JPS61136092A - 配管用絶縁接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、配管用絶縁接続装置、特に加圧又は高温の流
体を流す金属管の隣接端部を接続固定する新しい有利な
装置に係り、端部を電気的に絶縁し、金属管の一方から
他方へ電流の流れることを防止するとともに、接続施行
が容易であり、かつ接続部を含め高度の気密特性を保持
する配管用絶縁接続装置に関するものである。

〔従来の技術〕

金属管の接続装置は、地上あるいは地中に配設したガス
、水、油等の配送管のほか、地下深部から油、熱水等を
吹上げる井戸用管等に広く使用されているが、近時、金
属管の腐食防止のために外部電源方式が多用されるよう
になった。この場合金属管に直流電圧が印加され、この
印加電圧は周囲の環境条件により異なることから、この
条件を適切に具現するために、また外部への電流の漏洩
に伴う事故発生を防止するために、電気絶縁特性を具備
する絶縁接続装置に対する要求が急激に高まった・ この絶縁接続装置に要求される特性中、主なものを挙げ
ると次のようになる。

まず、常温ないし２５０〜３００℃の温度領域、あるい
は温度の上昇下降の反復する条件下において、必要な電
気絶縁特性を保持することは勿論、冷熱及び機械的衝撃
強度に富み、かつ高度の気密特性を保持すること、機械
的強度については特に井戸用管に使用する場合には長尺
の金属管を懸垂することが必須の使用条件であるために
この懸垂に耐える充分な引張り強度を保持すること、及
び経年変化がな（、長期信頼性を有すること等の一般特
性のほか、現実的な問題として、金属管との接続工程に
おいて特殊な設備を必要とせず、容易に施行できること
が切実に要求される。例えば、油井用鋼管の場合、アメ
リカ石油協会規格（以下、ＡＰＩ規格と記す）により、
管体、接続装置の寸法及び接続用螺子等について規格化
されており、従って絶縁接続装置についても、金属の接
続装置の仕様に準拠することが理想的である。

この種の絶縁接続装置の場合、二つの管体の間に絶縁物
を介在させた構造が基本構造になる。この場合、特性を
最も大きく支配するのは絶縁物である。

以下、この絶縁物について説明する。絶縁物に有機物を
使用した場合には、温度的に問題があり、材料自体の経
年変化により気密特性、電気特性の劣化について致命的
な欠陥があり、現実的には使用不可能である。次にガラ
ス質を使用した場合には温度の急変により亀裂が発生し
たり、あるいは機械的衝撃強度が低いという欠陥があり
、また磁器材料を使用し、低融点金属で封着した場合も
ガラス質の場合と同様に熱的及び機械的衝撃強度が低い
という致命的な欠陥があり、これも現実には使用不可能
である。上記の各種特性を総合して最も優れたものに次
に詳細に説明するガラス・マイカ塑造体よりなる絶縁物
がある。

ガラス・マイカ塑造体とは、ガラス質の粉末とマイカの
粉末との混合粉末を原料とし、この原料粉末をガラス質
が軟化して加圧により流動する温度に加熱し、加熱状態
で加圧成形して得られる絶縁物のことである。

上述のように、絶縁接続装置の構造は石油関連部門に限
らず、各方面に広く使用されているＡＰＩ規格の接続装
置に準拠することが理想的であるので、上記ガラス・マ
イカ塑造体を絶縁物に使用した絶縁接続装置の説明に先
立ち、まずＡＰＩ規格による接続装置及び管体との接続
方法を第２図により説明する。図において、１は接続装
置、２ａは上部管体、２ｂは下部管体、３は接続用螺子
であり、上記接続装置１の両端部内周にはｆｉｌｌＩＩ
！！子３が、管体２ａ、２ｂの端部外周には上記雌螺子
３に螺合する雄螺子３が螺設されている。

接続を行なう場合には、まず下部管体２ｂを把握保持し
、これに接続装置１を回転させて螺合した後、気密を保
持するように締付ける。次に接続装置１を把握保持し、
これに上部管体２ａを回転させて螺合した後、気密を保
持するように締付けて接続を完了する。

