JP2017082926A - シール材および管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ部の内面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保するとともに、バルブ部の外面と受口の内面との間のシール性能を十分に確保することができるシール材を提供する。【解決手段】シール材１８は、受口の係止溝に嵌込まれるヒール部１９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、受口奥側の端面２４は横断面が受口開口側へＶ形状に窪んだ凹部２７を有しており、凹部２７は受口奥側に開口され、バルブ部２０は、凹部２７の外周側に形成された外周側リップ部２９と、凹部２７の内周側に形成された内周側リップ部３０とを有している。【選択図】図３

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、この種の管継手としては、例えば図７，図８に示すように、挿口１０１が受口１０２に挿入され、受口１０２の内面と挿口１０１の外面との間をシールするゴム製の円環状のシール材１０３を備えたものがある。シール材１０３は、受口１０２の内面に形成された係止溝１０４に嵌め込まれるヒール部１０５と、受口１０２の内面と挿口１０１の外面との間で圧縮されるバルブ部１０６とを有している。バルブ部１０６には、凹部１０７が形成されている。

これによると、図７に示すように、管内の水圧がバルブ部１０６に作用した際、凹部１０７の面１０７ａに作用する水圧Ｐによって、バルブ部１０６に径方向内向きの押圧力Ｆ１が作用し、バルブ部１０６の内面と挿口１０１の外面との間のシール性能が向上する。

尚、上記のようなシール材１０３を用いた管継手は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開２００９−２７５７８７

しかしながら上記の従来形式では、特に水圧Ｐが高い場合等において、バルブ部１０６が押圧力Ｆ１によって径方向内向きに変形し、バルブ部１０６の外面と受口１０２の内面との間のシール性能が低下するといった問題がある。

本発明は、バルブ部の内面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保するとともに、バルブ部の外面と受口の内面との間のシール性能を十分に確保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、
受口奥側の端面は、外面の受口奥側端部と内面の受口奥側端部とにわたり、径方向に沿って形成されており、且つ、横断面が受口開口側へＶ形状に窪んだ凹部を有しており、
凹部は受口奥側に開口され、
バルブ部は、凹部の外周側に形成された外周側リップ部と、凹部の内周側に形成された内周側リップ部とを有しているものである。

これによると、シール材のヒール部を受口の係止溝に嵌め込んでシール材を受口内に装着し、挿口を受口に挿入して管同士を接合するとき、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た状態で凹部が受口奥側に開口されており、管内の流体がシール材の凹部内に達して凹部内に流体圧が作用すると、バルブ部の内周側リップ部に径方向内向きの押圧力が作用するため、バルブ部の内面と挿口の外面との間のシール性能（セルフシール効果）が向上するとともに、バルブ部の外周側リップ部に径方向外向きの押圧力が作用するため、バルブ部の外面と受口の内面との間のシール性能（セルフシール効果）が向上する。

これにより、バルブ部の内面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保するとともに、バルブ部の外面と受口の内面との間のシール性能を十分に確保することができる。
本第２発明におけるシール材は、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ているものである。

これによると、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３発明におけるシール材は、バルブ部は、外面に、管軸方向において直線状のストレート部を有し、
バルブ部が受口に嵌め込まれた状態では、ストレート部は非圧縮状態で受口の内面に面接触するものである。

これによると、シール材のヒール部を受口の係止溝に嵌め込んで、バルブ部が受口に嵌め込まれた状態では、ストレート部は非圧縮状態で受口の内面に面接触するため、バルブ部が径方向において位置決めされ、バルブ部の位置ずれを防止することができる。

本第４発明におけるシール材は、凹部は受口奥側の端面がＶ形状に屈曲して窪んでおり、
凹部の受口開口側における屈曲底部から内周側リップ部の内周端までの径方向における長さが、凹部の上記屈曲底部から外周側リップ部の外周端までの径方向における長さよりも長いものである。

これによると、内周側リップ部の長さが外周側リップ部の長さよりも長いため、内周側リップ部が流体圧で押されて変形し受口開口側へ飛び出してしまうのを防止することができる。

