JPS636295A - 高圧ホ−スの端部継手構造 - Google Patents

高圧ホ−スの端部継手構造

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JPS636295A
JPS636295A JP61147025A JP14702586A JPS636295A JP S636295 A JPS636295 A JP S636295A JP 61147025 A JP61147025 A JP 61147025A JP 14702586 A JP14702586 A JP 14702586A JP S636295 A JPS636295 A JP S636295A
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hose
wedge
metal
tube
wedge body
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JP61147025A
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千秋 須藤
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Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
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  • Joints That Cut Off Fluids, And Hose Joints (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 L1上五上111 本発明は、石油掘削用高圧ホース、石油生産システムで
用いる高圧ホース等、その端部に金属製継手筒を取着し
て成る高圧ホースに関するものである。
−−およびその。 、 比較的口径の大きな高圧ホースでは、−般に第10図に
示す様な構造で継手金具が付されてい゛る。
すなわち、高圧ホース01は、内層ゴム管02.繊維補
強ゴム層03.金属線補強ゴム層04.外皮ゴム層05
を順次積層さぜた構造体であって、その端部においては
、金Bja補強ゴム層04上に、接着剤として使用され
た樹脂層(例、エポキシ樹脂層)06を介して、内周面
に複数本の突条を有する円筒金具01を設け、該円筒金
具07に外嵌、螺合する環状金具08をもって金属製継
手筒09を保持している。
該高圧ホース01にあっては、樹脂層06および円筒金
具07を、高圧ホース01の全ゴム層を加硫するに先立
って金属線補強ゴム層04上に設ける必要があり、ホー
ス本体部分のみを加硫して得た後にその端部に端部金具
を取着する製造方法に比して工数増しになって生産性が
阻害される欠点がある(問題点1)。しかも、ホース本
体部分を成形する際に、高圧ホースの製品長を確定して
いなければならず、実用上最適長さの高圧ホースを使用
し雌く、不便であり(問題点2)、また使用する接着剤
樹脂の接着強度からして円筒金具07が長尺になるため
、全体としての重量増を招き、可撓部分が減少する不利
もある(問題点3)。
しかるに、問題点1.2に対しては、第11図、第12
図に示す構造のものを採用するのが、−応有効である。
第11図について:高圧ホース010では、金属製継手
筒011 と−体に内筒012.外筒013を設け、外
筒013を縮径加工(かしめ)することにより、内筒0
12と外筒013の間にホース本体部分を強固に挾み込
んでいる。
この端部構造によれば、問題点1.2を解消し得るもの
の、■大口径(口径2インチ以上)のホースに適用する
には、大型、大出力のかしめ機を必要とする。■外@0
13が塑性変形を受けているため、腐蝕が生じ易く、ま
た再利用は不可能である2等の欠点がある。
第12図について二ホース014では、金属製継手筒0
15の主胴部016をホース本体内に嵌入し、金R製締
付は帯018 、018をもって環状突条017゜01
7を有する主胴部016に対してボース本体を締め付け
ている。
この構造は、通常、低圧用ホースに適用されており、問
題点1.2を解消し得るものの、鋼線を補強材として用
いた高圧ホースでは、金属製締め付は帯018による締
め付は力が不足して、該締め付は方式を採用することは
できない。
また、問題点3を解決するために、第13図図示の如く
、高圧ホース019の金属線補強ゴム層020と一体に
、相対的に剛性の大きな材料(例、エポキシ樹脂等の樹
脂、鉛等の低融点金属)で形成した円筒状楔体021を
設け、該楔体021の外周面に合致する内周面形状を有
する金R製外筒022を楔体021に外嵌させ、外筒0
22の延長部にて金属製継手筒023を保持することが
考えられる。
ここで、斯かる楔係合構造を採用した場合の楔体021
の強度について考察する(第14図)。
その内部を流れる流体の辻力(内圧)に起因して高圧ホ
ース019に作用する張力をF、外筒022との接触面
において楔体021に作用する反力をN、前記接触面間
で生ずる摩擦力をμN、模体楔体1の内、外周面の成す
角度をθ(模角)とすれば、次式(1)が成立する。
F=Nsinθ+μNCO3θ     ・(1)そし
て、楔体021に作用する圧縮力Fcは、式1式% (1)、 (2)式より(3)式を得る。
Φ 今、高圧ホース019の内径(dl)を76.2m  
、補強層020の外径(2r)を2X58M  、内圧
の影響が及ぶ高圧ホース019の径(耐圧径d2)を9
5M 、楔体021の面角度θ−10°、摩擦係数(μ
)=0.3、^圧ホース019の最低破壊圧カー103
.4HPa  (ただし、IPa = 1ニユートン/
TIt)であるとすると、(4)、 (5)式が成立す
る。
F=ユπ・d22X 103.4HPa一ユπ・(95
)2 X 103.4     ・・・(4)= 4.
