JP4412589B2 - フランジ接合装置 - Google Patents

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Description

本発明は、水道管、ガス管、プラント用配管等の流体管同士のフランジに装着して、フランジによる接合を補強するフランジ接合装置に関する。
従来、フランジ同士を接合された配管などにおいて、フランジの接合部には、配管自体が持っている重さなどによって一定方向に曲げモーメントが作用することがあり、この曲げモーメントによってフランジの接合部の一部が、接合が離間される方向に引っ張られるようになる。そのため、フランジの接合部を補強するために、フランジ全体を覆うように環状のカバーを取り付けて、複数の締付けボルトによってフランジとカバーの対向辺の一方を共締めするとともに、他方の対向辺に複数の押しボルトを螺着することでフランジ全体を押圧するものがある(例えば、特許文献1参照)。これによりフランジの接合部は締付けボルトによる接合力と押しボルトによる挟圧力により締め付け力の低下を防いでいた。
実願平2−32034号(実開平3−123187号)のマイクロフィルム(第4頁、第3図)
しかしながら、特許文献1にあっては、押しボルトで挟圧力を増しても、押しボルトと対向するカバーの対向辺側(共締めされる側)はフランジ面と面接触しているために単位面積当りに加わる押圧力が小さくなり、特定の部位に押圧力を集中させることができず、特定方向の曲げモーメントがフランジの接合部に作用する場合に、一番離間し易い箇所に有効に挟圧力を作用させることができなかった。また、フランジ全体を覆う環状のカバーをフランジと共締めしなければならず、カバー体の取り付け作業が繁雑であった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、フランジ接合された配管に曲げモーメントが加わったときに、接合の離間が予想されるフランジの接合部の特定の部位に、押圧力を集中させることができ、かつ装着容易なフランジ接合装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載のフランジ接合装置は、管端部に形成したフランジ同士を締着螺合部材によって接合された配管において、位置決め部材が延設された略コ字形状の挟持部材が、内方に互いに対向して突出する少なくとも2つの凸状部材を有し、該凸状部材が両側から前記フランジに当接できるとともに、前記凸状部材の対向する少なくとも1つは、前記挟持部材に螺着された押圧ボルトであり、該押圧ボルトに対向する他の1つは、凸部であり、該凸部が形成された側から位置決め部材が延設されているとともに、接合が離間され易い前記フランジの接合部の特定の部位に前記凸状部材が配設されるように、前記挟持部材を前記フランジ接合部の外周に装着し、その位置決め部材を少なくとも1つの前記締着螺合部材に係止させたことを特徴としている。
この特徴によれば、最適な締着螺合部材を選んで位置決め部材を係止することで、配管に曲げモーメントが加わったときに接合の離間が予想される接合部の特定の部位に、凸状部材の位置を決定させることができ、かつ、互いに対向する凸状部材によってフランジを両側から押圧することで、フランジの特定部位に単位面積あたりに加わる力を大きくさせて、押圧力を集中させることができる。
また、凸状部材の一方を挟持部材に一体となって形成された凸部とすることで、一つの押圧ボルトの操作で締め付け作業ができ、また凸部自体を強固な構成とすることができる。
また、一方の押圧ボルトを締め付けたときに、凸部が形成されている側から延設されている位置決め部材をフランジに近づく方向に移動させることができるので、押圧ボルトをいくら締め付けても位置決め部材が締着螺合部材から外れ難い方向に移動させることができる。
本発明の請求項に記載のフランジ接合装置は、請求項1に記載のフランジ接合装置であって、前記位置決め部材が、前記締着螺合部材に着脱可能に係止されていることを特徴としている。
この特徴によれば、フランジの接合部に対する挟持部材の取り付けと取り外しが容易に実施できるようになる。
本発明の請求項に記載のフランジ接合装置は、請求項1または2に記載のフランジ接合装置であって、前記位置決め部材が、前記締着螺合部材によって前記フランジと共締めされていることを特徴としている。
この特徴によれば、位置決め部材が締着螺合部材によってフランジに固定されるので、フランジの接合部に装着された挟持部材が外れるおそれがなくなる。
