JPH066998B2 - 管継手用の環状パッキン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１の管の雄末端と、第２の管のソケット端
とを互いに密封的に接続する環状パッキンに係る。より
詳細には、本発明は、一方の管の普通の末端（無加工末
端）が他方の管のソケット端に挿入され、この挿入が環
状パッキンを径方向に圧縮しながら行われるタイプの入
れ子式固定継手の環状パッキンに係る。

実際、密封継手を形成する場合には、接続後の管の軸方
向相対移動を阻止する必要がある。管のこのような相対
移動は継手の密封性を損なうだけでなく、さらに、最初
は接続されていた管の完全離脱を生起することもある。

加圧流体の輸送配管の場合にはこの問題が特に重大であ
る。何故なら、流体の圧力が方向転換毎にかなりの応力
を発生しこのため継手の構成部材の離脱が生じ易いから
である。

このために、地中に埋込まれた基礎によって配管の構成
部材を支承する装置が公知である。かかる装置の主な欠
点は極めて高価なこと及び必ずしも常に設置可能とは限
らないことである。

また、締め付けリングのごとき機械的付属部品を使用し
て接続すべき管状部材を固定するロック装置も提案され
た。しかしながら、これらの装置は取付けが極めて難し
い。何故なら、これらの装置では一般に複数の機械的部
材をボルトと共に使用する必要があり、作業現場におけ
るこのような使用は周知のごとく極めて難しいからであ
る。

また一般には、接続すべき管のソケット端と雄末端とを
変形する必要があり更に雄末端に環状凹部を設ける必要
がある。このため継手の機械的強度が低下する。

上記のごとき理由から最終的には、等間隔に配置された
ロックエレメントを挿入した密封パッキンが提案され
た。これらのロックエレメントは、嵌合口の開口側でパ
ッキンの前部に配置されている。フランス特許公開第21
86621号は、かかるパッキンにおいてロックエレメント
が複数の歯を備え、ロックエレメントが嵌合口の内面を
摺動しながら回転するように構成されたパッキンを開示
している。

しかしながら、かかるパッキンも実用上いくつかの問題
をもつことが判明した。

第一に、金属インサートは雄末端の最大直径の処で密封
ボディをパッキンから後退させるので密封生が必ずしも
確保されない。

第二に、かかるロックに対する許容直径公差の範囲が小
さく特に管の製造公差の範囲よりも小さいため、管を選
別することが必要になる。

最後に、雄末端がソケット端から外側に向かって移動す
るときに、インサートの回動はソケット端のノーズによ
って制限される。このため、インサートは雄末端の外面
に係止されず該雄末端と当接するだけになりロックが確
実でない。

従って本発明の目的は、直径公差の範囲をもつ管の雄末
端とソケット端とを有効にロックし得且つ密封性を低下
させない環状パッキンを提供することにある。

前記目的は、本発明によれば、第１の管の雄末端と第２
の管のソケット端とを密封的に接続し、軸線Ｘ−Ｘのま
わりに対象な環状パッキンであって、前記ソケット端が
前記ソケット端に同軸的な溝に続く口部カラーを規定し
ており、前記溝は少なくともショルダ及び内側コーナー
を有しており、前記パッキングは、径方向に圧縮自在な
密封ボディから伸長する係止ヒールを規定しており、前
記係止ヒールは、前記溝の中に収められるように形成さ
れており、複数のロックエレメントがパッキンの周囲に
個々に分配されており、各ロックエレメントは、軸線Ｘ
−Ｘに平行な第１のアームと、軸線Ｘ−Ｘに対して80〜
100゜の角度で配置され且つ第１のアームから径方向内側
に延設された細長い第２のアームとを含み、第１のアー
ムは径方向外側面が係止ヒール内に配置され、第２のア
ームは前記パッキン内で径方向に延びていると共に前記
パッキンの内周面を越えてやや長く突出する内側ベベル
縁を有しており、第１のアームと第２のアームとの接合
部は、前記溝の内側コーナーでショルダに当接する突出
部を規定しており、第１の管の雄末端を第２の管のソケ
ット端に挿入するときに、第２のアーム内縁が、第１の
管の挿入によってソケット端の内側にのみ押し込まれつ
つ、ロックエレメントが前記突出部の回りで回動する環
状パッキンによって達成される。

