JP2013194772A

JP2013194772A - 流体機器および配管接続構造

Info

Publication number: JP2013194772A
Application number: JP2012060123A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 謙二山本
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: JP6012210B2

Abstract

【課題】外部配管に接続するためのフランジの取り付け・取り外しを容易にしつつ、外部配管を確実に接続することができる流体機器を提供する。
【解決手段】機器本体１０を外部配管と接続する管状の接続部４０を備えた流体機器１であって、接続部４０の外周面から突出するように溝部４１に装着されて全体として環状体４２を構成する複数の分割リング４２ａ，４２ｂと、接続部４０に着脱可能に外嵌される環状のフランジ部材４４とを備え、フランジ部材４４の内周面は、小径部４４ａと、小径部４４ａに段部４４ｃを介して連接される大径部４４ｂとを備え、段部４４ｃが分割リング４２ａ，４２ｂの一方端面に当接すると共に、大径部４４ｂが分割リング４２ａ，４２ｂの外周面に密着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体機器および配管接続構造に関する。

バルブ、ポンプ、流量計等の各種流体機器は、外部配管との接続がフランジを介して行われるのが一般的である。流体機器の流路となる本体（バルブの弁箱、ポンプのケーシング等）が鋳物で製作される場合には、フランジを本体と一体で製作することが可能であるが、本体内面およびフランジが流体に曝されるため、腐食性のある流体に適用する場合にはステンレス等の耐食性が高い材料で本体およびフランジを製作する必要があり、製造コストが高くなる。また、フランジの強度を確保するために肉厚を大きくすると、フランジの付け根等に鋳造欠陥が生じ易くなるためにこの検査が必要になり、やはりコスト高の要因となる。フランジは、本体と一体成形する代わりに、本体に対して溶接（突合せ溶接、差し込み溶接）することも行われているが、溶接作業が煩雑になるだけでなく、フランジの内周面が流体に曝されるために耐食性を高める必要があり、やはり製造コストの上昇を招いていた。フランジの形式としては、配管と分離して流体との接触を回避可能なルーズフランジも知られているが、接続用配管のつば出しが必要になるため、後からフランジの取付けや取り外しを行うことが困難になるという問題があった。

そこで、特許文献１には、ルーズフランジを用いた継手構造において、図４に示すように、構造物１０１が備える下パイプ１０２の先端部に、つば出しを行う代わりに溝１０３を形成し、この溝１０３に半割リング１０４，１０５を装着して、下パイプ１０２に挿入されたルーズフランジ１０６を上パイプ１０７の固定フランジ１０８にボルト１０９およびナット１１０で締結する構成が開示されている。この構成によれば、半割リング１０４，１０５を溝１０３から取り外すことで、ルーズフランジ１０６の取付けや取り外しを行うことができる。

実開平１−１２１７８８号公報

ところが、特許文献１に開示されたルーズフランジ継手構造は、半割リング１０４，１０５の外周面が露出した状態でルーズフランジ１０６が固定フランジ１０８に締結されるため、半割リング１０４，１０５の変形が生じ易く、振動等により半割リング１０４，１０５が溝１０３から脱落するおそれがあり、ルーズフランジ１０６を固定フランジ１０８に確実に締結することができないという問題があった。また、ルーズフランジ１０６と固定フランジ１０８との距離が大きいために、両者の間に延在するボルト１０９の長さが長くなるので、ボルト１０９が温度変化等により伸縮して、軸力低下による緩みが生じ易いという問題もあった。

そこで、本発明は、外部配管に接続するためのフランジの取り付け・取り外しを容易にしつつ、外部配管を確実に接続することができる安価な流体機器および配管接続構造の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、機器本体を外部配管と接続する管状の接続部を備えた流体機器であって、前記接続部は、外周に沿って環状の溝部が形成されており、前記接続部の外周面から突出するように前記溝部に装着されて全体として環状体を構成する複数の分割リングと、前記接続部に着脱可能に外嵌される環状のフランジ部材とを備え、前記フランジ部材の内周面は、小径部と、前記小径部に段部を介して連接され前記小径部よりも前記接続部の先端側に配置される大径部とを備え、前記段部が前記分割リングの一方端面に当接すると共に、前記大径部が前記分割リングの外周面に密着するように構成された流体機器により達成される。

