JP2016070418A - 配管接続方法および配管接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接続される配管同士に据付誤差があっても、現場作業だけで配管同士を接続することができ、且つ液密性を確保できる配管接続方法を提供する。
【解決手段】配管接続方法は、第１の配管４０の小径フランジ部４３に隣接した、第１の配管４０の大径フランジ部４４と、第２の配管５１のフランジ５２との間に、小径フランジ部４３と第２の配管のフランジ５２との間に隙間Ｓができるように弾性スペーサを挟み、この状態で、大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２とを互いに締結して、第１の配管４０と第２の配管５１を連結する。そして、第１の配管４０と第２の配管５１の内面に、隙間の内側開口端を閉じるようにゴムシートを貼付し、弾性スペーサに形成された貫通孔を通じて隙間に樹脂６０を注入して、隙間を樹脂６０で充填する。樹脂６０が硬化した後で、ゴムシートおよび弾性スペーサを取り外す。
【選択図】図９

Description

本発明は、ポンプの吐出管などの配管を既設の配管に接続するための配管接続方法および配管接続構造に関する。

ポンプを設置する場合、回転軸や羽根車などの回転体の水平度および鉛直度だけでなく、羽根車が収容されるインペラケーシングや吐出管の水平度および鉛直度も厳密に調整することが必要とされる。これは、ポンプの据え付け状態を安定させることで、回転体が回転しているときの異常振動の発生を防止するためである。

このように設置されたポンプの吐出管を、ポンプ機場の既設の配管と接続する場合、吐出管の水平度および鉛直度に対して、既設配管の水平度および鉛直度がずれている場合がある。例えば、吐出管のフランジに対して、既設配管のフランジが傾いている場合、ポンプの吐出管を既設の配管に正しく接続することができない。既設配管のフランジボルト孔の振り分けが吐出管のフランジボルト孔の振り分け中心とずれている場合も、吐出管のフランジを既設配管のフランジに正しく接続することができない。本明細書では、このような既設配管の水平度および鉛直度のずれおよびフランジボルト孔のずれを、据付誤差と称する。

据付誤差への対策として、従来は、吐出管と既設の配管との間に短管を設け、当該短管のフランジが既設配管のフランジと合うように短管を加工していた。具体的には、短管のフランジが既設配管のフランジと合うように微調整した状態で、当該フランジを現場で短管に仮溶接し、フランジが仮溶接された短管を工場に持ち帰って正規の溶接を完了させていた。このような短管は、一般に「現合管」と呼ばれている。

しかしながら、このような現合管工法では、一旦仮溶接した短管を工場に持ち帰って正規の溶接を行うため、ポンプの施工期間が増大し、また設置コストが増大してしまう。特に、現合管がナイロンコーティングなどを配管内面に施したライニング管の場合は、正規の溶接が完了した後でなければ、コーティングを実施することができないので、ポンプの施工期間が大きく延びてしまう。

特許文献１に開示されるようなルーズフランジ管を、現合管の代わりに使用することで、据付誤差を吸収する方法がある。しかしながら、ルーズフランジ管は、配管の長手方向のずれを吸収することはできるが、フランジ面の傾きや、フランジボルト孔のずれなどの据付誤差を吸収することは難しい。また、ルーズフランジ管は、Ｏリングなどのゴム製シール部材を使用する。したがって、大きな据付誤差がある場合には、シール部材の一部のみが変形するので、ルーズフランジ管では液密性を確保することが難しい。

特許文献２には、伸縮可撓管継手を用いて、据付誤差が発生した配管同士を接続する技術が開示されている。しかしながら、この伸縮可撓管継手は構造が複雑であり非常に高価である。したがって、この伸縮可撓管継手を採用すると経済的効果が小さい。また、特許文献２の伸縮可撓管継手は、成形パッキンなどのゴム製シール部材を使用する。したがって、大きな据付誤差がある場合には、シール部材の一部のみが変形するので、特許文献２に記載される伸縮可撓管継手では液密性を確保することが難しい。

