JP6043751B2 - ユニオンナット管継手 - Google Patents

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Description

本発明は、ユニオンナット管継手に関する。さらに詳しくは、外周面に雄ねじを刻設したテーパー状の受口部を有しその受口部に無ねじの接合管が挿入される継手本体と、前記受口部に螺合緊締されるユニオンナットと、前記接合管の外径よりも僅かに大きい内径を有し前記継手本体と前記ユニオンナットとの間に介在される環状のゴムパッキンを備えるユニオンナット管継手に関する。
従来、例えば図12に示す如き既設管11’の補修において、管継手1’を取り付ける際に(同図(3)〜(5))、管外面に油等の湿式滑剤を塗布して、管継手1’の移動(スライド)を容易にしている。しかし、滑剤の塗布作業により作業効率が低下していた。また、滑剤に砂や埃等が付着すると、その付着物が管内に巻き込まれ、後の水漏れの原因となっていた。
ところで、本願出願人は、特許文献1に示す如きパッキンを開発している。図9に示すように、このパッキン4’は、その内周面40’Aに環状の複数の凹凸条41’,42’を設けることで容易に変形可能とし、低い締付トルクで水密性を確保している。しかし、例えば中口径(65〜100mm)以上の管継手1’では、管継手1’自体が重く、図10に示すように、その自重によってパッキン4’が簡単に変形し管10に押し付けられる。そのため、管継手1’を管10上でスムースに移動させることが困難となり、作業性が低下していた。また、パッキン4’の変形により管10と管継手1’の中心がずれるため、管10が他方の受口部21’Bのパッキン4’に当接し、スムースに挿通することも困難となる。さらに、例えば図11に示すように、管継手1’に不測の外力Fが掛かると、パッキン4’の管上側部分4’aが大きく変形すると共にパッキン4’の管下側部分4’bの圧縮が緩み、水密性が低下するおそれもあった。
特許3774889号公報
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、施工性がよく、小さい締付トルクでも高い水密性を確保・維持することの可能なユニオンナット管継手を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るユニオンナット管継手の特徴は、外周面に雄ねじを刻設したテーパー状の受口部を有しその受口部に無ねじの接合管が挿入される継手本体と、前記受口部に螺合緊締されるユニオンナットと、前記接合管の外径よりも僅かに大きい内径を有し前記継手本体と前記ユニオンナットとの間に介在される環状のゴムパッキンを備える構成において、前記ゴムパッキンは、少なくとも前記接合管に対向する内周面に複数の凹凸条を有し、且つ、ゴムパッキンの外周面が前記ユニオンナットの内周面及び前記受口部に対向するように位置し、前記ユニオンナットの最小径部における内径及び前記継手本体の最小径部における内径は、前記接合管の外径よりも大で且つ前記ゴムパッキンの内径よりも小であり、前記継手本体は、前記受口部の内側端部と前記継手本体の最小径部との間に段部を有すると共に前記雄ねじの継手本体中央側の端部に径方向へ突出する凸部を有し、前記凸部は、前記ユニオンナットの締付後に前記段部内で前記ユニオンナットによって圧縮変形されるゴムパッキンの一部と前記継手本体の最小径部との間に空間が残存する位置に設けられ、前記ユニオンナットの端部が前記凸部に当接するまで前記ユニオンナットを前記雄ねじに螺合緊締させて前記ゴムパッキンを前記ユニオンナットの内周面に密着させると共に前記ゴムパッキンの一部を前記段部へ圧縮変形させて前記段部内に前記空間を残存させることにある。
まず、本発明に用いるゴムパッキンは、少なくとも接合管に対向する内周面に複数の凹凸条を有する。この複数の凹凸条によって、ゴムパッキンは軽い締付力で圧縮変形されて、水密性を確保する。しかしながら、軽い締付力で圧縮変形するので施工性はよいが、不測の負荷が掛かる場合にもその負荷に応じて簡単にゴムパッキンが変形してしまう。
