から外部へリークし、或いは隙間を通って上フランジ１０３に貫通形成された上ネジ穴１０５から外部へリークする場合がある。尚、このようなフランジ当接面１０３Ａ，１０４Ａにおける隙間１１０の発生及び流体のリークは、ボルト１０７の締め付け力が及びにくい遠い位置までフランジ１０３，１０４の当接面が内周面側に延びている箇所、すなわち図１３において寸法Ｌが長くなる箇所において特に発生しやすい。
【０００４】
このような流体のリークを防止するためのフランジ接合部のシール構造としては、上下のケーシングのフランジの合わせ面にガスケット材を配置する構造が従来用いられている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１では、各フランジの当接面に向かい合うようにして取付溝がそれぞれ形成され、リング状のガスケット材がこの取付溝に圧縮状態で取り付けられている。このような構成によれば、ケーシングの内部で圧力が高まって各フランジの間に隙間が生じても、ガスケット材の存在により、流体が隙間及びネジ穴から外部へリークすることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のフランジ接合部のシール構造では、上下のフランジの間にガスケット材を挟んで設けることにより、フランジの合わせ面における気密性が低下するという問題がある。また、遠心圧縮機が大型化する近年、リング状のガスケット材をフランジの全周に渡って設けるためには、直径数メートルという特殊な形状のガスケット材が必要になり、その作成が困難であるという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、簡略な構成によって、フランジ当接面１０３Ａ，１０４Ａの気密性を低下させることなく、ボルト穴から流体がリークするのを防止する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、互いの当接面で当接し合う一対のフランジと、一方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第１のネジ穴と、他方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第２のネジ穴と、前記一方のフランジに設けられ、前記第１のネジ穴から拡径し前記当接面と反対側の締付面に開口する収容穴と、前記第１のネジ穴及び前記第２のネジ穴に螺合されるボルトを有し、前記一対のフランジを締め付けて一体化する締付手段と、該収容穴の内部に前記ボルトを包囲して設けられるガスケット部材と、前記収容部の内部に設けられ、前記締付手段の締め付け力を受けて前記ガスケット部材を押圧することで前記ボルトの径方向に膨出させる押圧部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、一対のフランジを備えたケーシングの内部で流体の圧力が高まり、当接面同士の間に隙間が生じてしまった場合、ケーシングの内部の流体がこの隙間を通り、ボルトと上ネジ穴との間の間隙に浸入することになる。しかし、上ネジ穴の収容穴に連通する側の端部開口は、押圧部材に押圧されてボルトの径方向に膨出したガスケット部材によって封止されている。従って、間隙に浸入した流体はネジ穴まで浸入してしまったとしてもガスケット部材によって堰き止められ、収容穴には流入しない。従って、間隙に浸入した流体は、収容穴を通って締付面の側へはリークしない。
【００１０】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、前記一方のフランジは、挿入穴が形成された本体部と、前記第１のネジ穴及び前記収容穴が設けられて前記挿入穴に挿入された治具と、を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、ガスケット部材及び押圧部材を収容するための収容穴を治具に形成し、この治具を一方のフランジに対して挿入するので、収容穴を一方のフランジに直接形成する場合と比較して、収容穴の加工作業を容易化することができる。
【００１２】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、前記治具は、前記本体部に対して溶接によりその全周が固定されることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、治具は、一方のフランジの本体部に対して溶接によりその全周が固定されており、治具と本体部との間の隙間が溶接部によって封止されている。従って、ケーシングの内部の流体は、治具と本体部との間の隙間を通って締付面の側へはリークしない。
【００１４】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、前記押圧部材が、前記ボルトの軸方向に弾性変形可能であることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、締付手段の締め付け力を受けた押圧部材がボルトの軸方向に弾性変形する。そして、この押圧部材が元の形状に復元しようとする弾性力を利用することにより、ガスケット部材を押圧してボルトの径方向に確実に膨出させることができる。
【００１６】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール方法は、フランジ接合部のシール構造を有する構造体におけるフランジ接合部のシール方法において、前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
このような方法によれば、仮締め工程によってボルトがガタつかない程度にある程度締め付けられる。そして、排気工程によって一対のフランジの当接面における面圧が上昇し、両者が強固に密着することにより、締付手段に締め代が生じる。更に、増し締め工程によって排気工程で生じた締め代の分だけ締付手段が締め付けられる。その後、空気導入工程によって当接面の面圧が低下し、一対のフランジが離間しようとすることにより、締付手段が強く締め付けられる。これにより、一対のフランジが互いに強固に接合される。
【００１８】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール方法は、一対のフランジを互いに当接させて締付手段で締め付けることによって一体化する構造体におけるフランジ接合部のシール方法であって、前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
このような方法によれば、仮締め工程によってボルトがガタつかない程度にある程度締め付けられる。そして、排気工程によって一対のフランジの当接面における面圧が上昇し、両者が強固に密着することにより、締付手段に締め代が生じる。更に、増し締め工程によって排気工程で生じた締め代の分だけ締付手段が締め付けられる。その後、空気導入工程によって当接面の面圧が低下し、一対のフランジが離間しようとすることにより、締付手段が強く締め付けられる。これにより、一対のフランジが互いに強固に接合される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るフランジ接合部のシール構造によれば、簡略な構成によって、フランジ合わせ面の気密性を低下させることなく、ボルト穴から流体がリークするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を備えた圧縮機を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略斜視図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す概略断面図である。
【図５】押圧部材の外観を示す概略斜視図である。
【図６】Ｏリングの上に押圧部材を配置した状態を示す概略断面図である。
