JP2009068516A

JP2009068516A - 伸縮自在継手

Info

Publication number: JP2009068516A
Application number: JP2007234457A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sakagami; 達也坂上; Kazumasa Sano; 一誠佐野
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】内部のシール性を維持したまま伸縮自在継手を円滑に伸縮させることができ、伸縮作動時の抵抗を低減させて応答性良く伸縮できる伸縮自在継手を提供する。
【解決手段】一方に配管接続部４が設けられ、内部に流路５を有し、他方に開口部６を有する本体１と、内部に流路７を有し、本体１の内周に水密状態で摺動可能に嵌合された鍔状のスライド部８とスライド部の摺動により本体１の開口部６から突出可能に設定され、かつ、先端部に管接続部９が設けられた管部１０とを有するスライド用短管２と、本体１の開口部６の端面に配置され、管部１０と嵌合しているストッパ部３とを具備する伸縮自在継手において、スライド部８の外周に少なくとも１つのシールリング１１を装着し、かつ、シールリング１１および／または本体１の内周部を摺動性材料で形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業、食品分野などの各種産業の配管ラインに使用される、主としてプラスチック製の伸縮自在継手に関するものであり、さらに詳しくは、内部のシール性を維持したまま伸縮自在継手を円滑に伸縮させることができ、伸縮作動時の抵抗を低減させて応答性良く伸縮することのできる伸縮自在継手に関するものである。

従来、配管の管路の伸縮による応力を吸収させる継手として、図６に示すような伸縮継手が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。その構成は、継手本体１１１の一方の端部から接続スリーブ１１２が挿入され、接続スリーブ１１２の端部外周面には継手本体１１１の内面に摺動可能な外面を有する接収部１１３がやや拡径して形成され、接収部１１３に装着されるシールリング１１４によって、接続スリーブ１１２と継手本体１１１とがシールされており、継手本体１１１の一方端部には継手本体１１１から接続スリーブ１１２が抜けるのを防止する袋ナット１１５が螺合され、継手本体１１１の他方端部には袋ナット１１６によって受口１１７が挟持され、継手本体１１１の端面に装着されるシールリング１１８によって継手本体１１１と受口管１１７とがシールされている伸縮継手において、継手本体１１１および接続スリーブ１１２の互いに摺接する部分を金属で形成されたものであった。その効果は、クリープの発生を防止でき摺動性の低下を防止できるものであった。

実開平５−５９０８４号公報

しかしながら、前記従来の伸縮継手は摺接する部分に金属が用いられているため、内部を流れる流体が腐食性流体の場合、金属で形成された部分が腐食し、この腐食した部分が伸縮継手の伸縮作動の妨げになったり、腐食した箇所から流体漏れが発生する恐れがあり、また、流体が腐食性流体以外の場合でも、時間の経過と共に金属で形成された部分が腐食する問題があった。また、前記従来の伸縮継手のシールリング１１４には摺動性を良くするために潤滑剤が塗布されるが、長期間使用するにつれて潤滑剤が徐々に少なくなったり、潤滑剤に塗りムラがあると、潤滑剤の少ない箇所で潤滑剤の効果がなくなって伸縮作動における摺動時の抵抗が大きくなり、作動不良を起こしたり、伸縮作動しなくなる恐れがあるという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、内部のシール性を維持したまま伸縮自在継手を円滑に伸縮させることができ、伸縮作動時の抵抗を低減させて応答性良く伸縮できる伸縮自在継手を提供することを目的とする。

本発明の構成を、図を参照して説明すると、一方に配管接続部４が設けられ、内部に流路５を有し、他方に開口部６を有する本体１と、内部に流路７を有し、前記本体１の内周に水密状態で摺動可能に嵌合された鍔状のスライド部８と、該スライド部８の外径より小さい外径を有し、スライド部８の摺動により前記本体１の開口部６から突出可能に設定され、かつ、その先端部に管接続部９が設けられた管部１０とを有するスライド用短管２と、前記本体１の開口部６の端面に配置され、前記スライド部８の外径より小さく、かつ、前記管部１０外径より大きい内径を有し、該管部１０と嵌合しているストッパ部３とを具備する伸縮自在継手において、スライド部８の外周に少なくとも１つのシールリング１１が装着され、かつ、シールリング１１および／または本体１の内周部が摺動性材料で形成されていることを第一の特徴とする。

