JP2007100959A

JP2007100959A - フランジ付連結装置

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Publication number: JP2007100959A
Application number: JP2006272790A
Authority: JP
Inventors: Isabelle Magnier; イザベル・マニエ; Christian Roure; クリスチヤン・ルール
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2007-04-19
Also published as: FR2891606B1; US20070102926A1; FR2891606A1; EP1772660A1; EP1772660B1; DE602006011096D1

Abstract

【課題】フランジ付プレストレスト漏止連結装置を提供する。
【解決手段】フランジ付プレストレスト漏止連結装置は、フランジ（１３０、１４０）の第１接触表面と第２接触表面（１３１、１４１）の間に形成されて、ガスケットハウジング（１７０）とフランジ（１３０、１４０）の周囲との間に配設される締付要素（１５０）と関連して、密封ガスケット（１６０）を受けるガスケットハウジング（１７０）を備える。第１接触表面と第２接触表面（１３１、１４１）は少なくとも、密封ガスケット（１６０）と締付要素（１５０）の間に位置する第１軸受領域（Ｚ１）と、締付要素（１５０）とフランジ（１３０、１４０）の周囲との間に位置する第２軸受領域（Ｚ２）とを提示して、締付要素（１５０）が締められた後、第２軸受領域（Ｚ２）に掛かる最低限度の力が、第１軸受領域（Ｚ１）に掛かる最低限度の力よりも小さいがゼロにならないようになる。
【選択図】図６

Description

本発明は、第１接触表面を設ける第１フランジと、上記第１接触表面に面して位置する第２接触表面を設ける第２フランジと、上記第１接触表面と第２接触表面の間に形成されるガスケットハウジング内に配設される密封ガスケットと、第１フランジと第２フランジを一緒に締め付ける締付手段とを備える、フランジ付プレストレスト漏止連結装置であり、締付手段が、第１接触表面および第２接触表面の少なくとも一部分をフランジ同士の間で接触させるように、ガスケットハウジングと第１フランジおよび第２フランジの周囲との間に配設される、フランジ付プレストレスト漏止連結装置に関する。

より詳しくは、本発明は、極端な動作条件、特に高圧力下、振動の存在下、ならびに非常に高い温度範囲下ないしは反対に非常に低い温度範囲下の厳しい環境で使用される、漏止連結装置に関する。

大きな内部圧力を受ける部材、例えば宇宙分野で使用されるエンジンまたは配管などの部材を組み立てるのには、例えば図１から図３に示すような、対面連結をもたらすフランジ付漏止連結器を使用するのが一般的な方法である。

図１は、ボルトなどの連結部材５０を使用して一緒に組み立てられる、対面式のフランジ３０および４０が取り付けられた２つの配管要素１０と２０の間の連結の実施例を示す。

図２は、配管要素１０および２０の内側に圧力が掛かる前の図１における初期状態の連結を示す、軸方向断面図である。このとき、ボルト５０が締められた後、円柱状平坦フランジ３０の平坦面３１は、フランジ３０に面して位置する円柱状平坦フランジ４０の平坦面４１に押し付けられる。フランジ４０は、密封ガスケット６０を受ける空所７０を画定する段４２を提示し、そのようにして密封ガスケット６０は、フランジ３０の面３１とフランジ４０の段４２との間に閉じ込められて保持される。

図３で分かるように、配管要素１０と２０の内側の流体の存在によって作り出される内部圧力Ｐとの動作により、フランジ３０とフランジ４０の面３１’および４１’、４２’は、連結部内側の圧力場の作用下で変形する。これはガスケット６０用のハウジング７０を開ける。その結果、密封ガスケット６０は膨張し、その性能の一部分を失う。

漏れ防止を保持するためには、大きな有効弾性復元度を有する専用ガスケットを使用する必要があるが、それらは、例えば特許文献、欧州特許出願公開第０２６１３５０号明細書、欧州特許出願公開第０７１１９３８号明細書、または欧州特許出願公開第０８５１２５８号明細書に記載されるようなガスケットよりも、製造が複雑である。したがって、ハウジング７０が開くという問題に対処するために特別設計されたこのような専用ガスケットは、無視することのできない生産コストを呈する。

さらに、例えばロケットエンジンに適用しようとすると、「オン／オフ」サイクルが繰り返される動作の場合のハウジング７０の開閉の繰り返しは、ガスケットの摩耗および疲労を生じる。対面式連結の相対柔軟度が、システムの耐用年数を制御するのを困難にしている。このような対面連結における過剰な柔軟度を軽減させるには、フランジの重量を増大させることが必要となり、それは特に宇宙という適用分野では不利である。

