JP6592757B2 - 高圧用継手 - Google Patents

Description

本発明は、高圧用パイプや高圧用機器などの継手に関する技術である。

従来の高圧パイプ用継手の場合、図７に示すように、高圧パイプの先端部分にグランドナットを取付けた状態で、グランドナットを継手本体に螺合させることによって、グランドナットを介して高圧パイプを継手本体に取付けていた。すなわち、図７に示すように、従来は、パイプ５０の先端部５４からグランドナット５２をパイプ５０に挿し込み螺合５１させて固着させたものを、継手本体６０の螺子孔６２に螺入させて取付けている。これによって、継手本体６０の貫通孔６１とパイプ５０の内空孔１１が連通している。

しかしながら、従来の高圧パイプ用継手の場合、以下のような問題点が存在している。
まず、第１の問題点は、継手の配管が入り込んでいるために、パイプを交換する際にはパイプの抜き代が必要となることである。特に、狭いスペースで配管が組み立てられているプラントや、装置内部に組込まれるような場合では、組立順序、分解順序を正しく行わなければ組立や分解ができず、手間がかかっているという問題がある。
また、従来の高圧パイプ用継手の場合、一方向の継手を締め込むとネジのねじりが配管に伝わることになり、他方の継手が緩みやすいという問題がある。
さらに、従来の高圧パイプ用継手の場合、パイプの先端で、線シールで止まっているために、ネジには大きなトルクがかけられない（小さなトルクしかかけられない）ことになり、振動強度が小さいという問題がある。
このような状況下、パイプ交換作業の効率化が図れ、パイプの継手のシール性と耐振動性を高める高圧パイプ用継手が望まれている。
なお、特許文献１に開示されたパイプ継手の場合、継手する両バンドの嵌合部を覆うバンド部の内面に内側突出の変形爪を複数有するクランプを用いることによってシール性を高めている（特許文献１を参照）。しかしながら、特許文献１に開示されたパイプ継手では、高圧パイプ用として使用が困難である。

かかる状況を受けて、本発明者らは、パイプ交換や機器交換作業の効率化が図れ、パイプの継手のシール性と耐振動性を向上できる高圧パイプ用継手を既に提案している。
提案している高圧パイプ用継手は、第１パイプと第２パイプを結合するパイプ継手であって、第１パイプと結合する第１継手と、第２パイプと結合する第２継手と、第１継手と第２継手の突き合わせ部を覆うバンド部を有し、第１継手と第２継手を突き合わせ状態にて結合させるクランプと、突き合わせ部のシール性を保持するシールリングと、締め付け操作によりバンド部の内径を縮径する締め付けボルトとから成るものである。また、突き合わせ部における第１継手と第２継手の各端部の外径は、第１継手と第２継手の中間部の外径より大きく、第１継手と第２継手の突き合わせ状態で、クランプにおけるバンド部の内面と、第１継手及び第２継手の各端部が嵌合するように、バンド部の内面が形成されたものである。

しかしながら、提案している高圧パイプ用継手では、クランプを固定するためにナットを用いているため、取り外し時にナットを落としてしまう等が考えられ、パイプ交換や機器交換作業の効率化という点で、十分ではなかった。
また、クランプの締め付け部とバンド部の境目に高低差が無かったため、シール性と耐振動性についても、十分とはいえなかった。

特開平９−１９６２７０号公報

かかる状況に鑑みて、本発明は、パイプ交換や機器交換作業の効率化が図れ、継手のシール性と耐振動性を向上できる高圧用継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の高圧用継手は、第１対象物と第２対象物を結合する継手であって、下記１）〜５）から構成される。
１）第１対象物と結合する第１継手
２）第２対象物と結合する第２継手
３）第１継手と第２継手の突き合わせ部を覆うバンド部を有し、第１継手と第２継手を突き合わせ状態にて結合させる一対のクランプ部材
４）突き合わせ部のシール性を保持するシール部材
５）締め付け操作によりバンド部の内径を縮径する締め付け部材

