JP7051564B2 - 配管継手構造 - Google Patents

Description

本発明は蒸気配管用の配管継手構造に係り、とりわけ配管からの蒸気の漏れを防止することができる配管継手構造に関する。

蒸気用の配管には蒸気用の配管継手構造が設置される。このような蒸気用の配管継手構造として、第１配管と、第２配管と、第１配管と第２配管との間の接合部外周に設けられたスリーブと、を備えたものが知られている。

このような配管継手構造において、第１配管および第２配管と、スリーブとの間に、蒸気に耐えることが可能なテフロン（登録商標）パッキンを配置することが検討されている。

この場合、第１配管および第２配管と、スリーブとの間に設けられたテフロン（登録商標）パッキンは、ゴムパッキンと比較して剛性があり、蒸気に耐えることは可能であるが、例えば第１配管と第２配管に曲がり又は芯ずれが生じ、第１配管又は第２配管がテフロン（登録商標）パッキンの中心からずれた場合、このずれに対してテフロン（登録商標）パッキンが追従して変形することはむずかしく、この場合は蒸気が配管継手構造から外方へ漏洩してしまう。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、第１配管あるいは第２配管がパッキンの中心からずれた場合でも、蒸気が外方へ漏れることがない配管継手構造を提供することを目的とする。

本発明は、第１配管と、前記第１配管に接合部を介して接合される第２配管と、前記第１配管と前記第２配管との間の前記接合部外周に設けられ、前記第１配管側の第１傾斜面と前記第２配管側の第２傾斜面とを有するスリーブと、前記第１配管と前記スリーブの前記第１傾斜面との間に介在され、第１コイルバネを内蔵したリング状の硬質合成樹脂製第１パッキンと、前記第２配管と前記スリーブの前記第２傾斜面との間に介在され、第２コイルバネを内蔵したリング状の硬質合成樹脂製第２パッキンと、前記第１配管外周に設けられ、前記第１パッキンを前記スリーブの前記第１傾斜面に押し付ける第１円筒状押圧体と、前記第２配管外周に設けられ、前記第２パッキンを前記スリーブの前記第２傾斜面に押し付ける第２円筒状押圧体と、前記第１円筒状押圧体と前記第２押圧体を締結する複数の締結具とを備えた配管継手構造である。

本発明は、前記第１円筒状押圧体と前記第１パッキンとの間に第１割れリングが介在され、前記第２円筒状押圧体と前記第２パッキンとの間に第２割れリングが介在されている、配管継手構造である。

本発明は、前記第１配管は第１外周溝を有し、前記第２配管は第２外周溝を有し、前記第１割れリングは、前記第１外周溝内に入り込む第１円周突起を有し、前記第２割れリングは前記第２外周溝内に入り込む第２円周突起を有する、配管継手構造である。

以上のように本発明によれば、第１配管および第２配管がパッキンの中心からずれた場合でも、パッキンと第１配管および第２配管との間を確実に密封することができる。

図１Ａは配管継手構造の第１の実施の形態を示す側断面図。 図１Ｂは配管継手構造の締め付け前の状態を示す拡大図。 図２は第１パッキンおよび第２パッキンを示す断面図。 図３は第１パッキンおよび第２パッキンを示す外観図。 図４Ａは配管継手構造の第２の実施の形態を示す側断面図。 図４Ｂは配管継手構造の締め付け前の状態を示す拡大図。 図５は第１割れリングと第２割れリングを示す正面図。 図６は第１割れリングと第２割れリングを示す側面図。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１Ａ乃至図３は、本発明による配管継手構造の第１の実施の形態を示す図である。

ここで図１Ａは配管継手構造の第１の実施の形態を示す側断面図、図１Ｂは配管継手構造の締め付け前の状態を示す拡大図、図２は第１パッキンおよび第２パッキンを示す断面図、図３は第１パッキンおよび第２パッキンを示す外観図である。

図１乃至図３により、本発明による配管継手構造の概略を述べる。

図１Ａ、図１Ｂ、図２および図３に示すように、配管継手構造１０は、蒸気を流す第１配管１１と第２配管１２との間の接合部１０Ａに設置される。このような配管継手構造１０は円筒状の第１配管１１と、円筒状の第２配管１２と、第１配管１１と第２配管１２との間の接合部１０Ａを外方から囲む円筒状のスリーブ１３とを備えている。

