JPS6231790A - 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〕 この発明は、配管用絶縁接続装置に関するものであシ、
もう少し詳しくいうと、特に高圧または高温の流体を流
す金属配管の隣接端部を、互に電気的に絶縁して接続す
るための配管用絶縁接続装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、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、油などの配送管のほか、地下深部から油、
熱水などを吸上げる井戸用配管など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。この外部電源方式では、金属
管に直流電圧が印加されるが、この印加電圧は周囲の環
境条件によシ異なり、この条件に適応し、かつ、外部へ
の漏電に伴う事故発生を防止するために、また井戸用配
管の場合は、井戸の深さによシ腐食条件が異るため、腐
食条件が厳しい部位には高価な耐腐食性を保持する特殊
鋼管を、逆に穏やかな部位には安価な普通鋼管を使用す
ることが考えられている。しかし、このように特殊鋼管
と普通鋼管を直接接続すると、接続部に接触電位が発生
し、接続部の腐食が大きく助長される。かような現象を
避けるたｄに１片側に特殊鋼管を、他側に普通鋼管を使
用した絶縁接続装置を用いて配管を接続する必要がある
。かかる事情から、所定の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増えつつある。

この絶縁接続装置に要求される特性中、主なるものを挙
げると次のようになる。

まず、常温乃至コ！Ｑ〜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、冷熱および機械的衝撃強
度に富み、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配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、この
懸垂に耐える十分な引張シ強度を保持すること。および
経年変化がなく長期信頼性を有することなどの一般特性
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工できることが情
実に要求される。一方、油井用鋼管の場会、アメリカ石
油協会規格（ＡＰＩ規格）によシ、管体、接続装置の寸
法および接続用螺子等について規格化されている。その
ため上記の絶縁接続装置については、ＡＰＩ規格の金属
の接続装置の仕様に準拠することが好ましい。

この種の絶縁接続装置の場合、一つの管体の間に絶縁物
を介在させた構造が基本構造に毫るが。

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、使用する温度に問題があシ、使用
温度が高い場合には材料自体の経年変化によシ気密特性
、電気特性の劣化について致命的な欠陥があるため、温
度が高い条件下では使用不可能である。次に、ガラス質
を使用した場合には、温度の急変によシ亀裂を発生する
こヒ ゆ、あるいは機械的衝撃強度が低いという欠点がある。

またａ器材群を使用し、低融点金属で封着した場合も、
ガラス質の場合と同様、熱的および機械的衝撃強度が低
いという致命的な欠陥があシ。

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、ガラス−マイ墾 六輝遺体よルなる絶縁物がある。

前記のように、絶縁接続装置の構造は１石油関連部門に
限らず各方面に広く使用されているＡＰＩ規格に準拠す
ることが好ましいので、ＡＰＩ規格による従来の接続装
置および管体との接続方法ｔ−第１図によシ説明する。

図において、接続装置（／ｌによシ、上部の管体（コａ
）と下部の管体（コｂ）が接続されている。（Ｊ）は接
続用螺子である。接続用螺子（，７１は、接続装置（／
ｌの両端内周の雌螺子と、管体（コａＭコｂ）の端部外
周の雄螺子がらなっている。

管体（コａ）（コｂ）の接続には、まず下部の管体（コ
ｂ）を把握保持し１次に接続装置（／］ヲ回転して管体
Ｃコｂ）に螺合した後、気密を保持するように締付ける
。次に接続部ｆｌ　（１）　？把握保持し、上部の管体
（λａ）ｔ−何回転て接続装置（／）に螺合した後。

