JP7372804B2 - pipe joint structure - Google Patents

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Description

本発明は、管と管の継手構造に関し、特に管端のフランジどうしのボルト接合による管継手構造に関する。 The present invention relates to a pipe-to-pipe joint structure, and more particularly to a pipe joint structure in which flanges at pipe ends are joined by bolts.

一般に、工場配管等の管の端部には他の管との接合のためのフランジが設けられている。2つの管のフランジどうしが対向されてボルト及びナットで接合される。フランジの一種として、管に対して遊嵌されたルーズフランジも知られている(特許文献1等参照)。
この種の管の多くは金属製であり、ルーズフランジ等のフランジも一般に金属製である。金属製とすることによって、締め付けトルクを高くしても十分な強度が得られる。締め付けトルクを高くすることで止水性が確保される。
Generally, a flange for joining with another pipe is provided at the end of a pipe such as a factory pipe. The flanges of the two pipes are opposed to each other and joined with bolts and nuts. As a type of flange, a loose flange that is loosely fitted onto a pipe is also known (see Patent Document 1, etc.).
Many of these types of tubes are made of metal, and flanges such as loose flanges are also generally made of metal. By making it metal, sufficient strength can be obtained even if the tightening torque is increased. Water-tightness is ensured by increasing the tightening torque.

近年、樹脂の合成技術が進歩して機械強度、耐候性、耐薬品性、耐震性等も改良されている。これを受けて、工場配管等においても、金属管から、ポリ塩化ビニルやポリエチレン等の樹脂管に置き換わりつつある。樹脂管どうしを接合する際は、金属管どうしを接合するのに比べ、低トルクでボルト及びナットを締め付けても、樹脂管自体の変形効果もあって止水性を確保できる。 In recent years, advances in resin synthesis technology have led to improvements in mechanical strength, weather resistance, chemical resistance, earthquake resistance, etc. In response to this, metal pipes are being replaced with resin pipes such as polyvinyl chloride and polyethylene in factory piping and the like. When joining resin pipes, compared to joining metal pipes, even if the bolts and nuts are tightened with a lower torque, the resin pipes themselves can deform and retain watertightness.

特開平5-280674号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-280674

発明者等は、金属管と樹脂管をボルト接合することを検討し、鋭意研究を行った。その結果、金属管と樹脂管をボルト接合する場合の締め付けトルクを、金属管どうしをボルト接合するのと同等の高トルクにすると樹脂管等の樹脂製の部材が破損しやすく、一方、樹脂管どうしをボルト接合するのと同等の低トルクにすると止水性が不十分となるとの知見を得た。
そこで、本発明は、締め付けトルクを低くすることで樹脂製部材の破損を防止するとともに、低トルクでも高い止水性を得られる金属管と樹脂管との継手構造を提供することを課題とする。
The inventors considered bolt-joining a metal tube and a resin tube and conducted extensive research. As a result, if the tightening torque when bolting metal pipes and resin pipes is set to a high torque equivalent to that used when joining metal pipes together, resin members such as resin pipes are likely to be damaged; It was discovered that if the torque was set to a low level equivalent to that used when bolts were joined together, the water-stopping properties would be inadequate.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a joint structure between a metal pipe and a resin pipe that prevents damage to resin members by lowering the tightening torque and also provides a high water-stopping property even at low torque.

発明者等は、前記課題を解決するために、更に研究を進めたところ、金属管と樹脂管との少なくとも一方のフランジが金属芯材を樹脂で被覆したルーズフランジであれば、低トルクで高い止水性が得られるとの知見を得た。
本発明は、かかる知見に基づくものであり、樹脂管と金属管とが、これら管のフランジどうしのボルト接合によって接合される管継手構造であって、
前記樹脂管及び金属管のうち少なくとも一方の管のフランジが、金属からなる環状の芯材と前記芯材を覆う被覆層とを備えたルーズフランジであり、前記被覆層が熱可塑性樹脂を主成分として含有することを特徴とする。
In order to solve the above problem, the inventors conducted further research and found that if at least one flange of the metal tube or the resin tube is a loose flange in which a metal core is coated with resin, the torque can be increased at low torque. It was found that water-stopping properties can be obtained.
The present invention is based on such knowledge, and is a pipe joint structure in which a resin pipe and a metal pipe are joined by bolting the flanges of these pipes,
The flange of at least one of the resin pipe and the metal pipe is a loose flange including an annular core material made of metal and a coating layer covering the core material, and the coating layer is mainly composed of a thermoplastic resin. It is characterized by containing as follows.

