JP2005282684A - Earthquake resistant pipe fitting - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、上水道、ガス、下水道等に用いる流体輸送用配管を構築する際の耐震管継手及びその管継手の接続方法に関するものである。 The present invention relates to an earthquake-resistant pipe joint and a method for connecting the pipe joint when constructing a pipe for transporting fluid used in waterworks, gas, sewers and the like.
ダクタイル鋳鉄管等により流体輸送用配管を構築する際、その配管継手部は、一の管の挿し口を他の管の受口にゴム輪を介在して挿し込んで構成され、その受口に対し挿し口が所要範囲において伸縮可能(抜き挿し可能)な耐震構造とする継手として、PII形、S形、NS形、SII形等がある。 When constructing a pipe for fluid transportation with ductile cast iron pipe, etc., the pipe joint part is constructed by inserting the insertion port of one pipe into the receiving port of another pipe via a rubber ring, and into the receiving port. There are PII-type, S-type, NS-type, SII-type, etc. as joints that have an earthquake-resistant structure in which the insertion port can be expanded and contracted within a required range (can be inserted and removed).
その耐震管継手は、通常、挿し口を受口に対しその軸方向に所要長さ移動可能としたものであり、例えば、PII形継手は、図9に示すように、一の管Pの受口2内奥側にシール用ゴム輪6を、外側にロックリング3をそれぞれ装填したのち、挿し口1を、ロックリング3を拡径して受口2のその収納溝7に収めてゴム輪6を圧縮しつつ挿し込み、ロックリング3が挿し口外周面の環状溝5に至ったところで、受口2にその周囲数箇所からセットボルト4をねじ込んでロックリング3を縮径して溝5に嵌め込んだ構造である(特許文献1参照)。
一方、ダクタイル鋳鉄管等による流体輸送用配管を埋設する工法としては、地面を開削して布設する開削工法が一般的であったが、近来は幹線道路だけではなく一般道路においても交通量が増加しているので、開削工法のために交通を遮断することは困難となっている。このため、発進立坑と到達立坑だけを開削し、さや管(鞘管)としてヒューム管や鋼管等を推進埋設した後にダクタイル鋳鉄管を挿入するさや管推進工法や、既設管をさや管として、その中に口径の小さい新管を挿入して管路を更新するパイプインパイプ工法等の推進工法が広く採用されるようになった。 On the other hand, as a method of embedding fluid transport pipes such as ductile cast iron pipes, the open-cut method of excavating and laying the ground was common, but recently the traffic volume has increased not only on main roads but also on general roads Therefore, it is difficult to block traffic due to the open-cut method. For this reason, only the starting and reaching shafts are excavated, and a fume pipe or steel pipe is pushed and buried as a sheath pipe (sheath pipe), then a ductile cast iron pipe is inserted, or an existing pipe is used as a sheath pipe. A propulsion method such as a pipe-in-pipe method, in which a new pipe with a small diameter is inserted to renew the pipe line, has come to be widely adopted.