そして上述のガラス・マイカ塑造体を絶縁物として使用
したもので、形状寸法がＡＰＩ規格の接続装置と等しい
従来の絶縁接続装置に本件発明者が先に提案したものが
ある。

ここでその構造を第３図により説明する。第３図（８１
は平面図、第３図（ｂ）は縦断面図である。図において
、４は第１の管状部材で、その管本体４ａの先端には薄
肉部である内周管４ｂが一体に設けられ、該内周管４ｂ
の先端部外周面には内周管４ｂの外径より谷径が大きい
雄螺子４Ｃが螺設されている。５は第２の管状部材で、
その管本体５ａの先端には薄肉部である外周管５ｂが一
体に設けられ、該外周管５ｂの先端部内周面には外周管
５ｂの内径より谷径が小さく、第１の管状部材４の雄螺
子４Ｃに螺合する雌螺子５Ｃが螺設されている。第１の
管状部材４の雄螺子４ｃは第２の管状部材５の雌螺子５
ｃに螺通され、螺子４ｃ、５ａ間には空隙６ａが、第１
の管状部材４の内周管４ｂの先端面４ｄと第２の管状部
材５の本体５ａの先端面５ｄとの間には空隙６ｂが、第
１の管状部材４の本体４ａの先端面４ｅと第２の管状部
材５の薄肉部５ｂの先端面５ｅとの間には空隙６ｃが、
また螺子４ｃ、５ｃと外、内周管、、ｒｂ、４ｂとの間
には空隙６ｄ、６ｅが各々設けられて、上記全空隙６ａ
〜６ｅにはガラス・マイカ塑造体からなる絶縁物７が充
填されている。

また１６は第１の管状部材４の本体４ａの上端面から本
体先端面４ｅの間に外周面に近い位置に設けられた貫通
孔で、第３図では３個の貫１１１１孔１６が設げられて
いる。この数は必要に応じ増減される。」−記空隙６ａ
〜６ｅに充填構成されている絶縁物７は」二記貫通孔１
６を通じて充填されたものである。

第１．第２の管状部材４，５の本体４ａ、５ａの内周面
には接続用螺子３ａ、３ｂが螺設されており、これに上
下の各管体２ａ、２ｂの螺子を螺合して管体２ａ、２ｂ
が接続されるようになっている。

そしてこの絶縁接続装置では、絶縁接続装置基体を成形
した後、機械加工により第３図に示す絶縁接続装置に仕
上げて製造されるものである。

次に絶縁接続装置基体の成形方法の一例を第４図により
説明する。第４図（ａ）　（ｂｌは各々加圧成形直前及
び加圧成形完了後の状態を示す。まず使用する管状部材
であるが、第２の管状部材５としては、本体５ａの内径
が製品より小さいものを使用する。

第１の管状部材４としては、本体４ａ及び内周管４ｂの
内径が製品より小さく、かつ第２の管状部材５の本体５
ａの内径と等しく、又本体４ａの上端面に内径が本体４
ａのそれと等しく外径が本体４ａのそれより小さい補助
壁ｆを、薄肉部４ｂの先端面４ｄに内径が管本体４ａの
それと等しく外径が管本体４ａのそれより小さい支持部
４ｇを、管本体４ａの外周面近傍にその上端面から先端
面４ｅに貫通する単数もしくは複数の貫通孔１６を有す
るものを用意し、この第１の管状部材４の雄螺子４ｃを
第２の管状部材５の雌螺子５ｃに螺通させ、支持部４ｇ
を管本体５ａ上に載置し、両管状部材４．５の各対向面
間に、空隙６ａ〜６ｄを構成した状態に組立てて使用す
る。

