JP2019183902A - 配管モジュール - Google Patents

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和弘 新田
Kazuhiro Nitta
和弘 新田
岩井 淳
Atsushi Iwai
淳 岩井
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Abstract

【課題】各配管のフランジをクランプ器具で締結する際に必要な組付け荷重の低減することができる配管モジュールを提供する。【解決手段】配管モジュールは、第1配管2と、第2配管3と、第1配管2および第2配管3を接続するクランプ器具4と、を備え、第1配管2は、第1管本体10と、第1管本体10に設けられると共に、第1管本体10の外周面から外方向に張り出すように形成された第1フランジ11とを含み、第2配管3は、第2管本体40と、第2管本体40に設けられると共に、第2管本体40の外周面から外方向に張り出すように形成された第2フランジ41とを含み、第1フランジ11は、第1管本体10に固定されると共に第1管本体10の外周面から外方向に張り出すように形成された固定フランジ13と、固定フランジ13に沿って相対的に移動可能に設けられた可動フランジ12とを含み、クランプ器具4は、可動フランジ12および第2フランジ41を挟み込む。【選択図】図1

Description

本開示は、配管モジュールに関し、クランプ器具によって管同士が接続された配管モジュールに関する。
車両は、エンジンからの排気ガスが流れる配管モジュールを備える。配管モジュールは、複数の排気管と、各排気管を接続するクランプ器具とを含む。各排気管は、管本体と、管本体の端部に形成されたフランジとを含む。
そして、排気管同士を接続する際には、まず、2つの排気管のフランジ同士を接触させると共に、フランジ間にガスケットを配置する。そして、2つのフランジの外周にクランプ器具を装着して、2つのフランジ同士を密着させるように締結する。
クランプ器具によって2つのフランジが締結されると、ガスケットが各フランジに密着して、排気ガスが配管同士の締結部分から漏れることが抑制される。
クランプ器具としては、特開2014−25503号公報に記載されたクランプ器具が知られている。このクランプ器具は、2つのクランプ片と、連結リングと、ボルトと、ナットとを含む。
各クランプ片は円弧状に形成されており、各クランプ片は、一端に形成されたカール部と、他端に形成された耳部とを含む。各クランプ片の内周面には締結溝が形成されている。連結リングは、各クランプ片のカール部に連結されており、各クランプ片はカール部を中心として回動可能とされている。
ボルトは、一方のクランプ片の耳部に固定されており、他方のクランプ片の耳部に形成された貫通孔に挿入されている。ナットは、ボルトの下端部に螺着している。
そして、排気管同士を接続する際には、まず、各排気管のフランジ同士を対向させて、フランジ間にガスケットを配置する。
その後に、各クランプ片をカール部を中心に回動させて、各クランプ片をフランジの外周に装着する。そして、ナットをボルトの下端部に螺着させて、ナットを締めこむ。ナットを締めこむと、クランプ片の耳部同士が近接すると共に、各クランプ片の締結溝によって各フランジが近づくように変位して、ガスケットが各フランジに密着する。
特開2014−25503号公報
排気管同士をクランプ器具で接続する際には、まず、排気管同士を同軸上に配置する必要がある。その一方で、排気管の長さは長いため交差が大きく、更に交差吸収するためのガタ分、重量によって下がるため、各排気管を同軸上に配置することは困難である。
そのため、排気管を接続する際には、2つの排気管が多少軸ずれしている場合が生じる。軸ずれした2つの配管をクランプ器具で接続しようとすると、クランプ器具でフランジを締結する際に、各配管のフランジを正確に位置合わせするように、組付け荷重によって各フランジを径方向に移動させる必要が生じる。この際、各配管が既に他の配管などに接続などされていると、組み付けようとする各配管が変形(組付歪みが発生)するなどの弊害が生じる。
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、各配管のフランジをクランプ器具で締結する際に必要な組付け荷重の低減および組付歪みの低減を図ることができる配管モジュールを提供することである。
