JP2010249258A

JP2010249258A - 耐火管継手

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Publication number: JP2010249258A
Application number: JP2009100450A
Authority: JP
Inventors: Terumasa Morishita; 照政森下; Shinji Yoneda; 真治米田; Katsumi Sakamoto; 克己坂本; Fumitaka Sato; 文隆佐藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: JP5583922B2

Abstract

【課題】可燃性ガスを中圧で供給しても高温曝露時の気密シール性を維持できる耐火管継手を提供する。
【解決手段】接続される管Ｐの端部が挿入される継手本体１０と、耐火膨張パッキン３７を有する管継手１において、管Ｐの外周面と管継手１との隙間に膨張する耐火膨張パッキン３７の膨張を規制する膨張規制手段４５を備えた。この管継手１が高温に曝されると、膨張規制手段４５が耐火膨張パッキン３７の膨張を抑制して耐火膨張パッキン３７の密度が疎になることを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、屋内外に配管される金属管等の接続に用いる耐火管継手に関する。

屋内外における配管には、火災等の高温に曝される虞があることから専ら金属管（樹脂被覆ライニング鋼管を含む）が用いられ、この金属管を接続する管継手にも耐火性能が要求されている。例えば特許文献１には、管継手本体と該管継手本体に係合する押輪と前記管継手本体内面と管外面とで形成する空間に挿入したパッキン、リング、耐火気密充填材および管抜け止め部材を備え、押輪の継手本体側の端部内周面に押輪の内方向に向かって小径となるテーパ部を形成した管継手が記載されている。
また、特許文献２には、上記特許文献１に記載の管継手において、管抜け止め部材を耐火気密充填材で包んで成形して一体化させたものが記載されている。

特開昭５９−５０２８９号公報特開平８−２１０５６７号公報

ところで上記した屋内外配管において都市ガス等の可燃性ガスを供給する場合、一般的にガスの標準供給圧力は０．５kＰaから３．３ｋＰａである。一方で、ガス供給の効率を向上するために中間圧（１５ｋＰａ以下）で供給したいという要求が高まっている。

しかしながら、特許文献１および２記載の管継手においては、高温曝露時に熱膨張性のパッキンが膨張するものの、膨張したパッキンは押輪の内周面と管の外周面との隙間へと膨張してしまい、押輪の端面からも露出するほどに膨張する。例えば呼び２５Ａの鋼管外径寸法は３４±０．５ｍｍで、これに接続する管継手の押輪の内径は３５．３±０．３ｍｍと規定されており、押輪内径と管外径との寸法差は最大２．１ｍｍ最小０．５ｍｍの隙間が生じる。その結果、熱膨張性パッキンの密度が疎になってしまい中間圧におけるガス流体を透過してガス漏れ量の増大に至ってしまうという問題があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、可燃性ガスを中間圧で供給しても高温曝露時の気密シール性を維持できる耐火管継手を提供することを目的としている。

本発明は、接続される管の端部が挿入される継手本体と、耐火膨張パッキンを有する管継手において、前記管の外周面と前記管継手との隙間に膨張する前記耐火膨張パッキンの膨張を規制する膨張規制手段を備えたことを特徴とする耐火管継手である。

また本発明は、接続される管の端部が挿入される継手本体と、該継手本体に螺合するナットと、前記継手本体内面と前記ナット内面とで形成する空間に挿入した気密パッキン、耐火膨張パッキン、抜止部材とを有し、前記ナットの内周面には前記管の挿入口に向かって縮径するテーパ内面が形成されるとともに、前記ナットの螺合によって前記抜止部材を縮径させ、かつ前記気密パッキンを押圧するように構成され、さらに前記管の外周面と前記管継手との隙間に膨張する前記耐火膨張パッキンの膨張を規制する膨張規制手段を備えたことを特徴とする耐火管継手である。

上記の構成によれば、管の外周面と管継手との隙間に膨張する前記耐火膨張パッキンの膨張を規制する膨張規制手段を備えているので、管継手が高温に曝露された場合においても耐火膨張パッキンの密度が疎になることがなく、可燃性ガスを中間圧で供給しても気密シール性を維持することができる。

