JP2849345B2 - 管継手 - Google Patents

管継手

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JP2849345B2
JP2849345B2 JP6340277A JP34027794A JP2849345B2 JP 2849345 B2 JP2849345 B2 JP 2849345B2 JP 6340277 A JP6340277 A JP 6340277A JP 34027794 A JP34027794 A JP 34027794A JP 2849345 B2 JP2849345 B2 JP 2849345B2
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pipe joint
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啓志 尾辻
政人 名川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、管継手に関する。更に
詳しくは、簡単な構造で、高い密封精度を得ることがで
き、信頼性や施工性に優れた管継手に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、液体やガス,粉流体,スラリー等
を搬送する管,バルブ,ポンプ等を各々接続する場合、
ガス管継手、フランジ継手、ユニオン継手が用いられ、
各管継手のつば部の接合面を突き合わせ、ボルト・ナッ
トで締め付けたり、袋状ナットを用いて締め付けて、接
続することが広く知られている。以下に従来の管継手に
ついて、図面を参照しながら説明する。図7(a)は従
来の管継手の1つであるフランジ継手の全体斜視図であ
り、図7(b)はその断面図である。1′は従来のフラ
ンジ継手である管継手、2は金属製等からなる管状の継
手部、2aは継手部2の端部に延設されたつば部、2b
は継手部2及びつば部2aの略中央部に穿口された開口
部の内周面、2cはつば部2aの端面に形成され相手側
の管継手(図示せず)と密接される接合面、2dはつば
部2aに4個所貫通して形成されたボルト挿通孔であ
る。以上のように構成された従来の管継手について、以
下それを用いて管と管を接続する方法を説明する。ま
ず、各管(図示せず)の端部に、各々溶接等により管継
手1′を接続する。次に、接合面2c間にガスケット
(図示せず)を配して、接合面2c同士を突き合わせ
る。次に、各ボルト挿通孔2dにボルト(図示せず)を
挿入した後、ナット(図示せず)を締め付けて、接続を
完了する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、液体やガス、蒸気等の漏洩を防止するため
に、管継手の接合面を平行にして完全密着させねばなら
ず、とくにプラント設備等のように大口径の管等を使用
する場合、接合面を平行に合わせることが困難であると
いう問題点を有していた。また、誤って接合面を傷つけ
易く、これにより、密封精度を低下させてしまうという
問題点を有していた。さらに、管継手をボルト等で締め
つける場合、対角線状に締め付けを繰り返して(以下対
角締めと称す)、適正な締め付けトルクまで増し締め作
業を繰り返す必要があり、作業性や施工性に欠けるとい
う問題点を有していた。また、接合面には、各種ガスケ
ットを配設するが、ガスケットを所定位置に装着するの
に手間を要し作業性に欠けるという問題点を有してい
た。また、高密封精度を得るために、フッ素樹脂等から
なるガスケットを用いているが、作業によってはこのガ
スケットがよじれて、密封精度を低下させてしまうとい
う問題点を有していた。また、接合面にシーラント等の
シール材を塗布する方法も提案されているが、手間がか
かり作業性や施工性に欠けるという問題点を有してい
た。また、高温域で使用されると、このシール材が融け
てしまい、密封精度が損なわれ、信頼性に欠けるという
問題点を有していた。さらに、地震等によって振動が負
荷されると、この振動によって接合面の平面度が失わ
れ、これにより、密封精度を低下させてしまうという問
