JP3198179U - 高圧用継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプ交換や機器交換作業の効率化、継手のシール性と耐振動性を向上する高圧用継手を提供する。【解決手段】第１継手２ａ、第２継手２ｂ、各継手を突き合わせ方向に圧接する一対のクランプ部材４、シール部材３、締め付け部材から成る。突き合わせ部における各継手の各端部の外径は、各継手の中間部の外径より大きく、第１継手と第２継手の突き合わせ状態で、クランプ部材における凹部の内面と、各継手の各端部が嵌合するようにクランプ部材が形成される。クランプ部材は、締め付け部材の挿し込み口となる第１の貫通孔８ａ，８ｂが設けられた第１クランプ４ａと、締め付け部材の抜け出し口となる第２の貫通孔９ａ，９ｂが設けられた第２クランプ４ｂとから成り、第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂは、各継手の各端部と凹部の内面とが当接し嵌合した際に、各々の締め付け部の内面が当接することなく間隙が生じるように設計される。【選択図】図１

Description

本考案は、高圧用パイプや高圧用機器などの高圧用継手構造に関する技術である。

従来の高圧パイプ用継手構造の場合、図６に示すように、高圧パイプの先端部分にグランドナットを取付けた状態で、グランドナットを継手本体に螺合させることによって、グランドナットを介して高圧パイプを継手本体に取付けていた。すなわち、図６に示すように、従来は、パイプ５０の先端部５４からグランドナット５２をパイプ５０に挿し込み螺合５１させて固着させたものを、継手本体６０の螺子孔６２に螺入させて取付けている。これによって、継手本体６０の貫通孔６１とパイプ５０の内空孔１１が連通している。

しかしながら、従来の高圧パイプ用継手構造の場合、以下のような問題点が存在している。
まず、第１の問題点は、継手の配管が入り込んでいるために、パイプを交換する際にはパイプの抜き代が必要となることである。特に、狭いスペースで配管が組み立てられているプラントや、装置内部に組込まれるような場合では、組立順序、分解順序を正しく行わなければ組立や分解ができず、手間がかかっているという問題がある。
また、従来の高圧パイプ用継手の場合、一方向の継手を締め込むとネジのねじりが配管に伝わることになり、他方の継手が緩みやすいという問題がある。
さらに、従来の高圧パイプ用継手の場合、パイプの先端で、線シールで止まっているために、ネジには大きなトルクがかけられない（小さなトルクしかかけられない）ことになり、振動強度が小さいという問題がある。

このような状況下、パイプ交換作業の効率化が図れ、パイプの継手のシール性と耐振動性を高める高圧パイプ用継手が望まれている。
ここで、継手する両バンドの嵌合部を覆うバンド部の内面に内側突出の変形爪を複数有するクランプを用いることによってシール性を高めるパイプ継手が知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、特許文献１に開示されたパイプ継手では、高圧パイプ用として使用を想定した場合、十分なシール性を確保することは困難である。

かかる状況下、本考案者らは、パイプ交換や機器交換作業の効率化が図れ、パイプの継手のシール性と耐振動性を向上できる高圧パイプ用継手を既に提案している。
提案している高圧パイプ用継手は、第１パイプと第２パイプを結合するパイプ継手であって、第１パイプと結合する第１継手と、第２パイプと結合する第２継手と、第１継手と第２継手の突き合わせ部を覆うバンド部を有し、第１継手と第２継手を突き合わせ状態にて結合させるクランプと、突き合わせ部のシール性を保持するシールリングと、締め付け操作によりバンド部の内径を縮径する締め付けボルトとから成るものである。また、突き合わせ部における第１継手と第２継手の各端部の外径は、第１継手と第２継手の中間部の外径より大きく、第１継手と第２継手の突き合わせ状態で、クランプにおけるバンド部の内面と、第１継手及び第２継手の各端部が嵌合するように、バンド部の内面が形成されたものである（特許文献２，３を参照）。

