JP2010071472A - 管継手部の離脱防止方法及び一群の抜止め部材 - Google Patents

Abstract

【課題】管内周面のライニング層の損傷を防止することができ、更には離脱防止効果を向上することができる管継手部の離脱防止方法と、それに使用することができる一群の抜止め部材を提供する。
【解決手段】管周方向の複数箇所に配設され、挿口部の外周面に食い込み可能な爪部８Ａ１、８Ｂ２が形成された抜止め部材６Ａ、６Ｂを管径方向内側に押圧し、抜止め部材６Ａの爪部８Ａ１と、その抜止め部材６Ａと管周方向に隣り合う抜止め部材６Ｂの爪部８Ｂ２とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されていることにより、爪部８Ａ１，８Ｂ２同士が管軸芯方向に互いに重なるように配置された重なり部１０を形成することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、受口部とこれに挿入接続された挿口部とが管軸芯方向に離脱するのを防止する管継手部の離脱防止方法と、これに使用することができる一群の抜止め部材に関する。

管継手部の離脱防止装置としては、下記特許文献１、２に開示されるように、受口部に係合する係合具の内周面または受口部自体の内周面にて、管周方向の複数箇所に配設される抜止め部材と、その抜止め部材を管径方向内側に押圧する押圧部材とを備えたものが知られている。この抜止め部材の内周面には爪部が形成されており、押圧部材により抜止め部材を押圧して、その爪部を挿口部の外周面に食込ませて係止することで、受口部と挿口部とを管軸芯方向に引き離す力に抗して離脱防止効果を発揮することができる。

従来の管継手部の離脱防止装置の一例について、図１１〜１５を参照しながら説明する。なお、後述する本発明の第１実施形態で説明する部材、部位と同一の部材、部位には、同一の符号を付している。図１１〜１３に示すように、押輪１４は、挿口部２に外挿された状態で受口部１に係合し、その受口部１に内挿されたシール材３を押圧して密封状態にまで圧縮するように構成されている。なお、図１２は、図１１のＦ−Ｆ矢視断面図であり、図１３は、図１１のＧ−Ｇ矢視断面図である。

図１４は、図１１のＨ矢視方向から押輪１４の内周面を見たときの展開図である。押輪１４の内周面１４ａには、挿口部２に向かって開口する凹部１９が管周方向の複数箇所に等間隔で形成されており、その凹部１９の各々に爪部１８を有する抜止め部材１６が収容されている。各凹部１９の管径方向外側にはネジ孔が形成されていて、前記押圧部材としての押ボルト１７が螺合されている。管継手部の離脱防止効果は、押ボルト１７を操作して抜止め部材１６を管径方向内側に押圧し、挿口部２の外周面に爪部１８を食込ませて係止させることにより発揮される。

ところが、かかる離脱防止装置では、図１５に示すように、各抜止め部材１６の爪部１８を挿口部２の外周面に食込ませて係止したときに、管変形を伴う材料限界領域においては、爪部の接触領域Ｘの間に形成される非接触領域Ｙにて管変形による応力集中が起こり、管内周面のライニング層Ｍにクラックが発生する場合があることが判明した。このクラックの発生は非接触領域Ｙの中央部にて特に顕著であり、その理由は、管周方向に隣り合う爪部１８の端部近傍で生じるせん断応力が、非接触領域Ｙの中央部で相俟ってライニング層Ｍに作用するためと考えられる。

また、このような管周方向の複数箇所に抜止め部材が配設される離脱防止装置では、挿口部の外周面に対する爪部の接触領域の管周方向長さの割合が、せいぜい８０〜９０％程度であったため、離脱防止効果を向上するには、これを更に改善する余地があった。特に地震や不等沈下に起因する強大な外力に対して離脱を防止するのが困難な傾向にあり、これを改善する手法の提案が強く望まれていた。

特開昭６１−８８０９１号公報 特開２００５−３２０７号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、管内周面のライニング層の損傷を防止することができ、更には離脱防止効果を向上することができる管継手部の離脱防止方法と、これに使用することができる一群の抜止め部材を提供することにある。

