JP4663527B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は管継手に関し、特に、一方の管の端部に形成された受口の内部に他方の管の端部に形成された挿口が挿入されるとともに、受口と挿口との間で管軸方向の推進力が伝達される管継手に関する。

このような管継手として、パイプインパイプ工法用の管継手が知られており、その例を図５に示す。この図５の管継手は、たとえば特許文献１に記載されたものであるが、互いに接合されるダクタイル鋳鉄製の一方の管１１の端部には受口１２が形成され、他方の管１３の端部には、受口１２の内部に挿入される挿口１４が形成されている。

受口１２の内周における開口端の近傍には、横断面矩形状のロックリング収容溝１５が形成され、このロックリング収容溝１５から管軸方向に距離をおいた受口１２の奥側の部分には、シール材収容溝１６が形成されている。シール材収容溝１６には、環状のゴム製のシール材１７と、環状の押輪１８と、押輪１８における周方向に沿った複数の位置から管軸方向にねじ出されて収容溝１６における受口奥側の端面に当ることにより、収容溝１６の内周面と挿口１４の外周面との間でシール材１７を圧縮して所定のシール機能を発揮させるボルト１９とが収容されている。

収容溝１５には、横断面矩形状かつ周方向一つ割りに形成されたロックリング２０が収容されている。このロックリング２０は、拡径した状態で収容溝１５に収容されることで、受口１２の内部への挿口１４の挿入を許容するとともに、受口１２の周方向に沿った複数の位置において受口１２を貫通して収容溝１５に到達されるセットボルト２１に押されて縮径されることで、収容溝１５に収容された状態を維持したまま、挿口１４の外周に形成された横断面矩形状の環状溝２２に抱き付くことが可能とされている。環状溝２２は、その管軸方向の幅寸法が、ロックリング２０の管軸方向の幅寸法よりも大きくなるように形成されている。

このような構成において、上記の継手構造を有する管による新たな管路を、既設の管路の内部に、パイプインパイプ工法によって敷設する際には、たとえば、挿口１４から受口１２へ管軸方向の推進力を作用させる。すると、この推進力は、図示のように内周側が環状溝２２に収容されるとともに外周側が収容溝１５に収容されたロックリング２０によって、挿口１４から受口１２に伝達される。

管路の敷設後に地震などによって受口挿口間に抜出し力が作用した場合には、上記のように環状溝２２の幅寸法の方がロックリング２０の幅寸法よりも大きいことにもとづき、その幅寸法の差の分だけ受口１２からの挿口１４の抜出しが許容されることで、対応可能である。

上述したパイプインパイプ工法を用いるに際し、管路の敷設予定場所をあらかじめ現地調査した際に、敷設時に大きな推進力が発生することが予測される場合や、実際の敷設工事中に予期しない理由により急に推進力が増大した場合などにおいては、図５に示した推進力伝達構造では強度不足となることがある。そのような場合には、図６や図７に示す補強構造を採用することが必要になる。すなわち、図６は、挿口１４の外周に横断面矩形状のリング２３を溶接部２４により固定して、このリング２３によって受口１２の端面を押すことにより、大きな推進力の伝達に対応しようとするものである。また図７は、挿口１４の外周にフランジ２５を溶接するとともにこのフランジ２５をリブ２６によって補強することで、すなわち、挿口１４の外周にこの挿口１４に溶接されるフランジ・リブ構造を形成して、フランジ２５によって受口１２の端面を押すことで、大きな推進力の伝達に対応しようとするものである。
実開昭５８−１３０１８９号公報

しかし、図５に示す標準タイプの管継手から、図６や図７に示す補強タイプの管継手への変更の際には、管路の敷設現場への納入に時間を要し、その間は工事が中断されてしまう。特に、敷設工事中に予期しない理由により急に推進力が増大した場合などにおいては、敷設すべき管を工事現場から生産工場に送り返したうえで補強を行うことが必要となってしまう。また、内面に粉体塗装を施した管では、溶接時の熱によって塗膜が劣化するおそれがあり、これを防止するために溶接時に管内面を水冷することが必要となってしまう。

