JP2004100964A - プラスチック管の離脱防止リング - Google Patents

Abstract

【課題】常に正常に締め付けが行え、しかもプラスチック管の離脱を防止するリングにおいて再分離が行える離脱防止リングを提供する。
【解決手段】プラスチック管１の外周面に外嵌装着され、Ｃ型リング状を成したリング本体１５の両端面側に設けられたフランジ１３ｂ，１３ｃどうしをボルト１１及びナット１４で締結することにより、プラスチック管１の外周面に固定された離脱防止リング１７において、該離脱防止リング１７を本締めしたときに、両フランジの内径側の端面１９ａ〜１９ｄどうしが先に接合するか又はほとんど同時に外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしも接合し、内径側が先に接合する場合は外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしの間にはプラスチック管外径の１％以内の隙間があり、その後に接合して成り、最終的にはプラスチック管１は管外径の０．５〜２．０％の範囲内で縮径しているようにする。
【選択図】　図３

Description

　本発明は、地中に埋設されるプラスチック製の水道管等の管継手等に用いられる抜止防止用の離脱防止リングに関するものである。

　硬質塩化ビニール管やインコア内装のポリエチレン管等のプラスチック管は、例えば、地中に埋設される水道管によく用いられている。図９は、従来のこのプラスチック管１の管継手部分の一例を示す縦断面図である。同図に示す如く、この管継手は、テーパー状受口部３の内径がプラスチック管１の外径よりも大きく設定され、軸線方向の中央部が太鼓状に膨れて内部に広い空腔４の形成された受口管としての継手本体２を有している。プラスチック管１は、この継手本体２の受口部３に挿口部５が挿入されている。
　そして、継手本体２の挿口部外周面と、継手本体２の受口部３との間にシール用のゴムパッキン６を嵌挿し、背後から押輪７で継手本体２に対して押し込むようにしている。この押し込みは、継手本体２の端面外周に形成された突出部８のボルト孔１０と、該ボルト孔１０に対応する押輪７のボルト孔９とに、緊締ボルト１１を挿通して袋状のナット１２で緊締することにより行っている。

　また袋状のナット１２は筒状部１２ａと膨出径大部１２ｂとを有しており、この膨出径大部１２ｂがプラスチック管１の外周面に固定された離脱防止リング１３の抜止用フランジ１３ａと係合することで、プラスチック管１の抜け止めを行うことができるようになされている。なお、離脱防止リング１３は、図１０に示すように、円周上の一部が開口し、該開口部の両端に締結用のフランジ１３ｂ及び１３ｃが形成されており、緊締用ボルト１１及び袋状のナット１４で締結するようにしている。

　これにより、ゴムパッキン６の外周くさび面と内周くさび面とが、継手本体２のテーパー状受口部３とプラスチック管１の外周面との間に押圧され、プラスチック管１と継手本体２とが同心的に保持され、また接続部位からの流体の漏洩をシールする。この状態にあっては、プラスチック管１の管端は、継手本体２の空腔４で継手本体２の内壁と干渉することなく、自由に動き得ることが可能であり、継手本体２の軸線に対して屈折することができ、可撓性を有している。また離脱防止リング１３のフランジ部１３ａが押輪７の端面とナット１２の膨出径大部１２ｂとの間を移動できる範囲内で、伸縮することが可能である。

　また特許文献１には、二つ割の管離脱防止金具を用いた管離脱防止装置が開示されている。この管離脱防止金具は、対向するフランジどうしの内径側端面及び外径側端面に、凸部を形成した技術が開示されている。この特許文献２の技術では、二つ割の管接続金具をボルト及びナットで締結する関係上、これらの金具を管外周面上へ装着した後、本締めをする前及び本締め完了後においても、各対向するフランジどうしの凸部間には、締代としての隙間が必ず形成されていた。
特開平７−１９０２７６号公報

