JPH11294658A - 可とう伸縮継手及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地中に埋設して使用した場合にも埋設土圧に耐
え得るに十分な耐外圧性を有し、地震時に発生する比較
的大きな圧縮ないし伸長歪みを与える変形を許容すると
共に８５℃を超える高温水や原油、加熱された重油等の
流体との接触によっても変質、劣化等の問題を生じるこ
とのない耐久性に優れた可とう伸縮継手を提供する。 【解決手段】ベローズ状金属筒１にて構成され、通過流
体と接触する内層、及び少なくとも１層の補強ゴム材料
層と少なくとも１層の非補強ゴム材料層にて構成される
外層を備えた可とう伸縮継手であって、前記補強ゴム材
料層の内側において前記ベローズ状金属筒１に隣接する
非補強ゴム材料層として発泡ゴム層３が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管を接続する継
手であって、耐薬品性が極めて高く、かつ地震等により
生じる不等沈下に基づく配管の相対移動により発生する
配管の破壊や配管接続部の空隙からの内部の流体の漏洩
を防止する可とう伸縮継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】施工時の変位、地盤の不等沈下による接
続配管自体もしくはその接続部の破損を防止すると可と
う伸縮継手であって、地震時に発生する継手を構成する
材料に比較的大きな圧縮ないし伸長歪みを与える変形を
許容する可とう伸縮継手として特願平８−８０６７２が
知られている。

【０００３】上記の可とう伸縮継手は流体と接触する内
層はゴム材料で構成されており、対象となる流体に応じ
て選択される別個の材料を使用しなければならず、生産
工程やその管理が煩雑である。しかも、原油等の送液に
使用すると原油含有成分であるＢＴＸ等の成分により、
内層を構成するゴム材料が膨潤等の変質、劣化を生じ、
また近時要求される８５℃を超える高温水の送液におい
ては水に含まれる酸素により劣化するという問題も有し
ている。

【０００４】送られる流体との接触による変質、劣化等
の問題を解消する技術として、ベローズ状の金属筒を使
用する継手が知られている（空気調和・衛生工学会規格
ＨＡＳＳ００６（丸善株式会社））。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ベローズ状金
属筒を使用した上記の継手は、地中に埋設して使用した
場合には埋設土圧に耐え得るに十分な耐外圧性を備えて
おらず、また外層としてＳＵＳ製のブレードを使用して
いるために伸長率も小さく、従って大きな伸長歪みを伴
う不等沈下等の場合には接続している配管自体もしくは
配管の接続部に大きな応力を生じて破損を起こす虞があ
る。

【０００６】また、上記の技術において外層として使用
するＳＵＳ製のブレードに代えてゴム材料を使用して
も、内部に高温の流体を通過させるとゴム材料層が熱劣
化するために交換頻度を多くする必要がある。

【０００７】本発明の目的は、地中に埋設して使用した
場合にも埋設土圧に耐え得るに十分な耐外圧性と高圧に
て流体を通過させる場合の耐内圧性を有し、地震時に発
生する比較的大きな圧縮ないし伸長歪みを与える変形を
許容すると共に８５℃を超える高温水や原油、加熱され
た重油等の流体との接触によっても変質、劣化等の問題
を生じることの少ない、耐久性に優れた可とう伸縮継手
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の可とう継手は、
ベローズ状金属筒にて構成され、通過流体と接触する内
層、及び少なくとも１層の補強ゴム材料層と少なくとも
１層の非補強ゴム材料層にて構成される外層を備えた可
とう伸縮継手であって、前記補強ゴム材料層の内側にお
いて前記ベローズ状金属筒に隣接する非補強ゴム材料層
は発泡ゴム層であることを特徴とする断熱性を有する可
とう伸縮継手に関するものである。

【０００９】本発明の可とう継手は、構成上、一般的な
ゴム可とう継手が有する特徴を有すると同時に、最も大
きな特徴として、通過流体と接触する内層としてベロー
ズ状金属筒を使用し、これに隣接する非補強ゴム材料層
として発泡ゴム層を備えている。かかる構成により、特
に下記の効果が得られる。

【００１０】ｉ）高温の流体を通過させても、発泡ゴム
の断熱性により、補強ゴム層、非補強ゴム層が熱劣化を
受けず、寿命の長い可とう伸縮継手が得られる。

【００１１】ｉｉ）発泡ゴム自体も弾性を有するために
継手の可とう性は維持される。

【００１２】ｉｉｉ）通過流体が直接ゴムやエラストマ
ーを含む外層と接触しないために、熱水を通過させる場
合の酸素、原油を通過させる場合のＢＴＸ等の化学成分
による劣化を受けない。

