JP3215057U

JP3215057U - 配管連結構造

Info

Publication number: JP3215057U
Application number: JP2017005608U
Authority: JP
Inventors: 嘉清大井; 圭吾難波
Original assignee: 株式会社大井製作所
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2027-12-12

Abstract

【課題】２つの配管同士を連結するに際し、電気的絶縁性に優れ、安定した使用が可能な絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造を提供する。【解決手段】第１フランジの内周領域と第２フランジ６１の内周領域との間に配置された環形状の絶縁ガスケット６３と、ボルト本体と、ナット部材とを備え、連結用孔６１ａ内にボルト本体の軸部１２が挿入されることで、第１配管と第２配管とが連結される配管連結構造であって、軸部１２に取りつけられた複数本の円筒形状の合成樹脂製のスリーブ部材２０と、頭部と第１フランジとの間、及び、ナット部材と第２フランジ６１との間に配置される絶縁性リング部材とを備え、スリーブ部材２０と絶縁ガスケットとの間に隙間が形成されるように、スリーブ部材２０の厚さが薄く構成されている。【選択図】図３

Description

本考案は、２つの配管等を絶縁しつつ接続するための絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造に関する。

配管は、液体・気体・粉体等の流体を輸送することや配線等の保護を目的として取り付けられており、配管を接続する際にボルト等の締結部材が用いられている。特にパイプライン等に用いられる配管には、バルブ・計器類が多く接続されており、このバルブ・計器類と配管とには様々な金属が用いられている。

ここで、各金属では溶液中での自然電極電位（イオン化傾向）が異なる。金属間の電位差が５０ｍＶ以上となると、金属間同士で導電する。特に、配管が異種金属同士である場合、金属間同士で導電する、即ち腐食電流（ガルバニック電流）が発生する。その結果、ガルバニック電流が金属間で流れ、電位差の低い金属（イオン化傾向の大きい金属）は腐食されイオンとなり溶液中へ溶出する。例えば、配管に鉄とステンレスとを使用する場合、ガルバニック電流が発生すると鉄が腐食される。また、環境等により発生する、地中などにある、迷走電流により腐食されることもある。

そして、従来より、特許文献１に開示されるように、２つの管体を、ガスケットを挟んで連結した配管連結構造が知られている。ガスケットは、２つの管体の機械的結合部においてクッション材として機能するとともに、発熱体を埋め込んだ絶縁材としても機能している。
また、特許文献２には、ボルトの頭部側に絶縁ワッシャが嵌合され、フッ素樹脂からなる絶縁ブッシュがボルトの長手方向全体に亘って圧嵌固着されている絶縁ボルトについて記載されている。
これにより、一のフランジと他のフランジとの間に絶縁ガスケットを配置し、一のフランジと他のフランジとを絶縁ボルトで連結することで、一のフランジと他のフランジとを絶縁している。つまり、環境等により発生する、地中などにある、迷走電流による腐食を防止するための絶縁性もある。

特開２００９−２５１７号公報実用新案登録第２５７６６２４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、２つの管体を連結しているボルトを介して、管体同士が導通してしまう。ボルトをプラスチック製とすれば、導通は避けられるが、強度が弱く、長期の使用で破壊するおそれもあるため、信頼性の低下を招くという不具合がある。

また、特許文献２の技術では、一のフランジと他のフランジとの間に絶縁ガスケットが配置されている場合、ボルトの軸部の外周に絶縁ブッシュが圧嵌固着されているため、外径が大きくなり、フランジの連結用孔に挿入する際に、絶縁ガスケットと絶縁ブッシュとが接触して応力が作用して、絶縁ガスケットや絶縁ブッシュが破損したり歪んだりして絶縁性を充分に発揮することができないことがあった。

