JPS648231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、管または継手本体の受口部に、ねじ
が刻設されていない接合管の端部を挿入し、輪状
ゴムパツキンを介在せしめて前記受口部にユニオ
ンナツトを螺合緊締する管継手の改良に係り、特
にゴムパツキンの装着、接合管の挿入など接合作
業が容易で、かつ、管接合後の管の保持力と止水
効果の極めて良好な管継手を提供するものであ
る。 前記管端無ねじの管継手は、その簡便安価な点
の外に、継手部に伸縮可撓性を有すること、その
ため配管の振動、伸び、歪みなどをよく吸収する
保護機能を有しているところから、呼び径が13〜
50mmの比較的小径で、かつ、常用圧力がせいぜい
５Kg／cm²程度までの低圧用配管の接合工法に好ん
で用いられてきた。 ところが、前記従来の管継手は、接合施工時に
ユニオンナツトを緊締限界一杯に締め付けても、
なお、ゴムパツキンの接合管に対する保持力が弱
く、ために、継手部の耐引抜力に欠けるところが
あり、管内流体の漏洩を確実に防止することは極
めて困難な状況にあつた。その理由を検討してみ
ると、ユニオンナツトを緊締する際に、輪状ゴム
パツキンの内周面が一定の圧力をもつて接合管の
外周面に作用した以後は、たとえ増し締めを施し
ても、接合管に対する押圧力を増加するようには
作用せず、その後の増し締めは、従らにゴムパツ
キンをその直径の外方に膨張せしめることにのみ
作用し、ゴムパツキンの背面及び外周面とユニオ
ンナツトの押し面及び内周面との間の摩擦抵抗が
急激に増大し、よつてユニオンナツトの緊締が不
能な拘束状態を来たし、結局、ゴムパツキンの接
合管に対する保持力が不充分なままに止められる
からであつた。従つて、従来の前記不具合を解決
するには、ゴムパツキンとユニオンナツトとの間
の摩擦抵抗が、極力小さいものとなるような措置
を講ずれば、緊締が拘束状態になるまでの増し締
め代を広域に確保できるようになり、満足すべき
耐引抜力が得られる道理であつて、これまでにも
各種の試みがなされてきた。 例えば、ゴムパツキンの背面とユニオンナツ
トの押し面との間に金属製ワツシヤを介在せしめ
ると共に、該押し面とワツシヤとの間に潤滑剤を
投与するものや、受口部のテーパ端面を奥深く
すると共に、ゴムパツキンの断面形状を楔形と
し、ゴムパツキンの大部分を受口部テーパ端面内
に埋没せしめる如くし、ゴムパツキンの背後に更
に厚肉のワツシヤを介在させ、緊締時におけるゴ
ムパツキンの外方への膨出を防止せしめたもの
や、ワツシヤを硬質厚肉の合成樹脂材で製作
し、該ワツシヤのゴムパツキン背面に対する当り
面を内向きのテーパ面としたものがある。ここに
例示のものは、いずれも接合管に対する保持力を
発揮せしめるために、ゴムパツキンの内径を接合
管の外径よりも小さくして接合管に無理嵌めする
ようにすることを前提条件とするものであるか
ら、管の接合作業時に、ゴムパツキンを接合管へ
嵌め込むのが困難となる。そのため、接合管へゴ
ムパツキンを嵌め込むときには、ユニオンナツト
内にセツトされているゴムパツキンを一旦取出し
て嵌め込むなど余分の工数を必要とした。ちなみ
に、ゴムパツキンの内径を接合管の外径よりも小
さくする理由は、もし、ゴムパツキンの内径を大
きくすると、接合作業の緊締時に、ゴムパツキン
の内周面が接合管の外面に当接する前に、その外
周面が受口部やワツシヤの押し面あるいはユニオ
ンナツトの内周面に当接し、ゴムパツキンの外周
面に作用する接触摩擦抵抗が増大してユニオンナ
ツトの緊締が拘束状態に近づいた後に、ゴムパツ
キンの内周面が接合管の外面に当接するようにな
り、その後のユニオンナツトの緊締はそのまま接
合管の保持力となつて作用し難くなるためであ
る。また、一般的にいつて、ワツシヤを介在せし