特許第５３０６８６４号公報 特開平５−１６４２７９号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、接続される配管同士に据付誤差があっても、現場作業だけで配管同士を接続することができ、且つ液密性を確保できる配管接続方法および配管接続構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の一態様は、第１の配管の小径フランジ部と、第２の配管のフランジとが互いに対面するように、前記第１の配管を前記第２の配管に対して配置し、前記小径フランジ部に隣接した、前記第１の配管の大径フランジ部と、前記第２の配管のフランジとの間に、前記小径フランジ部と前記第２の配管のフランジとの間に隙間ができるように弾性スペーサを挟み、前記弾性スペーサを挟んだ状態で、前記大径フランジ部と前記第２の配管のフランジとを互いに締結して、前記第１の配管と前記第２の配管を連結し、前記第１の配管と前記第２の配管の内面に、前記隙間の内側開口端を閉じるようにゴムシートを貼付し、前記弾性スペーサに形成された第１の貫通孔を通じて前記隙間に樹脂を注入しながら、前記弾性スペーサに形成された第２の貫通孔を通じて前記隙間から空気を抜くことで、前記隙間を樹脂で充填し、前記隙間内の前記樹脂を硬化させ、前記樹脂が硬化した後で、前記ゴムシートおよび前記弾性スペーサを取り外すことを特徴とする配管接続方法である。

本発明の好ましい態様は、前記ゴムシートおよび前記弾性スペーサを取り外した後で、前記硬化した樹脂と前記小径フランジ部との間、または前記硬化した樹脂と前記第２の配管のフランジとの間に、シール材を挿入することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記大径フランジ部は、前記小径フランジ部から切り離された遊動フランジとして構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ゴムシートが貼付された後で、前記ゴムシートを、前記第１の配管と前記第２の配管の内面にゴムシート固定治具により押圧することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記第１の貫通孔は前記弾性スペーサの最下部に形成され、前記第２の貫通孔は前記弾性スペーサの最上部に形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔には、中空パイプが挿入されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１の配管は、ポンプの吐出管に接続される短管であり、前記第２の配管は、ポンプ機場に配置された既設配管であることを特徴とする。

本発明の他の態様は、既設配管のフランジに対面する小径フランジ部、および該小径フランジ部に隣接する大径フランジ部を有する短管と、前記小径フランジ部と前記既設配管のフランジとの間の隙間に充填された、硬化した樹脂と、前記大径フランジ部と前記既設配管のフランジとを締結する締結部材と、を備えたことを特徴とする配管接続構造である。

本発明の好ましい態様は、前記硬化した樹脂と前記小径フランジ部との間、または前記硬化した樹脂と前記既設配管のフランジとの間に配置されたシール材をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記大径フランジ部は、前記小径フランジ部から切り離された遊動フランジとして構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記硬化した樹脂は、硬化したエポキシ樹脂であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記短管は、水平に延びることを特徴とする。

本発明によれば、第１の配管（短管）と第２の配管（既設配管）との間に据付誤差があっても、小径フランジ部と第２の配管のフランジとの間の隙間に充填された樹脂によって、当該据付誤差を吸収することができる。樹脂は、配管を接続する現場で上記隙間に注入することができるので、第１の配管を、当該第１の配管に対して据付誤差のある第２の配管に現場作業で接続することができる。また、硬化した樹脂は、小径フランジ部と第２の配管のフランジとに密着している。したがって、この硬化した樹脂によって、第１の配管と第２の配管内を流れる流体のシールが達成されるので、第１の配管と第２の配管との接続部分の液密性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る配管接続方法によって接続された配管を備えた立軸ポンプの一例を示す概略断面図である。 第１の配管のフランジが第２の配管のフランジと対面するように、第１の配管が配置された状態を示す模式図である。 第１の配管の大径フランジ部と第２の配管のフランジとが締結部材により締結された状態を示す模式図である。 ゴムシートが第１の配管と第２の配管の内面に貼付された状態を示す模式図である。 ゴムシート固定治具の一例を示した平面図である。 第１の配管のフランジと第２の配管のフランジとの間の隙間が樹脂で満たされる前の図４のＡ−Ａ線断面図である。 中空パイプから隙間に樹脂を注入する様子を示した部分分解斜視図である。 第１の配管のフランジと第２の配管のフランジとの間の隙間が樹脂で満たされた後の図４のＡ−Ａ線断面図である。 樹脂が硬化した後の、第１の配管と第２の配管との接続部を示す模式図である。 大径フランジ部が小径フランジ部と一体に形成された構成を示す模式図である。 硬化した樹脂と小径フランジ部の間に挟まれたシール材を示す模式図である。 本発明の配管接続方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の配管接続方法および配管接続構造の実施形態について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配管接続方法によって接続された配管を有する立軸ポンプの一例を示す概略断面図である。図１に示される立軸ポンプは、吸込ベルマウス１ａおよびポンプボウル１ｂを有するインペラケーシング１と、インペラケーシング１を吸込水槽３０内に吊り下げる吊下管２と、吊下管２の上端に接続される吐出曲管３と、吐出曲管３の吐出側に接続される吐出管４と、インペラケーシング１内に収容される羽根車１０と、羽根車１０が固定される回転軸１５と、回転軸１５を回転させるための駆動機２５と、を備えている。吐出管４は水平に延びている。

