JP4836870B2 - Pipe joint sealing material and pipe joint using this sealing material - Google Patents
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Description
本発明は管継手のシール材およびこのシール材を用いた管継手に関する。 The present invention relates to a pipe joint sealing material and a pipe joint using the sealing material.
管継手として、互いに接合される一方の鋳鉄管の端部に受口が形成されるとともに、他方の鋳鉄管の端部に挿口が形成され、受口の内周面と、受口の内部に挿入された挿口の外周面との間でゴム製の環状のシール材を圧縮することで、受口挿口間をシールするようにしたものが知られている。 As a pipe joint, a receiving port is formed at the end of one cast iron pipe to be joined to each other, and an insertion port is formed at the end of the other cast iron pipe, and the inner peripheral surface of the receiving port and the inside of the receiving port There has been known a structure in which a rubber annular sealing material is compressed between the outer peripheral surface of the insertion port inserted into the insertion port to seal between the receiving port insertion ports.
図4は、このような管継手を例示するものである。ここで、互いに接合される一方の管1の端部には受口2が形成され、他方の管3の端部には、受口2の内部に挿入される挿口4が形成されている。受口2の内周には、シール材収容溝5と、このシール材収容溝5よりも受口奥側に位置するロックリング収容溝6とが形成されている。ロックリング収容溝6から奥側に距離をおいた受口2の内部には、管径方向の奥端面7が形成されている。シール材収容溝5にはゴム製の環状のシール材8が収容され、このシール材8は、挿口4の外周面とシール材収容溝5の内周面との間で圧縮されることで所要のシール機能を発揮する。ロックリング収容溝6には金属製の周方向一つ割りのロックリング9が収容されている。このロックリング9は、弾性的な縮径力を有することで、挿口4の外周面に弾性的に抱き付くように構成されている。10は心出しゴム体で、ロックリング9の外周面と収容溝6の内周面との間に配置されて、挿口4が受口2に挿入されていないときにロックリング9を受口2に対して心出し状態に保持可能である。挿口4の先端の外周には突部11が形成されている。
FIG. 4 illustrates such a pipe joint. Here, a
このような構成において、受口2と挿口4との接合に際しては、収容溝5にシール材8を収容し収容溝6にロックリング9を収容した受口2の内部に、挿口4を挿入する。すると、突部11がシール材8とロックリング9とを押し広げてそれらの位置を通過しながら、受口2の内部に入り込む。図4は、このようにして接合が完了した状態を示す。
In such a configuration, when the
この状態から、受口挿口間に、挿口4が受口2から抜け出す方向の力が作用した場合には、挿口4の突部11が受口2に収容されたロックリング9に当たることによって、挿口4が受口2から離脱することを防止できる。
From this state, when a force in a direction in which the
図5は、シール材8の横断面形状であって、このシール材8が収容溝5に収容されて受口2と挿口4との間で圧縮される前の自由な状態での形状を示す。シール材8は、図示のように横断面が四分音符形を呈するように形成されており、断面形状がおおむね方形のヒール部12と横断面形状が湾曲形のバルブ部13とが一体化された構成である。一般に、ヒール部12はバルブ部13よりも硬質のゴムで形成されている。14は、一体化のための接合面である。ヒール部12は、図1に示す収容溝5のはめ込み部15にしっかりと収容されることで、シール材8を収容溝5の所定位置に保持することができるように構成されている。バルブ部13は、シール機能の発揮のために、受口2と挿口4とが通常とり得るいかなる状況になっても、これら受口2と挿口4との間で圧縮されるように構成されている。すなわち、バルブ部13の径方向寸法Bは、図4に示す接合完了時における挿口4の外周面から受口2のシール材収容溝5の内周面までの距離よりもかなり大きな寸法に設定されている。
FIG. 5 is a cross-sectional shape of the sealing
このようなシール材8は、特許文献1に記載されている。
しかし、このようにバルブ部13の寸法Bが大きく形成されており、受口2への挿口4の挿入時にはこの大きなバルブ部13を十分に圧縮しながら挿口4の挿入を行うことが必要になるため、大きな挿入力を作用させることが必要になる。このため、受口2と挿口4との接合作業を容易に行いにくいという課題がある。その対策としてバルブ部13の寸法Bを小さくすれば、挿入力を軽減させることは可能になる。しかし、そうすると、反対にバルブ部13が所定の度合いで圧縮されなくなって、所要のシール性能を発揮することが困難になる。
However, the dimension B of the
すなわち、受口の内周面と挿口の外周面との間でシール材を圧縮するようにした管継手について、その接合時における受口2への挿口4の挿入力と、挿入後のシール性能とは、両者をともに適正化することが困難であるという技術的な課題がある。
That is, for the pipe joint that compresses the sealing material between the inner peripheral surface of the receiving port and the outer peripheral surface of the inserting port, the insertion force of the
そこで本発明は、このような課題を解決して、管継手の接合時における受口への挿口の挿入力の軽減と、挿入後の確実なシール性能の達成とを両立できるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention solves such a problem, and makes it possible to achieve both reduction of the insertion force of the insertion port into the receiving port at the time of joining the pipe joint and achievement of reliable sealing performance after insertion. With the goal.
