JPS5926838B2 - 可撓性管継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、埋設配管ラインなかでも特に構造物囲りの
土中埋設配管ラインの連結に使用される可撓性管継手に
関するものである。

従来、土中埋設配管ラインは、各配管に伸縮継手を介在
させて連結してラインとしているが、従来既知の伸縮継
手では、地盤性下等を生じた場合に、短い継手で多くの
変位量（主に沈下量）を吸収することができない問題が
あった。

この発明は、ゴム状弾性体の変形特性のなかでも変形に
有利な、いいかえれば、小さな荷重で大きな変位量をも
たらし得る剪断特性を主として利用することにより、短
い継手で多くの変位量を小さな荷重の作用下で吸収でき
、継手の両端に接続される他管に作用する荷重を小さく
して配管ラインを保護することができる可撓性管継手を
提供することを目的とする。

次に、この発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例としての可撓性管継手１を
用いて一般には金属製の対向する他管２゜２を連結した
状態を示す縦断面図である。

この例の可撓性管継手１は、ゴム状弾性体からなる筒体
３に、他管２，２側端部に位置する直円筒状部分３ａを
設けるとともに、これらの直円筒状部分間に位置してそ
れと同軸をなす断面弧状の外周溝６を設け、この筒体３
の、直円筒状部分３ａに、軸線をそれに実質的に一致さ
せて金属その他からなる剛性の大きい二枚の平面リング
４゜４を完全に埋設するとともに、接着させ、これらの
互いに平行をなす各平面リング４，４に、隣接する他管
２，２にそれらを接続し得る連結手段、たとえばボルト
５，５を設けてなる。

ここで、筒体３の両端部に直円筒状部分３ａを設けるの
は、可撓性管継手１の変形に際し、直円筒状部分３ａ内
に埋設され、接着される平面リンク゛４の、とくに内側
の接着表面に局部的に大きな応力が生じないようにする
ためである。

これをいいかえれば、筒体３の断面積が変化する部分に
平面リング４を埋込み接着させた場合には、一定荷重の
作用時において、その断面積が小さい部分で筒体３の変
形量がとくに大きくなるため、その部分に接着させた平
面リング４の接着表面に局部的に大きな応力が生じ、そ
こから剥離が早期に進行する問題が生じるからである。

なお逆に、樽状に膨出する部分に平面リングを埋設する
場合には、その膨出部分が、管継手１の取り扱いの妨げ
になるとともに、管継手１の地中埋設スペースの増加を
もたらすという問題がある。

また、筒体３に外周溝６を設けるのは、荷重の作用に際
して筒体３に大きな変形量をもたらすためであり、その
断面形状を円弧状とするのは、筒体３の変形に際し、外
周溝６の一部分に応力集中が生じるのを防止するためで
ある。

さらに、この例で筒体両端部の直円筒状部分３ａ内に、
平面リング４を埋込み、接着するのは、第１にはり撓性
管継手１の他管２への連結を可能ならしめるためであり
、第２には、それによって、その埋設部分近傍における
筒体３の変形をある程度拘束することにより、筒体３を
他管２に直接的に連結する場合の応力集中を防止して筒
体３の耐久性を向上させるためである。

なおここで、平面リング４の材質は、筒体３を構成する
ゴム状弾性体より剛性の高いものであって、上述した作
用をもたらし得るものであればと（に限定されないが、
平面リング４の直円筒状部分３ａへの接着性に着目する
ならば、金属、硬質ゴムなどのように、直円筒状部分３
ａ内に容易に、かつ比較的大きな接着力で加硫接着でき
るものであることが好ましい。

