(57)【要約】【課題】  締付力付与装置を手動で操作することの欠点を解消した自己締付け型シール装置及び等方圧加圧装置を提供すること。【解決手段】  内圧によりシール部材３を締め付ける自己締付け型シール装置１において、前記内圧とは別にシール部材３を締め付ける締付力付与装置４が制御装置５により遠隔操作可能に設けられている。【選択図】  図１
2005114142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧によりシール部材を締め付ける自己締付け型シール装置において、
前記内圧とは別にシール部材を締め付ける締付力付与装置が制御装置により遠隔操作可能に設けられたことを特徴とする自己締付け型シール装置。
【請求項２】
内部の高圧室と該高圧室と外部とを連通する開口部とを有した圧力容器の前記開口部に挿脱自在に挿入される栓部材と、
前記栓部材の軸心部に貫通して且つ該栓部材に対して軸方向相対移動可能に挿入されると共にその一端部が前記高圧室の内圧を支承する受圧部とされた押し部材と、
前記受圧部と前記栓部材とで軸方向に挟持されて前記開口部をシールするシール部材とを有し、
前記締付力付与装置は、前記栓部材と押し部材とに作用して前記シール部材に挟持力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の自己締付け型シール装置。
【請求項３】
前記締付力付与装置とは別に前記栓部材と押し部材とに作用して前記シール部材に初期挟持力を付与するするバネ機構が設けられたことを特徴とする請求項２記載の自己締付け型シール装置。
【請求項４】
前記締付力付与装置は、シリンダとピストンとからなる流体圧シリンダ装置により構成され、前記ピストンが前記押し部材に作用し、前記シリンダが前記栓部材に作用するように設けられ、
前記制御手段は、前記流体圧シリンダに供給する流体圧を制御するものであることを特徴とする請求項２又は３記載の自己締付け型シール装置。
【請求項５】
前記締付力付与装置は、前記栓部材及び押し部材に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか一つに記載の自己締付け型シール装置。
【請求項６】
請求項２記載の圧力容器と請求項２乃至５の何れか一つに記載の自己締付け型シール装置とを備え、前記高圧室に被処理物を収納可能としたことを特徴とする等方圧加圧装置。
【請求項７】
前記栓部材を高圧室内へ押し込む加圧装置が設けられたことを特徴とする請求項６記載の等方圧加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己締付け型シール装置及び等方圧加圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温超高圧装置の流体をピストンのような可動体側で封止する技術として、自己締付け型シール装置が知られている。この自己締付け型シールは、内圧を利用してシール面により高いシールを発生させる方式であり、「等方加圧技術」（以下、「非特許文献１」という）や実願昭６０−５４６０４号（実開昭６１−１７０７６６号）のマイクロフィルム（以下、「特許文献１」という）に記載のものが公知である。
前記非特許文献１記載の従来の技術は、内圧によりシール部材を締め付ける自己締付け型シール装置において、前記内圧とは別にシール部材を締め付ける締付力付与装置が設けられていた。この締付力付与装置として、締め付けナットが採用されていた。
【０００３】
また、特許文献１記載の技術では、前記締付けナットにバネ機構を介在させることにより、シール部材の損耗に対応していた。
【特許文献１】実願昭６０−５４６０４号（実開昭６１−１７０７６６号）のマイクロフィルム、Ｐ．５〜７
【非特許文献１】小泉光恵  他著、「等方加圧技術−ＨＩＰ・ＣＩＰ技術と素材開発への応用−」日刊工業新聞社、昭和６３年４月１３日発行、ｐ．２８７〜２９６、「図６・１３」、「図６・２０」、「図６・２２」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の技術では、低圧域の初期シールを安定的に得るためには、締付けナットを手動操作により強く締め付ける必要がある。しかし、強く締め付けたままでは、自己締付け型シール装置を圧力容器やシリンダーから取り外したり挿入したりするときの着脱操作が非常に困難になる。
そこで、着脱操作時には、締付けナットを手動操作により緩めるていた。しかし、着脱操作が頻繁に行われる等方圧加圧装置等では、手動操作による締付けナットの締付け力の調整操作は、大変面倒であった。