　ところで、前記プラスチック管１の管継手の離脱防止金具においては、図１０に示す袋ナット１４と、締付ボルト１１とを締め付ける時、トルクレンチ等のトルクを数値的に表示及び設定できる工具を用いて行っている。これは、締付力が足りないと、離脱防止リング１３のプラスチック管１を縮径させる効果が小さく、プラスチック管１内を流れる水道水の水圧によってプラスチック管１が滑り出し、継手本体２から逸脱する虞れがあるためである。

　一方、締付力が強すぎると、図１１に示すように、離脱防止リング１３のフランジ１３ｂ及び１３ｃが、リング本体１５との付け根の部分１６において異常変形を起こし、内径側へ変形して折損してしまうことや、永久変形（塑性変形）を起こし、袋ナット１４や締付ボルト１１を緩めてもプラスチック管１を外すことができない状態になったり、締付ボルト１１が変形及び折損する等の問題があった。またプラスチック管１が硬質塩化ビニール管である場合は、管自体が永久変形を起こし、破壊に至る虞れがあった。

　またプラスチック管１と継手本体２との間に、管軸線方向の高離脱力が作用した時に、図１２に示すように、離脱防止リング１３のフランジ１３ｂ，１３ｃどうしの間が開いているため、その応力が両フランジ１３ｂ，１３ｃどうしを連結している締付ボルト１１を中心にしてフランジ１３ｂ，１３ｃの受口本体側が狭くなり、反対側が広くなる変形を起こすと同時に、締付ボルト１１も変形を起こすということがあった。そのため、離脱防止リング１３の離脱力が作用する側とは反対側の端縁側がプラスチック管１に食い込んで管自体をも変形させ、袋ナット１４及びボルト１１を緩めてもプラスチック管１の分離ができなくなり、再使用ができないという欠点があった。

　しかも、高離脱力が作用し、離脱防止リング１３が図１２の如く変形すると、離脱防止リング１３の抜止用フランジ１３ａと、継手本体２側へ連結固定された袋ナット１２の鍔部１２ｂとの係合関係が外れ易くなり、実用に供することができないという問題があった。これは、ポリエチレン管の場合に顕著であった。

　更に、図１０に示すように、正常な締付トルクで締め付けた場合であっても、５年〜１０年という長い期間の経過により、リング本体１５とフランジ１３ｂ，１３ｃとの付け根の部分１６ｂ，１６ｃが元の曲率へ戻ろうとする復元力が低下することがあった。そのため、次第にフランジ１３ｂとフランジ１３ｃとの特に外径側部分の間隔が狭くなり、結果として袋ナット１４と締付ボルト１１による締付力が緩み出すという現象が生じ、プラスチック管１の離脱防止を図る性能が低下するという問題があった。
　更にまた、プラスチック管１では、正常な締付トルクで締め付けた場合であっても、夏のように３０℃を越えると軟らかくなり、冬のように０℃に近づくと硬くなる説質があるため、冬に締め付けたものは夏になると緩む傾向があり、離脱防止の性能が不安定であった。

　また特許文献１に示す技術では、二つ割の管離脱防止金具を管外周面上へ装着した後、本締めを完了した状態で、各対向するフランジどうしの凸部間には、締代としての隙間が必ず形成されていた。これは本締めする場合、交互に均等にボルト及びナットを締め付けていき、同一の締め付け状態で均一に管に締め付けるためである。もし、片方が接すると、隙間の大きく開いたもう一方の方との間で片締めになり、締付力にムラが生じ、離脱力が作用すると密着力の劣る部分にて滑りを生じ、管が離脱してしまうことがあるからである。また不均一な締め方により、隙間の大きく開いた部分で更に過剰締め付けを行うと、図１１に示すような局部変形を起こし、管に悪い影響を与えていた。この特許文献１の技術では、均一にボルト及びナットを締め付けるためには、トルク計を必要とし、実際の埋設現場では作業者側から隙間は目にて確認できないため、両端の隙間を大きくとることにより、片締めを防ぐしか方法がなかった。

