JP3859492B2

JP3859492B2 - 管継手の接続部構造

Info

Publication number: JP3859492B2
Application number: JP2001351578A
Authority: JP
Inventors: 浩白井; 昌広酒巻
Original assignee: Togawa Rubber Co Ltd
Current assignee: Togawa Rubber Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP2003148667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば一対の接続フランジを継手軸方向の両端部に備え、相手側である接続対象管の管端に備えられる接続フランジ等に接続される管継手の接続部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、このような管継手の接続部は、図５（イ）（ロ）に示すように、ボルト・ナット等の締付け手段による締付け操作によって相手側部材に押圧される、所謂、パッキン様の弾性接当面形成部Ａ１を継手軸方向端部に備え、
継手軸方向でこの弾性接当面形成部Ａ１より内部側に、継手径方向に伸びる径方向延出面Ｓ１を備えて弾性接当面形成部Ａ１に接する保持リング４を備え、
この保持リング４が継手径方向内周部Ａ１に周方向に伸びる周方向延出面Ｓ２を備えると共に、周方向延出面Ｓ２を介して保持リング４と接する弾性内周面形成部Ａ２を、内径側に備えて構成される。
【０００３】
管継手単独の状態にあっては、同図（イ）にも示すように、このような管継手においては、管継手内径端で軸方向外端の形状は、管継手内面と、管継手軸方向端面とが、管軸方向に沿った断面形状にあって直角に交わる形状とされていた。
【０００４】
このような端部構造を有する管継手を、接続相手側である被接続対象管の管端に設けられた接続フランジに接続した状況を、図５（ロ）に示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造の管継手を使用した場合、図５（ロ）に実線で示すようなクラック及び剥離が、弾性内周面形成部Ａ２に発生し、管継手が良好に機能し得ない問題が発生した。
さらに検討したところ、このようなクラック及び剥離は、管継手の接続当初には認められず、使用に伴って経時的に発生することがあることが判明した。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、管継手にあって、押圧接続された状態において、継手軸方向において継手端部に位置し、内部を流れる流体に接することがある内径側端近傍に、クラック及び剥離を発生しにくい管継手の接続部構造を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による、締付け手段による締付け操作によって相手側部材に押圧される弾性接当面形成部を継手軸方向端部に備え、
継手軸方向で前記弾性接当面形成部より内部側に、継手径方向に伸びる径方向延出面を備えて前記弾性接当面形成部に接する保持リングを備え、
前記保持リングが継手径方向内周部に周方向に伸びる周方向延出面を備えると共に、前記周方向延出面を介して前記保持リングと接する弾性内周面形成部を、内径側に備えた管継手の接続部構造の特徴構成は、請求項１に記載されているように、前記弾性接当面形成部、前記弾性内周面形成部及び保持リングが一体化した一体化状態において、継手軸に沿った断面形状に関して、
前記弾性接当面形成部の軸方向外側端と、前記弾性内周面形成部の径方向内径端との間に、軸方向で継手内方に向かうに従って内径が減少する縮径型移行面を設け、
非締結状態における、前記縮径型移行面の軸方向外側端位置が前記保持リングの前記周方向延出面より径方向で外径側とされ、前記縮径型移行面の軸方向外側端位置と前記保持リングの径方向延出面の距離をＤ１、前記縮径型移行面の軸方向外側端位置と軸方向における前記径方向内径端位置との距離をＤ２として、前記Ｄ２が前記Ｄ１より大きく設定され、かつ、前記Ｄ２と前記Ｄ１との差が、継手締付け時の締付け量より大きく設定されていることにある。
【０００８】
上記課題をさらに検討したところ、締付け状態における当該部位は、図５（ロ）に示すように、軸方向端部でその内径側端部部位が、継手内を流れる流体内に張り出した構造となっていることが判明した。
