JP4140931B2 - 差込み式管継手 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、管端にねじを切ることなく管を差込むことで接続することができる差込み式管継手に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、水道および温水配管等において鋼管あるいは樹脂ライニング鋼管を接続する管継手としては、ねじ込み式あるいはナット等を用いたメカニカル式のものであったから、ねじ切り作業や部品の組み込み作業が必要となり施工性が悪かった。そこで、管を差込むだけ、または管を差し込みその後簡単な操作を行うだけで接続できる差込み式の管継手も提案されている。
【0003】
例えば、特開平4-203688号公報に開示された差込み式管継手がある。このものは図7に示すように、管継手本体7の端部内周面にテーパ内面711を有する凹溝71を形成し、ここに半径方向に拡縮自在な抜け止め用割リング72を収容し、更にその奥側に凹溝73を形成してここには管外面に圧接する環状パッキン74を収容している。管継手本体7の内周面には合成樹脂を射出成形して作った管端防食コア75が取り付けられている。この管端防食コア75は、ライニング鋼管Pの内面のライニング層P1に接触あるいはそれと小さな間隙を持って対向している筒状水密部751を持っており、その外周面には、ライニング鋼管Pの内面に弾性的に接する複数のひだ部が形成されている。このひだ部の間にある環状溝にOリング752を装着してある。
【0004】
ライニング鋼管Pが同図に示すように管継手の開口から挿入差込まれると、管継手本体7のテーパ内面711を有する凹溝71に収容されている抜け止め用割リング72をライニング鋼管の端面によって拡径して、管が内部に入っていき、更に入っていくと、凹溝73に収容されている環状パッキン74と管の外周が擦れながら入っていく。更に、奥に入ると筒状水密部751に嵌着されているOリング752に管のライニング層が接触して、その後管継手本体7あるいは管端防食コア75にある当接面に突き当たって止まる。このように管が管継手に挿入されると、テーパ内面711を有する凹溝71に収容されている抜け止め用割リング72が管の外周に食い込む。管が抜けようとすると、前記テーパ内面の内径の狭まった個所に抜け止め用割リング72は移動しようとするので、抜け止め用割リング72の径が狭められ管の外周面に割リングが食い込むことになって、管の抜けるのを防ぐ。
【0005】
ライニング鋼管Pの内面ライニング層P1と管端防食コア75の間に筒状水密部751があり、これの端部にはOリング752がその間に嵌められている。しかし、管内径寸法のバラツキがあることと管端防食コア75は合成樹脂で成形されているために、管内の流体に大きな圧力がかかったときには、内部の流体が管端防食コアと管との隙間から漏れて環状パッキン74のところまでいくことがあるので、環状パッキン74でのシールが重要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ライニング鋼管Pをこのような差込み式防食管継手に差込んだ接続構造の場合、漏れ試験は、水圧で0〜5MPaで行われる。前記環状パッキン74のところでの漏れを防ぐことは、この接続時にパッキンに与えられる変形、すなわちパッキン圧縮率を大きくすることで確保することができる。
【0007】
ところが、ライニング鋼管を差込み式防食管継手に差込み接続する作業は建物の建築現場で行うことが多く、また接続作業に工具を使用しないで行うことが望ましい。この接続作業のハンドリングを容易にするには、ライニング鋼管の差込み式防食管継手への挿入するときの力はできるだけ小さいことが好ましい。ライニング鋼管をこのような管継手に挿入するときに、まず抜け止め用割リングに挿入されたときに大きな抵抗があり、それを乗り越えた後それを通過するときでもある程度の抵抗を受ける。次に、環状パッキンと接触することによる抵抗があり、更に、ライニング層がOリングと接触することによる抵抗がある。これらの抵抗は、呼び径30A(口径30mmに相当する)のライニング鋼管を使用する場合で、例えば各々次のようになる。