この目的を達成するために、本第1発明は、互いに接合される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管継手において用いられるゴム製の環状のシール材であって、
横断面が四分音符形を呈して、横断面形状が方形のヒール部と、横断面形状が湾曲形のバルブ部とが一体に形成されており、
前記シール材の横断面において、バルブ部の中央部を原点とする直交座標系を設定するとともに、ヒール部を直交座標系の第2象限において縦軸と平行な方向に配したときに、バルブ部における直交座標系の第1象限に該当する部分に第1の凹部が形成され、バルブ部における直交座標系の横軸の正の方向に第1の凸部が形成され、バルブ部における直交座標系の第4象限に該当する部分に第2の凹部が形成され、バルブ部における直交座標系の縦軸の負の方向に第2の凸部が形成され、シール材における直交座標系の第3象限に該当する部分に第3の凹部が形成され、
受口の内周面と受口に挿入された挿口の外周面との間でバルブ部が圧縮された場合、第1の凸部が受口の内周面に押圧されて密接されるとともに、第2の凸部が挿口の外周面に押圧されて密接されるものである。
本第2発明における管継手のシール材は、第2の凸部は、直交座標系の横軸と平行で且つバルブ部の内周面を形成する平行部を有するとともに、第3象限において第3の凹部から平行部に連続する円弧形に形成され、且つ、第4象限において第2の凹部から平行部に連続する円弧形に形成されており、
第3の凹部からヒール部の内周端に連続するテーパ面が形成され、
ヒール部の内周端から第2の凸部に向かうほど内径が次第に縮小しているものである。
In order to achieve this object, according to the first aspect of the present invention, the insertion port formed at the end of the other tube is inserted into the receiving port formed at the end of one of the tubes joined together. An annular seal material made of rubber used in a pipe joint,
The cross section is in the form of a quarter note, the heel part having a square cross section and the valve part having a curved cross section are integrally formed,
In the cross section of the sealing material, when the orthogonal coordinate system having the central portion of the valve portion as the origin is set, and the heel portion is arranged in the direction parallel to the vertical axis in the second quadrant of the orthogonal coordinate system, the valve portion The first concave portion is formed in the portion corresponding to the first quadrant of the orthogonal coordinate system in FIG. 1, the first convex portion is formed in the positive direction of the horizontal axis of the orthogonal coordinate system in the valve portion, and the orthogonal coordinate system in the valve portion. The second concave portion is formed in a portion corresponding to the fourth quadrant, the second convex portion is formed in the negative direction of the vertical axis of the orthogonal coordinate system in the valve portion, and the third quadrant of the orthogonal coordinate system in the sealing material. third recess is formed in the portion corresponding to,
When the valve portion is compressed between the inner peripheral surface of the receiving port and the outer peripheral surface of the insertion port inserted into the receiving port, the first convex portion is pressed and brought into close contact with the inner peripheral surface of the receiving port. The second convex part is pressed against the outer peripheral surface of the insertion slot and brought into close contact therewith .
In the pipe joint sealing material according to the second aspect of the invention, the second convex portion has a parallel portion that is parallel to the horizontal axis of the orthogonal coordinate system and forms the inner peripheral surface of the valve portion. Formed in an arc shape continuous from the concave portion to the parallel portion, and formed in an arc shape continuous from the second concave portion to the parallel portion in the fourth quadrant,
A tapered surface that is continuous from the third recess to the inner peripheral end of the heel portion is formed,
The inner diameter gradually decreases from the inner peripheral end of the heel portion toward the second convex portion.
本第3発明における管継手は、一方の管の受口の内部に他方の管の挿口が挿入され、前記受口の内周面と挿口の外周面との間で本第1発明又は本第2発明に記載のシール材が圧縮されるものである。In the pipe joint according to the third aspect of the present invention, the insertion hole of the other pipe is inserted into the inside of the reception opening of the one pipe, and the first invention or between the inner peripheral surface of the reception opening and the outer peripheral surface of the insertion opening. The sealing material described in the second invention is compressed.
