JPH07107438B2 - セラミツクス管体の接続構造及びその接続方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセラミックス管体の接続構造及びその接続方法
に関する。

［従来技術及びその問題点］ 従来のセラミックス管体の接続構造及び接続方法として
は，（ａ）金属フランジ，（ｂ）ネジ止め，又は（ｃ）
接着剤を利用してなるものが一般的である。

しかし，このような従来技術にあっては夫々以下のよう
な問題点を有していた。すなわち，（ａ）金属フランジ
に係るものは，セラミックス管体特にその端部が金属製
フランジと接触することによって欠け・割れを生じ，ま
た不均等締めによる漏れ発生の問題があり，（ｂ）ネジ
止めに係るものはネジ成形が非常に困難であるという作
業性の問題があり，（ｃ）接着剤に係るものは接続部位
の接合強度が非常に低いという問題がある。

近時，これらの問題点を解決するため、セラミックス管
体の端部を断面円弧状外周面として接合させる方法も提
案されている（特開昭58−17289）が，前記（ｂ）と同
様，成形困難性の問題を有するほか，接続管体が軸方向
に離脱し易いという問題を併有していた。

なお、セラミックス管体ではなく高分子材製管体の接続
構造としては、管端部外周に螺条を設けた１対の管と、
前記螺条と螺合する螺条を管の内周に有して成る継手フ
ランジ体から構成されるものもある（実公昭62−35994
号公報）。

しかし、セラミックスほ高分子材と比較して高度がはる
かに高いので、螺条の形成がそもそも極めて困難である
と共に、加工工具の消耗が激しく、より長い加工時間が
必要になるので、製造コストが上昇してしまう。

また、螺条形成の際には、高分子材の場合とは異なり、
割れや欠けが発生しやすいので、安定した製造が困難で
あり、高分子材と比較して歩留も低くなり、この点から
も製造コストがより一層上昇する。

また、あらかじめ螺条を形成しておいてから焼成するこ
とも考えられるが、この場合には焼成時の変形・収縮等
により精密な寸法精度で螺条を形成することが困難であ
る。管の螺条は、その一部でも変形してしまうと、継手
フランジ体と螺合できなくなるので使用不能になってし
まう。よつて、高分子材と比較して歩留が低く、製造コ
ストも上昇してしまう。

従って、実公昭62−35994号公報の接続構造は、管がセ
ラミックス製の場合には採用することができない。

一方、実願昭60−1634号（実開昭61−7992号）のマイク
ロフィルムには、管体の内壁部をセラミックス成形体、
外壁部をアルミニム等の低融点金属部材で形成した鋳ぐ
るみ管が記載されている。

しかし、前記鋳ぐるみ管は次の問題点を有する。

即ち、アルミニウム等の低融点金属部材での鋳ぐるみの
場合には、低融点金属部材に２％前後の収縮が生じる。
そのため、セラミックス管体（内壁部）には、圧縮応力
が生じて残存し、セラミックス管体に割れ、キレ等の破
損を発生させる、又は発生させる可能性が高いという問
題点がある。

また、アルミニウム等の低融点金属部材の鋳込み湯の温
度は、かなり高温なので、セラミックス管体にかなりの
熱衝撃を及ぼし、セラミックス管体に割れ、キレ等の破
損をより一層発生させるという問題点がある。

そのため、セラミックス管体を金属部材で鋳ぐるむ場合
には、セラミックス管体を金属部材で直接鋳ぐるむので
はなく、セラミックス管体の外周にクッション材等を巻
き付け、鋳ぐるみに用いる金属材料の収縮による応力や
熱応力を緩和させる必要がある。

さらに、アルミニウム等の低融点金属材料であるフラン
ジは、荷重や衝撃の吸収が著しく劣るので、セラミック
ス管体に割れ、キレ等の破損が生じやすいという問題点
を有している。

