JP2012229732A - Pipe structure with flange and method of constructing pipe structure with flange - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管体にフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造、及びフランジ付管体構造の構築方法に関する。 The present invention relates to a flanged tubular structure in which a flange joint is fixed to a tubular body, and a construction method of the flanged tubular structure.
管体同士を接続することによって管路を構築するにあたっては、通常、接続される管体同士を受け挿しし、接着剤で固定する手段(接着手段)、又は、各管体に設けられたフランジ部の接合面同士を突き合わせ、ボルト等の締結部材を用いて固定する手段(締結手段)のいずれかの手段が用いられる。 In constructing a pipe line by connecting pipes, usually, means for receiving and inserting pipes to be connected and fixing with an adhesive (adhesive means), or flanges provided on each pipe Any means of a means (fastening means) for joining the joint surfaces of the portions and fixing them using a fastening member such as a bolt is used.
接着手段によって管体同士を接続する場合、接続箇所における接着剤の接続強度を十分に高くしなければ、管路に応力が負荷された際に接続箇所において管体が外れたりする場合がある。 When connecting pipe bodies by an adhesive means, unless the connection strength of the adhesive at the connection location is sufficiently increased, the pipe body may come off at the connection location when stress is applied to the pipeline.
一方、締結手段は、ボルト等の締結力によって管体同士を接続することから、その接続強度は前記接着手段に比べて非常に高い。但し、締結手段を行うにあたっては、接続される管体同士にそれぞれフランジ部が設けられていることが前提となる。そのため、フランジ部が設けられていない管体同士を締結手段によって接続するにあたっては、「フランジ継手」と称される短管の一端にフランジ部が設けられた部材を管体に固定する必要が生じる。 On the other hand, since the fastening means connects the tube bodies by fastening force such as bolts, the connection strength is very high compared to the bonding means. However, in performing the fastening means, it is assumed that flanges are provided between the connected pipe bodies. Therefore, when connecting pipes not provided with a flange part by fastening means, a member provided with a flange part at one end of a short pipe called a “flange joint” needs to be fixed to the pipe body. .
管体にフランジ継手を固定するにあたっては、接着剤による固定が一般的に行われているが、接着剤による固定強度を十分に高くしなければ、管路に応力が負荷された際に管体からフランジ継手が外れるため、管体及びフランジ継手の素材に応じて適当な接着剤を選択する必要が生じる。 When fixing a flange joint to a pipe body, fixing with an adhesive is generally performed. However, if the fixing strength with an adhesive is not sufficiently increased, the pipe body is subjected to stress when stress is applied to the pipe. Therefore, it is necessary to select an appropriate adhesive according to the material of the pipe body and the flange joint.
しかしながら、例えば、高圧配管等として利用されている複合管は、その外周面に積層されたガラス繊維強化樹脂層(FRP層)の接着性が悪く、この種の複合管に対し、接着剤を用いてフランジ継手を十分な固定強度にて固定することは困難であった。 However, for example, a composite pipe used as a high-pressure pipe or the like has poor adhesion of a glass fiber reinforced resin layer (FRP layer) laminated on its outer peripheral surface, and an adhesive is used for this type of composite pipe. Therefore, it was difficult to fix the flange joint with sufficient fixing strength.
そのため、この種の複合管にフランジ継手を固定する場合にあっては、複合管における接合箇所のFRP層を剥ぎ取って硬質塩化ビニル層を露出させ、露出させた硬質塩化ビニル層とフランジ継手の内周面との間に充填型接着剤を介在させて固定する手段が行われている(例えば、下記特許文献1参照)。
Therefore, when fixing a flange joint to this type of composite pipe, the FRP layer at the joint in the composite pipe is stripped to expose the hard vinyl chloride layer, and the exposed hard vinyl chloride layer and flange joint Means for interposing and fixing a filling adhesive between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface is performed (for example, see
しかしながら、複合管からFRP層を剥ぎ取るにあたっては、複合管におけるFRP層に対し、硬質塩化ビニル層まで切り込まないように注意しながらノコギリ等で切込みを入れ、剥ぎ取る箇所をバーナー等で加熱した後、ペンチ等を用いてFRP層を剥ぎ取るといった非常に煩雑な作業工程を要する。特に、高圧配管として使用される複合管においては、FRP層が非常に厚く設けられており、剥ぎ取り作業をより困難なものにしていた。 However, when peeling off the FRP layer from the composite tube, the FRP layer in the composite tube was cut with a saw or the like while being careful not to cut into the hard vinyl chloride layer, and the part to be removed was heated with a burner or the like. After that, a very complicated work process such as peeling off the FRP layer using pliers or the like is required. In particular, in a composite pipe used as a high-pressure pipe, the FRP layer is provided so as to be very thick, making the stripping operation more difficult.
本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであり、管体にフランジ継手が十分な固定強度にて固定されてなる新規なフランジ付管体構造、及びこのフランジ付管体構造の構築方法を提供することを目的とする。 The present invention has been developed to solve the above technical problem, and has a novel flanged tube structure in which a flange joint is fixed to a tube body with sufficient fixing strength, and the flanged tube body. It aims at providing the construction method of a structure.