【図７】第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造の作用効果を示す説明図である。
【図８】第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略断面図である。
【図９】第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略断面図である。
【図１０】実施形態に係るフランジ接合部のシール方法を適用する圧縮機プラントの全体構成を示す模式図。
【図１１】圧縮機におけるフランジ接合部の概略断面図である。
【図１２】下ケーシングの下フランジを示す概略斜視図である。
【図１３】上下のケーシングの従来の固定構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造について説明する。図１は、第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１を備えた圧縮機２を示す概略斜視図である。圧縮機２は、略円筒形状のケーシング３と、このケーシング３の内部に収容された回転体であるロータ（不図示）と、ケーシング３に適宜接続された複数の配管４と、を備えるものである。
【００２３】
ケーシング３は、図１に示すように、上下に２分割して構成されたケーシング本体５と、２分割されたケーシング本体５を締め付けて固定する複数の締付手段６と、を具備している。
【００２４】
ケーシング本体５は、図１に示すように、断面略半円形状を有して上フランジ７が側方へ突出して設けられた上ケーシング８と、同じく断面略半円形状を有して下フランジ９が側方へ突出して設けられた下ケーシング１０と、を有している。そして、上ケーシング８の上フランジ７と下ケーシング１０の下フランジ９とが締付手段６によって互いに接合され、このフランジ接合部には、ケーシング３の内部に収容される流体（不図示）が外部へリークするのを防止するためのシール構造が設けられている。
【００２５】
ここで、図２及び図３は、第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１を示す図であり、図２は概略断面図、図３は分解斜視図である。フランジ接合部のシール構造１は、上ケーシング８の上フランジ７と、下ケーシング１０の下フランジ９と、上フランジ７に設けられるシール手段１１と、上フランジ７及び下フランジ９を締め付けて一体化する締付手段６と、を備えるものである。
【００２６】
上フランジ７は、図２及び図３に示すように、下フランジ９に当接する上当接面７１１からその反対側の締付面７１２に達するように挿入穴７１３が貫通形成された本体部７１と、この本体部７１の挿入穴７１３に挿入された治具７２と、を有している。
一方、下フランジ９は、上フランジ７に当接する下当接面９１に形成された下ネジ穴９２（第２のネジ穴）を有している。尚、この下ネジ穴９２を、下フランジ９を貫通するように形成してもよい。
【００２７】
治具７２は、シール手段１１を収容するためのものである。この治具７２は、図２及び図３に示すように、略円筒形状の部材であって、その高さ寸法は上フランジ７の厚みと略等しく形成されている。そして、この治具７２の底面には、下フランジ９の下ネジ穴９２と略同径の上ネジ穴７２１（第１のネジ穴）が形成されている。この上ネジ穴７２１は、その内周面に雌ネジが切られたものであり、上フランジ７の厚み方向中間部まで延びている。一方、治具７２の上面には、上ネジ穴７２１より大径の収容穴７２２が形成されている。この収容穴７２２は、上フランジ７の厚み方向中間部まで延び、その下端は上ネジ穴７２１の上端に連通している。これにより、収容穴７２２と上ネジ穴７２１との連結部には、収容穴７２２と上ネジ穴７２１の径の違いによる段差面７２３が形成されている。
【００２８】
このように構成される治具７２は、図２に示すように、上フランジ７の挿入穴７１３に対して挿入され、その底部の全周が、上フランジ７の本体部７１に対して溶接により固定されている。これにより、上フランジ７の本体部７１と治具７２との間の隙間７３が溶接部７４によって封止され、この隙間７３を通ってケーシング３の内部の流体が外部へリークすることが防止されている。
【００２９】
尚、上フランジ７の本体部７１と治具７２とを固定する手段としては、溶接に限られず従来公知の任意の方法を用いることができる。また、本実施形態では、シール手段１１を収容するための収容穴７２２を治具７２に形成し、この治具７２を上フランジ７に装着したが、これに代えて、図４に示すように、上ネジ穴７２１及び収容穴７２２を上フランジ７に直接形成してもよい。しかし、本実施形態のように収容穴７２２を治具７２に形成する方が、収容穴７２２を上フランジ７に形成する場合と比較して、収容穴７２２の加工作業を容易化できるという利点がある。
【００３０】
締付手段６は、図２及び図３に示すように、外周面に雄ネジが切られたボルト６１と、内周面に雌ネジが切られてボルト６１に螺合可能なナット６２と、このナット６２と上フランジ７との間に介在される座金６３と、を有している。このように構成される締付手段６は、図２に示すように、上ネジ穴７２１及び下ネジ穴９２に対してボルト６１がそれぞれ螺合され、上フランジ７の上に座金６３が載置された後、ナット６２がボルト６１に螺合されて締め付けられる。尚、締付手段６の構成は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能であり、例えば座金６３のない構成や、ナット６２の代わりに頭部付きのボルト６１を用いた構成であってもよい。
【００３１】
シール手段１１は、図２及び図３に示すように、断面略Ｏ型の形状を有するＯリング１１１（ガスケット部材）と、板状の部材である複数の押圧部材１１２と、を有している。
【００３２】
Ｏリング１１１は、ゴム等の弾性部材からなるリング状の部材であって、図２及び図３に示すように、その内径はボルト６１の外径より若干大きく形成されるとともに、その外径は収容穴７２２の穴径より若干小さく形成されている。このように構成されるＯリング１１１は、収容穴７２２の内部に、段差面７２３の上に載置して設けられる。尚、本発明に係るガスケット部材は、本実施形態のようにＯリング１１１に限定されず、その材質や断面形状等を適宜設計変更することができる。
【００３３】
押圧部材１１２は、Ｏリング１１１を押圧して弾性変形させるためのものである。ここで、図５は、押圧部材１１２の外観を示す概略斜視図である。押圧部材１１２は、弾性変形可能な部材からなる板状の部材であって、略矩形形状の基片１１２ａと、この基片１１２ａの長手方向一端部から鈍角をなして延びる座金当接片１１２ｂと、基片１１２ａの長手方向他端部から鈍角をなして延びるＯリング当接片１１２ｃと、を有している。そして、座金当接片１１２ｂ及びＯリング当接片１１２ｃは、外力の作用を受けると、図５に点線で示すように、基片１１２ａに対して略９０°の角度をなす程度の位置まで弾性変形可能となっている。
【００３４】
このように構成される押圧部材１１２は、図６に示すように、収容穴７２２の内部におけるＯリング１１１の上方に配置される。より詳細には、図６に示すように段差面７２３の上にＯリング１１１を載置した状態において、Ｏリング当接片１１２ｃを下にして、且つ、基片１１２ａをボルト６１の軸部に沿わせるようにして、押圧部材１１２がＯリング１１１の上に配置される。この時、押圧部材１１２は、そのＯリング当接片１１２ｃの一部がＯリング１１１に当接するとともに、その座金当接片１１２ｂが収容穴７２２の開口から外部に突出した状態となる。このようにして、Ｏリング１１１の周方向に沿って所定間隔で、複数個の押圧部材１１２が配置される。
【００３５】