上記特徴構成によれば、ユニオンナットの最小径部における内径及び継手本体の最小径部における内径が接合管の外径よりも大で且つゴムパッキンの内径よりも小であるので、管継手を接合管に挿通させて移動(スライド)させる際に、ゴムパッキンが接合管に接触することがなく、ゴムパッキンが抵抗とならずに管継手をスムースに移動させることができる。また、継手本体の自重が増したとしても、ゴムパッキンの内径よりも小さい内径を有するユニオンナットの最小径部及び継手本体の最小径部が接合管と接触しその自重を支持するので、ゴムパッキンが接合管に接触することがなく、管継手のスムースな移動が可能となる。しかも、継手本体は受口部の内側端部と継手本体の最小径部との間に段部を有する。これにより、継手本体側にゴムパッキンの充填代が確保されるので、ユニオンナットの締付によるゴムパッキンの圧縮変形は継手本体側へ誘導され、段部へゴムパッキンの一部が圧縮変形される。よって、高価なパイプレンチ用のトルクレンチを用いることなく、小さい締付トルクで締付作業ができ、しかも上述の如き圧縮変形容易なゴムパッキンにおいても高い水密性を確保、維持できる。このように、施工性(作業性)と水密性の両立が可能となる。
前記ユニオンナットの最小径部における内径と前記接合管の外径との差及び前記継手本体の最小径部における内径と前記接合管の外径との差を2mm未満として前記接合管の可撓角を3.5°以下に設定するとよい。これにより、管継手に不測の外力が負荷されたとしても、ユニオンナットの最小径部及び継手本体の最小径部が外力を支持するので、パッキンの変形(片寄り)を抑制して水密性をさらに向上させることができる。しかも、管の可撓によるゴムパッキンの過剰な変形(緩み)も防止され、管の可撓による漏水をも防止できる。係る場合、前記ユニオンナットの最小径部における内径及び前記継手本体の最小径部における内径は、同一内径であるとよい。
前記内側端部の内径と前記接合管の外径との差は、前記ゴムパッキンの外径と前記接合管の外径との差に対し20%以上50%以下であるとよい。この数値範囲内であれば、ゴムパッキンを段部に充填し且つ十分に圧縮変形でき、締付トルクの増加も抑制できるので、施工性及び水密性を両立させることができる。
前記ゴムパッキンは、さらに前記受口部に対向するテーパー面に前記複数の凹凸条が形成されているとよい。これにより、より小さい締付トルクで圧縮変形が可能となり水密性も向上する。さらに、前記ゴムパッキンと前記ユニオンナットとの間にフィルム状の潤滑部材を介在させても構わない。これにより、ゴムパッキンとユニオンナットが潤滑部材を介して接触するので、摩擦抵抗が小さくなり、さらに締付トルクを低下させることができる。
前記継手本体の最小径部は、継手本体中央に向けてテーパー状に形成されているとよい。このテーパー形状により、挿通させる管が継手本体に引っ掛かることがなく、スムースな挿通を行うことができ、施工性がさらに向上する。
上記本発明に係るユニオンナット管継手の特徴によれば、施工性がよく、小さい締付トルクでも高い水密性を確保・維持することが可能となった。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
本発明に係るユニオンナット管継手の斜視図である。 ユニオンナット管継手の分解斜視図である。 ユニオンナット管継手を締め付けた状態での斜視図である。 各部寸法を示す図である。 締付前のユニオンナット管継手の部分拡大断面図である。 締付後のユニオンナット管継手の部分拡大断面図である。 ユニオンナット管継手に外力が加わった状態を示す断面図である。 ユニオンナット管継手における管の可撓状態を示す断面図である。 従来のユニオンナット管継手を示す図5相当図である。 従来のユニオンナット管継手の貫通状態を示す断面図である。 従来のユニオンナット管継手に外力が加わった状態を示す図8相当図である。 スライド工法を説明する図である。
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係るユニオンナット管継手1(以下、単に「継手」と称する。)は、図1〜3に示すように、大略、無ねじの接合管10が挿入される継手本体2と、継手本体2に螺合緊締されるユニオンナット3と、継手本体2とユニオンナット3との間に介在する環状のゴムパッキン4を備える。ユニオンナット3は、略半円弧状の係止金具5を介してCリング状の止輪6に係合される。