【００１３】「隣接する」とは、直接接触する構造に限
定されず、接着改良のためのプライマーないし接着剤層
が存在する場合も含む意味である。

【００１４】本発明の前記発泡ゴム層は発泡シリコンゴ
ム層であることが好ましい。

【００１５】シリコンゴムは加工が容易であり、特にベ
ローズ状金属筒の凹部にも原料ゴムを加工することが容
易である。また、シリコンゴムは耐熱性が高く、高温の
流体を通過させても発泡ゴム層自体が劣化・変質せず、
かつそれ自体が柔軟であるために継手の可とう性を損な
うことなく外層を有効に保護する。

【００１６】本発明の可とう伸縮継手において、前記補
強ゴム材料層は周方向に内層を被覆するように配設され
た金属線材を含む第１の補強ゴム材料層、繊維を含み、
前記第１の補強ゴム材料層の内側に設けられた第２の補
強ゴム材料層、及び繊維を含み、前記第１の補強ゴム材
料層の外側に設けられた第３の補強ゴム材料層を備えた
ものであることが好ましい。

【００１７】これらの補強ゴム材料層は送液に伴う内部
の圧力、埋設時等に負荷される土圧等の外部の圧力、施
工後に不等沈下等により受ける応力等から継手の破損や
問題となるような変形を有効に防止する。

【００１８】本発明の可とう伸縮継手には両端部に少な
くともフランジ部材とガスケット部材を含む接続部材が
設けられており、前記ガスケット部材は金属プレートを
含み、前記ベローズ状金属筒は前記金属プレートに固着
されていることが好適である。接続部材自体の構造は何
ら限定されるものではなく、継手に一般的に使用される
接続構造、接続部材は限定なく使用可能であるが、フラ
ンジ構造が簡単でありかつコスト的にも安価であり好ま
しい。

【００１９】本発明は、ベローズ状金属筒にて構成さ
れ、通過流体と接触する内層、少なくとも１層の補強ゴ
ム材料層と少なくとも１層の非補強ゴム材料層にて構成
される外層、並びに両端部に少なくともフランジ部材と
金属プレートを含むガスケット部材よりなる接続部材が
設けられ、前記補強ゴム材料層の内側において前記内層
のベローズ状金属筒に隣接する非補強ゴム材料層は発泡
ゴム層である可とう伸縮継手の製造方法であって、前記
ベローズ状金属筒の外面に発泡ゴム層を形成する原料を
加工する発泡ゴム層形成工程、前記外層を形成する外層
加工工程、前記ベローズ状金属筒を長さ方向に伸長して
その端部に金属製プレートを固着してガスケット部材を
形成するガスケット部材形成工程、及び前記ベローズ状
金属筒を収縮させてフランジ部材にガスケット部材を係
止させるガスケット部材係止工程を備えていることを特
徴とする可とう継手の製造方法にも関するものである。

【００２０】即ち、本発明は請求項１〜４に記載の可と
う伸縮継手の製造方法に関するものであり、ベローズ状
金属筒の外面に発泡ゴム層を形成する原料を加工する発
泡ゴム層形成工程、並びにベローズ状金属筒を長さ方向
に伸長してその端部に金属製プレートを固着してガスケ
ット部材を形成するガスケット部形成工程と前記ベロー
ズ状金属筒を収縮させてフランジ部材にガスケット部材
を係止させるガスケット部係止工程を備えている点に特
に大きな特徴を有する。

【００２１】かかる製造工程を設けることにより以下の
作用効果が得られる。

【００２２】イ）ベローズ状金属筒の周囲に隣接して通
過流体の熱を遮断して外層の寿命を延長する作用を発揮
する断熱層が形成される。

【００２３】ロ）通過流体とゴムを含む外層との直接の
接触が完全に防止でき、化学物質の影響が回避される。

【００２４】ハ）フランジを有する可とう伸縮継手にお
いては、フランジ部材と金属線材を含む第１の補強ゴム
材料層は係合・接続されている必要があり、ガスケット
部形成はフランジ部材係合接続を含む外層の加工の後に
行う必要があるが、溶接等の高温加熱を伴うガスケット
部の形成が、ベローズ状金属筒を長さ方向に伸長してそ
の端部に金属製プレートを固着する工程を採用すること
によりゴムを含む外層に何ら熱による影響を与えること
なく可能となる。