図４および図５で示す実施形態のように、密封ガスケット６０を含むガスケットハウジング７０と、配管要素１０、２０に、または軸線１の周囲を画定する他の要素に関連付けられた環状フランジ３０、４０にプレストレスを掛ける連結手段５０との間に位置する領域で、第２フランジ４０の面４１に面する第１フランジ３０の面３１にランド３３を形成するという提案もなされている。

このような状況では、連結手段５０を締め、内部圧力を掛ける前に、空所Ｅ（図４）が、フランジ３０、４０の周囲に、ランド３３の外側のフランジ３０の表面３１ａとフランジ４０の表面４１との間で画定される。

動作中、連結手段が締められた後、配管部１０、２０の内側の圧力場Ｐの存在下で、フランジ３０の表面３１ａ’とフランジ４０の表面４１’との間の空所は小さくなり、フランジ３０のランド３３が、フランジ４０の表面４１’と接触したままになるのを可能にする。それにもかかわらず、フランジ３０、４０の周囲では、表面３１ａ’と表面４１’の間の空所は、完全には閉鎖しない。汚染物がフランジ間の空所に進入する危険があることから、これは様々な欠点をもたらし、またこの空所は、時間の経過とともにクリープを起こし、それによってフランジの板に湾曲を生じるが、存在する隙間のためにそれらは連結要素５０によって確実な形で保持されなくなる。
欧州特許出願公開第０２６１３５０号明細書欧州特許出願公開第０７１１９３８号明細書欧州特許出願公開第０８５１２５８号明細書

本発明は、上述の欠点を救済し、また、極めて高レベルの弾性復元度を有するガスケットを使用することが必須とならない、汚染の危険、もしくは温度、圧力、振動、および化学的攻撃の厳しい条件下の動作中に連結が変更される危険を最小限度に抑え、同時に過剰なコストを掛けず、連結装置の重量を増大せずに実施するのに適した、フランジ付プレストレスト漏止連結装置を提供しようとするものである。

これらの目的は、第１接触表面を設ける第１フランジと、上記第１接触表面に面して位置する第２接触表面を設ける第２フランジと、上記第１接触表面と第２接触表面の間に形成されたガスケットハウジング内に配設される密封ガスケットと、第１フランジと第２フランジを一緒に締め付ける締付手段とを備える、フランジ付プレストレスト漏止連結装置であり、締付手段が、フランジ同士の間で第１接触表面と第２接触表面の少なくとも一部分を接触させるように、ガスケットハウジングと第１フランジおよび第２フランジの周囲との間に配設される、フランジ付プレストレスト漏止連結装置であって、第１接触表面と第２接触表面は、締付手段が締め付けられた後に、第２軸受領域に掛かる最小限度の力が第１軸受領域に掛かる最小限度の力よりも小さいが、ゼロにはならないように、少なくとも密封ガスケットの近傍に位置する第１軸受領域と、締付手段と第１フランジおよび第２フランジの周囲との間に位置する第２軸受領域とを設けることと、密封ガスケットが、０．１ミリメートル（ｍｍ）未満の有効復元度を呈することと、第１接触表面と第２接触表面が、締付手段が締められた後、第２軸受領域に掛かる最小限度の力が、第１軸受領域に掛かる最小限度の力の１％から２０％、好ましくは５％から２０％、より好ましくは８％から１２％を構成するように、第１軸受領域と第２軸受領域を画定することと、を特徴とする、装置によって達成される。

したがって本発明の装置は、従来技術の装置ではガスケットが除荷（オフロード）されるという結果を引き起こす、フランジの変形を制御することを可能にする。

ガスケットハウジングにおけるフランジの変形を最小限にすることによって、高レベルの有効復元度を備え、高い性能を呈するコスト高の専用ガスケットに頼るのを回避しながら、密封機能を達成するとことが可能である。

フランジの組み立て中、圧力下に連結部が置かれるときに生成される場に対向して曲げ応力場が生成されるため、フランジの変形は、圧力下に置かれるとき、特にガスケットハウジングの位置で、最小限度に抑えられる。

さらに、２つの軸受領域の存在が、汚染の危険と、連結が使用中に劣化する危険とを回避し、同時にフランジ付連結の剛性度を制御すること、また連結手段の疲労を軽減することに寄与し、それによって連結装置の重量に関連する追加の制約を受けずに、また過剰な加工コストが掛からずに確実性を高めることを可能にする。

