(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層ゴム、ゴム被覆したスダレ織の少なくとも２プライでなる繊維補強層及び外層ゴムを円筒形に積層してなる可撓性筒状体の両端に、接続相手方の管の端に連接されたフランジに当接する金属製フランジを係止したゴム製配管継手において、金属製フランジが可撓性筒状体の長手方向外側に位置する外フランジとその内方に位置する内フランジの一対でなるとともに、外フランジの内フランジに対向する面に断面が曲線で形成された環状溝と環状隆起とが滑らかに繋がるようにして設けられ、内フランジの外フランジに対向する面に外フランジの凹凸と相互に噛み合うようにして環状隆起と環状溝とが設けられ、前記凹凸が逆になって対向する環状溝と環状隆起の間に、繊維補強層の端部が蛇行しながら挟持されることによりフランジを可撓性筒状体に係止して一体化し、内層ゴムの端部は外フランジの外面に密着しながらフランジのボルト穴近辺まで延びてガスケットを形成していることを特徴とする高耐圧力ゴム製配管継手。
【請求項２】
内層ゴム、ゴム被覆したスダレ織でなる第１繊維補強層とその外側に配置するゴム被覆したスダレ織でなる第２繊維補強層を重ね合した繊維補強層及び外層ゴムを円筒形に積層した可撓性筒状体の両端を、接続する相手方の管の端に連接されたフランジに当接する金属製のフランジに係止したゴム製配管継手において、金属製フランジが可撓性筒状体の長手方向外側に位置する外フランジとその内方に位置する内フランジの一対でなるとともに、外フランジの内フランジに対向する面に断面が曲線で形成された環状溝と環状隆起とが滑らかに繋がるようにして設けられ、内フランジの外フランジに対向する面に外フランジの凹凸と相互に噛み合うようにして環状隆起と環状溝とが設けられ、前記凹凸が逆になって対向する環状溝と環状隆起の間に、第２繊維補強層の端部が蛇行しながら挟持されることによりフランジを可撓性筒状体に係止し、内層ゴム及び第１繊維補強層の端部は外フランジの外面に沿って折れ曲がってガスケットを形成していることを特徴とする高耐圧力ゴム製配管継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大口径の鋼管等を接続した配管の途中に設けて、配管の伸縮、偏芯、捩じれ等を吸収するゴム製配管継手に関わり、詳しくは繊維補強層を係止する構造に改良を加えて接続時のシール性を向上させ、高圧大口径の配管に適用できるゴム製配管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内径が４０〜２００mm程度の大口径の鋼管等を接続した配管の途中にゴム製配管継手を設けて、鋼管の熱膨張による配管の伸縮を吸収し、配管の取り付け誤差による偏芯、曲がり、捩じれまたはポンプ等の振動による周期的な偏芯、曲がり、捩じれ或いは振動等の変位を吸収している。従来、大口径の鋼管等へ接続するゴム製継手の端末にフランジを係止する方法は、大口径鋼管に接続して用いられるゴムホースの端末にフランジを係止する方法と同様にされ、その主な方法のフランジ係止構造を、図４、図５及び図６に示す。
▲１▼図４に示す方法は、筒状体１の内層ゴム２と外層ゴム７の間に配置された繊維補強層３の端部が、スチールワイヤーを環状に複数回巻回したワイヤーリングＲの回りを内から外側に折り返してワイヤリングＲを取り囲み、厚みが大になっている繊維補強層の折返し点１０に、フランジ１１の内周面側の片方の角部を切削して形成した凹部１９を嵌合させて、筒状体にフランジを係止するものである。この方法を用いてフランジを係止する例として、特開平４−９５６８７号公報に記載される可撓性管継手がある。