本開示に係る配管モジュールは、第1配管と、第2配管と、第1配管および第2配管を接続するクランプ器具とを備える。上記第1配管は、第1管本体と、第1管本体に設けられると共に、第1管本体の外周面から外方向に張り出すように形成された第1フランジとを含む。上記第2配管は、第2管本体と、第2管本体に設けられると共に、第2管本体の外周面から外方向に張り出すように形成された第2フランジとを含む。上記第1フランジは、第1管本体に固定されると共に第1管本体の外周面から外方向に張り出すように形成された固定フランジと、固定フランジに沿って相対的に移動可能に設けられた可動フランジとを含む。上記クランプ器具は、可動フランジおよび第2フランジを挟み込む。
上記の配管モジュールによれば、第1配管および第2配管を接続する際には、第1フランジおよび第2フランジを対向させる。第1配管および第2配管が軸ずれしている場合には、第1フランジの可動フランジを移動させて、第2フランジに正確に接触させる。
そして、クランプ器具が可動フランジおよび第2フランジを固定することで、第1配管および第2配管を接続することができる。このように、軸ずれした第1配管および第2配管を接続する際に、可動フランジを移動させればよく、第1配管および第2配管に大きな組付け荷重を加えることが抑制される。
上記可動フランジには、第1管本体が挿入される挿入孔が形成されており、挿入孔を形成する可動フランジの内周面と、第1管本体の外周面との間には隙間が形成されている。
上記の配管モジュールによれば、可動フランジと第1管本体との間に隙間が形成されているので、可動フランジは、第1管本体に対して相対的に移動可能に設けられている。
上記第2フランジは、第2管本体に固定される。この配管モジュールによれば、第2配管には可動モジュールが設けられておらず、第2配管の製造コストを低減することができる。
上記可動フランジは第2フランジと接触する第1接触面を含み、第2フランジは可動フランジと接触する第2接触面を含む。上記第1接触面および第2接触面の一方の接触面には第1係合部が形成されており、上記第1接触面および第2接触面の他方の接触面には、第1係合部と係合する第2係合部が形成されている。
上記の配管モジュールによれば、可動フランジに形成された第1係合部と、第2フランジに形成された第2係合部とを係合させることで、可動フランジを第2フランジに簡単に位置合わせさせることができる。
上記配管モジュールは、固定フランジおよび第2フランジの間に挟み込まれたガスケットをさらに備える。第1配管および第2配管をクランプ器具で締結する際においても、固定フランジおよび第2フランジは、互いに相対的に移動しないため、固定フランジおよび第2フランジの間にガスケットを配置していてもガスケットが損傷することを抑制することができる。
本開示に係る配管モジュールによれば、各配管のフランジをクランプ器具で締結する際に必要な組付け荷重の低減することができる。
配管モジュール1を示す断面図である。 配管2を示す断面図である。 可動フランジ12を示す断面図である。 配管3を示す断面図である。 ガスケット5を示す断面図である。 クランプ器具4を示す側面図である。 図6に示すVII−VII線において、クランプ片60を断面視したときの断面図である。 図6に示すVIII−VIII線において、クランプ片61を断面視したときの断面図である。 配管2および配管3を接続する第1工程を示す断面図である。 配管2および配管3を接続する第2工程を示す断面図である。 配管2および配管3を接続する第3工程を示す断面図である。 配管モジュール1Aを示す断面図である。 固定フランジ13Aを示す断面図である。 配管モジュール1Aの変形例を示す断面図である。 配管モジュール1Cを示す断面図である。
図1から図15を用いて、本実施の形態に係る配管モジュールについて説明する。図1から図15に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
(実施の形態1)
図1は、配管モジュール1を示す断面図である。配管モジュール1は、配管2と、配管3と、クランプ器具4と、ガスケット5とを備える。
配管2は、管本体10と、フランジ11とを含む。管本体10は、中空状に形成されており、金属材料によって形成されている。フランジ11は、管本体10の端部側に設けられている。フランジ11は、固定フランジ13と、可動フランジ12とを含む。
