JP2004169797A - フランジ付きポリエチレン樹脂短管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】端部にフランジが一体に設けられたフランジ付きポリエチレン樹脂短管であって、フランジ端面にはシールリング装着溝が設けられ、フランジのシールリング装着溝底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法t2 ≧フランジ外径D1 /11となされ、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポリエチレン樹脂管をフランジ接合する際に使用するフランジ付きポリエチレン樹脂短管に関する。
【0002】
【従来の技術】
水道配管またはガス配管、特に、宅地内配管においては、ポリエチレン樹脂管が使用されることが多くなっている。これは、地震等の地殻変動が生じた場合にも、ポリエチレン樹脂管の有する伸張性と靱性により破損し難く、二次災害を防止できることが実証されてきたことによる。
一方、比較的大口径の公道下に埋設される水道配管またはガス配管は、鋳鉄管、鋼管、硬質塩化ビニル管などの合成樹脂管等が使用されている。
したがって、宅地内水道配管またはガス配管としてポリエチレン樹脂管を使用する場合には、鋳鉄管、硬質塩化ビニル管などの異種の管との接合が必要となる。
【0003】
このような場合、従来は、ポリエチレン樹脂管の端部にフランジ付きポリエチレン樹脂短管を接合し、このフランジを利用して異種の管側に設けられているフランジとフランジ接合することが行われている。その一例を図4に示す。図4に示す例では、ポリエチレン樹脂管aの端部に電気融着継手(ソケット)bによりフランジc1 付きポリエチレン樹脂短管cが取り付けられ、一方、鋳鉄管d側に設けられたフランジd1 とフランジc1 との間に板パッキングeを挟持して、フランジd1 とフランジc1 の背面側の金属フランジc2 をボルトとナットの締めつけにより締結されている例を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のフランジ締結による接合においては、管路の振動や熱膨張、熱収縮により、ボルトとナットによる締めつけが緩み、ごく僅かな緩みであっても水またはガスが漏れだすことがある。特に、流体の圧力が高く、管路が曲がっている場合には、フランジ間の締結が緩み易く、流体の圧力が高いことと相俟って、流体が漏れだし易いという欠点があった。
【0005】
そこで、本発明者は、フランジ接合におけるシール手段として常用されているフランジ端面にシールリング装着溝を設け、この溝にOリングを装着することを考えて実施した。
ところが、内水圧が長時間かかると、シールリング装着溝の底部内周角部にクラックが発生して、フランジの締めつけが緩んで漏れにつながる欠陥が発生した。
また、振動や熱膨張によりフランジの締結に緩みが生じると、溝内に装着されているOリングが内水圧で外方に押し出される。すると、Oリングはシールリング装着溝のフランジ端面外周角部で周方向に切断され、シール機能が無くなり、漏れが発生するという欠陥が見つかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ポリエチレン樹脂管と異種の管とのフランジ締結における流体の漏れだし易い欠陥を解消し、フランジ締結が多少緩んでも流体が漏れだすことのないフランジ付きポリエチレン樹脂短管を提供することを目的とする。
【0007】
請求項1記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、端部にフランジが一体に設けられたフランジ付きポリエチレン樹脂短管であって、フランジ端面にはシールリング装着溝が設けられ、フランジのシールリング装着溝底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法t2 ≧フランジ外径D1 /11となされ、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されていることを特徴とする。
また、請求項2記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、請求項1記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管において、面取りが半径0.1〜2mmの円弧面であることを特徴とする。
【0008】
本発明においては、フランジのシールリング装着溝底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法t2 ≧フランジ外径D1 /11となされている。
これは、ポリエチレン管の外径Dと肉厚tとの関係D/tをSDR(StandardDimension Ratio)と称し、配水用ポリエチレン管の肉厚は、最大使用圧力時における50年クリープ強度に対して安全率2となるようにNadayの式により設計され、SDR=D/t=11とすることが、配水用ポリエチレン管協会で提案され、これに基づいて配水用ポリエチレン管の基本寸法が規格化されている。尚、Nadayの式を適用するに当たり、最大使用圧力は、最大使用水圧を静水圧0.75+水撃圧0.25=1.0MPa とし、50年クリープ強さを100MPa として計算されている。
