JP2005147243A

JP2005147243A - バルブピット用フランジ接合体

Info

Publication number: JP2005147243A
Application number: JP2003384545A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nozaki; 日出男野崎; Wataru Inomata; 渉猪股; Yukinobu Satake; 志伸佐竹; Masumi Kobayashi; 真澄小林
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: JP4363565B2

Abstract

【課題】地震などによる大きな変位や荷重がかかった場合、フランジ接合体の変形を抑制し、かつ施工が簡便に行えるフランジ接合体を提供する。
【解決手段】ガスケット６を介してピット２内に設置された導管３の端部に形成された環状の管フランジ部３１とバルブ４の端部に形成された環状のバルブフランジ部４１とが同心円上に配設されたボルト７１ａ、７１ｂ及びナット７２ａ、７２ｂを含む複数の締結部材７ａ、７ｂで接合され、締結部材７ａ、７ｂの間で管フランジ部３１とバルブフランジ部４１を取り囲みかつバルブフランジ部４１の端面に当接する内周面を有する複数の補強治具５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、締結部材７ａ、７ｂよりも内周側で補強治具５１ａ、５１ｂ、５１ｃに螺合されて管フランジ部３１に当接するボルト８ａ、８ｂ、８ｃを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス配管を構成するバルブピット内のバルブのフランジとガス導管のフランジとで形成されるバルブピット用フランジ接合体に関する。

地中に埋設された中高圧のガス導管を接続する場合、ガスの導通を遮断するバルブを外部荷重から保護しまたバルブの操作・維持管理を容易にするために、図１１に示すようにパージ用バルブ３２を有するガス導管３、３０の周囲にコンクリート製のマンホール１を設けてバルブピット２を形成し、そこにガス導管３、３０の端部と接続されるバルブ４が設置される。図１１においては、ガス導管３、３０とバルブ４との接合部は、一般に高圧流体の管又は容器の接合部として採用されているフランジ接合が適用されている。図１２も参照すると、このフランジ接合体５においては、気密性を向上するために、例えばガスケット６を介在させてガス導管３のフランジ３１とバルブ４のフランジ４１とを突合せた状態でボルト７１とナット７２を含む複数組の締結部材７で締付けることにより形成される。このフランジ接合体においては、埋設ガス導管に地震などによる大きな荷重が作用する（図中矢印方向に引張られる）場合には、図１２に示すようにバルブフランジ４１は厚肉で強度があり変形量は少ないが、埋設ガス導管３の管フランジ３１は肉厚を厚くできないので、強度が不足して変形する。その結果、バルブフランジ５と管フランジ６との間に隙間が生じるので、気密性を損なうことが実験で確認されている。

フランジ接合における締付強度を高めて流体の漏洩を防止するために、種々の構造が提案されている。特許文献１には、一対のフランジの上部にフランジの間隔と同じ長さを有する鋼管を設け、鋼管の両端を一対の鋼板で挟み、鋼管を貫通するボルトで締付けることが記載されている。特許文献２には、一対の凌渫用排水管の端部の鍔（前面にパッキン材を装着）を突合せ、これらを断面コ字状の屈曲部を有する本体で跨架し、一方の杵状部の係止面部にボルトを螺入してボルトの先端を一方の鍔に当接し、他方の屈曲部の係合鉤部を他方の鍔部に当接することにより、鍔部同士を連結することが記載されている。特許文献３には、配管本体の端部にそれぞれ形成したフランジをその接合面の一部に設けた凹凸部を互いに係合して接合し、フランジの接合部外周面に形成された凹部に防食テープ巻層を施し、２つのフランジに跨って両側に脚部をもったフランジ締付金具を設け、一方の金具に設けた凸部を一方のフランジの背面に形成した凹部に係合し、他方の脚部を貫通したボルトにより他方のフランジの背面を押圧することが記載されている。特許文献４には、両方のフランジを挟むように断面コ字状の金属製の締付け枠を被せ、一方のフランジに螺合した締結ボルトを締付けることが記載されている。
実公昭４７−４０９２７号公報（第１頁、図１、図２）実公昭５０−４５６８８号公報（第２〜３頁、図１、図２）実開平５−２２９８０号公報（第４頁、図１）特開平９−１９６２６０号公報（第３頁、図２）

