JP2014200835A - 補強リブ板 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく隅肉溶接の溶接部における応力集中部分を低減させる補強リブ板を提供する。
【解決手段】流体が流れる主配管２と主配管２の径方向から接続され主配管２よりも管径が小さい分岐配管３の接合を補強する補強リブ板１に関する。主配管２の外周２ａと分岐配管３の外周３ａに隅肉溶接されるリブ本体部５と、リブ本体部５から主配管３の周方向に沿うように張り出され主配管３の外周３ａに隅肉溶接される張出部６と、を有したことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主配管と分岐配管との接合を補強する補強リブ板に関する。

従来、主配管と分岐配管との接合を補強する方法のひとつとして主配管の外周と分岐配管の外周を補強リブ板で隅肉溶接して補強することが行われている。補強リブ板は、例えば、船舶に備えられている歯車装置給油配管系（エンジン等の歯車装置に潤滑油を供給するための配管系）において、エンジンの振動等が伝達しやすい位置にある溶接部等に設けられている。すなわち、溶接部の剛性を高くして(変形しにくくして)、振動を抑制することを目的として、取り付けられている。ここで、主配管及び分岐配管は、エンジンの振動、あるいは、中を流れる流体によりその径方向に振動する。その振動は、補強リブ板や隅肉溶接の溶接部（以下、隅肉溶接部）に応力を発生させる。ここで、隅肉溶接部の疲労強度は、補強リブ板の疲労強度と比較して非常に弱くなっている。従って、継続して補強リブ板や隅肉溶接部に応力が発生すると、隅肉溶接部に疲労き裂が生じていた。

そこで、隅肉溶接部をグラインダー等により切削、研削処理したり、ＴＩＧやプラズマ等により再溶融したりして隅肉溶接部を滑らかに再加工して隅肉溶接部への応力集中を軽減し、疲労強度の向上を図っていた。

また、下記の特許文献１は、隅肉溶接の止端部への応力集中を軽減する発明を開示している。特許文献１に記載の発明は、主板とリブ板を隅肉溶接により接合した溶接継手において、主板に対して、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を隅肉溶接の止端部を被覆するように主板と隅肉溶接部に固着し、隅肉溶接の止端部に掛かる応力集中を繊維強化プラスチックにより分散させる発明である。この発明は、隅肉溶接の止端部への応力集中を分散し、隅肉溶接継手の疲労強度を向上させることができる。

特開平８−２４３７７８号公報

しかし、この特許文献１の発明は、隅肉溶接の止端部への応力集中のみに着目して発明された技術であり、溶接部の特定箇所に応力が集中するのを防止することが考慮されていなかった。また、溶接後に繊維強化プラスチックで被覆する工程が増えるとともに、部品点数が増えるという問題もあった。

そこで、本発明は、部品点数を増加させることなく隅肉溶接部の特定箇所への応力集中を低減させる補強リブ板を提供することを目的とする。

流体が流れる主配管と前記主配管の径方向から接続され前記主配管よりも管径が小さい分岐配管の接合を補強する補強リブ板に関する。前記主配管の外周と前記分岐配管の外周に隅肉溶接されるリブ本体部と、前記リブ本体部から前記主配管の周方向に沿うように張り出され前記主配管の外周に隅肉溶接される張出部と、を有したことを特徴とする補強リブ板に係る。