題点を有していた。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ガスケット等を要することがなく配管接続時の作業
性を向上させるとともに、簡単な構造で高い密封精度を
得ることができ、信頼性や作業性に優れた管継手を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を有している。すなわち、請求
項1に記載の管継手は、つば部の内周面に前記内周面と
同軸状に形成された1乃至複数の環状溝と、前記環状溝
の直径より小さい直径で前記つば部の接合面に前記内周
面と同軸状に形成された1乃至複数の凸条部と、を備え
た構成を有している。 請求項2に記載の管継手は、請求
項1において、複数の前記環状溝の内、前記接合面側に
位置する前記環状溝の直径が、他の前記環状溝の直径よ
り小さい構成を有している。 請求項3に記載の管継手
は、請求項1又は2の内いずれか1において、管継手
が、フランジ継手である構成を有している。 請求項4に
記載の管継手は、請求項1又は2の内いずれか1におい
て、管継手が、ユニオン継手である構成を有している。
【0006】ここで、管継手としては、一時的継手や永
久継手,伸縮継手が挙げられる。具体的には、フランジ
管や薄型フランジ,ハブフランジ,一体フランジ等のフ
ランジ継手,90°エルボ,45°エルボ,Y形エル
ボ,T形エルボ,クロス形エルボ等の継手,インクリー
ザー,一対の前記フランジ継手や前記継手をユニオンと
袋状ナットで接続したり前記フランジ継手や前記継手の
周壁に形成された螺状部に袋状ナットを螺合して接続す
るユニオン継手,バルブ,ポンプ等の継手部が含まれ
る。管継手の材質としては、可鍛鋳鉄,炭素鋼,合金
鋼,ステンレス鋼,アルミニウム,黄銅等の金属材料,
硬質塩化ビニル,ポリエチレン等の合成樹脂等が挙げら
れる。これらは、本発明の管継手と接続又は一体とされ
る管,バルブ,ポンプ等の材質により適宜選択される。
また、管継手の接合面は、JIS B 2210又はJ
IS B 2220に準拠し、全平面座,大平面座,小
平面座としてもよい。さらに、内圧が高い場合には、は
め込み形,溝形としてもよい。
【0007】環状溝は、つば部の内周面に形成され、接
合面に弾力性を付与するものである。環状溝は、つば部
と同軸状に形成されるのが好ましい。接合面に均等に弾
力性を付与させ、接触される相手側の接合面とのシール
性をよくすることができるからである。環状溝の直径
は、後述する凸条部の直径より大きく形成される環状
溝の直径が凸条部の直径より大きくなるにつれ凸条部
軸方向の移動量を大きくすることができるので、凸条部
の接触される接合面に対する応答性や追従性をよくする
ことができ、さらにシール性をよくすることができる。
さらに、環状溝を複数形成する場合、接合面側に位置す
る環状溝の直径は、他の環状溝の直径より小さくかつ、
前記凸条部の径より大きく形成される環状溝を1つ形
成した場合に比べて、接合面の内周面近傍の軸方向の弾
性変形量を大きくすることができるので、接合される相
手側の接合面の挙動や管継手内を流動される蒸気等の内
圧に柔軟に対応することができ、良好なシール性を持た
せることができる。なお、環状溝の幅や形成数等は、つ
ば部の厚み等に応じて適宜決定される。また、環状溝の
直径,接合面側の環状溝の形成位置等は、管継手の材料
に応じて適宜決定される。
【0008】凸条部は、接触される接合面とのあたりを
とるものである。凸条部の断面形状としては、とくに限
定されるものではなく、円形状,三角形状,方形状等が
挙げられる。また、凸条部の高さは、管継手の材料や環
状溝の直径,形成位置等に応じて適宜決定され、例え
ば、凸条部を複数形成した場合、接合面の弾性変形量等
に応じて内径側の凸条部の高さを外径側の凸条部の高さ
より高く形成してもよい。これにより、各凸条部の先端
部をいずれも相手側の接合面に接触させることができ、
シール性を向上させることができる。凸条部は、接合面
の内周面近傍に形成される接合面の内周面に近接させ
るにつれ、接合面の軸方向の弾性変形量が大きくなるの
で、接触される相手側の接合面に応じて柔軟に対応する
ことができる。
【0009】本発明の管継手を用いて接続する場合、相
