JP6571987B2 - 継手部の構造および管の敷設方法 - Google Patents

Description

本発明は、受口に挿口が挿入され、内蔵されたロックリングにより離脱防止機能を有する管等の継手部の構造および管の敷設方法に関する。

従来、この種の継手部の構造としては、例えば図９に示すように、一方の管８１の受口８２に他方の管８３の挿口８４が挿入され、受口８２の内周にはロックリング収容溝８５が形成されており、このロックリング収容溝８５には、環状で周方向に分割部を有するロックリング８６が収容されている。このロックリング８６は横断面視において台形状である。

挿口８４の外周には挿口突部８７が形成されており、ロックリング８６と受口８２における奥端面との間に挿口突部８７が位置するまで挿口８４が受口８２内に挿入されて受口８２と挿口８４とが接合される。

ロックリング収容溝８５の受口開口側における一側面８８は、挿口８４の離脱方向Ａにおいて縮径するテーパー面として形成されている。また、ロックリング収容溝８５の受口奥側における他側面８９は、管軸心９０に垂直な面として形成されている。

継手部９１において、一方の管８１に対して他方の管８３が屈曲した場合、ロックリング８６がロックリング収容溝８５の両側面８８，８９に係り合うことで屈曲に対する抵抗となり、継手部９１が円滑に屈曲し難くなるとともに、ロックリング８６にも大きな負荷がかかる。尚、上記のような継手部９１は下記特許文献１に記載されている。

そこで、図１０に示すように、横断面視において山型状のロックリング１０６を備えた継手部１１４がある（下記特許文献２参照）。このロックリング１０６は、受口開口側において、円弧状の一方の凸面１１２を有し、受口奥側において、円弧状の他方の凸面１１３を有することで、ロックリング１０６の凸面１１２，１１３がロックリング収容溝１０５の側面１０９，１１０を円滑に移動し、屈曲時の抵抗とならないため、屈曲し易くなるとともに、ロックリング１０６への負荷を軽減することが提案されている。

ここで、ロックリング１０６は挿口１０４に外嵌されており、ロックリング１０６の内周面１０６ａは、管軸心方向Ｃにおけるロックリング１０６の全幅Ｗ１で、挿口１０４の外周面に面接触している。

これによると、受口１０２に対して挿口１０４が離脱方向Ａへ移動した際、挿口１０４はロックリング１０６に対して離脱方向Ａへ摺動し、図１０に示すように、挿口突部１０７が受口奥側からロックリング１０６に係合することにより、挿口１０４が受口１０２から離脱するのを防止することができる。

また、継手部１１４において、一方の管１０１に対して他方の管１０３が屈曲した場合、ロックリング１０６は、ロックリング収容溝１０５の一側面１０９に摺接しながら、挿口１０４と一体に屈曲方向Ｄへ変位する。

そして、図１０に示すように、ロックリング１０６の一方の凸面１１２がロックリング収容溝１０５の一側面１０９に当接し、ロックリング１０６の他方の凸面１１３がロックリング収容溝１０５の他側面１１０に当接した場合、一方の管１０１と他方の管１０３との屈曲角度αが最大になる。

特許第５３１２１８１ 特開２００３−２１４５７３

上記図１０に示したものでは、屈曲角度αを増大させるためには、管軸心方向Ｃにおけるロックリング収容溝１０５の幅Ｗ２を拡大する必要があり、受口１０２が管軸心方向Ｃにおいて大型化するといった問題があった。

また、ロックリング１０６の内周面１０６ａと挿口１０４の外周面とはロックリング１０６の全幅Ｗ１において面接触しているため、挿口１０４がロックリング１０６に対して管軸心方向Ｃへ摺動する際、両者の摩擦抵抗が大きく、挿口１０４がロックリング１０６に対して管軸心方向Ｃへスムーズに滑りながら移動することは困難であるといった問題もあり、継手１１４の屈曲性を向上させるには、改善の余地があった。