本第５発明におけるシール材は、凹部は受口奥側の端面がＶ形状に屈曲して窪んでおり、
凹部の受口開口側における屈曲底部の屈曲角度が９０°以上かつ１８０°未満であるものである。

これによると、内周側リップ部と外周側リップ部との間が径方向に開き易くなるため、セルフシール効果が発揮され易い。
本第６発明は、上記第１発明から第５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た状態で凹部が受口奥側に開口されているものである。

これによると、バルブ部の内面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保するとともに、バルブ部の外面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保することができる。

以上のように本発明によると、バルブ部の内面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保するとともに、バルブ部の外面と挿口の外面との間のシール性能を十分に確保することができる。

本発明の第１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、管継手の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。 本発明の第２の実施の形態における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。 従来の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る。

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）
第１の実施の形態では、図１，図２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の先端部外周には、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とを全周にわたり有している。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。尚、奥側突部２５の内周面は管軸方向Ａにおいて直線状に形成されている。

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。また、受口奥側の端面２４は、横断面が受口開口側へＶ形状に屈曲して窪んだ凹部２７を有している。凹部２７は受口奥側に開口されている。

また、バルブ部２０は、凹部２７の外周側に形成された外周側リップ部２９と、凹部２７の内周側に形成された内周側リップ部３０とを、それぞれ全周にわたり有している。凹部２７の受口開口側における屈曲底部２７ａの屈曲角度Ｃは９０°以上かつ１８０°未満である。

また、屈曲底部２７ａから内周側リップ部３０の内周端までの径方向Ｂにおける長さＬｉが、屈曲底部２７ａから外周側リップ部２９の外周端までの径方向Ｂにおける長さＬｏよりも長い。

バルブ部２０は、外面２２に、径方向内向きに窪んだ窪み部３２と、管軸方向Ａにおいて直線状のストレート部３３とを有している。このうち、窪み部３２は、ヒール部１９とストレート部３３との間に、全周にわたり形成されている。また、図２に示すように、バルブ部２０が受口３内に嵌め込まれた状態では、ストレート部３３は非圧縮状態で受口３の内面に面接触する。

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３５は、外周端がバルブ部２０の外面２２の窪み部３２に達し、内周端が内面２３に達している。

図１に示すように、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、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、挿口５を受口３に挿入して、一方の管２と他方の管４とを接合した状態においては、図２に示すように、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、凹部２７が受口奥側に開口している。

以下、上記構成における作用を説明する。
図１に示すように、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、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、挿口５を受口３に挿入して、一方の管２と他方の管４とを接合する。

挿口５を受口３に挿入する際、図４に示すように、挿口５の先端部がシール材１８のバルブ部２０に当接してバルブ部２０を受口奥側へ押し込む。このとき、バルブ部２０はＶ形状の凹部２７を有しているため、内周側リップ部３０が受口奥側へ倒れ易くなり、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。特に、挿口５の挿口突部１５がバルブ部２０の内周を受口３の開口側から奥側へ通過する際の接合力の増大を抑制するのに効果的である。

上記のように管２，４同士を接合し、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た状態で、凹部２７が受口奥側に開口されている。図２に示すように、管２，４内の水（流体の一例）がシール材１８の凹部２７内に達して、凹部２７内に水圧Ｐが作用すると、バルブ部２０の内周側リップ部３０に径方向内向きの押圧力Ｆ１が作用するため、バルブ部２０の内面と挿口５の外面との間のシール性能（セルフシール効果）が向上し、バルブ部２０の外周側リップ部２９に径方向外向きの押圧力Ｆ２が作用するため、バルブ部２０の外面と受口３の内面との間のシール性能（セルフシール効果）が向上する。

これにより、バルブ部２０の内面と挿口５の外面との間のシール性能（セルフシール効果）を十分に確保するとともに、バルブ部２０の外面と受口３の内面との間のシール性能（セルフシール効果）を十分に確保することができる。

尚、図３に示すように、凹部２７の屈曲底部２７ａの屈曲角度Ｃは９０°以上かつ１８０°未満であるため、内周側リップ部３０と外周側リップ部２９との間が径方向Ｂに開き易くなるため、上記のようなセルフシール効果が発揮され易い。