本発明において、前記膨張規制手段は金属製Ｃ型リングであることが好ましい。

本発明に係る耐火管継手によれば、管の外周面と管継手との隙間に膨張する前記耐火膨張パッキンの膨張を規制する膨張規制手段を備えているので、管継手が高温に曝露された場合においても耐火膨張パッキンの密度が疎になることがなく、可燃性ガスを中間圧で供給しても気密シール性を維持することができる。

本発明の耐火管継手の一実施例の断面図である。本発明の耐火管継手が高温に曝露された状態の部分断面図である。本発明の耐火管継手の第二の実施の形態の部分断面図である。本発明の耐火管継手の第三の実施の形態の部分断面図である。比較例の形態の部分断面図である。本発明の耐火管継手の耐火性能の実施例である。

本発明の実施の形態を図１から図４を用いて説明する。図１は本発明の耐火管継手の第一の実施の形態の断面図を、図２は本発明の耐火管継手が高温に曝露された状態の部分断面図を示している。また、図３は本発明の耐火管継手の第二の実施の形態の部分断面図を、図４は本発明の耐火管継手の第三の実施の形態の部分断面図を示している。

＜第一の実施の形態＞
図１に示すように、継手本体１０は、内部に流体が流動する流路１１を有する筒状の部材で、端部内周面に拡径部１２を設け、この拡径部１２の奥側には継手本体奥側に向かって縮径する本体テーパ面１３が形成されている。また、継手本体１０の端部内周面には雌ねじ１４が形成され、これに螺合する雄ねじ２１が形成されたナット２０と接続されている。ナット２０は、接続されるべき管が挿通される内孔２２を有する筒状の部材で、内孔２２の継手本体側端部には、管の挿入側に向かって縮径するナットテーパ面２３が形成され、ナットテーパ面２３の奥側には段部２４が形成されている。また、図示しないが、管挿入側の外周面にはスパナ等が掛り合う工具掛部が形成されている。

そして、継手本体１０の拡径部１２の内周面と、ナット２０のナットテーパ面２３で形成される空間には、継手本体側より順に、気密パッキン３０、カラーリング３５、耐火膨張パッキン３７、抜止部材４０、Ｃ型リング（膨張規制手段）４５が配置している。気密パッキン３０は、円筒状のゴム製部材で、本体テーパ面１３に相対するパッキンテーパ面３１と、その他端側にカラーリング３５を介してナット２０からの押圧力を受ける押圧面３２を有する。詳細な材質は流動する流体に応じて選択することができ、例えば都市ガスやＬＰガスが流動する場合には、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）の硬度（Ｈｓ）７０程度を選択することが好ましい。カラーリングは金属製の円形リングである。

抜止部材４０は、例えば冷間圧造用炭素鋼（ＳＷＲＣＨ）で成形されたＣ型をしたリング状部材で、縮径したときに管に食込むための食い込み刃を内周面に有する。Ｃ型リング４５は、マルテンサイト系ステンレス鋼等で成形されたで拡縮可能な弾性を有し、管の挿通を許容するとともに段部２４に係止可能な部材である。

そして耐火膨張パッキン３７は、例えば、原料ゴムと無発泡状態で熱膨張する黒鉛層間化合物と必要に応じ充填材、軟化材、加硫剤等を混練して得られたゴム配合物を、金型に充填して成形し、ついでプレス加硫することにより製造される。黒鉛層間化合物は、例えば黒鉛（六員環重合体層が層状に重なり合った炭素の六方晶系結晶体）に硫酸を反応させることにより得られる層間に硫酸銀が結合した化合物であり、１７０度以上に加熱されると無発泡状態で体積が数倍乃至数十倍にも増加し、８００度〜１０００度に加熱すると見掛けの体積は１００乃至２５０倍に増加する。原料ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）等を用い得る。