吊下管２は、揚水されるべき水が流れ込む吸込水槽３０の上部のポンプ据付床６に形成された挿通孔７を通して下方に延び、吊下管２の上端に設けられた据付用ベース８を介してポンプ据付床６に固定される。回転軸１５は、吐出曲管３、吊下管２、及びインペラケーシング１内を通って鉛直方向に延びている。回転軸１５は、水中軸受１７、中間軸受１８、および外軸受１９に回転自在に支持されている。

吸込ベルマウス１ａは、吸込水槽３０内で下方を向いて開口し、吸込ベルマウス１ａの上端はポンプボウル１ｂの下端に固定されている。羽根車１０は、回転軸１５の下端に固定されており、羽根車１０と回転軸１５とは一体的に回転するようになっている。この羽根車１０の二次側（吐出側）には、複数のガイドベーン１６が配置されている。これらのガイドベーン１６はポンプボウル１ｂの内周面に固定されている。回転軸１５を回転自在に支持する水中軸受１７は、ポンプボウル１ｂに収容されており、羽根車１０の上方に位置している。同様に回転軸１５を回転自在に支持する中間軸受１８は、吊下管２に収容され、外軸受１９は、吐出曲管３の外部で当該吐出曲管３に固定されている。

吐出管４には、吐出弁２４が設けられている。この吐出弁２４は、立軸ポンプの駆動機２５が運転されていないときは閉じられており、駆動機２５が起動されると、図示しない制御部により、吐出弁２４が開かれるように構成されている。本実施形態では、吐出弁２４は、電動弁から構成されている。駆動機２５および吐出弁２４は、図示しない制御部に接続されていて、この制御部によって、駆動機２５の始動および停止と、吐出弁２４の開閉動作とが制御される。

立軸ポンプの羽根車１０の回転によって昇圧された水が吐き出される吐出水槽３１には、吐出水槽３１の壁面５０を貫通して、当該吐出水槽３１内で開口する既設配管５１が設けられている。既設配管５１の吐出側端部には、吐出水槽３１からの水の逆流を防止する逆流防止弁としてのフラップ弁２３が設けられる。この既設配管５１は、立軸ポンプが据え付けられる前に設置されているので、水平度および鉛直度を厳密に管理して据え付けられた立軸ポンプの吐出管４に対して、据付誤差が発生している場合がある。そこで、本実施形態では、吐出管４と既設配管５１との間に短管４０を設け、この短管４０と既設配管５１とを以下に説明する配管接続方法で接続することにより据付誤差を吸収する。その結果、吐出管４を、短管４０を介して既設配管５１に接続することができる。

本実施形態では、まず、ポンプの吐出管４に接続される短管（以下、第１の配管と称する）４０とポンプ機場に配置された既設配管５１（以下、第２の配管と称する）とを接続するために、図２に示すように、第１の配管４０のフランジ４１が第２の配管５１のフランジ５２と対面するように、第１の配管４０が配置される。第１の配管４０および第２の配管５１は、いずれも水平に延びている。第１の配管４０のフランジ４１は、第２の配管５１のフランジ５２に対面する小径フランジ部４３と、小径フランジ部４３よりも大きな直径を有する大径フランジ部４４とを備える。大径フランジ部４４は小径フランジ部４３に隣接している。大径フランジ部４４は小径フランジ部４３から切り離された遊動フランジとして構成されており、小径フランジ部４３に対してある程度移動できるようになっている。

小径フランジ部４３の、第２の配管５１のフランジ５２に対面する面は、第１の配管４０および第２の配管５１の内部を流れる流体の漏れを防止するためのフランジシール面４３ａを構成する。同様に、第２の配管５１のフランジ５２の、小径フランジ部４３に対面する面は、第１の配管４０および第２の配管５１の内部を流れる流体の漏れを防止するためのフランジシール面５２ａを構成する。大径フランジ部４４の外径は、第２の配管５１のフランジ５２の外径と等しくなっている。

次に、図３に示すように、小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２との間に隙間Ｓができるように、大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２との間に弾性スペーサ４６を挟んで、大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２とを締結部材５４により締結する。弾性スペーサ４６は、円環状の形状を有する。

