JP6549886B2 - 無溶接フランジ管継手 - Google Patents

Description

本発明は、管体を密封接合するための無溶接フランジ管継手に関する。

管体を密封接合するフランジ管継手としては、例えば溶接で接合する方式のものとして溶接フランジ管継手が知られている。この溶接フランジ管継手は、例えば図１２に示すように、管体Ｐ、Ｐを密封接合するための一対のフランジ１０１、１０１´を備えたものとなっている。各フランジ１０１、１０１´は、互いに密着可能な平面状のフランジ面１０１ａを有していると共に、当該各フランジ面１０１ａに直交する貫通孔１０１ｂを有するものとなっている。各貫通孔１０１ｂ、１０１ｂは、各フランジ面１０１ａ、１０１ａと反対側の部分が管体Ｐの端部を挿入する拡径部１０１ｃとなっている。管体Ｐは、拡径部１０１ｃに挿入した状態で、各フランジ１０１、１０１´に全周溶接により固定されるようになっている。

また、一方のフランジ１０１には、そのフランジ面１０１ａに、貫通孔１０１ｂと同軸状に形成された環状のオーリング溝１０１ｄが形成されている。更に、各フランジ１０１、１０１´には、これらのフランジ１０１、１０１´を、そのフランジ面１０１ａ、１０１ａ同士を密着させた状態で連結すべく、ボルト１０２の挿入孔１０１ｅが複数形成されている。そして、オーリング溝１０１ｄに設けられたオーリング（図示せず）は、当該オーリング溝１０１ｄの内面及び他方のフランジ１０１´のフランジ面１０１ａに密着することにより、各フランジ面１０１ａ、１０１ａ間を密封するようになっている。

一方、例えば、上記各拡径部１０１ｃ、１０１ｃをテーパネジ孔とし、このテーパネジ孔に管体Ｐの端部外周に形成したテーパ雄ネジ部をシールテープや液体パッキン等を介してねじ込むことにより、各管体Ｐと各フランジ１０１、１０１´との一体化を図るように構成された無溶接フランジ管継手（図示せず）も知られている。

ところが、上記溶接フランジ管継手においては、各管体Ｐ、Ｐを各フランジ１０１、１０１´に全周溶接することになるので、溶接を行う作業者の技能レベルによって、溶接部分の強度や密封性等の品質に差異が生じることになるという問題がある。しかも、全周溶接により多量の熱がフランジ１０１、１０１´や管体Ｐに作用することになるので、フランジ１０１、１０１´や管体Ｐにゆがみが生じ、例えばフランジ面１０１ａ、１０１ａの平面度が低下することで、当該フランジ面１０１ａ、１０１ａ間の密封性が低下するという懸念がある。また、管体Ｐ、Ｐがゆがむことによって、当該管体Ｐ、Ｐ等に無用な変形や負荷が生じるおそれもある。更に、溶接時のスパッタ（微粒子）がフランジ内の流体に混入するのを防止すべく、溶接後に酸洗い等の洗浄処理が必要になるので、管体Ｐの接合コストを高めることになるという問題もある。