すなわち、抜け止め用割リングに挿入されたときに約5Kg,その後の通過時に約4Kg、環状パッキンとの接触によって約5.5〜約8Kg、Oリングとの接触によって約3Kgの抵抗がある。このように環状パッキンによる挿入抵抗が最も大きいので、最大必要とする挿入力(トータルの挿入力ではなく挿入過程の個々の場所での力)を約10Kg程度、あるいはそれ以下にするためには、環状パッキンとの接触による抵抗をできるだけ下げる必要がある。環状パッキンによるこの抵抗を小さくするにはパッキン圧縮率を小さくしなければならない。
【0008】
一方、管を差込み式防食管継手などに接続する前には、管の切断、切断面の内外周の面取りおよび抜け止め用割リングを入れ込むための環状溝を作るなどの加工を管に施すことが必要である。管にこれらの加工を施す際に管を固定するのにパイプバイスを使うことが多いが、バイスの歯によって管の表面に0.1〜0.3mm程度の深さの傷が付くことが多い。また、これらの作業の途中または運搬作業などによっても同様に管表面に傷が付くことがあり、このように表面に傷の付いた管を使用して、その傷のところに環状パッキンが接触することになっても、パッキンの圧縮率を大きくすれば、傷の付いたところからの水漏れを防ぐことができる。しかし、パッキン圧縮率を大きくすれば上に述べたように、差込み式防食管継手に管を挿入するときのパッキンによる抵抗が大きくなるので、管の挿入力が大きくなり作業性が悪くなったり、挿入自体が困難になる。
【0009】
そこで、本発明では、管の外周面に傷が付いていても、パッキンの圧縮率を大きくすることなく、水漏れを防ぐことができて管の挿入が容易な差込み式管継手を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の差込み式管継手は、管継手本体の端部内面に、管端部外面に食い込んで管と管継手とを締結固定する抜け止め用部材を設け、かつその奥側に管端部外面に圧接して管外面と管継手との間をシールする環状パッキンを設けたもので、この環状パッキンは内面側にリップ状シール部を有するとともに、このリップ状シール部の管と当接する面に環状の突条を有する。前記管継手本体の内周面に形成した内部樹脂被覆層と、そこから端部に向かって延出した筒状コアを持って、前記管継手本体と内部樹脂被覆層および筒状コアとの間に管端差込み部が形成されている。更に、前記抜け止め用部材は、管を受け入れる側にテーパが付いていてその反対側に内径先端から軸にほぼ垂直な平面を持ち、前記管端部外面に形成した環状溝に嵌着する。
【0011】
本発明の差込み式管継手において、前記筒状コアが、前記環状パッキンよりも外側に延びて、前記環状パッキンよりも外側に管内面パッキンを装着した凹溝を持っていることもできる。
【0012】
前記環状パッキンは内面側に軸方向に少なくとも2列に並んだリップ状シール部を有するとともに、その少なくとも1つのリップ状シール部の管と当接する面に環状の突起を有することができる。
【0013】
また、前記環状の突条は自由状態での高さが、管と当接する面から0.2〜1.0mmであることが好ましい。さらに望ましくは0.2〜0.5mm程度である。尚、この突条はリップ状シール部から突出させて形成するのが一般的であるが、前後に環状凹溝を形成することによって突条を形成することもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の差込み式管継手の実施態様についてコア内蔵形の差し込み式防食管継手を例にとって以下図面を参照しながら説明する。図1は、差込み式防食管継手の実施態様について上半分を断面で示す側面図であり、図2は、その管継手に用いる環状パッキンの拡大断面図で、図3は、その環状パッキンの要部を更に拡大して示す断面図である。図4(A)は、本発明における環状パッキンとライニング鋼管との接触状況を説明する縦断面図の一部であり、図4(B)はその横断面図の一部である。図5(A)は、比較例の環状パッキンとライニング鋼管との接触状況を説明する縦断面図の一部であり、図5(B)はその横断面図の一部である。図6は、差込み式管継手の他の実施態様について上半分を断面で示す側面図である。