▲２▼図５に示す方法は、筒状体の内層ゴム２と外層ゴム７の間に配置された繊維補強層３の端部は、金属製のリングＲの回りを内側から外に折り返してリングＲを取り囲み、厚みが大になっている繊維補強層の折返し点１０がフランジ１１の内周面側の片方の角部を切削して形成した凹部１９に嵌合する構造にして、筒状体にフランジを係止するものである。特開平７−１８０７８９号公報には、ホースにフランジを係止する方法としてこの方法を用いた例とこの方法を変形して用いた例とが記載されている。
▲３▼図６に示す方法は、フランジ１１に連接する短管２１の表面に環状の隆起２２を設け、筒状体の内層ゴム２と外層ゴム７の間に配置された繊維補強層３の端部がスチールワイヤーを環状に複数回巻回したワイヤーリングＲの回りを内から外側に折り返され、ワイヤリングＲを芯にして厚みが大になっている繊維補強層の折り返し点１０を単管２１の隆起２２に掛けて固定することにより筒状体にフランジを係止するものである。この方法を用いてフランジを係止する例としては、特開平５−６５９８１、同５−２７２６７８、同６−２４９３７号公報に記載されるホースがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ビルディング、アパートメントハウス所謂マンション等の大きい建物は個々にボイラー及び冷却機を設置して、建物毎に独立して冷暖房を行っていた。このように建物毎に小規模の専用のボイラー、冷却機等の冷暖房設備の一式を設置すれば、個々の建物にそれを設置する場所とそれを運転、保安する人員が必要であり、また熱効率がよくないので、近年、冷暖房設備を集約して大規模のボイラー、冷凍機等の一式を設備し、そこから複数の建物に熱湯又は冷水を供給する所謂地域冷暖房が行われるようになった。複数の建物に熱湯又は冷水を供給する地域冷暖房を行うには大量の熱湯又は冷水を遠くまで供給する必要があり、従来使用されていたものより大口径の管を使用して高圧で熱媒体を圧送する配管が行われるようになった。配管距離が長くなるので、熱膨脹による配管の伸縮、或いは接続するときの僅かな取り付け誤差が集積されて配管の軸心が偏芯したり、曲りが生じたり、捩じれが生じたりする。また、ポンプ等の振動によって配管の偏芯、曲りが生じる。配管の途中にゴム製継手を設けて、これらの伸縮、偏芯、曲り、捩じれを吸収させている。
【０００４】
図４に示す断面の外郭が円形であるワイヤリングの回りを繊維補強層が内側から外に折り返された構造を持つ継手のフランジを接続相手のフランジに当接してボルトで締め付けたときのシール面の面圧分布は、フランジ締め付け力の負荷の大部分をリングの相手方フランジに対向する面で担持するので、埋設されたリングが裏打ちしている部分の中心で極大になり、リングの中心の上になっている位置から離れるほど、言い換えれば圧縮変形しやすいゴム層の厚みが大である場所ほど低くなる。その結果、フランジ締め付け力を担持するリングの外側に位置するるゴム層に大きな負荷がかかり、長期間の間にクリープして所謂へたりが生じてシール性が低下し、増し締めが必用となる。また、所定寸法に切断されたゴム被覆スダレ織の両端を重ね継ぎして円筒形に成形するときに形成される重ね継ぎ部分は、コードが２重になっており、コードはゴムに比して圧縮変形しにくいので、締め付け力を過剰に大きくすると重ね継ぎ部分がリングを押圧し、局部的に応力が作用して歪むので締め付け力に限界がある。通常シール平均圧にして７kgf ／cm2 以下で締め付けられている。一方、口径を大きくして圧力の高い流体を流したとき、流体圧力によって発生する繊維補強層の張力が過大になって繊維補強層を係止しているリングが座屈することがある。図４に示す継手は、上述したように耐フランジ締め付け力性、耐圧が低いので、通常口径が４０〜２００mmの低圧配管に使用されている。
【０００５】
