JP2009144759A - フランジ継手用漏液防止ボルト及びナット、ならびにそのフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットを用いた漏液部補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】漏液部を簡単に且つ確実に補修できるようにする。
【解決手段】対向するフランジ部１，１同士にボルト孔２，２が形成されており、そのボルト孔２，２に挿通したボルト１１にナット１２をねじ込んで締付けることにより、前記フランジ部１，１間を液密に固定するフランジ継手部Ｆに使用する前記ボルト１１及び前記ナット１２であって、前記ボルト１１及び前記ナット１２の前記フランジ部１側に向く座面１１ａ，１２ａにそれぞれそのボルト軸心ｃ周り全周に亘る環状突起２１，２２を設け、その各環状突起２１，２２をその全周に亘って前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに直接接触させて前記締付けを可能とする。その締付けにより、前記環状突起２１，２２とフランジ部１，１との接触部をその全周に亘って液密に閉じ、ボルト孔２内周とボルト１１の軸部１１ｂ外周との隙間を通ってフランジ部１の表面１ａに流れ出た液体を、外部に漏れ出ないようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、送水管や送油管など内部に水や油などの液体が供給される管状体、あるいは、変圧器の油槽や各種タンクなど内部に液体が満たされる筺状体において、対向するフランジ部同士をボルト及びナットで締付けて固定したフランジ継手部に漏水や漏油等（以下、総称して「漏液」という。）が発生した場合に、その漏液部を補修するために用いるフランジ継手用漏液防止ボルト及びナット、及びそのフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットを用いた漏液部の補修方法に関するものである。

送水管や送油管などの管状体や、変圧器の油槽などの筺状体において、対向するフランジ部同士をボルト及びナットで締付けて固定したフランジ継手部には、経年により漏液が生じる場合がある。

例えば、この発明の実施形態の説明図である図２に示す管状体（管路）Ｐのフランジ継手部Ｆを例に説明すると、図８（ａ）に矢印Ａで示すように、ボルト孔２，２から内部の液体が漏れ出たり、あるいは、図８（ｂ）に矢印Ｂで示すように、フランジ継手部Ｆの対向するフランジ部１，１間の隙間を通って、フランジ部１，１の外周縁５に内部の液体が漏れ出る事例が見られる。

漏液が発生する理由としては、そのフランジ継手部Ｆの対向するフランジ部１，１間に介在するパッキン６の劣化や、フランジ部１，１自体の腐食等により、既設ボルト３及び既設ナット４による両フランジ部１，１同士を締付ける力が弱まったことなどが考えられる。

このような漏液が発生した場合、管状体、筺状体の内部の液体が徐々に外部に漏れ出るので、そのまま放置することは美観上好ましくなく、また、安全上の観点から漏液を放置できない場合もある。

しかし、フランジ継手部に生じた漏液を止めるためには、管状体内部の液体の供給を止めた後、あるいは筺状体内部の液体を抜き取った後、ボルトやパッキン等を除去してフランジ継手部を完全に分解し、そのフランジ部間に新たなパッキンを挿入して新しいボルト及びナットで締付ける方法がある。

しかし、フランジ継手部の分解を伴うこの手法によると、内部の液体の供給を止めたり、あるいは内部の液体を抜き取る必要があるので、大がかりな作業となる。このため、容易には補修作業を行うことができなかった。
そこで、フランジ継手部を完全に分解することなく、漏液部を補修するための各種技術が開示されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特開平１１−３５１４６８号公報 特開２００７−１００７５２号公報 特開２００７−５９５０９号公報

特許文献１，２に記載の技術によれば、重ね合わせたフランジ部の外周を覆う部材を必要とする。この部材は、フランジ継手部の形状に合わせてその外形に沿うように、その都度製作する必要があるので、部品の製作が面倒である。また、この手法によれば、部品点数が多くなる点も問題である。
また、図８（ａ）に示すように、フランジ部を貫通するボルト孔から漏液が発生した場合には、完全に漏液を止めることができない場合もあると考えられる。