このうち、スリーブ１３には第１配管１１側に、接合部１０Ａから軸線方向に沿って軸線方向外方に向かうにつれて半径方向外方へ拡がる第１傾斜面１５が形成され、第２配管１２側に、接合部１０Ａから軸線方向に沿って軸線方向外方へ向かうにつれて半径方向外方へ拡がる第２傾斜面１６が形成されている。

また第１配管１１とスリーブ１３の第１傾斜面１５との間に、第１コイルバネ１７ａを内蔵したリング状の、例えばテフロン（登録商標）からなる剛性をもった硬質合成樹脂製の第１パッキン１７が介在されている。

さらに第２配管１２とスリーブ１３の第２傾斜面１６との間に、第２コイルバネ１８ａを内蔵したリング状の例えばテフロン（登録商標）からなる剛性をもった硬質合成樹脂製の第２パッキン１８が介在されている。

さらにまた第１配管１１外周には、第１パッキン１７をスリーブ１３の第１傾斜面１５側へ押し付ける第１円筒状押圧体２１が設けられ、第２配管１２外周には、第２パッキン１８をスリーブ１３の第２傾斜面１６側へ押し付ける第２円筒状押圧体２２が設けられている。

また第１円筒状押圧体２１と第２円筒状押圧体２２との間には、軸線方向に沿って延びるとともに、これら第１円筒状押圧体２１と第２円筒状押圧体を締結する複数の締結具２５Ａが設けられている。そして各締結具２５Ａは、第１円筒状押圧体２１と第２円筒状押圧体２２との間に延びるボルト２５と、このボルト２５に締め付けられるナット２６とを有する。

この場合、第１配管１１および第２配管１２としては、その内径が５０ｍｍ～２００ｍｍの蒸気用の鋳鉄管あるいは鋼管が用いられる。

また第１パッキン１７および第２パッキン１８は、いずれも第１配管１１および第２配管１２の外周面の全周に沿って設けられている。

なお、本明細書中において、「軸線方向」とは第１配管１１および第２配管１２の軸線に沿った方向をいい、「軸線方向外方」とは、第１配管１１においては軸線方向に沿って接合部１０Ａから離れる方向をいい、第２配管１２においては軸線方向に沿って接合部１０Ａから離れる方向をいう。また「半径方向」とは、第１配管１１および第２配管１２の半径方向をいう。また「軸線方向内方」とは、第１配管１１においては軸線方向に沿って接合部１０Ａ側へ向かう方向をいい、第２配管１２においては軸線方向に沿って接合部１０Ａ側へ向かう方向をいう。

次に図１Ａ、図１Ｂ、図２および図３によりスリーブ１３と、第１配管１１および第２配管１２との間に介在された第１パッキン１７および第２パッキン１８について更に説明する。

第１パッキン１７は内部空間をもつとともに、全体としてリング状となっている。また第１パッキン１７は第１配管１１とスリーブ１３の第１傾斜面１５との間に介在され、接合部１０Ａ側に向かって開口している。

また第２パッキン１８は内部空間をもつとともに、全体としてリング状となっている。また第２パッキン１８は第２配管１２とスリーブ１３の第２傾斜面１６との間に介在され、接合部１０Ａ側に向かって開口している。

また第１パッキン１７内には、バネ性をもつ鋼材からなるリング状の第１コイルバネ１７ａが配置され、第２パッキン１８内にはバネ性をもつ鋼材からなるリング状の第２コイルバネ１８ａが配置されている。

スリーブ１３、第１パッキン１７および第２パッキン１８を第１配管１１および第２配管１２の外周面に設置した際、スリーブ１３の第１傾斜面１５および第２傾斜面１６と、第１円筒状押圧体２１および第２円筒状押圧体２２との間で第１パッキン１７が押圧された際、第１コイルバネ１７ａおよび第２コイルバネ１８ａは、半径方向に沿って押圧されて変形する。

