JP2010230035A - エキスパンション継手 - Google Patents

Abstract

【課題】内筒を備えた低コスト型のエキスパンション継手において、圧損低減とフレキシブル性とを両立できるエキスパンション継手を提供する。
【解決手段】内筒４の入側端部に内筒フランジ部６を設け、内筒フランジ部６の出側面を入側フランジ２の入側面と対面させ、かつ、該対面間に隙間７を生じさせるフランジ部ギャップ８を設けた。フランジ部ギャップ８は、内筒フランジ部６を遊嵌させる空洞として形成される。上記構成により、内筒フランジ部６がフランジ部ギャップ８内で自由に変位するため、ベローズ１が変形して内筒４に接触し、内筒４が押されても、内筒４はその自由変位の可能限界まで傾動するから、ベローズ１の可動範囲は、ギャップ５の外側へ拡大する。
【選択図】図３

Description

本発明は、配管の変形・膨脹等を吸収するエキスパンション継手に関する。

基本的に、エキスパンション継手は、接続される配管の取付位置のズレによる変位（ズレ変位）や配管の伸縮による変位（伸縮変位）などを吸収する機能をもたせるために、例えば図１に示すように、ベローズ（蛇腹管）１の両端のうち、内部流体が入る側の端部に入側フランジ２、内部流体が出る側の端部に出側フランジ３を結合した蛇腹構造とされてなる。

しかし、エキスパンション継手は蛇腹構造であるがゆえに、直管と異なり圧損が大きく、また、配管の曲げ変位を吸収して撓み変形した場合、さらに圧力損失が高くなり、内部流体圧力への影響が発生する問題がある。
この問題の解決策として、次の従来技術がある。
（１）ベローズの各山型部内に弾性材を充填すると共に、各山形部内の開口を塞ぐように２軸延伸性のフィルムをベローズ内面に接着する（特許文献１）。

（２）ベローズの内側に、直管形の内筒を、内筒外面とベローズ内面との間にギャップを設けて配置し、内筒の出側端部は自由とし、内筒の出側端部は、同側のフランジに溶接（あるいはベローズの同側折り曲げ部で挟圧）して、固定する（特許文献２あるいは特許文献３）。

特公平６−３７９５４号公報 特開２００２−１１３４３３号公報 実開昭６３−２８９９２号公報

しかしながら、従来技術（１）では、圧力損失を十分低減可能であるが、ベローズと弾性材およびフィルムとを一体化する製作となるため時間およびコスト増となる。
また、従来技術（２）では、製作の時間およびコスト増は僅少であるが、例えば図２に示すように、内筒４の入側端部を固定して、ベローズ１の内面と内筒３の外面との間にギャップ５を設けることで、ズレに対するフレキシブル性をもたせているため、このズレに対するフレキシブル性をさらに向上させようとする場合、内筒径を小さくする必要があり、本来の目的である圧損低減には不利となる。逆に内筒径を大きくするとベローズと内筒とのギャップが小さくなってフレキシブル性を損なうことになる。

このように、従来の低コスト型のエキスパンション継手では、圧損低減とフレキシブル性の両立が難しいという課題がある。

本発明は前記課題を解決し、内筒を備えた低コスト型のエキスパンション継手において、圧損低減とフレキシブル性とを両立できるエキスパンション継手の提供を目的としてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１） ベローズの入側端に入側フランジ、出側端に出側フランジを有し、前記ベローズの内側に内筒を有するエキスパンション継手において、前記内筒の入側端部に内筒フランジ部を設け、該内筒フランジ部の出側面を前記入側フランジの入側面と対面させ、かつ、該対面間に隙間を生じさせるフランジ部ギャップを設けたことを特徴とするエキスパンション継手。

本発明によれば、内筒の入側端部に内筒フランジ部を設け、該内筒フランジ部の出側面を前記入側フランジの入側面と対面させ、かつ該対面間に隙間を生じさせるフランジ部ギャップを設けたことにより、内筒を備えた低コスト型のエキスパンション継手において、圧損低減とフレキシブル性とを両立できるエキスパンション継手が実現する。

基本的なエキスパンション継手の１例を示す概略断面図 従来のエキスパンション継手の１例を示す概略断面図 本発明のエキスパンション継手の１例を示す概略断面図 本発明のエキスパンション継手のズレ変位対応変形の様子を示す概略断面図