本願発明の環状パッキンによれば、第１のアームと第２
のアームとの接合部が、ソケット端の同軸的な溝の内側
コーナーでショルダに当接する突出部を規定していると
共に、第２のアームがパッキン内で径方向に延びている
と共にパッキンの内周面を超えてやや長く突出する内側
ベベル縁を有しているが故に、第１の管の雄末端を第２
の管のソケット端に挿入するときに、第２のアームの内
縁が、第１の管の挿入によってソケット端の内側に押し
込まれ、これによりロックエレメントが突出部のまわり
で回動するのを確実に行い得、その結果、第１のアーム
によるパッキンの径方向圧縮を行い得る。これにより、
直径公差の範囲をもつ管の雄末端とソケット端とを有効
にロックし得且つ密封性を低下させるのを防止し得る。

添付図面に示す非限定具体例に基づく以下の記載より本
発明の別の特徴及び利点が理解されよう。

特に第１図に示す具体例によれば、密封継手は、管Ｔ1
の雄末端1と、ショアーＡ硬さ55゜〜75゜の硬度をもつエ
ラストマーから成り、金属製ロックエレメントＥを備え
た環状エラストマー密封パッキン2と、管Ｔ2のソケット
端3とから構成されている。管Ｔ1及びＴ2は軸線Ｘ−Ｘ
に沿って同軸である。ソケット端3は入口末端でフラン
ジ4の後方にソケット端3と同軸で軸方向長さＬの円筒状
溝5をもつ。円筒状溝5に続いて、ショルダ6によって形
成されるセットバックが存在し、該セットバックの後方
に、溝5の内径より小さい直径をもつソケット端3の壁7
が存在する。第１図の具体例によれば、壁7は軸線Ｘ−
Ｘをもつ円筒状である。前記セットバックは高さＨであ
る。

第２図に部分的に示す密封パッキン2の外面は溝5の幅に
対応する幅Ａの係止ヒール8を備える。第２図の具体例
によれば、係止ヒール8の外面は軸線Ｘ−Ｘの円筒面で
ある。係止ヒール8の延長上で軸線Ｘ−Ｘに沿って密封
ボディ10が配置されている。密封ボディ10の外面は軸線
Ｘ−Ｘをもつ回転面11である。第２図の具体例によれ
ば、この面11は円筒面である。

係止ヒール8は、係止ヒール8の円周面と密封ボディ10の
円周面との間のセットバックを形成する横断方向側面9
によって面11につながる。

係止ヒール8の外径はソケット端3の凹部5の内径に一致
する。係止ヒール8と側面9と表面11とから構成されるパ
ッキン2の外面は、溝5とショルダ6と壁7とから構成され
るソケット端3のプロフィルに一致する。

密封パッキン2は内面に円錐台状表面12を備える。

円錐台状表面12は曲面13によって密封ボディ10の面11に
つながる。従って密封ボディ10は面11、12及び13から構
成される。

曲面13の反対側の末端で密封パッキン2は径方向端面14
で規定されている。端面14はベベル面15によって係止ヒ
ール8につながる。端面14とベベル面15とはソケット端3
のフランジ4の対応する内面と接触するように構成され
ている。

面12と面13とから構成される綾の直径は面12と面14とか
ら構成される稜の直径より小さい。管Ｔ1の雄末端の直
径はソケット端3に挿入される前にこれらの２つの極端
直径の間で圧縮される。

