JP2019173886A

JP2019173886A - 管およびその製造方法

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Publication number: JP2019173886A
Application number: JP2018063390A
Authority: JP
Inventors: 小原　勝; Masaru Obara; 勝小原; 一也伊東; Kazuya Ito
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: JP6609659B2

Abstract

【課題】管軸心から管の重心までの偏心距離を短縮して、管が管軸心を中心に回転した時に発生する不均等な遠心力を低減する。【解決手段】遠心鋳造により製造され、直管部１２と、直管部１２の一端に形成された受口１３とを有する管１１であって、受口１３の内径Ｄ１の中心を通る受口軸心１７が直管部１２の中心を通る管軸心１８に対して所定の傾斜角度θで傾斜し、受口１３の開口端面２０が管軸心１８に対して直交している。【選択図】図３

Description

本発明は、遠心鋳造により製造される管およびその製造方法に関する。

従来、直線管路部を構成するのは直管であり、管路の屈曲部には曲管が利用されている。一般に、直管は遠心鋳造で製造可能であるが、曲管は遠心鋳造での製造が困難である。そこで、下記特許文献１に記載されているような遠心鋳造で製造可能な屈曲部用の管が提案されている。

図１１に示すように、上記のような屈曲部用の管１０３は、直管部１０１と、直管部１０１の一端に形成された受口１０２とを有している。受口１０２の内径の中心を通る受口軸線１０４は直管部１０１の中心を通る管軸線１０５に対して所定の傾斜角度θで傾斜している。また、受口１０２の開口端面１０６は、受口軸線１０４に対して直交しており、管軸線１０５に対して直交せずに傾斜している。

このような管１０３を遠心鋳造した後、図１２に示すように、管１０３を複数のローラ１０９上に支持し、ローラ１０９を回転駆動させることにより、管軸線１０５を中心にして管１０３を一方向に回転させながら、直管部１０１の内面にモルタル等を塗装する。

実公平１−８７８６

しかしながら上記の従来形式では、受口軸線１０４を管軸線１０５に対して所定の傾斜角度θで傾斜した状態（すなわち偏心している状態）で管１０３を遠心鋳造するため、直管に比べて遠心鋳造が難しい。また、図１１に示すように、受口１０２の肉厚は管周方向において変化しており、受口１０２は、肉厚が最も厚い部位１１２（以下、最厚肉部位１１２と言う）と、１８０°反対側の肉厚が最も薄い部位１１３（以下、最薄肉部位１１３と言う）とを有している。これにより、管１０３の重心Ｇの位置が管軸線１０５から管径方向Ｂにおける最厚肉部位１１２の側にずれる。

このように管１０３の重心Ｇが管軸線１０５からずれているため、図１２に示すように管１０３をローラ１０９上に支持して回転させた場合、管１０３に遠心力が均等に作用せず、これにより、遠心力が互いにバランスして打ち消し合わず、一部の遠心力が不均等な遠心力として管１０３に作用する。このような遠心力は管径方向Ｂにおける管軸線１０５から管１０３の重心Ｇまでの偏心距離ｒに比例するため、この偏心距離ｒが大きいほど遠心力が増大し、遠心力が増大すると、管１０３がローラ１０９上で振動したりローラ１０９上から飛び出す虞があった。

本発明は、管軸心から管の重心までの偏心距離を短縮して、管が管軸心を中心に回転した時に発生する不均等な遠心力を低減することができる管およびその製造方法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、遠心鋳造により製造され、直管部と、直管部の一端に形成された受口とを有する管であって、
受口の内径の中心を通る受口軸心が直管部の中心を通る管軸心に対して所定の傾斜角度で傾斜し、
受口の開口端面が管軸心に対して直交しているものである。

これによると、受口の肉厚は管周方向において変化しており、受口は、最厚肉部位と、最厚肉部位に対して１８０°反対側の最薄肉部位とを有している。これにより、管の重心の位置が管軸心から管径方向における最厚肉部位の側にずれる。

ここで、受口の開口端面が管軸心に対して直交しているため、受口の開口端面が受口軸心に直交する場合に比べて、受口の最薄肉部位の管肉の量が増加し、これに伴って受口の最薄肉部位の重さが増加し、受口の最厚肉部位の重さと最薄肉部位の重さとの差が減少する。これにより、管径方向における管軸心から管の重心までの偏心距離が短縮され、これに伴って、管が管軸心を中心に回転した際に発生する不均等な遠心力を低減することができる。

