JP2017072222A - シール材および管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】挿口を受口に挿入する際に要する接合力の増大を抑制することができるシール材を提供することを目的とする。
【解決手段】シール材１８は、受口３の係止溝１０に嵌め込まれるヒール部１９と、受口３の内周面と挿口５の外周面との間で圧縮されるバルブ部２０とを有し、バルブ部２０は、外面２２と、受口奥側ほど縮径したテーパー状の内面２３と、受口奥側の端面２４とを有し、バルブ部２０の内面２３の受口奥側端部に、バルブ部２０の内周面から径方向内側へ突出する奥側突部２５が形成され、挿口５が受口３に挿入された状態で、受口奥側に開放されている間隙３１が受口３の内周面とバルブ部２０の受口奥側の端面２４との間に形成されるとともに、奥側突部２５の形成箇所Ｅが径方向Ｂにおいて間隙３１と挿口５の外周面との間に位置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シール材およびシール材を備えた管継手に関する。

従来、この種のシール材を備えた管継手としては、例えば図９に示すように、離脱防止機能を持たせたスリップオンタイプのものがある。この管継手１０１は、挿口１０２が受口１０３に挿入され、受口１０３の内面と挿口１０２の外面との間をシールするゴム製の円環状のシール材１０４が受口１０３の内部に設けられている。

また、受口１０３の内部で且つシール材１０４よりも奥側には、ロックリング１０５が設けられている。挿口１０２の外周に挿口突部１０６が形成され、挿口突部１０６は受口奥側からロックリング１０５に係合可能である。

受口１０３の内面には係止溝１０７が形成され、シール材１０４は、係止溝１０７に嵌め込まれるヒール部１０８と、受口１０３の内面と挿口１０２の外面との間で圧縮されるバルブ部１０９とを有している。

図１０に示すように、バルブ部１０９は、外面１１０と、受口奥側ほど縮径したテーパー状の内面１１１と、受口奥側の端面１１２とを有している。また、内面１１１には、内面１１１から径方向内側へ突出する奥側突部１１３が形成されている。

これによると、受口１０３の内部にシール材１０４とロックリング１０５とを装着し、挿口１０２を受口１０３に挿入することにより、バルブ部１０９が受口１０３の内面と挿口１０２の外面との間で圧縮され、受口１０３の内面と挿口１０２の外面との間がシールされる。

尚、上記のような管継手１０１は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開平５−２３１５７０

しかしながら上記の従来形式では、バルブ部１０９は、奥側突部１１３を含んだ全体部分が受口１０３の内面と挿口１０２の外面との間に挟まれて、径方向Ｂに圧縮される。このため、挿口１０２を受口１０３に挿入する際に要する接合力（押込み力）が増大するといった問題がある。

本発明は、挿口を受口に挿入する際に要する接合力の増大を抑制することができるシール材および管継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、受口に挿口が挿入される管継手に用いられ、受口の内面と挿口の外面との間をシールする弾性材製の環状のシール材であって、
受口の内面に形成された係止溝に嵌め込まれるヒール部と、受口の内面と挿口の外面との間で圧縮されるバルブ部とを有し、
バルブ部は、外面と、受口奥側ほど縮径したテーパー状の内面と、受口奥側の端面とを有し、
バルブ部の内面の受口奥側端部に、バルブ部の内面から径方向内側へ突出する奥側突部が形成され、
受口奥側の端面は、外面の受口奥側端部と奥側突部とにわたり、径方向に沿って形成され、
挿口が受口に挿入された状態で、受口奥側に開放されている間隙が受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間に形成されるとともに、奥側突部の形成箇所が径方向において上記間隙と挿口の外面との間に位置するものである。

これによると、ヒール部を係止溝に嵌め込んでシール材を受口の内部に装着し、挿口を受口に挿入する。この際、バルブ部が挿口に押されて受口奥側へ変形し、受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間に間隙が形成され、奥側突部の形成箇所が径方向において上記間隙と挿口の外面との間に位置する。

これにより、バルブ部の外面と内面との間の部分は受口の内面と挿口の外面との間に挟まれて径方向に圧縮されるが、奥側突部の形成箇所は、上記間隙の存在により、受口の内面と挿口の外面との間に挟まれず径方向に圧縮されない。これにより、挿口を受口に挿入する際に要する接合力の増大を抑制することができる。