そして、上記３）の突き合わせ部における第１継手と第２継手の各端部の外径は、第１継手と第２継手の中間部の外径より大きく構成されており、第１継手と第２継手の突き合わせ状態で、クランプ部材におけるバンド部の内面と、第１継手及び第２継手の各端部が嵌合するように、バンド部の内面が形成されている。
ここで、上記の第１対象物および第２対象物には、サイズや用途の異なる各種パイプが含まれるが、それ以外に、安全弁、開閉弁、逆止弁、減圧弁、フィルタ、オリフィス、圧力計、流量計、熱交換器、圧縮機、圧力容器などの機器が含まれる。すなわち、本発明の高圧用継手の場合、パイプ間の継手だけでなく、パイプと機器の間の継手、機器間の継手として利用できる。
また、上記１）、２）で、対象物と継手の結合は、上述するように、従来から知られた構成の結合、例えば、対象物がパイプの場合、パイプの先端部からグランドナットをパイプに挿し込み螺合させて固着させたものを、継手の螺子孔に螺入させて取付ける方法（図７を参照）を用いることができる。

クランプ部材を取り外すことにより、第１継手と第２継手を同軸状態からずらすことができるので、これによってパイプの抜き代が不要となりパイプ交換作業の効率化が図ることができる。また、パイプの継手のシール性に対しては、シールリングなどのシール部材によって向上できる。さらに、上記の構成では、パイプの先端は継手と結合し、継手同士の突き合わせ部で振動吸収できることから、耐振動性を向上できる。

本発明の高圧用継手において、クランプ部材は、締め付け部材の挿し込み口となる第１の貫通孔が設けられた第１クランプと、締め付け部材の抜け出し口となる第２の貫通孔が設けられた第２クランプとから成り、第１クランプと第２クランプは、第１継手及び第２継手の各端部とバンド部内面とが当接し嵌合した際に、それぞれの締め付け部の内面が当接することなく間隙が生じるように設計される。
ここで、締付け部材は、雄螺子を備えた締め付けボルトである。
クランプ部材を締め付ける際に締め付けボルトを回すと、第１クランプと第２クランプ締め付け部の内面に設けられた間隙が次第に減少する。
第１クランプと第２クランプの締め付け部の内面は、間隙が生じるように設計されているので、クランプを締め付けて当接させた場合には、クランプ全体が撓んだ状態となる。しかも、締め付けボルトによる締め付け時に、クランプ全体が撓むことにより、締め付けボルトに応力が発生して、締め付けボルトの緩みを抑制する。

本発明の高圧用継手は、第１クランプの第１の貫通孔に雌螺子部が設けられず、第２クランプの第２の貫通孔にのみ雌螺子部が設けられていることが好ましい。
クランプの固定にナットを用いると、締め付け時や取り外し時に、ボルトとナットの両方の操作が必要となるため、作業がし辛くなり、例えば、作業中にナットを落としてしまうといったことも多くなる。また、ナットが用いられている場合には複数人での作業が必要であるが、ナットが用いられていない場合には１人での作業が可能となるという場合もある。そこで、クランプの締め付けにはナットを用いず、第２クランプの第２の貫通孔に雌螺子部を設けることで、締め付けボルトと螺合することを可能とした。
また、締め付け部材により第１及び第２クランプを固定した状態でも、第２の貫通孔には空隙が設けられ、締め付け部材は第２の貫通孔から抜け出ない長さであることが好ましい。これは、固定後に、締め付け部材の雄螺子部が、接触等により傷んでしまい、締め付け部材が取り外し難くなることを防止する目的である。

本発明の高圧用継手において、第２クランプと隣接するベース部材と、第２クランプとベース部材を固定する固定螺子が設けられ、第２クランプの第２の貫通孔の雌螺子部に、締め付け部材の挿し込み方向の反対向きに固定螺子がベース部材を介して螺入することによりベース部材に固着されることであっても良い。
第２クランプにベース部材を設けることにより、使用時に高圧用継手の振動防止が可能になる。また、第２の貫通孔を双方向から螺合し利用することができるので、ベース部材固定用の貫通孔を設ける必要がなく、コスト削減にも役立つ。

本発明の高圧用継手において、第２クランプと隣接するベース部材が設けられる場合、締め付け部材の長さは、少なくとも、第１の貫通孔の長さ、間隙の距離、及び第２の貫通孔の長さの略１／２、の和であって、第２の貫通孔と螺合する部分の長さが、締め付け部材の径と同等以上であることを特徴とする。
第２クランプにベース部材を固着させるためには、第２の貫通孔に、固定螺子を螺合させるスペースが必要になるところ、締め付け部材の長さとしては、かかる長さが確保されていれば、高圧用継手をしっかりと固定することができるといえる。また、締め付け部材の長さは、強度的に、第２の貫通孔と螺合する完全螺子部の長さが、締め付け部材の有効径と同等以上であることが必要であり、螺子部の面取り及び不完全螺子部を考慮して、より好ましくは締め付け部材の有効径の１．１倍以上、更に好ましくは締め付け部材の有効径の１．２倍以上にする。

