JP2005321079A - 変換継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス導管等の既設配管とその内部に引き込まれたポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなる更新管を速やかに接続することが可能な変換継手を提供する。
【解決手段】 変換継手１は、パッキン１２ａを介して鋼管（既設管２１）を受取る第１の受口４ａとパッキン１２ｂを介して樹脂管２２を受取る第２の受口４ｂを有する、被覆樹脂３で覆われた継手本体２と、パッキン１２ａを圧縮する第１の押輪６ａと、パッキン１２ｂを圧縮する第２の押輪とを備え、パッキン１２ｂは、樹脂管２２と第２の押輪６ｂとの間に装着される保護リング１１とリテーナ１３ｂとの間に挟着され、リテーナ１３ｂは、樹脂管２２に食い込むロックリング１５と、第２の押輪６ｂとの係合によりロックリング１５を押え付けながらパッキン１２ｂに向かって移動させるアダプター１７とに当接し、アダプター１７の端部に樹脂管２２に密着される水密パッキン１０ｃが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、長期間地中に埋設された（老朽化した）既設配管とその内部に引き込んで挿通されたポリエチレン管等の熱可塑性樹脂管を接続するために使用される変換継手に関する。

近年、ガスや水の配管の分野では、本管とそこから分岐される供給管としては、例えば鋼管（白ガス管）または耐食性が大で、しかも伸び特性が良好で耐震性に優れている熱可塑性樹脂（例えばポリエチレン）で被覆された鋼管（以下これらを総称して単に鋼管という）で形成されている。上記鋼管を使用したガス配管の分野では、長期にわたって地下に埋設され老朽化した供給管（以下既設管という）を更新する場合は、工期短縮や工事費の低減を図るために、インサーション工法が提案されている（例えば特許文献１参照）。現在実用化が検討されているインサーション工法は、既設管の両端を掘削し、ガスを遮断後更新する既設管を切断し、既設管より１サイズ小さく（例えば口径７５Ａの既設管に対しては５０Ａ）かつ断面Ｕ字形に折り畳んだライナー管（ポリエチレン管）をウインチで引き込み、次いでポリエチレン管を蒸気などで加熱することによりポリエチレン管を元の円形管に膨張復元し、その後ポリエチレン管を非更新の既設管と接続する工程を含む。

ＰＥ管などの樹脂管と鋼管を接続するために、従来から、種々のメカニカル式管継手が提案されている。例えば特許文献２には、外面に樹脂被覆層を有し、最端部内面にメネジを有し、メネジ内面の奥側は縮径するテーパ面である円筒状継手本体と、端部外面に前記メネジに螺合するオネジを有し、該オネジ部を除く外面に樹脂被覆層を有する円筒状の押輪とを具備し、前記継手本体のテーパ内面及び押輪内面に装着したパッキン部材と接続管に対する食い込み部材とを収容した防食管継手において、継手本体の樹脂被覆層は、そのメネジ側に延設部を有し、該延設部と押輪の樹脂被覆層との重なり部分の少なくともどちらか一方に、押輪の樹脂被覆層の最端部より内側に溝を周設し、該溝に環状の弾性体パッキンを嵌着した防食管継手が記載されている。この防食管継手によれば、継手本体及び押輪の金属露出部が外部環境と電気的に絶縁され、電気的腐食を防止することができる。

また、特許文献３には、継手の受口から挿入し貫通したポリエチレン管の端部外面に、管の端部側に向かって大きくなったテーパ内面と継手本体の受口段部に係止する外周径を有するカラーリングを装着し、カラーリングのテーパ内面に当接し圧入する外面を有し内面が管の外面に食込むロックリングを装着し、ポリエチレン管の引抜け阻止は、継手本体受口段部の奥側でカラーリングが受口段部に係止しロックリングを管に固定して行われ、シールは継手本体受口段部の端部側でシール部材が押輪に押圧されて行われるポリエチレン管用継手が記載されている。この継手によれば、継手内の受口段部の奥側で引抜け阻止作用が行われ、受口段部の端部側でシール作用が行われるので、両作用が確実に行われ、またポリエチレン管の挿入量の調節により、ポリエチレン管の不等沈下等による変位を継手本体の内部で吸収することができる。

