JP3965294B2 - 防振管継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管の振動及び配管内を流れる流体の脈動の伝播を防止することが可能な防振管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流体などの管路を形成する配管は、複数の規定長さの配管の複数本をフランジで連結することにより目的の位置まで配管通路を延長して配管系統を形成している。
【０００３】
そして、前記配管系統中にはポンプが設けられており、このポンプの動力によって前記配管内に流体を送りこみ、所定の位置まで流体を搬送するのであるが、前記ポンプ等の振動が配管に伝播したり、配管中を流れる流体に脈動が生じるといった問題がある。
【０００４】
このような問題から、配管の振動や流体の脈動あるいは、配管同士を連結する場合の芯違いや多少の寸法違いが生じても直ちに対応できるようにするため、図６に示すような防振管継手が従来から存在する。
【０００５】
図６において、符号Ａは、中央部分が膨らんだゴム製筒状管であって、当該ゴム製筒状管Ａの両端には鍔部Ａ１、Ａ１’が形成されている。そして、前記ゴム製筒状管Ａの鍔部Ａ１，Ａ１’は、流体導通孔Ｂ１、Ｂ１’記号を形成している金属製のフランジＢ，Ｂ’に対し、当該フランジＢ，Ｂ’と締付リングＣ、Ｃ’とで前記鍔部Ａ１、Ａ１’を挟持することにより締結部材Ｄ、Ｄ’で固定されて、防振管継手が構成されている。
【０００６】
このようにして構成されている防振管継手は、上流側（向かって左側）の配管と下流側の配管との間に設けられる。具体的には、前記防振管継手のフランジＢが前記配管Ｅのフランジと締結部材により固定されると共に、前記防振管継手のフランジＢ’が前記配管のフランジと締結部材により固定され、前記上流側の配管及び下流側の配管の流体管路を連結する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
（１）しかるに、上記従来の防振管継手によれば、前記上流側の配管Ｅ及び下流側の配管Ｆを連結し、かつ金属製のフランジＢ，Ｂ’間をゴム製筒状管Ａで連結する構成であるため、連結するための連結個所が前記配管Ｅ，Ｆ用と前記ゴム製筒状管Ａ用との２個所必要となる結果、金属製のフランジＢ，Ｂ’の肉厚が厚くなり、実質的に前記防振管継手の構成の殆どが重量的に金属で占める割合が高く、重量が大きくなってしまい扱いにくいという問題があった。
【０００８】
（２）また、厚みＨに制限がある金属製フランジＢ、Ｂ’の表裏両側に対して、ゴム製筒状管Ａを固定するために、締付リングＣ、Ｃ’を締結部材Ｄ、Ｄ'で固定すると共に、配管Ｅ及びＦと連結するために配管Ｅ、ＦのフランジＥ１，Ｆ１とも締結部材Ｅ２，Ｆ２でそれぞれ固定する必要がある結果、前記フランジＢ、Ｂ’の外径Ｌ１を配管Ｅ，ＦのフランジＥ１，Ｆ１の外径Ｌ２に対して大きく構成する必要があるため、防振管継手自体が大型化してしまうという問題がある。
【０００９】
このような問題を解消する一つの手段としては、前記フランジＢ、Ｂ’の厚みＨを前記締結部材の締結しろを確保できる程度の厚みとすればよいが、このように厚みを大きくした場合には重量が更に大きくなってしまうといった新たな問題が生じる。理想的には、前記防振管継手の外径Ｌ１と配管Ｅ，ＦのフランジＥ１，Ｆ１の外径Ｌ２との関係が、Ｌ１＞Ｌ２かＬ１とＬ２とがほぼ同じ外径となるように構成されるのが設置上の問題からも好ましい。
【００１０】
（３）更に、上記従来の防振管継手によれば、金属製のフランジＢ，Ｂ'間をゴム製筒状管Ａで繋ぐような構成であるため、内圧の大きな高圧系配管の継手として使用した場合には、ゴム製筒状管Ａが管路内の内圧に耐え切れずに破裂するといった強度上の耐久性に問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配管を介して上流側から下流側に伝播される振動を低減しつつ、軽量でかつ耐久性のある防振管継手を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、本発明においては、上流側と下流側の配管に連結される両金属製のフランジをゴム製素材の内部に封止埋設する構造として、前記両金属製フランジと該両金属製フランジ間に介在するゴム製の筒状本体との連結個所をなくして、上述した従来技術が内包する課題（１）のような重量による問題を解消すると共に、前記両金属製フランジ間に位置する前記ゴム製の筒状本体の管内圧の上昇に伴う膨張抑制のために筒状リングを、前記両金属製フランジ間のほぼ全域に設けて成る構成を採用したものである。
