JP5801979B1 - 安全弁機能を備えた結合金具 - Google Patents
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Abstract
Description
図1〜図6は本発明の第1の実施形態を示している。図1は前述した大容量泡放水システムにおけるホースや管類を接続する接続継手として使用する一対の結合金具の側面図であり、図2はその一対の結合金具の結合部が結合した状態の説明図である。
このときのシール部材133の後退量Rは変形部135の軸方向への伸び量に対応する(図5参照)。そして、一対の結合金具本体101の各シール部材133が互いに離反してその間に生じる間隙によってリーク路138を形成する。一対の結合金具100は同じ構造の形態であるのでそれぞれの後退量Rは一致し、一対の結合金具100におけるシール部材133が相対的に離間した距離Lはそれぞれの後退量Rの和となる。
次に、本発明の第2の実施形態について図7を参照して説明する。この第2の実施形態では一対の結合金具の一方を図24に示した大容量泡放射システムにおいて放水砲39に最も近いマニホルド40に設けた結合金具100aとし、その一対の結合金具で安全機構付き結合金具100としたものである。その他は前述した第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第3の実施形態について図8を参照して説明する。図8は一対の結合金具100の一方のものを一部断面して示す側面図である。この第3の実施形態では薄肉部(これは結合部本体105の他の部分に比べて軸方向の断面積が小さいので同じ軸加重を受けると引張り応力が大きくなる部分であり、また先に伸びる部分である。)のみで変形部135を形成した例である。なおこの場合には、前述した実施形態の長穴加工の様に曲げと引張を受けず、伸びる量が小さくなるので変形部自体の長さを長くしたり、特に伸びの大きい材料を使用するなどの工夫が必要となる。しかし、変形部135に孔や溝等を設けずに薄肉部を成形するだけで構成したので前述した実施形態の場合のようにエンドミル等で長穴加工と云う特別な加工を加えて変形部135を作る必要がなく、例えば汎用旋盤で薄肉部を形成するだけの簡単な加工方法で結合部本体105を製作することができる。また、この実施形態では結合部本体105における変形部周辺の形状がシンプルになる。更に結合部本体105の製造コストが低減できる。この第3の実施形態の他の構成要素等は上述した第1の実施形態のものと基本的に同様である。
次に、本発明の第4の実施形態について図9乃至図11を参照して説明する。図9は一対の結合金具が結合したときの結合部の状態を示す図であり、図10は安全機能が作動したときの結合部の状態を示す図である。また、図11は係止鉤部の根本部分にクラックが入って割れた場合を説明する図である。
次に、本発明の第5の実施形態について図12及び図13を参照して説明する。本実施形態は前述した第4の実施形態の結合金具100と基本的形態が同じであるのでその第4の実施形態の要素と同様のものは同一符号を付す。
次に、本発明の結合金具について試験した実施例について説明する。
ここでの試験対象は大容量泡放水システムに用いられる結合金具(型式:使用圧1.3MPa、呼称300mm)に対応した供試体とする。
引張強さ(N/mm2)275以上 296(測定値296,296,296)
伸び(%) 16以上 28.7(測定値31,29,26)
ところで、大容量泡放水システム用の大口径結合金具で一般的に使用される材質はアルミニウム合金の砂型鋳造品であり、供試体のアルミニウム合金鍛造品とは伸びの値(靱性)が大きく異なる。金型鋳造品等も一部の会社で使用されているが、基本的に鋳物であるので強靭さに欠ける。なお、鋳造品は一般的に弾性域が余りないので直ぐに塑性域に入って永久変形を起こしやすく、また、伸びが小さいので金具が大きく変形することもないが、突如破壊すると云う様な特性を持つ。
材質AC7Aの砂型鋳物 JIS規格値
引張強さ(N/mm2) 140以上
伸び(%) 6以上
材質AC7Aの金型鋳物 JIS規格値
引張強さ(N/mm2) 210以上
伸び(%) 12以上
そして、本発明に係る結合金具に異常で過大な流体圧力が実際に発生した時の状態を確認するため、実際に試験することを検討した。
軸荷重(N)=Pπr2
=1,300,000×3.14×(0.305/2)2=94,932
ここでの供試体160の形状及びその寸法は図14乃至図18に示した。図14乃至図15は結合金具本体101、図16は引張り棒162、図17は結合部本体105、図18はシール部材133に対応する供試体を示す。これらの形状及び寸法の表示方法はJIS製図規格及び日本で慣用された製図法による。また、表示した寸法の単位は[mm]である。
