JP2004197826A - Flange coupling with less welding distortion - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flange coupling with less welding distortion, suppressing the thermal distortion of flange portions in a trouble-fee range even when welding pipes to the opening ends of short pipe portions of the flange coupling. <P>SOLUTION: The metal flange coupling 10 has the flange portions 11, 12 and the short pipe portions 13, 14 integrally connected to the flange portions 11, 12, respectively. When it is used, the opening ends 24, 25 of the short pipe portions 13, 14 are welded to other pipes 26, 27. Around intermediate positions between each of the opening ends 24, 25 of the short pipe portions 13, 14 and each of the flange portions 11, 12, heat equalizing materials 28, 29 are arranged which are formed of metal more heat conductive than base material for the short pipe portions 13, 14. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジ部が一体に設けられた短管部を、配管に溶接によって接続する場合に、フランジ部に発生する歪みを支障のない範囲で抑えることが可能なフランジ継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動性食品や飲料を流す配管は、内部に流動物が溜まると時間の経過と共に腐食するので、定期的に配管を分解し、掃除を行って再度組み立てることが行われている。このような配管においては、例えば、特許文献１に記載されているようなフェルール継手を用いたサニタリー配管システムが提案されている。ところが、このような配管システムにおいては、ガスケット等のシール部材を使用しているので、その部分に細菌やバクテリアが溜まり易いという問題があった。そこで、例えば、特許文献２や特許文献３に示すようなシール部材を使用しないメタルタッチのフランジ継手が提案されている。このメタルタッチのフランジ継手においては、特許文献２の図３や特許文献３の図１に示すように、フランジ部に短管部が一体的に接合されてこの短管部の開放端に接続しようとする配管を溶接するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１３６８２号公報（図２、図３）
【特許文献２】
特許第３１４９３９０号明細書（図３）
【特許文献３】
特許第２８４９３４５号明細書（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メタルタッチのフランジ継手においては、メタルタッチを行う部分の弾性代が僅少であるので、短管部の先端で溶接を行っても、溶接による熱応力によってフランジ部が変形し、フランジ継手のシールが十分行われない場合があった。この傾向は、ステンレス材を主として使用するサニタリー配管において、顕著に発生する問題であった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、フランジ継手の短管部の開放端に配管を溶接しても、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることが可能な溶接歪を抑えたフランジ継手を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材を配置している。
第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、リング状となって前記短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されているのが好ましい。また、第１の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、前記短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成することもできる。これによって、溶接によって発生する熱が均熱材に伝わり、短管部の円周方向に広がるので、フランジ部の部分加熱を防止できる。なお、均熱材を構成する金属は、銅、銅合金等の熱伝導率が大きい金属を使用するのが好ましいが、母材より熱伝導率が大きければ一応の効果はある。
【０００６】
第２の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より板厚が薄い薄肉部が設けられ、溶接によって発生する歪みをこの薄肉部で吸収している。
第２の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記薄肉部は、前記短管部の外周に設けた、１又は複数のリング溝によって構成されているのが好ましい。これによって、溶接によって発生する熱がフランジ部に伝わるのに抵抗を与えると共に、発生する熱応力をこの部分で吸収する。
【０００７】
第３の発明に係る溶接歪を抑えたフランジ継手は、フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、前記短管部の長さを、前記短管部の内径の２倍以上としている。これによって、溶接部とフランジ部の距離が遠くなって、溶接熱によるフランジ部の変形が著しく減少する。なお、短管部の長さが極端に長いと、溶接時に発生する配管内側のビードの除去作業がしにくいので、前記短管部の長さを、前記短管部の内径の６倍以下、更に好ましくは４倍以下とするのがよい。
以上の第１〜第３の発明において、前記フランジ部の当接側には、先側に１又は複数のリング状のシール突起が設けられたシール機構を備え、対向する他のフランジ部のシール面と前記シール突起とのメタルタッチによって、対となるフランジ部のシールを行うようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図４は本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図、図５は本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手１０は、金属製であって、対となって対向するフランジ部１１、１２と、フランジ部１１、１２にその一端部が一体的に連結された短管部１３、１４と、フランジ部１１、１２の外側テーパー部１５、１６に係合する内側テーパー部１７、１８を備え、２つ割り構造の締結金具１９とを有している。なお、締結金具１９は例えば、例えば、特許文献１（特開２０００−２１３６８２号公報）の図３に示すように、対となる半円状のリングの片側を回動自在に連結し、このリングの他方側にねじ止め部を設けたクランプ部材を使用するのが好ましい。
【００１０】
図１に示すように、対向するフランジ部１１、１２の当接側には、シール機構２０が設けられており、フランジ部１１のシール突起２３とフランジ部１２のシール面２１とが一体となって内部を通過する流体のシールを行うようになっている。即ち、シール機構２０において、フランジ部１１の当接側の軸端部には弾性を有する環状の密接片部２２が形成され、密接片部２２の当接側の先側にリング状のシール突起２３が形成されており、密接片部２２が嵌入し、シール突起２３がメタルタッチで当接するシール面２１が、対向する他のフランジ部１２の軸端部に段差状に形成されている。
【００１１】