そのパイプインパイプ工法は、図11に示すように発進坑Sと到達坑Rとの間に埋設されている既設管P’内にこれよりも径の小さな新管Pを挿入敷設するものであり、発進坑Sには油圧ジャッキJが設置され、この油圧ジャッキJの後部は反力受けHに当接し、前部は押角Bを介して新管Pを押圧するようになっている。新管Pは、その先端部の挿し口1を先行の新管Pの後端部の受口2に挿入することによって順次接合され、既設管P’内に押し込まれて行く。なお、先頭の新管Pの先端部には挿入抵抗を小さくするための先導ソリKを取り付ける。
In the pipe-in-pipe method, as shown in FIG. 11, a new pipe P having a smaller diameter is inserted and laid in an existing pipe P ′ buried between the start pit S and the arrival pit R. In the starting pit S, a hydraulic jack J is installed, the rear portion of the hydraulic jack J abuts against the reaction force receiver H, and the front portion presses the new pipe P via the push angle B. The new pipe P is sequentially joined by inserting the
このとき、PII形継手は、新管Pとして使用する場合、さや管P´の口径より1口径だけ小さい呼び径のものを使用して大きな流通面積を確保するために、他の耐震管継手に比べて挿し口1及び受口2の外径が小さいものとなっている(挿し口1及び受口2の肉厚が薄くなっている)。
At this time, when the PII type joint is used as a new pipe P, in order to secure a large distribution area by using one having a nominal diameter smaller than the diameter of the sheath pipe P ′, The outer diameters of the
上記PII形継手は、ロックリング3を拡径して挿し口1を受口2に挿し込むため、そのロックリング3の収納溝7はその拡径を吸収し得る深さが必要である。このため、その環状溝5の受口2の管厚が薄くなり、図10に示すように、挿し口1に引き抜き力が作用して、ロックリング3により、受口2にその引き抜き力が働くと、ロックリング溝(収納溝)7の外側部分2bに力が矢印のごとく働き、その外側部分2bが破損する恐れがある。
因みに、PII形継手は、NS形継手のような最高レベルの耐震性を有する継手に対し、上記外側部分2bが破損し易い点から、1/2の挿し口離脱防止力しか有しない。
Since the PII type joint expands the diameter of the
Incidentally, the PII type joint has only a 1/2 insertion opening removal preventing force from the point that the
また、PII形継手はセットボルト4でロックリング3を固定しているため、管路が大きく曲がる場合には、その施工が困難で、無理に継手部を屈曲させると過大な応力が発生する恐れがある。
In addition, since the
この発明は、受口外側部分2bの破壊強度を高めるとともに屈曲性を向上させることを課題とする。
An object of the present invention is to increase the breaking strength of the
上記課題を達成するために、この発明は、まず、ロック部材を挿し口側と受口側の両者に設けて、その両ロック部材を介して、挿し口から受口に引き抜き力を伝達するようにしたのである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, first, a locking member is provided on both the insertion port side and the receiving port side, and the pulling force is transmitted from the insertion port to the receiving port via both locking members. It was.
このようにすれば、受口側のロック部材は、挿し口側のロック部材が当接する厚みがあればよく、その受口側のロック部材を収納する溝は、そのロック部材を収納し、その収納状態で、挿し口が通過し得る深さ及びその挿し込み時の挿し口側ロック部材の拡径を吸収し得る深さを有すればよい。
このため、受口側環状溝(ロックリング収納溝7)は、PII形継手に比べれば、浅くすることができ、これにより、その溝部分の受口の管厚を厚いものとし得る。厚くなれば、破壊強度は高いものとなる。
In this case, the lock member on the receiving side only needs to have a thickness with which the lock member on the insertion port side comes into contact, and the groove for storing the lock member on the receiving side stores the lock member. What is necessary is just to have the depth which can absorb the expansion diameter of the insertion port side locking member at the time of the insertion, and the depth which an insertion port can pass in the accommodation state.
For this reason, the receiving-side annular groove (lock ring housing groove 7) can be made shallower than the PII type joint, and thereby the tube thickness of the receiving port of the groove portion can be increased. If it is thicker, the breaking strength becomes higher.
つぎに、この発明は、受口側のロック部材をロックボールにより構成したのである。ロックボールの表面は円弧面であり、その受口側係止面が円弧面であると、挿し口側のロックリングとはその円弧面で当接するため、挿し口の受口に対する屈曲時には、その円弧面に沿ってロックリングとの接触点が移動してその屈曲を許容するため、その屈曲はスムースになされる。 Next, according to the present invention, the lock member on the receiving side is constituted by a lock ball. When the surface of the lock ball is an arc surface, and the receiving side locking surface is an arc surface, the lock ring on the insertion port side comes into contact with the arc surface. Since the contact point with the lock ring moves along the arc surface to allow the bending, the bending is performed smoothly.
この発明は、以上のように、ロック部材を挿し口側と受口側の両者に設け、その受口側ロック部材をロックボールとしたので、受口外側部分の破壊強度が高まるとともに屈曲性が向上した耐震管継手とし得る。 As described above, according to the present invention, since the lock member is provided on both the inlet side and the receiving side and the receiving side locking member is a lock ball, the breaking strength of the outer portion of the receiving port is increased and the flexibility is increased. It can be an improved earthquake resistant pipe joint.
