JP4902948B2 - フランジ面間調整継手装置 - Google Patents

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Description

本発明は、管路に接続される各種機器類のフランジ面間調整継手装置に関する。
例えばバルブ、ポンプ、流量計、その他各種機器類を管路に接続する場合、一般に機器側のフランジ部と管路側のフランジ部とをボルトで締結することにより接続するようになされている。
しかして上記のように両者のフランジ部同士を直接接続する構造であると、フランジ面間寸法の割付けに高精度が要求されることをはじめ、メンテナンス等の際に機器を取り外すことが極めて困難になることなどから、通常機器側と管路側との接続部にフランジ面間調整継手が用いられている。
従来から用いられている上記フランジ面間調整継手は、図5または図6に示す構造となっている。
図5に示すものは、機器aの接続部に設けられているフランジ部bと外管cのフランジ部dとがボルトeで結合され、管路fの端部に溶接gにより接続された内管hが前記外管e内に挿入され、前記外管eの端部に係着されたリング状のハウジングi内のゴムリング等のシール材jが内管hの外周面に密着して外管cと内管hとの嵌合隙間のシールを図るように構成されており、機器a側の外管cと管路f側の内管hとの嵌合深さにより継手部の軸方向の調整ができるようになされたものである。
図6に示すものは、管軸方向の伸びを防止する伸び防止機構を備えたもので、管路fの端部にフランジ部kが設けられ、このフランジ部kに内管hのフランジ部lがボルトmで結合され、この内管hと機器a側に図5と同様にして結合された外管cとをハウジングi、シール材jを介して嵌合させ、かつ外管cのフランジ部dと内管hのフランジ部lとが伸び防止ボルトnで結合されて機器aと管路fとの固定を図るようになされたものである。
しかるに上記従来のフランジ面間調整継手では、いずれも管軸方向の位置合わせに対しては外管cと内管hとの嵌合深さにより有効に対応することができるが、機器a側と管路f側との軸心の「ずれ」に対しては対応することが極めて困難となり、この「ずれ」の大きさによっては接続不能となることがあった。
なお上記のずれ対策に関する解決策を示す文献は見当らない。
本発明は、管軸方向の位置合わせに加え、軸心のずれや曲がりに対しても即応して接続を可能とするフランジ面間調整継手装置を提供することを課題としている。
上記課題を解決する手段として本発明は、機器側に設けられたフランジ部と管路端に位置する内管側のフランジ部とにそれぞれ相対応して所要数のボルト挿通孔を穿設し、これらフランジ部のボルト挿通孔にボルトを遊嵌状態に挿通し、前記機器側のフランジ部と内管側のフランジ部との間に該内管の外周面に密接するシール材を有する外管を挟在させ、前記ボルト挿通孔の外面側に球面座を介在させてナットで締結するようにしたことにある。
請求項2は、前記内管側のフランジ部を該内管とは別体のリテーナで構成し、前記ボルトによる締結により前記リテーナと機器との間に外管を挟圧保持するようにしたものである。
また請求項3は、上記の内管を管路端に溶接により接合したことを特定したことにある。
請求項4は、機器側に設けられたフランジ部と、内周にシール材を有する外管の基部に設けられ前記機器側のフランジ部に対向するフランジ部と、前記外管に前記シール材により密挿される内管の基部に設けられ前記管路端のフランジ部に対向するフランジ部とにそれぞれ相対応して所要数のボルト挿通孔を穿設し、これら各フランジ部のボルト挿通孔にわたって伸び防止ボルトを遊嵌状態に挿通し、前記機器側のフランジ部と外管のフランジ部、および前記内管のフランジ部と管路端のフランジ部をそれぞれ球面座を介在してナットで締結する伸び防止機構を備えたものである。
請求項5は、機器側に設けられたフランジ部と、管路端に設けられたフランジ部と、内周にシール材を有する外管と、基部外周に前記管路端に密接する突堤を有し前記外管に内挿される内管とを備え、前記各フランジ部に相対応する所要数のボルト挿通孔を穿設し、これらボルト挿通孔に伸び防止ボルトを遊嵌状態に挿通し、各フランジ部の外面側に球面座を介在してナットで締結する伸び防止機構を構成し、前記外管の端部外周隅部と内管の前記突堤の上端隅部との間に割り込んで両者を離反方向へ押圧する拡縮調節自在で断面くさび状の拡張バンドを介設したことにある。