また、特許文献３に記載の技術は、フランジ部同士の間にパッキン、鋼線、コーキング剤等を介在させるので、作業が繁雑である。また、特許文献１，２と同様、特に、ボルト孔を通じた漏液は完全に止めることはできない場合もある。

そこで、この発明は、漏液部を簡単に且つ確実に補修できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、対向するフランジ部同士にボルト孔が形成されており、そのボルト孔に挿通したボルトにナットをねじ込んで締付けることにより、前記フランジ部間を液密に固定するフランジ継手部に使用する前記ボルト及び前記ナットであって、前記ボルト及び前記ナットの前記フランジ部側に向く座面にそれぞれそのボルト軸心周り全周に亘る環状突起を設け、その各環状突起をその全周に亘って前記フランジ部の表面に直接接触させて前記締付けを可能としたフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットを採用した。

この構成によれば、ボルトの座面及びナットの座面にそれぞれ設けた環状突起が、対向するフランジ部に直接接触するので、通常のボルト及びナットのようにフラットな座面がフランジ部に面接触する場合と比較して、そのフランジ部と座面との接触面積が小さくなる。接触面積が小さくなれば、ボルト及びナットからフランジ部に作用する圧力が増大するので、そのフランジ同士を密着させる力が高まる。密着度合いが高まれば、漏液を効果的に防止することができる。
また、その環状突起は、ボルト側及びナット側において、それぞれフランジ部のボルト孔周囲に全周に亘って直接接触するので、特に、そのボルト孔周囲におけるフランジ部同士の密着度合いが高まり、ボルト孔を通じて生じ得る漏液を抑えるのに効果的であるといえる。

さらに、そのボルト、ナットの締付けにより、前記環状突起と前記フランジ部との接触部をその全周に亘って液密に閉じる構成とすれば、そのフランジ部間の隙間と、ボルト孔内周とボルトの軸部外周との隙間を通ってフランジ部表面に流れ出た液体を、その環状突起とフランジ部との接触部で封じて外部に漏れ出ないようにすることができる。このため、ボルト孔を通じて生じる漏液をさらに効果的に抑制することができる。

その環状突起とフランジ部との接触部を液密に閉じるに際し、例えば、前記環状突起がフランジ部の素材を弾性変形あるいは塑性変形させながらそのフランジ部に食い込むようにすると、液密の度合いを高めるのに効果的である。環状突起をフランジ部に食い込ませることができれば、いわゆるラビリンス効果により、前記接触部を通過する液体の圧力損失を高めることができるからである。

このとき、前記環状突起を構成する素材を、前記フランジ部の表面の素材よりも硬いものとすれば、その食い込みが生じやすくなるので、液密の度合いを高めることができる。

また、前記環状突起を、前記フランジ部に接触する先端がその全周に亘って鋭角状に尖って形成されたものとすれば、前記環状突起と前記フランジ部との接触面積をさらに小さくして締付けの圧力を高めることができる。また、環状突起の先端が鋭角状に尖っていれば、その環状突起がフランジ部に対してより深く食い込みやすくなり、環状突起がフランジ部に深く食い込めば、液密の度合いをさらに高めることができる。

なお、フランジ部の表面が、経年の腐食等により凹凸状になっている場合には、このような環状突起のフランジ部への食い込みが、液密の確保に有効である。

前記環状突起と前記フランジ部との接触部を液密に閉じる構成において、前記環状突起は前記座面の外径側に位置し、その環状突起の内径側に向く周壁を、前記先端から遠ざかるにつれて徐々に縮径するテーパー面とした構成を採用することができる。

環状突起の内側がテーパー面であれば、ボルト頭部の断面形状が、環状突起の先端に向かうにつれて徐々に細くなる構成となる。このため、ボルトの頭部に対して環状突起の強度を高めることができる。