前記補強リブ板において、前記張出部は、幅が前記分岐配管の周方向に進むに従って小さくなるか同じであることが好ましい。

前記補強リブ板において、前記張出部は、前記分岐配管の軸線と前記主配管の軸線に直交する仮想直線まで主配管の周方向に延設されていることが好ましい。

前記補強リブ板において、前記張出部は、前記リブ本体部の一辺の一部から張り出すことができる。

前記補強リブ板において、前記張出部は、前記リブ本体部の一辺の全部から張り出すことができる。

本発明の補強リブ板によれば、部品点数を増加させることなく隅肉溶接部の特定箇所への応力集中を低減することができる。

（Ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る補強リブ板が主配管と分岐配管の接合を補強する様子を示した図である。（Ｂ）は、本発明の第一の実施形態に係る補強リブ板の第一変形例を示した図である。 （Ａ）は、張出部のない補強リブ板に対して応力が集中する箇所を示す図である。（Ｂ）は、本発明の補強リブ板に対して応力が集中する箇所を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る補強リブ板が主配管と分岐配管の接合を補強する様子を示した図である。（Ｂ）は、本発明の第二の実施形態に係る補強リブ板の第一変形例を示した図である。

図１（Ａ）を参照して、本発明の第一の実施形態に係る補強リブ板１を説明する。図１（Ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る補強リブ板１が主配管２と分岐配管３の接合を補強する様子を示した図である。

図１（Ａ）に示すように、主配管２は、断面が楕円形状の配管である。この主配管２には、断面が例えば円形状で主配管２より管径が小さい分岐配管３が接続されている。分岐配管３は、その軸線Ｌ３が主配管２の軸線Ｌ２に対して直交するように接続されている。補強リブ板１は、厚みを持った板状のリブ板で、流体が流れる主配管２と主配管２から流体が分岐して流れる分岐配管３の接合を補強する。この補強リブ板１は、分岐配管３の外周３ａの周りで、且つ、主配管２の軸線方向に直交する方向に左右一対配設されている。なお、分岐配管３の外周３ａの周りには、主配管２の軸線方向に沿って一対の図示しない通常のリブ板が配設される。

補強リブ板１は、分岐配管３の外周３ａ、分岐配管３のフランジ３ｂ、及び、主配管２の外周２ａに隅肉溶接されるリブ本体部５と、リブ本体部５から分岐配管３の周方向に沿うように張り出され主配管２の外周２ａに隅肉溶接される張出部６と、を有している。

リブ本体部５は、フランジ３ｂに隅肉溶接される直線部５ａと、分岐配管３の軸線方向に沿って分岐配管３の外周３ａに隅肉溶接される直線部５ｂと、直線部５ａの端から直線部５ｂと平行な線となる垂線５ｃと、垂線５ｃと交わる部分まで主配管２の周方向に沿って主配管２の外周２ａに隅肉溶接される曲線部５ｄと、で区切られる境界部分のことをいう。

ここで、直線部５ａと直線部５ｂとの交差部は、角が直線状に切り欠きされている。また、直線部５ｂと曲線部５ｄとの交差部は、角が円弧状に切り欠きされている。直線状の切り欠きは、分岐配管３のフランジ３ｂを本体の配管に溶接した際にできる隅肉溶接部（不図示）に補強リブ板１が接触しないように形成されたものである。また、円弧状の切り欠きは、分岐配管３を主配管２に溶接した際にできる隅肉溶接部（不図示）に補強リブ板１が接触しないように形成されたものである。

張出部６は、垂線５ｃの中央部と曲線部５ｄ（リブ本体部５の一辺の一部）から主配管２の周方向に沿うように張り出された部分である。この張出部６は、細長で幅が主配管２の周方向に進むに従って小さくなっている。この張出部６は、リブ本体部５の曲線部５ｄを伸長させる曲線部６ａと、曲線部６ａにつながれ張出部６の先端の幅となる直線部６ｂと、を有している。曲線部６ａは、リブ本体部５の曲線部５ｄと一体に接続され、直線部６ｂとともに主配管２の外周２ａに隅肉溶接される。

図２を参照して、本発明の補強リブ板１の作用及び効果を説明する。図２（Ａ）は、張出部６のない補強リブ板１に対して応力が集中する箇所を示す図である。図２（Ｂ）は、本発明の補強リブ板１に対して応力が集中する箇所を示す図である。張出部６のない補強リブ板１は、解析の結果、図２（Ａ）のＳで指す箇所に応力が集中することが判明している。隅肉溶接部８は、特に８Ａの箇所に応力が集中している。

