JPS597075B2 - 自在管継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基礎台に固定した第１引込管と、それに平行で
あり、また２つの連結管を通じてその継軸と直角方向に
運動可能な可動台に固定した第２引込管とを結合するた
めの、大荷重に耐える自在管継手に関するものである。

一般に球面管継手はよく知られた構造として、容器で構
成され、その内部には引込管と結合の町能な差込口と、
容器内のその内面に球面シールがしっかりとはめ込まれ
た取出口をもっていて、球面シールのシール面は球孔一
半球の形につくられている。

容器の取出口には別の引込管に固定した短管が内側に突
出しており、これに球面シールのシール面と接触する半
球が取付けられている。

カーボンリングと半球の接触する球状シール面方式は、
引込管と結合した容器、および別の連結管と結合した短
管の回転運動だけでなく一定の角運動をも可能にして配
管接続時における融通性をもたせており、したがって球
面シール面の主関節而を横切る角運動を防止する案内装
置を備えていないものである。

また、このように球而管継手は角運動が可能なために球
面シール面の摩耗が激しくその耐久性について特に大き
い負荷の下では使用に供し得ない欠点があった。

たとえば、球面管継手をいわゆる揺動棒式炉の揺動棒に
冷却材を加圧して供給するウオーキングビーム炉の加熱
した鋼塊を動かす揺動棒に用いて、該揺動棒を垂直上下
方向と炉の長手前後方向の組合せ運動をさせる場合には
、球面シール面の摩耗耐久性が要求される。

この種の揺動棒には、冷却のためにたとえば温度が約２
４０℃で３６気圧の高圧水のような冷却材が流されるが
、このような高圧、高温のために自在管継手にはかなり
大きい負荷がかかり、かなりの摩耗があるために、故障
が多発しその修理に問題があった。

本発明は、大荷重に耐え得る自在管継手を新規に提供せ
んとするもので、基礎台に固定した一方向に突出せる第
１引込管に対して、同一方向に突出せる可動台に固定し
た第２引込管を可動台と共に上記方向と直交する平面内
で移動自在に配置し、かつ夫々大略コ状またはＺ状に曲
折してなる第１連結管と第２連結管の夫々の一端部を第
２管継手を介して回転自在に接続する一方、第１連結管
の他端部を第１管継手を介して上記第１引込管に回転自
在に接続すると共に第２連結管の他端部を第３管継手を
介して上記第２引込管に回転自在に接続して、該第２引
込管を第１引込管に対して上記平面内で矩形状の軌跡を
描く角運動をし得るように構成してなる自在管継手にし
て、上記第１、第２、第３の管継手を球面管継手で構成
し、かつ上記第１連結管または第２連結管あるいは第２
球面管継手のいづれか一つの部材に係合して、当該部材
を上記乎面内での移動は自在に許すが、上記一方向への
移動を拘束して常時当該方向の一定位置に保持する第１
案内手段を備える一方、上記第１連結管および第２連結
管が上記平面内で移動する時に当該両者の間を同軸に保
持するように両者を相互に連結する第２案内手段を備え
てなる構成により、上記各球面管継手における主関節面
を横切る角運動を防止して回転運動のみを行わせて該球
面管継手の球面シール面の摩耗を防止するようにしたも
のである。

本発明の自在管継手は、球面管継手と、セラミック材料
等の堅い材料よりなる球面シール面と、第１、第２案内
手段を備えることにより、高温、高圧の重負荷（たとえ
ば２４０℃、３６気圧）時における球面シール面の摩耗
を防止するようにしたものである。

すなわち、通常、球面管継手の観念は、主関節面を横切
る角運動を許容するということを前提とするものである
から、この球面管継手に上記角運動を防止するために案
内手段を設けるという思想は、球面管継手という観念に
相反するものであるが、本発明の如く球面管継手の運動
を案内手段により一方向の主関節面内に制限することに
より、球面シール面の摩耗が球面管継手単独のものより
数倍も減じるという実用上の大きな効果は、球面管継手
と案内手段の無関連性及び構成に対する効果の異質性よ
りからも予測性がないことは明らかである。

しかも、ウオーキングビーム炉等の過酷な条件のもとで
使用される堅い材料よりなる球面管継手の球面シールの
使用寿命の増大という重大課題の解決が、生産性向上の
ために望まれていたにもかかわらず、この課題が長年の
間解決されず、かつこのような解決方法を実施した者が
いないことは本発明が実用上に供し得る十分な耐摩耗性
を付与したという事実と共に本発明のいわゆる進歩性を
実証する一つの根拠とも考えられる。

また、本発明の自在管継手は２つの連結管を相互に結合
する３つの球面管継手のうちの中央の球面管継手だけに
第１、第２の案内手段を設けることにより、３つの球面
管継手全てに対して主関節面を横切る角運動を防止せし
めて、各球面管継手の球面シール面の耐摩耗性を向上せ
しめると共に、中央以外の球面管継手に案内手段を設け
ることを全く不要としたものである。

