JP5000006B1

JP5000006B1 - ルーズフランジ式継手

Info

Publication number: JP5000006B1
Application number: JP2011243265A
Authority: JP
Inventors: 誠紀畠山; 学富谷
Original assignee: 株式会社遠山鐵工所
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: JP2013096567A

Abstract

【課題】
止水性能が高く、作業性、防錆性に優れたルーズフランジ式継手を従来品と同等のコストで提供する。
【解決手段】
ルーズフランジ（１０８）を、当該ルーズフランジ（１０８）の他端側面（１０８ｃ）からルーズフランジ（１０８）の内周面（１０８ｈ）に向かって縮径するようにテーパ状に形成されたテーパ面（１０８ｄ）と当該テーパ面（１０８ｄ）に連続して形成されたクランク部（１０８ｋ）とを有するように構成し、クランク部（１０８ｋ）に、管（１０２）の外周面（１０２ａ）に密着すると共にクランク部（１０８ｋ）によって一端側への移動が規制される環状且つシール部材（１１２）よりも高硬度の支持部材（１１４）を備えることにより、組付時、当該支持部材（１１４）によってシール部材（１１２）の一端側への移動を規制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、管継手の技術分野に関し、特にポンプやバルブ等の据付け又は分解に便利なルーズフランジ式継手に関する。

従来、水道管等において、ポンプやバルブ、流量計等の据付又は分解の利便性を向上させるために、ルーズフランジ式継手が多く利用されている。ルーズフランジ式継手として例えば特許文献１（の特に図３）に開示がある。ここに開示されているルーズフランジ式継手と略同一構造のルーズフランジ式継手を図５に示す。

図５に示すルーズフランジ式継手１は、管２の一端に固定された固定フランジ４と、管２の他端から所定分だけ奥まった位置に固定された締付用フランジ６と、当該締付用フランジ６よりも他端側に配置され管２の軸方向に移動可能な環状のルーズフランジ８と、ルーズフランジ８よりも更に他端側に配置され管２の軸方向に移動可能な環状のディスタンスリング（カラー）１０と、ルーズフランジ８、ディスタンスリング１０及び管２の外周面２ａの全てに弾性的に接触する環状のシール部材１２と、を備えている。なお、符合１６はガスケットであり、符合３０はポンプやバルブ、流量計等が備わる相手方管である。また、ルーズフランジ８とディスタンスリング１０の締め付け、及び、ルーズフランジ式継手１と相手方管３０との締結はボルト２０及びナット２２により行なわれる。

ルーズフランジ式継手１には、その性質上不可避的に、相手方管３０との間に調整代Ｇ１が存在する。また、管２に対してルーズフランジ８は軸方向に移動できる必要があるため不可避的に管２の外周面２ａとルーズフランジ８の内周面８ｈの間には隙間Ｇ２が必要となる（図５拡大図部参照）。その結果、当該調整代Ｇ１及び隙間Ｇ２を介して管内部の水が外部に漏れ出る可能性がある。そこで、ルーズフランジ８、ディスタンスリング１０及び管２の外周面２ａの全てに弾性的に接触する環状のシール部材１２を設けると共に、ルーズフランジ８とディスタンスリング１０を締め付けることによりシール部材（丸ゴム輪）１２を押し潰して管２の外周面２ａに密着させて、ルーズフランジ８と管２との間に生じる隙間Ｇ２から水が漏れ出ることを防止している。

特開平９−１４５４４号公報

しかしながら、管内の水圧が一定以上高圧となる場合には、図６に示している様に、シール部材１２が管内圧力により押し出されてルーズフランジ８と管２との間に形成される隙間Ｇ２から「はみ出す」現象が生じ、この現象によりシール性能が低下して水漏れが発生する事があった。特にシール部材１２はシール性能を発揮させるためにある程度硬度の低いゴム等の材料で構成されるが、そうであるが故に、管２とルーズフランジ８に偏心が生じれば（少なくとも隙間Ｇ２分だけ偏心する余地があり、管の自重によって偏心が生じる場合もある。）当該偏心により部分的に隙間Ｇ２が拡大してこの部分が「はみ出し」現象を誘発する。同様に、相手方管３０との間に曲りが生じた場合などは上記現象に加えて、ルーズフランジ８とディスタンスリング１０との間に隙間が生じ、当該隙間にシール部材１２が「はみ出す」という現象も生じ得る。このようなシール部材１２の「はみ出し」によってシール性能が低下し漏れが発生するのである。