そして、図６に示すように押圧部材１１２をＯリング１１１の上に配置した状態において、その上に座金６３を載置した後、ナット６２をボルト６１に螺合させて締め付ける。そうすると、座金６３に押圧された押圧部材１１２は、図５に一点鎖線で示すように、基片１１２ａに対して座金当接片１１２ｂ及びＯリング当接片１１２ｃが略直交する略コの字型に弾性変形する。そして、この弾性変形した押圧部材１１２が図５に実線で示す元の形状に復元しようとすることにより、座金当接片１１２ｂが座金６３を上方へ押圧する一方、Ｏリング当接片１１２ｃがＯリング１１１を下方へ押圧する。そして、Ｏリング当接片１１２ｃに押圧されたＯリング１１１は押し潰されるように弾性変形し、収容穴７２２とボルト６１の軸部との間がＯリング１１１によって充填される。これにより、上ネジ穴７２１は、収容穴７２２に連通する側の端部開口がＯリング１１１によって封止された状態になる。
【００３６】
尚、押圧部材１１２の形状は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。例えば、図に詳細は示さないが押圧部材１１２を平面視でリング状に形成し、この１この押圧部材１１２をボルト６１の軸部を包囲するように配置してもよい。
【００３７】
次に、第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１の作用効果について説明する。ケーシング３の内部で流体の圧力が上昇し、ケーシング３に作用する力が大きくなると、図７に示すように、上ケーシング８の上フランジ７と下ケーシング１０の下フランジ９との間に、若干の隙間１２が生じる場合がある。この場合、ケーシング３の内部の流体Ｒが、この隙間１２を通って、上ネジ穴７２１とボルト６１との間の間隙１３に浸入する。しかし、前述のように上ネジ穴７２１の収容穴７２２に連通する側の端部開口はＯリング１１１によって封止されているので、間隙１３に浸入した流体ＲはＯリング１１１によって堰き止められ、収容穴７２２には流入しない。従って、間隙１３に浸入した流体Ｒが外部へリークすることはない。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造について説明する。図８は、第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造２０を示す概略断面図である。第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造２０は、第１実施形態と比較すると、シール手段１１を構成する押圧部材２１の構成だけが異なっている。それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、図８では図２と同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００３９】
押圧部材２１は、図８に示すように、いわゆるコイルバネであって、治具７２の収容穴７２２の内部に圧縮状態で収容され、その一端部がＯリング１１１に当接し、他端部が座金６３に当接している。このような構成によれば、圧縮状態の押圧部材２１が自然長状態に復元しようとすることにより、押圧部材２１の他端部がＯリング１１１を下方へ押圧する。これにより、押圧部材２１に押圧されたＯリング１１１が弾性変形し、上ネジ穴７２１の端部開口がＯリング１１１によって封止されるので、第１実施形態と同じ作用効果が奏される。更に、押圧部材２１が単一の部材で構成されるので、複数個の押圧部材１１２をＯリング１１１の上に配置する第１実施形態と比較すると、押圧部材２１の設置作業を容易且つ確実に行うことができるという利点がある。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造について説明する。図９は、第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造３０を示す概略断面図である。第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造３０も、第１実施形態と比較すると、シール手段１１を構成する押圧部材３１の構成だけが異なっている。それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、図９では図２と同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００４１】
押圧部材３１は、弾性変形不能な部材からなり、図９に示すように、断面略コの字型に形成されている。この押圧部材３１は、第１実施形態の押圧部材１１２と同様に、基片３１ａと、この基片３１ａの長手方向一端部から略直交して延びる座金当接片３１ｂと、基片３１ａの長手方向他端部から略直交して延びるＯリング当接片３１ｃと、を有している。
【００４２】
このように構成される押圧部材３１は、図９に示すように、段差面７２３の上にＯリング１１１を載置した状態において、Ｏリング当接片３１ｃを下にして、且つ、基片３１ａをボルト６１の軸部に沿わせるようにして、押圧部材３１がＯリング１１１の上に配置される。この時、押圧部材３１は、そのＯリング当接片３１ｃの全体がＯリング１１１に当接するとともに、その座金当接片３１ｂが収容穴７２２の開口から外部に突出した状態となる。
【００４３】
そして、図９に示すように押圧部材３１をＯリング１１１の上に配置した状態において、その上に座金６３を載置した後、ナット６２をボルト６１に螺合させて締め付ける。そうすると、座金６３に押圧された押圧部材３１は、弾性変形することなくそのまま下方へ沈み込み、その全体が収容穴７２２の内部に収容された状態となる。これにより、押圧部材３１が下方へ沈み込んだ分、Ｏリング当接片３１ｃがＯリング１１１を下方へ押圧する。これにより、押圧部材３１に押圧されたＯリング１１１が弾性変形し、上ネジ穴７２１の端部開口がＯリング１１１によって封止されるため、第１実施形態と同じ作用効果が奏される。更に、押圧部材３１が弾性変形不能な部材からなるので、押圧部材１１２が弾性変形する第１実施形態と比較すると、Ｏリング当接片３１ｃ及び座金当接片３１ｂをＯリング１１１及び座金６３に対してより確実に密着させることができるという利点がある。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に係るフランジ接合部のシール方法について説明する。図１０から図１２は、本実施形態に係るフランジ接合部のシール方法を説明するための図であって、図１０は本実施形態に係るシール方法を適用する圧縮機プラント４０の全体構成を示す模式図、図１１はフランジ接合部の概略断面図、図１２は下ケーシング５１の下フランジ５２を示す概略斜視図である。
【００４５】
圧縮機プラント４０は、図１０に示すように、ケーシング３の内部にロータ（不図示）が収容されてなる圧縮機４１と、この圧縮機４１に接続された排気配管４２と、この排気配管４２に接続されたロータリーポンプ４３及び真空ポンプ４４と、排気配管４２を開放または閉止する第１排気バルブ４５及び第２排気バルブ４６と、圧縮機４１に接続された吸気配管４７と、この吸気配管４７を開放または閉止するリークバルブ４８と、を有している。
【００４６】
また、図１１及び図１２に示すように、圧縮機４１を構成する上ケーシング４９の上フランジ５０には、上ネジ穴５０１が貫通形成されている。一方、圧縮機４１を構成する下ケーシング５１の下フランジ５２には、その表面に下ネジ穴５２１が複数形成されるとともに、これら下ネジ穴５２１を包囲するようにしてリング収容溝５２２が形成されている。
【００４７】
上ケーシング４９の上フランジ５０と下ケーシング５１の下フランジ５２との接合作業を行う場合、作業者は、まず、締付手段６の仮締め工程を行う。すなわち、作業者は、下フランジ５２のリング収容溝５２２の内部にＯリング５３を収容する。この時、図に詳細は示さないが、Ｏリング５３はその頂部がリング収容溝５２２から突出した状態となっている。そして、作業者は、この下フランジ５２に対して上フランジ５０を当接させる。これにより、下フランジ５２の上面から突出したＯリング５３は、上フランジ５０によって押し潰され、リング収容溝５２２の内部に充填される。
【００４８】