前記シールリング１１が弾性体で形成された内層１２と摺動性材料で形成された外層１３とからなることを第二の特徴とする。

前記シールリング１１が、弾性シールリング１４と、弾性シールリング１４と前記本体１の内周面との間に介在された摺動性材料で形成された摺動性シールリング１５とからなることを第三の特徴とする。

前記本体１内周に摺動層１６が形成されてなることを第四の特徴とする。

前記摺動性材料の静摩擦係数が０．０１〜０．６０の範囲内であることを第五の特徴とする。

前記摺動性材料がポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリプロピレン、ポリアセタールまたは高密度ポリエチレンのいずれかであることを第六の特徴とする。

前記本体１の配管接続部４の端面に水密状態で配置される鍔付短管１７と、本体１に螺着されるキャップナット１８、１９をさらに具備し、前記ストッパ部３がキャップナット１８により本体１の開口部６の端面に固定され、鍔付短管１７が他のキャップナット１９により本体１の配管接続部４の端面に、固定されていることを第七の特徴とする。

前記ストッパ部３が前記キャップナット１８と一体的に設けられていることを第八の特徴とする。

本発明における摺動性材料とは、摺動部分の滑りの良い材料のことであり、静摩擦係数が０．０１〜０．６０の範囲内の材料であることが望ましく、ポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと記す）を主な材料として、ポリビニリデンフルオライド、ポリプロピレン、ポリアセタール、高密度ポリエチレンなどが好適なものとして挙げられる。

本発明において、鍔付短管１７、スライド用短管２の管接続部９と配管との接続はソケット接続、ねじ接続、フランジ接続、突合せ接続またはキャップナット接続のいずれでもよく、特に限定されない。

また、スライド用短管２の管接続部９の端部内周または外周に凹部を形成しても良い（図示せず）。これは、施工時にスライド用短管２を伸縮させる時に該凹部を手がかりにして手がすべることなく容易に伸縮させることができるため好適である。また、管接続部９の端部外周に鍔部、凸部のいずれかを一体的に形成しても良い（図示せず）。これは、鍔部、凸部を手がかりにできると共に、スライド用短管２が本体１内に完全に収納されてしまうのを防ぐことができるため好適である。

また、本発明において伸縮自在継手の本体１の形状は、継手の伸縮作動の妨げにならなければ、チーズ、多方継手、エルボ、ベンド、またはソケットのいずれかのタイプにしても良い。

また、本発明において、本体１、スライド用短管２、ストッパ部３、鍔付短管１７、キャップナット１８、１９の材質は金属のほか、必要物性を満たしていれば、ポリ塩化ビニル樹脂（以下、ＰＶＣと記す）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリアセタール、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などの合成樹脂が好適なものとして挙げられ、特に限定されない。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）伸縮作動における摺動時の抵抗を低減させることができ、内部のシール性を維持したまま伸縮自在継手を円滑に伸縮させることができる。
（２）配管の膨張や収縮に対する伸縮自在継手の応答特性に優れ、作動不良を起こしにくい。
（３）シールリングの摺動による磨耗が少なく、伸縮自在継手内部の良好なシール性を長期間維持することができる。
（４）潤滑剤が少なくても良好な摺動性を保持できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。

図１は本発明の第一の実施形態である伸縮自在継手を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大縦断面図である。図３は本発明の第二の実施形態である伸縮自在継手を示す要部拡大縦断面図である。図４は本発明の第三の実施形態である伸縮自在継手を示す要部拡大縦断面図である。図５は本発明の第四の実施形態である伸縮自在継手を示す要部拡大縦断面図である。