【0015】
図1において、1は金属製(例えば可鍛鋳鉄製)の管継手本体を示し、内面には図のように本体端部10側から抜け止め用部材、本例では割リング3を収容する第1の凹溝11と管外面を水密シールするための環状パッキン4を収容する第2の凹溝12をそれぞれ形成しており、中央部には凹部13が設けてある。ただし、この凹部13は凸部あるいは円周上に断続的な凸部を設けたものであってもよい。また本例の継手はソケットを示しているが、これはエルボやチーズあるいは片側にねじ接続部や電気融着接続部を備えた管継手であってもよい。
【0016】
継手本体1の中央部内部には耐水性樹脂(例えば、硬質塩化ビニル、ポリブテン、架橋ポリエチレン等)の内部樹脂被覆層20を形成し、同時に端部側に向かって延長する筒状のコア21を一体的に成形している。これらによって内部樹脂被覆層20と筒状コア21との間にライニング鋼管Pの端部を収容する管端差込み部24を形成している。ここで筒状コア21の長さは、少なくとも第2の凹溝に嵌められている環状パッキン4よりも外側に延ばし、ここにコア圧接シール部を設ける。
【0017】
本例では環状パッキン4と抜け止め用割リング3のほぼ中間位置に管内面パッキン5(以下、Oリングを例にとる。)を装着する凹溝23を設けている。なお、凹溝23部分を除いたコア21の外径面22はライニング鋼管Pの内径よりも若干小径となしこれらの間に隙間ができるようにして管の挿入をし易くしている。接続されるライニング鋼管Pには、鋼管部分の内面にポリエチレン粉体樹脂P1をライニングしたポリエチレン粉体ライニング鋼管と、内面にポリエチレン粉体樹脂よりも厚い塩化ビニル樹脂P1をライニングした塩ビライニング鋼管がある。この隙間の大きさはポリエチレン粉体ライニング鋼管の場合0.7mm程度、塩ビライニング鋼管の場合0.2mm程度である。
【0018】
抜け止め用部材3(以下、割リングという。)は、本例では硬質金属製(例えば、ばね鋼製)のリングの一部分を切り離してばね性を持たせたもので断面はほぼ三角形状をしており、予め凹溝11内に拡縮可能に収容している。割リング3は、管を受け入れる側にテーパが付いていてその反対側は内径先端から軸にほぼ垂直な平面になっているのが好ましい。管を押し込むと割リングのテーパ面が半径方向に押されて、その力で拡径して管の通過を許容するが、その内径側の先端が管の外周面に食い込み管の引き抜けを防ぐようになっている。管の外周面のこの割リング3に対応する位置に環状溝(図示せず)を作っておくと、割リング3はこの環状溝に嵌着することになる。この環状溝の管端側の壁を平面すなわち管軸に対してほぼ垂直の壁にしておき、この壁に対向する壁は環状溝の底に向かってテーパを付けておくことは好ましいことである。このような環状溝を付けておくことによって環状溝に嵌着した割リング3は、環状溝の管軸にほぼ垂直になった壁に当接するので、容易に管が抜けないようにすることができる。
【0019】
尚、本例のような割リング3の代わりに菊座金形やコイルスプリング形あるいはその他構造の抜け止め用部材を用いてもよい。
環状パッキン4およびOリング5は、耐水性ゴム(例えば、EPDM,SBR等)からなり、環状パッキン4は、第2の凹溝12内に予め装着されている。環状パッキン4の内径面側にはリップ状のシール部41を設けている。このようにリップ状シール部41を設けることによってシール性の向上を図っている。このリップ状シール部41は、図6に示す他の実施例にあるように複数のものを軸方向に並べて設けてもよい。このようにリップ状シール部41を設けることによって、管が傾いて外面が離れる方向に変位してもリップ部が追随してシールできるようにしている。また複数状のリップ状シール部構造とすることによってラビリンス効果によって一層高いシール性能が得られる。
【0020】
