JP3543890B2 - 管継手構造 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管、樹脂管、複合材料管等の耐震性能を有する管継手構造に関し、管口径、管内流体、内圧及び敷設環境等の配管条件に依存することなく広く適用可能であって、耐震構造を有する管継手構造に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、高信頼性が要求される比較的管口径の大きい、例えば、100A以上の水道管やガス管では敷設現場において被接続管を突き合わせて溶接接続されている。一方、80A以下ではねじ式のソッケット継手やカップリングで接合するメカニカル継手などが使用されている。
【0003】
これらの管継手方法は現場で管継手作業が煩雑であって施工に熟練を要する場合が多い。又、地中に埋設して使用する管継手では耐震性に優れていることが要求され、しかも水道管やガス導管ではシール性の良好な管継手構造であることが要求されている。
【0004】
メカニカル継手についてそれぞれの用途の基づいて説明する。
図11は、水道管用のメカニカル継手であり、管本体1A,1Bの両端部にはOリング3が設けられ、当接部を覆うようにゴムパッキング4が設けられ、Oリング3とゴムパッキング4を上下ハウジング2a,2bで被覆してボルト5で締結している。管本体1A,1Bは管端部にOリング3が食い込むことにより継手される。
【0005】
図12は、ガス導管用のメカニカル継手であり、管本体1A,1Bの両端部にテーパ面6aを持つ段付部6と直角の段付部7がそれぞれ設けられ、管本体1A,1Bの両端面にOリング9が設けられ、絶縁性ガスケット8を介在させて当接し、テーパ面6aを除き、管端部を絶縁性ガスケット10で被覆して半割状のクランプ11の溝の管本体1A,1Bの両端部を収納して上下クランプ11をボルト締めすることにより継手されている。
【0006】
図13は、消火配管用のグルーブ管継手であるが、本管1A,1Bのそれぞれの端部を覆うようにゴムパッキング12が装着され、上下ハウジング13内にゴムパッキング12が収納され、上下ハウジング13をボルト締めして継手した管継手構造である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図11乃至図13に示した管継手構造は、本管1A,1Bの当接部に上下ハウジングやクランプ等で締め付けて継手する構造である。図11及び図12の管継手構造では、ハウジングやクランプが本管1A,1Bから突出しており、本管1A,1Bに対して継手部の肉厚が厚い。従って、これらの管継手構造体が地中に埋設して使用される場合、この管継手部に繰り返し荷重が作用する場合には破壊が生じるおそれがあり、本管の肉厚に対して管継手部に肉厚比を小さくする必要がある。
【0008】
又、図11の水道管用のメカニカル継手では、Oリング3が本管1A,1Bに食い込み、有効管厚の減少や食い込み部分の変形をもたらし、地震の繰り返し荷重に対して十分な疲労強度が得られない欠点がある。
又、図12のガス導管用のメカニカル継手においても図11と同様な欠点を有するとともに、ガスケット7,8の高分子系材料が介在しており、長期荷重と繰り返し荷重に対する強度や経年劣化等の長期信頼性が低い欠点があり、テーパ面6aとクランプ11のテーパ面との接触が寸法制度によっては締結力が低下するおそれがある。
【0009】
又、図13の消火配管用のグルーブ管継手は、有効管径が減少する欠点があり、継手部の応力集中及び局部的な強度な硬度の上昇があり、地震等の繰り返し荷重に対する十分な疲労強度が得られない欠点がある。
更に、被覆鋼管のように防錆処理のための被覆層を有するものでは、上記のような管本体から張り出した管継手構造では被覆層を形成することは困難であり、改善の余地があった。
【0010】
本発明は、上述のような問題に鑑みなされたものであり、管継手作業が簡便であり、耐震性に優れた管継手構造を提供することを目的とするものである。
又、本発明は、管継手作業が簡便であり、耐震性を有するとともに、防錆処理を施した被覆鋼管に効果的な管継手構造を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項1の発明は、内面に、両側面が各々テーパ状の2つの環状突出部と、これら2つの環状突出部の間に形成され両側面が各々テーパ状の円周溝部を有し、周方向に分割したカップリングを用いて、管体部とその先端に設けられた肉厚管部からなり、前記肉厚管部に、2つの環状突出部と、これら2つの環状突出部の間に形成された円周溝部とを有し、前記2つの環状突出部の前記円周溝部側の両側面を各々テーパ状とし、この両側面の間隔を管軸中心方向に狭くした被接続管どうしを継手する管継手構造であって、