一方、テーパネジを用いた無溶接フランジ管継手においては、シールテープや液体パッキン等が必要になるが、この場合も作業者の技能レベルにより、各管体Ｐ、Ｐと各フランジ１０１、１０１´との接合強度や密封性等の品質に差異が生じるという問題がある。しかも、テーパ雄ネジ部に巻いたシールテープがフランジ１０１、１０１´内の流体に混入するおそれもある。また、テーパ雄ネジ部の締め付け力の違いによって、管体Ｐ、Ｐとフランジ１０１、１０１´との結合力に差異が生じると共に、管体Ｐ、Ｐの位置が比較的大きく変化し当該管体Ｐ、Ｐ等に無用な変形や負荷が生じるという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業者の技能レベルの如何にかかわらず接合強度や密封性等について一定の高い品質を得ることができ、しかも管体内に異物が混入するおそれがなく、更に管体等のゆがみや位置ずれの発生を防止して高い密封性を維持することができると共に、管体に無用な変形や負荷が生じることのない無溶接フランジ管継手を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、接合に供せられる断面円形状の管体における端面から軸方向に所定の範囲の部分を接合管部とし、この接合管部同士を同軸状に配した状態で密封接合する無溶接フランジ管継手であって、前記各接合管部の双方の外周面を一体的に囲むように設けられるスリーブと、前記スリーブの内側にあって、前記各接合管部の双方の外周面に密着し当該双方の外周面を一体的に覆うゴム弾性を有するパッキンと、前記スリーブの外周面に嵌合する径の貫通孔を有する一対のフランジと、前記一対のフランジを互いに連結した状態に保持する連結部材とを備えてなり、前記スリーブは、係止凸部、パッキン溝及び拡径部が形成され、かつ半円筒状に二分割可能な円筒状のもので構成されており、前記係止凸部は、前記各接合管部の外周面における軸方向の所定の位置に周方向に連続して形成された環状凹部にそれぞれ嵌り込むように前記スリーブの内周面に軸方向に所定の間隔をおいて形成されており、前記パッキン溝は、前記パッキンを収容すべく前記スリーブの内周面に周方向に連続して形成されており、前記拡径部は、前記スリーブの外周面における軸方向の中間位置にあって、外径が前記各フランジの貫通孔より大径に形成されており、前記各フランジは、前記スリーブの外周面における前記拡径部の軸方向の一方及び他方の各側に前記貫通孔を介して嵌合されるようになっており、前記連結部材は、前記拡径部の軸方向の各側に位置する前記フランジを連結することにより、当該各フランジを前記スリーブに固定するようになっていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スリーブの前記パッキン溝に収容された前記パッキンは、当該スリーブにおける前記各係止凸部が前記各接合管部の前記環状凹部のそれぞれに嵌り込んだ状態において、当該各接合管部における前記端面側の外周面に形成された縮径凹部に挿入されて当該各接合管部に対する軸方向の位置が規制されるようになっていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記拡径部は、前記スリーブにおける前記パッキン溝を軸方向に覆う範囲に形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記拡径部及び前記各フランジは、当該拡径部の軸方向の各端面に当たった状態で前記連結部材によって連結された当該各フランジの貫通孔が前記係止凸部を軸方向に覆う範囲となるように形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記パッキン溝は、所定の弾性圧縮変形量をもって前記各接合管部の外周面に押し当たるように前記パッキンを収容し保持するようになっていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記パッキンは、断面が四角形状のゴム製の角リングパッキンであることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記スリーブは、２つの半円筒部を組み合わせることによって円筒状に形成されるようになっており、前記各半円筒部は、その合せ面がスリーブの軸心を通る平面に対応するように平面状に形成されていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記スリーブは、２つの半円筒部を組み合わせることによって円筒状に形成されるようになっており、前記各半円筒部は、その各合せ面に形成された凹凸を嵌め合わすことにより、その合せ面に沿って少なくとも径方向への相対移動が制限されるようになっていることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、前記各接合管部の前記端面同士は、突き合わされた状態になっていることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、前記各接合管部の前記端面同士は、前記パッキンの軸方向の長さの５／１０を超えない寸法の間隙を介して対向した状態になっていることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記パッキンの内周側には、前記各端面をまたがるように開口する所定の深さの受圧溝が周方向に連続して形成されていることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記パッキンの内周側には、前記間隙に挿入される凸状シール部が周方向に連続して形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、まず、接合管部の外周面に環状凹部が形成された２本の管体を準備し、各管体の接合管部を各フランジの貫通孔に予め挿入しておくと共に、一方の接合管部の外周面にパッキンを嵌合させておく。この状態で、各管体の接合管部を同軸状に配置してから、一方の接合管部の外周面に嵌合していたパッキンを双方の接合管部に均等に嵌合した状態となるように移動する。その後、各接合管部の外周面に二分割されたスリーブを被せ、これにより円筒状になったスリーブの外周面に各フランジを嵌合する。この場合、各フランジは、拡径部の一方及び他方の各側にそれぞれ嵌合する。そして、拡径部を挟んだ状態の一対のフランジを連結部材で連結することにより、当該各フランジをスリーブに固定する。これにより、スリーブが円筒状に保持された状態になると共に、２本の管体が密封結合された状態になる。

即ち、円筒状になったスリーブはその係止凸部が各管体の環状凹部に嵌り込んだ状態になることから、２本の管体がスリーブを介して強固に連結され状態になる。また、パッキンがパッキン溝に保持された状態で各接合管部における各端面の両側の外周面に密着した状態になることから、２本の管体における接合管部を確実に密封することができる。

そして、この発明においては、溶接やテーパネジを用いることなく、一定の手順で組み付けるだけで一対の管体を密封接合状態にすることができるので、作業員の技能レベルの如何にかかわらず接合強度や密封性等に関して一定の高い品質で管体を連結することができる。しかも、溶接やテーパネジを用いていないので、スパッタやシールテープ等の異物が管体内の流体に混入するおそれもない。更に、溶接によるゆがみや、テーパネジによる管体の位置ずれ等が生じることもないので、上述した高い密封性が損なわれたり、管体に無用な変形や負荷が生じたりするおそれがないという顕著な効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、パッキンが各接合管部の端面側の外周面に形成された縮径凹部に挿入されて軸方向の移動が制限されるようになっているので、各接合管部にスリーブを被せる前の段階において、当該パッキンを２つの接合管部における正規の位置に簡単に設けることができる。従って、２本の管体を密封結合するための作業時間の短縮を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、拡径部がスリーブにおけるパッキン溝を軸方向に覆う範囲に形成されているので、スリーブにおけるパッキン溝に対応する部分の剛性を高めることができる。従って、パッキン溝に収容されたパッキンを確実にバックアップすることができるので、当該パッキンによる密封性をより向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、各フランジの貫通孔がスリーブにおける係止凸部を軸方向に覆う範囲となるように、拡径部及び各フランジが形成されているので、例えば各管体の環状凹部から係止凸部に作用する荷重によりスリーブが拡径する方向に弾性変形するのを確実に防止することができる。従って、２本の管体の軸方向の接合力の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、パッキン溝が所定の弾性圧縮変形量をもって各接合管部の外周面に押し当たるようにパッキンを収容し保持するようになっているので、パッキンによる密封性の向上を図ることができる。

