JP2018513336A - パイプフランジ - Google Patents

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    • F16L23/032Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially characterised by the shape or composition of the flanges

Abstract

【課題】【解決手段】円形のフランジプレート12を備え、このフランジプレート12は、このフランジプレート12をパイプ16の端部に取り付けるための中央のハブ14を有し、このハブ14は、パイプ16の端部の外径に密着して内部に受け入れるための第一の内径を有する第一環状部18と、パイプ16の端部の内径と実質的に等しいまたは大きい第二の内径を有する環状リップ20により形成される第二環状部とを有し、使用時には、ハブ14の内周に沿って、環状リップ20とパイプの端部との間に、溶接を施すことができる、パイプフランジ。【選択図】図1(b)

Description

本発明は、改良されたパイプフランジに関し、特に、他を排除するものではないが、差込み溶接フランジ(スリップオンフランジ)に関する。
パイプフランジは、典型的には、パイプを他のパイプまたは接続金具に接合するために、パイプの端部にリムを形成するプレートまたはリングである。フランジは、典型的には、その周囲に設けられた一連のボルト穴を有し、パイプをジョイントで締結することができる。2つのパイプの終端と終端との接続をフランジジョイントといい、接続片はそれぞれフランジを有し、これにより、パイプの終端が互いにボルト止めされる。典型的には、ゴム製のガスケットが、フランジジョイントの隣接するフランジの面の間に設けられる。ジョイントでの適切な封止を確保するためには、隣接するフランジの面ができるだけ滑らかで平坦なことが重要である。
差込み溶接フランジは、典型的には、パイプの終端に、フランジと接するパイプの外周を囲むように、内外周の双方で、隅肉溶接により接続される。内周部では、溶接裏をパイプと同じ内径に研削する必要がある。例えばゴムで裏打ちされたパイプに対して、パイプの内側からフランジの面への滑らかな推移を提供するために、溶接された領域の内側縁を丸めることが必要な場合もある。内径の周りの溶接領域の研削および丸め加工は労働集約的であり、それゆえ費用がかかる。仕上げの品質を制御することも困難であり、このため、完成品が、十分に滑らかでなかったり、平坦でなかったりすることがある。
パイプフランジは、種々の国際規格に準拠する種々の形状およびサイズで製造されている。選鉱、石油およびガス、化学および水のプラントでは、スラリーおよび/または流体および/または化学薬品を運ぶための鋼管が、ゴムライナまたはセラミックライナで被覆されることがある。ライナ被覆パイプを用いる場合、ライナ材を溶接部にも延ばして、この領域で増進した摩耗や腐食に対し、あらゆる脆弱性あるいは感受性を防止できることが重要である。
本発明は、パイプの端部への溶接がより容易で、より良好な仕上げが達成されることを可能にするパイプフランジを提供することを目的として開発された。本願発明について特にスリップオンフランジを参照して説明するが、本発明は、例えばラップジョイントフランジのような、他のタイプのパイプフランジにも適用可能であることが明らかである。
この明細書中の先行技術への言及は、説明目的のためにのみ提供するものであり、そのような先行技術がオーストラリアまたは他の場所における一般的な知識の一部であることを認めるものではない。
本発明のひとつの側面によれば、円形のフランジプレートを備え、このフランジプレートは、このフランジプレートをパイプの端部に取り付けるための中央のハブを有し、このハブは、パイプの端部の外径に密着して内部に受け入れるための第一の内径を有する第一環状部と、パイプの端部の内径と実質的に等しいまたは大きい第二の内径を有する環状リップにより形成される第二環状部とを有し、使用時には、ハブの内周に沿って、環状リップとパイプの端部との間に、溶接を施すことができるパイプフランジが提供される。
この構成の主な利点は、必要な場合、ハブの内周面上の溶接領域をパイプの内径まで容易に削り戻すことができ、フランジプレートの前面に影響を与えないことである。
好ましくは、環状リップとパイプの端部との間に、溶接材料を収容する環状間隙が設けられる。環状間隙は、少なくとも部分的に、パイプの端部に面する環状リップの壁を成形することによって形成されることが好都合である。好ましくは、パイプの端部に面する環状リップの壁は、斜めに形成され、パイプの端部に面する増加した表面積の環状面を形成する。
好ましくは、環状間隙は、パイプの端部を環状リップから離すことによって形成される。ハブには、第一の直径よりも小さいが第二の直径よりも大きい第三の内径を有する第三環状部が設けられ、使用時には、この第三環状部の縁にパイプの端部が当接し、パイプの端部を環状リップから離間させることが好都合である。
また、環状リップとパイプの端部との間の環状間隙は、第二の内径をパイプの内径より大きくがパイプの外径よりは小さくすることによって形成されていてもよい。
第二環状部は、フランジプレートの前面まで延びていることが好ましい。ひとつの実施形態では、環状リップのフランジプレートの前面に接合する面は、円弧状に形成され、丸みを帯びた、または湾曲した縁を形成する。