密封パッキン2は係止ヒール8の処に等間隔で配置された
径方向切欠きを備え、該切欠きはロックエレメントＥを
受容する。別の実施態様によれば、パッキンがロックエ
レメントＥと共に成形されてもよい。ロックエレメント
Ｅの各々は、長さＬ1の水平アームＢ1と長さＬ2の細長
い垂直アームＢ2とをもつ「７」字形であり、アームＢ2
は密封ボディ10の側のアームＢ1の末端で径方向内側に
延設されている。

垂直アームＢ2の下端はベベル面で終結している。

第２図の具体例において、垂直アームＢ2は水平アーム
Ｂ1と90°の角度を形成するが、この角度には10°内外
の許容範囲がある。

水平アームＢ1の長さＬ1は係止ヒール8の軸方向幅Ａよ
り小さい。好ましい実施態様によれば、アームＢ1の長
さは係止ヒール8の幅Ａより0.5mm〜１mm小さい。

水平アームＢ1は平行な外面16と内面17とから成り、垂
直アームＢ2は平行な２つの表面18と19とから成る。水
平アームＢ1の内面17はアームＢ2の表面18に接続してお
り、水平アームＢ1の外面16は凸状に突出した表面20を
介して垂直アームＢ2の表面19と接続している。

水平アームＢ1は密封パッキン2の係止ヒール8に受容さ
れ夫々の外面が密封パッキン2の軸線ＸＸに対して同じ
直径をもつ。

突出部20はソケット端3のショルダ6に支承される。アー
ムＢ2の下端はパッキン2の軸線Ｘ−Ｘから距離Ｄだけ離
間している。

本発明の好ましい実施態様によれば、密封パッキン2の
内部に複数の長さをもつ垂直アーム、従って複数の直径
を規定する垂直アームＢ2が配置される。

即ち外径100mm鋳鉄管の場合、夫々17.5mm、18.5mm及び1
9.5mmの高さをもつロックエレメントを５個ずつ、合計1
5個のロックエレメントを使用する。

取付け ロックエレメントＥを備えた密封パッキン2をソケット
端3の内部の受容部に導入した後に、管Ｔ1の雄末端1を
管Ｔ2のソケット端3に導入する。これにより密封ボディ
10が圧縮される。

更に、ロックエレメントＥの垂直アームＢ2が管Ｔ1の雄
末端1に当接し、突出部20の表面が嵌合口3のショルダ6
に沿って摺動するのに伴って垂直アームＢ2が傾斜す
る。

この結果、垂直アームＢ2は垂線に対してある程度傾斜
して維持される。

例えば配管に圧力が作用して雄末端1が（２mm未満の）
後退運動を行なうと、雄末端1の外面を支承したロック
エレメントＥのアームＢ2のベベル末端が雄末端1の壁の
厚みに侵入する。このような侵入は、垂直アームＢ2の
傾斜の値が使用材料と雄末端1の表面状態との関数であ
る所定限度を下回るときにしか生じない。

本発明の環状パッキンは上記のごとき侵入に有利なよう
に構成されている。何故なら、密封パッキン2の水平ア
ームＢ1の表面17の垂直アームＢ2の表面18の前方にエラ
ストマー材料が使用されており、このエラストマー材料
が、ソケット端3のショルダ6に支承された突出部20の周
囲でロックエレメントＥが回転運動することによって管
Ｔ1の雄末端1の外面と水平アームＢ1との間で圧縮され
るからである。

従って前記エラストマー材料は、ロックエレメントＥの
垂直アームＢ2を自動的に初期位置に戻す戻しばねの機
能を果たす。

更に、ロックエレメントＥの垂直アームＢ2は複数の長
さをもつ。このため、一方では、単純にロックエレメン
トＥの個数とそれらの垂直アームＢ2の種々の長さとの
関数である許容差の範囲内で管のロックを確保すること
ができ、常に十分な数のロックエレメントＥにおいて垂
直アームＢ2の傾斜の値が前記所定限度未満に維持され
ている。また他方では、雄末端1の周囲全体でロックが
有効に行なわれている。作業現場において雄末端1がソ
ケット端3に対して軸合わせされていないとき、即ち両
者の軸がずれている場合にも有効なロックが可能であ
る。