また、挿口を受口に挿入した状態で、受口の軸心と挿口の軸心とが径方向にずれて、受口の内面と挿口の外面との間隔が所定の間隔よりも広くなった場合であっても、シール材の奥側突部が挿口の外面に圧接しているため、管内の流体がシール材と挿口の外面との間から漏出するのを防止することができる。

本第２発明におけるシール材は、挿口が受口に挿入された状態で、バルブ部の受口奥側の端面が受口奥側ほど縮径するように傾斜するものである。
これによると、受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間の間隙に管内の流体が流入することにより、バルブ部の受口奥側の端面に流体圧が作用する。受口奥側の端面は受口奥側ほど縮径しているため、バルブ部を径方向内側へ押圧する押圧力が発生し、バルブ部が挿口の外面に圧接し、シールに要する十分な面圧を得ることができる。

本第３発明におけるシール材は、バルブ部の外面と受口奥側の端面とのコーナー部分に円弧状の奥側コーナー面が形成され、
奥側突部の位置と奥側コーナー面の位置とは管軸方向において少なくとも一部が重なっているものである。

これによると、バルブ部の外面と受口奥側の端面とのコーナー部分に円弧状の奥側コーナー面が形成されているため、シール材を受口の内部に装着する際、シール材を受口の開口端部から受口の内部にスムーズに挿入することができる。

本第４発明におけるシール材は、ヒール部はバルブ部の外面よりも径方向外側へ突出しており、
バルブ部の外径は、ヒール部と奥側コーナー面との間の範囲において、一定であるものである。

これによると、ヒール部を係止溝に嵌め込んでシール材を受口の内部に装着した際、バルブ部の外面が、ヒール部から奥側コーナー面までの間の広範囲にわたって、受口の内面に面接触する。このため、シール材が安定して受口の内部に装着される。

本第５発明におけるシール材は、奥側突部の内端頂部が管軸方向における奥側コーナー面の形成範囲内に含まれているものである。
本第６発明におけるシール材は、ヒール部はバルブ部よりも高硬度の高硬度部材からなり、
バルブ部はヒール部よりも低硬度の低硬度部材からなり、
高硬度部材と低硬度部材との境界面の外周端がバルブ部の外面に達しているものである。

これによると、シール材がより一段と安定して受口の内部に装着される。
本第７発明は、上記第１発明から第６発明のいずれか１項に記載のシール材を備えた管継手であって、
挿口が受口に挿入され、
受口の内面に係止溝が形成され、
シール材のヒール部が係止溝に嵌め込まれ、
シール材のバルブ部が受口の内面と挿口の外面との間で圧縮され、
バルブ部の受口奥側の端面が受口奥側ほど縮径するように傾斜し、
受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間に間隙が形成され、
間隙は受口奥側に開放されており、
奥側突部の形成箇所が径方向において上記間隙と挿口の外面との間に位置するものである。

これによると、受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間の間隙に管内の流体が流入することにより、バルブ部の受口奥側の端面に流体圧が作用し、バルブ部を径方向内側へ押圧する押圧力が発生するため、バルブ部が挿口の外面に圧接し、シールに要する十分な面圧を得ることができる。

本第８発明における管継手は、挿口の外面に挿口突部が形成され、
受口の内部で且つシール材よりも奥側に、ロックリングが設けられ、
挿口突部が受口奥側からロックリングに係合可能であるものである。

これによると、受口に挿入された挿口の挿口突部が受口奥側からロックリングに係合することにより、挿口が受口から不用意に離脱するのを防止することができる。

以上のように本発明によると、挿口を受口に挿入する際に要する接合力の増大を抑制することができる。

本発明の実施の形態における管継手の断面図である。 同、管継手の一部拡大断面図である。 同、管継手に用いられるシール材の拡大断面図であり、管継手に取り付ける前の自然状態を示す。 同、管継手に用いられるシール材の拡大断面図であり、図３に示した拡大断面図からハッチングを削除したものである。 同、受口に装着されたシール材の拡大断面図である。 同、受口に挿口を挿入しているときのシール材の変形の様子を示す拡大断面図である。 同、受口に挿口を挿入しているときのシール材の変形の様子を示す拡大断面図である。 同、管継手の一部拡大断面図であり、挿口と受口との間隔が所定の間隔よりも広くなった状態を示す。 従来の管継手の断面図である。 同、管継手に用いられるシール材の拡大断面図であり、管継手に取り付ける前の自然状態を示す。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、１は離脱防止管継手であり、互いに接続される一方の鋳鉄製の管２の端部に形成された受口３に、他方の鋳鉄製の管４の端部に形成された挿口５が挿入されている。

