JP3204897U - ルーズフランジ式管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】両パイプ間に配置する密封部材を補強リング、弾性ガスケットおよび円環プレートで構成し、管内が負圧になっても弾性ガスケットが破損および変形しにくいルーズフランジ式管継手を提供する。【解決手段】密封部材として、矩形断面である金属製の補強リングと、該補強リングの内周側に配置する樽型断面の弾性ガスケット１０と、該補強リングの外周側に配置する円環プレート７とを備え、補強リングの内周面に内環状溝１６を設けるとともに、弾性ガスケット１０に環状円板の樹脂コア１５を円周方向にインサートしている。【選択図】図６

Description

本考案は、両パイプ間に配置する密封部材を補強リング、弾性ガスケットおよび円環プレートで構成し、管内が負圧になっても弾性ガスケットが破損および変形しにくいルーズフランジ式管継手に関する。

水道や空調などの配管工事において、金属パイプを直線状に接続するには、連結部分の機械強度および大径管の配管作業性などの点でフランジ式の結合方式が好ましい。ルーズフランジ式管継手は、一方のフランジを回すだけで配管時に両フランジのボルト貫通孔を一致でき、金属パイプを強引に捩る必要がないので配管作業を迅速に進められる。ルーズフランジ式管継手は、特開平９−１４５４５号や実開平４−１３３４３０号などで数多く開示されている。

ルーズフランジ式管継手において、両パイプ間で高い密封力を得るために、シートパッキンとともにＯリングを使用することは、特開平９−１４５４５号または実開平４−１３３４３０号などから公知である。特開平９−１４５４５号は、その図４において、パッキンの内周面側にＯリングを配置し、該パッキンの外径はルーズフランジの外径とほぼ同じである。一方、実開平４−１３３４３０号は、その図２において、シートパッキンに相当するアウタリングの内周面側にＯリングを配置し、該アウタリングの外径はパイプつば部の外径よりも大きい。

一方、本出願人は、既に実用新案登録第３１３６９５４号において、両フランジ間に配置する密封部材として、円環状の弾性ガスケットおよび該弾性ガスケットの外周側に配置する金属製の補強リングを提案し、この弾性ガスケットの横断面は逆Ｖ字形のリップ状である。弾性ガスケットの横断面形状が逆Ｖ字形であるのは、実用新案登録第３１９４４３５号および第３１９４４３６号でも同様である。これらの実用新案登録に開示の管継手における密封部材では、弾性ガスケットの外周面を補強リングの内周面に接着剤で固着することにより、両者を確実に一体化させて気密性を高めている。

特開平９−１４５４５号公報 実開平４−１３３４３０号公報 実用新案登録第３１３６９５４号公報 実用新案登録第３１９４４３５号公報 実用新案登録第３１９４４３６号公報

特開平９−１４５４５号や実開平４−１３３４３０号のように、ルーズフランジ式管継手においてＯリングを併用すると、このＯリングを強く締め付ける必要があるうえに、パイプ内部が負圧になった際に、Ｏリングが内方へ変形して気密性が低下しやすい。また、特開平９−１４５４５号では、外径がシートパッキンとほぼ同じであるルーズフランジが大きく、作業現場において作業スペースを確保しにくい。一方、実開平４−１３３４３０号では、パッキンに相当するアウタリングの加工の際にコストと手間が掛かるうえに、据え付け時にアウタリングの位置決めが難かしい。

実用新案登録第３１３６９５４号、第３１９４４３５号、第３１９４４３６号に開示の管継手は、密封部材として圧縮変形しやすい弾性ガスケットを用い、該弾性ガスケットを圧縮して密封するので、各ボルトによる締め付け力は抜管力に耐える程度であればよい。また、これらの実用新案登録に開示の管継手における密封部材では、金属製の補強リングを弾性ガスケットの外周側に配置し、管内圧力が上昇した際に、弾性ガスケットが外方へ膨張することを補強リングで阻止できる。