請求項６に記載の発明によれば、パッキンが四角形状の断面の角リングパッキンであるので、当該パッキンによって各接合管部の外周面における軸方向に広い範囲を覆うことができる。従って、パッキンによる密封性を更に向上させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、スリーブが２つの半円筒部によって形成され、各半円筒部の合せ面がスリーブの軸心を通る平面に対応するように平面状に形成されているので、各接合管部の外周面に被せる作業を行うだけで、当該スリーブを円筒状に簡単に組み立てることができると共に、この状態において各係止凸部を各接合管部の環状凹部に嵌め込むことができる。そして、その後はスリーブにおける拡径部の一方及び他方の側にフランジを嵌め込むことにより、当該スリーブを円筒状に保持することができる。従って、２本の管体を密封結合する作業を短縮することができる。

請求項８に記載の発明によれば、各半円筒部がその各合せ面に形成された凹凸を嵌め合わすことにより、その合せ面に沿って少なくとも径方向への相対移動が制限されるようになっているので、スリーブには各フランジを嵌合する前においても円筒状に維持する力が生じることになる。従って、スリーブにフランジを嵌合する作業が楽になるので、２本の管体を密封結合する作業の短縮化を図ることができる。

請求項９に記載の発明によれば、各接合管部の端面同士が突き合わされた状態になっているので、各端面の両側の外周面に密着するパッキンの密封性の向上を図ることができると共に、特に圧縮方向における管体の接合強度の向上を図ることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、各接合管部の端面同士がパッキンの軸方向の長さの５／１０を超えない寸法の間隙を介して対向した状態になっているので、スリーブに形成された係止凸部や、接合管部に形成された環状凹部についての軸方向の位置の精度が低い場合であっても、スリーブを各接合管部に被せるようにして簡単に組み立てることができる。従って、スリーブや接合管部の加工コストの低減を図ることができると共に、組立作業時間の短縮を図ることができる。また、間隙の寸法がパッキンの軸方向の長さの５／１０を超えることがないので、当該パッキンが接合管部内に巻き込まれるのを確実に防止することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、パッキンの内周側に、各接合管部の端面をまたがるように開口する所定の深さの受圧溝が周方向に連続して形成されているので、対向する端面間から外部に漏れた流体の圧力が受圧溝に作用することによって当該受圧溝の幅が軸方向に拡大した状態になる。このため、パッキンの軸方向の各端面がパッキン溝の側面や、縮径凹部の側面を圧迫する力が増大することになる。また、パッキンは、軸方向の端部が内周側及び外周側に膨出するように変形しようとするので、パッキン溝の内周面や縮径凹部の外周面（縮径凹部を有さない場合はスリーブの外周面）を圧迫する力が増大する。従って、高圧の流体に対してもその漏れを確実に防止することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、パッキンの内周側に、間隙に挿入される凸状シール部が周方向に連続して形成されているので、管体内の圧力がまず凸状シール部の内周面に作用し、これにより当該内周面が径方向の外側に弾性的に変位すると共に、当該凸状シール部が軸方向に広がる方向に弾性変形する。このため、凸状シール部の軸方向の各端面が各接合管部の端面に圧迫する力が増大することになる。従って、高圧流体の漏れを防止する上で効果がある。

本発明の一実施形態として示した無溶接フランジ管継手の断面図である。 同無溶接フランジ管継手を示す図であって、図１のII−II線に沿う位置における断面図である。 同無溶接フランジ管継手を示す図であって、図１のIII−III線に沿う位置における断面図である。 同無溶接フランジ管継手を示す図であって、スリーブ及びパッキンを示す断面図である。 同無溶接フランジ管継手を示す図であって、端面を突き合わせた状態で同軸状に配置された２本の管体を示す要部正面図である。 同無溶接フランジ管継手を示す図であって、図２のVI−VI線に沿う位置における断面図である。 同無溶接フランジ管継手における一対のフランジの連結手段として示したボルト、ナットの他の例を示す図であって、図２のVI−VI線に沿う位置に対応する位置における断面図である。 同無溶接フランジ管継手におけるパッキンの第１の他の例を示す図であって、（ａ）は図２のVI−VI線に沿う位置に対応する位置における断面図であり、（ｂ）は当該パッキン及びその周辺部分を示す要部拡大断面図である。 同無溶接フランジ管継手におけるパッキンの第２の他の例を示す図であって、（ａ）は断面Ｖ字状の受圧溝を有するパッキン及びその周辺部分を示す要部拡大断面図であり、（ｂ）は断面Ｕ字状の受圧溝を有するパッキン及びその周辺部分を示す要部拡大断面図であり、（ｃ）は断面矩形状の受圧溝を有するパッキン及びその周辺部分を示す要部拡大断面図である。 同無溶接フランジ管継手におけるパッキンの第３の他の例を示す図であって、（ａ）は接合する各管体の端面間に所定の間隙を設けた状態で使用するパッキン及びその周辺部分を示す要部拡大断面図であり、（ｂ）は当該間隙の間に挿入する凸状シール部を有するパッキン及びその周辺部分を示す要部拡大断面図である。 同無溶接フランジ管継手におけるスリーブの他の例を示す図であって、（ａ）は図４のXI−XI線に沿う位置に対応する位置における断面図であり、（ｂ）は要部拡大断面図である。 従来例として示した溶接フランジ管継手を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う位置における断面図である。