めたものは、ワツシヤが接合管や受口部に対して
偏心して嵌め込まれることが多く、この場合には
ユニオンナツトを緊締するときに、ワツシヤの外
周縁が受口部端面と衝突干渉を起し、増締めして
も実際にはゴムパツキンが締らない現象がしばし
ば発生する。それに、構成部材としてのワツシヤ
が余分に必要であり、このワツシヤが接合管の外
径よりも小さい内径をもつたゴムパツキンとセツ
トになつているものは、管の接合時には、必ずセ
ツトを分解して嵌め込む必要があるから、作業に
時間がかかる外、ワツシヤをはじめとする分解部
材がしばしば粉失し、作業性を悪化せしめる原因
となつていた。その外、前記の場合には、潤滑
剤が接合管の外面に付着するのを防止することは
殆んど不可能に近く、そのため却つて耐引抜力を
失うおそれがあり、また潤滑剤が鉱油系のもので
ある場合には、ゴムパツキンが天然ゴムやSBR
製のものであると、油を吸収し膨潤して強度が劣
化する。これは、ゴムパツキンが耐油性の優れた
ニトリルゴム製のものであつても、硬度が比較的
低いものであると、経時的に膨潤劣化する傾向が
ある。粉末の潤滑材（例えばテフロン粉末、
NoS₂粉末、ウンモ粉末、黒鉛粉末など）を塗布
して被膜を形成せしめることも考えられるが、ゴ
ムパツキンと粉末潤滑剤との間の潤滑性は、流動
性潤滑剤にくらべて非常に悪いので、期待する程
の効果は得られない。その他、接合管の保持力を
強化するために、食い込みリングを用い、ユニオ
ンナツトの緊締による押圧力を該食い込みリング
に作用させるものもあるが、この場合は、無ねじ
の管継手の極めて重要な特性である伸縮可撓性を
犠性にするだけでなく、接合管の外周表面に圧痕
や爪傷を付するようになり、合成樹脂等によつて
表面がライニングされた管にとつては致命的な問
題を惹起する。 本発明は、前記の問題を解決することを目的と
するものであつて、ゴムパツキンとユニオンナツ
トとの間に、薄くて軟かくかつ自己潤滑性に富ん
だ合成樹脂材よりなる蛇の目状フイルムを介在せ
しめることにより、ユニオンナツトを強く増し締
めしても、摩擦抵抗が増大するのを抑制し、増し
締め代を広域に確保すると共に、ゴムパツキンの
接合管への当り面を拡大させ、ユニオンナツトの
緊締が、ゴムパツキンの接合管に対する押圧力
（保持力）としてより有効に作用せしめる如くし、
もつて充分な耐引抜力とシール効果を発揮せしめ
ようとするものである。 以下に、本発明に係る管継手を、その一実施例
を示す図面に基いて説明する。 第１図は、本発明に係る管継手に供される主要
な構成部材を分解して、それぞれ斜視して示した
ものである。同図中１は輪状のパツキン、６は蛇
の目状のフイルム、９は緊締用ユニオンナツトで
ある。これらパツキン１、フイルム６及びユニオ
ンナツト９は、第３図に示す如く一体にセツトし
て、第４図に示す如く接合管１５に嵌挿し、第５
図に示す如くユニオンナツト９を継手本体１６に
螺合緊締して管の接合がなされるものである。パ
ツキン１は、断面形状が接合管１６との当接辺を
他の辺よりも大きくした台形とするのが普通であ
り、ユニオンナツト９によつて押圧されるべき背
面２、外周面３、継手本体１６の受口部１７テー
パ端面１９に当接されるべき当り面４、接合管１
５の外表面に当接されるべき内周面５によつて形
成されている。本発明の実施に用いられるパツキ
ン１は、その内径を接合管１５の外径よりも大き
くしておくことができる。その理由は、ユニオン
ナツト９を緊締する場合、後に述べるフイルム６
の作用によつて、ゴムパツキン１の内径が従来予
想されていた縮径量を遥かに越える縮径量をもつ
て縮小され、接合管１５に対する保持力と止水効
果を充分に発揮できるからであり、かつ接合作業
において接合管１５への嵌挿が容易に行なえるか
らである。ゴムパツキン１の内径を接合管１５の