そこで本発明は、挿口がロックリングに対して管軸心方向へスムーズに滑りながら移動することが可能であり、継手部の屈曲性を向上させることが可能な継手部の構造および管の敷設方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、受口に挿口が挿入され、
受口の内面に形成されたロックリング収容溝にロックリングが収容され、
挿口の外表面に形成された突部が挿口の離脱方向において受口奥側からロックリングに当接することにより、挿口が受口から離脱することを防止可能な継手部の構造であって、
ロックリング収容溝は、受口開口側の面と、この受口開口側の面の径方向外周端部につながる溝底面とを有し、
ロックリングと挿口の外表面とが当接する第１当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有しており、
ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれた状態で、ロックリングの外周とロックリング収容溝の溝底面との間に空間が形成され、
継手部において受口と挿口とのいずれか一方が他方に対して屈曲可能であり、
受口と挿口とのいずれか一方が他方に対して屈曲した際、ロックリングがロックリング収容溝内の空間を径方向に変位可能であるものである。

これによると、挿口は、受口に挿入された状態で、ロックリングを貫通している。この際、ロックリングは挿口に外嵌され、ロックリングと挿口の外表面とが当接する第１当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有しているため、挿口がロックリングに対して管軸心方向へ摺動するときの両者の摩擦抵抗が低減され、挿口はロックリングに対して管軸心方向へスムーズに滑りながら移動することができる。

また、上記のように第１当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有しているため、ロックリングに対して挿口が屈曲方向へスムーズに変位することができ、これにより、継手部の屈曲性を従来よりも向上させることができる。

本第２発明における継手部の構造は、ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれたとき、ロックリングと挿口の突部とが当接する第２当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有しているものである。

これによると、継手部において接続された一方の管に対して他方の管が屈曲した場合、第２当接箇所において、挿口の突部がロックリングの円弧形状の外表面を滑りながらスムーズに屈曲方向へ変位するため、継手部における管同士の屈曲が容易になる。

本第３発明における継手部の構造は、ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれたとき、ロックリングとロックリング収容溝の受口開口側の面とが当接する第３当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有しているものである。

これによると、継手部において接続された一方の管に対して他方の管が屈曲した場合、第３当接箇所において、受口のロックリング収容溝の受口開口側の面がロックリングの円弧形状の外表面を滑りながらスムーズに屈曲方向へ変位するため、継手部における管同士の屈曲が容易になる。

本第４発明における継手部の構造は、ロックリングは横断面視において略円形状であるものである。
これによると、丸棒状の鋼材等を用いてロックリングを容易に製作することができるため、ロックリングの生産性が良い。

本第５発明における継手部の構造は、ロックリング収容溝の受口開口側の面は挿口の離脱方向において縮径するテーパー面として形成されているものである。
これによると、挿口が受口に対して離脱方向へ移動し、ロックリングがロックリング収容溝のテーパー面と挿口の突部との間に挟まれたとき、挿口の離脱方向の力に応じて、ロックリングに径方向内向きの力が作用するため、ロックリングが挿口の外表面に押し付けられ、ロックリングが挿口の外表面から径方向外向きに離間するのを防止することができる。これにより、ロックリングが挿口から離脱し難くなり、ロックリングが挿口から外れるのを防止できる。

本第６発明における継手部の構造は、ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれたとき、ロックリングと挿口の突部とが当接する第２当接箇所において、突部の外表面が横断面視において円弧形状を有しているものである。

これによると、継手部において接続された一方の管に対して他方の管が屈曲した場合、第２当接箇所において、挿口の突部の円弧形状の外表面がロックリングの外表面を滑りながらスムーズに屈曲方向へ変位するため、継手部における管同士の屈曲が容易になる。