手側の管継手には全面座、大平面座、小平面座を有する
管継手や接合面に凸条部や凹条部を有するものが用いら
れる。相手の接合面に凹条部や凹条部と環状溝を有する
もの,凹条部にガスケットを装着したものを用いてもよ
い。
【0010】
【作用】この構成によって、以下の作用を奏する。すな
わち、 (1)つば部の内周面に環状溝が形成されたので、接合
面に弾力性を付与することができる。これにより、相手
側の管継手と接続したとき、この接合面が相手側の接合
面形状に追従して弾性範囲内において変形することがで
き、また、水や油等の液状,又は蒸気やガス,空気の流
体が流動されて環状溝内に圧力がかかりかつ接合面の復
元力によって相手側の接合面に強固に当接させることが
でき、高い密封性を発揮することができる。 (2)つば部の接合面に内周面と同軸状に形成された1
乃至複数の凸条部を備えているため、この凸条部によっ
て相手側の接合面とのあたりをとることができ、高い密
封精度を得ることができる。 (3)つば部の内周面に形成された環状溝と、つば部の
接合面に形成されかつ直径が前記環状溝の直径より小さ
くされた凸条部を備えているため、凸条部で相手側の接
合面とのあたりをとることができるとともに相手側の接
合面形状等に応じて凸条部の部位が弾性変形し、相手側
の接合面に対する応答性や追従性を向上させることがで
きる。(4)相手側の管継手の接合面に前記凸条部と内接する
凹条部を形成した場合、凸条部と凹条部とが内接され、
かつ接触時の負荷によって凸条部の部位が弾性変形する
のでさらに高い密封精度を得ることができる。 (5)相手側の管継手の接合面に前記凸条部と内接する
凹条部と内周面に環状溝を形成した場合、凸条部と凹条
部とが内接され、かつ接触時の負荷によって凸条 部の部
位が弾性変形するのでさらに高い密封精度を得ることが
できる。 (6)管継手が、前記環状溝,前記凸条部を備えたフラ
ンジ継手である場合、接合面を相手側の接合面に応じて
弾性変形させることができるので、ボルト等によって締
め付けるとき、対角締め等しなくても、良好なシール性
を得ることができる。 (7)管継手が、前記環状溝,前記凸条部を備えたユニ
オン継手である場合、接合面を相手側の接合面に応じて
弾性変形させることができるので、袋状ナット等によっ
て締め付けるとき、良好なシール性を得ることができ
る。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。 (実施例1) 図1(a)は本発明の第1実施例における管継手の全体
斜視図であり、図1(b)はその断面図であり、図1
(c)はその要部拡大断面図である。2は継手部、2a
はつば部、2bは内周面、2cは接合面、2dはボルト
挿通孔であり、これらは従来例と同様なものなので同一
の符号を付して説明を省略する。従来例と異なるのは、
本発明の第1実施例における管継手1aが、つば部2a
の内周面2bにこの内周面2bと同軸状に形成された環
状溝3aと、接合面2cの内周面2b近傍にこの内周面
2bと同軸状に形成された2個の凸条部4と、を備えた
点である。
【0012】以上のように構成された本実施例の管継手
を用いて2組の試験体を準備し、シール性能の評価を行
った。以下その結果について、図面を参照しながら説明
する。 (実験例1,2) 図2はシール性能の評価試験を示す模式図である。5は
ボルト、6はナット、7は実施例1の管継手1aと従来
の管継手1′に溶接法を用いて接続された支管部、8は
水槽、9は水槽8に貯留された水である。ここで、各支
管部7は空気供給管(図示せず)を介して空気供給部
(図示せず)に接続されている。まず、本実施例の管継
手1aと従来の管継手1′を準備し、各管継手1a,
1′の後端部に溶接により支管部7を接続した。次に、
各管継手1a,1′の接合面2c同士を負荷をかけずに
突き合わせ、接合面2c間の間隙を測定した。この結
果、本実験例に用いた各管継手1a,1′の接合面2c
間の間隙は0.37mmであった。次に、各ボルト挿通孔
2dにボルト5を挿通し、ボルト5とナット6を対角締
めしたときの接合面2c間の間隙を測定した。この結
果、接合面2c間の間隙は0.2mm(実験例1),0.