固定フランジ13は管本体10の端部に固定されており、管本体10の端部から外方向に延びるように形成されている。
図2は、配管2を示す断面図である。管本体10は円管状に形成されており、中心軸線O1は、管本体10の中心軸線である。
固定フランジ13は、管本体10の一端から径方向に延びるように形成されており、固定フランジ13は中空円板状に形成されている。
固定フランジ13は、側面14および側面15を含む。側面14および側面15は固定フランジ13の厚さ方向に配列している。側面14には、管本体10内の中空部に連通する開口部16が形成されている。側面14は、ガスケット5と接触する接触面であり、配管3と対向する対向面でもある。側面15は、側面14の背面側に位置している。
図3は、可動フランジ12を示す断面図である。可動フランジ12には、挿入孔24が形成されており、可動フランジ12は、側面20と、側面21と、外周面22と、内周面23とを含む。
側面20は、平坦面25と、テーパ面26とを含み、側面20には挿入孔24の開口部27が形成されている。平坦面25は開口部27の開口縁部に沿って形成されている。平坦面25は、開口部27から管本体10の径方向に延びるように形成されている。
テーパ面26は、平坦面25の外周縁部に沿って形成されている。テーパ面26は、平坦面25の外周縁部から外周面22に向かうにつれて、側面21に近づくように傾斜している。
側面21には、挿入孔24の開口部28が形成されている。側面21は、開口部28の開口縁部から径方向に延びるように形成されている。
内周面23は、挿入孔24の内周面である。内周面23は、円筒内周面30と、円環状面31と、円筒内周面32とを含む。円筒内周面30は同心円状に形成されており、側面20から側面21に向けて延びるように形成されている。
円筒内周面32は同心円状に形成されており、側面21から側面20に向けて延びるように形成されている。
円環状面31は、円筒内周面30の側面21側の開口部33と、円筒内周面32の側面20側の環状の端部34とを接続するように形成されている。円環状面31は、管本体10の径方向に延びるように形成されている。このため、円筒内周面32および円環状面31によって、段差部が形成されている。
図1において、可動フランジ12の円環状面31と、固定フランジ13の側面15とが接触するように、可動フランジ12および固定フランジ13が配置されている。
管本体10は挿入孔24に挿入されており、可動フランジ12の円筒内周面30と管本体10の外周面との間には隙間35が形成されている。隙間35は、管本体10の外周面および円筒内周面30に沿って環状に延びるように形成されている。
可動フランジ12の円環状面31は、固定フランジ13の側面15と接触している。このため、クランプ器具4によって、クランプ器具4によって可動フランジ12が固定される前の状態においては、可動フランジ12は固定フランジ13の側面15に沿って、移動可能に設けられている。そして、可動フランジ12および管本体10の間には、隙間35が形成されているため、可動フランジ12は、管本体10および固定フランジ13に対して相対的に移動可能に設けられている。
配管3は、固定フランジ41と、管本体40と、溶接部42とを備える。管本体40は、中空状に形成されており、固定フランジ41は溶接部42によって管本体40の外周面に固定されている。
図4は、配管3を示す断面図である。固定フランジ41は、側面45と、側面46と、外周面47とを含む。側面45および側面46は、固定フランジ41の中心軸線O2の延びる方向に配列している。側面45は、可動フランジ12または固定フランジ13と対向する対向面であり、側面46は側面45の背面側に形成されている。
側面45は、円環状面50と、環状溝51と、円環状面52とを含む。環状溝51は、円環状面50および環状溝51の間に形成されている。円環状面50は、環状溝51よりも内周側に形成されており、円環状面52は環状溝51よりも外周側に形成されている。環状溝51は、固定フランジ41の中心軸線O2を中心として環状に形成されている。
円環状面50は、固定フランジ41の外周面47に沿って環状に形成されており、固定フランジ41の中心軸線O2を中心として円環状に形成されている。円環状面52も中心軸線O2を中心として円環状に形成されている。なお、円環状面50,52は、固定フランジ41の径方向に延びるように平坦面状に形成されている。
側面46は、円環状の傾斜面である。側面46は、外周面47から管本体40に近づくにつれて、側面45から離れるように傾斜している。