そこで、本考案は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、２つの配管同士を連結するに際し、電気的絶縁性に優れ、安定した使用が可能な絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本考案は、環形状の金属製の第１フランジを有する第１配管と、環形状の金属製の第２フランジを有する第２配管と、前記第１フランジの内周領域と前記第２フランジの内周領域との間に配置された環形状の絶縁ガスケットと、少なくとも一部に雄ねじが形成された円柱形状の軸部及び頭部を有する複数個の金属製のボルト本体と、前記雄ねじに螺合される複数個の金属製のナット部材とを備え、前記第１フランジの外周領域及び前記第２フランジの外周領域には、複数個の連結用孔が形成されており、前記連結用孔内に前記ボルト本体の軸部が挿入されることで、前記第１配管と前記第２配管とが連結される配管連結構造であって、前記軸部の外周に取りつけられた複数本の円筒形状の合成樹脂製のスリーブ部材と、前記頭部と前記第１フランジとの間、及び、前記ナット部材と前記第２フランジとの間に配置される絶縁性リング部材とを備え、前記スリーブ部材と前記絶縁ガスケットとの間に隙間が形成されるように、前記スリーブ部材の厚さが薄く構成されていることを特徴とする。

本考案に係る配管連結構造によれば、スリーブ部材と絶縁ガスケットとの間に隙間が形成されるように、スリーブ部材の厚さが薄く構成されているので、フランジの連結用孔に挿入する際に、絶縁ガスケットとスリーブ部材とが接触することを回避することができる。その結果、絶縁ガスケットやスリーブ部材が破損したり歪んだりせず、ボルト本体と配管とを確実に絶縁することができる。

上記考案においては、前記スリーブ部材に用いられる合成樹脂は、ポリビニリデンフルオライド樹脂であることが好ましい。
本考案に係る配管連結構造によれば、スリーブ部材がポリビニリデンフルオライド樹脂（以下、略称「ＰＶＤＦ樹脂」を用いる）によって構成されていることにより、スリーブ部材の高い機械的強度や耐剥離性が得られる。

上記考案においては、前記第１フランジに用いられる金属と、前記第２フランジに用いられる金属とは、異なる種類のものであることが好ましい。

上記考案においては、前記スリーブ部材は、円柱体に合成樹脂がライニングされた後、削られることで作製されたものであることが好ましい。

本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造の概略構造を示す縦断面図である。本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造の細部を示す縦断面図である。本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造の概略構造を示すＢ−Ｂ線の横断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造の製造工程を示す縦断面図である。

以下に、本考案の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造の概略構造を示す縦断面図であり、図２は、本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造の細部を示す縦断面図であり、図３は、本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造を用いた配管連結構造の概略構造を示すＢ−Ｂ線の横断面図である。

第１配管５０の第１フランジ５１と、第２配管６０の第２フランジ６１とが、芯体６３ａを有する絶縁ガスケット６３を挟んで連結されている。そして、第１フランジ５１の連結用孔５１ａと、第２フランジの連結用孔６１ａとをボルト本体１０が貫通した状態で、絶縁ボルト構造Ａが介在している。

なお、本実施の形態が適用される第１配管５０及び第２配管６０の径は、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍである。そして、ボルト本体１０の軸部１２の外径は、数ｍｍ〜数１０ｍｍ程度である。

第１配管５０の第１フランジ５１は、円環形状を呈しており、第１フランジ５１の外周領域には例えば４個の円柱形状の連結用孔５１ａが形成されている。そして、第１配管５０の第１フランジ５１の材質は、金属であり、例えば鉄である。
第２配管６０の第２フランジ６１も、第１フランジ５１と同じ円環形状を呈しており、第２フランジ６１の外周領域には４個の円柱形状の連結用孔６１ａが形成されている。そして、第２配管６０の第２フランジ６１の材質は、金属であり、例えばステンレスである。つまり、第１フランジ５１の材質と第２フランジ６１の材質とは異なっている。

絶縁ガスケット６３の芯体６３ａ及び芯体６３ａを除く部分は、所定の厚さを有し平面視で円環形状を呈しており、第１フランジ５１の内周領域と第２フランジ６１の内周領域との間に配置されている。
ガスケット６３の芯体６３ａを除く部分の材質は、たとえばフッ素樹脂からなる。なお、芯体のないフッ素樹脂だけの絶縁ガスケットであってもよい。