本発明の一態様では、締付手段が締められる前に、第２軸受領域の第１接触表面と第２接触表面の間の距離は、第１軸受領域の第１接触表面と第２接触表面の間の距離よりも大きい。

第１の可能な実施形態では、第１接触表面と第２接触表面は、第１軸受領域と第２軸受領域の間の連続表面である。

この実施形態は特に、フランジ付連結からの熱の除去を促進することが望まれる場合に好ましい。

他の可能な実施形態では、第１接触表面と第２接触表面のうちの少なくとも１つが、第１軸受領域と第２軸受領域のうちの少なくとも１つにランドを画定する。

この実施形態は、フランジおよび連結手段に掛かる力に対して高レベルの制御をもたらす。

より詳しくは、この実施形態の連結装置は、第１フランジの第１接触表面が、第１軸受領域に形成される第１ランドと、第２軸受領域に形成される第２ランドとを有し、第２フランジの第２接触表面が、連続的な均一な表面を設けるようにできる。

他の可能な実施形態では、第１フランジの第１接触表面は、第１軸受領域に形成される第１ランドを含み、第２フランジの第２接触表面は第２軸受領域に形成される第２ランドを設ける。

第１軸受領域は、密封ガスケットと締付手段の間に有利に位置し、そのようにして特にガスケットを外側の環境から完全に保護することを可能にする。

本発明の連結装置は特に、０．０２ｍｍから０．１ｍｍの範囲にある有効復元度（Ｒｕ）を呈する密封ガスケットを含むように適合される。

本発明の連結装置は、特に宇宙で、あるいは厳しくなり得る環境条件での加圧下で機器を使用する、化学産業、石油化学産業、または原子力産業などの産業分野で使用するために、配管に、または加圧下の流体を含む容器に適用することができる。

本発明の他の特徴および利点が、添付の図面を参照してここに掲げる特定の実施形態についての以下の記述から明らかになる。

最初に図１０を参照するが、図１０は、ガスケットに対する圧縮力が、図１から図５を参照して述べた種類の従来型フランジ付連結装置のガスケットの平坦化の関数としてどのように変化するかを、簡単な形で示す。

点ＯとＡの間のその部分の曲線Ｃは、ガスケットが平坦化されつつある段階の間のガスケットの圧縮を表すが、この平坦化は、フランジ同士が一緒に組み立てられ、連結要素同士が締め付けられるときに起こる。

曲線Ｄは、除荷を表す直線であり、点ＡとＢの間で、曲線Ｄはここでｄと記す連結に対する除荷における変化、即ち組み立て中に得られるその最高限度の平坦化δからのガスケットの弛緩を表し、フランジ付連結によって相互連結される配管要素またはタンク要素の内側に動作圧力が掛かかるという影響のもとで起こることとして、ガスケットに掛かる力は、点Ａの値Ｆ_Ａから点Ｂのより低い値Ｆ_Ｂへと変遷する。

連結が漏止であるためには、値Ｆ_Ｂは、ガスケットの有効復元度Ｒｕに相当する、ここにＦ_ｓｅａｌと記載する密封限界力よりも大きいままでなくてはならない。

ガスケットの有効復元度Ｒｕが除荷ｄよりも大きいままである場合、連結は引き続き漏止のままである。

図２および図３で示すもののような、従来技術による対面式のフランジ付連結では、ガスケットの除荷は、０．１０ｍｍよりも大きな値に達する可能性があり、それによって０．１０ｍｍよりも大きな有効復元度を有する専用ガスケット、あるいはフランジ付連結を硬化してフランジ付連結をより重くする他のものを使用することが必要になり、それが様々な使用分野、特に宇宙分野で障害となる。

続いて、本発明によるフランジ付プレストレス漏止連結装置の第１実施形態を、図６および図７を参照して説明する。

この実施形態では、軸線１０１のまわりの回転体の形態の配管またはタンクセグメント１１０、１２０は、それぞれの環状フランジ１３０と１４０に連結される。フランジ１３０と１４０は、フランジを通過し、フランジ１３０、１４０にプレストレスを掛ける役目を果たす、ボルト、ねじ、ピンなどの連結要素１５０を有する。