この発明の実施形態としては、一の管の挿し口が他の管の受口にゴム輪を介在して挿し込まれ、前記挿し口の先端部外面全周に管軸方向に所要の幅を有する環状溝が形成されて、その環状溝にその幅方向に移動可能に一つ割締り勝手のロックリングが嵌め込まれ、前記受口の内面全周には、前記挿し口が前記受口に挿し込まれる際の前記ロックリングの拡径を許容する環状溝が形成されて、その環状溝にロックボールが嵌っており、そのロックボールに前記挿し口側環状溝に嵌ったロックリングが挿し口の引き抜き方向で係止する構成を採用できる。 As an embodiment of the present invention, an insertion port of one tube is inserted into a receiving port of another tube via a rubber ring, and a required width in the tube axis direction is provided around the outer periphery of the distal end portion of the insertion port. An annular groove is formed, and a lock ring with one split screw is fitted into the annular groove so as to be movable in the width direction, and the insertion opening is inserted into the reception opening on the entire inner surface of the reception opening. An annular groove is formed to allow the lock ring to expand when inserted, and a lock ball is fitted into the annular groove, and the lock ring fitted into the insertion-portion-side annular groove is inserted into the lock ball. It is possible to employ a configuration that locks in the pulling direction.
この構成では、ロックリングの挿し口側環状溝の幅内の移動により、挿し口の受口に対する伸縮が許容され、ロックリングがロックボールと係止することにより、挿し口の受口からの引き抜きが阻止され、挿し口の先端が受口内面の奥端面に当接又はロックリングが受口側環状溝の内側端面に係止した状態で挿し口側環状溝の外側端面に係止することにより、挿し口のそれ以上の挿し込み(押し込み)が阻止される。 In this configuration, movement of the lock ring within the width of the annular groove on the insertion port side allows expansion and contraction of the insertion port with respect to the reception port, and the lock ring engages with the lock ball so that the insertion port is pulled out from the reception port. The tip of the insertion port is in contact with the inner end surface of the receiving side annular groove while the tip of the insertion port is in contact with the inner end surface of the receiving side annular groove. Further insertion (pushing) of the insertion opening is prevented.
上記ロックボールを受口側環状溝に嵌める方法としては、挿し口を受口に挿入する前に何らかの手段でもって行うことができるが、前記受口にその外周面周方向等間隔位置から前記受口側環状溝に通じる孔が形成されて、その各孔にロックボールが嵌入されて前記受口側環状溝に突出しており、その突出した各ロックボールに前記挿し口側環状溝に嵌ったロックリングが挿し口の引き抜き方向で係止し、前記各孔には栓がされて前記ロックボールの抜け出しが阻止されているとともに、そのロックボールは前記ロックリングとの係止が外れないようになっている構成を採用できる。
このように、ロックボールを、挿し口を受口に挿し込んだ後に、セットし得るようにすれば、挿し口の挿し込み時の受口側のロック部材(ロックボール)の受口内面への突出を考慮する必要がないため、受口側の環状溝は、挿し口側のロック部材をその拡径時に収容する深さを有すればよく、その深さもより浅いものとし得る。
The lock ball can be fitted into the receiving-side annular groove by any means before the insertion port is inserted into the receiving port. A hole that leads to the mouth-side annular groove is formed, and a lock ball is fitted into each hole and protrudes into the mouth-side annular groove. The ring is locked in the direction of pulling out the insertion opening, and the holes are plugged to prevent the lock ball from coming out, and the lock ball is not locked with the lock ring. Can be adopted.
In this way, if the lock ball can be set after inserting the insertion port into the receiving port, the lock member (lock ball) on the receiving side when the insertion port is inserted into the inner surface of the receiving port. Since there is no need to consider the protrusion, the annular groove on the receiving port side only needs to have a depth for accommodating the lock member on the insertion port side when the diameter thereof is expanded, and the depth can be made shallower.