本発明の請求項4に記載のフランジ接合装置は、請求項1ないし3のいずれかに記載のフランジ接合装置であって、前記配管はその長手方向が略水平をなすように配置されて接合されており、前記フランジ接合部の少なくとも最上方の部位に、前記凸状部材が配置されたことを特徴としている。
この特徴によれば、長手方向が略水平をなすように配置された配管には、配管自体が持っている重さなどによってフランジ接合部の最上方の部位が最も離間される方向に力が加わるので、フランジ接合部の最上方の部位に、挟圧力を集中させることができる。
本発明の実施例を以下に説明する。
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、本発明の実施例1におけるフランジ接合装置の全体像を示す斜視図である。
図1の符号1、2は、地中に埋設されて使用される水道管やガス管などの流体を流すための配管であり、これら2本の配管1、2は金属製の材質で形成されていて、配管1、2の長手方向が水平をなすように配置されており、各々の配管1、2の端部には、円形のフランジ3、4が形成されている。
各々の配管1、2のフランジ3、4には、4つの挿通孔5が形成されており、この挿通孔5に4本の締着ボルト6が挿通されて、対応する締着ナット7に螺合されることで、互いの配管1、2のフランジ3、4同士は接合されている。締着ボルト6と締着ナット7によって本実施例における締着螺合部材が構成されており、締着ボルト6、締着ナット7、フランジ3、4によって接合された配管1、2は、内部を密閉されて使用されるようになっている。
以下、図1の斜め左手前を前として説明すると、フランジ3、4同士が接合された接合部の外周には、側面視略コ字形状をなす挟持部材8が上方から装着されるようになっており、装着された挟持部材8は、フランジ3、4の接合部を前後方向から挟持できるようになっている。
この挟持部材8は金属製の材質で形成されており、挟持部材8の前後両側には挟持片9、10が配置されていて、この挟持片9、10には雌螺子が螺刻された螺子孔14、15が形成されている。この螺子孔14、15は挟持部材8の内方に貫通しており、挟持部材8の前後両方から各々の螺子孔14、15に、押圧ボルト16、17を螺着させることができる。この螺子孔14、15の周囲には、座面18、19が突出されて形成されており、スムーズに押圧ボルト16、17が螺子孔14、15に螺着できるようになっている。
前方に配置されている挟持片9には、本実施例における位置決め部材としての把持片11が側方に延設されており、この把持片11はフランジ3、4の円周に沿って湾曲されていて、把持片11の端部には締着ボルト6のボルト頭、または締着ナット7を把持できる係合凹部12が形成されている。
図2は、配管1、2の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図であり、この図2に示すように、挟持部材8が上方からフランジ3、4の接合部に装着されており、把持片11の係合凹部12が図2中における右上の締着ボルト6のボルト頭に嵌合されることで、挟持部材8が締着ボルト6に着脱可能に係止される。
把持片11が例えば図2において右上の締着ボルト6に係止すれば、挟持部材8はフランジ3、4の接合部の上方に配置されるようになり、挟持片9、10の螺子孔14、15に螺着された押圧ボルト16、17がフランジ3、4の接合部の上方の位置に固定される。係合凹部12の形状は締着ボルト6のボルト頭(または締着ナット7)と、ほぼ同一形状をなしているため、挟持部材8はぐらつくことなくフランジ3、4の接合部に装着され、押圧ボルト16、17の位置もずれることなく決定される。
また、挟持部材8は係合凹部12が締着ボルト6のボルト頭に係止されるだけなので、押圧ボルト16、17を緩めるだけで容易にフランジ3、4の接合部に対する取り付けと取り外しが実施できるようになっている。
図3は、配管1、2とフランジ接合装置を示す中央縦断面図であり、この図3に示すように、配管1、2端部のフランジ3、4同士は締着ボルト6と締着ナット7によって接合されており、互いの配管1、2のフランジ3、4同士の間には、ゴム等の材質で形成されたリング状のガスケット22が配置されている。フランジ3、4同士を接合する締着ボルト6と締着ナット7の締め付けによって、ガスケット22が前後方向から押圧されるようになるので、配管1、2内部を液密に保つことができるようになっている。