これらの各フランジ継手用漏液防止ボルト及びナットの製造方法として、座面がボルト軸心方向に直交する面方向のフラット面となっているボルト及びナットを用いて、そのボルト及びナットの前記座面を切削することにより前記環状突起がボルト軸心方向に突出するように形成されることを特徴とするフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットの製造方法を採用することができる。

また、フランジ継手部に生じた漏液部を、これらの各フランジ継手用漏液防止ボルト及びナットを用いて補修する漏液部補修方法として、以下の構成を採用することができる。
すなわち、前記フランジ部の漏液部に取付けられている既設ボルト及び既設ナットを取外し、その既設ボルト及び既設ナットを取り外した後の前記フランジ部のボルト孔に、前記フランジ部側に向く座面にそれぞれそのボルト軸心周り全周に亘る環状突起を設けたボルト及びナットを取付け、前記ボルトに前記ナットをねじ込んで締付けることにより、前記各環状突起をその全周に亘って前記フランジ部の表面に直接接触させる漏液部補修方法である。

この発明は、ボルトの座面及びナットの座面にそれぞれ設けた環状突起が、対向するフランジ部に直接接触するので、ボルト及びナットからフランジ部に作用する圧力を増大させてそのフランジ同士を密着させる力を高め、漏液部を簡単に且つ確実に補修できる。

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、図２（ａ）に示す管状体（管路）Ｐの接続部に設けられたフランジ継手部Ｆ、又は図２（ｂ）に示す変圧器の筺状体Ｑに設けられたフランジ継手部Ｆの一部又は全部に、漏水部又は漏油部が生じた際に、それらの漏水又は漏油を止めるための補修方法である。管状体Ｐは、内部に水が流通するものであり、筺状体Ｑは内部に絶縁油が満たされている。

フランジ継手部Ｆは、対向するフランジ部１，１同士に、複数のボルト孔２，２が形成されている。図２（ａ）（ｂ）に示す状態は、それぞれ、図８に示す既設ボルト３及び既設ナット４が既に取り外され、その既設ボルト３及び既設ナット４を取り外した後のボルト孔２，２に、漏水部又は漏油部の補修に用いるフランジ継手用漏液防止ボルト１１及びナット１２を取付けようとしている状態を示している。

そのフランジ継手部Ｆの漏水部や漏油部において、既設ボルト３及び既設ナット４を取り外した後、そのフランジ部１，１のボルト孔２，２周囲の清掃を行い、各フランジ部１，１の表面１ａ，１ａやボルト孔２，２内の水や油を除去しておく。また、各フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに腐食等による凹凸がある場合には、適宜それらの凹凸を除去する、あるいは滑らかにするようにその表面１ａの研削、研磨を行っておくことが望ましい。

フランジ継手用漏液防止ボルト１１及びナット１２（以下、単に「ボルト１１」「ナット１２」と記載する。）の構成を、図１に示す。

ボルト１１の構成は、断面六角形の頭部１１ｃと、ねじ溝１１ｄが形成された軸部１１ｂとを備え、その頭部１１ｃの前記フランジ部１側に向く座面１１ａに、ボルト軸心ｃ周り全周に亘る環状突起２１が設けられている。環状突起２１は、頭部１１ｃの断面六角形を成す部分よりも軸部１１ｂ側に設けた断面円形の張出し部１１ｅに形成されている。

ナット１２の構成は、断面六角形の頭部１２ｃと、ねじ溝１２ｄが形成された孔部１２ｂとを備え、その頭部１２ｃの前記フランジ部１側に向く座面１２ａに、ボルト軸心ｃ周り全周に亘る環状突起２２が設けられている。環状突起２２は、頭部１２ｃの断面六角形を成す部分よりも座面１２ａ側に設けた断面円形の張出し部１２ｅに形成されている。