その後、第１配管１１あるいは第２配管１２のいずれかがスリーブ１３に対して半径方向に沿ってずれることも考えられる。例えば第１配管１１あるいは第２配管１２のうち、第１配管１１がスリーブ１３に対して半径方向にずれた場合、第１パッキン１７が押圧されて変形した第１コイルバネ１７ａが押圧されて変形する前の状態に復帰する。このことにより第１コイルバネ１７ａにより第１パッキン１７を第１配管１１外周面およびスリーブ１３の第１傾斜面１５に確実に当接させることができ、第１配管１１とスリーブ１３との間の密封性を高めることができる。このことにより、蒸気が第１配管１１側とスリーブ１３との間から外方へ漏洩することを確実に防止することができる。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、第１円筒状押圧体２１を準備し、この第１円筒状押圧体２１を第１配管１１外周へ装着する。

次に第１配管１１外周に、第１コイルバネ１７ａが内蔵された第１パッキン１７を装着し、第１パッキン１７上にスリーブ１３を被せる。このとき第１パッキン１７は、第１配管１１外周において、スリーブ１３の第１傾斜面１５と第１円筒状押圧体２１との間の空間内に収まる。

同様に第２円筒状押圧体２２を準備し、この第２円筒状押圧体２２を第２配管１２外周へ装着する。

次に第２配管１２外周に、第２コイルバネ１８ａが内蔵された第２パッキン１８を装着する。

次に第１配管１１と第２配管１２を互いに接近させ、第１配管１１と第２配管１２を接合部１０Ａを介して接合する。このとき第２パッキン１８は、第２配管１２外周において、スリーブ１３の第２傾斜面１６と第２円筒状押圧体２２との間の空間内に収まる。

次に第１円筒状押圧体２１と第２円筒状押圧体２２にボルト２５を装着し、このボルト２５に対してナット２６を締め付ける。

ここで、図１Ｂはボルト２５に対してナット２６を締め付ける前の状態を示す。図１Ｂに示すように、ナット２６を締め付ける前の状態では、第２パッキン１８は拡がっており、第２パッキン１８内の第２コイルバネ１８ａは拡張した状態を保つ。

次にボルト２５に対してナット２６を締め付けることにより、第１パッキン１７が第１円筒状押圧体２１とスリーブ１３の第１傾斜面１５との間で押圧され、これに伴って第１コイルバネ１７ａが押圧されて変形する（図１Ａ参照）。

同様に第２パッキン１８が第２円筒状押圧体２２とスリーブ１３の第２傾斜面１６との間で押圧され、これに伴って第２コイルバネ１８ａが押圧されて変形する。

このようにしてスリーブ１３と第１配管１１との間が第１パッキン１７により密封され、スリーブ１３と第２配管１２との間が第２パッキン１８により密封される。

使用に際して、第１配管１１および第２配管１２の支持構造に不具合が生じたり、第１配管１１および第２配管１２の自重により、第１配管１１または第２配管１２がスリーブ１３に対して半径方向にずれることがある。

例えば第１配管１１がスリーブ１３の中心に対して半径方向にずれた場合、第１円筒状押圧体２１とスリーブ１３の第１傾斜面１５との間で押圧されて変形した第１コイルバネ１７ａが、押圧されて変形する前の状態に復帰する。このことにより第１コイルバネ１７ａにより第１パッキン１７を第１配管１１外周面とスリーブ１３の第１傾斜面１５に当接させることができ、第１配管１１とスリーブ１３との間の密封性を高めることができる。このことにより、第１配管１１と第２配管１２との間の接合部１０Ａから蒸気が第１配管１１とスリーブ１３との間から外方へ漏洩することを確実に防止することができる。また、第１配管１１および第２配管１２の軸線方向の移動を許容することができる。

このように本実施の形態によれば、蒸気用の第１配管１１と第２配管１２との間の接合部から蒸気が漏洩することを確実に防止することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に図４Ａ乃至図６を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４Ａ乃至図６に示す第２の実施の形態は、第１円筒状押圧体２１と第１パッキン１７との間に、第１割れリング２７が介在され、第２円筒状押圧体２２と第２パッキン１８との間に、第２割れリング２８が介在された点が異なるのみであり、他の構成は図１Ａ乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。

図４Ａ乃至図６に示す第２の実施の形態において、図１Ａ乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ここで図４Ａは配管継手構造の第２の実施の形態を示す側断面図、図４Ｂは配管継手構造を示す締め付け前の状態を示す拡大図、図５は第１割れリングと第２割れリングを示す正面図、図６は第１割れリングと第２割れリングを示す側面図である。