この「はみ出し」を防止するには、例えば、管２の外周面２ａとルーズフランジ８の内周面８ｈとの隙間Ｇ２が最小寸法となるように寸法管理を徹底して行ない対応することが可能である。しかしながら当該隙間Ｇ２を小さく設計すればする程、管２に対するルーズフランジ８の取付・取外しが困難となり作業性が悪くなるという問題が顕在化する。更に加えて隙間Ｇ２を小さく設計すればする程、ルーズフランジ８の挿し口（管２におけるルーズフランジ８を取り付ける側の端部周辺）の外周面２ａやルーズフランジ８の内周面８ｈに厚膜塗装を行なうことができないので（接触して剥がれてしまう）、その他の部分に比べて錆に弱く、長期的に発錆を防ぐことが困難であった。

本発明は、上記問題点を解決することをその課題としている。

上記課題を解決するべく、本願発明は、管（１０２）の一端に固定された固定フランジ（１０４）と、前記管（１０２）の他端から所定分だけ奥まった位置に固定された締付用フランジ（１０６）と、当該締付用フランジ（１０６）よりも前記他端側に配置され前記管（１０２）の軸方向に移動可能な環状のルーズフランジ（１０８）と、当該ルーズフランジ（１０８）よりも更に前記他端側に配置され前記管（１０２）の軸方向に移動可能な環状のディスタンスリング（１１０）と、前記ルーズフランジ（１０８）、前記ディスタンスリング（１１０）及び前記管（１０２）の外周面（１０２ａ）の全てに弾性的に接触する環状のシール部材（１１２）と、を備えたルーズフランジ式継手（１００）であって、前記ルーズフランジ（１０８）は、当該ルーズフランジ（１０８）の前記他端側面（１０８ｃ）から前記ルーズフランジ（１０８）の内周面（１０８ｈ）に向かって縮径するようにテーパ状に形成されたテーパ部（１０８ｄ）と当該テーパ部（１０８ｄ）に連続して形成されたクランク部（１０８ｋ）とを有し、当該クランク部（１０８ｋ）に、前記管（１０２）の外周面（１０２ａ）に密着すると共に前記クランク部（１０８ｋ）によって管外側への移動が規制される環状且つ前記シール部材（１１２）よりも高硬度のゴム製の支持部材（１１４）を備えることにより、組付時、当該支持部材（１１４）によって前記シール部材（１１２）に対して管内からの圧力が加わった際の当該シール部材（１１２）の管外側への移動を規制すると共に組付時の圧力によって半径方向の厚みを増すことにより前記管（１０２）に対して前記ルーズフランジ（１０８）を半径方向に位置決めすることを特徴とする。

このような構成を採用したことによって、管（１０２）の外周面（１０２ａ）とルーズフランジ（１０８）の内周面（１０８ｈ）との隙間を支持部材（１１４）が塞ぐため、シール部材（１１２）に掛かる管内圧力が高くなっても「はみ出し」が生じる事を防止することができる。更に「はみ出し」が防止できることにより、シール部材（１１２）に内圧が掛かれば掛かる程テーパ面（１０８ｄ）や管（１０２）の外周面（１０２ａ）に対しての密着力が高くなるという所謂「セルフシール効果」が発揮されるので、管内圧力に応じて十分な止水効果を発揮させることができる。また、前記ルーズフランジ（１０８）と前記ディスタンスリング（１１０）を締結手段（１２０、１２２）によって密着させることによって前記支持部材（１１４）の半径方向の厚み（Ｈ）が増し、これにより前記管（１０２）に対して前記ルーズフランジ（１０８）が半径方向に位置決めされるといった構成を採用してもよい。支持部材（１１４）は、元々シール部材（１１２）よりも硬度の高い材料で構成されているので、支持部材（１１４）がディスタンスリング（１１０）から軸方向に押圧されて半径方向の厚みが増せば管（１０２）に対するルーズフランジ（１０８）の半径方向位置を強固に（硬度の低いシール部材が単独で位置決めするよりも強固に）位置決めすることが可能となる。即ち、支持部材（１１４）を設けたことによって、管（１０２）に対するルーズフランジ（１０８）の偏心も生じ難くなるので、シール部材（１１２）の「はみ出し」の原因を元から絶つことができるという特有の効果を発揮している。更に、これによって半ば自動的に「心出し」が行なわれるので、施工が容易となるというメリットもある。