図１に示すように、溶接歪を抑えたフランジ継手１０は、使用にあっては一定の板厚ｔの短管部１３、１４の開放端２４、２５を一定の板厚ｔの別の配管２６、２７に溶接するようになっている。溶接方法としては、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接、プラズマ溶接等、また、手動溶接、自動溶接いずれの方法でも行うことができる。
短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲には、短管部１３、１４の母材（例えば、ステンレス鋼管）より熱伝導性のよい金属（例えば、鉄、銅、銅合金等）からなる断面が矩形で環状の均熱材の一例であるリング材２８、２９が焼き嵌め処理により設けられている。リング材２８、２９の熱伝導率は、短管部１３、１４の母材の熱伝導率より十分大きい（例えば、２倍以上）が好ましいが、母材より大きければ問題はない。
【００１２】
このように、短管部１３、１４の母材より熱伝導性のよい金属からなるリング材２８、２９を、短管部１３、１４の開放端２４、２５とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に設けているので、溶接歪を抑えたフランジ継手１０を使用する際、短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、熱伝導性のよいリング材２８、２９を介して、短管部１３、１４の円周方向に広がり、更に、リング材２８、２９によって短管部１３、１４の変形を防止するので、このような均熱材を設けていない短管部の場合と比較して、フランジ部１１、１２の部分加熱を防止できるため、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１３】
図２に示す本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手４０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、断面矩形でリング状のリング材２８、２９の代わりに、熱伝導性のよい金属（例えば、銅、銅合金）を短管部１３、１４の周囲に肉盛溶接した均熱材を用いた点が異なっている。即ち、フランジ部１１、１２の外側テーパー部１５、１６の内側端に接続する垂直リング面４１、４２及び垂直リング面４１、４２に連設する部分の短管部１３、１４の周囲には、断面が略三角形でリング状の肉盛溶接部４３、４４が設けられている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図２において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１４】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手４０においても、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同様、短管部１３、１４の開放端２４、２５を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、熱伝導性のよい肉盛溶接部４３、４４を介して短管部１３、１４の円周方向に広がるので、短管部のみの場合と比較して、フランジ部１１、１２の部分加熱を防止でき、さらにこの部分も補強されるので、結果として、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１５】
図３に示す本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手５０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、リング材２８、２９の代わりに、フランジ部１１、１２にその片側が一体的に連接される短管部５１、５２の開放端５３、５４と、フランジ部１１、１２との中間位置の短管部５１、５２の外周にそれぞれ、薄肉部の一例である２条のリング溝５５、５６とリング溝５７、５８が形成されている点が異なっている。即ち、母材の板厚がＴの短管部５１、５２の開放端５３、５４は、溶接する配管２６、２７の開放端３０、３１と同じ板厚ｔに形成されており、リング溝５５〜５８はそれぞれ断面半円の凹状の溝に形成されている。リング溝５５〜５８の半径は、板厚Ｔの約１／２程度としており、従って、リング溝５５〜５８が形成された部分の板厚は、板厚Ｔの約１／２程度となる。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図３において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１６】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手５０においては、短管部５１、５２の開放端５３、５４を別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接熱によって発生する短管部５１、５２の歪みをそれぞれ、２条のリング溝５５、５６、５７、５８により吸収することができるので、短管部に２条のリング溝が形成されていない場合と比較して、溶接によるフランジ部１１、１２の変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。
【００１７】
図４に示す本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手６０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、リング材２８、２９の代わりに、フランジ部１１、１２の一方に一体的に連結される短管部６１、６２の軸方向の長さＬを短管部６１、６２の内径Ｄの２倍以上としている点が異なっている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図４において２つ割り構造の締結金具１９は省略されている。
【００１８】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手６０においては、短管部６１、６２の開放端６１ａ、６２ａを別の配管２６、２７の開放端３０、３１に溶接する際、溶接によって発生する熱が、軸方向に長くなった短管部６１、６２を介してフランジ部１１、１２により均等に伝わるので、短い短管部の場合と比較して、フランジ部１１、１２の溶接による変形歪みを抑制することができる。この結果、フランジ部１１、１２間のシール性が向上する。なお、短管部６１、６２の長さを長くすると、溶接後のパイプ内部の研磨処理が困難となるので、パイプ径にもよるが、通常直径の５倍以下であるのが好ましい。
【００１９】
図５に示す本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手７０は、溶接歪を抑えたフランジ継手１０と比較して、シール方法及び歪みの抑制方法が異なっており、シール機構２０に代わるシール機構７６の他に、溶接歪を抑えたフランジ継手１０に溶接歪を抑えたフランジ継手５０の特徴部分を追加したものとなっている。なお、溶接歪を抑えたフランジ継手１０及び溶接歪を抑えたフランジ継手５０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２０】
図５に示すように、溶接歪を抑えたフランジ継手７０は、対となって対向するフランジ部７１、７２が一体的に連結された短管部７３、７４と、フランジ部７１、７２の外側テーパー部７１ａ、７２ｂに係合する内側テーパー部７５ａ、７５ｂとを備え、２つ割り構造の締結金具７５とを有している。
【００２１】
対となるフランジ部７１、７２の当接側には、シール機構７６が設けられており、フランジ部７１の２条のシール突起７９、８０とフランジ部７２のシール面７７とが一体となって内部を通過する流体のシールを行うようになっている。即ち、シール機構７６においては、フランジ部７１の当接側の軸端部には弾性を有する環状の密接片部７８が形成され、密接片部７８の当接側の先側にリング状の２条のシール突起７９、８０が形成されており、シール突起７９、８０がメタルタッチで当接するシール面７７が、対向する他のフランジ部７２に段差凸状に形成されている。
【００２２】