本発明のフランジ付管体構造は、中空円筒状の基管の外周面にガラス繊維強化樹脂層が積層された管体に、フランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造であって、外周面に、凹凸加工が施された係止部が設けられてなる管体と、短管の一端にフランジ部が形成されてなり、短管の内周面が係止部に対峙させられた状態で、管体に外装されるフランジ継手と、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成される接着樹脂層と、を具備し、管体に外装されたフランジ継手が、前記接着樹脂層によって、管体に固定されてなり、前記接着樹脂層には、少なくとも係止部の凹凸を埋めた状態で、管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるガラス繊維巻付層に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部が形成されてなることを特徴とする(以下、本発明管体構造と称する。)。 The flanged tube structure of the present invention is a flanged tube structure in which a flange joint is fixed to a tube body in which a glass fiber reinforced resin layer is laminated on the outer peripheral surface of a hollow cylindrical base tube. A pipe body in which a locking part with unevenness is provided on the surface, and a flange part is formed at one end of the short pipe, and the inner peripheral surface of the short pipe is opposed to the locking part Thus, the adhesive joint layer is formed by curing the flange joint that is sheathed on the tubular body, and the thermosetting resin that is filled in the gap existing between the outer peripheral surface of the tubular body and the inner peripheral surface of the short tube. And a flange joint that is externally mounted on the tube body is fixed to the tube body by the adhesive resin layer, and the tube is filled with at least irregularities of the engaging portion in the adhesive resin layer. Heat is applied to the glass fiber wrapping layer consisting of a glass fiber cord wound around the outer circumferential surface of the body. Of resin, characterized in that the glass fiber-containing unit which is cured by impregnating is formed (hereinafter, referred to as present invention pipes structure.).
本発明管体構造においては、短管の内周面が、他端から一端に向かって連続的、或いは段階的に内径を拡径するテーパ面となされたものが好ましい態様となる。 In the tubular structure of the present invention, the inner peripheral surface of the short tube is preferably a tapered surface whose diameter is continuously or gradually increased from the other end toward the one end.
本発明管体構造においては、接着樹脂層には、ガラス繊維巻付層と短管の内周面との間に介在させたガラスマット、ガラスクロス、又はガラス繊維プリフォームからなる保形材に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化した保形材含有部が形成されてなるものが好ましい態様となる。 In the tubular structure of the present invention, the adhesive resin layer is formed of a glass mat, a glass cloth, or a glass fiber preform interposed between the glass fiber winding layer and the inner peripheral surface of the short tube. A preferred embodiment is one in which a shape-retaining material-containing part that has been impregnated and cured by a thermosetting resin is formed.
本発明管体構造においては、ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のストランド又はロービングであるものが好ましい態様となる。 In the tubular structure of the present invention, the glass fiber cord is preferably a glass fiber strand or roving.
本発明管体構造においては、ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のバルキーロービングであるものが好ましい態様となる。 In the tubular structure of the present invention, the glass fiber cord is preferably a glass fiber bulky roving.
本発明管体構造においては、ガラス繊維巻付層が、ねじられた状態で管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるものが好ましい態様となる。 In the tubular structure of the present invention, a preferred embodiment is one in which the glass fiber winding layer is made of a glass fiber cord wound around in a direction around the outer peripheral surface of the tubular body in a twisted state.
本発明のフランジ付管体構造の構築方法は、中空円筒状の基管の外周面にガラス繊維強化樹脂層が積層された管体に対し、短管の一端にフランジ部が形成されてなるフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造を構築するフランジ付管体構造の構築方法であって、管体の外周面に、凹凸加工を施すことによって係止部を形成する係止部形成工程と、ガラス繊維からなる索体を、係止部の凹凸を埋めつつ、管体の外周面を周回する方向に巻き回すことによってガラス繊維巻付層を形成する巻付層形成工程と、短管の内周面をガラス繊維巻付層に対峙させた状態で、フランジ継手を管体に外装するフランジ継手外装工程と、ガラス繊維巻付層に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層を形成する樹脂充填工程と、を実行することを特徴とする(以下、本発明方法と称する。)。 The construction method of a tubular structure with a flange according to the present invention is a flange in which a flange portion is formed at one end of a short tube with respect to a tubular body in which a glass fiber reinforced resin layer is laminated on the outer peripheral surface of a hollow cylindrical base tube. A method for constructing a flanged tube structure for constructing a flanged tube structure in which a joint is fixed, and a latching portion forming step for forming a latching portion by subjecting the outer peripheral surface of the tube to unevenness processing. And a winding layer forming step of forming a glass fiber winding layer by winding a cord body made of glass fiber in a direction around the outer peripheral surface of the tube body while filling the unevenness of the engaging portion, and a short tube The outer periphery of the pipe body while impregnating the glass fiber winding layer with a thermosetting resin, with the flange joint outer sheathing step on the pipe body with the inner peripheral surface of the glass fiber winding layer facing the glass fiber winding layer Thermosetting tree in the gap between the surface and the inner peripheral surface of the short pipe Filled with a resin filling step of forming an adhesive resin layer by curing, characterized by the execution (hereinafter, referred to as the present invention method.).