当該管継手構造においては、前記ボルト接合の締め付けトルクを、金属管どうしを接合する場合の標準締め付けトルクより低く設定することが好ましく、例えば前記標準締め付けトルクの10%~50%程度の大きさに設定することが好ましい。当該管継手構造によれば、締め付けトルクが低くても高い止水性が得られる。そのメカニズムは必ずしも明らかではないが、ボルトの締め付けによって被覆層が弾性変形されることで、管どうしの接合面にかかる応力が均一に分布され得るためと考えられる。
低トルクにすることで、特に樹脂製部材の破損が防止される。
金属製の芯材によってルーズフランジの所要強度が確保される。
In the pipe joint structure, it is preferable that the tightening torque of the bolt connection is set lower than the standard tightening torque for joining metal pipes, for example, about 10% to 50% of the standard tightening torque. It is preferable to set According to the pipe joint structure, high water-stopping performance can be obtained even if the tightening torque is low. Although the mechanism is not necessarily clear, it is thought that the stress applied to the joint surfaces of the tubes can be uniformly distributed by elastically deforming the coating layer by tightening the bolts.
By setting the torque to be low, damage to resin members is particularly prevented.
The metal core ensures the required strength of the loose flange.

前記熱可塑性樹脂は、好ましくはポリオレフィン系樹脂である。更に好ましくは、前記被覆層が強化繊維を10質量%以上含有する。
前記被覆層の厚みは、好ましくは1mm以上である。
前記芯材の厚みは、好ましくは3mm以上である。
前記樹脂管と前記金属管との間に設けられた環状のパッキンを更に備え、前記パッキンの両面にはそれぞれ2以上の環状凸部が形成されていることが好ましい。
前記パッキンが、エチレンプロピレンジエン(EPDM)ゴムを含有することが好ましい。
The thermoplastic resin is preferably a polyolefin resin. More preferably, the coating layer contains reinforcing fibers in an amount of 10% by mass or more.
The thickness of the coating layer is preferably 1 mm or more.
The thickness of the core material is preferably 3 mm or more.
Preferably, the apparatus further includes an annular packing provided between the resin tube and the metal tube, and two or more annular convex portions are formed on each of both surfaces of the packing.
Preferably, the packing contains ethylene propylene diene (EPDM) rubber.

本発明によれば、樹脂管と金属管との接合構造において、締め付けトルクが低くても高い止水性が得られる。低トルクにすることで、樹脂管等の樹脂製の部材の破損を防止できる。 According to the present invention, in the joint structure of a resin pipe and a metal pipe, high water-stopping properties can be obtained even if the tightening torque is low. By setting the torque to be low, damage to resin members such as resin pipes can be prevented.

図1は、本発明の一実施形態に係る管継手構造を組状態で示す、管軸に沿う断面図である。FIG. 1 is a sectional view taken along a tube axis, showing a tube joint structure according to an embodiment of the present invention in an assembled state. 図2は、前記管継手構造の分解断面図である。FIG. 2 is an exploded sectional view of the pipe joint structure. 図3は、前記管継手構造におけるルーズフランジを、図4のIII-III線に沿って示す正面断面図である。FIG. 3 is a front cross-sectional view showing the loose flange in the pipe joint structure along line III-III in FIG. 4. 図4は、図3のIV-IV線に沿う前記ルーズフランジの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the loose flange taken along line IV-IV in FIG. 3. 図5は、前記管継手構造におけるパッキンを、図2のV-Vに沿って示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing the packing in the pipe joint structure along the line VV in FIG. 2.

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、例えば工場配管における管継手構造1を示す。管継手構造1は、第1管10と第2管20をボルト接合したものである。2つの管10,20が、互いに同一の管軸上に対向するよう配置されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a pipe joint structure 1 in, for example, factory piping. The pipe joint structure 1 is constructed by joining a first pipe 10 and a second pipe 20 with bolts. The two tubes 10 and 20 are arranged to face each other on the same tube axis.

第1管10は金属によって構成されている。以下、第1管10を適宜「金属管10」と称す。金属管10の金属材質としては、ステンレス鋼、普通鋼、鉄などが挙げられる。
なお、金属管10は、金属を主体とする管であればよく、樹脂などの金属以外の部材が付加されていてもよい。
金属管10における樹脂管20との対向端には、フランジ13が溶接されている。フランジ13の材質は、ステンレス鋼、普通鋼、鉄などの金属である。フランジ13には、ボルト穴13bが周方向に間隔を置いて複数形成されている。
The first tube 10 is made of metal. Hereinafter, the first tube 10 will be appropriately referred to as the "metal tube 10." Examples of the metal material of the metal tube 10 include stainless steel, common steel, and iron.
Note that the metal tube 10 only needs to be a tube mainly made of metal, and a member other than metal such as resin may be added thereto.
A flange 13 is welded to the end of the metal tube 10 facing the resin tube 20. The material of the flange 13 is metal such as stainless steel, common steel, or iron. A plurality of bolt holes 13b are formed in the flange 13 at intervals in the circumferential direction.