図５に示すように、短管部７３、７４のフランジ部７１、７２側の厚い板厚Ｔ部の外周にはそれぞれ、溶接歪を抑えたフランジ継手５０において設けた薄肉部の一例である２条のリング溝５５、５６、リング溝５７、５８が形成されている。また、短管部７３、７４の配管２６、２７側の薄い板厚ｔ部の外周には、溶接歪を抑えたフランジ継手１０において設けたリング材２８、２９が固着されている。また、短管部７３、７４の長さＭ、Ｎは内径Ｄの２〜５倍程度となっている。なお、リング溝５５、５６とリング溝５７、５８と、リング材２８、２９との位置は入れ換えることができる。
【００２３】
かかる構成によって、溶接歪を抑えたフランジ継手７０においては、前述した溶接歪を抑えたフランジ継手５０、１０におけるそれぞれの作用、効果が発揮され、溶接歪を抑えたフランジ継手５０、１０単独の場合に比較して、さらに、フランジ部７１、７２の溶接による変形を抑制することができる。さらに、Ｏリング等のシール部材を使用することなく、メタルタッチでのシールが可能である。
【００２４】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の溶接歪を抑えたフランジ継手を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
溶接歪を抑えたフランジ継手１０においては、短管部１３、１４にリング材２８、２９を焼き嵌め処理により固定したが、これに限定されず、必要に応じて、その他の固定方法、例えば、溶接、ねじ止め、圧接及び巻付けのいずれか１によって固定することもできる。また、溶接歪を抑えたフランジ継手４０においては、均熱材として短管部１３、１４の周囲に肉盛溶接部４３、４４を設けたが、これに限定されず、溶射された材料によって構成することもできる。
均熱材を構成する金属として、銅、銅合金等の熱伝導率が大きい金属を使用したが、これに限定されず、状況に応じて、短管部の母材より熱伝導率が大きければその他の金属を使用しても構わない。
【００２５】
前記実施の形態においては、均熱材又は肉盛溶接部をリング状として、短管部の全周に設けたが、これに限定されず、必要に応じて、周方向に均等に部分的に配置することもできる。また、均熱材の断面形状を、リング材の場合は矩形状に、また、肉盛溶接部の場合は略三角形状にしたが、これに限定されず、その他の断面形状でも構わない。
溶接歪を抑えたフランジ継手５０においては、短管部５１、５２の開放端５３、５４とフランジ部１１、１２の中間位置の周囲に、断面半円状の２条のリング溝５５、５６とリング溝５７、５８を形成して薄肉部としたが、これに限定されず、必要に応じて、１条又は３条以上のリング溝を形成したり、又は、その他の断面形状を有するリング溝を形成することもできる。
【００２６】
溶接歪を抑えたフランジ継手６０においては、短管部６１、６２の長さＬを短管部６１、６２の内径Ｄの２倍としたが、これに限定されず、状況に応じて、内径Ｄの２倍を超えた長さとすることもできる。
また、フランジ部の密接片部には１条又は２条のシール突起を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、３条以上のシール突起を設けても構わない。
また、いずれの実施の形態においても、フランジ継手の全体の機械加工は、短管部に均熱材を設けた後、溝加工を行った後に行うことになる。そして、必要な場合には、機械加工を行う前に、応力除去の焼鈍処理をしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１〜３及びこれに従属する請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接によって発生する熱が均熱材に伝わり、短管部の円周方向に広がるので、フランジ部の部分加熱を防止できると共にこの部分を補強して、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
特に、請求項２記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、均熱材は、リング状となって短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されるので、用いる均熱材の性状等や用いる取付工具等に応じた最適な方法で均熱材を取付けることができる。
【００２８】
請求項３記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、均熱材は、短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成されているので、均熱材を取付けるための機械加工が不要となる。
請求項４及びこれに従属する請求項５、７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接によって発生する熱がフランジ部に伝わるのに抵抗を与えると共に、発生する熱応力を薄肉部で吸収することができるので、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
特に、請求項５記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、薄肉部は、短管部の外周に設けた、１又は複数のリング溝によって構成されているので、薄肉部の形成が容易となる。
【００２９】
請求項６及びこれに従属する請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、溶接部とフランジ部の距離が遠くなって、溶接熱によるフランジ部の変形が減少するので、フランジ部への熱歪みを支障のない範囲で抑えることができるため、フランジ部間のシール性が向上する。
請求項７記載の溶接歪を抑えたフランジ継手においては、対向する対となるフランジ部のシール面とシール突起とのメタルタッチによって、対となるフランジ部のシールを行うことができるので、Ｏリング等のシール部材が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る溶接歪を抑えたフランジ継手の断面図である。
【符号の説明】
１０：溶接歪を抑えたフランジ継手、１１、１２：フランジ部、１３、１４：短管部、１５、１６：外側テーパー部、１７、１８：内側テーパー部、１９：締結金具、２０：シール機構、２１：シール面、２２：密接片部、２３：シール突起、２４、２５：開放端、２６、２７：配管、２８、２９：リング材（均熱材）、３０、３１：開放端、４０：溶接歪を抑えたフランジ継手、４１、４２：垂直リング面、４３、４４：肉盛溶接部、５０：溶接歪を抑えたフランジ継手、５１、５２：短管部、５３、５４：開放端、５５〜５８：リング溝、６０：溶接歪を抑えたフランジ継手、６１：短管部、６１ａ：開放端、６２：短管部、６２ａ：開放端、７０：溶接歪を抑えたフランジ継手、７１：フランジ部、７１ａ：外側テーパー部、７２：フランジ部、７２ｂ：外側テーパー部、７３、７４：短管部、７５：締結金具、７５ａ、７５ｂ：内側テーパー部、７６：シール機構、７７：シール面、７８：密接片部、７９、８０：シール突起[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flange joint capable of suppressing distortion generated in a flange portion when welding a short pipe portion integrally provided with the flange portion to a pipe within a range that does not hinder the connection.
[0002]
[Prior art]