本明細書を通じて、文脈が他の意味を要求しない限り、「備える」という語またはその変形の語は、記載された完全体または一群の完全体を含むが、他の完全体または一群の完全体の排除を意味するものではないと理解される。同様に、「好ましくは」という語またはその変形である「好ましい」などの変形は、記載された完全体または一群の完全体が望ましいが、本発明の実施に必須ではないことを意味すると理解される。
本発明の特徴は、添付の図面を参照して例示のためにのみ与えられる、パイプフランジのいくつかの特定の実施形態についての以下の詳細な説明から、よりよく理解される。
本発明の第一実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図1(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図1(a)に示すパイプフランジの断面図であり、ゴムで内張りされたパイプに溶接された状態を示す。 図2(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図2(a)に示すパイプフランジの変形例を示す断面図である。 図2(c)に示すパイプフランジの詳細断面図である。 本発明に係るパイプフランジの第二実施形態の断面図である。 図3(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図3(a)に示すパイプフランジの断面図であり、ゴムで内張りされたパイプに溶接された状態を示す。 図4(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 本発明の第三実施形態のパイプフランジの断面図である。 図5(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図5(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、ラミックで内張りされパイプに溶接された状態を示す。 図6(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 本発明の第四実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図7(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図7(a)に示すパイプフランジの断面図であり、セラミックで内張りされたパイプに溶接された状態を示す。 図8(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図8(a)に示すパイプフランジの変形例を示す断面図である。 図8(c)に示すパイプフランジの詳細断面図である。 本発明の第五実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図9(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域におけるパイプの端部を示す。 本発明の第六実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図10(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。
本発明の第一実施形態に係るパイプフランジ10は、図1および図2に示すように、円形のフランジプレート12を備え、このフランジプレート12は、このフランジプレート12をパイプ16の端部に取り付けるための中央ハブ14を有する。ハブ14は、パイプ16の端部の外径に密着しての内部に受け入れるための第一の内径を有する第一環状部18を有する。第二環状部が環状リップ20によって形成され、この環状リップ20は、パイプ16の端部の内径と実質的に等しい第二の内径を有する。第二環状部すなわち環状リップ20は、フランジプレート12の前面まで延びていることが好ましい。この実施形態では、環状リップ20のフランジプレート12の前面へと続く前縁部28には円弧が設けられ、図1(b)および図2(b)に最も明確に示されるように、丸みを帯びた、または湾曲した、縁部を形成する。
使用時には、ハブ14の内周に沿って、環状リップ20とパイプ16の端部との間に 溶接を施すことができる。この実施形態では、溶接が、環状リップ20の垂直面22(図1(b)参照)とパイプ16の端部との間の突合せ溶接として行われる。パイプフランジ10のこの構成の主な利点は、必要な場合に、環状リップ20と垂直面22との間からハブ14の内周上の突出する溶接材料を、パイプ16の内径までより容易に削り戻すことができ、フランジ12の前面は影響を受けないままとすることができることである。したがって、図2(a)に示すように、ゴムライニング26をパイプ16の内側に施すとき、ハブ14の内側の溶接領域は滑らかであり、適切に被覆して溶接継手を摩耗および/または腐食から保護することができる。一方、環状リップ20の丸みを帯びた縁部28は、環状リップ20(およびパイプ16)の内側からフランジプレート12の前面への移行部に、滑らかな表面を提供する(図2(b)参照)。
典型的には、第二の隅肉溶接が、パイプ16の外周およびハブ14の後縁の周りの第二溶接領域24に施される(図1(b)参照)。いくつかの状況では、ハブ14の内周に沿って溶接を施すことができたとしても、環状リップ20とパイプの端部との間については、できないかもしれない。その場合には、溶接が、パイプ16の外周およびハブ14の後縁部の周りの溶接領域24のみに施される。
