JP4176854B2 - 止水装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ケーブル管路の内壁とケーブルとの間を液密にシールすることにより、ケーブル管路に沿った水の移動(走水)を防止する止水装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ケーブル管路内においてケーブルを敷設するときに、ケーブル管路の内壁とケーブルとの間を液密にシールすることにより、ケーブル管路に沿った水の移動(走水)を防止する止水装置が使用されている。
図1は、そのような止水装置の装着状態の一例を示す断面図である。
図1において、1はコンクリートからなるマンホール壁、2は、マンホール壁1を貫通して地中側(紙面の右側)に伸びる鋼管、3は、鋼管2内に敷設されているケーブル、4は、鋼管2の端部をマンホール壁1の貫通孔にガイドするための樹脂管、5は、鋼管2の内部に装着された止水装置である。この止水装置5は、鋼管2の内壁とケーブル3との間を液密にシールすることにより、マンホールの内部(紙面の左側)から鋼管2内への走水、さらに、鋼管2内からマンホールの内部への走水を防止するものである。
【0003】
図2(イ)は、図1に示した止水装置5の正面図であり、図2(ロ)は、(イ)におけるX−X断面図である。
この止水装置5は、円柱形状のゴムパッキン6と、このゴムパッキン6の両端面に配設されたリング状の押圧板(7,8)と、締付ボルト9とを備えてなる。
止水装置5を構成するゴムパッキン6および押圧板(7,8)には、それぞれ、ケーブル用の貫通孔(61,71,81)と、締付ボルト用の貫通孔(62,72,82)とが形成され、これらのうち、押圧板8に形成されている貫通孔82はネジ孔になっている。そして、貫通孔(62,72,82)には締付ボルト9が挿入され、この締付ボルト9は、貫通孔82(ネジ孔)に螺合されている。
【0004】
図2に示したような構成の止水装置5を鋼管2内に装着し、この止水装置5の貫通孔(61,71,81)にケーブル3を挿入した後、締付ボルト9を締め付けると、押圧板(7,8)の間隔が狭められ、ゴムパッキン6が軸方向の圧縮荷重を受けて半径方向に膨張する。これにより、ゴムパッキン6の外周面が鋼管2の内壁を圧接するとともに、ゴムパッキン6の貫通孔62の内面がケーブル3の外周面を圧接する。
【0005】
ここに、鋼管2に装着されたゴムパッキン6の耐圧性(止水することができる水圧p〔kgf/cm2 〕)としては、鋼管2の内径およびゴムパッキン6の外径(圧縮時)をD〔cm〕、ゴムパッキン6の長さ(圧縮時)をL〔cm〕、ゴムパッキン6の圧縮弾性率をσ〔kgf/cm2 〕、ゴムパッキン6の外周面と鋼管2の内壁との摩擦係数をμ〔−〕とすると、下記式(1)により求めることができる。そして、この式(1)から、ゴムパッキンによる耐圧性は、その外径Dが大きいほど小さく、その長さLが大きいほど大きいことが理解される。
【0006】
【数1】
Figure 0004176854
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図3は、ケーブルを敷設するための鋼管がマンホール壁に取り付けられている状態を示す断面図であり、この図3において、91はマンホール壁、92は鋼管、92Aは鋼管92の端面、93は樹脂管である。
図3に示す鋼管92は、マンホール壁91を貫通するものではなく、その端面92Aは、マンホール壁91を貫通する樹脂管93内に位置している。
このような状態で取り付けられている鋼管92は、図1に示したような状態、すなわち、その端面がマンホール壁の開口位置とほぼ一致しているような状態で取り付けられている鋼管(鋼管2)と比較して、自由度が大きく、地盤沈下などによって受ける影響(ストレス)が小さい点で有利である。
【0008】
しかして、図3に示すような状態で、マンホール壁91に鋼管92が取り付けられている場合において、止水装置の装着態様としては、図4(イ)に示すように、止水装置95を鋼管92の内部に装着する態様、図4(ロ)に示すように、止水装置96を樹脂管93の内部に装着する態様が考えられる。
【0009】
しかしながら、図4に示すようにして装着された止水装置(95,96)では、十分な耐圧性(高い水圧条件下における止水性能)を発揮することができず、耐圧性が要求される場所(例えば、深さが30m以上の地中領域)において使用することができないという問題がある。