気密を保持するように締付けて接続を完了する。

他方、ガラス・マイカ塑造体を絶縁物に使用したもので
、形状１寸法がＡＰＩ規格に適合した従来の絶縁接続装
置として１本発明者らが先に提案（実願昭３９−９コク
ク０号）したものがあシ、その構造を第３図によシ説明
する。金属円筒である第１の管状部材（４’）は、その
本体（ｑ／）の端部内周側に内周管（ｅコ）が形成され
、内周管（ａコ）の先端に内周管（ダコ）の外径よシ谷
径が大きい雄螺子（ｇ、ｙ）が形成されている。金属円
筒でなる第一の管状部材（＆）は、その本体（！／）の
端部外周側に外周管（！コ）が形成され、その先端に外
周管〔！コ）の内径よシ谷径が小さく、第１の管状部材
（り）の雌螺子（ダＪ）に螺合する雌螺子（３Ｊ）が形
成されている。そうして、ｔｌＸ／の管状部材（り）の
雌螺子（り３）を第一の管状部材（５）の雌螺子（！Ｊ
）に螺退させることによシ、螺子（ｕＪ）（！３）の間
に空ｉｌｌ　（ｂ））、に／の管状部材（４’）の底面
（ａｒｔ）と第一の管状部材（ｊ）の本体上面（ｓｌと
の間に空ＰＪＣルコ）、第１の管状部材（り）の本体下
面（ｔａｒ）と第一の管状部材の上面（！ｒｊ）の間に
空＠　（Ａ　Ｊ　）、　オＪ：　ヒ螺子（ｕＪ）（３Ｊ
）と外内周管（！ｒ２）（’Ｉコ）との間にそれぞれ空
隙（６グ）（６り）が形成される。これらの空隙（ｇ／
＞（Ａ２）（６３）（ｔａ）および（ｂ！ｒ）でなる空
隙部（６）にガラス・マイカ塑造体からなる絶縁物（７
）が充填されている。また、第１ＩＩ！コの管状部材（
≠）（Ｓ）の本体（ｔ））（ｓ／）の内周面には接続用
螺子（３）がそれぞれ螺設されておシ、第コ図に示した
上下の谷管体（、ｌａ’）（２ｂ）の雄螺子と螺合して
管体全接続するようになっている。

上記の絶縁接続装置（１）は、第ｑ図に示す絶縁接続装
置基体（／／）ｆ成形した後１機械加工により仕上げて
人造される。ここで、第ｑ図により、上記絶縁接続装置
基体Ｃツノ）の従来の成形方法を説明する。、まず、使
用する管状部材（＜’ｌ　（、！ｔｌであるが。

第一の管状部材（左）には１本体（り／）の内径が最終
製品における内径よりも小さく、外径は最終製品におけ
る外径よシも大きく、外周管（！ｒ２）の外径が本体（
夕／）と等しいものを用いる。外周管（３コ）の上端に
は、外径が外周管（よコ）の外径と等しく内径が第１管
状部材（μ）の本体Ｃψ／）の外周に嵌合する補助壁（
夕ｔ）２形成する。雌螺子（３Ｊ）は最終製品と同一寸
法である。

第１の管状部材（４’ｌには、本体（Ｖ／）および内周
管ｒｕ、２）の内径が最終製品における内径より小さく
、かつ、第一の管状部材（５）の本体（ｒｉ）の内径と
等しいものを用いる。内周管〔す２）の下面には。

内径が本体（ｕ／）の内径と等しく、外径が比較的小さ
い支持部（ｔｔｌｔ）を形成する。雄螺子（１３）は最
終製品と同一寸法である。

なお、第一の管状部材（りの補助壁（りｇ）に下面が上
面（Ｓ３）に位置する注入孔（＆？）、および第７の管
状部材（４’ｌの本体ＣＩ／）の上面から本体下面（弘
よ）に貫通する注入孔（ｑ７）のいずれか一方を有する
ものを使用する。

絶縁物（７）の成形は、第７の管状部材（４’ｌの雄螺
子Ｃダ３）を第一の管状部材の雌螺子（３，））ＶＣＣ
過通せ、支持部（ダｊ）を第一の管状部材（３）の本体
（５／）上に載置し１両管状部材（＆１（ｊｌを、相互
間に空隙部（Ａｌ　ｉ形成して組立て、所定温度に加熱
し、専用の成形用金型（図示せず）を使用して注入孔Ｃ
３７）もしくは注入孔（ｑり）から、ガラス質粉末とマ
イカ粉末の混合粉末を、ガラス質が軟化し加圧によシ流
動する温度に加熱し、空隙部（６）に圧入して絶縁物（
７）を成形する。

第３図に示す従来の絶縁接続装置（／）は、接続用螺子
（３）が第１．第一の管状部材（ｑ）（夕）の本体（グ
／）（５／）にそれぞれ形成されておシ１本体（＜＜／
）（＆／）が金属製の接続装置と同形状である。そのた
め。

管体（Ｕａ）（コｂ）との接続工程において特殊な設備
を必要とせず１作業がきわめて容易である。その他、一
般特性中、電気絶縁特性、冷熱および機械的衝撃強度、
気密保持特性等について必要な条件を有する。しかし、
引張シ強度が金属製接続装置に劣るという欠陥がある。