特開平７−１７８８１５号公報（第４頁、図３） 実開昭６３−３５８８７号公報（第４−６頁、図１） 特開平１１−１０８２６６号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら上述したメカニカル継手には、いくつかの改良すべき点がある。すなわち、特許文献２に記載された防食管継手は左右対称に形成されているので、ポリエチレン管と鋼管の口径が同一の場合には問題ないが、インサーション工法のようにポリエチレン管とそれより大径の鋼管との接続に適用すると、押輪の先端部で、リテーナを継手本体の奥側に押付け、また押輪の先端部内周面で食い込み部材をポリエチレン管に押付けるので、ポリエチレン管と鋼管との段差を吸収できないという難点がある。また特許文献３に記載された継手によれば、ポリエチレン管と鋼管との段差を吸収することができるが、ポリエチレン管を継手本体の内部に挿入後、ポリエチレン管の端部からカラーリング及びロックリングを装着してから、バックアップリング及びシール部材を挿入する必要があるので、施工時間が長くなるという難点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、口径が異なる配管どうしを速やかに接続することができる変換継手を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の変換継手は、第１のシール部材を介して鋼管を受取る第１の受口と第２のシール部材を介して前記鋼管より小口径の樹脂管を受取る第２の受口を有する、樹脂で被覆された継手本体と、前記第１シール部材を圧縮する第１の押輪と、前記第２のシール部材を圧縮する第２の押輪とを備え、前記第２のシール部材は、前記樹脂管と前記第２の押輪との間に装着される保護リングとリテーナとの間に挟着され、前記リテーナは、前記樹脂管に食い込むロックリングと、前記第２の押輪との係合により前記ロックリングを押え付けながら前記第２のシール部材に向かって移動させるアダプターとに当接し、前記アダプターの端部に前記樹脂管に密着されるパッキンが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の変換継手において、前記第２の押輪は、その内周面に前記アダプターの外周面に係止される突条部を有することが好ましい。

本発明の変換継手において、前記ロックリングは、内周面に楔状断面を有するエッジ部が所定間隔をおいて形成されていることが好ましく、前記ロックリングの内周面に形成されたエッジ部の高さは、前記樹脂管の厚さの０．１５〜０．２倍の範囲にあることがより好ましい。

本発明の変換継手によれば、第２の押輪が継手本体に締結される時に、樹脂管の外周面に装着されるロックリングに、端部に水密パッキンを有するアダプターが当接するので、既設配管とその内部に挿入される熱可塑性樹脂からなる更新管とを速やかに接続することができる。したがって、本発明の変換継手をインサーション工法に適用することにより、短い工期で既設管の更新を行うことができる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の変換継手により既設管と樹脂管を接続した状態を示す部分断面図、図２はロックリングの平面図、図３はロックリングの部分断面図、図４は押輪を締付ける前の状態を示す図１の一端側を拡大した断面図、図５は図１の一端側を拡大した断面図である。

図１に示す変換継手１は、両端面まで回り込むように外周面に被覆樹脂３を有しかつ内周面の一部にメネジ部５ａ、５ｂを有する円筒状の継手本体２と、端面まで回りこむように外周面に被覆樹脂７ａ、７ｂを有しかつメネジ部５ａ、５ｂに螺合されるオネジ部８ａ、８ｂを有する押輪６ａ、６ｂを有する。継手本体２は、両端部にコーン状に形成された受口４ａ、４ｂ（長さＬ_１、Ｌ_２の範囲）を有する略円筒状の部材である。継手本体２の一端側（受口４ａ側）には、白ガス管（樹脂被覆鋼管でもよい）からなる既設管２１が差し込まれ、その外周面には、受口４ａの内周面に当接する外周面を有するパッキン１２ａとその端面に当接するリテーナ１３ａと食込みリング１４が装着されている。また押輪６ａの外周を覆う被覆樹脂７ａの端部に形成された環状溝９ａに水密パッキン１０ａが嵌装されるとともに、被覆樹脂３の内周面と被覆樹脂７ａの外周面との間にＯリング１８ａが嵌装されている。