【0010】
すなわち、図4(イ)に示したように、鋼管92の内部に止水装置95を装着する場合には、鋼管92と樹脂管93との接触面97におけるシール性が不十分となり、この接触面97を通って、地中側(鋼管92の外部)からの水がマンホールの内部に浸入することがある。また、マンホール内部側から鋼管92の内部に止水装置95を装着する作業はきわめて困難である。
また、図4(ロ)に示したように、樹脂管93の内部に止水装置96を装着する場合には、当該止水装置96を構成するゴムパッキン96Gの長さ(軸方向の長さ)を十分に長くすることができないために、十分な耐圧性(例えば5kg/cm2 )を発揮することができない。
【0011】
本発明は、以上のような事情に基いてなされたものである。
本発明の第1の目的は、優れた耐圧性(例えば5kg/cm2 の水圧条件下でも止水することができる程度の耐圧性)を有し、ケーブル管路の内壁とケーブルとの間を確実にシールすることができる、止水性能に優れた止水装置を提供することにある。
本発明の第2の目的は、ケーブル管路の内壁に段差が形成されていても、当該内壁とケーブルとの間を液密にシールすることができる止水装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、ケーブルを敷設するために使用される鋼管がマンホール壁を貫通しておらず、しかも、マンホール内部側におけるマンホール壁の開口面と前記鋼管の端面との間の距離が短い場合であっても、マンホール内部側と、地中側(鋼管の内部および外部)との間における水の移動(走水)を確実に防止することができる止水装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の止水装置は、ケーブル管路内に装着される止水装置であって、
共通の中心軸を有する大径円柱部(10A)および小径円柱部(10B)から構成され、少なくとも1つのケーブル用貫通孔(11)と、少なくとも2つの締付ボルト用貫通孔(12)とが前記中心軸と平行に形成されており、
大径円柱部および小径円柱部の各々は、当該円柱部を軸方向に沿って分割した場合に、外側のリングの硬度および内側のリングの硬度が、中央のリングの硬度より高いものであるゴムパッキン(10)と、
このゴムパッキン(10)を挟持するように、その両端面に配設された押圧板(21,22)と、
これら押圧板(21,22)の間隔を狭めることにより、前記ゴムパッキン(10)に圧縮力を付加する締付手段(31,32)とを備えてなり、
鋼管(92)の端面(92A)がマンホール壁(91 ) を貫通する樹脂管(93)内に位置されて構成されたケーブル管路に対し、前記大径円柱部(10A)の外周面が樹脂管(93)の内壁に当接されると共に、小径円柱部(10B ) の外周面が鋼管(92)の内壁に当接されることを特徴とする。
【0013】
【作用】
〔1〕締付手段によって押圧板の間隔が狭められると、ゴムパッキンを構成する大径円柱部および小径円柱部のそれぞれが軸方向の荷重を受けて半径方向に膨張する。
これにより、ゴムパッキン(大径円柱部および小径円柱部)の外周面がケーブル管路の内壁を圧接するとともに、ゴムパッキンに形成されたケーブル用貫通孔の内周面がケーブルを圧接する。この結果、ケーブル管路の内壁とケーブルとの間を液密にシールすることができる。
【0014】
〔2〕外径の異なる2つの円柱部からゴムパッキンが構成されているので、ケーブル管路の内壁に段差が形成されていても、当該内壁とケーブルとの間を液密にシールすることができる。
【0015】
〔3〕ケーブルを敷設するために使用される鋼管がマンホール壁を貫通していない場合であっても、当該鋼管の端面からマンホール壁の開口面に至るケーブル管路(マンホール壁の貫通孔または樹脂管)の内壁が大径円柱部の外周面によって圧接され、当該鋼管の内壁が小径円柱部の外周面によって圧接されることにより、マンホール内部側と、地中側(鋼管の内部および外部)との間における水の移動を確実に防止することができる。
この場合において、マンホール壁の開口面と前記鋼管の端面との間の距離が短いときには、大径円柱部の長さ(軸方向の長さ)を十分に確保することはできないが、小径円柱部の長さ(軸方向の長さ)を調整することにより、十分な耐圧性(5kg/cm2 の水圧条件下でも止水することができる程度の耐圧性)を発揮することができる。
【0016】
