JP3141837U - ルーズフランジ式管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】管内圧が高くなるほど、弾性ガスケットが補強リングの方へ圧着されて密封力を増し、且つ各ボルトによる締め付け力は抜管力に耐える程度であればよいルーズフランジ式管継手を提供する。
【解決手段】両ルーズフランジ２の内側端面に円形凹み５をそれぞれ形成し、且つ密封部材として、円環状の弾性ガスケット１０および該ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リング９を用い、組み立ての際に、パイプ端部のつば部８をルーズフランジの円形凹みに収容するとともに、両つば部間に弾性ガスケットおよび補強リングを配置した後に両ルーズフランジを締め付ける。
【選択図】図１

Description

本考案は、管内圧が高くなるほど弾性ガスケットが補強リングの方へ圧着されて密封力を増し、且つ弾性ガスケットが負圧の際に変形することが少ないルーズフランジ式管継手に関する。

水道や空調などの配管工事では、あらかじめ配管図を作成し、この配管図に従って金属パイプを工場で加工しており、金属パイプを直線状に接続するには、連結部分の機械強度および大径管の配管作業性などの点でフランジ式の結合方式が好ましい。固定フランジ式の管継手では、フランジをパイプ端部に溶接するため、配管時にフランジのボルト貫通孔を一致させるのが容易でなく、金属パイプを強引に捩ってでもボルト孔を一致させなければならず、これが配管作業の遅延原因とパイプの損傷要因になりやすい。

ルーズフランジ式管継手は、特開平９−１４５４５号に添付の図５などで数多く開示されており、固定フランジ式の管継手に比べてボルト孔を一致させることが容易である。図５に例示するように、ルーズフランジ１００は、金属パイプ１０２，１０２と別個に形成し、パイプ端部にスタブエンドを溶接するかまたはパイプ端部をつば出し加工する前に、金属パイプ１０２にそれぞれ嵌合しておく。両フランジ１００には、円周方向に等間隔に複数のボルト貫通孔１０４を設ける。両パイプのつば部１０６の表面をシートパッキン１０８を介して突き合わせ、各貫通孔１０４にボルト１１０を通してナットで締め付ける。シートパッキン１０８は、一般に硬質樹脂や硬質ゴムなどからなり、金属パイプ本体に比べて軟質であるため、管内が高圧化したり負圧になった際に塑性変形しないように、図５のようにつば部１０６とほぼ同じ大きさの表面積に定め、摩擦抵抗で変形しないようにすることを要する。

従来のルーズフランジ式管継手では、介在したシートパッキン１０８によってパイプ１０２，１０２間で高い密封力を確保するために、各ボルト１１０による締め付け力を相当に強くしなければならず、このボルトの締め過ぎでシートパッキン１０８が割れて漏水が発生することがある。また、強い締め付け力を要するため、ルーズフランジ１００も高い強度が必要となり、その重量が重くなるうえに、フランジ外径も大きくなるので作業現場において作業スペースが確保しにくくなる。

ルーズフランジ式管継手において、両パイプ間で高い密封力を得るために、シートパッキンとともにＯリングを使用することは、特開平９−１４５４５号または実開平４−１３３４３０号などから公知である。特開平９−１４５４５号は、図４において、パッキンの内周面側にＯリングを配置し、該パッキンの外径はルーズフランジの外径とほぼ同じである。一方、実開平４−１３３４３０号は、図２において、シートパッキンに相当するアウタリングの内周面側にＯリングを配置し、該アウタリングの外径はパイプつば部の外径よりも大きい。
特開平９−１４５４５号公報 実開平４−１３３４３０号公報

特開平９−１４５４５号や実開平４−１３３４３０号のように、ルーズフランジ式管継手においてＯリングを併用すると、両パイプ間の密封力を比較的高くできるけれども、ボルトの締め過ぎを防止できるほど密封力が高くなるわけでなく、強い締め付け力を要する点は従来とほぼ同様である。このＯリングは、通常、円形断面の弾性素材であるから、パイプ内部が負圧になった際に内方へ変形しやすく、両パイプ間の密封力が多少低下するという問題が生じる。