図2(c)および図2(d)は、第一実施形態のパイプフランジ10の変形例を示す。この変形例では、環状間隙27が環状リップ20とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料を収容する。環状間隙27は、パイプ16の端部を環状リップ20から所定の間隔だけ離間させることによって形成される。このために、ハブ14には、第一の内径よりも小さいが第二の内径よりも大きい第三の内径を有する第三環状部、すなわちステップ28が設けられ、使用時には、パイプ16の端部が、この第三環状部28の縁部29に当接し、これにより、パイプ16の端部が環状リップ20の垂直面22から離間する。第三環状部すなわちステップ28の1つの利点は、環状間隙27による離間が一定に保たれることであり、これにより、溶接材料をより容易に当てて、パイプ16の端部をパイプフランジ10のハブ14の内周に溶接することができる。
本発明の第二実施形態のパイプフランジ30は、図3および図4に示すように、円形のフランジプレート32を備え、このフランジプレート32は、このフランジプレート32をパイプ16の端部に取り付けるための中央ハブ34を有する。ハブ34は、パイプ16の端部の外径に密着しての内部へ受け入れるための第一の内径を有する第一環状部38を有する。第二環状部が環状リップ40によって形成され、パイプ16の端部の内径と実質的に等しい第二の内径を有する。第二環状部すなわち環状リップ40は、フランジプレート32の前面まで延びていることが好ましい。この実施形態では、環状リップ40のフランジプレート32の前面へと続く前縁部28が円弧状に形成され、図3(b)および図4(b)に最も明確に示されるように、丸みを帯びた、すなわち湾曲した、縁部を形成する。
この実施形態では、環状間隙42が環状リップ40とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料44を収容する(図4(b)参照)。環状間隙42は、少なくとも部分的には、パイプの端部に面する環状リップ40の壁46を成形することにより形成される。パイプの端部に面する環状リップ40の壁46は、好ましくは、パイプの端部に面して増大した表面積の環状斜面46を形成するよう、傾斜がつけられる。環状間隙42内への突合せ溶接の間に、溶接材料44が、面46ならびに管16の端部に結合する。管16の内側面から突出するいかなる溶接材料44も、パイプの内径および環状リップ40まで容易に削り戻すことができ、滑らかな仕上げにすることができる。
この実施形態では、環状間隙42はまた、パイプ16の端部を環状リップ40から所定の間隔だけ離間させることによっても形成される。このために、ハブ14には、第一の内径よりも小さいが第二の内径よりも大きい第三の内径を有する第三環状部50が設けられ、使用時には、パイプ16の端部が、この第三環状部50の縁部48に当接し、これにより、パイプ16の端部が環状リップ40の傾斜面46から離間する。第三環状部50の利点は、離間が各パイププフランジ30に対して一定に保たれることであり、そのため、必要な場合には、それが可能なように、パイプ16を固定長で切断することができる。この離間は、拡大された環状間隙42を提供し、この環状間隙42で容易に突合せ溶接を行うことができ、パイプ16の端部をパイプフランジ30のハブ34の内周に溶接することができる。
典型的には、第二の隅肉溶接が、パイプ16の外周とハブ34との溶接領域52に施される(図4(b)参照)。
先の実施形態も同様であるが、ゴムライニング26を図4(a)に示すようにパイプ16の内側に施すとき、接合部における内周の溶接領域は、滑らかであって、適切に被覆されて、溶接接合を摩耗および/または腐食から保護することができる。一方、環状リップ40の丸みを帯びたエッジ36は、環状リップ40(およびパイプ16)の内側からフランジプレート32の前面(図4(b)参照)への移行部に、滑らかな表面を提供する。
本発明の第三実施形態のパイプフランジ60は、図5および図6に示すように、図3および図4を参照して上述した第二実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第三実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ60と先の実施形態のものとの主な違いは、環状リップ40の前縁部62が丸みを帯びておらず、単に直角縁として維持されていることである。前縁部62が直角に保たれている理由は、この場合、パイプ16とハブ34の内側面がセラミックライニング64(図6(a)参照)で内張りされているからである。
第二実施形態の場合と同様に、環状間隙42が環状リップ40とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料44を収容する(図6(b)参照)。環状間隙42は、一部がパイプ16の端部に面する環状リップ40の斜面46によって形成され、一部がパイプ16の端部を環状リップ40から所定の間隔だけ離間させることによって形成される。このために、ハブ34には、第二実施形態のパイプフランジ30と同様の第三環状部50が設けられる。
本発明の第四実施形態のパイプフランジ80は、図7および図8に示すように、図1および図2を参照して上述した第一実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第四実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ80と第一実施形態のものとの主な違いは、環状リップ80の前縁部82が丸みを帯びておらず、単に直角縁として維持されていることである。前縁部82が直角に保たれている理由は、この場合、パイプ16とハブ34の内側面がセラミックライニング84(図8(a)参照)で内張りされているからである。
