JP3194436U - ルーズフランジ式管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】両パイプ間に配置する密封部材を補強リングおよび弾性ガスケットで構成し、その補強リングを比較的容易且つ安価に製造できるルーズフランジ式管継手を提供する。【解決手段】円環状の弾性ガスケット１０およびガスケットの外周側に配置する金属製の補強リング８を用い、補強リングの外周面に外環状溝を設けるとともに、ドーナツ形のプラスチックプレート１１を補強リングの外側に配置し、補強リングの外環状溝に沿って嵌合して一体化させ、プラスチックプレートにボルト貫通孔１２を形成する。【選択図】図４

Description

本考案は、両パイプ間に配置する密封部材を補強リングおよび弾性ガスケットで構成し、その補強リングを比較的容易且つ安価に製造できるルーズフランジ式管継手に関する。

水道や空調などの配管工事において、金属パイプを直線状に接続するには、連結部分の機械強度および大径管の配管作業性などの点でフランジ式の結合方式が好ましい。ルーズフランジ式管継手は、フランジを回すだけで配管時にフランジのボルト貫通孔を一致でき、金属パイプを強引に捩る必要がないので配管作業を迅速に進められる。ルーズフランジ式管継手は、特開平９−１４５４５号や実開平４−１３３４３０号などで数多く開示されている。

従来のルーズフランジ式管継手は、図７に示すように、ルーズフランジ１００は、金属パイプ１０２，１０２と別個に形成し、パイプ端部にスタブエンドを溶接するかまたはパイプ端部をつば出し加工する前に、金属パイプ１０２にそれぞれ嵌合しておく。両フランジ１００には、円周方向に等間隔に複数のボルト貫通孔１０４を設ける（図７参照）。両パイプのつば部１０６の表面をシートパッキン１０８を介して突き合わせ、各貫通孔１０４にボルト１１０を通してナットで締め付ける。シートパッキン１０８は、一般に硬質樹脂や硬質ゴムなどからなる。

ルーズフランジ式管継手において、両パイプ間で高い密封力を得るために、シートパッキンとともにＯリングを使用することは、特開平９−１４５４５号または実開平４−１３３４３０号などから公知である。特開平９−１４５４５号は、その図４において、パッキンの内周面側にＯリングを配置し、該パッキンの外径はルーズフランジの外径とほぼ同じである。一方、実開平４−１３３４３０号は、その図２において、シートパッキンに相当するアウタリングの内周面側にＯリングを配置し、該アウタリングの外径はパイプつば部の外径よりも大きい。

一方、本出願人は、既に実用新案登録第３１３６９５４号において、両フランジ間に配置する密封部材として、円環状の弾性ガスケットおよび該ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リングを提案し、この弾性ガスケットの横断面は逆Ｖ字形のリップ状である。実用新案登録第３１３６９５４号に開示の管継手は、圧縮変形しやすい弾性ガスケットを用いて密封するので、各ボルトによる締め付け力は抜管力に耐える程度であればよく、特開平９−１４５４５号や実開平４−１３３４３０号のように強く締め付ける必要がない。このルーズフランジ式管継手は、管内圧が高くなればなるほど、圧縮変形の弾性ガスケットのシール側面および外周面が補強リングの方へ圧着され、高い密封力を得ることができる。
特開平９−１４５４５号公報 実開平４−１３３４３０号公報 実用新案登録第３１３６９５４号公報

特開平９−１４５４５号や実開平４−１３３４３０号のように、ルーズフランジ式管継手においてＯリングを併用すると、このＯリングは、パイプ内部が負圧になった際に内方へ変形しやすく、両パイプ間の密封力が低下するという問題が生じる。特開平９−１４５４５号では、シートパッキンの外径はルーズフランジの外径とほぼ同じであり、該フランジの外径も大きいので作業現場において作業スペースを確保しにくい。一方、実開平４−１３３４３０号では、パッキンに相当するアウタリングの素材は明確でないけれども、該アウタリングの加工の際にコストと手間が掛かるうえに、据え付け時にアウタリングの位置決めも難かしい。

実用新案登録第３１３６９５４号に開示の管継手では、金属製の補強リングをガスケットの外周側に配置し、該補強リングは、円環状のステンレス鋼などの薄いシート材である。この補強リングには、放射方向の外方へ突出する位置決め用の延長部を少なくとも１個形成する。一般に、この補強リングは、直径方向に関して反対向きに突出する２個の延長部を有し、該延長部にそれぞれボルト貫通孔を設ける。