ここで、この発明の所期した目的を達成するためには、
特定荷重に対する筒体３の変形量をできるだけ大きくす
ることが必要になるも、平面リング４と直円筒状部分３
ａとの間の接着力Ｆまたは外周溝６の底部の断面強度Ｐ
のいずれか一方が他方より大きくなる場合には、荷重の
作用に際し、筒体３の所期した変形量が得られないこと
、平面リング４の直円筒状部分３ａへの接着が剥離され
るより先に外周溝部分が破断することなどの不都合が生
じてそれらのうちの小さい方の値が管継手１の寿命を決
定することとなるため、ここでは接着力Ｆと断面強度Ｐ
とを実質的に等しくすることにより、一定荷重に対する
平面リング４の接着の剥離と外周溝部分の破断とがほぼ
同時に生じるようにして可撓性管継手１の十分有効なる
作用および耐荷力、ゴム状弾性体および平面リング用材
料の歩止りの向上などをもたらす。

なおここにおける接着力Ｆおよび断面強度Ｐはいずれも
、可撓性管継手１に作用する引張方向の力に対するもの
である。

これはすなわち、他管２２が地盤沈下その他による外力
を受けた場合には、それらは上下方向にのみ相対変位し
、この故に、可撓性管継手１は、その剪断方向へ大きく
変位するとともに、引張力向へも変位することになるが
、直円筒状部分３ａと平面リング４との接着の剥離は、
管継手１の剪断方向の力よりも引張力向の力にとくに大
きく影響され、主には引張力向の力に基づいてもたらさ
れることから、ここでは接着力Ｆを引張力に対するもの
としており、また、同様の場合に、外周溝部分にも剪断
および引張変形が生じることになるが、強度の点だけに
ついてみれば、剪断強度も微視的には引張強度と同様に
扱うことができるから、断面強度Ｐを引張力に対するも
のとしている。

そこで、以上のような可撓性管継手１を得る場合の外周
溝６０半径Ｒは次のようにして求めることができる。

すなわち、Ｄｌ：管継手１の内径 Ｄ２：管継手１の外径 ｍ：外周溝６の深さ １：両平面リング４，４間の内側距離 σＡ：平面リング４と直円筒状部分３ａとの間の単位面
積当りの接着力 σＢ：筒体３の単位面積当りの引張強度 とすると、管継手１の構造から、平面リング４の外径は
管継手１の外径Ｄ２ に、また平面リング４の内径は管
継手１の内径Ｄ１ にほぼ等しいから、平面リング４
と直円筒状部分３ａとの間の接着力Ｆは で表わされ、また、筒体の最も強度の小さい断面すなわ
ち外周溝６の底部の断面強度Ｐは、で表わされる。

ここでは前記した理由によりＦキＰであり、また、外周
溝６は、それが溝として存在し得るため２−Ｄｌ にはｍ〈□でなければならず、この故に、Ｄ２ ｍく−となるから、 となる。

次に、曲率半径Ｒは、 １ １（
Ｉ） ｍ≦−のときは、Ｒ２−（Ｒ−ｍ） ２＋（−
）２２ であるから、 となり、また、 （ＩＩ）ｍ〉−のときは、 となる。

（ただし、αは平面リング４に対するライニング厚さで
ある） いま、たとえば り、＝１００ｃＩｒＬ Ｄ２＝１２０ｃｒｒＬ １ ＝ １０ＣＩＩＬ σＡ＝ １００ ｋｇ／ｃｒ７ｔ σＢ ＝ ２００ ｋｇ／ｃ７７ｆ の場合には、（３）式からｍ中５となり、１ ＝ １０
ｃｍ■ の条件からｍ−一であるから、（４）式を用いて曲率半
径Ｒを計算すると、Ｒ＝５となる。

これはすなわち、曲率半径Ｒが５ｃｆｒＬの外周溝６を
設けると、局部的に破損することのないすぐれた可撓性
管継手１が得られることを意味する。

さらに、本発明の可撓性管継手１において、管継手１の
、隣接する他管２，２に接続しうる連結手段は、第１図
に示す例では両端の平面リング４゜４にそれぞれ固定し
た接続ボルト５，５であるが、そのほか、たとえば第２
図に示すように、平面リング４に、他管２，２に頂度嵌
まり合う寸法の接続管７を設け、この接続管７を他管２
にはめ込んで溶接ビート８により他管２，２に固着する
ようになすこともできる。