第一実施形態と同様に、溶接が、環状リップ20の垂直面22とパイプ16の端部との間の突合せ溶接として行われる(図7(b)、図8(b)参照)。
図8(c)および8(d)は、パイプフランジ80の変形例を示す。この変形例では、環状間隙86が環状リップ20とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料を収容する。環状間隙86は、パイプ16の端部を環状リップ20から所定の間隔だけ離間させることによって形成される。このために、ハブ14には、第一の内径よりも小さいが第二の内径よりも大きい第三の内径を有する第三環状部、すなわちステップ88が設けられ、使用時には、パイプ16の端部が第三環状部88の縁部89に当接し、これにより、パイプ16の端部が環状リップ20の垂直面22から離間する。
本発明の第五実施形態のパイプフランジ90は、図9に示すように、図7および図8を参照して上述した第四実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第五実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ90と第四実施形態のものとの主な違いは、環状リップ20の内径が、パイプ16の内径よりも大きく、パイプ16の外径よりも小さいことである。環状リップ20の内径を大きくすることの効果は、パイプ16の端面94を露出させることであり、これにより、この端面94と環状リップ20の内側面92との間に環状間隙を形成することができる。隅肉溶接をパイプ16の端面に容易に施すことができ、パイプ16の端を環状リップ20の内側面92(図10(b)参照)に溶接することができる。典型的には、第二の溶接が、ハブ14の後縁部近傍の、パイプ16の外周のまわりの図9(b)に96で示す溶接領域に、施される(図10(b)参照)。
この実施形態のパイプフランジ90と第四実施形態のものとの他の相違点は、図9(b)で最も明らかなように、パイプフランジの前面に隆起環状部98を設けたことである。隆起環状部98を設けるのは、フランジプレート90を他のフランジプレートにねじ止するときに、ガスケット(図示せず)を支えるためである。パイプフランジ90の前面に隆起環状部98を設けたのは、単に説明の目的のためである。同様の種類の隆起環状部を、ここで説明する他の実施形態のパイプフランジのいずれかの前面に設けてもよい。
本発明の第六実施形態のパイプフランジ100は、図10に示すように、図9を参照して上述した第五実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第六実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ100と第五実施形態のものとの主な違いは、フランジプレート102 の中央ハブ104が、先の実施形態のようなフランジプレートの後方に突出する環状部を有していないことである。このため、フランジプレート102の後面は、ハブ104の後面と実質的に同一平面上にある。他の点では、この実施形態のパイプフランジ100は、図9のフランジプレート90と実質的に同一である。隅肉溶接99をパイプ16の端面94に施して、パイプ16の端を環状リップ20の内側面92に溶接することが望ましく、典型的には、第二の溶接99が、ハブ104に隣接するパイプ16の外周のまわりに施される。
本発明は、あらゆるサイズのスリップオンフランジに適用可能であるが、典型的には、内径が2インチ以上のパイプフランジに適用される。
パイプフランジのいくつかの実施形態を詳細に説明したが、以上で説明した実施形態は、明らかに、先行技術に対して以下の事項を含む多くの利点を提供する。
(i)フランジをパイプの端部に合わせて溶接し、その後に溶接材料をパイプの内径まで研削するのに必要な作業量が、大幅に減少される。
(ii)パイプとハブの接合部の内周面の品質をより良く制御でき、ゴムで内張りされたパイフおよびセラミックで内張りされたパイプの双方に対して、滑らかな仕上げを提供できる。
(iii)先行技術のようにパイプをハブに接合する溶接材料の前縁部に丸みを帯びさせる必要はなく、環状リップの丸みを帯びた前縁部が、フランジプレートの前面の滑らかな移行を提供する。
(iv)改良された表面仕上げおよび滑らかで平坦な表面が、フランジプレートの前面と隣接する表面との間のどのような封止に対しても、より良い完全性を提供する。
(v)フランジジョイントにおけるパイプの寿命期待値の改善が、メンテナンスコストとダウンタイムを削減する。
当業者であれば、既に説明したものに加えて、本発明の基本的な発明概念から逸脱することなく、前述の実施形態に様々な変更および改良を加えることができることが、容易に明らかであろう。例えば、パイプの端部に面する環状リップ上の表面は、任意の適切な形状であってもよく、例示された実施形態の傾斜面に限定されない。したがって、本発明の範囲は、記載される特定の実施形態に限定されないことが理解されるであろう。

本発明は、改良されたパイプフランジに関し、特に、他を排除するものではないが、差込み溶接フランジ(スリップオンフランジ)に関する。
パイプフランジは、典型的には、パイプを他のパイプまたは接続金具に接合するために、パイプの端部にリムを形成するプレートまたはリングである。フランジは、典型的には、その周囲に設けられた一連のボルト穴を有し、パイプをジョイントで締結することができる。2つのパイプの終端と終端との接続をフランジジョイントといい、接続片はそれぞれフランジを有し、これにより、パイプの終端が互いにボルト止めされる。典型的には、ゴム製のガスケットが、フランジジョイントの隣接するフランジの面の間に設けられる。ジョイントでの適切な封止を確保するためには、隣接するフランジの面ができるだけ滑らかで平坦なことが重要である。