そして、上述のようなクラック及び剥離が経時的に発生する原因は、図５（ロ）に示すように、この張り出し部の先端を起点として、流体渦列が発生し、この渦列起因の振動が、クラック及び剥離発生の要因と考えられる。
【０００９】
さらに、保持リングとの関係について述べると、保持リングと相手側部材との間で押圧挟持された部位には高い圧縮を受けているのに対して、この部位より内径側で、保持リングより内径側に位置する部位は、保持リングにより継手内部側から位置保持されない状態にあるため、保持リングの周方向延出面と弾性内周面形成部との間にあっては、材料間ですべりを発生しやすい構造となっている。
【００１０】
発明者らは、これらの要因が複合的に作用すると共に、経時的なゴム材の劣化等の要因により、本願の課題が発生するものと考えている。
【００１１】
そこで、先に課題を解決する手段において説明したように、継手軸に沿った断面形状において、上記軸方向端の内径端部位に、縮径型移行面を形成する。
この場合、縮径型移行面の軸方向外側端位置は、保持リングの内周面としての周方向延出面より径方向で外径側に、径方向内径端位置は保持リングの軸方向端面よりも継手内側に選択する。この場合、縮径型移行面の軸方向外側端位置と保持リングの径方向延出面の距離をＤ１、縮径型移行面の軸方向外側端位置と軸方向における前記径方向内径端位置との距離をＤ２として、Ｄ２がＤ１より大きい。
【００１２】
このようにすると、軸方向端の内径端部位を切り欠いたのと同様な状態となるため、挟持状態で管継手内に膨出される部位を相対的に減少させることが可能となり、先端部がリップ状に流路内に張り出し、振動誘起要因となるのを抑制できる。
【００１３】
さらに、挟持状態にあっても、弾性接当面形成部の圧縮が保持リングの内面より外径側から始るため、保持リングとの間で、弾性内周面形成部側に押出される材料量が減少することにより、弾性材と保持リングとの間での材料の滑りを抑制することが可能となり、結果的に、この部位にクラック及び剥離が発生することを抑制することが可能となる。
【００１４】
一方、保持リングより内径側部位（図２、５（ロ）に二点鎖線で示す部位）に存在する弾性材に関しても、縮径側移行面を設けることで、その部位に存する材料量を相対的に減少させることで、この部位が、弾性内周面形成部の変形が促進される方向に進むのを抑制でき、結果的に、本願の課題を有効に解決することができた。
【００１５】
さらに、前記Ｄ２と前記Ｄ１との差が、継手締付け時の締付け量より大きく設定されている。
【００１６】
このようにしておくと、継手締付け操作により移動する材料を、保持リングの内径側位置で、受け入れることが可能となり、上記した問題を確実に除去することができる。
【００１７】
さらに、請求項２に記載されている用に、前記縮径型移行面が、円弧形状もしくは直線形状に形成されていることが好ましい。
このような形状は、上記の本願の作用・効果を奏することができる縮径型移行面を、簡単な製造過程で得ることができる。
【００１８】
さらに、請求項３に記載されているように、前記弾性接当面形成部、前記弾性内周面形成部及び保持リングを備えた接続フランジを、一対、軸方向両端に備えると共に、前記一対の接続フランジ間にベローズ部を備えて、ベローズ型管継手として構成されることが、好ましい。
【００１９】
ベローズ部を備えてなる管継手は、振動が問題となりやすい配管系に使用されることが多く、ベローズ構造を採ることで、この振動を有効に吸収できる。
しかしながら、このような使用環境にあっては、本願の課題が発生しやすい状況にあるが、先に説明した縮径型移行面を備えた構造とすることで、強い振動が発生している環境において使用される場合にあっても、当該部位で、クラック及び剥離の発生を抑制しながら、長期間に渡って良好に管継手としての機能を発揮できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、船舶に装備された配管系統に使用される管継手で、その管継手の内で、ベローズ型と通称されるものを示す。
【００２１】
この管継手は、中間筒部Ｍおよび中間筒部Ｍの両端に連設された連結部Ｊよりなり、中間筒部Ｍは、円筒状の接続部Ｃと、外面が球状に膨らんだ形で、内面が拡径筒部を有する筒状の防振部Ｂからなっている。
【００２２】