その各環状突起２１，２２は、図１（ｂ）に示すように、それぞれ前記座面１１ａ，１２ａの外径側に位置し、その環状突起２１，２２の内径側に向く周壁２１ｂ，２２ｂが、前記先端２１ａ，２２ａから遠ざかるにつれて徐々に縮径するテーパー面となっている。すなわち、各環状突起２１，２２は、その径方向への厚さが先端に向かうにつれて徐々に薄くなるように先細りに形成されているので、各頭部１１ｃ，１２ｃに対して強固に支持される。

なお、環状突起２１，２２の位置、大きさとしては、この実施形態のように、各座面１１ａ，１２ａのほぼ全体が環状突起２１，２２で構成されているようにしてもよいし、例えば、図６（ａ）に示すように、ボルト１１及びナット１２の各座面１１ａ，１２ａの内径寄りの部分をボルト軸心方向に直交する面方向のやや広いフラット面として、そのフラット面よりもさらに外径寄りの部分を、軸方向に突出する環状突起２１，２２で構成されるようにしてもよい。また、それ以外の構成として、軸部１１ｂの根元部やねじ孔１２ｂの縁から環状突起２１，２２が立ち上がるようにして、前記フラット面を備えない座面１１ａ，１２ａの構成も考えられる。

このボルト１１をフランジ部１のボルト孔２に挿通し、そのボルト１１に前記ナット１２をねじ込んで締付けることにより、前記各環状突起２１，２２をその全周に亘って前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに直接接触させる。

そのナット１２の締付けにより、前記各環状突起２１，２２が、その全周に亘って前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに押し付けられる。各環状突起２１，２２の先端２１ａ，２２ａは、ボルト軸心ｃ方向に直交する同一面内に形成されているので、その全周が前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに均等な力で当接するようになっている。

その各環状突起２１，２２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、その先端２１ａ，２２ａがフランジ部１，１の表面１ａ，１ａに直接接触し、その接触面積は非常に小さいものとなっている。このため、前記既設ボルト３及び既設ナット４のようにフラットな座面がフランジ部に面接触する場合と比較して、あるいは、平ワッシャ７（図７参照）を介して接触する場合と比較して、フランジ部１に作用する圧力を増大させる。このため、フランジ部１，１同士を密着させる力が高まり、そのフランジ部１，１間の漏水、漏油を効果的に防止することができる。

また、その環状突起２１，２２は、フランジ部１，１のボルト孔２，２周囲に全周に亘って直接接触するので、特に、そのボルト孔２，２周囲におけるフランジ部１，１同士の密着度合いを高めることができる。このため、ボルト孔２，２を通じて漏水又は漏油が生じている場合の補修に効果的である。

また、この締付けにより、前記環状突起２１，２２とフランジ部１，１の表面１ａ，１ａとの接触部が、その全周に亘って高い圧力で密着して液密に閉じられるようになっている。
このため、図４に示すように、前記フランジ部１，１間の隙間と、ボルト孔２内周とボルト１１の軸部１１ｂ外周との隙間を通ってフランジ部１の表面１ａに流れ出た水や油を、その環状突起２１，２２とフランジ部１の表面１ａとの接触部で封じて外部に漏れ出ないようにすることができる。このため、ボルト孔２を通じて生じ得る漏水や漏液を、効果的に抑制することができる。

また、この実施形態では、各環状突起２１，２２の先端２１ａ，２２ａは、そのフランジ部１，１との接触部を液密に閉じるに際し、フランジ部１，１の表面１ａ，１ａの素材を弾性変形あるいは塑性変形させながら、そのフランジ部１に食い込むように締付けられるようになっている。このような食い込みが生じることにより、液密の度合いが高められている。図４では、フランジ部１の表面１ａに図示する凹凸が生じているので、このような食い込みによる液密度向上の効果が高いといえる。

さらに、この食い込みにおいて、前記環状突起２１，２２の先端２１ａ，２２ａがその全周に亘って鋭角状に尖って形成されていることも有効に作用している。すなわち、前記環状突起２１，２２の先端２１ａ，２２ａが鋭角状に尖っていれば、フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに食い込みやすくなるからである。
また、その環状突起２１，２２を構成する素材は、前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａの素材よりも硬くなるように焼き入れが施されていることにより、各先端２１ａ，２２ａがフランジ部１，１の表面１ａ，１ａに食い込みやすくなっている。

