JPH11287378A - 分岐管 - Google Patents

分岐管

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JPH11287378A
JPH11287378A JP10091726A JP9172698A JPH11287378A JP H11287378 A JPH11287378 A JP H11287378A JP 10091726 A JP10091726 A JP 10091726A JP 9172698 A JP9172698 A JP 9172698A JP H11287378 A JPH11287378 A JP H11287378A
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Hiroshi Murayama
弘 村山
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/02Branch units, e.g. made in one piece, welded, riveted

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水力発電所の水圧管路等に用いられる分岐管
において、分岐部分に設けられる三日月形の補強部材を
寸法形状を小形化して、材料費の低減を図ることであ
る。 【解決手段】 主管1と枝管2、3の接合部における枝
管2、3の大径シェル2d、3dを、枝管側シェル片2
1 、3d1 と主管側シェル片2d2 、3d2 の2部材
を接合部10、11で接合することにより形成し、三日
月形の補強部材8を上記枝管側シェル片2d1 、3d1
の交截部6の内側に設け、上記補強部材8の両端を交截
部6の両端の接合箇所9a、9aに達せしめた構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、水力発電所の水
圧管路や流体機械等の水力施設において、液体の分流又
は合流のために用いられる分岐管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水力発電所の水圧管路や液体機械におい
ては、分岐管内部で生じる流体のエネルギー損失が無視
できない大きさとなるため、これを極力低減することが
要求される。
【0003】一方、このような分岐管はいくつかの管部
分を接合することにより構成されるが、その接合部にお
ける流体圧力等に起因する力の均衡を保つために、何ら
かの補強手段を施す必要がある。その補強が適切でない
場合には、分岐管の構造部分に高い応力を生じ、破壊の
原因となる。
【0004】以上のような分岐管のエネルギー損失、あ
るいは接合部に生じる力又は応力は、分岐管の形状及び
構造によってその特性が規定される。
【0005】図3に示した従来例(特公昭36−108
80号公報参照)の分岐管は、1本の主管1と、これよ
り小径の2本の枝管2、3とを接合して構成される。ま
た、主管1に3本の枝管を接合する場合もある(特公昭
59−44877号公報参照)。
【0006】主管1は円筒状の主管片1aと円錐状の主
管片1Aとを接合して構成され、その円錐状の主管片1
Aは、それぞれ円錐状の小径シェル1bと大径シェル1
cとを段差なく接合して構成される。その小径シェル1
bと上記の円筒状の主管片1aとが段差なく接合され
る。
【0007】各主管2、3は、円筒状の枝管片2a、3
aと、円錐状の枝管片2A、3Aとを接合して構成さ
れ、その円錐状の枝管片2A、3Aは、それぞれ円錐状
の小径シェル2b、3b、中径シェル2c、3c及び大
径シェル2d、3dをそれぞれ段差なく接合して構成さ
れる。その小径シェル2b、3bと上記の円筒状の枝管
片2a、3aとが段差なく接合される。
【0008】上記の円錐状の主管片1Aと2本の円錐状
の枝管片2A、3Aとは、主管片1Aの直径より大きい
直径を有する1つの共通の仮想球5に外接する形状に形
成されることにより、枝管片2A、3Aの大径シェル2
d、3d相互間に交截部6が生じると共に、主管片1A
と2本の枝管片2A、3Aの三者がすき間無く接合され
る。また主管1側から枝管2、3の分岐点7(交截部6
の最も深く凹入した点)に近づくにつれて管の直径が漸
増する。
【0009】上記の交截部6に三日月形の補強部材8の
外周円弧部8aが挟着され、接合される。補強部材8の
内周円弧部8bは分岐管の内部に突き出し、その両端
は、交截部6の両端、即ち主管片1Aと、2つの枝管片
2A、3Bの三者の接合箇所9に達する。
【0010】上記のような構造により、分岐管内部で生
じる流体のエネルギー損失の低減がはかられると共に、
補強部材8はその断面内に主として引張応力のみが発生
するため使用材料の量の低減がはかられる。
【0011】上記の補強部材8のように、隣接する2つ
の枝管2、3の交截部6に取付けられる形式の分岐管に
おいては、その補強部材8に流体の圧力に起因する引張
力等がその板厚方向に作用するためラメラティア等の割
れが発生する恐れがあり、これを防止するために、その
材料が一般の鋼材ではなく、いわゆる耐ラメラティア鋼
材のように前記の力学条件に耐えうる性能を有するもの
