JP4845635B2 - 離脱防止管継手 - Google Patents

Description

本発明は水道管などに用いられる離脱防止管継手に関する。

水道管は、ダクタイル鋳鉄管などにより形成されて、その一端に受口を有するとともに他端に挿口を有し、一方の管の受口の内部に他方の管の挿口が挿入される構造の管継手によって、一対の管どうしが互いに接合される構成であることが一般的である。

このような管継手の一種として、受口からの挿口の抜け出しを防止した離脱防止管継手が、特許文献１に記載されている。この離脱防止管継手は、受口の内周に周方向一つ割りのロックリングが収容され、挿口の先端にテーパ面が形成され、このテーパ面に続く挿口の外周に挿口突部が形成されたものである。継手の接合に際し、挿口を受口に挿入すると、挿口のテーパ面がロックリングを弾性的に押し広げることで挿口突部がロックリングの内部を受口奥側に向けて通過する。通過後は、ロックリングが、弾性的に縮径して、挿口突部よりも挿口先端面から遠い位置の挿口の外周に抱き付く。挿口に受口からの抜け出し力が作用したときには、挿口突部が受口奥側からロックリングに当たることで、受口からの挿口の離脱が防止される。
特開平６−２７９１号公報

しかし、このような離脱防止管継手を構成するときには、挿口の先端に挿口突部を形成しなければならない。一般に鋳鉄製の管は遠心鋳造法によって製造されるものであるが、鋳造時に挿口の外周に突部を一体に形成してしまうと、この突部が鋳型に引っ掛かるため、鋳造後に製品を鋳型から脱型することが不可能になる。このため、挿口突部は管の鋳造後に挿口の外周に別部材を溶接や締結によって固定し一体化することで形成せざるを得ず、その工程は簡単ではない。

そこで本発明は、簡単な工程で離脱防止管継手を構成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、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構成の管継手であって、
受口の内周に形成された収容部に周方向一つ割りのロックリングが収容され、
このロックリングは、受口に挿口を挿入したときに挿口に外ばめされるように構成され、
ロックリングは、受口奥側に向けて次第に小径となる内周テーパ面と、内周テーパ面の受口奥側端に形成される内周尖部とを有し、
挿口の外周に、前記ロックリングの内周尖部がはまり込み可能な環状溝が形成され、
前記環状溝は、挿口の先端面とは反対向きに形成された管径方向の側面と、この側面における溝底側の位置につながって形成されるとともに挿口先端から遠ざかるにつれて次第に直径が大きくなる傾斜面とを有し、
挿口が受口から抜け出そうとすると、ロックリングの内周尖部が環状溝に嵌まり込んで、ロックリングは、内周尖部が管径方向の内向きに変位し且つ受口開口側端が管径方向の外向きに変位するような弾性的なねじり変形を受けるものである。

このような構成において、管どうしの接合時に、ロックリングを収容した受口の内部に挿口を挿入すると、挿口に外ばめされたロックリングの位置を環状溝が通過するときにこのロックリングが環状溝にはまり込むが、そのときに、環状溝にはまり込んだロックリングは、挿口が受口の奥側に向けて進行するにつれ傾斜面に押されて弾性的に拡径し、これによって環状溝の通過を許容可能である。受口から挿口が抜け出そうとするときには、ロックリングは、傾斜面に案内され、元の口径へ向けて弾性的に縮径しながら環状溝にはまり込み、挿口の先端面とは反対向きに形成された管径方向の側面に当たる。これによって、受口からの挿口の離脱が防止される。

本発明によれば、上記のロックリングは、受口奥側に向けて開口した肉盗み部を有して横断面Ｖ字形に形成されていることが好適である。
このような構成であると、中実に形成する場合に比べてロックリングの剛性を低くすることができるため、受口への挿口の挿入時におけるこのロックリングの挿口への外ばめを、容易に行うことができる。

したがって本発明によれば、挿口の外周に側面と傾斜面とを有した環状溝を形成するだけの簡単な工程および簡単な構造で、挿口突部などを形成しなくても、所要の離脱防止機能を有した管継手を構成することができる。この管継手は、受口にロックリングを収容した状態でその受口の内部に挿口を挿入するだけの簡単な作業で、受口と挿口とを接合させて所要の離脱防止機能を発揮させることができる。

図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面構造を示す。ここで、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。管１１、１３の内周にはライニング層１０が形成されている。開口端の近傍における受口１２の内周には環状のシール材収容部１５が形成されており、この収容部１５には、受口１２の内周と挿口１４の外周との間で圧縮されて所定のシール機能を発揮する環状のゴム製のシール材１６が収容されている。