64 xloS x□・・・(5)0.18L2  +
118L (ただし、楔体021の大径端外径を2R1楔休021
の全長をLとする。R= r + L X tanθ〉
しかして、楔体021をエポキシ樹脂で形成した場合を
想定すると、その剪断接着強度が約15HPaであるの
に対し、圧縮強度は約70〜80HPaであり、楔体0
21に作用する圧縮力(Fc )を70HPa未満に抑
えれば良く、(5)式においてFC<70と置くと、楔
体021の全長(L)は、L≧13.8Mになる。
安全を見込んで、全長(L)をその5倍にしても、L”
=70m+(内径(dl)の約90%)であって、同一
内径(dりのホースにおいて、エポキシ樹脂を単なる接
着剤として使用した場合に必要な接着部分の長さが、最
低141Mであり、接着力の経時変化、ホース本体の加
硫熱による劣化等の要因を考えると、その5〜8倍の接
着部(第10図における円筒金具07の長さに相当する
)を要することと対比すれば、楔体021を採用した構
造は問題点3に対して有効な解決手段であることが判る
ところが、この検係合構造によれば、製造過程において
、溶融状態の樹脂、あるいは金属が凝固して楔体021
の体積収縮が生じ、楔体021と外筒022との間に隙
間024が生じた場合、またはホース本体の加硫を行う
際、外筒022の端部に接合される外皮ゴム層が加硫に
よって収縮し、楔体021に対して外筒022が変位し
て楔体021と外筒022との間に隙間024が生じた
場合には、内層ゴム管025が流体圧の作用によって破
れ、洩れが生ずるおそれがある他、外筒022から楔体
021に作用する反力の不拘−化、外筒022に対する
楔体021のがたつき等によって、該楔体021が割れ
る可能性もある。
また、荷重が作用した場合にも、楔体021.外筒02
2が弾性変形して、楔体021.外筒022間に隙間が
生じ、前記と同様の結果になる。
1  左 ゛ るた の 本発明の目的は、高圧ホースに対する端部金具の取着構
造が強固であり、該取着部に欠陥が生じ難く、かつその
耐久性が良好なる高圧ホースの端部継手構造を提供する
点にある。
この目的は、■相対的に剛性の大きな材料で形成され、
その外周面がホース端末方向に向って拡開する形状にな
された円筒状楔体を、ホース端部に一体に設け、前記楔
体の外周面に合致する内周面形状を有する金属製外筒を
前記楔体に外V、させ、前記外筒の延長部に、該外筒の
小内径方向へ前記楔体を押し込む金属製環状押圧子を螺
入するとともに、同じく該延長部に金属製継手筒を取着
したことを特徴とする高圧ホースの端部継手構造、また
は■ホース端部に金B製内管を嵌入し、ホースの中心線
に沿う方向で複、数個に分−1され、全体として、その
外周面がホース端末方向に向って拡開する円筒形状にな
された金属製楔体をもってホース端部を外周から抱き込
み、該楔体の外周面に合致する内周面形状を有する金属
製外筒を前記櫟林に外嵌させ、前記外筒の延長部に金属
製継手筒を螺入し、該継手筒に螺嵌された複数個の金属
製押圧子をもって、前記外筒の小内径方向へ前記楔体を
押し込む様に構成したことを特徴とする高圧ホースの端
部継手構造を提供することによって達成される。
支1Jl 以下、第1図ないし第3図に示した本発明の一実施例に
ついて説明する。
第1図は高圧ホース10をその端部側面図として示し、
第2図はその長尺方向に沿う断面を示している。
高圧ホース10は、内層ゴム管12と、内層ゴム管12
の外周を覆う繊維補強ゴム層14と、!l維補強ゴム層
14の外周を覆う鋼線補強ゴム層16と、鋼線補強ゴム
層16の外周を覆う繊維補強ゴム層20と、繊維補強ゴ
ム層20の外周を覆う外皮ゴム層22とで形成されてい
る。そして、高圧ホース1oの端部では、m維補強ゴム
層20.外皮ゴム層22が除去され、外径方向へ向って
拡開せしめられた多数本の補強鋼線18を補強材とする