請求項6は、上記請求項5における外管の端部にフランジ部を設けるとともに前記内管の突堤にフランジ部を設け、これらフランジ部を拡張ボルトで結合するようにして外管と内管との位置を調節するようにしたものである。
請求項7は、上記各請求項におけるシール材を、ゴム等の弾性体で構成し、このシール材に機器側および管路側の正圧、負圧のいずれに対してもシール機能を発揮する変形部を設けたことにある。
本発明によれば、機器類と管路との接続に外管内に内管を挿入して軸線方向の調整を図る継手において、機器側と管路側とのフランジ部を結合するボルトを各フランジ部のボルト挿通孔に遊嵌状態に挿通するとともに球面座を介在してナットで締着するようにしたので、管軸方向の調整は従来と同様に外管と内管との嵌合深さにより調整することができることは勿論、これに加え機器類と管路との軸心のずれに対してもフランジ部のボルト挿通孔への遊嵌に併せ球面座によるボルトの変位によって吸収することができ、これによりボルトに曲がりを生じさせることがなく、機器類と管路とに軸心のずれがあっても容易に接続することができ、接続作業の作業性を大幅に向上させることができる。
請求項2のように、内管側のフランジ部をリテーナとする構成によれば、内管側のフランジ部を内管とは別体として設けることができるので内管に特別な加工を必要とせず、請求項3のように管路端に溶接により一体化して設けることができ、構造を簡素化して低コストで得ることができるとともに、リテーナのボリュームを小さくできるので一層コストの低減に寄与することができる。
請求項4によれば、規格フランジと同等の伸び防止機能が得られると同時に、機器類と管路との軸心のずれに対し外管および内管の変位によって対応することができるので心ずれの吸収量を著しく増大させることができ、適用対象の拡大を図ることができる。
請求項5によれば、拡張バンドにより外管と内管との間隔調整を行うので、伸び防止ボルトの締め付け箇所数を少なくして前記と同様な効果を挙げることができ、かつ小スペース化を図ることができる利点がある。
請求項6によれば、フランジ部間の間隔調整を拡張ボルトで行うので、請求項5に較べより一層大きな面間調整量を得ることができる。
図1は本発明によるフランジ面間調整継手装置の一実施形態を示し、(A)は軸心にずれがない場合の接続状態、(B)は軸心にずれδが生じている場合の接続状態の各要部の断面図を示している。
図1において符号1は、管路2に接続されるポンプ、バルブ、流量計等の機器を示すもので、前記管路2の接続側の端部に内管3が溶接4により接続されている場合の実施形態を示している。
前記機器1はその接続部外周にフランジ部5が一体的に設けられており、このフランジ部5には周方向等角配置に複数のボルト挿通孔6が穿設されている。
前記内管3に外嵌される外管7は、その一端がガスケット8を介して機器1のフランジ面5aに密接され、他端の内周には前記内管3の外周面に密嵌するゴム等の弾性体からなるリング状のシール材9が嵌合保持されている。
このシール材9は、図1(C)にその一例の拡大断面図を示すように、外周および内周の左右部に対称的に切込み9a,9aが施され、この切込み9a,9aによりその外側部分が内圧、外圧に対し変形してシール性を発揮する変形部9b,9bとされている。またシール材9の内径は前記外管7の内径よりやや小径とされていて内管3の外周面に密接する寸法とされているとともに、シール材9の外端面は外管7の端面よりやや突出されていて、内管3のフランジ部として機能するリテーナ10に密接し得るように構成されている。
前記リテーナ10には、前記機器1のフランジ部5に穿設されたボルト挿通孔6と相対応してこれと同数のボルト挿通孔11が穿設されており、このリテーナ10の一面に前記外管7の端部が当接されるようになっている。
前記機器1のボルト挿通孔6とリテーナ10のボルト挿通孔11とにわたってこれらボルト挿通孔6,11より小径のボルト12が遊嵌状態に挿通され、このボルト11の各ボルト挿通孔6,11から外部に突出する端部のネジ軸部に座金状で一面が球面とされた球面座13,13が嵌合され、この球面座13,13の球面が前記ネジ軸部に螺合するナット14,14の締着によりボルト挿通孔6,11の周縁に圧接されるように構成されており、このボルト12の締結により前記機器1とリテーナ10との間に前記外管7が挟圧保持される。