　本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、常に正常に締め付けが行え、過剰締め付けされた場合でも管が局部変形せず、更にプラスチック管の離脱を防止するリングにおいて再分離が行える離脱防止リングを提供せんとするものである。

　前記課題を解決するために本発明が採用した請求項１の手段は、受口管にパッキンを介して挿入されたプラスチック管の外周面に外嵌装着され、Ｃ型リング状を成したリング本体の両端面側に設けられたフランジどうしをボルト及びナットで締結することにより、プラスチック管の外周面に固定され、受口管とリング本体とを締付ボルト及びナットで締結してプラスチック管が受口管から離脱しないようにした離脱防止リングにおいて、該離脱防止リングを本締めしたときに、両フランジの内径側の端面どうしが先に接合するか又はほとんど同時に外径側の端面どうしも接合し、内径側が先に接合する場合は外径側の端面どうしの間にはプラスチック管外径の１％以内の隙間があり、その後に接合して成り、最終的にはプラスチック管は管外径の０．５〜２．０％の範囲内で縮径していることを特徴とするプラスチック管の離脱防止リングである。

　この発明によれば、離脱防止リングを本締めしたときに、両フランジの内径側及び外径側の端面どうしが接合するので、作業者は外径側の端面どうしが接合したことを目視で確認することにより、本締めが終了したことを知ることができる。このとき、プラスチック管は、前記離脱防止リングの締付力により縮径しており、離脱防止リングから容易に逸脱することはない。そして、このときのプラスチック管の縮径量は、管外径の０．５〜２．０％の範囲が最適である。０．５％に満たない場合は、離脱防止リングのプラスチック管に対する締付力不足となり、プラスチック管が高水圧時に逸脱する虞れがあるからである。また２．０％を超えた場合には、プラスチック管が永久変形を起こし、従来の場合と同一の問題があるからである。また離脱防止リングの開放時からの内径の縮径量は、４％以内が最適である。

　つまり、予め設計しておいた締付トルクで締付作業を行ったか否かを、目視により確認することができ、トルクレンチ等の特殊な工具を用いずとも、適正な締付を行うことが可能であり、両フランジの内径側及び外径側の端面どうしが接合するので、更に過剰締め付けを行っても管に力が作用しないため、プラスチック管の異常変形等を起こすことがない。また離脱防止リングの一部が内径側へ異常変形を起こすこともない。従って、管継手部を分解して再組立を行い、繰り返し使用が可能である。更に、経年変化で離脱防止リングの靱性が劣化し、復元力を失ったような場合であっても袋ナット及び締付ボルトが緩むようなことがなく、管の離脱防止を継続して維持することが可能である。更にまた、温度変化に関係なく、確実にプラスチック管の離脱防止を図ることが可能である。それに加えて、高離脱力が管軸線方向に対して傾斜した状態で作用した場合であっても、離脱防止リング及びこれらの付属金具は管軸方向の変形をすることがなく、分解して更に再組立が可能である。

　以下に、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。なお、従来の場合と同一符号は同一部材である。図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態に係るものであり、図１の図（Ａ）は離脱防止リング１７をプラスチック管１へ外嵌装着した締付前の状態を示す正面図、図（Ｂ）はそのときのフランジ１３ｂ，１３ｃの平面図である。また図２の図（Ａ）は離脱防止リング１７の内周面がプラスチック管１の外周面へ接した状態の正面図であり、図（Ｂ）はそのときのフランジ１３ｂ，１３ｃの平面図、図３の図（Ａ）は締付が完了し、プラスチック管１が０．５〜１．５％縮径した状態の正面図であり、図（Ｂ）はそのときのフランジ１３ｂ，１３ｃの平面図である。更に、図４は高離脱力が作用したときの離脱防止リング１７を示す平面図である。