樹脂製円筒状楔体34が、鋼線補強ゴム層16の延長部
として一体に付されている。
楔体34は、長尺方向に沿うその断面形状が三角形であ
って、端部外径の大きな円錐台形状体として形成されて
おり、その内周面が楔体34の外周に合致する円錐台形
主胴部26と円筒形延長部28より成る金属製外筒24
が、楔体34に外1■せしめられている。なお、外筒2
4に形成された二つの螺子孔32a。
32bは、楔体34を形成する際に利用されるものであ
り、後記金JRtJ環状押圧子36.繊維補強ゴム層1
4および主胴部26で画成される空間部に螺子孔32a
を通じて溶融樹脂を注入し、螺子孔32bを通じて空間
部の空気を逃がすことができる。
また、外筒24の延長部28は、その内周に雌螺子30
を有しており、該雌螺子30部に金属製環状押圧子36
が螺嵌ぜしめられている。環状押圧子36の外端面には
、複数の孔38が、周方向に沿って間隔を置いて配列、
形成されており、この孔38を利用し、特殊形状の工具
を用いて環状押圧子36を回転させることができる。
さらに、環状押圧子36の外方に位置して、孔38と同
様な複数の孔42を有する金属製環状保持具40が、外
筒24の延長部28に螺嵌され、その螺合関係によって
、雌螺子46を有する継手筒44が固定されている。継
手筒44の内端には、周方向の条溝が形成され、その内
部に嵌め込まれた環状密封材48が、環状押圧子36の
外端面に沿って拡開、折曲された内層ゴム管12の端部
に押圧せしめられ、もって、高圧ホース10と継手筒4
4との間の密封が保証されている。
本実施例による高圧ホース10の端部継手構造は前記の
様になされており、溶融樹脂を凝固させて楔体34を形
成した時に、楔体34の凝固、収縮により、該楔体34
と主胴部26との間に生じた隙間は、環状押圧子36を
回転、前進させて楔体34の端面を押し、主胴部26に
対して楔体34の外周を密接させて、これを無くすこと
ができ、更に増締めすることにより、櫟林34に初期圧
縮応力が与えられる。
実施例においては、環状押圧子36に対して98ON−
m(N:ニュートン)のトルクを与え、もって高圧ホー
ス10の耐圧軸力成分の約10%(約80kN)の張力
が作用した場合と同等の初期応力を楔体34に与えた。
この状態で内径76.2IruR’の高圧ホース10に
対して流体圧を与えて破壊試験を行なったところ、圧力
108HPaで、ホース本体部分が破裂した。
−方、環状押圧子36を用いない同様な構造の高圧ホー
ス(内径76、 :)m 0)について、破壊試験を行
なったところ、楔体が約2msずれ、圧力5、88Pa
にて支えを失なった内層ゴム管が破れ、洩れが生じた。
また、別の例では、環状密封材の部分に隙間が生じ、回
部で洩れが生じた。
本実施例の端部継手構造によれば、従来の様に樹脂接着
剤を用いた端部継手構造に比較して、その長さを約17
5にすることができ、可撓部分の減少を防ぎ得るととも
に、軽量化が達成される。
また、楔体34に初期応力を与える構造であるから、楔
体の変形に伴うi間の発生がなく外筒24の主胴部26
に対して常に楔体34が押圧せしめられており、内層ゴ
ム管12.繊維補強ゴム層14の破れによる流体の洩れ
が防止され、端部継手構造の高い信頼性が確保される。
次に、第4図ないし第7図に示した他の実施例について
説明する。
第4図は、^圧ホース50をその端部縦断面図として示
している。高圧ホース50は、内層ゴム管52と、内層
ゴム管52の外周を覆う繊維補強ゴム層54と、11雑
補強ゴム層54の外周を覆う鋼線補強ゴム層56と、1
4線補強ゴム層56の外周を覆う外皮ゴム層58とで形
成されている。
そして、高圧ホース50の端部では、内層ゴム管52内
に全屈製内筒60が嵌挿されるとともに、外皮ゴム層5
8を除去することによって露出した鋼線補強ゴム層56
および外皮ゴム層58の一部を四個の金a製楔体80が
協働して覆っている。なお、内筒60の外周面および楔