そこで本発明は、受口と挿口との間で管軸方向の推進力が伝達される標準タイプの管継手を、管路の敷設現場で、容易に、大きな推進力に対応した補強タイプの管継手に変更できるようにすることを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、一方の管の端部に形成された受口の内部に他方の管の端部に形成された挿口が挿入されるとともに、受口と挿口との間で管軸方向の推進力が伝達される管継手であって、受口の外側における挿口の部分に第１の環状体と第２の環状体とが外ばめされ、第１の環状体は受口の端面に接触しており、第２の環状体は挿口の外周に形成された環状溝にはまり込んでおり、前記第１の環状体と第２の環状体とは、受口から遠ざかるにつれて次第に拡径するテーパ面によって互いに接触しており、第１の環状体は、この第１の環状体を径方向に貫通して挿口の外面に接する周方向に複数の芯出しボルトによって、挿口に対して芯出しされているようにしたものである。

本発明によると、第１の環状体における第２の環状体よりも受口から遠い位置に、推進力の伝達中に環状溝から浮き上がるように力を受けた第２の環状体を、前記力が解消したときに環状溝へ戻るように案内する案内部材を設けることが好適である。

上記の構成であると、挿口の環状溝にはまり込んだ第２の環状体と挿口に外ばめされた第１の環状体とがテーパ面によって互いに接触し、かつ第１の環状体が受口の端面に接触することにより、受口挿口間で確実に管軸方向の推進力を伝達することができる。また、芯出しボルトを備えた第１の環状体と第２の環状体とを準備するとともに、挿口の外周に環状溝を形成するだけで、溶接を行うことなしに、管路の敷設現場でも容易に、標準タイプの管継手を、大きな推進力に対応した補強タイプの管継手に変更することができる。第１の環状体が芯出しボルトによって挿口に対して芯出しされているため、受口と挿口とが屈曲した状態で推進力を伝達させる場合でも、テーパ面による第１の環状体と第２の環状体との接触状態を維持することができて、第２の環状体から第１の環状体への推進力の伝達を確実に行うことができる。

また、第１の環状体における第２の環状体よりも受口から遠い位置に、推進力の伝達中に環状溝から浮き上がるように力を受けた第２の環状体を、前記力が解消したときに環状溝へ戻るように案内する案内部材を設けたことで、たとえば既設管の曲がりがある部分などにおいて受口と挿口とが屈曲した状態で推進力を伝達させると第２の環状体が環状溝から浮き上がりやすいが、推進の進行にともない既設管がまっすぐになって受口と挿口との屈曲状態が解消されると、第２の環状体は案内部材に案内されて元通りに環状溝に戻されるため、その後の推進を支障なく行うことができる。

以下、本発明の実施の形態の管継手を、図１〜図４を参照して、図５〜図７に示されたものと同一の部材には同一の参照番号を付して、詳細に説明する。

図１に示すように、受口１２の外側における管軸方向に沿った所定位置の挿口１４の部分の外周には、横断面矩形状の挿口溝３０が形成されている。また受口１２の外側における挿口１４の部分には、金属製の第１の環状体３１と第２の環状体３２とが外ばめされている。

第１の環状体３１は、周方向の分割部を有しない一体構造のものとして構成され、受口１２の端面３３に接触可能な端面３４を有するとともに、その内周に、受口１２から遠ざかるにつれて次第に拡径する内周テーパ面３５と、管径方向の環状の奥端面３６とが形成されている。また、内周テーパ面３５よりも受口１２から離れた部分には、内周テーパ面３５に径方向外向きの力が作用したときに第１の環状体３１が大きく変形することを防止するための所定肉厚部３７が、管軸方向の所定長さで一体に形成されている。第１の環状体３１において、奥端面３６よりも受口１２に近い部分には、この部分を管径方向に貫通する頭無しの芯出しボルト３８が、管の周方向に沿った複数の位置にねじ合わされている。端面３４の外周縁には湾曲部３９が形成されている。

第２の環状体３２は、周方向一つ割りの構成とされているとともに、挿口溝３０にはまり込む横断面矩形状の内周突部４０と、この内周突部４０が挿口溝３０にはまり込んだときに挿口溝３０に隣接する挿口外周面に接する内周面４１と、第１の環状体３１の内周テーパ面３５に接する外周テーパ面４２と、第１の環状体３１の奥端面３６に対向する管径方向の端面４３とを有する。挿口溝３０は内周突部４０よりも管軸方向に沿った幅寸法が大きくなるように形成されている。

