JP5306864B2 - ルーズ短管式管継手およびポンプ機構 - Google Patents

Description

本発明は、ルーズ短管式管継手およびポンプ機構に関するものである。

従来、ルーズフランジ式管継手は、たとえばポンプ機構の管路中に取り付けられ、流体が流れる方向に対して管路を構成する２つの配管の相対位置が変化しても両者間のシールが可能な位置に弾性体リングを配置して構成されるものであり、配管の分解・組み立て時などの配管の長さ方向の変化に対し融通性を持たせるものである。

図５は前記従来のルーズフランジ式管継手の１例を示す要部概略断面図である。同図に示すルーズフランジ式管継手は、第１の配管１００に隙間ｓ１を設けて設置される第２の配管１２０と、前記第１の配管１００のフランジ部分１００ａにパッキン１４０を介して密着されるとともに第２の配管１２０の外周を囲むルーズフランジ１６０と、ルーズフランジ１６０にステーボルト１９０および各ナット１９１，１９３，１９５，１９７によって押し付けられるリング形状のルーズフランジ１７０と、ルーズフランジ１７０とルーズフランジ１６０との間の内周面側に設置されてルーズフランジ１６０と第２の配管１２０の間を密封する弾性体リング１８０とを有して構成されている。

そしてたとえば第１の配管１００を管路から取り外す場合、前記隙間ｓ１を利用してルーズフランジ１６０，１７０を長さ方向に移動することでその取り外しが容易になり、同様に第１の配管１００の装着も隙間ｓ１を利用することで容易になるなど、隙間ｓ１を利用してその前後の配管の分解・組立などが容易に行なえるようになる。

しかしながら上記従来型のルーズフランジ式管継手では、１つの弾性体リング１８０によってシ−ルが行われているため、配管内部に流体を満たさないとルーズフランジ式管継手の漏れの有無が判明しなかった。

特に大型ポンプ機構などの大型機器では、前記ルーズフランジ１６０が輸送または組立上の制限から、ルーズフランジの中心線を含む面で（ルーズフランジの中心線に直交する面での輪切りではなく）二ツ割構造になることがある。そしてこの二ツ割構造の接合部分からの流体の漏れは現地での組み立て時のパッキンのずれなどに起因する場合もあり、したがって別の工場で事前にルーズフランジ１６０の漏れ検査を行っていても最終設置場所での組立時に前記漏れが発生してしまうことがあった。

そして組み立てた管路中に流体を満たしてから漏れが発生すると、一度管路内の流体を抜き出し、漏れの部分を分解して不具合部分のパッキン部の修正などを行い、再組み立てすることになるが、大型機器の場合、流体の抜き出し、再注入で数日の所要日数がかかってしまい、組み立て作業性が悪く、工期も長くなり、工事コストの増大も招いていた。

特開２００４−１２５００６号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、配管内に流体を注入しなくても事前に流体漏れ検査が行なえ、これによって組み立て作業性が向上して工期の短縮が図れ、工事コストの低減化が図れるルーズ短管式管継手およびポンプ機構を提供することにある。

本願請求項１に記載の発明は、端部にフランジを有する第１の配管と、前記第１の配管の端部と隙間を介して配置される配管であり端部近傍の外周面に溝を有し、該溝から所定距離はなれた外周面にリング板状の取付部を有する第２の配管と、両端にフランジを有し、一方のフランジが前記第１の配管のフランジに連結されるとともに前記第２の配管の外周面との間に所定の間隔を設けて該第２の配管の外周を囲むルーズ短管と、前記第２の配管の端部近傍の外周面に形成した溝に配置した第２の弾性体リングと、前記ルーズ短管の他方フランジと該他方フランジに取り付けられたルーズフランジと前記第２の配管の外周面に当接する第１の弾性体リングを具備して前記ルーズ短管の内周面と前記第２の配管の外周面間の間隙に漏れ検査空間を形成し、かつ前記ルーズ短管に前記漏れ検査空間の漏れを検出する漏れ検査用の穴を設けたことを特徴とするルーズ短管式管継手にある。

本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のルーズ短管式管継手において、前記ルーズ短管は、ルーズ短管の中心線を含む面で分割された複数の部分を一体に結合することで構成されていることを特徴とするルーズ短管式管継手にある。

