(57)【要約】【課題】  パイプ端部を外開き状につば出し加工するとともに、弾性ガスケットの横断面が台形であり、管内通過流体の内圧が掛かると該ガスケットが上方へ押し上げられてセルフシールを達成する小径管用フランジ式管継手を提供する。【解決手段】    パイプ２，２の端部を外開き状につば出し加工するとともに、各ルーズフランジ３の内側端面に傾斜内面の円形凹み１０を形成し、パッキン材１６は、パイプ２と対応する径のメタル内筒体１４と、該メタル内筒体の外周面に加硫接着または焼き付ける円環状の弾性ガスケット１２とで構成し、該ガスケットはその横断面が台形であり且つその下端横幅がメタル内筒体の横幅よりも大きいかまたはほぼ同等である。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両パイプのつば部端面間にパッキン材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジをボルトで締め付ける管継手であって、パイプ端部を外開き状につば出し加工するとともに、各ルーズフランジの内側端面に傾斜内面の円形凹みを形成し、前記パッキン材は、パイプと対応する径のメタル内筒体と、該メタル内筒体の外周面に加硫接着または焼き付ける円環状の弾性ガスケットとで構成し、該ガスケットはその横断面が台形であり且つその下端横幅がメタル内筒体の横幅よりも大きいかまたはほぼ同等であり、該ガスケットの傾斜側面は、外開き状のつば部およびフランジ円形凹みの傾斜内面と対応する小径管用フランジ式管継手。
【請求項２】
両ルーズフランジのボルト孔は矩形であり、該ボルト孔に通す角根ボルトによって両ルーズフランジを締め付ける請求項１記載の管継手。
【請求項３】
ガスケットの外周面に環状溝を設け、その環状溝に沿って樹脂製または薄金属板製の円環プレートの内周縁を嵌合し、該円環プレートには複数個のボルト用の貫通孔または切り欠きを設ける請求項１記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ端部を外開き状につば出し加工するとともに、弾性ガスケットの横断面が台形であり、管内通過流体の内圧が掛かると該ガスケットが上方へ押し上げられてセルフシールを達成する小径管用フランジ式管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道や空調などの配管工事では、金属パイプを直線状に接続するためにフランジ式の結合方式を用い、この方式は連結部分の機械強度および配管作業性などの点で優れている。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が容易である。ルーズフランジ式管継手において、複数のボルト貫通孔を有するルーズフランジは、パイプ端部をつば出し加工したりスタブエンドを溶接する前に、金属パイプにそれぞれ嵌合しておき、両金属パイプのつば部端面をシートパッキンやＯ−リングを介して突き合わせ、各貫通孔にボルトを通してナットで締め付ける。
【０００３】
従来のフランジ式管継手は、実開平５−８１７５号や特開平９−１６３５６２号などのように、シートパッキンまたはＯ−リングが硬質樹脂や硬質ゴムなどからなり、金属パイプ本体に比べて軟質である。このため、管内が高圧化したり負圧になった際に、パッキンまたはＯ−リングが塑性変形しないように、各ボルトによる締め付け力を強くしなければならず、このボルトの締め過ぎで破損して漏水が発生したり、ルーズフランジも高強度が必要となってその全体重量が大きくなる。
【０００４】
一方、本出願人の関連会社は、実用新案登録第３１３６９５４号および第３１９４４３６号などにおいて、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。実用新案登録第３１３６９５４号や第３１９４４３６号に開示の管継手は、圧縮変形容易な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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−８１７５号明細書