前記各被接続管の先端側の前記環状突出部の端面どうしを当接させて、これら端面どうしを当接させた両被接続管の先端側の環状突出部により構成される、両側面が各々テーパ状を呈する環状突出部連結体を、前記カップリングの前記円周溝部に収容して、該円周溝部の両側面と前記環状突出部連結体の両側面とを各々当接させると共に、前記被接続管のそれぞれの円周溝部に前記カップリングの前記各環状突出部を収容し、前記被接続管のそれぞれの円周溝部の両側面と前記カップリングの前記各環状突出部の両側面とを各々当接させて前記被接続管を継手することを特徴とする管継手構造であり、カップリングの内面に形成された円周溝部の山側部(環状突出部)が被接続管のそれぞれの円周溝部に嵌合して収納された継手構造であり、カップリングと被接続管とが一体に構成されている。
【0012】
又、請求項1の発明は、上記の構成に加えて、前記肉厚管部の前記管体部側の前記環状突出部の前記管体部側の側面がテーパ状であることを特徴とする管継手構造であり、被接続管の端部にテーパ状の肉厚部を形成してその肉厚部に円周溝部が形成されており、振動に対する強度が増すとともに、継手部が突出していないので熱収縮性のチューブ等を被覆して防食処理を行うのに有利である。
【0013】
又、請求項2の発明は、請求項1に記載の管継手構造に於いて、前記カップリングの円周溝部と前記肉厚管部の円周溝部とが接触する接触テーパ面の半径方向に対する角度が摩擦角以下であることを特徴とする管継手構造であり、管継手構造であり、カップリングが管端部に強固に固着される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
なお、図1(a)は軸方向断面図であり、図1(b)は円周方向の断面図である。
【0015】
図1に於いて、被接続管20は管体部21とその端部に溶接部Mで接続した肉厚管部22とからなる。テーパ状の肉厚管部22には環状突出部24,25とその狭間にテーパ状の円周溝部23が形成され、円周溝部23の内壁面は接触テーパ面24a,25aが形成されている。被接続管20の継手は、被接続管20を当接させて被接続管20の肉厚管部22に形成された両円周溝部23にカップリング26の環状突出部28に嵌合させて継手されている。
【0016】
カップリング26は、周方向に分割された上下カップリング261 ,262 からなり、カップリング26はその内面にテーパ状の環状突出部28とその間にテーパ状の円周溝部27が形成され、円周溝部27の内壁面が接触テーパ面26aであり、両環状突出部28の外周面、即ち、カップリングの端部円周面が接触テーパ面26bである。なお、この実施形態では周方向に上下に分割されたカップリング261 ,262 で構成されているが、カップリングを周方向に三つ以上に分割して、被接続管20にカップリングを噛み込み合わせるようにしてもよい。
【0017】
この継手構造は、両被接続管20の環状突出部24の端面を当接させて、カップリング261 ,262 を半径方向から押し付けることにより、カップリング261 ,262 の円周溝部27に両環状突出部24を、肉厚管部22に形成された円周溝部23にカップリング26の環状突出部28を嵌合させて継手する構造である。円周溝部27の両内壁面の接触テーパ面26aと、環状突出部24の接触テーパ面24aとが接触し、且つ、カップリング261 ,262 の両端面の接触テーパ面26bと肉厚管部22の環状突出部25の接触テーパ面25aが接触して、カップリング261 ,262 が両被接続管20に強固に嵌合して継手されている。即ち、カップリング261 ,262 と両被接続管20とが一体となった管継手構造であり、継手部に地震等の振動によって異常な負荷が加わらないようになされている。
【0018】
更に、詳細に説明すると、被接続管20の肉厚管部22は肉厚円筒状の鋼材等を切削するか、或いは、型鍛造、鋳造によって製作して、管体部21に先端に溶接する。又、管体部21の先端部をアップセット状態にして形成加工して製造する。被接続管20の肉厚管部22は、その外面の管軸方向に対する勾配を1/3〜1/5とし、肉厚管部22の最大厚さは管体部21の厚さの2〜5倍に、円周溝部23の厚さは、管体部21の厚さの1〜2倍、肉厚管部22の先端の環状突出部24の厚さは管端部の厚さの2〜5倍に設定される。
【0019】
接触テーパ面は、半径方向に対して摩擦角以下、例えば3〜5°に設定することにより、分割されたカップリング261 ,262 相互の連結機構がなくとも組み立て後に、容易に抜け落ちることがなく、強固に固着され、振動等の衝撃や連続的な振動によって被接続管20からカップリング261 ,262 が離脱することがない。
【0020】