1mm(実験例2)であることがわかった。次に、この状
態で、図2に示すように、水槽8に水没させた後、空気
供給部のスイッチ(図示せず)を入れ、空気を導入し、
各管継手1a,1′の接合面2cからの空気の漏れの有
無を試験した。ここで、空気圧は2kg/cm2から時間をか
けながら逐次昇圧し10kg/cm2としたが、いずれも空気
の漏れは検出されなかった。
【0013】(実験例3) 実験例1と同様にして、ボルト5とナット6を対角締め
せずに自由締め付けしたときの接合面2cからの空気の
漏れの有無を前記実験例1,2と同様にして試験した。
この結果、空気の漏れは検出されなかった。
【0014】(実験例4) 各管継手1a,1′を50回分解・再組み込みした後、
実験例1と同様にして、接合面2cからの空気の漏れの
有無を試験した。ここで、10回程度までは対角締め
し、後は自由締め付けした。その結果でも、空気の漏れ
は検出されなかった。
【0015】(実験例5,6,7) 各管継手1a,1′を、各接合面2c全面が当接するま
で対角締めして接続した後、恒温槽で150℃(実験例
5),200℃(実験例6),275℃(実験例7)で
5分間加熱した。次に、冷却した後、接続された各管継
手1a,1′を分解し、さらに各接合面2c全面が当接
するまで対角締めして再組み込みした後、実験例1と同
様にして、接合面2cからの空気の漏れの有無を試験し
た。この結果、いずれも空気の漏れは検出されなかっ
た。
【0016】(実験例8) 実験例5と同様にして、接続された各管継手1a,1′
を恒温槽を用いて300℃で10分間加熱した。次に、
水槽(図示せず)に浸して、急冷させた後、接合面2c
からの空気の漏れの有無を試験した。この結果、空気の
漏れは検出されなかった。次に、分解・再組み込みした
後、やはり実験例1と同様にして、接合面2cからの空
気の漏れの有無を試験した。この結果、若干の空気の漏
れが検出された。これは、急冷の際に、接合面が変形し
たためであると考えられる。しかしながら、この漏れは
環状溝の直径等を調整し、接合面の弾性変形量を調整す
ることにより、解決された。また、溶接等による接合の
際の熱の影響はみられないことがわかった。
【0017】(実験例9) 実験例1と同様にして試験体を作製し、20mmHgまで減
圧にし、次いで減圧下24時間放置した後、気密性を確
認したが、圧力は変化しなかった。
【0018】以上のように本実施例によれば、つば部の
内周面に環状溝を形成することによって、接合面に軸方
向の弾力性を付与させることができ、これにより、特に
軸方向の弾性変形量の大きな内周面近傍に形成された凸
条部は、接触される相手側の接合面に応じて柔軟に対応
することができ、シール性を有することができる。ま
た、水等の流体が流動されると、環状溝内に流体の圧力
がかかり、かつ接合面の復元力も加わって接合面に相手
側に向かって押される力が働くので、さらにシール性を
著しく向上させることができる。したがって、配管作業
中、接合面の平行度にさほど注意を払う必要等がなく容
易に接合面を密着させることができ、また、振動等が負
荷されてもこの振動に凸条部が追随して常に接合面を密
着させることができる。この結果、シール材等を不要に
することができる。
【0019】(実施例2) 図3(a)は本発明の第2実施例における管継手の全体
斜視図であり、図3(b)はその断面図である。2は継
手部、2aはつば部、2bは内周面、2cは接合面、2
dはボルト挿通孔、3aは環状溝、4は凸条部であり、
これらは実施例1と同様なものなので同一の符号を付し
て説明を省略する。実施例1と異なるのは、本発明の第
1実施例における管継手1bが、つば部2aの内周面2
bに環状溝3aより奥側に内周面2bと同軸状に形成さ
れかつ直径が環状溝3aの直径より大きくされた環状溝
3bを備えた点と、接合面2c側の環状溝3aが凸条部
4,4の中間の深さに形成され、奥側の環状溝3bが最
外側の凸条部4よりも深く形成されている点である。管
継手1bのつば部2aの厚みが厚いときや接合面2cの
幅が広い大口径の場合は、凸条部4の数や環状溝3の数
は増やしてもよい。
【0020】以上のように本実施例によれば、つば部の
内周面に2個の環状溝を有し、かつ内側の環状溝の直径
を接合面側に位置する環状溝の直径より大きくしたの
で、接合面の弾性変形量を大きくすることができる。こ