特開平９−１９６２７０号公報 国際公開パンフレットＷＯ／２０１５／０１９６２２ 国際公開パンフレットＷＯ／２０１５／０１９６２３

かかる状況に鑑みて、本考案は、パイプ交換や機器交換作業の効率化が図れ、継手のシール性と耐振動性を向上できる高圧用継手を提供することを目的とする。

本考案者らは、鋭意検討を重ねて、パイプ交換や機器交換作業の効率が良く、かつ、継手のシール性と耐振動性に優れる高圧用継手構造を考案した。
上記目的を達成するため、本考案の高圧用継手構造は、第１対象物と第２対象物を結合する継手構造であって、下記１）〜５）から構成される。
１）第１対象物と結合する第１継手
２）第２対象物と結合する第２継手
３）第１継手と第２継手の突き合わせ側端部を、突き合わせ方向にクランプして結合させる一対のクランプ部材
４）突き合わせ側端部のシール性を保持するシール部材
５）締め付け操作により一対のクランプ部材同士の間隙を狭め、突き合わせ側端部を圧接する締め付け部材

そして、上記１）と２）の第１継手と第２継手は、突き合わせ側端部の外径が継手中間部の外径より大きく形成されている。また、上記３）のクランプ部材は、突き合わせ側端部と嵌合し、かつ、継手中間部を貫通するように貫通孔及び凹部が形成されている。上記４）のシール部材は、シールリングやＯリングや、本考案者らが既に提案しているシール部材である。
ここで、上記の第１対象物および第２対象物には、サイズや用途の異なる各種パイプが含まれるが、それ以外に、安全弁、開閉弁、逆止弁、減圧弁、フィルタ、オリフィス、圧力計、流量計、熱交換器、圧縮機、圧力容器などの機器が含まれる。すなわち、本考案の高圧用継手の場合、パイプ間の継手だけでなく、パイプと機器の間の継手、機器間の継手として利用できる。
また、上記１）、２）で、対象物と継手の結合は、上述するように、従来から知られた構成の結合、例えば、対象物がパイプの場合、パイプの先端部からグランドナットをパイプに挿し込み螺合させて固着させたものを、継手の螺子孔に螺入させて取付ける方法（図６を参照）や、溶接により直接にパイプと継手を結合する方法などを用いることができる。

クランプ部材を取り外すことにより、第１継手と第２継手を同軸状態からずらすことができるので、これによってパイプの抜き代が不要となりパイプ交換作業の効率化が図ることができる。また、パイプの継手のシール性に対しては、シールリングなどのシール部材によって向上できる。さらに、上記の構成では、パイプの先端は継手と結合し、継手同士の突き合わせ部で振動吸収できることから、耐振動性を向上できる。

本考案の高圧用継手構造において、締め付け部材は、少なくとも２組のボルトとナットの組合せであり、一対のクランプ部材の突き合わせ方向に沿ってボルト孔が設けられ、ボルトがボルト孔に挿通されるのが好ましい。少なくとも２組とするのは、継手がクランプ部材の中央に位置するため、締め付け部材はクランプ部材の周辺に配置しなければならず、そのため中央を挟む少なくとも２箇所に配置するためである。

また、クランプ部材の固定にナットを用いると、締め付け時や取り外し時に、ボルトとナットの両方の操作が必要となるため、作業がし辛くなる。そこで、締め付け部材は、少なくとも２つのボルトであり、一対のクランプ部材の突き合わせ方向に沿ってボルト孔が設けられ、一対のクランプ部材の一方のクランプ部材のボルト孔の内壁には、雌螺子部が設けられず、他方のクランプ部材のボルト孔の内壁にのみ雌螺子部が設けられることでも良い。締め付け部材として、ナットを用いず、雄螺子を備えた締め付けボルトだけでも良い。その場合、ナットで止める側のクランプ部材のボルト孔に雌螺子部を設ける。なお、ボルトを挿入する側のクランプ部材のボルト孔に雌螺子部を設けると、クランプ部材同士の間隙を狭めることができなくなるため、雌螺子部は設けない。

