JP2013170589A - 圧力配管用のねじ込み式管結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ込み式管継手の緩み止め結合構造を提供する。
【解決手段】ねじ込み式管結合構造１００は、圧力配管１と、管継手３と、ボルト４とからなる。管継手３は、中心線ｂ１に沿って円形の中央孔３ａが形成され、かつ外周から中央孔３ａに貫通する透孔３ｂ１が形成されており、さらに中央孔３ａの周面に中央線ｂ１を中心とする螺旋状の雌ネジ３ｃ１が形成され且つ透孔３ｂ１に雌ネジ３ｄ１が形成されている。圧力配管１には、端部の外周面に雄ネジ３ｃ１に螺合する雄ネジ１ａが形成されており、かつ雄ネジ１ａが雌ネジ３ｃ１に螺合されたときに透孔３ｂ１に連通する位置に開口された非貫通孔１ｂが形成されている。ボルト4は、雌ネジ３ｄ１に螺入された状態で先部が非貫通孔１ｂに嵌合される。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力配管同士又は、圧力配管を設備に接続するねじ込み式管結合構造に関する。

流体密管路を形成する継手として、ねじ込み式管継手が知られている。例えば、特許文献１、２及び３には、ねじ込み式管継手の一例が示されている。
ねじ込み式管継手は、据付現場において溶接を使用しないでも簡易に配管工事ができるものである。

特開平４−６９４８４号公報 特開平７−７１６６６号公報 特開平９−６０７７４号公報

ねじ部分には、螺旋状に内部から外部に連絡する隙間があり、管内の流体が漏れ出るのを阻止するため、パッキンなどの封止手段を介在させる。しかし、ねじ込み式管継手は、封止手段によるシール性に信頼がおけないため、主に小口径・低圧・常温の配管系のフランジなどに利用されるのが一般的である。すなわち、ねじ込み式管継手を比較的高い圧力の配管系に使用すると管内を流れる流体の圧力振動などにより、ねじが徐々に緩む。一方、封止手段は圧縮された状態から復元しようとする力でシールを行うため、ねじが緩むと、封止手段へ付与された圧縮状態が失われ、やがて管系統内の圧力流体が漏れ出る事態に繋がる。

本発明は、このような事態に対処するものであって、従来のねじ込み式管継手の利点を維持しつつ、ねじの緩みを止めて、管継手と管との締結状態を保持する流体密管路形成用のねじ込み式管結合構造を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明の圧力配管用のネジ込み式管結合構造は、中心線に沿って円形の中央孔が形成され、かつ外周から前記中央孔に貫通する透孔が形成されており、さらに前記中央孔の周面に前記中央線を中心とする螺旋状の第１の雌ネジが形成され且つ前記透孔に第２の雌ネジが形成された管継手と、端部の外周面に前記第１の雄ネジに螺合する雄ネジが形成されており、かつ前記雄ネジが前記第１の雌ネジに螺合されたときに前記非貫通孔に連通する位置に開口された非貫通孔を形成された圧力配管と、前記第２雌ネジに螺入された状態で先部が前記透孔に嵌合されるボルトとを備える。

本発明によれば、溶接やガス燃焼器具におけるような高熱を必要とすることなく流体密管系統を構築できるという従来のねじ込み式管継手の利点を確保した上で、ネジ込み式管継手とこれにねじ込まれる圧力配管とがこれらに付与される振動などに起因する緩みを防止することができるものである。

実施例１を示す。 上記実施例１の変形例１、２を示す。 上記実施例１の変形例３を示す。 実施例２を示す。 実施例２に使用される要素を示す。 上記実施例２の変形例４を示す。 実施例３を示す。 実施例４を示す。

本発明の実施の形態を以下の複数の実施例により、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の各図において実質的に同一の部位には同一符号を付している。