　図１〜図４に示すように、この第１の実施の形態にあっては、Ｃ型リング状をなす離脱防止リング１７のフランジ１３ｂ，１３ｃの外径側の端面どうしにそれぞれ対向する凸部１８ａ〜１８ｄを突出形成している。またフランジ１３ｂ，１３ｃの内径側の端面どうしにも同様にしてそれぞれ対向する凸部１９ａ〜１９ｄを突出形成している。なお、図面では凸部１９ａと、凸部１９ｃのみを示している。そして、本締めに際し、袋ナット１４及び締付ボルト１１を緊締したときに、これらの凸部１８ａ〜１８ｄ及び１９ａ〜１９ｄが当接接合した時点で本締めが完了するようにしている。

　この本締めにおいて、凸部１８ａ〜１８ｄ及び１９ａ〜１９ｄの関係は、外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしと、内径側の端面１９ａ〜１９ｄどうしが殆ど同時に接合するか又は内径側の端面１９ａ〜１９ｄどうしが先に接合し、その後に外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしが接合するような場合であってもよい。なお、内径側の端面１９ａ〜１９ｄどうしが先に接合し、その後に外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしが接合する場合は、内径側の端面１９ａ〜１９ｄどうしが先に接合した時点において、外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしの間にプラスチック管１の外径の１％以内の隙間があり、その後すぐに外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしも接合して最終的にはプラスチック管１の縮径量が管外径の０．５〜２．０％の範囲内にあることが必要である。

　この数値の限定理由は、前記外径側の端面１８ａ〜１８ｄどうしの隙間が１％を越える場合は、離脱防止リング１７自体が両フランジ１３ｂ，１３ｃの管と接する部分にて管側へ異常変形するからである。また隙間が大きいと、外径側端面１８ａ〜１８ｄどうしが接するまで、相当大きな締付力で増し締めする必要あり、作業性が悪くなるからである。縮径量を前記範囲に限定した理由は、０．５％に満たない場合は、離脱防止リング１７のプラスチック管１に対する締付力不足となり、プラスチック管１が高水圧時に逸脱する虞れがあるからである。また２．０％を超えた場合には、プラスチック管１が永久変形を起こし、従来の場合と同一の問題があるからである。

　また、この本締め完了時点において、離脱防止リング１７の内径は開放状態の内径よりも４％以内の縮径量としている。４％以内としたのは、離脱防止リング１７がダクタイル鋳鉄でできているため、それ以上縮径した場合は、締め付けを緩めたときに、離脱防止リングの内径がプラスチック管１の外径以上に復元しなくなり、プラスチック管１を分離できなくなるためである。

　このように構成されたプラスチック管１の離脱防止リング１７は、先ず、図１の図（Ａ）に示すように、プラスチック管１の外周面上に外嵌装着される。このとき、フランジ１３ｂ，１３ｃはプラスチック管１の上方に位置するように配設される。これは、袋ナット１４及び締付ボルト１１の締結作業を、プラスチック管１の上方の何も無い空間領域で容易に行えるようにするためである。また離脱防止リング１７をプラスチック管１の外周面上へ外嵌装着した状態では、離脱防止リング１７の内周面の直径の方が、プラスチック管１の外周面の直径よりも大きく両者間には空間２０が形成されている。

　次に、袋ナット１４及び締付ボルト１１を締結していくと、図２の図（Ａ）に示すように、離脱防止リング１７の内周面がプラスチック管１の外周面に接合するようになる。そして、更に袋ナット１４及び締付ボルト１１の締め付けを増して所定の本締めとなるトルクまで締め付けていくと、やがて図３の図（Ａ）及び図（Ｂ）に示すように、フランジ１３ｂ，１３ｃの内径側に対向して突出形成した凸部１９ａ及び１９ｂと、凸部１９ｃ及び１９ｄとが相互に当接接合すると同時に、外径側に対向して突出形成した凸部１８ａ及び１８ｂと、凸部１８ｃ及び１８ｄとが相互に当接接合するようになる。又は内径側の凸部１９ａ〜１９ｃどうしの当接接合が行われた直後に、外径側の凸部１８ａ〜１８ｄどうしの当接接合が行われる。締結作業者は、これらの凸部１８ａ及び１８ｂと、凸部１８ｃ及び１８ｄとが当接したことを目視により直接確認して本締めが完了したことを知ることができる。