本第２発明における管は、管軸心は直管部と受口との外径の中心を通るものである。

これによると、受口の外径を大きくしないで、管軸心に対する受口軸心の傾斜角度を大きく確保することができるとともに、偏心距離を抑えることができる。

本第３発明における管は、受口軸心と管軸心との交点が受口の内部に位置しているものである。

本第４発明における管は、直管部の外径と受口の外径との比率が１：１〜１：１．４の範囲内であるものである。

本第５発明は、上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の管の製造方法であって、
受口の開口端面が管軸心に対して直交するとともに、受口軸心と管軸心とが同一軸心上にある管を遠心鋳造する遠心鋳造工程と、
受口軸心が管軸心に対して所定の傾斜角度で傾斜するように受口の内周面を切削加工する切削加工工程とを有するものである。

これによると、遠心鋳造工程では、受口軸心と管軸心とが同一軸心上にある管すなわち偏心していない管を製造するため、遠心鋳造時の偏心による製造上の不具合の発生を抑制することができる。

その後の切削加工工程において、受口の内周面を切削加工するため、管軸心に対する受口軸心の傾斜角度を加工時に設定することができる。これにより、異なった値の複数の傾斜角度毎に遠心鋳造用の金型を準備する必要は無く、上記遠心鋳造工程では、同じ形状の管を生産すれば良いため、生産性が向上する。

以上のように本発明によると、受口の開口端面が管軸心に対して直交しているため、受口の開口端面が受口軸心に直交する場合に比べて、受口の最薄肉部位の管肉の量が増加し、これに伴って受口の最薄肉部位の重さが増加し、受口の最厚肉部位の重さと最薄肉部位の重さとの差が減少する。これにより、管径方向における管軸心から管の重心までの偏心距離が短縮され、これに伴って、管が管軸心を中心に回転した際に発生する不均等な遠心力を低減することができる。

本発明の実施の形態における屈曲部用の管と直線管路部用の管とを接合して形成された管路の図である。同、屈曲部用の管の図である。同、屈曲部用の管の一端部の拡大断面図である。同、屈曲部用の管の他端部の拡大断面図である。同、直線管路部用の管の拡大断面図である。同、屈曲部用の管の受口に直線管路部用の管の挿口を挿入して管同士を接合したときの継手部分の断面図である。同、屈曲部用の管の製造方法を説明するための図である。同、屈曲部用の管の製造方法を説明するための図である。同、屈曲部用の管の製造方法を説明するための図である。本発明に対する参考例における屈曲部用の管の一端部の拡大断面図である。従来の屈曲部用の管の断面図である。同、屈曲部用の管の製造方法を説明するための図である。

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。

図１に示した１は新設管路であり、この新設管路１は、直線管路部２と屈曲部３とを有しており、屈曲部３において所定の傾斜角度θで屈曲している。

１１は屈曲部３に設置される屈曲部用の管である。図２に示すように、この屈曲部用の管１１は、直管部１２と、直管部１２の一端に形成された受口１３と、直管部１２の他端に形成された挿口１４とを有している。

図３に示すように、受口１３の内径Ｄ１（内周面の直径）の中心を通る受口軸心１７が直管部１２の中心を通る管軸心１８に対して所定の傾斜角度θで傾斜している。また、管軸心１８は直管部１２の外径Ｄ２の中心と受口１３の外径Ｄ３の中心とを通っている。

受口１３の肉厚は管周方向において変化しており、受口１３は、最厚肉部位２７と、最厚肉部位２７に対して１８０°反対側の最薄肉部位２８とを有している。これにより、管１１の重心Ｇの位置が管軸心１８から管径方向Ｂにおける最厚肉部位２７の側にずれている。

尚、直管部１２の外径Ｄ２と受口１３の外径Ｄ３との比率は１：１〜１：１．４の範囲内に設定されている。

また、受口１３の開口端面２０が管軸心１８に対して直交している。尚、受口軸心１７と管軸心１８との交点Ｐが受口１３の内部に位置している。

受口１３の奥端には、受口軸心１７に直交する奥端面２２が全周にわたり形成されている。また、受口１３の内周には、ロックリング収容溝２３と、管径方向Ｂにおける内向きに突出した環状突部２４とが全周にわたり形成されている。尚、環状突部２４は管１１の長手方向Ｃにおいて受口１３の開口端面２０と奥端面２２との間にあり、ロックリング収容溝２３は長手方向Ｃにおいて受口１３の開口端面２０と環状突部２４との間にある。