シール材収容部１５よりも奥側の受口１２の内周には、環状のロックリング収容部１７が形成されている。この収容部１７は溝の形態で形成されており、受口奥側において管軸に対し直角な管径方向に形成された奥側側面１８と、受口開口側において内向きに傾斜するように形成された開口側側面１９とを有している。

収容部１７には、周方向一つ割りのロックリング２０が収容されている。このロックリング２０は、金属材料にて形成されることで、弾性的に拡径および縮径可能とされている。このロックリング２０は、それぞれ管軸に対し直角な管径方向の受口奥側端面２１および受口開口側端面２２と、受口奥側に向けて次第に小径となる内周テーパ面２３と、受口奥側端面２１と内周テーパ面２３との交差部によって形成される内周尖部２４とを有している。

受口１２におけるロックリング収容部１７よりも奥側の部分には、この収容部１７から管軸方向に所定の距離をおいた位置に、受口奥端部２５が形成されている。

挿口１４の先端の外周には、挿口１４の先端面２７に向かうにつれて徐々に小径になる外周テーパ面２８が形成されている。また外周テーパ面２８から管軸方向に沿ってわずかに距離をおいた位置の挿口１４の外周には、環状溝２９が形成されている。この環状溝２９は、図２に詳細に示すように、挿口１４の先端面２７とは反対向きでかつ管軸に対し直角に形成された管径方向の側面３０と、この側面３０における溝底側の位置につながって形成されるとともに挿口１４の先端面２７から遠ざかるにつれて次第に直径が大きくなるように形成されたテーパ状の傾斜面３１とを有した構成とされている。

このような構成において、継手の接合に際しては、図３に示すように、シール材１６とロックリング２０とを収容した受口１２の内部に挿口１４を挿入する。すると、挿口１４の外周テーパ面２８に案内されてこの挿口１４がシール材１６の内部に入り込み、このシール材１６を受口１２の収容部１５の内周と挿口１４の外周との間で圧縮することで、所定のシール機能を発揮させる。

挿口１４をさらに受口１２の内部に挿入すると、自然な状態では内周尖部２４の内径が挿口１４の外径よりも小径となっているロックリング２０の内部に外周テーパ面２８が入り込み、この外周テーパ面２８がロックリング２０の内周テーパ面２３に接する。そして、その状態で挿口１４さらに受口１２の内部に挿入すると、ロックリング２０の奥側端面２１が収容部１７の奥側側面１８に接した状態で、内周テーパ面２３に接している外周テーパ面２８がロックリング２０を弾性的に押し広げる。

これによって挿口１４の外周テーパ面２８がロックリング２０の位置を通過するが、すると環状溝２９がロックリング２０の位置に到達し、ロックリング２０が元の状態に戻ろうと弾性的に縮径することで、ロックリング２０の内周尖部２４が環状溝２９にはまり込む。

しかし、その状態で挿口１４をさらに受口１２の内部に挿入すると、内周尖部２４が環状溝２９の傾斜面３１によって徐々に管径方向の外向きに押されることで、ロックリング２０は弾性的に拡径する。これによって環状溝２９がロックリング２０の位置を通過する。

図１は、このようにして挿口１４が受口１２における所定の位置まで挿入された状態を示す。このとき、ロックリング２０は、挿口１４に外ばめされており、元の状態に戻ろうとする弾性的な縮径力によって、挿口１４の外周に抱き付いている。またこのとき、挿口１４の先端面２７は受口奥端部２５とロックリング２０との間の中間部分に位置している。挿口１４は、この状態から、その先端面２７が受口奥端部２５に当たるまでさらに受口１２の内部へ入り込み可能であるとともに、ロックリング２０が環状溝２９にはまり込むまで受口１２から抜け出し可能であり、受口１２と挿口１４とは、この範囲で伸縮を行うことが可能である。

すなわち、図４は、地震の発生時などにおいて挿口１４が受口１２から抜け出そうとするときの状態を示す。このとき、ロックリング２０は、内周尖部２４が環状溝２９の傾斜面３１に案内され、元の状態に戻ろうと弾性的に縮径することで、受口１２からの挿口１４の抜け出しにつれて、環状溝２９の深い部分にはまり込み、その奥側端面２１が環状溝２９の側面３０に当たる。このとき、ロックリング２０は収容部１７の開口側側面１９に当たる。これによって、挿口１４がそれ以上受口１２から抜け出すことが防止され、所要の離脱防止機能が発揮される。

