JP2005172147A - 内面接合管継手の接合方法および接合用拡開治具 - Google Patents

Abstract

【課題】、内面接合管継手を接合する場合、ボルトの締め付け作業とモルタルの充填作業を不要とし、またモルタルの硬化時間を待つ必要もなく、生産性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】一方の管１の端部に形成され、開口部内面が開口側へ向けてテーパ状に径が縮小された受口３に、他方の管２の端部に形成された挿口４を挿入し、受口３内面と挿口４外面との間であってテーパ状に径が縮小される開口部５へ向け受口奥側から環状のシール材８を収納し、受口開口方向へ割輪９、押輪１０などの押圧部材により押圧することで水密シールを行うようにした管継手において、前記押圧部材の受口奥端側面18と受口の奥端面7との間に、前記押圧部材を受口開口側のシール材8へ向け必要な圧縮力で押圧した状態となるようにブロック体20を介挿したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内面接合管継手のボルトおよびモルタル充填を省略した新しい内面接合管継手の接合構造に関する。

シールド配管に用いられる管継手の一種として、図13に示される内面接合管継手が知られている。
図13において、1、2は互いに接合される一対の管であり、一方の管1の端部には受口3が形成され、他方の管2の端部には、この受口3の内部に挿入される挿口4が形成されている。受口3の内周には、開口部方向へ向けてテーパ状に径が縮小するシール材圧接面5と、このシール材圧接面5よりも奥側の内周面6と、この内周面6よりも奥側の奥端面7とが形成されている。

シール材圧接面5と挿口4の外周面との間にはゴム製の環状のシール材8が配置され、このシール材8よりも受口3の奥側における受口3内面と挿口4外面間には割輪9が配置され、この割輪9よりもさらに受口3の奥側の部分には押輪10が配置されている。押輪10は、受口開口方向へ伸びる筒状部10aとその受口奥側部10bが挿口4の径方向内側へと伸びる、横断面がＬ字状をなし、その一端の筒状部10aが受口内面と挿口外面間に配置されるとともに、その受口奥側部10bが挿口4の先端よりも受口3の奥側の位置に配置されている。押輪10の受口奥側部10bには、周方向に複数のボルト11がそれぞれ管軸方向にねじ込まれている。このボルト11が受口奥側部10bからねじ出されてその頭部12が継ぎ棒13を介して受口3の奥端面7を押すことで、そのときに押輪10および割輪9を介して付与される反力によりシール材8を受口3の圧接面5と挿口4の外周面との間で圧縮させて、このシール材8に所定のシール機能を発揮させる。

受口3に挿入されない部分の挿口4外周には突部14が形成されており、この突部14が受口3の端面15に当たることで、挿口4の先端が受口3内の適正位置に止まって押輪10の受口奥側部10bと干渉しないようにされている。

押輪10の受口奥側部10bの内周面16は、管1、2の内周に形成されたモルタルライニング層17の内周面と面一になるように形成されている。そして、この押輪10の受口奥側部10bにおける受口奥側端面18と、この押輪10よりも受口奥側における内周面6と、奥端面7とで囲まれる空間には、管内流体の乱流を防止するためと、ボルトなどの長期間使用による腐蝕防止のため、周方向にわたってモルタル充填部19が形成されている。このモルタル充填部19は、押輪10からねじ出されているボルト11の部分と継ぎ棒13とを埋設して形成され、かつその内周面20は、モルタルライニング層17の内周面や押輪10の内周面16と面一に形成されている。

このような管の内面から接合するこの種の継手では、管口径が700〜2600ミリと大きいものの場合は、必要な圧縮力をシール材8に与えるため数多くのボルト11を締め付ける作業が必要となるが、各継手毎に多数のボルトにつき締め付け作業を実施するには作業量も非常に多くなり、作業性が悪いという問題があった。

また、大口径の継手の場合は、ボルトの径も太く重量も嵩むので、頭上位置のボルト接合作業時は、ボルト脱落落下に注意しなければならないなど安全上の問題もあった。
さらに、モルタル充填部19を形成するにあたり、従来は、受口3内へ挿口4を挿入したうえで上述のようにシール材8を圧縮し、その後に継手部の受口挿口間で水漏れが生じないかどうかの水圧試験を行い、この水圧試験が済んだ後に、作業者が管内に入って手込めによりモルタルの充填を行っていた。

このような作業者の手込めによる充填作業では、特に仕上品質の安定化のためには、特殊技能と熟練を必要とし、また作業環境が良好でないという問題点がある。しかも、人手に依った作業であるため、施工性が悪く生産性が高くないという問題点もあった。

そこで、このような問題点を解消するため、本願出願人は、モルタルを手込めによることなくポンプを用いて充填出来るようにした内面接合継手のモルタル充填装置を提案した(特許文献１)。
特開平10−89560号公報