図3に示すように、フランジ3、4の接合部に装着される挟持部材8の縦断面は、側面視で略コ字形状をしており、挟持部材8の上方の内面が接合されたフランジ3、4に当接されていて、挟持片9、10が接合されたフランジ3、4の外側を前後方向から挟むように取り付けられている。挟持片9、10に形成された螺子孔14、15には、押圧ボルト16、17が螺着されており、本実施例における凸状部材としての押圧ボルト16、17の螺子部23、24が、挟持部材8の内方に突出されている。
前後の押圧ボルト16、17の螺子部23、24は互いに対向されており、螺子部23、24の先端部がフランジ3、4に前後両側から当接されていて、これらの押圧ボルト16、17を締め付けることでフランジ3、4同士を前後方向から押圧挟持することができるようになっている。
長手方向が水平をなすように地中に埋設された配管1、2には、配管1、2自体が持っている重さなどによって、図3中の矢印に示すように、配管1、2が下方に沈み込むとともに、フランジ3、4の接合部が上方に押し上げられる方向に力が加わって曲がるようになる。その際に、フランジ3、4の接合部には、曲げモーメントが作用するようになり、この曲げモーメントによってフランジ3、4の最上方の接合部位には、接合が離間される方向に力が加わるとともに、フランジ3、4の最下方の部位には、接合が押圧される方向に力が加わるようになる。
本実施例におけるフランジ接合装置は、挟持部材8に設けられている押圧ボルト16、17を締め付けることで、フランジ3、4の最上方の接合部位を接合が押圧される方向に押圧力を加えることができるようになっている。そのため、接合された配管1、2が曲がることによりフランジ3、4の接合部に曲げモーメントが加わった際に、フランジ3、4の最上方の接合部位が離間されることを防ぐことができるようになり、配管1、2内部の密閉を保つことができるようになっている。
更に、挟持部材8に螺着された押圧ボルト16、17の螺子部23、24の先端部がフランジ3、4に前後方向から当接されることで、小さい当接面積によってフランジ3、4を押圧することができるようになっており、押圧ボルト16、17を締め付けた際に、大きな応力をフランジ3、4の上方の部位に集中できるようになっている。
また、上記実施例では、フランジ3、4の接合部の特定の部位として、フランジ3、4の接合部の最上方の部位を例に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、配管1、2の曲がる方向によっては、フランジ3、4の接合部の下方の部位や左右の部位に、接合が離間される方向に力が加わる場合があり、予め接合が離間されることが想定される部位に、押圧ボルト16、17の螺子部23、24の先端部が当接できるように挟持部材8を装着すればよい。
更に、上記実施例では、把持片11の係合凹部12が締着ボルト6のボルト頭に嵌合されることで、挟持部材8が締着ボルト6と係止されるようになっており、締着ボルト6の締め加減によってはボルト頭の締め角度が係合凹部12と合わなくなる場合があるが、その際には、締着ボルト6のボルト頭とフランジとの間に座金を配置することで、座金の厚みや弾性によってボルト頭の締め角度を若干調整できるようになり、締着ボルト6のボルト頭と係合凹部12とを嵌合させることができるようになる。
また、上記実施例では、挟持部材8の係合凹部12の形状が締着ボルト6のボルト頭と、ほぼ同一形状をしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、係合凹部12が略四角形状や略鍵形状や略円形状をしていて、締着ボルト6のボルト頭に対して遊嵌されるようにしてもよい。係合凹部12が締着ボルト6のボルト頭に対して遊嵌されることで、締着ボルト6を締めたときにボルト頭の締め角度が若干変化しても係合凹部12と連係させることができる。
また、上記実施例では、配管1、2のフランジ3、4の接合部に1つの挟持部材8が装着されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、フランジ3、4の接合部の上下左右4ヶ所に複数の挟持部材8を装着することでフランジ3、4同士の接合が離間されることを防ぐこともできる。