特許文献１に記載された締付金具は、部品点数が多く締付けに手間が掛かり、またフランジの外周縁部を締付けるので、地震により大きな加重が作用するとフランジの内周側で、フランジ間に隙間ができてしまい、そこから流体が漏出することが懸念される。特許文献２に記載された連結具は、一方のフランジに停止片を形成する必要があり、フランジの加工を必要とし、施工性が低下する。特許文献３に記載されたフランジの連結構造は、一方のフランジの背面に、締付金具の脚部に設けた凸部を係合する凹部を形成する必要があり、フランジの加工を必要とし、施工性が低下する。特許文献４に記載された締結構造は、一対のフランジを突合せた状態で両フランジを固定するので、治具などによりフランジ同士を正確に位置決めした後にボルトを締付けるため、組立てに手間がかかり施工性が低下するという問題がある。また特許文献２〜４に記載されたフランジの連結構造は、いずれも締付けボルトは半径方向の一箇所（例えばフランジの中間部又は外周より）でフランジを締付けるので、地震により大きな加重が作用した時のフランジの変形を防止するために、フランジを厚くする必要があり、施工性の低下を増大させる。都市部ではピット内バルブは多数設置されているため、フランジ接合に手間が掛かると、ピット内に設けられたバルブの上流側でガス導管が長時間遮断されることになり、地域住民へのガス供給に支障を来たすので、ガス配管にフランジ接合を適用するためには、施工時間の短縮を図ることが重要である。

従って、本発明の目的は、地震などにより大きな荷重が作用した場合に、フランジ部の変形が抑制され、かつ施工が簡便に行えるバルブピット用フランジ接合体を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、導管の端部に形成された環状の管フランジ部とバルブのバルブフランジ部とがパッキンを介して同心円上に配設されたボルト及びナットを含む複数の締結部材で接合され、前記締結部材の間で前記管フランジ部と前記バルブフランジ部を取り囲みかつ前記バルブフランジ部の端面に当接する内周面を有する複数の補強治具と、前記締結部材よりも内周側で前記補強治具に螺合されて前記管フランジ部に当接するボルトを有することを特徴とするものである。

本発明において、前記補強治具は、前記締結部材の間隔よりも狭い幅を有する形状とすることができる。また前記補強治具は、前記締結部材の間隔と同等の幅を有しかつ前記締結部材の一部を収容する凹部を有する形状でもよいし、あるいは３つ以上の前記締結部材に跨る幅を有しかつ前記締結部材を収容する凹部を有する形状であってもよい。

本発明によれば、例えば地中に埋設された導管の端部に形成された環状の管フランジ部とピット内に設けられたバルブの端部に形成された環状のバルブフランジ部とが締結部材で接合され、さらにその接合部が補強治具により締結部材よりも内周側で締付けられるので、接合部に地震などによる大きな荷重が作用した場合でもフランジ部が変形するのを防止できると共に、この補強治具は締結部材と干渉することなく装着されるので、短時間で施工を行うことができる。

以下本発明の詳細を添付図面により説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるフランジ接合体の正面図、図２は図１をＡ方向から見た矢視図、図３は図１の一部を破断したフランジ接合体の正面図、図４は本発明の第２の実施の形態に係わるフランジ接合体の正面図、図５は図４をＢ方向から見た矢視図、図６は本発明の第３の実施の形態に係わるフランジ接合体の正面図、図７は図６をＣ方向から見た矢視図、図８は本発明の第４の実施の形態に係わるフランジ接合体の正面図、図９は図８をＤ方向から見た矢視図、図１０は図９をＥ方向から見た矢視図であり、図２〜１０において図１と同一機能部分は同一の参照符号で示す。