受口３の内面には、係止溝１０と、係止溝１０よりも受口奥側に位置するロックリング用溝１１とがそれぞれ全周にわたり形成されている。ロックリング用溝１１には、芯出し用部材１２を介して、ロックリング１３が嵌め込まれている。

芯出し用部材１２は、ロックリング１３を保持し且つ芯出しするための樹脂製の円環状の部材である。また、ロックリング１３は、周方向の一箇所で分割された一つ割りの金属製のリングであり、弾性的な縮径力を有することで、挿口５の外面に弾性的に抱き付くように構成されている。

挿口５の先端部外面には、挿口突部１５が全周にわたり形成されている。挿口突部１５は、挿口５の先端面から管軸方向Ａに所定距離Ｌだけ離れた位置に形成されている。挿口突部１５が受口奥側からロックリング１３に係合することで、受口３からの挿口５の離脱が防止される。

受口３の内部で且つ受口３の開口端部とロックリング１３との間には、受口３の内面と挿口５の外面との間をシールするシール材１８が設けられている。
シール材１８は、ゴム等の弾性材からなる円環状の部材であり、係止溝１０に嵌め込まれるヒール部１９と、受口３の内面と挿口５の外面との間で圧縮されるバルブ部２０とを有している。

図３，図４は管継手１に取り付ける前の自然状態の単体のシール材１８を示している。バルブ部２０は、外面２２と、内面２３と、受口奥側の端面２４とを有している。内面２３は受口奥側ほど縮径したテーパー状の面である。内面２３の受口奥側端部には、内面２３から径方向内側へ突出する奥側突部２５が全周にわたり形成されている。

受口奥側の端面２４は、外面２２の受口奥側端部と奥側突部２５とにわたり、径方向Ｂに沿って形成されている。尚、受口奥側の端面２４は、横断面において、受口奥側に僅かに膨らんだ所定半径ｒ１の円弧形状に形成されている。

外面２２と受口奥側の端面２４とのコーナー部分には、所定半径ｒ２の円弧状の奥側コーナー面２８が形成されている。奥側突部２５の位置と奥側コーナー面２８の位置とは管軸方向Ａにおいて同じである。尚、奥側突部２５の位置と奥側コーナー面２８の位置とは、管軸方向Ａにおいて、正確に同じでなくても、少なくとも一部が重なっていてもよい。

奥側突部２５は、その内端に、管軸方向Ａにおいて平坦な内端頂部２６を全周にわたり有している。内端頂部２６は管軸方向Ａにおける奥側コーナー面２８の形成範囲Ｄ内に含まれている。

ヒール部１９はバルブ部２０の外面２２よりも径方向Ｂの外側へ突出している。バルブ部２０の外径Ｃはヒール部１９と奥側コーナー面２８との間の範囲において一定であり、外面２２は、凹凸が無く、管軸方向Ａにおいてストレートに形成された円環状の面である。

図３の太い斜線部分で示すように、ヒール部１９はバルブ部２０よりも高硬度の高硬度部材１９ａ（例えば硬質ゴム等）からなり、図３の細い斜線部分で示すように、バルブ部２０はヒール部１９よりも低硬度の低硬度部材２０ａ（例えば軟質ゴム等）からなる。高硬度部材１９ａと低硬度部材２０ａとの境界面３０は、外周端がバルブ部２０の外面２２に達し、内周端が内面２３に達している。

芯出し用部材１２を介してロックリング１３を受口３内のロックリング用溝１１に嵌め込み、図５に示すようにシール材１８のヒール部１９を受口３内の係止溝１０に嵌め込み、図６，図７に示すように挿口５を受口３に挿入して、図１に示すように一方の管２と他方の管４とを接合した状態においては、シール材１８のバルブ部２０が受口３の内面と挿口５の外面との間で圧縮されて変形し、バルブ部２０の受口奥側の端面２４が受口奥側ほど縮径するように傾斜し、受口３の内面とバルブ部２０の受口奥側の端面２４との間に間隙３１が形成される。