本第７発明における継手部の構造は、挿口の突部は溶接ビードにて形成されているものである。
これによると、突部を挿口に容易に形成することができ、突部の生産性が良い。

本第８発明における継手部の構造は、上記第１発明から第７発明のいずれか１項に記載の継手部の構造を用いた管の敷設方法であって、
管の敷設場所に敷設用溝を形成し、
挿口を受口に挿入して管同士を接続し、
接続した管同士を、継手部において屈曲させながら、敷設用溝内に設置するものである。

これによると、挿口を受口に挿入して管同士を接続する接続作業が容易に行える。

以上のように本発明によると、挿口がロックリングに対して管軸心方向へスムーズに滑りながら移動することが可能であり、また、継手部の屈曲性を従来よりも向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態における継手部の断面図である。 同、継手部に用いられるロックリングの正面図である。 同、継手部の一部拡大断面図であり、ロックリングがロックリング収容溝のテーパー面と挿口の突部との間に挟まれた状態を示す。 同、継手部の断面図であり、挿口が受口に対して屈曲した状態を示す。 同、継手部の一部拡大断面図であり、ロックリングがロックリング収容溝のテーパー面と挿口の突部との間に挟まれた状態を示す。 本発明の第２の実施の形態における継手部の一部拡大断面図である。 本発明の第３の実施の形態における継手部の一部拡大断面図である。 本発明の第４の実施の形態における管の敷設方法を示す図であり、（ａ）は地上で管同士を接続する接続作業を示し、（ｂ）は接続した管の継手部を屈曲させて管を敷設用溝内に設置した状態を示す。 従来の継手部の断面図である。 従来の別の継手部の断面図であり、挿口が受口に対して屈曲した状態を示す。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１に示すように、１は一方の管２と他方の管３とを接続するプッシュオンタイプの継手部であり、以下のような構成を有している。尚、各管２，３には例えばダクタイル鋳鉄管を用いているが、ダクタイル鋳鉄以外の材質の管を用いてもよい。

一方の管２の受口４に他方の管３の挿口５が挿入されている。受口４の内周面には、シール部材収容溝６とロックリング収容溝７とが形成されている。シール部材収容溝６はロックリング収容溝７よりも受口開口部１２に近い位置にあり、シール部材収容溝６には、受口４の内周と挿口５の外周との間をシールするゴム製の環状のシール部材８が収納されている。

ロックリング収容溝７の受口開口側の面は、挿口５の離脱方向Ａにおいて縮径するテーパー面９として形成されている。テーパー面９の角度Ｂは受口４の管軸心１４に対して３０°以上で７０°以下の範囲内に設定されている。また、ロックリング収容溝７の受口奥側の面１６は受口４の管軸心１４に対して垂直に設定されている。尚、受口開口側のテーパー面９と受口奥側の面１６とは管軸心方向Ｃにおいて対向している。また、図３に示すように、ロックリング収容溝７は、テーパー面９の径方向外周端部と受口奥側の面１６の径方向外周端部とにつながる溝底面３０を有している。

ロックリング収容溝７には、ロックリング１０が収容されている。図２に示すように、ロックリング１０は、周方向における一箇所が切断された一つ割りの円環状の金属製部材であり、図１に示すように横断面視（円周方向に垂直な断面視すなわち図２におけるＸ−Ｘ断面視）において円形状を有している。

挿口５の先端部の外表面５ａには、突部１１が全周にわたり形成されている。突部１１の受口開口側の端面１１ａ（以下、手前端面１１ａと言う）は挿口５の管軸心１４に垂直な面である。挿口５の外表面５ａおよび突部１１には塗装が施されている。挿口５はロックリング１０を受口開口側から受口奥側へ貫通しており、ロックリング１０は挿口５に外嵌される。

尚、上記のようにロックリング１０は横断面視において円形状であるため、ロックリング１０と挿口５の外表面５ａとが当接する第１当接箇所Ｐ１において、ロックリング１０の外表面が横断面視において円弧形状を有している。