また成形用金型としては、高さが補助壁４ｆの高さに等
しい分割構造の壁部９．枠１０．及び壁部９の内周面と
補助壁４ｆの外周面との間に嵌合する加圧金１２の３部
品で構成したものを使用する。絶縁物７の原料としては
、ガラス粉末とマイカ粉末とを混合し、水分を加えて湿
潤状態にし、予め別の成形型（図示せず）により壁部９
と補助壁４ｆが構成する空間に挿填し得る円筒状の予備
成形体１４を作成し、これを乾燥して使用する。

そして成形を行なう場合には、加圧金１２はこれを組立
てずに、成形用金型の壁部９と枠１０を組立て、又第１
．第２の管状部材４，５を組立てた状態で、予備成形体
１４とともに各々所定温度に加熱する。この加熱温度で
あるが、成形用金型については使用金属材料に関連して
強度的な制約があり、４００〜４５０℃が限度である。

管状部材については鋼材、ステンレス等の場合には５０
０〜６００℃に、予備成形体１４については使用するガ
ラス質の軟化温度特性により異なるが、６５０〜８００
℃に加熱する。

各々加熱が完了すると、まず組立てた管状部材４．５を
壁部９内に挿填し、次に予備成形体１４を第１の管状部
材４の本体４上の壁部９と補助壁４ｆとが構成する空間
部に挿填し、最後に加圧金１２を予備成形体１４上に載
置する。この状態が第４図ｆａｌに示しである。

次に加圧成形機により加圧金１２を介して予備成形体１
４を加圧する。加圧された予備成形体１４は、貫通孔１
６内を流動し、第１の管状部材４と第２の管状部材５と
が構成する空隙６ａ〜６ｄに達し、全空隙６ａ〜６ｄを
充填して絶縁物７を構成し絶縁接続装置用基体１５が成
形される。この時の状態が第４図（ｂ）に示しである。

上記の加圧成形工程が完了すると、成形品を所定温度に
冷却し、成形用金型を分解して成形した絶縁接続装置基
体１５を取り出し、これに機械加工を施し第３図に示す
絶縁接続装置の製造が完了する。

上記構造の従来の絶縁接続装置では、接続用甥子３ａ、
３ｂが第１．第２の管状部材４．５の本体４ａ、５ａに
螺設されており、この本体４ａ。

５ａは金属製の接続装置と同形状の肉厚品であり、絶縁
構成部と無関係の部位にあり、しかも形状寸法が等しい
ので、管体との接続施行工程において特殊な設備を必要
とせず、使用が極めて安易であることは勿論、その他−
船待性において、例えは引張りを受けた場合には甥子４
ｃ、５ｃが構成する空隙６ａに介在する絶縁物７が密封
状態下における圧縮としてこれを受止めるため、その強
度は極めて大きく、その他電気絶縁特性、冷熱及び機械
的衝撃強度特性についても必要な特性を完全に保持する
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるにこの従来の絶縁接続装置では、常温時における
気密保持特性について、第１の管状部材４と絶縁物７と
の第１の境界面１７での特性が、第２の管状部材５と絶
縁物７との第２の境界面１８での特性に比して劣るとい
う不可避の致命的な欠陥がある。

以下、上記欠陥の理由について説明する。

直接の原因は、第１の管状部材４．第２の管状部材５及
び絶縁物７の熱膨張率（この場合は熱収縮率であるが、
以後、熱膨張率と表示する）の相違にある。因に管状部
材に広く使用される鋼材の常温〜６００℃の熱膨張率は
１１〜１４　Ｘ　１０　　であり、ステンレス材のそれ
は１５〜１８　Ｘ　１０　　である。絶縁物７を構成す
るガラス・マイカ塑造体の熱膨張率は原料ガラスの転位
温度付近で屈曲し、常温〜転位温度の範囲で８〜１０×
１０、転位温度以上では１５〜２０　Ｘ　１０　　の値
を有する。ガラス・マイカ塑造体の熱膨張率は原料ガラ
スの熱膨張率に大きく支配され、原料ガラスを変えるこ
とにより、常温〜転位温度の範・囲で７〜１２　Ｘ　１
０　　のものも得られるが、ガラス・マイカ塑造体自体
の耐蝕特性あるいは成形時の予備成形体の加熱温度等を
総合的に考慮し、上記の８〜１０　Ｘ　１０　　程度の
ものが使用される。