また、前記支持部材（１１４）の前記一端側面を金属板（１１４ｂ）で補強して構成することも可能である。このような構成を採用することによって、支持部材（１１４）自体の変形をもより確実に防止して、より高圧の状況においても漏れを防止することが可能となる。

本発明を適用することで、従来のルーズフランジ式継手に比べて止水性能を飛躍的に高めることができる。また、管に対するルーズフランジの設計寸法に余裕を持たせることができるのでルーズフランジの取付・取外し作業が容易となる。更にルーズフランジ式継手におけるルーズフランジの挿し口外周面やルーズフランジ内周面に厚膜塗装を行なうことが可能となるので、長期に渡って防錆効果を発揮させることができる。また、本発明を適用するにあたって複雑な機構や構造を要しないので、従来品と同等のコストで提供することができる。

本発明に係るルーズフランジ式継手の一部断面全体構造図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。シール部材周辺の拡大図である。シール部材及び支持部材の状態を示した図であって、（ａ）がルーズフランジとディスタンスリング締付前の状態図、（ｂ）が締付後の状態図である。従来のルーズフランジ式継手の構造図である。従来のルーズフランジ式継手におけるシール部材周辺拡大図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例であるルーズフランジ式継手について説明を加える。なお、図面理解容易の為、各部の大きさや寸法を誇張して表現している部分があり、実際の製品と必ずしも一致しない部分があることを付記しておく。また各図面は符号の向きに見るものとし、当該向きを基本に上下左右、手前、奥と表現する。

〈ルーズフランジ式継手の構成〉
本願発明に係るルーズフランジ式継手１００は、図１に示しているように、管１０２の一端（図１において右側端）に固定された固定フランジ１０４と、管１０２の他端１０２ｂから所定分だけ奥まった位置に固定された締付用フランジ１０６と、当該締付用フランジ１０６よりも他端１０２ｂ側に配置され管１０２の軸方向に移動可能な環状のルーズフランジ１０８と、当該ルーズフランジ１０８よりも更に他端１０２ｂ側に配置され管１０２の軸方向に移動可能な環状のディスタンスリング（カラー）１１０とを備える。

また、ルーズフランジ１０８の内周面側が所定形状に凹んで形成されており（この点詳細は後述する。）、この凹み部分に、ルーズフランジ１０８とディスタンスリング１１０と管１０２の外周面１０２ａの全てに弾性的に接触する環状のシール部材１１２と、当該シール部材１１２を支える支持部材１１４が備わっている。

締付用フランジ１０６、ルーズフランジ１０８及びディスタンスリング１１０のそれぞれには貫通孔１０６ａ、１０８ａ、１１０ａが形成されており（この点図２を参照）、また同様に、相手方管３０のフランジ３２にも貫通孔３２ａが設けられており、これら貫通孔３２ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａに挿通されるボルト１２０及びナット１２２（締結手段）によって、ガスケット１１６を介して相手方管３０と接続される。

管１０２は、例えば内径（呼び径）が１０００ｍｍとされ、肉厚が２０ｍｍとされている。材質はダグタイル鋳鉄（ＦＣＤ４２０−１０）であり、固定フランジ１０４及び締付用フランジ１０６は管１０２と共に一体的に鋳物成形されている。また表面は防食性向上のため厚膜塗装が施されている。

ディスタンスリング１１０は断面矩形且つ環状（リング状）に形成されている。材質は同じくダグタイル鋳鉄（ＦＣＤ４２０−１０）であり、ボルト１２０を挿通させるための貫通孔１１０ａが所定の間隔で（例えば２４個）形成されている。なおディスタンスリング１１０は管１０２を挿通させて且つ管１０２に対して軸方向にスライドできる必要があるので、ディスタンスリング１１０の内径は管１０２の外径よりも大きく余裕を持って設計されている。

ルーズフランジ１０８も多くの部分でディスタンスリング１１０と共通しており、断面略矩形且つ環状（リング状）に形成されている。材質は同じくダグタイル鋳鉄（ＦＣＤ４２０−１０）であり、ボルト１２０を挿通させるための貫通孔１０８ａが所定の間隔で（例えば２４個）形成されている。なおルーズフランジ１０８も管１０２を挿通させて且つ管１０２に対して軸方向にスライドできる必要があるので、ルーズフランジ１０８の内径は、ディスタンスリング１１０と同様に、管１０２の外径よりも大きく余裕を持って設計されている。