Pipes through which fluid foods and beverages flow are corroded with the passage of time if fluids accumulate inside. Therefore, the pipes are periodically disassembled, cleaned, and reassembled. In such piping, for example, a sanitary piping system using a ferrule joint as described in Patent Document 1 has been proposed. However, in such a piping system, since a sealing member such as a gasket is used, there has been a problem that bacteria and bacteria easily accumulate in that portion. Therefore, for example, a metal touch flange joint that does not use a seal member as disclosed in Patent Literature 2 or Patent Literature 3 has been proposed. In this metal-touch flange joint, as shown in FIG. 3 of Patent Literature 2 and FIG. 1 of Patent Literature 3, a short pipe portion is integrally joined to a flange portion and connected to an open end of the short pipe portion. Pipes to be welded.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-213682 A (FIGS. 2 and 3)
[Patent Document 2]
Patent No. 3149390 (FIG. 3)
[Patent Document 3]
Patent No. 2849345 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a metal-touch flange joint, the elasticity of the portion where the metal touch is performed is very small. Therefore, even when welding is performed at the tip of the short pipe, the flange is deformed due to thermal stress due to welding, and the flange joint is deformed. In some cases, sealing was not performed sufficiently. This tendency is a problem that occurs remarkably in sanitary piping mainly using stainless steel.
The present invention has been made in view of such circumstances, and even when a pipe is welded to the open end of a short pipe portion of a flange joint, welding distortion that can suppress thermal distortion to the flange portion within a range that does not hinder the welding portion. An object of the present invention is to provide a suppressed flange joint.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flanged joint with reduced welding distortion, which includes a flange portion and a short pipe portion integrally connected to one of the flange portions. A metal flange joint for welding an open end of a pipe portion to another pipe, wherein a heat conductive material is provided around a middle position between the open end of the short pipe portion and the flange portion, and is more thermally conductive than a base material of the short pipe portion. A soaking material made of a good metal is arranged.
In the flange joint with reduced welding distortion according to the first invention, the heat equalizing material is formed into a ring shape and fixed to the short pipe portion by any one of welding, screwing, pressure welding, shrink fitting, and winding. It is preferred that Further, in the flange joint according to the first aspect of the invention, in which the welding strain is suppressed, the heat equalizing material may be formed of a build-up weld or a thermal sprayed material formed around the short pipe portion. Thereby, the heat generated by welding is transmitted to the heat equalizing material and spreads in the circumferential direction of the short pipe portion, so that partial heating of the flange portion can be prevented. It is preferable to use a metal having a high thermal conductivity, such as copper or a copper alloy, as a metal constituting the heat equalizing material. However, if the thermal conductivity is higher than that of the base material, there is a certain effect.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a flange joint having reduced welding distortion, comprising a flange portion and a short pipe portion integrally connected to one of the flange portions. A metal flange joint whose end is welded to another pipe, wherein a thin portion having a plate thickness smaller than a base material of the short tube portion is provided around an intermediate position between the open end of the short tube portion and the flange portion. This thin portion absorbs the distortion generated by welding.