【０００５】
また、バネ機構により、摩耗、変形による締付け力低下の補償を行うものにおいては、その補償範囲が狭いため、補償限界を超える摩耗等が生じた場合は、再度、締付けナットによる調整が必要になるものであった。
そこで、本発明は、締付力付与装置を手動で操作することの欠点を解消した自己締付け型シール装置及び等方圧加圧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、内圧によりシール部材を締め付ける自己締付け型シール装置において、前記内圧とは別にシール部材を締め付ける締付力付与装置が制御装置により遠隔操作可能に設けられた点にある。
なお、ここで遠隔操作とは、実際に距離的に遠隔地から操作するものであることを意味するものではなく、自己締付け型シール装置の外部から操作することができるものであればよい。
【０００７】
本発明によれば、シール部材の締付力を遠隔操作により調整できるので、自己締付け型シール装置を圧力容器やシリンダー等に着脱するとき、その締付力を遠隔操作により緩めることにより、従来の手動操作に比べ、着脱操作が容易になる。
より具体的には、本発明は、内部の高圧室と該高圧室と外部とを連通する開口部とを有した圧力容器の前記開口部に挿脱自在に挿入される栓部材と、前記栓部材の軸心部に貫通して且つ該栓部材に対して軸方向相対移動可能に挿入されると共にその一端部が前記高圧室の内圧を支承する受圧部とされた押し部材と、前記受圧部と前記栓部材とで軸方向に挟持されて前記開口部をシールするシール部材とを有し、前記締付力付与装置は、前記栓部材と押し部材とに作用して前記シール部材に挟持力を付与するように構成されている。
【０００８】
前記構成の本発明によれば、シール部材の挟持力を遠隔操作により調整できるので、栓部材を開口部から着脱するとき、挟持力を弱めると、その着脱が容易になる。栓部材を開口部に挿入後、遠隔操作によりシール部材の挟持力を高めるようにすれば、低圧域での初期シールが効果的に行われる。
また、シール部材が摩耗等した場合、挟持力を遠隔操作により任意に調整できる。
前記締付力付与装置とは別に前記栓部材と押し部材とに作用して前記シール部材に初期挟持力を付与するするバネ機構を設けることができる。このバネ機構により、シール部材に最低の挟持力を付与できる。
【０００９】
前記締付力付与装置は、シリンダとピストンとからなる流体圧シリンダ装置により構成され、前記ピストンが前記押し部材に作用し、前記シリンダが前記栓部材に作用するように設けられ、前記制御手段は、前記流体圧シリンダに供給する流体圧を制御するものであるのが好ましい。
前記締付力付与装置は、前記栓部材及び押し部材に対して着脱自在に設けられているのが好ましい。
本発明の等方圧加圧装置の特徴とするところは、前記圧力容器と自己締付け型シール装置とを備え、前記高圧室に被処理物を収納可能とした点にある。
【００１０】
前記栓部材を高圧室内へ押し込む加圧装置を設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、遠隔操作によりシール部材の締付力を調整することができるので、自己締付け型シール装置の圧力容器などへの着脱操作が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すものは、本発明の自己締付け型シール装置１の実施の形態である。自己締付け型シール装置１は、圧力容器２などの内圧により締め付けられるシール部材３を有する。また、この内圧とは別にシール部材３を締め付ける締付力付与装置４が制御装置５により遠隔操作可能に設けられている。
前記圧力容器２は、内部に設けられた高圧室６と該高圧室６と外部と連通する開口部７とを有する。この開口部７に栓部材８が挿脱自在に挿入される。この栓部材８の軸心部に貫通して押し部材９が設けられている。この押し部材９は、前記栓部材８に対して軸方向相対移動可能に挿入されている。押し部材９の一端部（図１では下端部部）は、栓部材８から突出し、その突出端部が前記高圧室６の内圧を支承する受圧部１０とされている。
【００１３】
前記シール部材３は、前記受圧部１０と前記栓部材８とで軸方向に挟持されて前記開口部７をシールするように設けられている。
前記締付力付与装置４は、前記栓部材８と押し部材９とに作用して前記シール部材３に挟持力を付与する。
更に詳しく説明すれば、前記圧力容器２は、厚肉の円筒状に形成されている。その内部の高圧室６は、直径がＤの断面円形とされ、開口部７も高圧室６と同一径に形成されている。