図５に示す断面がほぼ長方形のリングの回りで繊維補強層を折り返す構造を持つ継手のフランジを接続相手のフランジにボルトで締め付けたときのシール面の面圧分布は、リングの相手方フランジに対向する面が平面であるので、締め付け力の負荷をリングの対向面全体で担持し、図４に示す構造の場合よりもフラットになる。しかし、フランジのシール面に比してリングの相手方フランジに対向する面の面積が小さいので、図４に示す構造のものほどではないが、やはりリングの上にあるシール面のゴム層が受ける負荷が大きく、長期間の間にクリープしてシール性が低下する。シール性の低下は、リングの径方向の幅を大きくしてシール面の面積を増大させることによって防げるが、そのためにはフランジの径を大きくする必要がある。しかし相手側のフランジとの関係で限度がある。また図４に示した継手の場合と同様に、締め付け力を過剰に大きくするとリングが歪むので締め付け力に限界があり、通常シール平均圧として１０kgf ／cm2 以下で締めけている。図５に示す継手は、上述したように耐フランジ締め付け力性は十分でないので、通常口径が２５〜２００mmの中圧配管に使用されている。
【０００６】
ワイヤリングを芯にして繊維補強層を折り返して厚みが大きくなっている部分をフランジに連接した単管の表面に設けた隆起に掛けて固定することによりフランジを繊維補強層に係止する図６に示した継手は、相手方フランジに接合して締め付ける力の負荷をはシール面全体で担持するので、シール面の面圧分布はフラットであり、さらに、締め付け力の負荷を担持する場所は繊維補強層にフランジを係止する場所から独立しているので、締め付け力を大きくすることができ、通常シール面圧力として１５kgf ／cm2 以下で締め付けられている。
【０００７】
図６に示す継手は、図示するように繊維補強層へのフランジの係止は、フランジに連接された単管の隆起に繊維補強層の折り返し箇所を掛けて行われ、撓わまない部分所謂固定部分が長くなっている。継手の作用効果は可撓性が齎すので、一定の可撓部分長さＡが必要でり、固定部分寸法Ｂが大になれば、それだけフランジ面間寸法Ｃが大きくなる。フランジ面間寸法Ｃが大きくなれば、配管の付設上の制約が大きくなって好ましくない。また、このフランジ係止構造に使用されるフランジは、構造が複雑であるので価格が高く、係止方法が複雑なので継手の成形に要する工数は他の構造より多くかかり、製造コストが高い難点がある。
【０００８】
上記に鑑み、本発明は、主として地域冷暖房に施設される大口径、高圧配管に使用されるシール圧力を大きくすることができ、増し締めを不要とするシール性の信頼度が高いゴム製配管継手を低価格で提供することを目的にしてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するためになされた請求項１に記載する第１発明は、内層ゴム、ゴム被覆したスダレ織の少なくとも２プライでなる繊維補強層及び外層ゴムを円筒形に積層してなる可撓性筒状体の両端に、接続相手方の管の端に連接されたフランジに当接する金属製フランジを係止したゴム製配管継手において、内層ゴム端部の外面側に嵌められたフランジが可撓性筒状体の長手方向外側に位置する外フランジとその内方に位置する内フランジの一対でなるとともに、外フランジの内フランジに対向する面に曲線で形成された形状の断面を持つ環状溝と環状隆起とが滑らかに繋がるようにして設けられ、内フランジの外フランジに対向する面に外フランジの凹凸と相互に噛み合うようにして断面が曲線で形成された環状隆起と環状溝とが設けられ、前記凹凸が逆になって対向する環状溝と環状隆起の間に、繊維補強層の端部が蛇行しながら挟持されることによりフランジを可撓性筒状体に係止して一体化し、内層ゴムの端部は外フランジの外面に密着しながら外フランジのボルト穴近辺まで延びてガスケットを形成している高耐圧力ゴム製配管継手である。
【００１０】