本発明の課題は，上記従来技術の問題点を解消すること
にある。すなわち，セラミックス管体特に接続部位とな
るその端部を欠け，割れから防止して保護し，確実に固
定でき，しかも成形困難性を有さないセラミックス管体
の接続構造及びその接続方法を提供することにある。

［課題解決のための手段］ 本発明者は，かかる実情に鑑み上記課題を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果，セラミックス管体をボルトにより
接続する場合，セラミックス管体の接続端部を注入硬化
性高分子材料で鋳ぐるんでフランジとなし，該フランジ
によりボルト等の締結部材を保持し得るようにして接続
に供したところ，従来のものに比して極めて優れた結果
を得ることを見出し，ここに提案するものである。

すなわち，本発明に係るセラミックス管体の接続構造
は，前記管体の少なくとも一端部の外周部に備えられ，
注入硬化性高分子材料の鋳ぐるみによって形成され，ボ
ルト等の締結部材を保持可能に形成したフランジを有
し、前記フランジは、前記管体の軸方向への移動を規制
され前記管体に密着することを特徴とする。

又，本発明に係るセラミックス管体の接続方法は，セラ
ミックス管体の一端部において，（ａ）その少なくとも
外周部を注入硬化性高分子材料で鋳ぐるみ，フランジを
形成する工程，及び（ｂ）前記フランジ内に締結部材を
保持する工程を含むことを特徴とする。

［作用］ こうした特徴を有する本発明にあっては，セラミックス
管体の接続端部の周囲に鋳ぐるみによる注入硬化性高分
子材料が存在し，接続端部を保護している。

鋳ぐるみ材は注入硬化性高分子材料であるので，硬化時
に収縮してテーパ管体に密着される。

フランジはセラミックス管体とは別個に鋳ぐるみによっ
て形成され，かつ，該フランジによって締結部材（ボル
ト等）は保持されて接続に供される。

［好適な実施態様］ 高分子材料としては，注入硬化性の他，次のような特性
を具備することが好ましい。尚，各数値はJIS K 6301の
試験方法に拠るものである。

高硬度かつ高強度であること。例えば，硬度が85以
上，より好ましくは90以上であり，引張強さが300以上
より好ましくは450kg f/cm²以上であること。これによ
って，締付力にも充分に耐え，また経時的劣化が少な
く，耐久性に優れたものとなる。

ある程度の弾性を有すること。例えば，伸びが300以
上，より好ましくは450以上であること。これによっ
て，均等締めに寄与できる。

必要に応じ耐薬品性及び耐摩耗性を有すること。例え
ば，耐薬品性としては耐老化性，耐油性，耐水性が挙げ
られ，また摩耗減量（アクロン摩耗試験機荷重10Lbs傾
角15゜1000回転による）が0.30cc/1000回以下，より好
ましくは0.10cc/1000回以下であること。これによっ
て，使用目的に適したものとなる。

具体的に云えば，ウレタンゴム又は樹脂，その他アクリ
ルニトリルブタジエンゴム（NBR），クロロプレンゴム
（CR）等の合成ゴムが挙げられる。

ボルト等の締結部材はボルト又はそのリング部材による
連結体が好ましいが，ユニオンソケット等の公知の螺着
式締結具又は，公知のフランジ・ボルトセットでもよ
い。

締結部材はフランジに埋設されていることが好ましい。
締結部材として例えばボルトを用いた場合，埋設部位
は，ボルトの基部の内周面がテーパ管体の外周面に当接
される位置にするとよい。フランジの外周形状は，円形
のほか角形であってもよい。

フランジはセラミックス管体の軸方向端面に延在して形
成されていることが好ましい。これによって，フランジ
は，パッキン又はＯリングとしての機能をも果たす。

セラミックス管体の端部には，その外周面に形成され，
ボルトの締付方向に向かって拡径するテーパ面を有する
か，又は端部の外周部に位置し，ボルトの基部よりも該
ボルトの締付方向において径方向外方に突出する段部を
有することが好ましい。これによって，ボルトについて
その締付方向への移動を規制することができる。