これらのボルト１１及びナット１２を用いて、実際に漏液防止効果を確認するための耐圧実験を行ったところ、良好な結果が確認できている。

具体的には、フランジ部１を構成する鋼材として一般的なＳＳ４００からなるブロック状の試験片を用いる。試験片は、内部に一定の円形断面を有する長手状の中空空間を有し、試験片の外側から、その空間に連通するボルト孔２が形成されている。

ボルト孔２の一つは、その長手状の空間の長さ方向に沿って空間の端部に開口するように形成され、もう一つは、長手状の空間の周面に開口するように、径方向に向けて設けられる。この２箇所のボルト孔２に前記ボルト１１をねじ込んだ。そして、ボルト１１の環状突起２１をボルト孔２周囲の鋼材表面に直接接触させ、そのボルト１１をナット１２で締付けた。このとき、ナット１２の環状突起２２も鋼材表面に直接接触する。
ボルト１１、１２は、焼き入れを施すことにより環状突起２１、２２の硬度を高めている。
このボルト孔２の内周に、０．６ＭＰの圧油、及び０．９３ＭＰの圧気を作用させて、内部からの流体の漏れがないことを確認できた。

なお、環状突起２１，２２は、例えば、図６（ｂ）に示すように、鋭角状に尖った先端２１ａ，２２ａに面取り部２１ｃ，２２ｃを設けた構成としてもよい。
また、環状突起２１，２２は、この実施形態のように鋭角状に尖った先端２１ａ，２２ａを有する形状に限定されない。例えば、図６（ｃ）に示すように、その先端２１ａ，２２ａが前記フランジ部１の表面１ａに径方向幅ｗの範囲で面接触するようなフラット面となっている構成など、他の断面形状を成す環状突起２１，２２であっても所定の効果を発揮し得る。なお、その先端２１ａ，２２ａのフランジ部１，１との接触部の面積が、できる限り小さいことが望ましいことはいうまでもない。

これらのボルト１１及びナット１２を製造する際には、前記環状突起２１，２２の形成を前記頭部１１ｃ，１２ｃの成形と同時に行うこともできるが、例えば、図５（ａ）に示すボルト１１’及びナット１２’を切削加工することにより、図５（ｂ）に示すボルト１１及びナット１２とすることができる。この切削は、ねじ溝１１ｄ，１２ｄの形成前であっても形成後であってもよい。

具体的には、図５（ａ）に示す切削前のボルト１１’及びナット１２’は、座面１１ａ’，１２ａ’がボルト軸心ｃ方向に直交する面方向のフラット面となっている一般的な既製品を使用することができる。
このボルト１１’及びナット１２’の前記座面１１ａ’，１２ａ’のうち、図示する凹状の部分１３，１４を切削することにより、その切削後の座面１１ａ，１２ａにおいて、前記環状突起２１，２２がボルト軸心ｃ方向に突出するように形成される。

なお、図７に示すように、前記各環状突起２１，２２を、それぞれ前記座面１１ａ，１２ａの径方向中程(軸部１１ｂの外周と頭部１１ｃの外周との中間付近、あるいはねじ孔１２ｂの縁と頭部１２ｃの外周との中間付近）に位置させ、その環状突起２１，２２の内径側に向く周壁２１ｂ，２２ｂに加えて、外径側に向く周壁２１ｃ，２２ｃもテーパー面とした構成としてもよい。すなわち、前記各環状突起２１，２２の外径側に向く周壁２１ｃ，２２ｃは、その先端２１ａ，２２ａから遠ざかるにつれて徐々に拡径するテーパー面となっている。
このようにすれば、各環状突起２１，２２の先端２１ａ，２２ａに作用する前記フランジ部１からの押し付け力が、その環状突起２１，２２全体に対して均等に作用しやすくなるので、より好ましい。