本発明方法においては、樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、樹脂注入口から間隙部に向かって熱硬化性樹脂を圧入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填することが好ましい態様となる。 In the method of the present invention, in the resin filling step, the gap portion is sealed at one end side and the other end side of the short tube with the resin injection port and the air discharge port communicating with the gap portion secured, and from the resin injection port. It is preferable to fill the gap with the thermosetting resin by press-fitting the thermosetting resin toward the gap.
又、本発明方法においては、樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、空気排出口から間隙部内の空気を吸引すると共に、樹脂注入口から熱硬化性樹脂を間隙部内に導入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填することが好ましい態様となる。 In the method of the present invention, in the resin filling step, the gap portion is sealed at one end side and the other end side of the short tube in a state where the resin inlet and the air outlet leading to the gap portion are secured. It is preferable to fill the gap with the thermosetting resin by sucking air in the gap from the outlet and introducing a thermosetting resin into the gap from the resin inlet.
本発明によれば、簡単な作業で、フランジ継手を十分な固定強度にて管体に固定することができる。 According to the present invention, the flange joint can be fixed to the pipe body with a sufficient fixing strength by a simple operation.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described based on a drawing, the present invention is not limited to this embodiment.
<実施形態1>
‐本発明管体構造1‐
図1に示す本実施形態に係る本発明管体構造1は、管体2と、フランジ継手3と、接着樹脂層4とを具備する。
<
-
A
管体2は、基管21としての硬質塩化ビニル管の外周がガラス繊維強化樹脂層22で補強されてなる中空円筒状の複合管である(口径300mm(管外径354mm、管内径288mm))。管体2の外周面211には、外周面211を周回する凹溝(深さ5mm、幅10mm)23が複数条設けられることによって、係止部24が形成されている。
The
フランジ継手3は、ガラス繊維強化樹脂を素材として形成されたものであり、中空円筒状の短管31の一端312に、環状のフランジ部32が形成されている。このフランジ継手3は、短管31の内周面311が前記管体2に設けた係止部24に対峙する位置にて、前記管体2に外装されている。短管31の一端312から他端313までの長さ(短管31の管長)は、185mmである。
The
フランジ部32は、後述する別の管体Pとの接合の際に、別の管体Pに設けられたフランジ部Fと対向させる接合面321と、接合面321に対し反対側の面となる裏面322を有する。フランジ部32には、その外縁近くにおいて、フランジ部32を貫通する接続孔323が設けられている。この接続孔323は、後述する別の管体Pとの接続の際に用いられるボルト等の締結部材が挿入される部位となる。
The
接着樹脂層4は、管体2の外周面211と短管31の内周面311との間に存する間隙部41に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成されたものである。本実施形態においては、熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂を用いた。
The
又、接着樹脂層4には、ガラス繊維の索体5を、係止部24の凹溝23を埋めつつ、管体2の外周面211を周回する方向に巻き付けることによって形成されたガラス繊維巻付層51に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部52が形成されている。即ち、ガラス繊維含有部52は、接着樹脂層4におけるガラス繊維巻付層51によって強化された部位である。そして、ガラス繊維含有部52の一部は、係止部24に存する凹溝23に嵌まり込んだ状態で硬化している。
Further, a glass fiber winding formed by winding a fiber
間隙部41に熱硬化性樹脂を充填し、係る熱硬化性樹脂が硬化して接着樹脂層4を形成すれば、接着樹脂層4を間隙部41に介在させた状態で、フランジ継手3が管体2に固定される。即ち、管体2の外周面211と接着樹脂層4とが、熱硬化性樹脂の接着力によって接着固定され、更に、フランジ継手3における短管31の内周面311と接着樹脂層4とが、熱硬化性樹脂の接着力によって接着固定された状態となる。
When the
本実施形態においては、ガラス繊維巻付層51によって強化されたガラス繊維含有部52の一部が、係止部24に存する凹溝23に嵌まり込んでいるから、このガラス繊維含有部52における係止部24に嵌まり込んだ部分がアンカーとなって、管体2の外周面211と接着樹脂層4とが物理的な嵌合状態となる。これより、フランジ継手3が十分な固定強度にて管体2に固定される。
In this embodiment, since a part of the glass
なお、本実施形態においては、管体2の外周面211において、深さ5mm、幅10mmの凹溝23を複数条設けることによって係止部24を形成しているが、凹溝23の深さ、及び幅としては、係止部24に対しガラス繊維の索体5を巻き付けた際に、ガラス繊維の索体5が嵌まり込み得る程度の深さがあれば、特に限定されるものではない。具体的には、凹溝23の深さとしては、1〜10mm程度、幅としては、1〜30mm程度とすることが好ましい。又、凹溝23、管体2の外周面211を周回する方向に形成されたものに限られず、管体2の外周面211を螺旋状に周回する螺旋溝としたり、管体2の外周面211をサンダ等で粗面加工することによって形成したりしても良い。但し、凹溝23の深さが深すぎて、凹溝23の底部において管体2の基管21としての硬質塩化ビニル管が露出すると、管体2の強度が不足する場合があるため、凹溝23の深さとしては、ガラス繊維強化樹脂層22の層厚の50%以内とすることが好ましい。
In the present embodiment, the locking
又、図2に示すように、本発明管体構造1は、フランジ部32が別の管体Pのフランジ部Fに接合されることによって、管路構造10を形成するが、別の管体Pとしては、本発明管体構造1におけるフランジ部32と接合することができるフランジ部Fを有し、本発明管体構造1と共に管路構造10を形成し得るものであれば特に限定されるものではない。別の管体Pとしては、例えば、直管、曲管、ソケット、スリーブ、チーズ、レジューサ、インクリーザ、ヘッダー及びキャップ等を挙げることができる。勿論、本発明管体構造1同士を接合して管路構造10を形成しても良い。
Further, as shown in FIG. 2, the
‐本発明方法‐
続いて、実施形態1に係る本発明管体構造1を構築する本発明方法について説明する。
-Method of the present invention-
Subsequently, the method of the present invention for constructing the
本発明方法は、係止部形成工程と、巻付層形成工程と、フランジ継手外装工程と、樹脂充填工程とを実行する。 The method of the present invention executes a locking portion forming step, a wound layer forming step, a flange joint exterior step, and a resin filling step.