本発明によると、シール材の主としてバルブ部の断面形状を工夫したことで、管継手の接合時における受口への挿口の挿入力の軽減と、挿入後の確実なシール性能の達成とを両立することができる。その詳細は後述の通りである。 According to the present invention, by devising mainly the cross-sectional shape of the valve portion of the sealing material, it is possible to reduce the insertion force of the insertion port into the receiving port at the time of joining the pipe joint and achieve reliable sealing performance after insertion. It can be compatible. Details thereof will be described later.
図1は、本発明の実施の形態の管継手のシール材の横断面形状を示す。図示のシール材21は、ゴム製であって、図5に示した従来のシール材8と同様に、横断面が概略四分音符形を呈して、断面形状がおおむね方形のヒール部22と横断面形状が湾曲形のバルブ部23とが一体に形成されたものである。20は、一体化のための接合面である。ヒール部22は、バルブ部23よりも硬質のゴムにて形成されている。しかし、図5に示した従来のシール材8と比べると、バルブ部23の断面形状が大幅に相違している。以下、この点について詳細に説明する。
FIG. 1 shows a cross-sectional shape of a sealing material for a pipe joint according to an embodiment of the present invention. The sealing
すなわち、図1に示すように、バルブ部23の中央部を原点Oとする直交座標系を設定する。24はその横軸であり、25はその縦軸である。このように直交座標系を設定することで第1象限26〜第4象限29が設定されるので、シール材8のヒール部22を第2象限27において縦軸25と平行な方向に配置する。換言すると、ヒール部22が第2象限27において縦軸25と平行な方向となるように、直交座標系つまり横軸24と縦軸25とを設定する。横軸24は環状のシール材21の軸心と平行な方向になり、縦軸25はシール材の径方向となる。
That is, as shown in FIG. 1, an orthogonal coordinate system with the central portion of the
図1において、仮想線30は、図5に示した従来のシール材8の横断面形状を示す。ここでは、そのバルブ部13の径方向寸法Bが示されている。図示のように、本発明のシール材21において、ヒール部22は、従来のシール材8とほぼ同一の断面形状である。従来のシール材8のバルブ部13は、中心点31を中心とする半径Rの円形の横断面形状を呈している。中心点31は、横軸24の上において、原点Oから横軸24の正の方向に距離をおいて位置する。ここで、中心点31を通り縦軸25に平行な直線32を設定しておく。
In FIG. 1, the
本発明のシール材21におけるバルブ部23の外周面35は、従来のシール材8の外周面と同じ輪郭であるが、横軸24と平行に形成されている。従来のシール材8の外周面は、そのバルブ部13の接線の方向に形成されている。36は、シール材21のヒール部22の内周端であるが、従来のシール材8の内周端と同じ位置に形成されている。従来のシール材8では、ヒール部の内周端とバルブ部13とがテーパ面16によって結ばれている。
The outer
本発明のシール材21のバルブ部23には、第1象限26において第1の凹部37が形成されるとともに、第4象限29において第2の凹部38が形成され、かつ第3象限28においた第3の凹部39が形成されている。また横軸24の正の方向に第1の凸部40が形成されるとともに、縦軸25の負の方向に第2の凸部41が形成されている。
In the
第1の凹部37を形成するために、縦方向の直線32の上の点を中心とする半径R1の円弧形の凸部42が形成されている。また第1の凸部40は横軸上の点を中心とする半径R1の円弧形に形成されている。そして、第1の凹部37は、凸部42と第1の凸部40とを結ぶ半径R2の円弧形に形成されている。
In order to form the first
横軸24上における第1の凸部40の頂点は、中心点31から、従来のシール材8のバルブ部13における横軸方向の頂点までの距離すなわちバルブ部13の半径Rの位置までの距離よりも遠い位置に存在する。Aは、中心点31から横軸24上における第1の凸部40の頂点までの距離である。つまり、第1の凸部40の頂点は、従来のシール材8のバルブ部13の頂点よりも、横軸24の正の方向に距離をおいた位置に形成されている。
The apex of the first
第2の凸部41は、第4象限29において、縦方向の直線32の上の点を中心とする半径R1の円弧形に形成されている。また、第4象限29に形成された第2の凹部38は、第1の凸部40と第2の凸部41とを結ぶ半径R3の円弧形に形成されている。
In the
第2の凸部41は、直線32と縦軸25との間において、横軸24と平行な方向に形成されている。43は、その平行部で、バルブ部23の内周面を形成している。図示のように、外周面35から平行部43までの寸法Cは、外周面35から従来のシール材8の内周面までのバルブ部13の寸法Bよりも大きくなるように形成されている。すなわち、平行部43は、従来のシール材8のバルブ部13の内周面よりも小径で形成されている。
The second
第2の凸部41は、第3象限28において、平行部43に連続する半径R1の円弧形に形成されている。第3象限28において、第2の凸部41は第3の凹部39に連続され、第3の凹部39は、ヒール部22の内周端36からのテーパ面44に連続されている。θは、テーパ面44が横軸24となす角である。第3の凹部39は、半径R4の円弧形に形成されるとともに、たとえばその最凹部の位置の座標が規定された状態で形成されている。第3の凹部39が形成されているため、テーパ面44は、第2の凸部41における平行部43が従来のシール材8のバルブ部13の内周面よりも小径で形成されているにもかかわらず、従来のシール材8のテーパ面16よりも径方向に沿った外側の位置に形成されている。