更に、上記実施例では、把持片11が前方に配置されている挟持片9の側方から延設されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、後方に配置されている挟持片10の側方から把持片が延設されて、締着ナット7を把持させるようにしてもよいし、前後両方の挟持片9、10から把持片が延設されて、1つの挟持部材8が2つの把持片を有するようにしてもよい。その際に2つの把持片が連係される締着ボルト6と締着ナット7で構成される締着螺合部材は、それぞれ締着ボルト6と締着ナット7が対応して螺合された1つの締着螺合部材であってもよいし、2つ以上の締着螺合部材と連係されるようにしてもよい。
次に、実施例2に係るフランジ接合装置につき、図4を参照して説明する。なお、上記実施例と同一構成で重複する構成を省略する。
図4は、本発明の実施例2における配管27、28とフランジ接合装置を示す中央縦断面図であり、以下、図4の左側を前として説明すると、配管27、28同士は、各々の配管27、28の端部に形成されているフランジ29、30に挿通されている締着螺合部材としての締着ボルト31と締着ナット32によって接合されており、フランジ29、30の接合部に装着される挟持部材33の縦断面は側面視で略コ字形状をしていて、接合されたフランジ29、30の外側を前後方向から挟むように取り付けられている。
挟持部材33の前後両側には挟持片37、38が配置されていて、挟持部材33の後面側に配置される挟持片38には、雌螺子が螺刻された螺子孔35が形成されていて、この螺子孔35は挟持部材33の内部に貫通している。そして、後方から螺子孔35に、押圧ボルト34が螺着されており、凸状部材としての押圧ボルト34の螺子部36が挟持部材33の内方に突出されている。
図4に示すように、挟持部材33の前方に配置される挟持片37の内面には、凸状部材としての凸部39が形成されている。この凸部39は、挟持部材33の後方に配置される挟持片38の螺子孔35に螺着された押圧ボルト34の螺子部36に対向するように内方に突出されており、挟持部材33と一体になって形成されている。前方の挟持片37の側方からは係合凹部(図示略)が形成された位置決め部材としての把持片(図示略)が延設されており、この把持片(図示略)の係合凹部(図示略)が締着ボルト31のボルト頭に嵌合されることで、挟持部材33が締着ボルト31に係止されている。
互いに対向している押圧ボルト34の螺子部36の先端部と、挟持部材33から突設された凸部39の先端部は、フランジ29、30の接合部の前後両面に当接されており、後方側に配置された押圧ボルト34を締め付けることでフランジ29、30の接合部を前後方向から押圧することができるとともに、凸部39が挟持部材33に一体となって形成されていることによって、凸部39を強固に形成することができるようになっている。
また、押圧ボルト34を挟持部材33の後方側のみに螺着させるようにすることで、押圧ボルト34の取り付け作業を減らすことができるようになり、配管27を設置するときの作業効率が向上するようになっている。
更に、後方の押圧ボルト34を締め付けたときに、挟持部材33と一体となって凸部39が形成されている前方の挟持片37の側から延設されている把持片(図示略)をフランジ29に近づく方向に移動させることができるので、押圧ボルト34をいくら締め付けても把持片(図示略)の係合凹部(図示略)が押圧ボルト34のボルト頭から外れるおそれがなくなる。
次に、実施例3に係るフランジ接合装置につき、図5を参照して説明する。なお、上記実施例と同一構成で重複する構成を省略する。
図5は、本発明の実施例3における配管40の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図であり、以下、図5の手前側を前として説明すると、配管40の端部に形成されているフランジ41が他方の配管のフランジと接合されており、これらの配管40は、フランジ41に挿通されている締着螺合部材としての締着ボルト42と締着ナット(図示略)によって固定されている。
図5に示すように、側面視略コ字形状をなす挟持部材43の前後両側には挟持片44が配置されていて、前方に配置される挟持片44には、位置決め部材としての2つの把持片45、46が左右両側方に延設されており、把持片45、46の端部には締着ボルト42のボルト頭、または締着ナット(図示略)を把持できる係合凹部47、48が形成されている。この把持片45、46はフランジ41の円周に沿って湾曲されていて、挟持部材43は正面視で円弧状をしている。把持片45、46の端部に形成された係合凹部47、48は、フランジ41の上方の左右に挿通された2つの締着ボルト42のボルト頭に嵌合されることで、挟持部材43が締着ボルト42に着脱可能に係止される。