第2管20は樹脂によって構成されている。以下、第2管20を適宜「樹脂管20」と称す。樹脂管20の材質としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンその他の合成樹脂が挙げられる。なお、樹脂管20は、樹脂を主体とする管であればよく、金属や強化繊維などの、樹脂以外の部材を含んでいてもよい。
樹脂管20は短管状であるが、本発明がこれに限定されるものではない。樹脂管20が、スタブエンドを構成していてもよい。図示しない他の配管の端部にスタブエンドとして樹脂管20が溶接等にて接続されていてもよい。
The second pipe 20 is made of resin. Hereinafter, the second pipe 20 will be appropriately referred to as the "resin pipe 20". Examples of the material for the resin pipe 20 include polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, and other synthetic resins. Note that the resin pipe 20 may be a pipe mainly made of resin, and may also contain members other than resin, such as metal or reinforcing fibers.
Although the resin pipe 20 has a short tubular shape, the present invention is not limited thereto. The resin pipe 20 may constitute a stub end. The resin pipe 20 may be connected as a stub end to the end of another pipe (not shown) by welding or the like.

図2に示すように、樹脂管20の管軸方向の中間部には、外周及び内周へそれぞれ突出する環状突起21,22が形成されている。
樹脂管20における金属管10との対向端には、鍔部23(フレア部)が一体に形成されている。鍔部23は、環状をなし、樹脂管20の前記対向端の全周から径方向外側へ突出されている。鍔部23及び樹脂管20における接続相手側の管10を向く端面(図2において左端面)は、互いに面一になっている。
As shown in FIG. 2, annular protrusions 21 and 22 are formed in the intermediate portion of the resin tube 20 in the tube axis direction, respectively, to protrude toward the outer circumference and the inner circumference.
A flange portion 23 (flare portion) is integrally formed at the end of the resin tube 20 facing the metal tube 10 . The collar portion 23 has an annular shape and protrudes radially outward from the entire circumference of the opposing end of the resin tube 20 . The end surfaces of the collar portion 23 and the resin tube 20 facing the connection partner tube 10 (the left end surface in FIG. 2) are flush with each other.

図2に示すように、樹脂管20の外周には、ルーズフランジ30が設けられている。図3に示すように、ルーズフランジ30は、中心穴31を有する円環状の板状に形成されている。ルーズフランジ30には、ボルト穴32が周方向に間隔を置いて複数形成されている。
ルーズフランジ30の外直径は、例えば50mm~600mm程度であるが、本発明はこれに限定されない。
ルーズフランジ30の内直径(中心穴31の直径)は、例えば30mm~400m程度であるが、本発明はこれに限定されない。
As shown in FIG. 2, a loose flange 30 is provided on the outer periphery of the resin pipe 20. As shown in FIG. 3, the loose flange 30 is formed into an annular plate shape having a center hole 31. As shown in FIG. A plurality of bolt holes 32 are formed in the loose flange 30 at intervals in the circumferential direction.
The outer diameter of the loose flange 30 is, for example, approximately 50 mm to 600 mm, but the present invention is not limited thereto.
The inner diameter of the loose flange 30 (the diameter of the center hole 31) is, for example, about 30 mm to 400 m, but the present invention is not limited thereto.

図4に示すように、ルーズフランジ30は、芯材33と、被覆層34を含む。芯材33によって、ルーズフランジ30の形状が形作られている。芯材33は、金属によって構成されている。芯材33の金属材質としては、鋳鉄、ステンレス鋼、普通鋼などが挙げられる。
芯材33の厚みは、好ましくは3mm以上、より好ましくは3mm~18mm程度、一層好ましくは6mm~12mm程度である。
As shown in FIG. 4, the loose flange 30 includes a core material 33 and a covering layer 34. The core material 33 defines the shape of the loose flange 30. The core material 33 is made of metal. Examples of the metal material of the core material 33 include cast iron, stainless steel, and ordinary steel.
The thickness of the core material 33 is preferably 3 mm or more, more preferably about 3 mm to 18 mm, and even more preferably about 6 mm to 12 mm.