また、このとき、ロックリング２０は、挿口１４からの抜け出し力を受けることにより、その横断面について、内周尖部２４が管径方向の内向きに変位しかつ開口側端面２２が管径方向の外向きに変位するような弾性的なねじり変形を受けるが、このねじり変形によって図４に示すように開口側端面２２が収容部１７の内向きに傾斜した開口側側面１９に向かい合うようになり、これによって挿口１４の抜け出し力がロックリング２０を介して確実に受口１２に伝達されることになり、また開口側側面１９からの反力によってロックリング２０は管径方向の内向きに押圧されることで確実に環状溝２９にはまり込み、それらによって十分な離脱防止機能を発揮することが可能である。

離脱防止性能として、一般的には、管１１、１３の呼び径をＤ［ｍｍ］としたときに、３Ｄ［ｋＮ］の抜け出し力に耐えることが求められる。このような離脱防止性能を発揮するためには、呼び径Ｄが数百ｍｍである場合に、環状溝２９の深さは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であれば足りる。このため、この環状溝２９を機械加工によって容易に形成することができる。たとえば、管路の敷設現場において、配管の都合上、挿口の切り管によって規定よりも短尺の管を得ることが必要な場合にも、その敷設現場において簡単な装置を用いてその切り管の挿口に容易に環状溝を加工することができる。

図４に示す状態から、再び挿口１４が受口１２に入り込む方向の力が作用した場合には、上述した管どうしの接合時と同様にして、ロックリング２０の内周尖部２４が環状溝の２９の傾斜面３１に案内されて、その入り込みが許容される。

上述のように、受口１２と挿口１４とは互いに伸縮することができ、このため図示の管継手を耐震継手として用いることができる。このときの伸縮量は、管長の±１％程度とすることが適当である。

継手を解体する必要が生じたときには、シール材１６と挿口１４との間に舌片を打込んでこの舌片の先端を内周テーパ面２３に当てることによってロックリング２０を拡径させ、その状態で挿口１４を受口１２から引き抜いて、環状溝２９をロックリング２０よりも受口１２の開口側に位置させればよい。

図５〜図７は、本発明の第２の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面構造を示す。ここでは、受口１２の内周にシール材収容部とロックリング収容部とを設けることに代えて、受口１２の開口端に内周フランジ３５を形成し、この内周フランジ３５に、前述のロックリング収容部１７の開口側側面１９に想到する内向き傾斜面３６が形成されている。内周フランジ３５よりも奥側における受口１２の内周には、環状の内周突起３７が形成されている。この内周突起３７は、シール材１６の外周部分に引っ掛かることで、このシール材１６を管軸方向に位置決め可能である。

そして、このように管軸方向に位置決めされたシール材１６と内周フランジ３５との間の空間に、ロックリング３８が収容されている。このロックリング３８は、図１〜図４に示したものと断面形状は異なるが、同様の機能を果たす奥側端面２１と開口側端面２２と内周テーパ面２３と内周尖部２４とを有し、さらに内周フランジ３５の立ち上がり隅部に接する角部３９を有している。奥側端面２１はシール材１６の端部に接している。

このような構成であると、図６に示すように、挿口１４を受口１２の内部に挿入するだけで、図１〜図４に示したものと同様にして継手の接合を行うことができる。図５に示すように、環状溝２９がシール材１６よりも受口１２の奥側に入り込んだ状態で、接合作業が完了する。

図７に示すように挿口１４が受口１２から抜け出そうとするときには、図１〜図４に示した場合と同様にして、ロックリング３８の内周尖部２４が挿口１４の環状溝２９にはまり込む。このとき、同様にロックリング３８がねじり変形を受けてその開口側端面２２が内周フランジ３５の内向き傾斜面３６に向かい合った状態でこの内向き傾斜面３６に接するため、確実な離脱防止機能を発揮することが可能である。また、このとき、ロックリング３８の角部３９が内周フランジ３５の立ち上がり隅部に接しているため、上述のロックリング３８のねじり変形を容易に発生させることができる。

なお、図示のように、受口１２の内周にロックリング収容部を特別に形成する必要がないため、その分だけ受口１２における管壁の肉を少なく構成することができて、受口１２を含む管１１の重量を軽減することができる。

図８〜図１０は、本発明の第３の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面構造を示す。ここでは、受口１２の開口端の内周に外向きのテーパ状のシール材圧接面４１を形成し、この圧接面４１と挿口１４の外周面との間にシール材４２を配置している。受口１２の開口端の外周にはフランジ４３が形成され、受口１２よりも外側の部分において挿口１４に外ばめされた金属製の押輪４４が、管の周方向に複数配置されたボルト・ナット４５によってフランジ４３に締結されることで、この押輪４４によってシール材４２を圧縮して所要のシール機能を発揮させている。