また、特開平９−１４５４５号では、シートパッキンの外径はルーズフランジの外径とほぼ同じであり、ルーズフランジはフランジの大きさに応じて重量が重くなり、該フランジの外径も大きいので作業現場において作業スペースを確保しにくい。一方、実開平４−１３３４３０号では、パッキンに相当するアウタリングの素材は明確でないけれども、該アウタリングの外径はパイプつば部の外径より大きく且つ軸方向幅もかなり大きくなり、アウタリングの加工の際にコストと手間が掛かるうえに、据え付け時にアウタリングの位置決めも難かしい。

本考案は、従来のルーズフランジ式管継手に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、管内圧が高くなればなるほど弾性ガスケットによる密封力を増大するルーズフランジ式管継手を提供することを目的としている。本考案の他の目的は、ボルトによる強い締め付け力が必要ないので、締付けボルトの本数を従来よりもほぼ半減できるルーズフランジ式管継手を提供することである。本考案の別の目的は、パイプ内部が負圧になっても、弾性ガスケットが内方へ変形することが少ないルーズフランジ式管継手を提供することである。

本考案に係るルーズフランジ式管継手は、パイプ端部をつば出し加工するかまたはスタブエンドを溶接し、両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを結合して締め付ける。本考案に係るルーズフランジ式管継手は、両ルーズフランジの内側端面に円形凹みをそれぞれ形成し、且つ密封部材として、円環状の弾性ガスケットおよび該ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リングを用い、組み立ての際に、パイプ端部のつば部をルーズフランジの円形凹みに収容するとともに、両つば部間に弾性ガスケットおよび補強リングを配置した後に両ルーズフランジを締め付ける。

本考案に係るルーズフランジ式管継手において、ルーズフランジにおける円形凹みの深さは、パイプ端部のつば部の厚みと、補強リングの厚みの半分との加算値とほぼ同等またはその加算値よりも小さい。弾性ガスケットは横断面がほぼ矩形であって、その内周面が軸方向においてほぼ逆Ｖ字形であると好ましい。補強リングはステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製であり、弾性ガスケットはゴムまたはプラスチック製であると好ましい。好ましくは、補強リングは矩形断面を有し、その軸方向幅は弾性ガスケットの軸方向幅よりも該ガスケットの圧縮分だけ薄く、弾性ガスケットの軸方向幅の５０〜９５％である。

本考案を図面によって説明すると、図１に示すルーズフランジ式管継手１において、接続パイプ７，７は、同一または類似の金属管あるいはプラスチック管であり、異なる内径のパイプまたは金属管とプラスチック管を用いてもよい。パイプ７およびルーズフランジ２には、種々の金属が使用可能であるが、好ましくはパイプ７はステンレス鋼製であり、ルーズフランジ２はステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製である。炭素鋼または鋳物製の場合は、亜鉛めっきやプラスチックコーティングを施してもよい。

ルーズフランジ２は、一般に図３に例示するような円形平面であるが、その輪郭を図２に示すように取付孔６が存在する部分２６以外を凹ましてコンパクト化することも可能であり、円形凹み５を設けていればその輪郭が角形や楕円形平面などでもよい。ルーズフランジ２は、円形凹み５を有していても厚みは従来とほぼ同じであって、より高圧で締め付けることを要する場合には、図４に例示するように肉厚のフランジを用いる。

ルーズフランジ２について、その内径つまり貫通孔３の直径は、接続すべきパイプ７の外径にほぼ等しくてもまたは若干余裕があってもよい。円形凹み５の直径は、パイプ端部のつば部８の外径および補強リング９の外径とほぼ等しいかまたは僅かに大きくなるように定める。また、円形凹み５の深さは、パイプ端部のつば部８の厚みと、補強リング９の厚みの半分との加算値とほぼ同等またはその加算値よりも小さくなるように定める（図１参照）。