図１は第１実施例のねじ込み式管結合構造１００を示しており、図１Ａは断面図であり、図１Ｂは分解断面図である。
ねじ込み式管結合構造１００は、圧力配管１と、スリーブ状の管継手（以下、スリーブ管継手と称する）３と、複数のボルト４と、Ｏリング５とからなっている。

圧力配管１、２は直径及び断面形状が同一で一端部の外周面に雄の平行ネジ１ａ、２ａを形成され、肉部に半径方向へ向かう非貫通孔１ｂ、２ｂを形成されている。平行ネジ１ａ、２ａの中心線ｂ１方向の長さは圧力配管１、２内を流動する流体が低圧（例えば１．５ＭＰａ未満）であるときは１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、高圧（例えば１．５ＭＰａ以上）であるときは２０ｍｍ〜４０ｍｍである。非貫通孔１ｂ、２ｂはボルト４の先部が嵌入され、その断面形状は円形である。また非貫通孔１ｂ、２ｂの深さはボルト４の先端が底面に衝接するように設定するのが好ましい。圧力配管１、２における非貫通孔１ｂ、２ｂの数は任意に定めて差し支えないが、複数個とするときは圧力配管１、２の中心線回りへ等角配置となるように位置させるのが力のバランスを図る上で好ましい。

スリーブ管継手３は中心線ｂ1方向（長さ方向）に沿って断面が円形の中心孔３ａが形成されている。スリーブ管継手３の左右両側の端部から中心孔３ａに入る入口から奥に向かって、中心線ｂ1を中心として螺旋を描く雌の平行ネジ３ｃ１、３ｃ２が夫々形成されている。平行ネジ３ｃ１、３ｃ２には、平行ネジ１ａ、２ａが螺合される、また、スリーブ管継手３はその半径方向に沿って外周から中心孔３ａに貫通する透孔３ｂ1、３ｂ２が設けられ、透孔３ｂ1、３ｂ２内には雌の平行ネジ３ｄ１、３ｄ２が設けられている。平行ネジ３ｄ１、３ｄ２は中心孔３ａの両入口近くに配置されている。平行ネジ３ｄ１、３ｄ２は図示例では、スリーブ管継手３の直径上に対向配置状に形成されている。平行ネジ３ｃ１、３ｃ２に圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａが完全にねじ込まれたとき、透孔３ｂ1、３ｂ２と１つの非貫通孔１ｂ、２ｂとが正対する位置関係を有している。

平行ネジ３ｃ１、３ｃ２の間の中心孔３ａの部分には中心線ｂ1側へ張り出した環状突条部３ｅが形成されている。この環状突条部３ｅの内径は圧力配管１、２の内径と同径である。環状突条部３ｅは対向する半径面部３ｅ１、３ｅ２を有しており、各半径面部３ｅ１、３ｅ２は、圧力配管１、２を中心孔３ａ奥へ完全ねじ込んだとき、圧力配管１、２の先端面に当接する。各半径面部３ｅ１、３ｅ２の半径方向幅中央箇所には環状のリング溝３ｅ３、３ｅ４が形成されている。このリング溝３ｅ３、３ｅ４には既存のＯリング５、５が嵌着される。

ボルト４は、透孔３ｂ1、３ｂ２とその対応する非貫通孔１ｂ、２ｂとが正対して連通したときに、平行ネジ３ｄ１、３ｄ２を螺入することが可能である。ボルト４は、先部４ａ以外の全長範囲に設けられた雄平行ねじが平行ネジ３ｄ１、３ｄ２と螺合する。一方、先部４ａはネジ山が設けられておらず、円筒状となっており、ボルト４が平行ネジ３ｄ１、３ｄ２に完全に螺入された状態において、先部４ａが非貫通孔１ｂ、２ｂの孔底まで嵌合し、頭部４ｂは透孔３ｂ1、３ｂ２に没入する長さである。これにより、ボルト４が締結された状態で頭部４ｂが他物に接触して不用意な脱落が回避されるようになる。ボルト４の頭部４ｂの端面にはスクリュードライバが嵌合する係合溝４ｃが形成されている。

