JP4526378B2 - ステンレス製フレキシブル管 - Google Patents
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Description
さらに、近年では、建築物の高層化、高台への建築、3階建て住宅の普及、住宅密度の増加等により、各自治体は給水圧力・給水量をふやさざるを得なくなりつつある。よって、ステンレス製フレキシブル管においては、今後増大するウォーターハンマーに対する、さらなる疲労耐久性が求められている。
図14にステンレス製溶接管200の断面図および代表的な溶接余盛部201を示し、図15にその拡大図を示す。
図16にステンレス製溶接管202の断面図および代表的な溶接部の垂れ下がり203およびへこみ204を示し、図17にその拡大図を示す。
板厚tが0.285mmから0.400mmのステンレス製板材を縦方向に溶接して形成した溶接管を、山部と谷部とが周期的に繰り返し形成され、その山部の管外側頂点及びその谷部の管内側頂点が曲面である波形形状に形成した可撓性を有した、給水給湯用配管に使用されるステンレス製フレキシブル管であって、前記溶接管の溶接部の外側ビード幅W1を0.741mm以上(3.884×t)mm以下とし、かつその溶接部の内側ビード幅W2を0.241mm以上(3.070×t)mm以下とし、かつ外側ビード幅W1を内側ビード幅W2以下とし、かつその溶接部の厚みW3を(0.969×t)mm以上(1.403×t)mm以下としたことを特徴とするステンレス製フレキシブル管とした。
前記波形形状が、らせん状であり、前記ステンレス製フレキシブル管を軸方向に投影した場合、前記谷部の管内側頂点から形成される投影円の直径dが6mmから16mmであり、前記山部の管外側頂点と前記谷部の管外側頂点との、前記ステンレス製フレキシブル管の中心軸に垂直な方向の高さHが1.1mmから2.0mmであり、隣り合う前記山部の管外側頂点間のピッチPが2.5mmから5.0mmであり、かつ前記山部の管外側頂点部の曲面の山半径R1と前記谷部の管内側頂点部の曲面の谷半径R2が1mm以上であると共に、高さHとピッチPと投影円の直径dと板厚tとの関係が、H≦0.2571P−0.0366d+4.4000t−0.1763であることを特徴とする請求項1に記載のステンレス製フレキシブル管とした。
前記山部の管外側頂点部の曲面の山半径R1と前記谷部の管内側頂点部の曲面の谷半径R2を同じとしたことを特徴とする請求項2に記載のステンレス製フレキシブル管とした。
はじめに図1に示す、本発明のステンレス製フレキシブル管1の製造方法について、図2および図3を用いて説明する。
すなわち、管製造機50では、TIG溶接などの溶接手段により管素材100の対抗面、つまり接合部101を管外側から互いに溶接し、溶接管102を形成する。
本発明は、ステンレス製溶接管の溶接ビード形状を調整し溶接部の残留応力や応力集中を抑制することで、そのステンレス製溶接管に波形形状を付加したステンレス製フレキシブル管のウォーターハンマー等に対する耐久性を向上させるものである。
外側ビード幅W1については、0.741mm以上1.107mm以下、
板厚tを用いて示すと、(3.600×t)mm以上(3.844×t)mm以下、
内側ビード幅W2については、0.241mm以上0.875mm以下、
板厚tを用いて示すと、(0.846×t)mm以上(3.070×t)mm以下、
となる。
図10に、点線四角でその範囲を示した。
板厚tを用いると、(0.969×t)mm以上(1.403×t)mm以下となる。
図11に、点線でその範囲を示した。
よって、本発明における外側ビード幅W1と内側ビード幅W2の下限範囲は、本発明における最低板厚である0.285mmの場合の値とすることができる。すなわち、溶接部の外側ビード幅W1の範囲は、0.741mm以上(3.884×t)mm以下、
溶接部の内側ビード幅W2の範囲は、0.241mm以上(3.070×t)mm以下となる。
本発明は、ステンレス製フレキシブル管の波形形状を調整し、ウォーターハンマー等の内圧によりステンレス製フレキシブル管に発生する応力を低減する、すなわち、その応力をステンレスの疲労強度以下にすることで、当該ステンレス製フレキシブル管の耐久性を向上させるものである。
そこで、何種類かの波形形状について有限要素法弾性解析にて管内の内圧により発生する最大応力を算出し、それらの解析結果から最大応力がステンレスの疲労強度以下になるような波形形状の範囲を導出し、その範囲の妥当性を疲労試験にて検証した。
図13に、t=0.3mm、d=10.8mmの場合の前記式の直線、および有限要素法解析の実施点およびその発生応力算出結果を示す。
2…溶接部
3…非溶接部
4…溶接部と非溶接部の境界
10…山部
11…谷部
12…谷部の管内側頂点
21…山部管外側頂点
22…谷部管外側頂点
23…ステンレス製フレキシブル管の中心軸
30…形状9の溶接部
31…形状21の溶接部
50…管製造機
51…波形形状製造機
100…板状の管素材
101…接合部
102…溶接管
200…従来のステンレス製溶接管
201…溶接余盛
202…従来のステンレス製溶接管
203…溶接部の垂れ下がり
204…へこみ
300…水栓金具
301…従来のステンレス製フレキシブル管
t…溶接管の板厚(板状の管素材の板厚)
W1…外側ビード幅
W2…内側ビード幅
W3…溶接部の厚み
d…谷部の管内側頂点の中心軸方向への投影円の直径
H…山部の管外側頂点と谷部の管外側頂点との中心軸に垂直な方向の高さ
P…隣り合う山部の管外側頂点間のピッチ
R1…山部の管外側頂点部の曲面の山半径
R2…谷部の管内側頂点部の曲面の谷半径
Claims (3)
- 板厚tが0.285mmから0.400mmのステンレス製板材を縦方向に溶接して形成した溶接管を、
山部と谷部とが周期的に繰り返し形成され、その山部の管外側頂点及びその谷部の管内側頂点が曲面である波形形状に形成した可撓性を有した、給水給湯用配管に使用されるステンレス製フレキシブル管であって、
前記溶接管の溶接部の外側ビード幅W1を
0.741mm以上(3.884×t)mm以下とし、
かつその溶接部の内側ビード幅W2を
0.241mm以上(3.070×t)mm以下とし、
かつ外側ビード幅W1を内側ビード幅W2以下とし、
かつその溶接部の厚みW3を(0.969×t)mm以上(1.403×t)mm以下としたことを特徴とするステンレス製フレキシブル管。 - 前記波形形状が、らせん状であり、
前記ステンレス製フレキシブル管を軸方向に投影した場合、前記谷部の管内頂点から形成される投影円の直径dが6mmから16mmであり、
前記山部の管外側頂点と前記谷部の管外側頂点との、前記ステンレス製フレキシブル管の中心軸に垂直な方向の高さHが1.1mmから2.0mmであり、
隣り合う前記山部の管外側頂点間のピッチPが2.5mmから5.0mmであり、
かつ前記山部の管外側頂点部の曲面の山半径R1と前記谷部の管内側頂点部の曲面の谷半径R2が1mm以上であると共に、
高さHとピッチPと投影円の直径dと板厚tとの関係が、
H≦0.2571P−0.0366d+4.4000t−0.1763
であることを特徴とする請求項1に記載のステンレス製フレキシブル管。 - 前記山部の管外側頂点部の曲面の山半径R1と前記谷部の管内側頂点部の曲面の谷半径R2を同じとしたことを特徴とする請求項2に記載のステンレス製フレキシブル管。
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