この状態において、作業者は、ボルト５４を上ネジ穴５０１と下ネジ穴５２１とにそれぞれ螺合させ、このボルト５４に座金５５を挟んでナット５６を螺合させた後、トルクレンチ等を用いることにより、ボルト５４がガタつかない程度までナット５６を仮締めする。
【００４９】
次に、作業者は、圧縮機４１の内部を真空引きする排気工程を行う。すなわち、作業者は、図１０に示すリークバルブ４８及び第２排気バルブ４６を閉止した状態で第１排気バルブ４５を開放し、ロータリーポンプ４３を用いて圧縮機４１の内部についていわゆる粗引きを行う。その後、圧縮機４１の内部が所定の真空度に達すると、作業者は、第１排気バルブ４５を閉止するとともに第２排気バルブ４６を開放し、真空ポンプ４４を用いて圧縮機４１の内部についていわゆる本引きを行う。これにより、圧縮機４１の内部が高真空状態になる。
【００５０】
次に、作業者は、締付手段６の増し締め工程を行う。すなわち、排気工程によって圧縮機４１の内部が高真空状態になると、上フランジ５０と下フランジ５２との面圧が上昇して両者がより強く密着することにより、ナット５６に締め代が生じる。従って、作業者は、ナット５６を手で掴んで回すことにより、この締め代の分だけナット５６を増し締めする。
【００５１】
最後に、作業者は、圧縮機４１の内部を大気圧に戻す空気導入工程を行う。すなわち、作業者は、図１０に示す第１排気バルブ４５及び第２排気バルブ４６を閉止した状態でリークバルブ４８を開放する。これにより、圧縮機４１の内部と外部との圧力差によって、吸気配管４７を通して圧縮機４１の外部から内部へ空気が流入する。そうすると、圧縮機４１の内部の圧力が大気圧に戻り、上フランジ５０と下フランジ５２との面圧が低下して両者が離間しようとすることにより、ナット５６が強く締め付けられる。これにより、上フランジ５０と下フランジ５２とが互いに強固に接合される。
【００５２】
尚、本実施形態では、図１１に示すフランジ接合部について、上フランジ５０と下フランジ５２との接合作業時に本シール方法を適用する場合を例に説明した。しかし、これに限られず、第１〜第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１，２０，３０について、上フランジ７と下フランジ９との接合作業時に本シール方法を適用することも可能である。
【００５３】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ フランジ接合部のシール構造
２ 圧縮機
３ ケーシング
４ 配管
５ ケーシング本体
６ 締付手段
７ 上フランジ
８ 上ケーシング
９ 下フランジ
１０ 下ケーシング
１１ シール手段
１２ 隙間
１３ 間隙
２０ フランジ接合部のシール構造
２１ 押圧部材
３０ フランジ接合部のシール構造
３１ 押圧部材
４０ 圧縮機プラント
４１ 圧縮機
４２ 排気配管
４３ ロータリーポンプ
４４ 真空ポンプ
４５ 第１排気バルブ
４６ 第２排気バルブ
４７ 吸気配管
４８ リークバルブ
４９ 上ケーシング
５０ 上フランジ
５１ 下ケーシング
５２ 下フランジ
５３ Ｏリング
５４ ボルト
５５ 座金
５６ ナット
６１ ボルト
６２ ナット
６３ 座金
７１ 本体部
７２ 治具
７３ 隙間
７４ 溶接部
９１ 下当接面
９２ 下ネジ穴
１００ 固定構造
１０１ 上ケーシング
１０２ 下ケーシング
１０３ 上フランジ
１０３Ａ フランジ当接面
１０４ 下フランジ
１０４Ａ フランジ当接面
１０５ 上ネジ穴
１０６ 下ネジ穴
１０７ ボルト
１０８ 座金
１０９ ナット
１１０ 隙間
１１１ Ｏリング
１１２ 押圧部材
５０１ 上ネジ穴
５２１ 下ネジ穴
５２２ リング収容溝
７１１ 上当接面
７１２ 締付面
７１３ 挿入穴
７２１ 上ネジ穴
７２２ 収容穴
７２３ 段差面
１１２ａ 基片
１１２ｂ 座金当接片
１１２ｃ Ｏリング当接片
３１ａ 基片
３１ｂ 座金当接片
３１ｃ Ｏリング当接片
Ｒ 流体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジ穴が形成された一対のフランジが締付手段によって一体化されるフランジ接合部のシール構造及びフランジ接合部のシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心力を利用して流体を圧縮する遠心圧縮機は、回転体であるロータをケーシングの内部に収容して構成されるが、そのケーシングは上下に２分割されてボルト固定によって一体化されるのが一般的である。図１３は、上下のケーシングの従来の固定構造１００を示す概略断面図である。上ケーシング１０１及び下ケーシング１０２には、側方へ突出するようにして上フランジ１０３及び下フランジ１０４がそれぞれ設けられ、各フランジ１０３，１０４には上ネジ穴１０５及び下ネジ穴１０６がそれぞれ形成されている。そして、このように構成される上下のケーシング１０１，１０２は、各フランジ１０３，１０４が互いに当接された状態で、固定用のボルト１０７がネジ穴１０５，１０６にそれぞれ螺合され、座金１０８を介してナット１０９を締め付けることによって固定される。
【０００３】
ところで、遠心圧縮機の大型化が進む近年、全体としての重量が増加することを防止すべく、ケーシングの板厚を最小限に抑えた設計とし、低剛性化の傾向がある。従って、ケーシングの内部で流体の圧力が高まると、図１３に示すように、上下のケーシング１０１，１０２がそれぞれ変形しやすい。そして、ケーシング１０１，１０２が変形した場合には、各フランジ１０３，１０４の互いに当接するフランジ当接面１０３Ａ，１０４Ａの間に隙間１１０が生じてしまう。そうすると、ケーシングの内部の流体Ｒが、この隙間１１０から外部へリークし、或いは隙間を通って上フランジ１０３に貫通形成された上ネジ穴１０５から外部へリークする場合がある。尚、このようなフランジ当接面１０３Ａ，１０４Ａにおける隙間１１０の発生及び流体のリークは、ボルト１０７の締め付け力が及びにくい遠い位置までフランジ１０３，１０４の当接面が内周面側に延びている箇所、すなわち図１３において寸法Ｌが長くなる箇所において特に発生しやすい。
【０００４】
このような流体のリークを防止するためのフランジ接合部のシール構造としては、上下のケーシングのフランジの合わせ面にガスケット材を配置する構造が従来用いられている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１では、各フランジの当接面に向かい合うようにして取付溝がそれぞれ形成され、リング状のガスケット材がこの取付溝に圧縮状態で取り付けられている。このような構成によれば、ケーシングの内部で圧力が高まって各フランジの間に隙間が生じても、ガスケット材の存在により、流体が隙間及びネジ穴から外部へリークすることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のフランジ接合部のシール構造では、上下のフランジの間にガスケット材を挟んで設けることにより、フランジの合わせ面における気密性が低下するという問題がある。また、遠心圧縮機が大型化する近年、リング状のガスケット材をフランジの全周に渡って設けるためには、直径数メートルという特殊な形状のガスケット材が必要になり、その作成が困難であるという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、簡略な構成によって、フランジ当接面１０３Ａ，１０４Ａの気密性を低下させることなく、ボルト穴から流体がリークするのを防止する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、互いの当接面で当接し合う一対のフランジと、一方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第１のネジ穴と、他方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第２のネジ穴と、前記一方のフランジに設けられ、前記第１のネジ穴から拡径し前記当接面と反対側の締付面に開口する収容穴と、前記第１のネジ穴及び前記第２のネジ穴に螺合されるボルトを有し、前記一対のフランジを締め付けて一体化する締付手段と、該収容穴の内部に前記ボルトを包囲して設けられるガスケット部材と、前記収容部の内部に設けられ、前記締付手段の締め付け力を受けて前記ガスケット部材を押圧することで前記ボルトの径方向に膨出させる押圧部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、一対のフランジを備えたケーシングの内部で流体の圧力が高まり、当接面同士の間に隙間が生じてしまった場合、ケーシングの内部の流体がこの隙間を通り、ボルトと上ネジ穴との間の間隙に浸入することになる。しかし、上ネジ穴の収容穴に連通する側の端部開口は、押圧部材に押圧されてボルトの径方向に膨出したガスケット部材によって封止されている。従って、間隙に浸入した流体はネジ穴まで浸入してしまったとしてもガスケット部材によって堰き止められ、収容穴には流入しない。従って、間隙に浸入した流体は、収容穴を通って締付面の側へはリークしない。