外径よりも大きくできる量は、該接合管１５の外
径その他の条件によつて一様ではないが、接合管
１５の外径が20〜60mm程度である場合、ゴムパツ
キン１の内径の大径化可能量は大体４mm以下であ
る。第１図においてパツキン１は、その断面形状
が最も一般的に行なわれている台形のものを示し
たが、断面形状は図示のものに限定されるもので
はなく、円形であつてもよく、楕円形であつても
よく、または楔形のものであつてもよく、はたま
たそれらの形状の部分を適宜に組合わせたもので
あつてもよく、その他任意の形状のものを用いて
も一向に差支えはない。ただし、ユニオンナツト
９の押し面１４をテーパに形成したときは、パツ
キン１の背面２の角度α₁もそのテーパ角α₂に一致
せしめたものを使用するのが、緊締に好ましいも
のとなる。 フイルム６は、本発明の管継手にとつて最も重
要な構成部材で、パツキン１をユニオンナツト９
内に収嵌する場合に、パツキン１の背面２及び外
周面３とユニオンナツト９の押し面１４及び内周
面１０との間に介在せしめ、継手本体１６にユニ
オンナツト９を緊締するときの摩擦抵抗を軽減す
る機能をもつている。このような機能を果さしめ
るため、その材質は軟かくかつ破れ難く、加えて
自己潤滑性を有する合成樹脂材よりなり、その形
状は蛇の目状の薄片となつており、中央部に接合
管１５の外径とほぼ同等の大きさの内径をもつた
通孔７を有し、通孔７の内周縁から外周縁までの
周幅はパツキン１の背面２の幅と外周面３の幅と
を加えた広さとするのがよく、厚さは0.01〜0.2
mm程度とする。フイルム６はパツキン１と共にユ
ニオンナツト９内に収嵌され、ユニオンナツト９
を継手本体１６の受口部１７に螺合緊締する場
合、ユニオンナツト９と継手本体１６との相圧に
よつて移動し、パツキン１の押圧変形に応じて変
形することとなる。このような意味において、厚
さが0.2mmを越えると柔軟性に欠けるようになり、
0.01mm未満であると破損しやすくなるおそれがあ
る。また、フイルム６は２枚あるいは３枚を重ね
て使用してもよく、その場合においても合計の厚
さが0.01〜0.2mmの範囲内におさまるようにすれ
ばよい。フイルム６の材質は具体的には、実験の
結果によると、柔軟性、強度性、潤滑性の綜合的
評価において、テフロン（米国デユポン社商品
名）が最も好ましいものであつた。なお、フイル
ム６は、ユニオンナツト９内に収嵌するための便
宜のため、外周縁に、破損の起点とならない程度
の放射状の切れ目８を配設しておくとよい。また
フイルム６とパツキン１の背面２との間に粘着剤
または接着剤を塗布した層を設けておくのもよ
い。 ユニオンナツト９は所定の長さをもつた短円筒
状をなし、一端寄りの内周面には、継手本体１６
の受口部１７の外周面に刻設された雄ねじ１８に
螺合すべき雌ねじ１１が刻設され、他端はその周
縁が軸心線に対して求心的に絞られた肩部１２を
形成し、肩部１２の中央に接合管１５を挿入すべ
く、接合管１５の外径よりもやや大き目の挿口１
３が開口されている。肩部１２の内面はパツキン
１の背面２を押圧すべくテーパ状の押し面１４が
形成されている。この押し面１４は傾斜角α₂が
90゜以下のテーパ面となつているのが好ましく、
そのテーパ面は滑らかに仕上げられていることを
要する。滑らかでないときには、緊締時にフイル
ム６を引きちぎるおそれがある。またテーパ面は
緩やかな曲面であつてもよい。押し面１４をテー
パ状にしておけば、接合管１５に抜け出し力が作
用すると、ゴムパツキン１はフイルム６と共にユ
ニオンナツト９のテーパ状押し面１４に追従して
縮小変形するようになるから、接合管１５に対す
る保持力は一層強化されるようになる。ユニオン
ナツト９の外周面は、緊締の際の螺合操作に便宜
のため、多角形に形成してもよく、また軸方向の