れにより、接合面の内周面側がさらに相手側の接合面の
加圧力に応じて変形すると同時に復元力により相手側の
接合面に押し付ける力が生じ、さらにシール性をよくす
ることができる。更に環状溝の深さが各々の凸条部に対
応しているので、弾性変形量を物理的に制御でき高い流
体の圧力変動にも十分対応できる高いシール性を確保す
ることができる。
【0021】(実施例3) 図4(a)は本発明の第3実施例における管継手の全体
斜視図であり、図4(b)はその断面図である。 2は継
手部、2bは開口部、3aは環状溝、4は凸条部であ
り、これらは実施例1と同様なものなので同一の符号を
付して説明を省略する。1dは本発明の第3実施例にお
ける管継手、2aは継手部2の周壁から鉛直方向及び軸
方向に延設されたつば部、2cはつば部2aに形成され
た接合面、2e′はつば部2aの外周壁に形成された螺
状部である。
【0022】以上のように構成された本実施例の管継手
について、以下その使用方法を図面を参照しながら説明
する。図5(a)は他方の管継手の全体斜視図であり、
図5(b)はその断面図である。1″は管継手、2a′
は継手部2の周壁から延設されたつば部、2bは内周
面、2c′はつば部2a′に形成された接合面、2e″
はつば部2a′の外周壁に形成された螺状部である。ま
ず、管継手1d,1″の接合面2c,2c′同士を突き
合わせる。次に、袋状ナット(図示せず)を各螺状部2
e′,2e″に螺合して締め付ける。
【0023】以上のように本実施例によれば、内周面に
継手部と同軸状に形成された環状溝と、接合面に継手部
と同軸状に形成された2個の凸条部を備えたので、接合
面が相手側の接合面に追従して変形することができ、シ
ール材等を要することなく、高い密封精度で接続するこ
とができる。
【0024】(実施例4) 図6(a)は本発明の第4実施例における管継手を有す
るバルブの断面図であり、図6(b)はその管継手の要
部斜視図である。 2bは内周面、2c″は接合面、2d
はボルト挿通孔、3aは環状溝、4は凸条部であり、こ
れらは実施例1と同様なものなので同一の符号を付して
説明を省略する。1eはバルブ11の導入口側及び排出
口側に各々形成された本発明の第4実施例における管継
手、2′はバルブ11の導入口側及び排出口側の継手
部、2a″は継手部2′の周壁に平面六角形状に形成さ
れたつば部である。
【0025】以上のように本実施例によれば、内周面に
継手部と同軸状に形成された環状溝と、接合面に継手部
と同軸状に形成された2個の凸条部を備えたので、接合
面が相手側の接合面に追従して変形することができ、シ
ール性を有することができ、シール材等を不要とするこ
とができる。
【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下の優
れた効果を奏する。すなわち、 (1)つば部の内周面に内周面と同軸状に形成された1
乃至複数の環状溝を備えたので、これにより、接合面に
弾力性を付与することができ相手側の管継手に接触し
たとき、この接合面が相手側の接合面形状に追従して変
形することができる。その結果、極めて高いシール性を
有することができる。また、管継手内に液体や気体等の
流体が流動されたり、又は減圧にされたりすると、環状
溝内にこの流体による内圧がかかり、この内圧と接合面
の復元力によってさらにシール性をよくすることができ
る。これにより、高い密封精度を得ることができるの
で、信頼性や施工性に優れた管継手を実現することがで
きる。 (2)つば部の接合面に内周面と同軸状に形成された1
乃至複数の凸条部を備えているため、この凸条部で相手
側の接合面とのあたりをとることができるので、高い密
封精度を得ることができ、信頼性や施工性に優れた管継
手を実現することができる。 (3)つば部の内周面に形成された環状溝と、つば部の
接合面に形成されかつ直径が前記環状溝の直径より小さ
くされた凸条部を備えているため凸条部で相手側の接
合面とのあたりをとることができ、さらに凸条部の部位
の弾性変形量が大きいので、相手側の接合面に対する応
答性や追従性をさらに向上させることができ、高い密封
精度を得ることができ信頼性や施工性に優れた管継手を
実現することができる。(4)相手側の管継手の接合面に前記凸条部と内接する
凹条部を形成した場合、凸条部と凹条部とが内接され、