【００２５】「発泡ゴム層形成工程」とは発泡ゴム層を
形成する原料ゴムコンパウンドをシート状、テープ状、
紐状等に加工してベローズ状金属筒の周囲に巻き付ける
などの方法により貼着する工程、加熱して発泡と架橋を
行わせる工程を含むものである。

【００２６】また、ここにいう「外層加工工程」とは、
ゴム層、補強ゴム材料層を形成する材料を所定の形状、
構造となるように積層する工程と積層した材料を架橋硬
化させる加硫工程を含むものであり、一般的にはマンド
レルと称される円筒金型を使用してその周囲に原材料を
積層し、加熱・加硫することにより行われる。またこの
工程においては、フランジ部材のニップルと金属線材等
の外層構成部材の固着、第２ないしは第３の補強層構成
部材と接続部材構成要素との固着も併せて行うことがで
きる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２８】図１は本発明の断熱層を有する可とう伸縮
継手の１例について長さ方向の断面を示した図である。
この例に示した可とう伸縮継手は端部のフランジ部材を
含む接続部材と可とう部１４を備えたものである。前記
接続部材は接続のためのボルト孔２１を有するフランジ
部材、ガスケット部材、及びこれらに挟持され、外層構
成部材の一部により被覆された端部リング２３よりな
り、フランジ部材はフランジ１９とニップル１７が溶接
により一体化されて構成されている。接続部材はこれ以
外にシール材等の構成要素を含んでいてもよい。

【００２９】また筒状の可とう部１４は、内部側から順
に、通過流体と接触するベローズ状金属筒１、前記ベロ
ーズ状金属筒１の外側に隣接する発泡ゴム層３、内部ゴ
ム層５、第２の補強ゴム材料層７、金属線材９を含む第
１の補強ゴム材料層１１、第３の補強ゴム材料層１３、
及び外皮ゴム層１５より構成されている。第２の補強ゴ
ム材料層、第３の補強ゴム材料層はいずれもゴムと繊維
の複合体にて形成されている。ここにいう「内側」、
「外側」とは可とう継手の中心部に近い方を「内側」、
遠い方を「外側」とする。

【００３０】この例ではガスケット部材は端部リング２
３、フレア部２９にてベローズ状金属筒１と固着されて
いる金属プレート２７より構成されており、端部リング
２３はフランジ外側に延設される内部ゴム層５と第２の
補強ゴム材料層７により巻き込まれた形状にてフランジ
１９の外側端面と金属プレート２７の内側端面とに挟持
された構造を具備したものである。第１の補強ゴム材料
層１１の構成要素である金属線材９の端部はニップル１
７に固着されている。内部ゴム層５と第２の補強ゴム材
料層７をフランジ１９の外側に延設して端部リング２３
に巻き付ける構造、及び金属線材９の端部をニップル１
７に固定する構造により、配管に変位が生じ、可とう継
手が大きな変形を受けた場合でも接続部材と可とう部の
間の破断を防止することができる。

【００３１】断熱性を有する発泡ゴム層３に被覆された
ベローズ状金属筒１とその周囲の外層とは接着、加硫接
着等の手段により一体に成形しても良いが、発泡層を別
個に形成するように別々に製造し、後に組み立てること
が好適である。

【００３２】本発明の可とう伸縮継手の製造方法を図２
に示した例に基づき説明する。ベローズ状金属筒１の周
囲にリボン状に成形した発泡したシリコンゴムコンパウ
ンドをベローズの溝を十分に埋めるように貼り付け、熱
風等の手段により加熱発泡させると同時に架橋・硬化さ
せる。発泡層は断熱性を発揮する限り特に限定されるも
のではないが、断熱性の高さにおいて独立気泡であるこ
とが好適であり、発泡倍率は２〜２０倍程度が好適であ
る。

【００３３】外層は一般的に可とう伸縮継手を製造する
に使用される方法にて製作される。図２に示した例にお
いては、具体的にはマンドレルに内部ゴム層５を形成す
るゴムコンパウンドを巻き付け、その上に第２補強ゴム
材料層７を形成するゴムコンパウンドと繊維の複合され
た材料を巻き付け、その外側にコイル状の金属線材９を
挿通し、金属線材９の間をゴムコンパウンドで埋めて第
１の補強ゴム材料層１１を形成する。ここにおいてフラ
ンジ部材を挿入して金属線材９の端部をニップル１７に
固定する。フランジ部材を中央側に押し込み、フランジ
１９外側に引き出した内部ゴム層５と第２の補強ゴム材
料層７を端部リングに巻き付けて折り返し、押し込んだ
フランジ１９をこの折り返しを乗り越えて端部リングに
当接させる。第１の補強ゴム材料層１１の外側に第３の
補強ゴム材料層１３、外皮ゴム層１５を同様に形成す
る。次いで加熱・加硫して外層とフランジ状の接続部材
を備えた外層と接続部材が一体となった継手とする。