前記の補強リングは、薄い金属シート材から単に打ち抜くだけで製造できたけれども、２個の延長部が存在すると、１枚のシート材から製造できる枚数が少なくなり、生産効率が非常に悪くなってしまう。このため、現在では、補強リング製造において、金属棒材を円形状に曲げ、その両端を溶接して円環状のリング本体を形成してから、該リング本体に２個の延長部を溶接し、この溶接を自動的に行うことによって補強リングの生産効率の悪さを補っている。

本考案は、従来のルーズフランジ式管継手に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、ドーナツ形のプラスチックプレートを補強リングの外環状溝に嵌めて一体化することにより、延長部の溶接作業を省略して生産性を高めたルーズフランジ式管継手を提供することを目的としている。本考案の他の目的は、補強リングを変更しなくても、プラスチックプレートの交換だけでボルト貫通孔の増減が容易であるルーズフランジ式管継手を提供することである。

本考案に係るルーズフランジ式管継手は、パイプ端部をつば出し加工するかまたはスタブエンドを溶接し、両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを結合して締め付ける。本考案のルーズフランジ式管継手は、密封部材として、円環状の弾性ガスケットおよび該ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リングを用い、該補強リングの外周面に外環状溝を設けるとともに、ドーナツ形のプラスチックプレートを補強リングの外側に配置し、該補強リングの外環状溝に沿って嵌合して一体化させ、該プラスチックプレートにボルト貫通孔を形成する。

本考案に係るルーズフランジ式管継手において、ドーナツ形のプラスチックプレートはフランジの平面と対応する平面形状を有し、管継手に取り付けると、該プレートに設けたボルト貫通孔がフランジのボルト貫通孔と一致する。プラスチックプレートにおいて、各ボルト貫通孔とプレート内周壁との間にスリットを形成することにより、プラスチックプレートを弾性変形させて補強リングの外環状溝に沿って嵌合すると好ましい。補強リングの内周面に内環状溝を設け、弾性ガスケットの外周面の環状突条を補強リングの内環状溝に沿って嵌め込んで接着剤で固定すると好ましい。例えば、ドーナツ形のプラスチックプレートは硬質の耐熱性プラスチック製であり、補強リングはステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製であり、弾性ガスケットはゴムまたはプラスチック製である。

本考案に係るルーズフランジ式管継手では、補強リングにおいて外方へ突出する延長部の代わりに、ドーナツ形のプラスチックプレートを補強リングの外側に配置し、該補強リングの外環状溝に沿って嵌合して一体化させる。両ルーズフランジを結合する際に、接続パイプのつば部端面間に密封部材を配置し、補強リング外側のプラスチックプレートのボルト貫通孔にボルトを通してから両フランジを締め付けると、両フランジを締め付ける際に、補強リングや弾性ガスケットの位置ずれや落下が発生することがなく、この密封部材の軸心は常に接続パイプのそれと一致する。プラスチックプレートを弾性変形して補強リングの外環状溝に嵌める作業は、補強リングの外周側に延長部を溶接する作業と比べて相当に容易であり、プラスチックプレート自体も安価であるので経済的および時間的に有利である。

本考案に係るルーズフランジ式管継手は、比較的圧縮変形しやすい弾性ガスケットを用いるので、各ボルトによる締め付け力は抜管力に耐える程度であればよい。本考案のルーズフランジ式管継手では、弾性ガスケットの外周面の環状突条を補強リングの内環状溝に嵌め込んで接着剤で固定することにより、該弾性ガスケットが使用時に補強リングから脱離することもない。本考案のルーズフランジ式管継手では、ボルトによる強い締め付け力が必要なく、ボルト貫通孔を有するプラスチックプレートによって密封部材の位置ずれも生じないので、締付けボルトの本数を従来よりもほぼ半減でき、ルーズフランジを薄く且つフランジ外径を比較的小さくでき、作業現場において作業スペースを確保しやすい。

本考案に係るルーズフランジ式管継手を示す縦断面図であり、フランジのボルト貫通孔が４個の場合を図示する。 図１のＡ−Ａ方向から示すルーズフランジとパイプの端面図である。 ほぼドーナツ形のプラスチックプレートを示す正面図である。 ドーナツ形のプラスチックプレートを嵌合した補強リングおよび弾性ガスケットで構成する密封部材を示す側面図である。 図４に示す密封部材を直径方向に横割りした断面図である。 ドーナツ形のプラスチックプレート、補強リングおよび弾性ガスケットの嵌合状態を示す拡大横断面図である。 従来のルーズフランジ式管継手を示す縦断面図である。