差込み溶接フランジは、典型的には、パイプの終端に、フランジと接するパイプの外周を囲むように、内外周の双方で、隅肉溶接により接続される。内周部では、溶接裏をパイプと同じ内径に研削する必要がある。例えばゴムで裏打ちされたパイプに対して、パイプの内側からフランジの面への滑らかな推移を提供するために、溶接された領域の内側縁を丸めることが必要な場合もある。内径の周りの溶接領域の研削および丸め加工は労働集約的であり、それゆえ費用がかかる。仕上げの品質を制御することも困難であり、このため、完成品が、十分に滑らかでなかったり、平坦でなかったりすることがある。
パイプフランジは、種々の国際規格に準拠する種々の形状およびサイズで製造されている。選鉱、石油およびガス、化学および水のプラントでは、スラリーおよび/または流体および/または化学薬品を運ぶための鋼管が、ゴムライナまたはセラミックライナで被覆されることがある。ライナ被覆パイプを用いる場合、ライナ材を溶接部にも延ばして、この領域で増進した摩耗や腐食に対し、あらゆる脆弱性あるいは感受性を防止できることが重要である。
本発明は、パイプの端部への溶接がより容易で、より良好な仕上げが達成されることを可能にするパイプフランジを提供することを目的として開発された。本願発明について特にスリップオンフランジを参照して説明するが、本発明は、例えばラップジョイントフランジのような、他のタイプのパイプフランジにも適用可能であることが明らかである。
この明細書中の先行技術への言及は、説明目的のためにのみ提供するものであり、そのような先行技術がオーストラリアまたは他の場所における一般的な知識の一部であることを認めるものではない。
本発明のひとつの側面によれば、円形のフランジプレートを備え、このフランジプレートは、このフランジプレートをパイプの端部に取り付けるための中央のハブを有し、このハブは、パイプの端部の外径に密着して内部に受け入れるための第一の内径を有する第一環状部と、パイプの端部の内径より大きくパイプの外径よりは小さい第二の内径を有する環状ステップにより形成される第二環状部とを有し、使用時には、パイプの端部を環状ステップの縁部に当接させ、環状ステップの内側面とパイプの端部との間に、溶接を施すことができるパイプフランジが提供される。
この構成の主な利点は、必要な場合、ハブの内周面上の溶接領域をパイプの内径まで容易に削り戻すことができ、フランジプレートの前面に影響を与えないことである。
好ましくは、環状ステップとパイプの端部との間に、溶接材料を収容する環状間隙が設けられる。
ハブは、パイプの端部の内径と実質的に等しいまたは大きい第三の内径を有する環状リップにより形成される第三環状部が設けられていることが有利である。
環状間隙は、少なくとも部分的に、パイプの端部に面する環状リップの壁を成形することによって形成されることが好都合である。好ましくは、パイプの端部に面する環状リップの壁は、斜めに形成され、パイプの端部に面する増加した表面積の環状面を形成する。
好ましくは、環状間隙は、パイプの端部を環状リップから離すことによって形成される
ひとつの実施形態では、第二環状部は、フランジプレートの前面まで延びている。別の実施形態では、第三環状部が、フランジプレートの前面まで延びる。ひとつの実施形態では、環状リップのフランジプレートの前面に接合する面は、円弧状に形成され、丸みを帯びた、または湾曲した縁を形成する。
本明細書を通じて、文脈が他の意味を要求しない限り、「備える」という語またはその変形の語は、記載された完全体または一群の完全体を含むが、他の完全体または一群の完全体の排除を意味するものではないと理解される。同様に、「好ましくは」という語またはその変形である「好ましい」などの変形は、記載された完全体または一群の完全体が望ましいが、本発明の実施に必須ではないことを意味すると理解される。
本発明の特徴は、添付の図面を参照して例示のためにのみ与えられる、パイプフランジのいくつかの特定の実施形態についての以下の詳細な説明から、よりよく理解される。
本発明の第一実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図1(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図1(a)に示すパイプフランジの断面図であり、ゴムで内張りされたパイプに溶接された状態を示す。 図2(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図2(a)に示すパイプフランジの変形例を示す断面図である。 図2(c)に示すパイプフランジの詳細断面図である。 本発明に係るパイプフランジの第二実施形態の断面図である。 図3(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図3(a)に示すパイプフランジの断面図であり、ゴムで内張りされたパイプに溶接された状態を示す。 図4(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 本発明の第三実施形態のパイプフランジの断面図である。 図5(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図5(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、ラミックで内張りされパイプに溶接された状態を示す。 