本考案の高圧用継手構造において、第１継手と第２継手の突き合わせ側端部同士がシール部材を介して当接する際に、クランプ部材の端面は互いに当接せず間隙が生じるように設計され、締め付け部材の締め付け操作により、クランプ部材の端面同士の間隙が狭まる。また、それによりシール部材が圧迫されて変形する。さらに、締め付け部材の締め付け操作によって、クランプ部材同士は、中央部より締め付け部材がある周辺位置の方の間隔が次第に減少していくことから、クランプ部材が撓んだ状態で、第１対象物と第２対象物が結合される。クランプ部材が撓むことにより、締め付けボルトに応力が発生して、締め付けボルトの緩みを抑制できる。

なお、ナットを用いずボルトによってクランプ部材を固定した場合に、ボルトがボルト孔から抜け出ない長さであることが好ましい。これは、ボルトでクランプ部材を固定した後に、ボルト先端の雄螺子部が、接触等により傷んでしまい、ボルトが取り外し難くなることを防止するためである。

本考案の高圧用継手構造において、クランプ部材の凹部と、該凹部に嵌合する継手の突き合わせ側端部との当接面は、それぞれ突き合わせ方向に略直交していることが好ましい。クランプ部材の凹部と、それに嵌合する継手の突き合わせ側端部とが互いに当接する面は、それぞれ第１継手と第２継手の突き合わせ方向に略直交していることにより、クランプ部材を締め付ける締め付け力を効率よく継手に伝えることができる。なお、第１継手と第２継手の突き合わせ方向に略直交ではなく、第１継手と第２継手の突き合わせ方向から斜め方向に当接面が形成されても構わないが、その場合、クランプ部材が締め付ける締め付け力の一部が継手の突き合わせ方向以外の方向にかかることになる。

本考案の高圧用継手構造によれば、パイプ交換や機器交換作業の効率化が図れ、パイプの継手のシール性と耐振動性を向上できるといった効果がある。

実施例１の高圧用継手の構成図 実施例１の高圧用継手の締め付け後の拡大図 実施例１の高圧用継手の左側面図 実施例２の高圧用継手の構成図 第１継手と第１クランプの当接部の拡大図を示し、（１）は実施例１を示し、（２）〜（４）はその他の実施形態を示している。 従来の高圧パイプ用継手の構成図

以下、本考案の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本考案の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

実施例１の高圧用継手について、図１〜４を参照しながら説明する。
実施例１は、第１パイプ３０ａと第２パイプ３０ｂを結合するパイプ継手１である。
実施例１のパイプ継手１は、第１パイプ３０ａと結合する第１継手２ａと、第２パイプ３０ｂと結合する第２継手２ｂと、第１継手２ａと第２継手２ｂの突き合わせ部を覆う凹部４１を有し、第１継手２ａと第２継手２ｂを突き合わせ状態にて結合させるクランプ４と、突き合わせ部のシール性を保持するシールリング３と、締め付け操作により突き合わせ部を圧接する２本の締め付けボルト（５ａ，５ｂ）とから構成される。
シールリング３は、メタル材質で、その形状は軸方向の切断面が菱形であり、対向する頂点で対向する継手の端面と当接させており、シール性を高めている。

第１パイプ３０ａと第２パイプ３０ｂを結合する方法は、溶接により溶接部４５で、直接に第１パイプ３０ａと第１継手２ａ、第２パイプ３０ｂと第２継手２ｂを結合している。ここで、第１継手２ａと第１パイプ３０ａ及び第２継手２ｂと第２パイプ３０ｂは、従来知られた他の方法で取り付けることができる。以下の実施例でも同様である。

図１に示すように、突き合わせ部における第１継手２ａと第２継手２ｂの各端部２２の外径は、第１継手２ａと第２継手２ｂの中間部２１の外径より大きく、第１継手２ａと第２継手２ｂの突き合わせ状態で、クランプ４における凹部４１の内面と、第１継手２ａ及び第２継手２ｂの各端部２２が嵌合できるように、凹部４１の内面が形成されている。すなわち、第１継手２ａと第２継手２ｂは、それぞれ端部２２のところが中間部２１より外径が大きくなっている。但し、内空孔１１の径（内径）は端部２２と中間部２１で特に差はない。端部２２と中間部２１の差は、２〜３ｍｍでよいが特に制限されるものではない。