本発明の高圧用継手において、第２クランプと隣接するベース部材が設けられる場合、固定螺子の長さは、ベース部材に設けられた貫通孔の長さと、第２の貫通孔の長さの１／２の長さとの和に満たないことを特徴とする。
これも、第２の貫通孔に、高圧用継手を固定するための締め付け部材を螺合するスペースを確保する目的である。

第１及び第２クランプは、それぞれ、締め付け部材の挿し込み口となる第１の貫通孔と、締め付け部材の抜け出し口となる第２の貫通孔が、バンド部を挟んで一対設けられ、第１及び第２クランプに設けられた一対の第１の貫通孔には雌螺子部が設けられず、第１及び第２クランプに設けられた一対の第２の貫通孔には雌螺子部が設けられていても良い。
高圧用継手を用いる箇所によっては、上記のような異なる締め付け方向を有するクランプを用いることで、締め付け作業が行い易くなる。

本発明の高圧用継手によれば、パイプ交換や機器交換作業の効率化が図れ、パイプの継手のシール性と耐振動性を向上できるといった効果がある。

実施例１の高圧用継手の構成図 実施例１の高圧用継手の締め付け前の構成図 実施例１の高圧用継手の締め付け後の構成図 実施例１の高圧用継手の締め付け後の拡大図 実施例２の高圧用継手の締め付け後の構成図 実施例３の高圧用継手の構成図 従来の高圧パイプ用継手の構成図

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

実施例１の高圧用継手について、図１〜４を参照しながら説明する。
実施例１は、第１パイプ３０ａと第２パイプ３０ｂを結合するパイプ継手１である。
実施例１のパイプ継手１は、第１パイプ３０ａと結合する第１継手２ａと、第２パイプ３０ｂと結合する第２継手２ｂと、第１継手２ａと第２継手２ｂの突き合わせ部を覆うバンド部４１を有し、第１継手２ａと第２継手２ｂを突き合わせ状態にて結合させるクランプ４と、突き合わせ部のシール性を保持するシールリング３と、締め付け操作によりバンド部４１の内径を縮径する２本の締め付けボルト（５ａ，５ｂ）とから構成される。
シールリング３は、メタル材質で、その形状は軸方向の切断面が菱形であり、対向する頂点で対向する継手の端面と当接させており、シール性を高めている。

第１継手２ａは、図７に示すように、従来から知られた構成で第１パイプ３０ａと結合できる。すなわち、第１パイプ３０ａの先端部からグランドナット５３をパイプに挿し込み螺合４２させて固着させたものを、第１継手２ａの螺子孔に螺入させて取付けている。これによって、第１継手２ａの内空孔１１と第１パイプ３０ａの内空孔１１が連通している。第２継手２ｂと第２パイプ３０ｂも、第１継手２ａと第１パイプ３０ａの取付方法と同様に取り付けている。ここで、第１継手２ａと第１パイプ３０ａの取付方法は、従来知られた他の方法で取り付けても構わない。以下の実施例でも同様である。

図１に示すように、突き合わせ部における第１継手２ａと第２継手２ｂの各端部２２の外径は、第１継手２ａと第２継手２ｂの中間部２１の外径より大きく、第１継手２ａと第２継手２ｂの突き合わせ状態で、クランプ４におけるバンド部４１の内面（４１ａ，４１ｂ）と、第１継手２ａ及び第２継手２ｂの各端部２２が嵌合できるように、バンド部４１の内面（４１ａ，４１ｂ）が形成されている。すなわち、第１継手２ａと第２継手２ｂは、それぞれ端部２２のところが中間部２１より外径が大きくなっている。但し、内空孔１１の径（内径）は端部２２と中間部２１で特に差はない。端部２２と中間部２１の差は、２〜３ｍｍでよいが特に制限されるものではない。図１に示されるように、クランプ４におけるバンド部４１の内面（４１ａ，４１ｂ）は、中央部４１ｂが窪んでおり、当接部６は、各端部２２に設けられたテーパ部２２ａよりも、より強い傾斜が設けられている。そのため、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）により締め付けられた力が、各端部２２が突き合う方向に置き換えられることになる。
このように、第１継手２ａと第２継手２ｂの突き合わせ状態で、クランプ４におけるバンド部４１の内面（４１ａ，４１ｂ）と、第１継手２ａ及び第２継手２ｂの各端部２２が嵌合できることで、第１継手２ａと第２継手２ｂとクランプ４とが安定して結合させることができる。