これらの構成において、上記各孔から受口側環状溝の周方向の周溝を形成し、その溝に上記ロックボールを入り込ませてロックリングとの係止が外れないようにすることができる。
このように、周溝を形成すれば、この周溝で、挿し口の受口への挿し込み時のロックボールの収納を行うことができ、その周溝は、環状溝に比べれば、部分的でよいため、挿し口の受口への挿し込み時のロックボールの収納を環状溝で行う場合にくらべれば、受口外側部分は破壊強度が高いものとなる。
In these configurations, a circumferential groove in the circumferential direction of the receiving-side annular groove can be formed from each of the holes, and the lock ball can be inserted into the groove so that the lock ring is not released.
In this way, if the circumferential groove is formed, the circumferential groove can store the lock ball when inserted into the insertion port, and the circumferential groove is partially compared to the annular groove. Therefore, compared with the case where the lock ball is stored in the annular groove when the insertion port is inserted into the receiving port, the outer portion of the receiving port has a higher breaking strength.
また、上記ロックボールと挿し口の引き抜き方向で接する上記孔又は周溝の壁面をロックボールと同一の曲率面とすれば、ロックリングからのロックボールを介した引き抜き力は、その曲率面(円弧面)全域でもって受口に伝わるため、応力集中がなく、その引き抜き力による受口外側部分が破壊し難くなる。 Further, if the wall surface of the hole or circumferential groove that is in contact with the lock ball in the insertion direction of the insertion port is the same curvature surface as that of the lock ball, the pulling force through the lock ball from the lock ring is the curvature surface (arc Surface) is transmitted to the receiving port over the entire area, there is no stress concentration, and the outer portion of the receiving port is difficult to break due to the pulling force.
さらに、上記ロックリングの上記ロックボールとの当接面を挿し口の引き抜き方向に管の軸心に向かう傾斜面又は垂直面とすれば、挿し口と受口の管軸がズレていたり、挿し口外面と受口内面の製造公差があれば、そのズレ又は公差は、両当接面のその接触面方向のズレ(移動)で吸収される。 Furthermore, if the abutment surface of the lock ring with the lock ball is an inclined surface or a vertical surface facing the axis of the tube in the direction of pulling out the insertion port, the tube axis of the insertion port and the receiving port may be misaligned or inserted. If there is a manufacturing tolerance between the outer surface of the mouth and the inner surface of the receiving port, the deviation or tolerance is absorbed by the deviation (movement) of the both contact surfaces in the contact surface direction.
これらの耐震管継手は種々の接続方法が考え得るが、例えば、一の管の受口にゴム輪及びロックリングを装填して、他の管の挿し口を前記ロックリングを拡径しなから挿し込んで、前記ロックリングを前記挿し口側環状溝に嵌め、その後、上記孔からロックボールを挿入して前記ロックリングと係止する方法を採用できる。 These earthquake-resistant pipe joints can be conceived in various connection methods. For example, a rubber ring and a lock ring are loaded in the receiving port of one tube, and the diameter of the lock ring is not expanded in the insertion port of the other tube. It is possible to adopt a method of inserting and fitting the lock ring into the insertion-portion-side annular groove, and then inserting a lock ball from the hole to engage with the lock ring.
その際、受口の端面開口から拡径具を挿入してその拡径具により上記ロックリングを拡径した状態で、上記挿し口を挿し込むようにし得る。 At that time, the insertion port can be inserted in a state in which a diameter expanding tool is inserted from the end face opening of the receiving port and the lock ring is expanded in diameter by the diameter expanding tool.