継手本体２の他端部（受口４ｂ側）には、熱可塑性樹脂（例えばポリエチレン）からなる更新管（以下樹脂管という）２２が差し込まれ、その内周面にはスティフナー２３が嵌装されている。樹脂管２２の外周面には、受口４ｂの奥側から入口側に向って保護リング１１とパッキン１２ｂとその端面に当接するリテーナ１３ｂとその端面に当接するロックリング１４とその外周面に乗り上げる端部を有するアダプター１７とが装着されている。押輪６ｂの内周面にはリング状の突条部１９が形成され、この突条部１９はアダプター１５の外周面に形成された段部２０に嵌合するような形状を有する。また押輪６ｂの外周を覆う被覆樹脂７ｂの端部に形成された環状溝９ｂとアダプター１７の端部に形成された環状溝９ｃに各々水密パッキン１０ｂ、１０ｃが嵌装されるとともに、被覆樹脂３の内周面と被覆樹脂７ｂの外周面との間にＯリング１８ｂが嵌装されている。

上記の変換継手１のうち受口４ａ側を構成する部材は、通常のガス用ポリエチレン管と鋼管との接続に使用される市販の継手（例えば日立金属株式会社製ＰＣＭ継手）に使用される部材を略そのまま使用することが可能であるが、受口４ｂ側に装着されるロックリング１５は、例えば図２および図３に示すような形状とすることが好ましい。すなわちロックリング１５は、図２に示すように一部が切り欠かれたＣ字状部材である場合には、外周面からの荷重により半径方向に容易に弾性変形し（縮径し）、エッジ部１６が樹脂管２２に食い込むことが可能となる。またエッジ部１６の高さｅは、樹脂管２２の肉厚ｔの０．１５〜０．２倍の範囲にすることが好ましい。これは、高さｅが大きすぎると、エッジ部１６が樹脂管２２に食い込むことにより形成されたＶ字溝が深くなりすぎて、樹脂管２２の強度（引張りクリープ強度）が低下し、一方高さｅが小さすぎると、上記Ｖ字溝が浅くなりすぎて、不等沈下などで樹脂管２２に引き抜き力が作用した時に樹脂管２２が抜け出すおそれがあるからである。

上記の変換継手を構成する部材は、公知の配管用材料で形成できるが、主要部材は、例えば次のような材料で形成することができる。継手本体２及び押輪５ａ、５ｂは、内圧（ガス圧）と外圧に対する強度が大でかつ耐食性を付与するための表面処理が可能な材料、例えば黒心可鍛鋳鉄（ＪＩＳ Ｇ ５７０５）または球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ Ｇ ５５０２）で形成することができる。継手本体２及び押輪６ａ、６ｂに耐食性を付与するための被覆樹脂としては、塩化ビニル樹脂などの機械的特性が優れた樹脂が選定される。Ｏリング１８ａ、１８ｂは、耐油性を有する特殊ゴム、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）で形成することができる。水密パッキン１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、耐候性に優れたオレフィン系ゴム、例えばエチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）で形成することができる。またパッキン１２ａ、１２ｂは、耐ガス性に優れた特殊ゴム、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）で形成することができる。ロックリング１５は、ある程度の機械的強度をもちかつ耐食性を有する材料、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）で形成することができる。

上記変換継手１によれば、以下の手順で既設配管とその内部に挿入される熱可塑性樹脂からなる更新管とを速やかに接続することができる。最初に既設管２１の端部に押輪６ａを被せ、パッキン１２ａ、リテーナ１３ａ、食込みリング１４及び継手本体１を装入し、次いで押輪６ａを継手本体１にねじ込むことにより、継手本体１と既設管２１が機械的に結合される（図１参照）。