大径フランジ部４４には、締結部材５４が挿入される貫通孔５８が複数設けられる。第２の配管５１のフランジ５２および弾性スペーサ４６にも、締結部材５４が挿入される貫通孔５９および貫通孔４７がそれぞれ複数設けられる。締結部材５４は、ボルト５５とこのボルト５５に螺合するナット５６とで構成される。ボルト５５を貫通孔５８、貫通孔４７、および貫通孔５９に挿入した状態で、ナット５６を締め付け方向に回転させると、大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２とが締結される。これにより、第１の配管４０は、第２の配管５１に連結される。

大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２との間に挟まれた弾性スペーサ４６は、少なくともその一部が弾性材料から構成されたシールである。例えば、弾性スペーサ４６はスポンジガスケットである。弾性スペーサ４６として、鋼製または硬化樹脂製の環状スペーサと、環状のスポンジガスケットとを組み合わせた構成を採用してもよい。この場合、大径フランジ部４４は環状スペーサに接触し、第２の配管５１のフランジ５２はスポンジガスケットに接触する。

弾性スペーサ４６は小径フランジ部４３を囲むように配置されている。小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２との間に隙間Ｓができるように、弾性スペーサ４６は小径フランジ部４３の幅（厚み）よりも大きな幅（厚み）を有している。図３に示すように、第１の配管４０の水平度および鉛直度に対する第２の配管５１の水平度および鉛直度がずれているので、隙間Ｓの上部の幅Ｗ１は、下部の幅Ｗ２とは異なる。例えば、隙間Ｓの上部の幅Ｗ１が１０ｍｍであるときに、隙間Ｓの下部の幅Ｗ２は５ｍｍである。

次に、図４に示されるように、第１の配管４０と第２の配管５１の内面にゴムシート６１が貼付され、隙間Ｓの内側開口端がゴムシート６１の外面によって閉じられる。隙間Ｓの外側開口端は、上述した弾性スペーサ４６によって閉じられている。弾性スペーサ４６およびゴムシート６１は、隙間Ｓに注入される樹脂（後述する）が隙間Ｓから漏れ出すことを防止するために設けられる。ゴムシート６１は、第１の配管４０の小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２との間に形成された隙間Ｓの幅よりも広い幅を有している。ゴムシート６１は、例えば３ｍｍの厚さを有する。ゴムシート６１によって隙間Ｓの内側開口端がその全周に亘って閉じられると、隙間Ｓは、小径フランジ部４３、第２の配管のフランジ５２、弾性スペーサ４６、およびゴムシート６１によって形成された密閉空間となる。

ゴムシート６１を貼付した後で、このゴムシート６１は、ゴムシート固定治具により、第１の配管４０および第２の配管５１の内面に押圧されるのが好ましい。図５は、ゴムシート固定治具７０の一例を示した平面図であり、以下、図５を参照してゴムシート固定治具７０を説明する。

図５に示されるゴムシート固定治具７０は、鋼製シートを円環状に繋いだ外輪７１と、外輪７１の内側に配置される円環状の内輪７２とを有する。内輪７２から半径方向外方に複数の内輪ボルト部材７３が延び、内輪ボルト部材７３の位置に対応して、外輪７１から半径方向内方に複数の外輪ボルト部材７５が延びる。内輪ボルト部材７３と外輪ボルト部材７５にはねじ山が設けられており、長さ調整ナット７４がこれらねじ山に螺合する。したがって、内輪ボルト部材７３は、対応する外輪ボルト部材７５と長さ調整ナット７４により連結されている。

長さ調整ナット７４を一方向に回すと、内輪ボルト部材７３と外輪ボルト部材７５との間の距離が延びるように、内輪ボルト部材７３と外輪ボルト部材７５のねじ山は構成されている。長さ調整ナット７４を逆方向に回すと、内輪ボルト部材７３と外輪ボルト部材７５との間の距離は縮む。

長さ調整ナット７４を逆方向に回転させて、外輪７１の外径を第１の配管４０および第２の配管５１の内径よりも小さくすることにより、ゴムシート固定治具７０をゴムシート６１が貼付されている位置まで運ぶことができる。第１の配管４０および第２の配管５１内で長さ調整ナット７４を回転させて、外輪７１の直径を大きくし、外輪７１の外周面によってゴムシート６１を第１の配管４０と第２の配管５１の内面に対して押し付ける。