絶縁ボルト構造Ａは、主要部材として、ボルト本体１０と、スリーブ部材２０と、絶縁性リング部材３１と、座金部材３２と、ナット部材３３とを備えている。

ボルト本体１０は、円柱形状の軸部１２と、円柱形状の頭部１１とを有する。軸部１２の直径は、連結用孔６１ａの直径より小さくなっており、頭部１１の直径は、連結用孔６１ａの直径より大きくなっている。軸部１２の外周面のうちナット部材３３と螺合する部分には、雄ねじが形成されている。なお、軸部１２の外周面のうち頭部１１の付け根付近まで雄ねじが形成されていてもよい。
ボルト本体１０の材質は、金属であれば特に限定されず、鉄、ステンレス、チタン、アルミニウム、合金鋼（例えばＳＮＢ７）等を好適に利用することができる。また、防錆のために表面部分を亜鉛めっき等のめっき処理や、酸化鉄等による被膜処理をしていてもよい。

ナット部材３３は、円形状の貫通孔を有する六角環状を呈しており、貫通孔の内周面には雌ねじが形成されている。これにより、軸部１２の雄ねじに螺合されるようになっている。
ナット部材３３の材質も、ボルト本体１０と同様に金属であれば特に限定されず、鉄、ステンレス、チタン、アルミニウム、合金鋼（例えばＳＮＢ７）等を好適に利用することができる。また、防錆のために表面部分を亜鉛めっき等のめっき処理や、酸化鉄等による被膜処理をしていてもよい。

スリーブ部材２０は、内径ｒ_ｉｎ及び外径ｒ_ｏｕｔを有する円筒形状を呈しており、内部に軸部１２が挿入されるようになっている。厚さ（外径ｒ_ｏｕｔ−内径ｒ_ｉｎ）は０．３ｍｍ〜０．７ｍｍであることが好ましい。

本実施形態に係るスリーブ部材２０は、内部に軸部１２が挿入されて、連結用孔６１ａに挿入されることになるが、本実施形態に係るスリーブ部材２０の厚さは、スリーブ部材２０と絶縁ガスケット６３との間に隙間Δｒが形成されるように、薄くなっている。
なお、円筒形状のスリーブ部材２０の中心軸は、円柱形状の連結用孔６１ａの中心軸より絶縁ガスケット６３と離れる方向にズレていることが好ましく、その状態で隙間Δｒは０.００１ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。

また、本実施形態に係るスリーブ部材２０の内径ｒ_ｉｎは、軸部１２と略等しい大きさとなっている。

スリーブ部材２０の材質は、例えば合成樹脂であり、合成樹脂（フッ素樹脂）としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化））樹脂、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(４．６フッ化)）樹脂、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド(２フッ化)）樹脂、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン(３フッ化)）樹脂、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体）樹脂等があり、いずれを用いてもよい。
本実施の形態では、スリーブ部材２０は、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）樹脂によって構成されている。

絶縁性リング部材３１は、円環状を呈しており、内部に軸部１２が挿入されるようになっている。そして、第１の絶縁性リング部材３１は、頭部１１と第１フランジ５１との間に配置されている。また、第２の絶縁性リング部材３１は、ナット部材３３と第２フランジ６１との間に配置されている。

絶縁性リング部材３１を構成する繊維強化樹脂の強化材としては、ガラス繊維（ＧＦＲＰ）、ガラス長繊維（ＧＭＴ）、炭素繊維（ＣＦＲＰ）、強度の高いアラミド繊維（ＡＦＲＰ）、ケブラー（ＫＦＲＰ）（登録商標）、ダイニーマ（ＤＦＲＰ）（登録商標）、ザイロン（ＺＦＲＰ）（登録商標）などがあり、いずれを用いてもよい。

繊維強化樹脂のマトリックスとしては、一般に、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用することが多い。エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂を使用する場合もある。メチルメタアクリレートなどの熱可塑性樹脂を用いた繊維強化熱可塑性プラスチックもあり、以上のいずれを用いてもよい。本実施の形態では、これらの材料から、曲げ強さが３１０（Ｎ／ｍｍ^２）以上の繊維強化樹脂を選んで用いている。
これにより、頭部１１と第１フランジ５１との間が絶縁される。また、ナット部材３３と第２フランジ６１との間も絶縁される。

座金部材３２は、円環状を呈しており、内部に軸部１２が挿入されるようになっている。そして、第１の座金部材３２は、頭部１１と第１の絶縁性リング部材３１との間に配置されている。また、第２の座金部材３２は、ナット部材３３と第２の絶縁性リング部材３１との間に配置されている。