本願請求項３に記載の発明は、ポンプおよびその吸込み側と吐出し側の管路中のいずれかの位置にルーズ短管式管継手を取り付けてなるポンプ機構において、前記ルーズ短管式管継手として請求項１または２に記載のルーズ短管式管継手を用いたことを特徴とするポンプ機構にある。

請求項１に記載の発明によれば、ルーズ短管式管継手によって接続された第１，第２の配管内に使用流体を注入するに先立ち、漏れ検査用の穴を用いて、漏れ検査空間に加圧された流体（気体、液体）を注入するなどしてその漏れ検査を行うことができるので、組み立て作業性が向上し、工期の短縮が図れ、工事コストの低減化が図れる。また複数の弾性体リングによってルーズ短管と第２の配管間の間隙を２ヶ所で密封するので、より確実なルーズ短管式管継手部分の密閉構造となる。

請求項２に記載の発明によれば、現地での組み立て時に特に漏れが発生し易い分割タイプのルーズ短管なので、請求項１にかかる発明の効果をより効果的に発揮させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、ポンプ機構を構成する管路内に使用流体を注入するに先立って漏れ検査を行うことができるので、ポンプ機構の組み立て作業性が向上し、工期の短縮が図れ、工事コストの低減化が図れる。

ルーズ短管式管継手１−１の要部概略断面図である。 図１のＡ−Ａ断面矢視図（ただしフランジ部４３，ステーボルト９０，ナット９３の記載は省略）である。 ポンプ機構３００の全体概略構成図である。 ルーズ短管式管継手１−２の要部概略断面図である。 従来のルーズフランジ式管継手の１例を示す要部概略断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかるルーズ短管式管継手１−１の要部概略断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図（ただし下記するルーズ短管４０のフランジ部４３，ステーボルト９０，ナット９３の記載は省略）である。両図に示すようにルーズ短管式管継手１−１は、第１の配管１０の端部と隙間Ｓ１を介して配置される第２の配管２０と、第１の配管１０の端部に設けたフランジ部１１にパッキン３０を挟んで連結されるとともに第２の配管２０の外周を囲むルーズ短管４０と、ルーズ短管４０の内周面と第２の配管２０の外周面間の間隙を密閉する第１，第２弾性体リング６０，７０と、第１弾性体リング６０をルーズ短管４０および第２の配管２０の外周面に押し付けるルーズフランジ８０と、上記各部材をそれぞれの位置に設置するためのステーボルト９０および各ナット９１，９２，９３，９４，９５，９６とを具備して構成されている。

第１の配管１０は円筒状であってその端部にフランジ部１１が設けられており、このフランジ部１１には取付孔１３が形成されている。

第２の配管２０は円筒状であって前記第１の配管１０と同一の内径・外径寸法を有し、第１の配管１０側の端部近傍の外周面にはリング状の凹部からなる溝２１が形成され、また溝２１から所定距離離れた第２の配管２０の外周面にはリング状で板状の取付部２３が設けられている。取付部２３にはステーボルト９０を挿通する取付孔２５が設けられている。

ルーズ短管４０は円筒状の短管であり、その両端にはフランジ部４１，４３が設けられている。ルーズ短管４０は図２に示すように、ルーズ短管４０の中心線Ｌを含む面で２つに分割（二ツ割）された２つの部分を有し、これら２つの部分の分割端辺部分に設けたフランジ４２同士をパッキン４４を介して接合し、ボルト・ナット５０によって締め付けて一体に結合することで筒状に構成されている。また図１に示すようにフランジ部４１，４３にはそれぞれ取付孔４５，４７が形成されている。取付孔４５，４７は一対ずつフランジ部４１，４３の周方向に複数組設けられている。ルーズ短管４０の上下１ヶ所ずつには貫通孔からなる漏れ検査用の穴４９，５１が設けられている。穴４９，５１の内周面の一部にはねじが切ってある。ルーズ短管４０のフランジ部４３の内周側角部には、この角部を斜めにカットすることで形成される傾斜面からなる弾性体リング当接面５３が形成されている。

第１，第２弾性体リング６０，７０はいずれも合成ゴム材製のリングであり、第１弾性体リング６０は大径で主たる弾性体リング、第２弾性体リング７０は小径で従たる弾性体リングとなっている。