The second
なお、上記においては、凸部42の半径と、第1の凸部40の半径と、第4象限29における第2の凸部41の半径と、第3象限28における第2の凸部41の半径とが、いずれもR1と、等しい寸法であるものについて説明したが、場合によっては、これらの寸法が互いに異なるものであっても差し支えない。また、場合によっては、第1〜第3の凹部37〜39半径のうちの任意のものが互いに等しい寸法であるようにすることもできる。
In the above, the radius of the
このような本発明のシール材21の構成によれば、第1〜第3の凹部37〜39が形成されているため、その分だけバルブ部23の体積が小さくなり、したがって受口挿口間での圧縮しろが小さくなる。このため、挿口が受口に挿入されるときにシール材21を圧縮することで受ける抵抗を、小さなものとすることができる。
According to such a configuration of the sealing
またシール材21は、第1の凸部40と第2の凸部41を有するため、挿口が受口に挿入されてバルブ部23が圧縮されたときに、第1の凹部37に隣接する第1の凸部40が受口の内周面に押圧され密接されるとともに、第2の凸部41が挿口の外周面に押圧され密接されるため、受口挿口間を確実にシールすることができる。
Moreover, since the sealing
すなわち、図1に示した本発明のシール材21によれば、特にそのバルブ部23が特殊な断面形状を有するようにしたため、管継手の接合時における受口への挿口の挿入力の軽減と、挿入後の確実なシール性能の達成とを両立することができる。
That is, according to the sealing
図2は、管1の受口2に本発明のシール材21を収容した状態で、この受口2の内部に管3の挿口4を挿入するときの、このシール材21の挙動を示すものであって、実際のシール材において測定した結果をトレースしたものである。理解の容易のために、シール材21の断面にはメッシュ模様が形成されている。
FIG. 2 shows the behavior of the sealing
すなわち、図2(a)は受口2にシール材21が収容されるとともに、このシール材21の直前まで挿口4が挿入された状態を示す。この状態では、挿口4の突部11がシール材21のテーパ面44に接近あるいは接触している。この状態からさらに挿口4が挿入されると、図2(b)に示すように挿口4の先端部がシール材21の第2の凸部41に接触して、この第2の凸部41を受口2の奥側へ押圧し移動させている。また、このとき、第1の凸部40は径方向の外向きに押し広げられている。
That is, FIG. 2A shows a state in which the sealing
図2(c)および(d)は、挿口4がさらに挿入された状態を示す。(c)では第1の凸部40における第1象限26に位置していた部分が受口2の収容溝5の内周面に押圧されている。(d)では挿口4の突部11が第2の凸部41の位置に到達しており、この挿口4の突部11の外周面と受口2の内周面との間でシール材8の第1の凸部40と第2の凸部41とを過剰に圧縮している。
FIGS. 2C and 2D show a state where the
図2(e)は、挿口4の突部11がシール材21のバルブ部23の位置を通り過ぎた直後の状態を示している。このとき、第2の凸部41は、凸部11から外れて挿口4の外周面に接している。図2(f)は、さらに挿口4が受口2の内部に入り込んだ状態を示す。これにより、シール材21のバルブ部23は挿口4の外周面と受口2の収容溝5の内周面との間で圧縮され、第1〜第3の凹部37〜39はほぼ埋められた状態となっており、第1の凸部40が受口2の収容溝5の内周面に圧接されるとともに、第2の凸部41が挿口4の外周面に圧接されている。
FIG. 2 (e) shows a state immediately after the
図3は、図5に示した従来のシール材8を用いて、同様に受口2の内部に挿口4を挿入したときの、このシール材8の挙動を示したものである。図示のように、挿口4を受口2に挿入したときに、突起11によってシール材8のバルブ部13が徐々に圧縮され(図3(a)〜(d))、突起11が通過した後は、バルブ部13は、挿口4の外周面と受口2の収容溝5の内周面との間で適宜の圧縮度となるように圧縮される(図3(e)(f))。このとき、バルブ部13はその全体がほぼ一様に圧縮され、図2に示した本発明のシール材21のように、特定の部位である第1の凸部40と第2の凸部41とが重点的に圧縮されて確実なシール機能を発揮するというものでは無い。よって、所要のシール性能を発揮するためにはバルブ部13の全体が所要の度合で圧縮される必要があり、このため受口2への挿口4の挿入に大きな力が必要になってしまう。
FIG. 3 shows the behavior of the sealing
これに対し図1および図2に示した本発明のシール材21によると、上記のようにバルブ部23における特定の部位のみを重点的に圧縮すれば足り、したがって小さな挿入力だけで挿口4を受口2の内部に挿入することができる。その挿入力はテーパ面44が横軸24となす角θの大きさによっても作用されるが、図5に示した従来シール材8を用いたときに挿入力を100とした場合に、70〜80程度の挿入力で挿口4を受口2の内部に挿入することが可能である。そして、その場合に、図5に示した従来シール材8を用いたときと同等のシール性能を発揮することが可能である。
On the other hand, according to the sealing
本発明のシール材21は、図4に示したような、挿口4の先端に形成した突部11が受口2に収容されたロックリング9に当たることによって受口挿口間の離脱を防止した管継手に適用できるのみならず、挿口の外周面と受口の内周面との間でシール材を圧縮するようにした任意の管継手に適用することが可能である。
As shown in FIG. 4, the sealing
21 シール材
23 バルブ部
24 横軸
25 縦軸
37 第1の凹部
38 第2の凹部