円環状の弾性ガスケット１０は、弾性に富んだゴムまたはプラスチック製であり、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどを用い、化学プラントなどの配管に用いる場合には、その周面に耐腐食性の薄膜をコーティングすると好ましい。弾性ガスケット１０では、その外径は補強リング９の内径にほぼ等しく、且つその内径はパイプ７の内径よりも大きいかまたはほぼ等しい。弾性ガスケット１０は、通常、補強リング９と別体で嵌め込んで設置すればよい。弾性ガスケット１０は、圧縮変形されて厚みが７５〜９５％に減少すると、補強リング９の厚みと一致することになる（図４参照）。

弾性ガスケット１０は、図４に示すように、横断面がほぼ矩形であって、その内周面が軸方向においてほぼ逆Ｖ字形であり、補強リング９の方へ圧着されやすいように、その横断面の下方中央部に凹み１８（図４）を有する。弾性ガスケット１０において、凹み１８の逆Ｖ字形断面には逆Ｕ字形や半円形なども包含する。ガスケット１０の横断面において、Ｖ字形の開先角度は通常９０°を超えているので、該ガスケット１０の外周面２２が、側面２０とつば部端面との間よりも強く補強リング９の内周面と密着する。

円環状の補強リング９は、図１または図４に示すように矩形断面であり、薄いステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製などであり、炭素鋼または鋳物製の場合には亜鉛めっきや樹脂コーティングなどの防食加工を施す。補強リング９は、その外径がパイプ７のつば部８の外径とほぼ等しく、且つその内径はパイプ７の内径よりも大きいなるように定める。補強リング９の強度は、管内圧に対する接続パイプ７の強度とほぼ同等程度であればよい。このため、補強リング９の厚みＴ１は、通常、接続パイプ７の厚みＴ２とほぼ同じまたはそれ以上に定めることになる。

補強リング９において、その軸方向幅Ｗ１は弾性ガスケット１０の軸方向幅Ｗ２よりも該ガスケットの圧縮分だけ薄くし（図４参照）、通常、弾性ガスケット１０の軸方向幅Ｗ２の７５〜９５％に定める。軸方向幅Ｗ１は、弾性ガスケット１０が比較的軟質の場合には軸方向幅Ｗ２の７５％に近づき、弾性ガスケット１０が比較的硬質の場合には軸方向幅Ｗ２の９５％に近づく。

補強リング９は、ボルト１４による締め付けの際に殆ど変形しないので、この際にパイプ７のつば部表面を補強リング９の表面と密着させることを要する。補強リング９は、図１や図４に示すように両フランジ２，２の端面が完全に密接するならば不要であるが、実際には両フランジの端面間に間隙が生じるので設置することが必要である。補強リング９は、弾性ガスケット１０とあらかじめ密着させて一体化しても、その口径を多少小さくしてガスケット内部にインサートすることも可能である。

ルーズフランジ式管継手１は、図１に示すように、パイプ７，７にルーズフランジ２をそれぞれ嵌合した後に、該パイプの端部をつば出し加工またはスタブエンドを溶接する。このつば出し加工は、例えば、パイプ加工工場や配管現場において、公知のつば出し加工機によってつば部８を直径方向外方へ直角に形成し、ついで該パイプの他方の端部も同様につば出し加工する。この後に、パイプ７のつば部８の端面間に補強リング９および弾性ガスケット１０を介在させ、ついでボルト１４とナット１６で両フランジ２，２を結合して締め付ける。また、つば出し加工の後に、半割り型のフランジを嵌合してからリング状化することも可能である。

例えば、この組立ての際に、パイプ７の端部にリングバンドなどの仮止め金具ついでフランジ２を嵌合してから、パイプ７の端部をつば出し加工すると好ましい。配管現場において、垂直や傾斜方向などに配置したパイプ７，７のつば部８を近接させ、２個のフランジ２，２を位置決めする。この際に、この仮止め金具をフランジ２のすぐ後方に配置すると、該仮止め金具の締め付けによってフランジ２が重くてもその落下やずれを防止できる。パイプ結合作業が完了すると、パイプ７を壁面などに固定することを要する。この固定作業の際に、止め金具をパイプ周面に沿ってＵボルトなどの固定金具（図示しない）の取付け位置まで移動し、該固定金具の内側において静止し、ついでこの固定金具を締め付けてパイプ７，７を固定すればよい。