【００１０】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、前記一方のフランジは、挿入穴が形成された本体部と、前記第１のネジ穴及び前記収容穴が設けられて前記挿入穴に挿入された治具と、を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、ガスケット部材及び押圧部材を収容するための収容穴を治具に形成し、この治具を一方のフランジに対して挿入するので、収容穴を一方のフランジに直接形成する場合と比較して、収容穴の加工作業を容易化することができる。
【００１２】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、前記治具は、前記本体部に対して溶接によりその全周が固定されることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、治具は、一方のフランジの本体部に対して溶接によりその全周が固定されており、治具と本体部との間の隙間が溶接部によって封止されている。従って、ケーシングの内部の流体は、治具と本体部との間の隙間を通って締付面の側へはリークしない。
【００１４】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール構造は、前記押圧部材が、前記ボルトの軸方向に弾性変形可能であることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、締付手段の締め付け力を受けた押圧部材がボルトの軸方向に弾性変形する。そして、この押圧部材が元の形状に復元しようとする弾性力を利用することにより、ガスケット部材を押圧してボルトの径方向に確実に膨出させることができる。
【００１６】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール方法は、フランジ接合部のシール構造を有する構造体におけるフランジ接合部のシール方法において、前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
このような方法によれば、仮締め工程によってボルトがガタつかない程度にある程度締め付けられる。そして、排気工程によって一対のフランジの当接面における面圧が上昇し、両者が強固に密着することにより、締付手段に締め代が生じる。更に、増し締め工程によって排気工程で生じた締め代の分だけ締付手段が締め付けられる。その後、空気導入工程によって当接面の面圧が低下し、一対のフランジが離間しようとすることにより、締付手段が強く締め付けられる。これにより、一対のフランジが互いに強固に接合される。
【００１８】
また、本発明に係るフランジ接合部のシール方法は、一対のフランジを互いに当接させて締付手段で締め付けることによって一体化する構造体におけるフランジ接合部のシール方法であって、前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
このような方法によれば、仮締め工程によってボルトがガタつかない程度にある程度締め付けられる。そして、排気工程によって一対のフランジの当接面における面圧が上昇し、両者が強固に密着することにより、締付手段に締め代が生じる。更に、増し締め工程によって排気工程で生じた締め代の分だけ締付手段が締め付けられる。その後、空気導入工程によって当接面の面圧が低下し、一対のフランジが離間しようとすることにより、締付手段が強く締め付けられる。これにより、一対のフランジが互いに強固に接合される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るフランジ接合部のシール構造によれば、簡略な構成によって、フランジ合わせ面の気密性を低下させることなく、ボルト穴から流体がリークするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を備えた圧縮機を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略斜視図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す概略断面図である。
【図５】押圧部材の外観を示す概略斜視図である。
【図６】Ｏリングの上に押圧部材を配置した状態を示す概略断面図である。
【図７】第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造の作用効果を示す説明図である。
【図８】第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略断面図である。
【図９】第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造を示す概略断面図である。
【図１０】実施形態に係るフランジ接合部のシール方法を適用する圧縮機プラントの全体構成を示す模式図。
【図１１】圧縮機におけるフランジ接合部の概略断面図である。
【図１２】下ケーシングの下フランジを示す概略斜視図である。
【図１３】上下のケーシングの従来の固定構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造について説明する。図１は、第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１を備えた圧縮機２を示す概略斜視図である。圧縮機２は、略円筒形状のケーシング３と、このケーシング３の内部に収容された回転体であるロータ（不図示）と、ケーシング３に適宜接続された複数の配管４と、を備えるものである。
【００２３】
ケーシング３は、図１に示すように、上下に２分割して構成されたケーシング本体５と、２分割されたケーシング本体５を締め付けて固定する複数の締付手段６と、を具備している。
【００２４】
ケーシング本体５は、図１に示すように、断面略半円形状を有して上フランジ７が側方へ突出して設けられた上ケーシング８と、同じく断面略半円形状を有して下フランジ９が側方へ突出して設けられた下ケーシング１０と、を有している。そして、上ケーシング８の上フランジ７と下ケーシング１０の下フランジ９とが締付手段６によって互いに接合され、このフランジ接合部には、ケーシング３の内部に収容される流体（不図示）が外部へリークするのを防止するためのシール構造が設けられている。
【００２５】
ここで、図２及び図３は、第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１を示す図であり、図２は概略断面図、図３は分解斜視図である。フランジ接合部のシール構造１は、上ケーシング８の上フランジ７と、下ケーシング１０の下フランジ９と、上フランジ７に設けられるシール手段１１と、上フランジ７及び下フランジ９を締め付けて一体化する締付手段６と、を備えるものである。