凹凸溝を刻設しておくのもよい、また緊締の際の
ねじ効率を向上させ、フイルム６を保護し、さら
に摩擦抵抗を小さくするために雌ねじ１１を刻設
した内面に乾燥した粉末潤滑剤（テフロン樹脂微
粒子）を塗布するのが好ましい。 前記の部材パツキン１、フイルム６、ユニオン
ナツト９を用いて管の接合を行なう場合は、あら
かじめ、第３図の如くフイルム６とパツキン１を
ユニオンナツト９内に収嵌セツトしておくものと
する。このようにセツトするには、第２図に示す
ようにすればよい。即ち、ユニオンナツト９の長
さの数倍の長さを持ち、外径がほぼフイルム６の
通孔７の内径に等しく、適宜の位置にパツキン１
の内径よりも大きくかつその外径よりも小さい鍔
２１を付設した案内棒２０を準備し、該案内棒２
０の一端より、パツキン１をその当り面４の方か
ら挿入し、次いでフイルム６を通し、このように
した案内棒２０をユニオンナツト９の螺合端側か
ら挿入し、矢印方向へ引張ればフイルム６はパツ
キン１を包むようにしてユニオンナツト９の内部
に沈んでゆき、そしてフイルム６とパツキン１が
ユニオンナツト９の押し面１４に当接するまで引
張つた後、案内棒２０を逆方向に引き抜けばよ
い。そうするとフイルム６とパツキン１はユニオ
ンナツト９の内部に収嵌されたまま残留し、故意
に取り出さない限りユニオンナツト９から脱落す
ることはない。 このようにセツトされたパツキン１とフイルム
６とユニオンナツト９をその挿口１３の方から接
合管１５の管端部に挿し通す。この場合、パツキ
ン１はその内径が接合管１５の外径よりも大であ
り、かつユニオンナツト９の内部に安定して収嵌
されているから、接合部材はセツトされたままで
容易に接合管１５に挿嵌準備することができる。
このように準備された接合管１５の管端部を、第
４図に示す如く継手本体１６の受口部１７に挿入
する。継手本体１６の受口部１７の外周面には雄
ねじ１８が刻設されているので、これにユニオン
ナツト９の雌ねじ１１を螺合する。なお、受口部
１７の端面１９は傾斜角α₃をもつて外方に拡開す
るテーパ面を有し、パツキン１が押されてきたと
きに、その力が接合管１５の保持力として作用す
るようになされている。傾斜角α₃は60゜程度とす
るのが好ましい。ユニオンナツト９を更に増し締
めしてゆくと、その押圧力によつてパツキン１は
内外方向に膨張変形して第５図に示す如くとな
り、継手本体１６の受口部１７端面１９とユニオ
ンナツト９の内周面１０及び押し面１４とによつ
て形成される空間内に充満された形となり、そし
てフイルム６はユニオンナツト９の押し面１４及
び内周面１０に密着し、パツキン１の背面２と外
周面３が直接ユニオンナツト１の内周面１０や押
し面１４に触れることを避けしめる。従つて、ユ
ニオンナツト９を増し締めするときの摩擦抵抗
は、ユニオンナツト９の押し面１４及び内周面１
０とフイルム６との摩擦係数によつて定まり、こ
の摩擦係数は極めて小さいものであるから、摩擦
抵抗も従来のものの如くには急激な増大を来たす
ことはない。しかもワツシヤは全くこれを用いな
いから、それが受口部１７端面１９に衝突干渉し
て増し締めが阻止されることもない。このような
理由から、ユニオンナツト９の増し締め螺合が拘
束状態になるまでには、かなりの増し締め代を確
保することができると共に、緊締はほぼ余すとこ
ろなく、パツキン１の接合管１５に対する押圧力
として作用し、かつ接合管１５とパツキン１との
接触面を大幅にとることが可能となり、それらが
相乗効果となつて接合管１５の保持力を増大し、
従つて大きな耐引抜力を得さしめることができる
のである。 上記の例は継手本体１６に対して接合管１５を
接続する場合について説明したが、継手本体１６
に代えて、接合管１５の外径よりも大きな外径を