尚、上記受口１３の内部とは、長手方向Ｃにおける受口１３の開口端面２０と奥端面２２との間の領域である。

図２，図４に示すように、挿口１４の外周には、管径方向Ｂにおける外向きに突出する外周突部２６が全周にわたり形成されている。また、直管部１２の内面にはモルタル２９等の防食剤が塗装されている。

図１に示すように、直線管路部２は複数の直線管路部用の管５１を接合することによって形成されている。図５に示すように、直線管路部用の管５１は、直管部５２と、直管部５２の一端に形成された受口５３と、直管部５２の他端に形成された挿口５４とを有している。この管５１では、受口５３の内径Ｄ１（内周面の直径）の中心を通る受口軸心５７が直管部５２の中心を通る管軸心５８に対して傾斜しておらず、受口軸心５７と管軸心５８とが同一軸心上にある。尚、挿口５４の外周には外周突部６０が全周にわたり形成されている。

図１に示すように、屈曲部用の管１１の受口１３に直線管路部用の管５１の挿口５４を挿入することによって、両方の管１１，５１が接合される。尚、このように管１１，５１同士を接合する継手部分３０は、図６に示すように、受口１３の内周と挿口５４の外周との間をシールする円環状のゴム製のシール部材３１と、割輪３２を介してシール部材３１を押圧して圧縮状態に保つ押輪３３と、押輪３３に螺合した複数のボルト３４と、ボルト３４と受口１３の奥端面２２との間に設けられた複数の継ぎ棒３５とを有している。
押輪３３からのボルト３４のねじ出しにともなって、継ぎ棒３５が受口１３の奥端面２２を押圧することで、その反力により押輪３３が割輪３２を介してシール部材３１を押し込み、シール部材３１が圧縮状態に保たれて所定のシール機能を発揮する。

また、ロックリング収容溝２３にはロックリング３７が収容されて挿口５４に外嵌されている。外周突部６０が受口１３の奥側からロックリング３７に係合することによって、挿口５４が受口１３から離脱されるのを防止することができる。

以下に、屈曲部用の管１１の製造方法を説明する。

先ず、図７に示すように、受口軸心１７と管軸心１８とが同一軸心上にあるとともに、受口１３の開口端面２０が管軸心１８に対して直交する管４０を遠心鋳造して製作する（遠心鋳造工程）。

その後、図８に示すように、受口軸心１７が管軸心１８に対して傾斜角度θで傾斜するように受口１３の内周面を切削加工する（切削加工工程）。この際、ボーリングマシン等の工作機械を用いて、管４０に対して切削用の刃具を旋回させながら、受口１３の内周面を切削加工し、ロックリング収容溝２３と環状突部２４と奥端面２２等を全周にわたり形成する。これにより、内面加工前の受口１３を有する管４０から内面加工後の受口１３を有する管１１が製作される。

次に、管１１の挿口１４の外周に外周突部２６を形成する。その後、図９に示すように、管１１を複数のローラ６５上に支持し、ローラ６５を回転駆動させることにより、管軸心１８を中心にして管１１を一方向に回転させながら、管１１の直管部１２の内面にモルタル２９を塗装する。以上により、管１１が製造される。

以上のような製造方法によると、図７に示すように、遠心鋳造工程では、受口軸心１７と管軸心１８とが同一軸心上にある管４０すなわち偏心していない管４０を製造するため、遠心鋳造時の偏心による製造上の不具合の発生を抑制することができる。

その後の切削加工工程において、受口１３の内周面を切削加工するため、管軸心１８に対する受口軸心１７の傾斜角度θを加工時に設定することができる。これにより、異なった値の複数の傾斜角度θ毎に遠心鋳造用の金型を準備する必要は無く、上記遠心鋳造工程では、図７に示すように同じ形状の管４０を生産すれば良いため、生産性が向上する。

次に、屈曲部用の管１１における作用および効果を以下に説明する。

図３に示すように、管１１の受口１３の開口端面２０が管軸心１８に対して直交しているため、開口端面２０が受口軸心１７に直交する場合に比べて、受口１３の最薄肉部位２８の管肉の量が増加し、これに伴って最薄肉部位２８の重さが増加し、受口１３の最厚肉部位２７の重さと最薄肉部位２８の重さとの差が減少する。これにより、管径方向Ｂにおける管軸心１８から管１１の重心Ｇまでの偏心距離ｒが短縮される。