このことは、前記のような、井戸用配管に使用する場合
に不可避の致命的な欠陥となる。

以上のような欠陥が生じる理由を以下に説明する。第３
図に示す従来の絶縁接続装置（１）において。

引張シ破壊強度は絶縁物（り）の部分が最も弱い。すな
わち、接続装置の両端間に引張シカが発生すると第１の
管状部材（り）の雄螺子ｃψ３）の壁面（ｇ、ｔａ）と
ｌ！−２の管状部材（３）の雌螺子（５３）の壁面（ｓ
、ｙａ）との間に存在する、被圧縮部（ｌ：）と表示す
る絶縁物（７）の部分に圧縮力が発生する。この被圧縮
部（ｆ）は密封状態下にあるので、開放状態下の圧縮強
度に比し遥かに大きな圧縮強度を有し、ガラス・マイカ
塑造体の湯合、実験的に求めた圧縮破壊強度は約ｔ、ｏ
ｏｏｋｔｐ／ａｄである。したがって、従来の絶縁接続
装ｆｆ！（／ｌにおいて、引張り強度の絶対値を大きく
するには、被圧縮部（ｆｆｌの面積を広くする以外に方
法がない。因に、雌螺子（３３）の山径および雄螺子（
弘３）の谷径が７０ｔｘ、雌螺子（！３）の谷径および
雄螺子Ｃｑ３）の山径がざＯｆｌの場合、被圧縮部（ｆ
ｆｌの面積は／／、りｆｆｄとなり、圧縮強度’ｋ　ｌ
、、ｏｏ□に９／ｍとすると破壊強度は約りＯｔｏｎで
ある。この破壊強度を約２倍の／　４ｔ　Ｏｔｏｎにす
るため［ｉｄ、’ｆｆｌ圧縮部（ｆｆｌの面積を一倍の
コ、ｙｂ、Ｈにする必要があり。

雌螺子（３Ｊ）の山径および雄螺子（弘３）の谷径をり
Ｏｗとすると、雌螺子（３３）の谷径および雄螺子（弘
３）の山径はｔ？絹とする必要がある。この場合、絶縁
接続装置の外径を規定寸法に保持するためＶＣは、必然
的に外周管（タコ）の肉厚が薄くなシ、この部分が破壊
部位になる。そのため、外径寸法を規定寸法よシも大き
くせざるを得なくなる。

このことはＡＰＩ規格を逸脱することになる。すなわち
、ＡＰＩ規格を逸脱しないで破壊強度を大きくすること
ができないということになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のような従来の配管用絶縁接続装置では。

引張り破壊強度の弱点が、圧縮力が集中する絶縁物（７
）の被圧縮部ｆｆｌに存在し、この部分の強度を増加さ
せると、上記の弱点が外周管（５コ）に移行し。

そのため、装置の外径寸法が犬キくするという問題点が
あった。また、外径寸法が大きくなると、ＡＰＩ規格を
逸脱するにいたるという問題点もあったＯ この発明は、か＼る問題点を解消するためになされたも
ので、外径寸法を大きくすることなく。

被圧縮部の破壊強度を増大させ、大きな懸垂力に耐えう
る配管用絶縁接続装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にか＼る配管用絶縁接続装置は、第１の管状部
材の内周管に雄螺子を形成し、第一の管状部材の外周管
には、ピッチおよび谷の深さが雄螺子と等しく、山径が
雄螺子の谷径よシ大きい雌螺子を形成し、雌螺子に雄螺
子を螺合させ、雌螺子の山と雄螺子の谷を同位置に保持
して空隙を形成し、この空隙と内、外周管端部の空隙と
でなる空隙部に絶縁物が充填、固着されている。

〔作　用〕

この発明においては、？練物に被圧縮部が直列に複数個
形成され、その総面積が広くなるので被圧縮部の圧縮破
壊強度が増大する。

〔実施例〕

第７図はこの発明の一実施例であシ、絶縁接続装置基体
を機械加工して仕上げた絶縁接続装置（１０／）を示し
ている。図において、金属円筒でなる第１の管状部材体
）の本体（り／）下端部に形成された内周管（ダ２）の
先端外周部に、山径が内周管（ｑコ）の外径に等しい雄
螺子（（ＩＪ）が螺設されている。金属円筒でなる第一
の管状部材（＆ｌの本体（！／）下端部に形成された外
周管Ｃ３コ）の先端内周面には、山径が第１の管状部材
（４りの雄螺子【ダ３）の谷径よシ大きく谷深さおよび
ピッチが雄螺子（グ３）と等しい雌螺子（ｒＪ）が螺設
されている。