ルーズフランジ式管継手１において、弾性ガスケット１０の厚みが比較的薄く且つパイプ内部が極端に負圧化する可能性がある場合には、弾性ガスケット１０の内周側にさらに保持リング２８（図４）を配置しておいてもよい。保持リング２８は、円形または矩形断面であり、ステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製である。保持リング２８の直径は、弾性ガスケット１０の内径よりもわずかに小さいが、パイプ内径よりも大きく、その厚みは補強リング９の厚みと同等またはそれ以下であればよい。保持リング２８は、接続パイプ７，７の内部が負圧になった際に、弾性ガスケット１０が内方変形して漏水事故が発生することを未然に防止する。

本考案に係るルーズフランジ式管継手は、比較的圧縮変形しやすい弾性ガスケットを用いて密封するので、各ボルトによる締め付け力は抜管力に耐える程度であればよく、従来のシートパッキンのように強く締め付ける必要がなく、しかもパイプ内部が負圧になっても漏水が発生することは殆ど生じない。本考案のルーズフランジ式管継手は、接続パイプのつば部の円形凹み内に円環状の補強リングおよび弾性ガスケットを配置し、管内圧が高くなればなるほど、圧縮変形の弾性ガスケットのシール側面および外周面が補強リングの方へ圧着され、高い密封力を得ることができる。

本考案のルーズフランジ式管継手は、この高い密封力により、ボルトによる強い締め付け力が必要なく、締め付け時および使用時に弾性ガスケットが破損しないので漏水の問題が発生しない。本考案のルーズフランジ式管継手では、ボルトによる強い締め付け力が必要ないので、締付けボルトの本数を従来よりもほぼ半減でき、ルーズフランジを薄く且つフランジ外径を比較的小さくでき、作業現場において作業スペースが確保しやすく、パイプ接続作業が容易になる。

次に、本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案は実施例に限定されるものではない。図１に示すルーズフランジ式管継手１において、金属製のルーズフランジ２，２は、図２に示すように中心貫通孔３を有するほぼドーナツ形平面であり、その内側端面に同心状に円形凹み５をそれぞれ形成する。ルーズフランジ２には、円形凹み５よりも外側に４個のボルト取付孔６を円周方向に等間隔に設ける。

接続すべきパイプ７，７は、ルーズフランジ２と別個に形成する。パイプ７，７は、同一または類似の金属管あるいはプラスチック管であり、金属管とプラスチック管を用いることも可能である。パイプ７には、その管端部をつば出し加工するかまたは管端部にスタブエンド（図示しない）を溶接する前に、ルーズフランジ２を嵌合しておくかまたはまたは半割り型のルーズフランジ（図示しない）をつば出し加工後に嵌合する。

ルーズフランジ２について、中心貫通孔３の直径は、接続すべきパイプ７の外径にほぼ等しい。円形凹み５の直径は、パイプ端部のつば部８の外径および補強リング９の外径とほぼ等しくなるように定める。また、円形凹み５の深さは、パイプ端部のつば部８の厚みと、補強リング９の厚みの半分との加算値よりも僅かに大きくなるように定める（図１参照）。

補強リング９は、円環状であってステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製である。補強リング９は、その外径がパイプ７のつば部８の外径とほぼ等しく、且つその内径はパイプ７の内径よりも大きい。補強リング９は、管内圧に対する接続パイプ７の強度とほぼ同等になるように、該補強リングの厚みＴ１を接続パイプ７の厚みＴ２とほぼ同じまたはそれ以上に定める。

補強リング９は、図１または図４に示すように矩形断面を有する。補強リング９の軸方向幅Ｗ１は、弾性ガスケット１０の軸方向幅Ｗ２よりも該ガスケットの圧縮分だけ薄くし（図４参照）、通常、弾性ガスケット１０の軸方向幅Ｗ２の７５〜９５％に定める。