図６は、連結要素１５０が締められる前の連結装置を示す。

軸線１０１に対して実質的に横断方向に延びる上フランジ１３０の底面１３１は、セットバック部分が全くない連続表面であることが分かる（連結要素１５０を通すための開口部は除く）。底フランジ１４０の上面１４１は、フランジ１３０の面１３１に面して位置し、これも同様に、連結要素１５０を通すための開口部と、ガスケット１６０用のハウジング１７０を形成するためのセットバック部分１４２とを除いて、軸線１０１に対して本質的に横断方向に延びる連続表面である。

「底」および「上」という用語は、図面上のフランジの位置を参照して便宜上使用するものであり、フランジ付連結は、当然ながら垂直線に対して相対的に任意の位置を取り得ることに留意されたい。

図６に示す初期位置で、表面１３１と１４１は、ガスケット１６０の近傍の第１領域Ｚ１にわたって、例えば、フランジの直径が約２００ｍｍ以下である場合、数ミリメートル程度、あるいはフランジの直径が約２００ｍｍよりも大きい場合、数センチメートル程度となるある距離にわたって、接触している。それとは対照的に、連結手段１５０とフランジ１３０および１４０の周囲との間に位置する領域Ｚ２では、表面１３１と１４１は、１０分の数ミリメートル程度、例えば０．２ｍｍから０．５ｍｍの範囲にある場合がある特定距離Ｅ分、相互に離隔している。

連結要素１５０が締められた後（図７）、領域Ｚ２でそれまで分かれていた表面１３１と１４１の間の空所が閉鎖され、相互に面して位置したフランジ１３０と１４０の面が、それら面全体にわたって接触する。内部圧力Ｐが配管要素１１０、１２０の内部に掛かるときも、表面１３１と１４１が領域Ｚ１またはＺ２で離れることはない。

領域Ｚ２内の距離Ｅは、締付手段１５０が締められた後も、軸受領域Ｚ２に掛かる最小限度の力が、第１軸受領域Ｚ１に掛かる最小限度の力よりも小さくなるが、ゼロではないように、即ち第１軸受領域Ｚ１に掛かる最小限度の力の１％から２０％、有利には５％から２０％、好ましくは８％から１２％を構成するように決定される。その結果、内部圧力場Ｐとの動作で、対面式連結で起こるはずの連結の隙間（ガスケット用ハウジングが開いてしまう）という現象は見られず、ガスケットが除荷されるという現象は、例えば０．０６ｍｍ程度の値に軽減され、そのようにして、標準型ガスケット、例えば有効復元度が０．０８ｍｍから０．１０ｍｍの範囲にあるガスケットを使用できるようにする。

締め付け力は以下のように分配することができる。圧力および外部荷重の関数として、第１軸受領域Ｚ１に掛かる最低限度の締め付け力を知って、有限要素に基づく計算を使用して、２つの軸受領域Ｚ１とＺ２の高さの差異を最適化し、あるいは図６で示すような、フランジが円錐形である実施形態の表面１３１と１４１の間の角度を最適化する。これは、パラメータを第２軸受領域Ｚ２に対する１％から２０％の範囲の力を得るようにパラメータ化し、パラメータを変化させることによってなされる。

このような状況下で、締め付けの後、フランジ１３０、１４０の対面表面１３１、１４１は接触し、汚染がフランジ同士の間で発生し得る空間は全く存在せず、熱がフランジを通って十分に消散する。さらに、内部圧力の影響下の動作で、領域Ｚ１の接触圧力は領域Ｚ２で外側直径に向かって移動するが、それにもかかわらず、領域Ｚ１で接触面積は大きいままであり、分離が見られないか、またはごくわずかな分離しか見られず、したがってガスケットによって実現される密封の品質は影響を受けない。

表面１３１、１４１の外形は、例えば有限要素を使用した計算によって、締め付け後、接触圧力が領域Ｚ２で低いままとなり、ガスケットにより接近して位置する領域Ｚ１では高くなるように画定される。

続いて、本発明の他の実施形態を図８および図９を参照して述べる。

図８および図９では、図６および図７の実施形態の要素と類似のものには、同じ参照符号を付しており、それらについて再度述べることはしない。

図８および図９のフランジ付プレストレス漏止連結装置は、図６および図７の装置のフランジ１４０と同一のフランジ１４０を設ける。それとは対照的に、図８および図９の装置のフランジ１３０は、連続ではないが、（第１ランドを構成する）上フランジ１３０の表面１３１ｃが、底フランジ１４０の表面１４１と長さｅにわたって接触する領域Ｚ１に続くセットバック部分１３１ａを含む底表面１３１を有し、セットバック部分１３１ａの次には、第２ランドを構成する端部１３１ｂが続く。