この流体機器において、前記接続部は、剛性を有する直管部からなることが好ましい。

また、前記各分割リングは、前記溝部から突出する部分が前記接続部の外周面に沿って先端側に延びる延出部を備えることが好ましい。

また、前記各分割リングは、他方端面が前記フランジ部材の端面と面一になるように配置されていることが好ましい。

また、前記接続用配管の外周面に着脱可能に設けられ、前記フランジ部材の前記小径部側の端面を係止する係止部材を備えることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、剛性を有する直管部を外部配管に接続する配管接続構造であって、前記直管部は、外周に沿って環状の溝部が形成されており、前記直管部の外周面から突出するように前記溝部に装着されて全体として環状体を構成する複数の分割リングと、前記直管部に着脱可能に外嵌される環状のフランジ部材とを備え、前記フランジ部材の内周面は、小径部と、前記小径部に段部を介して連接され前記小径部よりも前記直管部の先端側に配置される大径部とを備え、前記段部が前記分割リングの一方端面に当接すると共に、前記大径部が前記分割リングの外周面に密着するように構成され、前記外部配管は、前記直管部に設けられた前記フランジ部材に連結部材により連結可能なフランジ部材を備える配管接続構造により達成される。

本発明によれば、外部配管に接続するためのフランジの取り付け・取り外しを容易にしつつ、外部配管を確実に接続することができる安価な流体機器および配管接続構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る流体機器の断面図である。図１に示す流体機器の要部正面図である。図１に示す流体機器の接続部を外部配管と接続した状態を示す要部断面図である。従来の流体機器の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る流体機器の断面図である。図１に示す流体機器１は、内部に流体の流路１１が形成された機器本体である弁箱１０と、流路１１内に配置された弁体２０と、弁体２０を回動可能に支持する弁軸３０とを備えるバタフライ弁であり、弁体２０を弁軸３０まわりに回動させることで流路１１を開閉することができる。弁箱１０は、ステンレスや銅合金等の金属材料によって円筒状に形成されており、弁軸３０と直交する軸線方向の両側には、外部配管（図示せず）に接続される接続部４０，４０を備えている。

接続部４０は、剛性を有する直管部からなり、外周の周方向に沿って環状の溝部４１が形成されている。溝部４１には、図２に正面図で示す２つの半円状の分割リング４２ａ，４２ｂが装着されており、これら分割リング４２ａ，４２ｂが全体として環状体４２を構成している。分割リング４２ａ，４２ｂは、外周側が接続部４０の外周面から突出しており、この突出部分が接続部４０の外周面に沿って密着しながら先端側に延びるように形成されることで、分割リング４２ａ，４２ｂの先端側に延出部４２１ａ，４２１ｂが設けられている。分割リング４２ａ，４２ｂは、例えば炭素鋼等の金属材料から形成することができる。

また、接続部４０には、環状のフランジ部材４４が着脱可能に外嵌されている。フランジ部材４４は、内周面に、小径部４４ａと小径部４４ａよりも内径が大きい大径部４４ｂとが形成されており、小径部４４ａが接続部４０の外周面に密着して、大径部４４ｂが接続部４０の先端側となるように配置されている。小径部４４ａと大径部４４ｂとは段部４４ｃを介して連接されており、段部４４ｃが分割リング４２ａ，４２ｂの突出部の端面に当接している。また、分割リング４２ａ，４２ｂは、外周面の全体がフランジ部材４４の大径部４４ｂに密着しており、延出部４２１ａ，４２１ｂが、フランジ部材４４の大径部４４ｂと接続部４０の外周面との間に挟持される。フランジ部材４４の先端側の端面４４ｆは、分割リング４２ａ，４２ｂの先端側の端面４２２ａ，４２２ｂと面一とされている。フランジ部材４４の先端側端面４４ｆと反対側の端面の外周部には切欠部４４ｄが形成されており、この外周部に複数のフランジ孔４４ｅを有している。フランジ部材４４は流体に接しないため、流体に対する耐腐性を考慮する必要はなく、例えば炭素鋼やアルミ等の金属材料から形成することができる。

また、接続部４０には、係止部材４６が設けられており、フランジ部材４４は、切欠部４４ｄが形成された小径部４４ａ側の端面の内周側が、係止部材４６によって係止されている。係止部材４６は、切れ目を有するリング状の部材であり、接続部４０の外周に形成された係止溝４７に着脱可能に設けられている。