ロックリング２０は、受口１２に形成した孔（図示省略）から収容溝１５と環状溝２２とに挿入されたうえで、セットボルト２１による押圧を受ける。
他の構成は、図５に示したものと同じである。

このような構成において、継手の接合に際しては、図２に示すように、収容溝１６にシール材１７とボルト１９付きの押輪１８とが収容された受口１２の内部に、第２の環状体３２と第１の環状体３１とを外ばめした挿口１４を挿入する。そして、図示のように挿口１４の先端の外周がシール材１７の内周にはまり込んだなら、押輪１８からボルト１９をねじ出してシール材１７を圧縮する。次に挿口１４をさらに挿入して環状溝２２を収容溝１５に向かい合わせ、受口１２に形成した孔からロックリング２０を収容溝１５と環状溝２２とに入り込ませたうえで、図１に示すようにセットボルト２１をロックリング２０に作用させる。

次に、図１に示すように、芯出しボルト３８によって第１の環状体３１を挿口１４に対して同心状に位置させるとともに、内周突部４０が挿口溝３０にはまり込みかつ内周面４１が挿口１４の外面に接触した状態の第２の環状体３２をその第１の環状体３１の内部に入り込ませて、外周テーパ面４２と内周テーパ面３５とを互いに接触させる。また第１の環状体３１の端面３４を受口１２の端面３３に接触させる。なお、この状態で、第１の環状体３１の外周面４４は、管径方向に沿って受口１２の外周面と同位置あるいはそれよりも内側に位置するように構成されて、パイプインパイプ工法の施工時に既設管の内面と干渉しないようにされている。

図１の継手構造は、図５に示した標準タイプの管継手に対して、挿口１４に挿口溝３０を形成するとともに、この挿口１４に第１および第２の環状体３１、３２を外ばめすることで得ることができる。特に、標準タイプの管継手に対する追加工は、挿口溝３０の加工だけであるため、たとえば管路の敷設現場において手動溝切機などを用いて容易に加工することが可能であり、その施工性が良好であって、簡単かつ迅速に補強タイプの管継手に変更することができる。また溶接作業を必要としないため、内面に粉体塗装が施された管であっても、熱による悪影響が生じないようにすることができる。

管路の敷設時において、挿口１４からの推進力は、内周突部４０が挿口溝３０にはまり込んだ第２の環状体３２の外周テーパ面４２から、内周テーパ面３５を介して第１の環状体３１に伝達されるとともに、この第１の環状体３１の端面３４から端面３３を介して受口１２に伝達される。このとき、第１の環状体３１の内周テーパ面３５によって第２の環状体３２が管径方向の内向きに押圧されるため、この第２の環状体３２が推進力によって管径方向に浮き上がることを防止できて、推進力を確実に伝達することができる。その推進力の伝達能力は、図６に示したリング２３を溶接したものと同程度である。

また第１の環状体３１が芯出しボルト３８によって挿口１４と芯出しされていることで、受口１２と挿口１４とが屈曲した状態で推進力を伝達させる場合でも、テーパ面３５、４２による第１の環状体３１と第２の環状体３２との接触状態を維持することができて、第２の環状体３２から第１の環状体３１への推進力の伝達を確実に行うことができる。さらに、第１の環状体３１は芯出しボルト３８によって挿口１４に同心状に固定されていることから、推進時に受口１２と挿口１４とが屈曲する場合には、第１の環状体３１の端面３４と受口１２の端面３３との間で相対的な変位が生じることになるが、第１の環状体３１の外周に湾曲部３９が形成されているため、このような変位を支障なく円滑に行うことが可能である。

推進力がきわめて大きくなったときには、テーパ面４２、３５のくさび作用によって第１の環状体３１が拡径方向に変形し、それによって第２の環状体３２の端面４３が第１の環状体３１の奥端面３６に接し、これら管径方向の端面４３と奥端面３６との間で確実な推進力の伝達が行われる。