芯材33の表面に被覆層34が被覆されている。被覆層34は、芯材33のすべての面すなわち両側の主面、外周端面、内周端面、及びボルト穴その他の穴の内周面を覆っている。被覆層34の内部に芯材33が埋まっている。
被覆層34の厚みは、好ましくは1mm以上、より好ましくは1mm~10mm程度、一層好ましくは3mm~6mm程度である。
The surface of the core material 33 is coated with a coating layer 34 . The coating layer 34 covers all surfaces of the core material 33, that is, the main surfaces on both sides, the outer circumferential end surface, the inner circumferential end surface, and the inner circumferential surfaces of bolt holes and other holes. A core material 33 is buried inside the covering layer 34.
The thickness of the coating layer 34 is preferably 1 mm or more, more preferably about 1 mm to 10 mm, and even more preferably about 3 mm to 6 mm.

被覆層34は、繊維強化樹脂によって構成されている。詳しくは、被覆層34は、母材(主成分)の熱可塑性樹脂と、補強材の強化繊維を含有する。
熱可塑性樹脂は、好ましくはポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂である。
被覆層34全体に対する熱可塑性樹脂の含有割合は、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%~90質量%程度である。
The covering layer 34 is made of fiber reinforced resin. Specifically, the covering layer 34 contains a thermoplastic resin as a base material (main component) and reinforcing fibers as a reinforcing material.
The thermoplastic resin is preferably a polyolefin resin such as polypropylene or polyethylene.
The content of the thermoplastic resin in the entire coating layer 34 is preferably 50% by mass or more, more preferably about 70% by mass to 90% by mass.

強化繊維は、好ましくはガラス繊維である。
被覆層34全体に対する強化繊維の含有割合は、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは10質量%~30質量%程度である。
The reinforcing fibers are preferably glass fibers.
The content of reinforcing fibers in the entire coating layer 34 is preferably 10% by mass or more, more preferably about 10% by mass to 30% by mass.

ルーズフランジ30は、樹脂管20に遊嵌されている。図2に示すように、管10,20どうしの非接合状態においては、ルーズフランジ30は、樹脂管20に対して鍔部23と環状突起21との間で管軸方向へ移動可能であり、かつ樹脂管20に対して回転可能である。回転によって、ボルト穴13b,32どうしを容易に一致させることができる。 The loose flange 30 is loosely fitted into the resin pipe 20. As shown in FIG. 2, when the tubes 10 and 20 are not joined, the loose flange 30 is movable in the tube axis direction between the collar portion 23 and the annular projection 21 with respect to the resin tube 20, Moreover, it is rotatable with respect to the resin pipe 20. By rotation, the bolt holes 13b and 32 can be easily aligned.

図1に示すように、管10,20どうしの接合状態においては、ルーズフランジ30が鍔部23に突き当たっている。かつ該ルーズフランジ30がフランジ13と対向している。ボルト40が、これらフランジ13,30のボルト穴13b,32に挿通されている。該ボルト40とその先端部に螺合されたナット41とが締め付けられることで、フランジ13,30どうし、ひいては管10,20どうしがボルト接合されている。 As shown in FIG. 1, when the tubes 10 and 20 are joined, the loose flange 30 abuts against the collar 23. Moreover, the loose flange 30 faces the flange 13. Bolts 40 are inserted into bolt holes 13b, 32 of these flanges 13, 30. By tightening the bolt 40 and the nut 41 screwed onto the tip thereof, the flanges 13 and 30 and, by extension, the pipes 10 and 20 are bolted together.

図1及び図2に示すように、樹脂管20と金属管10との間には、パッキン50が設けられている。パッキン50は、金属管10のフランジ13と、樹脂管20の鍔部23を含む対向端との間に挟まれている。パッキン50は、中心穴51を有する環状のシート状に形成されている。
パッキン50の材質は、好ましくはエチレンプロピレンジエン(EPDM)ゴムである。
As shown in FIGS. 1 and 2, a packing 50 is provided between the resin tube 20 and the metal tube 10. The packing 50 is sandwiched between the flange 13 of the metal tube 10 and the opposite end of the resin tube 20 including the collar 23 . The packing 50 is formed into an annular sheet shape having a center hole 51.
The material of the packing 50 is preferably ethylene propylene diene (EPDM) rubber.