もつた管であつて、該管の管端部に雄ねじが刻設
された被接合管に接合管１５を接続する場合にも
適用されることは勿論であり、そのような場合
も、本発明の要旨から逸脱するものではない。 本発明に係る管継手は以上の如くであつて、ユ
ニオンナツト９とパツキン１との間に柔軟でかつ
破損し難く、自己潤滑性に富んだフイルム６を介
在せしめるものであるから、次に挙げるような幾
多の効果を奏するものである。 ユニオンナツトの増し締め螺合が円滑、軽快
であり、小トルクでもつて緊締することが可能
であり、特に漏水を止めるだけの場合は、手締
め操作だけでも充分な止水効果を発揮する。 ユニオンナツトの増し締め時の摩擦抵抗が小
さいから、緊締が拘束状態になるまでの増し締
め代を広域化することが可能となり、接合管と
受口部との間に数mmの径差がある場合でも、極
めて高い管保持力が得られる。 前記の場合と同様にして、輪パツキンの内
径が接合管の外径よりも大なるものを用いて
も、極めて高い管保持力が得られる。 増し締め代が広域化されるに伴つて、パツキ
ンの軸線方向の厚さを従来のもの以上に大きく
することが可能となり、そのため接合管表面と
パツキンの内周面との接触面積が拡大され、管
の保持力を一層増大せしめることができる。 ユニオンナツトの押し面とパツキンの背面と
の間に座金を介在させる必要がないから、ユニ
オンナツトの押し面をテーパ状に形成すること
が可能となり、そのようにすることにより、も
し接合管に引抜力が作用したときには、その力
はパツキンの接合管の表面に対する密着力に変
換され、自動的に引抜力に抗する作用となつて
働く。 接合部材たるパツキンとフイルムは、管接合
に先だつて予めこれをユニオンナツトの内部に
収嵌せしめておけば、その後はそれらが脱落し
て散逸するようなことはないから、部材を紛失
するおそれがない。 パツキンとフイルムは、ユニオンナツト内の
収嵌状態が極めて安定しているから、収嵌され
たパツキンの内径が接合管の外径よりも大とす
ることと相まつて、接合部材を分解することな
く収嵌セツトしたままの状態で接合管に嵌挿
し、自由に移動させることができ、管接合作業
の工数を低減することができる。 フイルムは極めて薄いもので充分であるか
ら、その材料がテフロンの如く高価なものであ
つても、その製作費は比較的安価なものとな
り、経済的な管継手が得られる。 本発明に係る管継手は、鋼管をはじめとする
その他の金属管や、それら金属管に合成樹脂ラ
イニングを施した管、また硬質塩化ビニール
管、ポリエチレン管をはじめとするその他の合
成樹脂管などの接合に使用されることは勿論の
こと、純鉛管及び合金鉛管の接合にも使用で
き、更には前記異種の管を互に接合するために
も使用できるものであつて、その利用範囲は極
めて広域に及ぶ。 上記効果のうち、特に接合管の保持力に関し、
その実施例を記載して、効果の優れたものである
ことを明らかにする。 この実施例は、本発明に係る管継手と従来の管
継手（パツキンの背面とユニオンナツトの押し面
との間に鉄平ワツシヤを介在させたもの）とにつ
いて、第７図に示す如く配管設置し、配管内に水
圧を加え、所定条件下での限界圧力と管継手部の
伸縮量を比較試験したものである。試験に際して
は、本発明のものと従来のものとの間で同一条件
を確保するため、パツキン、ユニオンナツト、継
手本体、接合管は、比較相互間で同一のものを用
い、特に次の諸点に留意した。 １ パツキンは、その材質をSBRとし、同一硬
度を有するものから成形し、実施に先だつて洗
浄により油脂分を除去した。パツキンの内径は
接合管の外径よりも大きいものを用いた。 ２ ユニオンナツトは、ねじ効率を一定にするた
め、ねじ部にテフロン粉末の乾性潤滑剤を塗布
した。 ３ 接合管は、水道用硬質塩化ビニルライニング
鋼管（JWWA K116―1972）と、水道用硬質