【００３４】マンドレルを取り除き、別途製作した発泡
ゴム層３を有するベローズ状金属筒１を上述の継手に挿
通し、ベローズ状金属筒の一端のフレア部２９に円盤状
の金属プレート２７を溶接等により固着する。図２の例
では金属プレート２７はフレア部２９の外側から溶接に
より固着されている。挿通後、反対側のべローズ状金属
筒１の端部をフランジ１９より外側に伸ばして引きだ
し、同様にそのフレア部２９に円盤状の金属プレート２
７を溶接により固着した後、べローズ状金属筒１を圧縮
することによって図１に例示の可とう伸縮継手が完成さ
れる。図２においては、金属プレートは２つ割り半円状
のものを使用した例が示されているが、これに限定され
るものではなく、円盤状のものを使用してもよい。

【００３５】上記の製造方法において、発泡ゴム層５を
切削、研磨してその外径を外層の内径に合わせることは
好適である。また、一方の金属プレート２７はベローズ
状金属筒１を継手に挿通する前に、あらかじめベローズ
状金属筒１に固着しておくことは好適である。

【００３６】本発明のベローズ状金属筒１及び金属プレ
ート２７を構成する材料は特に限定されるものではな
く、メッキをした鉄、アルミニウム、真鍮、ステンレス
鋼等が使用可能であり、通過させる流体に応じて適宜選
択されるが、一般的にはステンレス鋼を使用することが
耐蝕性の点で好適である。ベローズは径の細い部分と太
い部分が交互に独立した形で設けられたタイプであって
も良いが、連続らせん状に径の太い部分が形成されたも
のでもよく、らせん状のものが製造上好適である。ベロ
ーズ状金属筒の厚さは関係や内圧等を考慮してて適宜設
定されるものであるが、一般的には０．５〜１．０ｍｍ
のものが使用される。

【００３７】ニップル１７、フランジ１９、端部リング
２３の材質もベローズ状金属筒１同様に特に限定される
ものではないが、直接液体と接触することはないので、
コスト等を考慮すると鉄材の使用が好適である。

【００３８】本発明の可とう伸縮継手の外層を構成する
材料について説明する。

【００３９】（１）ゴム材料 補強ゴム材料層、非補強ゴム材料層に使用されるゴム材
料は一般的に可とう伸縮継手に使用されるゴム材料は特
に限定なく使用可能である。これらゴム材料は必要な可
塑剤やプロセスオイル、充填材等と共にバンバリミキサ
ー等の混練装置により混練した上で加硫剤等を添加し、
カレンダー装置等により所定の未加硫ゴムシート状にし
て製造に供する。

【００４０】（２）繊維材料 補強ゴム材料層に使用する繊維材料も一般的に可とう伸
縮継手に使用される繊維材料は特に限定なく使用可能で
ある。上記に例示した第２のゴム材料層、第３のゴム材
料層を有する可とう伸縮継手においてはそれぞれ異なる
構造、特性を有する材料を使用することも好適である。

【００４１】例えば、第２の補強ゴム材料層は送液面に
近く、内圧、熱に対する耐久性等が必要であり、スチー
ルコード等の金属繊維、グラスファイバー等の無機繊
維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維等
の有機繊維の使用が好適である。これらの第２のゴム材
料層に使用する繊維は１方向に配列した太い主繊維と
し、これと交差する細い副繊維を利用して簾状の織物と
し、樹脂等の接着強化処理と未加硫ゴム材料の塗布を行
い、所定の形状に切断して成形に使用することが好適で
ある。第２の補強ゴム材料層は通常複数の主繊維を１そ
う含む繊維層にて構成され、前記主繊維は可とう継手の
長さ方向に対して所定の角度をもって交叉するように交
互に配設される。

【００４２】第３の補強ゴム材料層は可とう伸縮継手の
外面に近く、外部よりの圧力、衝撃力等から継手を保護
する作用を有するものであり、特に高強度を必要としな
いため、使用される繊維材料としてはナイロンやポリエ
ステルの織布が好適であり、第２の補強ゴム材料層に使
用される繊維材料と同様に所定の形状に切断して成形に
使用することが好適である。織布層も前述と同様に構成
繊維が可とう継手の長さ方向に対して所定の角度をもっ
て交叉するように配設される。