図2及び図5に示すように、パッキン50の両面にはそれぞれ大小2つ(複数)の環状凸部52,53が形成されている。これら環状凸部52,53は、中心穴51を囲むとともに、該中心穴51と同心の二重円をなしている。大径側の環状凸部52の直径は、鍔部23の外直径より小さい。小径側の環状凸部53の直径は、管10,20の内直径より大きい。
パッキン50における大径側の環状凸部52より外周側の部分には、ボルト40を通す穴54が形成されている。
なお、パッキン50の環状凸部の数は2つに限らず、3つ以上であってもよい。互いに径が異なる3つ以上の環状凸部が、好ましくは中心円51と同心の多重円をなすように配置されていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 5, two (plural) large and small annular protrusions 52 and 53 are formed on both sides of the packing 50, respectively. These annular convex portions 52 and 53 surround the center hole 51 and form a double circle concentric with the center hole 51. The diameter of the annular convex portion 52 on the large diameter side is smaller than the outer diameter of the collar portion 23. The diameter of the annular convex portion 53 on the small diameter side is larger than the inner diameter of the tubes 10 and 20.
A hole 54 through which the bolt 40 passes is formed in a portion of the packing 50 on the outer peripheral side of the annular convex portion 52 on the large diameter side.
Note that the number of annular protrusions of the packing 50 is not limited to two, but may be three or more. Three or more annular convex portions having different diameters may be preferably arranged to form multiple circles concentric with the center circle 51.

図1に示すように、管10,20どうしの接合状態においては、ボルト40及びナット41の締め付けによって環状凸部52,53が圧潰されている。環状凸部52,53の配置部分におけるシール圧が、パッキン50の他の部分におけるシール圧よりも高くなっている。 As shown in FIG. 1, when the pipes 10 and 20 are joined, the annular protrusions 52 and 53 are crushed by tightening the bolt 40 and nut 41. The sealing pressure at the portion where the annular convex portions 52 and 53 are arranged is higher than the sealing pressure at other portions of the packing 50.

当該管継手構造1においては、前記ボルト40及びナット41の締め付けトルクが、金属管どうしの継手構造における標準締め付けトルクより低く設定され、好ましくは樹脂管どうしの継手構造における締め付けトルクと同等に設定されている。かかる低トルクであっても、十分な止水性(液密性)が得られる。そのメカニズムは必ずしも明らかではないが、ボルト40及びナット41の締め付けによって被覆層34が弾性変形されることで、管10,20どうしの継ぎ目にかかる応力が均一に分布され得るためと考えられる。
これによって、管10,20の内部を流れる水等の流体が前記継ぎ目(具体的には金属管10とパッキン50との間及びパッキン50と樹脂管20との間)から漏れ出るのを防止できる。
締め付けトルクを低く設定することで、管継手構造1の各部材(例えばパッキン50や被覆層34)が破損されるのを回避できる。さらに、金属製の芯材33によってルーズフランジ30の所要強度が確保される。
In the pipe joint structure 1, the tightening torque of the bolt 40 and nut 41 is set lower than the standard tightening torque in a joint structure between metal pipes, and preferably set to be equal to the tightening torque in a joint structure between resin pipes. ing. Even with such a low torque, sufficient water-stopping properties (liquid-tightness) can be obtained. Although the mechanism is not necessarily clear, it is thought that the stress applied to the joint between the tubes 10 and 20 can be uniformly distributed by elastically deforming the coating layer 34 by tightening the bolt 40 and nut 41.
This can prevent fluid such as water flowing inside the pipes 10 and 20 from leaking from the joints (specifically between the metal pipe 10 and the packing 50 and between the packing 50 and the resin pipe 20). .
By setting the tightening torque low, it is possible to avoid damage to each member of the pipe joint structure 1 (for example, the packing 50 and the coating layer 34). Furthermore, the metal core material 33 ensures the required strength of the loose flange 30.

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、金属管10及び樹脂管20のうち少なくとも一方のフランジが、金属芯材及び樹脂含有被覆層を含むルーズフランジであればよい。金属管10のフランジが、金属芯材及び樹脂含有被覆層を含むルーズフランジによって構成されていてもよい。金属管10のフランジ及び樹脂管20のフランジが、共に金属芯材及び樹脂含有被覆層を含むルーズフランジによって構成されていてもよい。金属管10のフランジは、金属芯材及び樹脂含有被覆層を含むルーズフランジによって構成され、樹脂管20のフランジは、樹脂管20と一体の樹脂又は金属によって構成されていてもよい。
被覆層34の強化繊維は、ガラス繊維に限らず、炭素繊維でもよい。
被覆層34が樹脂だけで構成され、強化繊維を含んでいなくてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit thereof.
For example, the flange of at least one of the metal tube 10 and the resin tube 20 may be a loose flange including a metal core material and a resin-containing coating layer. The flange of the metal tube 10 may be constituted by a loose flange including a metal core material and a resin-containing coating layer. The flange of the metal tube 10 and the flange of the resin tube 20 may both be formed by loose flanges containing a metal core material and a resin-containing coating layer. The flange of the metal tube 10 may be configured by a loose flange including a metal core material and a resin-containing coating layer, and the flange of the resin tube 20 may be configured of resin or metal integral with the resin tube 20.
The reinforcing fibers of the covering layer 34 are not limited to glass fibers, and may be carbon fibers.
The covering layer 34 may be composed only of resin and may not contain reinforcing fibers.