一実施形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）（ｃ）は斜視図 同実施形態の使用状態を示し、（ａ）は管状体のフランジ部、（ｂ）は筺状体のフランジ部における使用状態を示す斜視図 同実施形態のフランジ継手部を示し、（ａ）は管状体のフランジ部、（ｂ）は筺状体のフランジ部における使用状態を示す断面図 図３の要部拡大図 ボルト及びナットの製造方法を示す説明図で、（ａ）は切削前、（ｂ）は切削後を示す断面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、他の実施形態を示す断面図 他の実施形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）（ｃ）は斜視図 従来例の断面図

符号の説明

１ フランジ部
２ ボルト孔
３ 既設ボルト
４ 既設ナット
５ 外周縁
６ パッキン
１１ ボルト
１１ａ，１２ａ 座面
１２ ナット
１３，１４ 凹部
２１，２２ 環状突起
２１ａ，２２ａ 先端
２１ｂ，２２ｂ 周壁
ｃ ボルト軸心
Ｆ フランジ継手部
Ｐ 管状体（管路）
Ｑ 筺状体（変圧器）

Claims (7)

1. 対向するフランジ部１，１同士にボルト孔２，２が形成されており、そのボルト孔２，２，に挿通したボルト１１にナット１２をねじ込んで締付けることにより、前記フランジ部１，１間を液密に固定するフランジ継手部Ｆに使用する前記ボルト１１及び前記ナット１２であって、前記ボルト１１及び前記ナット１２の前記フランジ部１側に向く座面１１ａ，１２ａにそれぞれそのボルト軸心ｃ周り全周に亘る環状突起２１，２２を設け、その各環状突起２１，２２をその全周に亘って前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに直接接触させて前記締付けを可能としたフランジ継手用漏液防止ボルト及びナット。
2. 前記締付けにより、前記環状突起２１，２２とフランジ部１，１との接触部をその全周に亘って液密に閉じるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のフランジ継手用漏液防止ボルト及びナット。
3. 前記環状突起２１，２２を構成する素材は、前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａの素材よりも硬いことを特徴とする請求項２に記載のフランジ継手用漏液防止ボルト及びナット。
4. 前記環状突起２１，２２は、前記フランジ部１，１に接触する先端２１ａ，２２ａがその全周に亘って鋭角状に尖って形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のフランジ継手用漏液防止ボルト及びナット。
5. 前記環状突起２１，２２は前記座面１１ａ，１２ａの外径側に位置し、その環状突起２１，２２の内径側に向く周壁２１ｂ，２２ｂを、前記先端２１ａ，２２ａから遠ざかるにつれて徐々に縮径するテーパー面としたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のフランジ継手用漏液防止ボルト及びナット。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットの製造方法において、
   座面１１ａ’，１２ａ’がボルト軸心ｃ方向に直交する面方向のフラット面となっているボルト１１’及びナット１２’を用いて、そのボルト１１’及びナット１２’の前記座面１１ａ’，１２ａ’を切削することにより前記環状突起２１，２２がボルト軸心ｃ方向に突出するように形成されることを特徴とするフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットの製造方法。
7. フランジ継手部Ｆに生じた漏液部を、請求項１乃至５のいずれかに記載のフランジ継手用漏液防止ボルト及びナットを用いて補修する漏液部補修方法において、
   前記フランジ部１，１の漏液部に取付けられている既設ボルト３及び既設ナット４を取外し、その既設ボルト３及び既設ナット４を取り外した後の前記フランジ部１，１のボルト孔２，２に、前記フランジ部１側に向く座面１１ａ，１２ａにそれぞれそのボルト軸心ｃ周り全周に亘る環状突起２１，２２を設けたボルト１１及びナット１２を取付け、そのボルト１１に前記ナット１２をねじ込んで締付けることにより、前記各環状突起２１，２２をその全周に亘って前記フランジ部１，１の表面１ａ，１ａに直接接触させる漏液部補修方法。

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