上記したねじ込み式管結合構造１００により配管据付現場で圧力配管１、２を結合するときは例えば次のように行う。
圧力配管１、２の長さを据付現場において調整し、管端部に平行ネジ１ａ、２ａを形成する。スリーブ管継手３の平行ネジ３ｃ１、３ｃ２と透孔３ｂ1、３ｂ２は、据付現場搬入時点ですでに工場において加工されている。

スリーブ管継手３における平行ネジ３ｃ１、３ｃ２と透孔３ｂ1、３ｂ２の位置関係を予め規格化して決めておけば、圧力配管１、２に平行ネジ１ａ、２ａを形成する段階で、この決められた位置関係で非貫通孔１ｂ、２ｂも連続して穿孔することができる。

Ｏリング５をリング溝３ｅ３、３ｅ４に嵌着した後、圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａを一杯までねじ込む。平行ネジ３ｄ１、３ｄ２と非貫通孔１ｂ、２ｂとが正対した状態を確認した後、平行ネジ３ｄ１、３ｄ２にボルト４をスクリュードライバでねじ込み、ボルト４の先端４ａが非貫通孔１ｂ、２ｂの底面に圧接された締結状態にする。

これにより圧力配管１、２の先端面と環状突条部３ｅにおける対応する側の半径面部３ｅ１、３ｅ２とが、リング溝３ｅ３、３ｅ４に予め嵌装されたＯリング５、５を押圧し変形させて当接した状態となる。Ｏリング５、５に付与された圧力により、圧力配管１、２内を圧送される流体がシールされる。また各ボルト４により、スリーブ管継手３と圧力配管１、２の相対回転を規制した状態となる。このため、圧力配管１、２とスリーブ管継手３とが相対回転し、Ｏリング５、５に付与された圧力が失われ、流体が漏れ出すことを抑止する。

次に上記第１実施例の変形例を説明する。
〈変形例１〉
図２は上記実施例１の変形例であるねじ込み式管結合構造１００を示す断面図である。図２Ａに示す変形例１のねじ込み式管結合構造１００は実施例１の場合に較べると、スリーブ管継手３の長さを長くし、且つボルト４の本数を増やし、スリーブ管継手３の両端から中央孔ｂ１への入口に平行ネジ１ａ、２ａを設けずに、円筒状の滑らかな曲面となる範囲ｃ１を設け、この範囲にボルト４と透孔３ｂ１、３ｂ２を配置した点が相違している。あわせて、圧力配管１、２側の非貫通孔１ｂも平行ネジ１ａ、２ａの範囲よりも奥側に配置する。
透孔３ｂ１、３ｂ２の平行ネジ３ｄ１、３ｄ２が第１雌ネジ山３ｃ１、３ｃ２の存在範囲内に存在しないため、これら平行ネジ３ｄ１、３ｄ２の加工の際、加工刃による第１雌ネジ山３ｃ１、３ｃ２への変形（反りやバリ）を回避できる。

〈変形例２〉
図２Ｂは上記実施例１の変形例２に係るねじ込み式管結合構造１００を示す断面図である。変形例２のねじ込み式管結合構造１００は変形例１の場合に較べると、環状突条部３ｅと平行ネジ１ａ、２ａとの間に平行ネジ１ａ、２ａを設けずに、円筒状の曲面となる範囲ｃ２を設けている。さらに、圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａの位置を先側部分から範囲ｃ２に相当する長さだけ後退させて、先端１ｃ、２ｃに円筒状の曲面の箇所を設けている。また、先端１ｃ、２ｃの直径は平行ネジ１ａ、２ａの谷底位置の直径と同じであり、スリーブ管継手３側の範囲ｃ２は、内径が平行ネジ３ｃ１、３ｃ２の山頂位置の直径と同じである点が異なる。変形例２によれば圧力配管１、２をスリーブ管継手３内に差し込むときに先側部分１ｃ、２ｃが誘い込み作用を奏し作業が容易化される。