【0009】
本発明では、このSDR=D/t=11に基づいて、シールリング装着溝を設けた場合のフランジ寸法を決定することにより、フランジの50年クリープに、安全率2で耐えるものとしたものである。
【0010】
また、本発明では、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されている。
この面取りは、円弧面であっても平面状のコーナー面であってもよいが、半径0.1〜2mmの円弧面であるのが好ましい。シールリング装着溝の底部内周角部にクラックが発生するのを防止できると共に、シールリングの切断を防止できるからである。
面取り量が0.1mmより小さいと、面取り面の効果が発揮されず、クラックが発生したり、シールリングが切断されるからであり、2mmより大きくなると、管内の流体圧力が高まった時にシールリングが面取り部に押し込まれてしまい、流体圧力が強弱変化するとシール性が悪化し、漏れを生じるので好ましくない。
【0011】
この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、フランジ端面にシールリング装着溝が設けられているが、フランジのシールリング装着溝底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11とし、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法t2 ≧フランジ外径D1 /11としたことにより、フランジの強度が保持され、また、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りを施したことにより、クラックの発生およびシールリングの切断を防止して、ポリエチレン樹脂管と異種の管との漏れのない接合を可能にすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図1はこの発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の使用状態の一実施例を一部断面図で示す正面図、図2はフランジ付きポリエチレン樹脂短管の一部を拡大して示す断面図、図3はフランジのシールリング装着溝を拡大して示す断面図である。
図で、1はフランジ付きポリエチレン樹脂短管である。この短管1は、ポリエチレン樹脂短管11とその一端部に一体に設けられたフランジ12とからなり、フランジ12の端面にはシールリング装着溝13が設けられ、この装着溝13にはシールリング14が装着されている。15は締結フランジで、フランジ12を異種の管のフランジに締結するための金属フランジで、樹脂短管11に対して自由に移動可能に嵌め合わされている。
【0013】
そして、フランジ12の寸法とフランジ12に設けられるシールリング装着溝13の形状について、図2、図3で詳細に説明する。
フランジ12のシールリング装着溝13底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11となされ、フランジ12外周とシールリング装着溝13外周との寸法t2 ≧フランジ12外径D1 /11となされている。
また、フランジ12のシールリング装着溝13は環状の断面矩形の溝となされているが、シールリング装着溝13のフランジ12端面外周角部13aとシールリング装着溝13の底部内周角部13bとに円弧面からなる面取り面が設けられている。
【0014】
このシールリング装着溝13には、シールリング14が装着される。
シールリング14は通常の配水管やガス配管で使用されるOリングと同様の材質からなるものでよく、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPM、EPDM)等であり、硬さはJIS K6301で規定されるスプリング硬さで50〜90である。
また、シールリング14の断面形状は、円形、楕円形、外周面が円形の矩形、外周面の環状周方向に突条を有するものなどであり、その高さは、装着溝13の深さの1.5〜2倍程度である。1.5倍より小さいとシールリング14の圧縮率が少なくシール性に劣る。また2倍より大きくなると、圧縮率が大きくなりすぎてシールリングに永久歪みが生じてシール性が劣ることとなる。
【0015】
そして、このフランジ付きポリエチレン樹脂短管1は、ポリエチレン樹脂管2の端部に、電気融着継手(ソケット)3により接合され、ポリエチレン樹脂管2の端部に形成されたフランジ12により、鋳鉄管や硬質塩化ビニル樹脂管等の異種の管4と接続される。
異種の管4には、フランジ41が設けられ、このフランジ41にフランジ12の端面が突き合わされ、締結フランジ15とフランジ41とがフランジの周方向の複数箇所でボルトとナットで締結されて接続される。フランジ41とフランジ12とが同芯状に接続させるためには、突き合わされるフランジ面に凹凸の嵌合面を設けておくとよい。
【0016】
【実施例・比較例】
本発明を実施例および比較例をもってさらに詳しく説明する。
(実施例1)