【特許文献２】特開平９−１６３５６２号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１３６９５４号公報
【特許文献４】実用新案登録第３１９４４３６号公報
【特許文献５】実用新案登録第３２１０６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実用新案登録第３１３６９５４号や第３１９４４３６号に開示のフランジ式管継手は、各ボルトによる締め付け力が抜管力に耐える程度であればよい反面、この管継手では、内側配置の弾性ガスケットが管内流体と常に直接接触するので、ゴム製のガスケットの経時劣化が進行しやすく、且つ該ガスケットから可塑剤が管内流体へ漏出する恐れがあった。本出願人は、実用新案登録第３２１０６０２号において、弾性ガスケットが管内流体と直接接触しないように、円環状の弾性ガスケットの内周側に嵌め込む断面Ｕ字形のメタルリングを用い、管内通過流体を弾性ガスケットと離隔することにより該ガスケットの経時劣化が進行することを遅らせた。
【０００７】
しかし、実用新案登録第３２１０６０２号では、つば出し加工で両側にフランジ部を形成した断面Ｕ字形のメタルリングを用いるため、両フランジ部内に嵌入する弾性ガスケットの下方円周部はパイプつば部と接触できないので、所定の密封圧を得るには弾性ガスケットの外径をより大きくすることを要する。また、つば出し加工で製作する断面Ｕ字形のメタルリングは、単なる円筒リングと比べて製作コストが相当にアップする。
【０００８】
本発明は、従来の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、弾性ガスケットの横断面が台形であり、流体の内圧が掛かると該ガスケットが上方へ押し上げられてセルフシールを達成する小径管用フランジ式管継手を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、パイプ端部を外開き状につば出し加工することにより、直角にフランジ加工する場合と比べて加工が容易である小径管用フランジ式管継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る小径管用フランジ式管継手は、両パイプのつば部端面間にパッキン材を介在させてから、嵌合した両ルーズフランジをボルトで締め付ける。この小径管用フランジ式管継手は、パイプ端部を外開き状につば出し加工するとともに、各ルーズフランジの内側端面に傾斜内面の円形凹みを形成し、前記パッキン材は、パイプと対応する径のメタル内筒体と、該メタル内筒体の外周面に加硫接着または焼き付ける円環状のガスケットとで構成し、該ガスケットはその横断面が台形であり且つその下端横幅がメタル内筒体の横幅よりも大きいかまたはほぼ同等であり、該ガスケットの傾斜側面は、外開き状のつば部およびフランジ円形凹みの傾斜内面と対応する。
【００１０】
本発明に係る小径管用フランジ式管継手において、両ルーズフランジのボルト孔は矩形であると好ましく、該ボルト孔に通す角根ボルトによって両ルーズフランジを締め付ける。また、ガスケットの外周面に環状溝を設け、その環状溝に沿って樹脂製または薄金属板製の円環プレートの内周縁を嵌合してもよく、該円環プレートには複数個のボルト用の貫通孔または切り欠きを設ける。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る小径管用フランジ式管継手は、弾性ガスケットの横断面が台形であり、管内通過流体の内圧が掛かると該ガスケットが上方へ押し上げられ、つば部の傾斜内面との間でセルフシールを達成することにより、小型の継手であっても水漏れを起こすことが少ない。本発明のフランジ式管継手は、パイプ端部を外開き状につば出し加工することにより、直角にフランジ加工する場合と比べて加工が容易であり、しかもつば部の内部応力が小さくなって耐久性を増す。
【００１２】
本発明に係る小径管用フランジ式管継手では、メタル内筒体は単なる円筒リングであるから製作コストが安価である。このメタル内筒体の内側配置により、ガスケットが管内流体と直接接触することが少なくなり、管内通過流体とガスケットとの接触によるガスケットのゴム成分の漏出および経時劣化を軽減化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る小径管用フランジ式管継手を示す側面図である。