これらの実用新案登録に開示の管継手における密封部材は、管内が多少負圧になっても、逆Ｖ字形のリップ状断面の弾性ガスケットが内方へ変形しにくく、管内の気密性が低下することは起こらない。しかしながら、この密封部材では、管内の負圧度が相当に高くなり、しかも負圧になる回数が頻繁に発生すると、弾性ガスケットが補強リングの内周面から剥がれやすくなり、弾性ガスケットがひび割れや変形を起こすことにより、管内の気密性が損なわれる事態が発生することがある。

本考案は、従来のルーズフランジ式管継手に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、樹脂コアをインサートした樽型断面の弾性ガスケットを密封部材として用いることにより、管内が負圧になっても弾性ガスケットのひび割れおよび変形が起こらないルーズフランジ式管継手を提供することを目的としている。本考案の他の目的は、密封部材を両フランジ間に配置しやすく、しかも組み立てた際に位置決めが容易であるルーズフランジ式管継手を提供することである。

本考案に係るルーズフランジ式管継手は、両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを接続して締め付ける。本考案のルーズフランジ式管継手は、密封部材として、矩形断面である金属製の補強リングと、該補強リングの内周側に配置する樽型断面の弾性ガスケットと、該補強リングの外周側に配置する円環プレートとを備える。このルーズフランジ式管継手では、補強リングの内周面に内環状溝を設けるとともに、弾性ガスケットに環状円板の樹脂コアを円周方向にインサートしており、補強リングの内環状溝に沿って弾性ガスケットの樹脂コアの尖状外周縁を嵌合することにより、補強リングと弾性ガスケットを一体化する。

本考案の管継手において、好ましくは樹脂コアには円周方向に沿って複数個の貫通孔を設けることにより、ガスケットの成形加工時にガスケット素材が各貫通孔内に入り込み、インサートした樹脂コアが成形加工後に脱離することがない。

本考案のルーズフランジ式管継手は、密封部材として、矩形断面である金属製の補強リングと、該補強リングの内周側に配置する弾性ガスケットと、該補強リングの外周側に配置する樹脂製の円環プレートとを備えていてもよい。このルーズフランジ式管継手では、補強リングの外周面に外環状溝を設けるとともに、円環プレートにはその外周に複数個の半円切り欠きおよび手持ち用の外向き延長部を形成してもよく、補強リングの外環状溝に沿って樹脂プレートの尖状内周縁を嵌合することにより、補強リングおよび円環プレートを一体化する。

本考案の管継手において、密封部材を管継手に取り付けると、円環プレートの外周に設けた半円切り欠きの内周面が両フランジを連結するボルトの周面と接触することにより、密封部材をパイプ断面の中心位置に位置決めできる。

本考案に係るルーズフランジ式管継手において、弾性ガスケットはエチレンプロピレンジエンゴム製および補強リングはステンレス鋼製であり、該ガスケットの樹脂コアおよび円環プレートは硬質の耐熱性プラスチック製であると好ましい。

本考案に係るルーズフランジ式管継手では、密封部材として用いる弾性ガスケットを樽型断面にするとともに、該弾性ガスケットに環状円板の樹脂コアを円周方向にインサートしている。この弾性ガスケットは、インサートした樹脂コアの尖状外周縁を補強リングの内環状溝に嵌合して接続することにより、該補強リングに直接接着されておらず、しかも断面が樽型で外圧の影響を受けにくいので、圧縮された弾性ガスケットは管内が負圧になってもひび割れや変形を起こさない。このため、このルーズフランジ式管継手において、密封部材である弾性ガスケットは、管内の負圧度が相当に高くなりしかも負圧になる回数が頻繁に発生しても、管内の気密性が損なわれる事態が起こらず、この管継手をメンテナンスなしで長期間使用することができて経済的に有利である。