継手本体2は、大略、テーパー状の受口部21と、外周面20Aに刻設された雄ねじ22を備える。本実施形態において、継手本体2は、その両端にそれぞれ受口部21A,21Bを有する。雄ねじ22は、ユニオンナット3の内周面30Bに刻設された雌ねじ32と螺合する。雄ねじ22の継手本体中央側には、径方向へ突出するリング状の凸部23が設けられている。図6に示すように、この凸部23にユニオンナット3の端部(側面)33aを当接させることで、ユニオンナット3の螺合緊締作業を完了させる。これにより、作業者による螺合緊締のバラツキを抑制することができる。
図4〜6に示すように、継手本体2の内側には、接合管10に近接する最小径部24と、この最小径部24と受口部21の内側端部21aとの間に段部25とが設けられている。段部25は、ユニオンナット3の継手本体2側への移動によるゴムパッキン4の変形を受け入れる。よって、ユニオンナット3の締付によるゴムパッキン4の圧縮変形は、主に継手本体2側へ誘導されて段部25に充填される。最小径部24は、継手本体中央に向けてテーパー状に形成されている。中央側のテーパー部24aにより、接合管10の挿通時に継手本体2内部での引っ掛りを防止する。なお、本実施形態において、段部25は、受口部21の内側部分を切り欠いて略円柱状に形成されている。
ここで、内側端部21a(段部25)の内径d4と管外径D0との差(段部25の高さ)H1は、ゴムパッキン4の外径d2と管外径D0との差H2の20%以上50%以下に設定される(下記式(1)〜(3))。
H1=(d4−D0)/2 ・・・(1)
H2=(d2−D0)/2 ・・・(2)
H2×0.2≦H1≦H2×0.5 ・・・(3)
20%未満であれば、ゴムパッキン4の変形を十分に許容できずに締付トルクが増大することとなる。一方、50%を超えるとゴムパッキン4を十分に圧縮することができず、水密性を確保することが困難となる。このように、この数値範囲内であれば、ユニオンナット3を凸部23まで低い締付トルクでスムースに螺合させることができる。
ユニオンナット3の内側には、図4〜6に示すように、大略、接合管10に近接する最小径部31と、内周面30Bに雌ねじ32が刻設された筒状部33と、最小径部31と筒状部33とを接続するテーパー部34とが形成されている。最小径部31の外周面30Aには、係止金具5を係合させる環状の溝部35が設けられている。
ところで、図9に示す従来技術(特許3774889号の図2)では、継手本体2’の最小径部24’における内径d5’をユニオンナット3’の最小径部31’における内径d1’よりも大としている。同図の従来技術では、例えば、呼び径75mmの場合、内径d1’と管外径D0’との差は2.4mm、内径d5’と管外径D0’との差は3.8mmに設定される。また、例えば呼び径100mmでは、内径d1’と管外径D0’との差は2.5mm、内径d5’と管外径D0’との差は3.5mmに設定される。内径と管外径との差は、いずれも2mm以上である。これにより、ユニオンナット3’の締付によるパッキン4’の変形を継手本体2側へ誘導し、継手本体2と接合管10との間の空間Sへ充填させることで低い締付トルクでの締付を可能にしている。そして、空間Sへ充填されたパッキン4’は内圧によりユニオンナット3’側へ押圧されるので、水密性が確保される。また、ユニオンナット3’の内径d1’を小さくすることで、パッキン4’の外部への流出(はみ出し)を防止する。
しかしながら、このような構造では、空間Sのために内径d5’を大きくするため、最小径部24’が接合管10と離隔することとなり、接合管10が継手本体2’に浅く挿入された場合は特に可撓しやすく、図8の二点鎖線に示す如く、3.5°以上可撓し、例えば5°程度可撓する。パッキン4’は上述したように容易に変形するよう構成しているので、ユニオンナット3’の締付が不十分であると、管の大きな可撓によってパッキン4’が変形して緩んでしまい、水密性の確保、維持が困難となる。