体80の内周面には、それ等の間からの高圧ホース50
の離脱を抑え得るが、逆方向への変位は許容する如き凹
凸模様が与えられている。
さらに、四個を合ぜると円錐台形状になる楔体80の外
周面に合致する円錐台形主胴部64を有する外筒62が
、楔体80に外嵌され、該外筒62の円筒形延長部66
に形成された内周面雌螺子68部に、金属製継手筒70
の鍔72が螺嵌せしめられている。継手筒70はその内
端側の一部において、内筒60に外嵌しており、該嵌合
部に環状密封材82が介挿されている。
また、継手筒70の鍔72には、その周方向に沿って複
数の螺子孔74.有底孔76が形成されており、螺子孔
14には楔体80の端面を押圧するための金属製押圧螺
子78が螺嵌され、有底孔76は、特殊工具を用いて継
手筒lOを回転させて延長部66の雌螺子68に螺嵌さ
せるために利用される。
高圧ホース50に対して、前記各端部金員を取付けるに
は、外皮ゴム層58を一部除去した後、内層ゴム管52
内に内筒60を挿入し、外筒62を第4図図示の状態よ
りも右側位置まで外嵌、嵌装する。次いで、露出した鋼
線補強ゴム層56と外筒62の間に四個の楔体80を差
し込む。四個の楔体80は、全体として円筒形状を成し
、鋼線補強ゴム層56の外周および外皮ゴム層58の一
部を抱き込む形態で覆う。
なお、この時、楔体80の座りが悪ければ、瞬間接着剤
等を用いて鋼線補強ゴム層56に対して楔体80を仮止
め固定すると良い。
この後、外筒62を楔゛体80の外周上に移動させ、延
長部66の雌螺子68に対して継手筒70を螺嵌し、次
いで全ての抑圧螺子78を前進させて、外筒62に対し
て楔体80を押圧せしめる。
斯くて、楔体80と内860の間で高圧ホース50の端
部が強固に挟持され、内層ゴム管52と内筒60の間の
密封が確実に行われる。
ここで、楔体80の自緊作用について説明する。
第8図に示す様に、部材A、Bの面a、b間に差し込ま
れた8!ICに対して而す方向の力Fが作用した場合を
想定する(ただし、楔角をθ、模Cと部材Aの間の摩擦
係数をμとし、楔Cと部材8間の摩擦は零であるものと
仮定する)。
面aにおいて楔Cに作用する反力Nは、次式(6)%式
% また、面すにおいて部材Bに作用する圧縮力Fcは、(
3)式と同じく、次式(7)で表わされる。
そして、FcとFの比(F c / F )は、摩擦係
数(μ)と楔角(θ)に依存して変化し、摩擦係数(μ
)が小さい程、また楔角(θ)が小さい程、比(Fc/
F)が増大し、条件設定によってFc >l:になし得
る(第9図参照)。
本実施例は、この原理を応用したものであって、楔体8
0と外筒62間の摩擦を、楔体80と鋼線補強ゴム層5
6間のFJ擦に比して十分小さくすることにより、前記
圧縮力Fcの作用で、楔体80と内筒60の間に高圧ホ
ース50の端部が強固に挟持される。
ここで、楔角(θ)が小さい程、自緊作用が大きく、内
層ゴム管52と内筒60間の密封性が良好になることは
前述の通りであるが、■内部流体圧が作用しない場合の
内筒60の耐外圧強度、および■内層ゴム管52. t
l維補強ゴム層54.鋼線補強ゴム層56の圧縮変形に
より、外筒62と楔体80.内層ゴム管52と内260
の門に位置ずれが生ずること等を考慮して、楔角(θ)
の下限値を決定する必要がある。
一方、楔角(θ)が過大になると、楔体80と内筒60
による高圧ホース50に対する挾持力、および内筒60
と内層ゴム菅52間の面圧が不足しシール性が損なわれ
るとともに、外筒62の外径が増大し、全体として重量
増を招く不具合がある。
次に、内筒60と内層ゴム管52の接触長(L)につい
て検討する。本実施例においては、内圧(流体圧)に対
する密封力を楔体80の自緊作用によって得ているため
、圧縮力(Fc )を、内筒60と内層ゴム管52の接
触面積で除した圧力値(P)が、内圧(Pa )より大
きくなければならず、F c / F > 1の範囲(