セラミックス管体の端部は，その外周面が粗面とされる
か，又は軸方向に断面で見て凹凸面を有することが好ま
しい。これによって，セラミックス管体とフランジとの
結合がより強固となる。凹凸面は，外周面に突起又は溝
を軸方向に沿って適当間隔で備えることにより形成され
る。こうした突起又は溝は周回り方向において連続的に
形成しリング状としたり，又断続的に形成して波状にす
るとよい。

本発明は，接続すべき管体のうち少なくとも一方がセラ
ミックス管体である場合に適用できるが，双方ともにセ
ラミックス管体である場合に特に有用である。その場
合，双方のセラミックス管体について，注入硬化性高分
子材料の鋳ぐるみによってフランジを形成し，一方のフ
ランジには前記ボルトの少なくとも基部を保持させ，他
方のフランジにはボルトの軸部が嵌挿される孔を形成す
るとよい。そして，一方又は双方のフランジについて，
軸方向端面（突合せ面）に延在させるとよい。

［実施例］ 以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は第一実施例を示したもので，簡略化のため接続
部分のみ示している。同図において,1,2が接続すべき一
対の管体である。本例では，両管体1,2ともにセラミッ
クス製である。管体１の端部には，その外周部にウレタ
ンゴムの鋳ぐるみによってフランジ３が形成されてい
る。使用したウレタンゴムの特性を第１表及び第２表に
示す。

フランジ３内には，ボルトの基部としてのリング４が管
体１と同心的に埋設される。リング４の一面側（管体１
端面寄り側）には，周回り方向に適当間隔をもって複数
のボルト５…が備えられ，その軸部先端が管体１の軸方
向に沿ってフランジ３外に突出されている。ボルト５…
について，その数，間隔及び突出長さ等は適宜選択され
る。管体１の外周面には複数のリング状突起６…が形成
されている。

一方，前記管体２の端部にも，その外周部に前記ウレタ
ンゴムの鋳ぐるみによってフランジ７が形成されてい
る。フランジ７には，前記ボルト５…に対応させて複数
の孔８…が形成されており，締付時においてこの孔８…
内にボルト５…が嵌挿されるようになっている。管体２
の外周面にも同様に突起９…が形成される。尚,10は管
体１と２（及びフランジ３と７）との間に介装されるパ
ッキン,11…はナット，そして12…はワッシャである。

このような構成の接続構造にあっては，ボルト５…とナ
ット11…とを締付けしたとき，両要素５…と11…との間
に注入硬化性ウレタンゴムから成るフランジ3,7が介在
しているので，管体1,2同士は均等に締付けられ，確実
に接続される。又、フランジ3,7は管体1,2とは別体であ
るが，注入硬化性であるので硬化時に収縮し，各部位に
おいて強固に密着結合される。

本例においては，ボルト５…の基部としてのリング４が
フランジ３内に埋設されているので，締付力をフランジ
３全体に分散でき，不均等締めを極力抑止できる。又，
突起６…の存在によって管体１とフランジ３との相対移
動が，突起９…の存在によって管体２とフランジ７との
相対移動が規制され，したがって各フランジ3,7が管体
1,2に夫々より一層強固に結合されている。

第２図は第二実施例を示したもので，前記実施例と同一
構成要素には同一符号を付してその説明は省略する（以
下の実施例においても同じ）。本例は，管体２が外向き
フランジ付の金属製である場合である。

第３図は第三実施例を示したもので，本例ではフランジ
３にもボルト５…が嵌挿させる孔13…を形成し，ボルト
（ボス部を有するもの）５…を夫々別個に各孔13…にお
いて保持させるようにしたものである。また第１図のワ
ッシャ12に代り，リング状の底金12′を用いる。

第４図は第四実施例を示したもので，本例ではフランジ
3,7を夫々管体1,2の端面に沿って径方向内方へ延在さ
せ，この延在部によってパッキン機能を兼ねたものであ
る。