係止部形成工程においては、管体2の外周面211に凹凸加工を施すことによって係止部24を形成する。本実施形態においては、図3(a)に示すように、管体2の外周面211に、外周面211を周回する凹溝23を複数条設けることによって、係止部24を形成した。凹溝23は、旋盤による溝加工(特許請求の範囲における凹凸加工に相当する。)によって設けられたものであり、管体2の開口(後述する別の管体Pとの接続の際に、接続側となる開口)25から一定距離の代幅tを取った上で、管体2の外周面211に一定のピッチで五条設けられている。
In the locking portion forming step, the locking
巻付層形成工程においては、ガラス繊維からなる索体5を、係止部24の凹凸を埋めつつ、管体2の外周面211を周回する方向に巻き付けることによってガラス繊維巻付層51を形成する。本実施形態においては、不飽和ポリエステル樹脂の溶液に、ガラス繊維の索体5をくぐらせた後、一の凹溝23内に沿ってガラス繊維の索体(ガラス繊維のロービング)5を巻き付けてゆき(図3(b)参照)、巻き付けられたガラス繊維の索体5によって、一の凹溝23が埋められたら、隣接する他の溝部23内に沿ってガラス繊維の索体5を巻き付け(図3(c)参照)、すべての凹溝23がガラス繊維の索体5によって埋められた後、係止部24全体を覆うようにしてガラス繊維の索体5を巻き付けることによって、ガラス繊維巻付層51を形成した(図3(d)参照)。
In the winding layer forming step, the glass
フランジ継手外装工程においては、短管31の内周面311をガラス繊維巻付層51に対峙させた状態で、フランジ継手3を管体2に外装する。本実施形態においては、フランジ継手3の短管31に管体2を挿入し、更に、短管31の内周面311がガラス繊維巻付層51に対峙する位置まで、フランジ継手3を移動させることによって管体2にフランジ継手3を外装させた(図3(e)参照)。
In the flange joint exterior process, the
樹脂充填工程においては、ガラス繊維巻付層51に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体2の外周面211と短管31の内周面311との間に存する間隙部41に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層4を形成する(図3(f)参照)。
In the resin filling step, the glass
本実施形態において、間隙部41への熱硬化性樹脂の注入は、間隙部41に通じる樹脂注入口61及び空気排出口62を確保した状態で、間隙部41を短管31の一端312側と他端313側とにおいて封止し、樹脂注入口61から間隙部41に向かって熱硬化性樹脂を圧入することによって行った(図4(a)参照)。
In the present embodiment, the thermosetting resin is injected into the
短管31の一端312側における封止は、図4(b)、(c)に示す封止用円盤6を用いて行った。この封止用円盤6は、一定の厚みを有し、その正面形状が、フランジ継手3におけるフランジ部32ほぼ同径の円盤形状を有する。この封止用円盤6は、その外縁近くにおいて、表裏を貫通する取付孔63が複数設けられている。各取付孔63は、封止用円盤6をフランジ部32における接合面321に対向させた状態で配置した際に、フランジ部32に設けられた各接続孔323と対向し、連続した貫通孔を形成するものである。従って、取付孔63と接続孔323とが連続する貫通孔にボルトなどの締結部材を貫通させて締結すれば、封止用円盤6が、フランジ部32に取り付けられて、短管31の一端312側が封止される。
Sealing on the one
封止用円盤6がフランジ部32に取り付けられた際に、封止用円盤6における間隙部41と接する位置には、環状の肉厚部64が設けられている。この肉厚部には、封止用円盤6を貫通する四つの小孔(61、62)が、45度の位相差をもって設けられている。この小孔のうち、封止用円盤6がフランジ部32に取り付けられた際、最も下位に位置させられた小孔が樹脂注入口61となり、その他の貫通孔が空気排出口62となる。
When the
一方、短管31の他端313側における封止は、短管31の他端313側に、ガラスクロス及び熱硬化性樹脂を用いたハンドレイアップ法によって形成されたガラス繊維強化樹脂の硬化体からなる仮固定用部材8を設け、この仮固定用部材8にて短管31における他端313側の隙間を封止することによって行った。
On the other hand, sealing on the
このように、間隙部41を短管31の一端312側と他端313側とにおいて封止し、樹脂注入口61から間隙部41に向かって熱硬化性樹脂を圧入すれば、間隙部41に存する空気を押し出しながら熱硬化性樹脂が充填され、押し出された空気が空気排出口62から順次排出される。これによって、空気残存(ボイド)の少ない接着樹脂層4を形成することができる。
As described above, when the
なお、本実施形態においては、ガラス繊維巻付層51中へ効率よく熱硬化性樹脂が含浸していくように、巻付層形成工程において、ガラス繊維の索体5を不飽和ポリエステル樹脂の溶液にくぐらせているが、例えば、粘度が低く、ガラス繊維巻付層51中への浸透性が高い熱硬化性樹脂を用いる場合にあっては、ガラス繊維の索体5をそのまま直接巻き付けても良い。