また、図３に示すように、ロックリング１０がロックリング収容溝７のテーパー面９（受口開口側の面）と挿口５の突部１１との間に挟まれたとき、ロックリング１０と突部１１とが当接する第２当接箇所Ｐ２において、ロックリング１０の外表面が横断面視において円弧形状を有している。尚、第２当接箇所Ｐ２は、挿口５の外表面５ａ（外周面）よりも径方向外方に位置している。挿口５の外表面５ａから第２当接箇所Ｐ２までの間には、ロックリング１０と突部１１とが当接しない非接触空間１５が形成されている。

また、ロックリング１０とロックリング収容溝７のテーパー面９とが当接する第３当接箇所Ｐ３において、ロックリング１０の外表面が横断面視において円弧形状を有している。尚、第１〜第３当接箇所Ｐ１〜Ｐ３はそれぞれ、図３の断面図においては点で接触（点接触）しているように示されているが、実際には円周方向に長い線で接触（線接触）している。
また、図３に示すように、ロックリング１０がロックリング収容溝７のテーパー面９と挿口５の突部１１との間に挟まれた状態で、ロックリング１０の外周とロックリング収容溝７の溝底面３０との間に空間３１が形成される。

以下、上記構成における作用を説明する。
図１に示すように、挿口５は、受口４に挿入された状態で、ロックリング１０を貫通している。この際、ロックリング１０は挿口５に外嵌され、第１当接箇所Ｐ１において、ロックリング１０の外表面が横断面視において円弧形状を有しているため、挿口５がロックリング１０に対して管軸心方向Ｃへ摺動するときの両者の摩擦抵抗が低減され、挿口５はロックリング１０に対して管軸心方向Ｃへスムーズに滑りながら移動することができる。

また、上記のように第１当接箇所Ｐ１において、ロックリング１０の外表面が横断面視において円弧形状を有しているため、ロックリング１０に対して挿口５が屈曲方向Ｄへスムーズに変位することができる。これにより、図４の実線で示すように、継手部１において接続された一方の管２に対して他方の管３が屈曲した場合、ロックリング１０の周方向における一箇所がロックリング収容溝７のテーパー面９に当接し、ロックリング１０の周方向における別の箇所がロックリング収容溝７の受口奥側の面１６に当接し、さらにこの状態から、ロックリング１０が拡径する変形を伴いながら、図４の仮想線で示すように、挿口５がロックリング１０に対して屈曲方向Ｄへスムーズに変位することができる。このため、ロックリング収容溝７の幅Ｗ２を拡大せずに、最大屈曲角度αを大きくすることができ、従って、受口４を大型化せずに管２，３同士の屈曲角度αを増大させることができる。

また、図１に示すように、外表面５ａに塗装を施した挿口５を受口４に挿入して管２，３同士を接続する際、第１当接箇所Ｐ１においてロックリング１０と挿口５の外表面５ａとが当接するが、ロックリング１０の外表面は横断面視において円弧形状を有しているため、挿口５の外表面５ａに施された塗装がロックリング１０によって傷付けられ難くなる。

これにより、従来では、挿口の外表面とロックリングとの両者に塗装を施して、いずれか片方の塗装が傷付いた場合であっても、挿口の外表面（金属面）とロックリングの表面（金属面）とが直接に接触することを防止していたが、本発明の第１の実施の形態では、ロックリング１０に塗装をしなくても、挿口５の外表面５ａのみに塗装を施すことにより、挿口５の外表面５ａとロックリング１０の表面とが直接に接触することを防止することが可能となり、ロックリング１０を塗装する手間を省くことができる。

また、受口４に対して挿口５が離脱方向Ａへ移動した際、突部１１が受口奥側からロックリング１０に係合（当接）することにより、挿口５が受口４から離脱するのを防止することができる。