が使用される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の分岐管にお
いては、三日月形の補強部材8が隣接する2つの枝管
2、3の大径シェル2d、3d相互間の交截部6に設け
られ、その両端は主管片1Aと2つの枝管2A、3Aの
三者の接合箇所9に達している。このため、特に、管路
口径の大きい場合には、上記補強部材8の寸法が大きく
なり、その材料費が高くつく。また、流体圧が高い場合
は、使用材料が極めて厚くなるので、材料費が一層高く
つき、分岐管の建造費が著しく高価になる問題がある。
【0013】材料費を低減する対策として、補強部材8
を複数の小部材の接合により構成する方法が考えられる
が、接合費用の増加が避けられないので、有効な対策と
はならない。
【0014】一方、分岐管における流体のエネルギー損
失をより小さくすることは常に追求される課題であり、
また例えば揚水式発電所の水圧管路に用いられる分岐管
のように分流と合流の両方で用いられるような場合は、
どの場合においても流体のエネルギー損失のより小さい
ことが強く要求されるようになっている。
【0015】この発明の課題は、三日月形の補強材の寸
法を従来のものに比べて小さくし、その材料費及び分岐
管の建造費を低減すると共に、分流時においても合流時
においても、分岐管内部で生じる流体のエネルギー損失
を従来のものより低減できる分岐管を提供することであ
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、1本の主管と、これに接合された複
数本の枝管とから成り、上記の主管と枝管は該主管より
大径の1つの共通の仮想球に外接する円錐状の主管片と
円錐状の枝管片とを有し、上記の枝管片は、大径シェ
ル、中径シェル及び小径シェルを接合して形成されると
共に、上記大径シェルは隣接する他の枝管片の大径シェ
ルとの間に生じる交截部を有し、上記の主管片と上記の
各枝管片の大径シェルとが接合され、上記交截部にその
内側に突き出した三日月状の補強部材を設けてなる分岐
管において、上記枝管片の大径シェルは、上記主管片と
接合される主管側シェル片と、上記中径シェルと接合さ
れる枝管側シェル片を接合することにより構成され、上
記の補強部材は上記枝管側シェル片の交截部に設けら
れ、その両端が上記両シェル片の接合部又はその近傍に
達した構成とした。
【0017】
【作用】この発明によると、各枝管の枝管片の大径シェ
ルが、主管側シェル片と中径シェル側シェル片とを接合
することにより構成されるので、分流の場合は主管から
各枝管に至るまで、また合流の場合は各枝管から主管に
至るまでの流路の方向転換角が緩やかになり、流体の方
向転換が円滑に達成される。
【0018】一方、上記のような構造によると、補強部
材の両端部附近における発生応力が大きくなく、その結
果補強部材を従来より相当小形化しても、分岐管全体の
強度に影響を及ぼさない。
【0019】なお、補強部材があまり小さくなると、整
流効果を失うことになり好ましくないが、その両端点が
上記両シェル片の接合箇所又はその近傍に達する程度で
ある場合は、整流効果を有し、エネルギー損失の増大を
避けることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図1に示した第1実施形態の
分岐管は前述の従来例と同様に、主管1と、これより小
径の2本の枝管2、3とを接合してなる。主管1は円筒
状の主管1aと円錐状の主管片1Aとを接合して構成さ
れ、その円錐状の主管片1Aは、それぞれ円錐状の小径
シェル1bと大径シェル1cとを段差なく接合して構成
される。その小径シェル1bと上記の円筒状の主管片1
aとが段差なく接合される。
【0021】各枝管2、3は、それぞれ円筒状の枝管片
2a、3aと、円錐状の枝管片2A、3Aとを接合して
構成され、その円錐状の枝管片2A、3Aは、それぞれ
円錐状の小径シェル2b、3b、中径シェル2c、3c
及び大径シェル2d、3dをそれぞれ段差なく接合して
構成される。その小径シェル2b、3bと上記の円筒状
の枝管片2a、3aとが段差なく接合される。
【0022】上記の主管片1Aと2本の枝管片2A、3
Aとは、主管片1Aの直径より大きい直径を有する1つ
の共通の仮想球5に外接する形状に形成されることによ
り、枝管片2A、3Aの大径シェル2d、3d相互間に
交截部6a、6bが生じると共に、主管片1Aと2本の
枝管片2A、3Aの三者がすき間無く接合される。ま
た、主管1側から、枝管2、3の分岐点7(交截部6a
の最も凹入した点)に近づくにつれて管の直径が漸増す
る。
【0023】以上の構成は従来例と同じであるが、以下
の構成においては相違がある。即ち、相違点の第1は、
上述の枝管片2A、3Aの大径シェル2d、3dが、枝
管片2A、3Aの中径シェル2c、3cと接合される枝
管側シェル片2d1 、3dと、主管片1Aの大径シェ
ル1cと接合される主管側シェル片2d、3d2
が、接合部10、11において段差なく接合することに
より構成された点である。これらの枝管側シェル片2d
1 、3d1 は、交截部6aを有し、また主管側シェル片
2d2 、3d2 は、交截部6bを有する。
【0024】また、相違点の第2は、補強部材8の大き
さである。即ち、この場合の補強部材8は、三日月形を
なしている点で従来と共通しているが、その寸法は従来