以上の雄螺子（ＩＩＪ）ｆ雌螺子（！３）に螺合し、雄
螺子Ｃ弘３）の谷と雌螺子（！ｒＪ）の山とを対向させ
て同位置に保持し１等間隔を保持して、その間に空隙（
１，ｔ）を形成する。同時に第１の管状部材（す）の本
体下面（４ｔＳ）と第一の管状部材（ｊ′）の外周管上
面（夕りの間に空ＰＪ（Ａ３）、再／の管状部材（ダ）
の底面（ｔｔａ）と第２の管状部材（りの本体上面（３
弘）の間に空隙（タコ）を形成する。これらの空隙（Ａ
コ）（１，Ｊ）（Ａ＆）からなる空隙部（／６）に、連
続してガラス俸マイカ塑造体からなる絶縁物Ｃり）が充
填。

固着され１両管状部材（り）（夕）が絶縁を保持して固
定的に結合されている。

両管状部材停止（３）の内周面には接続用螺子（３）が
それぞれ螺設されておシ、第ａ図で示した上下の各管体
ｒＪａ）ｒｕｂ）の螺子と螺合して管体（コａ）（ｊｂ
）を接続するようになっている。その他−の構成は第３
図におけると同様である。

上記の絶縁接続装置（１０／）は、従来の絶縁接続装置
（１）と同様、絶縁接続装置基体を成形した後。

機械加工によシ製造される。絶縁接続装置基体は。

従来の絶縁接続装置基体（ｉｉ）の成形と同様に。

第一の管状部材（ｊ（２）としては１本体（！／）の内
径が。

製品における内径よりも小さく、外径は製品における外
径よシも大きいもので、外周管（ｓｅ、２）の上端に、
第ダ図における補助壁（！；ｌ）と同様の補助壁を有す
るものを用いる。第１の管状部材（りとしては１本体（
り／）および内周管（リコ）の内径が。

製品における内径よシ小さく、かつ、第一の管状部材（
よ）の本体（りの本体（３／）の内径と等しいもので、
内周管（リコ）の下面に、第参図における支持部（４（
ｆ）と同様の支持部を有するものを使用する。

絶縁物の注入孔も、第参図に示した注入孔（ｑ７）およ
び（！り）のいずれかを設ける。

絶縁物の成形は、第１の管状部材（ダ）の雄螺子（ダ３
）を第２の管状部材（３）の雌螺子（りＪ）に螺合させ
、支持部を第コの管状部材（左）の本体（！ｒ／）に載
置し、雄螺子（ｑ３）の谷と雌螺子（Ｓ３）の山を対向
させ、等間隔を保持して空隙部（／６）を形成して組立
て、所定温度に加熱する。ついで、専用の成形用金型を
使用し、絶縁物（７）の原料であるガラス質粉末とマイ
カ粉末の混合粉末を、ガラス質が軟化し加熱によシ流動
する温度に加熱して注入孔から空隙部（／Ａ）に圧入し
、ガラスφマイカ塑造体よりなる絶縁物（７）全成形す
る。

以上の構成になる絶縁接続装置（／θ／）は、その両端
間に引張り力が発生すると、絶縁物（７）内の。

第１の管状部材（りの雄螺子（’４３）の壁面ｒ　％、
？ａ　）と、ｌＫ２の管状部材（、ｔｌの雌螺子（りＪ
）の壁面Ｏ，ｒａ）との対向部分に存在する被圧縮部（
／Ｓ）に圧縮力が発生する。この圧縮力は、複数の被圧
縮部（／ｌ）に分割して加わる。また、被圧縮部（／１
）は、螺子（ψｊ）（ｔ３）の山数に従って増減する。

因に。

雄螺子（ｑ３）として上記従来のものと同様、山径がｇ
　ｏ、、谷径が７０鱈のものを使用し、雌螺子（！Ｊ）
としては、山径が２４’　ｆｌ　、谷径がｔｌ趨で。

ピッチが雄螺子（す３）のピッチと等しいもの？使用す
ると、被圧縮部（７ｇ）の７個当りの面積は。

７、コ３ｄになる。被圧縮部（７ｇ）をｑ個設けたとす
ると（第１図では５側設けである）、被圧縮部（７ｇ）
の総面積は２９ｃｄとなり、絶縁物（７）の破壊強度は
約／クグｔｏｎになる。

次に、絶縁接続装置の金属部の破壊強度について説明す
る。ガラス・マイカ塑造体を用いて絶縁物（り）の破壊
強度を大さくした絶縁接続装置の両端に引張シカが加わ
ると、それによる破壊部位は。

