JP5105999B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は管継手に関し、特にパイプインパイプ工法で敷設する管路に適した管継手に関する。

既設の管路の内部に新管を挿入し、その管路の内部を推進させて敷設する、パイプインパイプ工法が知られている。パイプインパイプ工法では、新管として、既設管よりも１口径小さいものが用いられる。新管は、その管継手において所要の耐震機能を有したものであることが好ましい。すなわち伸縮機能と離脱防止機能とを備えたものであることが好ましい。

パイプインパイプ工法に用いられる管のための管継手として、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、受口と挿口とが、受口の内周溝と挿口の外周溝とに装着された耐震用のロックリングで連結された構成のものがある。このような管継手を有する新管では、既設管への挿入推進力は、ロックリングを介して挿口から受口へ伝達される（特許文献１）。

しかし、このような管継手では、パイプインパイプ工法による管路の敷設が完了した時点において、挿口が受口の最奥部まで入り込んでしまっており、それ以上入り込むことができない。すなわち管継手の縮みしろを確保することができず、所要の耐震機能を付与することができない。

特許文献２の図４には、受口の外側における挿口の外面にリブ付きのフランジを溶接し、このフランジによって挿口から受口へ推進力を伝達するようにしたものが記載されている。

しかし、フランジとリブとを挿口に溶接しなければならず、このため溶接すべき範囲が広く、したがって管の生産性が低い。
特許文献２の図２には、受口の外側における挿口の外周に溶接ビードを形成し、この溶接ビードと受口の端面との間に、横断面矩形の推力伝達リングを介在させたものが記載されている。

このような構成であると、フランジおよびリブを溶接する場合に比べて溶接すべき範囲が狭く溶接工程の生産性が向上する利点がある。しかし、推力伝達リングを介在させるために、あまり大きな推進力を作用させることができない。大きな推進力を作用させると、推力伝達リングに浮き上がりやねじれが生じていわゆる裏返り状態となることがある。このため、推力伝達リングの推進力伝達性能によって、パイプインパイプ工法における推進距離つまり新管の敷設長さが、短く限定されることがある。また、既設の管路が屈曲している場合などにおいては、推力伝達リングの周方向に沿った一点に応力が集中することがあり、このため推進力を正しく伝達できなかったり、また上記と同様に推力伝達リングがいわゆる裏返り状態となったりすることがある。
特開２００３−１１３９７１号公報（図７） 特開２００２−３２７５９４号公報

本発明は、パイプインパイプ工法に特に好適に用いられる管のための管継手であり、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た管継手において、挿口受口間の推力伝達部材に浮き上がりやねじれなどにもとづく裏返しが生じないようにするとともに、推進完了後における継手の伸縮しろを確保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、本発明の、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た管継手は、受口の外側における挿口の外周に推力伝達リングが装着されて、この推力伝達リングが受口に当たることにより受口と挿口との間で推進力が伝達されて管路の敷設が行われるように構成され、前記推力伝達リングが、本体部と、この本体部よりも薄肉で、受口の内周と挿口の外周との隙間に挿入される挿入部とを有し、前記本体部の受口に近い側に、前記挿入部よりも軸心方向に対して大きな寸法割合で径方向に広がり、受口の端面または内周縁部に当接可能とされる端面が形成されているものである。

本発明によれば、推力伝達リングは、受口の開口端の内周縁部に当たるとともに、受口から遠ざかるにつれて次第に拡径するように形成された、テーパ状の端面を有することが好適である。

本発明によれば、推力伝達リングが、受口の内周と挿口の外周との隙間に挿入される挿入部を有するため、大きな推進力が作用した場合であっても、推力伝達リングが径方向の外向きに浮き上がってしまうことがなく、それに基づく裏返りの発生などを防止することができる。また、従来のように受口挿口間に装着されるロックリングを推力伝達部材として用いるものではないため、ロックリングと、このロックリングが装着される挿口外周溝とを、受口挿口間の伸縮機能を発揮させるための所定の位置関係に保つことができ、このため、受口挿口間に大きな力が作用したときには推力伝達リングなどが破壊されるようにしておくことで、推進完了後における継手の伸縮しろを確保することができる。