図４Ａ乃至図６に示すように、第１配管１１外周に第１割れリング２７が設けられ、この第１割れリング２７は第１円筒状押圧体２１と第１パッキン１７との間に介在されている。

この場合、第１配管１１外周には、一定の軸線方向長さｌをもった第１外周溝１１Ａが形成されている。また第１円筒状押圧体２１は傾斜面２１ａを有する。

第１割れリング２７は鋼材からからなり、一箇所部分的に分離された分離部２７Ａをもつ。そして第１割れリング２７はこの分離部２７Ａをもつため、半径方向に拡張することができる。

また第１割れリング２７は、第１円筒状押圧体２１の傾斜面２１ａに当接する傾斜面２７ａを有する。さらに第１割れリング２７は、第１配管１１の第１外周溝１１Ａに入り込む第１円周突起２７ｂを有する。このように第１円周突起２７ｂが第１外周溝１１Ａ内に入り込むことにより、第１割れリング２７は軸線方向に長さｌの範囲だけ移動可能となっている。

また、第２配管１２外周には、一定の軸線方向長さｌをもった第２外周溝１２Ａが形成されている。また第２円筒状押圧体２２は傾斜面２２ａを有する。

第２割れリング２８は鋼材からからなり、一箇所部分的に分離された分離部２８Ａをもつ。そして第２割れリング２８はこの分離部２８Ａをもつため、半径方向に拡張することができる。

また第２割れリング２８は、第２円筒状押圧体２２の傾斜面２２ａに当接する傾斜面２８ａを有する。さらに第２割れリング２８は、第２配管１２の第２外周溝１２Ａに入り込む第２円周突起２８ｂを有する。このように第２円周突起２８ｂが第２外周溝１２Ａ内に入り込むことにより、第２割れリング２８は軸線方向に長さｌの範囲だけ移動可能となっている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、図４Ａにおいて、第１円筒状押圧体２１を準備し、この第１円筒状押圧体２１を第１配管１１の左側外周へ装着する。

次に第１割れリング２７を分離部２７Ａから半径方向に拡張し、第１割れリング２７を第１配管１１外周へ嵌め込む。このとき第１割れリング２７の第１円周突起２７ｂを第１配管１１の第１外周溝１１Ａ内に嵌め込む。

次に第１配管１１外周に、第１コイルバネ１７ａが内蔵された第１パッキン１７を装着し、第１パッキン１７上にスリーブ１３を被せる。このとき第１パッキン１７は、第１配管１１外周において、スリーブ１３の第１傾斜面１５と第１円筒状押圧体２１との間の空間内に収まる。

同様に第２円筒状押圧体２２を準備し、この第２円筒状押圧体２２を第２配管１２の右側外周へ装着する。

次に第２割れリング２８を分離部２８Ａから半径方向に拡張し、第２割れリング２８を第２配管１２外周へ嵌め込む。このとき第２割れリング２８の第２円周突起２８ｂを第２配管１２の第２外周溝１２Ａ内に嵌め込む。

次に第２配管１２外周に、第２コイルバネ１８ａが内蔵された第２パッキン１８を装着する。

次に第１配管１１と第２配管１２を互いに接近させ、第１配管１１と第２配管１２を接合部１０Ａを介して接合する。このとき第２パッキン１８は第２配管１２外周において、スリーブ１３の第２傾斜面１６と第２円筒状押圧体２２との間の空間内に収まる。

次に第１円筒状押圧体２１と第２円筒状押圧体２２にボルト２５を装着し、このボルト２５に対してナット２６を締め付ける。

ここで、図４Ｂはボルト２５に対してナット２６を締め付ける前の状態を示す。図４Ｂに示すように、ナット２６を締め付ける前の状態では、第２パッキン１８は拡がっており、第２パッキン１８内の第２コイルバネ１８ａは拡張した状態を保つ。

次にボルト２５に対してナット２６を締め付けることにより、第１パッキン１７が第１割れリング２７とスリーブ１３の第１傾斜面１５との間で押圧され、これに伴って第１コイルバネ１７ａが押圧されて変形する（図４Ａ参照）。