本考案を図面によって説明すると、図１に示すルーズフランジ式管継手１では、接続パイプ３，３のつば部７，７の端面間に密封部材４（図５）を介在させ、この密封部材を円環状の補強リング８と弾性ガスケット１０で構成する。接続パイプ３，３は、同一または類似の金属管あるいはプラスチック管であり、金属管とプラスチック管を用いることも可能である。

ルーズフランジ式管継手１において、金属製のルーズフランジ２，２は、図２に示すように平面がほぼドーナツ形であり、接続パイプ３，３と別個に形成する。フランジ２には、円周方向に沿って３または４個以上のボルト貫通孔５を等間隔に設け、フランジ内径は接続パイプ３の外径にほぼ等しく、各貫通孔５の内周面下方を通過する円の直径は、パイプ３のつば部７の外径および補強リング８の外径よりも大きい。

管継手１において、フランジ２およびパイプ３には、種々の金属が使用可能であり、好ましくはフランジ２はステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製であり、パイプ３はステンレス鋼製である。炭素鋼または鋳物製の場合は、亜鉛めっきやプラスチックコーティングを施してもよい。フランジ２は、通常、図２に示すような円形平面のルーズフランジであるが、その外形が角形や楕円形平面などのフランジでも、または半割り型でもよい。

フランジ２，２は、管端部をつば出し加工するかまたは管端部にスタブエンド（図示しない）を溶接する前に、パイプ３にそれぞれ嵌合しておく。双方のパイプ３，３は、中間に補強リング８および弾性ガスケット１０で構成する密封部材４を介在させてつば部７の表面を突き合わせ、補強リング８に嵌合したプラスチックプレート１１のボルト貫通孔１２（図３）およびフランジ２，２の貫通孔５にボルト１４を通し、ナット１６で仮止めする。補強リング８は、プラスチックプレート１１の各ボルト貫通孔１２にボルト１４を通すと正確に位置決めでき（図４参照）、その位置決めの後に全ボルト１４をナット１６で締め付ければよい。

補強リング８は、通常、円環状平面で断面が矩形であればよく、ステンレス鋼、炭素鋼または鋳鉄などから製造する。補強リング８には、図６に示すように、その外周面に環状溝１８を設け、ドーナツ形のプラスチックプレート１１を補強リング８の外環状溝１８に沿って嵌合する。プラスチックプレート１１には、放射方向の外方へ突出する位置決め用のボルト貫通孔１２（図３）を形成し、管継手１の組み立て時にボルト貫通孔１２内をボルト１４が通過する。

プラスチックプレート１１は、通常、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂などの硬質の耐熱性プラスチックからなり、ガラス繊維などを充填するならばより広範囲の樹脂を使用できる。プラスチックプレート１１は、図５に示すような厚さ１.５〜３ｍｍの薄板状であり、圧縮成形してもプラスチックシートから打ち抜き加工してもよい。プラスチックプレート１１は、図３に示すようなほぼドーナツ形の平面形状であって、通常、フランジ２の平面と対応する平面形状を有し その内径は補強リング８の外径よりもわずかに小さい。

プラスチックプレート１１において、ボルト貫通孔１２は管継手１のボルト１４の直径よりもわずかに大きい内径を有する。ボルト貫通孔１２の数は、通常、フランジ２のボルト貫通孔５と同数であり、該ボルト貫通孔５の数と位置に応じて定め、フランジ２のボルト貫通孔５の数が多くなれば、それに応じて円周方向に９０度間隔で形成したり、５個以上に増やすこともできる。

プラスチックプレート１１の内径は補強リング８の外径よりもわずかに小さく、その内周壁１９の断面が三角形状であるから、補強リング８の外環状溝１８に嵌入しやすい（図６参照）。プラスチックプレート１１では、各ボルト貫通孔１２とプレート内周壁との間にスリット２０を形成することにより、該プラスチックプレートを弾性変形させて補強リング８の外環状溝１８に沿って嵌合することが可能である。

補強リング８は、矩形断面の細長い金属棒材を円形状に曲げ、その両端を溶接して製造すると余剰金属が生じず、１枚のシート材から製造できる枚数が多くて生産効率が良い。この補強リングは、薄い金属シート材を円環形に打ち抜いてもよい。さらに、補強リングには外環状溝１８および内環状溝２４（図６）を刻設する。ドーナツ形のプラスチックプレート１１の内径は補強リング８の外径よりもわずかに小さく、その内周壁１９の断面が三角形状に尖るように切削されていることにより、該補強リングに固定されて補強リング８から脱離しなくなる（図４と図６参照）。