本発明に係る管継手部の離脱防止方法は、受口部とこれに挿入接続された挿口部とが管軸芯方向に離脱するのを防止する管継手部の離脱防止方法において、挿口部に外挿された状態で受口部に係合する係合具の内周面または受口部自体の内周面にて、管周方向の複数箇所に配設されるとともに、前記挿口部の外周面に食い込み可能な爪部が形成された抜止め部材を管径方向内側に押圧し、前記抜止め部材の前記爪部と、その抜止め部材と管周方向に隣り合う前記抜止め部材の前記爪部とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されていることにより、前記爪部同士が管軸芯方向に互いに重なるように配置された重なり部を形成するものである。

抜止め部材の爪部と、その抜止め部材と管周方向に隣り合う抜止め部材の爪部とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されることから、互いに隣り合う抜止め部材の間で爪部の接触領域を管周方向に連続させることができる。そのため、挿口部の外周面に爪部を食込ませて係止させたときの管変形による応力集中を抑制し、ライニング層におけるクラック等の損傷を防止することができる。更に、本発明によれば、互いに隣り合う抜止め部材の爪部が上記の如く配置されることから、挿口部の外周面に対する爪部の接触領域の管周方向長さの割合を高めることができ、それによって地震や不等沈下などに起因する強大な外力に対しても離脱防止効果を適切に発揮することができる。

本発明では、管周方向の複数箇所に配設される前記抜止め部材の各々が、前記係合具または前記受口部自体の内周面にて前記挿口部に向かって開口する環状溝に収容されていることが好ましい。これにより、抜止め部材の各々を環状溝に一括して収容でき、従来のように抜止め部材の各々を個別的に凹部に収容する場合に比べて構造を簡素化できる。

上記において、前記抜止め部材の内周面に管周方向に延びる２本の前記爪部が形成されていて、そのうちの一方が、他方に対して管軸芯方向に間隔を設けて且つ両端部の管周方向位置をずらして配置されているものが好ましい。かかる構成によれば、挿口部の外周面に対する爪部の係止作用を安定して発揮でき、そのうえ、管周方向に隣り合う抜止め部材の間にて、それらの爪部を管軸芯方向に互いに重なるように適切に配置することができる。

上記において、前記挿口部の管周方向全域に前記爪部の接触領域を形成可能に構成されているものが好ましい。かかる構成により、挿口部の管周方向全域にわたって、ライニング層におけるクラック等の損傷を防止することができ、しかも離脱防止効果を適切に向上することができる。

また、本発明に係る一群の抜止め部材は、流体管の管周方向の複数箇所に配設され、前記流体管の外周面に食い込み可能な爪部が形成された一群の抜止め部材であって、前記抜止め部材の前記爪部と、その抜止め部材と管周方向に隣り合う前記抜止め部材の前記爪部とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されているものである。

管継手部の離脱防止装置の第１実施形態を示す断面正面図 図１のＡ−Ａ矢視断面図 図１のＢ−Ｂ矢視断面図 図１のＣ矢視方向から押輪の内周面を見たときの展開図 抜け止め部材及び押ボルトを管軸芯方向に沿って受口部側から見たときの図 管継手部の離脱防止装置の第２実施形態を示す断面正面図 図６のＤ−Ｄ矢視断面図 図６のＥ−Ｅ矢視断面図 別実施形態に係る抜止め部材の内周面を示す平面図 別実施形態に係る抜止め部材の内周面を示す平面図 従来の管継手部の離脱防止装置の一例を示す断面正面図 図１１のＦ−Ｆ矢視断面図 図１１のＧ−Ｇ矢視断面図 図１１のＨ矢視方向から押輪の内周面を見たときの展開図 爪部の接触領域と非接触領域とを説明する図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、管継手部の離脱防止装置の第１実施形態を示す断面正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。この離脱防止装置は、水道管やガス管、プラント用配管等の流体管Ｐの管継手部において、一方の流体管Ｐの受口部１とこれに挿入接続された他方の流体管Ｐの挿口部２とが管軸芯方向（図１において紙面に垂直となる方向）に離脱するのを防止するものである。

流体管Ｐの管継手部には、受口部１の内周面１ａと挿口部２の外周面２ａとの間を密封可能な円環状のシール材３が配設されている。シール材３は、鋳鉄製の押輪４（前記係合具に相当する。）により管軸芯方向から押圧され、適切な密封状態（水道管であれば水密状態）が得られるように圧縮されている。シール材３としては、例えばスチレンブタジエンゴム等の合成ゴムよりなるものが例示される。

