JP2014001787A

JP2014001787A - 伸長型フレキシブルチューブ

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Publication number: JP2014001787A
Application number: JP2012137050A
Authority: JP
Inventors: Shin Kinoshita; 伸木下
Original assignee: TOFLE CO Inc
Current assignee: TOFLE CO Inc
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: JP5875473B2

Abstract

【課題】地震時等にブレードが破断する以上の大きな軸方向の力がフレキシブルチューブに作用した場合でも、フレキシブル管の伸びをできるだけ規制して当該フレキシブル管の破壊を防止すると共に、フレキシブルチューブの機能を復元・保持できる伸長型フレキシブルチューブを提供する。
【解決手段】伸長型フレキシブルチューブ１は、フレキシブル管、フレキシブル管の端部に接続された直管部、フレキシブル管に外装された第１のブレード、直管部の軸方向であってフレキシブル管側に近い基端側に第１のブレードの端部を固定する第１の固定部、第１のブレードに外装された第２のブレード、直管部の軸方向であってフレキシブル管側から離れた他端側に第２のブレードの端部を固定する第２の固定部を有する。第２の固定部において第２のブレードを直管部に連結する連結部の軸方向破断強度は、第１のブレード及び第２のブレードの軸方向引張破断強度よりも低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、伸長型フレキシブルチューブに関する。

従来、大径部と小径部を蛇腹状又は螺旋状に配置したフレキシブル管と、フレキシブル管の外周を被覆するブレードとを備え、フレキシブル管の端部に他の配管や機器等に接続するための継手が取付けられたフレキシブルチューブが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

実開平６−０７１９９４号公報

特許文献１に開示されている従来のフレキシブルチューブでは、ブレードの強度は、流体流通時における内圧でフレキシブル管が伸びることを防止する目的で定められている。

また、ブレードは、フレキシブル管に伸縮力を与えない状態で当該フレキシブル管に被覆される。このため、フレキシブル管に軸方向の力が加わると、フレキシブル管はその特性に基づいて伸び、例えば、地震時等に強い軸方向の力がフレキシブルチューブに作用した場合、ブレードが破断するとそれがそのままフレキシブル管の破断又は、フレキシブルチューブの機能破壊につながるという問題があった。

そこで、本発明は、地震時等にブレードが破断する以上の大きな軸方向の力がフレキシブルチューブに作用した場合でも、フレキシブル管の伸びをできるだけ規制して当該フレキシブル管の破壊を防止すると共に、フレキシブルチューブの機能を復元・保持できる伸長型フレキシブルチューブを提供することを目的とする。

本発明の伸長型フレキシブルチューブは、フレキシブル管と、前記フレキシブル管の端部に接続された直管部と、前記フレキシブル管に外装された第１のブレードと、前記直管部の軸方向であって前記フレキシブル管側に近い基端側に前記第１のブレードの端部を固定する第１の固定部と、前記第１のブレードに外装された第２のブレードと、前記直管部の軸方向であって前記フレキシブル管側から離れた他端側に前記第２のブレードの端部を固定する第２の固定部を有し、前記第２の固定部において前記第２のブレードを前記直管部に連結する連結部の軸方向破断強度が、前記第１のブレード及び前記第２のブレードの軸方向引張破断強度よりも低い。

本発明によれば、地震時等にブレードが破断する以上の大きな軸方向の力がフレキシブルチューブに作用した場合でも、フレキシブル管の伸びをできるだけ規制して当該フレキシブル管の破壊を防止すると共に、フレキシブルチューブの機能を復元・保持できる伸長型フレキシブルチューブを提供できる。

本発明の一実施形態に係る伸長型フレキシブルチューブの部分横断面図。第２のブレードの破断強度と第２のブレードの端部と第２の固定リングとを固定するピンの破断強度との関係を伸長型フレキシブルチューブの口径毎に示した図。伸長型フレキシブルチューブの引張り試験データ。引張り試験において、フレキシブルチューブ本体が伸びた後、第２のブレードの端部と第２の固定リングとを固定するピンが破断してフレキシブル管の破壊を防止した状態を説明する図。

以下、本発明の実施の形態に係る伸長型フレキシブルチューブについて、添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、方向や位置を表す用語（例えば、「一端」や「他端」等）を便宜上用いるが、これらは発明の理解を容易にするためであり、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本発明の一形態の例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を限定することを意図するものではない。

図１に示すように、本発明に係る伸長型フレキシブルチューブ１（以下、「ダブルブレードフレキシブルチューブ１」又は「フレキシブルチューブ１」という。）は、フレキシブル管１０と、フレキシブル管１０の外周を被覆する筒状の第１のブレード１２と、フレキシブル管１０の末端（図上左端）に接続される直管状の継手部材（直管部）１４と、第１のブレード１２の端部を継手部材１４の基端側（フレキシブル管１０側に近い一端側）に固定する第１の固定部材１６を有している。