In the present embodiment, in the winding layer forming step, the
<実施形態2>
‐本発明管体構造1‐
図5に示す本実施形態に係る本発明管体構造1は、管体2と、フランジ継手3と、接着樹脂層4とを具備する。
<
-
A
前記管体2は、前記実施形態1において用いた管体2と同様のものである。
The
フランジ継手3は、短管31の内周面311が、他端313から一端312に向かって連続的に内径を拡径するテーパ面となされている。又、フランジ継手3の短管31には、短管31の管壁を貫通する樹脂注入口61が設けられている。更にフランジ継手3の短管31における一端312には、短管31の軸心方向に向かって突出し、内周面311に沿って周回するように立設された環状の封止部64が設けられてなり、この封止部64の所定箇所において、封止部64を貫通する空気排出口62が形成されている。
In the
この空気排出口62と前記樹脂注入口61とは、フランジ継手3を短管31の一端312側から見た際に、空気排出口62と樹脂注入口61とが、短管31の中心軸を基軸として180度の位相差をもって配置される位置関係にある。従って、図5に示すように、樹脂注入口61を管体2の下側に位置させれば、空気排出口62は、管体2の上側に位置する。フランジ継手3のその余は、前記実施形態1において用いたフランジ継手3と同様である。
When the
接着樹脂層4は、管体2の外周面211と短管31の内周面311との間に存する間隙部41に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成されたものである。本実施形態においては、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いた。
The
又、接着樹脂層4には、ガラス繊維の索体5を、係止部24の凹溝23を埋めつつ、管体2の外周面211を周回する方向に巻き付けることによって形成されたガラス繊維巻付層51に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部52が形成されている。
Further, a glass fiber winding formed by winding a fiber
図6に示すように、本発明管体構造1は、フランジ部32が別の管体Pの開口に接合されることによって、管路構造10を形成する。この管路構造10を、例えば、高圧配管などに利用し、管路内に流体を圧送(図中破線矢印で示す。)すると、管路内の内圧IPが増加し、係る内圧IPを受けた管体2が、図中右側に向かって移動しようとする。又、別の管体Pが曲管等である場合にあっては、管路内に圧送させた流体が管体Pの曲がり角に衝突することによってスラスト力が生じ、スラスト力を受けた別の管体Pは図中左側に移動しようとする。同時に別の管体Pの開口部に設けられたフランジ部Fも図中左側に移動しようとする。
As shown in FIG. 6, the
この際、本実施形態においては、短管31の内周面311がテーパ面となされていることから、管体2及びフランジ継手3の間に介在された接着樹脂層4が、いわゆる「くさび」として機能する。これによって、管体2からフランジ継手3が抜け出すことが好適に防止される。
At this time, in this embodiment, since the inner
‐本発明方法‐
続いて、実施形態2に係る本発明管体構造1を構築する本発明方法について説明する。
-Method of the present invention-
Next, the method of the present invention for constructing the
本発明方法は、係止部形成工程と、巻付層形成工程と、フランジ継手外装工程と、樹脂充填工程とを実行する。 The method of the present invention executes a locking portion forming step, a wound layer forming step, a flange joint exterior step, and a resin filling step.
本実施形態において、係止部形成工程は、前記実施形態1と同様の手順にて行うことにより、係止部24を形成した(図7(a)参照)。なお、本実施形態においては、係止部形成工程の後、後述する巻付層形成工程を行う前に、フランジ継手3の短管31に管体2を挿入し、管体2に沿ってフランジ継手3を移動させることによって、フランジ継手3を係止部24より奥側の位置に配置した(図7(b)参照)。
In this embodiment, the latching | locking part formation process formed the latching | locking
本実施形態において、巻付層形成工程は、前記実施形態1と同様の手順にて行うことにより、ガラス繊維巻付層51を形成した(図7(c)参照)。 In the present embodiment, the wound layer forming step was performed in the same procedure as in the first embodiment, thereby forming the glass fiber wound layer 51 (see FIG. 7C).
