JP2004197826A - 溶接歪を抑えたフランジ継手 - Google Patents
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Abstract
【課題】フランジ継手の短管部の開放端に配管を溶接しても、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることが可能な溶接歪を抑えたフランジ継手を提供する。
【解決手段】フランジ部１１、１２と、フランジ部１１、１２の一方に一体的に連結される短管部１３、１４とを有し、使用にあっては短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７に溶接する金属製のフランジ継手１０であって、短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に、短管部１３、１４の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材２８、２９を配置した。
【選択図】 図１
【解決手段】フランジ部１１、１２と、フランジ部１１、１２の一方に一体的に連結される短管部１３、１４とを有し、使用にあっては短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７に溶接する金属製のフランジ継手１０であって、短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に、短管部１３、１４の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材２８、２９を配置した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジ部が一体に設けられた短管部を、配管に溶接によって接続する場合に、フランジ部に発生する歪みを支障のない範囲で抑えることが可能なフランジ継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動性食品や飲料を流す配管は、内部に流動物が溜まると時間の経過と共に腐食するので、定期的に配管を分解し、掃除を行って再度組み立てることが行われている。このような配管においては、例えば、特許文献１に記載されているようなフェルール継手を用いたサニタリー配管システムが提案されている。ところが、このような配管システムにおいては、ガスケット等のシール部材を使用しているので、その部分に細菌やバクテリアが溜まり易いという問題があった。そこで、例えば、特許文献２や特許文献３に示すようなシール部材を使用しないメタルタッチのフランジ継手が提案されている。このメタルタッチのフランジ継手においては、特許文献２の図３や特許文献３の図１に示すように、フランジ部に短管部が一体的に接合されてこの短管部の開放端に接続しようとする配管を溶接するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１３６８２号公報（図２、図３）
【特許文献２】
特許第３１４９３９０号明細書（図３）
【特許文献３】
特許第２８４９３４５号明細書（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メタルタッチのフランジ継手においては、メタルタッチを行う部分の弾性代が僅少であるので、短管部の先端で溶接を行っても、溶接による熱応力によってフランジ部が変形し、フランジ継手のシールが十分行われない場合があった。この傾向は、ステンレス材を主として使用するサニタリー配管において、顕著に発生する問題であった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、フランジ継手の短管部の開放端に配管を溶接しても、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることが可能な溶接歪を抑えたフランジ継手を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材を配置している。
第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、リング状となって前記短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されているのが好ましい。また、第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、前記短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成することもできる。これによって、溶接によって発生する熱が均熱材に伝わり、短管部の円周方向に広がるので、フランジ部の部分加熱を防止できる。なお、均熱材を構成する金属は、銅、銅合金等の熱伝導率が大きい金属を使用するのが好ましいが、母材より熱伝導率が大きければ一応の効果はある。
【０００６】
第２の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より板厚が薄い薄肉部が設けられ、溶接によって発生する歪みをこの薄肉部で吸収している。
第２の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記薄肉部は、前記短管部の外周に設けた、１又は複数のリング溝によって構成されているのが好ましい。これによって、溶接によって発生する熱がフランジ部に伝わるのに抵抗を与えると共に、発生する熱応力をこの部分で吸収する。
【０００７】
第３の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の長さを、前記短管部の内径の２倍以上としている。これによって、溶接部とフランジ部の距離が遠くなって、溶接熱によるフランジ部の変形が著しく減少する。なお、短管部の長さが極端に長いと、溶接時に発生する配管内側のビードの除去作業がしにくいので、前記短管部の長さを、前記短管部の内径の６倍以下、更に好ましくは４倍以下とするのがよい。