一実施例を図1乃至図7に示し、この実施例は、ダクタイル鋳鉄管からなる一の管Pを、その挿し口1を他の管Pの受口2にゴム輪6を介在して挿し込んで接続する耐震管継手であり、受口2の内周全面及び挿し口1の先端部外周全面に、それぞれ管軸方向に所要の幅t1、t2を有する溝12、15を形成し(図6(a)参照)、その受口側溝12内にロックボール11を嵌めるとともに、両溝12、15の間にロックリング13をその管軸方向に移動可能に嵌め込んでいる。
FIG. 1 to FIG. 7 show an embodiment. In this embodiment, one pipe P made of a ductile cast iron pipe is inserted into the
上記受口側環状溝12は、挿し口1が受口2に挿し込まれる際のロックリング13の拡径を許容する深さを有し、受口2にはその外周面周方向4等分位からその受口側環状溝12に通じる孔14が形成され、その各孔14から受口側環状溝12の周方向に周溝16が形成され、その溝16にロックボール11が入り込んで受口側環状溝12に突出している。各孔14にはねじ栓17がねじ込まれてロックボール11の抜け出しが防止される。孔14の数及び周溝16の長さは任意である。図中、18は、受口2の端面から溝12に至る受口2内面に形成された案内溝である。
The receiving-side
上記周溝16の外側壁面16aはロックボール11と同一の曲率面となっており、ロックリング13からのロックボール11を介した引き抜き力は、その曲率面(円弧面)16a全域でもって受口2に伝わるため、応力集中がなく、その引き抜き力による受口外側部分2bが破壊し難くい。
The
上記ロックリング13は、図3に示す一部13bが欠如した円形形状をしており、FCD、SSなどの従来のロックリング3と同様な素材から成って、一つ割締り勝手のもので、上記挿し口1の先端部が押し広げながら通過して前記溝15に嵌まり込み可能なものである。その押し広げを円滑にするため、挿し口先端部の外周全面は下り傾斜のテーパ面1aとなっている。ロックボール11もFCD、SSなどの従来のロックリング3と同様な素材とする(図2(a)参照)。
The
ロックリング13のロックボール11との当接面13aは挿し口1の引き抜き方向に管Pの軸心c(図7参照)に向かう傾斜面となっており、挿し口1と受口2の管軸cがズレていたり、挿し口1外面と受口2内面の製造公差があれば、そのズレ又は公差は、両当接面13aのその接触面方向のズレ(移動)で吸収される。
また、ロックボール11が円弧面、ロックリング13が傾斜面13aとなっているため、溝12(16)に嵌ったロックボール11にロックリング13が当接する際、ロックリング13が入り込むロックボール11と溝12の内側端面12bとの間隙は、その入り口が広く、徐々に狭くなって、その入り込みはスムースであり、両者11、13は円滑に当接(係止)する。
A
Further, since the
この実施例の管P、Pの接続方法は、まず、図4(a)、図5(a)に示すように、受口2内面にプッシュオン形ゴム輪6をセッティングするとともに、受口2側溝12内にロックリング13をセッティングする。そのロックリング13は案内溝18を介して挿入した板状拡径具19をその欠如部13bに嵌めることにより拡径させて溝12内に納める。このように、ロックリング13が溝12内に納まれば、挿し口1の挿し込み時に邪魔にならないため、挿し口1の先端部はテーパ面1aとしてロックリング13の拡径を円滑とするようにしなくても良い。
As shown in FIGS. 4 (a) and 5 (a), the pipes P and P of this embodiment are connected by setting a push-on
その後、同図(b)に示すように、挿し口1を受口2に挿し込み、そのロックリング13が挿し口1の溝15に対応すれば、同図(c)に示すように、拡径具19を引き抜いてロックリング13を縮径させて(締まらせて)溝15内に嵌める。その図(b)の状態においては、ロックリング13が拡径しているため、ゲージを使用して、挿し口1が挿し込まれたゴム輪6の装着状態を確認できる。
つぎに、同図(d)に示すように、各孔14から、ロックボール11を入れて自重により転がせて周溝16に至らせ、ロックリング13と係止可能とする。各孔14にはねじ栓17をねじ込んで、この管継手の接続を完了する。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, when the
Next, as shown in FIG. 4D, the
この管継手は、通常、図6(a)に示すように、ロックリング13が溝15の中程に位置しており、地震等により、大きな地殻変動が起き、同図(b)に示すように、管Pに引き抜き力(矢印)が働くと、ロックリング13は受口2の溝12内を移動し、やがてロックボール11に当接した状態で、溝15の内側端面15bに当接し、それ以上の挿し口1の引き抜きが防止される。
In this pipe joint, as shown in FIG. 6 (a), the
このとき、上述のように、周溝16の外側壁面16aはロックボール11と同一の曲率面となっており、ロックリング13からのロックボール11を介した引き抜き力は、その曲率面16a全域でもって受口2に伝わるため、挿し口側ロックリング13を介した受口側ロックボール11からの力に対し、その周溝16の管軸方向外側端面16a及びその周りの外側部分2bに生じる応力(同図の点部分)は広範囲となって応力集中が緩和され、受口外側部分2bの破損は生じ難い。なお、ロックボール11が周溝外側壁面16aの奥曲面に確実に当接するように、ロックリング13の傾斜面13aを適宜に決定して確実に外側(図において上側)にロックボール11を押し上げるようにする。
At this time, as described above, the
一方、同図(c)に示すように、管Pに挿し込み力(矢印)が働くと、ロックリング13は受口2の溝12の内側端面12bに移動が阻止されて挿し口1の溝15内を移動し(摺動し)、やがて挿し口1側環状溝15の外側端面15aに当接し、それ以上の挿し口1の挿し込みが防止される。
このようにして、この実施例の管継手は、引き抜き代L1伸長又は挿し込み代L2収縮して伸縮代L分、伸縮して破壊が防止される。
On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the insertion force (arrow) is applied to the pipe P, the
In this way, the pipe joint of this embodiment, the withdrawal allowance L 1 extension or insert narrowing cash L 2 contract and stretch allowance L min, stretching to fracture is prevented.