押輪４は、挿口部２に対して外嵌装着自在に構成されており、図３に示すように挿口部２に外挿された状態で受口部１に係合する。押輪４と受口部１との係合は、両者を管軸芯方向から着脱自在に固定連結する締結具５により行われる。締結具５は、受口部１のフランジ１１に形成されたボルト挿通孔１ｂ、及び、押輪４の突片４１に形成されたボルト挿通孔４ｂに挿通されるＴ頭ボルト５１と、Ｔ頭ボルト５１のネジ軸部に螺合されるナット５２とを備えており、それらの締結操作に伴う押輪４と受口部１との相対近接移動によって、シール材３を圧縮して上述した密封状態を得ることができる。

本実施形態では、押輪４が円環状をなして一体成形された例を示すが、本発明はこれに限られず、２以上の分割片を円環状に組み付けてなる割り構造の押輪を採用しても構わない。押輪４の内周面４ａには、挿口部２に向かって開口する環状溝９が凹設されており、その内部に金属製の抜止め部材６が収容されている。抜止め部材６は、図１に示すように管周方向の複数箇所（本実施形態では１４箇所）に配設されており、その内周面には挿口部２の外周面２ａに食い込み可能な爪部８が形成されている。

抜止め部材６の周方向中央部の管径方向外側には、環状溝９の外周壁を貫通するネジ孔４ｃが穿設されており、ネジ孔４ｃの各々に管径方向外側から押ボルト７（前記押圧部材に相当する。）が螺合されている。これにより、押ボルト７を操作することで抜止め部材６を管径方向内側に押圧し、爪部８を挿口部２の外周面２ａに食い込ませて係止させることができる。

また、抜止め部材６の外側面の周方向中央部には、受口部１に向かって大径となる傾斜面６１が形成されており、押ボルト７は、この傾斜面６１を介して抜止め部材６を押圧するように、挿口部２の軸直角方向に対して傾斜して設けられている。そのため、受口部１と挿口部２とが管軸芯方向に離脱する外力が作用したときには、くさび効果によって抜止め部材６を管径方向内側に押圧し、爪部８による係止作用を高めることができる。

図４は、図１のＣ矢視方向から押輪４の内周面４ａを見たときの展開図であり、図４上側が受口部１側となる。図５は、抜け止め部材６及び押ボルト７を管軸芯方向に沿って受口部１側から見たときの図である。本実施形態では、抜止め部材６として抜止め部材６Ａと抜止め部材６Ｂとの二種を採用し、それらを交互に配置して管周方向に隣り合わせた例を示す。

抜止め部材６Ａの内周面には、爪部８として、管周方向に連続して延びる２本の爪部８Ａ１、８Ａ２が一体的に形成されている。爪部８Ａ１、８Ａ２は、図２に示すように断面三角形状をなすように突設されていて、管軸芯方向に所定の間隔を設けて互いに平行配置されている。これと同様に、抜止め部材６Ｂの内周面にも２本の爪部８Ｂ１、８Ｂ２が形成されており、爪部８Ｂ１が爪部８Ａ１と同じ管軸芯方向位置に配置され、爪部８Ｂ２が爪部８Ａ２と同じ管軸芯方向位置に配置されている。爪部８の先端は、管軸芯方向から見て円弧状に湾曲しており、その曲率は挿口部２の外周面２ａと略同一となるように設定されている。

各抜止め部材６Ａ、６Ｂは、２本の爪部のうちの一方が、他方に対して両端部の管周方向位置をずらして配置されている。具体的には、抜止め部材６Ａでは、爪部８Ａ１の長さが爪部８Ａ２よりも長く、爪部８Ａ２の両端部から爪部８Ａ１が管周方向に張り出していて、抜止め部材６Ｂでは、爪部８Ｂ２の長さが爪部８Ｂ１よりも長く、爪部８Ｂ１の両端部から爪部８Ｂ２が管周方向に張り出している。そして、抜止め部材６Ａの爪部８Ａ１と抜止め部材６Ｂの爪部８Ｂ２とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されて重なり部１０を形成している。

これにより、図５に示すように、隣り合う抜止め部材６Ａ、６Ｂの間にて、爪部８の接触領域Ｘを管周方向に連続的に形成することができ、挿口部２での管変形による応力集中を抑制して、管内周面のライニング層Ｍにおけるクラック等の損傷を防止することができる。また、挿口部２の外周面２ａに対する爪部８の接触領域Ｘの管周方向長さの割合を高めて、地震や不等沈下などに起因する強大な外力に対しても離脱防止効果を適切に発揮することができる。