以上の第１〜第３の発明において、前記フランジ部の当接側には、先側に１又は複数のリング状のシール突起が設けられたシール機構を備え、対向する他のフランジ部のシール面と前記シール突起とのメタルタッチによって、対となるフランジ部のシールを行うようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図４は本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図５は本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手１０は、金属製であって、対となって対向するフランジ部１１、１２と、フランジ部１１、１２にその一端部が一体的に連結された短管部１３、１４と、フランジ部１１、１２の外側テーパー部１５、１６に係合する内側テーパー部１７、１８を備え、２つ割り構造の締結金具１９とを有している。なお、締結金具１９は例えば、例えば、特許文献１（特開２０００−２１３６８２号公報）の図３に示すように、対となる半円状のリングの片側を回動自在に連結し、このリングの他方側にねじ止め部を設けたクランプ部材を使用するのが好ましい。
【００１０】
図１に示すように、対向するフランジ部１１、１２の当接側には、シール機構２０が設けられており、フランジ部１１のシール突起２３とフランジ部１２のシール面２１とが一体となって内部を通過する流体のシールを行うようになっている。即ち、シール機構２０において、フランジ部１１の当接側の軸端部には弾性を有する環状の密接片部２２が形成され、密接片部２２の当接側の先側にリング状のシール突起２３が形成されており、密接片部２２が嵌入し、シール突起２３がメタルタッチで当接するシール面２１が、対向する他のフランジ部１２の軸端部に段差状に形成されている。
【００１１】
図１に示すように、溶接歪を抑えたフランジ継手１０は、使用にあっては一定の板厚ｔの短管部１３、１４の開放端２４、２５を一定の板厚ｔの別の配管２６、２７に溶接するようになっている。溶接方法としては、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接、プラズマ溶接等、また、手動溶接、自動溶接いずれの方法でも行うことができる。
短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲には、短管部１３、１４の母材（例えば、ステンレス鋼管）より熱伝導性のよい金属（例えば、鉄、銅、銅合金等）からなる断面が矩形で環状の均熱材の一例であるリング材２８、２９が焼き嵌め処理により設けられている。リング材２８、２９の熱伝導率は、短管部１３、１４の母材の熱伝導率より十分大きい（例えば、２倍以上）が好ましいが、母材より大きければ問題はない。
【００１２】
このように、短管部１３、１４の母材より熱伝導性のよい金属からなるリング材２８、２９を、短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に設けているので、溶接歪を抑えたフランジ継手１０を使用する際、短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、熱伝導性のよいリング材２８、２９を介して、短管部１３、１４の円周方向に広がり、更に、リング材２８、２９によって短管部１３、１４の変形を防止するので、このような均熱材を設けていない短管部の場合と比較して、フランジ部１１、１２の部分加熱を防止できるため、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１３】
図２に示す本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手４０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、断面矩形でリング状のリング材２８、２９の代わりに、熱伝導性のよい金属（例えば、銅、銅合金）を短管部１３、１４の周囲に肉盛溶接した均熱材を用いた点が異なっている。即ち、フランジ部１１、１２の外側テーパー部１５、１６の内側端に接続する垂直リング面４１、４２及び垂直リング面４１、４２に連設する部分の短管部１３、１４の周囲には、断面が略三角形でリング状の肉盛溶接部４３、４４が設けられている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図２において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１４】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手４０においても、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同様、短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、熱伝導性のよい肉盛溶接部４３、４４を介して短管部１３、１４の円周方向に広がるので、短管部のみの場合と比較して、フランジ部１１、１２の部分加熱を防止でき、さらにこの部分も補強されるので、結果として、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１５】