〔4〕鋼管と樹脂管との接触面に、地中側(鋼管の外部)からの水が浸入したとしても、当該水は、樹脂管の内壁を圧接する大径円柱部によりシールされ、マンホールの内部に浸入することはない。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
<止水装置用ゴムパッキン>
図5(イ)は、本発明の止水装置を構成するゴムパッキンの一例を示す正面図であり、図5(ロ)は、(イ)におけるY−Y断面図である。
ゴムパッキン10は、共通の中心軸〔同図(ロ)において一点鎖線で示す。〕を有する大径円柱部10Aと小径円柱部10Bとにより構成され、前記中心軸上においてケーブル用貫通孔11が形成されているとともに、当該中心軸と平行な締付ボルト用貫通孔12が4箇所形成されている。
【0018】
ここに、大径円柱部10Aの外径DA は50〜200mmとされ、小径円柱部10Bの外径DB は(DA −5)〜(DA −15)mmとされる。
また、大径円柱部10Aの長さ(中心軸方向の長さ)は30〜60mmとされ、小径円柱部10Bの長さは30〜50mmとされる。
【0019】
ゴムパッキン10の構成材料としては、圧縮永久歪が小さく、耐候性および耐水性などに優れているゴム材料から選択することができ、具体的には、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴムなどを例示することができる。
【0020】
ゴムパッキン10を構成する大径円柱部10Aおよび小径円柱部10Bは、それぞれ、軸方向に沿って異なる硬度(Hs)を有するものとされる。
具体的には、各円柱部を軸方向に沿って等間隔に分割して5つのリングを得た場合に、外側のリング(第1のリングおよび第5のリング)の硬度(Hs)が70〜90、内側のリング(第2のリングおよび第4のリング)の硬度(Hs)が40〜70、中央のリング(第3のリング)の硬度(Hs)が10〜30であるよう、円柱部の外側の硬度が高くされる。このような硬度の分布を有する円柱部(大径円柱部10Aおよび小径円柱部10B)によれば、特開平8−191529号公報に記載されているように、それぞれの外周面によるケーブル管路への圧接力を均一なものとすることができる。
【0021】
ゴムパッキン10は、プレス成形などにより、大径円柱部10Aと小径円柱部10Bとを一体的に成形することにより製造してもよく、また、大径円柱部10Aと小径円柱部10Bとを別々に成形した後に両者を接着することにより製造してもよい。
さらに、大径円柱部10Aおよび小径円柱部10Bを成形する場合において、硬度の異なるリングを積層してもよい。
【0022】
<止水装置>
図6(イ)は、本発明の止水装置の一例を示す正面図であり、図6(ロ)は、(イ)におけるZ−Z断面図である。
この止水装置は、図5に示したゴムパッキン10と、このゴムパッキン10を挟持するように、その両端面に配設された押圧板21,22と、これらの押圧板21,22の間隔を狭める締付手段(締付ボルト31、および押圧板22に形成された貫通孔32)とにより構成されている。
【0023】
図6に示した止水装置を構成する押圧板21,22は、ステンレスなどの金属または硬質樹脂からなり、それぞれ、大径円柱部10A,小径円柱部10Bの外径と同一の外径を有している。また、押圧板21,22の厚さは3〜30mmとされる。
押圧板21および押圧板22には、それぞれ、ゴムパッキン10に形成されたケーブル用貫通孔および締付ボルト用貫通孔に対応する位置に貫通孔が形成され、これらのうち、押圧板22に形成されている貫通孔32はネジ孔になって締付手段を構成している。
【0024】
止水装置を構成する締付手段は、ゴムパッキン10および押圧板21,22に形成された貫通孔に挿入されている締付ボルト31と、押圧板22に形成された貫通孔32(ネジ孔)とからなり、締付ボルト31と貫通孔32とを螺合させることにより、押圧板21と押圧板22との間隔を狭めることができる。
なお、締付手段の構成部材として、締付ボルト31と螺合するナットを使用してもよく、この場合には、貫通孔32をネジ孔にする必要はない。
【0025】
締付手段(31,32)により、押圧板21と押圧板22との間隔が狭められると、ゴムパッキン10(大径円柱部10Aおよび小径円柱部10B)が軸方向の圧縮荷重を受けて半径方向に膨張し、これにより、ケーブル管路の内壁を圧接することが可能になる。