呼び径75mmの高密度ポリエチレン製のフランジ付きポリエチレン樹脂短管1を射出成形により作成した。このフランジ付きポリエチレン樹脂短管1の寸法は、短管外径D=90.3mm、短管肉厚t=8.8mm、フランジ12のシールリング装着溝13底面の厚さt1 =12mm、フランジ12外周とシールリング装着溝13外周との寸法t2 =18mm、フランジ12外径D1 =126mm、シールリング装着溝13は、幅=10mm、深さ=5mmであり、シールリング装着溝13のフランジ12端面外周角部13aとシールリング装着溝13の底部内周角部13bとに半径0.5mmの円弧面からなる面取り面が設けられている。 また、シールリング装着溝13に装着されるシールリング14としては、スチレンブタジエンゴム製の硬さ55のものであり、幅8mm、外周面が半径4mmの円筒面である高さ8mmの矩形断面のものを使用した。
【0017】
そして、このフランジ付きポリエチレン樹脂短管1を、図1に示すようにポリエチレン管2の端部に電気融着継手(ソケット)3により接続し、鋳鉄管4とフランジ41と締結フランジ15をボルトとナットで締結した管路を作り、耐水圧試験を行った。
耐水圧試験としては、ボルトで十分に締めつけた場合の漏水水圧を試験する耐水圧試験、ボルト締めつけトルクを25%にした場合に漏水水圧を試験する過少締め耐水圧試験、水圧2.5MPaをかけた状態で、何度までの曲げに止水性能が維持できるかを試験する曲げ耐水圧試験を行った。
【0018】
耐水圧試験を行った結果は、耐水圧試験および過少締め耐水圧試験では、5MPaまで内水圧を掛けたが漏水は見られなかった。また、曲げ耐水圧試験では30度まで曲げたが漏水は見られなかった。
このように、本発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管においては、水圧が高くなっても、ボルト締結が弱くても、曲げ荷重が掛かっても漏水がないことから、通常の条件下での配水管およびガス配管としての使用においては、全く問題なく使用可能であることが分かった。
【0019】
(比較例1)
実施例1のフランジ付きポリエチレン樹脂短管1において、フランジ12にシールリング装着溝13が設けられていないこと、フランジ12の外径が126mmであること、シールパッキングが外径130mm、内径78mm、厚さ3mmの平板状のものを使用したこと以外は、実施例1と同様に管路を作り、耐水圧試験を行った。
耐水圧試験を行った結果は、耐水圧試験では3MPa、過少締め耐水圧試験では1MPaで漏水が見られた。また、曲げ耐水圧試験では12度まで曲げたとき漏水が見られた。
【0020】
【発明の効果】
この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、フランジ端面にシールリング装着溝が設けられているが、フランジのシールリング装着溝底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11とし、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法t2 ≧フランジ外径D1 /11としたことにより、フランジの強度が保持され、また、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りを施したことにより、クラックの発生およびシールリングの切断を防止して、ポリエチレン樹脂管と異種の管との漏れのない接合を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の使用状態の一実施例を一部断面で示す正面図である。
【図2】この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の一部を拡大して示す断面図である。
【図3】図2のシールリング装着溝を拡大して示す断面図である。
【図4】従来のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の使用例を一部断面で示す正面図である。
【符号の説明】
1 フランジ付きポリエチレン樹脂短管
11 ポリエチレン樹脂短管
12 フランジ
13 シールリング装着溝
13a シールリング装着溝13のフランジ12端面外周角部
13b シールリング装着溝13の底部内周角部
14 シールリング
15 締結フランジ
t1 シールリング装着溝13底面の厚さ
t2 フランジ12外周とシールリング装着溝13外周との寸法
D ポリエチレン樹脂短管の外径
D1 フランジ12の外径
Claims (2)
- 端部にフランジが一体に設けられたフランジ付きポリエチレン樹脂短管であって、フランジ端面にはシールリング装着溝が設けられ、フランジのシールリング装着溝底面の厚さt1 ≧樹脂短管外径D/11、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法t2 ≧フランジ外径D1 /11となされ、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されていることを特徴とするフランジ付きポリエチレン樹脂短管。
- 面取りが半径0.1〜2mmの円弧面である請求項1記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管。
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