図３に示す本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手５０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、リング材２８、２９の代わりに、フランジ部１１、１２にその片側が一体的に連接される短管部５１、５２の開放端５３、５４と、フランジ部１１、１２との中間位置の短管部５１、５２の外周にそれぞれ、薄肉部の一例である２条のリング溝５５、５６とリング溝５７、５８が形成されている点が異なっている。即ち、母材の板厚がＴの短管部５１、５２の開放端５３、５４は、溶接する配管２６、２７の開放端３０、３１と同じ板厚ｔに形成されており、リング溝５５〜５８はそれぞれ断面半円の凹状の溝に形成されている。リング溝５５〜５８の半径は、板厚Ｔの約１／２程度としており、従って、リング溝５５〜５８が形成された部分の板厚は、板厚Ｔの約１／２程度となる。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図３において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１６】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手５０においては、短管部５１、５２の開放端５３、５４を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接熱によって発生する短管部５１、５２の歪みをそれぞれ、２条のリング溝５５、５６、５７、５８により吸収することができるので、短管部に２条のリング溝が形成されていない場合と比較して、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１７】
図４に示す本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手６０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、リング材２８、２９の代わりに、フランジ部１１、１２の一方に一体的に連結される短管部６１、６２の軸方向の長さＬを短管部６１、６２の内径Ｄの２倍以上としている点が異なっている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図４において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１８】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手６０においては、短管部６１、６２の開放端６１ａ、６２ａを別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、軸方向に長くなった短管部６１、６２を介してフランジ部１１、１２により均等に伝わるので、短い短管部の場合と比較して、フランジ部１１、１２の溶接による変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。なお、短管部６１、６２の長さを長くすると、溶接後のパイプ内部の研磨処理が困難となるので、パイプ径にもよるが、通常直径の５倍以下であるのが好ましい。
【００１９】
図５に示す本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手７０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、シール方法及び歪みの抑制方法が異なっており、シール機構２０に代わるシール機構７６の他に、溶接歪を抑えたフランジ継手１０に溶接歪を抑えたフランジ継手５０の特徴部分を追加したものとなっている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０及び溶接歪を抑えたフランジ継手５０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２０】
図５に示すように、溶接歪を抑えたフランジ継手７０は、対となって対向するフランジ部７１、７２が一体的に連結された短管部７３、７４と、フランジ部７１、７２の外側テーパー部７１ａ、７２ｂに係合する内側テーパー部７５ａ、７５ｂとを備え、２つ割り構造の締結金具７５とを有している。
【００２１】
対となるフランジ部７１、７２の当接側には、シール機構７６が設けられており、フランジ部７１の２条のシール突起７９、８０とフランジ部７２のシール面７７とが一体となって内部を通過する流体のシールを行うようになっている。即ち、シール機構７６においては、フランジ部７１の当接側の軸端部には弾性を有する環状の密接片部７８が形成され、密接片部７８の当接側の先側にリング状の２条のシール突起７９、８０が形成されており、シール突起７９、８０がメタルタッチで当接するシール面７７が、対向する他のフランジ部７２に段差凸状に形成されている。
【００２２】
図５に示すように、短管部７３、７４のフランジ部７１、７２側の厚い板厚Ｔ部の外周にはそれぞれ、溶接歪を抑えたフランジ継手５０において設けた薄肉部の一例である２条のリング溝５５、５６、リング溝５７、５８が形成されている。また、短管部７３、７４の配管２６、２７側の薄い板厚ｔ部の外周には、溶接歪を抑えたフランジ継手１０において設けたリング材２８、２９が固着されている。また、短管部７３、７４の長さＭ、Ｎは内径Ｄの２〜５倍程度となっている。なお、リング溝５５、５６とリング溝５７、５８と、リング材２８、２９との位置は入れ換えることができる。
【００２３】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手７０においては、前述した溶接歪を抑えたフランジ継手５０、１０におけるそれぞれの作用、効果が発揮され、溶接歪を抑えたフランジ継手５０、１０単独の場合に比較して、さらに、フランジ部７１、７２の溶接による変形を抑制することができる。さらに、Ｏリング等のシール部材を使用することなく、メタルタッチでのシールが可能である。
【００２４】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の溶接歪を抑えたフランジ継手を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
溶接歪を抑えたフランジ継手１０においては、短管部１３、１４にリング材２８、２９を焼き嵌め処理により固定したが、これに限定されず、必要に応じて、その他の固定方法、例えば、溶接、ねじ止め、圧接及び巻付けのいずれか１によって固定することもできる。また、溶接歪を抑えたフランジ継手４０においては、均熱材として短管部１３、１４の周囲に肉盛溶接部４３、４４を設けたが、これに限定されず、溶射された材料によって構成することもできる。
