JP3229134U - 金属管の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力配管に対する加工工数を減少させ、かつ高い加工精度を要求されずに圧力配管を接続する接続構造を提供する。【解決手段】金属管６、８を軸線ｃの方向に接続する接続構造１であって、ＪＩＳ規格による板フランジ２、３、Ｃ型スナップリング７、９、パッキン４、５、ボルト１３、ナット１４と、ＪＩＳ規格外のスリーブ１０とを具備する。スリーブの空洞１０ａの中に、パッキンを挟んで金属管の対面が付き合わされる。金属管には、その外周を一周する溝１５、１６が設けられている。溝には、複数のＣ型スナップリングが装着される。Ｃ型スナップリングに対して板フランジが当接され、対向したバカ穴２ａ、３ａに対してボルトが挿通され、ナットにより板フランジ同士が締付けられる。【選択図】図１

Description

本考案は、配管設置箇所に適合する長さに切りそろえられた圧力配管に対して溶接を必要とすることなく、接続させることを可能とした金属管の接続構造に関する。

金属管を接続する１つの方法として、フランジ式管継手が知られている。フランジ式管継手には、溶接式フランジやルーズフランジ等があり、例えば、特許文献１においては、パイプ端部にそれぞれフランジを溶接し、両パイプのフランジ間に密封部材を介在させてから、両フランジをボルトで締め付ける溶接式フランジが示されている。ここに用いられるフランジは、所謂「板フランジ」と称されるものであり、パイプ外周とパイプ端面においてフランジと溶接する差込み溶接の例である。一方、特許文献１にはさらにルーズフランジ式管継手も示されており、ルーズフランジをパイプに嵌合させてから、パイプ端部を鍔出し加工し、鍔部の両表面にシートパッキンを介在させて突き合わせ、フランジ同士をボルトで締め合わせる。ルーズフランジは、比較的低圧なパイプの接続に用いられる。特許文献１に開示されたもの以外のフランジとしては、突合せ溶接式フランジ、ソケット溶接式フランジ、ねじ込み式フランジ等が知られている。ねじ込み式フランジ以外は溶接を必要とする。

金属管の溶接はきわめて高度な熟練と多大の手数を要する。これに対して、溶接を用いないフランジ式管継手が特許文献２に開示されている。この技術は、金属管の外径よりも僅かに大きい内径を有するサポータ金具の中央部付近の内壁面に、全周に亘って溝を穿設し、この溝には金属管の夫々の端面に当接するパッキンを設け、金属管の夫々の外周には、サポータ金具より僅かに隔置してスパイラルコイル状のスナップリング（所謂、スパイラルリテイニングリング）を装着し、スナップリングの両者の後側から夫々接続フランジを配置して、接続フランジ同士をボルトにより締付けて金属管を接続する。

実登第３１５２１７２号公報 実開昭５３−５９７１３号公報

特許文献２に開示された技術は溶接を用いない接続構造であるため、熟練を要さずに金属管を接続できる。しかしながら、特許文献２によれば、接続フランジとしては、スナップリングが当接する肩部を設けた接続フランジであって、板フランジのような汎用部品が使用されていない。また、スナップリングとしてもスパイラルリテイニングリングが利用されている。一般にスパイラルリテイニングリングは、ＪＩＳ規格品ではなく、設計者の意図する仕様に合わせて製作されるものである。このように、金属管を接続するに当たり特別に用意する部品点数が多いという問題がある。

本考案による金属管の接続構造は、溶接を使用せずに、一般に流通している汎用部品を使用して、２本の金属管の接続に要求される強度を達成することを目的とする。
本考案は、ＪＩＳ規格による板フランジ、Ｃ型スナップリング、パッキン、ボルト、ナットと、ＪＩＳ規格外のスリーブとを具備した２本の金属管を軸線の方向に接続する接続構造であって、
前記スリーブは、軸線ｃの方向に延び、前記金属管の外径よりも僅かに大きい内径の空洞の中に、前記パッキンを挟んで前記２本の金属管の対面が付き合わされ、
前記２本の金属管の外周を一周して、前記スリーブより僅かに離れて底面が軸線に対して平行な面であり、側面が当該軸線を中心とする半径方向の溝が夫々設けられ、
前記２本の金属管の夫々の予定強度に対して、これを超える最低限の複数の前記Ｃ型スナップリングが前記夫々の溝に装着され、
前記スリーブに前記Ｃ型スナップリングが向き合う反対側から、各金属管の前記Ｃ型スナップリングに対して前記板フランジを夫々当接させて、前記夫々の板フランジに設けられたバカ穴を対向させ、当該対向したバカ穴に対してボルトが挿通され、ナットにより前記夫々板フランジ同士が締付けられることにより前記金属管を接続することを特徴とする。

本考案による金属管の接続構造によれば、殆どの構成を汎用部品とする一方で、金属管の接続に要求される強度を達成することができる。著しく高い気密性を発揮することができ、また溶接やフランジ加工が不要であるからその施工も容易である。更に、内面に突出部がないので流体抵抗が大きくなるおそれもない。