本考案に係るルーズフランジ式管継手は、密封部材において複数個の半円切り欠きおよび手持ち用の外向き延長部を形成した円環プレートを用いるので、密封部材を管継手に取り付ける際に、半円切り欠きの内周面を両フランジを連結するボルトの周面と接触させると密封部材をパイプ断面の中心位置に静止でき、該密封部材を両フランジ間で位置決めしやすい。この円環プレートは、ボルト貫通孔を設けた耳部を有していないので使用樹脂量もより少量になる。また、円環プレートに手持ち用の外向き延長部を形成しているので、この延長部をつまんで密封部材の取り付けや位置決めの作業を容易に遂行できる。

本考案に係るルーズフランジ式管継手を示す概略縦断面図であり、両フランジを接続するボルトの数は４本である。 図１のＡ−Ａ方向から示すルーズフランジとパイプの端面図である。 円環プレートを嵌合した補強リングおよび弾性ガスケットで構成する密封部材を示す正面図である。 密封部材における円環プレートを示す正面図である。 図３に示す密封部材を拡大して横割りした断面図である。 円環プレート、補強リングおよび弾性ガスケットの嵌合状態を示す拡大横断面図である。 弾性ガスケットにインサートする樹脂コアを拡大して示す部分縦断面図である。

本考案を図面によって説明すると、図１に示すルーズフランジ式管継手１では、各接続パイプ２のつば部４でルーズフランジ３，３を保持し、両つば部の端面間に密封部材５（図３）を介在させて締め付ける。密封部材５は、図３と図５から明らかなように、円環プレート７と、金属製の補強リング８と、弾性ガスケット１０とで構成する。接続パイプ２，２は、同一または類似の金属管あるいはプラスチック管であり、金属管とプラスチック管を用いることも可能である。

ルーズフランジ式管継手１において、金属製のルーズフランジ３，３は、図２に示すように平面がほぼドーナツ形であり、接続パイプ２，２とは別個に製造する。ルーズフランジ３には、円周方向に沿って４個または３個や５個以上のボルト貫通孔１２を等間隔に設け、フランジ内径は接続パイプ２の外径にほぼ等しい。各貫通孔１２の平面形状は、図示のような半円形と矩形の組み合わせ形状であっても単なる円形でもよい。ルーズフランジ３の輪郭は、図示のように貫通孔１２が存在する部分１４以外を凹ましてもよい。

管継手１において、フランジ３およびパイプ２には、種々の金属が使用可能であり、好ましくはフランジ３はステンレス鋼、炭素鋼または鋳物製であり、パイプ２はステンレス鋼製である。炭素鋼または鋳物製の場合は、亜鉛めっきやプラスチックコーティングを施してもよい。また、フランジ３は、通常、図２に示すような円形平面のルーズフランジでも半割り型でもよく、その外形が角形や楕円形平面などのフランジでもよい。

中間配置の密封部材５において、補強リング８は、図６に示すように、円環状平面で断面が矩形であればよく、ステンレス鋼、炭素鋼または鋳鉄などから製造する。補強リング８には、その内周面に内環状溝１６をおよびその外周面に外環状溝１８を設ける。環状溝１６，１８は、いずれも断面が三角形状であればよい。内環状溝１６には、ガスケット１０の樹脂コア１５の尖状外周縁２０を嵌合し、外環状溝１８には、円環プレート７の尖状内周縁２２を嵌合する。補強リング８は、一般に、矩形断面の細長い金属棒材を円形状に曲げ、その両端を溶接して製造すると余剰金属が生じず、１枚のシート材から製造できる枚数が多くなる。この補強リングは、薄い金属シート材を円環形に打ち抜いてもよい。

弾性ガスケット１０は、弾性に富んだゴムまたはプラスチック製であればよく、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどを用い、化学プラントなどの配管に用いる場合には、その周面に耐腐食性の薄膜をコーティングしてもよい。弾性ガスケット１０には、環状円板の樹脂コア１５を円周方向にインサートしている。