そこで、ユニオンナット3’の内径d1’と継手本体2の内径d5’を同等程度に設定し接合管10との間に空間をそれぞれ形成したとすると、ユニオンナット3’の締付によるパッキン4’の変形はユニオンナット3’の後方(止輪6側)へ誘導され、ユニオンナット3’と接合管10との間の空間に充填される。そのため、ユニオンナット3’の外部へパッキン4’がはみ出し水密性が低下する。特に、後述の潤滑部材43を介在させた場合、ユニオンナット3’との摩擦係数が小さいので、パッキン4’の変形はユニオンナット3’の締付により外部へ押し出されるように進行し、さらに水密性が低下するおそれがある。また、過剰に締め付けた場合、パッキン4’が接合管10に密着してしまい、管の伸縮に連動してパッキン4’も移動し、その結果水漏れを引き起こす場合もある。
他方、継手本体2及びユニオンナット3’と接合管10との空間を小さくすると、パッキン4’の外部への流出による水密性の低下は防止できるが、パッキン4’の充填空間が少なくなるため、パッキン4’がすぐに充填され飛躍的に締付トルクが増加してしまう。そのため、本発明の如く、ユニオンナット3を凸部23に当接するまで螺合させることができない。また、4MPa以上の水密性を確保するためには、管の外径公差により、管が大径の場合、例えば呼び径100mmの管で締付トルクが150Nm以上、呼び径75mmの管で締付トルクが100Nm以上となり、大きな締付力が必要となる。一方、管が小径の場合は締付不足となる。このように、従来技術では、一定値まで締め付けることで作業完了とすることは不可能であった。
そこで、本発明においては、図4〜6に示すように、図9に示す従来技術とは異なり、受口部21の内側端部21aと最小径部24との間に段部25を設けている。図9に示す従来技術には、段部25は存在しない。この段部25により、ユニオンナット3の締付によるゴムパッキン4の変形は継手本体2側へ誘導され、ゴムパッキン4が充填されるので、低い締付トルクでも締付可能となり、且つユニオンナット3を凸部23までスムースに螺合させることができ、所定の締付距離を規定し管理することが可能となる。しかも、接合管10の公差があったとしても、段部25により低締付トルクで螺合させることができ、高価で長尺なパイプレンチ用トルクレンチを用いなくても施工可能である。
さらに、本発明では、継手本体2の最小径部24における内径d5及びユニオンナット3の最小径部31における内径d1と管外径D0との差を2mm未満に設定している。図4に示すように、接合管10の中心軸と管継手1の中心軸を一致させて挿入配置させた状態であれば、各最小径部24,31と接合管10との隙間は、下記式にて表すことができる。
H3=(d5−D0)/2 ・・・(4)
H4=(d1−D0)/2 ・・・(5)
例えば呼び径75mmの場合、内径d1と管外径D0との差及び継手本体2の最小径部24の内径d5と管外径D0との差は、例えば1.7mmに設定され、呼び径100mmでは例えば1.9mmに設定される。いずれも内径と管外径との差は、2mm未満である。
これにより、図8に示すように、管が可撓すると、継手本体2の最小径部24又はユニオンナット3の最小径部31に管10が接触し、それ以上可撓することはない。このように、管の可撓角が3.5°以下(好ましくは3.0°以下)に制限されるので、過剰な可撓による漏水を防止することができる。しかも、各内径d5,d1と管外径D0との差を2mm未満としても、上述の段部25によって充填代が確保されているので、ゴムパッキン4の圧縮変形が制限されて、急激に締付トルクが増大し締付不能となることもない。このように、本発明によれば、例えば呼び径100mmの管で締付トルク60Nm程度、呼び径75mmの管で締付トルク35Nm程度で4MPa以上の水密性を確保し維持することが可能である。
ゴムパッキン4は、図4,5に示すように、内周面40A及び受口部21に対向するテーパー面40Bに環状の凹凸条41,42が複数形成されている。また、本実施形態においては、ユニオンナット3とゴムパッキン4との間に例えばフッ素樹脂等よりなるフィルム等の潤滑部材43を介在させ、ゴムパッキン4の縮径が円滑に行われるようにしている。また、ゴムパッキン4のゴム硬度(JIS K 6353)は、例えば45〜75°(デュロメータ硬さ)であり、本実施形態では例えば55°のものが用いられる。このようなゴムパッキン4は、例えば本願出願人が出願した特願2002−30324に開示されている。