図１に示されるように、凹部４１において、クランプ側当接部（６ａ，６ｂ）は、第１継手と第２継手の突き合わせ方向に略直交して設けられている。また、各端部２２に設けられた継手側当接部（２２ａ，２２ｂ）についても、第１継手と第２継手の突き合わせ方向に略直交して設けられている。そのため、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）により締め付けられた力が、各端部２２が突き合う方向に効果的に伝えられる。
このように、第１継手２ａと第２継手２ｂの突き合わせ状態で、クランプ４における凹部４１の内面と、第１継手２ａ及び第２継手２ｂの各端部２２が嵌合できることで、第１継手２ａと第２継手２ｂとクランプ４とが安定して結合させることができる。

第１クランプ４ａには、貫通孔（８ａ，８ｂ）が設けられ、第２クランプ４ｂには、貫通孔（９ａ，９ｂ）が設けられている。第１クランプ４ａと第１継手２ａはクランプ側当接部６ａ及び継手側当接部２２ａにおいて当接し、第２クランプ４ｂと第２継手２ｂはクランプ側当接部６ｂ及び継手側当接部２２ｂにおいて当接しているが、第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂは当接しておらず、締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）には間隙１０が生じている。
締め付けボルト（５ａ，５ｂ）は、貫通孔（８ａ，８ｂ）から挿通し、貫通孔（９ａ，９ｂ）から抜け出て、ナット（１３ａ，１３ｂ）に螺合して固定される。

図２は、実施例１の高圧用継手の締め付け後の拡大図を示している。
図２に示すように、第１及び第２のクランプ（４ａ，４ｂ）が締め付けボルト５ａにより固定されると、第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂの締め付け部の内面に設けられた間隙１０が減少し、締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）が接近する。図示しないが、これは、締め付けボルト５ｂによる締め付けの場合も同様である。
第１クランプ４ａと第２クランプ４ｂの締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）には、締め付け前は略４ｍｍの間隙１０が生じるように設計されており、締め付け後は、最も締め付け部の内面（７ａ，７ｂ）の距離が狭まった地点での距離は２．５〜３ｍｍであり、クランプ全体は撓んだ状態となる。
しかも、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）による締め付け時に、クランプ全体が撓むことにより、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）に応力が発生して、締め付けボルトの緩みを抑制する。

図３は、実施例１の高圧用継手の左側面図を示している。
図３に示すように、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）を挿し込む方向と第１継手２ａの接続方向が略平行であるため、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）とナット（１３ａ，１３ｂ）を螺合させることにより、第１継手２ａと第２継手２ｂをしっかりと固定することができる。

図５は、第１継手と第１クランプの当接部の拡大図を示し、（１）は実施例１を示し、（２）〜（４）はその他の実施形態を示している。
図５（１）に示すように、実施例１においては、クランプ側当接部６ａと継手側当接部２２ａが、第１継手と第２継手の突き合わせ方向に略直交して設けられているが、クランプ側当接部と継手側当接部の何れか一方或は双方がテーパ状であっても良い。
例えば、図５（２）に示すように、テーパ状のクランプ側当接部６ｃと継手側当接部２２ａの組み合わせでも良いし、図５（３）に示すように、クランプ側当接部６ａとテーパ状の継手側当接部２２ｃの組み合わせでも良い。また、図５（４）に示すように、テーパ状のクランプ側当接部６ｃとテーパ状の継手側当接部２２ｃの組み合わせでも良い。