【図２】図１の小径管用フランジ式管継手の配置状態を示す分解断面図である。
【図３】本発明で用いるルーズフランジを示す正面図である。
【図４】本発明で用いるパッキン材を示す正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿って切断したパッキン材を拡大して示す部分横断面図である。
【図６】孔付き円環プレートを取り付けた他のパッキン材を示す正面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿って切断したパッキン材を拡大して示す部分横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を図面によって説明すると、図１に示す小径管用フランジ式管継手１において、金属パイプ２，２は、主としてステンレス鋼管であり、同一または異なる合金鋼管、鋳鉄管、鋳鋼管、炭素鋼鋼管または樹脂被覆鋼管も使用可能である。１対のルーズフランジ３，３は、コストの点から鋳鉄、鋳鋼、合金鋼または炭素鋼製であると好ましく、ステンレス鋼も使用可能であり、鋳鉄や鋳鋼製など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。
【００１５】
各金属パイプ２の端部は、図２のように外開き状につば出し加工して、外開き状のつば部５を形成する。つば部５の傾斜角度は４０〜７０度程度であり、従来のように直角（９０度）に加工する場合と比べて曲げ加工が容易であり、該つば部の内部応力が小さくなって耐久性を増すことになる。
【００１６】
ルーズフランジ３は、図３に例示するようなドーナツ形平面であり、円周方向に等間隔に３〜６個程度の貫通ボルト孔６を設ける。ルーズフランジ３は、図示のようなドーナツ形でも２個の半割り型で構成してもよい。ルーズフランジ３は、その輪郭を複数個のボルト孔６が存在する部分以外を凹まして小型軽量化すると好ましい。ボルト孔６は、矩形、円形または異形断面のいずれでもよいが、矩形ボルト孔６であると加工が容易であり、角根ボルト７を挿入すると取り付け時に回り止めできるので好ましい。
【００１７】
ルーズフランジ３の内側端面には、その内径つまり貫通孔８と同心状に円形凹み１０を設け、該凹みの外周壁はボルト孔６の周壁と離隔させる。円形凹み１０の内面は、図２に示すように、軸心に向かって下降するように傾斜しており、その傾斜角度はつば部５のそれとほぼ等しく、且つガスケット１２の側面１８の傾斜角度と対応する。両円形凹み１０，１０の傾斜内面は、通常同じ傾斜角度であるが、異なる傾斜角度にすることも可能である。円形凹み１０の直径は、パイプ端部のつば部５の外径やガスケット１２の外径とほぼ等しいかまたはそれらよりも多少大きくする。両円形凹み１０，１０は、両者を合わせると、その空間がガスケット１２の外観形状と対応するように定める（図２参照）。また、ルーズフランジの貫通孔８の直径は、通常、接続すべき金属パイプ２の外径よりも若干余裕を持たせる。
【００１８】
円環状の弾性ガスケット１２（図４）は、円環状のメタル内筒体１４とともにパッキン材１６を構成する。ガスケット１２は、図２や図５に示すように横断面が台形であり、その台形の角を図示のように面取りすると好ましく、ガスケット側面１８，１８の傾斜角度をつば部５の傾斜角度および円形凹み１０の傾斜内面と対応させる。ガスケット１２は、その下端横幅がメタル内筒体１４の横幅よりも大きいかまたはほぼ同等であり、ルーズフランジ３，３の締め付けによって圧縮されても、メタル内筒体１４の両端面がつば部５の外周面と接触しないように膨らみを持たせる（図５参照）。
【００１９】
弾性ガスケット１２は、例えば、射出成形などでメタル内筒体１４と一体化させればよい。ガスケット１２は、弾性に富んだゴムまたはプラスチック製であり、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール樹脂などを用いる。
【００２０】