本発明では、ライニング層Ｍの損傷防止効果を挿口部２の管周方向全域にわたって発現するとともに、管継手部の離脱防止効果を更に向上させる観点から、全ての抜止め部材６Ａと抜止め部材６Ｂとの間にて重なり部１０を形成し、挿口部２の管周方向全域にわたって爪部８の接触領域Ｘを形成することが好ましい。かかる場合においては、挿口部２の外周面２ａに対する爪部８の接触領域Ｘの管周方向長さの割合は１００％となる。

上記したような重なり部１０が形成される状態は、各抜止め部材６Ａ、６Ｂの爪部８を挿口部２の外周面２ａに係止したときに得られるものであればよい。但し、押輪４の構造上、抜止め部材６の管径方向の移動ストロークは数ミリ程度となるのが通常であることから、本実施形態のように、各抜止め部材６Ａ、６Ｂを押圧する前の段階で、既に重なり部１０が形成されていてもよい。

本発明では、重なり部１０を適切に形成して前述の作用効果を確実に奏する観点から、重なり部１０の管周方向長さＬは、荷重に対する強度が得られる範囲内でなるべく大きくすることが好ましく、本実施形態においては５〜８ｍｍであるものが例示される。また、管周方向に隣り合う爪部８の間隔Ｇは、特に制限されないが、本実施形態では、各爪部８が挿口部２の外周面２ａに係止した状態で１〜３ｍｍであるものが例示される。

本実施形態では、図４に示すように、抜止め部材６Ａの内周面の管周方向の両端部にて、爪部８Ａ１、８Ａ２が形成された部分を管軸芯方向に略平行に設け、それらの間の部分を管軸芯方向に対して傾斜させて設けている。これにより、爪部８Ａ１、８Ａ２の両端部の厚みを確保して、挿口部２の外周面２ａに対する係止作用を効果的に発現することができる。これらの事柄は、抜止め部材６Ｂについても同様である。

本実施形態では、複数の抜止め部材を１本の環状溝９に一括して収容していることから、従来のように抜止め部材の各々を個別的に凹部に収容する場合に比べて、押輪の構造を簡素化することができる。

［第２実施形態］
前述した第１実施形態では、管継手部の離脱防止装置を、押輪と受口部とを相対的に近接させることでシール材を圧縮して密封状態を得る、いわゆるメカニカルタイプの管継手部に適用した例を示したが、これに限られるものではなく、受口部がセルフシーリング機能を有する、いわゆるスリップオンタイプの管継手部に適用することも可能である。以下、離脱防止装置をスリップオンタイプの管継手部に適用した例について説明する。

図６は、管継手部の離脱防止装置の第２実施形態を示す断面正面図である。図７は、図６のＤ−Ｄ矢視断面図であり、図８は、図６のＥ−Ｅ矢視断面図である。第２実施形態は、以下に説明する構成の他は、前述の第１実施形態と同様の構成・作用であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。なお、第１実施形態で説明した部材、部位と同一の部材、部位には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

この第２実施形態では、受口部３１自体の内周面にて、抜止め部材６が管周方向の複数箇所に配設されている。受口部３１の内周面３１ａには、シール材３９を収容するための環状凹部３２と、その環状凹部３２よりも先端側に位置し、挿口部２に向かって開口する環状溝３３とが設けられており、抜止め部材３８は環状溝３３の内部に収容されている。また、抜止め部材３８の周方向中央部の管径方向外側には、環状溝３３の外周壁を貫通するネジ孔３４が穿設されており、その各々に押ボルト３５が挿口部２の軸直角方向に取り付けられている。抜止め部材３８については、前述の第１実施形態で説明した抜止め部材６と同じ構造を採用可能である。

かかる構成によれば、押ボルト３５を操作して抜止め部材３８を管径方向内側に押圧することで、抜止め部材３８の爪部を挿口部２の外周面に食い込ませて係止させることができる。その際には、第１実施形態と同様に、互いに隣り合う抜止め部材３８の間で爪部の接触領域が管周方向に連続して形成されることから、ライニング層Ｍの損傷を防止しつつ、優れた管継手部の離脱防止効果を発揮することができる。