フランジ継手外装工程においては、係止部24より奥側に配置させていたフランジ継手3を、短管31の内周面311がガラス繊維巻付層51に対峙する位置まで移動させることによって管体2にフランジ継手3を外装させた(図7(d)参照)。
In the flange joint exterior process, the tubular body is obtained by moving the flange joint 3 arranged on the back side from the locking
樹脂充填工程においては、間隙部41に通じる樹脂注入口61及び空気排出口62を確保した状態で、間隙部41を短管31の一端312側と他端313側とにおいて封止し、空気排出口62から間隙部41内の空気を吸引すると共に、樹脂注入口61から熱硬化性樹脂を間隙部41内に導入することによって、間隙部41に樹脂を充填した(図7(e)参照)。
In the resin filling process, with the
この樹脂充填工程において、短管31の一端312側における封止は、短管31の一端312に存する隙間を樹脂Rで埋めることによって行い、短管31の他端313側における封止は、短管31の他端313側に存する隙間を樹脂Rで埋めることによって行った。
In this resin filling step, sealing on the one
このように、間隙部41を短管31の一端312側と他端313側とにおいて封止し、空気排出口62から間隙部41に存する空気を吸引すると共に、樹脂注入口61から間隙部41に向かって熱硬化性樹脂を導入すれば、空気残存(ボイド)の少ない接着樹脂層4を形成することができる。
As described above, the
<実施形態3>
‐本発明管体構造1‐
図8(a)に示す本実施形態に係る本発明管体構造1は、管体2と、フランジ継手3と、接着樹脂層4とを具備する。
<
-
The
前記管体2は、前記実施形態1において用いた管体2と同様のものである。
The
フランジ継手3は、短管31の内周面311が、他端313から一端312に向かって連続的に内径を拡径するテーパ面となされている。
In the
接着樹脂層4は、管体2の外周面211と短管31の内周面311との間に存する間隙部41に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成されたものである。本実施形態においては、熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂を用いた。
The
又、接着樹脂層4には、ガラス繊維の索体5を、係止部24の凹溝23を埋めつつ、管体2の外周面211を周回する方向に巻き付けることによって形成されたガラス繊維巻付層51に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部52が形成されている。
Further, a glass fiber winding formed by winding a fiber
更に、接着樹脂層4には、ガラス繊維プリフォームからなる保形材71に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化した保形材含有部7が形成されている。保形材71は、多数のガラス繊維連続ストランド同志を熱可塑性樹脂からなる有機バインダーを用いてマット状に成形することによってガラスマットを作製した後、これを加熱しつつ、圧縮成形したものである(図7(b)参照)。なお、保形材71の凸側の湾曲面72は、フランジ継手3における短管31の内周面311(テーパ面)に沿う形状になされている。保形材含有部7は、複数個(本実施形態においては2個)の保形材71がガラス繊維巻付層51の周囲を覆うように配置され、この状態で間隙部41に熱硬化性樹脂が充填された際に、熱硬化性樹脂が保形材71に含浸し、硬化することによって形成されたものである。即ち、保形材含有部7は、接着樹脂層4を保形材71によって強化する部位である。これより、接着樹脂層4の保形性が高められる。
Furthermore, the
なお、本実施形態に係る本発明管体構造1は、前記実施形態1において説明した本発明方法とほぼ同様の手順にて構築することができる。
In addition, this
<固定強度試験>
[実施例1]
本発明管体構造1における管体2を模した擬似管体Aとして、硬質塩化ビニル層Vの表面にガラス繊維強化樹脂層Gを積層してなる板状体(縦x30mm×横y15mm×厚みz28mm(硬質塩化ビニル層Vの厚み12mm、ガラス繊維強化樹脂層Gの厚み16mm))を用いた。なお、擬似管体Aにおけるガラス繊維強化樹脂層Gが積層されている側の面には、横幅方向に沿って、深さ3mm、幅6mmの凹溝23が形成されている(図9(a)参照)。
<Fixed strength test>
[Example 1]
As a pseudo tubular body A simulating the
本発明管体構造1におけるフランジ継手3を模した擬似フランジ継手Bとして、ガラスクロス(日東紡社製、商品名:WR570C(番手:570番))に不飽和ポリエステル樹脂(ユピカ社製、商品名:ユピカ4516)を含浸させ、硬化させることによって形成した板状体(縦x30mm、横y15mm×厚みz20mm)を用いた。なお、板材Bにおける一面には、縦方向に沿って一端B1から他端B2に向かってその厚みを20mmから15mmまで減じるテーパ面が形成されており、他端B2において、高さ5mmの支持突起B3が設けられている(図9(b)参照)。
As a pseudo flange joint B imitating the flange joint 3 in the
擬似管体Aに形成された凹溝23を埋めつつ、ガラス繊維の索体5としてのガラスロービング(日東紡社製、商品名:RSE240RL(番手:2400g/1000m)を擬似管体A全体にわたって巻き回すことによってガラス繊維巻付層51を形成し(図9(c)参照)、次いで、擬似管体Aと擬似フランジ継手Bの縦横方向をそろえた上で、擬似管体Aにおけるガラス巻付層51を形成した方の面に擬似フランジ継手Bのテーパ面をあてがい、更に、熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂(ユピカ社製、商品名:ユピカ4516)を擬似管体Aと擬似フランジ継手Bとの間に存するの間隙41に充填し、硬化させることによって、擬似管体Aと擬似フランジ継手Bとが熱硬化性樹脂の硬化体(接着樹脂層4)によって固定されてなる試験片Tを得た(図9(d)参照)。
Winding glass roving (manufactured by Nittobo Co., Ltd., trade name: RSE240RL (count: 2400 g / 1000 m)) as a
この試験片Tは、本発明管体構造1を擬似的に現したものであり、擬似管体Aが管体2、擬似フランジ継手Bがフランジ継手3における短管31、熱硬化性樹脂の硬化体が接着樹脂層4に相当する。
This test piece T is a pseudo manifestation of the
[実施例2]
ガラス繊維の索体5としてのガラスロービングをねじりながら擬似管体Aに巻き付けた以外は、前記実施例1と同様にして試験片Tを作成した。
[Example 2]
A test piece T was prepared in the same manner as in Example 1 except that the glass roving as the
[実施例3]
ガラス繊維の索体5として、バルキーロービング(日東紡社製、商品名:RS310AT025AS(番手:3000g/1000m)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして試験片Tを作成した。
[Example 3]
A test piece T was prepared in the same manner as in Example 1 except that bulky roving (manufactured by Nittobo Co., Ltd., trade name: RS310AT025AS (count: 3000 g / 1000 m)) was used as the
[比較例]
擬似管体AのFRP層及び擬似フランジ継手Bの接着部分を100番のサンディングペーパーにて粗面加工をしてエポキシ樹脂系接着剤(積水化学工業社製、商品名エスロン400#)を表面に塗布、圧着して試験片Tを作成した。
‐固定強度の評価‐
実施例1〜3、及び比較例において得られた試験片Tを、JIS K6825「接着剤の圧縮せん断試験方法」に準拠して、せん断接着強度試験に供した。得られたせん断接着強さ、及びこのせん断接着強さを基に耐水圧を試算した結果を表1に示す。
[Comparative example]