挟持部材43の前後に配置されている挟持片44には、雌螺子が螺刻された螺子孔(図示略)が形成されており、この螺子孔(図示略)は挟持部材43の内方に貫通していて、挟持部材43の前後両方から各々の螺子孔(図示略)に、押圧ボルト49を螺着させることができる。これらの押圧ボルト49の螺子部(図示略)の先端は、フランジ41に当接されている。
挟持部材43の前後に配置された押圧ボルト49を前後両側から締め付けることにより、凸状部材としての螺子部(図示略)の先端が、フランジ41の接合部の上方の部位に前後方向から挟み込むように当接されて、接合が押圧される方向に力を加えられるようになっている。
次に、実施例4に係るフランジ接合装置につき、図6を参照して説明する。なお、上記実施例と同一構成で重複する構成を省略する。
図6は、本発明の実施例4における配管50の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図であり、以下、図6の手前側を前として説明すると、配管50の端部に形成されているフランジ51が他方の配管のフランジと接合されており、これらの配管50は、フランジ51に挿通されている締着螺合部材としての締着ボルト52と締着ナット(図示略)によって固定されている。
図6に示すように、2つの挟持部材53、54が、1つの正面視円弧状をなす位置決め部材としての把持片55の左右両端部に設けられている。左右各々の挟持部材53、54の前後両側には挟持片56、57が配置されていて、左右各々の挟持部材53、54の前方に配置される挟持片56、57に、把持片55が固着されている。
把持片55の中央部には締着ボルト52のボルト頭、または締着ナット(図示略)を把持できる係合凹部58が形成されている。挟持部材53、54の中央部に形成された係合凹部58は、フランジ51の上部に挿通された締着ボルト52のボルト頭に上方から嵌合されることで、挟持部材53、54が締着ボルト52に着脱可能に係止される。
2つの挟持部材53、54の前後に配置されている4つ挟持片56、57には、雌螺子が螺刻された螺子孔(図示略)が形成されており、この螺子孔(図示略)は挟持部材53、54の内方に貫通していて、挟持部材53、54の前後両方から各々の螺子孔(図示略)に、押圧ボルト59、60を螺着させることができる。これら4つの押圧ボルト59、60の螺子部(図示略)の先端は、フランジ51に当接されている。
挟持部材53、54の前後に配置された4つの押圧ボルト59、60を前後両側から締め付けることにより、凸状部材としての螺子部(図示略)の先端が、フランジ51の接合部に前後方向から挟み込むように当接されて、接合が押圧される方向に力を加えることができ、4つの押圧ボルト59、60によって、より強力にフランジ51の接合部を前後方向から押圧することができる。
次に、実施例5に係るフランジ接合装置につき、図7を参照して説明する。なお、上記実施例と同一構成で重複する構成を省略する。
図7は、本発明の実施例5における配管61の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図であり、以下、図7の手前側を前として説明すると、配管61の端部に形成されているフランジ62が他方の配管のフランジと接合されており、これらの配管61は、フランジ62に挿通されている締着螺合部材としての締着ボルト63と締着ナット(図示略)によって固定されている。
図7に示すように、側面視略コ字形状をなす挟持部材64の前後両側には挟持片65が配置されていて、前方に配置される挟持片65には、位置決め部材としての把持片66が側方に延設されており、把持片66の端部には締着ボルト63が挿通される挿通孔67が形成されている。この把持片66はフランジ62の円周に沿って湾曲されていて、フランジ62に挿通された締着ボルト63が把持片66の端部に形成された挿通孔67に挿通されることで、把持片66がフランジ62と共締めされており、挟持部材64がフランジ62に固定されている。
挟持部材64の前後に配置されている挟持片65には、雌螺子が螺刻された螺子孔69が形成されており、この螺子孔69は挟持部材64の内方に貫通していて、挟持部材64の前後両方から各々の螺子孔69に、押圧ボルト68を螺着させることができる。これらの押圧ボルト68の螺子部(図示略)の先端は、フランジ62に当接されている。