ルーズフランジ８０は第２の配管２０の外周を囲む内径寸法を有し、リング状で板状に形成されている。ルーズフランジ８０の前記ルーズ短管４０の取付孔４７に対向する位置にはこれと同一内径の取付孔８１が設けられている。ルーズフランジ８０の前記ルーズ短管４０の弾性体リング当接面５３に対向する内周側角部には、この角部を斜めにカットすることで傾斜面からなる弾性体リング当接面８３が形成されている。

そしてルーズ短管式管継手１−１は、第１の配管１０の端部と隙間Ｓ１を介して第２の配管２０を配置し、第２の配管２０の外周にルーズフランジ８０と第１，第２弾性体リング６０，７０とを装着し、その際第２弾性体リング７０を溝２１に挿入し、次に第２の配管２０の外周に二ツ割にしたルーズ短管４０を装着して前述のようにフランジ４２同士をパッキン４４を介して接合してボルト・ナット５０によって締め付けて一体に結合し、次に各取付孔１３，４５，４７，８１，２５にステーボルト９０を挿入し、ナット９１，９２によって両フランジ部１１，４１間をパッキン３０を挟んで挟持することで密閉し、ナット９３，９４によってフランジ部４３とルーズフランジ８０間を挟持することでルーズ短管４０とルーズフランジ８０の両者に設けた弾性体リング当接面５３，８３と第２の配管２０の外周面とに第１弾性体リング６０を弾接させてこの部分を密閉し、ナット９５，９６によってステーボルト９０を取付部２３に固定することによって組み立てられる。なおルーズ短管式管継手１−１の組立手順は上記方法に限定されず、他の各種組立手順によって組み立てても良い。ところで図１では上側の漏れ検査用の穴４９に圧力計２００を取り付け、下側の漏れ検査用の穴５１を解放した状態（すなわち下記する漏れ検査を行なう際の状態）を示しているが、通常のポンプ運転時などでは上下の穴４９，５１は図示しない栓をねじ込むことで封止されている。

なおこの実施形態において、上下の漏れ検査用の穴４９，５１はそれぞれ図２に示すようにルーズ短管４０の上部中央位置と下部中央位置とに設けられているが、各取付孔１３，４５，４７，８１，２５やステーボルト９０は上下の中央位置以外の複数個所に設けられている。

そしてこのルーズ短管式管継手１−１には、ルーズ短管４０の中心線Ｌに平行な方向（流体が流れる方向）に向かって２つ取り付けた第１，第２弾性体リング６０，７０と、ルーズ短管４０の内周面と、第２の配管２０の外周面との間の間隙に漏れ検査空間Ｋ１が形成され、この漏れ検査空間Ｋ１に漏れ検査用の穴４９，５１が開口される。

ルーズ短管式管継手１−１は、図３に示すように、ポンプ機構３００を構成する管路中に取り付けられる。図３に示すポンプ機構３００は、ポンプ全体が真直ぐな水路として設置される円筒形ポンプ（チューブラポンプ、横軸ポンプ）であり、据付構造体３０１に横置きの状態で一部埋設して据え付けられる円筒形状の管路（以下「外ケーシング」という）３１１と、外ケーシング３１１の内部に設置される駆動部３１３と、駆動部３１３によって回転駆動される羽根車３１５とを備えている。駆動部３１３は外ケーシング３１１内にある内ケーシング３２１の内部に駆動機（電動機）３１７を備え、必要に応じて駆動機３１７の回転速度を減速してその動力を羽根車３１５に伝達する減速機３１９を備えて構成されている。羽根車３１５の前方（吸込側）には吸込み側内ケーシング３２７が取り付けられ、吸込み側内ケーシング３２７の周囲にはインレットベーン３２９が取り付けられ、また内ケーシング３２１の周囲にはガイドベーン３３１が取り付けられている。外ケーシング３１１は鋼板で構成しても鋳物で構成してもよい。