このようなカップリングを噛み合わせる形状とすることによって、カップリング20の材料や寸法は、被接続管20の管体部21や肉厚管部22の弾性係数、降伏強度、疲労強度などに基づいて、いかなる負荷モードに対しても管継手部全体として剛性や強度が本管同等以上になるようにすることができる。
【0021】
又、この管継手構造では、カップリング26の円周溝部27と、被接続管20の先端の環状突出部24の長さを調整することによって、カップリング26を肉厚管部22に嵌合した際の被接続管20同志の当接面圧を、被接続管20内の流体の圧力に十分耐え得ることができる。無論、被接続管20同志の接触部にシール部材を介装したり、シール剤を塗布することにより、より高いシール性を得ることができる。
【0022】
以下の実施形態は、上記の特性を兼ね備え、よりそれらの特性を高めたものである。
尚、図2(a)〜図4(a)は軸方向断面図であり、図2(b)〜図4(b)は円周方向の断面図である。
先ず、図2を参照して、本発明の実施形態について説明する。図2は、シール性の高い管継手構造であり、図1と同一部分には同一符号が付与されており、図1と同一部分の説明は省略する。図2に於いて、両被接続管20の何れか一方の接触面には環状溝29が形成され、環状溝29内にOリング等のシール部材30が設けられている。シール部材としてゴム系の材料からなるOリングで継手後に圧縮率が10〜30%となるように寸法に選定されている。両被接続管20の接触部が強固に接触されているとともに、その接触面にシール部材30が設けられているので、シール性が極めて高い管継手構造とすることができる。
【0023】
次に、本発明の他の実施形態について、図3を参照して説明する。
図3の管継手構造に於いて、図2と同一部分には、同一符号が付与されており、同一部分の説明は省略する。図3に於いて、被接続管20の肉厚管部22は、被接続管20の軸方向の長さを短くして、テーパ状の肉厚管部22の最も肉厚の厚い部分がカップリング26に接している。両被接続管20の継手部の外形形状がより滑らかな外観となり、継手部が管体部21とより一体となった構造となるので、継手部の振動モードと管体部21の振動モードとを略同一にすることができる。従って、一層耐震性が向上するとともに、継手部の異常な突出部が解消されるので、管継手部を防食処理する際の収縮チューブや収縮テープの被覆が容易である。
【0024】
図4の実施形態では、カップリング32の形状が図3の実施形態と異なるのみであり、カップリング32の嵌合部の形状は図3と同一であり、同一部分の説明は省略する。
図4の管継手構造では、カップリング32の内面に円周溝部27が形成され、その外面が肉厚管部32のテーパ面31に沿って滑らかな曲面32aを有しており、曲げに対する強度を高めることができる。
【0025】
次に、図5〜図7は、本発明の参考例を示すものであり、同図によって、カップリングの嵌合部の種々参考例について説明する。
尚、図5(a)〜図7(a)は軸方向断面図であり、図5(b)〜図7(b)は円周方向の断面図である。
図5では、カップリング26の両端面と肉厚管部22との接触面25a′,26b′は管軸方向に対して直角に接触している。カップリング261 ,262 は、カップリング26の円周溝部27の接触テーパ面26aが、図1〜図4と同様に、肉厚管部22の環状突出部24の接触テーパ面24aと接触して嵌合している。
【0026】
図6では、カップリング26の一外端面と肉厚管部22との接触面25a′,26b′が管軸方向に対して直角に接触し、カップリング26の他外端面は接触テーパ面26a,25aで接触している。一方、カップリング26の内面の円周溝部27の一方の接触テーパ面26aは、図1〜図4と同様に、肉厚管部22の環状突出部24の一方の接触テーパ面24aと接触しており、他方の円周溝部27の接触面26a′,24a′は、管軸方向に対して直角に接触している。
【0027】
図7では、カップリング26′の内面に円周溝部27が形成され、その両端に断面形状が曲面を有する円周突出部33が形成されている。被接続管22の肉厚管部22にも対応して断面形状が曲面である円周溝34が形成されている。カップリング26′と被接続管20の肉厚管部22との嵌合部が曲面を有するので、部分的に応力の集中が解消される。
【0028】
次に、図8を参照して本発明の他の実施形態について説明する。
同図に於いて、被接続管22の先端の環状突出部24には、それぞれの当接部に環状凹部241 と環状凸部242 が形成されている。両被接続管22を当接する際は、環状凹部241 と環状凸部242 が嵌合しており、カップリング261 ,262 の取付が容易である。他の形状は図1と同様である。なお、環状凹部241 と環状凸部242 とを嵌合させる形状は、上記図1〜図7の実施形態においても適応できることは明らかである。
【0029】