均熱材を構成する金属として、銅、銅合金等の熱伝導率が大きい金属を使用したが、これに限定されず、状況に応じて、短管部の母材より熱伝導率が大きければその他の金属を使用しても構わない。
【００２５】
前記実施の形態においては、均熱材又は肉盛溶接部をリング状として、短管部の全周に設けたが、これに限定されず、必要に応じて、周方向に均等に部分的に配置することもできる。また、均熱材の断面形状を、リング材の場合は矩形状に、また、肉盛溶接部の場合は略三角形状にしたが、これに限定されず、その他の断面形状でも構わない。
溶接歪を抑えたフランジ継手５０においては、短管部５１、５２の開放端５３、５４とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に、断面半円状の２条のリング溝５５、５６とリング溝５７、５８を形成して薄肉部としたが、これに限定されず、必要に応じて、１条又は３条以上のリング溝を形成したり、又は、その他の断面形状を有するリング溝を形成することもできる。
【００２６】
溶接歪を抑えたフランジ継手６０においては、短管部６１、６２の長さＬを短管部６１、６２の内径Ｄの２倍としたが、これに限定されず、状況に応じて、内径Ｄの２倍を超えた長さとすることもできる。
また、フランジ部の密接片部には１条又は２条のシール突起を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、３条以上のシール突起を設けても構わない。
また、いずれの実施の形態においても、フランジ継手の全体の機械加工は、短管部に均熱材を設けた後、溝加工を行った後に行うことになる。そして、必要な場合には、機械加工を行う前に、応力除去の焼鈍処理をしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１〜３及びこれに従属する請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接によって発生する熱が均熱材に伝わり、短管部の円周方向に広がるので、フランジ部の部分加熱を防止できると共にこの部分を補強して、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
特に、請求項２記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、均熱材は、リング状となって短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されるので、用いる均熱材の性状等や用いる取付工具等に応じた最適な方法で均熱材を取付けることができる。
【００２８】
請求項３記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、均熱材は、短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成されているので、均熱材を取付けるための機械加工が不要となる。
請求項４及びこれに従属する請求項５、７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接によって発生する熱がフランジ部に伝わるのに抵抗を与えると共に、発生する熱応力を薄肉部で吸収することができるので、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
特に、請求項５記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、薄肉部は、短管部の外周に設けた、１又は複数のリング溝によって構成されているので、薄肉部の形成が容易となる。
【００２９】
請求項６及びこれに従属する請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接部とフランジ部の距離が遠くなって、溶接熱によるフランジ部の変形が減少するので、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、対向する対となるフランジ部のシール面とシール突起とのメタルタッチによって、対となるフランジ部のシールを行うことができるので、Ｏリング等のシール部材が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【符号の説明】
１０：溶接歪を抑えたフランジ継手、１１、１２：フランジ部、１３、１４：短管部、１５、１６：外側テーパー部、１７、１８：内側テーパー部、１９：締結金具、２０：シール機構、２１：シール面、２２：密接片部、２３：シール突起、２４、２５：開放端、２６、２７：配管、２８、２９：リング材（均熱材）、３０、３１：開放端、４０：溶接歪を抑えたフランジ継手、４１、４２：垂直リング面、４３、４４：肉盛溶接部、５０：溶接歪を抑えたフランジ継手、５１、５２：短管部、５３、５４：開放端、５５〜５８：リング溝、６０：溶接歪を抑えたフランジ継手、６１：短管部、６１ａ：開放端、６２：短管部、６２ａ：開放端、７０：溶接歪を抑えたフランジ継手、７１：フランジ部、７１ａ：外側テーパー部、７２：フランジ部、７２ｂ：外側テーパー部、７３、７４：短管部、７５：締結金具、７５ａ、７５ｂ：内側テーパー部、７６：シール機構、７７：シール面、７８：密接片部、７９、８０：シール突起
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジ部が一体に設けられた短管部を、配管に溶接によって接続する場合に、フランジ部に発生する歪みを支障のない範囲で抑えることが可能なフランジ継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動性食品や飲料を流す配管は、内部に流動物が溜まると時間の経過と共に腐食するので、定期的に配管を分解し、掃除を行って再度組み立てることが行われている。このような配管においては、例えば、特許文献１に記載されているようなフェルール継手を用いたサニタリー配管システムが提案されている。ところが、このような配管システムにおいては、ガスケット等のシール部材を使用しているので、その部分に細菌やバクテリアが溜まり易いという問題があった。そこで、例えば、特許文献２や特許文献３に示すようなシール部材を使用しないメタルタッチのフランジ継手が提案されている。このメタルタッチのフランジ継手においては、特許文献２の図３や特許文献３の図１に示すように、フランジ部に短管部が一体的に接合されてこの短管部の開放端に接続しようとする配管を溶接するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１３６８２号公報（図２、図３）