また本発明によれば、推力伝達リングが、受口の開口端の内周縁部に当たるとともに、受口から遠ざかるにつれて次第に拡径するように形成された、テーパ状の端面を有するようにすることで、受口と挿口との間での推進力の伝達が行われる際には、テーパ状の端面の作用による推力伝達リングの浮き上がり防止効果を発揮させることもでき、したがって、よりいっそう確実に受口と挿口との間での推進力の伝達を行うことができて、大きな推進力を作用させることができる。

図１〜図３は、本発明の実施の形態の管継手を示す。図１に示すように、互いに接合される一方のダクタイル鋳鉄管１１の端部には受口１２が形成され、他方のダクタイル鋳鉄管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の内周には、開口側から順に、ロックリング収容溝１５と、シール材収容溝１６とが形成されている。挿口１４の外周には、ロックリング収容溝１５よりも幅広の外周溝１７が形成されている。

受口１２のロックリング収容溝１５には、周方向１つ割り構造の環状の金属製のロックリング１８が収容されている。このロックリング１８は、外周側部分が収容溝１５に収容された状態で内周側部分が挿口１４の外周溝１７にはまり込んで抱き付くように構成されている。１９は、外周溝１７における受口開口側の側面、２０は、外周溝１７における受口奥側の側面である。

ロックリング収容溝１５よりも開口側における受口１２の内周には、開口端に向けて次第に拡径するテーパ面２１が形成されている。２２は受口の端面、２３は、受口１２の開口端の内周縁部である。

受口１２のシール材収容溝１６には、環状のゴム製のシール材２４が収容されている。このシール材２４が収容溝１６の内周底面と挿口１４の外周面との間で圧縮されることで、受口挿口間に所要のシールが施される。

図１および図２に示すように、受口１２の外側における挿口１４の部分には、推力伝達リング２５が外ばめされている。この推力伝達リング２５は、図３に示すように周方向１つ割りの構成とされている。２６は、その周方向の分割部である。推力伝達リング２５は、図３に示される自然な状態においては、その内径が挿口１４の外径よりも小径になるように形成されている。したがって、推力伝達リング２５は、図１および図２に示すように挿口１４に外ばめされた場合には、この挿口１４によって弾性的に拡径されており、その反力としての縮径力によって挿口１４の外周に抱き付くように構成されている。

推力伝達リング２５は、横断面矩形状の本体部２７と、この本体部２７よりも薄肉の挿入部２８とが一体に形成された構成である。本体部２７と挿入部２８とは、共通の内周面３４を有する。本体部２７は、受口１２から遠い側において管径方向に形成された第１の端面２９と、受口１２に近い側において形成された第２の端面３０とを有している。第２の端面３０は、管径方向に形成されたものでもよいが、図２に詳細に示すように、受口１２から遠ざかるにつれて次第に拡径するテーパ状に形成されていることが好適である。その理由は後述する。

推力伝達リング２５の本体部２７の第２の端面３０が受口１２の端面２２または内周縁部２３に接触または近接した状態において、その挿入部２８は、受口１２のテーパ面２１と挿口１４の外周面３１との隙間３２に入り込んでいる。

挿口１４における推力伝達リング２５よりも受口１２から遠い位置の外周には、推力伝達リング２５の装着部としての溶接ビード３３が全周にわたって形成されている。この溶接ビード３３は、次のような位置に形成されている。すなわち、挿口１４を受口１２に挿入して、外周溝１７における受口開口側の側面１９と受口奥側の側面２０との中間の位置の部分がロックリング１８に対応して位置したときに、推力伝達リング２５の本体部２７がこの溶接ビート３３と受口１２の端面２２または内周縁部２３との間に位置してこの溶接ビード３３に接触または接近し、かつ推力伝達リング２５の挿入部２８が隙間３２に入り込むことができる位置に、形成されている。また溶接ビード３３は、管路敷設時の挿口１４からの推力をこの溶接ビート３３および推力伝達リング２５を介して受口１２に伝達可能な程度の横断面を呈し、かつ管路敷設完了後の地震発生時に挿口１４が受口１２に入り込む方向の大きな力が作用したときに受口１２および推力伝達リング２５からの反力によって破壊される程度の横断面を呈するように形成されている。