図２は、実施例１の高圧用継手の締め付け前の構成図を示し、図１をパイプ継手１の正面図とした場合、クランプ４部分の左側面図を反時計回りに９０°回転させた図を示している。
図２に示すように、第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂは、第１継手２ａと第２継手２ｂを嵌合しており、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）は、未だ取り付けられていない状態である。第１クランプ４ａには、貫通孔（８ａ，８ｂ）が設けられ、第２クランプ４ｂには、貫通孔（９ａ，９ｂ）が設けられ、雌螺子加工が施されている。第１クランプ４ａと第１及び第２継手（２ａ，２ｂ）は当接部６ａにおいて当接し、第２クランプ４ｂと第１及び第２継手（２ａ，２ｂ）は当接部６ｂにおいて当接しているが、第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂは、当接していない。そのため、締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）には間隙１０が生じている。
締め付けボルト（５ａ，５ｂ）は、貫通孔（８ａ，８ｂ）から挿通し、貫通孔（９ａ，９ｂ）に螺合して固定される。

図３は、実施例１の高圧用継手の締め付け後の構成図を示している。
図３に示すように、本実施例のクランプ（４ａ，４ｂ）によると、ナットは用いずに締め付けボルト（５ａ，５ｂ）だけで固定することが可能である。
また、中央孔と放射状に延在する歯状パターンを備えるワッシャーを、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）に挿し込んだ上で、第１及び第２クランプ（４ａ，４ｂ）を固定しても良い。放射状に延在する歯状パターンによって、クランプ表面との摩擦力を強め、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）の緩みを防止するためである。
また、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）により第１及び第２クランプ（４ａ，４ｂ）を固定した状態でも、第２の貫通孔には空隙１２が設けられ、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）は、貫通孔（９ａ，９ｂ）から抜け出ることはない。これは、締め付け固定後に、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）の先端の雄螺子部が、貫通孔（９ａ，９ｂ）から抜け出て露出することにより、他の部材と接触等により傷んでしまい、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）が取り外し難くなることを防止するためである。

図４は、実施例１の高圧用継手の締め付け後の拡大図を示している。
図４に示すように、第１及び第２のクランプ（４ａ，４ｂ）が締め付けボルト５ａにより固定されると、第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂ締め付け部の内面に設けられた間隙１０が減少し、締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）が接近する。図示しないが、これは、締め付けボルト５ｂによる締め付けの場合も同様である。
第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂの締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）には、締め付け前は略４ｍｍの間隙１０が生じるように設計されており、締め付け後は、最も締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）の距離が狭まった地点での距離Ｄは２．５〜３ｍｍであり、クランプ全体は撓んだ状態となる。
しかも、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）による締め付け時に、クランプ全体が撓むことにより、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）に応力が発生して、締め付けボルトの緩みを抑制する。

図５は、実施例２の高圧用継手の締め付け後の構成図を示している。
図５に示されるように、本実施例においては、第１クランプ４０ａと第２クランプ４０ｂが締め付けボルト（５ｃ，５ｄ）により固定されるだけではなく、ベース部材７１が固定螺子（７０ａ，７０ｂ）によって第２クランプ４０ｂと固着されている。
本実施例では、締め付けボルト（５ｃ，５ｄ）の長さは、貫通孔（８ａ，８ｂ）の長さ、間隙１０の距離、及び貫通孔（９ａ，９ｂ）の長さの略２／３の和であり、貫通孔（９ａ，９ｂ）と螺合する部分の長さは、締め付けボルト（５ｃ，５ｄ）の径の略２倍である。

一方、固定螺子（７０ａ，７０ｂ）の長さは、ベース部材７１に設けられた貫通孔（８ｃ，８ｄ）の長さと、貫通孔（９ａ，９ｂ）の長さの略１／４の和である。第１クランプ４０ａ、第２クランプ４０ｂ、及び、ベース部材７１が固定された状態では、貫通孔（９ａ，９ｂ）の中には、空隙１２が設けられ、締め付けボルト（５ｃ，５ｄ）と固定螺子（７０ａ，７０ｂ）は接触しない。第２クランプ４０ｂにベース部材７１が設けられることにより、使用時の高圧用継手の振動を防止することが可能であり、熱交換器、安全弁、圧力計等、継手により結合される対象物がより耐振動性が求められる機器である場合には、特に効果的である。
ここで締め付けボルト（５ｃ，５ｄ）の長さは、貫通孔（８ａ，８ｂ）の長さ、間隙１０の距離、及び貫通孔（９ａ，９ｂ）の長さの略１／２の和を超えるものであり、貫通孔（９ａ，９ｂ）と螺合する部分の長さは、締め付けボルト（５ｃ，５ｄ）の径と同等以上であるであれば良いが、ベース部材７１が第２クランプ４０ｂにしっかりと固着され得る範囲で、より長く設けられていることが望ましい。