図１，図２に示すように、この間隙３１は受口奥側に開放されているとともに受口奥側ほど径方向Ｂに拡大している。そして、バルブ部２０の奥側突部２５の形成箇所Ｅが径方向Ｂにおいて上記間隙３１と挿口５の外面との間に位置する。

また、バルブ部２０の内面と挿口５の外面との接触部分は、管軸方向Ａにおいて、バルブ部２０の外面と受口３の内面との接触部分よりも、受口奥側に延びている。
以下、上記構成における作用を説明する。

一方の管２と他方の管４とを接合する場合、先ず、芯出し用部材１２を介してロックリング１３を受口３内のロックリング用溝１１に嵌め込み、図５に示すように、シール材１８のヒール部１９を受口３内の係止溝１０に嵌め込んで、ロックリング１３とシール材１８とを受口３の内部に装着する。

この際、シール材１８のバルブ部２０の外面２２と受口奥側の端面２４とのコーナー部分に円弧状の奥側コーナー面２８が形成されているため、シール材１８を受口３の内部に装着する際、シール材１８を受口３の開口端部から受口３の内部にスムーズに挿入することができる。

その後、図６，図７に示すように、挿口５を受口３に挿入する。この際、挿口５の先端がシール材１８の内面２３に当接し、バルブ部２０が挿口５に押されて受口奥側へ変形し、図１，図２に示すように、受口３の内面とバルブ部２０の受口奥側の端面２４との間に間隙３１が形成され、奥側突部２５の形成箇所Ｅが径方向Ｂにおいて上記間隙３１と挿口５の外面との間に位置する。

これにより、バルブ部２０の外面２２と内面２３との間の部分は受口３の内面と挿口５の外面との間に挟まれて径方向Ｂに圧縮されるが、奥側突部２５の形成箇所Ｅは、上記間隙３１の存在により、受口３の内面と挿口５の外面との間に挟まれず径方向Ｂに圧縮されない。これにより、挿口５を受口３に挿入する際に要する接合力（押込み力）の増大を抑制することができる。

また、図８に示すように、受口３の軸心と挿口５の軸心とが径方向にずれて、受口３の内面と挿口５の外面との間隔６が所定の間隔よりも広くなった場合であっても、シール材１８の奥側突部２５が挿口５の外面に圧接しているため、管２，４内の水（流体の一例）がシール材１８と挿口５の外面との間から漏出するのを防止することができる。尚、奥側突部２５によって、良好な止水性が得られるとともに、挿口５を受口３に挿入する際に要する接合力の増大を抑制することができる。

また、図２に示すように、バルブ部２０の受口奥側の端面２４が受口奥側ほど縮径するように傾斜しており、受口３の内面とバルブ部２０の受口奥側の端面２４との間の間隙３１に管２，４内の水が流入することにより、受口奥側の端面２４に水圧Ｐ（流体圧の一例）が作用し、バルブ部２０を径方向内側へ押圧する押圧力Ｆが発生するため、バルブ部２０が挿口５の外面に圧接し、シールに要する十分な面圧を得ることができる。

また、この際、水圧Ｐによりバルブ部２０を管軸方向Ａに沿って受口奥側から受口３の開口端部側へ押圧する押圧力（図示せず）も発生するが、係止溝１０に嵌め込まれた高硬度部材１９ａからなるヒール部１９がバルブ部２０の移動を制限するため、バルブ部２０が径方向Ｂに拡がる力となり、面圧をより増大させて止水性を向上させることができる。

また、図１に示すように、受口３に挿入された挿口５の挿口突部１５が受口奥側からロックリング１３に係合することにより、挿口５が受口３から不用意に離脱するのを防止することができる。

また、図２に示すように、シール材１８のバルブ部２０の外面２２は、ヒール部１９から奥側コーナー面２８までの間の広範囲にわたって、受口３の内面に面接触する。このため、シール材１８が安定して受口３の内部に装着され、止水時におけるバルブ部２０の外周部の変形や挿口５を受口３に挿入する時のバルブ部２０の移動が抑制される。