樹脂コア１５は、図７に示すような環状円板であり、その円周方向に沿って複数個の貫通孔２４を設けている(図３参照)。ガスケット１０の成形加工時に、樹脂コア１５を金型内に配置しておくことにより、ガスケット溶融素材が金型内に充填されて硬化すると、インサートされた樹脂コア１５は成形加工後にガスケット１０から脱離しない。樹脂コア１５は尖状外周縁２０を有する。樹脂コア１５の外周縁２０を補強リング８の内環状溝１６に沿って嵌め込むことにより、弾性ガスケット１０が補強リング８と一体化して使用時に両者が分離することがない。

弾性ガスケット１０は、図６に示すようにその横断面がほぼ樽型であり、パイプ２のつば部４，４間で圧縮された際に、補強リング８との連結は樹脂コア１５によって継続する。一方、管内圧力が負圧になると、弾性ガスケット１０は、円周方向の内方へ収縮するけれども、補強リング８との接続は樹脂コア１５に依存しているので、該補強リングから脱離することはない。弾性ガスケット１０は、樽型断面の両側面がパイプつば部４，４の表面と密着することにより、管継手１からの液漏出を防いでいる。

円環プレート７は、図４に示すようなドーナツ形の平面形状であり、該プレートは尖状内周縁２２を有する。円環プレート７の内周縁２２を補強リング８の外環状溝１８に沿って嵌め込むと、該円環プレートを補強リング８と一体化できる。円環プレート７は、通常、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂などの硬質の耐熱性プラスチックからなり、ガラス繊維などを充填したＦＲＰでもよい。円環プレート７は、厚さ１.５〜３ｍｍの薄板状であり、圧縮成形してもプラスチックシートから打ち抜き加工して製造してもよい。

円環プレート７には、その外周に複数個の半円切り欠き２６および手持ち用の外向き延長部２８を形成する。管継手１の組み立て時に、円環プレート７の半円切り欠き２６の内周面が両フランジ３，３を連結するボルト３０（図１）の周面と接触することにより、該円環プレートつまり密封部材５をパイプ断面の中心位置に位置決めできる。半円切り欠き２６は、ボルト３０の直径よりもわずかに大きい内径を有する周面を有し、該半円切り欠きの代わりに、円形貫通孔（図示しない）を設けてもよい。半円切り欠き２６の数は、フランジ３のボルト貫通孔１２の数と位置に応じて定め、ボルト貫通孔１２と同数の３個または５個以上を円周方向で等間隔に配置すればよい。

ルーズフランジ式管継手１は、図１に示すように、公知のルーズフランジ３をパイプ２，２にそれぞれ嵌合してから、パイプ端部をつば出し加工またはスタブエンドを溶接する。このつば出し加工は、例えば、パイプ加工工場や配管現場において、公知のつば出し加工機によってつば部４を直径方向外方へ直角に形成し、ついで該パイプの他方の端部も同様につば出し加工する。

双方のパイプ２，２は、中間に密封部材５を介在させてつば部４の表面を突き合わせ、フランジ３，３の貫通孔１２にボルト３０を通す。密封部材５は、円環プレート７の半円切り欠き２６がボルト３０と接触することによって正確に位置決めされるので、そのまま全ボルト３０をナット３２で締め付ければよい。また、つば出し加工の後に、半割り型のフランジを嵌合して固着することも可能である。異なるボルト貫通孔数のフランジ３を用いるならば、補強リング８を変更することなく、円環プレート７だけを交換すればよい。

この組立ての際に、配管現場において、垂直や傾斜方向などに配置したパイプ２，２についてフランジ３，３を位置決めする時に、リングバンドなどの仮止め金具（図示しない）をフランジ３のすぐ後方に取り付け、円環プレート７の延長部２８を手で持って密封部材５を支持しながら、各ボルト３０をフランジ３，３に通して連結すればよい。また、パイプ２，２を水平配置する際には、密封部材５を延長部２８で支持しながら各ボルト３０を挿通して連結する。このパイプ結合作業が完了すると、パイプ２，２を壁面などに固定することを要する。