上記の構成を備える流体機器１は、接続部４０にフランジ部材４４を外嵌して奥まで押し込んだ後、溝部４１に分割リング４２ａ，４２ｂを装着してフランジ部材４４を引き戻すことにより、フランジ部材４４の大径部４４ｂが分割リング４２ａ，４２ｂの外周面に密着すると共に、段部４４ｃが分割リング４２ａ，４２ｂの端面に当接する。この後、係止部材４６を接続部４０の周囲から係止溝４７に嵌め込むことにより、フランジ部材４４が固定される。このような作業を２つの接続部４０，４０のそれぞれに対して行うことで、流路１１の両側に外部配管を接続可能にすることができる。接続部と外部配管との接続は、図３に要部断面図で示すように、接続部４０に設けられたガスケット当り面４５と、外部配管５０に設けられたガスケット当り面５５とを、ガスケット５２を介して接合し、各フランジ部材４４，５１のフランジ孔４４ｅ，５１ａにボルト５３を挿通して、このボルト５３の両端にナット５４，５４を締め込むことにより行うことができる。外部配管５０のフランジ部材５１は、外部配管５０に溶接等により固定してもよく、あるいは、従来のルーズフランジであってもよい。更に、流体機器１のフランジ部材４４と同様の構成により、外部配管５０にフランジ部材５１を設けることも可能である。

本実施形態の流体機器１は、フランジ部材４４が接続部４０に外嵌されるため、弁箱１０を通過する流体にフランジ部材４４が曝されるおそれがない。したがって、腐食性が高い流体を使用する場合でも、フランジ部材４４には炭素鋼等の安価な材料を使用して製造コストの低減を図ることができ、あるいは、フランジ部材４４をアルミニウムや樹脂などにより形成して軽量化を図ることができる。また、フランジ部材４４が弁箱１０とは別体で製作されるため、弁箱とフランジとを鋳物で一体成形する場合に生じるフランジ付け根の鋳造欠陥のおそれがなく、高品質を確保できると共に、この検査費用も不要であることから、製造コストの低減を図ることができる。更に、フランジ部材４４は、鍛造品・板材等を機械加工することで製作可能であることから、外部配管５０のフランジ５１の大きさに合わせたフランジ部材４４の寸法変更が容易である。

また、溝部４１に装着される分割リング４２ａ，４２ｂは、２つに分割されて取り付けや取り外しが容易であるため、フランジ部材４４の取付時や交換時の作業性を高めることができる。分割リング４２ａ，４２ｂは、本実施形態では２分割としているが、全体として環状体４２を構成可能であれば３つ以上に分割可能な構成であってもよい。

更に、本実施形態の流体機器１は、フランジ部材４４の内周面に、小径部４４ａと、小径部４４ａに段部４４ｃを介して連接された大径部４４ｂとを備えており、段部４４ｃが分割リング４２ａ，４２ｂの端面に当接すると共に、大径部４４ｂが分割リング４２ａ，４２ｂの外周面に密着するように構成しているので、流体機器１の使用時や搬送時に振動や衝撃等が発生しても、フランジ部材４４によって分割リング４２ａ，４２ｂを確実に保持することができ、分割リング４２ａ，４２ｂの脱落を防止することができる。一方、フランジ部材４４は、内周側が分割リング４２ａ，４２ｂによって拘束されるため、変形が生じ難くなる。これらの結果、外部配管５０との確実な接続を維持することができる。また、このような構成によれば、フランジ部材４４の先端側の端面４４ｆが、外部配管５０のフランジ部材５１に必然的に近づくため、フランジ部材４４を適宜薄肉化することにより、連結部材であるボルト５３の長さを短くすることができる。したがって、温度変化等によるボルト５３の軸力低下を抑制することができ、接続状態を良好に維持することができる。

フランジ部材４４の大径部４４ｂに密着する分割リング４２ａ，４２ｂの外周面は、弁箱１０の軸線に沿った一部のみでもよいが、本実施形態のように、分割リング４２ａ，４２ｂの外周面全体がフランジ部材４４の大径部４４ｂに密着することが好ましい。更に、本実施形態のように、分割リング４２ａ，４２ｂおよびフランジ部材４４の先端側の端面同士を面一にすることで、分割リング４２ａ，４２ｂの脱落防止とフランジ部材４４の変形防止をより確実にすることができる。