以下、図１に基づいて本発明の第一の実施形態である伸縮自在継手について説明する。１はＰＶＣ製の中空円筒状の本体であり、内部に流路５が形成されている。本体１の一端部には鍔付短管１７が接続される配管接続部４が設けられている。配管接続部４の外周には後記キャップナット１９が螺着される雄ねじ部が形成され、その端面にはシール部材を装着するための環状溝２２が設けられている。一方、本体１の他端部は開口部６となっており、後記スライド用短管２がここから挿嵌される。

２はＰＶＣ製のスライド用短管であり、本体１の開口部６から突出可能に設けられた管部１０と、管部１０の一端部に設けられた外周が本体１の流路５と略同径となる鍔状のスライド部８を有している。スライド部８の外周面には環状溝２３が設けられ、環状溝２３には後記シールリング１１が装着され、本体１の流路５の内周面に対しスライド部８が水密状態で摺動可能に設けられている。この構成により本体１の流路５の内周面と管部１０との間に形成される空隙に流体の侵入が防止されるため、流体が本体１開口部６から流出することが防止される。管部１０の他端部には、他の配管が接続される管接続部９が設けられており、また、スライド用短管２の内部には前記本体１の流路５と連通する流路７が設けられている。

３はＰＶＣ製の鍔付短管形状のストッパ部であり、スライド用短管２が本体１から抜け出るのを防止するものである。その内周はスライド用短管２のスライド部８の外径より小さく、管部１０の外径より大きく形成され、本体１の開口部６の外周に螺着される後記キャップナット１８により、ストッパ部３の鍔部が本体１の開口部６の端面に挟持固定されている。なお、本実施形態ではストッパ部３は鍔付短管形状となっているが、スライド用短管２が本体１から抜け出るのを防止できる形状であれば特に限定されず、半割となった鍔付短管形状でもよく、円環形状でもよい。また、部品点数を減らすために後記キャップナット１８と一体的に設けても良い。

１１は摺動性材料である静摩擦係数が０．０４のＰＴＦＥで形成されたシールリングである。摺動性材料の静摩擦係数は、０．０１〜０．６０の範囲内が好適であり０．０１〜０．４０の範囲内がより好適である。摺動部分の滑りを良好にして伸縮作動の応答特性を良くするために静摩擦係数は０．６０以下である必要がある。静摩擦係数の下限は低ければ低いほど望ましいが、シールリング１１の成形性を損なわず、部品の取り扱いを困難にさせないために０．０１以上である必要がある。

１７はＰＶＣ製の鍔付短管であり、一端部に他の配管が接続される配管接続部が設けられており、他端部には前記本体１の開口部１６と略同径の流路が設けられている。本体１の配管接続部４の外周に螺着される後記キャップナット１９により、鍔付短管１７の鍔部が本体１の開口部１６の端面に挟持固定されている。

１８、１９はＰＶＣ製のキャップナットであり、一方の端部内周に本体１の両端部外周に設けられた雄ねじ部に螺着される雌ねじ部が設けられており、もう一方の端部には内周側方向へ突出する内鍔部が設けられている。