〈変形例３〉
図３は上記実施例の変形例３に係るねじ込み式管結合構造１００を示し、図３Ａはその断面図であり、図３Ｂはこの変形例３に係るねじ込み式管結合構造１００のインサート６を各部材に分解して示した断面図である。図３Ｃは、スリーブ管継手３にインサート６をボルト６ａで固定する例を示した図である。
この変形例のねじ込み式管結合構造１００は変形例１の場合に較べると、実施例１の環状突条部３ｅがなく、その代わりに中心孔３ａをなす周面は滑らかな曲面であって、その高さは平行ネジ３ｃ１、３ｃ２の山部の内径に一致させてある。そして、この場所に実施例１の環状突条部３ｅに対応するインサート６を配置している点が相違している。インサート６は図４Ｂに示すように、環状部材７とＯリング５、５からなり、環状部材７は中心線ｂ1方向で対向する半径面部７ａ１、７ａ２を有し、各半径面部７ａ１、７ａ２にはＯリング５、５の嵌装されるリング溝７ｂ１、７ｂ２が形成されている。スリーブ管継手３の平行ネジ３ｃ１、３ｃ２に圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａが両側から完全にねじ込まれたとき、圧力配管１、２の先端面が各Ｏリング５、５を押圧し変形させた状態で半径面部７ａ１、７ａ２に当接する。このときに各Ｏリング５、５に付与される圧縮力により、流体密状に封止する。そして、ボルト４を透孔３ｂ１、３ｂ２の平行ネジ３ｄ１、３ｄ２に締結して平行ネジ１ａ、２ａの緩みを防止する。

図３Ｃの例においては、インサート６は環状部材７の周面に有底孔６ｂが設けられ、インサート６をスリーブ管継手３の所定位置に配置したときに、スリーブ管継手３に設けられたボルト孔３ｈと有底孔６ｂとが連通する。そして、連通したボルト孔３ｈと有底孔６ｂにボルト６ａをねじ込む。本例においても、図３Ａの例と同様に、スリーブ管継手３の平行ネジ３ｃ１、３ｃ２に圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａが両側から完全にねじ込まれたとき、各Ｏリング５、５に流体密状に封止するのに適切な圧縮力が与えられるが、本例の場合は、その後、平行ネジ１ａ或いは平行ネジ２ａの一方のみを取り外してメンテナンスできる。

図４に実施例２のねじ込み式管結合構造２００を説明する。図４Ａはねじ込み式管結合構造２００を示す断面図であり、図４Ｂは分解図である。また、図５Ａはねじ込み式管結合構造２００の要素である管継手２０３の斜視図であり、図５Ｂはインサート６０を示す図である。
ねじ込み式管結合構造２００は、圧力配管１と、管継手２０３と、複数のボルト４と、インサート６０とからなっている。

管継手２０３は図５Ａに示すように、中心孔３ａを中心線ｂ1方向に沿って形成されたフランジの形をしたリングであり、以下フランジ管継手２０３と称する。中心孔３ａの周囲に平行に貫通した複数のボルト孔２０３ｆを穿設されている。そして中心孔３ａの一方の入口から奥に渡って、圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａが螺合される雌の平行ネジ３ｃを形成されている。中心孔３ａの他方の入口には平行ネジ３ｃの谷部位置の直径に一致した直径を有した短小な平滑円筒面部分３ｇが設けられている。フランジ管継手２０３の肉部にはその半径方向に沿って２個の平行ネジ３ｄが透設されている。フランジ管継手２０３の厚さは平行ネジ１ａ、２ａの長さに対応して定められ、例えば圧力配管１、２内を流動される流体が低圧であるときは３０ｍｍ程度、高圧であるときは４０ｍｍ程度である。
インサート６０は図５Ｂに示すように、中心孔３ａの平滑円筒面部分３ｇ内に嵌め込まれる環状部材８と、これに係着されるＯリング５、５からなっている。環状部材８は中心線ｂ1方向の半分或いはそれより僅かに小さい量だけ平滑円筒面部分３ｇ内に嵌め込まれるものであり、外周面の中心線ｂ1幅の中央部に環状突部８ａを形成され、これの中心線ｂ1方向各側に中心線ｂ1に垂直な面８ｂ１、８ｂ２と中心線ｂ1方向に沿う円周面部分８ｃ１、８ｃ２とを形成されており、円周面部分８ｃ１、８ｃ２のそれぞれにＯリング５、５が外嵌される。