［別実施形態］
（１）本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、爪部の突出量や断面形状、曲率、抜止め部材の管周方向長さなどは適宜に変更可能である。また、前述の実施形態では抜止め部材が管周方向の１４箇所に配設された例を示したが、これに限られるものではなく、管周方向の４〜２８箇所に配設されるものが例示される。

（２）前述の実施形態では、押圧部材としての押ボルトが、挿口部の軸直角方向に対して傾斜して或いは平行に設けられた例を示したが、本発明はこれに限られず、該押ボルトが管軸芯方向に平行に設けられるものでもよい。かかる構造としては、押ボルトの先端部の側面を先細りのテーパ面とし、該テーパ面が抜止め部材の外周面に接触可能に配置して、押ボルトを前進させることで抜止め部材を管径方向内側に押圧するように構成したものが挙げられる。

（３）前述の実施形態では、抜止め部材が有する２本の爪部のうち、一方の爪部の両端部が、他方の爪部よりも管周方向に張り出した例を示したが、本発明はこれに限られない。図９に示す抜止め部材６Ｃでは、爪部８Ｃ１の図９右側の端部が爪部８Ｃ２よりも管周方向に張り出すとともに、爪部８Ｃ２の図９左側の端部が爪部８Ｃ１よりも管周方向に張り出しており、抜止め部材６Ｃの爪部８Ｃ１と、それに隣り合う抜止め部材６Ｃの爪部８Ｃ２とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されて重なり部２０を形成している。この場合には、１種類の抜止め部材６Ｃにより構成可能であるため、部品点数を減少することができる。

（４）前述の実施形態では、抜止め部材に２本の爪部が形成された例を示したが、爪部の本数はこれに制限されず、１本又は３本以上でも構わない。図１０は、抜止め部材６Ｄ、６Ｅに１本の爪部が形成された例であり、抜止め部材６Ｄの爪部８Ｄ１と抜止め部材６Ｅの爪部８Ｅ２とを管軸芯方向に互いに重なるように配置することで、重なり部３０が形成されている。

１ 受口部
２ 挿口部
３ シール材
４ 押輪（係合具）
５ 締結具
６ 抜止め部材
７ 押ボルト（押圧部材）
８ 爪部
９ 環状溝
１０ 重なり部
Ｐ 流体管
Ｘ 爪部の接触領域

Claims (7)

1. 受口部とこれに挿入接続された挿口部とが管軸芯方向に離脱するのを防止する管継手部の離脱防止方法において、
   挿口部に外挿された状態で受口部に係合する係合具の内周面または受口部自体の内周面にて、管周方向の複数箇所に配設されるとともに、前記挿口部の外周面に食い込み可能な爪部が形成された抜止め部材を管径方向内側に押圧し、前記抜止め部材の前記爪部と、その抜止め部材と管周方向に隣り合う前記抜止め部材の前記爪部とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されていることにより、前記爪部同士が管軸芯方向に互いに重なるように配置された重なり部を形成することを特徴とする管継手部の離脱防止方法。
2. 前記挿口部の管周方向全域に前記爪部の接触領域を形成する請求項１記載の管継手部の離脱防止方法。
3. 前記受口部と前記挿口部とが管軸芯方向に離脱する外力が作用したときに、くさび効果によって抜止め部材を管径方向内側に押圧し、前記爪部による係止作用を高める請求項１又は２記載の管継手部の離脱防止方法。
4. 流体管の管周方向の複数箇所に配設され、前記流体管の外周面に食い込み可能な爪部が形成された一群の抜止め部材であって、前記抜止め部材の前記爪部と、その抜止め部材と管周方向に隣り合う前記抜止め部材の前記爪部とが、管軸芯方向に互いに重なるように配置されていることを特徴とする一群の抜止め部材。
5. 前記抜止め部材が管周方向に隣り合う全ての箇所で、前記爪部同士が管軸芯方向に互いに重なるように配置された重なり部を形成する請求項４に記載した一群の抜止め部材。
6. 前記抜止め部材の各々の内周面に管周方向に延びる２本の前記爪部が形成されていて、そのうちの一方が、他方に対して管軸芯方向に間隔を設けて且つ両端部の管周方向位置をずらして配置されている請求項４又は５に記載した一群の抜止め部材。
7. 前記抜止め部材の各々の内周面の管周方向の両端部にて、前記爪部が形成された部分を管軸芯方向に略平行に設けている請求項４〜６いずれか１項に記載した一群の抜止め部材。

Images