In the flange joint according to the second aspect of the present invention, the thin portion is preferably constituted by one or a plurality of ring grooves provided on an outer periphery of the short pipe portion. This provides resistance to the heat generated by welding being transmitted to the flange portion, and absorbs the generated thermal stress in this portion.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a flange joint in which welding distortion is suppressed, comprising a flange portion and a short pipe portion integrally connected to one of the flange portions. A metal flange joint whose end is welded to another pipe, wherein the length of the short pipe is at least twice the inner diameter of the short pipe. As a result, the distance between the welded portion and the flange portion is increased, and the deformation of the flange portion due to welding heat is significantly reduced. In addition, if the length of the short pipe portion is extremely long, it is difficult to remove a bead inside the pipe generated at the time of welding, so the length of the short pipe portion is 6 times or less the inner diameter of the short pipe portion, More preferably, it is set to 4 times or less.
In the above first to third inventions, the contact side of the flange portion is provided with a seal mechanism provided with one or a plurality of ring-shaped seal protrusions on the front side, and the seal of another opposed flange portion is provided. A pair of flange portions may be sealed by a metal touch between a surface and the seal protrusion.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of a flange joint in which welding distortion is suppressed according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flange joint in which welding distortion is suppressed according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a flange joint in which welding distortion is suppressed according to the third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a flange joint in which welding distortion is suppressed according to the fourth embodiment of the present invention. Sectional drawing, FIG. 5: is sectional drawing of the flange joint which suppressed welding distortion which concerns on 5th Embodiment of this invention.
[0009]
As shown in FIG. 1, a flange joint 10 in which welding distortion is suppressed according to a first embodiment of the present invention is made of metal and has a pair of opposed flange portions 11 and 12, and a flange portion 11. , 12 with short pipe portions 13, 14 having one end integrally connected thereto, and inner tapered portions 17, 18 engaged with the outer tapered portions 15, 16 of the flange portions 11, 12. And the fastening fitting 19 of FIG. For example, as shown in FIG. 3 of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-213682), one side of a pair of semicircular rings is rotatably connected to the fastening fitting 19, and the ring It is preferable to use a clamp member provided with a screw portion on the other side of the clamp.
[0010]
As shown in FIG. 1, a seal mechanism 20 is provided on the contact side of the opposed flange portions 11 and 12, and the seal protrusion 23 of the flange portion 11 and the seal surface 21 of the flange portion 12 are integrated. To seal the fluid passing through the inside. That is, in the seal mechanism 20, an annular close contact piece 22 having elasticity is formed at the shaft end on the contact side of the flange section 11, and a ring-shaped seal protrusion is provided on the tip side of the contact side of the close contact piece 22. The sealing surface 21 is fitted with the close contact piece 22 and the sealing surface 23 is brought into contact with the sealing projection 23 by a metal touch.
[0011]
As shown in FIG. 1, in use, a flange joint 10 in which welding distortion is suppressed is formed by connecting open ends 24 and 25 of short pipe portions 13 and 14 having a constant plate thickness t to another pipe having a constant plate thickness t. 26 and 27 are welded. As a welding method, TIG welding, MIG welding, electron beam welding, laser welding, plasma welding, or the like, or manual welding or automatic welding can be used.
Around the intermediate position between the open ends 24 and 25 of the short pipe portions 13 and 14 and the flange portions 11 and 12, a metal (for example, a metal having better heat conductivity than the base material of the short pipe portions 13 and 14 (for example, stainless steel pipe)) , Iron, copper, copper alloy, etc.), and ring members 28 and 29 which are examples of an annular heat equalizing material having a rectangular cross section are provided by shrink fitting. The thermal conductivity of the ring members 28 and 29 is preferably sufficiently higher (for example, twice or more) than the thermal conductivity of the base material of the short tube portions 13 and 14, but there is no problem if it is larger than the base material.
[0012]
As described above, the ring members 28 and 29 made of a metal having higher thermal conductivity than the base material of the short tube portions 13 and 14 are placed at the intermediate position between the open ends 24 and 25 of the short tube portions 13 and 14 and the flange portions 11 and 12. When the flange joint 10 with reduced welding distortion is used, when the open ends 24 and 25 of the short pipe portions 13 and 14 are welded to the open ends 30 and 31 of the other pipes 26 and 27, The heat generated by the welding spreads in the circumferential direction of the short pipe portions 13 and 14 via the ring materials 28 and 29 having good thermal conductivity, and further the ring materials 28 and 29 Since the deformation is prevented, the partial heating of the flange portions 11 and 12 can be prevented as compared with the case of the short pipe portion not provided with such a heat equalizing material. Can be suppressed. As a result, the sealing performance between the flange portions 11 and 12 is improved.
[0013]
The flange joint 40 in which welding distortion is suppressed according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is different from the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed in that the ring members 28 and 29 having a rectangular cross section and a ring shape are formed. Instead, a heat equalizing material in which a metal having good heat conductivity (for example, copper or a copper alloy) is welded to the short pipe portions 13 and 14 by overlay welding is used. That is, around the vertical ring surfaces 41, 42 connected to the inner ends of the outer taper portions 15, 16 of the flange portions 11, 12, and the short pipe portions 13, 14 connected to the vertical ring surfaces 41, 42, Ring-shaped overlay welding portions 43 and 44 having a substantially triangular cross section are provided. Note that the same components as those of the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 2, the fastening metal 19 having a split structure is omitted.