Roughened the bonded part of the FRP layer of the pseudo tubular body A and the pseudo flange joint B with No. 100 sanding paper, and an epoxy resin adhesive (product name: Eslon 400 #, made by Sekisui Chemical Co., Ltd.) on the surface A test piece T was prepared by coating and pressure bonding.
-Evaluation of fixed strength-
The test pieces T obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example were subjected to a shear bond strength test in accordance with JIS K6825 “Adhesive Compression Shear Test Method”. Table 1 shows the obtained shear bond strength and the results of trial calculation of the water pressure resistance based on the shear bond strength.
なお、耐水圧は、
軸力=耐水圧×π×(管体の内径/2)2
接着面積=管体の外径×フランジ継手の短管の長さ
せん断力=軸力/接着面積
に基づき、得られせん断接着強さから実施形態1の本発明管体構造1の耐水圧を試算したものである。
The water pressure resistance is
Axial force = water pressure resistance x π x (inner diameter of tube / 2) 2
Adhesion area = outer diameter of tube x length of short pipe of flange joint Shear force = axial force / bonding area Based on the obtained shear bond strength, the water pressure resistance of the
表1に示す結果から、実施例1〜3に係る試験片Tのせん断接着強さは、接着剤だけで固定した比較例に係る試験片Tのせん断接着強さと比較して、非常に大きな値を示すことが確認された。 From the results shown in Table 1, the shear bond strength of the test pieces T according to Examples 1 to 3 is a very large value compared to the shear bond strength of the test piece T according to the comparative example fixed only with the adhesive. It was confirmed that
又、ガラス繊維の索体5としてのガラスロービングをねじりながら巻き付けた実施例2に係る試験片T、及びガラス繊維の索体5としてバルキーロービングを用いた実施例3に係る試験片Tは、いずれも20MPa以上となっており、比較例に係る試験片Tのせん断接着強さと比較して2倍以上の値を示すことが確認された。これは、ガラス繊維の索体5としてのガラスロービングをねじりながら巻き付けたり、ガラス繊維の索体5としてバルキーロービングを用いたりすると、擬似管体Aの厚み方向にもガラス繊維が配向することになり、その結果、せん断接着強さが向上しているものと予想される。
Further, the test piece T according to Example 2 in which the glass roving as the
本発明は、簡単な作業にて管体同士を接合することができ、従来、接続作業が非常に煩雑であった複層管等の接続作業を非常に容易にする。 The present invention makes it possible to join pipes together by a simple operation, and makes it very easy to connect multi-layer pipes and the like, which have conventionally been very complicated.
1 本発明管体構造(フランジ付管体構造)
2 管体
21 基管
211 外周面
22 ガラス繊維強化樹脂層
23 凹溝
24 係止部
3 フランジ継手
31 短管
311 内周面
312 一端
313 他端
32 フランジ部
4 接着樹脂層
41 間隙部
5 ガラス繊維の索体
51 ガラス繊維巻付層
52 ガラス繊維含有部
6 封止用円盤
61 樹脂注入口
62 空気排出口
63 取付孔
64 封止部
7 保形材含有部
71 保形材
72 湾曲面
10 管路構造
1 Tube structure of the present invention (tube structure with flange)
2
Claims (9)
外周面に、凹凸加工が施された係止部が設けられてなる管体と、
短管の一端にフランジ部が形成されてなり、短管の内周面が係止部に対峙させられた状態で、管体に外装されるフランジ継手と、
管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成される接着樹脂層と、
を具備し、
管体に外装されたフランジ継手が、前記接着樹脂層によって、管体に固定されてなり、
前記接着樹脂層には、少なくとも係止部の凹凸を埋めた状態で、管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるガラス繊維巻付層に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部が形成されてなることを特徴とするフランジ付管体構造。 A flanged tubular structure in which a flange joint is fixed to a tubular body in which a glass fiber reinforced resin layer is laminated on the outer peripheral surface of a hollow cylindrical base tube,
A tubular body provided with a locking portion provided with irregularities on the outer peripheral surface;
A flange joint is formed on one end of the short pipe, and the outer peripheral surface of the short pipe is opposed to the locking part, with the flange joint being sheathed on the tubular body,
An adhesive resin layer formed by curing a thermosetting resin filled in a gap existing between the outer peripheral surface of the tubular body and the inner peripheral surface of the short tube;
Comprising
The flange joint sheathed on the tubular body is fixed to the tubular body by the adhesive resin layer,
In the adhesive resin layer, a thermosetting resin is formed on a glass fiber winding layer made of a glass fiber cord wound in a direction around the outer peripheral surface of the tubular body with at least the concave and convex portions of the locking portion being buried. A flanged tubular structure characterized in that a glass fiber-containing portion impregnated and cured is formed.