さらに、環状パッキン4のリップ状シール部41の管と当接する面に環状の突条42を設けている。図2、3で管は右側から環状パッキン4内に挿入されてリップ状シール部41を左上方向に押し上げるので、リップ状シール部41の右側のテーパ内面が管の外周面と当接することになる。この面に環状の突条42が付けられている。この突条は挿入された管に付く虞のある小さな傷の深さよりも少し大きい高さを持っていればよい。管の運搬途中や管端部を加工するときにパイプバイスで締め付けたときに、バイスの歯で付く小さな傷の深さはおよそ0.1〜0.3mm程度なので、この突条の自由状態での高さtは0.2〜1.0mmとしておくとよい。因みに本例では0.5mmとしている。
【0021】
管の外周面に、突条に比して極めて大きな傷が付いたときには、前に説明したリップ状シール部41がその傷に入り込んでシールすることができるが、極めて小さな傷が付いた場合には、リップ状シール部41だけでは、その小さな傷の上に棚が吊られたようになって、その傷を塞ぐことができない。そこで、小さな厚さを持った突条42をリップ状シール部41の管の外周面と当接する面に設けておくとリップ状シール部41の入って行くことのできない小さな傷を塞ぐことができる。
【0022】
今、管の外周面上に、軸方向の長さはかなりあるが、幅の狭い傷が付いた場合を考える。この傷の付いたライニング鋼管と環状パッキンとの接触状況を説明する図が、図4と5である。図4は本発明の差込み式管継手の場合で、図4(A)は縦断面図の一部で図4(B)はその横断面図の一部である。図5は比較例として突条のない環状パッキンを使用している差込み式管継手の場合で、図5(A)は縦断面図の一部で図5(B)はその横断面図の一部である。
【0023】
図5の比較例においては、幅の小さな傷をリップ状シール部41がまたいでしまっているので、傷6とシール部41の間の空孔が塞がらないので漏れが生じる。パッキン圧縮率を増大していくと、環状パッキンあるいはそのリップ状シール部が変形してこのような小さな傷をも塞いでしまうので漏れを防ぐことができる。しかし、そのようにパッキン圧縮率を上げることは管の挿入力を上げることになるので好ましくない。これに比して、図4の本発明の例においては突条が管外周面に付いた小さな傷の中に入り込んでそれを塞いでいる。本発明においてはパッキン圧縮率を通常にしておいても、このように小さな傷を塞ぐことができるので、管の差込み力をそれ程大きくしなくともよい。
【0024】
図6に示す本発明の他の実施例においては環状パッキンに管軸方向に並んだ2条のリップ状シール部がある。これらの内少なくとも一条のリップ状シール部に突条を付けると本発明の効果が生じる。リップ状シール部は3本以上並んでいてもよいが、本数が増えると必然的に管挿入力が増えるので、多くとも3本程度にしておくことが望ましい。
【0025】
【実施例】
呼び径30Aのライニング鋼管の端部外周面に傷を付けたものおよびそれに接続できる図1に示すような本発明のソケット型をした差込み式防食管継手を用いて、その管挿入力の測定とその接続したものの漏れ試験を行った。また比較のために、突条のない環状パッキンを用いた差込み式防食管継手を並行して用いて試験を行った。
【0026】
表1に管挿入力の比較試験を示している。パッキンの圧縮率を18.2%から23.6%まで変えた場合、管挿入力は、本発明の突条のある場合、比較例の突条のない場合ともに管挿入力は上昇している。しかしながら、突条のない場合はパッキン圧縮率を最高の23.6%に上げないと漏れ性能を満足しない。対して突条のある場合はパッキン圧縮率は最低の18.2%でも充分漏れ性能をクリアーできる。すなわち、突条がある場合の方が漏れ性能を満足して管挿入力を小さく抑えることができるということになる。本例の場合漏れ止め性能は同等でも管挿入力は0.5〜2.0Kgは少なくてもよいものである。
【0027】
【表1】
【0028】
次に、同じサイズの管と差込み式防食管継手を用いて管表面に種々の傷を付けたものについて、環状パッキンのリップ状シール部に突条を付けたものを使用している本発明の管継手と、突条の付いていないものを使用している比較例の管継手について、シール性能を水圧試験により調べた。水圧試験は水圧を0から5MPaまで上げて漏れの有無を調べた。
【0029】
【表2】
【0030】
注) X寸法:最長傷の端部から管端までの長さ