最後に、締め付け力が不十分な場合には雄末端1がソケ
ット端3から離脱し易い。このときロックエレメントＥ
は、突出部20の反対側でフランジ4の内面に当接した水
平アームＢ1の末端の周囲で回転する。これにより垂直
アームＢ2のベベル面の末端から軸線Ｘ−Ｘまでの距離
が短縮され、この結果エレメントＥが雄末端1の周囲で
深く侵入して締め付け力が増加しまたコーナー効果も増
加する。

第３図に示す本発明の第２の具体例によれば、密封パッ
キン2の内面が環状足部21（環状突端部21）を備える。
図示の具体例で突端部21は台形断面をもち、係止ヒール
8の径方向内側に延設されている。即ち突端部21は係止
ヒール8と対向している。突端部21の内径は雄末端1の最
小外径より小さい。突端部21の台形断面の長い底辺の幅
Ｐは係止ヒール8の幅Ａに等しい。

ほぼ台形の断面をもつ密封ボディ10は、短い底辺が突端
部21の側に位置し長い底辺がソケット端3の底部の側に
位置するように突端部21に続いて配置され、密封パッキ
ン2の軸線Ｘ−Ｘに対して約35°の角度ｃを成す第１内
面22をもつ。第１内面22に続いて密封パッキン2の軸線
Ｘ−Ｘに平行な第２内面23が存在し、その次に密封パッ
キン2の軸線Ｘ−Ｘと約20°の角度を成す円錐台状内面2
4が存在する。面22と面23との交線に形成される稜25の
直径はｘは、突端部21の台形断面の短い底辺から成る突
端部21の最小直径ｙより小さい。突端部21の反対側即ち
ソケット端3の底部側のボディ10の末端の横断面は、該
横断面に対して軸方向に隆起した環状葉部26と葉部26の
両側の前記横断面の一部を構成する２つの面27,28とか
ら構成される。表面28は表面24と共に鋸歯状断面をもつ
小さい三角形リップ29を形成する。更に、密封パッキン
2は、突端部21とボディ10との間に突端部21の側面31と
ボディ10の表面22とによって形成された二面体によって
規定された三角形凹所30をもつ。

この具体例においてもロックエレメントＥは「７」字形
であり、水平アームＢ1は密封パッキン2の係止ヒール8
に受容され、垂直アームＢ2は水平アームＢ1の径方向内
側に延設されている。

垂直アームＢ2のベベル面の末端は、突端部21の直ぐ後
方でパッキンから凹所30に突出している。

この種のパッキンをもつ継手は以下のごとく機能する。

密封パッキン2を備えたソケット端3に管Ｔ1の雄末端1を
導入すると、突端部21が圧縮され係止ヒール8がソケッ
ト端3の受容溝5の底部に押圧される。これによりソケッ
ト端3の内部で密封パッキン2の完全な安定が確保され
る。

雄末端1は次にロックエレメントＥのベベル末端と接触
する。前述のごとく垂直アームＢ2は傾斜し易いのでロ
ックエレメントＥは表面20がソケット端3のショルダ6に
沿って摺動するのに伴って回転する。

各ロックエレメントＥの前部の水平アームＢ1の下方に
維持されたエラストマー材料の反発作用は突端部21を予
め圧縮することによって強化される。

更に、凹所30は密封ボディ10を後退させないで各垂直ア
ームＢ2を傾斜させ得る。従って密封性の低下は凹所30
の存在によって完全に阻止される。

最後に、突端部21は、ロックエレメントＥの末端ベベル
面が雄末端1の外面に侵入する処に存在する係止ゾーン
を配管外部の流体の浸食から保護し得る。

第４図に示す本発明の第３の具体例によれば、ソケット
端3におけるパッキン2の係止を強化するために第１図よ
りも大きい深さＨをもつ溝5に係止ヒール8を受容する。
従って係止ヒール8は対応する高さＨをもつ。