なお、本発明において、ゴムパッキンの外周面により圧接される内壁を有する「ケーブル管路」には、▲1▼ ケーブルを敷設するために埋設される鋼管、▲2▼ マンホール壁の貫通孔、▲3▼ マンホール壁の貫通孔に鋼管の端部をガイドするための樹脂管のすべてが含まれるものとする。
【0026】
<止水装置の装着>
図7は、本発明の止水装置の装着状態の一例を示す断面図であり、91はマンホール壁、92は鋼管、93は樹脂管、94はケーブル、50は、図6に示したような構成を有する止水装置である。
図7に示す鋼管92はマンホール壁91を貫通しておらず、その端面92Aは、マンホール壁91を貫通する樹脂管93内に位置している。
【0027】
図7に示すように、止水装置50を構成するゴムパッキン10は、大径円柱部10Aの外周面が樹脂管93の内壁に当接し、小径円柱部10Bの外周面が鋼管92の内壁に当接するように装着されている。
従って、押圧板21,22の間隔を狭めて、ゴムパッキン10に圧縮力を付加すると、樹脂管93の内壁が大径円柱部10Aの外周面により圧接され、鋼管92の内壁が小径円柱部10Bの外周面により圧接され、この結果、マンホール内部側と、地中側(鋼管92の内部および外部)との間における水の移動が確実に防止される。
【0028】
そして、マンホール壁91の開口面と、鋼管92の端面92Aとの間の距離が短いために、樹脂管93の内壁に対する大径円柱部10Aの圧接面積が小さい場合であっても、小径円柱部10Bの外周面が鋼管92の内壁を圧接しているので、ゴムパッキン10全体の外周面による圧接面積を十分に確保することができ、十分な耐圧性(5kg/cm2 の水圧条件下でも止水することができる程度の耐圧性)を止水装置50に発揮させることができる。
【0029】
さらに、鋼管92と樹脂管93との接触面97に、地中側(鋼管92の外部)からの水が浸入したとしても、当該水は、樹脂管93の内壁を圧接する大径円柱部によりシールされてマンホール内部に浸入することはない。
【0030】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、本発明に係るゴムパッキンには、複数(例えば2〜4本)のケーブル用貫通孔が形成されていてもよい。
【0031】
【実施例】
以下、本発明の具体的構成の一例について説明する。
<実施例1>
図8(イ)に示すように、エチレン−プロピレンゴムからなる大径弾性リング(100,101,102,103,104)と、エチレン−プロピレンゴムからなる小径弾性リング(105,106,107,108,109)とが一体的に成形されてなる本発明に係るゴムパッキンを製造した。
ここに、大径円柱部10Aを構成する大径弾性リング100〜104の外径(DA )は93mm、小径円柱部10Bを構成する小径弾性リング105〜109の外径(DB )は80mmである。
また、弾性リング100〜109の内径(d)は30mm、厚さ(t)は7mm、締付ボルトが挿入される貫通孔12の孔径は8.1mm、貫通孔12の数は4である。また、弾性リング100〜109の硬度(JIS−A型硬度計による)を表1に示す。
【0032】
上記のようにして得られた本発明に係るゴムパッキンの両端面に、ステンレスからなる押圧板〔厚さ:10mm,外径:93mm(大径円柱部側)/80mm(小径円柱部側)〕を配設し、前記貫通孔に締付ボルトを挿入し、小径円柱部側の貫通孔(ネジ孔)と螺合させることにより、本発明の止水装置を製造した。
【0033】
<比較例1>
図8(ロ)に示すように、小径弾性リング(105,105,106,106,107,107,108,108,109,109)が一体的に成形されてなる比較用のゴムパッキンを製造した。
次いで、このゴムパッキンの両端面にステンレスからなる押圧板(厚さ:10mm,外径:80mm)を配設し、前記貫通孔に締付ボルトを挿入し、貫通孔(ネジ孔)と螺合させることにより、比較用の止水装置を製造した。
【0034】
<比較例2>
図8(ハ)に示すように、大径弾性リング(100,101,102,103,104)が一体的に成形されてなる比較用のゴムパッキンを製造した。
次いで、このゴムパッキンの両端面にステンレスからなる押圧板(厚さ:10mm,外径:93mm)を配設し、前記貫通孔に締付ボルトを挿入し、貫通孔(ネジ孔)と螺合させることにより、比較用の止水装置を製造した。
【0035】
<実験例>
実施例1および比較例1〜2により得られた止水装置の各々について、耐圧試験を行った。