のものに比べて相当小形化され、その外周円弧部8aが
前記の枝管側シェル片2d1、3d1 の交截部6aに挟
着され接合される。補強部材8の内周円弧部8bは、分
岐管の内部に突き出し、その両端は枝管側シェル片2d
1 、3d1 の交截部6aの両端、即ち枝管側シェル片2
1 、3d1 と主管側シェル片2d2 、3d2との接合
部10、11と、交截部6aの両端との2箇所の接合箇
所9a、9aに達する。
【0025】上記補強部材8の両端は、厳密に2箇所の
接合箇所9a、9aに一致する必要は必ずしも無く、接
合箇所9a、9aの近傍に位置させることで、実質的に
同一の作用効果を奏することができる。但し、工作上の
手数を考慮すると、接合箇所9a、9aに達するように
設定することが望ましい。
【0026】なお、図1において、大径シェル2d2
3d2 の交截部6bの両端点を符号9b、9bで示す。
【0027】上記のように構成することにより、補強部
材8の寸法は、従来例に比べて相当小さい寸法となる。
図2(a)は、従来例の寸法の長い補強部材8を用いた
場合の応力分布を示すものであり、図2(b)は上記の
実施形態の寸法の短い補強部材8を用いた場合の応力分
布図である。これらの応力分布図は、補強部材8の各部
の応力σを基準応力(σ0 =1)に対する比率(σ/σ
0 )で表したものである。
【0028】両者を比較すると、この実施形態の場合の
ように、寸法の短い補強材8を用いた場合でも著しい応
力増加のないことが確認できる。また、補強部材8の端
部において、従来の場合は、接合箇所9に至る長い範囲
において応力の発生が認められるのに対し、この実施形
態の場合は、接合箇所9aまでの短い範囲において応力
が十分に小さくなっていることが確認できる。即ち、こ
の発明による補強部材8は、従来のものに比べて寸法が
相当小さいにもかかわらず、分岐管の安定性を低下させ
ないということができる。
【0029】また、流れの方向が主管1から枝管2、3
の方向、即ち分流である場合と、枝管2、3から主管1
の方向、即ち合流である場合に分けて、分岐管における
エネルギー損失係数の検討結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】上記の表1からわかるように、分流及び合
流のいずれの場合も従来例に比べこの実施形態の方がエ
ネルギー損失係数が小さい。
【0032】
【発明の効果】以上のように、この発明は各枝管片の大
径シェルを、主管側シェル片と中径シェル側シェル片と
を接合して形成したことにより、分流及び合流のいずれ
の場合も流体の方向転換が円滑に行われる。このため、
補強部材の寸法を従来に比べて相当小形化しても分岐管
全体の強度を従来と同様に維持することができる。ま
た、上記の流体の方向転換の円滑化と補強部材の小形化
とが相いまって、分流、合流いずれの場合にも分岐管に
おける流体のエネルギー損失が著しく低減される。更
に、補強部材が小形化されることにより、材料費及び分
岐管の建造費が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 第1実施形態の横断平面図 (b) 同上の縦断正面図
【図2】(a) 従来例の応力分布図 (b) 第1実施形態の場合の応力分布図
【図3】(a) 従来例の横断平面図 (b) 同上の縦断正面図
【符号の説明】
1 主管 1a 主管片 1b 小径シェル 1c 大径シェル 1A 主管片 2 枝管 2a 枝管片 2b 小径シェル 2c 中径シェル 2d 大径シェル 2d1 枝管側シェル片 2d2 主管側シェル片 2A 枝管片 3 枝管 3a 枝管片 3b 小径シェル 3c 中径シェル 3d 大径シェル 3d1 枝管側シェル片 3d2 主管側シェル片 3A 枝管片 4 枝管 4a 枝管片 4b 小径シェル 4c 中径シェル 4d 大径シェル 4d1 枝管側シェル片 4d2 主管側シェル片 4A 枝管片 5 仮想球 6 交截部 6a、6b 交截部 7 分岐点 8 補強部材 8a 外周円弧部 8b 内周円弧部 9 接合箇所 10、11 接合部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1本の主管と、これに接合された複数本
    の枝管とから成り、上記の主管と枝管は該主管より大径
    の1つの共通の仮想球に外接する円錐状の主管片と円錐
    状の枝管片とを有し、上記の枝管片は、大径シェル、中
    径シェル及び小径シェルを接合して形成されると共に、
    上記大径シェルは隣接する他の枝管片の大径シェルとの
    間に生じる交截部を有し、上記の主管片と上記の各枝管
    片の大径シェルとが接合され、上記交截部にその内側に
    突き出した三日月状の補強部材を設けてなる分岐管にお
    いて、上記枝管片の大径シェルは、上記主管片と接合さ
    れる主管側シェル片と、上記中径シェルと接合される枝
    管側シェル片を接合することにより構成され、上記の補
    強部材は上記枝管側シェル片の交截部に設けられ、その
    両端が上記両シェル片の接合部又はその近傍に達してい
    る分岐管。
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