図１〜図３に示すフランジ接合体５０は、バルブピット（図１１参照）内に設置されたバルブ４と例えば呼び径が３００Ａの埋設ガス導管３を接合するために、バルブ４の端部に形成された環状のバルブフランジ３１と埋設ガス導管４の端部に形成された環状の管フランジ４１とを円周方向に等角度間隔（例えばピッチ（Ｐ）＝２０°）で装着されたボルト７１ａとナット７２ａを含む締結部材７ａ、７ｂ・・・で締結し、バルブフランジ４１と管フランジ３１の接合面間にガスケット６を介在させることにより組立てられている。さらに、このフランジ接合体５０においては、円周方向に沿って各締結部材（図では締結部材７ａと締結部材７ｂのみを示す）の間に補強治具５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・を配置し、各治具にボルト８ａ、８ｂ、８ｃ・・・（例えば六角穴付ボルト）をその先端が管フランジ３１に当接するまでねじ込みことによりフランジ接合体５０の補強が行われる。補強治具５１ａ（５１ｂ、５１ｃも同様）は管フランジ３１と対向する脚部５２ａとバルブフランジ４１と対向する脚部５３ａを含むコ字形の断面形状に形成された部材であり、締結部材７ａ、７ｂのピッチ（Ｐ）よりも狭い幅（中立線における幅で、ｂで示す）を有する。この補強治具５１ａは、脚部５３ａの内周面にバルブフランジ４１の端面が当接し、かつ脚部５２ａには締結部材７ａよりも内周側（ガス導管３寄り）にボルト８ａ（他のボルト８ｂ、８ｃも同様）がねじ込まれる。このフランジ接合構造によれば、管フランジ３１にボルトとナットを含む締結部材７ａ、７ｂの締結力の他に、管フランジ３１の締結部材７ａ、７ｂよりも内周側に補強治具５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の締結力が付加されるので、地震が発生して埋設ガス導管３に大きな荷重が作用しても、バルブフランジ４１と管フランジ３１の変形が抑制されることになり、気密性が確保されてガスの漏洩を未然に防止することができる。また、管フランジ３１とバルブフランジ４１を接合した後に補強治具５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・をフランジ接合体１０に装着することができるので、ピット内に設置されたバルブ３の上流側を遮断することなく活管状態で補強治具５１を取り付けることができる。もちろんボルト８ａ、８ｂ、８ｃを緩めることにより、補強治具５１ａをフランジ接合体５０から取り外すことができる。また、補強治具５１ａは、全ての締結部材７ａ、７ｂ・・・の間に装着しうる個数（例えば１８個）だけ使用してもよいし、あるいは必要とする補強強度に応じて、一部の締結部材の間に装着されるような個数だけ使用してもよい。

図４及び図５に示すフランジ接合体５０には、円周方向に沿って各締付部材のピッチと同等であり、側面から見て締結部材７ａ（ナット７２ａ）、７ｂ（ナット７２ｂ）と重なる幅（ｂ）を有する補強治具５１が使用される。ボルト８（六角穴付ボルト）を締付ける時に、この補強治具５１とナット７２ａ及びナット７２ｂとの干渉を防止するために、脚部５２ａの内周面には、ナット７２ａ及びナット７２ｂの一部が納まる直方体状の凹部５４ａ、５４ａが形成されている。この補強治具によれば、図１〜図３に示す補強治具よりも治具の幅が広く、断面係数が大きいので、ピット内のバルブ４のバルブフランジ４１と埋設ガス導管３の管フランジ３１の変形をさらに少なくすることができる。補強治具５１は、全ての締結部材７ａ、７ｂ・・・の間に装着されるような個数（例えば１８個）だけ使用してもよいし、あるいは必要とする補強強度に応じて、一部の締結部材の間に装着されるような個数だけ使用してもよい。

図６及び図７に示すフランジ接合体５０には、円周方向に沿って各締結部材７ａ、７ｂのピッチ（Ｐ）と同一の幅（ｂ）を有する補強治具５１が使用される。ボルト８（六角穴付ボルト）を締付ける時に、この補強治具５１と締結部材７ａ、７ｂとの干渉を防止するために、脚部５２ａの内周面には、ナット７２ａ、７２ｂの一部が入り込む凹部５４と、ボルト７１ａ、７１ｂの一部が入り込む凹部５５が形成されている。この補強治具５１によれば、図４及び図５に示す補強治具よりも幅が広く、断面係数が増加するので、ピット内のバルブ４のバルブフランジ４１と埋設ガス導管３の管フランジ３１の変形をさらに少なくすることができる。また補強治具５１は、全ての締結部材７ａ、７ｂ・・・の間に装着されるような個数（例えば１８個）だけ使用してもよいし、あるいは必要とする補強強度に応じて、一部の締結部材の間に装着するような個数だけ使用してもよい。

図８〜図１０に示すフランジ接合体５０には、３組の締結部材７ａ、７ｂ、７ｃに跨るような幅（ｂ）を有する補強治具５１が２本のボルト８ａ、８ｂで固定される。この補強治具５１は、図１０に示すように脚部５２の内周側に３個のナット７２ａ、７２ｂ、７２ｃの一部又は全部が入り込むような凹部５４ａ、５４ｂ、５４ｃが設けられている。この補強治具５１によれば、図６及び図７に示す補強治具よりも幅が広く、断面係数が増加するので、ピット内のバルブ４のバルブフランジ４１と埋設ガス導管３の管フランジ３１の変形をさらに少なくすることができる。この補強治具５１は、断面係数を増加させるために、例えば１／４円周、１／３円周といったように図１０よりも広い範囲の円周を覆うような幅を有する扇形に形成することができる。断面係数の増加により、補強治具５１の使用個数が減少するので、より短時間で施工を行うことができる。