なお、図9は管継手構造の外観図を示している。同図は、管体部21と肉厚管部22が一体となった管継手構造であり、カップリング261 ,262 が嵌合して継手されている。溶接部は図示されていないが、図1,図2,図8の実施形態や、図5〜図7の参考例も同等な外観形状である。
【0030】
次に、図10を参照して、本発明の他の参考例について説明する。
図10に於いて、被接続管22が管体部21に肉厚管部22が溶接され、肉厚管部22には、上下に周方向に分割したカップリング35が嵌合している。肉厚管部22とカップリング35との接触部は、テーパ接触部Aと直角接触部Bが交互に形成されている。テーパ接触部Aと直角接触部Bとが形成されることにより、カップリング35を取り付ける際の位置決めが容易である。又、カップリング35を強固に取り付けることができる。更に、継手された被接続管22は防食処理のための収縮チューブや収縮テープ等による被覆層36が形成されている。
なお、図1〜図4、図8の実施形態や、図5〜図7、図9の参考例においても継手部は滑らかなテーパ状の形状であるので、管本体の防食処理のための被覆層を形成するのに適している。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、管継手部の強度が管体部と同等であるので、大規模な地震に伴う断層変位或いは液状化による地盤の側方流動や浮力によって管路に作用する変位負荷に対して、管路全体として管体部が有する延性強度を十分発揮することができるので、震災時にも管路機能を維持できる耐震性に優れた効果を有する管継手構造である。
【0032】
又、継手に伴う部品点数を少なくすることができるので、施工が簡便なものとなり、コスト、品質管理、維持管理の面で有利である。
又、継手部の外面が滑らかであり、本管外面からの張り出し量も小さいので低く抑えられる。管軸方向の地盤変位を管体部に伝えにくく、管路に発生する歪みが低く抑えられる。
【0033】
又、本発明によれば、現地で管体部を接合するための溶接作業が不要であるため、以下に記載されるような溶接継手による種々の施工工程に関する課題が解決される。先ず、カップリングを組み付けるのみで、被接続管の管継手できるので、熟練作業者が不要である。無論、溶接に必要な溶接用機材、電源やシールドガス等が不要であり、施工能率が高い利点がある。又、溶接工程を行う必要がないので、溶接熱による管材料及び塗覆装材料への影響がなく、防食処理を施した鋼管等に有利である。現地作業環境の制約が少なく、管口径、管内流体、内圧及び敷設環境等の配管条件に依存することなく、又、埋設管として使用する場合、土木掘削量が少ない等の種々の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図2】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図3】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図4】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図5】本発明に係る管継手構造の参考例を示す図である。
【図6】本発明に係る管継手構造の参考例を示す図である。
【図7】本発明に係る管継手構造の参考例を示す図である。
【図8】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図9】本発明に係る管継手構造の実施形態及び参考例を示す外観図である。
【図10】本発明に係る管継手構造の参考例を示す外観図と断面図である。
【図11】従来の管継手構造を示す図である。
【図12】従来の管継手構造を示す図である。
【図13】従来の管継手構造例を示す図である。
【符号の説明】
20 被接続管
21 管体部
22 肉厚管部
31 テーパ面
23 円周溝部
24 環状突出部(25,28)
24a 接触テーパ面(25a,26a,26b)
26 カップリング(261 ,262 ,32,35)
27 円周溝部
28 円周状突出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管、樹脂管、複合材料管等の耐震性能を有する管継手構造に関し、管口径、管内流体、内圧及び敷設環境等の配管条件に依存することなく広く適用可能であって、耐震構造を有する管継手構造に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、高信頼性が要求される比較的管口径の大きい、例えば、100A以上の水道管やガス管では敷設現場において被接続管を突き合わせて溶接接続されている。一方、80A以下ではねじ式のソッケット継手やカップリングで接合するメカニカル継手などが使用されている。
【0003】