管Ｐと耐火継手１との接続にあたっては、図１の左半分に示すように、予めナット２０を継手本体１０から取り外し、接続すべき管Ｐの端部に、ナット２０、Ｃ型リング４５、抜止部材４０、耐火膨張パッキン３７、カラーリング３５、気密パッキン３０の順に装着し、気密パッキン３０の端部から管Ｐの端部を所定の長さ分だけ突出させておく。
そして図１の右半分に示すように、接続すべき管Ｐを耐火管継手１に挿入してナット２０を締め付けると、ナット２０の奥側端面はカラーリング３５を押圧してパッキン３０を押圧することになる。パッキン３０はパッキンテーパ面３１が本体テーパ面１３に押付けられるとともに管Ｐの外周面に密着して耐火管継手１と管Ｐとを気密にシールする。同時にナット２０の締め付けによって、抜止部材４０はナットテーパ面２３から縮径方向に力を受けるので、抜止部材４０の内周面に形成された食い込み刃が管Ｐの外周面に食い込み管Ｐの引き抜けを防止する。

続いて、耐火管継手１が高温に曝された場合の状態を図２を用いて説明する。
図示するように、耐火管継手１が火災等の高温状態に曝されるとゴム製の気密パッキン３０は炭化した状態で継手本体１０内に残留するがシール性能を失ってしまう。対して、耐火膨張パッキン３７が継手本体１０と管Ｐとの隙間を埋めるように膨張する。膨張した耐火膨張パッキン３７はカラーリング３５を継手本体１０の奥方向へ押しやり、カラーリング３５は本体テーパ面１３に当接して、それ以上の移動が阻止される。即ち耐火膨張パッキン３７も継手本体１０の奥方向への膨張が阻止される。

一方、膨張した耐火パッキン３７は抜止部材４０の隙間を抜けナット２０の内孔２２を充満するように膨張する。しかしながら、Ｃ型リング４５が段部２４に係止し、それ以上の移動が阻止されるので耐火膨張パッキン３７は内孔２２内での膨張が規制されることとなる。このときの耐火膨張パッキン３７の膨張した体積は、膨張する前の耐火膨張パッキン３７の体積の２倍程度に留まる。よって、耐火膨張パッキン３７はカラーリング３５、継手本体１０、ナット２０、Ｃ型リング４５および管Ｐの外面に囲まれた空間内で、その膨張が規制されることとなるので必要以上に密度が低下することなく気密性が維持される。

＜第二の実施の形態＞
次に本発明の耐火管継手の第二の実施の形態を図３を用いて詳細に説明する。なお、図１及び図２と同一の構成は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示するように、耐火管継手１ａは、継手本体１０ａの拡径部１２において、カラーリング３５の外周付近と当接する当接段部１５を有し、雌ねじ１４の中間に凹溝１６を有している。また、凹溝１６には耐火膨張リング３８が挿入されている。

そして、耐火管継手１ａが高温に曝されると、耐火膨張パッキン３７が継手本体１０ａと管Ｐとの隙間を埋めるように膨張する。膨張した耐火膨張パッキン３７はカラーリング３５を継手本体１０ａの奥方向へ押しやり、カラーリング３５は当接段部１５に当接して、それ以上の移動が阻止される。即ち耐火膨張パッキン３７は継手本体１０ａの奥方向への膨張が阻止される。一方、耐火膨張リング３８も膨張して、継手本体１０ａとナット２０との間にシール面圧を発生させることとなる。

管Ｐの口径が大きくなると気密パッキン３０の容積も必然的に大きくなる。耐火管継手１ａが高温に曝された場合には、カラーリング３５が当接段部１５に当接するので、耐火膨張パッキン３７の膨張体積を必要以上に大きくすることがない。また、管Ｐの口径が大きくなると雌ねじ１４と雄ねじ２１との螺合寸法許容差も大きくなる。しかしながら、耐火膨張リング３８を有しているので、この部分でシール面圧を発生させ、ねじの螺合部分からの漏れを防止することができる。

＜第三の実施の形態＞
次に本発明の耐火管継手の第三の実施の形態を図４を用いて詳細に説明する。なお、図１及び図２と同一の構成は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示するように、耐火管継手１ｂは、ナット２０の管挿入口にＣ型リング４５ａを設けた形態である。このＣ型リング４５ａは耐火膨張パッキン３７の膨張圧力では容易に移動しないように内径寸法を設定し、装着した状態では管Ｐに固定されている。