弾性ガスケット１０は、弾性に富んだゴムまたはプラスチック製であり、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどを用い、化学プラントなどの配管に用いる場合には、その周面に耐腐食性の薄膜をコーティングすると好ましい。弾性ガスケット１０は、その外径が補強リング８の内径にほぼ等しく、且つその外周面に環状突条２６（図６）を設ける。ガスケット外周面の環状突条２６を補強リング８の内環状溝２４に沿って嵌め込んで接着剤で固定すると、該弾性ガスケットが補強リング８と一体化して使用時に両者が分離することがない。弾性ガスケット１０は、両側面から圧縮変形されて厚みが５０〜９５％に減少すると、補強リング８の厚みと一致することになる。

弾性ガスケット１０は、補強リング８の方へ圧着されやすいように、その横断面の下方中央部に凹み２７（図６）を有する。弾性ガスケット１０は、その内周面だけが逆Ｖ字形に形成され、この逆Ｖ字形には逆Ｕ字形や半円形も包含する。ガスケット１０の横断面において、斜め下方へ延設されたリップ部３０，３０は、その先端がガスケット１０の両側面よりも外側に突出することにより、該ガスケット１０の両側面はパイプ３のつば部表面により密着されやすい。

ルーズフランジ式管継手１は、図１に示すように、パイプ３，３に公知のルーズフランジ２をそれぞれ嵌合してから、パイプ端部をつば出し加工またはスタブエンドを溶接する。このつば出し加工は、例えば、パイプ加工工場や配管現場において、公知のつば出し加工機によってつば部７を直径方向外方へ直角に形成し、ついで該パイプの他方の端部も同様につば出し加工する。

この後に、パイプ３のつば部７の端面間に密封部材４（図５）を介在させ、ついでボルト１４とナット１６で両フランジ２，２を結合して締め付ける。また、つば出し加工の後に、半割り型のフランジを嵌合して固着することも可能である。異なるボルト貫通孔数のフランジ２を用いるならば、補強リング８を変更することなく、プラスチックプレート１１だけを交換すればよい。

この組立ての際に、例えば、パイプ３の端部にリングバンドなどの仮止め金具（図示しない）ついでフランジ２を嵌合してから、パイプ３の端部をつば出し加工すると好ましい。配管現場において、垂直や傾斜方向などに配置したパイプ３，３のつば部７を近接させ、２個のフランジ２，２を正確に位置決めする。この際に、この仮止め金具をフランジ２のすぐ後方に配置すると、該仮止め金具の締め付けによってフランジ２が重くてもその落下やずれを防止できる。

また、パイプ３，３を水平配置する際には、補強リング８のボルト貫通孔１２をボルト１４に挿通して仮止めすることにより、該補強リングを正確に位置決めできる。このパイプ結合作業が完了すると、パイプ３を壁面などに固定することを要する。この固定作業の際に、止め金具（図示しない）をパイプ周面に沿ってＵボルトなどの固定金具（図示しない）の取付け位置まで移動させ、該固定金具の内側において静止し、ついでこの固定金具を締め付けてパイプ３，３を固定すればよい。

次に、本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案は実施例に限定されるものではない。図１に示すルーズフランジ式管継手１において、金属製のルーズフランジ２，２は、図２に示すように平面がほぼドーナツ形であり、接続パイプ３，３と別個に形成する。パイプ３，３は、同一または類似の金属管である。フランジ２は、円周方向に３個のボルト貫通孔５を等間隔に設け、フランジ内径は接続パイプ３の外径にほぼ等しく、各貫通孔５の内周面下方を通過する円の直径は、パイプ３のつば部７の外径および補強リング８の外径よりも大きい。

両パイプ３，３のつば部端面間に介在させる密封部材４は、図５に示すように補強リング８および弾性ガスケット１０で構成する。補強リング８は、管内圧に対する接続パイプ３の強度とほぼ同等またはそれ以上に強度を有することが好ましく、このため、該補強リングの厚みを接続パイプ３の厚みとほぼ同じに定める。円環状でステンレス鋼製である補強リング８には、図６に示すように、その外周面に外状溝１８を設け、且つその内周面に内環状溝２４を設ける。

補強リング８の外側に嵌めるプラスチックプレート１１（図３）は、厚さ２ｍｍの不飽和ポリエステル樹脂シートから打ち抜き加工して製造する。プラスチックプレート１１は、フランジ２の平面と対応するドーナツ形の平面形状を有する。プラスチックプレート１１には、ボルト貫通孔１２を円周方向に等間隔で３個形成する。

プラスチックプレート１１の内径は補強リング８の外径よりもわずかに小さく、その内周壁１９の断面を三角形状に切削する（図６参照）。プラスチックプレート１１では、各ボルト貫通孔１２とプレート内周壁との間にスリット２０を形成し、該スリットによってプレート内径を拡げて補強リング８の外環状溝１８に沿って嵌入でき、嵌入後にプレート１１は弾性変形によって元に戻る。プラスチックプレート１１の内径が補強リング８の外径よりもわずかに小さいことにより、補強リング８の外環状溝１８への嵌入によって、該プレートは補強リング８に固定されて一体化する。