【００１３】
上述した構成を採用することにより、継手の殆どの構成部材を従来の金属と比べて軽量なゴム製素材で構成することが可能となり軽量な継手とすることができると共に、管路内の内圧による膨張や破裂の問題を回避可能な耐久性のある防振管継手を提供することが可能となる。
【００１４】
より具体的には、本発明は、以下のような防振管継手を提供する。
【００１５】
（１） ゴム製素材で形成された筒状本体の内部に流体の導通孔を有し、該導通孔を介して２つの管路を接合する継手であって、前記導通孔の両端側の前記筒状本体内部には、それぞれ金属製のフランジが埋設されていると共に、前記両端側に埋設された両フランジ間のほぼ全域には前記導通孔を囲むように金属製の筒状リングが埋設されていることを特徴とする防振管継手。
【００１６】
前記金属製のフランジがそれぞれ前記導通孔の両端側の前記筒状本体内部に埋設されているから、継手の殆どの構成をゴム製素材で構成した場合に生じる他の配管との連結強度の信頼性を確保することができる。
【００１７】
また、前記両端側に埋設された両フランジ間のほぼ全域には前記導通孔を囲むように金属製の筒状リングが埋設されているから、前記継手が高圧系配管に採用された場合でも、圧力破裂や経時的な劣化に起因する破損などに対する耐久性を確保することができる。
【００１８】
（２） 前記筒状本体は、その外径寸法が幅寸法より大きくなるように設定されていることを特徴とする（１）に記載の防振管継手。
【００１９】
このように、前記筒状本体は、その外径寸法Ｌ１が幅寸法Ｈより大きくなるように設定されているから、上述した耐久性を更に向上することができる。
【００２０】
（３） 前記両フランジの外周面と前記金属製の筒状リングの内周面との間には、複数のベアリングを介在させて前記両フランジと前記筒状リングとが回転可能に構成して成ることを特徴とする（１）又は（２）に記載の防振管継手。
【００２１】
このように、前記金属製の筒状リングの内周面と前記両フランジのそれぞれの外周面との間にベアリングを介在させているから、この防振管継手と接合される上流側及び下流側の配管との間で捩り方向（θ方向）の応力が発生しても前記筒状本体のゴムの弾性で許容できる範囲でその応力を吸収することが可能となるといった効果が期待できる。また、前述した応力吸収の効果だけではなく、例えば、上流側又は下流側の配管のフランジと接合する場合に、ボルト／ナットにより締結することが良く行われるが、前記ボルト／ナットなどの締結部材を挿入孔又は螺子止め孔に多少の位置ズレが生じた場合でも、前記筒状本体のゴムの弾性で許容できる範囲で捩って前記挿入孔又は螺子止め孔の位置合わせを行うことが可能となるため、防振管継手の取り付けが容易になる。
【００２２】
（４） 前記ベアリングを介在する前記両フランジの外周面と前記金属製の筒状リングの内周面との間には、間隙を形成して成ることを特徴とする（３）に記載の防振管継手。
【００２３】
このように、前記ベアリングを介在する前記両フランジの外周面と前記金属製の筒状リングの内周面との間には、間隙を形成しているから、後述する図２に示すように、前記間隙のクリアランスの範囲で、かつ前記筒状本体のゴムの弾性の許容する範囲で、上流側から下流側へ配管内を流れる流体の流れ方向と直交する成分の応力を吸収することができると共に、防振管継手を取り付ける際に、たとえ接合すべき上流側の配管と下流側の配管とが前記流れ方向と直交方向に位置ズレが生じていた場合でも、多少の前記位置ズレを許容して取り付けることができるといったメリットがある。
【００２４】