その断面形状は多数の被覆層を積層した、多層状になっており、前記接続部Ｃは内面から順に内面ゴム層１、第１補強層３、充填ゴム層９、第２断熱層１１、外面ゴム層１２を順次積層した多層状に、前記防振部Ｂは、内面から順に前記内面ゴム層１、前記第１補強層３、第２断熱層１１、外面ゴム層１２を順次積層した多層状になっている。
【００２３】
前記防振部Ｂ近傍においては、第１補強層３と第２断熱層１１との間に、第３補強層１０を設けてある。
【００２４】
前記連結部Ｊは、第１補強層３で保持リング４を巻き込んだうえに外嵌接着してなり、さらに内面ゴム層１を、開口側まで延設して、パッキン部として設けてある。
【００２５】
中間筒部Ｍは、内周面をニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）（Ｈｓ＝６０゜）製の内面ゴム層１で形成し、その外周に筒体全体にビニロン繊維よりなる簾状の第１補強層３を被覆してある。
【００２６】
接続部Ｃの開口部近傍には、フランジ部材Ｊ１を外嵌接着して連結部Ｊを形成してあり、さらに内面ゴム層１をフランジ部材Ｊ１を挿通する位置まで延設してある。
接続部Ｃには補強鉄線８を埋め込んだクロロプレンゴム（ＣＲ）複合天然ゴムよりなる充填ゴム層９を外周より被覆してある。
【００２７】
防振部Ｂ近傍の外周には、簾状のビニロン繊維よりなる前記第３補強層１０を形成してある。
【００２８】
さらに、第２断熱層１１を介して、クロロプレンゴム（ＣＲ）製の外面ゴム層１２で被い、この管継手を形成してある。
【００２９】
前記連結部Ｊは金属製で、配管等への取付用ネジ穴Ｈが複数周方向に一定間隔で配設されており、この取付用ネジ穴Ｈに通したボルト等を介して船舶のエンジン等の周囲の配管中に管継手全体を接続して用いられる。
【００３０】
つまり、図４においてＶが、本発明による管継手であり、Ｔが、通常の金属配管であり、Ｅが振動源あるいは騒音源となるエンジン、ポンプ、その他の機械類である。ここでは、管継手Ｖは配管Ｔ同士の間に介装され、配管Ｔを伝わる振動や騒音を低減する役割を果たしている。
【００３１】
以上が、本願に係る管継手の概略構造であるが、本願にあっては、先にも示したように、継手軸方向の端部で、さらに内径側端部の構造が、保持リング４に対して独特の構造が採用されている。
【００３２】
図２に示す様に、保持リング４の継手軸方向で外側にある径方向延出面Ｓ１と、継手径方向で内径側にある周方向延出面Ｓ２との関係に基づいて、その周部にある部位を説明をする。
【００３３】
これらの部位を明確にするために、図２に一点鎖線で、本願に言う弾性接当面形成部Ａ１を、二点鎖線で弾性内周面形成部Ａ２の位置を、それぞれ示した。
【００３４】
さらに具体的には、図示するように、弾性接当面形成部Ａ１は、内面ゴム層１、第１補強層３における保持リング４より、継手軸方向で外側（図１において左側）にある部位によって、これが構成される。
【００３５】
弾性内周面形成部Ａ２は、内面ゴム層１及び第１補強層３における保持リング４より、継手径方向で内径側（図２において下側）にある部位によって、これが構成される。
【００３６】
さて、このようにして構成される部材に対して、図２に示す様に、その特徴となる構成が採用されている。即ち、図示する、弾性接当面形成部Ａ１、弾性内周面形成部Ａ２及び保持リング４が一体化した一体化状態で、締付けが行われない状態において、継手軸に沿った断面形状に関して、前記弾性接当面形成部Ａ１の軸方向外側端と、前記弾性内周面形成部Ａ２の径方向内径端との間に、軸方向で継手内方に向かうに従って内径が減少する縮径型移行面ＣＳが設けられている。
【００３７】
そして、この縮径型移行面ＣＳの軸方向外側端位置（ｅ１の位置）が保持リング４の前記周方向延出面Ｓ２より径方向で外径側とされ、径方向内径端位置（ｅ２の位置）が前記保持リング４の前記径方向延出面Ｓ１より軸方向で継手内側とされている。
【００３８】
さらに詳細に、径方向内径端位置（ｅ２の位置）に関して説明すると、図２に示すように、縮径型移行面ＣＳの軸方向外側端位置（ｅ１の位置）と前記保持リング４の径方向延出面Ｓ１の距離をＤ１、前記縮径型移行面ＣＳの軸方向外側端位置（ｅ１の位置）と軸方向における前記径方向内径位置（ｅ２の位置）との距離をＤ２として、Ｄ２がＤ１より大きく設定されるとともに、その増分ｄ２が、継手締付け時の締付け量にほぼ等しく設定されている。例えば、Ｄ１は、３〜９ｍｍに選択されており、ｄ２は２〜３ｍｍに選択されている。
【００３９】