次いで、樹脂管２２の端部にスティフナー２３を圧入した後、スティフナー２３で補強された樹脂管２２の外周に、保護リング１１、パッキン１２ｂ、リテーナ１３ｂ、ロックリング１５、アダプター１７を装着してから、図４に示すように継手本体１に押輪６ｂが組み付けられる。しかる後図示しない締付工具（レンチ等）で押輪６ｂを奥までねじ込むことにより、継手本体１と樹脂管２２が機械的に結合される。すなわち押輪６ｂが矢印Ｘ方向に移動すると、その内周に形成された突出部１９がアダプター１７の段部２０に係止され、アダプター１７は所定距離だけ矢印Ｘ方向に移動するので、ロックリング１５は矢印Ｘ方向に摺動しながら樹脂管２２に押付けられる。これにより、図２に示すようにロックリング１５は縮径されてその内周面に形成されたエッジ部１６は、図５に示す樹脂管２２の外周面に食い込む。さらにアダプター１７が前進すると、リテーナ１３ｂがその方向に押し込まれて、パッキン１２ｂが保護リング１１と継手本体２に挟まれて、所定距離だけ圧縮される。

上記の接続構造によれば、既設管２１と押輪６ａとの隙間は水密パッキン１０ａでシールされ、押輪６ａと継手本体２との隙間はＯリング１８ａでシールされると共に、樹脂管２２とアダプター１７との隙間は水密パッキン１０ｃでシールされ、アダプター１７と押輪６ｂとの隙間は水密パッキン１０ｂでシールされ、継手本体２と押輪６ｂとの間はＯリング１８ｂでシールされているので、良好な水密作用を得ることができる。また継手本体２と樹脂管２２との間に保護リング１１が介装されているので、樹脂管２２は既設管２１と同軸に継手本体２の内周側に保持され、しかも押輪６ｂと樹脂管２２との間に介装されたアダプター１７により、ロックリング１５が樹脂管２２に押し付けられていることから、不等沈下などによる樹脂管２２の抜け出しを防止することができる。したがって、図１に示す継手構造によれば、内周側にシール部材（パッキン及びＯリング）が装着された継手本体に押輪をねじ込むといった簡単な操作で、口径の異なる樹脂管と既設管とを強固に接続することができるので、施工時間が大幅に短縮され、かつ信頼性の高い配管を実現することができる。

本発明の変換継手は、例えば図６に示すようなインサーション工法に適用され、非更新の既設管と樹脂管とを接続することができる。まず既設管路の更新を行う工事区間の両端側に、立て坑Ｈ１とＨ２を開削して既設管路の両端部を露出させる。しかる後、一方の立て坑Ｈ１側に、ドラム状に巻回された樹脂管２２を保持する受け台３１を設置し、その前方に樹脂管２２を加熱する加熱装置３２とデフォーマ３３を配設し、デフォーマ３３と既設管２１との間にガイド管３４を接続する。他方の立て坑Ｈ２側には、樹脂管２２を巻き取るために案内ローラ３５ａ、３５ｂ及びウインチ３６を配置する。次に、立て抗Ｈ１に露出する牽引治具３７の先端（フック部）に牽引用ワイヤ３８を連結し、この牽引用ワイヤ３８を既設管２１の内部に配置してから、例えば立て抗Ｈ１から立て抗Ｈ２に向って圧縮空気を送り込むことにより、牽引用ワイヤ３８を立て抗Ｈ２から引き出しておく。しかる後牽引治具３７を介して樹脂管２２の先端に接続された牽引用ワイヤ３８を案内ローラ３５ａ、３５ｂに懸架した状態でウインチ３６に接続し、ウインチ３６を巻き上げることにより、樹脂管２２をガイド管３４及び既設管２１の内部に挿通させることができる。