次に、本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案は実施例に限定されるものではない。図１に示すルーズフランジ式管継手１において、金属製のルーズフランジ３，３は、図２に示すように平面がほぼドーナツ形であり、接続パイプ２，２とは別個に製造する。パイプ２，２は、同一または類似のステンレス鋼管である。フランジ３には、円周方向に４個のボルト貫通孔１２を等間隔に設け、フランジ内径は接続パイプ２の外径にほぼ等しく、パイプ２のつば部４の外径よりも小さい。

ルーズフランジ３，３は、従来のフランジに比べて外径および厚みが小さくなる。フランジ３の輪郭は、図２に示すように貫通孔１２が存在する部分１４以外を凹まし、全体をコンパクトにすることによって省スペース化を図っている。

両パイプ２，２のつば部端面間に介在させる密封部材５は、図３に示すように円環プレート７、補強リング８および弾性ガスケット１０で構成する。補強リング８は、管内圧に対する接続パイプ２の強度とほぼ同等またはそれ以上に強度を有することが好ましく、このため、該補強リングの厚みを接続パイプ２の厚みとほぼ同じである。円環状でステンレス鋼製である補強リング８には、図６に示すように、その外周面に三角形断面の外環状溝１８を設け、且つその内周面に三角形断面の内環状溝１６を設ける。

補強リング８の外側に嵌める円環プレート７（図４）は、厚さ２ｍｍの不飽和ポリエステル樹脂シートから打ち抜き加工して製造する。円環プレート７は、図３のようにフランジ３の平面と対応するドーナツ形平面であるけれども、フランジ平面よりも小さい。円環プレート７には、図４に示すように、その外周に４個の半円切り欠き２６を円周方向に等間隔に形成し、さらに手持ち用の外向き延長部２８を形成する。半円切り欠き２６の位置は、フランジ３のボルト貫通孔１２の位置と対応する。

円環プレート７は、図６に示すような尖状内周縁２２を有し、その内周縁の内径が補強リング８の外環状溝１８の溝深さ径にほぼ等しい。円環プレート７の内周縁２２を補強リング８の外環状溝１８に沿って嵌め込むと、該円環プレートを補強リング８と一体化できる。尖状内周縁２２は、円環プレート７の内周壁の断面を三角形状に切削して形成してもよい。円環プレート７の内径が補強リング８の外径よりもわずかに小さいことにより、補強リング８の外環状溝１８への嵌入によって、該プレートは補強リング８に固定されて一体化する。

一方、弾性ガスケット１０は、弾性に富んだＥＰＤＭ製であり、環状円板の樹脂コア１５を弾性ガスケット１０に円周方向にインサートする。樹脂コア１５は、図７に示すような環状円板であり、その円周方向に沿って多数個の貫通孔２４を設けている。樹脂コア１５は、円環プレート７と同じプラスチック材であればよい。

樹脂コア１５は、ガスケット１０の加硫成形時に金型内に配置しておくことにより、ガスケット溶融素材が金型内に充填されると、該金型内においてガスケット溶融素材が各貫通孔２４内に入り込んで硬化し、加硫成形後には樹脂コア１５が弾性ガスケット１０から脱離することがない。樹脂コア１５は尖状外周縁２０を有し、該外周縁の外径が補強リング８の内環状溝１６の溝深さ径にほぼ等しく、且つ弾性ガスケット１０の外径よりも大きい。樹脂コア１５は、その外周縁２０が補強リング８の内環状溝１６に沿って嵌め込まれることにより、弾性ガスケット１０を補強リング８と一体化させて使用時に両者が分離することがない。