同様に第２パッキン１８が第２割れリング２８とスリーブ１３の第２傾斜面１６との間で押圧され、これに伴って第２コイルバネ１８ａが押圧されて変形する。

このようにしてスリーブ１３と第１配管１１との間が第１パッキン１７により密封され、スリーブ１３と第２配管１２との間が第２パッキン１８により密封される。

本実施の形態によれば、第１割れリング２７の第１円周突起２７ｂが第１配管１１の第１外周溝１１Ａ内に入り込み、第２割れリング２８の第２円周突起２８ｂが第２配管１２の第２外周溝１２Ａ内に入り込むため、第１配管１１と第２配管１２が軸線方向に互いにずれた場合であっても、第１パッキン１７が第１配管１１外周から外れたり、第２パッキン１８が第２配管１２外周から外れることはない。また第１配管１１と第２配管１２が軸線方向にずれても、少なくとも第１外周溝１１Ａと第２外周溝１２Ａの長さｌ分だけ第１割れリング２７あるいは第２割れリング２８が軸線方向に移動して、この軸線方向のずれを吸収することができる。

１０ 配管継手構造
１０Ａ 接合部
１１ 第１配管
１１Ａ 第１外周溝
１１Ｂ 当接面
１２ 第２配管
１２Ａ 第２外周溝
１３ スリーブ
１５ 第１傾斜面
１６ 第２傾斜面
１７ 第１パッキン
１７ａ 第１コイルバネ
１８ 第２パッキン
１８ａ 第２コイルバネ
２１ 第１円筒状押圧体
２１ａ 傾斜面
２２ 第２円筒状押圧体
２２ａ 傾斜面
２５ ボルト
２５Ａ 締結具
２６ ナット
２７ 第１割れリング
２７Ａ 分離部
２７ａ 傾斜面
２７ｂ 第１円周突起
２８ 第２割れリング
２８Ａ 分離部
２８ａ 傾斜面
２８ｂ 第２円周突起

Claims (3)

1. 第１配管と、
   前記第１配管に接合部を介して接合される第２配管と、
   前記第１配管と前記第２配管との間の前記接合部外周に設けられ、前記第１配管側の第１傾斜面と前記第２配管側の第２傾斜面とを有するスリーブと、
   前記第１配管と前記スリーブの前記第１傾斜面との間に介在され、第１コイルバネを内蔵したリング状の硬質合成樹脂製第１パッキンと、
   前記第２配管と前記スリーブの前記第２傾斜面との間に介在され、第２コイルバネを内蔵したリング状の硬質合成樹脂製第２パッキンと、
   前記第１配管外周に設けられ、前記第１パッキンを前記スリーブの前記第１傾斜面に押し付ける第１円筒状押圧体と、
   前記第２配管外周に設けられ、前記第２パッキンを前記スリーブの前記第２傾斜面に押し付ける第２円筒状押圧体と、
   前記第１円筒状押圧体と前記第２円筒状押圧体を締結する複数の締結具とを備え、
   前記第１傾斜面は前記接合部に向かって前記第１配管へ接近するよう傾斜し、
   前記第２傾斜面は前記接合部に向かって前記第２配管へ接近するよう傾斜し、
   前記複数の締結具によって前記第１円筒状押圧体と前記第２円筒状押圧体を締結した際、前記第１パッキンは前記接合部に向かう開口部を残して前記第１コイルバネを外方から囲むとともに、前記開口部側へ向かって先細状に形成され、かつ前記第２パッキンは前記接合部に向かう開口部を残して前記第２コイルバネを外方から囲むとともに、前記開口部側へ向かって先細状に形成される、
   配管継手構造。
2. 前記第１円筒状押圧体と前記第１パッキンとの間に第１割れリングが介在され、
   前記第２円筒状押圧体と前記第２パッキンとの間に第２割れリングが介在されている、 請求項１記載の配管継手構造。
3. 前記第１配管は第１外周溝を有し、前記第２配管は第２外周溝を有し、
   前記第１割れリングは、前記第１外周溝内に入り込む第１円周突起を有し、前記第２割れリングは前記第２外周溝内に入り込む第２円周突起を有する、請求項２記載の配管継手構造。

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