上記充填装置により、モルタルはポンプによって機械的に充填でき、熟練者による手作業が不要となったのであるが、モルタルを充填する部分の隙間に合わせた、いわば型となる環状の弾性体を種々の管の径に合わせて多種用意しなければならず、部品管理が面倒となる問題があった。

また、モルタル充填後、硬化するまでの間、所定の硬化時間を要する点は従来と変わりはなく、その間、型を次の継手部へ移動させることができないので施工の迅速性は改善されないという問題があった。

そこで本発明は、このような問題点を解決して、ボルトの締め付け作業とモルタルの充填作業を不要とし、したがって作業環境や安全性の改善が可能で、またモルタルの硬化時間を待つ必要もなく、生産性の向上を図ることを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、一方の管の端部に形成され、開口部内面が開口側へ向けてテーパ状に径が縮小された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入し、前記受口内面と挿口外面との間であって前記テーパ状に径が縮小される開口部へ向け受口奥側から環状のシール材を収納し、次いで前記受口開口方向へ割輪および押輪などの押圧部材を前記シール材へ向けて挿入し、次いで前記押圧部材の受口奥端側面と前記受口の奥端面との間を、必要な拡開力で必要間隔拡開させることで前記シール材を圧縮し、その圧縮状態を維持可能なようにブロック体を介挿し、その後前記拡開力を解除して管の接続作業を終了することを特徴とするものである。

このような構成であると、押圧部材と受口奥端との間に、例えば拡開治具などを用いて押圧部材を受口開口方向へ向けて軸方向に必要な力で押圧付勢して隙間を設け、その隙間にブロック体を介挿するだけで、従来多数のボルト絞めによっていた作業が省略でき、作業が迅速化される。さらに、ブロックとして腐蝕しない材質とすれば、腐蝕防止を目的としたモルタル充填作業も不要となり、さらに作業の迅速化が可能となるのである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図1はこの発明の管継手の要部断面図、図2は図1のＡ−Ａ線矢視断面図である。
図1、図2において、一方の管1の端部に形成された受口3内には、従来と同様シール材圧接面5が設けられ、他方の管2の端部の挿口4が受口3内に挿入され、シール材圧接面5に向けて環状のシール材8が挿入され、この環状のシール材8に割輪9および押輪10からなる押圧部材が当接されている。

そして、上記環状のシール材8を圧縮する部材として、受口奥側端面7と押輪10の後端面18との間に、環状のシール材8へ向け必要な圧縮力を付与できるよう必要な厚さのブロック体20が、従来のボルトに代えて介挿されて構成されている。

このブロック体20を介挿するための隙間dを開けるには、例えば図3〜図5に示すような拡開治具22が使用される。
この拡開治具22は、ピストンシリンダ装置25よりなり、ピストン25a先端にブラケット26がピストン25aに直交する姿勢に設けられ、このブラケット26にピストン25aを受容するシリンダ25bのガイド部材27が両側に設けられている。

このガイド部材27の互いに向き合う側面には蟻溝28が設けられ、シリンダ25bの側面には蟻溝28に隙間なく嵌合し、長さ方向に摺動移動可能に突条29が形成され、シリンダ25bに連通されたパイプ32よりの油圧の増減によって、シリンダ25bがガイド部材27に沿って往復摺動するように構成されている。

そして、ガイド部材27とシリンダ25bとの同一側側面に、それぞれ挿口の管端面と受口奥端面とに係合する爪30、31が突設され、図６に示すように、一方の爪30を押輪10の後端面に、他方の爪31を受口奥端面7に係合させて、シリンダ25b内を加圧すれば、その加圧力に応じた拡開力が押輪10と受口3とに加わり、その力によってシール材8が圧縮される。

なお、上記爪30、31は、その上端面に、Ｌ字状をなし互いに対称配置とされた突起30a、31ａが設けられ、押輪10と受口奥端7との間隔ｄが狭い時はまずＬ字状の突起30ａ、31ａを使用し、この突起31ａが図４に二点鎖線で示すように両側の突起30a、30aと一列に並ぶように配置し、押輪10と受口奥端7との間に挿入し、シリンダ25ｂ内を加圧して拡開するようにされている。

従って、図６に示すように押圧部材の押輪10の奥側端面と受口奥端面7との間に拡開治具22を介挿し、シール材8の必要な圧縮量となるまで隙間dを拡開し、その隙間を保つスペーサとしてブロック体20を介挿すれば、ボルトのネジ締めのような面倒な作業をすることなく、ワンタッチ的にシール材8の圧縮が可能となるのである。