（５） 上流側及び下流側配管の管路とそれぞれ接合される前記導通孔の上流側開口孔及び下流側開口孔は、該両開口孔のそれぞれの仮想中心が一致しないように位置ズレさせた状態で形成することを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の防振管継手。
【００２５】
このように、前記導通孔の上流側開口孔及び下流側開口孔の仮想中心を位置ズレした状態で形成することにより、前記仮想中心を一致させた場合に比べて、より流体の脈動を抑制する効果向上などのなお一層高い防振効果を得ることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した防振管継手の一部縦断面図を示している。
【００２７】
図１において、符号１は、防振管継手であって、この防振管継手１は、ゴム製素材で形成された筒状本体２と、該筒状本体２の内部には流体の導通孔３を形成している。本発明では、配管の振動などを吸収する目的から前記筒状本体２の殆どをゴム製素材で構成しているが、これと同様の振動吸収が行える前記ゴム製素材と均等物である他の素材に変更しても差し支えない。
【００２８】
そして、前記導通孔３の両端側の前記筒状本体２の内部には、それぞれ金属製のフランジ５，６が埋設されていると共に、前記両端側に埋設された両フランジ５，６間のほぼ全域には前記導通孔３を囲むように金属製の筒状リング７が埋設されている。すなわち、筒状リング７の幅７Ａは、両フランジ５，６の間隔と一致するように構成し、筒状リング７の両端の内周面７Ｃと両フランジ５，６の外周面５Ｃ，６Ｃが対面するように配置されている。
【００２９】
前記筒状リング７を両フランジ５，６間のほぼ全域に設けている理由をここで簡単に説明する。
【００３０】
そもそもこの発明をなすに当たり、本出願における発明者は、図６に示す従来技術の防振継手の強度の問題と重量的な問題点を解消するために、両フランジ５，６をゴム製素材から成る筒状本体２内部に封止することと、筒状本体２の外周の中央部分２Ａを金属製の筒状リング７で囲み設ける構成を創作した。
【００３１】
このように金属製の筒状リング７を中央部分２Ａに部分的に設けたのは重量を可及的に少なくする狙いがあったのであるが、筒状リング７が存在しない筒状本体２のゴム製素材だけで形成される部分を、筒状リング７が存在する部分の肉薄状２Ｃに比べて肉厚状２Ｂとしても、やはり筒状リング７が存在しない部分での管内圧上昇による膨れが生じることを実験により見出した。
【００３２】
このような膨れの問題は、ややもすると防振管継手１の破損の可能性があるため、上述したように、前記筒状リングを前記両金属製フランジ間のほぼ全域に設ける構成を採用したものである。
【００３３】
更に、図１において、前記筒状本体２は、内部の導通孔３を通過する流体の圧力への耐久性を考慮して、その外径Ｌ１の寸法が幅Ｈの寸法より大きくなるように設定されている。仮に、前記幅Ｈを外径Ｌ１に比べてかなり大きく構成した場合には、前記筒状リング７の埋設による耐久性向上の効果が少なくなる可能性がある。
【００３４】
勿論、本発明では、前記幅Ｈを外径Ｌ１より大きく構成した継手を排除するものでなく、上述した耐久性の効果の問題はあるものの、本発明の所定の目的は達成できるものである。
【００３５】
しかも、前記筒状本体２は、軽量化を向上させる目的から、前記フランジ５，６が埋設されている前記両端側を肉厚状２Ｂとし、前記筒状リング７が埋設されている中央部分２Ａを前記両端側に比べて肉薄状２Ｃに形成することもできる。勿論、本発明は、このような構成に限定されるものではない。
【００３６】
また、図１及び図２において、前記両フランジ５，６の外周面５Ｃ，６Ｃと前記金属製の筒状リング７の両端部分の内周面７Ｃとの間には、複数のベアリング８・・・８（この実施の形態では当該ベアリングとして２３個使用している）を介在させて前記両フランジ５，６と前記筒状リング７とがθ方向に回転可能に構成している。すなわち、前記外周面５Ｃ，６Ｃと筒状リング７の両端部分の内周面７Ｃには、それぞれ前記ベアリング８の受座溝５Ｃ１，６Ｃ１，７Ｃ１，７Ｃ１を形成しており、この受座溝５Ｃ１，６Ｃ１及び筒状リング７側の受座溝７Ｃ１，７Ｃ１間に複数のベアリング８・・８を挟持するようにして、前記筒状リング７及びフランジ５，６を封止する筒状本体２のゴムの弾性の許容する範囲でθ方向に回転可能としている。