挟持部材64の前後に配置された押圧ボルト68を前後両側から締め付けることにより、凸状部材としての螺子部(図示略)の先端が、フランジ62の接合部の上方の部位に前後方向から挟み込むように当接されて、接合が押圧挟持される方向に力を加えられるようになっている。
把持片66に形成された挿通孔67に締着ボルト63が挿通されることで、挟持部材64がフランジ62に固定されるため、フランジ62に装着された挟持部材64に螺合された押圧ボルト68が長年の使用により緩んだとしても、挟持部材64がフランジ62から外れないようになっており、脱落が防止されるので危険がない。
このように、本発明の実施例1〜5のフランジ接合装置は、位置決め部材が延設された略コ字形状の挟持部材で構成することができるので、従来のもののように、フランジ接合部全体を覆う必要がなく、持ち運びが容易にできる程度の小形部品として製作可能であり、装着も締着螺合部材に係止させるだけでよいので、取り扱いが極めて簡便である。
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
例えば、上記実施例では、地中に埋設される水平方向に延びる配管のフランジの接合部に適用されていてが、本発明はこれに限定されるものではなく、建築物などに配設されている垂直方向に延びる配管にも適用できるようになっている。
本発明の実施例1におけるフランジ接合装置の全体像を示す斜視図である。 本発明の実施例1における配管の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図である。 本発明の実施例1における配管とフランジ接合装置を示す中央縦断面図である。 本発明の実施例2における配管とフランジ接合装置を示す中央縦断面図である。 本発明の実施例3における配管の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図である。 本発明の実施例4における配管の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図である。 本発明の実施例5における配管の軸線方向から見たフランジ接合装置を示す図である。
符号の説明
1、2 配管
3、4 フランジ
5 挿通孔
6 締着ボルト
7 締着ナット
8 挟持部材
9、10 挟持片
11 把持片
12 係合凹部
14、15 螺子孔
16、17 押圧ボルト
18、19 座面
22 ガスケット
23、24 螺子部
27、28 配管
29、30 フランジ
31 締着ボルト
32 締着ナット
33 挟持部材
34 押圧ボルト
35 螺子孔
36 螺子部
37、38 挟持片
39 凸部
40 配管
41 フランジ
42 締着ボルト
43 挟持部材
44 挟持片
45、46 把持片
47、48 係合凹部
49 押圧ボルト
50 配管
51 フランジ
52 締着ボルト
53、54 挟持部材
55 把持片
56、57 挟持片
58 係合凹部
59、60 押圧ボルト
61 配管
62 フランジ
63 締着ボルト
64 挟持部材
65 挟持片
66 把持片
67 挿通孔
68 押圧ボルト
69 螺子孔

Claims (4)

  1. 管端部に形成したフランジ同士を締着螺合部材によって接合された配管において、略コ字形状の挟持部材が内方に互いに対向して突出する少なくとも2つの凸状部材を有し、該凸状部材が両側から前記フランジに当接できるとともに、前記凸状部材の対向する1つは、前記挟持部材に螺着された押圧ボルトであり、該押圧ボルトに対向する他の1つは、前記挟持部材に一体となって形成された凸部であり、該凸部が形成された側から位置決め部材が延設されているとともに、接合が離間され易い前記フランジの接合部の特定の部位に前記凸状部材が配設されるように、前記挟持部材を前記フランジ接合部の外周に装着し、その位置決め部材を少なくとも1つの前記締着螺合部材に係止させたことを特徴とするフランジ接合装置。
  2. 前記位置決め部材が、前記締着螺合部材に着脱可能に係止されている請求項1に記載のフランジ接合装置。
  3. 前記位置決め部材が、前記締着螺合部材によって前記フランジと共締めされている請求項1または2に記載のフランジ接合装置。
  4. 前記配管はその長手方向が略水平をなすように配置されて接合されており、前記フランジ接合部の少なくとも最上方の部位に、前記凸状部材が配置された請求項1ないし3のいずれかに記載のフランジ接合装置。
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