絶縁接続装置基体を成形する工程において、上述のよう
に両管状部材４．５は５００〜６ｏｏ′ｃに、予備成形
体１４は６５０〜８００　’ｃに加熱され、この温度条
件下で絶縁物７が構成されるが、絶縁物７の温度が原料
ガラスの転位温度より高い時には流動が可能な状態にあ
るので、該絶縁物７は各管状部材４，５の熱収縮による
変形に順応し、第１境界面１７及び第２境界面１８に空
隙が発生することばないが、絶縁物７の温度が転位温度
以下の温度になると固体としての挙動をするので、その
趣は大きく変化する。

即ち、絶縁物７の外周面である第２境界面１８では絶縁
物７がそのり（周側にある熱膨張率の大きい第２の管状
部材５の熱収縮により大きなカで締付けられ、あたかも
焼嵌めが出現するため、その気密保持特性は極めて高い
。一方、絶縁物７の内周面である第１境界面１７では、
内周側にある熱膨張率の大きい第１の管状部材４の熱収
縮により空隙が発生するようになるので、第２境界面１
８のような高度の気密保持特性は得られないことになる
。

そして本件発明者は、従来の絶縁接続装置の致命的な欠
陥、即ち第１の管状部材４と絶縁物７との第１境界面１
７の常温時における気密保持特性を改善し、第２の管状
部材５と絶縁物７との第２境界面１８のそれと同等のも
のを得る可く、数々の実験を重ねてその目的を達成する
ことに成功した。

即ち、この発明は、常温時における気密保持特性を保証
できる配管用絶縁接続装置を提供することを目的として
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上述の配管用絶縁接続装置において、第１
の管状部材の管本体先端面又は薄肉部先端面に環状溝を
、あるいは薄肉部の先端面内縁に環状段部を形成し、そ
こに絶縁物の一部を充填するようにしたものである。

〔作用〕

この発明では、第１の管状部材に形成した環状溝あるい
は環状段部の外周側が熱収縮し、そこに充填した絶縁物
に大きな締付力が作用して気密保持特性が確保されるこ
とから、常温時における第１の管状部材と絶縁物との第
１境界面の気密保持特性は装置の気密保持特性にほとん
ど影響を及ぼさない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による配管用絶縁接続装置を
示す。図において、第３図と同一符号は同図と同一のも
のを示し、本装置では、第２の管状部材５は従来と同じ
構造であるが、第１の管状部材４は、本体４ａの先端面
４ｅに貫通孔１６と連通ずる環状溝１９を設けるととも
に、内周管４ｂ先端面４ｄに環状溝２０を設けた構造に
なっており、これらの環状＃１９．２０には両管状部材
４．５の構成する空隙６ａ〜６ｄに充填された絶縁物７
の一部が充填されている。

次に作用効果について説明する。

本装置を製造する場合には、上記構造品を形成し得る第
１．第２の管状部材４，５を使用し、絶縁接続装置基体
１５を従来の成形方法と同様に成形した後、機械加工に
より製品に仕上げる。

そして本絶縁接続装置では、常温時においては、第１の
管状部材４と絶縁物７との第１境界面１７側での気密保
持特性は第２境界面１８のそれと同等であり、従来の絶
縁接続装置の欠陥は完全に除去されている。

即ち、その内容を詳細に説明すると、まず絶縁物７の外
周面と第２の管状部材５の内周面との第２境界面１８は
従来品と同じであるので、その気密保持特性は完全に確
保されている。一方、絶縁物７の内周面と第１の管状部
材４の外周面との第１境界面１７については従来品と同
様に、気密保持特性は確保されないが、第１の管状部材
４に設けられた環状溝１９．２０内には絶縁物７が連続
して充填されており、この絶縁物７はその外周側に位置
する熱膨張率の大きい環状溝１９．２０の外周壁４ｈ、
４ｉの収縮により外側境界面２１゜２２側から大きな力
で締付けられ、第２境界面１８と同じく焼嵌め現象が発
生しており、この第２境界面１８の場合と同等の気密保
持特性が確保される。この境界面２１２２は第１境界面
１７と連続面を構成しているので、第１の管状部材４と
絶縁物７との間の気密保持特性が確保されるものである
。