かつ接触時の負荷によって凸条部の部位が弾性変形する
のでさらに高い密封精度を得ることができる。これによ
り、相手側の接合面に対する応答性や追従性をさらに向
上させることができ、信頼性や施工性に優れた管継手を
実現することができる。 (5)相手側の管継手の接合面に前記凸条部と内接する
凹条部と内周面に環状溝 を形成した場合、凸条部と凹条
部とが内接され、かつ接触時の負荷によって凸条部の部
位が弾性変形するのでさらに高い密封精度を得ることが
できる。これにより、相手側の接合面に対する応答性や
追従性をさらに向上させることができ、信頼性や施工性
に優れた管継手を実現することができる。 (6)管継手が、前記環状溝,前記凸条部を備えたフラ
ンジ継手である場合、接合面を、接触される相手側の接
合面に応じて弾性変形させることができるので、ボルト
等によって締め付けるとき、対角締め等しなくても、良
好なシール性を得ることができ、この結果、シール材等
を要することなく、常に高い密封精度を得ることができ
る信頼性や施工性に優れた管継手を実現することができ
る。 (7)管継手が、前記環状溝,前記凸条部を備えたユニ
オン継手である場合、接合面を、接触される相手側の接
合面に応じて弾性変形させることができるので、袋状ナ
ット等によって締め付けるとき、良好なシール性を得る
ことができ、この結果、シール材等を要することなく、
常に高い密封精度を得ることができる信頼性や施工性に
優れた管継手を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の第1実施例における管継手の全
体斜視図 (b)本発明の第1実施例における管継手の断面図 (c)本発明の第1実施例における管継手の要部拡大断
面図
【図2】シール性能の評価試験を示す模式図
【図3】(a)本発明の第2実施例における管継手の全
体斜視図 (b)本発明の第2実施例における管継手の断面図
【図4】(a)本発明の第3実施例における管継手の全
体斜視図 (b)本発明の第3実施例における管継手の断面図
【図5】(a)他方の管継手の全体斜視図 (b)他方の管継手の断面図
【図6】(a)本発明の第4実施例における管継手を有
するバルブの断面図 (b)本発明の第4実施例における管継手の要部斜視図
【図7】(a)従来の管継手の1つであるフランジ継手
の全体斜視図 (b)従来の管継手の1つであるフランジ継手の断面図
【符号の説明】
1a,1b,1d,1e,1′,1″ 管継手 2,2′ 継手部 2a,2a′,2a″ つば部 2b 内周面 2c,2c′,2c″ 接合面 2d ボルト挿通孔 2e′,2e″ 螺状部 3a,3b 環状溝 4 凸条部 5 ボルト 6 ナット 7 支管部 8 水槽 9 水 11 バルブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−65391(JP,A) 実開 平3−81487(JP,U) 実開 昭63−86491(JP,U) 実開 昭64−15893(JP,U) 実開 昭63−42992(JP,U) 実開 昭64−57484(JP,U) 実開 昭63−60789(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16L 23/16 B21D 19/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】つば部の内周面に前記内周面と同軸状に形
    成された1乃至複数の環状溝と、前記環状溝の直径より
    小さい直径で前記つば部の接合面に前記内周面と同軸状
    に形成された1乃至複数の凸条部と、を備えたことを特
    徴とする管継手。
  2. 【請求項2】複数の前記環状溝の内、前記接合面側に位
    置する前記環状溝の直径が、他の前記環状溝の直径より
    小さいことを特徴とする請求項1に記載の管継手。
  3. 【請求項3】前記管継手が、フランジ継手であることを
    特徴とする請求項1又は2の内いずれか1に記載の管継
    手。
  4. 【請求項4】前記管継手が、ユニオン継手であることを
    特徴とする請求項1又は2の内いずれか1に記載の管継
    手。
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