本発明を実施するための一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

この実施形態で示す無溶接フランジ管継手１は、図１〜図６に示すように、接合に供せられる一方及び他方の管体Ｐ、Ｐについて、その各端面Ｐ１ａ、Ｐ１ａから軸方向に所定の範囲の部分を接合管部Ｐ１、Ｐ１とし、この接合管部Ｐ１、Ｐ１同士を、同軸状に配した状態で密封接合するようになっており、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面を囲むように設けられるスリーブ２と、このスリーブ２の内側に設けられゴム弾性を有するパッキン３と、スリーブ２の外周面に嵌合する径の貫通孔４ａを有する一対のフランジ４と、一対のフランジ４を互いに連結した状態に保持する連結部材としてのボルト５１及びナット５２を備えている。

各管体Ｐは、断面が円形状に形成されており、少なくとも接合管部Ｐ１が直線状に延在するように形成されている。各接合管部Ｐ１は、その端面Ｐ１ａを突き合わすようにしてスリーブ２内に収容されるようになっている。また、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面には、端面Ｐ１ａから軸方向に所定の位置に、周方向に連続する環状凹部Ｐ１ｂが形成されている。この環状凹部Ｐ１ｂは、接合管部Ｐ１の軸方向に一定の幅に形成されていると共に、断面が長方形状の凹状をなすように形成されている。なお、接合管部Ｐ１とは、ここでは管体Ｐにおけるスリーブ２に対応する部分をいう。

スリーブ２は、係止凸部２１、パッキン溝２２及び拡径部２３を有しており、半円筒状に二分割可能な円筒状のもので構成されている。即ち、スリーブ２は、２つの半円筒部２ａ、２ａを組み合わせることによって円筒状に形成されるようになっており、その内周面が接合管部Ｐ１の外周面に正確に嵌合する径に形成されている。また、各半円筒部２ａは、その合せ面がスリーブ２の軸心を通る平面に対応する位置及び方向となるように平面状に形成されている。

係止凸部２１は、端面Ｐ１ａが突き合わされた状態にある各接合管部Ｐ１、Ｐ１の環状凹部Ｐ１ｂにそれぞれ嵌り込むようにスリーブ２の内周面に軸方向に所定の間隔をおいて形成されている。この場合、各係止凸部２１は、スリーブ２の軸方向の中心から当該軸方向の左右に均等に振り分けられた位置にあって、当該スリーブ２の内周面に周方向に連続して形成されていると共に、当該スリーブ２の軸方向に一定の幅となるように形成され、かつ断面が環状凹部Ｐ１ｂに嵌り込むことが可能なように四角形状に形成されている。

パッキン３は、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の双方の外周面に密着し当該双方の外周面を一体的に覆うべく断面が軸方向に長い偏平長方形状（偏平四角形状）に形成されたニトリルゴム製（ゴム製）の角リングパッキンが用いられている。

パッキン溝２２は、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面における各端面Ｐ１ａから軸方向に均等な範囲となる部分をパッキン３で覆うことが可能なように、当該パッキン３を収容するようになっている。このパッキン溝２２は、スリーブ２の内周面における軸方向の中心から当該軸方向の左右に均等に振り分けられた一定の幅で周方向に連続して形成されていると共に、断面がパッキンＰを収容可能にすべく軸方向に長い偏平長方形状の凹状に形成されている。そして、このパッキン溝２２は、パッキン３が所定の弾性圧縮変形量をもって各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に押し当たるように、深さ方向等の寸法が設定されている。

拡径部２３は、スリーブ２の外周面における軸方向の中間位置にあって、外径が各フランジ４の貫通孔４ａより大径に形成されている。この場合、拡径部２３は、スリーブ２の軸方向の中心から当該軸方向の左右に均等に振り分けられた一定の幅に形成されている。