39 第3の凹部
40 第1の凸部
41 第2の凸部
21
Claims (3)
横断面が四分音符形を呈して、横断面形状が方形のヒール部と、横断面形状が湾曲形のバルブ部とが一体に形成されており、
前記シール材の横断面において、バルブ部の中央部を原点とする直交座標系を設定するとともに、ヒール部を直交座標系の第2象限において縦軸と平行な方向に配したときに、バルブ部における直交座標系の第1象限に該当する部分に第1の凹部が形成され、バルブ部における直交座標系の横軸の正の方向に第1の凸部が形成され、バルブ部における直交座標系の第4象限に該当する部分に第2の凹部が形成され、バルブ部における直交座標系の縦軸の負の方向に第2の凸部が形成され、シール材における直交座標系の第3象限に該当する部分に第3の凹部が形成され、
受口の内周面と受口に挿入された挿口の外周面との間でバルブ部が圧縮された場合、第1の凸部が受口の内周面に押圧されて密接されるとともに、第2の凸部が挿口の外周面に押圧されて密接されることを特徴とする管継手のシール材。 It is a rubber annular sealing material used in a pipe joint in which an insertion port formed at the end of the other pipe is inserted inside a receiving port formed at the end of one of the pipes joined together. And
The cross section is in the form of a quarter note, the heel part having a square cross section and the valve part having a curved cross section are integrally formed,
In the cross section of the sealing material, when the orthogonal coordinate system having the central portion of the valve portion as the origin is set, and the heel portion is arranged in the direction parallel to the vertical axis in the second quadrant of the orthogonal coordinate system, the valve portion The first concave portion is formed in the portion corresponding to the first quadrant of the orthogonal coordinate system in FIG. 1, the first convex portion is formed in the positive direction of the horizontal axis of the orthogonal coordinate system in the valve portion, and the orthogonal coordinate system in the valve portion. The second concave portion is formed in a portion corresponding to the fourth quadrant, the second convex portion is formed in the negative direction of the vertical axis of the orthogonal coordinate system in the valve portion, and the third quadrant of the orthogonal coordinate system in the sealing material. third recess is formed in the portion corresponding to,
When the valve portion is compressed between the inner peripheral surface of the receiving port and the outer peripheral surface of the insertion port inserted into the receiving port, the first convex portion is pressed and brought into close contact with the inner peripheral surface of the receiving port. A sealing material for a pipe joint , wherein the second convex portion is pressed and brought into close contact with the outer peripheral surface of the insertion slot .
第3の凹部からヒール部の内周端に連続するテーパ面が形成され、A tapered surface that is continuous from the third recess to the inner peripheral end of the heel portion is formed,
ヒール部の内周端から第2の凸部に向かうほど内径が次第に縮小していることを特徴とする請求項1記載の管継手のシール材。The sealing material for a pipe joint according to claim 1, wherein the inner diameter gradually decreases from the inner peripheral end of the heel portion toward the second convex portion.
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