凸缘固定构造

凸缘固定构造
【技术领域】
[0001] 本发明涉及凸缘固定构造，特别是适合于温度变化大的情况下的凸缘部的固定和 密封的凸缘固定构造。
【背景技术】
[0002] 作为串联连接多条管路的方法，具有在管的端部设置凸缘部，并将两条管路的 凸缘部彼此经由垫片（gasket)对合并固定的方法。以JIS (日本工业标准）-B2220为 首，在许多标准中规定了这种凸缘部的固定方法，且一般广泛地使用（例如参照日本特开 2013-234734号公报、日本特开2010-133493号公报。）。
[0003] 为了防止通过管路的流体泄露，固定凸缘部时需要预先在垫片上施加适当的面 压。在该情况下，即使在组装时施加了适当的面压，如果在使用中有面压不足，则可能发生 流体泄露。
[0004] 作为面压不足的可能性，能列举出由温度变化导致的凸缘固定夹具的膨胀、凸缘 固定夹具或垫片的塑性变形等。特别是，在温度变化大的场所使用凸缘长时间持续密封流 体是困难的。

【发明内容】

[0005] 发明要解决的问题
[0006] 在这里，作为石英玻璃的制造方法，已知有如下方法，利用火焰水解使四氯化硅等 玻璃原料堆积于玻璃棒而制造多孔玻璃母材，并将其加热而透明玻璃化。特别是在石英制 光纤用预成形件的制造中，广泛地使用了该方法。在该方法中，为了实现透明玻璃化，已知 有在石英玻璃制的炉芯管内配置多孔玻璃母材，并从炉芯管外用碳加热器等加热至1500°c 左右的方法。
[0007] 在该方法中，在玻璃化工序前或玻璃化工序中，为了除去玻璃中的杂质，有时设为 氯气气氛。氯气的毒性较强，石英炉芯管需要严密地气体密封。此时，由于高温的石英玻璃 在炉芯管内移动，当将构成石英炉芯管的石英管凸缘连接时，存在密封性能容易劣化这样 的问题。若密封性能劣化，则大气流入炉芯管内，成为导致产品的特性恶化的原因。
[0008] 因此，使用在炉芯管的温度变动大的部分不设置连接部、除去温度负荷小的部分 之外一体成形的炉芯管。然而，能够一体地制造炉芯管的长度存在限制。因此，在该限制中 能够制造的石英玻璃棒的长度也受到限制，制造大型的石英玻璃棒非常困难。因此，为了制 造更大型的石英玻璃棒，要求开发即使是温度变动大的情况下密封性也良好的凸缘部密封 机构而连接多条炉芯管使用。
[0009] 本发明的目的在于提供一种即使在温度变动大的情况下也能够得到良好的密封 性的凸缘固定构造。
[0010] 用于解决问题的手段
[0011] 为了解决上述问题，本发明是一种将设置于两条管路的每一个管路上的凸缘部夹 着垫片对合并用固定夹具固定的凸缘固定构造。在该凸缘固定构造中，特征在于，在将固定 夹具的有效长度设为L。，将固定夹具的线膨胀系数设为α。，将由固定夹具夹持的η个（η为 1以上的整数）部件的每一个部件的厚度设为t η，将η个部件的每一个部件的线膨胀 系数设为<Μ~α "的情况下，使L。与α。之积L，。实质上等于ti~tn的每一个与a α n的每一个之积的和Σ t i a i (i = 1~η)。根据这样的构成，凸缘部的固定夹具的膨胀量 与被固定夹具夹持的部件的膨胀量大致相等，抑制了产生垫片的面压不足或过剩面压。
[0012] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，在将由两条管路的每一个管路的凸 缘部夹持的垫片的厚度设为t，将夹持垫片进行固定之前和之后的垫片的厚度变化量设为 At，将垫片的复原率设为r的情况下，在用固定夹具固定凸缘部后使温度变化了 ΔΤ时，满 足 ΔΤΟ^αα-Σ^α iXrU-At)。这样，若满足 ΔΤΟ^αα-Σ^α iXrU-At)，则在加热时， 紧固面压不会成为零。
[0013] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，在将由两条管路的每一个管路的凸 缘部夹持的垫片的厚度设为t，将夹持垫片进行固定之前和之后的垫片的厚度变化量设为 At，将垫片的复原率设为r的情况下，在用固定夹具固定凸缘部后使温度变化了 ΔΤ时， 满足 ΔΤΟ^αα-Σ^α》〈〇· lr(t-At)。这样，若满足 ΔΤΟ^αα-Σ^α》〈〇· lr(t-At)，则 垫片的压缩量的由受热经历导致的变化被抑制为足够小，能够在长时间内维持良好的密封 性。
[0014] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，在凸缘部与固定夹具之间配置有缓 冲部件。根据这样的构成，即使在用脆性材料制作凸缘部或固定夹具的情况下，也降低了凸 缘紧固时或热负荷时的破损的可能性。
[0015] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，在用固定夹具将凸缘部固定时的缓 冲部件的压缩量小于垫片的压缩量。根据这样的构成，能够减小垫片面压随时间的变化，能 够在长时间内维持良好的密封性。
[0016] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，垫片为膨胀石墨片。膨胀石墨片在 大气中大约400°C之前不会产生氧化损耗等。因此，利用这样的构成，能够维持良好的密封 性而不会相对于许多化学物质劣化。
