JP2001059595A - 耐摩耗性ベンド管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な曲げ半径をもつ耐摩耗性ベンド管を、
迅速に且つ低コストで製造する。 【解決手段】 耐摩耗材からなり、且つ一端から他端に
かけて内外径が変化したテーパリング形状のセグメント
ブロック１０，１０・・を、小径側の端部が大径側の端
部内に傾斜して挿入された状態で、接着剤２０などによ
り連結して、所定の半径で湾曲するベンド管を形成す
る。管内の気密性を保持するために、管の外面側に樹脂
被覆層５０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に固形物を輸送
する輸送パイプの曲げ部に使用される耐摩耗性ベンド管
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、石炭等の固形物のパイプ輸送が注
目されている。この輸送方法は、空気等の流体によに推
進力で固形物を輸送するものであるが、その輸送パイプ
においては、固形物が激しく衝突する曲げ部、特に外周
側の内面摩耗が激しく、その摩耗対策が求められてい
る。

【０００３】この要求に対し、本出願人は所定の曲げ角
度を所要数に分割し、各内面を耐摩耗材でラインニング
した複数の節管を連結した関節状の耐摩耗性ベンド管を
先に開発した（特許第１５３１７５７号）。この関節状
の耐摩耗性ベンド管では、外周側の内面で各節管の輸送
方向前縁が下流側の各節管の輸送方向後縁より高くなる
ように工夫が講じられている。この段差のため、節管の
継ぎ目についても、外周側での内面摩耗が効果的に抑制
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が開発したこ
の耐摩耗性ベンド管は、固形物輸送パイプの曲げ部の寿
命を延長するものとして各方面で注目されているが、そ
の需要の延びに伴って製造方法の煩雑さが問題になって
きた。

【０００５】即ち、節管の如きセグメントブロックが連
結された構造のベンド管を製作する上で最も重要な点
は、当該ベンド管に要求される所定の曲げ半径を如何に
正確に維持して製作を行うかという点にあり、且つ、そ
の所定の曲げ半径を維持しつつ迅速に製作を行う必要が
ある。しかし、要求される曲げ半径は種々雑多である。
本出願人が開発した耐摩耗性ベンド管では、節管の個数
調整により周長の変更は容易であるが、節管の連結部に
おける連結角度に自由度がないため、種々雑多な曲げ半
径に対応するためには様々な連結角度をもつ節管を組み
合わせる必要があり、そのベンド管の製作に多大の工数
を要していた。このため、ベンド管の製造コストが高く
なり、また、急な注文に対しては対応が困難になってい
た。

【０００６】本発明の目的は、要求される様々な曲げ半
径を迅速に且つ低コストで実現できる耐摩耗性ベンド管
及びその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、耐摩耗材からなり、且つ一端から他端
にかけて内外径が変化したテーパリング形状のセグメン
トブロックを用意しておく。そして、その複数個を、小
径側の端部が大径側の端部内に傾斜して挿入された状態
で連結する。小径側の端部は大径側の端部内で傾斜角度
を変えることができる。このため、同じ形状のセグメン
トブロックを使用して、広範囲の曲げ半径が実現され
る。

【０００８】しかも、小径側の端部は大径側の端部内側
に重なった状態となる。このため、大径側から小径側へ
輸送媒体を流通させることにより、流通方向前端である
小径側の端部は、下流側に連結されたセグメントブロッ
クの内面より高くなって段差を形成するので、格段の配
慮を行わずとも、段差による継ぎ目部の摩耗抑制効果が
得られる。

【０００９】連結された複数個のセグメントブロック
は、ベンド管の剛性確保、曲げ半径固定、更には管内の
気密性確保のために、隣接するブロック同士を結合固定
するのが好ましい。結合固定には接着剤、エポキシ樹
脂、機械加工による締め付け、溶接、ロー付けなどを用
いることができる。

【００１０】連結された複数個のセグメントブロックは
又、管内の気密性を確保するため、外面をシールするこ
とが好ましい。このシールとしては、樹脂被覆、蛇腹管
によるカバー、その他、管体によるカバーなとがある。
被覆樹脂としてはＦＲＰ樹脂などがあり、蛇腹管の材質
としてはアルミニウム、樹脂、ゴム、鉄等がある。

【００１１】本発明の耐摩耗性ベンド管は、連結部にお
ける連結角度の自由度を生かし、例えば次のような２つ
の方法で簡単に製造できる。

【００１２】第１の方法は、複数個のセグメントブロッ
クを、所定の半径で湾曲した位置決め用の芯管の外側に
同じ向きで嵌め込むと共に、小径側の端部を対向する大
径側の端部内に挿入し、この状態で、隣接するセグメン
トブロック同士を固定することにより、所定半径で湾曲
するベンド管を製造する。