実施例を説明する。なお、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。
実施例1では、図1と同様の管継手構造を作り、止水性を調べた。
第1管10としては、フランジ付きステンレス鋼管(SUS304)からなる金属管(1)を用いた。管径は、呼び径75Aであった。
第2管20としては、積水化学株式会社製プラントハイパーBKの直管及び短管F型を接合したポリエチレン管からなる樹脂管(2)を用いた。
An example will be explained. Note that the present invention is not limited to the following examples.
In Example 1, a pipe joint structure similar to that shown in FIG. 1 was made, and its water-stopping properties were examined.
As the first tube 10, a metal tube (1) made of a flanged stainless steel tube (SUS304) was used. The pipe diameter was a nominal diameter of 75A.
As the second pipe 20, a resin pipe (2) made of a polyethylene pipe made by joining a straight pipe and a short pipe F type of Plant Hyper BK manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. was used.

前記樹脂管のフランジとして、芯材を樹脂被覆したルーズフランジを作製した。
芯材の材質はSS400であった。芯材のサイズは、外径179mm、内径101mm、厚み12mmであった。該芯材の全表面に厚み3mmの被覆層を被覆した。被覆層は、ポリプロピレン70質量%、ガラス繊維30質量%を含有する繊維強化樹脂であった。
ルーズフランジの全体サイズは、外径185mm、内径95mm、厚み18mmであった。中心径(ルーズフランジの中心からボルト穴32の中心までの距離の2倍)は、150mmであった。
金属管と樹脂管の間に挟むパッキンとしては、実施形態(図5)と同じく、2つの環状突起52,53を有するEPDM製パッキンを用いた。
A loose flange whose core material was coated with resin was prepared as the flange of the resin pipe.
The material of the core material was SS400. The core material had an outer diameter of 179 mm, an inner diameter of 101 mm, and a thickness of 12 mm. A coating layer having a thickness of 3 mm was applied to the entire surface of the core material. The coating layer was a fiber reinforced resin containing 70% by mass of polypropylene and 30% by mass of glass fiber.
The overall size of the loose flange was 185 mm in outer diameter, 95 mm in inner diameter, and 18 mm in thickness. The center diameter (twice the distance from the center of the loose flange to the center of the bolt hole 32) was 150 mm.
As the packing sandwiched between the metal tube and the resin tube, an EPDM packing having two annular protrusions 52 and 53 was used, as in the embodiment (FIG. 5).

これらの管、ルーズフランジ及びパッキンを図1のように組み、ボルト40及びナット41で締め付け、接合状態の管継手構造を得た。初期締め付けトルクは50N・mとした。
該管継手構造に対して1MPaの静水圧(内圧)を加えた状態で30分経過した後、ボルト及びナットの締め付けトルクを5N・mずつ段階的に低下させた。そして、目視観察によって、管どうしの継ぎ目部分から漏水が無かった最低の締め付けトルク(最低止水トルク)を測定した。測定結果は、5N・mであった。
当該ルーズフランジは、被覆層からなる樹脂部分を含むために金属製フランジよりも弾性変形されやすい。該弾性変形によって、ボルト締め付けの応力が均一に分布されることで、締め付けトルクが低くても高い止水性(液密性)が得られたと考えられる。
測定後、管継手構造の接合状態を解除し、パッキンを目視で観察したところ、破損、傷などの損傷は見られなかった。
These pipes, loose flanges, and packing were assembled as shown in FIG. 1, and tightened with bolts 40 and nuts 41 to obtain a jointed pipe joint structure. The initial tightening torque was 50 N·m.
After 30 minutes had passed while a hydrostatic pressure (internal pressure) of 1 MPa was applied to the pipe joint structure, the tightening torque of the bolts and nuts was gradually decreased by 5 N·m. Then, by visual observation, the lowest tightening torque (minimum water stop torque) at which no water leaked from the joint between the pipes was measured. The measurement result was 5 N·m.
Since the loose flange includes a resin portion made of a coating layer, it is more easily deformed elastically than a metal flange. It is thought that the elastic deformation uniformly distributed the stress of bolt tightening, resulting in high water-tightness (liquid-tightness) even when the tightening torque was low.
After the measurement, the jointed state of the pipe joint structure was released and the packing was visually observed, and no damage such as breakage or scratches was observed.