【００３７】
このように、前記金属製の筒状リング７の両端部分の内周面７Ｃと前記両フランジ５，６のそれぞれの外周面５Ｃ，６Ｃとの間にベアリング８・・８を介在させているから、この防振管継手１と接合される上流側及び下流側の配管Ｅ，Ｆとの間で捩り方向（θ方向）の応力が発生しても前記筒状本体２の基本素材としているゴムの弾性で許容できる範囲でその応力を吸収することが可能となるといった効果が期待できる。
【００３８】
また、前述した応力吸収の効果だけではなく、例えば、上流側又は下流側の配管Ｅ，Ｆのフランジと接合する場合に、例えばボルトなどの締結部材Ｅ２，Ｆ２のフランジ側挿入孔Ｅ４，Ｆ４と前記フランジ５，６の螺子孔５Ｂ，６Ｂとに多少の位置ズレが生じた場合でも、前記筒状本体２のゴムの弾性で許容できる範囲でねじって前記挿入孔Ｅ４，Ｆ４と螺子孔５Ｂ，６Ｂとの位置合わせを行うことが可能となるため、防振管継手１の上流側及び下流側配管Ｅ，Ｆへの取り付けが容易になる。
【００３９】
そして、前記ベアリング８・・・８を介在する前記両フランジ５，６の外周面５Ｃ，６Ｃと前記金属製の筒状リング７の両端部分の内周面７Ｃとの間には、間隙Ｓ（図２参照）を形成している。すなわち、図２の作用図に示すように、前記間隙Ｓを形成することによって、前記間隙Ｓのクリアランスの許容範囲で、かつ前記筒状本体２のゴムの弾性の許容範囲で、上流側から下流側へ配管Ｅ，Ｆ内を流れる流体の流れ方向と直交する成分の応力を適宜にフランジ５，６を含む筒状本体２の両端部側を前記流れ方向と直交する成分であるＴ方向に可動させることによって吸収することができる。また、このＴ方向へ可動可能とすることは、防振管継手１を取り付ける際に、たとえ接合すべき上流側の配管Ｅと下流側の配管Ｆとが前記流れ方向と直交方向に位置ズレが生じていた場合でも、多少の前記位置ズレを許容して取り付けることができるといったメリットがある。
【００４０】
更に、図１に示すように、上流側及び下流側配管Ｅ，Ｆの管路Ｅ３，Ｆ３とそれぞれ接合される前記導通孔３の上流側開口孔３Ａ及び下流側開口孔３Ｂは、該開口孔３Ａ，３Ｂのそれぞれの仮想中心Ｏ１，Ｏ２が一致しないように位置ズレさせた状態で形成している。このように、前記導通孔３の上流側開口孔３Ａ及び下流側開口孔３Ｂの仮想中心Ｏ１，Ｏ２を位置ズレした状態で形成することにより、前記仮想中心を一致させた場合に比べて、より流体の脈動を抑制する効果向上などのなお一層高い防振効果を得ることが可能となる。
【００４１】
図３（Ａ），図４（Ａ）に示すのは、前記フランジ５，６の正面図であり、図３（Ｂ），図４（Ｂ）は、図３（Ａ），図４（Ａ）の側面図である。
【００４２】
このフランジ５，６は、中央部分に貫通孔５Ａ，６Ａを有する鍔状形状を呈している。そして、前記中央部分の貫通孔５Ａ，６Ａを挟んだ対称位置に４つの螺子孔５Ｂ（６Ｂ）を形成している。そして、前記フランジは、金属製素材から成るものであるが、これに代えて、締結強度が十分に保つことができる他の素材に置換することも可能であるが、現時点では経済性等の観点から、鉄又は耐食性のある合金などを採用することが好ましい。
【００４３】
前記螺子孔５Ｂ（６Ｂ）の形成位置は、図１に一点鎖線で示す上流側の配管ＥのフランジＥ１及び下流側の配管ＦのフランジＦ１に形成される図示しない締結用貫通孔と組み付け時に一致する位置に形成されている。そして、前記螺子孔５Ｂ（６Ｂ）を利用して、前記フランジＥ１及びＦ１と継手１のフランジ５，６とを、締結部材としてのボルトＥ２，Ｆ２で連結することにより、前記配管Ｅ，Ｆの流体の管路Ｅ３，Ｆ３を継手１の導通孔３で連通することができる。そして、前記配管Ｅ，Ｆに前記継手１を接続することにより、前記継手１は、図示しないポンプ等の動力源によって流体を搬送する配管系統の一部の構成を担うこととなる。
【００４４】