図5は、ガスケット5を示す断面図である。ガスケット5には貫通孔59が形成されている。ガスケット5は、円筒状に形成されている。ガスケット5は、側面57および側面58を含む。側面57および側面58は、円環状に形成されており、側面57,58は、貫通孔59の開口部に沿って形成されている。
このガスケット5は、図1に示す固定フランジ41の環状溝51内に挿入されており、ガスケット5は、固定フランジ41および固定フランジ13によって挟み込まれている。
図6は、クランプ器具4を示す側面図である。クランプ器具4は、クランプ片60,61と、連結リング62と、ボルト63と、ナット64とを含む。
クランプ片60は、本体部65と、カール部66と、張出部67と、接触片68とを含む。本体部65は、円弧状に形成されている。カール部66は、本体部65の一端に形成されており、連結リング62と係合している。
張出部67は本体部65の他端に形成されており、本体部65の他端から外方向に突出するように形成されている。接触片68は、張出部67の先端部に形成されている。
クランプ片61は、クランプ片60と対称的に形成されている。クランプ片61は、本体部70と、カール部71と、張出部72と、接触片73とを含む。
本体部70は円弧状に形成されている。カール部71は、本体部70の一端に形成されており、カール部71には、連結リング62が装着されている。
張出部72は本体部70の他端に形成されており、接触片73は張出部72の先端部に形成されている。
連結リング62は、カール部66およびカール部71に装着されており、クランプ片60およびクランプ片61は連結リング62側を中心として回動するように設けられている。
ボルト63は、張出部67および張出部72を貫通するように設けられている。ボルト63は、張出部67に溶接などされており、ボルト63の下端部は、張出部72から下方に突出するように設けられている。ナット64は、張出部72から突出するボルト63の下端部側に設けられている。
図7は、図6に示すVII−VII線において、クランプ片60を断面視したときの断面図である。クランプ片60は、外周壁75と、側壁76と、側壁77とを含む。側壁76は、外周壁75の一方の側辺部に接続されており、側壁77は、外周壁75の他方の側辺部に接続されている。
クランプ片60の内周面78は、天面79と、内側面80と、内側面81とを含む。天面79は、円弧状に延びるように形成されている。
内側面80は天面79の一方の側辺に接続されており、内側面81は天面79の他方の側辺に接続されている。内側面80は、可動フランジ12のテーパ面26に沿って延びるように形成されている。内側面81は、固定フランジ41の側面46に沿って延びるように形成されている。
内側面80および内側面81は、天面79から離れるにつれて、内側面80および内側面81が互いに離れるように形成されている。図8は、図6に示すVIII−VIII線において、クランプ片61を断面視したときの断面図である。
クランプ片61の本体部70は、外周璧83と、側壁84および側壁85とを含む。クランプ片61の内周面82は、底面86と、内側面87,88とを含む。
内側面87は、可動フランジ12のテーパ面26に沿って延びるように形成されており、内側面88は、固定フランジ41の側面46に沿って延びるように形成されている。
図1および図6において、ガスケット5を固定フランジ13および固定フランジ41の間に挟み込んだ状態で、可動フランジ12および固定フランジ41の外側からクランプ器具4を装着する。
そして、ナット64を巻締めると、連結リング62を中心として、クランプ器具4のクランプ片60およびクランプ片61が互いに近づくように回動する。
これにより、クランプ片61の内側面87が可動フランジ12を固定フランジ41側に押圧し、クランプ片61の内側面88が固定フランジ41をフランジ11側に押圧する。同様に、クランプ片60も可動フランジ12を固定フランジ41側に押圧し、固定フランジ41をフランジ11側に押圧する。
これにより、配管2のフランジ11および配管3の固定フランジ41の間の間隔が狭くなり、ガスケット5が固定フランジ13および固定フランジ41によって強固に挟み込まれる。これにより、配管2および配管3内を通る排気ガスや液体などが外部に漏れることを抑制することができる。
次に、図9などを用いて、中心軸線O1および中心軸線O2が上下方向に位置ずれした状態において、クランプ器具4を用いて、配管2および配管3を接続する場合について説明する。