また、図３の実線で示すように、挿口５がロックリング１０に対して摺動しながら受口４に対して離脱方向Ａへ移動し、ロックリング１０がロックリング収容溝７のテーパー面９と挿口５の突部１１との間に挟まれたとき、挿口５の離脱方向Ａの力に応じて、ロックリング１０に径方向内向きの力Ｆが作用するため、ロックリング１０が挿口５の外表面５ａに押し付けられ、ロックリング１０の内周が挿口５の外表面５ａから径方向外向きに離間する（浮き上る）のを防止することができる。これにより、ロックリング１０が挿口５から離脱し難くなり、ロックリング１０が挿口５から外れるのを防止できる。

また、上記のようにロックリング１０がロックリング収容溝７のテーパー面９と挿口５の突部１１との間に挟まれた状態で、図３の仮想線で示すように、一方の管２に対して他方の管３が屈曲した場合、第２当接箇所Ｐ２において、突部１１がロックリング１０の円弧形状の外表面を滑りながらスムーズに屈曲方向Ｄへ変位するため、管２，３同士の屈曲が容易になる。

さらに、図５の仮想線で示すように、第３当接箇所Ｐ３において、テーパー面９がロックリング１０の円弧形状の外表面を滑りながらスムーズに屈曲方向Ｄへ変位するため、管２，３同士の屈曲がさらに容易になる。

また、ロックリング１０は横断面視において円形状を有しているので、丸棒状の鋼材等を円環状に曲げ加工することにより、ロックリング１０を容易に製作することができ、ロックリング１０の生産性が良い。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図６に示すように、挿口５の突部１１は、横断面視において略半円形状を有しており、溶接ビードにて形成されている。これにより、ロックリング１０がロックリング収容溝７のテーパー面９と挿口５の突部１１との間に挟まれたとき、第２当接箇所Ｐ２において、突部１１の外表面が横断面視において円弧形状を有している。

以下、上記構成における作用を説明する。
一方の管２に対して他方の管３が屈曲した場合、第２当接箇所Ｐ２において、突部１１とロックリング１０とが円弧形状の外表面同士で当接するため、突部１１の外表面がロックリング１０の外表面を滑りながらスムーズに屈曲方向Ｄへ変位することができ、管２，３同士の屈曲が容易になる。

また、溶接ビードにて突部１１を形成しているため、突部１１を挿口５に容易に形成することができ、突部１１の生産性が良い。
（第３の実施の形態）
上記第１および第２の実施の形態では、図１，図６に示すように、ロックリング１０を横断面視において円形状に形成しているが、第３の実施の形態では、図７に示すように、ロックリング１０を横断面視において長円形状又は楕円形状に形成してもよい。

これによると、上記第１および第２の実施の形態と同様な作用および効果が得られる。また、ロックリング１０の横断面を長円形状又は楕円形状にすることにより、横断面を円形状にした場合に比べて、ロックリング１０の外径と内径との差の半分の寸法Ｒ（円形状断面の場合は円の直径に相当する寸法）を維持しつつロックリング１０の横断面の面積を縮小することができる。これにより、横断面が長円形状又は楕円形状の棒鋼からなる素材を容易に円環状に曲げ加工してロックリング１０を製造することができる。また、ロックリング１０が少ない力で容易に拡径するため、挿口５の突部１１がロックリング１０の内周を通過する際に必要な力（挿口挿入時の挿入力）を小さくすることができる。さらに、突部１１が通過した後のロックリング１０の縮径が容易となるため、挿口５の外表面５ａへの抱き付き性を向上させることができる。

尚、上記各実施の形態では、ロックリング１０の横断面視における形状を円形状、長円形状、楕円形状のいずれかにしているが、これらの形状に限定されるものではなく、第１〜第３当接箇所Ｐ１〜Ｐ３において円弧状の外表面を有している形状であればよい。また、ロックリング１０とロックリング収容溝７の一部が上記のような形状であってもよい。尚、本明細書および特許請求の範囲では、これらの形状を全て含む形状を略円形状と定義している。また、このように上記各実施の形態では、ロックリング１０の横断面視における形状を略円形状にしているが、これは、ロックリング１０の切断部２６（図２参照）を除いた範囲を全て略円形状にしてもよく、ロックリング収容溝７に当接するロックリング１０の当接部分が上記のような形状であればよい。