連結ボルト１５０（図８）を締める前の組み立て位置では、フランジ１３０の表面１３１ｃは、領域Ｚ１で距離ｅにわたってフランジ１４０の表面１４１と接触するが、この距離は、例えばフランジの直径が約２００ｍｍ以下である場合、数ミリメートルであり、フランジの直径が約２００ｍｍよりも大きい場合、１センチメートル以上である。また１０分の数ミリメートル程度、例えばフランジ１３０の第１ランド１３１ｂとフランジ１４０の対面表面１４１との間の領域Ｚ２で０．３ｍｍから０．８ｍｍ程度の空間Ｅもある。

締付手段１５０が締められた後（図９）、表面１３１ｃと１４１は領域Ｚ１で接触したままであり、ランド１３１ｂ自体は、フランジ１３０と１４０の周囲に開空間ができないように、フランジ１４０の表面１４１と接触する。

図６および図７の実施形態のように、ボルト１５０が締められた後、軸受領域Ｚ２に掛かる最小限度の力は、軸受領域Ｚ１に掛かる最小限度の力よりも小さいが、ゼロではなく、軸受領域Ｚ１に掛かる最小限度の力の１％から２０％、有利には５％から２０％、好ましくは８％から１２％を構成する。

動作中、圧力Ｐが配管セグメント１１０、１２０の内側に掛かるとき、連結の隙間は見られず、即ち類似の連結で見られるはずの種類の隙間は見られず、ランドのない対面式の隙間が見られる。さらに、上述の領域Ｚ１とＺ２のランド１３１ｃと１３１ｂを備えた実施形態は、外側ランド１３１ｂによって領域Ｚ２に伝えられるスラストのせいで起こるフランジの回転を制限する機能も呈する。

組み立てでは、接触圧力が、軸受領域Ｚ１のガスケットの直径近くに局部集中されることが見られる。動作中、接触圧力が外側直径に向かって移動するが、接触は引き続きランド１３１ｂと１３１ｃの両方にとどまる。これは、接触圧力がガスケット近傍に保存されるのを可能にする。

図８および図９に示すような２段ランド式連結装置は、図６および図７の装置よりもさらに、従来型の対面式連結に対してガスケットへの除荷を軽減するのを可能にし、そのようにして例えば０．０５ｍｍ程度のより小さな有効復元度を有する、あるいは小さな直径のフランジ用に、それよりもさらに小さな、例えば０．０２ｍｍの有効復元度を呈するガスケットを使用するのを可能にする。一般に、０．１ｍｍ未満の有効復元度を呈するガスケットを使用することが可能である。

２段ランド式フランジ付プリストレスト漏止連結装置は、組み立てと動作の間で準一定の極めて大きな剛性および変形を呈すると同時に、外部汚染に対して閉鎖された空間を画定する。

２つのランド１３１ｃ、１３１ｂに位置する２つの軸受領域Ｚ１、Ｚ２の２つの接触平面の存在は、接触圧力が、可能な限り十分に分配されることを可能にすると同時にあらゆる隙間を回避し、また、必要な機械加工が簡単で、第２ランド１３１ｂが安全な受面を形成することからボルトが過剰に締められることが可能であるため、設計および組み立てに大きな柔軟性を付与する。

図８から分かるように、外側ランド１３１ｂの高さは、内側ランド１３１ｃよりも小さく、この高さの差異こそが、ガスケットの近傍で負荷が高レベルに維持されながら（領域Ｚ１）、フランジの周囲では負荷がゼロに向かう（領域Ｚ２）ようにプレストレスを調整し、力を配分することを可能にする。

図１１および図１２は、図８および図９の連結装置の変形実施形態を示す。

図１１および図１２の実施形態では、フランジ１３０と１４０の対面表面１３１と１４１は、引き続き２つのランドを画定するが、それらは同じ表面には作られない。

図１１および図１２の実施形態では、フランジ１３０の接触表面１３１は、軸受領域Ｚ１に形成される単一のランド１３１ｃを有して、組み立ての際、またボルト１５０が締められる前に、フランジ１４０の表面１４１と長さｅにわたって接触することを可能にする（図１１）。

他方のフランジ１４０は、軸受領域Ｚ２でフランジ１３０の表面１３１ａに面して形成されるそれ自体のランド１４１ｂを有し、その際、ボルト１５０が締められる前にこの表面１３１ａに対して空間Ｅを置く（図１１）。