一対の各フランジ４、４は、スリーブ２における拡径部２３の軸方向の一方及び他方の各側の外周面に、それぞれに貫通孔４ａを介して嵌合されるようになっている。この場合、貫通孔４ａの径は、スリーブ２の外周面に正確に嵌合するように設定されている。各フランジ４、４は、厚さの厚い正方形状の板によって形成されており、その正方形の中心位置に貫通孔４ａが形成され、４つの各角部のそれぞれに対応する部位にボルト５１の挿入孔４ｂ（図６参照）が形成されている。

ボルト５１及びナット５２は、スリーブ２における拡径部２３の軸方向の各側に嵌合したフランジ４、４について、当該拡径部２３を挟んだ状態で引き付けることにより、当該各フランジ４をスリーブ２に固定するようになっている。即ち、ボルト５１を各フランジ４、４における４つの挿入孔４ｂのそれぞれに挿入した上でそのボルト５１のねじ部にナット５２を螺合して締め付けることにより、各フランジ４、４をスリーブ２に固定し、当該各フランジ４、４がスリーブ２から脱落するのを防止するようになっている。

また、拡径部２３は、スリーブ２におけるパッキン溝２２を軸方向に覆う範囲に形成されている。そして、この拡径部２３及び各フランジ４は、拡径部２３の軸方向の各端面に当たった状態でボルト５１及びナット５２によって連結された各フランジ４の貫通孔４ａが係止凸部２１を軸方向に覆う範囲となるように形成されている。

スリーブ２、フランジ４、４、ボルト５１、ナット５２については、管体Ｐが金属で形成されている場合には、当該金属に応じた銅、黄銅、鋼等の金属で形成されたものを用いることが好ましい。また、管体Ｐがプラスチックで形成されている場合には、上記金属又はプラスチック製のスリーブ２、フランジ４、４、ボルト５１、ナット５２を用いることも可能である。

上記のように構成された無溶接フランジ管継手１においては、まず、接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に環状凹部Ｐ１ｂが形成された２本の管体Ｐ、Ｐを準備する。そして、各管体Ｐ、Ｐの接合管部Ｐ１、Ｐ１を各フランジ４の貫通孔４ａに挿入しておく。また、一方の接合管部Ｐ１の外周面にパッキン３を嵌合しておく。この状態で、各管体Ｐ、Ｐの接合管部Ｐ１、Ｐ１を同軸状に配して各端面Ｐ１ａ、Ｐ１ａを突き合わせてから、一方の接合管部Ｐ１に嵌合しておいたパッキン３を各接合管部Ｐ１における各端面Ｐ１ａから軸方向に均等な位置に移動する。その後、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に二分割されたスリーブ２としての半円筒部２ａ、２ａを被せ、円筒状となったスリーブ２の外周面における拡径部２３の各側にフランジ４、４を嵌合する。そして、拡径部２３を挟んだ位置にある２つのフランジ４、４をボルト５１及びナット５２で連結する。これにより、各フランジ４、４がスリーブ２に固定された状態になると共に、当該スリーブ２が円筒状に保持された状態になり、かつ２本の管体Ｐ、Ｐが密封結合された状態になる。

即ち、円筒状になったスリーブ２はその係止凸部２１が各管体Ｐ、Ｐの環状凹部Ｐ１ｂに嵌り込んだ状態になることから、各管体Ｐ、Ｐが強固に連結された状態になる。また、パッキン３がパッキン溝２２に保持された状態で各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に所定の弾性圧縮変形量もって密着した状態になることから、各管体Ｐ、Ｐにおける接合管部Ｐ１、Ｐ１を確実に密封することができる。

そして、この無溶接フランジ管継手１においては、溶接やテーパネジを用いることなく、一定の手順で組み付けるだけで一対の管体Ｐ、Ｐを密封接合状態にすることができるので、作業者の技能レベルの如何にかかわらず接合強度や密封性等に関して一定の高い品質で管体Ｐ、Ｐを結することができる。しかも、溶接やテーパネジを用いていないので、スパッタやシールテープ等の異物が管体Ｐ、Ｐ内に混入するおそれもない。更に、溶接によるゆがみや、テーパネジによる管体Ｐ、Ｐの位置ずれ等を防止することができるので、そのゆがみ等による流体漏れや、管体Ｐ、Ｐに無用な変形や負荷が生じるのを防止することができる。

また、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａ同士が突き合わされた状態になっているので、パッキン３による密封性の向上を図ることができると共に、特に圧縮方向の接合強度の向上を図ることができる。

更に、拡径部２３がスリーブ２におけるパッキン溝２２に対応する部位に形成されているので、スリーブ２におけるパッキン溝２２に対応する部分の剛性を高めることができる。従って、パッキン溝２２に収容されたパッキン３対してより大きな弾性圧縮変形量を作用させて各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に押し当てることができるので、当該パッキン３による密封性の向上を図ることができる。

また、各フランジ４の貫通孔４ａの内周面がスリーブ２における係止凸部２１に対応する部位となうように拡径部２３及び各フランジ４が形成されているので、例えば各管体Ｐ、Ｐの環状凹部Ｐ１ｂから係止凸部２１に作用する荷重によりスリーブ２が拡径する方向に弾性変形するのを確実に防止することができる。即ち、各管体Ｐ、Ｐの接合力の向上を図ることができる。