一方据付構造体３０１は、この例ではコンクリートなどの躯体によって構成されており、その両側に吸込水槽３０３と吐出水槽３０６とを設置している。据付構造体３０１は外ケーシング３１１の吸込側の外周部分と吐出側の外周部分とをその内部に埋設することでポンプ機構３００を据え付けており、中間部分には外ケーシング３１１の一部を露出する室３０５が設けられている。室３０５内には外ケーシング３１１の少なくとも羽根車３１５を収納しているインペラケーシング（図１の第１の配管に相当する）１０と、その前方（吸込側）に接続される吸込ケーシング（図１の第２の配管に相当する）２０とが位置している。そして吸込ケーシング２０のインペラケーシング１０と接続される部分に、上記本実施形態にかかるルーズ短管式管継手１−１が設置されている。なおこの例の場合、インペラケーシング１０は二ツ割（輪切りではなく、その中心線Ｌを含む面で２つに分割）されており、両者を一体に接合することで筒状に組み立てられている。

現地にて組み立てたポンプ機構３００は、外ケーシング３１１内に流体を満たす前にルーズ短管式管継手１−１の部分の漏れ検査（気密試験）を行う。すなわち図１，図２に示すように、上側の穴４９に圧力計２００を取り付け、下側の穴５１に図示しない配管を接続して配管の他端を空気圧送手段（たとえばコンプレッサ）に接続し、空気圧送手段を運転することで加圧空気を漏れ検査空間Ｋ１内に導入し、その圧力を前記圧力計２００にて測定する。これによって漏れ検査空間Ｋ１内に圧入した空気が外部に漏れているか否かが検査（確認）できる。そしてこの検査の結果、空気の漏れが検出されれば、漏れの箇所をなくすように、ルーズ短管式管継手１−１の部分を分解・再組み立てなどを行う。

以上のように、ルーズ短管式管継手１−１によって接続された第１，第２の配管１０，２０（すなわちインペラケーシング１０と吸込ケーシング２０）内、すなわち図３に示す外ケーシング３１１内に使用流体（例えば海水）を注入して満たすのに先立ち、ルーズ短管式管継手１−１の漏れ検査を行うことができるので、組み立てたポンプ機構３００の外ケーシング３１１内に使用流体を満たした後に漏れを発見して満たした流体を抜き出して分解・修正などを行って再び組み立てることがなくなり（または減少し）、組み立て作業性が向上し、工期の短縮が図れ、工事コストの低減化が図れる。またこのルーズ短管式管継手１−１によれば、２つの弾性体リング６０，７０によってルーズ短管４０と第２の配管２０間の間隙を２ヶ所で密封するので、前記図５に示す従来のルーズフランジ式管継手のように１つの弾性体リング１８０によって密封する場合に比べ、より確実な管路の密閉が行える。

またこのルーズ短管式管継手１−１の場合、２つの弾性体リング６０，７０によってルーズ短管４０と第２の配管２０間の間隙を２ヶ所で密封するので、漏れ検査空間Ｋ１に面する第２の配管２０の表面には使用流体は浸入しない。一方この表面は弾性体リング６０が摺動して移動するシール面でもあるが、上述のようにこのシール面が使用流体によって汚染されることはないので、この点からも良好なシール状態が維持できる。

またこのルーズ短管式管継手１−１のようにルーズ短管４０が二ツ割構造の場合、たとえ工場などで事前にルーズ短管４０の漏れ検査を行っていても最終設置場所（現地）でのルーズ短管式管継手１−１の組み立て時にパッキン４４のずれなどに起因して二ツ割構造の接合部分から流体の漏れが発生する恐れがある。つまり分割されていないタイプのルーズ短管を用いる場合に比べて漏れが発生する可能性が高くなるが、本発明によれば現地で漏れ検査が行えるので、本発明の効果をより効果的に発揮させることができる。

そして上記漏れ検査を行った後に、ポンプ機構３００内に流体（この例では海水）を導入し、駆動機３１７を駆動すれば減速機３１９を介して羽根車３１５が回転され、吸込水槽３０３内の水が外ケーシング３１１の吸込口３２３から吸い込まれ、羽根車３１５などを通過して吐出口３２５から吐出水槽３０６内に吐き出される。

一方たとえばインペラケーシング１０を取り外して内部を点検などする場合は、ポンプ機構３００の運転を停止して内部の流体を抜いた後、前記隙間Ｓ１を利用して、ルーズフランジ８０およびルーズ短管４０をその中心線Ｌに対して平行な方向に移動することができるので、その取り外しが容易に行える。同様にインペラケーシング１０の装着も隙間Ｓ１を利用することで容易に行なえる。すなわち隙間Ｓ１を利用してのインペラケーシング１０の分解・組立が容易に行なえる。