【００４３】（３）金属線材 第１の補強ゴム材料層に使用される金属線材の材料も特
に限定されるものではないが、強度、コスト等を考慮す
ると鋼材の使用が好ましい。線材の太さは可とう伸縮継
手に要求される特性、即ち、太さ、圧力、温度等を考慮
して設計される。細いものでは０．５〜２ｍｍ、太いも
のでは１０ｍｍ以上、２０ｍｍ、３０ｍｍの鋼鉄の線材
もが使用され得る。これら金属線材はリング状のものを
複数個使用しても良いが、スプリング状の線材の使用が
好適である。金属線材も必要に応じて表面い接着処理な
いしはプライマー処理をして使用される。

【００４４】（評価）厚さ０．５ｍｍのステンレススチ
ール製のベローズ状金属筒を内層とし、その周囲に厚さ
１５ｍｍのシリコンゴム発泡層を設け、これを内部ゴム
層、第３の補強層、第１の補強層、第２の補強層、外皮
ゴム層を備えた可とう部に挿入し、内部を８５℃の温水
を循環させ、１日後にベローズ状金属筒表面（図１のＡ
点）と内部ゴム層表面（図１のＢ点）の温度を、センサ
ーによりそれぞれ３カ所測定した。結果を表１に示し
た。１カ月の連続試験を行ったが、結果は１日後とほぼ
同じであった。

【００４５】

【表１】 この結果より、ゴム材料を含む層は熱劣化が抑制される
６０℃以下に維持されており、発泡層の効果が明らかで
あった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の断熱層を有する可とう伸縮継手の例に
ついてその長さ方向の構造を示した図。

【図２】本発明の可とう伸縮継手においてベローズ状金
属筒を外層に挿通して端部に金属プレートを固着する状
況を例示した図。

【符号の説明】

１ ベローズ状金属筒 ３ 発泡ゴム層 ７ 第２の補強ゴム材料層 １１ 第１の補強ゴム材料層 １３ 第３の補強ゴム材料層 ２７ 金属プレート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベローズ状金属筒にて構成され、通過流体
   と接触する内層、及び少なくとも１層の補強ゴム材料層
   と少なくとも１層の非補強ゴム材料層にて構成される外
   層を備えた可とう伸縮継手であって、 前記補強ゴム材料層の内側において前記ベローズ状金属
   筒に隣接する非補強ゴム材料層は発泡ゴム層である可と
   う伸縮継手。
2. 【請求項２】前記発泡ゴム層が発泡シリコンゴム層であ
   る請求項１に記載の可とう伸縮継手。
3. 【請求項３】前記補強ゴム材料層は周方向に環状に形成
   された金属線材を含む第１の補強ゴム材料層、繊維を含
   み、前記第１の補強ゴム材料層の内側に設けられた第２
   の補強ゴム材料層、及び繊維を含み、前記第１の補強ゴ
   ム材料層の外側に設けられた第３の補強ゴム材料層を備
   えたものである請求項１又は２に記載の可とう伸縮継
   手。
4. 【請求項４】前記可とう伸縮継手には両端部に少なくと
   もフランジ部材とガスケット部材を含む接続部材が設け
   られており、前記ガスケット部材は金属プレートを含
   み、前記ベローズ状金属筒は前記金属プレートに固着さ
   れている請求項１〜３のいずれかに記載の可とう伸縮継
   手。
5. 【請求項５】ベローズ状金属筒にて構成され、通過流体
   と接触する内層、少なくとも１層の補強ゴム材料層と少
   なくとも１層の非補強ゴム材料層にて構成される外層、
   並びに両端部に少なくともフランジ部材と金属プレート
   を含むガスケット部材よりなる接続部材が設けられ、前
   記補強ゴム材料層の内側において前記内層のベローズ状
   金属筒に隣接する非補強ゴム材料層は発泡ゴム層である
   可とう伸縮継手の製造方法であって、 前記ベローズ状金属筒の外面に発泡ゴム層を形成する原
   料を加工する発泡ゴム層形成工程、前記外層を形成する
   外層加工工程、前記ベローズ状金属筒を長さ方向に伸長
   してその端部に金属製プレートを固着してガスケット部
   材を形成するガスケット部材形成工程、及び前記ベロー
   ズ状金属筒を収縮させてフランジ部材にガスケット部材
   を係止させるガスケット部材係止工程を備えた断熱性を
   有する可とう伸縮継手の製造方法。