したがって機器1と管路2との接続には、管路2端の内管3を外管7内に挿入し、次いで機器1のフランジ部5とリテーナ10との各ボルト挿通孔6,11にボルト12を挿通し、その突出端に球面座13,13を嵌挿したのちナット14,14を螺合締着することにより外管7は機器1のフランジ面5aとリテーナ11とで挟持されて安定するとともにシール材9が加圧されてその変形部9b,9bが内管3の外周面に密接して機器1と管路2との接続を完了する。
なお、機器1と管路2との軸方向のずれに対しては、従来と同様に内管3と外管7との嵌合深さにより吸収し、外管7の長さの範囲内で調整を図ることができる。
上記機器1と管路2との接続において、機器1と管路2との軸線にずれδが生じていた場合には、図1(B)に示すようにそのずれたままの状態で内管3に外管7を嵌合させ、これにより外管7は機器1のフランジ面5aに対し変位した位置におかれることになる。
これに伴いボルト12は前記ずれδの量に応じて各ボルト挿通孔6,11内で傾斜状態となって追従変位する。
次いでボルト12のナット14,14を締着すれば、球面座13,13がボルト挿通孔6,11の周縁にそって滑り、球面座13,13の球面がボルト挿通孔6,11の周縁に密接して支障なく締結することができる。
上記において、図示の実施形態ではボルト12の両端をネジ軸部とし、これらにナット14,14を螺合して締着するようにした場合について例示したが、ボルト12の一端は通常のボルト頭部として一体とし、この頭部の座面を球面状に加工してこれを球面座とするようにしてもよいことは勿論のことである。
したがってこの実施形態によれば、リテーナ10を管路2側のフランジ部として機能させることができるので、接続用規格フランジを不要とすることができ、コストの低減を図るうえにおいて有効である。
また機器1と管路2との軸心のずれに対してもボルト12に曲げ応力が生じないのでボルト12に曲がりが発生することがなく、軸心にずれが生じている場合であってもボルト12による確実な接続を行うことができる。
さらにリテーナ10は外管7を挟圧保持するだけであるから、リテーナ10のボリュームも小さくてすみ、これにより更なるコストダウンを図ることができる利点がある。そして機器1と管路2との軸線に多少の曲がりがある場合においてもこれを吸収して上記と同様に接続することができる。
図2は本発明の他の実施形態を示すもので、「伸び防止機構」15を備えるものであり、図1と共通する部材にはこれと同一符号を付して説明する。
この実施形態では、管路2の端部にフランジ部16が一体的に設けられるとともに外管7の基部外周にフランジ部17が一体的に設けられており、これらフランジ部16,17に前記機器1のフランジ部5に穿設されているボルト挿通孔6と相対応してこれと同数のボルト挿通孔18,19がそれぞれ穿設されている。
一方、内管3は管路2とは別体として設けられ、この内管3の管路2側の端部外周には前記管路2のフランジ部16のボルト挿通孔18の下縁位置まで至らない小径の突堤20が周設されており、この突堤20と前記管路2のフランジ部16との間にはシール用のガスケット21が介在されている。
また前記突堤20と管路2のフランジ部16の外端とに当接する断面L字状をなすリテーナ22が添設されている。このリテーナ22は実質的に内管3のフランジ部を構成するもので、前記管路2のフランジ部16に穿設されているボルト挿通孔18と相対応してこれと同数のボルト挿通孔23が穿設されている。
前記各ボルト挿通孔6,19,23,18にわたってこれら挿通孔より小径の伸び防止ボルト24が遊嵌状態に挿通され、前記機器1のフランジ部5と外管7のフランジ部17との各ボルト挿通孔6,19、および管路2端のフランジ部16とリテーナ22との各ボルト挿通孔18,23にそれぞれ球面座13,13,13,13を介在してナット25,25,25,25で締着され、これにより機器1と管路2との間における伸びを防止する伸び防止機構15が構成される。
この実施形態においても、伸び防止ボルト24の一端はボルト頭部としてこれに球面座を一体成形したものであってもよい。