本発明の第一実施形態の補強リブ板１によれば、主配管２の外周２ａに隅肉溶接される長さが張出部６により曲線部６ａ分延ばされる。更に、補強リブ板１は、幅が漸減しているため、応力が集中することなく張出部６に分散される。これにより、本発明の補強リブ板１は、部品点数を増やすことなく隅肉溶接部８のうち特に応力集中する８Ａ部分の応力を低減することができる。ここで、ビードである隅肉溶接部８は、必要に応じて、グラインダーにより切削、研削処理することにより滑らかに加工して更に隅肉溶接部８への応力集中を低減するようにできる。

本発明の補強リブ板１は、張出部６により隅肉溶接部８にかかる応力を低減することができる反面、張出部６を形成することにより補強リブ板１は、図２（Ｂ）のＳ'で示すように応力が集中する範囲が増えてしまう。しかしながら、補強リブ板１の疲労強度は、隅肉溶接部８の疲労強度と比較し、非常に強いため、結果として疲労き裂等の発生を低減することができる。

図１（Ｂ）を参照して、本発明の第一の実施形態に係る補強リブ板１の第一変形例を説明する。図１（Ｂ）は、本発明の第一の実施形態に係る補強リブ板１の第一変形例を示した図である。第一変形例に係る補強リブ板１は、張出部１６を除き、その基本的構成が上記実施形態と同様であるため、上記実施形態の補強リブ板１と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。

張出部１６は、垂線５ｃの中央部と曲線部５ｄから主配管２の周方向に沿うように張り出された部分である。この張出部１６は、細長で幅が主配管２の周方向に進むに従って小さくなっており、そして、途中から先端まで幅が同じ長さとなっている。張出部１６は、分岐配管３の軸線Ｌ３と直交する主配管２の長軸ＬＡを延ばした線（分岐配管３の軸線Ｌ３と主配管２の軸線Ｌ２に直交する仮想直線）に接触するまで周方向に沿って延設されている。図１（Ａ），（Ｂ）に示すとおり、張出部１６は、第一実施形態の張出部６より長くなっている。この張出部１６は、リブ本体部５の曲線部５ｄを一体に延ばす曲線部１６ａを有し、この曲線部１６ａは、主配管２の外周２ａに隅肉溶接される。

第一変形例の補強リブ板１によれば、張出部１６の曲線部１６ａにより主配管２の外周２ａに対する隅肉溶接される長さが第一実施形態と比較して長くなる。これにより、第一変形例の補強リブ板１は、第一実施形態と比較して更に隅肉溶接部８の特定箇所８Ａ（図２（Ｂ）参照）への応力集中を低減することができる。なお、張出部１６は、主配管２の外周２ａに沿って更に延ばすこともできる。しかし、これ以上延ばすと、例えば、引っ張り応力が発生する虞があるため、張出部１６の長さは、本変形例の長さが好ましい。

図３（Ａ）を参照して、本発明の第二の実施形態に係る補強リブ板１を説明する。図３（Ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る補強リブ板１が主配管２と分岐配管３の接合を補強する様子を示した図である。第二実施形態に係る補強リブ板１は、張出部２６を除き、その基本的構成が上記実施形態と同様であるため、上記実施形態の補強リブ板１と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。

張出部２６は、垂線５ｃ（リブ本体部５の一辺）の全部から主配管２の外周２ａに向かうように張り出された部分である。この張出部２６は、リブ本体部５との境界となる垂線５ｃと、リブ本体部５の曲線部５ｄを一体に延ばす曲線部２６ａと、曲線部２６ａにつながれ張出部の先端の幅となる直線部２６ｂと、直線部５ａの外端と直線部２６ｂの端を繋ぐ直線部２６ｃとで囲まれる領域をいう。