このように、ゴムシート６１は第１の配管４０と第２の配管５１の内面に押されているので、高圧の樹脂を密閉空間である隙間Ｓに注入しても、この樹脂が第１の配管４０と第２の配管５１の内面側へ漏洩することがない。なお、ゴムシート固定治具７０は、図５に示した例に限定されない。例えば、ゴムシート固定治具７０として、第１の配管４０と第２の配管５１の内径と略同一の外径を有する止水プラグを用いてもよい。このような止水プラグは、市場で入手可能である。

図６は、隙間Ｓに樹脂を注入する前の図４のＡ−Ａ線断面図である。図６に示されるように、隙間Ｓに連通する複数の貫通孔８０が弾性スペーサ４６に設けられる。全ての貫通孔８０は、弾性スペーサ４６の外周面から内周面まで延び、隙間Ｓに連通している。図６に示される実施形態では、２つの貫通孔８０が、円環状の弾性スペーサ４６の最上部と最下部に設けられている。樹脂は最下部に設けられた貫通孔８０から注入され、最上部の貫通孔８０は空気抜き孔として利用される。

弾性スペーサ４６の中心点Ｏを通って水平に延びるＸ軸の方向を０°としたときに、図６に示した実施形態の２つの貫通孔８０は、９０°の位置と２７０°の位置に設けられている。貫通孔８０を３つ以上設けることもできる。例えば、４つの貫通孔８０を、４５°の位置、９０°の位置、１３５°の位置、および２７０°の位置に設けてもよい。あるいは、６つの貫通孔８０を、４５°の位置、９０°の位置、１３５°の位置、２２５°の位置、２７０°の位置、および３１５°の位置に設けてもよい。

いずれの場合でも、樹脂は、最も下に位置する２７０°の位置にある貫通孔８０から注入され、それ以外の貫通孔８０は、空気抜き孔および樹脂の充填確認用孔として用いられる。すなわち、貫通孔８０から樹脂が流れ出してきた場合に、作業者は、樹脂が当該貫通孔８０の位置まで到達したことを確認することができる。このように３つ以上の貫通孔８０を設けると、樹脂が隙間Ｓに注入されていく位置を下から順番に確認することができるので、樹脂を隙間Ｓ全体に確実に充填することが可能となる。したがって、信頼性の高い樹脂充填作業を行うことが可能となる。

弾性スペーサ４６が大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２との間に挟まれる前に、弾性スペーサ４６に貫通孔８０を予め形成してもよく、あるいは弾性スペーサ４６が大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２との間に挟まれた状態で、弾性スペーサ４６に貫通孔８０を形成してもよい。

図７は、貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１から隙間Ｓに樹脂を注入する様子を示した部分分解斜視図である。図７では、ゴムシート固定治具７０の図示は省略されている。図８は、隙間Ｓが樹脂で満たされた後の図４のＡ−Ａ線断面図である。図７および図８に示されるように、貫通孔８０には、中空パイプ８１が挿入されるのが好ましい。例えば、２７０°の位置にある貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１を通じて、樹脂６０を容易に隙間Ｓに注入することができる。また、４５°の位置、９０°の位置、１３５°の位置、２２５°の位置、および３１５°の位置にある貫通孔８０に中空パイプ８１を挿入しておくと、樹脂が当該中空パイプ８１を通って流れ出すので、作業者は、樹脂６０の充填確認を容易かつ確実に行うことができる。樹脂６０が流れ出した後の中空パイプ８１を折り曲げてその内部の流路を閉じることにより、当該中空パイプ８１から樹脂が流れ出すことを容易に止めることができる。

図７に示されるように、樹脂６０は、中空パイプ８１に配管８３を介して接続されるグリスガンなどの充填機８６により隙間Ｓに注入される。上述したように、樹脂６０は、弾性スペーサ４６の最も低い位置にある（すなわち、２７０°の位置にある）貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１から注入される。弾性スペーサ４６の最も高い位置にある（すなわち、９０°の位置にある）貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１は、空気抜き孔として利用される。隙間Ｓは、貫通孔８０以外は、小径フランジ部４３、第２の配管のフランジ５２、弾性スペーサ４６、およびゴムシート６１によって密封されているので、樹脂６０を隙間Ｓ全体に充填することができる。

隙間Ｓに充填される樹脂６０は、例えば、主剤と硬化剤との混合体からなる２液タイプのエポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂は、時間経過と共に硬化する。樹脂６０が硬化した後で、弾性スペーサ４６およびゴムシート６１が取り外される。図９は、樹脂が硬化した後の、第１の配管４０と第２の配管５１との接続部を示す模式図である。図９では、弾性スペーサ４６とゴムシート６１が取り外されている。図９に示されるように、小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２との間には、硬化した樹脂６０が挟まれている。このように流動性のある樹脂６０を、小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２との間の隙間Ｓに充填して、その後、樹脂６０を硬化させることで、第１の配管４０に対する第２の配管５１のあらゆる据付誤差を樹脂６０が吸収することができる。