[比較例1]
比較例1では、実施例1の樹脂被覆ルーズフランジに代えて、被覆無しの金属(SUS304)製ルーズフランジを用いた。
また、第1管として、実施例1の金属管(1)に代えて、金属フランジ付きポリエチレン管(PE100準拠)、呼び径75Aの樹脂管(1)を用いた。
それ以外の部材構成は実施例1と同じとし、樹脂管(1)と樹脂管(2)を接続した。
試験及び評価方法は実施例1と同じであった。その結果、最低止水トルクは20N・mであった。パッキンの損傷は見られなかった。
[Comparative example 1]
In Comparative Example 1, an uncoated metal (SUS304) loose flange was used in place of the resin-coated loose flange of Example 1.
Moreover, as the first pipe, instead of the metal pipe (1) of Example 1, a polyethylene pipe (based on PE100) with a metal flange and a resin pipe (1) with a nominal diameter of 75A was used.
The other component configurations were the same as in Example 1, and the resin pipe (1) and resin pipe (2) were connected.
The testing and evaluation methods were the same as in Example 1. As a result, the minimum water stop torque was 20 N·m. No damage to the packing was observed.

[比較例2]
比較例2では、実施例1のパッキンに代えて、環状突起52,53が無く、両面全体が平坦なEPDM製パッキンを用いた。
それ以外の部材構成は比較例1と同じとし、樹脂管(1)と樹脂管(2)を接続した。
試験及び評価方法は実施例1と同じであった。その結果、最低止水トルクは50N・mであった。パッキンの損傷は見られなかった。
[Comparative example 2]
In Comparative Example 2, instead of the packing used in Example 1, an EPDM packing having no annular protrusions 52 and 53 and having flat surfaces on its entirety was used.
The other component configurations were the same as in Comparative Example 1, and the resin pipe (1) and resin pipe (2) were connected.
The testing and evaluation methods were the same as in Example 1. As a result, the minimum water stop torque was 50 N·m. No damage to the packing was observed.

[比較例3]
比較例3では、実施例1の樹脂管(2)に代えて、フレア部(鍔部)を有するスタブエンドを溶接した鋼管からなる金属管(2)を用いた。スタブエンド及び鋼管の材質はSUS304であった。
また、実施例1の樹脂被覆ルーズフランジに代えて、比較例1と同様の、被覆無しの金属(SUS304)製ルーズフランジを用いた。
それ以外の部材構成は実施例1と同じとし、金属管(1)と金属管(2)を接続した。
試験及び評価方法は実施例1と同じであった。その結果、最低止水トルクは15N・mであった。パッキンには破壊、傷が発生していた。
[Comparative example 3]
In Comparative Example 3, instead of the resin pipe (2) of Example 1, a metal pipe (2) made of a steel pipe to which a stub end having a flared part (flange part) was welded was used. The material of the stub end and steel pipe was SUS304.
Moreover, in place of the resin-coated loose flange of Example 1, a metal (SUS304) loose flange without coating, similar to Comparative Example 1, was used.
The other components were the same as in Example 1, and the metal tube (1) and metal tube (2) were connected.
The testing and evaluation methods were the same as in Example 1. As a result, the minimum water stop torque was 15 N·m. The packing was damaged and damaged.

[比較例4]
比較例4では、実施例1のパッキンに代えて、比較例2と同様の、環状突起52,53が無く、両面全体が平坦なEPDM製パッキンを用いた。
それ以外の部材構成は比較例3と同じとし、金属管(1)と金属管(2)を接続した。
試験及び評価方法は実施例1と同じであった。その結果、最低止水トルクは35N・mであった。パッキンには破壊、傷が発生していた。
[Comparative example 4]
In Comparative Example 4, instead of the packing in Example 1, an EPDM packing similar to Comparative Example 2, which did not have the annular protrusions 52 and 53 and whose entire surfaces were flat, was used.
The other component configurations were the same as in Comparative Example 3, and the metal tube (1) and metal tube (2) were connected.
The testing and evaluation methods were the same as in Example 1. As a result, the minimum water stop torque was 35 N·m. The packing was damaged and damaged.