通常は上述のようにテーパ面４２、３５どうしで推進力を伝達するものであるため、図３に示すような受口１２と挿口１４とが屈曲した状態、すなわち受口１２の軸心４６と挿口１４の軸心４７とが一直線上に揃わずに互いに傾斜した状態で推進する場合においても、テーパ面４２、３５どうしは、周方向に沿ってその接触位置が変化するものの周方向に沿った広い範囲で互いに接触しており、したがって全周にわたって均等に推進力を伝達することができる。すなわち、管径方向の端面どうしで推進力を伝達させると、図３に示すように屈曲した場合は周方向に沿った部分的な位置でしか端面どうしが接触することができず、全周での接触が不可能であるために、どうしても片当り現象が生じ、このために局所的に過大な応力が発生しやすいが、本発明によれば、テーパ面４２、３５どうしで推進力を伝達するために、そのような不都合が生じにくいという利点がある。

図３に示すように受口１２と挿口１４とが屈曲する場合は、第２の環状体３２の内周突部４０は挿口溝３０から浮き上がる傾向が生じるが、推進の進行にともなって屈曲状態が解消したときには、内周突部４０が再び挿口溝３０にはまり込もうとし、このとき、上述のように挿口溝３０が内周突部４０よりも管軸方向に沿った幅寸法が大きくなるように形成されているため、このはまり込みが容易かつ確実に行われて、その後の推進力の伝達に支障が生じることが防止される。

管路の敷設後に地震などによって受口挿口間に抜出し力が作用した場合には、上述の図５に示した標準タイプのものと同様に、環状溝２２とロックリング２０との幅寸法の差の分だけ受口１２からの挿口１４の抜出しが許容される。このとき、受口１２と第１の環状体３１と第２の環状体３２とは、互いに離れる方向に移動するだけであって、受口１２からの挿口１４の抜出しを阻害しない。

図４は、本発明の他の実施の形態を示す。ここでは、第２の環状体３２の外周テーパ面４２が内周テーパ面３５に接している状態で、第１の環状体３１において、第２の環状体３２よりも受口１２から遠い位置の所定肉厚部３７の部分を貫通して、案内部材としての管径方向のスプリングピン４８が、管周方向に沿った複数の位置で、所定肉厚部３７よりも管径方向の内向きに突出するように、打ち込まれている。

このような構成において、たとえば既設管の曲がりがある部分などにおいて受口１２と挿口１４とが屈曲した状態で推進力を伝達させると、第２の環状体３２の内周突部４０が挿口溝３０から浮き上がりやすい。しかし、推進の進行にともない既設管がまっすぐになって受口１２と挿口１４との屈曲状態が解消されると、第２の環状体３２はスプリングピン４８に案内されてその内周突部４０が元通りに挿口溝３０に戻される。このため、第２の環状体３２が第１の環状体３１から外方へ抜出して、受口挿口間でもはや推進力が伝達されなくなるような事態の発生を防止することができるため、その後の推進を支障なく行うことができる。

本発明の実施の形態の管継手の要部の断面図である。 同管継手の接合作業を示す図である。 同管継手が推進時に屈曲した状態を示す図である。 本発明の他の実施の形態の管継手の要部の断面図である。 推進力伝達構造を有する従来の標準タイプの管継手の断面図である。 推進力伝達構造を有する従来の補強タイプの管継手の断面図である。 推進力伝達構造を有する従来の他の補強タイプの管継手の断面図である。

符号の説明

１１ 管
１２ 受口
１３ 管
１４ 挿口
３０ 挿口溝
３１ 第１の環状体
３２ 第２の環状体
３３ 端面
３５ 内周テーパ面
３８ 芯出しボルト
４２ 外周テーパ面

Claims (2)

1. 一方の管の端部に形成された受口の内部に他方の管の端部に形成された挿口が挿入されるとともに、受口と挿口との間で管軸方向の推進力が伝達される管継手であって、受口の外側における挿口の部分に第１の環状体と第２の環状体とが外ばめされ、第１の環状体は受口の端面に接触しており、第２の環状体は挿口の外周に形成された環状溝にはまり込んでおり、前記第１の環状体と第２の環状体とは、受口から遠ざかるにつれて次第に拡径するテーパ面によって互いに接触しており、第１の環状体は、この第１の環状体を径方向に貫通して挿口の外面に接する周方向に複数の芯出しボルトによって、挿口に対して芯出しされていることを特徴とする管継手。
2. 第１の環状体における第２の環状体よりも受口から遠い位置に、推進力の伝達中に環状溝から浮き上がるように力を受けた第２の環状体を、前記力が解消したときに環状溝へ戻るように案内する案内部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の管継手。

Images