一方、弾性ガスケット１０は、弾性に富んだゴム製であり、図６に示すようにその横断面はほぼ逆Ｖ字形のリップ状である。弾性ガスケット１０は、その外径が補強リング８の内径にほぼ等しく、且つその内径は接続パイプ３の内径よりも多少大きい。弾性ガスケット１０には、その外周面に環状突条２６（図６）を設ける。弾性ガスケット１０は、その環状突条２６を補強リング８の内環状溝２４に沿って嵌め込んで接着剤で固定され、該弾性ガスケットを補強リング８と一体化させる。

弾性ガスケット１０において、その横断面がほぼ逆Ｖ字形であるため、該横断面の下方中央部がやや凹んでおり、この凹み２７（図６）によってパイプ内部の圧力で弾性ガスケット１０の両側面がパイプ３のつば部表面におよびその外周面が補強リング８の方へ圧着されやすい。ガスケット１０の横断面において、リップ部３０，３０が斜め下方に向いて外向きに延設され、両リップ部の先端間の間隔はガスケット１０の軸方向幅よりも大きいので、該ガスケット１０の両側面がパイプ３のつば部表面により密着されやすい。

フランジ２は、管端部をつば出し加工する前に、パイプ３にそれぞれ嵌合しておく。双方のパイプ３，３は、密閉部材４を介在させてつば部７の表面を突き合わせ、フランジ２，２の貫通孔５およびプラスチックプレート１１のボルト貫通孔１２（図３）にボルト１４を通してナット１６で仮止めする。補強リング８は、プレート１１のボルト貫通孔１２にボルト１４を通すことで正確に位置決めでき（図４参照）、その位置決めの後に全ボルト１４をナット１６で締め付ければよい。

ルーズフランジ式管継手１では、圧縮変形しやすい弾性ガスケット１０で両パイプ３，３を密着させるので、各ボルト１４による締め付け力は抜管力に耐える程度であればよく、従来のシートパッキンのように強く締め付ける必要がない。このため、締付けボルトの本数を従来よりもほぼ半減でき、接続パイプ３のつば部７，７の密着面の面積は、従来よりも小さくてもよく、フランジ２およびつば部７の外径を従来よりも小さくできる。

また、３個のボルト貫通孔５を有するフランジ２は、その内径は接続パイプ３の外径にほぼ等しくても、図７に示す従来のフランジ１００に比べて外径および厚みが小さく、その輪郭は図２に示すように貫通孔５が存在する部分２８以外を凹ますことが可能であり、全体がコンパクトになることで省スペース化を図ることができる。

１ ルーズフランジ式管継手
２ ルーズフランジ
３，３ 接続パイプ
４ 密封部材
５ ボルト貫通孔
７ つば部
８ 補強リング
１０ 弾性ガスケット
１１ プラスチックプレート
１２ ボルト貫通孔
１４ ボルト
１６ ナット
１８ 外環状溝
２０ スリット
２４ 内環状溝
２６ 環状突条

Claims (5)

1. パイプ端部をつば出し加工するかまたはスタブエンドを溶接し、両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを結合して締め付ける管継手であって、密封部材として、円環状の弾性ガスケットおよび該ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リングを用い、該補強リングの外周面に外環状溝を設けるとともに、ドーナツ形のプラスチックプレートを補強リングの外側に配置し、該補強リングの外環状溝に沿って嵌合して一体化させ、該プラスチックプレートにボルト貫通孔を形成するルーズフランジ式管継手。
2. ドーナツ形のプラスチックプレートはフランジの平面と対応する平面形状を有し、管継手に取り付けると、該プレートに設けたボルト貫通孔がフランジのボルト貫通孔と一致する請求項１記載の管継手。
3. プラスチックプレートにおいて、各ボルト貫通孔とプレート内周壁との間にスリットを形成することにより、プラスチックプレートを弾性変形させて補強リングの外環状溝に沿って嵌合することが可能である請求項１記載の管継手。
4. 補強リングの内周面に内環状溝を設け、弾性ガスケットの外周面の環状突条を補強リングの内環状溝に沿って嵌め込んで接着剤で固定する請求項１記載の管継手。
5. プラスチックプレートは硬質の耐熱性プラスチック製であり、補強リングはステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製であり、弾性ガスケットはゴムまたはプラスチック製である請求項１記載の管継手。

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