さらに、図３，図４に示すように、高硬度部材１９ａと低硬度部材２０ａとの境界面３０の外周端がバルブ部２０の外面２２に達しているため、高硬度部材１９ａがバルブ部２０の外面２２の一部に含まれ、これにより、シール材１８がより一段と安定して受口の内部に装着される。

また、受口奥側の端面２４は受口奥側に僅かに膨らんだ所定半径ｒ１の円弧形状に形成されているため、図２に示した押圧力Ｆが増大し、シール性（止水性）が向上する。しかしながら、十分なシール性が確保されるのであれば、受口奥側の端面２４は、円弧形状ではなく、直線的な形状であってもよい。

尚、以上説明した実施の形態は本発明の一具体例に過ぎず、該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、シール材の具体的な形状、サイズ、材料等は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能である。

１ 管継手
３ 受口
５ 挿口
１０ 係止溝
１３ ロックリング
１５ 挿口突部
１８ シール材
１９ ヒール部
１９ａ 高硬度部材
２０ バルブ部
２０ａ 低硬度部材
２２ 外面
２３ 内面
２４ 受口奥側の端面
２５ 奥側突部
２８ 奥側コーナー面
３０ 境界面
３１ 間隙
Ａ 管軸方向
Ｂ 径方向
Ｃ バルブ部の外径
Ｄ 奥側コーナー面の形成範囲
Ｅ 奥側突部の形成箇所

Claims (8)

1. 受口に挿口が挿入される管継手に用いられ、受口の内面と挿口の外面との間をシールする弾性材製の環状のシール材であって、
   受口の内面に形成された係止溝に嵌め込まれるヒール部と、受口の内面と挿口の外面との間で圧縮されるバルブ部とを有し、
   バルブ部は、外面と、受口奥側ほど縮径したテーパー状の内面と、受口奥側の端面とを有し、
   バルブ部の内面の受口奥側端部に、バルブ部の内面から径方向内側へ突出する奥側突部が形成され、
   受口奥側の端面は、外面の受口奥側端部と奥側突部とにわたり、径方向に沿って形成され、
   挿口が受口に挿入された状態で、受口奥側に開放されている間隙が受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間に形成されるとともに、奥側突部の形成箇所が径方向において上記間隙と挿口の外面との間に位置することを特徴とするシール材。
2. 挿口が受口に挿入された状態で、バルブ部の受口奥側の端面が受口奥側ほど縮径するように傾斜することを特徴とする請求項１記載のシール材。
3. バルブ部の外面と受口奥側の端面とのコーナー部分に円弧状の奥側コーナー面が形成され、
   奥側突部の位置と奥側コーナー面の位置とは管軸方向において少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール材。
4. ヒール部はバルブ部の外面よりも径方向外側へ突出しており、
   バルブ部の外径は、ヒール部と奥側コーナー面との間の範囲において、一定であることを特徴とする請求項３記載のシール材。
5. 奥側突部の内端頂部が管軸方向における奥側コーナー面の形成範囲内に含まれていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のシール材。
6. ヒール部はバルブ部よりも高硬度の高硬度部材からなり、
   バルブ部はヒール部よりも低硬度の低硬度部材からなり、
   高硬度部材と低硬度部材との境界面の外周端がバルブ部の外面に達していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシール材。
7. 上記請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のシール材を備えた管継手であって、
   挿口が受口に挿入され、
   受口の内面に係止溝が形成され、
   シール材のヒール部が係止溝に嵌め込まれ、
   シール材のバルブ部が受口の内面と挿口の外面との間で圧縮され、
   バルブ部の受口奥側の端面が受口奥側ほど縮径するように傾斜し、
   受口の内面とバルブ部の受口奥側の端面との間に間隙が形成され、
   間隙は受口奥側に開放されており、
   奥側突部の形成箇所が径方向において上記間隙と挿口の外面との間に位置することを特徴とする管継手。
8. 挿口の外面に挿口突部が形成され、
   受口の内部で且つシール材よりも奥側に、ロックリングが設けられ、
   挿口突部が受口奥側からロックリングに係合可能であることを特徴とする請求項７記載の管継手。

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