また、図５に示すように、挿口５を受口３に挿入した状態で、受口３の軸心と挿口５の軸心とが径方向Ｂにずれて、受口３の内面と挿口５の外面との間隔Ｄが所定（正規）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。この際、奥側突部２５の内周面は管軸方向Ａにおいて直線状に形成されているため、奥側突部２５と挿口５の外面との当接部分の面圧が十分に確保され、シール性が向上する。

また、ヒール部１９を係止溝１０に嵌め込んでシール材１８を受口３内に装着した際、バルブ部２０のストレート部３３は非圧縮状態で受口３の内面に面接触するため、バルブ部２０が径方向Ｂにおいて位置決めされ、バルブ部２０の位置ずれを防止することができる。

また、図３に示すように、内周側リップ部３０の長さＬｉが外周側リップ部２９の長さＬｏよりも長いため、図１，図２に示すように管２，４同士を接合した状態で、内周側リップ部３０が水圧で押されて変形し受口３の開口側へ飛び出してしまうのを防止することができる。さらに、上記のように長さＬｉが長さＬｏよりも長いことによって、挿口５を受口３に挿入する際、内周側リップ部３０が受口奥側へ倒れ易くなり、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。

上記第１の実施の形態では、図３に示すように、凹部２７をＶ形状に形成したが、第２の実施の形態として、図６に示すように、Ｖ形状の凹部２７の一種として、屈曲底部２７ａを円弧状にしてもよい。尚、図６に示すような凹部２７についても、上記第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。

上記第１の実施の形態では、図３に示すように、シール材１８のバルブ部２０の外面２２に窪み部３２とストレート部３３とを形成しているが、窪み部３２を無くして、ストレート部３３のみを形成し、バルブ部２０の外面２２を、凹凸の無い、円環状の面にしてもよい。

この場合、ヒール部１９を係止溝１０に嵌め込んでシール材１８を受口３の内部に装着した際、バルブ部２０の外面がストレート部３３の全範囲にわたって、受口３の内面に面接触する。このため、シール材１８がより安定して受口３の内部に装着される。

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
１８ シール材
１９ ヒール部
２０ バルブ部
２２ 外面
２３ 内面
２４ 受口奥側の端面
２５ 奥側突部
２７ 凹部
２７ａ 屈曲底部
２９ 外周側リップ部
３０ 内周側リップ部
３３ ストレート部
Ａ 管軸方向
Ｂ 径方向
Ｃ 屈曲角度
Ｌｉ 屈曲底部から内周側リップ部の内周端までの径方向における長さ
Ｌｏ 屈曲底部から外周側リップ部の外周端までの径方向における長さ

Claims (6)

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、
   受口奥側の端面は、外面の受口奥側端部と内面の受口奥側端部とにわたり、径方向に沿って形成されており、且つ、横断面が受口開口側へＶ形状に窪んだ凹部を有しており、
   凹部は受口奥側に開口され、
   バルブ部は、凹部の外周側に形成された外周側リップ部と、凹部の内周側に形成された内周側リップ部とを有していることを特徴とするシール材。
2. 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ていることを特徴とする請求項１記載のシール材。
3. バルブ部は、外面に、管軸方向において直線状のストレート部を有し、
   バルブ部が受口に嵌め込まれた状態では、ストレート部は非圧縮状態で受口の内面に面接触することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシール材。
4. 凹部は受口奥側の端面がＶ形状に屈曲して窪んでおり、
   凹部の受口開口側における屈曲底部から内周側リップ部の内周端までの径方向における長さが、凹部の上記屈曲底部から外周側リップ部の外周端までの径方向における長さよりも長いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシール材。
5. 凹部は受口奥側の端面がＶ形状に屈曲して窪んでおり、
   凹部の受口開口側における屈曲底部の屈曲角度が９０°以上かつ１８０°未満であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシール材。
6. 上記請求項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た状態で凹部が受口奥側に開口されていることを特徴とする管継手。

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