座金部材３２としては、金属製のワッシャ（特にＳＳ−４００、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）が好適に利用される。
これにより、締結による絶縁性リング部材３１の傷つきを防止し、且つ、締結による応力を絶縁性リング部材３１に均一に加わるようにすることで機密性を高めることが可能となる。

ところで、本実施形態に係るスリーブ部材２０の厚さは、スリーブ部材２０と絶縁ガスケット６３との間に隙間Δｒが形成されるように、薄くなっている。ここで、このような厚さの薄いスリーブ部材２０を製造する製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、本考案の実施形態に係る絶縁ボルト構造Ａの製造工程を示す縦断面図である。

まず、図４（ａ）に示す工程で、離型が容易なように特殊コーティングされた丸棒に、フッ素樹脂（本実施の形態では、ポリビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ））をライニングして、合成樹脂管２０ｘを形成する。
このとき、丸棒の外径は、ボルト本体１０の軸部１２の外径よりも大きめにしておく。

次に、図４（ｂ）に示す工程で、丸棒から合成樹脂管２０ｘを外して、機械加工により合成樹脂管２０ｘの外径を削ることで、厚さの薄いスリーブ部材２０を形成する。この段階では、スリーブ部材２０の内径は、ボルト本体１０の軸部１２の外径よりもやや大きめである。

次に、図４（ｃ）に示す工程で、スリーブ部材２０の外周に、絶縁性リング部材３１と座金部材３２とを順次取りつける。

次に、図４（ｄ）に示す工程で、絶縁性リング部材３１と座金部材３２とが取りつけられたスリーブ部材２０をボルト本体２０の軸部１２に挿通させて、頭部１１の側端部と座金部材３２とがほぼ接触する位置にスリーブ部材２０を装着する。

以上のように本考案に係る配管連結構造によれば、スリーブ部材２０と絶縁ガスケット６３との間に隙間Δｒが形成されるように、スリーブ部材２０の厚さが薄く構成されているので、フランジ５１、６１の連結用孔５１ａ、６１ａに挿入する際に、絶縁ガスケット６３とスリーブ部材２０とが接触することを回避することができる。その結果、絶縁ガスケット６３やスリーブ部材２０が破損したり歪んだりせず、ボルト本体１０と配管５０、６０とを確実に絶縁することができる。

本考案に係る配管連結構造は、船舶、プラント、パイプライン、各種構造物において、配管等の連結部材として利用することができる。

Ａ絶縁ボルト構造
１０ボルト本体
１１頭部
１２軸部
２０スリーブ部材
３１絶縁性リング部材
３２座金部材
３３ナット部材
５０第１配管
５１第１フランジ
５１ａ連結用孔
６０第２配管
６１第２フランジ
６１ａ連結用孔
６３絶縁ガスケット

Claims

環形状の金属製の第１フランジを有する第１配管と、
環形状の金属製の第２フランジを有する第２配管と、
前記第１フランジの内周領域と前記第２フランジの内周領域との間に配置された環形状の絶縁ガスケットと、
少なくとも一部に雄ねじが形成された円柱形状の軸部及び頭部を有する複数個の金属製のボルト本体と、
前記雄ねじに螺合される複数個の金属製のナット部材とを備え、
前記第１フランジの外周領域及び前記第２フランジの外周領域には、複数個の連結用孔が形成されており、前記連結用孔内に前記ボルト本体の軸部が挿入されることで、前記第１配管と前記第２配管とが連結される配管連結構造であって、
前記軸部の外周に取りつけられた複数本の円筒形状の合成樹脂製のスリーブ部材と、
前記頭部と前記第１フランジとの間、及び、前記ナット部材と前記第２フランジとの間に配置される絶縁性リング部材とを備え、
前記スリーブ部材と前記絶縁ガスケットとの間に隙間が形成されるように、前記スリーブ部材の厚さが薄く構成されていることを特徴とする配管連結構造。
前記スリーブ部材に用いられる合成樹脂は、ポリビニリデンフルオライド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の配管連結構造。
前記第１フランジに用いられる金属と、前記第２フランジに用いられる金属とは、異なる種類のものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配管連結構造。
前記スリーブ部材は、円柱体に合成樹脂がライニングされた後、削られることで作製されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の配管連結構造。