JP5264284B2 - 管継手のシール材およびこのシール材を用いた管継手 - Google Patents

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。

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。

図８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。

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８は、このようにして接合が完了した状態を示す。

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。

図９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、横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８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８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。

このようなシール材８は、特許文献１に記載されている。
実開平６−３２８８０号

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。

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。

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。

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、
前記受口の内周面と挿口の外周面との間で、ゴム製の環状のシール材が圧縮される管継手であって、
シール材は、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、凹部と、直交座標系の縦軸に沿った方向の第１の面と、直交座標系の横軸に沿った方向の第２の面とが形成され、
第２の面は第１の面よりも受口奥側に位置し、
凹部は第１の面と第２の面との間に位置し、
挿口が受口に挿入された状態で、シール材の凹部が潰れて、凹部の面と第１の面と第２の面とが受口の内周面に接するものである。

本第２発明は、前記請求項１に記載の管継手に使用されることを特徴とするシール材である。

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。

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９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。２４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９に示した従来のシール材８と比べると、バルブ部２３の断面形状が相違している。以下、この点について詳細に説明する。

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。２５はその縦軸であり、２６はその横軸である。このように直交座標系を設定することで第１象限２７〜第４象限３０が設定されるので、シール材２１のヒール部２２を第２象限２８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２８において縦軸２５と平行な方向となるように、直交座標系つまり縦軸２５と横軸２６とを設定する。横軸２６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。そして、座標系の原点Ｏがバルブ部２３の中央部に位置するように、縦軸２５と横軸２６とを設定する。また原点Ｏから横軸２６の正の方向に距離をおいて中心点３１を設定するとともに、この中心点３１を通り縦軸２５に平行な直線３２を設定しておく。

図示のシール材２１において、ヒール部２２は、図９に示した従来のシール材８のヒール部１２とほぼ同一の断面形状である。またバルブ部２３の径方向寸法Ｂは、図９に示した従来のシール材とほぼ同一である。すなわち、バルブ部２３には、第３象限２９において、原点Ｏを中心とする半径Ｂ２の凸部３３と、半径Ｒの凹部３４とが形成されている。またバルブ部２３は、第４象限３０において、中心点３１を中心とする半径Ｂ２の凸部３５が形成されている。

さらにバルブ部２３には、第１象限２７において凹部３８が形成されている。すなわち、図９に示した従来のシール材８では、第１象限においても半径Ｂ２の凸部が形成されていることになるが、これに代えて、中心点３１を中心とする半径Ｂ２の円からバルブ部２３の中央部に向けて入り込んだ凹部３８が形成されている。そして、この凹部３８を形成するために、直線３２の上の点を中心とする半径Ｒ１の凸部３９と、横軸２６の上の点を中心とする半径Ｒ２の凸部４０とが形成されている。凹部３８は、凸部３９と凸部４０とを結ぶ半径Ｒ３の円弧状に形成されている。

この結果、凸部３９と凹部３８とのつながりの部分によって、縦軸２５に平行な面４２（第１の面に相当）が形成されている。また、凸部４０と凹部３８とのつながりの部分によって、横軸２６に平行な面４３（第２の面に相当）が形成されている。

図２（ａ）は、図１に示す断面構造のシール材２１によって水道管の受口２と挿口４との間をシールするときの様子であって、受口２と挿口４との隙間が大きく条件が厳しい場合を模式的に示す。図示のようにシール材２１には管内からの水圧４４が作用するが、この水圧４４が面４３においてシール材２１の径方向に作用することで、バルブ部２３はシール材２１の径方向に広がる方向の力を受けることになる。このため、シール材２１のセルフシール効果が向上して、図示のような厳しい条件のもとでも確実なシール性能を発揮することができる。

これに対し上述の面４３が存在しない従来のシール材８の場合は、図２（ｂ）に示すように水圧４４はシール材８に対してその軸心方向にのみ作用するため、上記したセルフシール効果が向上することは、期待できない。

また、図１に示すシール材２１では、受口と挿口との間で圧縮された場合には二つの凸部３９、４０と凹部３８とが受口のシール材収容溝の底面に接近するようにバルブ部２３が変形するだけであって、バルブ部２３には、応力集中が生じるような極端な変形は生じない。

すなわち、図３は、管１の受口２にシール材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。

ここで、図３（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の凹部３４あるいは凸部３３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３（ｂ）に示すように挿口４の先端部がシール材２１のバルブ部２３に接触して、このバルブ部２３を受口２の奥側へ押圧し移動させている。

図３（ｃ）は、挿口４がさらに挿入された状態を示す。ここでは、バルブ部２３が挿口４の先端部によって径方向の外向きに押圧され、それによって凹部３８と凸部４０とが受口２のシール材収容溝５の底面に接近されている。

図３（ｄ）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、図１に示す凹部３８が潰されて、面４２と、この凹部３８の面と、面４３とが、いずれも受口２のシール材収容溝５の内周面に密接されている。このため、バルブ部２３に応力集中が生じない状態で、このバルブ部２３が受口２と挿口４との間で圧縮されて、所期のシール機能を発揮することができる。

したがって本発明によれば、バルブ部２３に凹部３８が形成されていることから、管継手の接合時における受口２への挿口４の挿入力を軽減することができる。しかも、挿入後は凹部３８が潰されることでバルブ２３が確実に圧縮されるため、確実なシール性能を発揮することができる。また、凹部３８を形成することから、シール材２１に用いるゴムの量を、従来の凹部を有しないシール材に比べて低減することができ、このためシール材２１の製造コストを低減することができる。

なお、図４はシール材２１の全体を示す断面図、図５は図４のシール材２１の左側面図、図６は図４のシール材２１の右側面図、図７は図４のシール材２１の正面図である。なお、シール材２１の背面図、平面図、底面図は、正面図と同じまたは対称となる。

本発明の実施の形態の管継手のシール材の断面構造を示す図である。 図１のシール材の機能を説明する図である。 図１のシール材を用いて継手接合を行うときの様子を示す図である。 図１のシール材の全体を示す断面図である。 図４のシール材の左側面図である。 図４のシール材の右側面図である。 図４のシール材の正面図である。 従来の管継手の構造を示す断面図である。 従来のシール材の横断面構造を示す図である。

符号の説明

２ 受口
４ 挿口
２１ シール材
２２ ヒール部
２３ バルブ部
２５ 縦軸
２６ 横軸
２７ 第１象限
２８ 第２象限
３８ 凹部
４３ 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、
   前記受口の内周面と挿口の外周面との間で、ゴム製の環状のシール材が圧縮される管継手であって、
   シール材は、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、凹部と、直交座標系の縦軸に沿った方向の第１の面と、直交座標系の横軸に沿った方向の第２の面とが形成され、
   第２の面は第１の面よりも受口奥側に位置し、
   凹部は第１の面と第２の面との間に位置し、
   挿口が受口に挿入された状態で、シール材の凹部が潰れて、凹部の面と第１の面と第２の面とが受口の内周面に接することを特徴とする管継手。
2. 前記請求項１に記載の管継手に使用されることを特徴とするシール材。

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