軸線を揃えて接続された金属管６、８を示す図であり、図１Ａは軸線ｃ方向の断面図、図１Ｂは斜視図である。 他の実施例により接続された金属管６、８の軸線ｃ方向の断面図である。

第１図に示す本実施例の接続構造１において、図１Ａは、軸線ｃを揃えて接続された２本の金属管６、８の軸線ｃ方向の断面を示している。この接続構造１によれば、スリーブ１０と、Ｃ型スナップリング７、９と、板フランジ２、３と、パッキン４、５と、複数のボルト１３とナット１４により、金属管６、８同士を接続する。一方、金属管６、８側への加工は、外周を一周する溝１５、１６を加工するだけである。

金属管６、８としては、炭素鋼管を対象としており、ステンレス管を含む。また、パッキン４、５は、管内を通る流体に応じて異なり、耐熱、耐酸、耐アルカリ、耐水、耐油、耐ガス、耐水蒸気等にあったシールド材を使用する。たとえば、ニトリルゴム、フッ素樹脂等を材質として、厚みは３ｍｍ〜４ｍｍである。

スリーブ１０は、金属管６、８の軸線ｃ方向に伸びる空洞１０ａを有している。この空洞１０ａは、外径よりも僅かに大きい内径を有し、中央部付近の内壁面１１に空洞内周を一周する突起１２が穿設されている。突起１２は、内壁面１１から軸線ｃに向けて、金属管６、８の肉厚と同じだけ突出しており、その頂周面１２ｂの軸線ｃを中心とした半径は金属管６、８の内周面と同じ半径である。突起１２の両側には、軸線ｃを中心とした半径方向の端面１２ａを有している。突起１２の両側の端面１２ａと金属管６、８の夫々の端面６ａ、８ａとの間にパッキン４、５が挟まれ夫々が当接している。スリーブ１０は本接続構造のために用意されたもので、ＪＩＳ規格外である。

金属管６、８のスリーブから外より僅かに離れて、一周する溝１５、１６が設けられている。溝１５、１６は、底面１５ａ、１６ａが軸線ｃに対して平行な面であり、軸線ｃを中心とした半径方向に側面１５ｂ、１６ｂを有している。溝１５、１６は、旋盤加工によって設けるが、溝１５、１６の深さｄは、金属管６、８の肉厚によって決まる。深さｄは、金属管６、８の夫々の降伏点が同等となるような深さになっている。降伏点とは、金属管６、８に引っ張り荷重を加えたときに、塑性変形が発生したときの応力である。すなわち、同じ径、材質、肉厚の金属管であれば、同じ深さの溝１５、１６であれば塑性変形は同様に発生するのである。また、金属管６、８は、引張り強さに余裕をもった肉厚を有しているので、溝１５、１６の深さは、予定された引っ張り強さに対して破断しないだけの強度を下回らず、かつある程度の余裕を持たせた範囲となるように定められている。ＪＩＳ規定では、常用圧力の２倍程度の圧力に耐えられるように、溝１５、１６の位置における肉厚を確保する。

同じ深さの溝１５、１６としているため、大きな引っ張り荷重が加わったときに塑性変形は同様に発生し、引っ張り荷重はバランスする。従って、一方の金属管にのみに過大な引っ張り荷重が加わって、予定の引張り強度未満の強さで破断することが避けられる。

溝１５、１６には、Ｃ型スナップリング７、９が２個ずつ装着されている。Ｃ型スナップリング７、９は、Ｃ型止め輪とも呼ばれておりＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ２８０４）でその特性が規定された汎用部品である。

Ｃ型スナップリング７、９は重ねる数が増える程スラスト方向の強度が増加する。よって、金属管６、８の強度と同等か、Ｃ型スナップリング７、９側の強度が強ければ、金属管６、８の強度を超える力が加わったときでもＣ型スナップリング７、９が破壊される事は無い。例えば、１枚のＣ型スナップリング７、９の強度が５０ＫＮであり、金属管６、８の予定強度が６２ＫＮであるとすると、これを超えるためにはＣ型スナップリング７、９を２枚重ねて強度を１００ＫＮにすれば良い。このように、金属管６、８の予定強度に対して、これを超える最低限の複数のＣ型スナップリング７、９を重ねて用いれば良い。

板フランジ２、３は、平坦な円板で有り、等角度毎（９０度毎）に通しボルト用の孔（バカ穴２ａ、３ａ）が穿孔されている。スリーブ１０にＣ型スナップリング７、９が向き合う反対側から、Ｃ型スナップリング７、９に対して板フランジ２、３を当接させてバカ穴２ａ、３ａを対向させ、当該対向したバカ穴２ａ、３ａに対してボルト１３が挿通されてナット１４により板フランジ２、３同士が締付けられる。板フランジ２、３は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ２２２０、ＪＩＳ Ｂ ２２３８）でその特性が規定された汎用部品である。中央には、金属管６、８を通す中央孔２ｂ、３ｂが開いている。中央孔２ｂ、３ｂの大きさは、溝１５、１６から突出したＣ型スナップリング７、９が引っかかる大きさである。尚、ボルト１３、ナット１４ともにＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ １１８０、ＪＩＳ Ｂ １１８１）でその特性が規定された汎用部品である。