ねじ込み式管結合構造２００を配管据付現場で実現するときは、実施例１の場合に準じて、圧力配管１、２の長さを調整した後、平行ネジ１ａ、２ａと非貫通孔１、２ｂを加工する。フランジ管継手２０３の平行ネジ３ｃに圧力配管１、２の平行ネジ１ａ、２ａをねじ込み、平行ネジ３ｄと非貫通孔１ｂ、２ｂとにそれぞれボルト４をねじ込む（図４Ｂ）。ボルト４を透孔３ｂの平行ネジ３ｄに締結して平行ネジ１ａの緩みを防止する。
そして２つのフランジ管継手２０３の接合面を対向させ、これらフランジ管継手２０３の間にインサート６０を位置させる（図４Ａ）。この後、２つのフランジ管継手２０３の対向したボルト孔３ｆ、３ｆに橋渡し状に挿通させたボルト１０（図４Ａでは、ボルト１０の位置のみ一点破線で示した。）によりこれら２つのフランジ管継手２０３を近接させ締結状態とする。この締結の過程で圧力配管１、２の先端面が面８ｂ１、８ｂ２に当接すると、各Ｏリング５、５は圧力配管１、２の先端面と環状部材８の半径面部８ｃ１、８ｃ２で挟圧されてＯリング５、５に対して封止に必要な圧縮力が与えられる。また圧力配管１、２とフランジ管継手２０３との相対回転はボルト４により規制される。

次に上記第２実施例の変形例に言及する。
＜変形例４＞
図６は、低圧の圧力配管の接合の例であり、上記実施例２の変形例に係るねじ込み式管結合構造２００を示す断面図である。図中、既述と実質的に同一の箇所には同一の符号が付してある。このねじ込み式管結合構造２００は実施例２の各円筒面部分３ｇを持たずに、平行ネジ３ｃを中央孔３ａの端から端まで設けて、圧力配管１、２の先端面がフランジ管継手２０３の接合面に一致するか或いは僅かに前方にまで、螺合可能にしている。ボルト４を透孔３ｂに締結して圧力配管１の緩みを防止する。フランジ管継手２０３の間にシートパッキン９を挟み、ボルト孔３ｆにボルト１０によりシートパッキン９を挟圧させる。シートパッキン９への圧縮圧力は自動的には所望の値にならないので、別途ボルト孔３ｆの締め付け力を調整して所望圧力になるようにする必要がある。

図７に、第３実施例によるねじ込み式管結合構造３００を示す。図７Ａは断面図であり、図７Ｂは分解図である。
本実施例のねじ込み式管結合構造３００は、圧力配管1と、管継手３０３と、複数のボルト４と、インサート６０とからなっている。

管継手３０３は、ネックの付いたフランジの形状をしたリング状であり、以下ネック付フランジ管継手３０３と称する。ネック付フランジ管継手３０３は前部のフランジ部３ｘと後部のネック部３ｙからなり、ネック部３ｙはフランジ部３ｘの背面に同心状に延在している。フランジ部３ｘは平行ネジ３ｄが設けられていない点を除いて実施例２のフランジ管継手２０３と実質的に同一であり、ネック部３ｙは実施例１の変形例１におけるスリーブ管継手３の一部（図２中の符号ｃ１で示す部分）を切り出したものと同一である。ネック付フランジ管継手３０３は中心孔３ａの前部に平行ネジ３ｃが形成されている。インサート６０は実施例２で説明したものである。