【００２６】
上フランジ７は、図２及び図３に示すように、下フランジ９に当接する上当接面７１１からその反対側の締付面７１２に達するように挿入穴７１３が貫通形成された本体部７１と、この本体部７１の挿入穴７１３に挿入された治具７２と、を有している。
一方、下フランジ９は、上フランジ７に当接する下当接面９１に形成された下ネジ穴９２（第２のネジ穴）を有している。尚、この下ネジ穴９２を、下フランジ９を貫通するように形成してもよい。
【００２７】
治具７２は、シール手段１１を収容するためのものである。この治具７２は、図２及び図３に示すように、略円筒形状の部材であって、その高さ寸法は上フランジ７の厚みと略等しく形成されている。そして、この治具７２の底面には、下フランジ９の下ネジ穴９２と略同径の上ネジ穴７２１（第１のネジ穴）が形成されている。この上ネジ穴７２１は、その内周面に雌ネジが切られたものであり、上フランジ７の厚み方向中間部まで延びている。一方、治具７２の上面には、上ネジ穴７２１より大径の収容穴７２２が形成されている。この収容穴７２２は、上フランジ７の厚み方向中間部まで延び、その下端は上ネジ穴７２１の上端に連通している。これにより、収容穴７２２と上ネジ穴７２１との連結部には、収容穴７２２と上ネジ穴７２１の径の違いによる段差面７２３が形成されている。
【００２８】
このように構成される治具７２は、図２に示すように、上フランジ７の挿入穴７１３に対して挿入され、その底部の全周が、上フランジ７の本体部７１に対して溶接により固定されている。これにより、上フランジ７の本体部７１と治具７２との間の隙間７３が溶接部７４によって封止され、この隙間７３を通ってケーシング３の内部の流体が外部へリークすることが防止されている。
【００２９】
尚、上フランジ７の本体部７１と治具７２とを固定する手段としては、溶接に限られず従来公知の任意の方法を用いることができる。また、本実施形態では、シール手段１１を収容するための収容穴７２２を治具７２に形成し、この治具７２を上フランジ７に装着したが、これに代えて、図４に示すように、上ネジ穴７２１及び収容穴７２２を上フランジ７に直接形成してもよい。しかし、本実施形態のように収容穴７２２を治具７２に形成する方が、収容穴７２２を上フランジ７に形成する場合と比較して、収容穴７２２の加工作業を容易化できるという利点がある。
【００３０】
締付手段６は、図２及び図３に示すように、外周面に雄ネジが切られたボルト６１と、内周面に雌ネジが切られてボルト６１に螺合可能なナット６２と、このナット６２と上フランジ７との間に介在される座金６３と、を有している。このように構成される締付手段６は、図２に示すように、上ネジ穴７２１及び下ネジ穴９２に対してボルト６１がそれぞれ螺合され、上フランジ７の上に座金６３が載置された後、ナット６２がボルト６１に螺合されて締め付けられる。尚、締付手段６の構成は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能であり、例えば座金６３のない構成や、ナット６２の代わりに頭部付きのボルト６１を用いた構成であってもよい。
【００３１】
シール手段１１は、図２及び図３に示すように、断面略Ｏ型の形状を有するＯリング１１１（ガスケット部材）と、板状の部材である複数の押圧部材１１２と、を有している。
【００３２】
Ｏリング１１１は、ゴム等の弾性部材からなるリング状の部材であって、図２及び図３に示すように、その内径はボルト６１の外径より若干大きく形成されるとともに、その外径は収容穴７２２の穴径より若干小さく形成されている。このように構成されるＯリング１１１は、収容穴７２２の内部に、段差面７２３の上に載置して設けられる。尚、本発明に係るガスケット部材は、本実施形態のようにＯリング１１１に限定されず、その材質や断面形状等を適宜設計変更することができる。
【００３３】
押圧部材１１２は、Ｏリング１１１を押圧して弾性変形させるためのものである。ここで、図５は、押圧部材１１２の外観を示す概略斜視図である。押圧部材１１２は、弾性変形可能な部材からなる板状の部材であって、略矩形形状の基片１１２ａと、この基片１１２ａの長手方向一端部から鈍角をなして延びる座金当接片１１２ｂと、基片１１２ａの長手方向他端部から鈍角をなして延びるＯリング当接片１１２ｃと、を有している。そして、座金当接片１１２ｂ及びＯリング当接片１１２ｃは、外力の作用を受けると、図５に点線で示すように、基片１１２ａに対して略９０°の角度をなす程度の位置まで弾性変形可能となっている。
【００３４】
このように構成される押圧部材１１２は、図６に示すように、収容穴７２２の内部におけるＯリング１１１の上方に配置される。より詳細には、図６に示すように段差面７２３の上にＯリング１１１を載置した状態において、Ｏリング当接片１１２ｃを下にして、且つ、基片１１２ａをボルト６１の軸部に沿わせるようにして、押圧部材１１２がＯリング１１１の上に配置される。この時、押圧部材１１２は、そのＯリング当接片１１２ｃの一部がＯリング１１１に当接するとともに、その座金当接片１１２ｂが収容穴７２２の開口から外部に突出した状態となる。このようにして、Ｏリング１１１の周方向に沿って所定間隔で、複数個の押圧部材１１２が配置される。
【００３５】
そして、図６に示すように押圧部材１１２をＯリング１１１の上に配置した状態において、その上に座金６３を載置した後、ナット６２をボルト６１に螺合させて締め付ける。そうすると、座金６３に押圧された押圧部材１１２は、図５に一点鎖線で示すように、基片１１２ａに対して座金当接片１１２ｂ及びＯリング当接片１１２ｃが略直交する略コの字型に弾性変形する。そして、この弾性変形した押圧部材１１２が図５に実線で示す元の形状に復元しようとすることにより、座金当接片１１２ｂが座金６３を上方へ押圧する一方、Ｏリング当接片１１２ｃがＯリング１１１を下方へ押圧する。そして、Ｏリング当接片１１２ｃに押圧されたＯリング１１１は押し潰されるように弾性変形し、収容穴７２２とボルト６１の軸部との間がＯリング１１１によって充填される。これにより、上ネジ穴７２１は、収容穴７２２に連通する側の端部開口がＯリング１１１によって封止された状態になる。
【００３６】
尚、押圧部材１１２の形状は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。例えば、図に詳細は示さないが押圧部材１１２を平面視でリング状に形成し、この１この押圧部材１１２をボルト６１の軸部を包囲するように配置してもよい。
【００３７】
次に、第１実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１の作用効果について説明する。ケーシング３の内部で流体の圧力が上昇し、ケーシング３に作用する力が大きくなると、図７に示すように、上ケーシング８の上フランジ７と下ケーシング１０の下フランジ９との間に、若干の隙間１２が生じる場合がある。この場合、ケーシング３の内部の流体Ｒが、この隙間１２を通って、上ネジ穴７２１とボルト６１との間の間隙１３に浸入する。しかし、前述のように上ネジ穴７２１の収容穴７２２に連通する側の端部開口はＯリング１１１によって封止されているので、間隙１３に浸入した流体ＲはＯリング１１１によって堰き止められ、収容穴７２２には流入しない。従って、間隙１３に浸入した流体Ｒが外部へリークすることはない。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造について説明する。図８は、第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造２０を示す概略断面図である。第２実施形態に係るフランジ接合部のシール構造２０は、第１実施形態と比較すると、シール手段１１を構成する押圧部材２１の構成だけが異なっている。それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、図８では図２と同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００３９】