図6(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 本発明の第四実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図7(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図7(a)に示すパイプフランジの断面図であり、セラミックで内張りされたパイプに溶接された状態を示す。 図8(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。 図8(a)に示すパイプフランジの変形例を示す断面図である。 図8(c)に示すパイプフランジの詳細断面図である。 本発明の第五実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図9(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域におけるパイプの端部を示す。 本発明の第六実施形態に係るパイプフランジの断面図である。 図10(a)に示すパイプフランジの詳細断面図であり、溶接領域内のパイプの端部を示す。
本発明の第一実施形態に係るパイプフランジ10は、図1および図2に示すように、円形のフランジプレート12を備え、このフランジプレート12は、このフランジプレート12をパイプ16の端部に取り付けるための中央ハブ14を有する。ハブ14は、パイプ16の端部の外径に密着しての内部に受け入れるための第一の内径を有する第一環状部18を有する。第環状部が環状リップ20によって形成され、この環状リップ20は、パイプ16の端部の内径と実質的に等しい第の内径を有する。第環状部すなわち環状リップ20は、フランジプレート12の前面まで延びていることが好ましい。この実施形態では、環状リップ20のフランジプレート12の前面へと続く前縁部28には円弧が設けられ、図1(b)および図2(b)に最も明確に示されるように、丸みを帯びた、または湾曲した、縁部を形成する。
使用時には、ハブ14の内周に沿って、環状リップ20とパイプ16の端部との間に 溶接を施すことができる。この実施形態では、溶接が、環状リップ20の垂直面22(図1(b)参照)とパイプ16の端部との間の突合せ溶接として行われる。パイプフランジ10のこの構成の主な利点は、必要な場合に、環状リップ20と垂直面22との間からハブ14の内周上の突出する溶接材料を、パイプ16の内径までより容易に削り戻すことができ、フランジ12の前面は影響を受けないままとすることができることである。したがって、図2(a)に示すように、ゴムライニング26をパイプ16の内側に施すとき、ハブ14の内側の溶接領域は滑らかであり、適切に被覆して溶接継手を摩耗および/または腐食から保護することができる。一方、環状リップ20の丸みを帯びた縁部28は、環状リップ20(およびパイプ16)の内側からフランジプレート12の前面への移行部に、滑らかな表面を提供する(図2(b)参照)。
典型的には、第二の隅肉溶接が、パイプ16の外周およびハブ14の後縁の周りの第二溶接領域24に施される(図1(b)参照)。いくつかの状況では、ハブ14の内周に沿って溶接を施すことができたとしても、環状リップ20とパイプの端部との間については、できないかもしれない。その場合には、溶接が、パイプ16の外周およびハブ14の後縁部の周りの溶接領域24のみに施される。
図2(c)および図2(d)は、第一実施形態のパイプフランジ10の変形例を示す。この変形例では、環状間隙27が環状リップ20とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料を収容する。環状間隙27は、パイプ16の端部を環状リップ20から所定の間隔だけ離間させることによって形成される。このために、ハブ14には、第一の内径よりも小さいが第の内径よりも大きい第の内径を有する第環状部、すなわち環状ステップ28が設けられ、使用時には、パイプ16の端部が、この第環状部28の縁部29に当接し、これにより、パイプ16の端部が環状リップ20の垂直面22から離間する。第環状部すなわちステップ28の1つの利点は、環状間隙27による離間が一定に保たれることであり、これにより、溶接材料をより容易に当てて、パイプ16の端部をパイプフランジ10のハブ14の内周に溶接することができる。
本発明の第二実施形態のパイプフランジ30は、図3および図4に示すように、円形のフランジプレート32を備え、このフランジプレート32は、このフランジプレート32をパイプ16の端部に取り付けるための中央ハブ34を有する。ハブ34は、パイプ16の端部の外径に密着しての内部へ受け入れるための第一の内径を有する第一環状部38を有する。第環状部が環状リップ40によって形成され、パイプ16の端部の内径と実質的に等しい第の内径を有する。第環状部すなわち環状リップ40は、フランジプレート32の前面まで延びていることが好ましい。この実施形態では、環状リップ40のフランジプレート32の前面へと続く前縁部28が円弧状に形成され、図3(b)および図4(b)に最も明確に示されるように、丸みを帯びた、すなわち湾曲した、縁部を形成する。