請求項２に記載する第２発明は、請求項１記載の発明の繊維補強層が１つの群の繊維層でなるのに対して、繊維補強層が第１繊維補強層と第２繊維補強層の２つの群でなり、第２繊維補強層でフランジに係止することを特徴にするものである。すなわち、内層ゴム、ゴム被覆したスダレ織でなる第１繊維補強層と第１繊維補強層の外側に位置するゴム被覆したスダレ織でなる第２繊維補強層とで構成された繊維補強層及び外層ゴムを円筒形に積層した可撓性筒状体の両端に、接続する相手方の管の端に連接されたフランジに当接する金属製のフランジを係止したゴム製配管継手において、繊維補強層の外面側に嵌められたフランジが可撓性筒状体の長手方向外側に位置する外フランジとその内方に位置する内フランジの一対でなるとともに、外フランジの内フランジに対向する面に、断面が曲線で形成された形状である環状溝と環状隆起とが滑らかに繋がるようにして設けられ、内フランジの外フランジに対向する面に外フランジの凹凸と相互に噛み合うようにして断面が曲線で形成された環状隆起と環状溝とが備えられ、前記凹凸が逆になって対向する環状溝と環状隆起の間に第２繊維補強層の端部が蛇行しながら挟持されることによりフランジを可撓性筒状体に係止して一体化し、内層ゴム及び第１繊維補強層の端部は外フランジの外面に沿って折れ曲がってガスケットを形成している高耐力圧ゴム製配管継手である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面を参照しながら説明する。図１は、請求項１に記載される第１発明の継手の一方の端部の上半分を示す部分断面図である。図において、可撓性筒状体１は、円筒形の内層ゴム２の外面に、すだれ織または多数のコードを配列した層の両面にゴム被覆したプライの少なくとも２枚を、隣り合ったプライのコードが可撓性筒状体１の長手方向に対して相互に反対向きに傾斜するようにして張り付けた繊維補強層３が設けられ、その上が外層ゴム７で覆われて形成されている。一方、フランジ１１は外フランジ１２と内フランジ１３の１対でなり、外フランジ１２の内フランジ１３に対向する面において、曲線で形成された形状の断面を持つ環状溝１４と環状隆起１５が同心円上に設けられ、環状溝１４の溝壁は環状隆起１５に滑らかに繋がっている。内フランジの外フランジに対向する面には、繊維補強層を挟持するのに要する間隙を設け、外フランジの凹凸と相互に噛み合うようにして、外フランジの環状溝１４に対向する位置に環状隆起１６が設けられ、環状隆起１５に対向する位置に環状溝１７が設けられ、対向する環状溝１４と環状隆起１６、環状隆起１５と環状溝１７の間を繊維補強層３の端部６を蛇行させながら外フランジ１１と内フランジ１２とで挟持することにより、可撓性筒状体１が１対のフランジ１１に係止される。外フランジ１１と内フランジ１２で挟持される繊維補強層２の端部６は、必要があれば外フランジ１１または内フランジ１２の一方または両方に接着される。内層ゴム２の端８は、外フランジ１２の内周面と外面に密着しながらボルト穴１８の近傍まで延びてガスケット９を形成する。本発明に使用するフランジ１１に、ＪＩＳに基づいて大量生産・販売される低価格のフランジに簡単な加工を施したものを使用することができる。
【００１２】
図３は、継手のフランジ１１を接続相手のフランジ１９に接続した状態の部分断面図である。内フランジ及び外フランジの環状溝及び環状隆起の断面が円弧で形成され、内フランジの環状隆起１６の繊維補強層と接触する部分を挟む中心角（以下、繊維補強層と接触する部分を挟む中心角を繊維補強層接触角と言う）がθ１、外フランジの環状隆起の繊維補強層接触角がθ２の場合、継手のフランジ１１を接続相手のフランジ１９に当接し、ボルト２０によって両者を締め付けたときの締め付け力をｆとすれば、挟持された繊維補強層が挟持から抜けるのに耐抗する抜け抗力Ｆは、Ｆ＝ａｆｅ（θ１＋θ２）となり、繊維補強層接触角θを大きくすることにより抜け抗力Ｆを指数関数的に大きくすることができる。尚、ａは定数である。抜け抗力Ｆをさらに大きくする必要がある場合には、環状溝と環状隆起の数を増やせばよい。
【００１３】