【特許文献２】
特許第３１４９３９０号明細書（図３）
【特許文献３】
特許第２８４９３４５号明細書（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メタルタッチのフランジ継手においては、メタルタッチを行う部分の弾性代が僅少であるので、短管部の先端で溶接を行っても、溶接による熱応力によってフランジ部が変形し、フランジ継手のシールが十分行われない場合があった。この傾向は、ステンレス材を主として使用するサニタリー配管において、顕著に発生する問題であった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、フランジ継手の短管部の開放端に配管を溶接しても、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることが可能な溶接歪を抑えたフランジ継手を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材を配置している。
第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、リング状となって前記短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されているのが好ましい。また、第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、前記短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成することもできる。これによって、溶接によって発生する熱が均熱材に伝わり、短管部の円周方向に広がるので、フランジ部の部分加熱を防止できる。なお、均熱材を構成する金属は、銅、銅合金等の熱伝導率が大きい金属を使用するのが好ましいが、母材より熱伝導率が大きければ一応の効果はある。
【０００６】
第２の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より板厚が薄い薄肉部が設けられ、溶接によって発生する歪みをこの薄肉部で吸収している。
第２の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記薄肉部は、前記短管部の外周に設けた、１又は複数のリング溝によって構成されているのが好ましい。これによって、溶接によって発生する熱がフランジ部に伝わるのに抵抗を与えると共に、発生する熱応力をこの部分で吸収する。
【０００７】
第３の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の長さを、前記短管部の内径の２倍以上としている。これによって、溶接部とフランジ部の距離が遠くなって、溶接熱によるフランジ部の変形が著しく減少する。なお、短管部の長さが極端に長いと、溶接時に発生する配管内側のビードの除去作業がしにくいので、前記短管部の長さを、前記短管部の内径の６倍以下、更に好ましくは４倍以下とするのがよい。
以上の第１〜第３の発明において、前記フランジ部の当接側には、先側に１又は複数のリング状のシール突起が設けられたシール機構を備え、対向する他のフランジ部のシール面と前記シール突起とのメタルタッチによって、対となるフランジ部のシールを行うようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図４は本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図５は本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手１０は、金属製であって、対となって対向するフランジ部１１、１２と、フランジ部１１、１２にその一端部が一体的に連結された短管部１３、１４と、フランジ部１１、１２の外側テーパー部１５、１６に係合する内側テーパー部１７、１８を備え、２つ割り構造の締結金具１９とを有している。なお、締結金具１９は例えば、例えば、特許文献１（特開２０００−２１３６８２号公報）の図３に示すように、対となる半円状のリングの片側を回動自在に連結し、このリングの他方側にねじ止め部を設けたクランプ部材を使用するのが好ましい。
【００１０】
図１に示すように、対向するフランジ部１１、１２の当接側には、シール機構２０が設けられており、フランジ部１１のシール突起２３とフランジ部１２のシール面２１とが一体となって内部を通過する流体のシールを行うようになっている。即ち、シール機構２０において、フランジ部１１の当接側の軸端部には弾性を有する環状の密接片部２２が形成され、密接片部２２の当接側の先側にリング状のシール突起２３が形成されており、密接片部２２が嵌入し、シール突起２３がメタルタッチで当接するシール面２１が、対向する他のフランジ部１２の軸端部に段差状に形成されている。
【００１１】
図１に示すように、溶接歪を抑えたフランジ継手１０は、使用にあっては一定の板厚ｔの短管部１３、１４の開放端２４、２５を一定の板厚ｔの別の配管２６、２７に溶接するようになっている。溶接方法としては、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接、プラズマ溶接等、また、手動溶接、自動溶接いずれの方法でも行うことができる。