弾性ガスケット１０は、図６に示すようにその横断面がほぼ樽型であり、パイプ２のつば部４，４間で圧縮された際に、円周方向の外方へ膨張しても、補強リング８との連結は樹脂コア１５によって継続する。一方、管内圧力が負圧になると、弾性ガスケット１０は、円周方向の内方へ収縮するけれども、補強リング８との接続は樹脂コア１５に依存しているので、該補強リングから脱離することはない。弾性ガスケット１０は、樽型断面の両側面がパイプつば部４，４の表面と密着することにより、管継手１からの液漏出を防いでいる。弾性ガスケット１０は、使用時において両側面から圧縮変形されて厚みが５０〜９５％に減少すると、補強リング８の厚みと一致することになる。

フランジ３は、管端部をつば出し加工する前に、パイプ２にそれぞれ嵌合しておく。双方のパイプ２，２は、円環プレート７の延長部２８を手で持って密封部材５を所定の位置に保持しながらつば部４の表面を突き合わせ、フランジ３，３の貫通孔１２にボルト３０を通してナット３２で締め付ける。この際に、密封部材５は、円環プレート７の延長部２８を手で持つことで正確に位置決めできる（図３参照）。

ルーズフランジ式管継手１では、圧縮変形しやすい弾性ガスケット１０で両パイプ２，２を密着させるので、各ボルト３０による締め付け力は抜管力に耐える程度であればよく、従来のシートパッキンのように強く締め付ける必要がない。このため、締付けボルトの本数を従来よりもほぼ半減でき、接続パイプ２のつば部４の密着面の面積は、従来よりも小さくてもよく、フランジ３およびつば部４の外径を従来よりも小さくできる。

１ ルーズフランジ式管継手
２，２ 接続パイプ
３，３ ルーズフランジ
４ つば部
５ 密封部材
７ 円環プレート
８ 補強リング
１０ 弾性ガスケット
１２ ルーズフランジのボルト貫通孔
１５ 樹脂コア
１６ 内環状溝
１８ 外環状溝
２０ 尖状外周縁
２２ 尖状内周縁
２４ 樹脂コアの貫通孔
３０ ボルト

Claims (5)

1. 両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを接続して締め付ける管継手であって、密封部材として、矩形断面である金属製の補強リングと、該補強リングの内周側に配置する樽型断面の弾性ガスケットと、該補強リングの外周側に配置する円環プレートとを備え、補強リングの内周面に内環状溝を設けるとともに、弾性ガスケットに環状円板の樹脂コアを円周方向にインサートしており、補強リングの内環状溝に沿って弾性ガスケットの樹脂コアの尖状外周縁を嵌合することにより、補強リングと弾性ガスケットを一体化するルーズフランジ式管継手。
2. 樹脂コアには円周方向に沿って複数個の貫通孔を設けることにより、ガスケットの成形加工時にガスケット素材が各貫通孔内に入り込み、インサートした樹脂コアが成形加工後に脱離することがない請求項１記載の管継手。
3. 両パイプのつば部端面間に密封部材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジを接続して締め付ける管継手であって、密封部材として、矩形断面である金属製の補強リングと、該補強リングの内周側に配置する弾性ガスケットと、該補強リングの外周側に配置する樹脂製の円環プレートとを備え、補強リングの外周面に外環状溝を設けるとともに、円環プレートにはその外周に複数個の半円切り欠きおよび手持ち用の外向き延長部を形成し、補強リングの外環状溝に沿って樹脂プレートの尖状内周縁を嵌合することにより、補強リングおよび円環プレートを一体化するルーズフランジ式管継手。
4. 密封部材を管継手に取り付けると、円環プレートの外周に設けた半円切り欠きの内周面が両フランジを連結するボルトの周面と接触することにより、密封部材をパイプ断面の中心位置に位置決めできる請求項３記載の管継手。
5. 弾性ガスケットはエチレンプロピレンジエンゴム製および補強リングはステンレス鋼製であり、該ガスケットの樹脂コアおよび円環プレートは硬質の耐熱性プラスチック製である請求項１または３記載の管継手。

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