このインサーション工法においては、架台３１から引き出された樹脂管２２はデフォーマ３３を通過することにより、図７に示すように断面Ｕ字形に変形した（折り畳まれた）状態で既設管２１を通過するので、既設管内への挿通完了後は例えば次の手順で元の形状に復元される。まず、樹脂管の両端は溶着しているのでその部分を切断した後、樹脂管の引き入れ側（図６の立て抗Ｈ１側）においては、ガイド管３４の端部に加熱空気（圧縮空気）を供給する手段を設け、更新管の引き出し側（図４の立て抗Ｈ２側）においては、加熱された樹脂管２２の冷却時に樹脂管２２の内部を加圧する手段を樹脂管２２の端部に設置する。次いで、樹脂管２２に加熱空気を供給しながら、樹脂管２２の両端部を暖めて既設管２１内を挿通した時に変形した管端を円形に復元した後、樹脂管２２にその材料の軟化点付近の温度に加熱された空気を供給し、樹脂管２４が充分に加熱された後には更新管２１の内面に圧力を加えて樹脂管２２が既設管２１の内面に当接するまで膨らませる。例えばガス配管用ポリエチレン管で使用される高密度ポリエチレンの軟化点は１００℃〜１２０℃の範囲にある。樹脂管２２が元の形状に復元した後、樹脂管２２内に圧力を印加しながら冷却を行う。なお上記の加熱工程は樹脂管２２を挿通する時の余熱が在るうちに実施することが望ましい。

本発明の変換継手により既設管と樹脂管を接続した状態を示す部分断面図である。 ロックリングの平面図である。 ロックリングの部分断面図である。 押輪を締付ける前の状態を示す図１の一端側を拡大した断面図である。 図１の一端側を拡大した断面図である。 本発明の変換継手が適用されるインサーション工法を示す断面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１：変換継手、２：継手本体、３：被覆樹脂、４ａ、４ｂ：受口、５ａ、５ｂ：メネジ部、６ａ、６ｂ：押輪、７ａ、７ｂ：被覆樹脂、８ａ、８ｂ：オネジ部、９ａ、９ｂ、９ｃ：環状溝、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：水密パッキン、１２ａ、１２ｂ：パッキン、１１：保護リング、１３ａ、１３ｂ：リテーナ、１４：食込みリング、１５：ロックリング、１６：エッジ部、１７：アダプター、１８ａ、１８ｂ：Ｏリング、１９：凸状部、２０：段部、２１：既設管、２２：樹脂管、２３：スティフナー
３１：受け台、３２：加熱装置、３３：デフォーマ、３４：ガイド管、３５ａ、３５ｂ：案内ローラ、３６：ウインチ、３７：牽引治具、３８：牽引用ワイヤ

Claims (4)

1. 第１のシール部材を介して鋼管を受取る第１の受口と第２のシール部材を介して前記鋼管より小口径の樹脂管を受取る第２の受口を有する、樹脂で被覆された継手本体と、前記第１のシール部材を圧縮する第１の押輪と、前記第２のシール部材を圧縮する第２の押輪とを備え、前記第２のシール部材は、前記樹脂管と前記第２の押輪との間に装着される保護リングとリテーナとの間に挟着され、前記リテーナは、前記樹脂管に食い込むロックリングと、前記第２の押輪との係合により前記ロックリングを押え付けながら前記第２のシール部材に向かって移動させるアダプターとに当接し、前記アダプターの端部に前記樹脂管に密着されるパッキンが設けられていることを特徴とする変換継手。
2. 前記第２の押輪は、その内周面に前記アダプターの外周面に係止される突状部を有することを特徴とする請求項１に記載の変換継手。
3. 前記ロックリングは、内周面に楔状断面を有するエッジ部が所定間隔をおいて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変換継手。
4. 前記ロックリングの内周面に形成されたエッジ部は、前記樹脂管の厚さの０．１５〜０．２倍の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の変換継手。

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