水圧による漏れ試験結果を表2に示す。試験結果のところで、「○」を入れてあるものは、5MPaまで漏れの観察されなかったものであり、数値の入っているものはその圧力で漏れが観察されたものである。
【0031】
この結果から明らかなように、本発明の突条ありのものは、パッキン圧縮率の低い場合でも漏れは一切発生しなかった。これに対して、突条のない比較例においては、1.0MPa以下で漏れが生じるものがあった。
【0032】
これらの試験結果から突条付の環状パッキンを用いた本発明の差込み式防食管継手においては、傷の付いた管でもパッキン圧縮率が小さい場合でも、漏れの発生を防ぐことができることがわかった。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の差込み式防食管継手では、管の外周に傷が付いていてもパッキンの圧縮率を特に上げなくとも水漏れを防ぐことができる。そのために、管を接続するときの管の挿入力をあまり大きくする必要がなく、作業性のよいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の差込み式管継手の実施態様について上半分を断面図で示す側面図である。
【図2】本発明の差込み式管継手の実施態様に用いる環状パッキンの拡大断面図である。
【図3】図2の環状パッキンの要部を更に拡大して示す断面図である。
【図4】本発明における環状パッキンとライニング鋼管との接触状況を説明する図であり、図4(A)は、その縦断面図の一部であり、図4(B)はその横断面図の一部である。
【図5】比較例の環状パッキンとライニング鋼管との接触状況を説明する図であり、図5(A)は、その縦断面図の一部であり、図5(B)はその横断面図の一部である。
【図6】本発明の差込み式管継手の他の実施態様について上半分を断面図で示す側面図である。
【図7】従来の差込み式防食管継手の上半分を断面図で示す側面図である。
【符号の説明】
1 管継手本体
10 本体端部
11 第1の凹溝
12 第2の凹溝
13 凹部
20 内部樹脂被覆層
21 筒状コア
22 外径面
23 凹溝
24 管端差込み部
3 抜け止め用部材(割リング)
4 環状パッキン
41 リップ状シール部
42 突条
5 Oリング(管内面パッキン)
6 傷
7 管継手本体
71 凹溝
711 テーパ内面
72 抜け止め用割リング
73 凹溝
74 環状パッキン
75 管端防食コア
751 筒状水密部
752 Oリング
P ライニング鋼管
P1 樹脂(ライニング層)
Claims (4)
- 管継手本体の端部内面に、管端部外面に食い込んで管と管継手とを締結固定する抜け止め用部材を設け、
かつその奥側に管端部外面に圧接して管外面と管継手との間をシールする環状パッキンを設けたもので、
この環状パッキンは内面側にリップ状シール部を有するとともに、このリップ状シール部の管と当接する面に環状の突条を有し、
前記管継手本体の内周面に形成した内部樹脂被覆層と、そこから端部に向かって延出した筒状コアを持って、前記管継手本体と内部樹脂被覆層および筒状コアとの間に管端差込み部が形成されており、
前記抜け止め用部材は、管を受け入れる側にテーパが付いていてその反対側に内径先端から軸にほぼ垂直な平面を持ち、前記管端部外面に形成した環状溝に嵌着することを特徴とする差込み式管継手。 - 前記筒状コアが、前記環状パッキンよりも外側に延びて、前記環状パッキンよりも外側に管内面パッキンを装着した凹溝を持っていることを特徴とする請求項1記載の差込み式管継手。
- 前記環状パッキンは内面側に軸方向に少なくとも2列に並んだリップ状シール部を有するとともに、その少なくとも1つのリップ状シール部の管と当接する面に環状の突条を有することを特徴とする請求項1あるいは2記載の差込み式管継手。
- 前記環状の突条の自由状態での高さが、管と当接する面から0.2〜1.0mmであることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の差込み式管継手。
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