[比較例5]
比較例5では、実施例1の樹脂被覆ルーズフランジに代えて、比較例1と同様の、被覆無しの金属(SUS304)製ルーズフランジを用いた。
それ以外の部材構成は実施例1と同じとし、金属管(1)と樹脂管(2)を接続した。
試験及び評価方法は実施例1と同じであった。その結果、最低止水トルクは30N・mであった。パッキンの損傷は見られなかった。
[Comparative example 5]
In Comparative Example 5, instead of the resin-coated loose flange of Example 1, an uncoated metal (SUS304) loose flange similar to Comparative Example 1 was used.
The other components were the same as in Example 1, and the metal tube (1) and resin tube (2) were connected.
The testing and evaluation methods were the same as in Example 1. As a result, the minimum water stop torque was 30 N·m. No damage to the packing was observed.

[比較例6]
比較例6では、実施例1のパッキンに代えて、環状突起52,53が無く、両面全体が平坦なEPDM製パッキンを用いた。
それ以外の部材構成は比較例5と同じとし、金属管(1)と樹脂管(2)を接続した。
試験及び評価方法は実施例1と同じであった。その結果、最低止水トルクは40N・mであった。パッキンの損傷は見られなかった。
[Comparative example 6]
In Comparative Example 6, instead of the packing of Example 1, an EPDM packing without the annular protrusions 52 and 53 and whose entire surfaces were flat was used.
The other component configurations were the same as in Comparative Example 5, and the metal tube (1) and resin tube (2) were connected.
The testing and evaluation methods were the same as in Example 1. As a result, the minimum water stopping torque was 40 N·m. No damage to the packing was observed.

下記の表1は、実施例1及び比較例1~6の内容をまとめたものである。一方の管のフランジとして金属芯材と樹脂被覆層を含むルーズフランジを用いることで、締め付けトルクが低くても十分な止水性を確保できることが確認された。

Figure 0007372804000001
Table 1 below summarizes the contents of Example 1 and Comparative Examples 1 to 6. It was confirmed that by using a loose flange containing a metal core material and a resin coating layer as the flange of one of the pipes, sufficient water-stopping performance could be ensured even with a low tightening torque.
Figure 0007372804000001

本発明は、例えば工場配管における管継手に適用できる。 The present invention can be applied to, for example, pipe joints in factory piping.

1 管継手構造
10 金属管(第1管)
13 フランジ
13b ボルト穴
20 樹脂管(第2管)
21 環状突起
23 鍔部
30 ルーズフランジ
31 中心穴
32 ボルト穴
33 芯材
34 被覆層
40 ボルト
41 ナット
50 パッキン
51 中心穴
52,53 環状凸部
54 ボルト穴
1 Pipe joint structure 10 Metal pipe (first pipe)
13 Flange 13b Bolt hole 20 Resin pipe (second pipe)
21 Annular projection 23 Flange 30 Loose flange 31 Center hole 32 Bolt hole 33 Core material 34 Covering layer 40 Bolt 41 Nut 50 Packing 51 Center hole 52, 53 Annular protrusion 54 Bolt hole

Claims (4)

樹脂管と金属管とが、これら管のフランジどうしのボルト接合によって接合される管継手構造であって、
前記樹脂管及び金属管のうち少なくとも一方の管のフランジが、金属からなる環状の芯材と前記芯材を覆う被覆層とを備えたルーズフランジであり、前記被覆層が熱可塑性樹脂を主成分として含有し、強化繊維を10質量%以上含有することを特徴とする管継手構造。
A pipe joint structure in which a resin pipe and a metal pipe are joined by bolting the flanges of these pipes,
The flange of at least one of the resin pipe and the metal pipe is a loose flange including an annular core material made of metal and a coating layer covering the core material, and the coating layer is mainly made of thermoplastic resin. A pipe joint structure characterized by containing reinforcing fibers as a component in an amount of 10% by mass or more .
前記樹脂管と前記金属管との間に設けられた環状のパッキンを更に備え、前記パッキンの両面にはそれぞれ2以上の環状凸部が形成されている請求項1に記載の管継手構造。 The pipe joint structure according to claim 1, further comprising an annular packing provided between the resin pipe and the metal pipe, and two or more annular protrusions are formed on both sides of the packing. 前記パッキンが、エチレンプロピレンジエンゴムを含有する請求項2に記載の管継手構造。 The pipe joint structure according to claim 2 , wherein the packing contains ethylene propylene diene rubber. 前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である請求項1~3の何れか1項に記載の管継手構造。 The pipe joint structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic resin is a polyolefin resin.
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