【００１３】第２の方法は、複数個のセグメントブロッ
クを、所定の半径で湾曲した位置決め用の溝内に同じ向
きで挿入すると共に、小径側の端部を対向する大径側の
端部内に挿入し、この状態で、隣接するセグメントブロ
ック同士を固定することにより、所定半径で湾曲するベ
ンド管を製造する。

【００１４】いずれの方法も、セグメントブロックの連
結部における連結角度の自由度を生かして、所望の曲げ
半径が簡単に得られる。

【００１５】第１の方法では、芯管は使用時に摩耗によ
って消失するので、抜き出す必要はない。

【００１６】セグメントブロックは、高クロム鋳鉄、各
種セラミック、ガラス、超硬合金等の耐摩耗性をもつ各
種耐摩耗性材料の単体物により構成される。また、易溶
接鋼材からなる環状母材の内面に、耐摩耗材を溶接肉
盛、溶射、メッキ等によりライニングした複合材により
構成される。

【００１７】セグメントブロックでは、材質と共にテー
パリング形状が重要である。

【００１８】小径側の端部を大径側の端部内に挿入する
ために、小径側の先端外径Ｄ１は、大径側の先端内径ｄ
２より小でなければならない。

【００１９】セグメントブロックの内外面の中心軸に対
する傾斜角度θは５°以上、４５°以下が好ましい。傾
斜角度θが小さすぎると、セグメントブロックの長さＬ
が長くなりすぎ、小さい曲げ半径の確保が困難になる。
傾斜角度θが大きすぎる場合は、セグメントブロックの
個数が増え、不経済になる。

【００２０】セグメントブロックの肉厚ｔは、使用され
る材質と要求される耐摩耗性によって適宜選択され、通
常は３〜３０ｍｍである。

【００２１】小径側の端部を大径側の端部内に同心状に
して（傾斜させずに）挿入すると、小径側の端部外縁が
大径側の端部内面に全周にわたって当接し、これ以上の
挿入が不可能となる。大径側の端部内で小径側の端部を
傾斜させるためには、この挿入限界位置から小径側の端
部を引き抜く必要があり、引き抜き過ぎると小径側の端
部が抜け出る。同心状態で挿入限界位置まて挿入を行っ
たときに端部が重なり合う部分の長さは、セグメントブ
ロックの肉厚ｔ、傾斜角度θ、大径側の先端内径ｄ２に
よって多少異なるが、１０〜５０ｍｍの範囲が適切であ
る。この長さが短すぎると、連結部における連結角度α
が確保されない。長すぎる場合は、材料が無駄になる。

【００２２】連結部における連結角度α（大径側の端部
内での小径側の端部の傾斜角度）は３°以上、１５°以
下が好ましい。連結角度αが小さすぎる場合は、所定の
曲げ半径を確保するために必要なセグメントブロックの
個数が増大する。連結角度αが大きすぎる場合は、小径
側の端部と大径側の端部の間にあく隙間が大きくなり、
気密性の確保が困難になる。

【００２３】セグメントブロックの大径側の端部内面
に、中心軸に対する傾斜角度が他の部分の内面と比べて
大きいアンダカット部を設ければ、セグメントブロック
の個数を増大させることなく、連結角度αの増大が図ら
れる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す
耐摩耗性ベンド管の縦断面図、図２は同耐摩耗性ベンド
管に使用されているセグメントブロックの縦断面図であ
る。

【００２５】第１実施形態の耐摩耗性ベンド管は、図１
に示すように、高クロム鋳鉄等の耐摩耗材料からなるテ
ーパーリング形状をした同一形状・同一寸法のセグメン
トブロック１０，１０・・を、当該ベンド管の曲げ円弧
に沿って連結した構造になっている。

【００２６】各セグメントブロック１０は、図２に示す
ように、一端から他端に向かって内外径が漸減してお
り、より具体的には、外面が中心軸に対して所定の傾斜
角度θで傾斜すると共に、内面が大径側の端部を除い
て、同じ傾斜角度θで傾斜している。大径側の端部内面
は、他の部分の内面に対して所定の傾斜角度φで更に大
きく傾斜したアンダーカット部１１となっている。

【００２７】セグメント１０の小径側の端部を大径側の
端部内に挿入するために、小径側の先端外径Ｄ１は、大
径側の先端内径ｄ２より小とされている。アンダーカッ
ト部１１の起点は、小径側の端部を大径側の端部内に同
心状態で挿入したときに、小径側の先端が大径側の端部
内面に当接する挿入限界位置とされている。

【００２８】アンダーカット部１１の傾斜角度φは４５
°以下が好ましい。連結部における連結角度αを増大さ
せる点からは傾斜角度φは大きい方が好ましいが、大き
すぎるとセグメントブロック１０の肉厚が増大し、経済
性が悪化する。また、アンダーカット部１１の長さＸ
は、大径側の先端内径ｄ２に対する比率で表してｄ２×
（１／４〜１／２）の範囲が好ましい。この長さが大き
すぎると、例えば隣接する２つのセグメント１０，１０
の重なり量が増大したり、セグメント１０，１０の肉厚
が増大することにより、経済性が悪化する場合がある。