第５図は第五実施例を示したもので，本例では管体１の
外周面が締付方向に向かって徐々に拡径するテーパ面と
され，かつ，その外周面がリング４の内周面に当接して
いる。よって，締付時におけるリング４の移動を規制で
き，管体１と２との接続をより一層安定に維持できる。
なお各ボルト５のヘッド部はリング４として一体化され
ている。

第６図は第六実施例を示したもので，本例では管体１の
最端外周部が径方向外方に突出した段部14となってお
り，これによって前記第五実施例におけるテーパ面と同
様，管体1,2同士の接続を安定に維持している。又，管
体１の外周面には複数のリング状溝６…が形成され，突
起同様に管体1,2とフランジ3,7とをそれぞれ強固に結合
させている。なおリング４は各ボルト５の共通のヘッド
部を成す。

尚，鋳ぐるみフランジ3,7とは別個にボルト５…を保持
するための金属フランジを備えてもよい。この場合，鋳
ぐるみフランジ3,7は単に段部14と同様に締付時におけ
る金属フランジ又はリングの移動を規制する機能を果た
すことになる。金属フランジに代り，ユニオンソケット
等の螺着式締結手段を鋳ぐるみフランジに軸方向に係合
させてその外周に配してもよく，小径の場合有利であ
る。

［効果］ 本発明によれば，次のような種々の効果を奏する。

（１）セラミックス管体の端部に高分子材料の鋳ぐるみ
によって形成されたフランジが存在するので端部が保護
され，その欠け，割れを防止でき，鋳ぐるみフランジ自
体は損傷しにくいので，耐久性に優れた接続構造であ
る。セラミックスフランジでなく鋳ぐるみフランジであ
ることにより，接続作業時における損傷防止に大きく寄
与する。

（２）フランジは高分子材料の鋳ぐるみによって形成さ
れ，またセラミックス管体自体にフランジを形成する必
要がないので，フランジ成形が容易である。

（３）高分子材料の鋳ぐるみによって形成されたフラン
ジは従来の金属フランジ又はセラミックスフランジに比
して弾性に富むので，均等締めが可能であり，したがっ
て漏れを極力抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は夫々第一実施例ないし第六実施例を示
した縦断面図である。 1,2……管体（セラミックス管体） 3,7……フランジ ４……リング（ボルトの基部） ５……ボルト（締付部材） ６……突起（凹凸面）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックス管体を締結部材により接続し
   て成る接続構造において、 前記管体の少なくとも一端部の外周部に備えられ、注入
   硬化性高分子材料の鋳ぐるみによって形成され、前記締
   結部材を保持可能に形成したフランジを有し、 前記フランジは、前記管体の軸方向への移動を規制され
   前記管体に密着することを特徴とするセラミックス管体
   の接続構造。
2. 【請求項２】前記注入硬化性高分子材料がウレタンゴム
   又は樹脂である特許請求の範囲第１項記載の接続構造。
3. 【請求項３】前記締結部材が前記フランジに埋設されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の接続構造。
4. 【請求項４】前記フランジが前記管体の端面に延在して
   いる特許請求の範囲第１項記載の接続構造。
5. 【請求項５】前記一端部の外周面が前記締結部材の締付
   方向に向かって拡径するテーパ面である特許請求の範囲
   第１項記載の性続構造。
6. 【請求項６】前記一端部の外周部が前記締結部材の基部
   よりも該締結部材の締付方向において径方向外方に突出
   する段部を有する特許請求の範囲第１項記載の接続構
   造。
7. 【請求項７】前記一端部の外周面が粗面ないし凹凸面を
   有する特許請求の範囲第１項記載の接続構造。
8. 【請求項８】セラミックス管体の一端部において、 （ａ）その少なくとも外周部を注入硬化性高分子材料で
   鋳ぐるみ、フランジを形成する工程、及び、 （ｂ）前記フランジに締結部材を保持する工程、 を含むことを特徴とするセラミックス管体の接続方法。
9. 【請求項９】前記（ａ）工程及び（ｂ）工程を同時に行
   なう特許請求の範囲第８項記載の接続方法。