樹脂６０は、配管を接続する現場で隙間Ｓに充填することができるので、第１の配管４０に対して据付誤差のある第２の配管５１を、当該第１の配管４０に現場作業で接続することができる。硬化した樹脂６０は、小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２とに密着しているので、この硬化した樹脂６０によって、第１の配管４０と第２の配管５１内を流れる流体の漏洩を防止するシールを達成することができる。したがって、第１の配管４０と第２の配管５１との接続部分の液密性を確保することができる。

上述の実施形態では、大径フランジ部４４は、小径フランジ部４３から切り離された遊動フランジとして構成されており、小径フランジ部４３に対して回転し、かつ傾くことが可能となっている。このような構成により、第２の配管５１のフランジ５２に形成される貫通孔５９が正規の位置からずれていても、大径フランジ部４４の貫通孔５８を貫通孔５９の位置に合わせることができる。したがって、貫通孔５９と大径フランジ部４４の貫通孔５８とに締結部材５４としてのボルト５５を挿入することができる。

据付誤差が小さい場合は、大径フランジ部４４が小径フランジ部４３と一体に形成されてもよい。図１０は、大径フランジ部４４が小径フランジ部４３と一体に形成された構成を示す模式図である。据付誤差が小さく、第２の配管５１のフランジ５２の貫通孔５９と、大径フランジ部４４の貫通孔５８とが大きくずれていない場合は、図１０に示されるようなフランジ４１を用いることができる。大径フランジ部４４が小径フランジ部４３と一体に形成されたフランジ４１として、ＪＩＳ規格に規定されるＲＦフランジを用いてもよい。

弾性スペーサ４６を取り外すときや、立軸ポンプのメンテナンスのときなど、第１の配管４０を第２の配管５１から切り離すことが必要な場合がある。また、樹脂６０の硬化面を確認するために、第１の配管４０を第２の配管５１から切り離すことが必要な場合もある。しかしながら、硬化した樹脂６０は、小径フランジ部４３および第２の配管５１のフランジ５２に接着されているため、小径フランジ部４３または第２の配管５１のフランジ５２を樹脂６０から切り離すことが困難なことがある。

そこで、樹脂６０を隙間Ｓに充填する前に、小径フランジ部４３のフランジシール面４３ａ（すなわち、小径フランジ部４３における樹脂６０との接触面、図２乃至図４参照）にテフロン（登録商標）被膜を予め形成しておくことが好ましい。テフロン（登録商標）被膜は、テフロン（登録商標）スプレーをフランジシール面４３ａに吹き付けることによって形成することができる。テフロン（登録商標）被膜は、樹脂６０に接着されないので、小径フランジ部４３を樹脂６０から容易に切り離すことができる。

なお、第２の配管５１のフランジ５２のフランジシール面５２ａ（すなわち、フランジ５２における樹脂６０との接触面、図２乃至図４参照）にテフロン（登録商標）被膜を形成してもよい。この場合、樹脂６０は小径フランジ部４３に接着される一方で、フランジ５２は樹脂６０から容易に切り離すことができる。

一旦、第１の配管４０を第２の配管５１から外した後は、樹脂６０が剥がされたフランジシール面と樹脂６０との間にシール材を挿入して、液密性を確保することが好ましい。例えば、硬化した樹脂６０が、小径フランジ部４３のフランジシール面４３ａから切り離された場合は、硬化した樹脂６０と小径フランジ部４３の間にシール材を挿入してから、第１の配管４０と第２の配管５１とを接続する。あるいは、硬化した樹脂６０が、第２の配管５１のフランジ５２のフランジシール面５２ａから切り離された場合は、硬化した樹脂６０と第２の配管５１のフランジ５２との間にシール材を挿入してから、第１の配管４０と第２の配管５１とを接続する。

図１１は、硬化した樹脂６０と小径フランジ部４３の間に挟まれたシール材６５を示す模式図である。シール材６５は、硬化した樹脂６０と小径フランジ部４３の間に配置され、この状態で、第１の配管４０のフランジ４１と第２の配管５１のフランジ５２とが締結部材５４により連結される。シール材６５は、締結部材５４を構成するボルト５５が挿通される複数の貫通孔を有している。これらの貫通孔にボルト５５が挿入されることにより、シール材６５が位置決めされる。したがって、第１の配管４０と第２の配管５１とを締結部材５４により連結するときの作業効率を高めることができる。シール材６５は、例えば、ゴムガスケットであり、市販のゴムガスケットを使用することができる。