ここで、ゴムパッキン4の内径d3は、図4に示すように、ユニオンナット3の内側に装着されたナット締付前の状態での内周面40Aの凸条42の内径を指す。この内径d3は、継手本体2の最小径部24の内径d5及びユニオンナット3の最小径部31における内径d1よりも大きい。例えば、呼び径75mmの場合、内径d3と管外径との差は2.2mmに設定され、呼び径100mmでは例えば2.4mmに設定される。この差は、内径d1,d5と管外径D0との差よりも大きい。図4,5に示すように、ゴムパッキン4は、継手本体2の最小径部24とユニオンナット3の最小径部31との間に位置するので、ゴムパッキン4の内径d3が各最小径部24,31の内径d5,d1より大とすることで、管10の挿通時においてゴムパッキン4は管10に対し非接触状態となる。しかも、各最小径部24,31が管10と当接するため、継手自体の自重が大きくなったとしても、ゴムパッキン4が管10と接触することがない。よって、管10の挿通時においてスムースに継手1を移動させることが可能となる。
さらに、図7に示すように、継手1に不測の外力Fが掛かったとしても、継手本体2の最小径部24とユニオンナット3の最小径部31とが管10と当接し、外力Fを受け止める(支持)する。よって、ゴムパッキン4が過剰に変形することはなく、ゴムパッキン4の管下側部分と接合管10との間に隙間が生じることもなく、水漏れすることもない。
一方で、上述したように、図9に示す従来技術では、パッキン4’の内径d3’は継手本体2’の最小径部24’における内径d5’及びユニオンナット3’の最小径部31’における内径d1’よりも小さい。同図の従来技術の例では、呼び径75mmの場合、内径d3’と管外径D0’との差は1.0mmに設定され、呼び径100mmでは例えば1.4mmに設定される。この差は、内径d1’と管外径D0’との差及び内径d5’と管外径D0’との差のいずれよりも小さい。しかも、パッキン4’は容易に変形可能である。そのため、図10に示すように、管継手1’の自重によってパッキン4’が簡単に変形して管10に押し付けられ、管継手1’の移動の抵抗となり作業性が低下する。また、パッキン4’の変形により管10と管継手1’の中心がずれ、管10が他方の受口部21’bのパッキン4’に当接し、スムースな挿通を阻害する。さらに、図11に示すように、管継手1’に不測の外力Fが掛かると、パッキン4’の管上側部分が大きく変形すると共にパッキン4’の管下側部分の圧縮が緩み、水密性が低下するおそれもある。
係止金具5は、大略、略半円弧状の本体部51と、本体部51の端部近傍から管軸方向に沿うように突出し端部にフック53を形成したアーム52を一対備える。止輪6は、Cリング状のリング本体61と、内周面に刻設された複数の滑り止め用歯62と、リング本体61の周方向端部に設けられるフランジ63と、フランジ63を締結する締結手段64を備えている。締結手段64は、例えばボルト64a、ナット64b及びワッシャ64cよりなる。また、リング本体61には、フック53を係止させる係止用耳部65が一対設けられている。係止金具5及び止輪6により管の継手本体2からの離脱を防止する。このような管離脱防止装置は、例えば本願出願人が出願した特願2004−46329に開示されている。
最後に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記実施形態において、両端にそれぞれ受口部21A,21Bを有する継手本体2について説明した。しかし、一方側にのみ受口部21を有する継手でも同様である。
上記実施形態において、継手本体2の受口部21に対向するテーパー面40B及び接合管10に対向する内周面40Aの全面に複数の凹凸条41,42を形成したゴムパッキン4を用い、ゴムパッキン4とユニオンナット3との間にフィルム状の潤滑部材43を介在させた。しかし、これに限られるものではなく、例えば内周面40Aにのみ複数の凹凸条41,42を形成したゴムパッキンを用いてもよい。但し、より低い締付トルクで水密性を確保できる点で上記実施形態が優れている。また、潤滑部材43を省略することも可能であり、これに替えて、例えば滑剤を塗布したものでもよい。また、潤滑部材43が例えばフッ素樹脂やポリエチレン樹脂等を薄く環状に成型した部材であってもよい。。