更にルーズフランジ１０８は、シール部材１１２や支持部材１１４を保持するためのテーパ面１０８ｄやクランク部１０８ｋが形成されている（図３を参照）。テーパ面１０８ｄは、ルーズフランジ１０８の他端１０２ｂ側面（ディスタンスリング１１０と接する面）１０８ｃから所定の角度θ（ここでは４５°）でルーズフランジ１０８の内周面１０８ｈ側に向かって縮径するように形成されている。このテーパ面１０８ｄに連続して拡径・縮径すること無く同一の内径を保つように（即ち管１０２の外周面１０２ａと平行となるように）形成された水平面１０８ｆと、当該水平面１０８ｆの一端から垂直に内周方向に立ち上がる垂直面１０８ｇが形成されている。更にこの垂直面１０８ｇは内周面１０８ｈへと連続する。この水平面１０８ｆ、垂直面１０８ｇ及び内周面１０８ｈによってクランク部１０８ｋが構成される。

テーパ面１０８ｄには、断面丸型の環状のシール部材（丸ゴム輪）１１２が当接するように配置されている。このシール部材１１２は、例えば、スチレン・ブタジエンゴム（styrene-butadiene rubber：ＳＢＲ）やニトリルゴム（nitrile
rubber：ＮＢＲ）で構成されている。

また、クランク部１０８ｋに、断面矩形の環状の支持部材１１４が嵌まり込むように備わっている。支持部材１１４は管１０２の外周面１０２ａに密着すると共にクランク部１０８ｋによって一端側（固定フランジ１０４側）への移動が規制される。また、支持部材１１４もシール部材１１２と同じく、例えば、スチレン・ブタジエンゴム（styrene-butadiene rubber：ＳＢＲ）やニトリルゴム（nitrile
rubber：ＮＢＲ）で構成されている。一方支持部材１１４のゴムの硬度はシール部材１１２のそれよりも高いもの（例えばＨＡ９０：ＪＩＳＫ６３５３）を採用している。

また、支持部材１１４は硬質ゴムで構成されたゴム部１１４ａとステンレス（ＳＵＳ３０４）製の補強プレート（金属板）１１４ｂとから構成されている。この補強プレート１１４ｂはクランク部の１０８ｋの垂直面１０８ｇ側に設けられている。

支持部材１１４の自由状態の幅Ｗ１は、ルーズフランジ１０８の水平面１０８ｆの長さＷ２よりも大きく構成されている（図４を参照）。一方、支持部材１１４の自由状態の厚みＨ１は、管１０２の外周面１０２ａと水平面１０８ｆまでの高さＨ２よりも小さく構成されている。

〈ルーズフランジ式継手の作用・機能〉
ルーズフランジ式継手１００と相手方管３０を組み付けてボルト１２０、ナット１２２で締結してゆくと、図４（ａ）に示しているように徐々にシール部材１１２が押し潰されはじめる。更に強固に締結すると図４（ｂ）に示した状態となる。即ち、シール部材１１２が、ディスタンスリング１１０の一端側面１１０ｂとテーパ面１０８ｄと管１０２の外周面１０２ａと支持部材１１４の全てに密着して、これらに囲まれた空間の形状に従って変形する。同時に、支持部材１１４は、シール部材１１２から押圧されるので、軸方向の幅が縮まる（Ｗ１→Ｗ２）と共に半径方向の厚みが増す（Ｈ１→Ｈ２）ように変形する。

その結果、管１０２の外周面１０２ａとルーズフランジ１０８の内周面１０８ｈとの隙間Ｇ２を支持部材１１４が塞ぐため、シール部材１１２に掛かる管内圧力が高くなっても「はみ出し」が生じる事はない。またこのように隙間Ｇ２からの「はみ出し」が防止できることにより、シール部材１１２に内圧が掛かれば掛かる程テーパ面１０８ｄや管１０２の外周面１０２ａに対しての密着力が高くなるという所謂「セルフシール効果」が発揮されるので（図３を参照）、管内圧力に応じて十分な止水効果を発揮させることができる。