本発明のエキスパンション継手の１例を図３に示す。図３において、ベローズ１の入側端に入側フランジ２、出側端に出側フランジ３を有し、ベローズ１の内側に内筒４（外径Ａ、長さＢ、ギャップ５のギャップ量Ｅ）を有することまでは従来（図２）と同様であるが、内筒４の入側端部を入側フランジ２に固定する従来のものとは異なり、本発明では内筒４の入側端部に内筒フランジ部６（直径Ｃ）を設け、内筒フランジ部６の出側面を入側フランジ２の入側面と対面させ、かつ、該対面間に隙間７（隙間量Ｄ）を生じさせるフランジ部ギャップ８を設けた。フランジ部ギャップ８は、内筒フランジ部６を遊嵌させる空洞として形成される。なお、本例では、前記空洞を入側フランジ２の入側面側に形成したが、これに代えて、あるいはこれに加えて、入側フランジ２と接続される配管フランジ10の出側面側に同様の空洞を形成してもよい。

従来（図２）では内筒４が固定されているため、ズレ変位によるベローズ１の可動範囲はギャップ５内に限られ、ベローズ１の許容ズレ変位量δはギャップ５のギャップ量Ｅであり、すなわち、δ＝Ｅ、である。そこでフレキシブル性を向上させるためには内筒径を小さくしてギャップ５を大きくせざるをえない。したがって圧力損失が大きくなる。
これに対し、本発明では、上記構成により、内筒フランジ部６がフランジ部ギャップ８内で自由に変位するため、例えば図４に示すように、ベローズ１が変形して内筒４に接触し、内筒４が押されても、内筒４はその自由変位の可能限界まで傾動するから、ベローズ１の可動範囲は、ギャップ５の外側へ拡大する。すなわち、本発明における許容ズレ変位量δは、従来（図２）のＥよりも、内筒４の傾動に伴う変位量Ｘ＝Ｂ×（Ｄ/Ｃ）だけ大きくなり、δ＝Ｅ＋Ｘ＝Ｅ＋Ｂ×（Ｄ/Ｃ）、となる。したがって、本発明によれば、従来（図２）と違って、フレキシブル性を向上させるために内筒径を小さくする（圧力損失が大きくなる）必要はなく、圧損低減とフレキシブル性とを両立させることができる。

（比較例１）
比較例１として、図３において、Ａ＝６０ｍｍ、Ｂ＝６０ｍｍ、Ｃ＝９０ｍｍ、Ｄ＝０ｍｍ（内筒４を入側フランジ２に溶接で固定し、隙間７をなくして、図２と同じ形態とした）、Ｅ＝２０ｍｍとした。比較例１では、許容ズレ変位量δは、δ＝Ｅ＝２０ｍｍである。
（本発明例）
本発明例として、図３において、Ａ＝６０ｍｍ、Ｂ＝６０ｍｍ、Ｃ＝９０ｍｍ、Ｄ＝１０ｍｍ、Ｅ＝２０ｍｍとした。本発明例では、許容ズレ変位量δは、δ＝Ｅ＋Ｘ＝Ｅ＋Ｂ×（Ｄ/Ｃ）＝２０＋６０×（１０/９０）＝２６.７ｍｍであり、比較例１よりも許容ズレ変位量が６.７ｍｍ大きい分だけ優位である。
（比較例２）
比較例２として、比較例１において本発明例と同じ許容ズレ変位量となすべく内筒４の外径を変更した。この場合、変更前の内筒の外径Ａと変更後の内筒の外径Ａ’とは、２×Ｅ＋Ａ＝２×（Ｅ＋Ｘ）＋Ａ’（＝ベローズ端部内径；一定）、なる関係を有する。よって、Ａ’＝Ａ−２×Ｘ＝Ａ−２×Ｂ×（Ｄ/Ｃ）＝６０−２×６０×（１０/９０）＝４６.６ｍｍであり、比較例２の内筒外径は本発明例のそれに対し、４６．６/６０＝０.７７倍である。ここで、簡単のために、内筒内径も同様に、比較例２は本発明例の０.７７倍とみなす。そして、内筒内を流れる流体の体積流量が一定であるとすると、流速は内筒内径の２乗に反比例し、圧力損失は流速の２乗に比例するので、比較例２では、圧力損失が本発明例のそれに対し、（１/０.７７）^４＝約２.７倍となる。逆にいえば、本発明例では、同じ許容ズレ変位量の比較例２に対し、圧力損失を約１/２.７に抑えることができる分だけ優位である。

１ ベローズ
２ 入側フランジ
３ 出側フランジ
４ 内筒
５ ギャップ
６ 内筒フランジ部
７ 隙間
８ フランジ部ギャップ
10 配管フランジ部

Claims (1)

1. ベローズの入側端に入側フランジ、出側端に出側フランジを有し、前記ベローズの内側に内筒を有するエキスパンション継手において、前記内筒の入側端部に内筒フランジ部を設け、該内筒フランジ部の出側面を前記入側フランジの入側面と対面させ、かつ、該対面間に隙間を生じさせるフランジ部ギャップを設けたことを特徴とするエキスパンション継手。

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