塩化ビニル管（VP）を使用し、実施に先だつ
て内外面を洗浄し、油脂分を除去した。 ４ ユニオンナツトの緊締には、同一の締付トル
クを確保するため、パイプレンチにトルクメー
タを取付け、実質トルクを算出した。 ５ 圧力計の計測は、配管に水圧をかけたり水圧
を抜いたりすると管継手部で伸縮現象が生ずる
ので、所定の水圧をかけたまま４分間保持し、
その間の伸び量が0.2mm以上となつたときに行
なつた。 ６ 伸縮量の計測は、水圧をかけて４分間保持し
たときと、水圧を抜いたときに行ない、その差
を伸縮値とした。 比較試験の結果を第１表に示す。 同表中試験番号Ａ〜Ｇは本発明のもの、ａ〜ｇ
は従来のものである。接合管の外径D₁、ゴムパ
ツキンの内径D₂、長さＬ、背面角α₁、ユニオン
ナツトの挿口径D₃、内面径D₄、押し面角α₂、継
手本体の内径D₅、端面角α₃の部位は第６図にそ
れぞれ同記号をもつて示してある。

【表】 第１表の結果からもわかるように、テフロンフ
イルムを用いた本発明の継手Ａ〜Ｇは、それぞれ
の比較対象である従来の継手ａ〜ｇのものより
も、明らかに高い管保持力を有していることが認
められる。試験記号Ｄ，ｄのものは接合管を硬質
塩化ビニル管としたものであるが、そのうち本発
明の試験記号Ｄのものは試験記号Ｃのものよりも
接合管の外径において２mm程小さくても管の保持
力は高いことが認められる。試験記号Ｅ，ｅと
Ｆ，ｆのものはパツキンの長さＬが違うだけで他
は殆んど同一条件のもとに試験したものである
が、パツキンの長さが大きくなると（従つてパツ
キンの内周面と接合管の外面との接触面積が増え
ると）、本発明のものにあつては管の保持力が一
層増大することが認められるのに対し、従来のも
のは却つて管の保持力が低下する傾向がみられ
る。試験記号Ｇ，ｇのものは、ユニオンナツトの
押し面とパツキンの背面の角度α₁，α₂を20゜にし
たものを用いたが、試験記号Ｇのものはその他の
条件をほぼ等しくした試験記号Ｅのものに比べて
更に高い保持力を有していることが認められる。
しかし、試験番号ｇのものはｅのものよりも保持
力が低下している。これはパツキンの背面角α₁が
小さいため、鉄ワツシヤの使用が不可能となり、
そのままユニオンナツトを緊締したものであつて
耐圧性能が非常に劣るものであることを示してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る管継手の主要部材を分解
して示す斜視図、第２図は第１図の部材を一体的
にセツトするところを示す斜視図、第３図は第１
図の部材をセツトしたときの断面図、第４図は本
発明に係る管継手の接合開始状態を示す部分断面
図、第５図は接合完了状態を示す部分断面図、第
６図はパツキンとフイルムをユニオンナツト内に
収嵌しないで接合管に別々に挿嵌して接合を開始
する状態の断面図、第７図は管継手の水圧試験状
態を示す図である。 １……パツキン、６……フイルム、９……ユニ
オンナツト、１５……接合管、１６……継手本
体、３１……水圧試験ポンプ、３２……圧力計、
３３……空気抜き、３４……ローラ付受台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周面に雄ねじを刻設した受口部を有する管
   または継手本体に、無ねじの接合管を挿入し、輪
   状ゴムパツキンを挿嵌介在せしめてユニオンナツ
   トを前記受口部に螺合緊締する構造の管継手にお
   いて、前記接合管の外径よりも僅かに大きな内径
   のゴムパツキンを用い、該ゴムパツキンの背面ま
   たは該背面及び外周面に被着すべき薄くて軟かく
   かつ強靭であつて自己潤滑性に富んだ合成樹脂材
   よりなるフイルムを、前記ユニオンナツトの内部
   に収嵌することを特徴とする管継手。