すなわち、本発明の第１案内手段と第２案内手段の組み
合せは、各球面管継手を同軸に保つために、夫々に案内
手段を設けるのと同じ効果をもたらすものであり、極言
すれば、第２案内手段は、２つの球面管継手を同軸に保
つべく、夫々に設けられるべき２つの案内装置の役割を
１つでもって行なうものである。

したがって、本発明にかかる自在管継手はその構造を簡
単にし、かつその信頼性を大きくしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。

第１図には、一定位置に固定した基礎台１を直方体で表
わしており、これに特定の一方向、すなわちＸ方向に突
出させて固定した第１引込管２が付いている。

それに対して運動可能な可動台としての機械部品３を直
方体で表わし、この機械部品とともに運動可能にＸ方向
に突出させて固定した第２引込管４が取付けられている
。

機械部品３の運動は実線の位置■の他に一点鎖線の３つ
の泣置Ｉ１，Ｉ，ＩＶに描いて示されている。

ウオーキングビーム炉では揺動棒は上方、すなわちＸ方
向と垂直なＺ方向への垂直な運動、それに垂直なＸ方向
とＺ方向に垂直なＹ方向への運動、下方、すなわちＺ方
向への垂直運動、もとの出発点への反体方向への垂直運
動を一行程ずつ連続して行なう。

これらのＹ方向及びＺ方向すなわちＸ方向と垂直な一平
面（ＹＺ）内での運動経路、すなわち矩形状の移動軌跡
は機械部品３のそれぞれの予想位置と矢印を使って第１
図に示されている。

その際に、機械部品３とそれに付属した第２引込管４の
運動はもっぱら第２引込管４のＸ方向の軸に垂直なＹ方
向及びＺ方向の運動平面で行なわれることを前提として
いる。

したがって、この第２引込管４は第１引込管２と平行に
配置される。

これら第１と第２の引込管２と４は２つの犬略コ字状を
なす一対の第１と第２の連結管５，６からなる自在管継
手によって夫々連結される。

第１と第２の連結管５，６は夫々Ｘ方向に向けた一端部
を相互に第２球面管継手７を介して回転自在に接続する
一方、第１連結管５のＸ方向に向けた他端部を第１引込
管２と第１球面管継手８を介して回転自在に接続すると
共に、第２連結管６のＸ方向に向けた他端部を第２引込
管４と第３球面管継手９により回転自在に結合されてい
る。

したがって、基礎台１に固定したＸ方向に突設せる第１
引込管２に対して、可動台３に固定したＸ方向に突出せ
る第２引込管４を可動台３と共にＹ方向及びＺ方向に移
動可に配置し、かつ夫々の両端部をＸ方向に向けた第１
連結管５と第２連結管６の一端部を夫々第２球面管継手
７を介して回転自在に接続する一方、第１連結管５の他
端部を第１球面管継手８を介して第１引込管２に回転自
在に接続すると共に第２連結管６の他端部を第３球面管
継手９を介して第２引込管４に回転自在に接続して、上
記基礎台１に対して上記可動台３をＹ方向及びＺ方向へ
矩形状の軌跡を移動し得るようになる自在管継手が構成
される。

上記の各球面管継手７，８，９は一定の角運動が可能で
あるが本発明によって角運動を除外するために、第２球
面管継手７の作動範囲内に一対の第１と第２の案内千段
１０，２１が設置されている。

すなわち、上記第１連結管５または第２連結管６あるい
は第２球面管継手７のいづれかをＹ方向およびＺ方向の
移動は自在に許すがＸ方向を一定位置Ｘに拘束する第１
案内千段２１を備える一方、上記第１連結管５および第
２連結管６がＹ方向およびＺ方向に移動する時にそれら
の両端を相互に連結して両者を常時同軸配置に保持する
第２案内千段１０を備える。

第２図において、第２案内手段は全体が１０で示された
第２球面管継手７に対する軸案内であり、第１案内手段
は管継手７の運動をその軸に対して垂直な平面に拘束す
るところの全体を２１で示した案内装置である。

第１図は自在管継手全体が前後への回転運動を行なうこ
とを示しており、そして静止摩擦とすべり摩擦が絶えず
変化するために各球面管継手７，８，９には大きい負荷
がかかる。

そのほかにも本発明が前提としているように、温度と圧
力に関して高負荷が加わることもあり得る。

各案内装置１０と２１は自在管継手全体の運動を角運動
成分のない純粋な回転運動に制限することによって自在
管継手の寿命がかなりのびるようになる。

各自在管継手は、例えば第１球面管継手８が第２図の断
面図で示される如き構造よりなり、第１引込管２が容器
の形をした継手部品１２に固定されている。

この部品１２には容器室１３を有し、該室１３内には取
出口１４のフランジの内側に球凹一半球で構成される球
面シール１５と球凸一半球の形をしたシール当り面１６
が入っており、両者は互いに接触する。