これらの管継手方法は現場で管継手作業が煩雑であって施工に熟練を要する場合が多い。又、地中に埋設して使用する管継手では耐震性に優れていることが要求され、しかも水道管やガス導管ではシール性の良好な管継手構造であることが要求されている。
【0004】
メカニカル継手についてそれぞれの用途の基づいて説明する。
図11は、水道管用のメカニカル継手であり、管本体1A,1Bの両端部にはOリング3が設けられ、当接部を覆うようにゴムパッキング4が設けられ、Oリング3とゴムパッキング4を上下ハウジング2a,2bで被覆してボルト5で締結している。管本体1A,1Bは管端部にOリング3が食い込むことにより継手される。
【0005】
図12は、ガス導管用のメカニカル継手であり、管本体1A,1Bの両端部にテーパ面6aを持つ段付部6と直角の段付部7がそれぞれ設けられ、管本体1A,1Bの両端面にOリング9が設けられ、絶縁性ガスケット8を介在させて当接し、テーパ面6aを除き、管端部を絶縁性ガスケット10で被覆して半割状のクランプ11の溝の管本体1A,1Bの両端部を収納して上下クランプ11をボルト締めすることにより継手されている。
【0006】
図13は、消火配管用のグルーブ管継手であるが、本管1A,1Bのそれぞれの端部を覆うようにゴムパッキング12が装着され、上下ハウジング13内にゴムパッキング12が収納され、上下ハウジング13をボルト締めして継手した管継手構造である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図11乃至図13に示した管継手構造は、本管1A,1Bの当接部に上下ハウジングやクランプ等で締め付けて継手する構造である。図11及び図12の管継手構造では、ハウジングやクランプが本管1A,1Bから突出しており、本管1A,1Bに対して継手部の肉厚が厚い。従って、これらの管継手構造体が地中に埋設して使用される場合、この管継手部に繰り返し荷重が作用する場合には破壊が生じるおそれがあり、本管の肉厚に対して管継手部に肉厚比を小さくする必要がある。
【0008】
又、図11の水道管用のメカニカル継手では、Oリング3が本管1A,1Bに食い込み、有効管厚の減少や食い込み部分の変形をもたらし、地震の繰り返し荷重に対して十分な疲労強度が得られない欠点がある。
又、図12のガス導管用のメカニカル継手においても図11と同様な欠点を有するとともに、ガスケット7,8の高分子系材料が介在しており、長期荷重と繰り返し荷重に対する強度や経年劣化等の長期信頼性が低い欠点があり、テーパ面6aとクランプ11のテーパ面との接触が寸法制度によっては締結力が低下するおそれがある。
【0009】
又、図13の消火配管用のグルーブ管継手は、有効管径が減少する欠点があり、継手部の応力集中及び局部的な強度な硬度の上昇があり、地震等の繰り返し荷重に対する十分な疲労強度が得られない欠点がある。
更に、被覆鋼管のように防錆処理のための被覆層を有するものでは、上記のような管本体から張り出した管継手構造では被覆層を形成することは困難であり、改善の余地があった。
【0010】
本発明は、上述のような問題に鑑みなされたものであり、管継手作業が簡便であり、耐震性に優れた管継手構造を提供することを目的とするものである。
又、本発明は、管継手作業が簡便であり、耐震性を有するとともに、防錆処理を施した被覆鋼管に効果的な管継手構造を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項1の発明は、内面に、両側面が各々テーパ状の2つの環状突出部と、これら2つの環状突出部の間に形成され両側面が各々テーパ状の円周溝部を有し、周方向に分割したカップリングを用いて、管体部とその先端に設けられた肉厚管部からなり、前記肉厚管部に、2つの環状突出部と、これら2つの環状突出部の間に形成された円周溝部とを有し、前記2つの環状突出部の前記円周溝部側の両側面を各々テーパ状とし、この両側面の間隔を管軸中心方向に狭くした被接続管どうしを継手する管継手構造であって、前記各被接続管の先端側の前記環状突出部の端面どうしを当接させて、これら端面どうしを当接させた両被接続管の先端側の環状突出部により構成される、両側面が各々テーパ状を呈する環状突出部連結体を、前記カップリングの前記円周溝部に収容して、該円周溝部の両側面と前記環状突出部連結体の両側面とを各々当接させると共に、前記被接続管のそれぞれの円周溝部に前記カップリングの前記各環状突出部を収容し、前記被接続管のそれぞれの円周溝部の両側面と前記カップリングの前記各環状突出部の両側面とを各々当接させて前記被接続管を継手することを特徴とする管継手構造であり、カップリングの内面に形成された円周溝部の山側部(環状突出部)が被接続管のそれぞれの円周溝部に嵌合して収納された継手構造であり、カップリングと被接続管とが一体に構成されている。