しかも、パッキン３が軸方向に長い偏平四角形状の断面の角リングパッキンによって形成されているので、当該パッキン３で各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面における広い範囲を覆うことができる。従って、パッキン３による密封性を更に向上させることができる。

一方、スリーブ２が２つの半円筒部２ａによって形成され、各半円筒部２ａの合せ面が当該スリーブ２の軸心を通る平面に対応する平面状に形成されているので、当該スリーブ２を各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に被せる作業を行うだけで、当該スリーブ２を円筒状に簡単に組み立てることができると共に、この状態において各係止凸部２１を各接合管部Ｐ１、Ｐ１の環状凹部Ｐ１ｂに嵌め込むことができる。そして、その後はスリーブ２における拡径部２３の一方及び他方の側にフランジ４を嵌め込むことにより、当該スリーブ２を円筒状に保持することができる。従って、２本の管体Ｐの密封結合作業の短縮化を図ることができる。

なお、上記実施形態においては、パッキン３について、所定の弾性圧縮変形量をもって各接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に押し付けるように構成した例を示したが、このパッキン３については、管体Ｐ、Ｐ内の流体の圧力が低い場合には、接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面に単に密着するよう設けるようにしてもよい。

また、一方のフランジ４におけるボルト５１の挿入孔４ｂについては、図７に示すように、ボルト５１のねじ部をねじ込むことが可能なねじ孔４ｃとしてもよい。この場合には、ナット５２が不要になるので、部品点数の低減を図ることができる。

更に、パッキン３については、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、各接合管部Ｐ１、Ｐ１における端面Ｐ１ａ側の外周面に形成した縮径凹部Ｐ１ｃに、当該パッキン３の内周側の部分を挿入することで、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の所定の位置に納まるようにしてもよい。この場合、パッキン３は、パッキン溝２２、係止凸部２１、環状凹部Ｐ１ｂの位置の関係上、次のような条件に基づいて形成された縮径凹部Ｐ１ｃによって位置が規制されることになる。即ち、スリーブ２のパッキン溝２２に収容されたパッキン３は、当該スリーブ２における各係止凸部２１が各接合管部Ｐ１、Ｐ１の環状凹部Ｐ１ｂのそれぞれに嵌り込んだ状態において、当該各接合管部Ｐ１、Ｐ１における端面Ｐ１ａ側の外周面に形成された縮径凹部Ｐ１ｃに挿入されて当該各接合管部Ｐ１、Ｐ１に対する軸方向の位置が規制されるようになっている。

上記の構成によれば、パッキン３が各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａ側の外周面に形成された縮径凹部Ｐ１ｃに挿入されて軸方向の移動が制限されるようになっているので、各接合管部Ｐ１、Ｐ１にスリーブ２を被せる前の段階において、当該パッキン３を接合管部Ｐ１、Ｐ１における正規の位置に簡単に設置することができる。従って、２本の管体Ｐを密封結合するための作業時間の短縮を図ることができる。

また、パッキン３については、図９に示すように、各端面Ｐ１ａ、Ｐ１ａをまたがるように開口する所定の深さの受圧溝３ａが内周面の周方向に連続して形成されたものであってもよい。図９（ａ）は、内周面に向かって断面Ｖ字状に開くように開口する受圧溝３ａの例を示している。また、図９（ｂ）は、断面Ｕ字状に形成され内周面に所定の間隔で開口する受圧溝３ａの例を示している。更に、図９（ｃ）は、断面矩形状（断面が内周面に向かう方向に長い長方形状）に形成され内周面に所定の間隔で開口する受圧溝３ａの例を示している。また、受圧溝３ａについては、上記以外の種々の断面形状のものを採用することが可能である。

上記構成によれば、パッキン３の内周側に、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａ、Ｐ１ａをまたがるように開口する所定の深さの受圧溝３ａが周方向に連続して形成されているので、端面Ｐ１ａ、Ｐ１ａ間から外部に漏れた流体の圧力が受圧溝３ａに作用することによって当該受圧溝３ａの幅が軸方向に拡大するように弾性変形することになる。このため、パッキン３の軸方向の各端面がパッキン溝２２の側面や、縮径凹部Ｐ１ｃの側面を圧迫する力が増大することになる。また、パッキン３は、軸方向の端部が内周側及び外周側に膨出するように変形しようとするので、パッキン溝２２の内周面や縮径凹部Ｐ１ｃの外周面を圧迫する力が増大する。従って、高圧の流体に対してもその漏れを確実に防止することができる。なお、図９においては、各接合管部Ｐ１、Ｐ１に縮径凹部Ｐ１ｃを有する場合の例を示しているが、この縮径凹部Ｐ１ｃを有さない接合管部Ｐ１、Ｐ１に対して、受圧溝３ａを有するパッキン３を適用してもよい。この場合も、パッキン３は、接合管部Ｐ１、Ｐ１の外周面を圧迫する力が高まるので、シール性の向上を図ることができる。