図８は継手の接合完了状態を示すが、押輪４４がフランジ４３に接触したときに、シール材４２が必要な圧縮状態となるように構成されている。公知のこの種の管継手では押輪は受口のフランジに接触せず、ボルト・ナットの締付けトルクによってシール材の圧縮状態を管理しているが、このように押輪４４とフランジ４３とがメタルタッチすることにもとづき施工管理することで、その施工管理を容易に行うことができる。

継手の接合時には、あらかじめ挿口１４に押輪４４とシール材４２とを外ばめしておき、その状態の挿口１４を、図９に示すように収容部１７にロックリング２０を収容した状態の受口１２の内部に挿入する。図８に示すように環状溝２９がロックリング２０よりも受口１２の奥側に挿入されたなら、図示のように押輪４４とボルト・ナット４５とによってシール材４２を所定位置で圧縮する。

図１０は、挿口１４に受口１２からの抜け出し力が作用したときの状態を示す。環状溝２９と収容部１７とに対するロックリング２０の挙動は、先の実施例で説明したものと同様である。

図１１〜図１３は、本発明の第４の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面構造を示す。ここでは、ロックリング４７として、横断面Ｖ字形に形成されたものが用いられている。すなわち、このロックリング４７において、２３は内周テーパ面、２４は内周尖部であるが、このロックリング４７の受口奥側の部分に肉盗み部４８を設けることで上記のようにＶ字形に形成している。

ロックリング４７よりも外周側には、挿口１４の挿入前の時点においてロックリング４７を受口１２に心出し状態で保持させるための、ゴム製の環状の心出し部材４９が設けられている。

このような構成であると、ロックリング４７はその横断面の構造から剛性の低いものとなるため、図１２に示す受口１２への挿口１４の挿入による挿口１４へのロックリング４７の外ばめを容易に行うことができる。なお、心出し部材４９は、挿口１４の挿入後にこのように剛性の低いロックリング４７を挿口１４に抱き付かせるために補助的に機能する。

図１３は、挿口１４に受口１２からの抜け出し力が作用した状態を示す。この場合も、ロックリング４７は、その剛性が低いために、容易にねじり方向に変形して環状溝２９にはまり込み、所要の離脱防止機能を確実に発揮する。

本発明の第１の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面図である。 図１の離脱防止管継手における要部の拡大図である。 図１の離脱防止管継手の接合時の様子を示す図である。 図１の離脱防止管継手に抜け出し力が作用したときの様子を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面図である。 図５の離脱防止管継手の接合時の様子を示す図である。 図５の離脱防止管継手に抜け出し力が作用したときの様子を示す図である。 本発明の第３の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面図である。 図８の離脱防止管継手の接合時の様子を示す図である。 図８の離脱防止管継手に抜け出し力が作用したときの様子を示す図である。 本発明の第４の実施の形態の離脱防止管継手の要部の断面図である。 図１１の離脱防止管継手の接合時の様子を示す図である。 図１１の離脱防止管継手に抜け出し力が作用したときの様子を示す図である。

符号の説明

１１ 一方の管
１２ 受口
１３ 他方の管
１４ 挿口
１７ ロックリング収容部
２０ ロックリング
２７ 先端面
２９ 環状溝
３０ 側面
３１ 傾斜面

Claims (2)

1. 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構成の管継手であって、
   受口の内周に形成された収容部に周方向一つ割りのロックリングが収容され、
   このロックリングは、受口に挿口を挿入したときに挿口に外ばめされるように構成され、
   ロックリングは、受口奥側に向けて次第に小径となる内周テーパ面と、内周テーパ面の受口奥側端に形成される内周尖部とを有し、
   挿口の外周に、前記ロックリングの内周尖部がはまり込み可能な環状溝が形成され、
   前記環状溝は、挿口の先端面とは反対向きに形成された管径方向の側面と、この側面における溝底側の位置につながって形成されるとともに挿口先端から遠ざかるにつれて次第に直径が大きくなる傾斜面とを有し、
   挿口が受口から抜け出そうとすると、ロックリングの内周尖部が環状溝に嵌まり込んで、ロックリングは、内周尖部が管径方向の内向きに変位し且つ受口開口側端が管径方向の外向きに変位するような弾性的なねじり変形を受けることを特徴とする離脱防止管継手。
2. ロックリングは、受口奥側に向けて開口した肉盗み部を有して横断面Ｖ字形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の離脱防止管継手。

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