【００２９】複数個のセグメントブロック１０，１０・
・は、同じ方向を向け、小径側の端部を傾斜させて対向
する大径側の端部内に挿入した状態で、接着剤２０によ
り結合固定されることで、所定の曲げ半径の耐摩耗性ベ
ンド管を形成している。

【００３０】ここで、セグメントブロック１０，１０・
・の各連結部では、大径側の端部内に挿入された小径側
の端部の傾斜角度が可変であるため、連結角度αに自由
度がある。このため、同一形状・同一寸法のセグメント
ブロック１０，１０・・を使用するにもかかわらず、ベ
ンド管の曲げ半径を広範囲に変更できる。特に、本実施
形態では、小径側の端部内面にアンダーカット部１１が
設けられているので、連結角度αの調整範囲が特に大き
い。

【００３１】なお、図２はこの連結角度αが最大値の状
態を示している。

【００３２】形成された耐摩耗性ベンド管は、セグメン
トブロック１０，１０・・の大径側から小径側へ輸送媒
体が流通する方向で使用される。セグメントブロック１
０，１０・・の小径側の端部は大径側の端部内側に重な
っているので、段差による継ぎ目部の摩耗抑制効果が得
られる。

【００３３】耐摩耗性ベンド管の両端部には、接続のた
めにフランジ付きセグメント３０，４０が接続されてい
る。媒体流通方向に対して上流側のフランジ付きセグメ
ント３０は、その先端部を下流側のセグメントブロック
１０の大径側の端部内に挿入するために、セグメントブ
ロック１０の小径側の先端外径Ｄ１とほぼ同じ外径の直
管タイプとされている。下流側のフランジ付きセグメン
ト４０は、上流側のセグメントブロック１０の小径側の
端部が挿入される関係から、セグメントブロック１０の
大径側の先端内径ｄ１とほぼ同じ内径のテーパー管とさ
れている。フランジ付きセグメント３０，４０も接着剤
２０によってセグメントブロック１０と結合されてい
る。

【００３４】また、耐摩耗性ベンド管の外面側には、管
内の気密性確保のため樹脂被覆層５０が設けられてい
る。

【００３５】図３は本発明の第２実施形態を示す耐摩耗
性ベンド管の縦断面図である。

【００３６】第２実施形態の耐摩耗性ベンド管は、管内
の気密性を確保するために、蛇腹管６０を使用した点
が、第１実施形態の耐摩耗性ベンド管と相違する。他の
構造は、第１実施形態の耐摩耗性ベンド管と同じであ
り、同一部分に同一番号を付して説明を省略する。

【００３７】図４は耐摩耗性ベンド管の製造方法を示す
斜視図である。

【００３８】図４では、製造すべきベンド管と同じ曲げ
半径Ｒに加工された保持具７０が使用される。保持具７
０はＨ型鋼からなり、両側のフランジ部７１，７１に挟
まれたウエブ７２の上方を、位置決め用の溝７３として
利用する。

【００３９】ベンド管の製造では、同一形状・同一寸法
のセグメントブロック１０，１０・・を同じ向きで保持
具７０の上に並べ、それぞれの小径側の端部を大径側の
端部に突き当たるまで挿入する。セグメントブロック１
０，１０・・は、各下部が溝７３内に嵌合し、位置決め
されることにより、製造すべきベンド管と同じ曲げ半径
Ｒに連結される。この状態で、セグメントブロック１
０，１０・・を接着剤で相互に結合固定し、外面を樹脂
被覆層や蛇腹管でシールすれば、前述したベンド管が製
造される。

【００４０】図５は他の方法で製造される耐摩耗性ベン
ド管の縦断面図である。

【００４１】ここでは、製造すべきベンド管と同じ曲げ
半径Ｒに加工された芯管８０が使用されている。芯管８
０は軟鋼等からなり、セグメントブロック１０，１０・
・に挿入されるように、その小径側の先端内径とほぼ同
じ外径を有している。

【００４２】ベンド管の製造では、同一形状・同一寸法
のセグメントブロック１０，１０・・を同じ向きで芯管
８０の外側に嵌め、それぞれの小径側の端部を大径側の
端部に突き当たるまで挿入する。これにより、セグメン
トブロック１０，１０・・は、製造すべきベンド管と同
じ曲げ半径Ｒに連結される。この状態で、セグメントブ
ロック１０，１０・・を接着剤で相互に結合固定し、外
面を樹脂被覆層や蛇腹管でシールすれば、前述したベン
ド管が製造される。