【００１４】
栓部材８は、円柱状に形成され、その一端部（図１における上端部）に径大なフランジ部１１が形成されている。このフランジ部１１が、加圧クロスヘッド１２に取り付けられている。この加圧クロスヘッド１２は、栓部材８を開口部７内へ挿入したり、取り外したりすると共に、開口部７内へ挿入された栓部材８を加圧して、高圧室６の内圧を超高圧に高める機能を有する。
栓部材８の他端部（図１における下端部）は、開口部７に挿入される部分とされ、その直径は、開口部７の直径Ｄよりも小さくされている。栓部材８の下端面は、軸心に直交する平面に形成されている。栓部材８の軸心部に、直径ｄの貫通孔１３が軸心方向に沿って形成されている。
【００１５】
前記押し部材９の受圧部１０の直径は開口部７の直径Ｄよりも小さく、前記貫通孔１３の直径ｄよりも大きくされている。受圧部１０の上面はテーパー面に形成されている。このテーパー面のテーパー角度は９０度（垂直線に対して左右４５度の開き）とされている。
このテーパ面と前記栓部材８の下端面とは所定の間隔を有している。この間隔にシール部材３が設けられている。
シール部材３は、角度４５度のマイタリングパッキン１４とバックアップリング１５の組み合わせで構成されている。なお、このマイタリングパッキン１４に代えて、フラットパッキンを用いることもできる。
【００１６】
なお、特にパッキンの角度は４５°に限定されるものではない。
前記押し部材９の上端は、栓部材８の上端より上方に突出し、加圧クロスヘッド１２に設けられた貫通孔１６内に位置している。
前記締付力付与装置４は、加圧クロスヘッド１２の上面に設けられ、そして押し部材９の上端に結合されている。この締付力付与装置４は、シリンダ１７と該シリンダ１７に上下方向移動自在に収納されたピストン１８とからなる流体圧シリンダ装置により構成されている。前記ピストン１８が前記押し部材９に作用するように、ピストンロッド１９の下端が押し部材９の上端に螺合されている。前記シリンダ１７が前記栓部材８に作用するように、シリンダ１７が加圧クロスヘッド１２の上面に取り付けられている。
【００１７】
前記締付力付与装置４の流体圧シリンダ装置は、単動シリンダとされ、前記制御装置５が接続されている。制御装置５により流体圧をピストン１８の下部室に供給することにより、押し部材９を上方に引き上げて、シール部材３に負荷Ｆを与えて締め付ける。制御装置５により、この流体圧を徐圧することにより押し部材９を下方に押しやって、負荷Ｆを徐荷するように制御される。また、制御装置５は、流体圧の圧力制御により負荷Ｆを任意に設定できるように構成されている。これらのシリンダ操作や流体圧制御は、遠隔操作で行われる。
【００１８】
前記流体圧として、油圧が用いられるが、これに限定されるものではなく、空気圧でも良い。また流体圧シリンダ装置は単動式に限らず、複動式であっても良い。
前記構成の実施の形態によれば、圧力容器２の開口部７から栓部材８を出し入れする際は、締付力付与装置４による負荷Ｆを遠隔操作により徐荷した状態にする。栓部材８を開口部７へ挿入した後、遠隔操作により締付力付与装置４により負荷Ｆを押し部材９に与える。このとき、シール部材３には、Ｆ／｛（Ｄ2−ｄ2）π／４｝の面圧が加わり、マイタリングパッキン１４では弾性等により概略その面圧程度のシール圧が開口部７の壁面に発生する。
【００１９】
栓部材８を加圧クロスヘッド１２により高圧室６へ押し込むことにより、高圧室６の圧力が高められる。この加圧荷重をＰとすれば、発生圧力として、Ｐ／｛Ｄ2π／４｝が得られ、シール面圧は、（Ｐ＋Ｆ）／｛（Ｄ2−ｄ2）π／４｝となる。
高圧領域では、自己締付け型シール面圧のみで十分であるので、高圧領域では、シール部材締め付け荷重Ｆを遠隔操作により徐荷してもよい。
図２に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記締付力付与装置４とは別に前記栓部材８と押し部材９とに作用して前記シール部材３に初期挟持力を付与するするバネ機構２０が設けられている。
【００２０】
このバネ機構２０は、押し部材９の上部に設けられた段部２１と栓部材８の上端面間に介在された複数枚の皿バネ２２を有する。この皿バネ２２は、加圧クロスヘッド１２の貫通孔１６の下端に設けられた大径孔部２３に収容されている。この皿バネ２２により、押し部材９が栓部材８に対して上方に付勢され、シール部材３に初期締付力を付与している。
図３に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記締付力付与装置４を、前記栓部材８及び押し部材９に対して着脱自在に設けたものである。