[0017] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，包括将垫片的外周部保持在惰性气 体气氛中的构造。在使用膨胀石墨片作为垫片的情况下，通过将外周部保持在惰性气体气 氛中，在比400°C高的温度（例如1000°C )下，也能够维持良好的密封性而不会劣化。
[0018] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，缓冲部件的材料为陶瓷纤维片。这 样，在凸缘部与固定夹具之间配置缓冲部件的情况下，通过将缓冲部件的材质设为陶瓷纤 维片，即使在高温氧化气氛中，也能够维持良好的密封性。
[0019] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，缓冲部件的材料为膨胀石墨片。通 过将缓冲部件的材料设为膨胀石墨片，能够维持良好的密封性。与陶瓷纤维片相比，膨胀石 墨片由于其性状而与热膨胀相关的数据明确，通过使用膨胀石墨片，能够进行更精密地控 制了膨胀量的设计。
[0020] 另外，在本发明的凸缘固定构造中，也可以是，包括将缓冲部件的周围保持在惰性 气体气氛中的构造。在设为膨胀石墨片作为缓冲部件的情况下，通过将缓冲部件的周围保 持在惰性气体气氛中，在比400°C高的温度（例如1000°C )下，也能够维持良好的密封性而 不会劣化。
【附图说明】
[0021] 图1是例示第一实施方式的凸缘固定构造的概略立体图。
[0022] 图2是例示第一实施方式的凸缘固定构造的概略剖视图。
[0023] 图3是例示第二实施方式的凸缘固定构造的概略剖视图。
[0024] 图4是例示第三实施方式的凸缘固定构造的概略剖视图。
[0025] 图5是例示第四实施方式的凸缘固定构造的概略剖视图。
[0026] 附图标iP,的说明
[0027] la、lb…管路
[0028] 2a、2b…凸缘部
[0029] 3…凸缘固定螺栓
[0030] 4、4a、4b…塾圈（washer)
[0031] 5…第一凸缘按压件
[0032] 6…第二凸缘按压件
[0033] 7…垫片
[0034] 8a、8b…缓冲件
[0035] 9…螺母
[0036] 10…凸缘保护罩
[0037] 11、12 …喷嘴
【具体实施方式】
[0038] 以下，基于【附图说明】本发明的实施方式。此外，在以下说明中，都同一部件标注相 同的标号，对于已经说明过一次的部件，适当地省略其说明。
[0039] 〔第一实施方式〕
[0040] 图1是例示第一实施方式的凸缘固定构造的概略立体图。
[0041] 如图1所示，本实施方式的凸缘固定构造是用于利用两条管路la和lb彼此的凸 缘部2a和2b连接两条管路la和lb的构造。在管路la的端部设置凸缘部2a，在管路lb 的端部设置凸缘部2b。凸缘部2a和2b由上下设置的第一凸缘按压件5和第二凸缘按压件 6夹持并固定。
[0042] 第一凸缘按压件5和第二凸缘按压件6的每一个由环状的平板部件构成。环状的 平板部件例如分割为两个。如图1所示，第一凸缘按压件5的分割位置和第二凸缘按压件6 的分割位置可以设为在凸缘的周向上不同的位置。此外，第一凸缘按压件5和第二凸缘按 压件6的每一个可以是小片状的平板部件。在本实施方式中，以环状的平板部件的情况为 例。
[0043] 图2是例示第一实施方式的凸缘固定构造的概略剖视图。
[0044] 如图2所示，在将两条管路la和lb连接时，将各自的凸缘部2a和2b夹着垫片7 对合，并在该状态下利用固定夹具固定。
[0045] 凸缘部2a和2b由凸缘固定螺栓3、垫圈4、第一凸缘按压件5、缓冲件8a、第二凸 缘按压件6以及缓冲件8b固定。以从外侧夹持对合的凸缘部2a和2b的方式配置第一凸 缘按压件5和第二凸缘按压件6。通过在该第一凸缘按压件5和第二凸缘按压件6之间夹 持凸缘部2a和2b，并利用凸缘固定螺栓3紧固，凸缘部2a和2b被按压固定。
[0046] 在第二凸缘按压件6上设置有未图示的内螺纹。由此，第二凸缘按压件6利用螺 纹与凸缘固定螺栓3结合。这样，在本实施方式中，由于是利用凸缘固定螺栓3的下表面和 第二凸缘按压件6的上表面固定其他部件的构造，凸缘固定螺栓3的下表面与第二凸缘按 压件6的上表面的间隔成为将凸缘部2a和2b固定的固定夹具的有效长度L。。
[0047] 在第一凸缘按压件5上设置有用于供凸缘固定螺栓3贯通的孔。在第一凸缘按压 件5与凸缘部2a之间，根据需要配置缓冲件8a。另外，在第二凸缘按压件6与凸缘部2b之 间，根据需要配置缓冲件8b。
[0048] 配置缓冲件8a和8b是为了防止在凸缘部2a和2b、第一凸缘按压件5和第二凸缘 按压件6中的任一个为脆性材料的情况下由螺栓的紧固导致的脆性部件的破损而配置。
[0049] 作为缓冲件8a和8b的材料，优选使用了氧化铝或氧化硅等陶瓷纤维的无纺布 (陶瓷纤维片）、膨胀石墨片等富有压缩复原性和柔软性的材料。
[0050] 另外，也可以是，用凸缘固定螺栓3固定凸缘部2a和2b时的缓冲件8a和8b的压 缩量比垫片7的压缩量小。由此，能够减小垫片7的面压随时间的变化，能够在长时间内维 持良好的密封性。
[0051] 在图1中，作为固定夹具发挥功能的是凸缘固定螺栓3和第二凸缘按压件6。另 外，由固定夹具夹持的部件（被固定部件）为垫圈4、第一凸缘按压件5、缓冲件8a、凸缘部 2a、垫片7、凸缘部2b以及缓冲件8b这7个部件。
[0052] 在本实施方式中，固定夹具的有效长度L。与其线膨胀系数α