[0014]
With this configuration, in the flange joint 40 in which welding distortion is suppressed, similarly to the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed, the open ends 24 and 25 of the short pipe portions 13 and 14 are connected to the open ends 30 and 27 of the other pipes 26 and 27. Since the heat generated by welding spreads in the circumferential direction of the short pipe portions 13 and 14 via the overlay welding portions 43 and 44 having good thermal conductivity when welding to the short pipe portion 31, it is compared with the case where only the short pipe portion is used. As a result, partial heating of the flange portions 11 and 12 can be prevented, and this portion is also reinforced. As a result, deformation of the flange portions 11 and 12 due to welding can be suppressed. As a result, the sealing performance between the flange portions 11 and 12 is improved.
[0015]
The flange joint 50 in which the welding distortion is suppressed according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is different from the flange joint 10 in which the welding distortion is suppressed, in that the flange portions 11 are used instead of the ring members 28 and 29. , 12 are connected to the open ends 53, 54 of the short pipe portions 51, 52, one side of which is integrally connected, and the outer circumferences of the short pipe portions 51, 52 at intermediate positions between the flange portions 11, 12. The difference is that two ring grooves 55 and 56 as an example and ring grooves 57 and 58 are formed. That is, the open ends 53 and 54 of the short pipe portions 51 and 52 whose base material has a thickness T are formed to have the same plate thickness t as the open ends 30 and 31 of the pipes 26 and 27 to be welded. 58 are formed in concave grooves each having a semicircular cross section. The radius of the ring grooves 55 to 58 is about 1/2 of the plate thickness T. Therefore, the plate thickness of the portion where the ring grooves 55 to 58 are formed is about 1/2 of the plate thickness T. Note that the same components as those of the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 3, the fastening metal 19 having a split structure is omitted.
[0016]
With such a configuration, in the flange joint 50 in which welding distortion is suppressed, when the open ends 53 and 54 of the short pipe portions 51 and 52 are welded to the open ends 30 and 31 of the other pipes 26 and 27, the welding heat is generated. Since the distortion of the short pipe portions 51 and 52 can be absorbed by the two ring grooves 55, 56, 57 and 58, respectively, compared with the case where the two ring grooves are not formed in the short pipe portion. In addition, deformation of the flange portions 11 and 12 due to welding can be suppressed. As a result, the sealing performance between the flange portions 11 and 12 is improved.
[0017]
The flange joint 60 in which the welding distortion is suppressed according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is different from the flange joint 10 in which the welding distortion is suppressed, in that the flange portions 11 are used instead of the ring members 28 and 29. , 12 in that the length L in the axial direction of the short pipe portions 61, 62 integrally connected to one of the short pipe portions 61, 62 is at least twice the inner diameter D of the short pipe portions 61, 62. Note that the same components as those of the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 4, the fastening metal 19 having a split structure is omitted.
[0018]
With such a configuration, in the flange joint 60 in which welding distortion is suppressed, when the open ends 61 a and 62 a of the short pipe portions 61 and 62 are welded to the open ends 30 and 31 of the other pipes 26 and 27, heat generated by welding is generated. Is transmitted evenly to the flange portions 11 and 12 via the short tube portions 61 and 62 which are elongated in the axial direction, so that the deformation distortion due to welding of the flange portions 11 and 12 is reduced as compared with the case of the short short tube portions. Can be suppressed. As a result, the sealing performance between the flange portions 11 and 12 is improved. In addition, if the length of the short pipe portions 61 and 62 is increased, it becomes difficult to polish the inside of the pipe after welding. Therefore, although it depends on the pipe diameter, it is preferably 5 times or less the normal diameter.
[0019]
The flange joint 70 in which welding distortion is suppressed according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 5 is different from the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed in a sealing method and a distortion suppressing method, In addition to the seal mechanism 76 in place of the seal mechanism 20, a feature of the flange joint 50 in which welding distortion is suppressed is added to the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed. The same components as those of the flange joint 10 in which the welding distortion is suppressed and the flange joint 50 in which the welding distortion is suppressed are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0020]
As shown in FIG. 5, the flange joint 70 in which welding distortion is suppressed includes short pipe portions 73, 74 in which the pair of opposed flange portions 71, 72 are integrally connected, and the outside of the flange portions 71, 72. It has inner tapered portions 75a and 75b that engage with the tapered portions 71a and 72b, and has a fastening metal 75 having a split structure.
[0021]
A sealing mechanism 76 is provided on the abutting side of the pair of flange portions 71, 72, and the two sealing protrusions 79, 80 of the flange portion 71 and the sealing surface 77 of the flange portion 72 are integrated. A fluid passing through the inside is sealed. That is, in the seal mechanism 76, an annular close contact piece 78 having elasticity is formed at the shaft end on the contact side of the flange section 71, and a ring-shaped two-piece is formed on the tip side of the contact side of the close contact piece 78. The seal protrusions 79 and 80 are formed, and the seal surface 77 with which the seal protrusions 79 and 80 abut by a metal touch is formed in a stepped convex shape on the other facing flange portion 72.