そして、耐火管継手１ｂが高温に曝されると、耐火膨張パッキン３７が継手本体１０ａと管Ｐとの隙間を埋めるように膨張する。膨張した耐火膨張パッキン３７は管Ｐとナット２０との隙間にも膨張するが、Ｃ型リング４５ａがナット２０の管挿入口に設けてあるので、それ以上の膨張が阻止される。

図５に比較例の形態の部分断面図を、図６に本発明の耐火管継手の耐火性能の実施例を示す。
図１に示した呼び径２５Ａの耐火管継手を製作し、呼び径２５Ａの鋼管を接続して１６．５ｋＰａの空気を内封して８００℃のエレマ炉に設置し、３０分間の漏れ量を測定した（以下、実施例１と呼び、試験条件は同様である）。

実施例２は、図４に示した形態である。比較例１は、図５（ａ）に示すように、Ｃ型リングを設けず、鋼管外径寸法＝３４ｍｍ、ナット内径は３５．３ｍｍとしたもの（従来技術の管継手）である。比較例２は、図５（ａ）に示すように、Ｃ型リングを設けず、鋼管外径寸法＝３４ｍｍ、ナット内径は３４．８ｍｍとしたものである。また比較例３は、図５（ｂ）に示すように、ナット２０の内周面に耐火シート５０（積水化学工業株式会社製フィブロック（登録商標）厚さ０．５ｍｍ）を貼り付けたものである。

図６に示すように、比較例１では膨張した耐火膨張パッキンがナットの端面から出るほどに膨張して３３０〜４００ＣＣ／分の漏れが発生した。比較例２および比較例３においては、ナットと管との隙間を小さくすることができ、若干漏れ量を小さくする効果が認められるが、シール性能としては十分とはいえない。

これに対して、実施例１および実施例２においては、比較例１と比較して、１／２０から１／４程度の漏れ量に低減することができた。この漏れ量は火災発生時の一時的なシール性能としては十分な値である。

実施の形態において、膨張規制手段はＣ型リングの例を示したが、これに限られることなく、耐火膨張パッキンの膨張を規制するものであればよい。
またＣ型リング４５は必ずしも段部２４に係止する構成である必要はなく、例えば、内孔２２の内周面に溝を形成させたりして、その溝にＣ型リングを装着させてもよい。

１、１ａ、１ｂ：耐火管継手、
１０、１０ａ：継手本体、１１：流路、１２：拡径部、１３：本体テーパ面、１４：雌ねじ、１５：当接段部、１６：凹溝、
２０：ナット、２１：雄ねじ、２２：内孔、２３：ナットテーパ面、２４：段部、
３０：気密パッキン、３１：パッキンテーパ面、３２：押圧面、３５：カラーリング、３７：耐火膨張パッキン、３８：耐火膨張リング、
４０：抜止部材、４５、４５ａ：Ｃ型リング（膨張規制手段）、
Ｐ：管

Claims

接続される管の端部が挿入される継手本体と、耐火膨張パッキンを有する管継手において、前記管の外周面と前記管継手との隙間に膨張する前記耐火膨張パッキンの膨張を規制する膨張規制手段を備えたことを特徴とする耐火管継手。
接続される管の端部が挿入される継手本体と、該継手本体に螺合するナットと、前記継手本体内面と前記ナット内面とで形成する空間に挿入した気密パッキン、耐火膨張パッキン、抜止部材とを有し、
前記ナットの内周面には前記管の挿入口に向かって縮径するテーパ内面が形成されるとともに、前記ナットの螺合によって前記抜止部材を縮径させ、かつ前記気密パッキンを押圧するように構成され、
さらに前記管の外周面と前記管継手との隙間に膨張する前記耐火膨張パッキンの膨張を規制する膨張規制手段を備えたことを特徴とする耐火管継手。
前記膨張規制手段は金属製Ｃ型リングであることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火管継手。