上記実施形態において、接合管の呼び径を100mmや75mmを例に説明したが、あくまで一例に過ぎず、これらに限られるものではない。上記各寸法も一例である。なお、例えば呼び径40〜100mmの場合、ユニオンナット3の最小径部31の内径d1と管外径D0との差と、継手本体2の最小径部24の内径d5と管外径D0との差は、2mm未満である。しかも、各最小径部の内径d1、d5よりもゴムパッキン3の内径d3は大に設定される。
1,1’:ユニオンナット管継手、2,2’:継手本体、3,3’:ユニオンナット、4,4’:ゴムパッキン、5:係止金具、6:止輪、10:接合管(管)、11’:既設管、12’:漏水部、13’:切断部、20A:外周面、21,21A,21B,21’B:受口部、21a:内側端部、22:雄ねじ、23:凸部、24,24’:最小径部、24a:テーパー部、25:段部、30A:外周面、30B:内周面、31,31’:最小径部、32:雌ねじ、33:筒状部、33a:端部、34:テーパー部、35:溝部、40A:内周面、40B:テーパー面、41,41’:凹条、42,42’:凸条、43:潤滑部材、51:本体部、52:アーム、53:フック、61:リング本体、62:滑り止め用歯、63:フランジ、64:締結手段、64a:ボルト、64b:ナット、64c:ワッシャ、65:係止用耳部、F:外力、D0:管外径、d1,d1’:ナット内径、d2,d2’:パッキン外径、d3,d3’:パッキン内径、d4:段部内径、d5,d5’:継手内径、H1〜4:高さ、S:空間

Claims (7)

  1. 外周面に雄ねじを刻設したテーパー状の受口部を有しその受口部に無ねじの接合管が挿入される継手本体と、前記受口部に螺合緊締されるユニオンナットと、前記接合管の外径よりも僅かに大きい内径を有し前記継手本体と前記ユニオンナットとの間に介在される環状のゴムパッキンを備えるユニオンナット管継手であって、
    前記ゴムパッキンは、少なくとも前記接合管に対向する内周面に複数の凹凸条を有し、且つ、ゴムパッキンの外周面が前記ユニオンナットの内周面及び前記受口部に対向するように位置し、
    前記ユニオンナットの最小径部における内径及び前記継手本体の最小径部における内径は、前記接合管の外径よりも大で且つ前記ゴムパッキンの内径よりも小であり、
    前記継手本体は、前記受口部の内側端部と前記継手本体の最小径部との間に段部を有すると共に前記雄ねじの継手本体中央側の端部に径方向へ突出する凸部を有し、
    前記凸部は、前記ユニオンナットの締付後に前記段部内で前記ユニオンナットによって圧縮変形されるゴムパッキンの一部と前記継手本体の最小径部との間に空間が残存する位置に設けられ、
    前記ユニオンナットの端部が前記凸部に当接するまで前記ユニオンナットを前記雄ねじに螺合緊締させて前記ゴムパッキンを前記ユニオンナットの内周面に密着させると共に前記ゴムパッキンの一部を前記段部へ圧縮変形させて前記段部内に前記空間を残存させるユニオンナット管継手。
  2. 前記ユニオンナットの最小径部における内径と前記接合管の外径との差及び前記継手本体の最小径部における内径と前記接合管の外径との差を2mm未満として前記接合管の可撓角を3.5°以下に設定した請求項1記載のユニオンナット管継手。
  3. 前記内側端部の内径と前記接合管の外径との差は、前記ゴムパッキンの外径と前記接合管の外径との差に対し20%以上50%以下である請求項1又は2記載のユニオンナット管継手。
  4. 前記ユニオンナットの最小径部における内径及び前記継手本体の最小径部における内径は、同一内径である請求項2又は3記載のユニオンナット管継手。
  5. 前記ゴムパッキンは、さらに前記受口部に対向するテーパー面に前記複数の凹凸条が形成されている請求項1〜4のいずれかに記載のユニオンナット管継手。
  6. 前記ゴムパッキンと前記ユニオンナットとの間にフィルム状の潤滑部材を介在させている請求項1〜5のいずれかに記載のユニオンナット管継手。
  7. 前記継手本体の最小径部は、継手本体中央に向けてテーパー状に形成されている請求項1〜6のいずれかに記載のユニオンナット管継手。
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