このような構成において、受口１２と挿口とを互いに接合する際には、あらかじめ受口１２の内部にシール材２４とロックリング１８とを収容し、公知の拡径具によってロックリング１８を拡径させておく。そして、その状態の受口１２の内部に、溶接ビード３３が形成され推力伝達リング２５が外ばめされた状態の挿口１４を挿入する。この挿入によって挿口１４の外周溝１７が受口１２のロックリング収容溝１５に向かい合う位置まで到達したなら、ロックリング１８の拡径状態を解除する。すると、ロックリング１８は、元の状態に縮径して、その外周側部分が受口１２の収容溝１５にある程度入り込んだ状態で、その内周側部分が挿口１４の外周溝１７にはまり込む。この状態で、ロックリング１８は、図１に示すように、挿口１４の外周溝１７の受口開口側の側面１９から管軸方向に距離おくとともに、同外周溝１７の受口奥側の側面２０からも管軸方向に距離おいて位置している。

また、このとき、推力伝達リング２５の本体部２７が受口１２の端面２２または内周縁部２３に接触または近接するとともに、推力伝達リング２５の挿入部２８が隙間３２に入り込む。かつ、挿口１４の外周に形成された溶接ビード３３が推力伝達リング２５の第１の端面２９接触または近接する。

この状態で受口１２と挿口１４との接合が完了するので、たとえばパイプインパイプ工法で管路を敷設する場合には、図１に示す状態から挿口１４に受口１２を押す方向の推進力を作用させる。すると、溶接ビード３３が推力伝達リング２５の第１の端面２９に接触し、かつ推力伝達リング２５の第２の端面３０が受口１２を押すことになって、挿口１４から受口１２へ推進力が伝達される。

このとき、推力伝達リング２５の挿入部２８が、全周にわたって、受口１２のテーパ面２１と挿口１４の外周面３１の隙間３２に入り込んでいるため、大きな推進力が作用した場合であっても、伝達リング２５が挿口１４の外周面３１から浮き上がることが防止される。これによって、伝達リング２５に裏返りが発生することなどを防止できる。

以上によって、管継手が図１に示される構成を保ったままの状態で、管路が敷設される。

推力伝達リング２５の本体部２７の第２の端面３０が管径方向に形成されている場合は、この第２の端面３０が受口１２の端面２２に接触することで、伝達リング２５から受口１２への推力の伝達が行われる。

推力伝達リング２５の本体部２７の第２の端面３０が、図２に詳細に示すようにテーパ状に形成されている場合は、この第２の端面３０が受口１２の内周縁部２３に接触した状態で、伝達リング２５から受口１２への推力の伝達が行われる。すると、内周縁部２３からの反力がテーパ状の第２の端面３０に作用することによって、推力伝達リング２５には挿口１４に締まり付く方向に力が作用する。これによって、同様に推力伝達リング２５が挿口１４の外周面３１から浮き上がることを防止でき、挿口１４から受口１２への推進力の伝達を、いっそう確実に行うことができる。第２の端面３０のテーパの角度は、この第２の端面から内周縁部２３への推進力の伝達を確実に行わせたうえで、挿口１４への推力伝達リング２５の締まり付きを良好に行わせるように、適宜に設定することが必要である。