第二実施形態の補強リブ板１によれば、先に説明した実施例と同等の作用効果を奏することは勿論のこと、張出部２６は、垂線５ｃの全部から主配管２の外周に向かうように張り出されている為、補強リブ板１の全体の剛性を高めながら応力を低減させることができる。また、第二実施形態の補強リブ板１は、先の実施例と比較してシンプルな為、制作し易いという効果を奏する。

図３（Ｂ）を参照して、本発明の第二の実施形態に係る補強リブ板１の第一変形例を説明する。図３（Ｂ）は、本発明の第二の実施形態に係る補強リブ板１の第一変形例を示した図である。第二の実施形態に係る補強リブ板１の第一変形例は、張出部３６を除き、その基本的構成が上記実施形態と同様であるため、上記実施形態の補強リブ板１と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。

張出部３６は、垂線５ｃ（リブ本体部５の一辺）の全部から主配管２の外周２ａに向かうように張り出された部分である。

張出部３６は、リブ本体部５との境界となる垂線５ｃと、リブ本体部５の曲線部５ｄを一体に延ばす曲線部３６ａと、曲線部３６ａとつながれ張出部３６の先端の幅となる直線部３６ｂと、直線部３６ｂと直交し且つ垂線５ｃに平行な直線部３６ｃと、垂線５ｃと直線部３６ｃの端をつなぐ直線部３６ｄと、で囲まれる領域をいう。

第二実施形態の補強リブ板１の第一変形例によれば、先の実施例と同等の作用効果を奏することは勿論のこと、直線部３６ｃが垂線５ｃに対して平行であるため、張出部３６を形成することにより補強リブ板１にかかる応力に対する疲労強度を高めることができる。

なお、本発明の補強リブ板１は、上述の実施形態にのみ限定されるものではない。例えば、分岐配管３は、その軸線Ｌ３が主配管２の軸線Ｌ２に対して直交するように接続された態様で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、分岐配管３は、主配管２の径方向から接続されていれば良く、主配管２に対して傾けて接続されていても良い。

また、本発明の補強リブ板１は、図中、左右に一対配設される構成で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、二対配設しても良いし、三対配設しても良い。

また、補強リブ板１が分岐配管３のフランジ３ｂにも隅肉溶接された態様で説明したがこれに限定されるものではない。補強リブ板１は、必ずしもフランジ３ｂに隅肉溶接されていなくても良い。

また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 補強リブ板
２ 主配管
２ａ 外周
３ 分岐配管
３ａ 外周
５ リブ本体部
５ｃ 垂線
６ 張出部
１６ 張出部
２６ 張出部
３６ 張出部
Ｌ２ 主配管の軸線
Ｌ３ 分岐配管の軸線
Ｓ 応力集中範囲
Ｓ' 応力集中範囲
ＬＡ 主配管の長軸（分岐配管の軸線と主配管の軸線に直交する仮想直線）

Claims (5)

1. 流体が流れる主配管と前記主配管の径方向から接続され前記主配管よりも管径が小さい分岐配管の接合を補強する補強リブ板であって、
   前記主配管の外周と前記分岐配管の外周に隅肉溶接されるリブ本体部と、
   前記リブ本体部から前記主配管の周方向に沿うように張り出され前記主配管の外周に隅肉溶接される張出部と、を有したことを特徴とする補強リブ板。
2. 前記張出部は、幅が周方向に進むに従って小さくなるか同じであることを特徴とする請求項１に記載の補強リブ板。
3. 前記張出部は、前記分岐配管の軸線と前記主配管の軸線に直交する仮想直線まで主配管の周方向に延設されたことを特徴とする請求項２に記載の補強リブ板。
4. 前記張出部は、前記リブ本体部の一辺の一部から張り出されていることを特徴とする請求項３に記載の補強リブ板。
5. 前記張出部は、前記リブ本体部の一辺の全部から張り出されていることを特徴とする請求項３に記載の補強リブ板。

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