フレキシブルチューブ１はまた、第１のブレード１２の外周を被覆する筒状の第２のブレード１２と、該第２のブレード１２の末端を継手部材１４の末端側（フレキシブル管１０側から離れた他端側）に固定する第２の固定部材２０を有している。

これらの構成を更に詳細に説明すると、まず、フレキシブル管１０は、例えばステンレス製の薄肉管からなり、大径部（山部）１００と小径部（谷部）１０１を管軸方向に交互に形成して可撓性が付与されている。フレキシブル管１０は、無負荷時におけるフレキシブル管１０の大径部１００のピッチは、同一口径のシングルブレードフレキシブルチューブに比べて狭く形成されている。即ち、フレキシブル管１０が伸びた時（大きな軸方向の力がフレキシブルチューブ１に作用した場合）の大径部１００のピッチが、無負荷時における同一口径のシングルブレードフレキシブルチューブの大径部のピッチと略同じになるように設計されている。なお、フレキシブル管１０は、大径部と小径部をそれぞれ螺旋状に配置してなる螺旋管であってもよい。

継手部材１４は、機械的強度の高い、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる金属管、または機械構造用炭素鋼からなる金属管で形成される。図示するように、継手部材１４の一端側には円筒スリーブ３０が溶接されている。円筒スリーブ３０の一端側にはニップル３１が溶接されている。なお、円筒スリーブ３０の一端側は、ニップルに限らず他の形状の金具が接合されていてもよい。

第１のブレード１２は、内側のフレキシブル管１０の内圧が上昇したときに、当該第１のブレード１２が緊張状態となってフレキシブルチューブ管が伸びることを防止するものである。第１のブレード１２は、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）の線材や帯材を編み組みして中空円筒状に形成されている。素材には、ステンレスに代えて、アラミド繊維、ポリエステル繊維等合成樹脂材を用いてもよい。

第１の固定部材１６は、金属（例えば、ＳＵＳ３０４）製の内側リング１６ａと外側リング１６ｂを有する。内側リング１６ａは、継手部材１４の外径よりも僅かに大きな内径を有し、両端１６０ａ、１６０ｂ側を継手部材１４の基端側に溶接して固定される。固定された内側リング１６ａには、第１のブレード１２の末端部が外装される。そして、第１のブレード１２の末端部に外側リング１６ｂが外装され、第１のブレード１２と外側リング１６ｂの末端が内側リング１６ａに溶接される。

第２のブレード１８は、第１のブレード１２と同様に、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）の線材や帯材を編み組みして中空円筒状に形成されている。素材には、ステンレスに代えて、アラミド繊維、ポリエステル繊維等合成樹脂材を用いてもよい。

第２のブレード１８は、図１に示すようにフレキシブルチューブ１を組み立てた状態で、第１のブレード１２と第２のブレード１８との間に空隙１７が形成される大きさのものが選択される。第２のブレード１８を構成する線材の直径や本数等の仕様は、第１のブレード１２で用いられているものと同じである。空隙１７の径方向の大きさは、口径１０Ａ〜５０Ａのダブルブレードフレキシブルチューブ１の場合、１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。ただし、空隙１７の大きさはこれに限定するものではなく、ブレードのサイズに応じて、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定してもよいし、３ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定してもよい。

第２の固定部材２０は、例えば、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる、内側リング２０ａ、中央リング２０ｂ、及び外側リング２０ｃを有する。図示するように、内側リング２０ａは、継手部材１４の外径よりも僅かに大きな内径を有し、中央リング２０ｂの内径と略等しい外径を有する。中央リング２０ｂは、内側リング２０ａの外径よりも僅かに大きな内径を有し、第２のブレード１８の内径と略等しい外径を有する。外側リング２０ｃは、第２のブレード１８の外径よりも僅かに大きな内径を有する。

図１に示すように、内側リング２０ａは、両端部２００ａ，２０１ａを継手部材１４に溶接して固定される。内側リング２０ａの外側には、中央リング２０ｂが配置される。中央リング２０ｂの外側には、第２のブレード１８の末端部が配置される。更に、第２のブレード１８の外側に外側リング２０ｃが配置される。そして、中央リング２０ｂに対して第２のブレード１８と外側リング２０ｃの末端が溶接して固定される。そして、内側リング２０ａ、中央リング２０ｂ、第２のブレード１８、及び外側リング２０ｃは、それらを径方向に貫通して形成された孔２４にピン（連結部）２２をはめ込んで一体的に連結される。なお、孔２４は周方向に等間隔に複数形成し、それぞれにピン２２をはめ込むことが好ましい。