【００４３】このように、保持具７０や芯管８０を使用
すれば、セグメントブロック１０，１０・・は製造すべ
きベンド管と同じ曲げ半径Ｒに連結される。従って、多
種多様な曲げ半径のベンド管も簡単に製造される。

【００４４】図６〜図８はセグメントブロックの別の例
を示す縦断面図である。

【００４５】図６に示されたセグメントブロック１０
は、図２のものより薄肉で、セラミックなどを想定して
いる。アンダーカット部はないが、曲げ半径の最小値は
小さい。これは、セグメントブロック１０の長さとも関
係があるが、肉厚が小さいために挿入傾斜角度を大きく
取れるためである。

【００４６】図７に示されたセグメントブロック１０
は、内外面の傾斜角度θを大きくして、曲げ半径の最小
値の更なる低減を図ったものである。曲げ半径の最小値
は低減するが、セグメントブロック１０の個数が多くな
る。ただし、重なりが多くなるため、同じ厚みでも耐摩
耗性は向上する。

【００４７】図８に示されたセグメントブロック１０
は、図２と同程度に厚肉である。曲げ半径の最小値を小
さくするため、内外面の傾斜角度θを大きくしている。
曲げ半径は低減するが、セグメントブロック１０の個数
が多くなり、重量も嵩む。ただし、重なりが多くなるた
め、同じ厚みでも耐摩耗性は向上する。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の耐摩耗性
ベンド管は、耐摩耗材からなり、且つ一端から他端にか
けて内外径が変化したテーパリング形状のセグメントブ
ロックの複数個を、小径側の端部が大径側の端部内に傾
斜して挿入された状態で連結する構造のため、連結部に
おける連結角度に自由度があり、種々雑多な曲げ半径に
にも低コストで迅速に対応できる。また、段差効果によ
り継ぎ目部の耐摩耗性が非常に良好である。

【００４９】本発明の耐摩耗性ベンド管の製造方法は、
セグメントブロックを位置決めするための溝や芯管を用
いることにより、所定の曲げ半径を特に簡単に得ること
ができ、これにより高性能な耐摩耗性ベンド管を安価に
製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す耐摩耗性ベンド管
の縦断面図である。

【図２】同耐摩耗性ベンド管に使用されたセグメントブ
ロックの縦断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す耐摩耗性ベンド管
の縦断面図である。

【図４】耐摩耗性ベンド管の製造方法を示す斜視図であ
る。

【図５】他の方法で製造される耐摩耗性ベンド管の縦断
面図である。

【図６】セグメントブロックの別の例を示す縦断面図で
ある。

【図７】セグメントブロックの更に別の例を示す縦断面
図である。

【図８】セグメントブロックの更に別の例を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ セグメントブロック １１ アンダーカット部 ２０ 接着剤 ３０，４０ フランジ付きセグメント ５０ 樹脂被覆層 ６０ 蛇腹管 ７０ 保持具 ８０ 芯管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐摩耗材からなり、且つ一端から他端に
   かけて内外径が変化したテーパリング形状のセグメント
   ブロックの複数個を、小径側の端部が大径側の端部内に
   傾斜して挿入された状態で連結することにより、所定の
   半径で湾曲するベンド管を形成したことを特徴とする耐
   摩耗性ベンド管。
2. 【請求項２】 隣接するセグメントブロック同士を固定
   したことを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性ベンド
   管。
3. 【請求項３】 連結された複数個のセグメントブロック
   の外面をシールしたことを特徴とする請求項１又は２に
   記載の耐摩耗性ベンド管。
4. 【請求項４】 セグメントブロックの大径側の端部内面
   に、中心軸に対する傾斜角度が他の部分の内面と比べて
   大きいアンダカット部を設けたことを特徴とする請求項
   １、２又は３に記載の耐摩耗性ベンド管。
5. 【請求項５】 耐摩耗材からなり、且つ一端から他端に
   かけて内外径が変化したテーパリング形状のセグメント
   ブロックの複数個を、所定の半径で湾曲した位置決め用
   の芯管の外側に同じ向きで嵌め込むと共に、小径側の端
   部を対向する大径側の端部内に挿入し、この状態で、隣
   接するセグメントブロック同士を固定することにより、
   所定半径で湾曲するベンド管を製造することを特徴とす
   る耐摩耗性ベンド管の製造方法。
6. 【請求項６】 耐摩耗材からなり、且つ一端から他端に
   かけて内外径が変化したテーパリング形状のセグメント
   ブロックの複数個を、所定の半径で湾曲した位置決め用
   の溝内に同じ向きで挿入すると共に、小径側の端部を対
   向する大径側の端部内に挿入し、この状態で、隣接する
   セグメントブロック同士を固定することにより、所定半
   径で湾曲するベンド管を製造することを特徴とする耐摩
   耗性ベンド管の製造方法。