また、上記実施形態においては、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａを突き合わせた状態で連結する例を示したが、この各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１、Ｐ１同士は、図１０に示すように、パッキン３の軸方向の長さの５／１０を超えない寸法の間隙Ｇを介して対向した状態になるようにして構成してもよい。

この場合、パッキン３は、図１０（ａ）に示すように、単にパッキン溝２２及び縮径凹部Ｐ１ｃに納まる形状のものであってよい。なお、縮径凹部Ｐ１ｃがない場合には、単にパッキン溝２２に納まる形状のものであってもよい。但し、パッキン３については、図１０（ｂ）に示すように、間隙Ｇに挿入される凸状シール部３ｂが内周面の周方向に連続して形成されたものであることが好ましい。この場合、凸状シール部３ｂは、その軸方向の端面が各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａに密接するような寸法に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａ同士がパッキン３の軸方向の長さの５／１０を超えない寸法の間隙Ｇを介して対向した状態になっているので、スリーブ２に形成された係止凸部２１や、接合管部Ｐ１、Ｐ１に形成された環状凹部Ｐ１ｂについての軸方向の位置に関する寸法精度が低く設定されている場合であっても、スリーブ２を各接合管部Ｐ１、Ｐ１に被せるようにして簡単に組み立てることができる。従って、スリーブ２や接合管部Ｐ１、Ｐ１の加工精度の低減に伴うコストの削減を図ることができると共に、組立作業の簡素化に伴う作業時間の短縮を図ることができる。また、間隙Ｇの寸法がパッキン３の軸方向の長さの５／１０を超えることがないので、当該パッキン３が接合管部Ｐ１、Ｐ１内に巻き込まれるのを確実に防止することができる。なお、図９に示す受圧溝３ａを有するパッキン３を、間隙Ｇを有する接合管部Ｐ１、Ｐ１に適用してもよい。また、間隙Ｇは、パッキン３の軸方向の長さの１／３を超えない寸法に設定することが当該パッキン３を安定的に保持する上でより好ましい。

一方、パッキン３には間隙Ｇに挿入される凸状シール部３ｂが周方向に連続して形成されているので、管体Ｐ内の圧力はまず凸状シール部３ｂの内周面に作用することになり、これにより当該内周面が径方向の外側に弾性的に変位することになると共に、当該凸状シール部３ｂが軸方向に広がる方向に弾性変形することになる。このため、凸状シール部３ｂの軸方向の各端面が各接合管部Ｐ１、Ｐ１の端面Ｐ１ａに圧迫する力が増大することになる。従って、高圧流体の漏れを防止する上で効果がある。

また、上記実施形態においては、スリーブ２として、合せ面が平面状に形成された２つの半円筒部２ａによって構成されたものを示したが、このスリーブ２としては、図１１に示すように、一方の半円筒部２ａａと、他方の半円筒部２ａｂとを組み合わせることによって円筒状に形成するように構成し、各半円筒部２ａａ、２ａｂは、その各合せ面に形成された凹凸を嵌め合わすことにより、径方向への相対移動が制限されるように構成してもよい。この例では、一方の半円筒部２ａａの合せ面をオス合せ面２Ａとし、他方の半円筒部２ａｂの合せ面をメス合せ面２Ｂとし、これらの合せ面２Ａ、２Ｂが互いに正確に嵌合するように設定されている。

ここで、オス合せ面２Ａは、第１水平面２Ａ１と、垂直面２Ａ２と、第２水平面２Ａ３とを有する構成になっており、メス合せ面２Ｂは、第１水平面２Ｂ１と、垂直面２Ｂ２と、第２水平面２B３とを有する構成になっている。垂直面２Ａ２、２Ｂ２は、スリーブ２における係止凸部２１及び拡径部２３を除く円筒部の厚さ方向の中心位置にあって当該スリーブ２の軸心を通る平面Ｃに直交する方向の平面により形成されている。第１水平面２Ａ１、２Ｂ１及び第２水平面２Ａ３、２Ｂ３は、それぞれ平面Ｃの一方の側及び他方の側に形成されている。この場合、第１水平面２Ａ１、２Ｂ１は、スリーブ２の内方から垂直面２Ａ２、２Ｂ２に至るように平面Ｃに平行に形成されている。また、第２水平面２Ａ３、２Ｂ３は、スリーブ２の外方から垂直面２Ａ２、２Ｂ２に至るように平面Ｃに平行に形成されている。

そして、例えば第１水平面２Ａ１及び垂直面２Ａ２によって凸が構成され、第１水平面２Ｂ１及び垂直面２Ｂ２によって凹が構成され、これらの凹凸を嵌め合わすことにより、半円筒部２ａａ、２ａｂの径方向への相対移動が阻止されるようになっている。