断面積が小さい第コの管状部材（３）の外周管（Ｓ２）
に移行する。

そこで、まず、従来の装置（／）にあっては、雌螺子（
！３）の山径と雄螺子（グ３）の谷径が７０ｔｘ、雌螺
子Ｃ３３）の谷径と雄螺子（グ３）の山径がｇｅＰｒＮ
で、絶縁物（７）の破壊強度ｆ、　７０　ｔｏｎとする
と、第コの管状部材（５）の外周管（ｊ２）の内径はｔ
≠鰭である。また、絶縁物（７）の破壊強度を／ダＯｔ
ｏｎにしたものでは、雌螺子（夕３）の山径と雄螺子（
ｑ３）Ｏ谷径がりθ絽で、雌螺子（Ｓ、ｔ）の谷径と雄
螺子（“Ｊ）の山径がｇｑ趨になり、外周管（５（２）
の内径は９３ｆｌになって、断面積は前者よυも／、２
６すｇｄ減少する。そこで、金属の引張り強度ｆｕＯゆ
−とすると、破壊強度が約ｓ　Ｏｔｏｎ減少することに
なる。したがって、前者の説明のように、この！ｒ　Ｏ
ｔｏｎを補償するためには、外周管（３２）の外径を大
きくすることが不可避となるのである。

これに対し、この発明の上記実施例による？！縁接続装
置（１０／）では、ガラス・マイカ塑造体でなる絶縁物
（７）の破壊強度ｉ／７弘ｔｏｎ確保したものにおいて
、外周管（タコ）の内径は５μ關で、従来品における絶
縁物（り）の破壊強度７０　ｔｏｎのものの内径と同等
である。このことは、この発明のものが、金属部とくに
外周管（タコ）の破壊強度を低下きせることなく、絶縁
物（り）の破壊強度を著しく増大することができること
を意味している。

螺子はこれに限定されず１台形螺子、角螺子等であって
もよい。また、絶縁物（７）としては、ガラスΦマイカ
塑造体を主体に説明したが、使用温度条件が、タ０−Ａ
Ｏ℃程度である上水道の送水管等の接続装置の場合には
、有機質の樹脂等も使用することができる。

〔発明の効果〕

この発明は１以上の説明から明らかなように。

第７の管状部材の雄螺子に対し、第２の管状部材の雌螺
子にピッチおよび谷の深さが雄螺子と等しく、山径が雄
螺子の谷径よシ大きいものを使用し。

雄螺子を雌螺子に螺合させ、雄螺子の山を雌螺子の谷と
対向させて形成される空隙部に絶縁物を充填固着してい
るため、絶縁接続装置の両端に引張り刀が発生した際、
雌螺子の下部の壁面と雄螺子の上部の壁面の複数の対面
部分に介在する絶縁物が圧縮を受けるようになるので、
螺子の長さ全長と くし被圧縮部の数も増すことによシ破壊強度金大きくす
ることが可能となる。したがって金属部の肉厚を薄くす
ることがないため、金属部の外径を大きくすることなし
に必要な引張シ強度を確保することかでき、その技術的
、実用的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の縦断面図、第２図は従
来の絶縁接続装置と管体との接続態様を示す一部縦断斜
視図、第３図は従来の絶縁接続装置の縦断面図、第ダ図
は従来の絶縁接続装置基体の縦断面図である。 （ψ）拳・第１の管状部材、（弘コ）−・内周管。 （ｔ１３）・・雄螺子、（Ｓ）・・第一の管状部材、（
、！ｒ２）・φ外周管、Ｃり３）・・雌螺子、（６コ）
（４７）（６Ａ）・・空隙、（／Ａ）・・空隙部、（７
）・・絶縁物、（１０／）・・絶縁接続装置。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 １）、雌ｅｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属円筒でなり、一端に形成した内周管に雄螺子
   を螺設した第１の管状部材と、 金属円筒でなり、一端に形成した外周管に、山径が前記
   雄螺子の谷径より大きく、谷深さおよびピッチが前記雄
   螺子の谷深さおよびピッチとそれぞれ等しい雌螺子を螺
   設した第２の管状部材と、前記雄螺子を前記雌螺子に螺
   合して前記雄螺子の山と前記雌螺子の谷とを対向保持し
   て形成される空隙と、前記内周管および前記外周管それ
   ぞれの端部に形成される空隙とからなる空隙部に充填、
   固着された絶縁物と、 を備えてなる配管用絶縁接続装置。
2. （２）ガラス・マイカ塑造体でなる絶縁物を備えた特許
   請求の範囲第１項記載の配管用絶縁接続装置。