また両者の当り面はスプリング１７によってシール当り
而１６を球面シール１５に押し付ける。

さらに部品１２はカップリング１８を通じて第２連結管
６と結合されている。

第２と第３の球面管継手７と９も第１球面管継手８と同
様に作られており、このような球面管継手は元来よく知
られたものである。

本発明の範囲ではその箇所に別の同様な形式の揺動棒を
使うことも可能である。

第２案内千段１０は一方が第１連結管５に固定されてお
り、第２球面管継手７に対して同軸のピボット軸２２と
この軸を受ける回転軸受２３を備え、そしてこれはアー
ム２４．２５を通じて第２連結管６と結合されて、第２
球面管継手７と同軸になっている。

第１案内手段２１は第２図の断面図でアーム２５を破断
して示している。

このアーム２５が軸受２３と第２連結管６を固定する役
目を果すことは言うまでもない。

第１案内手段２１は第１連結管５に固定された軸２６か
ら成り、その端にはロール２７が取付けられ、その回転
軸は第１球面管継手８の回転軸と垂直に交叉しており、
さらに定位置に固定されたＵ形材２８で構成され、その
対辺は第１連結管５の回転面に平行でロール２７を両側
から支持され、かつＵ形材２８は、第１連結管５の揺動
経路すべてに対してロール２７がこの形材の内側にくる
ように配置されており、その際形材の長さは第１球面管
継手８の継手部の位置が同軸に設定されるように選ばれ
る。

ただ簡単のために第２図では第１と第２の案内千段１０
と２１が同一平面、すなわち製図面に描かれている。

実際には第１と第２の連結管５と６も同一平面にないの
で、２つの案内手段も各継手の運動の間に相互に干渉し
ないよう角度をつけて配置されている。

実用的には図の例とは異なって、すべての継手が継手の
回転軸に垂直な共通の平面にくるように各連結管が配置
される。

本発明は上記実施例に詳記した如く、固定された第１引
込管２と、それに平行であり、また゛２つの連結管５，
６を通じてその縦軸と直角方向に運動可能な第２引込管
４とを結合するための大荷重に耐える自在管継手にして
、連結管どうし、あるいは連結管と引込管は球面管継手
７，８，９で結合されており、またこれはそれぞれ、セ
ラミック材料等の堅い材料で作られた球面シール１５に
よって相互に密封された回転可能な継手部材１２，１６
からなり、とくにウオーキングビーム炉の揺動棒に冷却
材を加圧して供給するためのものである。

また、２つの連結管５，６を相互に結合する球面管継手
７の２つの継手部材１２．１６を同軸に保つ第２案内千
段１０と、該球面管継手７の近傍に設けられてその運動
をその軸に垂直な一平面上に拘束して他の球面管継手の
継手部材を同軸に保つ第１案内千段２１が備えられてい
るということを特徴とするもので、これら第１、第２の
案内手段の組み合わせにより各管継手に夫々案内手段を
設けることなく、それらが主関節面を横切る餉運動を行
なうことを防止して、該球面管継手に回転運動のみを行
なわしめ、簡単な構成で所期の目的を達成することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる継手を備えた装置全体の斜視図
、第２図は第１図の継手を展開した状態の一部を断面し
た側面図である。 １・・・・・・基礎台、２・・・・・・第１引込管、３
・・・・・・機械部品、４・・・・・・第２引込管、５
・・・・・・第１連結管、６・・・・・・第２連結管、
７，８，９・・・・・・球而管継手、１０，２１・・・
・・・案内手段、１２・・・・・・継手部品、１３・・
・・・・容器室、１４・・・・・・取出口、１５・・・
・・・球面シール、１６・・・・・・シール当り面、１
７，１８・・・・・・スプリング、２２・・・・・・ピ
ボット軸、２３・・・・・・回転軸受、２４，２５・・
・・・・アーム、２６・・・・・・軸、２７・・・・・
・ロール、２８・・・・・・Ｕ形材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基礎台１に固定した一方向に突出せる第１引込管２
   に対して、同一方向に突出せる第２引込管４を固定した
   可動台３を上記方向と直交する平面内で移動自在に配置
   し、かつ犬略コ状に曲折せる第１連結管５と大略Ｚ状に
   曲折せる第２連結管６の夫々の一端部を第２管継手７を
   介して回転自在に接続する一方、第１連結管５の他端部
   を羊記第１引込管２に第１管継手８を介して回転自在に
   接続すると共に第２連結管６の他端部を上記第２引込管
   ４に第３管継手９を介して回転自在に接続して、上記第
   ２引込管４が第１引込管２に対して上記平而内で矩形状
   の軌跡を描く角運動を行い得るように構成してなる自在
   管継手にして、上記第１、第２、第３の管継手８，７，
   ９を球面管継手で構成し、かつ第１案内手段として上記
   第１連結管５または第２連結管６あるいは第２球面管継
   手７のいづれか一つの部材に係合して、当該部材を上記
   平面内での移動は自在に許すが上記一方向への移動を拘
   束して常時当該方向の一定位置に保持させる手段２１を
   備える一方、第２案内手段として上記第１連結管５およ
   び第２連結管６を上記平面内で移動する時に当該両者５
   ，６の間が平行軸の状態で保持されるように両者５，６
   を相互に連結する手段１０を備えてなることを特徴とす
   る自在管継手。