メタル内筒体１４（図４）は、図２や図５に示すように単なる円筒形であり、ガスケット１２の内周面に嵌め込まれて一体化する。メタル内筒体１４は、ステンレス鋼、鋳鋼または炭素鋼製などであり、鋳鋼または炭素鋼製の場合には亜鉛めっきや樹脂コーティングなどの防食加工を施してもよい。メタル内筒体１４は、肉厚が０．７〜３．０ｍｍ程度であり、一般に金属パイプ２と同じ内径と外径を有し、例えば、金属パイプ２を短筒状に寸断してそのまま使用してもよい。メタル内筒体１４は、ガスケット１２と一体化させるために、該ガスケットの内周に嵌め込んで加硫接着または焼き付けると、強力な接着界面を得るのでメタル内筒体１４とガスケット１２が使用時に剥離することはない。
【００２１】
弾性ガスケット１２は、図５に例示するように、非圧縮時には円形凹み１０内の傾斜つば部５，５と面接触し、継手組み立て後にはつば部５，５によって内方へ圧縮され、管内通過流体の内圧が掛かると、つば部５，５間を上方へ押し上げられてセルフシールを達成する。ルーズフランジ３，３の締め付けの際に、ガスケット１２の横幅は通常８５〜９５％に圧縮されるけれども、この締め付け力はメタル内筒体１４には作用しない。ガスケット１２の圧縮形状は、つば部５，５の肉厚を加えるとルーズフランジ３，３の円形凹み１０，１０を合わせた形状にほぼ一致する。ルーズフランジ３，３の締め付け後に、両フランジ３，３の端面間に隙間が残るならば、この隙間を隠すためにさらにカバー（図示しない）を被せてもよい。
【００２２】
フランジ式管継手１では、通常、金属パイプ２，２にルーズフランジ３をそれぞれ嵌合した後に、該パイプの端部を外開き状につば出し加工する。このつば出し加工は、例えば、配管現場や管加工工場において、公知のつば出し加工機によってつば部５を直径方向の外方へ外開き状に形成し、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。この後に、金属パイプ２のつば部５の端面間にパッキン材１６を配置させ、ついで各角根ボルト７を矩形ボルト孔６に通してナット２０で両フランジ３，３を締め付けると、締め付け時に角根ボルト７が空回りすることがない。
【００２３】
フランジ式管継手１において、角根ボルト７とナット２０でルーズフランジ３，３を締め付けると、ガスケット１２は適宜に圧縮され且つメタル内筒体１４を変形することなく、メタル内筒体１４の両端面がパイプつば部５の外周面と近接する。この結果、メタル内筒体１４が金属パイプ２，２の通過流体と直接接触し、ゴム製などのガスケット１２は通過流体と殆ど接触しないので、該ガスケットの経時劣化の進行が遅くなり、該ガスケットからゴム可塑剤が通過流体へ漏出することなどを回避できる。一方、パイプ内部が負圧化した場合でも、該ガスケットの内周側にメタル内筒体１４を配置しているので、ガスケット１２の内方変形を阻止でき、漏水事故が発生することを防ぐ。
【００２４】
図６に示すパッキン材２２では、ガスケット１２の外周面に円環プレート２４を取り付けており、該プレートには複数個のボルト用円形孔２６を円周方向に等間隔に設ける。円環プレート２４は、ドーナツ形の薄い金属板や樹脂シートなどからなり、軽量化のために通常よりも外径を小さくし、さらに外径を小さくしてボルト用孔を半円切り欠き状にしてもよい。円環プレート２４と合致するように、フランジ３（図３）も軽量化のために図６と同様の外観にすることも可能である。
【００２５】
円環プレート２４は、図７に示すようにガスケット外周に設けた環状溝２８に内周縁を嵌め込んで固定する。パッキン材２２は、円環プレート２４を備えることにより、円形孔２６にボルト７を通して仮止めすると、ルーズフランジ３，３を締め付けの際にパッキン材２２の位置ずれが生じず、配管の接続部が水平であってもパッキン材２２を容易に位置決めすることができる。円環プレート２４は、ルーズフランジ３，３を締め付けるまでのパッキン材２２の保持に用いるだけなので強度を特に必要とはしない。
【００２６】
パッキン材１６では、図２に示すように、組み立て時にガスケット１２の傾斜両側面１８，１８がパイプつば部５の傾斜内面と密接するので、該パッキン材をつば部５に嵌めるだけでほぼ正確に位置決めできる。このため、位置決め用の円環プレート２４を省略しても、ガスケット１２の一方の側面に両面接着テープや接着剤を塗布しておけば、配管の接続部が水平であっても、つば部５に嵌めて接着剤で仮固定すると容易に位置決めでき、多少の位置ズレがあってもフランジ３，３を締め付けの際に補整される。