図８に、第４実施例によるねじ込み式管結合構造４００を示す。図８Ａは断面図であり、図８Ｂは分解図である。
本実施例のねじ込み式管結合構造４００は、圧力配管１と、スタブエンド４０３ａと、スタブエンド４０３ａに外嵌されるルーズフランジ４０３ｂと、複数のボルト４と、インサート６０とからなっている。スタブエンド４０３ａとルーズフランジ４０３ｂとにより管継手４０３（ルーズフランジ管継手）を構成する。

スタブエンド４０３ａは実施例２のフランジ管継手２０３においてボルト孔３ｇの形成されていないものと等価な構成である。ルーズフランジ４０３ｂはスタブエンド４０３ａに外嵌された状態でスタブエンド４０３ａに対し前後移動可能であり且つ中心線ｂ1回りへ回動変位可能な状態であるが、スタブエンド４０３ａが障害になり、ルーズフランジ４０３ｂを圧力配管１、２から脱落しないようにせき止めている。ルーズフランジ４０３ｂの側には、ボルト孔３ｆが設けられている。ボルト４及びインサート６０は実施例２の場合と実質的に同一である。本実施例においては、ボルト４をスタブエンド４０３ａに設けた透孔３ｂに締結して圧力配管１、２とスタブエンド４０３ａとの間の緩みを防止する。

１００、２００、３００、４００ ねじ込み式管結合構造
１、２ 圧力配管
１ａ、2ａ 平行ネジ
１ｂ、2b 非貫通孔
３ スリーブ管継手
２０３ フランジ管継手
３０３ ネック付フランジ管継手
４０３ ルーズフランジ管継手
３ａ 中心孔
３ｂ、３ｂ１、３ｂ２ 透孔
３ｄ、３ｄ１、３ｄ２ 平行ネジ
４ ボルト

Claims (5)

1. 中心線に沿って円形の中央孔が形成され、かつ外周から前記中央孔に貫通する透孔が形成されており、さらに前記中央孔の周面に前記中央線を中心とする螺旋状の第１の雌ネジが形成され且つ前記透孔に第２の雌ネジが形成された管継手と、
   端部の外周面に前記第１の雄ネジに螺合する雄ネジが形成されており、かつ前記雄ネジが前記第１の雌ネジに螺合されたときに前記非貫通孔に連通する位置に開口された非貫通孔を形成された圧力配管と、
   前記第２雌ネジに螺入された状態で先部が前記透孔に嵌合されるボルトとを備えたことを特徴とする圧力配管用のネジ込み式管結合構造。
2. 前記中央孔は、中心線方向に第１の雌ネジが形成される範囲と滑らかな曲面の範囲を有し、前記第２雌ネジは滑らかな曲面の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧力配管用のネジ込み式管結合構造。
3. 前記管継手が前記中心孔に沿って左右両側の端部に、前記第１の雌ネジと前記非貫通孔とが夫々形成されており、左右両側の端部から前記圧力配管が螺入され、かつ左右両側の端部において前記ボルトが前記第２雌ネジに螺入された状態で先部が前記非貫通孔に嵌合している請求項1記載の流体密管路形成用の圧力配管用のネジ込み式管結合構造。
4. 前記管継手が前記中心孔の周囲に、前記中心孔と平行に貫通したボルト孔を具備していることを特徴とする請求項1記載の流体密管路形成用の圧力配管用のネジ込み式管結合構造。
5. 前記継手が、前記第１の雌ネジと前記透孔を有するスタブエンドと、前記ボルト孔を有し前記スタブエンドを障害として脱落を防止されるルーズフランジとを備えていることを特徴とする請求項1記載の流体密管路形成用のねじ込み式管結合構造。