分割リング４２ａ，４２ｂが溝部４１から突出する部分の軸線方向長さは、溝部４１の幅と同じであってもよいが、本実施形態のように、溝部４１から接続部４０の外周面に沿って先端側に延びるように延出部４２１ａ，４２１ｂを設けることで、分割リング４２ａ，４２ｂの外周面とフランジ部材４４の内周面との接触面積を容易に増大させることができ、外部配管５０との接続をより確実にすることができる。

また、本実施形態の流体機器１は、係止部材４６によってフランジ部材４４が接続部４０の先端側に係止されるため、外部配管５０との接続時にフランジ部材４４が移動するおそれがなく、接続作業を容易にすることができる。係止部材４６は、本実施形態では切れ目を有するリング状部材を用いて接続部４０の周方向全体に設けているが、周方向の一部のみであってもよく、あるいは、周方向に間隔をあけて複数配置してもよい。なお、係止部材４６は本発明において必須のものではなく、係止部材４６を設けない構成にすることも可能である。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、流体機器がバタフライ弁の場合について説明したが、気体や液体等の流体が通過、供給または排出される機器本体を外部配管と接続する接続部を備えた各種流体機器に適用可能であり、具体的には、流量計、ポンプ、各種バルブ、アキュムレータ、タンク、熱交換器等を挙げることができる。流体機器が備える接続部は、外部配管との接続を強固に行うことができるように、本実施形態と同様に剛性を有する直管部であることが好ましい。直管部からなる接続部は、流体機器の本体に直接接続してもよく、あるいは、曲管等を介して機器本体に接続してもよい。流体機器が外部配管との接続部を複数備える場合には、全ての接続部が本発明の構成を備えてもよく、あるいは、一部の接続部のみが本発明の構成を備えてもよい。

更に、本発明は、流体機器を外部配管と接続するだけでなく、剛性を有する直管部を外部配管に接続する場合にも適用することができる。この場合は、本実施形態の接続部４０を、外部配管に接続される配管等の直管部とすることで、本実施形態と同様に構成することができる。

１流体機器
１０機器本体（弁箱）
４０接続部
４１溝部
４２ａ，４２ｂ分割リング
４２１ａ，４２１ｂ
４４フランジ部材
４４ａ小径部
４４ｂ大径部
４４ｃ段部
４６係止部材
５０外部配管
５１フランジ部材

Claims

機器本体を外部配管と接続する管状の接続部を備えた流体機器であって、
前記接続部は、外周に沿って環状の溝部が形成されており、
前記接続部の外周面から突出するように前記溝部に装着されて全体として環状体を構成する複数の分割リングと、
前記接続部に着脱可能に外嵌される環状のフランジ部材とを備え、
前記フランジ部材の内周面は、小径部と、前記小径部に段部を介して連接され前記小径部よりも前記接続部の先端側に配置される大径部とを備え、
前記段部が前記分割リングの一方端面に当接すると共に、前記大径部が前記分割リングの外周面に密着するように構成された流体機器。
前記接続部は、剛性を有する直管部からなる請求項１に記載の流体機器。
前記各分割リングは、前記溝部から突出する部分が前記接続部の外周面に沿って先端側に延びる延出部を備える請求項１または２に記載の流体機器。
前記各分割リングは、他方端面が前記フランジ部材の端面と面一になるように配置されている請求項１から３のいずれかに記載の流体機器。
前記接続部の外周面に着脱可能に設けられ、前記フランジ部材の前記小径部側の端面を係止する係止部材を備える請求項１から４のいずれかに記載の流体機器。
剛性を有する直管部を外部配管に接続する配管接続構造であって、
前記直管部は、外周に沿って環状の溝部が形成されており、
前記直管部の外周面から突出するように前記溝部に装着されて全体として環状体を構成する複数の分割リングと、
前記直管部に着脱可能に外嵌される環状のフランジ部材とを備え、
前記フランジ部材の内周面は、小径部と、前記小径部に段部を介して連接され前記小径部よりも前記直管部の先端側に配置される大径部とを備え、
前記段部が前記分割リングの一方端面に当接すると共に、前記大径部が前記分割リングの外周面に密着するように構成され、
前記外部配管は、前記直管部に設けられた前記フランジ部材に連結部材により連結可能なフランジ部材を備える配管接続構造。