図１２は、本発明の配管接続方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。図１２のフローチャートは、樹脂６０の硬化面を確認するために、樹脂６０が硬化した後で、小径フランジ部４３を硬化した樹脂６０から切り離す実施形態を示している。

まず、第１の配管４０の小径フランジ部４３のフランジシール面４３ａと、第２の配管５１のフランジ５２のフランジシール面５２ａをアルコールなどを用いて清掃する（ステップ１）。次いで、小径フランジ部４３のフランジシール面４３ａにテフロン（登録商標）スプレーを用いてテフロン（登録商標）被膜を形成する（ステップ２）。次いで、第１の配管４０のフランジ４１が第２の配管５１のフランジ５２と対面するように、第１の配管４０を第２の配管５１に対して位置合わせする（ステップ３）。次いで、小径フランジ部４３と第２の配管５１のフランジ５２との間に隙間Ｓができるように、大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２との間に弾性スペーサ４６が挟まれる（ステップ４）。さらに、弾性スペーサ４６に形成された貫通孔８０に中空パイプ８１が挿入される。大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２との間に弾性スペーサ４６を挟んだ状態で、大径フランジ部４４と第２の配管５１のフランジ５２とが締結部材５４により締結される（ステップ５）。

次いで、第１の配管４０と第２の配管５１の内面にゴムシート６１が貼付され、隙間Ｓの内側開口端がゴムシート６１によって閉じられる（ステップ６）。ゴムシート６１を貼付した後で、このゴムシート６１は、第１の配管４０と第２の配管５１の内面にゴムシート固定治具７０により押圧されるのが好ましい。次いで、流動性のあるエポキシ樹脂６０が用意され、充填機８６に詰め込まれる（ステップ７）。そして、エポキシ樹脂６０を、充填機８６を用いて、弾性スペーサ４６の最下部に設けられた貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１から隙間Ｓに注入する（ステップ８）。このとき、弾性スペーサ４６の最上部に設けた貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１は、空気抜き孔として機能する。弾性スペーサ４６の最上部に設けた貫通孔８０に挿入された中空パイプ８１から、エポキシ樹脂６０が流れ出てくるのが確認された後、エポキシ樹脂６０の注入が終了される（ステップ９）。

隙間Ｓがエポキシ樹脂６０で満たされた状態で、エポキシ樹脂６０を硬化させる（ステップ１０）。エポキシ樹脂６０が硬化した後で、ゴムシート６１およびゴムシート固定治具７０を取り外す（ステップ１１）。次いで、ナット５６をボルト５５から外し、第１の配管４０を第２の配管５１から切り離す（ステップ１２）。このとき、小径フランジ部４３のフランジ面４３ａには、テフロン（登録商標）被膜が形成されているので、小径フランジ部４３を硬化した樹脂６０から容易に剥がすことができる。このとき、弾性スペーサ４６を取り外す。次いで、隙間Ｓの全体がエポキシ樹脂６０で完全に満たされているか否かを樹脂６０の硬化面から確認する（ステップ１３）。隙間Ｓの全体がエポキシ樹脂６０で満たされていれば、小径フランジ部４３と硬化した樹脂６０との間にシール材６５を配置して（ステップ１４）、第１の配管４０のフランジ４１と第２の配管５１のフランジ５２とを締結部材５４により接続する（ステップ１５）。その後、必要に応じて流体による耐圧試験を実施する。以上で、本実施形態の配管接続方法が完了する。

これまで説明してきた実施形態では、第１の配管４０と第２の配管５１とが断面が円形状の円管として構成されている。しかしながら、本発明の配管接続方法と配管接続構造は、第１の配管４０と第２の配管５１とが断面が矩形状の矩形管であっても適用することができる。２０００ｍｍ以上の大口径配管の場合、製作の都合から矩形管となることが多い。大口径の配管の場合、僅かな据付誤差であってもフランジ端面では大きなずれを生じてしまう。そのため、従来のルーズフランジ短管では、フランジ端面のずれを吸収することができない。また、現合管を現場で仮溶接する場合には、溶接作業が大掛かりとなり、作業者の負担が大きい。本発明の配管接続方法および配管接続構造は、現場での溶接作業を伴わずに大きなずれを吸収することができるので、非常に有効な技術である。