　このとき、プラスチック管１は、その外径寸法が０．５〜２．０％の範囲で縮径しており、プラスチック管１に対して離脱防止リング１７が強固に締結されたことになる。またその時、離脱防止リング１７は、内径寸法が開放時より４％以内の縮径となっている。このように本締めの完了を目視により直接確認できるため、トルクレンチ等の締付トルクを表示並びに設定できる特殊な工具を用いずとも、通常の締付工具で作業を行うことが可能である。また温度変化に関係なく、確実にプラスチック管１を締め付けることが可能である。

　ところで、このような離脱防止リング１７にあっては、仮に、この本締めが完了した時点から更に袋ナット１４及び締め付けボルト１１の締付力を増やした場合であっても、従来のようにプラスチック管１が異常変形を起こすようなことはない。すなわち、本締め完了後に、更に締付力を増加させた場合、図３の図（Ａ）に示すように、既にフランジ内径側の凸部１９ａ及び１９ｂと、凸部１９ｃ及び１９ｄ並びに外径側の凸部１８ａ及び１８ｂと、凸部１８ｃ及び１８ｄとが当接しているため、締め付け力を両方のフランジで受けることとなり、管に変形を与える力が作用しなくなる。そのため、プラスチック管１は、離脱防止リング１７の一部が内径側に永久変形、つまりは異常変形するようなことはなく、また締付ボルト１１が曲がったり、折損するようなことがない。

　このように離脱防止リング１７は、締め付けを強くしてもそれ以上変形を与えないため、フランジ１３ｂ，１３ｃの内側端面どうしの隙間は、リング内径の縮径量の４％以内でプラスチック管１の管外径の２％以内の縮径量で両端面どうしが接合するようにし、変形を防止している。それ故、袋ナット１４及び締付ボルト１１を外して管継手全体を分解し、更に再組立を行うことが可能であって、繰り返し使用が可能である。

　またこのような離脱防止リング１７にあっては、図４に示すように、プラスチック管１に高離脱力が作用した場合、締付ボルト１１を挟んだその両側においてフランジ内外径側の凸部１９ａ〜１９ｄと、凸部１８ａ〜１８ｄとが当接しているため、管軸線方向に引っ張られて変形するということがなく、前述の場合と同じように分解、再組立が可能であって、繰り返し使用が可能である。

　ところで、前記凸部１８ａ，１８ｂ及び１８ｃ，１８ｄは、離脱防止リング１７の全幅寸法に対して少なくとも８０％以上あればよい。また凸部１８ａ，１８ｂの間及び１８ｃ，１８ｄの間は、それぞれ空間が開いてしてもよく、また空間がなく連続したものであってもよい。

　更に、５年〜１０年という長い年月が経過し、リング本体１５のフランジ１３ｂ及び１３ｃとの付け根の部分において、元の曲率に戻ろうとする復元力が低下した場合であっても、フランジ１３ｂ，１３ｃの内外径側の凸部１９ａ〜１９ｄと、凸部１８ａ〜１８ｄとが当接しているためフランジ１３ｂ及び１３ｃ間の間隔が狭まるということがない。そのため、長期間の使用経過後であっても、袋ナット１４及び締付ボルト１１による締結力が低下するというようなこともなく、高水準の離脱防止力を発揮することが可能である。

　図５及び図６は本発明をインコア内装のポリエチレン管へ適用した場合の第２の実施形態に係るものであり、図５は継手部分の縦断面図、図６は正面図である。同図に示す如く、ポリエチレン管２１はステンレス製等のインコア２２を継手部分に内装されている。この実施の形態の離脱防止リング２３は、ボルト挿通孔２４が楕円状に形成されており、その小径側の寸法は袋ナット１４の端面の外径よりも小さく設定されている。