推進の完了により管路が敷設された後の地震発生時において、受口１２から挿口１４が抜け出す方向に力が作用した場合には、挿口１４の外周溝１７の受口奥側の側面２０がロックリング１８に当たるまでの範囲で、受口１２からの挿口１４の抜け出しが許容される。反対に地震により受口１２に挿口１４が入り込む方向に力が作用した場合において、その力があまり大きくないときには、その力は挿口１４から溶接ビード３３および推力伝達リング２５を介して受口１２に伝達される。すなわち、その力は管路によって受け止められる。これに対し、入り込み方向により大きな力が作用した場合には、その力によって溶接ビード３３が破壊される。これによって、挿口１４が受口１２の内部に入り込むことが許容される。すなわち、挿口１４の外周溝１７の受口開口側の側面１９がロックリング１８に当たるまでの範囲で、受口１２への挿口１４の入り込みが許容される。以上によって、耐震機能を有する継手が構成されることになる。

図４および図５は、本発明の他の実施の形態の管継手を示す。ここでは、図示のように、受口１２の外側に位置する挿口１４の部分の外周には、推力伝達リング２５の装着部としての横断面矩形状の他の外周溝３５が形成されている。

推力伝達リング２５の本体部２７には、横断面矩形状の内周突部３６が一体に形成されている。この内周突部３６は、管軸方向の実質的な隙間を生じない状態で、外周溝３５にはまり込んでいる。

このような構成によれば、図１および図２に示した溶接ビード３３に代えて、外周溝３５に内周突部３６がはまり込んでいることによって、挿口１４からリング２５への推力の伝達が行われる。

図４および図５に示すものにおいて、その他の構成は図１〜図３に示すものと同様であり、推力伝達リング２５のための浮き上がり防止機能も、図１〜図３に示すものと同じ構成によって達成される。推力伝達リング２５の浮き上がりが防止されることで、内周突部３６が確実に外周溝３５にはまり込み、これによって挿口１４から推力伝達リングへの推進力の伝達が支障なく行われる。

推進の完了により管路が敷設された後の地震発生時において、受口１２から挿口１４が抜け出す方向に力が作用した場合の挙動と、地震により受口１２に挿口１４が入り込む方向に力が作用した場合において、その力があまり大きくないときの挙動とは、図１および図２に示したものの場合と同様である。より大きな入り込み力が作用した場合には、その力によって外周溝３５の側壁部が破壊されるか、または推力伝達リング２５の内周突部青がせん断破壊され、それによって、挿口１４が受口１２の内部に入り込むことが許容される。以上によって、耐震機能を有する継手が構成される。

図６に示すように、内周突部３６を、その管軸方向寸法ができるだけ小さくなるように形成しておくことで、せん断破壊を起こしやすいように構成することができる。

本発明の実施の形態の管継手の要部の断面図である。 図１の要部を拡大して示す図である。 図１における推力伝達リングの全体図である。 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。 図４の要部を拡大して示す図である。 本発明の他の実施の形態の管継手の変形例の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１２ 受口
１４ 挿口
１５ ロックリング収容溝
１７ 外周溝
１８ ロックリング
２５ 推力伝達リング
２７ 本体部
２８ 挿入部
２９ 第１の端面
３０ 第２の端面
３２ 隙間
３３ 溶接ビード
３５ 他の外周溝
３６ 内周突部

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た管継手であり、
   受口の外側における挿口の外周に推力伝達リングが装着されて、この推力伝達リングが受口に当たることにより受口と挿口との間で推進力が伝達されて管路の敷設が行われるように構成され、
   前記推力伝達リングが、本体部と、この本体部よりも薄肉で、受口の内周と挿口の外周との隙間に挿入される挿入部とを有し、
   前記本体部の受口に近い側に、前記挿入部よりも軸心方向に対して大きな寸法割合で径方向に広がり、受口の端面または内周縁部に当接可能とされる端面が形成されている
   ことを特徴とする管継手。
2. 前記推進力伝達リングの前記端面は、受口の開口端の内周縁部に当たるとともに、受口から遠ざかるにつれて次第に拡径するように形成された、テーパ状の端面であることを特徴とする請求項１記載の管継手。

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