なお、ブロック体20は、部分的に充填されるものでも良いが、図2に示したように受口奥端面7と押輪10の後端面との間にできる環状の隙間全面を埋めるものが望ましい。
上記ブロック体20は、管径に応じ一定の幅のものが使用されるが、そのために押輪10の周方向の一部にのみ強い拡開力が作用すると、ゴム輪の部分的な過度の入り込みや受口と挿口との中心軸の軸芯のズレを招く可能性がある。そこで、こうした事態を避けるべく受口奥端7と押輪10の後端面との間を周方向均一に徐々に拡開するために、図7に示すような各片の寸法の異なった複数の直方体を仮のスペーサ21として用いても良い。

即ち、図7に示す仮のスペーサ21を用いる場合、まず図８(ａ)に示すように一番小さい長さの辺21aが入る隙間d1となるように拡開治具22で隙間を広げる。なお、この時最初の隙間ｄ₀が狭いときは、拡開治具22のＬ字状の爪30ａ、31ａ部分だけを挿入し、この部分の係合だけで間隔を拡げる。そして、間隔がd₁となれば適宜間隔毎にスペーサ21のd₁となる辺を順次挿入していき、全周にわたって挿入し終われば、続いて図８(ｂ)に示すように次の長さの辺21bが入る隙間d2となるように拡開治具22で隙間を広げ、その幅のスペーサ21を挿入する。そして、最後に図８(ｃ)に示すように一番長い辺21ｃが入る隙間d3となるように再び拡開治具22で隙間を広げ局部的に無理な外力を加えることなく、隙間を広げていくのである。

その後に図９に示すようにブロック体20をスペーサ21を取り外しながら順次はめ込んでいくことにより隙間を拡開していくことにより挿入するのである。
なお、間隔ｄが広くなれば、図8(ｂ)、(ｃ)に示したように爪30、31の根元の太い部分を使用して拡開する。

そして、最終的に介挿されるブロック体20は、図2に示したようなゴム状弾性を有する長尺体とされ、隙間に圧縮介挿されることで押輪10の後端面18と受口奥端面7との間を埋め同時にシール材8を所定の圧縮力で圧縮するのである。

なお、この場合のブロック体20の硬度は、環状シール材8のヒール部と同等の硬度(ショアー 70±5)とされていることが望ましい。この場合、環状のシール材8とブロック体20との双方の反発力で割り輪9、押輪10を支持することになる。なお、環状シール材8の反発力のみによる場合は、ゴム状弾性を有しないブロック体20でも良い。

なお、ブロック体20は、図2に示したように周方向に複数に分割された長尺のゴムブロックなどが使用され、これらを順次接続しながら介挿していく。また、この長尺のゴムブロックとして直線状のものを管内面に沿わせて湾曲曲折させながらはめ込んで行っても良いが、予め管内径に近い曲率の湾曲体としておき、これを挿入していく方がよりスムーズに施工できる。

なお、この場合、予め管内径に近い曲率の湾曲体を成形するのに、図10(a)(b)に示すように真っ直ぐな長尺ゴムブロック20内に塑性変形しやすい金属製ロッド20ｄを長さ方向に貫通して差し込み、ベンディングローラなど適宜治具(図示せず)で湾曲変形させることで任意極率の湾曲体としてもよい。さらに、(c)に示すように長尺ゴムブロック20の湾曲内外面20m、20nに相当する材質を硬、軟二種に分け、湾曲時に無理な応力が発生しないようにすることもできる。

また、図11に示すように長尺ゴムブロック20内に長さ方向に連通する空洞20ｅを穿設し、その空洞20ｅに連通する両側孔20ｆ、20f及び中央孔20ｇを穿設し、拡開治具22で拡開維持した状態で湾曲して介挿したゴムブロック20内にセメントやその他樹脂などの硬化性の流動性充填材20ｗを上記孔20ｆ及び孔20ｇを適宜空気注入、排出孔として充填し、硬化させることで最終的に必要な曲率を維持させるようにしても良い。

また、ゴムブロックなどブロック体20を押輪後端面18と受口奥端面7との隙間に介挿する場合、隙間が狭く介挿に挿入圧力が必要となる場合は、相互の接触面にシール材用滑材を塗布して挿入を容易にし、ハンマーなどで叩き込む。

さらに、ブロック体20、20をゴムブロックの長尺体とした場合、ブロック体同士の接合端面間に隙間が出来る場合があるが、この場合は図2に示すようにシリコンゴムなどのコーキング剤を充填したり、ゴムブロック同士を接着できる樹脂20ａを充填する。