試験方法としては、図9に示すように、樹脂管93を介してマンホール壁91に鋼管92を取り付けた後、止水装置(図示省略)を装着し、地中側(想定)に水を充填した後、水圧を徐々に増加させ(0〜10kgf/cm2 )、マンホール内部側へ液漏れが生じたときの水圧を測定することにより行った。
ここに、樹脂管93の内径は94mm、長さは218mm、鋼管92の内径は81mm、マンホール壁91の開口面と、鋼管92の端面92Aとの間の距離は55mmとした。
また、実施例1に係る止水装置は、図7に示したものと同様の態様で装着し、比較例1に係る止水装置は、図4(イ)にに示したものと同様の態様で装着し、比較例2に係る止水装置は、図4(ロ)に示したものと同様の態様で装着した。測定結果を表1に併せて示す。
【0036】
【表1】
Figure 0004176854
【0037】
【発明の効果】
本発明の止水装置によれば、下記のような効果が奏される。
(1)優れた耐圧性(5kg/cm2 の水圧条件下でも止水することができる程度の耐圧性)を有し、ケーブル管路の内壁に段差が形成されていても、当該内壁とケーブルとの間を液密にシールすることができる。この結果、耐圧性が要求される場所(例えば、深さが30m以上の地中領域)においても好適に使用することができる。
(2)ケーブルを敷設するために埋設される鋼管がマンホール壁を貫通しておらず、しかも、マンホール内部側におけるマンホール壁の開口面と前記鋼管の端面との間の距離が短い場合であっても、マンホール内部側と、地中側(鋼管の内部および外部)との間における水の移動を確実に防止することができる。
(3)鋼管と樹脂管との接触面に、地中側(鋼管の外部)からの水が浸入したとしても、マンホールの内部が浸水することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の止水装置の装着状態の一例を示す断面図である。
【図2】(イ)は、図1に示した止水装置の正面図であり、(ロ)は、(イ)におけるX−X断面図である。
【図3】ケーブルを敷設するための鋼管がマンホール壁に取り付けられている状態を示す断面図である。
【図4】従来の止水装置の装着状態の他の例を示す断面図である。
【図5】 (イ)は、本発明の止水装置を構成するゴムパッキンの一例を示す正面図であり、(ロ)は、(イ)におけるY−Y断面図である。
【図6】(イ)は、本発明の止水装置の一例を示す正面図であり、(ロ)は、(イ)におけるZ−Z断面図である。
【図7】本発明の止水装置の装着状態の一例を示す断面図である。
【図8】実施例および比較例で製造されたゴムパッキンの構成を示す説明図である。
【図9】耐圧試験方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
10 ゴムパッキン
10A 大径円柱部
10B 小径円柱部
11 ケーブル用貫通孔
12 締付ボルト用貫通孔
21,22 押圧板
31 締付ボルト
32 貫通孔
91 マンホール壁
92 鋼管
93 樹脂管
94 ケーブル
50 止水装置
100〜104 大径弾性リング
105〜109 小径弾性リング

Claims (1)

  1. ケーブル管路内に装着される止水装置であって、
    共通の中心軸を有する大径円柱部(10A)および小径円柱部(10B)から構成され、少なくとも1つのケーブル用貫通孔(11)と、少なくとも2つの締付ボルト用貫通孔(12)とが前記中心軸と平行に形成されており、
    大径円柱部および小径円柱部の各々は、当該円柱部を軸方向に沿って分割した場合に、外側のリングの硬度および内側のリングの硬度が、中央のリングの硬度より高いものであるゴムパッキン(10)と、
    このゴムパッキン(10)を挟持するように、その両端面に配設された押圧板(21,22)と、
    これら押圧板(21,22)の間隔を狭めることにより、前記ゴムパッキン(10)に圧縮力を付加する締付手段(31,32)とを備えてなり、
    鋼管(92)の端面(92A)がマンホール壁(91 ) を貫通する樹脂管(93)内に位置されて構成されたケーブル管路に対し、前記大径円柱部(10A)の外周面が樹脂管(93)の内壁に当接されると共に、小径円柱部(10B ) の外周面が鋼管(92)の内壁に当接されることを特徴とする止水装置。
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