短管の内周面が、他端から一端に向かって連続的、或いは段階的に内径を拡径するテーパ面となされたフランジ付管体構造。 In the tube structure with a flange according to claim 1,
A flanged tube structure in which the inner peripheral surface of the short tube is a tapered surface whose inner diameter is increased continuously or stepwise from the other end to the one end.
接着樹脂層には、ガラス繊維巻付層と短管の内周面との間に介在させたガラスマット、ガラスクロス、又はガラス繊維プリフォームからなる保形材に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化した保形材含有部が形成されてなるフランジ付管体構造。 In the tubular structure with a flange according to claim 1 or 2,
The adhesive resin layer is impregnated with a thermosetting resin in a shape retaining material made of glass mat, glass cloth or glass fiber preform interposed between the glass fiber winding layer and the inner peripheral surface of the short tube. A tubular structure with a flange formed by forming a shape-retaining material-containing portion that has been cured.
ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のストランド又はロービングであるフランジ付管体構造。 In the tube structure with a flange according to any one of claims 1 to 3,
A tube structure with a flange, in which the glass fiber cord is a strand or roving of glass fiber.
ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のバルキーロービングであるフランジ付管体構造。 In the tube structure with a flange according to any one of claims 1 to 3,
A flanged tube structure in which the glass fiber cord is a bulky roving of glass fiber.
ガラス繊維巻付層が、ねじられた状態で管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるフランジ付管体構造。 In the tube structure with a flange according to claim 4 or 5,
A flanged tube structure comprising a glass fiber cord wound in a direction in which the glass fiber wound layer wraps around the outer peripheral surface of the tube in a twisted state.
管体の外周面に、凹凸加工を施すことによって係止部を形成する係止部形成工程と、
ガラス繊維からなる索体を、係止部の凹凸を埋めつつ、管体の外周面を周回する方向に巻き回すことによってガラス繊維巻付層を形成する巻付層形成工程と、
短管の内周面をガラス繊維巻付層に対峙させた状態で、フランジ継手を管体に外装するフランジ継手外装工程と、
ガラス繊維巻付層に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層を形成する樹脂充填工程と、
を実行することを特徴とするフランジ付管体構造の構築方法。 Constructs a flanged tube structure in which a flange joint with a flange formed on one end of a short tube is fixed to a tube with a glass fiber reinforced resin layer laminated on the outer peripheral surface of a hollow cylindrical base tube A method for constructing a flanged tubular structure,
An engaging portion forming step for forming an engaging portion by performing uneven processing on the outer peripheral surface of the tubular body,
A winding layer forming step of forming a glass fiber winding layer by winding a cord made of glass fiber in a direction of circling the outer peripheral surface of the tubular body while filling the unevenness of the locking portion,
In a state where the inner peripheral surface of the short pipe is opposed to the glass fiber winding layer, a flange joint exterior process for sheathing the flange joint on the tubular body,
Adhesive resin layer by filling thermosetting resin in the gap between the outer peripheral surface of the tube and the inner peripheral surface of the short tube and curing it while impregnating the glass fiber winding layer with the thermosetting resin A resin filling step to form
The construction method of the tubular structure with a flange characterized by performing this.
樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、樹脂注入口から間隙部に向かって熱硬化性樹脂を圧入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填するフランジ付管体構造の構築方法。 In the construction method of the tube structure with a flange according to claim 7,
In the resin filling process, with the resin inlet and air outlet leading to the gap, the gap is sealed at one end and the other end of the short tube, and heat is transferred from the resin inlet toward the gap. A method for constructing a flanged tubular structure in which a gap portion is filled with a thermosetting resin by press-fitting a curable resin.
樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、空気排出口から間隙部内の空気を吸引すると共に、樹脂注入口から熱硬化性樹脂を間隙部内に導入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填するフランジ付管体構造の構築方法。 In the construction method of the tube structure with a flange according to claim 7,
In the resin filling process, with the resin inlet and air outlet leading to the gap, the gap is sealed at one end and the other end of the short tube, and the air in the gap is sucked from the air outlet. And a method for constructing a flanged tubular structure in which a thermosetting resin is introduced into the gap by introducing a thermosetting resin into the gap from a resin injection port.
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