ボルト１５０が締められた後、フランジ１４０の表面１４１のランド１４１ｂが、軸受領域Ｚ２でフランジ１３０の表面１３１ａに当接し、それによってフランジ１３０と１４０の間の空間をそれらの周囲で閉鎖することに寄与する（図１２）。

配管セグメント１１０と１２０が内部圧力Ｐ下に置かれると、ランド１３１ｃと１４１ｂは、図８および図９の実施形態のランド１３１ｃと１３１ｂと全く同じ役割を果たす。

状況によっては、１つのフランジに対して１つのランドしか作らないことも、フランジ１３０、１４０を製作するのをより容易にすることができるが、機能的な観点からは、図１１および図１２の実施形態は、図８および図９のそれと完全に等価である。

図１１および図１２に示す実施形態では、軸受領域Ｚ１の長さｅは、数ミリメートルまたは数センチメートル程度であってよく、一方、ランド１４１ｂと対面表面１３１ａの間の空所Ｅは、ボルト１５０が締められる前は、一般的に０．０５ｍｍ程度であってよい。ランド１４１ｂの高さも、図８および図９のランド１３１ｂのそれと同様に、ランド１３１ｃの高さが一般的に０．１ｍｍ程度であるように、一般的に０．０５ｍｍ程度であることができる。

図１３から図１５は、加圧下、例えば３２０バール程度の水素などの流体を含むための容器への本発明の適用を示す。

この用途では、フランジ２３０は、ストッパまたは蓋２１０の周囲部分によって構成される。フランジ２３０は、タンク２２０の上部分によって構成されるフランジ２４０の上に載り、フランジ２４０は内部開口またはマンホール２８０を画定する。フランジ２３０と２４０は、環状フランジ２３０と２４０の周囲のまわりに分布されるピン２５０によって、一緒に連結される。

ここに述べる実施例では、開口２８０は５００ｍｍの直径を提示し、開口２８０の近傍のガスケットハウジング２７０に配置されるガスケット２６０は、５２０ｍｍの直径を呈する。

ピン２５０は、９００ｍｍの直径を有する円に分布され、１６本ある。各ピンそれぞれの張力は５６５キロニュートン（ｋＮ）である。

使用されるＯ−リングガスケットは、９．４ｍｍのトーラス直径を提示し、０．０９ｍｍの有効復元度を有する。ガスケットの平坦化力は５８０Ｎ／ｍｍである。

ピン２５０を締める前の図１４と、ピン２５０を締めた後の図１５とで見ることのできる構成は、図６および図７を参照して上述した構成と類似である。

したがって、ストッパ２１０の部分２３０の底表面２３１は、ストッパ２１０がタンク２２０上に組み立てられ、ピン２５０を締める前に、対面式連結とは異なって、フランジ２３０の底表面２３１全体とフランジ２４０の上表面２４１との間に接触がないように機械加工され、これらの表面２３１と２４１は、ガスケット２６０の近傍に位置する軸受領域Ｚ１で、分かれ、最初は例えば１２ｍｍ程度の距離ｅにわたってしか接触しない。一方、領域Ｚ２のピン２５０の外側の、フランジ２３０、２４０の周囲では、表面２３１と２４１の間で、例えば０．３ｍｍから０．６ｍｍの範囲にある空所Ｅが存在する（図１４）。

ピン２５０が締められた後、軸受領域Ｚ２にはもはや空所Ｅは存在せず、連結は、密封マージンを増大させガスケット２６０の除荷を軽減するプレストレスによって、密封された形で閉鎖される。

図１７は、上述の実施例で、０．０９ｍｍの有効復元度Ｒｕを呈するガスケット２６０に関して、このガスケットの除荷は、連結の円錐度によって、即ちピン２５０が締められる前の、軸受領域Ｚ２の表面２３１と２４１の間の空所Ｅの値によって決まることを示す。

曲線Ｇは、０．３ｍｍから１ｍｍの範囲にあるＥの値が、０．０２５ｍｍから０．０３５ｍｍの範囲にある、即ちガスケットの有効復元度Ｒｕよりも極めて小さな、除荷を得ることを可能にし、それによって、極めて大きな有効復元度をもたらすガスケットを使用する必要なく、十分な密封を保証することを示す。