【0012】
又、請求項1の発明は、上記の構成に加えて、前記肉厚管部の前記管体部側の前記環状突出部の前記管体部側の側面がテーパ状であることを特徴とする管継手構造であり、被接続管の端部にテーパ状の肉厚部を形成してその肉厚部に円周溝部が形成されており、振動に対する強度が増すとともに、継手部が突出していないので熱収縮性のチューブ等を被覆して防食処理を行うのに有利である。
【0013】
又、請求項2の発明は、請求項1に記載の管継手構造に於いて、前記カップリングの円周溝部と前記肉厚管部の円周溝部とが接触する接触テーパ面の半径方向に対する角度が摩擦角以下であることを特徴とする管継手構造であり、管継手構造であり、カップリングが管端部に強固に固着される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
なお、図1(a)は軸方向断面図であり、図1(b)は円周方向の断面図である。
【0015】
図1に於いて、被接続管20は管体部21とその端部に溶接部Mで接続した肉厚管部22とからなる。テーパ状の肉厚管部22には環状突出部24,25とその狭間にテーパ状の円周溝部23が形成され、円周溝部23の内壁面は接触テーパ面24a,25aが形成されている。被接続管20の継手は、被接続管20を当接させて被接続管20の肉厚管部22に形成された両円周溝部23にカップリング26の環状突出部28に嵌合させて継手されている。
【0016】
カップリング26は、周方向に分割された上下カップリング261 ,262 からなり、カップリング26はその内面にテーパ状の環状突出部28とその間にテーパ状の円周溝部27が形成され、円周溝部27の内壁面が接触テーパ面26aであり、両環状突出部28の外周面、即ち、カップリングの端部円周面が接触テーパ面26bである。なお、この実施形態では周方向に上下に分割されたカップリング261 ,262 で構成されているが、カップリングを周方向に三つ以上に分割して、被接続管20にカップリングを噛み込み合わせるようにしてもよい。
【0017】
この継手構造は、両被接続管20の環状突出部24の端面を当接させて、カップリング261 ,262 を半径方向から押し付けることにより、カップリング261 ,262 の円周溝部27に両環状突出部24を、肉厚管部22に形成された円周溝部23にカップリング26の環状突出部28を嵌合させて継手する構造である。円周溝部27の両内壁面の接触テーパ面26aと、環状突出部24の接触テーパ面24aとが接触し、且つ、カップリング261 ,262 の両端面の接触テーパ面26bと肉厚管部22の環状突出部25の接触テーパ面25aが接触して、カップリング261 ,262 が両被接続管20に強固に嵌合して継手されている。即ち、カップリング261 ,262 と両被接続管20とが一体となった管継手構造であり、継手部に地震等の振動によって異常な負荷が加わらないようになされている。
【0018】
更に、詳細に説明すると、被接続管20の肉厚管部22は肉厚円筒状の鋼材等を切削するか、或いは、型鍛造、鋳造によって製作して、管体部21に先端に溶接する。又、管体部21の先端部をアップセット状態にして形成加工して製造する。被接続管20の肉厚管部22は、その外面の管軸方向に対する勾配を1/3〜1/5とし、肉厚管部22の最大厚さは管体部21の厚さの2〜5倍に、円周溝部23の厚さは、管体部21の厚さの1〜2倍、肉厚管部22の先端の環状突出部24の厚さは管端部の厚さの2〜5倍に設定される。
【0019】
接触テーパ面は、半径方向に対して摩擦角以下、例えば3〜5°に設定することにより、分割されたカップリング261 ,262 相互の連結機構がなくとも組み立て後に、容易に抜け落ちることがなく、強固に固着され、振動等の衝撃や連続的な振動によって被接続管20からカップリング261 ,262 が離脱することがない。
【0020】
このようなカップリングを噛み合わせる形状とすることによって、カップリング20の材料や寸法は、被接続管20の管体部21や肉厚管部22の弾性係数、降伏強度、疲労強度などに基づいて、いかなる負荷モードに対しても管継手部全体として剛性や強度が本管同等以上になるようにすることができる。
【0021】
又、この管継手構造では、カップリング26の円周溝部27と、被接続管20の先端の環状突出部24の長さを調整することによって、カップリング26を肉厚管部22に嵌合した際の被接続管20同志の当接面圧を、被接続管20内の流体の圧力に十分耐え得ることができる。無論、被接続管20同志の接触部にシール部材を介装したり、シール剤を塗布することにより、より高いシール性を得ることができる。
【0022】
以下の実施形態は、上記の特性を兼ね備え、よりそれらの特性を高めたものである。