上記実施形態においても、機器1と管路2との軸線方向のずれに対しては前記実施形態と同様に内管3と外管7との嵌合深さによりずれを吸収することができる。機器1と管路2との軸心にずれδがある場合には、図2(B)に示すように内管3を外管7に挿入することにより外管7が変位して嵌合し、これに伴って伸び防止ボルト24が各フランジ部5,16,17およびリテーナ22のボルト挿通孔6,18,19,23内で傾斜することにより追従し、この状態でナット25,25,25,25を締着することによって各球面座13,13,13,13がボルト挿通孔6,18,19,23の周縁になじむように摺動し、伸び防止ボルト24の傾斜に対し支障なく締結して外管7および内管3を固定することができる。
この実施形態によれば、前記実施形態における機能、すなわち規格用フランジが不要であること、およびボルトの曲がりが生じないことに加え、伸び防止ボルト24により前述のように各部材を固定することができることと、規格フランジと同等の伸び防止力を得ることができる利点がある。
図3は、前記伸び防止機構15を簡略な構成としてかつ外管7および内管3の固定を図ることができるようにした実施形態を示すもので、外管7の先端外隅部と内管3の堤部20の外管側の外端隅部とに傾斜面7a,20aが形成され、これら傾斜面7a,20a間に割って入り込む拡張バンド26を介在させ、これにより外管7と内管3との固定を図るようになされたものである。
上記拡張バンド26は、図3(C)に略示するように、円周方向で複数個(図では3個とした場合を示しているが、2個または4個としてもよい)に分割されたセクター状の分割片27,27,27の各端部外面に軸受28,28が形成され、これら軸受28,28に挿通するボルト29,29,29で連結して円環状とされるようになっており、その内周は前記傾斜面7a,20aに密接するようくさび形に形成されている。
したがって上記ボルト29,29,29を締め込むことにより拡張バンド26が縮径し、これにより外管7と内管3とが離反する方向へ押圧されて、これら外管7および内管3が機器1および管路2の各フランジ面に圧接されるようになっている。
この実施形態では、機器1のフランジ部5と管路2のフランジ部16との各ボルト挿通孔6,18に伸び防止ボルト24を遊嵌状態に挿通し、球面座13,13を介してナット25,25締着することにより伸び防止機構15が構成される。
これにより外管7および内管3は、機器1と管路2との軸線方向のずれに対しては拡張バンド26を締め込むことにより機器1および管路2に外管7および内管3を圧接させて固定状態とすることができ、また伸び防止ボルト24を締め込むことにより伸び方向の変位を防止することができる。
機器1と管路2との軸心の大きなずれ2δがある場合であっても、図3(B)に示すように機器1と外管7、および管路2のフランジ部16と内管3との双方の各接合面の摺動により変位してずれを吸収することと、伸び防止ボルト24が前記実施形態の場合と同様に各ボルト挿通孔6,18内で傾斜して順応し、球面座13,13を介してナット25,25で締着することによって支障なく接続することができる。
この実施形態によれば、機器1および管路2のフランジ面を利用して軸心の大きなずれ2δを吸収することができるので、その吸収量を大きく見込むことができる。また上記フランジ面間の寸法調整を拡張バンド26で行うので、各フランジ部5,16で各別に締着する必要がなく、それに要する部品が不要となって図2に示した実施形態に比し小スペース化および低コスト化を図ることができる。
図4は、前記実施形態における拡張バンド26に代え拡張ボルト30を用いるようにしたもので、外管7の先端外周部にフランジ部31が突設されるとともに内管3の突堤20にはリテーナ32が掛設され、このリテーナ32に固定された拡張ボルト30が前記外管7のフランジ部31に挿通されてそのフランジ部31のリテーナ32側にナット33が螺合されており、このナット33を回動することにより両者の間隔を調整するようになされている。
他の構成作用は図3と同様であるのでこれと同一符号を付すに留め、その詳細な説明は省略する。
この実施形態によれば、機器1と管路2とのフランジ面間の寸法調整を拡張ボルト30で行うので、前記実施形態における拡張バンド26によるものに較べ、より大きな調整量を確保することができる。