図６は、実施例３の高圧用継手の締め付け後の構成図を示している。
図６に示すように、本実施例では、実施例１と異なり、第１クランプ４ａに設けられた貫通孔８ｂと、第２クランプ４ｂに設けられた貫通孔９ａに、雌螺子加工が施されている。これは、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）を、それぞれ逆方向から挿し込むことが求められる場合に、好適である。実施例２とは異なり、挿し込み口には雌螺子加工が施されていないため、着脱が容易である。締め付けボルト（５ａ，５ｂ）は、貫通孔（８ａ，９ｂ）から挿通し、貫通孔（９ａ，８ｂ）に螺合して固定されている。

１ パイプ継手
２ａ 第１継手
２ｂ 第２継手
３ シールリング
４ クランプ
４ａ，４０ａ 第１クランプ
４ｂ，４０ｂ 第２クランプ
５，５ａ〜５ｄ 締め付けボルト
６，６ａ，６ｂ 当接部
７ａ，７ｂ 締め付け部の内面
８ａ〜８ｄ，９ａ，９ｂ 貫通孔
１０ 間隙
１１ パイプの内空孔
１２ 空隙
２１ 中間部
２２ 端部
２２ａ テーパ部
３０ａ 第１パイプ
３０ｂ 第２パイプ
４１ バンド部
４２ 螺合部
５０ パイプ
５１ 螺合部
５２，５３ グランドナット
５４ パイプの先端部
５５ カラー
６０ 継手本体
６１ 貫通孔
６２ 螺子孔
７０ａ，７０ｂ 固定螺子
７１ ベース部材
Ｄ 距離

Claims (3)

1. 第１対象物と結合する第１継手と、
   第２対象物と結合する第２継手と、
   第１継手と第２継手の突き合わせ部を覆うバンド部を有し、第１継手と第２継手を突き合わせ状態にて結合させる一対のクランプ部材と、
   突き合わせ部のシール性を保持するシール部材と、
   締め付け操作によりバンド部の内径を縮径する締め付け部材と、
   から成り、
   突き合わせ部における第１継手と第２継手の各端部の外径は、第１継手と第２継手の中間部の外径より大きく、第１継手と第２継手の突き合わせ状態で、クランプ部材におけるバンド部の内面と、第１継手及び第２継手の各端部が嵌合するように、バンド部の内面が形成され、
   第１対象物と第２対象物を結合する高圧用継手において、
   クランプ部材は、
   締め付け部材の挿し込み口となる第１の貫通孔が設けられた第１クランプと、
   締め付け部材の抜け出し口となる第２の貫通孔が設けられた第２クランプと、
   から成り、
   第１クランプの第１の貫通孔に雌螺子部が設けられず、 第２クランプの第２の貫通孔にのみ雌螺子部が設けられ、
   第２クランプと隣接するベース部材と、第２クランプとベース部材を固定する固定螺子、が設けられ、第２クランプの第２の貫通孔の雌螺子部に、前記締め付け部材の挿し込み方向の反対向きに前記固定螺子がベース部材を介して螺入することによりベース部材に固着され、
   第１クランプと第２クランプは、第１継手及び第２継手の各端部とバンド部内面とが当接し嵌合した際に、それぞれの締め付け部の内面が当接することなく間隙が生じるように設計され、締め付け部材の締め付け操作により、間隙が狭まり、クランプ部材が撓んだ状態で固定されることを特徴とする高圧用継手。
2. 前記締め付け部材の長さは、少なくとも、第１の貫通孔の長さ、前記間隙の距離、及び第２の貫通孔の長さの略１／２、の和であって、かつ、
   第２の貫通孔と螺合する完全螺子部の長さが、前記締め付け部材の有効径と同等以上であることを特徴とする請求項１に記載の高圧用継手。
3. 前記固定螺子の長さは、前記ベース部材に設けられた貫通孔の長さと、第２の貫通孔の長さの１／２の長さの和に満たないことを特徴とする請求項１に記載の高圧用継手。