短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲には、短管部１３、１４の母材（例えば、ステンレス鋼管）より熱伝導性のよい金属（例えば、鉄、銅、銅合金等）からなる断面が矩形で環状の均熱材の一例であるリング材２８、２９が焼き嵌め処理により設けられている。リング材２８、２９の熱伝導率は、短管部１３、１４の母材の熱伝導率より十分大きい（例えば、２倍以上）が好ましいが、母材より大きければ問題はない。
【００１２】
このように、短管部１３、１４の母材より熱伝導性のよい金属からなるリング材２８、２９を、短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に設けているので、溶接歪を抑えたフランジ継手１０を使用する際、短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、熱伝導性のよいリング材２８、２９を介して、短管部１３、１４の円周方向に広がり、更に、リング材２８、２９によって短管部１３、１４の変形を防止するので、このような均熱材を設けていない短管部の場合と比較して、フランジ部１１、１２の部分加熱を防止できるため、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１３】
図２に示す本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手４０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、断面矩形でリング状のリング材２８、２９の代わりに、熱伝導性のよい金属（例えば、銅、銅合金）を短管部１３、１４の周囲に肉盛溶接した均熱材を用いた点が異なっている。即ち、フランジ部１１、１２の外側テーパー部１５、１６の内側端に接続する垂直リング面４１、４２及び垂直リング面４１、４２に連設する部分の短管部１３、１４の周囲には、断面が略三角形でリング状の肉盛溶接部４３、４４が設けられている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図２において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１４】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手４０においても、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同様、短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、熱伝導性のよい肉盛溶接部４３、４４を介して短管部１３、１４の円周方向に広がるので、短管部のみの場合と比較して、フランジ部１１、１２の部分加熱を防止でき、さらにこの部分も補強されるので、結果として、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１５】
図３に示す本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手５０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、リング材２８、２９の代わりに、フランジ部１１、１２にその片側が一体的に連接される短管部５１、５２の開放端５３、５４と、フランジ部１１、１２との中間位置の短管部５１、５２の外周にそれぞれ、薄肉部の一例である２条のリング溝５５、５６とリング溝５７、５８が形成されている点が異なっている。即ち、母材の板厚がＴの短管部５１、５２の開放端５３、５４は、溶接する配管２６、２７の開放端３０、３１と同じ板厚ｔに形成されており、リング溝５５〜５８はそれぞれ断面半円の凹状の溝に形成されている。リング溝５５〜５８の半径は、板厚Ｔの約１／２程度としており、従って、リング溝５５〜５８が形成された部分の板厚は、板厚Ｔの約１／２程度となる。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図３において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１６】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手５０においては、短管部５１、５２の開放端５３、５４を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接熱によって発生する短管部５１、５２の歪みをそれぞれ、２条のリング溝５５、５６、５７、５８により吸収することができるので、短管部に２条のリング溝が形成されていない場合と比較して、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１７】
図４に示す本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手６０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、リング材２８、２９の代わりに、フランジ部１１、１２の一方に一体的に連結される短管部６１、６２の軸方向の長さＬを短管部６１、６２の内径Ｄの２倍以上としている点が異なっている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図４において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１８】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手６０においては、短管部６１、６２の開放端６１ａ、６２ａを別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、軸方向に長くなった短管部６１、６２を介してフランジ部１１、１２により均等に伝わるので、短い短管部の場合と比較して、フランジ部１１、１２の溶接による変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。なお、短管部６１、６２の長さを長くすると、溶接後のパイプ内部の研磨処理が困難となるので、パイプ径にもよるが、通常直径の５倍以下であるのが好ましい。