弾性ガスケット１０は、弾性に富んだゴムまたはプラスチック製であり、図４に示すようにその横断面がほぼ矩形であって、その内周面が軸方向において逆Ｖ字形である。弾性ガスケット１０は、その外径が補強リング９の内径にほぼ等しくなるように定め、且つその内径はパイプ７の内径よりも大きい。

弾性ガスケット１０において、その内周面が軸方向において逆Ｖ字形であるため、該横断面の下方中央部がやや凹んでおり、この凹み１８（図４）によってパイプ内部の圧力で弾性ガスケット１０の側面２０，２０がパイプ７のつば部表面におよび外周面２２が補強リング９の方へ圧着されることになる。ガスケット１０の横断面において、Ｖ字形の開先角度は通常９０°を超えているので、該ガスケット１０の外周面２２は側面２０，２０よりも強く外方へ密着される。

双方のパイプ７，７は、補強リング９および弾性ガスケット１０を介在させてつば部８の表面を突き合わせ、４本のボルト１４を両ルーズフランジの各取付孔６に通してナット１６で締め付けて組み立てる。この際に、パイプ端部のつば部８はルーズフランジ２の円形凹み５内に収容され、この位置決めの後に、４本のボルト１４をナット１６で締め付ければよい。

ルーズフランジ式管継手１では、比較的圧縮変形しやすい弾性ガスケット１０で図１のように密着させるので、各ボルト１４による締め付け力は抜管力に耐える程度であればよく、従来のシートパッキンのように強く締め付ける必要がない。このため、締付けボルトの本数を従来よりもほぼ半減でき、接続パイプ７のつば部８，８の密着面の面積は、従来よりも小さくてもよく、つば部８の外径を従来よりも小さくできる。また、４個のボルト取付孔６を有するフランジ２は、その内径は接続パイプ７の外径にほぼ等しく且つ図５に示す従来のフランジ１００に比べて外径が小さく、その輪郭は図２に示すように取付孔６が存在する部分２６以外を凹ますことが可能であり、全体がコンパクトになることで省スペース化を図ることができる。

本考案に係るルーズフランジ式管継手を示す縦断面図である。 本考案で用いるルーズフランジを示す正面図である。 本考案で用いる補強リングおよび弾性ガスケットを示す正面図である。 補強リングおよび弾性ガスケットの横断面を示す拡大断面図である。 従来のルーズフランジ式管継手を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ルーズフランジ式管継手
２ ルーズフランジ
３ 中心貫通孔
５ 円形凹み
６ ボルト取付孔
７ 接続パイプ
８ つば部
９ 補強リング
１０ 弾性ガスケット
１４ ボルト
１６ ナット

Claims (5)

1. パイプ端部をつば出し加工するかまたはスタブエンドを溶接し、両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを結合して締め付ける管継手であって、両ルーズフランジの内側端面に円形凹みをそれぞれ形成し、且つ密封部材として、円環状の弾性ガスケットおよび該ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リングを用い、組み立ての際に、パイプ端部のつば部をルーズフランジの円形凹みに収容するとともに、両つば部間に弾性ガスケットおよび補強リングを配置した後に両ルーズフランジを締め付けるルーズフランジ式管継手。
2. ルーズフランジにおける円形凹みの深さは、パイプ端部のつば部の厚みと、補強リングの厚みの半分との加算値とほぼ同等またはその加算値よりも小さい請求項１記載の管継手。
3. 弾性ガスケットは横断面がほぼ矩形であって、その内周面が軸方向においてほぼ逆Ｖ字形である請求項１記載の管継手。
4. 補強リングはステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製であり、弾性ガスケットはゴムまたはプラスチック製である請求項１記載の管継手。
5. 補強リングは矩形断面を有し、その軸方向幅は弾性ガスケットの軸方向幅よりも該ガスケットの圧縮分だけ薄く、弾性ガスケットの軸方向幅の７５〜９５％である請求項１記載の管継手。

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