請求項２に記載される第２発明の継手の一方の端部の上半分の断面を図２に示す。可撓性筒状体１は、円筒形の内層ゴム２の外面に、ゴム被覆したスダレ織でなる第１繊維補強層４とその外側に配置するゴム被覆したスダレ織でなる第２繊維補強層５を重合した繊維補強層３が配置され、その外側が外層ゴム７で覆われて形成されている。繊維補強層３の中では、ゴム被覆したスダレ織は隣り合ったスダレ織のコード方向が相互に反対向きに傾斜するように配置されている。一方、フランジ１１は外フランジ１２と内フランジ１３の１対でなり、外フランジ１２の内フランジ１３に対向する面において、曲線で形成された形状の断面を持つ同心円の環状溝１４と環状隆起１５が設けられ、環状溝１４の溝壁は環状隆起１５の表面に滑らかに繋がっている。
内フランジの外フランジに対向する面には、繊維補強層を挟持するのに要する間隙を設け、外フランジの凹凸と相互に噛み合うようにして、外フランジの環状溝１４に対向する位置に環状隆起１６が設けられ、環状隆起１５に対向する位置に環状溝１７が設けられ、対向する環状溝１４と環状隆起１６、環状隆起１５と環状溝１７の間を蛇行するようにして第２繊維補強層５の端部６が外フランジ１１と内フランジ１２とで挟持されて可撓性筒状体１に１対のフランジ１１が係止される。内層ゴム２と第１繊維補強層４の端８は、外フランジ１２の内周面と外面に密着してボルト穴１８の近傍まで延びてガスケット９を形成する。
【００１４】
【発明の効果】
筒状体の内層ゴムと外層ゴムの間に配置された繊維補強層の端をリングの回りで折り返して固定し、厚みが大になっている折り返し部をフランジに設けた凹部に嵌合して筒状体にフランジを係止する方法またはフランジに連接した短管の隆起に繊維補強層の折り返し箇所を掛けて筒状体にフランジを係止する方法に代えて、対向する面のそれぞれに凹凸が逆になって対向する環状溝と環状隆起を設けた内外１対のフランジの間に可撓性筒状体の繊維補強層端部を挟持して可撓性筒状体にフランジを係止する方法による本発明の継手は、フランジをシール面で繊維補強層に係止、固定する構造からシール構造を独立させることにより、フランジを繊維補強層に係止、固定するために受ける制約がなくなり，シール面の設計はシール性向上を重点にし行われるので、フランジ面間寸法を短かく維持しながら、シール面積が広くなり、耐圧性が高くなり、接続相手のフランジとの締め付け力を高くすることができ、継手の成型精度が高くなってガスケットの厚みが均一になり、その結果高圧配管におけるシール性能が向上して大口径、高圧配管に使用したときの信頼性が高くなる。また、繊維補強層をリングの回りで折り返す工程が不要になって製造工程が簡単になり、大量生産されて市販される低価格のフランジを使用することができ、低コストで継手が製造ができる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１発明の継手の一方の端部の上半分を示す部分断面図である。
【図２】第２発明の継手の一方の端部の上半分を示す部分断面図である。
【図３】継手のフランジを接続相手のフランジに接続した状態の部分断面図である。
【図４】従来の継手の一例の一方の端部の上半分を示す部分断面図である。
【図５】従来の継手の他の例の一方の端部の上半分を示す部分断面図である。
【図６】従来の継手の別の例の一方の端部の上半分を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１    可撓筒状体
２    内層ゴム
３    繊維補強層
４    第１繊維補強層
５    第２繊維補強層
６    繊維補強層の端
７    外層ゴム
９    ガスケット
１１    フランジ
１２    外フランジ
１３    内フランジ
１４    外フランジの環状溝
１５    外フランジの環状隆起
１６    内フランジの環状隆起
１７    内フランジの環状溝
【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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