【実施例１】
【００２７】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図１に示す小径管用フランジ式管継手１において、鋳鋼製のルーズフランジ３，３は、図３に示すように中心貫通孔８を有するほぼドーナツ形平面であり、該貫通孔の直径は６２．７ｍｍである。ルーズフランジ３には、直径７４．８ｍｍの円形凹み１０よりも外側に３個の矩形ボルト孔６を円周方向に等間隔に設ける。
【００２８】
金属パイプ２，２は、呼び径５０Ａであり、外径３０が６０．５ｍｍおよび内径が５８．１ｍｍである。金属パイプ２，２は、同一のフェライト系ステンレス鋼のステンレス鋼管である。金属パイプ２には、そのパイプ端部を外開き状につば出し加工する前に、ルーズフランジ３を嵌合しておく。つば部５の傾斜角度は６５度であり、その外径は７３．８ｍｍである。
【００２９】
ルーズフランジ３は厚さ９ｍｍであり、中心貫通孔８の直径６２．７ｍｍは、接続すべき金属パイプ２の外径６０．５ｍｍよりも大きい。円形凹み１０の直径は７４．８ｍｍであり、パイプ端部のつば部５の外径よりも半径で約０．５ｍｍ大きい。また、円形凹み１０の内面は、図２に示すように、軸心に向かって下降するように傾斜しており、外周面で深さが約３ｍｍであり、内方への傾斜角度は６５度である。
【００３０】
パッキン材１６について、メタル内筒体１４は、金属パイプ２と同様のフェライト系ステンレス鋼製であり、幅１０ｍｍ、外径６０．５ｍｍおよび内径５８．１ｍｍである。一方、弾性ガスケット１２は横断面が台形であり、その台形側面１８，１８の傾斜角度は６５度である。ガスケット１２は、射出成形によって成形し、メタル内筒体１４の外周面に焼き付ける。ガスケット１２は、所望の締め付け力を得るために弾性に富んだＥＰＤＭ製であり、図５に示すようにその台形の角を面取りし、つば部５，５で内方へ圧縮されると、該つば部の外周面がメタル内筒体１４の両端面と近接する。
【００３１】
双方の金属パイプ２，２において、つば部５，５間にメタル内筒体１４およびガスケット１２を有するパッキン材１６を介在させ、ルーズフランジ３，３の端面を突き合わせる。この時に、つば部５，５およびパッキン材１６は、両ルーズフランジ３の円形凹み１０，１０内に収容される。ルーズフランジ３，３を位置合わせした後に、３本の丸頭根角ボルト７を矩形ボルト孔６に通し、ナット２０で締め付けて組み立てる。
【００３２】
フランジ式管継手１は、弾性ガスケット１２の横断面が台形であり、管内通過流体の内圧が掛かると該ガスケットが上方へ押し上げられ、外開きつば部５，５の傾斜内面との間でセルフシールを達成し、水漏れを起こすことがない。フランジ式管継手１では、ルーズフランジ３，３によって弾性ガスケット１２が圧縮され、３本の根角ボルト７による締め付け力は抜管力に耐える程度であればよい。締付け用の根角ボルト７の本数は３本で十分であり、ルーズフランジ３は、３個の矩形ボルト孔６の個所を除いて外径を小さくすると、全体がコンパクトになって省スペース化できる。
【実施例２】
【００３３】
実施例１のフランジ式管継手において、図７に示すように、メタル外筒体１２の外周に環状溝２８を設け、円環プレート２４（図６参照）の内周縁を環状溝２８に嵌め込んで固定する。パッキン材２２は、円環プレート２４を備えることにより、各円形孔２６に根角ボルト７を通して仮止めすると、ルーズフランジ３，３を締め付けの際にパッキン材２２の位置ずれが生じず、配管の接続部が水平であっても容易に位置決めできる。
【符号の説明】
【００３４】
１    小径管用フランジ式管継手
２，２    金属パイプ
３    ルーズフランジ
５    つば部
６    ボルト孔
８    フランジ貫通孔
１０    円形凹み
１２    弾性ガスケット
１４    メタル内筒体
１６    パッキン材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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