本実施例に従い、金属管６、８を接続するに当たっては、板フランジ２、３の中央孔２ｂ、３ｂに金属管６、８を通し、スリーブ１０にパッキン４、５を嵌着した後、Ｃ型スナップリング７、９を装着した金属管６、８を対向させてスリーブ１０に挿入し、板フランジ２、３を対向させて、ボルト１３を挿通して、ナット１４により締付けて接続する。そして、ここで用いるパッキン４、５も、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ２４０４）でその特性が規定された汎用部品である。

以上の説明からも明らかなように、本考案の接続構造１によれば、殆どの構成を汎用部品とする一方で、金属管６、８の接続に要求される強度を達成することができる。著しく高い気密性を発揮することができ、また溶接やフランジ加工が不要であるからその施工も容易である。更に、内面に突出部がないので流体抵抗が大きくなるおそれもない。

金属管６、８にＣ型スナップリング７、９が嵌まる溝１５、１６を加工して設けるだけで良く、このような加工は、旋盤により容易に出来るものであり、ボルト１３、ナット１４、板フランジ２、３、Ｃ型スナップリング７、９、パッキン４、５はいずれも汎用部品であるため、コストを大幅に削減することが出来る。また、スリーブ１０は、予め工場にて製作しておけばよいものであるため、金属管６、８を接続する工数は削減できる。

図２は、スリーブの他の例である。先の実施例のスリーブ１０によれば突起１２が穿設されていたが、本実施例のスリーブ２０では、突起１２に相当する構成は無く、スリーブ２０に開けられた軸線ｃ方向の空洞２０ａは、同一の内径でもって連続している単なる管である。パッキン４は金属管６、８の夫々の端面６ａ、８ａに挟まれている。この例においては、パッキン４は１枚である。ボルト１３、ナット１４の締め付けにより圧縮されたパッキン４が外側に膨らむことにより、スリーブ２０と金属管６、８との相対位置が固定される。スリーブ２０は接続構造１のために用意されたもので、ＪＩＳ規格外である。スリーブ２０以外の他の構成は、先の実施例と同じ汎用部品である。

本実施例によれば、殆どの構成を汎用部品とする一方で、金属管６、８の接続に要求される強度を達成することができる。また、スリーブ２０は、予め工場にて製作しておけばよいものであるため、金属管６、８をする接続の工数は削減できる。

１ 接続構造
２、３ 板フランジ
２ａ、３ａ バカ穴
２ｂ、３ｂ 中央孔
４、５ パッキン
６、８ 金属管
６ａ、８ａ 端面
７、９ Ｃ型スナップリング
１０ スリーブ
１０ａ 空洞
１１ 内壁面
１２ 突起
１２ａ 端面
１３ ボルト
１４ ナット
１５、１６ 溝
１５ａ、１６ａ 底面
１５ｂ、１６ｂ 側面
２０ スリーブ
２０ａ 空洞
ｃ 軸線

Claims (4)

1. ＪＩＳ規格による板フランジ、Ｃ型スナップリング、パッキン、ボルト、ナットと、ＪＩＳ規格外のスリーブとを具備した２本の金属管を軸線の方向に接続する接続構造であって、
   前記スリーブは、軸線ｃの方向に延び、前記金属管の外径よりも僅かに大きい内径の空洞の中に、前記パッキンを挟んで前記２本の金属管の対面が付き合わされ、
   前記２本の金属管の外周を一周して、前記スリーブより僅かに離れて底面が軸線に対して平行な面であり、側面が当該軸線を中心とする半径方向の溝が夫々設けられ、
   前記２本の金属管の夫々の予定強度に対して、これを超える最低限の複数の前記Ｃ型スナップリングが前記夫々の溝に装着され、
   前記スリーブに前記Ｃ型スナップリングが向き合う反対側から、各金属管の前記Ｃ型スナップリングに対して前記板フランジを夫々当接させて、前記夫々の板フランジに設けられたバカ穴を対向させ、当該対向したバカ穴に対してボルトが挿通され、ナットにより前記夫々板フランジ同士が締付けられることにより前記金属管を接続することを特徴とする金属管の接続構造。
   
2. 実用新案登録請求の範囲第１項記載の金属管の接続構造において、前記スリーブの中央付近の内周壁に空洞内周を一周する突起が穿設されており、前記突起は、前記内壁面から前記軸線に向けて、前記金属管の肉厚と同じだけ突出しており、その両側に軸線を中心とした半径方向の端面を有し、前記突起の両側の端面と前記金属管の夫々の端面との間に前記パッキンが挟まれ夫々の面に当接していることを特徴とする金属管の接続構造。
   
3. 実用新案登録請求の範囲第１項若しくは第２項に記載の金属管の接続構造において、
   前記溝の位置における前記２本の金属管の肉厚は、常用圧力の２倍程度の圧力に耐えられる肉厚が確保されていることを特徴とする金属管の接続構造。
   
4. 実用新案登録請求の範囲第３項に記載の金属管の接続構造において、前記溝の深さは、前記２本の金属管の夫々の降伏点が同等となるような深さであることを特徴とする金属管の接続構造。