上記構成によれば、半円筒部２ａａ、２ａｂの径方向への相対移動を制限することで、各フランジ４の嵌合前の状態においても、スリーブ２を円筒状に維持する力が生じることになる。従って、スリーブ２にフランジ４を嵌合する作業がより簡単になるので、管体Ｐ、Ｐの密封結合作業を短縮することができる。なお、半円筒部２ａａ、２ａｂが軸方向に相対的に移動するのを制限する凹凸を合せ面２Ａ、２Ｂに更に形成するようにしてもよい。

１ 無溶接フランジ管継手
２ スリーブ
２ａ 半円筒部
２ａａ 一方の半円筒部
２ａｂ 他方の半円筒部
２Ａ、２Ｂ 合せ面
３ パッキン
３ａ 受圧溝
３ｂ 凸状シール部
４ フランジ
４ａ 貫通孔
２１ 係止凸部
２２ パッキン溝
２３ 拡径部
５１ ボルト（連結部材）
５２ ナット（連結部材）
Ｐ 管体
Ｐ１ 接合管部
Ｐ１ａ 端面
Ｐ１ｂ 環状凹部
Ｐ１ｃ 縮径凹部

Claims (12)

1. 接合に供せられる断面円形状の管体における端面から軸方向に所定の範囲の部分を接合管部とし、この接合管部同士を同軸状に配した状態で密封接合する無溶接フランジ管継手であって、
   前記各接合管部の双方の外周面を一体的に囲むように設けられるスリーブと、
   前記スリーブの内側にあって、前記各接合管部の双方の外周面に密着し当該双方の外周面を一体的に覆うゴム弾性を有するパッキンと、
   前記スリーブの外周面に嵌合する径の貫通孔を有する一対のフランジと、
   前記一対のフランジを互いに連結した状態に保持する連結部材とを備えてなり、
   前記スリーブは、係止凸部、パッキン溝及び拡径部が形成され、かつ半円筒状に二分割可能な円筒状のもので構成されており、
   前記係止凸部は、前記各接合管部の外周面における軸方向の所定の位置に周方向に連続して形成された環状凹部にそれぞれ嵌り込むように前記スリーブの内周面に軸方向に所定の間隔をおいて形成されており、
   前記パッキン溝は、前記パッキンを収容すべく前記スリーブの内周面に周方向に連続して形成されており、
   前記拡径部は、前記スリーブの外周面における軸方向の中間位置にあって、外径が前記各フランジの貫通孔より大径に形成されており、
   前記各フランジは、前記スリーブの外周面における前記拡径部の軸方向の一方及び他方の各側に前記貫通孔を介して嵌合されるようになっており、
   前記連結部材は、前記拡径部の軸方向の各側に位置する前記フランジを連結することにより、当該各フランジを前記スリーブに固定するようになっていることを特徴とする無溶接フランジ管継手。
   
2. 前記スリーブの前記パッキン溝に収容された前記パッキンは、当該スリーブにおける前記各係止凸部が前記各接合管部の前記環状凹部のそれぞれに嵌り込んだ状態において、当該各接合管部における前記端面側の外周面に形成された縮径凹部に挿入されて当該各接合管部に対する軸方向の位置が規制されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の無溶接フランジ管継手。
3. 前記拡径部は、前記スリーブにおける前記パッキン溝を軸方向に覆う範囲に形成されていることを特徴する請求項１又は２に記載の無溶接フランジ管継手。
4. 前記拡径部及び前記各フランジは、当該拡径部の軸方向の各端面に当たった状態で前記連結部材によって連結された当該各フランジの貫通孔が前記係止凸部を軸方向に覆う範囲となるように形成されていることを特徴する請求項１〜３の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
5. 前記パッキン溝は、所定の弾性圧縮変形量をもって前記各接合管部の外周面に押し当たるように前記パッキンを収容し保持するようになっていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
6. 前記パッキンは、断面が四角形状のゴム製の角リングパッキンであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
7. 前記スリーブは、２つの半円筒部を組み合わせることによって円筒状に形成されるようになっており、
   前記各半円筒部は、その合せ面がスリーブの軸心を通る平面に対応するように平面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
8. 前記スリーブは、２つの半円筒部を組み合わせることによって円筒状に形成されるようになっており、
   前記各半円筒部は、その各合せ面に形成された凹凸を嵌め合わすことにより、その合せ面に沿って少なくとも径方向への相対移動が制限されるようになっていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
9. 前記各接合管部の前記端面同士は、突き合わされた状態になっていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
10. 前記各接合管部の前記端面同士は、前記パッキンの軸方向の長さの５／１０を超えない寸法の間隙を介して対向した状態になっていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の無溶接フランジ管継手。
11. 前記パッキンの内周側には、前記各端面をまたがるように開口する所定の深さの受圧溝が周方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の無溶接フランジ管継手。
12. 前記パッキンの内周側には、前記間隙に挿入される凸状シール部が周方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の無溶接フランジ管継手。

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