【００２１】
栓部材８の貫通孔１３上部に座ぐり部２４が形成されている。この座ぐり部２４に皿バネ２２が収納されている。押し部材９の上部にフランジ部２５が形成され、このフランジ部２５の下面が前記皿バネ２２に当接し、押し部材９を上方に付勢するバネ機構２０が構成されている。
押し部材９の上端に係合部２６が一体的に設けられている。この係合部２６は、Ｔ字型突部に形成されている。
締付力付与装置４のピストンロッド１９の下端にピストン連結ロッド２７がネジ結合されている。このピストン連結ロッド２７の下端に前記係合部２６に係脱自在に係合する被係合部２８が形成されている。この被係合部２８は、前記Ｔ字状の係合部２６に係合するＴ溝に形成されている。
【００２２】
加圧クロスヘッド１２の下面には、前記ピストン連結ロッド２７を収納する加圧ステム２９が固定されている。この加圧ステム２９の下面と栓部材８の上面とが接離自在に当接するように構成されている。
図４は、前記締付力付与装置４を、前記栓部材８及び押し部材９に対して着脱する工程を示すものである。同図（ａ）は、締付力付与装置４が栓部材８及び押し部材９に係合している状態を示す。同図（ｂ）は、加圧クロスヘッド１２と圧力容器２とを相対移動させて、係合部２６と被係合部２８の係合を解除した状態を示す。同図（ｃ）は、栓部材８を圧力容器２から取り出した状態を示している。
【００２３】
図５は、本発明の等方圧加圧装置の実施の形態を示す。
等方圧加圧装置は、上下が開口部７に形成された筒状の圧力容器２を有する。圧力容器２の下部開口部７は下蓋３０により閉じられ、上部開口部７は、自己締付け型シール装置１によって閉じられて、圧力容器２の内部には、被処理物３１を収納可能とした高圧室６が形成されている。
前記自己締付け型シール装置１は、前記図１に示すものと同じ構成を有する。加圧クロスヘッド１２の上面に加圧装置３２が設けられている。この加圧装置３２は、前記栓部材８を高圧室６内へ押し込むものである。
【００２４】
前記加圧装置３２は、加圧シリンダ３３と該加圧シリンダ３３に上下方向移動自在に収納された加圧ピストン３４から構成されている。ピストン３４の下端面が前記加圧クロスヘッド１２の上面に当接している。
前記加圧シリンダ３３の上面と、前記下蓋３０の下面とが、門型フレーム３５により支持され、当該フレーム３５により高圧室６に発生する軸力が担持される。
この等方圧加圧装置は、高温（ＨＩＰ）、温間、冷間（ＣＩＰ）の何れであってもよい。
【００２５】
前記等方圧加圧装置の自己締付け型シール装置１として、図２に示すバネ機構２０を有するものを採用することができる。
なお、本発明は、前記各実施の形態に示したものに限定されるものではない。例えば、締付力付与装置として従来の締め付けナットを採用した場合、制御装置として、当該ナットを回動操作できるものを採用することができる。即ち、ナットの外周部をウオームホイールに形成し、該ホイールに噛み合うウオーム軸をモータ駆動するようにした制御装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、ＨＩＰ装置などによる高温超高圧処理産業に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の自己締付け型シール装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の自己締付け型シール装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の自己締付け型シール装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、図３の装置の操作説明図である。
【図５】図５は、本発明の等方圧加圧装置の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    自己締付け型シール装置
２    圧力容器
３    シール部材
４    締付力付与装置
５    制御装置
６    高圧室
７    開口部
８    栓部材
９    押し部材
１０    受圧部
１７    シリンダ
１８    ピストン
３１    被処理物
【図１】
2005114142.tif 000003
【図２】
2005114142.tif 000004
【図３】
2005114142.tif 000005
【図４】
2005114142.tif 000006
【図５】
2005114142.tif 000007