押圧部材２１は、図８に示すように、いわゆるコイルバネであって、治具７２の収容穴７２２の内部に圧縮状態で収容され、その一端部がＯリング１１１に当接し、他端部が座金６３に当接している。このような構成によれば、圧縮状態の押圧部材２１が自然長状態に復元しようとすることにより、押圧部材２１の他端部がＯリング１１１を下方へ押圧する。これにより、押圧部材２１に押圧されたＯリング１１１が弾性変形し、上ネジ穴７２１の端部開口がＯリング１１１によって封止されるので、第１実施形態と同じ作用効果が奏される。更に、押圧部材２１が単一の部材で構成されるので、複数個の押圧部材１１２をＯリング１１１の上に配置する第１実施形態と比較すると、押圧部材２１の設置作業を容易且つ確実に行うことができるという利点がある。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造について説明する。図９は、第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造３０を示す概略断面図である。第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造３０も、第１実施形態と比較すると、シール手段１１を構成する押圧部材３１の構成だけが異なっている。それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、図９では図２と同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００４１】
押圧部材３１は、弾性変形不能な部材からなり、図９に示すように、断面略コの字型に形成されている。この押圧部材３１は、第１実施形態の押圧部材１１２と同様に、基片３１ａと、この基片３１ａの長手方向一端部から略直交して延びる座金当接片３１ｂと、基片３１ａの長手方向他端部から略直交して延びるＯリング当接片３１ｃと、を有している。
【００４２】
このように構成される押圧部材３１は、図９に示すように、段差面７２３の上にＯリング１１１を載置した状態において、Ｏリング当接片３１ｃを下にして、且つ、基片３１ａをボルト６１の軸部に沿わせるようにして、押圧部材３１がＯリング１１１の上に配置される。この時、押圧部材３１は、そのＯリング当接片３１ｃの全体がＯリング１１１に当接するとともに、その座金当接片３１ｂが収容穴７２２の開口から外部に突出した状態となる。
【００４３】
そして、図９に示すように押圧部材３１をＯリング１１１の上に配置した状態において、その上に座金６３を載置した後、ナット６２をボルト６１に螺合させて締め付ける。そうすると、座金６３に押圧された押圧部材３１は、弾性変形することなくそのまま下方へ沈み込み、その全体が収容穴７２２の内部に収容された状態となる。これにより、押圧部材３１が下方へ沈み込んだ分、Ｏリング当接片３１ｃがＯリング１１１を下方へ押圧する。これにより、押圧部材３１に押圧されたＯリング１１１が弾性変形し、上ネジ穴７２１の端部開口がＯリング１１１によって封止されるため、第１実施形態と同じ作用効果が奏される。更に、押圧部材３１が弾性変形不能な部材からなるので、押圧部材１１２が弾性変形する第１実施形態と比較すると、Ｏリング当接片３１ｃ及び座金当接片３１ｂをＯリング１１１及び座金６３に対してより確実に密着させることができるという利点がある。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に係るフランジ接合部のシール方法について説明する。図１０から図１２は、本実施形態に係るフランジ接合部のシール方法を説明するための図であって、図１０は本実施形態に係るシール方法を適用する圧縮機プラント４０の全体構成を示す模式図、図１１はフランジ接合部の概略断面図、図１２は下ケーシング５１の下フランジ５２を示す概略斜視図である。
【００４５】
圧縮機プラント４０は、図１０に示すように、ケーシング３の内部にロータ（不図示）が収容されてなる圧縮機４１と、この圧縮機４１に接続された排気配管４２と、この排気配管４２に接続されたロータリーポンプ４３及び真空ポンプ４４と、排気配管４２を開放または閉止する第１排気バルブ４５及び第２排気バルブ４６と、圧縮機４１に接続された吸気配管４７と、この吸気配管４７を開放または閉止するリークバルブ４８と、を有している。
【００４６】
また、図１１及び図１２に示すように、圧縮機４１を構成する上ケーシング４９の上フランジ５０には、上ネジ穴５０１が貫通形成されている。一方、圧縮機４１を構成する下ケーシング５１の下フランジ５２には、その表面に下ネジ穴５２１が複数形成されるとともに、これら下ネジ穴５２１を包囲するようにしてリング収容溝５２２が形成されている。
【００４７】
上ケーシング４９の上フランジ５０と下ケーシング５１の下フランジ５２との接合作業を行う場合、作業者は、まず、締付手段６の仮締め工程を行う。すなわち、作業者は、下フランジ５２のリング収容溝５２２の内部にＯリング５３を収容する。この時、図に詳細は示さないが、Ｏリング５３はその頂部がリング収容溝５２２から突出した状態となっている。そして、作業者は、この下フランジ５２に対して上フランジ５０を当接させる。これにより、下フランジ５２の上面から突出したＯリング５３は、上フランジ５０によって押し潰され、リング収容溝５２２の内部に充填される。
【００４８】
この状態において、作業者は、ボルト５４を上ネジ穴５０１と下ネジ穴５２１とにそれぞれ螺合させ、このボルト５４に座金５５を挟んでナット５６を螺合させた後、トルクレンチ等を用いることにより、ボルト５４がガタつかない程度までナット５６を仮締めする。
【００４９】
次に、作業者は、圧縮機４１の内部を真空引きする排気工程を行う。すなわち、作業者は、図１０に示すリークバルブ４８及び第２排気バルブ４６を閉止した状態で第１排気バルブ４５を開放し、ロータリーポンプ４３を用いて圧縮機４１の内部についていわゆる粗引きを行う。その後、圧縮機４１の内部が所定の真空度に達すると、作業者は、第１排気バルブ４５を閉止するとともに第２排気バルブ４６を開放し、真空ポンプ４４を用いて圧縮機４１の内部についていわゆる本引きを行う。これにより、圧縮機４１の内部が高真空状態になる。
【００５０】
次に、作業者は、締付手段６の増し締め工程を行う。すなわち、排気工程によって圧縮機４１の内部が高真空状態になると、上フランジ５０と下フランジ５２との面圧が上昇して両者がより強く密着することにより、ナット５６に締め代が生じる。従って、作業者は、ナット５６を手で掴んで回すことにより、この締め代の分だけナット５６を増し締めする。
【００５１】
最後に、作業者は、圧縮機４１の内部を大気圧に戻す空気導入工程を行う。すなわち、作業者は、図１０に示す第１排気バルブ４５及び第２排気バルブ４６を閉止した状態でリークバルブ４８を開放する。これにより、圧縮機４１の内部と外部との圧力差によって、吸気配管４７を通して圧縮機４１の外部から内部へ空気が流入する。そうすると、圧縮機４１の内部の圧力が大気圧に戻り、上フランジ５０と下フランジ５２との面圧が低下して両者が離間しようとすることにより、ナット５６が強く締め付けられる。これにより、上フランジ５０と下フランジ５２とが互いに強固に接合される。
【００５２】
尚、本実施形態では、図１１に示すフランジ接合部について、上フランジ５０と下フランジ５２との接合作業時に本シール方法を適用する場合を例に説明した。しかし、これに限られず、第１〜第３実施形態に係るフランジ接合部のシール構造１，２０，３０について、上フランジ７と下フランジ９との接合作業時に本シール方法を適用することも可能である。
【００５３】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ フランジ接合部のシール構造
２ 圧縮機
３ ケーシング
４ 配管
５ ケーシング本体
６ 締付手段
７ 上フランジ
８ 上ケーシング
９ 下フランジ