また、本発明は、プッシュオンタイプの継手のみでなく、メカニカルタイプの継手にも適用可能な技術であり、継手の形状等に特定されるものではない。
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、以下のような方法で管を敷設する。すなわち、図８（ａ）に示すように、管の敷設場所の地面２３を掘削して、敷設用溝２４を形成する。その後、敷設用溝２４の外部である地上において、内部にシール部材８およびロックリング１０を装着した受口４に、挿口５を挿入して、一方の管２と他方の管３とを接続する。このようにして接続した管２，３同士を、図８（ｂ）に示すように、継手部１において屈曲させながら、下に降ろし、敷設用溝２４内に設置する。

これによると、図８（ａ）に示すように、作業者は、挿口５を受口４に挿入して管２，３同士を接続する接続作業を、地上（すなわち敷設用溝２４の外部）から行うことができる。このため、作業者が敷設用溝２４内に入って接続作業を行う場合に比べて、接続作業が容易に行える。

尚、上記第４の実施の形態では、挿口５を受口４に挿入して管２，３同士を接続する接続作業を地上で行っているが、この接続作業を敷設用溝２４内の上部で行ってもよい。この場合においても、作業者は、敷設用溝２４内に入らずに、上記接続作業を地上から行うことができるため、上記接続作業が容易に行える。

上記各実施の形態では、ロックリング１０は、周方向における一箇所が切断された一つ割り構造を有しているが、複数箇所が切断された複数割り構造を有していてもよい。

１ 継手部
２，３ 管
４ 受口
５ 挿口
５ａ 外表面
７ ロックリング収容溝
９ テーパー面（受口開口側の面）
１０ ロックリング
１１ 突部
１４ 管軸心
２４ 敷設用溝
Ａ 離脱方向
Ｂ テーパー面の角度
Ｐ１〜Ｐ３ 第１〜第３当接箇所

Claims (8)

1. 受口に挿口が挿入され、
   受口の内面に形成されたロックリング収容溝にロックリングが収容され、
   挿口の外表面に形成された突部が挿口の離脱方向において受口奥側からロックリングに当接することにより、挿口が受口から離脱することを防止可能な継手部の構造であって、
   ロックリング収容溝は、受口開口側の面と、この受口開口側の面の径方向外周端部につながる溝底面とを有し、
   ロックリングと挿口の外表面とが当接する第１当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有しており、
   ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれた状態で、ロックリングの外周とロックリング収容溝の溝底面との間に空間が形成され、
   継手部において受口と挿口とのいずれか一方が他方に対して屈曲可能であり、
   受口と挿口とのいずれか一方が他方に対して屈曲した際、ロックリングがロックリング収容溝内の空間を径方向に変位可能であることを特徴とする継手部の構造。
2. ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれたとき、ロックリングと挿口の突部とが当接する第２当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有していることを特徴とする請求項１記載の継手部の構造。
3. ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれたとき、ロックリングとロックリング収容溝の受口開口側の面とが当接する第３当接箇所において、ロックリングの外表面が横断面視において円弧形状を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の継手部の構造。
4. ロックリングは横断面視において略円形状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の継手部の構造。
5. ロックリング収容溝の受口開口側の面は挿口の離脱方向において縮径するテーパー面として形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の継手部の構造。
6. ロックリングがロックリング収容溝の受口開口側の面と挿口の突部との間に挟まれたとき、ロックリングと挿口の突部とが当接する第２当接箇所において、突部の外表面が横断面視において円弧形状を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の継手部の構造。
7. 挿口の突部は溶接ビードにて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の継手部の構造。
8. 上記請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の継手部の構造を用いた管の敷設方法であって、
   管の敷設場所に敷設用溝を形成し、
   挿口を受口に挿入して管同士を接続し、
   接続した管同士を、継手部において屈曲させながら、敷設用溝内に設置することを特徴とする管の敷設方法。

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