以上のような本実施例の装置では、第１の管状部材に環
状溝を設けてこれに絶縁物の一部を充填し、そこで第１
の管状部材と絶縁物との間の気密保持特性を確保するよ
うにしたので、常温時における装置の気密保持特性を完
全に確保でき、従来品の欠陥は完全に除去される。

また本装置では、装置の製法自体は従来品の製法と大差
な（、又環状溝は比較的小さいことから、これが装置の
機械的強度に影響を与えることはほとんどなく、上述の
気密保持特性確保の効果と考え合わせるとその実用的価
値は極めて大きい。

なお上記実施例では第１の管状部材の本体及び内周管の
画先端面に環状溝を形成したが、これはいずれか一方の
先端面にのみ形成してもよい。ま　　”た内周管先端面
の環状溝は環状段部であってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る配管用絶縁接続装置によれ
ば、第１の管状部材の管本体先端面又は薄肉部先端面に
環状溝を、あるいは薄肉部の先端面内縁に環状段部を形
成し、そこに絶縁物の一部を充填するようにしたので、
常温時における気密保持特性を確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｉａ）　（ｂｌは各々本発明の一実施例による配
管用絶縁接続装置の平面図及び縦断面図、第２図はＡＰ
Ｉ規格による接続装置及びそれと管体との接続方法の一
例を説明するための断面図、第３図（ａ）（ｂ）は各々
従来の配管用絶縁接続装置の構造を示す平面図及び縦断
面図、第４図は従来の絶縁接続装置基体の成形方法の一
例を説明するための断面図で、第４図（＋１）は加圧成
形直前の状態を示す図、第４図（ｂ）は加圧成形完了後
の状態を示す図である。 図中、２．ａ、２ｂは管体、３ａ、３ｂは接続用螺子、
４は第１の管状部材、４ａは管本体、４ｂは内周管（薄
肉部）、４Ｃは雄螺子、４ｄは内周管先端面、４ｅは管
本体先端面、５は第２の管状部材、５ａは管本体、５ｂ
は外周管（薄肉部）、５Ｃは哩螺子、６ａ〜６ｅは空隙
、７は絶縁物、１９は環状溝、２０は環状溝である。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）管本体と該管本体の先端に一体に設けられその内
   径が該管本体の内径と等しくその外径が該管本体の外径
   より小さい薄肉部とからなり該薄肉部の先端部外周面に
   その谷径が該薄肉部の外径より大きい雄螺子が形成され
   た第１の管状部材と、管本体と該管本体の先端に一体に
   設けられその内径が該管本体の内径より大きくその外径
   が該管本体の外径と等しい薄肉部とからなり該薄肉部の
   先端部内周面にその谷径が該薄肉部の内径より小さい雌
   螺子が形成された第２の管状部材とを備え、上記第１の
   管状部材の雄螺子を上記第２の管状部材の雌螺子に螺通
   させ、該両管状部材の各対向面間に空隙を設け、該空隙
   にガラス・マイカ塑造体よりなる絶縁物を充填し、上記
   第１、第２の管状部材の管本体内周面に管体接続用螺子
   を螺設してなる配管用絶縁接続装置であって、上記第１
   の管状部材の管本体先端面に設けられる環状溝、上記第
   １の管状部材の薄肉部先端面に設けられる環状溝、又は
   上記第１の管状部材の薄肉部先端面の内縁に設けられる
   環状段部の少なくとも１つを有し、上記環状溝又は環状
   段部に上記絶縁物の一部を充填したことを特徴とする配
   管用絶縁接続装置。