また、この実施例は、図7に示すように、挿し口1が受口2に対し屈曲し、両者の軸心c、cが傾いても、ロックリング13はロックボール11の円弧面で当接するため、その円弧面に沿ってロックリング13とロックボール11の接触点が移動してその屈曲を許容するため、屈曲はスムースになされる。このとき、円弧面での当接はその移動がスムースになされるため、全周囲で均等に力を受け、片当たり等も生じ難い。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 7, even if the
さらに、この実施例では、ロックボール11とロックリング13により、挿し口1と受口2のロック部材を構成し、そのロックボール11とロックリング13を介して、挿し口1から受口2に引き抜き力を伝達するようにしたので、ロックボール11は、ロックリング13が当接する径(厚み)があればよく、そのロックボール11を収納する溝16は、そのロックボール11を収納し、その収納状態で、挿し口1が通過し得る深さを有すればよい。
このため、受口側の周溝16は、PII形継手に比べれば、浅くすることができ、これにより、その溝16部分の受口2の管厚を厚いものとして、破壊強度の高いものとし得る。
Further, in this embodiment, the
For this reason, the
特に、孔14からロックボール11を挿入しているので、挿し口1の受口2への挿し込み後にロックボール11を嵌めることができ、その挿し込み時のロックボール11の突出量を考慮する必要はない。このため、ロックボール11を収容する周溝16は、ロックリング13と係止する突出量を担保できるとともに挿し口引き抜き時の応力に耐えうる端面積(ロックボールが当接して係止される面積)を有する限りにおいて、その深さは任意であって、浅いものとし得る。
In particular, since the
これらの実施例において、図8に示すように、上記挿し口1の挿し込み所要長さL2を、ロックリング13が受口側環状溝12の管軸方向内側端面に係止した状態で挿し口側環状溝15の管軸方向外側端面15aに係止する前に、前記挿し口1の先端が前記受口内面の奥端部2aに当接することにより決定するようにし得る。
また、ロックボール11は、孔14から溝12又は16に入れずに、挿し口1の受口2への挿し込み前にその溝12、16に入れておくこともできる。この場合、孔14などは省略でき、ボールベアリングのリテーナのような弾性部材により、複数のロックボール11を支持し、その部材の開き勝手の弾性力により、ロックボール11を溝12又は16内に納める様にすると良い。
In these embodiments, as shown in FIG. 8, the required insertion length L 2 of the
Further, the
これらの実施例の管継手を推進工法により得るには、特許文献2に示す治具及び推力伝達材等を使用して、図6(a)の状態で、鞘管P´等に推進挿入する。
1 挿し口
2 受口
2a 受口内面の奥端部
2b 受口外側部分
6 シール用ゴム輪
11 ロックボール
12 受口側環状溝
13 ロックリング
13a ロックリングの外側端面
14 孔
15 挿し口側環状溝
15a 挿し口側環状溝の外側端面
15b 挿し口側環状溝の内側端面
16 周溝
16a 周溝の外側端面
17 栓
18 案内溝
19 拡径具
21 挿し口側ロックリング
P 新管
P’ さや管(既設管)
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