尚、図2(a)〜図4(a)は軸方向断面図であり、図2(b)〜図4(b)は円周方向の断面図である。
先ず、図2を参照して、本発明の実施形態について説明する。図2は、シール性の高い管継手構造であり、図1と同一部分には同一符号が付与されており、図1と同一部分の説明は省略する。図2に於いて、両被接続管20の何れか一方の接触面には環状溝29が形成され、環状溝29内にOリング等のシール部材30が設けられている。シール部材としてゴム系の材料からなるOリングで継手後に圧縮率が10〜30%となるように寸法に選定されている。両被接続管20の接触部が強固に接触されているとともに、その接触面にシール部材30が設けられているので、シール性が極めて高い管継手構造とすることができる。
【0023】
次に、本発明の他の実施形態について、図3を参照して説明する。
図3の管継手構造に於いて、図2と同一部分には、同一符号が付与されており、同一部分の説明は省略する。図3に於いて、被接続管20の肉厚管部22は、被接続管20の軸方向の長さを短くして、テーパ状の肉厚管部22の最も肉厚の厚い部分がカップリング26に接している。両被接続管20の継手部の外形形状がより滑らかな外観となり、継手部が管体部21とより一体となった構造となるので、継手部の振動モードと管体部21の振動モードとを略同一にすることができる。従って、一層耐震性が向上するとともに、継手部の異常な突出部が解消されるので、管継手部を防食処理する際の収縮チューブや収縮テープの被覆が容易である。
【0024】
図4の実施形態では、カップリング32の形状が図3の実施形態と異なるのみであり、カップリング32の嵌合部の形状は図3と同一であり、同一部分の説明は省略する。
図4の管継手構造では、カップリング32の内面に円周溝部27が形成され、その外面が肉厚管部32のテーパ面31に沿って滑らかな曲面32aを有しており、曲げに対する強度を高めることができる。
【0025】
次に、図5〜図7は、本発明の参考例を示すものであり、同図によって、カップリングの嵌合部の種々参考例について説明する。
尚、図5(a)〜図7(a)は軸方向断面図であり、図5(b)〜図7(b)は円周方向の断面図である。
図5では、カップリング26の両端面と肉厚管部22との接触面25a′,26b′は管軸方向に対して直角に接触している。カップリング261 ,262 は、カップリング26の円周溝部27の接触テーパ面26aが、図1〜図4と同様に、肉厚管部22の環状突出部24の接触テーパ面24aと接触して嵌合している。
【0026】
図6では、カップリング26の一外端面と肉厚管部22との接触面25a′,26b′が管軸方向に対して直角に接触し、カップリング26の他外端面は接触テーパ面26a,25aで接触している。一方、カップリング26の内面の円周溝部27の一方の接触テーパ面26aは、図1〜図4と同様に、肉厚管部22の環状突出部24の一方の接触テーパ面24aと接触しており、他方の円周溝部27の接触面26a′,24a′は、管軸方向に対して直角に接触している。
【0027】
図7では、カップリング26′の内面に円周溝部27が形成され、その両端に断面形状が曲面を有する円周突出部33が形成されている。被接続管22の肉厚管部22にも対応して断面形状が曲面である円周溝34が形成されている。カップリング26′と被接続管20の肉厚管部22との嵌合部が曲面を有するので、部分的に応力の集中が解消される。
【0028】
次に、図8を参照して本発明の他の実施形態について説明する。
同図に於いて、被接続管22の先端の環状突出部24には、それぞれの当接部に環状凹部241 と環状凸部242 が形成されている。両被接続管22を当接する際は、環状凹部241 と環状凸部242 が嵌合しており、カップリング261 ,262 の取付が容易である。他の形状は図1と同様である。なお、環状凹部241 と環状凸部242 とを嵌合させる形状は、上記図1〜図7の実施形態においても適応できることは明らかである。
【0029】
なお、図9は管継手構造の外観図を示している。同図は、管体部21と肉厚管部22が一体となった管継手構造であり、カップリング261 ,262 が嵌合して継手されている。溶接部は図示されていないが、図1,図2,図8の実施形態や、図5〜図7の参考例も同等な外観形状である。
【0030】
次に、図10を参照して、本発明の他の参考例について説明する。
図10に於いて、被接続管22が管体部21に肉厚管部22が溶接され、肉厚管部22には、上下に周方向に分割したカップリング35が嵌合している。肉厚管部22とカップリング35との接触部は、テーパ接触部Aと直角接触部Bが交互に形成されている。テーパ接触部Aと直角接触部Bとが形成されることにより、カップリング35を取り付ける際の位置決めが容易である。又、カップリング35を強固に取り付けることができる。更に、継手された被接続管22は防食処理のための収縮チューブや収縮テープ等による被覆層36が形成されている。