次に本実施形態の作用について説明する。伸縮自在継手に接続されている配管（図示せず）が、流体の温度や気温の上昇などによって、軸方向に膨張した時、スライド用短管２のスライド部８の外周面が本体１の流路５の内周面と水密状態で摺動しながら、配管の熱膨張分だけ相対的に内部側に移動して伸縮自在継手を短くさせる。これにより配管の熱膨張による応力を伸縮自在継手で吸収することができる。また、配管が温度の低下により収縮した時には、熱膨張の時とは反対に作用してスライド用短管２が収縮分だけ相対的に外側に移動して伸縮自在継手を長くさせ、配管の収縮による応力を吸収することができる。このとき、スライド用短管２と本体１内周面の摺動部分は摺動性材料であるシールリング１１を用いていることにより、伸縮作動における摺動時の抵抗を低減させることができ、シールリング１１のシール性を維持したまま円滑に伸縮作動を行うことができる。また、摺動時の抵抗が低減されることで伸縮自在継手の配管の膨張や収縮に対する伸縮の応答特性が良くなり、作動不良を起こしにくくなる。また、シールリング１１が摺動性部材であるため、摺動時の磨耗が少なくなり、シールリング１１のシール性も低下することなく長期間維持することができる。また、摺動性部材が良好な摺動性を有しているため、シールリング１１に塗布された潤滑剤が少なくなったとしても、良好な摺動性を保持することができる。該潤滑剤は用途によっては必ずしも塗布する必要はない。なお、伸縮自在継手の伸縮するストロークはスライド用短管２のスライド部８端面が本体１の流路５の端面に当接する位置が最短となり、スライド部８の管部側端面がストッパ部３に当接する位置が最長となる。

次に、図３に基づいて本発明の第二の実施形態である伸縮自在継手について説明する。本実施形態では第一の実施形態と同じの構成要素については同一符号を付して示す。

２０は弾性体であるエチレンプロピレンゴムで形成された内層１２と、摺動性材料である静摩擦係数が０．０４のＰＴＦＥで形成された外層１３とからなるシールリングであり、スライド用短管２のスライド部８の環状溝２３に嵌着されている。シールリング２０は、内層１２に外層１３を被覆して形成されている。なお、シールリング２０は内層１２に外層１３をライニング、電解、塗装などにより被覆して形成されたものでも良く、チューブ状の外層１３の内部に内層１２を充填して形成されたものでも良い。また、内層１２および外層１３は多層に設けられたものでも良い。ここで内層を形成する弾性体の材料は、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、などが好適なものとして挙げられる。

第二の実施形態の他の構成及び作用は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。第二の実施形態では、摺動部分に摺動性部材である外層１３が摺接してシールされ、第一の実施形態の効果に加えて弾性体である内層１２の弾性力により、本体１の内周面に強く押圧されるのでシールリング２０のシール性を向上させる。

次に、図４に基づいて本発明の第三の実施形態である伸縮自在継手について説明する。本実施形態では第一の実施形態と同じの構成要素については同一符号を付して示す。

２１は弾性体であるエチレンプロピレンゴムで形成された弾性シールリング１４と、摺動性材料である静摩擦係数が０．０４のＰＴＦＥで形成された摺動性シールリング１５とからなるシールリングである。シールリング２１は、スライド用短管２のスライド部８の環状溝２３の奥部（図面では下側）に弾性シールリング１４が嵌着され、弾性シールリング１４の外周部に重なるように摺動性シールリング１５が嵌着されている。

第三の実施形態の他の構成及び作用は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。第三の実施形態では、摺動部分に摺動性部材である摺動性シールリング１５が摺接してシールされ、第一の実施形態の効果に加えて弾性体である弾性シールリング１４の弾性力により、摺動性シールリング１５が本体１の内周面に強く押圧されるのでシールリング２１のシール性が向上する。

次に、図５に基づいて本発明の第四の実施形態である伸縮自在継手について説明する。本実施形態では第一の実施形態と同じの構成要素については同一符号を付して示す。

本実施形態は本体の内周部に摺動性材料が設けられたものである。２４は本体であり、内周部にＰＴＦＥ製の円筒状スリーブを水密状態で嵌着することにより摺動層１６が形成されている。なお、摺動層１６はスリーブをインサート成形、接着、溶着で嵌合して形成しても良く、ライニングや塗布で形成しても良い。また、本体２４全体を摺動層１６と同じ材質で一体的に成形しても良い。本体２４内部に設けられたスライド用短管２のスライド部８の環状溝２３には、弾性体であるエチレンプロピレンゴムで形成されたシールリング１１が嵌着されている。