【００１９】
図５に示す本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手７０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、シール方法及び歪みの抑制方法が異なっており、シール機構２０に代わるシール機構７６の他に、溶接歪を抑えたフランジ継手１０に溶接歪を抑えたフランジ継手５０の特徴部分を追加したものとなっている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０及び溶接歪を抑えたフランジ継手５０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２０】
図５に示すように、溶接歪を抑えたフランジ継手７０は、対となって対向するフランジ部７１、７２が一体的に連結された短管部７３、７４と、フランジ部７１、７２の外側テーパー部７１ａ、７２ｂに係合する内側テーパー部７５ａ、７５ｂとを備え、２つ割り構造の締結金具７５とを有している。
【００２１】
対となるフランジ部７１、７２の当接側には、シール機構７６が設けられており、フランジ部７１の２条のシール突起７９、８０とフランジ部７２のシール面７７とが一体となって内部を通過する流体のシールを行うようになっている。即ち、シール機構７６においては、フランジ部７１の当接側の軸端部には弾性を有する環状の密接片部７８が形成され、密接片部７８の当接側の先側にリング状の２条のシール突起７９、８０が形成されており、シール突起７９、８０がメタルタッチで当接するシール面７７が、対向する他のフランジ部７２に段差凸状に形成されている。
【００２２】
図５に示すように、短管部７３、７４のフランジ部７１、７２側の厚い板厚Ｔ部の外周にはそれぞれ、溶接歪を抑えたフランジ継手５０において設けた薄肉部の一例である２条のリング溝５５、５６、リング溝５７、５８が形成されている。また、短管部７３、７４の配管２６、２７側の薄い板厚ｔ部の外周には、溶接歪を抑えたフランジ継手１０において設けたリング材２８、２９が固着されている。また、短管部７３、７４の長さＭ、Ｎは内径Ｄの２〜５倍程度となっている。なお、リング溝５５、５６とリング溝５７、５８と、リング材２８、２９との位置は入れ換えることができる。
【００２３】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手７０においては、前述した溶接歪を抑えたフランジ継手５０、１０におけるそれぞれの作用、効果が発揮され、溶接歪を抑えたフランジ継手５０、１０単独の場合に比較して、さらに、フランジ部７１、７２の溶接による変形を抑制することができる。さらに、Ｏリング等のシール部材を使用することなく、メタルタッチでのシールが可能である。
【００２４】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の溶接歪を抑えたフランジ継手を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
溶接歪を抑えたフランジ継手１０においては、短管部１３、１４にリング材２８、２９を焼き嵌め処理により固定したが、これに限定されず、必要に応じて、その他の固定方法、例えば、溶接、ねじ止め、圧接及び巻付けのいずれか１によって固定することもできる。また、溶接歪を抑えたフランジ継手４０においては、均熱材として短管部１３、１４の周囲に肉盛溶接部４３、４４を設けたが、これに限定されず、溶射された材料によって構成することもできる。
均熱材を構成する金属として、銅、銅合金等の熱伝導率が大きい金属を使用したが、これに限定されず、状況に応じて、短管部の母材より熱伝導率が大きければその他の金属を使用しても構わない。
【００２５】
前記実施の形態においては、均熱材又は肉盛溶接部をリング状として、短管部の全周に設けたが、これに限定されず、必要に応じて、周方向に均等に部分的に配置することもできる。また、均熱材の断面形状を、リング材の場合は矩形状に、また、肉盛溶接部の場合は略三角形状にしたが、これに限定されず、その他の断面形状でも構わない。
溶接歪を抑えたフランジ継手５０においては、短管部５１、５２の開放端５３、５４とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に、断面半円状の２条のリング溝５５、５６とリング溝５７、５８を形成して薄肉部としたが、これに限定されず、必要に応じて、１条又は３条以上のリング溝を形成したり、又は、その他の断面形状を有するリング溝を形成することもできる。
【００２６】
溶接歪を抑えたフランジ継手６０においては、短管部６１、６２の長さＬを短管部６１、６２の内径Ｄの２倍としたが、これに限定されず、状況に応じて、内径Ｄの２倍を超えた長さとすることもできる。
また、フランジ部の密接片部には１条又は２条のシール突起を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、３条以上のシール突起を設けても構わない。
また、いずれの実施の形態においても、フランジ継手の全体の機械加工は、短管部に均熱材を設けた後、溝加工を行った後に行うことになる。そして、必要な場合には、機械加工を行う前に、応力除去の焼鈍処理をしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１〜３及びこれに従属する請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接によって発生する熱が均熱材に伝わり、短管部の円周方向に広がるので、フランジ部の部分加熱を防止できると共にこの部分を補強して、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