従って、図９に示すように、管１１をローラ６５上に支持し、管軸心１８を中心にして管１１を回転させた際に発生する不均等な遠心力が低減される。これにより、管１１がローラ６５上で振動したりローラ６５上から脱落するのを防止することができる。

尚、本発明に対する参考例として、図１０に、開口端面２０が受口軸心１７に直交する管を示す。この場合、図３に示した上記第１の実施の形態のものと比べて、受口１３の最薄肉部位２８における仮想線で示した部分Ｅに相当する管肉の量が減少するため、最薄肉部位２８の重さも減少し、受口１３の最厚肉部位２７の重さと最薄肉部位２８の重さとの差が増大する。これにより、管径方向Ｂにおける管軸心１８から管の重心Ｇまでの偏心距離ｒが上記第１の実施の形態のものよりも拡大するため、管軸心１８を中心にして管を回転させた際に発生する遠心力が大きくなってしまう。

上記実施の形態では、屈曲部用の管１１の製造方法において、図８に示すように、固定した管４０に対して切削用の刃具を旋回させながら、受口１３の内周面を切削加工し、ロックリング収容溝２３と環状突部２４と奥端面２２等を形成しているが、管軸心１８を中心にして管４０を回転させながら受口１３の内周面をある程度（すなわち最厚肉部位２７と最薄肉部位２８とにおいて共通する切削代分だけ）切削加工し、その後、管４０を固定し、この管４０に対して切削用の刃具を旋回させながら、受口１３の内周面を切削加工して、ロックリング収容溝２３と環状突部２４と奥端面２２等を最終的な形状に形成してもよい。

また、図７に示すように管４０を遠心鋳造して製作する際に、遠心鋳造によって、管４０の受口１３の内周面の形状を、最厚肉部位２７と最薄肉部位２８とにおいて共通する形状に形成し、その後、固定した管４０に対して切削用の刃具を旋回させながら、受口１３の内周面を切削加工し、ロックリング収容溝２３と環状突部２４と奥端面２２等を最終的な形状に形成してもよい。

上記実施の形態では、管１１，５１同士を接合する継手部分３０の構造を図６に示したが、このようなタイプの耐震継手に限定されるものではなく、別のタイプの耐震継手であってもよく、或いは、耐震性を有していないタイプの継手であってもよい。

上記実施の形態では、屈曲部用の管１１の製造方法として、遠心鋳造工程を実施した後、切削加工工程を実施し、さらに、外周突部２６の形成工程とモルタル２９の塗装工程とを実施しているが、これらの工程以外の他の工程を付加してもよい。また、外周突部２６の形成工程とモルタル２９の塗装工程とを実施する際の順序はどちらが先であってもよい。

また、上記実施の形態では、管１１の受口１３に対して直管部１２が長いほど偏心距離ｒが短縮される。このため、先ず、所要の長さよりも長い管１１を製造し、偏心距離ｒが短縮されている状態で、この管１１をローラ６５で支持して回転させながらモルタル２９の塗装等を行い、その後、管１１が所要の長さになるように直管部１２を切断（切管）して短くしてもよい。

１１管
１２直管部
１３受口
１７受口軸心
１８管軸心
２０開口端面
Ｄ１受口の内径
Ｄ２直管部の外径
Ｄ３受口の外径
Ｐ受口軸心と管軸心との交点
θ 傾斜角度

Claims

遠心鋳造により製造され、直管部と、直管部の一端に形成された受口とを有する管であって、
受口の内径の中心を通る受口軸心が直管部の中心を通る管軸心に対して所定の傾斜角度で傾斜し、
受口の開口端面が管軸心に対して直交していることを特徴とする管。
管軸心は直管部と受口との外径の中心を通ることを特徴とする請求項１記載の管。
受口軸心と管軸心との交点が受口の内部に位置していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の管。
直管部の外径と受口の外径との比率が１：１〜１：１．４の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の管。
上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の管の製造方法であって、
受口の開口端面が管軸心に対して直交するとともに、受口軸心と管軸心とが同一軸心上にある管を遠心鋳造する遠心鋳造工程と、
受口軸心が管軸心に対して所定の傾斜角度で傾斜するように受口の内周面を切削加工する切削加工工程とを有することを特徴とする管の製造方法。