ピン（連結部）２２は、好ましくは金属（例えば、ＳＵＳ３０４、Ｓ４５Ｃ）からなり、その強度はフレキシブルチューブ１の口径に応じて異なる。具体的に、第２のブレード１８の破断荷重と２本のピン２２の破断荷重（せん断強度）との関係を図２に示す。図示するように、本発明に係るフレキシブルチューブ１では、２本のピン２２の破断荷重は第２のブレード１８の破断荷重よりも低く設定されている。具体的には、口径によっても異なるが、２本のピン２２の破断荷重は、第２のブレード１８の破断荷重の１１％〜２６％の範囲に設定されている。

なお、本実施の形態では、第２のブレード１８の端部と第２の固定部材２０との固定をピン２２により行なっているが、両者の固定方法はこれに限定するものではない。ピン２２に代えて、例えば、リベット、カシメ、点溶接、ろう付けでもよいし、接着強度の高いエポキシ樹脂系の接着剤、嵌め合い用のＬＯＣＴＩＴＥ（登録商標：ロックタイト）等の接着剤で固定してもよい。

また、本実施の形態では、第１の固定部材１６を内側リング１６ａと外側リング１６ｂの２つの部材で構成し、第２の固定部材２０を内側リング２０ａ、中央リング２０ｂ、及び外側リング２０ｃの３つの部材で構成する例を説明しているが、内側リング１６ａ，２０ａは継手部材１４に一体的に加工してもよい。

本発明に係るフレキシブルチューブの製造について、図１を参照しながら説明する。先ず、フレキシブル管１０と継手部材１４の端部を溶接又はロウ付けにより接続する。

次に、フレキシブル管１０に第１のブレード１２を被覆した後、継手部材１４の自由側から内側リング１６ａを通し、継手部材１４の基端側（フレキシブル管１０側に近い一端側）に配置する。そして、内側リング１６ａの両端部１６０ａ，１６１ａを継手部材１４に溶接する。その後、内側リング１６ａの外周に第１のブレード１２を外装し、例えばテープ等で仮固定する。

次に、第１のブレード１２の外側に外側リング１６ｂを外装し、これら第１のブレード１２と外側リング１６ｂの端部１６０ａ、１６０ｂを内側リング１６ａに溶接する。

次に、継手部材１４に内側リング２０ａを外装し、内側リング２０ａを継手部材１４の末端側（フレキシブル管１０側から離れた他端側）に配置し、内側リング２０ａの両端部２００ａ，２０１ａを継手部材１４に溶接する。

次に、内側リング２０ａの外側に、中央リング２０ｂ、第２のブレード１８及び外側リング２０ｃを外装し、中央リング２０ｂ、第２のブレード１８及び外側リング２０ｃを溶接で一体化する。

次に、外側リング２０ｃから内側リング２０ａまで貫通する貫通孔２４を２箇所（周方向に１８０度隔てた２箇所。）に形成し、それらの貫通孔２４にピン２２を圧入して、内側リング２０ａ、中央リング２０ｂ、第２のブレード１８及び外側リング２０ｃを一体化する。

最後に、ニップル３１を溶接したスリーブ３０を継手部材１４に溶接にて接続する。

なお、図１では、フレキシブルチューブ１の一端のみを示しているが、図示しないフレキシブルチューブ１の他端についても図１と同様のブレード固定構造を採用してもよいし、フレキシブルチューブ１の他端については別の構成（例えば、一つの固定部に２つのブレードを固定する構造）を採用してもよい。

両端側に上述の固定構造を採用したフレキシブルチューブ１について、アムスラー試験機を用いて引張り試験を実施し、フレキシブルチューブ１が目的とする機械的特性を有しているか否かを確認した。

実験では、口径２５Ａのダブルブレードフレキシブルチューブ１を用意し、フレキシブルチューブ１の他端側を固定し、一端側のニップル３１に引張り試験用の冶具（図示せず）を取り付け、この治具を介してフレキシブルチューブ１の一端側を矢印Ｘ方向（軸方向に）に引張り、当該フレキシブルチューブ１の引張り強度を測定した。フレキシブルチューブ１の挙動を図３、図４に示す。図３の縦軸は引張り荷重（ｋＮ）を圧力（ＭＰａ）に換算した値（以下、「引張り圧力」という。）を示し、横軸はフレキシブルチューブ１の軸方向の変位量（ｍｍ）を示す。なお、本実験ではフレキシブルチューブ１の実際の使用状態を想定して、フレキシブル管１０内を圧力１ＭＰａで常時加圧した。