特に、請求項２記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、均熱材は、リング状となって短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されるので、用いる均熱材の性状等や用いる取付工具等に応じた最適な方法で均熱材を取付けることができる。
【００２８】
請求項３記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、均熱材は、短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成されているので、均熱材を取付けるための機械加工が不要となる。
請求項４及びこれに従属する請求項５、７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接によって発生する熱がフランジ部に伝わるのに抵抗を与えると共に、発生する熱応力を薄肉部で吸収することができるので、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
特に、請求項５記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、薄肉部は、短管部の外周に設けた、１又は複数のリング溝によって構成されているので、薄肉部の形成が容易となる。
【００２９】
請求項６及びこれに従属する請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接部とフランジ部の距離が遠くなって、溶接熱によるフランジ部の変形が減少するので、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、対向する対となるフランジ部のシール面とシール突起とのメタルタッチによって、対となるフランジ部のシールを行うことができるので、Ｏリング等のシール部材が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【符号の説明】
１０：溶接歪を抑えたフランジ継手、１１、１２：フランジ部、１３、１４：短管部、１５、１６：外側テーパー部、１７、１８：内側テーパー部、１９：締結金具、２０：シール機構、２１：シール面、２２：密接片部、２３：シール突起、２４、２５：開放端、２６、２７：配管、２８、２９：リング材（均熱材）、３０、３１：開放端、４０：溶接歪を抑えたフランジ継手、４１、４２：垂直リング面、４３、４４：肉盛溶接部、５０：溶接歪を抑えたフランジ継手、５１、５２：短管部、５３、５４：開放端、５５〜５８：リング溝、６０：溶接歪を抑えたフランジ継手、６１：短管部、６１ａ：開放端、６２：短管部、６２ａ：開放端、７０：溶接歪を抑えたフランジ継手、７１：フランジ部、７１ａ：外側テーパー部、７２：フランジ部、７２ｂ：外側テーパー部、７３、７４：短管部、７５：締結金具、７５ａ、７５ｂ：内側テーパー部、７６：シール機構、７７：シール面、７８：密接片部、７９、８０：シール突起
Claims (7)
- フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、
前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材を配置したことを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。 - 請求項１記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、リング状となって前記短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されていることを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。
- 請求項１記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、前記短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成されていることを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。
- フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、
前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より板厚が薄い薄肉部が設けられ、溶接によって発生する歪みを該薄肉部で吸収することを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。 - 請求項４記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記薄肉部は、前記短管部の外周に設けた１又は複数のリング溝によって構成されていることを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。
- フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、
前記短管部の長さを、前記短管部の内径の２倍以上としたことを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記フランジ部の当接側には、先側に１又は複数のリング状のシール突起が設けられたシール機構を備え、対向する他のフランジ部のシール面と前記シール突起とのメタルタッチによって、対となる前記フランジ部のシールを行うことを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。
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- 2002-12-18 JP JP2002366747A patent/JP2004197826A/ja active Pending
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