[0022]
As shown in FIG. 5, the outer periphery of the thick plate T portion on the flange portions 71 and 72 side of the short pipe portions 73 and 74 is an example of a thin portion provided in the flange joint 50 in which welding distortion is suppressed. Strip ring grooves 55 and 56 and ring grooves 57 and 58 are formed. Ring members 28 and 29 provided in the flange joint 10 in which welding distortion is suppressed are fixed to the outer periphery of the thin plate thickness t portion of the short pipe portions 73 and 74 on the pipes 26 and 27 side. The lengths M and N of the short pipe portions 73 and 74 are about 2 to 5 times the inner diameter D. The positions of the ring grooves 55 and 56, the ring grooves 57 and 58, and the ring members 28 and 29 can be interchanged.
[0023]
With such a configuration, in the flange joint 70 in which welding distortion is suppressed, the respective operations and effects of the above-described flange joint 50 and 10 in which welding distortion is suppressed are exhibited, and in the case of the flange joint 50 and 10 alone in which welding distortion is suppressed. In addition, deformation of the flange portions 71 and 72 due to welding can be suppressed. Furthermore, sealing by metal touch is possible without using a sealing member such as an O-ring.
[0024]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, some or all of the above-described embodiments and modifications are described. The combination of the flange joint of the present invention with reduced welding distortion is also included in the scope of the present invention.
In the flange joint 10 in which the welding distortion is suppressed, the ring members 28 and 29 are fixed to the short pipe portions 13 and 14 by shrink fitting. However, the present invention is not limited to this. It can be fixed by any one of welding, screwing, pressure welding and winding. Further, in the flange joint 40 in which the welding distortion is suppressed, the overlay welding portions 43 and 44 are provided around the short pipe portions 13 and 14 as the heat equalizing material, but the present invention is not limited to this, and is constituted by a material sprayed. You can also.
As a metal constituting the heat equalizing material, a metal having a high thermal conductivity such as copper or a copper alloy was used. However, the metal is not limited to this, and depending on the situation, if the thermal conductivity is larger than the base material of the short pipe portion. Other metals may be used.
[0025]
In the embodiment, the heat equalizing material or the build-up welded portion is formed in a ring shape, and is provided on the entire circumference of the short pipe portion. However, the present invention is not limited to this. It can also be placed. Further, the cross-sectional shape of the heat equalizing material is rectangular in the case of a ring material, and substantially triangular in the case of a build-up welded portion. However, the cross-sectional shape is not limited thereto, and other cross-sectional shapes may be used.
In the flange joint 50 in which welding distortion is suppressed, two ring grooves 55 and 56 having a semicircular cross section are formed around the open ends 53 and 54 of the short pipe parts 51 and 52 and the intermediate position between the flange parts 11 and 12. Although the ring grooves 57 and 58 are formed to have a thin portion, the present invention is not limited to this. One or three or more ring grooves may be formed, or a ring groove having another cross-sectional shape, if necessary. Can also be formed.
[0026]
In the flange joint 60 in which the welding distortion is suppressed, the length L of the short pipe portions 61, 62 is set to be twice the inner diameter D of the short pipe portions 61, 62, but is not limited thereto. The length may be more than twice D.
In addition, although one or two sealing projections are provided on the close contact piece of the flange, three or more sealing projections may be provided as necessary.
Further, in any of the embodiments, the entire machining of the flange joint is performed after providing the heat equalizing material in the short pipe portion and then performing the groove processing. If necessary, an annealing process for removing stress may be performed before performing the machining.
[0027]
【The invention's effect】
In the flange joint with reduced welding distortion according to claims 1 to 3 and the dependent claim 7, the heat generated by welding is transmitted to the heat equalizing material and spreads in the circumferential direction of the short pipe portion. Can be prevented, and this portion can be reinforced and the thermal distortion to the flange portion can be suppressed to the extent that there is no hindrance, so that the sealing performance between the flange portions is improved.
In particular, in the flange joint in which welding distortion is suppressed according to the second aspect, the heat equalizing material is formed in a ring shape and fixed to the short pipe portion by any one of welding, screwing, pressure welding, shrink fitting, and winding. Therefore, the soaking material can be attached by an optimal method according to the properties of the soaking material to be used and the mounting tool to be used.
[0028]
In the flange joint according to the third aspect of the present invention, since the heat equalizing material is constituted by a build-up welding or a thermal sprayed material formed around the short pipe portion, the heat equalizing material is used for attaching the heat equalizing material. No machining is required.
In the flange joint with reduced welding distortion according to claim 4 and the dependent claims 5 and 7, the heat generated by welding gives resistance to transmission to the flange portion, and the generated thermal stress is reduced by the thin portion. Since it can be absorbed, thermal distortion to the flange portions can be suppressed within a range that does not hinder, and the sealing performance between the flange portions is improved.
In particular, in the flange joint in which welding distortion is suppressed according to claim 5, since the thin portion is constituted by one or a plurality of ring grooves provided on the outer periphery of the short tube portion, it is easy to form the thin portion. Become.