なおここにおいて、連結手段と平面リング４との結合部
には、他管２，２の垂直方向への変位に際して応力集中
が生じるが、それら両者の結合部は高い剛性を有してい
るので、管継手１がその部分で破損するおそれはない。

第３図はこの発明の他の実施例を示し、これは、ゴム状
弾性体からなる筒体３の両端部ならびに中央部に直円筒
状部分３ａを設け、またそれらの間にそれらと同軸に外
周溝６を設け、さらにその直円筒状部分３ａに、三枚の
平面リング４，４，４を平行に埋設したものであって、
このようにすると可撓性管継手１のさらに大きな変位が
可能となる。

なおこの例の連結手段としては、両端の二枚の平面リン
グ４，４にそれぞれ設けためねじ９゜９を採用しており
、これらのめねじ９，９は、他管２，２のフランジ部（
図示せず）より差し込んだボルトをそこへねじ込むこと
により、管継手１と他管２，２との連結をもたらす。

また、この例において、中央部に位置する平面リング４
は、可撓性管継手１の変形に際し、その中央部の局部的
な過剰変形を防止するとともに、管継手１への土圧、内
圧などの作用に際してその潰れ、拡径などを有効に防止
するよう作用する。

以上詳述したところから明らかなように、本発明の可撓
性管継手は、ゴム状弾性体よりなる筒体に少なくとも二
枚の平面リングを平行にかつ完全に埋設してこれらの両
端に他管との連結手段を設けているから、ゴム状弾性体
の変形特性、なかでも変形に有利なゴム状弾性体の剪断
特性を主に利用することにより、地盤沈下を生じた場合
あるいは土質が異なって変位の大きくなりやすい土中に
埋設した場合などにおいても短い継手で多くの変位置を
小さな荷重で吸収して継手の両端に接続される他管に作
用する荷重を小さくして配管ラインを保護することがで
き加えて、平面リングと管内流体との接触が防止される
ことから、平面リングに＆５それ自身の腐蝕、摩耗の進
行に起因するリングと筒体との間の剥離を確実に阻止す
ることができる。

また筒体の外周面には相隣る直円筒状部分間に断面弧状
の外周溝を設け、その内周面を平坦面としているので、
局部的な応力集中なしに大きな変形を許容することがで
きるとともに、管内を流れる流体の継手部分におけるエ
ネルギー損失が極めて小さくなる。

しかも、平面リングを筒体の直円筒状部分に埋設してい
るので、筒体の伸縮および剪断方向の変位に対して平面
リングの軸線と直交する方向の表面とゴム状弾性体との
接着面に作用する応力は常に均一であり、従って、その
変位に際して、特定部分にのみ大きな応力が作用して両
者間の剥離が早期に発生するおそれがない。

さらには外周溝の深さを選定して平面リングとゴム状弾
性体との間の接着力と、筒体の外周溝の底部の断面強度
とを等しくすることによって、これらのいずれか一方が
他方より小さい場合に生じる応力集中を除去して管継手
に局部的な負荷がかかるのを防止することができ、あわ
せて筒体材料および平面リング用材料の使用効率の向上
を図ることができるすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における管継手を用いた配
管ライン接続部の縦断面図、第２図および第３図はそれ
ぞれ他の実施例における配管ラインおよび管継手の縦断
面図である。 １・・・・・・管継手、２・・・・・・他管、３・・・
・・・筒体、３ａ・・・・・・直円筒状部分、４・・・
・・・平面リング、５，７゜９・・・・・・連結手段、
６・・・・・・外周溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ゴム状弾性体からなる筒体と、この筒体に設けられ
   て少なくとも筒体の両端部に位置する直円筒状部分およ
   びこれらの直円筒状部分間に位置して直円筒状部分と同
   軸をなす断面弧状の外周溝と、前記直円筒状部分に、そ
   れと同軸に完全埋設するとともに、接着させた平面リン
   グと、筒体の両端部に位置する平面リングに設けられ、
   隣接する他管に連結し得る連結手段とを具えてなり、前
   記平面リングと直円筒状部分との間の接着力と、前記外
   周溝の底部の断面強度とを実質的に等しくしてなる可撓
   性管継手。