図9は、配管2および配管3を接続する第1工程を示す断面図である。配管2および配管3を接続する際には、配管2および配管3を対向させた状態で、ガスケット5を固定フランジ13および固定フランジ41の間に挟み込む。
図10は、配管2および配管3を接続する第2工程を示す断面図である。ユーザは、可動フランジ12を固定フランジ41に位置合わせする。具体的には、可動フランジ12を固定フランジ13に沿って移動させて、可動フランジ12を上方に移動させる。
この際、可動フランジ12の円筒内周面30と、管本体10の外周面との間には、隙間35が形成されているため、固定フランジ13が管本体10と干渉することが抑制されている。
図11は、配管2および配管3を接続する第3工程を示す断面図である。ユーザは、可動フランジ12および固定フランジ41の外周側にクランプ器具4を装着する。そして、ナット64を巻締めることで、可動フランジ12および固定フランジ41を固定すると共に、ガスケット5を固定フランジ13および固定フランジ41の間に密着させる。
本実施の形態に係る配管モジュール1によれば、配管2および配管3が互いに軸ずれした状態であっても、可動フランジ12を移動させて、クランプ器具4を装着することで、配管2および配管3を連結することができる。
軸ずれした配管2および配管3を連結する際に、配管2および配管3を移動させる必要がなく、配管2および配管3に大きな荷重が加えられることを抑制することができる。
配管2,3に大きな荷重を加えることを抑制することができるため、配管2,3が変形したり、損傷することを抑制することができる。
さらに、配管2および配管3を連結する過程において、固定フランジ13および固定フランジ41が互いに相対移動することが抑制されている。このため、固定フランジ13および固定フランジ41が相対移動することで、ガスケット5が損傷することを抑制することができ、配管モジュール1の密封性が低下することを抑制することができる。
また、本実施の形態1に係る配管モジュール1においては、配管3の固定フランジ41は管本体40に固定されており、配管3に可動フランジは設けられていない。このため、配管2の部品点数も少なく、配管2の製造コストを低減することができる。
(実施の形態2)
図12などを用いて、本実施の形態2に係る配管モジュール1Aについて説明する。図12は、配管モジュール1Aを示す断面図である。配管モジュール1Aは、配管2Aおよび配管3を備える。配管2Aは、管本体10と、フランジ11Aとを含む。フランジ11Aは、可動フランジ12と、固定フランジ13Aとを含む。固定フランジ13Aは、上記実施の形態1の固定フランジ13と異なり、管本体10と別体である。固定フランジ13Aは、溶接部90によって管本体10に溶接されている。
図13は、固定フランジ13Aを示す断面図である。固定フランジ13Aは、筒部91と、拡径部92と、フランジ部93とを含む。
筒部91は円筒状に形成されており、拡径部92は筒部91から離れるにつれて、内径が大きくなるように形成されている。フランジ部93は管本体10の径方向に延びるように形成されている。
配管モジュール1Aによれば、固定フランジ13Aを管本体10とは別に加工することができ、拡径部92の曲げ半径を小さくし易い。その結果、固定フランジ13Aの中心軸線O1方向の長さを短くすることができる。その結果、配管2Aおよび配管3の接続部分の長さを小さく抑えることができる。
なお、図14は、配管モジュール1Aの変形例を示す断面図である。配管モジュール1Bは、配管2Bおよび配管3を備える。配管2Bは、管本体10と、フランジ11Bとを含む。フランジ11Bは、可動フランジ12と、固定フランジ13Bとを含む。固定フランジ13Bは、管本体10の外周面に溶接部96によって固定されている。固定フランジ13Bは、筒部97と、フランジ部98とを含む。管本体10は、筒部97内に挿入されている。このように、固定フランジとしては、各種形状のものを採用することができる。
(実施の形態3)
図15などを用いて、本実施の形態3に係る配管モジュール1Cについて説明する。図15は、配管モジュール1Cを示す断面図である。配管モジュール1Cは、配管2Cおよび配管3Cを備える。
配管2Cは、管本体10と、フランジ11Cとを含む。フランジ11Cは、可動フランジ12Cと、固定フランジ13とを含む。可動フランジ12Cは、側面21に形成された環状凸部94を含む。配管3Cは、管本体40と、固定フランジ41Cとを含む。固定フランジ41Cの円環状面52には、環状凹部95が形成されている。