　而して、この離脱防止リング２３では、先に袋ナット１２と締付ボルト１１で押輪７を介してパッキン６を押圧して縮径させ、ポリエチレン管２１の外周面へ緊密に接合させてシール性を確保している。その後に、離脱防止リング２３の袋ナット１４と締付ボルト１１で離脱防止リング２３の締結を行えばよい。これにより、そのフランジ１３ｂ，１３ｃの外径側に設けた凸部１８ａ及び１８ｂと凸部１８ｃ及び１８ｄとにより、締付完了が目視により確認できること及び適正な締付トルクが維持でき、ポリエチレン管２１を異常変形させないこと等の基本的な作用効果については、前記第１の実施の形態の場合と同じである。

　なお、インコア内装のポリエチレン管２１では、その先端部が空腔４内で挙動できる範囲内で可撓自在であり、ポリエチレン管２１の両端側の継手部どうしの間（インコア２２が存在しない中間部分）において、管自体が伸び縮みを行い、伸縮性を有している。

　図７及び図８は本発明をインコア内装のポリエチレン管へ適用した場合の第３の実施形態に係るものであり、図７は継手部分の縦断面図、図８は正面図である。同図に示す如く、この実施の形態では、押輪７を省略し、離脱防止リング２５に設けた環状の凸部２６によってワッシャ２７を介してパッキン６を押圧付勢するようにしている。その他の構成並びに作用効果については、前記第２の実施の形態の場合と同じである。

本発明の第１の実施の形態に係るものであり、図（Ａ）は離脱防止リングをプラスチック管へ外嵌装着した締付前の状態を示す正面図、図（Ｂ）はそのときのフランジの平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るものであり、図（Ａ）は離脱防止リングの内周面がプラスチック管の外周面へ接した状態の正面図であり、図（Ｂ）はそのときのフランジの平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るものであり、図（Ａ）は締付が完了し、プラスチック管が０．５〜２．０％縮径した状態の正面図であり、図（Ｂ）はそのときのフランジの平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るものであり、高離脱力が作用したときの離脱防止リングを示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るものであり、継手部分の縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るものであり、継手部分の正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るものであり、継手部分の縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るものであり、継手部分の正面図である。 従来のプラスチック管の管継手部分を示す縦断面図である。 従来のプラスチック管の管継手部分を示す正面図である。 従来のプラスチック管の異常変形を示す正面図である。 従来のプラスチック管の管継手部分に高離脱力が作用した場合の要部を示す平面図である。

符号の説明

１…プラスチック管、２…継手本体、４…空腔、６…ゴムパッキン、７…押輪、１１…締付ボルト、１２…押輪の袋ナット、１３ｂ，１３ｃ…離脱防止リングのフランジ、１４…離脱防止リングの袋ナット、１５…リング本体、１７…離脱防止リング、１８ａ〜１８ｄ…フランジ外径側の凸部、１９ａ〜１９ｄ…フランジ内径側の凸部

Claims (1)

1. 受口管にパッキンを介して挿入されたプラスチック管の外周面に外嵌装着され、Ｃ型リング状を成したリング本体の両端面側に設けられたフランジどうしをボルト及びナットで締結することにより、プラスチック管の外周面に固定され、受口管とリング本体とを締付ボルト及びナットで締結してプラスチック管が受口管から離脱しないようにした離脱防止リングにおいて、該離脱防止リングを本締めしたときに、両フランジの内径側の端面どうしが先に接合するか又はほとんど同時に外径側の端面どうしも接合し、内径側が先に接合する場合は外径側の端面どうしの間にはプラスチック管外径の１％以内の隙間があり、その後に接合して成り、最終的にはプラスチック管は管外径の０．５〜２．０％の範囲内で縮径していることを特徴とするプラスチック管の離脱防止リング。
   

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