上記の各フランジ接合体５０は一端を固定し、他端が自由な片持ちばりと考えられるので、ボルトの中心に引張り荷重が作用した場合、補強治具が受ける最大荷重は、次のように算出される。すなわちボルト８の中心に荷重が作用した時の曲げモーメント（Ｍ）は、Ｍ＝σ_ａＺ、Ｍ＝Ｗｌの式で表される｛但し、σ_ａ：許容応力、Ｚ：断面係数、Ｗ：集中荷重、ｌ：支点間距離｝。また断面係数Ｚは、Ｉ／ｙ（Ｉ：中立軸に関する慣性モーメント、ｙ：中立軸からの断面上の任意点までの距離）で表され、補強治具の断面は矩形なので、ｂａ^２／６となる｛但し、ａ：補強治具５１の厚さ、ｂ：補強治具の幅｝。従って上記の各補強治具５１の内では、幅ｂが最も大きい図８の補強治具５１が、最も大きな引張り荷重に耐えられことがわかる。

上記の補強治具５１は、例えば球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳＧ５５０２に規定されたＦＣＤ４５０等）、機械構造用炭素鋼（ＪＩＳＧ４０５１に規定されたＳ４５Ｃ等）等の剛性の大なる材料で形成され、ボルトは例えばＳＵＳ３０４等の耐食性を有しかつ剛性の大なる材料で形成される。

呼び径３００Ａの埋設ガス導管３とバルブ４の接合部に、ＳＳ４００製補強治具５１（４個）とＳＵＳ３０４製ボルトを使用して図８〜図１０に示すフランジ接合体５０を形成した。補強治具５１の寸法は、ｌ＝２４．５ｍｍ、ａ＝５０ｍｍ、ｂ＝１７６ｍｍとし、またボルト８ａ、８ｂのピッチ（Ｐ）＝１３７ｍｍに設定した。このフランジ接合体５０の性能確認試験を行った結果、初期漏洩荷重は６１７．８ｋＮ（６３ｔｆ）で、漏洩停止限界荷重は９８０．７ｋＮ（１００ｔｆ）以上であることが確認された。また１００ｔｆの荷重を載荷後の補強治具５１の変形量は０ｍｍであり、さらにボルト８ａ、８ｂのねじ山の損傷は無く、大地震などにより大きな荷重が作用しても確実に耐えられることが確認された。これに対して補強治具５０が無い場合は、初期漏洩荷重は１７７．６ｋＮ（１８ｔｆ）で、漏洩停止限界荷重は４４１．３ｋＮ（４５ｔｆ）に止まった。

本発明の第１の実施の形態に係わるフランジ接合体の正面図である。図１をＡ方向から見た矢視図である。図１の一部を破断した正面図である。本発明の第２の実施の形態に係わるフランジ接合体の側面図である。図４をＢ方向から見た矢視図である。本発明の第３の実施の形態に係わるフランジ接合体の側面図である。図６をＣ方向から見た矢視図である。本発明の第４の実施の形態に係わるフランジ接合体の側面図である。図８をＤ方向から見た矢視図である。図９を裏面から見た矢視図である。従来のバルブフランジと埋設ガス導管の管フランジのフランジ接合体を示す正面図である。図１１の要部を示す拡大図である。

符号の説明

１：マンホール、２：バルブピット、３：ガス導管、３１：管フランジ、
４：バルブ、４１：バルブフランジ、
５、５０：フランジ接合体、６：ガスケット、
７、７ａ、７ｂ：締結部材、７１、７１ａ、７１ｂ：ボルト、７２、７２ａ、７２ｂ：ナット
８、８ａ、８ｂ、８ｃ：ボルト
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ：補強治具
５２、５２ａ：脚部
５３、５３ａ：脚部
５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５５：凹部

Claims

導管の端部に形成された環状の管フランジ部とバルブのバルブフランジ部とがパッキンを介して同心円上に配設されたボルト及びナットを含む複数の締結部材で接合され、前記締結部材の間で前記管フランジ部と前記バルブフランジ部を取り囲みかつ前記バルブフランジ部の端面に当接する内周面を有する複数の補強治具と、前記締結部材よりも内周側で前記補強治具に螺合されて前記管フランジ部に当接するボルトを有することを特徴とするバルブピット用フランジ接合体。
前記補強治具は、前記締結部材の間隔よりも狭い幅を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブピット用フランジ接合体。
前記補強治具は、前記締結部材の間隔と同等の幅を有しかつ前記締結部材の一部を収容する凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブピット用フランジ接合体。
前記補強治具は、３つ以上の前記締結部材に跨る幅を有しかつ前記締結部材を収容する凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブピット用フランジ接合体。