そして、環状凸部94は、環状凹部95に嵌まり込み、環状凸部94は環状凹部95と係合する。
このため、配管2Cおよび配管3Cが軸ずれした状態において、可動フランジ12Cを固定フランジ41Cに位置合わせさせる工程において、環状凹部95に環状凸部94を嵌め込むことで、容易に可動フランジ12Cを固定フランジ41Cに容易に位置合わせさせることができる。
これに伴い、クランプ器具4を可動フランジ12Cおよび固定フランジ41Cに装着しやすくなり、配管2Cおよび配管3Cの接続を簡単に実施することができる。
なお、固定フランジ13Cおよび固定フランジ41Cを互いに係合させるための構成としては、各種の形状を採用することができる。たとえば、環状凹部95に替えて、段差部を形成して、段差部に環状凸部94がはまり込むようにしてもよい。図15に示す例においては、可動フランジ12Cに凸部を形成すると共に固定フランジ41Cに凹部を形成しているが、可動フランジ12Cに凹部を形成すると共に固定フランジ41Cに凸部を形成するようにしてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
1,1A,1B,1C 配管モジュール、2,2A,2B,2C,3,3C 配管、4 クランプ器具、5 ガスケット、10,40 管本体、11,11A,11B,11C フランジ、12,12C 可動フランジ、13,13A,13B,13C,41,41C 固定フランジ、14,15,20,21,45,46,57,58 側面、16,27,28,33 開口部、22,47 外周面、23,78,82 内周面、24 挿入孔、25 平坦面、26 テーパ面、30,32 円筒内周面、31,50,52 円環状面、34 端部、35 隙間、42,90,96 溶接部、51 環状溝、59 貫通孔、60,61 クランプ片、62 連結リング、63 ボルト、64 ナット、65,70 本体部、66,71 カール部、67,72 張出部、68,73 接触片、75 外周壁、76,77,84,85 側壁、79 天面、80,81,87,88 内側面、83 外周璧、86 底面、91,97 筒部、92 拡径部、93,98 フランジ部、94 環状凸部、95 環状凹部。

Claims (5)

  1. 第1配管と、
    第2配管と、
    前記第1配管および前記第2配管を接続するクランプ器具と、
    を備え、
    前記第1配管は、
    第1管本体と、
    前記第1管本体に設けられると共に、前記第1管本体の外周面から外方向に張り出すように形成された第1フランジとを含み、
    前記第2配管は、
    第2管本体と、
    前記第2管本体に設けられると共に、前記第2管本体の外周面から外方向に張り出すように形成された第2フランジとを含み、
    前記第1フランジは、
    前記第1管本体に固定されると共に前記第1管本体の外周面から外方向に張り出すように形成された固定フランジと、
    前記固定フランジに沿って相対的に移動可能に設けられた可動フランジとを含み、
    前記クランプ器具は、前記可動フランジおよび前記第2フランジを挟み込む、配管モジュール。
  2. 前記可動フランジには、前記第1管本体が挿入される挿入孔が形成されており、
    前記挿入孔を形成する前記可動フランジの内周面と、前記第1管本体の外周面との間には隙間が形成された、請求項1に記載の配管モジュール。
  3. 前記第2フランジは、前記第2管本体に固定された、請求項1または請求項2に記載の配管モジュール。
  4. 前記可動フランジは前記第2フランジと接触する第1接触面を含み、
    前記第2フランジは前記可動フランジと接触する第2接触面を含み、
    前記第1接触面および前記第2接触面の一方の接触面には第1係合部が形成されており、
    前記第1接触面および前記第2接触面の他方の接触面には、前記第1係合部と係合する第2係合部が形成された、請求項1から請求項3のいずれかに記載の配管モジュール。
  5. 前記固定フランジおよび前記第2フランジの間に挟み込まれたガスケットをさらに備える、請求項1から請求項4のいずれかに記載の配管モジュール。
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