図４は本発明の第２実施形態にかかるルーズ短管式管継手１−２の要部概略断面図である。同図に示すルーズ短管式管継手１−２において、前記図１〜図３に示す実施形態にかかるルーズ短管式管継手１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１〜図３に示す実施形態と同じである。同図に示すルーズ短管式管継手１−２において前記ルーズ短管式管継手１−１と相違する点は、第２の配管２０の先端部分の構造のみである。すなわちこのルーズ短管式管継手１−２においては、第２の配管２０の先端面部分の外周側部分に傾斜面からなる弾性体リング当接面２７を設け、この先端面に弾性体リング押え具２９をボルト３１によって取り付け、前記弾性体リング当接面２７と弾性体リング押え具２９との間に形成される凹部内に第２弾性体リング７０を装着している。

このように構成しても前記第１実施形態にかかるルーズ短管式管継手１−１と同様の作用・効果を発揮する上、弾性体リング押え具２９を着脱することで容易に第２弾性体リング７０の取り換えなどのメンテナンスを行うことができる。また、このような構成により、ボルト３１によって弾性体リング押え具２９の位置を調整すると、第２弾性体リング７０の形状（サイズ）も変えることができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記各実施形態では２つの弾性体リング６０，７０をルーズ短管４０の中心線Ｌに対して平行な方向に向かって取り付けたが、３つ以上の複数個の弾性体リングをルーズ短管４０の中心線Ｌに対して平行な方向に向かって取り付けてもよい。また上記実施形態ではルーズ短管４０を二ツ割構造としているが、分割しない一体構造としてもよく、また二ツ割以上の複数の部分に分割したものを一体に結合することで構成してもよい。また上記実施形態では漏れ検査用の流体として空気を用いたが、空気以外の各種気体や水などの各種液体を用いて漏れ検査を行なっても良い。また上記説明では本発明にかかるルーズ短管式管継手を適用するポンプ機構として横軸ポンプを示したが、縦軸ポンプ、斜軸ポンプにも同様に適用できる。さらに本発明にかかるルーズ短管式管継手は、ポンプ機構以外の各種配管の接続部分にも同様に適用できる。

１−１ ルーズ短管式管継手
１０ 第１の配管
２０ 第２の配管
４０ ルーズ短管
４９，５１ 穴
Ｌ 中心線
６０ 第１弾性体リング
７０ 第２弾性体リング
８０ ルーズフランジ
９０ ステーボルト９０
９１，９２，９３，９４，９５，９６ ナット
Ｓ１ 隙間
Ｋ１ 漏れ検査空間
３００ ポンプ機構
３１１ 外ケーシング（管路）
１−２ ルーズ短管式管継手
２９ 弾性体リング押え具

Claims (3)

1. 端部にフランジを有する第１の配管と、
   前記第１の配管の端部と隙間を介して配置される配管であり端部近傍の外周面に溝を有し、該溝から所定距離はなれた外周面にリング板状の取付部を有する第２の配管と、
   両端にフランジを有し、一方のフランジが前記第１の配管のフランジに連結されるとともに前記第２の配管の外周面との間に所定の間隔を設けて該第２の配管の外周を囲むルーズ短管と、前記第２の配管の端部近傍の外周面に形成した溝に配置した第２の弾性体リングと、前記ルーズ短管の他方フランジと該他方フランジに取り付けられたルーズフランジと前記第２の配管の外周面に当接する第１の弾性体リングを具備して前記ルーズ短管の内周面と前記第２の配管の外周面間の間隙に漏れ検査空間を形成し、かつ前記ルーズ短管に前記漏れ検査空間の漏れを検出する漏れ検査用の穴を設けたことを特徴とするルーズ短管式管継手。
2. 請求項１に記載のルーズ短管式管継手において、
   前記ルーズ短管は、ルーズ短管の中心線を含む面で分割された複数の部分を一体に結合することで構成されていることを特徴とするルーズ短管式管継手。
3. ポンプおよびその吸込み側と吐出し側の管路中のいずれかの位置にルーズ短管式管継手を取り付けてなるポンプ機構において、
   前記ルーズ短管式管継手として請求項１または２に記載のルーズ短管式管継手を用いたことを特徴とするポンプ機構。

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