したがって、値Ｅが大きくなればなる程、除荷の値は小さくなることが分かる。それにもかかわらず、図１６の曲線Ｆによって示すとおり、与圧中のピンの張力の変化を、円錐度（空所Ｅの値）の関数として考慮に入れる場合、ここに述べる実施例では、約０．３ｍｍの開口（空所Ｅ）を有する円錐が、ピンの張力の変化を約１％の値まで抑えることを可能にし、一方この張力の変化は、０．６ｍｍ程度であるＥの値に対して１５％にもなることができるということが分かる。

したがって、ここに述べる実施例では、Ｅに対して０．３ｍｍの値を選択することが、ピンの張力の極めて小さな変化（０．７％）しか伴わないで、０．０３６ｍｍの除荷（図１７）を得ることを可能にする。

０．０３６ｍｍの除荷は、０．０９ｍｍであるガスケットの有効復元度に対して１５０％のマージンを表す。反対に、従来型の対面式連結（ゼロと等しい値を有する空所Ｅに相当する）は、与圧中にピン２５０の張力に５２％の増加と、約０．２１ｍｍの除荷とをもたらすことになり、これは０．０９ｍｍの有効復元度を有するガスケットとは適合できない。従来型の対面式連結では、したがって、このような従来型対面式連結のガスケットの近傍に生じる大きな開口のために、約０．３ｍｍよりも大きな有効復元度を呈する専用ガスケットを設計することが必要となる一方、上述した種類の本発明による連結では、ガスケットハウジング２７０の近傍に実質的には開口はなく、ストッパの変形が、フランジ２３０、２４０の近傍の瓶（ｂｏｔｔｌｅ）の変形と合致する。

最後に、フランジ付プレストレスト漏止連結装置では、フランジは有利に、締付部材１５０、２５０の他には全く付属品を加えずに一体的に作られ、そのようにしてフランジに振動に耐える卓越した能力を与えることに留意されたい。

従来技術によるフランジ付連結の実施例の斜視図である。プレストレスをもたらすボルトを締める前の、従来技術による対面式フランジ付連結装置の実施例の軸方向断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締めた後の、従来技術による対面式フランジ付連結装置の実施例の軸方向断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締める前の、従来技術による単一のランドを有するタイプのフランジ付連結装置の実施例の軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締めた後の、従来技術による単一のランドを有するタイプのフランジ付連結装置の実施例の軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締める前の、本発明による連続表面を有するタイプのフランジ付プレストレスト漏止連結装置の第１実施例の軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締めた後の、本発明による連続表面を有するタイプのフランジ付プレストレスト漏止連結装置の第１実施例の軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締める前の、本発明による単一フランジに形成された２つのランドを有するタイプのフランジ付プレストレスト漏止連結装置の、第２実施例の軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締めた後の、本発明による単一フランジに形成された２つのランドを有するタイプのフランジ付プレストレスト漏止連結装置の、第２実施例の軸方向半断面図である。ガスケットの平坦化の関数としてのガスケットに対する圧縮力の変化を示す簡略化グラフである。プレストレスをもたらすボルトを締める前の、本発明による２つの異なったフランジに形成された２つのランドを有するタイプのフランジ付プレストレスト漏止連結装置の、第３実施例の軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすボルトを締めた後の、本発明による２つの異なったフランジに形成された２つのランドを有するタイプのフランジ付プレストレスト漏止連結装置の、第３実施例の軸方向半断面図である。本発明の漏止連結装置の、加圧下の流体のタンクへの適用を示す軸方向半断面図である。プレストレスをもたらすピンを締める前の、図１３のタンク用の漏止連結装置を示す詳細図である。プレストレスをもたらすピンを締めた後の、図１３のタンク用の漏止連結装置を示す詳細図である。図１４および図１５の装置の、それが加圧下に置かれている間のピンの張力の変化を、漏れ止め連結装置のフランジの表面の円錐度の関数として示すグラフである。図１４および図１５の漏止連結装置のフランジの表面の円錐度の関数として、ガスケットの除荷と有効復元度を示すグラフである。

符号の説明

１０、２０、１１０、１２０配管要素
３０、４０、１３０、１４０、２３０、２４０フランジ
３１、３１ａ’、４１、４１’、１３１、１３１ａ、１４１、２３１、２４１フランジの表面
３３、１３１ｂ、１３１ｃ、１４１ｂランド
４２フランジの段
５０、１５０、２５０連結部材
６０、１６０、２６０密封ガスケット
７０、１７０、２７０ガスケットハウジング
１０１軸線
１３１ａ、１４２セットバック部分
２１０ストッパ
２２０タンク
２５０ピン
２８０開口