第9図)で、前記接触面積がホース本体の受圧断面積以
下であれば、P>Paとなり、接触長(L)の上限が決
定される。
一方、接触長(L)が小さ過ぎると、内筒60によって
挾まれた内層ゴム管52が、該内筒60の端部から押し
出される可能性があり、その場合圧力(P)がかえって
低下する。
また、接触長(L)が小さ過ぎる場合、圧力(P)が過
大になり、内筒60が座屈変形して密封性が損われて終
う。
そこで、本実施例では、接触長(シ)をむしろ大きく確
保し、圧力(P)が低下した分は、内筒60の表面に凹
凸模様を設け、局所面圧が内圧(Pa )より大きくな
る様にした。
さらに、本実施例では、複数本の押圧螺子76を用いて
楔体80の端面を押し、楔体80と鋼線補強ゴム層56
間、および内筒60と内層ゴム管52間に予め面圧を与
えておくことにより、楔体80の緩みを防止することが
できる。
なおまた、従来の構造では、内筒60と継手筒70とを
一体に形成するのが普通であるが、本実施例の様に梗を
用いた構造では、内筒60と継手筒70が一体であると
、内筒60と内層ゴム管52との間で相対的なずれが生
じた場合、両者間の大きなI!J擦力によって内層ゴム
管52が破損して終うおそれがあり、そのため、内筒6
0と継手筒70とを別体にした。
以下、本実施例の利点を列挙する。
■呼称径2インチを越える様な大口径の高圧ホースであ
っても、端部金具装着用の大型の機械を必要とせず、そ
の装着方法も簡単であり、端部金具の取着構造が強固で
、耐久性も良好である。
■外筒62.内筒60に対して塑性変形を施すことがな
く、接着剤を用いる必要もないため、組立て。
分解自在であり、必要に応じて再利用を計ることもでき
る。
■流体の圧力を、端部金具のホース本体に対する挟持力
、金属製内筒60.内層ゴム管52間の密封力に転換す
ることができるため、従来に比して端部金具が小型化さ
れる。
l叫五皇1 以上の説明から明らかな様に、■相対的に剛性の大きな
材料で形成され、その外周面がホース端末方向に向って
拡開する形状になされた円筒状楔形を、ホース端部に一
体に設け、前記楔体の外周面に合致する内周面形状を有
する金属製外筒を前記楔体に外嵌させ、前記外筒の延長
部に、該外筒の小内径方向へ前記楔体を押し込む金属製
環状保持具を螺入するとともに、同じく該延長部に金属
製継手筒を取着したことを特徴とする高圧ホースの端部
継手構造、および■ホース端部に金属製内管を嵌入し、
ホースの中心線に沿う方向で複数個に分割され、全体と
して、その外周面がホース端末方向に向って拡開する円
筒形状になされた楔体をもってホース端部を外周から抱
き込み、該楔体の外周面に合致する内周面形状を有する
金B製外筒を前記楔体に外嵌させ、前記外筒の延長部に
金属製継手筒を螺入し、該継手筒に螺嵌された複数個の
金属製押圧子をもって、前記外筒の小内径方向へ前記楔
体を押し込む様に構成したことを特徴とする高圧ホース
の端部継手構造が提供された。
本発明では、楔体を用い、該楔体の端面を押圧−子で押
圧する構造を採用したため、端部金具の取着構造は強固
であり、取着部に生じがちな欠陥を排除することにより
耐久性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る高圧ホースの端部を示
す側面図、第2図はその断面図、第3図は第1図におけ
る■−■線矢視図、第4図は他の実施例に係る高圧ホー
スの端部継手構造を示す断面図、第5図はそのv−v線
矢祝図、第6図は前記端部継手構造で採用した四個の楔
体を示す端面図、第7図はそのVl−Vl線矢視図、第
8図は楔の自緊作用を説明するための概念図、第9図は
同じく横向(θ)と比(Fc/F)の関係を示すグラフ
、第10図、第11図、第12図はそれぞれ公知に係る
ホース端部継手構造を示す断面図、第13図は楔体を用
いた端部継手構造の例を示す断面図、第14図は該楔体