上述した図６に示すような従来の継手では、例えば上流側の流体導通孔Ｂ1を形成するフランジＢに対してゴム製筒状管Ａと上流側の配管ＥのフランジＥ1との２つのフランジを締結する必要があったが（下流側も同様）、上述したこの実施の形態のような埋設する構成を採用することにより、締結個所を少なくして作業効率を向上することができると共に、更に、継手のフランジの厚みもしくは外径を小さくして、扱いやすい継手とすることができるだけでなく軽量化を図ることができる。
【００４５】
図５（Ａ）は、前記筒状リング７の正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に係る前記筒状リング７の側面図である。
【００４６】
前記筒状リング７は、前記フランジと同様に強度的な問題があるため、金属製素材から構成することが好ましいが、強度的に同様の効果が期待できる樹脂などの素材に置換することも可能であり、このような置換を施した実施品が将来出現した場合は、本発明の目的及び効果からすれば本発明の均等の範囲に含まれるのは言うまでもなく、このような事情は、前記フランジ５，６の形成素材についても同様であるし、振動を吸収するために弾力性又は可塑性を有するゴムを採用した前記筒状本体２についても同様である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のような構成による本発明によれば、防振管継手を金属と比べて軽量なゴム製素材を主として構成することが可能となるから、軽量な継手とすることができると共に、前記筒状リングを設けることによって管路内の内圧による膨張や破裂の問題を回避可能な耐久性のある防振管継手を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した防振管継手の一部縦断面図である。
【図２】 図１に示す防振管継手のＰ部分の一部縦断部分拡大図である。
【図３】 （Ａ）に示すのは、前記フランジ５の正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。
【図４】 （Ａ）に示すのは、前記フランジ６の正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。
【図５】 （Ａ）は、前記筒状リング７の正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。
【図６】 従来の継手の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 防振管継手
２ 筒状本体
３ 導通孔
５，６ フランジ
７ 筒状リング
Ｅ３，Ｆ３ 管路

Claims (5)

1. ゴム製素材で形成された筒状本体の内部に流体の導通孔を有し、該導通孔を介して２つの管路を接合する防振管継手であって、
   前記導通孔の両端側の前記筒状本体内部には、それぞれフランジが埋設されていると共に、前記両端側に埋設された両フランジ間のほぼ全域には前記導通孔を囲むように筒状リングが埋設されており、
   前記筒状リングの両端の内周面と前記両フランジの外周面とが対面するように配されていることを特徴とする防振管継手。
2. 前記両フランジの外周面と前記筒状リングの内周面との間には、間隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防振管継手。
3. 前記両フランジの外周面と前記筒状リングの内周面との間には複数のベアリングを介在させて、前記両フランジと前記筒状リングとが回転可能に構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の防振管継手。
4. 前記筒状本体は、その外径寸法が幅寸法より大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の防振管継手。
5. 上流側及び下流側配管の管路とそれぞれ接合される前記導通孔の上流側開口孔及び下流側開口孔は、該両開口孔のそれぞれの仮想中心が一致しないように位置ズレさせた状態で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の防振管継手。

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