また、断面形状において、ほぼ正方形を成す保持リング４の一辺の長さをＤとする場合に、縮径型移行面ＣＳの軸方向外側端位置（ｅ１の位置）とが保持リング４の周方向延出面Ｓ２との距離ｄ１、径方向内径端位置（ｅ２の位置）と保持リング４の径方向延出面Ｓ１との距離ｄ２が、０＜ｄ１≦Ｄ／２、０＜ｄ２≦Ｄ／２程度が、好ましかった。
さらに、この縮径型移行面ＣＳの断面形状において、これは、継手内部側に張り出した円弧状に形成されており、その半径Ｒは、Ｄ＜Ｒ≦２．５Ｄを満たすものとした。本願における縮径型移行面ＣＳは、本願の場合保持リング４の大きさとの関係できまるため、Ｄとの関係は以上のようにすることが、好ましかった。
【００４０】
結果、内面ゴム層１の継手軸方向端で、内径側端には、保持リング４との間で、「丸み付き」とすることにより、図３（ロ）に示す締付け状態にあっても、当該部の変形せり出し量を最小限に止めることができ、本願の課題の項で説明したようなクラック及び剥離の発生は認められなかった。
【００４１】
このような端面構造を採った場合にあっても、相手側フランジと接触しない部分で行なうため、締付けトルク及びシール性能に影響はなかった。
【００４２】
尚、本願において「（Ｈｓ＝）」とあるものはＪＩＳ規格のＫ６３０１（加硫ゴム物理試験方法）に基づくスプリング式硬さ試験でＡ形の試験機によるスプリング硬さＨｓ（ＪＩＳＡ）に基づくゴムの硬度である。
【００４３】
〔別実施の形態〕
本実施例においては、ベローズ型の管継手に対して適用した例を示したが、本発明の管継手の接続部構造は、この型の管継手にのみ適用されるものではなく、例えば、さらに、全体の外観が球形に近い、球形ベローズ型の管継手等にも適用することが出来る。
【００４４】
上記の実施の形態にあっては、前記縮径型移行面が、円弧形状のものを示したが、例えば、直線形状のものとしても良い。
【００４５】
尚、ゴムの材質を表現するに「……製」とあるものは「……を主成分とする組成物からなるゴム製」を意味するものであり、例えば、「クロロプレン（ＣＲ）製」外面耐熱層とあるのは、「クロロプレン（ＣＲ）を主成分とする組成物からなるゴム製の」外面耐熱層の意味である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の管継手の一部切断全体側面図
【図２】要部の詳細図
【図３】本願の管継手の締結状態の説明図
【図４】本願の管継手の設置例を示す概略図
【図５】従来の管継手の締結状態の説明図
【符号の説明】
Ｊ連結部
Ｍ中間筒部
１内面ゴム層
４保持リング
１３外面耐熱層
Ａ１弾性接当面形成部
Ａ２弾性内周面形成部
Ｂ防振部
ｅ１軸方向外側端位置
ｅ２径方向内径端位置
Ｒ半径
Ｓ１径方向延出面
Ｓ２周方向延出面
Ｊ１フランジ部材

Claims

締付け手段による締付け操作によって相手側部材に押圧される弾性接当面形成部を継手軸方向端部に備え、
継手軸方向で前記弾性接当面形成部より内部側に、継手径方向に伸びる径方向延出面を備えて前記弾性接当面形成部に接する保持リングを備え、
前記保持リングが継手径方向内周部に周方向に伸びる周方向延出面を備えると共に、前記周方向延出面を介して前記保持リングと接する弾性内周面形成部を内径側に備えた管継手の接続部構造であって、
前記弾性接当面形成部、前記弾性内周面形成部及び保持リングが一体化した一体化状態において、継手軸に沿った断面形状に関して、
前記弾性接当面形成部の軸方向外側端と、前記弾性内周面形成部の径方向内径端との間に、軸方向で継手内方に向かうに従って内径が減少する縮径型移行面を設け、
非締結状態における、前記縮径型移行面の軸方向外側端位置が前記保持リングの前記周方向延出面より径方向で外径側とされ、前記縮径型移行面の軸方向外側端位置と前記保持リングの径方向延出面の距離をＤ１、前記縮径型移行面の軸方向外側端位置と軸方向における前記径方向内径端位置との距離をＤ２として、前記Ｄ２が前記Ｄ１より大きく設定され、かつ、前記Ｄ２と前記Ｄ１との差が、継手締付け時の締付け量より大きく設定されている管継手の接続部構造。
前記縮径型移行面が、円弧形状もしくは直線形状に形成されている請求項１に記載の管継手の接続部構造。
前記弾性接当面形成部、前記弾性内周面形成部及び保持リングを備えた接続フランジを、一対、軸方向両端部位に備えると共に、前記一対の接続フランジ間にベローズ部を備えて、ベローズ型管継手として構成される請求項１又は２に記載の管継手の接続部構造。