この場合、突出部20はロックエレメントＥを十分に回転
させることができない。従って垂直アームＢ2が十分に
傾斜しない。実際、垂直アームＢ2はショルダ6と面7と
から成るソケット端3の稜と直ちに接触する。

これを解決するために、水平アームＢ1に突出前部を設
ける。これに対応して突出部20も延長される。従ってロ
ックエレメントＥは「Ｔ」字形になる。

かかるパッキンを備えた継手の機能は前述と全く同様で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の環状パッキンが導入された管の軸方向
断面部分図、第２図は本発明の環状パッキンの第１の具
体例の軸方向断面図、第３図は本発明の環状パッキンの
第２の具体例の軸方向断面図、第４図は本発明の環状パ
ッキンの第３の具体例の軸方向断面図である。 2……パッキン、3……ソケット端、4……フランジ、5…
…溝、6……ショルダ、7……壁、8……係止ヒール、9…
…側面、10……密封ボディ、Ｅ……ロックエレメント、
Ｂ1……水平アーム、Ｂ2……垂直アーム。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の管の雄末端と第２の管のソケット端
   とを密封的に接続し、軸線Ｘ−Ｘのまわりに対象な環状
   パッキンであって、前記ソケット端が前記ソケット端に
   同軸的な溝に続く口部カラーを規定しており、前記溝は
   少なくともショルダ及び内側コーナーを有しており、前
   記パッキングは、径方向に圧縮自在な密封ボディから伸
   長する係止ヒールを規定しており、前記係止ヒールは、
   前記溝の中に収められるように形成されており、複数の
   ロックエレメントがパッキンの周囲に個々に分配されて
   おり、各ロックエレメントは、軸線Ｘ−Ｘに平行な第１
   のアームと、軸線Ｘ−Ｘに対して80〜100゜の角度で配置
   され且つ第１のアームから径方向内側に延設された細長
   い第２のアームとを含み、第１のアームは径方向外側面
   が係止ヒール内に配置され、第２のアームは前記パッキ
   ン内で径方向に延びていると共に前記パッキンの内周面
   を越えてやや長く突出する内側ベベル縁を有しており、
   第１のアームと第２のアームとの接合部は、前記溝の内
   側コーナーでショルダに当接する突出部を規定してお
   り、第１の管の雄末端を第２の管のソケット端に挿入す
   るときに、第２のアームの内縁が、第１の管の挿入によ
   ってソケット端の内側にのみ押し込まれつつ、ロックエ
   レメントが前記突出部の回りで回動する環状パッキン。
2. 【請求項２】第１のアームが径方向外側面と径方向内側
   面とを有し、第２のアームが軸線方向外側面と軸方向内
   側面とを有し、第１のアームの内側面が第２のアームの
   外側面と接合し、第１のアームの外側面が前記突出部を
   介して第２のアームの内側面と接合する請求項１に記載
   のパッキン。
3. 【請求項３】各ロックエレメントが「７」字形を有する
   請求項２に記載のパッキン。
4. 【請求項４】ロックエレメントが複数の異なる長さの第
   ２のアームを有する請求項３に記載のパッキン。
5. 【請求項５】各ロックエレメントが「Ｔ」字形を有する
   請求項２に記載のパッキン。
6. 【請求項６】ロックエレメントが複数の異なる長さの第
   ２のアームを有する請求項５に記載のパッキン。
7. 【請求項７】係止ヒールが第１のアームの径方向内側面
   と第２のアームの軸方向外側面との間で前記パッキンの
   前部に配置されたエラストマー材料を規定する請求項１
   に記載のパッキン。
8. 【請求項８】ロックエレメントが複数の異なる長さの第
   ２のアームを有する請求項７に記載のパッキン。
9. 【請求項９】ロックエレメントが複数の異なる長さの第
   ２のアームを有する請求項１に記載のパッキン。