ポンプ、バルブ、流量計、その他各種機器と配管との接続部に適用して好適である。
本発明によるフランジ面間調整継手装置の一実施形態を示すもので、(A)は通常の接続状態を示す要部の断面図、(B)は軸心ずれのある場合の接続状態を示す要部の断面図、(C)はシール材の一部の拡大断面図。 本発明の他の実施形態を示すもので、(A)は通常の接続状態、(B)は軸心ずれのある場合の接続状態を示す各要部の断面図。 本発明のさらに他の実施形態を示すもので、(A)は通常の接続状態を示す要部の断面図、(B)は軸心ずれのある場合の接続状態を示す要部の断面図、(C)は拡張バンドの一例を示す正面図。 本発明のさらに他の実施形態を示すもので、(A)は通常の接続状態、(B)は軸心ずれのある場合の接続状態を示す各要部の断面図。 従来の技術を示す要部の断面図。 従来の伸び防止機構を備えた場合の要部の断面図。
符号の説明
1 機器
2 管路
3 内管
7 外管
9 シール材
10,22,32 リテーナ
12 ボルト
13 球面座
15 伸び防止機構
20 突堤
24 伸び防止ボルト
26 拡張バンド
30 拡張ボルト

Claims (7)

  1. 機器側に設けられたフランジ部と管路端に位置する内管側のフランジ部とにそれぞれ相対応して所要数のボルト挿通孔が穿設され、これらフランジ部のボルト挿通孔にボルトを遊嵌状態に挿通し、前記機器側のフランジ部と内管側のフランジ部との間に該内管の外周面に密接するシール材を有する外管を挟在させ、前記ボルト挿通孔の外面側に球面座を介在させてナットで締結するようにし、
    前記シール材は前記内管の管軸方向に沿った面である前記外周面と前記外管の管軸方向に沿った面である内周面との間を密接しシールするものであり、
    前記機器側に設けられた前記フランジ部の前記機器の管軸方向に直交する方向に沿った面であるフランジ端面と前記外管の一端の前記外管の管軸方向に直交する面に沿った面である一端面との間を、前記ボルトと前記ナットとによって前記機器側に設けられた前記フランジ部と前記内管側の前記フランジ部とを締結状態にすることによって、密接してシールするガスケットを備え、
    前記機器の管軸方向と前記管路の管軸方向との間に管軸に直交する方向にずれが生じている場合においても、前記ボルト挿通孔に遊嵌状態に挿通した前記ボルトを前記球面座を介在させて前記ナットと締結することによって、前記外周面と前記内周面との間を前記シール材によってシールするとともに、前記フランジ端面と前記一端面との間を前記ガスケットによってシールする
    ことを特徴とするフランジ面間調整継手装置。
  2. 前記内管側のフランジ部が該内管とは別体のリテーナで構成され、前記ボルトによる締結により前記リテーナと機器との間に外管を挟圧保持するようになされている請求項1記載のフランジ面間調整継手装置。
  3. 前記内管が前記管路端に溶接により接合されている請求項2記載のフランジ面間調整継手装置。
  4. 機器側に設けられたフランジ部と、内周面にシール材を有する外管の基部に設けられ前記機器側のフランジ部に間隔をあけて対向するフランジ部と、管路端に設けられたフランジ部と、前記外管に前記シール材により密挿される内管の基部に設けられ前記管路端のフランジ部に間隔をあけて対向するフランジ部とにそれぞれ相対応して所要数のボルト挿通孔が穿設され、これら各フランジ部のボルト挿通孔にわたって伸び防止ボルトを遊嵌状態に挿通し、前記機器側のフランジ部と外管のフランジ部、および前記内管のフランジ部と管路端のフランジ部をそれぞれ球面座を介在してナットで締結する伸び防止機構を備え、
    前記シール材は前記内管の管軸方向に沿った面である外周面と前記外管の管軸方向に沿った面である前記内周面との間を密接しシールするものであり、
    前記機器側に設けられた前記フランジ部の前記機器の管軸方向に直交する方向に沿った面であるフランジ端面と前記外管の一端の前記外管の管軸方向に直交する面に沿った面である一端面との間を、前記ボルトと前記ナットとによって前記機器側に設けられた前記フランジ部と前記外管の基部に設けられた前記フランジ部と前記内管の基部に設けられた前記フランジ部と前記管路端に設けられた前記フランジ部とを締結状態にすることによって、密接してシールするガスケットを備え、