第四の実施形態の他の構成及び作用は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。第四の実施形態では、シールリング１１と摺動性部材である摺動層１６とがシールされた状態で摺動され、摺動層１６によって摺動性良くスライド用短管２の伸縮作動が行なわれると共に、シールリング１１の弾性力により、本体２４の摺動層１６の内周面に強く押圧されるので良好なシール性が保持される。なお、シールリング１１には第一実施形態〜第三実施形態で説明した摺動性材料を用いても良い。この場合は摺動層１６とシールリング１１の両者とも優れた摺動性を有しているため相乗効果によって、より摺動性の良い伸縮作動が得られる。

本発明の第一の実施形態である伸縮自在継手を示す縦断面図である。図１の要部拡大縦断面図である。本発明の第二の実施形態である伸縮自在継手を示す要部拡大縦断面図である。本発明の第三の実施形態である伸縮自在継手を示す要部拡大縦断面図である。本発明の第四の実施形態である伸縮自在継手を示す要部拡大縦断面図である。従来の伸縮継手を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・本体
２・・・スライド用短管
３・・・ストッパ部
４・・・配管接続部
５・・・流路
６・・・開口部
７・・・流路
８・・・スライド部
９・・・管接続部
１０・・・管部
１１・・・シールリング
１２・・・内層
１３・・・外層
１４・・・弾性シールリング
１５・・・摺動性シールリング
１６・・・摺動層
１７・・・鍔付短管
１８・・・キャップナット
１９・・・キャップナット
２０・・・シールリング
２１・・・シールリング
２２・・・環状溝
２３・・・環状溝
２４・・・本体

Claims

一方に配管接続部（４）が設けられ、内部に流路（５）を有し、他方に開口部（６）を有する本体（１）と、内部に流路（７）を有し、前記本体（１）の内周に水密状態で摺動可能に嵌合された鍔状のスライド部（８）と、該スライド部（８）の外径より小さい外径を有し、スライド部（８）の摺動により前記本体（１）の開口部（６）から突出可能に設定され、かつ、その先端部に管接続部（９）が設けられた管部（１０）とを有するスライド用短管（２）と、前記本体（１）の開口部（６）の端面に配置され、前記スライド部（８）の外径より小さく、かつ、前記管部（１０）外径より大きい内径を有し、該管部（１０）と嵌合しているストッパ部（３）とを具備する伸縮自在継手において、スライド部（８）の外周に少なくとも１つのシールリング（１１）が装着され、かつ、シールリング（１１）および／または本体（１）の内周部が摺動性材料で形成されていることを特徴とする伸縮自在継手。
前記シールリング（１１）が弾性体で形成された内層（１２）と摺動性材料で形成された外層（１３）とからなることを特徴とする請求項１記載の伸縮自在継手。
前記シールリング（１１）が、弾性シールリング（１４）と、弾性シールリング（１４）と前記本体（１）の内周面との間に介在された摺動性材料で形成された摺動性シールリング（１５）とからなることを特徴とする請求項１記載の伸縮自在継手。
前記本体（１）内周に摺動層（１６）が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の伸縮自在継手。
前記摺動性材料の静摩擦係数が０．０１〜０．６０の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の伸縮自在継手。
前記摺動性材料がポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリプロピレン、ポリアセタールまたは高密度ポリエチレンのいずれかであることを特徴とする請求項５記載の伸縮自在継手。
前記本体（１）の配管接続部（４）の端面に、水密状態で配置される鍔付短管（１７）と、本体（１）に螺着されるキャップナット（１８、１９）をさらに具備し、前記ストッパ部（３）がキャップナット（１８）により本体（１）の開口部（６）の端面に固定され、鍔付短管（１７）が他のキャップナット（１９）により本体（１）の配管接続部（４）の端面に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の伸縮自在継手。
前記ストッパ部（３）が前記キャップナット（１８）と一体的に設けられていることを特徴とする請求項７記載の伸縮自在継手。