１０ 下ケーシング
１１ シール手段
１２ 隙間
１３ 間隙
２０ フランジ接合部のシール構造
２１ 押圧部材
３０ フランジ接合部のシール構造
３１ 押圧部材
４０ 圧縮機プラント
４１ 圧縮機
４２ 排気配管
４３ ロータリーポンプ
４４ 真空ポンプ
４５ 第１排気バルブ
４６ 第２排気バルブ
４７ 吸気配管
４８ リークバルブ
４９ 上ケーシング
５０ 上フランジ
５１ 下ケーシング
５２ 下フランジ
５３ Ｏリング
５４ ボルト
５５ 座金
５６ ナット
６１ ボルト
６２ ナット
６３ 座金
７１ 本体部
７２ 治具
７３ 隙間
７４ 溶接部
９１ 下当接面
９２ 下ネジ穴
１００ 固定構造
１０１ 上ケーシング
１０２ 下ケーシング
１０３ 上フランジ
１０３Ａ フランジ当接面
１０４ 下フランジ
１０４Ａ フランジ当接面
１０５ 上ネジ穴
１０６ 下ネジ穴
１０７ ボルト
１０８ 座金
１０９ ナット
１１０ 隙間
１１１ Ｏリング
１１２ 押圧部材
５０１ 上ネジ穴
５２１ 下ネジ穴
５２２ リング収容溝
７１１ 上当接面
７１２ 締付面
７１３ 挿入穴
７２１ 上ネジ穴
７２２ 収容穴
７２３ 段差面
１１２ａ 基片
１１２ｂ 座金当接片
１１２ｃ Ｏリング当接片
３１ａ 基片
３１ｂ 座金当接片
３１ｃ Ｏリング当接片
Ｒ 流体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの当接面で当接し合う一対のフランジと、
一方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第１のネジ穴と、
他方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第２のネジ穴と、
前記一方のフランジに設けられ、前記第１のネジ穴から拡径し前記当接面と反対側の締付面に開口する収容穴と、
前記第１のネジ穴及び前記第２のネジ穴に螺合されるボルトを有し、前記一対のフランジを締め付けて一体化する締付手段と、
該収容穴の内部に前記ボルトを包囲して設けられるガスケット部材と、
前記収容部の内部に設けられ、前記締付手段の締め付け力を受けて前記ガスケット部材を押圧することで前記ボルトの径方向に膨出させる押圧部材と、
を備えることを特徴とするフランジ接合部のシール構造。
【請求項２】
前記一方のフランジは、挿入穴が形成された本体部と、前記第１のネジ穴及び前記収容穴が設けられて前記挿入穴に挿入された治具と、を有することを特徴とする請求項１に記載のフランジ接合部のシール構造。
【請求項３】
前記治具は、前記本体部に対して溶接によりその全周が固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ接合部のシール構造。
【請求項４】
前記押圧部材が、前記ボルトの軸方向に弾性変形可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフランジ接合部のシール構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のフランジ接合部のシール構造を有する構造体におけるフランジ接合部のシール方法において、
前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、
前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、
前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、
前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、
を含むことを特徴とするフランジ接合部のシール方法。
【請求項６】
一対のフランジを互いに当接させて締付手段で締め付けることによって一体化する構造体におけるフランジ接合部のシール方法であって、
前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、
前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、
前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、
前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、
を含むことを特徴とするフランジ接合部のシール方法。
【請求項１】
互いの当接面で当接し合う一対のフランジと、
一方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第１のネジ穴と、
他方のフランジに設けられ、前記当接面に開口する第２のネジ穴と、
前記一方のフランジに設けられ、前記第１のネジ穴から拡径し前記当接面と反対側の締付面に開口する収容穴と、
前記第１のネジ穴及び前記第２のネジ穴に螺合されるボルトを有し、前記一対のフランジを締め付けて一体化する締付手段と、
該収容穴の内部に前記ボルトを包囲して設けられるガスケット部材と、
前記収容部の内部に設けられ、前記締付手段の締め付け力を受けて前記ガスケット部材を押圧することで前記ボルトの径方向に膨出させる押圧部材と、
を備えることを特徴とするフランジ接合部のシール構造。
【請求項２】
前記一方のフランジは、挿入穴が形成された本体部と、前記第１のネジ穴及び前記収容穴が設けられて前記挿入穴に挿入された治具と、を有することを特徴とする請求項１に記載のフランジ接合部のシール構造。
【請求項３】
前記治具は、前記本体部に対して溶接によりその全周が固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ接合部のシール構造。
【請求項４】
前記押圧部材が、前記ボルトの軸方向に弾性変形可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフランジ接合部のシール構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のフランジ接合部のシール構造を有する構造体におけるフランジ接合部のシール方法において、
前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、
前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、
前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、
前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、
を含むことを特徴とするフランジ接合部のシール方法。
【請求項６】
一対のフランジを互いに当接させて締付手段で締め付けることによって一体化する構造体におけるフランジ接合部のシール方法であって、
前記締付手段の仮締めを行う仮締め工程と、
前記構造体の内部を真空引きする排気工程と、
前記締付手段の増し締めを行う増し締め工程と、
前記構造体の内部を大気圧に戻す空気導入工程と、
を含むことを特徴とするフランジ接合部のシール方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１０２８０２（Ｐ２０１２−１０２８０２Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１８８２（Ｐ２０１０−２５１８８２）
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（３１００１０５６４）三菱重工コンプレッサ株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（３１００１０５６４）三菱重工コンプレッサ株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]