Claims

第１接触表面（１３１、２３１）を設ける第１フランジ（１３０、２３０）と、前記第１接触表面（１３１、２３１）に面して位置する第２接触表面（１４１、２４１）を設ける第２フランジ（１４０、２４０）と、前記第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）の間に形成されたガスケットハウジング（１７０、２７０）内に配設される密封ガスケット（１６０、２６０）と、第１フランジ（１３０、２３０）と第２フランジ（１４０、２４０）を一緒に締め付ける締付手段（１５０、２５０）とを備える、フランジ付プレストレスト漏止連結装置であり、締付手段が、フランジ同士の間で第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）の少なくとも一部分を接触させるように、ガスケットハウジング（１７０、２７０）と第１フランジ（１３０、２３０）および第２フランジ（１４０、２４０）の周囲との間に配設される、フランジ付プレストレスト漏止連結装置であって、この装置は、
第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）が、締付手段（１５０、２５０）が締め付けられた後に、第２軸受領域（Ｚ２）に掛かる最小限度の力が第１軸受領域（Ｚ１）に掛かる最小限度の力よりも小さいが、ゼロにはならないように、少なくとも密封ガスケット（１６０、２６０）の近傍に位置する第１軸受領域（Ｚ１）と、締付手段（１５０、２５０）と第１フランジ（１３０、２３０）および第２フランジ（１４０、２４０）の周囲との間に位置する第２軸受領域（Ｚ２）とを設けることと、
また第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）は、締付手段（１５０、２５０）が締められた後、第２軸受領域（Ｚ２）に掛かる最小限度の力が、第１軸受領域（Ｚ１）に掛かる最小限度の力の１％から２０％を構成するように、第１軸受領域（Ｚ１）と第２軸受領域（Ｚ２）を画定することと、
また密封ガスケット（１６０、２６０）が、０．１ｍｍ未満の有効復元度（Ｒｕ）を呈することと、
を特徴とする、装置。
第１軸受領域（Ｚ１）が、密封ガスケット（１６０、２６０）と締付手段（１５０、２５０）との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）が、締付手段（１５０、２５０）が締められた後、第２軸受領域（Ｚ２）に掛かる最低限度の力が、第１軸受領域（Ｚ１）に掛かる最低限度の力の５％から２０％を構成するように、第１軸受領域（Ｚ１）と第２軸受領域（Ｚ２）を画定することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）が、締付手段（１５０、２５０）が締められた後、第２軸受領域（Ｚ２）に掛かる最低限度の力が、第１軸受領域（Ｚ１）に掛かる最低限度の力の８％から１２％を構成するように、第１軸受領域（Ｚ１）と第２軸受領域（Ｚ２）を画定することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
締付手段（１５０、２５０）が締められる前に、第２軸受領域（Ｚ２）の第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）の間の距離（Ｅ）が、第１軸受領域（Ｚ１）の第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）の間の距離よりも大きいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
第１接触表面（１３１、２３１）と第２接触表面（１４１、２４１）が、第１軸受領域（Ｚ１）と第２軸受領域（Ｚ２）の間で連続表面であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
第１接触表面（１３１）と第２接触表面（１４１）のうち少なくとも一方が、第１軸受領域（Ｚ１）と第２軸受領域（Ｚ２）のうち少なくとも一方でランド（１３１ｃ、１３１ｂ、１４１ｂ）を画定することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
第１フランジ（１３０）の第１接触表面（１３１）が、第１軸受領域（Ｚ１）に形成される第１ランド（１３１ｃ）と、第２軸受領域（Ｚ２）に形成される第２ランド（１３１ｂ）とを有し、第２フランジ（１４０）の第２接触表面（１４１）は、連続した均一表面を呈することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
第１フランジ（１３０）の第１接触表面（１３１）が、第１軸受領域（Ｚ１）に形成される第１ランド（１３１ｃ）を含み、第２フランジ（１４０）の第２接触表面（１４１）は、第２軸受領域（Ｚ２）に形成される第２ランド（１４１ｂ）を設けることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
締付手段（１５０、２５０）が、第１フランジ（１３０、２３０）と第２フランジ（１４０、２４０）に垂直に配設される１組のボルトを備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
密封ガスケット（１６０、２６０）が、０．０２ｍｍから０．１ｍｍの範囲にある有効復元度（Ｒｕ）を呈することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
配管に、または圧力下の流体を含む容器に適用されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。