また、上述の実施形態では、立軸ポンプの吐出管４に対して本発明の配管接続方法および配管接続構造を適用した例を説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、横軸ポンプの吐出管に対しても適用が可能である。その他にも、現合管を必要とするような据付誤差が発生している配管接続部位であれば、本発明を適用することができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ インペラケーシング
１ａ 吸込ベルマウス
１ｂ ポンプボウル
２ 吊下管
３ 吐出曲管
４ 吐出管
６ ポンプ据付床
７ 挿通孔
８ 据付用ベース
１０ 羽根車
１５ 回転軸
１６ ガイドベーン
１７ 水中軸受
１８ 中間軸受
１９ 外軸受
２３ 逆流防止弁
２４ 吐出弁
２５ 駆動機
３０ 吸込水槽
３１ 吐出水槽
４０ 第１の配管（短管）
４１ フランジ
４３ 小径フランジ部
４３ａ フランジシール面
４４ 大径フランジ部
４６ 弾性スペーサ
４７ 貫通孔
５０ 壁面
５１ 第２の配管（既設配管）
５２ フランジ
５２ａ フランジシール面
５４ 締結部材
５５ ボルト
５６ ナット
５８ 貫通孔
５９ 貫通孔
６０ 樹脂
６１ ゴムシート
６５ シール材
７０ ゴムシート固定治具
７１ 外輪
７２ 内輪
７３ 内輪ボルト部材
７４ 長さ調整ナット
７５ 外輪ボルト部材
８０ 貫通孔
８１ 中空パイプ
８３ 配管
８６ 充填機

Claims (13)

1. 第１の配管の小径フランジ部と、第２の配管のフランジとが互いに対面するように、前記第１の配管を前記第２の配管に対して配置し、
   前記小径フランジ部に隣接した、前記第１の配管の大径フランジ部と、前記第２の配管のフランジとの間に、前記小径フランジ部と前記第２の配管のフランジとの間に隙間ができるように弾性スペーサを挟み、
   前記弾性スペーサを挟んだ状態で、前記大径フランジ部と前記第２の配管のフランジとを互いに締結して、前記第１の配管と前記第２の配管を連結し、
   前記第１の配管と前記第２の配管の内面に、前記隙間の内側開口端を閉じるようにゴムシートを貼付し、
   前記弾性スペーサに形成された第１の貫通孔を通じて前記隙間に樹脂を注入しながら、前記弾性スペーサに形成された第２の貫通孔を通じて前記隙間から空気を抜くことで、前記隙間を樹脂で充填し、
   前記隙間内の前記樹脂を硬化させ、
   前記樹脂が硬化した後で、前記ゴムシートおよび前記弾性スペーサを取り外すことを特徴とする配管接続方法。
2. 前記ゴムシートおよび前記弾性スペーサを取り外した後で、前記硬化した樹脂と前記小径フランジ部との間、または前記硬化した樹脂と前記第２の配管のフランジとの間に、シール材を挿入することを特徴とする請求項１に記載の配管接続方法。
3. 前記大径フランジ部は、前記小径フランジ部から切り離された遊動フランジとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配管接続方法。
4. 前記ゴムシートが貼付された後で、前記ゴムシートを、前記第１の配管と前記第２の配管の内面にゴムシート固定治具により押圧することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配管接続方法。
5. 前記第１の貫通孔は前記弾性スペーサの最下部に形成され、前記第２の貫通孔は前記弾性スペーサの最上部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配管接続方法。
6. 前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔には、中空パイプが挿入されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配管接続方法。
7. 前記樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の配管接続方法。
8. 前記第１の配管は、ポンプの吐出管に接続される短管であり、
   前記第２の配管は、ポンプ機場に配置された既設配管であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の配管接続方法。
9. 既設配管のフランジに対面する小径フランジ部、および該小径フランジ部に隣接する大径フランジ部を有する短管と、
   前記小径フランジ部と前記既設配管のフランジとの間の隙間に充填された、硬化した樹脂と、
   前記大径フランジ部と前記既設配管のフランジとを締結する締結部材と、
   を備えたことを特徴とする配管接続構造。
10. 前記硬化した樹脂と前記小径フランジ部との間、または前記硬化した樹脂と前記既設配管のフランジとの間に配置されたシール材をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の配管接続構造。
11. 前記大径フランジ部は、前記小径フランジ部から切り離された遊動フランジとして構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の配管接続構造。
12. 前記硬化した樹脂は、硬化したエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の配管接続構造。
13. 前記短管は、水平に延びることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の配管接続構造。

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