この引張り試験結果を見ると、荷重390kN位までのグラフの傾きと、それを超えた後の傾きが大きく変化しており、これから荷重390kN位までが弾性変形であってそれ以上の荷重で塑性変形が起っていると考えられる。また、荷重が430kN位になると、ノコギリ状の波形が現れ、局部的な破壊が始まっていると考えられる。したがって、本結合金具を破壊せずに使用できる範囲は440kN程度まであると考えられる。この値は使用圧の約4.6倍の圧力に相当する。なお、ホース体の破断圧力は実測値で使用圧の2.5倍弱(3.0MPa)程度である。
2 0.0 25
91 1.2 24
210 2.7 22
300 3.9 16
400 5.2 4
440 5.7 0
従来の結合金具の場合、出荷検査等で一時的に試験圧力(使用圧の1.5〜2.0倍)を受けた後、使用圧(常用最高使用圧力)以内で使用されていたので嵌合突部111の曲りは極わずかな弾性変形による曲りに留まると考えていた。よって、結合金具の材質やサイズ・詳細形状等によって前後するが、15°程度のカウンターアングルを設けていれば済むことであった。
図23は本発明の第6の実施形態を示しており、同図23は一対の結合金具を接続した状態でその一部を断面して示す側面図である。
1.前記変形部は、前記シール部材が相手側のシール部材から離反する全リフト量が該結合金具の流路部最少内径の1/100である請求項1に記載の結合金具。
2.前記変形部が伸びて前記シール部材が軸方向にリフトしてシール部を開放したときに流体を放出するシール部の開放隙間の面積を、前記結合金具本体の流路部最少面積の1%以上とした請求項1または請求項2に記載の結合金具。
3.係合鉤部は、結合相手側から手前に向けて曲がる形状の鉤部を有し、この鉤部を結合相手の結合金具の鉤部に引っ掛けて結合するようにした請求項5に記載の結合金具。
101…結合金具本体
102…流体通路
103…装着部
105…結合部本体
110…結合部
116…流体噴出口
138…リーク路
Claims (11)
- ホースやパイプの管類相互または管類と他の機器とを結合する結合金具において、
軸方向の一端側部分に前記管類または他の機器を取り付けるための装着部を有し、内部に流体通路を形成した結合金具本体と、
軸方向の一端側部分に前記結合金具本体に取り付けるための取付け部を有し、軸方向の他端側部分には結合相手の結合金具と連結可能な結合部を有した結合部本体と、
前記結合金具本体の軸方向の他端側部分に設けられ、結合相手の結合金具におけるシール部材との間の隙間を閉塞するためのシール部材と、
前記結合部本体に形成され、前記結合金具本体内の流体の圧力が異常に上昇したときに前記結合部本体に加わる軸方向の引っ張り力により軸方向に伸ばされることで前記シール部材が結合相手のシール部材から離反して外へ流体を放出するリーク路を形成し、このリーク路を形成するまで前記結合部による結合相手との結合を維持しながら伸びる変形部と、
を備えた安全弁機能を有する結合金具。 - 前記結合金具本体内の流体の圧力が異常に上昇したときに結合相手のシール部材から離反するシール部材と結合相手のシール部材との間に形成されるリーク路から流体を外へ噴出させる流体噴出口を前記結合部本体に設け、この流体噴出口から噴出する流体により異常を警報する手段を有する請求項1に記載の安全弁機能を備えた結合金具。
- 前記結合部本体は、前記結合金具本体の周囲に配置される円筒部を有し、前記円筒部の領域に前記結合部本体の軸に対して斜めの長孔を開口し、この長孔を形成した部分で前記変形部を形成した請求項1または請求項2に記載の結合金具。
- 前記結合部本体は、前記結合金具本体の周囲に配置される円筒部を有し、前記変形部は、前記円筒部の領域の厚さを該結合部本体の他の部分の厚さをよりも薄く形成した請求項1または請求項2に記載の結合金具。
- 前記結合部は、結合相手の方へ前記結合金具本体の軸方向へ突き出した突部と、
この突部に設けられ、結合相手の結合部のものに係合可能である係止鉤部と、
を備え、更に、前記変形部は、前記結合部の領域に形成した請求項1または請求項2に記載の結合金具。 - 前記変形部が伸びて前記シール部材が軸方向に移動したときに前記シール部材と結合相手のシール部材との間によって形成されるリーク路の開口領域と、前記流体噴出口の領域とが少なくともその一部が重なり、前記リーク路から放出する流体を前記流体噴出口から噴出させる請求項2に記載の結合金具。
- 前記流体噴出口を前記結合部本体の円周方向の複数個所に配置した請求項6に記載の結合金具。
- 前記流体噴出口を前記結合部本体の円周方向に均等割りで3か所以上配置した請求項6に記載の結合金具。
- 少なくとも前記変形部の素材を伸び10%以上の材質とした請求項1、請求項2、請求項6または請求項7のいずれかに記載の結合金具。
- 前記結合部本体、結合部及び変形部の少なくともいずれかの素材を引張強さ250N/mm2以上、伸び15%以上のアルミニウム合金鍛造品とした請求項1、請求項2、請求項6または請求項7いずれかに記載の結合金具。
- 前記係止鉤部は、相手の係止面と係止する係止面を有し、該係止面は周方向に対し、カウンターアングルθが20°〜30°でオーバーハング状に傾斜する請求項5に記載の結合金具。
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