図４は、実施例２の高圧用継手の締め付け後の構成図を示している。
図４に示すように、パイプ継手１００において、クランプ４ｃに設けられる貫通孔（８ｃ，８ｄ）は実施例１における貫通孔（８ａ，８ｂ）と同様の貫通孔であるが、クランプ４ｄに設けられる貫通孔（９ｃ，９ｄ）には、実施例１における貫通孔（８ａ，８ｂ）とは異なり、雌螺子加工が施されている。したがって、ナット（１３ａ，１３ｂ）は用いずに締め付けボルト（５ａ，５ｂ）だけで固定することが可能である。
また、中央孔と放射状に延在する歯状パターンを備えるワッシャーを、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）に挿し込んだ上で、第１及び第２クランプ（４ｃ，４ｄ）を固定しても良い。放射状に延在する歯状パターンによって、クランプ表面との摩擦力を強め、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）の緩みを防止するためである。

また、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）により第１及び第２クランプ（４ｃ，４ｄ）を固定した状態でも、第２の貫通孔には空隙１２が設けられ、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）は、貫通孔（９ｃ，９ｄ）から抜け出ることはない。これは、締め付け固定後に、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）の先端の雄螺子部が、貫通孔（９ｃ，９ｄ）から抜け出て露出することにより、他の部材と接触等により傷んでしまい、締め付けボルト（５ａ，５ｂ）が取り外し難くなることを防止するためである。

本考案は、高圧パイプ用の継手として有用である。

１，１００ パイプ継手
２ａ 第１継手
２ｂ 第２継手
３ シールリング
４ クランプ
４ａ，４ｃ，４ｅ 第１クランプ
４ｂ，４ｄ，４ｆ 第２クランプ
５ａ，５ｂ 締め付けボルト
６ａ，６ｂ クランプ側当接部
７ａ，７ｂ 締め付け部の内面
８ａ〜８ｆ，９ａ〜９ｆ 貫通孔
１０ 間隙
１１ 内空孔
１２ 空隙
１３ａ，１３ｂ ナット
２１ 中間部
２２ 端部
２２ａ，２２ｂ 継手側当接部
３０ａ 第１パイプ
３０ｂ 第２パイプ
４１ 凹部
５０ パイプ
５１ 螺合部
５２ グランドナット
５４ パイプの先端部
６０ 継手本体
６１ 貫通孔
６２ 螺子孔

Claims (5)

1. 第１対象物と結合する第１継手と、
   第２対象物と結合する第２継手と、
   第１継手と第２継手の突き合わせ側端部を、突き合わせ方向にクランプして結合させる一対のクランプ部材と、
   前記突き合わせ側端部のシール性を保持するシール部材と、
   締め付け操作により前記一対のクランプ部材同士の間隙を狭め、前記突き合わせ側端部を圧接する締め付け部材と、
   から成り、
   第１継手と第２継手は、前記突き合わせ側端部の外径が継手中間部の外径より大きく形成され、
   前記クランプ部材は、前記突き合わせ側端部と嵌合し、かつ、前記継手中間部を貫通するように貫通孔及び凹部が形成される、ことを特徴とする高圧用継手構造。
2. 前記締め付け部材は、少なくとも２組のボルトとナットの組合せであり、
   前記一対のクランプ部材の前記突き合わせ方向に沿ってボルト孔が設けられ、
   前記ボルトが前記ボルト孔に挿通される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の高圧用継手構造。
3. 前記締め付け部材は、少なくとも２つのボルトであり、
   前記一対のクランプ部材の前記突き合わせ方向に沿ってボルト孔が設けられ、
   前記一対のクランプ部材の一方のクランプ部材の前記ボルト孔の内壁には、雌螺子部が設けられず、他方のクランプ部材の前記ボルト孔の内壁にのみ雌螺子部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の高圧用継手構造。
4. 第１継手と第２継手の前記突き合わせ側端部同士が前記シール部材を介して当接する際に、
   前記クランプ部材の端面は互いに当接せず前記間隙が生じるように設計され、
   前記締め付け部材の締め付け操作により、前記間隙が狭まり、前記シール部材が変形し、前記クランプ部材が撓んだ状態で、第１対象物と第２対象物が結合されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高圧用継手構造。
5. 前記クランプ部材の前記凹部と、該凹部に嵌合する継手の前記突き合わせ側端部との当接面は、それぞれ前記突き合わせ方向に略直交していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の高圧用継手構造。