    前記機器の管軸方向と前記管路の管軸方向との間に管軸に直交する方向にずれが生じている場合においても、前記ボルト挿通孔に遊嵌状態に挿通した前記ボルトを前記球面座を介在させて前記ナットと締結することによって、前記外周面と前記内周面との間を前記シール材によってシールするとともに、前記フランジ端面と前記一端面との間を前記ガスケットによってシールする
    ことを特徴とするフランジ面間調整継手装置。
  5. 機器側に設けられたフランジ部と、管路端に設けられたフランジ部と、内周面にシール材を有する外管と、基部外周に前記管路端に密接する突堤を有し前記外管に内挿される内管とを備え、前記各フランジ部に相対応する所要数のボルト挿通孔が穿設されこれらボルト挿通孔に伸び防止ボルトを遊嵌状態に挿通し、各フランジ部の外面側に球面座を介在してナットで締結する伸び防止機構を構成し、前記外管の他端部外周隅部と内管の前記突堤の上端隅部との間に割り込んで両者を離反方向へ押圧する拡縮調節自在で断面くさび状の拡張バンドを介設し、
    前記シール材は前記内管の管軸方向に沿った面である外周面と前記外管の管軸方向に沿った面である前記内周面との間を密接しシールするものであり、
    前記機器側に設けられた前記フランジ部の前記機器の管軸方向に直交する方向に沿った面であるフランジ端面と前記外管の一端の前記外管の管軸方向に直交する面に沿った面である一端面との間を、前記ボルトと前記ナットとによって前記機器側に設けられた前記フランジ部と前記管路端に設けられた前記フランジ部とを締結状態にすることによって、密接してシールするガスケットを備え、
    前記機器の管軸方向と前記管路の管軸方向との間に管軸に直交する方向にずれが生じている場合においても、前記ボルト挿通孔に遊嵌状態に挿通した前記ボルトを前記球面座を介在させて前記ナットと締結することによって、前記外周面と前記内周面との間を前記シール材によってシールするとともに、前記フランジ端面と前記一端面との間を前記ガスケットによってシールする
    ことを特徴とするフランジ面間調整継手装置。
  6. 機器側に設けられたフランジ部と、管路端に設けられたフランジ部と、内周面にシール材を有する外管と、基部外周に前記管路端に密接する突堤を有し前記外管に内挿される内管とを備え、前記各フランジ部に相対応する所要数のボルト挿通孔が穿設され、これらボルト挿通孔に伸び防止ボルトを遊嵌状態に挿通し、各フランジ部の外面側に球面座を介在してナットで締結する伸び防止機構を構成する一方、前記外管の他端部に設けられたフランジ部と、前記内管の突堤に設けられたフランジ部とに拡張ボルトを挿通して拡張ボルト用ナットで結合し、この拡張ボルトの締緩により外管と内管との位置を調整するようにし、
    前記シール材は前記内管の管軸方向に沿った面である外周面と前記外管の管軸方向に沿った面である前記内周面との間を密接しシールするものであり、
    前記機器側に設けられた前記フランジ部の前記機器の管軸方向に直交する方向に沿った面であるフランジ端面と前記外管の一端の前記外管の管軸方向に直交する面に沿った面である一端面との間を、前記ボルトと前記ナットとによって前記機器側に設けられた前記フランジ部と前記管路端に設けられた前記フランジ部とを締結状態にすることによって、密接してシールするガスケットを備え、
    前記機器の管軸方向と前記管路の管軸方向との間に管軸に直交する方向にずれが生じている場合においても、前記ボルト挿通孔に遊嵌状態に挿通した前記ボルトを前記球面座を介在させて前記ナットと締結することによって、前記外周面と前記内周面との間を前記シール材によってシールするとともに、前記フランジ端面と前記一端面との間を前記ガスケットによってシールする
    ことを特徴とするフランジ面間調整継手装置。
  7. 前記外管に設けられるシール材は、ゴム等の弾性体で構成され、前記機器側および管路側の正圧、負圧のいずれに対してもシール機能を発揮する変形部を有している請求項1〜6のいずれか1項記載のフランジ面間調整継手装置。
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