によるホース本体の締め付は作用を説明するための概略
図である。 10・・−高圧ホース、12・・・内層ゴム管、14・
・・l1li補強ゴム層、16・・・sMa補強ゴム層
、18・・・補強鋼線、20・・・繊維補強ゴム層、2
2・・・外皮ゴム層、24・・・外筒、26・・・主胴
部、28・・・延長部、28・・・雌螺子、32a。 32b・・・螺子孔、34・・・楔体、36・・・環状
押圧子、38・・・孔、40・・・金属製環状保持具、
42・・・孔、44・・・継手筒、46・・・雌螺子、
48・・・環状密封材、50・・・高圧ホース、52・
・・内層ゴム管、54・・・繊維補強ゴム層、56・・
・鋼線補強ゴム層、58・・・外皮ゴム層、60・・・
内筒、62・・・外筒、64・・・円錐台形主胴部、6
6・・・延長部、68・・・1′a螺子、70・・・継
手筒、72・・・鍔、74・・・螺子孔、76・・・有
底孔、78・・・押圧螺子、80・・・楔体、82・・
・環状密封材。 第1図 第2図 !n 第6図    第7図 第8図 第9図 才契角(θ) 第10図 nl 第11図 第12図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)その端部に金属製継手筒を取着して成る高圧ホー
    スにおいて、 相対的に剛性の大きな材料で形成され、その外周面がホ
    ース端末方向に向つて拡開する形状になされた円筒状楔
    体を、ホース端部に一体に設け、前記楔体の外周面に合
    致する内周面形状を有する金属製外筒を前記楔体に外嵌
    させ、 前記外筒の延長部に、該外筒の小内径方向へ前記楔体を
    押し込む金属製環状押圧子を螺入するとともに、同じく
    該延長部に金属製継手筒を取着したことを特徴とする高
    圧ホースの端部継手構造。
  2. (2)その端部に金属製継手筒を取着して成る高圧ホー
    スにおいて、 ホース端部に金属製内管を嵌入し、ホースの中心線に沿
    う方向で複数個に分割され、全体として、その外周面が
    ホース端末方向に向つて拡開する円筒形状になされた金
    属製楔体をもってホース端部を外周から抱き込み、該楔
    体の外周面に合致する内周面形状を有する金属製外筒を
    前記楔体に外嵌させ、 前記外筒の延長部に金属製継手筒を螺入し、該継手筒に
    螺嵌された複数個の金属製押圧子をもつて、前記外筒の
    小内径方向へ前記楔体を押し込む様に構成したことを特
    徴とする高圧ホースの端部継手構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394593A (en) * 1993-01-29 1995-03-07 Yoshida Kogyo K.K. Slide-fastener coupling element and method of making the same
KR20180118766A (ko) 2016-05-06 2018-10-31 와이케이케이 가부시끼가이샤 파스너 엘리먼트, 파스너 엘리먼트의 제조 장치 및 파스너 엘리먼트의 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394593A (en) * 1993-01-29 1995-03-07 Yoshida Kogyo K.K. Slide-fastener coupling element and method of making the same
KR20180118766A (ko) 2016-05-06 2018-10-31 와이케이케이 가부시끼가이샤 파스너 엘리먼트, 파스너 엘리먼트의 제조 장치 및 파스너 엘리먼트의 제조 방법

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