なお、図1〜図4、図8の実施形態や、図5〜図7、図9の参考例においても継手部は滑らかなテーパ状の形状であるので、管本体の防食処理のための被覆層を形成するのに適している。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、管継手部の強度が管体部と同等であるので、大規模な地震に伴う断層変位或いは液状化による地盤の側方流動や浮力によって管路に作用する変位負荷に対して、管路全体として管体部が有する延性強度を十分発揮することができるので、震災時にも管路機能を維持できる耐震性に優れた効果を有する管継手構造である。
【0032】
又、継手に伴う部品点数を少なくすることができるので、施工が簡便なものとなり、コスト、品質管理、維持管理の面で有利である。
又、継手部の外面が滑らかであり、本管外面からの張り出し量も小さいので低く抑えられる。管軸方向の地盤変位を管体部に伝えにくく、管路に発生する歪みが低く抑えられる。
【0033】
又、本発明によれば、現地で管体部を接合するための溶接作業が不要であるため、以下に記載されるような溶接継手による種々の施工工程に関する課題が解決される。先ず、カップリングを組み付けるのみで、被接続管の管継手できるので、熟練作業者が不要である。無論、溶接に必要な溶接用機材、電源やシールドガス等が不要であり、施工能率が高い利点がある。又、溶接工程を行う必要がないので、溶接熱による管材料及び塗覆装材料への影響がなく、防食処理を施した鋼管等に有利である。現地作業環境の制約が少なく、管口径、管内流体、内圧及び敷設環境等の配管条件に依存することなく、又、埋設管として使用する場合、土木掘削量が少ない等の種々の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図2】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図3】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図4】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図5】本発明に係る管継手構造の参考例を示す図である。
【図6】本発明に係る管継手構造の参考例を示す図である。
【図7】本発明に係る管継手構造の参考例を示す図である。
【図8】本発明に係る管継手構造の実施形態を示す図である。
【図9】本発明に係る管継手構造の実施形態及び参考例を示す外観図である。
【図10】本発明に係る管継手構造の参考例を示す外観図と断面図である。
【図11】従来の管継手構造を示す図である。
【図12】従来の管継手構造を示す図である。
【図13】従来の管継手構造例を示す図である。
【符号の説明】
20 被接続管
21 管体部
22 肉厚管部
31 テーパ面
23 円周溝部
24 環状突出部(25,28)
24a 接触テーパ面(25a,26a,26b)
26 カップリング(261 ,262 ,32,35)
27 円周溝部
28 円周状突出部
Claims (2)
- 内面に、両側面が各々テーパ状の2つの環状突出部と、これら2つの環状突出部の間に形成され両側面が各々テーパ状の円周溝部を有し、周方向に分割したカップリングを用いて、管体部とその先端に設けられた肉厚管部からなり、前記肉厚管部に、2つの環状突出部と、これら2つの環状突出部の間に形成された円周溝部とを有し、前記2つの環状突出部の前記円周溝部側の両側面を各々テーパ状とし、この両側面の間隔を管軸中心方向に狭くした被接続管どうしを継手する管継手構造であって、
前記各被接続管の先端側の前記環状突出部の端面どうしを当接させて、これら端面どうしを当接させた両被接続管の先端側の環状突出部により構成される、両側面が各々テーパ状を呈する環状突出部連結体を、前記カップリングの前記円周溝部に収容して、該円周溝部の両側面と前記環状突出部連結体の両側面とを各々当接させると共に、
前記被接続管のそれぞれの円周溝部に前記カップリングの前記各環状突出部を収容し、前記被接続管のそれぞれの円周溝部の両側面と前記カップリングの前記各環状突出部の両側面とを各々当接させて前記被接続管を継手するように構成すると共に、
前記肉厚管部の前記管体部側の前記環状突出部の前記管体部側の側面がテーパ状であるように構成した、
ことを特徴とする管継手構造。 - 請求項1に記載の管継手構造に於いて、前記カップリングの円周溝部と前記肉厚管部の円周溝部とが接触する接触テーパ面の半径方向に対する角度が摩擦角以下であることを特徴とする管継手構造。
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