なお、ブロック体20、20は、互いの接合が密になるように図12(ａ)、(ｂ)に示すようにブロック体20、20の端面同士に互いに接する係合面20ｂ、20ｃとしても良い。
また、ブロック体20は、管内の乱流を防止する観点から上述したように管内全周にわたって配置されることが望ましいが、乱流が問題にならない場合は、適宜間隔をおいての複数個のブロック体としても良い。この場合、ゴム状弾性を有するブロック体20を用いる場合は、その弾性を利用して圧縮介挿すれば良いが、弾性を有しないブロック体20の場合は地震時の管の移動により落下するのを防止するため、ブロック同士20をロッド(図示せず)により環状に相互に連接し、相互に保持されるようにする。

以上説明したように、この発明の内面接合継手の接合方法および接合構造は、従来のように多数にわたるボルトの締め付け作業が不要となるので、作業が安全になると共にボルトの腐蝕防止のためのモルタル充填作業が省略できるので、管接続作業が非常に安全に行え、また従来のようにモルタル硬化を待つ必要もないので作業も迅速に行えるようになるのである。

この発明の実施の形態の管の継手構造を示す要部断面図である。 図1のＡ−Ａ線矢視断面図である。 拡開治具の側面図である。 拡開治具の平面図である。 拡開治具の斜視図である。 拡開治具の使用状態を示す要部断面図である。 拡開時に使用される仮のスペーサの斜視図である。 拡開治具と仮のスペーサの使用状態を示す要部断面図であり(ａ)は一番狭い隙間のもの、(ｂ)は次いで狭いもの、(ｃ)はもっとも隙間を広げた状態のものを示す。 ブロック体の挿入の状態の説明断面図である。 湾曲したブロック体の説明図であり、(a)図はブロック体の縦断面図、(ｂ)図は、(a)図のＢ−Ｂ線断面図、(ｃ)図は(ｂ)の他の構成例の断面図である。 湾曲した他のブロック体の説明図であり、(a)図はブロック体の縦断面図、(ｂ)図は、使用状態説明断面図である。 ゴムブロックの接合部の説明図であり、(ａ)は段状接合部、(ｂ)は斜切断状の接合部を示す。 従来の技術における内面接合管継手の要部断面図である。

符号の説明

1 一方の管
2 他方の管
3 受口
4 挿口
5 シール材圧接面
8 環状のシール材
9 割輪
10 押輪
18 押輪の後端面
20 ブロック体
22 拡開治具
25 ピストンシリンダ装置
25ａ ピストン
25ｂ シリンダ
26 ブラケット
27 ガイド部材
28 凹溝
29 突条
30 爪
31 爪
32 パイプ

Claims (4)

1. 一方の管の端部に形成され、開口部内面が開口側へ向けてテーパ状に径が縮径された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入し、前記受口内面と挿口外面との間であって前記テーパ状に径が縮小される開口部へ向け受口奥側から環状のシール材を収納し、次いで前記受口開口方向へ割輪および押輪などの押圧部材を前記シール材へ向けて挿入し、次いで前記押圧部材の受口奥端側面と前記受口の奥端面との間を、必要な拡開力で必要間隔拡開させることで前記シール材を圧縮し、その圧縮状態を維持可能なようにブロック体を介挿し、その後前記拡開力を解除して管の接続作業を終了することを特徴とする内面接合管継手の接合方法。
2. 一方の管の端部に形成され、開口部内面が開口側へ向けてテーパ状に径が縮径された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入し、前記受口内面と挿口外面との間であって前記テーパ状に径が縮小される開口部へ向け受口奥側から環状のシール材を収納し、該シール材を前記受口開口方向へ割輪、押輪などの押圧部材により押圧することで水密シールを行うようにした内面接合管継手において、前記押圧部材の受口奥端側面と前記受口の奥端面との間に、前記押圧部材を受口開口側の前記シール材へ向け必要な圧縮力で押圧した状態となるようにブロック体を介挿してなることを特徴とする内面接合管継手の接合構造。
3. 請求項２の管継手の接合構造において、ブロック体が、押圧部材の受口奥側端面と受口奥端面との間を、拡開治具により強制的に拡開することで受口挿口間のシール材を圧縮し、その圧縮状態時に介挿されたものであることを特徴とする内面接合管継手の接合構造。
4. 請求項１の内面接合管継手の接合方法に使用される拡開治具であって、ピストンシリンダ装置のピストン先端に、該ピストンの軸に直交する方向にブラケットが設けられ、該ブラケットの両側に前記ピストンシリンダ装置のシリンダと係合するガイド部材が立設され、該ガイド部材と前記シリンダの同一側側面に、請求項１に記載の押圧部材の受口奥端側面と前記受口の奥端面とにそれぞれ係合する爪が突設され、前記シリンダ内を加圧すれば、その加圧力に応じた力で前記爪が拡開方向へ移動するように構成された内面接合管継手の接合用拡開治具。

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