[0029]
In the flange joint with reduced welding distortion according to claim 6 and the dependent claim 7, the distance between the welded portion and the flange portion is increased, and the deformation of the flange portion due to welding heat is reduced. Can be suppressed within a range that does not hinder the heat distortion, and the sealing performance between the flange portions is improved.
In the flange joint in which welding distortion is suppressed according to the seventh aspect, the paired flange portions can be sealed by the metal touch between the sealing surface of the opposed paired flange portion and the seal projection, so that the O-ring is provided. No seal member is required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a flange joint with suppressed welding distortion according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a flange joint according to a second embodiment of the present invention in which welding distortion is suppressed.
FIG. 3 is a sectional view of a flange joint according to a third embodiment of the present invention in which welding distortion is suppressed.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a flange joint with suppressed welding distortion according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a flange joint with reduced welding distortion according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Flange joint for suppressing welding distortion, 11, 12: Flange part, 13, 14: Short pipe part, 15, 16: Outer taper part, 17, 18: Inner taper part, 19: Fastening fitting, 20: Seal mechanism , 21: seal surface, 22: close contact piece, 23: seal protrusion, 24, 25: open end, 26, 27: pipe, 28, 29: ring material (heat equalizing material), 30, 31: open end, 40 : Flange joint for suppressing welding distortion, 41, 42: Vertical ring surface, 43, 44: Overlay welded portion, 50: Flange joint for suppressing welding distortion, 51, 52: Short pipe portion, 53, 54: Open end 55-58: Ring groove, 60: Flange joint with reduced welding strain, 61: Short pipe, 61a: Open end, 62: Short pipe, 62a: Open end, 70: Flange joint with reduced welding strain, 71: flange portion, 71a: outer taper portion, 72: f Flange portion, 72b: outer taper portion, 73, 74: short tube portion, 75: fastening fitting, 75a, 75b: inner taper portion, 76: sealing mechanism, 77: sealing surface, 78: close contact piece portion, 79, 80: Seal protrusion

Claims (7)

フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、
前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より熱伝導性のよい金属からなる均熱材を配置したことを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。A metal flange joint having a flange portion and a short pipe portion integrally connected to one of the flange portions, and in use, welding an open end of the short pipe portion to another pipe. hand,
Around the intermediate position between the open end of the short tube portion and the flange portion, a heat equalizing material made of a metal having better thermal conductivity than the base material of the short tube portion is disposed, thereby suppressing welding distortion. Flange joint. 請求項１記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、リング状となって前記短管部に溶接、ねじ止め、圧接、焼き嵌め、及び巻付けのいずれか１によって固定されていることを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。2. The flange joint according to claim 1, wherein the heat equalizing material has a ring shape and is fixed to the short pipe portion by any one of welding, screwing, pressure welding, shrink fitting, and winding. Flange joint with reduced welding distortion. 請求項１記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記均熱材は、前記短管部の周囲になされた肉盛溶接又は溶射された材料によって構成されていることを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。The flange joint according to claim 1, wherein the heat equalizing material is formed of a material that is weld-welded or thermally sprayed around the short pipe portion. Suppressed flange joint. フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、
前記短管部の開放端と前記フランジ部の中間位置の周囲に、前記短管部の母材より板厚が薄い薄肉部が設けられ、溶接によって発生する歪みを該薄肉部で吸収することを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。A metal flange joint having a flange portion and a short pipe portion integrally connected to one of the flange portions, and in use, welding an open end of the short pipe portion to another pipe. hand,
Around the open end of the short pipe portion and an intermediate position between the flange portions, a thin portion having a smaller thickness than the base material of the short pipe portion is provided, and the strain generated by welding is absorbed by the thin portion. Flange joint with reduced weld distortion. 請求項４記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記薄肉部は、前記短管部の外周に設けた１又は複数のリング溝によって構成されていることを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。5. The flange joint as claimed in claim 4, wherein said thin portion is constituted by one or a plurality of ring grooves provided on an outer periphery of said short pipe portion. Fittings. フランジ部と、該フランジ部の一方に一体的に連結される短管部とを有し、使用にあっては前記短管部の開放端を別の配管に溶接する金属製のフランジ継手であって、
前記短管部の長さを、前記短管部の内径の２倍以上としたことを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。A metal flange joint having a flange portion and a short pipe portion integrally connected to one of the flange portions, and in use, welding an open end of the short pipe portion to another pipe. hand,
A flange joint in which welding distortion is suppressed, wherein the length of the short pipe portion is twice or more the inner diameter of the short pipe portion. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接歪を抑えたフランジ継手において、前記フランジ部の当接側には、先側に１又は複数のリング状のシール突起が設けられたシール機構を備え、対向する他のフランジ部のシール面と前記シール突起とのメタルタッチによって、対となる前記フランジ部のシールを行うことを特徴とする溶接歪を抑えたフランジ継手。The flange joint according to any one of claims 1 to 6, wherein one or a plurality of ring-shaped seal protrusions are provided on a front side on a contact side of the flange portion. A flange joint, wherein a pair of the flange portions is sealed by a metal touch between a seal surface of another opposed flange portion and the seal protrusion.

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