図３に示すように、フレキシブルチューブ１の一端側を矢印Ｘ方向に引っ張ると、第１のブレード１２及び第２のブレード１８が緊張状態となり、フレキシブル管１０の急激な伸びを規制した。その後、引張り圧力が１７．１ＭＰａ（図３に符号Ａで示す位置）でピン２２が破断した。破断位置は、内側リング２０ａと中央リング２０ｂの境界であった。これにより、内側リング２０ａと中央リング２０ｂの連結が解かれた。ピン２２が破断した時のフレキシブルチューブ１の矢印Ｘ方向の変位量は４９．５ｍｍであった。この引張り圧力１７．１ＭＰａは、同一口径のシングルブレードフレキシブルチューブの最高使用圧力の４．４倍の値に相当する。

フレキシブルチューブ１の一端側を矢印Ｘ方向（軸方向に）へ更に引っ張ると、図３に符号Ｂで示す位置で、第２のブレード１８に固定された中央リング２０ｂが当たり、その後は第１のブレード１２が軸方向の引張り圧力に対抗した。その結果、図３に符号Ｂと符号Ｃで示す位置の間では、引張り圧力の増加に対する変位量の増加は僅かであった。

その後、引張り圧力が２８．７ＭＰａ（図３に符号Ｃで示す位置）で第１のブレード１２が破断した。このとき、フレキシブルチューブ１の矢印Ｘ方向の変位量は８８ｍｍであった。この引張り圧力２８．７ＭＰａは、同一口径のシングルブレードフレキシブルチューブの最高使用圧力の７．３倍の値に相当する。

第１のブレード１２の破断後、フレキシブル管１０は、引張り荷重の上昇又は内圧による面推力に応じて大径部１００のピッチが広がって管軸方向に伸びる。この場合、大径部１００のピッチが無負荷時における同一口径のシングルブレードフレキシブルチューブの大径部のピッチと略同じになる。この時点で、第２の固定部２０の中央リング２０ｂが第１の固定部１６の外側リング１６ｂに当接し、破断した第１のブレード１２の代わりに第２のブレード１８が引張り圧力に対抗しながらフレキシブル管１０の伸びを規制してその破壊を防止した。

本実験により、フレキシブルチューブ１によれば、地震時等に第１のブレード１２が破断する以上の大きな軸方向の力がフレキシブルチューブ１に作用した場合でも、フレキシブル管１０の伸びをできるだけ規制して当該フレキシブル管１０の破壊を防止することが確認できた。

１フレキシブルチューブ、１０フレキシブル管、１２第１のブレード、１４継手部材、１６第１の固定リング、１７空隙、１８第２のブレード、２０第２の固定リング、２２ピン、３０円筒スリーブ

Claims

フレキシブル管と、
前記フレキシブル管の端部に接続された直管部と、
前記フレキシブル管に外装された第１のブレードと、
前記直管部の軸方向であって前記フレキシブル管側に近い基端側に前記第１のブレードの端部を固定する第１の固定部と、
前記第１のブレードに外装された第２のブレードと、
前記直管部の軸方向であって前記フレキシブル管側から離れた他端側に前記第２のブレードの端部を固定する第２の固定部を有し、
前記第２の固定部において前記第２のブレードを前記直管部に連結する連結部の軸方向破断強度が、前記第１のブレード及び前記第２のブレードの軸方向引張破断強度よりも低いことを特徴とする伸長型フレキシブルチューブ。
前記第１のブレードと前記第２のブレードとの間には、空隙が形成されている請求項１に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記第１の固定部は、前記直管部に外装されて固定された第１の内側リングと、前記第１の内側リングに前記第１のブレードを介して外装された第１の外側リングを有し、前記第１のブレードと前記第１の外側リングが前記第１の内側リングに固定されている請求項１又は請求項２に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記内側リングが前記直管部を加工して該直管部に一体的に形成されている請求項３に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記第２の固定部は、前記直管部に外装されて固定された第２の内側リングと、前記第１の内側リングに外装された第２の外側リングを有し、前記第２の外側リングに前記第２のブレードが固定されており、前記第２の内側リングと前記第２の外側リングが前記連結部によって連結されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記第２の内側リングが前記直管部を加工して該直管部に一体的に形成されている請求項５に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記第２の内側リング、前記第２の外側リング、前記第２のブレードを径方向に貫通する孔が形成されるとともに、前記孔に連結ピンがはめ込まれており、前記連結ピンが前記連結部を構成している請求項５又は請求項６に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記連結部は、リベット、カシメ、点溶接、ろう付け、接着剤のいずれか或いは、それらの複数を含む請求項１から７のいずれか一項に記載の伸長型フレキシブルチューブ。
前記連結部が、前記軸方向を中心とする周方向に等間隔に配置されている請求項１から８のいずれか一項に記載の伸長型フレキシブルチューブ。