この実施形態では、環状間隙42が環状リップ40とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料44を収容する(図4(b)参照)。環状間隙42は、少なくとも部分的には、パイプの端部に面する環状リップ40の壁46を成形することにより形成される。パイプの端部に面する環状リップ40の壁46は、好ましくは、パイプの端部に面して増大した表面積の環状斜面46を形成するよう、傾斜がつけられる。環状間隙42内への突合せ溶接の間に、溶接材料44が、面46ならびに管16の端部に結合する。管16の内側面から突出するいかなる溶接材料44も、パイプの内径および環状リップ40まで容易に削り戻すことができ、滑らかな仕上げにすることができる。
この実施形態では、環状間隙42はまた、パイプ16の端部を環状リップ40から所定の間隔だけ離間させることによっても形成される。このために、ハブ14には、第一の内径よりも小さいが第の内径よりも大きい第の内径を有する第環状部50が設けられ、使用時には、パイプ16の端部が、この第環状部50の縁部48に当接し、これにより、パイプ16の端部が環状リップ40の傾斜面46から離間する。第環状部50の利点は、離間が各パイププフランジ30に対して一定に保たれることであり、そのため、必要な場合には、それが可能なように、パイプ16を固定長で切断することができる。この離間は、拡大された環状間隙42を提供し、この環状間隙42で容易に突合せ溶接を行うことができ、パイプ16の端部をパイプフランジ30のハブ34の内周に溶接することができる。
典型的には、第二の隅肉溶接が、パイプ16の外周とハブ34との溶接領域52に施される(図4(b)参照)。
先の実施形態も同様であるが、ゴムライニング26を図4(a)に示すようにパイプ16の内側に施すとき、接合部における内周の溶接領域は、滑らかであって、適切に被覆されて、溶接接合を摩耗および/または腐食から保護することができる。一方、環状リップ40の丸みを帯びたエッジ36は、環状リップ40(およびパイプ16)の内側からフランジプレート32の前面(図4(b)参照)への移行部に、滑らかな表面を提供する。
本発明の第三実施形態のパイプフランジ60は、図5および図6に示すように、図3および図4を参照して上述した第二実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第三実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ60と先の実施形態のものとの主な違いは、環状リップ40の前縁部62が丸みを帯びておらず、単に直角縁として維持されていることである。前縁部62が直角に保たれている理由は、この場合、パイプ16とハブ34の内側面がセラミックライニング64(図6(a)参照)で内張りされているからである。
第二実施形態の場合と同様に、環状間隙42が環状リップ40とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料44を収容する(図6(b)参照)。環状間隙42は、一部がパイプ16の端部に面する環状リップ40の斜面46によって形成され、一部がパイプ16の端部を環状リップ40から所定の間隔だけ離間させることによって形成される。このために、ハブ34には、第二実施形態のパイプフランジ30と同様の第環状部50が設けられる。
本発明の第四実施形態のパイプフランジ80は、図7および図8に示すように、図1および図2を参照して上述した第一実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第四実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ80と第一実施形態のものとの主な違いは、環状リップ80の前縁部82が丸みを帯びておらず、単に直角縁として維持されていることである。前縁部82が直角に保たれている理由は、この場合、パイプ16とハブ34の内側面がセラミックライニング84(図8(a)参照)で内張りされているからである。
第一実施形態と同様に、溶接が、環状リップ20の垂直面22とパイプ16の端部との間の突合せ溶接として行われる(図7(b)、図8(b)参照)。
図8(c)および8(d)は、パイプフランジ80の変形例を示す。この変形例では、環状間隙86が環状リップ20とパイプ16の端部との間に設けられ、溶接材料を収容する。環状間隙86は、パイプ16の端部を環状リップ20から所定の間隔だけ離間させることによって形成される。このために、ハブ14には、第一の内径よりも小さいが第の内径よりも大きい第の内径を有する第環状部、すなわち環状ステップ88が設けられ、使用時には、パイプ16の端部が第環状部88の縁部89に当接し、これにより、パイプ16の端部が環状リップ20の垂直面22から離間する。
本発明の第五実施形態のパイプフランジ90は、図9に示すように、図7および図8を参照して上述した第四実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第五実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ90と第四実施形態のものとの主な違いは、第二環状部すわなちステップ88が、パイプフランジの前面まで長々と延びていることである。環状ステップ88の内径、パイプ16の内径よりも大きく、パイプ16の外径よりも小さい。環状ステップ88が延びていることの効果は、パイプ16の端面94を露出させることであり、これにより、この端面94と環状ステップ88の内側面92との間に環状間隙を形成することができる。隅肉溶接をパイプ16の端面に容易に施すことができ、パイプ16の端を環状ステップ88の内側面92(図10(b)参照)に溶接することができる。典型的には、第二の溶接が、ハブ14の後縁部近傍の、パイプ16の外周のまわりの図9(b)に96で示す溶接領域に、施される(図10(b)参照)。