また、ルーズフランジ１０８とディスタンスリング１１０をボルト１２０、ナット１２２によって密着させることによって支持部材１１４の半径方向の厚みが増し（Ｈ１→Ｈ２）、これにより管１０２に対してルーズフランジ１０８が半径方向に強固に位置決めされる。支持部材１１４は、元々シール部材１１２よりも硬度の高い材料で構成されているので、支持部材１１４がディスタンスリング１１０から軸方向に押圧されて半径方向の厚みが増せば管１０２に対するルーズフランジ１０８の半径方向位置を強固に（硬度の低いシール部材が単独で位置決めするよりも強固に）位置決めすることが可能となる。即ち、支持部材１１４を設けたことによって、管１０２に対するルーズフランジ１０８の偏心も生じ難くなるので、シール部材１１２の「はみ出し」の原因を元から絶つことができるという特有の効果を発揮している。更に、これによって半ば自動的に「心出し」が行なわれるので、施工が容易となるというメリットもある。なお、支持部材１１４を介在させることによってシール部材１１２の「はみ出し」や偏心を防止できることから、管２の外周面２ａとルーズフランジ８の内周面８ｈとの隙間Ｇ２が最小寸法となるように寸法管理を徹底して行う必要がなく余裕を持った設計ができる。その結果、ルーズフランジ１０８の取付・取外し作業も容易となる。加えて、ルーズフランジ１０８の挿し口の外周面１０２ａやルーズフランジ１０８の内周面１０８ｈにも厚膜塗装を行なうことができるので、長期間に渡って発錆を防止することができる。

なお、支持部材１１４の一端側面を補強プレート１１４ｂで補強しているので、支持部材１１４自体の変形をもより確実に防止して、より高圧の状況においても漏れを防止することが可能となっている。

なお上記は水道管を例に説明しているが、本発明に係るルーズフランジ式継手は水道管に限定されるものではない。下水管やその他の液体更には気体（ガス）を流す管構造の継手として広く適用することが可能である。

また、管の大きさや材質など上記説明した内容のものに限定されないことを付記しておく。

１００・・・ルーズフランジ式継手
１０２・・・管
１０２ａ・・・管外周面
１０４・・・固定フランジ
１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ・・・ボルト孔
１０６・・・締付用フランジ
１０８・・・ルーズフランジ
１０８ｄ・・・テーパ面
１０８ｆ・・・水平面
１０８ｇ・・・垂直面
１０８ｈ・・・ルーズフランジ内周面
１０８ｋ・・・クランク部
１１０・・・ディスタンスリング（カラー）
１１２・・・シール部材
１１４・・・支持部材（バックアップリング）
１２０・・・ボルト
１２２・・・ナット

Claims

管（１０２）の一端に固定された固定フランジ（１０４）と、前記管（１０２）の他端から所定分だけ奥まった位置に固定された締付用フランジ（１０６）と、当該締付用フランジ（１０６）よりも前記他端側に配置され前記管（１０２）の軸方向に移動可能な環状のルーズフランジ（１０８）と、当該ルーズフランジ（１０８）よりも更に前記他端側に配置され前記管（１０２）の軸方向に移動可能な環状のディスタンスリング（１１０）と、前記ルーズフランジ（１０８）、前記ディスタンスリング（１１０）及び前記管（１０２）の外周面（１０２ａ）の全てに弾性的に接触する環状のシール部材（１１２）と、を備えたルーズフランジ式継手（１００）であって、
前記ルーズフランジ（１０８）は、当該ルーズフランジ（１０８）の前記他端側面（１０８ｃ）から前記ルーズフランジ（１０８）の内周面（１０８ｈ）に向かって縮径するようにテーパ状に形成されたテーパ部（１０８ｄ）と当該テーパ部（１０８ｄ）に連続して形成されたクランク部（１０８ｋ）とを有し、
当該クランク部（１０８ｋ）に、前記管（１０２）の外周面（１０２ａ）に密着すると共に前記クランク部（１０８ｋ）によって管外側への移動が規制される環状且つ前記シール部材（１１２）よりも高硬度のゴム製の支持部材（１１４）を備えることにより、組付時、当該支持部材（１１４）によって前記シール部材（１１２）に対して管内からの圧力が加わった際の当該シール部材（１１２）の管外側への移動を規制すると共に組付時の圧力によって半径方向の厚みを増すことにより前記管（１０２）に対して前記ルーズフランジ（１０８）を半径方向に位置決めする
ことを特徴とするルーズフランジ式継手。
請求項１において、
前記支持部材（１１４）の前記一端側面が金属板（１１４ｂ）で補強されている
ことを特徴とするルーズフランジ式継手。