この実施形態のパイプフランジ90と第四実施形態のものとの他の相違点は、図9(b)で最も明らかなように、パイプフランジの前面に隆起環状部98を設けたことである。隆起環状部98を設けるのは、フランジプレート90を他のフランジプレートにねじ止するときに、ガスケット(図示せず)を支えるためである。パイプフランジ90の前面に隆起環状部98を設けたのは、単に説明の目的のためである。同様の種類の隆起環状部を、ここで説明する他の実施形態のパイプフランジのいずれかの前面に設けてもよい。
本発明の第六実施形態のパイプフランジ100は、図10に示すように、図9を参照して上述した第五実施形態と多くの点で類似している。そこで、同じ参照番号を用いて第六実施形態の同様の部分を識別し、それらについては詳細な説明を省略する。この実施形態のパイプフランジ100と第五実施形態のものとの主な違いは、フランジプレート102 の中央ハブ104が、先の実施形態のようなフランジプレートの後方に突出する環状部を有していないことである。このため、フランジプレート102の後面は、ハブ104の後面と実質的に同一平面上にある。他の点では、この実施形態のパイプフランジ100は、図9のフランジプレート90と実質的に同一である。隅肉溶接99をパイプ16の端面94に施して、パイプ16の端を環状ステップ88の内側面92に溶接することが望ましく、典型的には、第二の溶接99が、ハブ104に隣接するパイプ16の外周のまわりに施される。
本発明は、あらゆるサイズのスリップオンフランジに適用可能であるが、典型的には、内径が2インチ以上のパイプフランジに適用される。
パイプフランジのいくつかの実施形態を詳細に説明したが、以上で説明した実施形態は、明らかに、先行技術に対して以下の事項を含む多くの利点を提供する。
(i)フランジをパイプの端部に合わせて溶接し、その後に溶接材料をパイプの内径まで研削するのに必要な作業量が、大幅に減少される。
(ii)パイプとハブの接合部の内周面の品質をより良く制御でき、ゴムで内張りされたパイフおよびセラミックで内張りされたパイプの双方に対して、滑らかな仕上げを提供できる。
(iii)先行技術のようにパイプをハブに接合する溶接材料の前縁部に丸みを帯びさせる必要はなく、環状リップの丸みを帯びた前縁部が、フランジプレートの前面の滑らかな移行を提供する。
(iv)改良された表面仕上げおよび滑らかで平坦な表面が、フランジプレートの前面と隣接する表面との間のどのような封止に対しても、より良い完全性を提供する。
(v)フランジジョイントにおけるパイプの寿命期待値の改善が、メンテナンスコストとダウンタイムを削減する。
当業者であれば、既に説明したものに加えて、本発明の基本的な発明概念から逸脱することなく、前述の実施形態に様々な変更および改良を加えることができることが、容易に明らかであろう。例えば、パイプの端部に面する環状リップ上の表面は、任意の適切な形状であってもよく、例示された実施形態の傾斜面に限定されない。したがって、本発明の範囲は、記載される特定の実施形態に限定されないことが理解されるであろう。

Claims (9)

  1. 円形のフランジプレートを備え、
    前記フランジプレートは、前記フランジプレートをパイプの端部に取り付けるための中央のハブを有し、
    前記ハブは、前記パイプの端部の外径に密着して内部に受け入れるための第一の内径を有する第一環状部と、前記パイプの端部の内径と実質的に等しいまたは大きい第二の内径を有する環状リップにより形成される第二環状部とを有し、
    使用時には、前記ハブの内周に沿って、前記環状リップと前記パイプの端部との間に、溶接を施すことができる、
    パイプフランジ。
  2. 請求項1に記載のパイプフランジにおいて、前記環状リップと前記パイプの端部との間に、溶接材料を収容する環状間隙が設けられている、パイプフランジ。
  3. 請求項1に記載のパイプフランジにおいて、前記環状間隙は、少なくとも部分的に、前記パイプの端部に面する前記環状リップの壁を成形することによって形成されている、パイプフランジ。
  4. 請求項3に記載のパイプフランジにおいて、前記パイプの端に部面する前記環状リップの壁は、斜めに形成され、前記パイプの端部に面して増大した表面積の環状面を形成する、パイプフランジ。
  5. 請求項2から4のいずれか1項に記載のパイプフランジにおいて、前記環状間隙は、前記パイプの前記端部を前記環状リップから離間させることによって形成される、パイプフランジ。
  6. 請求項5に記載のパイプフランジにおいて、前記ハブには、前記第一の直径よりも小さいが前記第二の直径より大きい第三の内径を有する第三環状部が設けられ、使用時には、前記第三環状部の縁部に前記パイプの端部が当接し、前記パイプの前記端部を前記環状リップから離間させる、パイプフランジ。
  7. 請求項3に記載のパイプフランジにおいて、前記環状リップと前記パイプの前記端部との間の前記環状間隙は、前記第二の内径を前記パイプの内径より大きいが前記パイプの外径よりは小さくすることによって形成されている、パイプフランジ。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載のパイプフランジにおいて、前記第二環状部は、前記フランジプレートの前面まで延びている、パイプフランジ。
  9. 請求項8に記載のパイプフランジにおいて、前記環状リップの前記フランジプレートの前面に接合する面は、円弧状に形成され、丸みを帯びた、または湾曲した縁部を形成する、パイプフランジ。

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