KR20150027110A - 시일재 및 압륜 및 커플링 및 밸브 - Google Patents

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가즈야 이토
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Abstract

제1 볼록부(19)가 밸브부(18)의 외주부에 형성되고, 제2 볼록부(20)가 밸브부(18)의 수용구 안측 단부에 형성되고, 힐부(17)의 내주로부터 제2 볼록부(20)의 내주를 향하여 직경이 축소되는 테이퍼부(28)가 형성되고, 제3 볼록부(21)가 테이퍼부(28)에 형성되어 직경 방향 내측으로 돌출되고, 제3 볼록부(21)의 내경은 삽입구의 외경보다도 작고 또한 제2 볼록부(20)의 내경보다도 크고, 테이퍼부(28)의 경사 방향 G와는 반대의 경사 방향에 있어서의 제1 볼록부(19)로부터 제3 볼록부(21)까지의 제1 치수 B가 직경 방향 A에 있어서의 제1 볼록부(19)로부터 제2 볼록부(20)까지의 제2 치수 C보다도 작게 형성되고, 제1 볼록부(19)와 제3 볼록부(21) 사이가 직경 방향 A로 압축됨으로써, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성이 유지된다.

Description

시일재 및 압륜 및 커플링 및 밸브{SEALING MATERIAL, PRESSING RING, COUPLING, AND VALVE}
본 발명은 수용구에 삽입구를 삽입하는 커플링에 사용되는 시일재 및 시일재를 사용한 커플링 및 커플링에 사용되는 압륜 및 압륜을 구비한 커플링 및 커플링에 의해 관에 접속되는 밸브에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 시일재로서는, 도 28에 도시한 바와 같이, 슬립 온 타입의 이탈 방지 관 커플링(271)에 사용되는 것이 있다. 이 관 커플링(271)은 서로 접속되는 한쪽의 관(272)의 단부에 형성된 수용구(273)에, 다른 쪽의 관(274)의 단부에 형성된 삽입구(275)가 삽입되어 있다.
수용구(273)의 내주에는 시일재 배치용 오목부(276)가 형성되고, 시일재 배치용 오목부(276)에는, 고무제이고 환 형상의 시일재(277)가 배치되어 있다. 시일재 배치용 오목부(276)의 안측에는, 로크 링 홈(278)이 형성되어 있다. 이 로크 링 홈(278)에는, 로크 링(279)이 장착되어 있다. 로크 링(279)의 외주와 로크 링 홈(278)의 바닥면 사이에는, 로크 링(279)을 센터링하기 위한 탄성 부재(280)가 배치되어 있다. 또한, 삽입구(275)의 선단부의 외주에는, 로크 링(279)에 수용구의 안측으로부터 결합 가능한 돌기부(281)가 형성되어 있다.
도 28, 도 29에 도시한 바와 같이, 시일재 배치용 오목부(276)의 주면(周面)(284)에는 끼워 넣음 홈(282)이 형성되어 있다. 시일재(277)는 끼워 넣음 홈(282) 내에 끼워 넣어져 결합되는 힐부(283)와, 상기 주면(284)과 삽입구(275)의 외주면 사이에서 압축되어 시일 면압을 발생시키는 밸브부(285)를 구비하고 있다.
밸브부(285)는 제1∼제3 볼록부(286∼288)를 갖고 있다. 제1 볼록부(286)는 밸브부(285)의 외주부에 형성되어 직경 방향 A의 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 제2 볼록부(287)는 밸브부(285)의 수용구 안측 단부측에 형성되어 있다.
또한, 제3 볼록부(288)는 밸브부(285)의 내주부에 형성되어, 직경 방향 A의 내측으로 돌출되어 있다. 제3 볼록부(288)의 내경은 삽입구(275)의 외경보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 힐부(283)의 내주로부터 제3 볼록부(288)를 향하여 점차로 직경이 축소되는 테이퍼부(289)가 형성되어 있다.
이상과 같은 구성에 의하면, 도 28에 도시한 바와 같이, 힐부(283)를 끼워 넣음 홈(282) 내에 끼워 넣어, 삽입구(275)를 수용구(273)에 삽입함으로써, 제3 볼록부(288)가 직경 확장됨과 함께, 밸브부(285)가 수용구(273)의 내주면과 삽입구(275)의 외주면 사이에 끼워진다. 이 때, 제1 볼록부(286)와 제3 볼록부(288) 사이가 직경 방향 A로 압축된다.
또한, 상기한 바와 같은 시일재(277)를 사용한 관 커플링(271)은, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 기재되어 있다.
또한, 다른 형식의 커플링으로서는, 예를 들어 도 30에 도시한 바와 같이, 주철제의 관끼리를 접합하는 GX형 이형관의 관 커플링(301)이 있다. 이 관 커플링(301)은 서로 접합되는 제1 관(302)의 단부에 형성된 수용구(303)의 내부에, 제2 관(304)의 단부에 형성된 삽입구(305)가 삽입되어 있다. 수용구(303)의 안측부의 내주에는, 직경 방향의 내측 방향으로 돌출되는 주위벽부(306)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.
또한, 수용구(303)의 개구 단부면(307)으로부터 주위벽부(306)까지의 사이에 있어서의 삽입구(305)의 외주면(305a)과 수용구(303)의 내주면(303a) 사이에는, 시일재 삽입용 공간(308)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 시일재 삽입용 공간(308)에는, 삽입구(305)의 외주면(305a)과 수용구(303)의 내주면(303a) 사이를 시일하는 환 형상의 시일재(309)가 삽입되어 있다.
또한, 주위벽부(306)의 안측에는 로크 링 홈(310)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 로크 링 홈(310)에는, 둘레 방향 싱글 스플릿의 로크 링(311)이 장비되어 있다. 또한, 삽입구(305)의 선단부의 외주에는, 로크 링(311)에 수용구의 안측으로부터 결합 가능한 돌기부(312)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.
삽입구(305)에는, 압륜(313)이 외부 끼움되어 수용구(303)의 개구 단부면(307)에 외측으로부터 대향하고 있다. 압륜(313)은 시일재(309)를 수용구(303)의 안측으로 압입하는 것이며, 복수의 T 헤드 볼트(314), 너트(315)에 의해, 수용구(303)의 플랜지부(316)에 체결되어 있다. 또한, 압륜(313)은 시일재(309)의 단부에 접촉하는 압박면(317)과, 돌기부(318)를 갖고 있다. 돌기부(318)는 수용구(303)의 개구 단부면(307)에 접촉함으로써 압박면(317)으로부터 수용구(303)의 개구 단부면(307)까지의 간격 A를 소정 간격으로 유지하는 것이다.
이것에 의하면, 관(302, 304)끼리를 접합할 때, 우선, 로크 링(311)을 로크 링 홈(310)에 끼워 넣고, 또한, 시일재(309)와 압륜(313)을 삽입구(305)에 외부 끼움한 상태에서, 삽입구(305)의 돌기부(112)가 로크 링(311)의 내주를 수용구(303)의 안측으로 통과할 때까지, 삽입구(305)를 수용구(303)에 삽입한다.
그 후, 시일재(309)를 수용구(303)의 개구 단부면(307)으로부터 시일재 삽입용 공간(308)에 삽입하고, T 헤드 볼트(314), 너트(315)를 사용하여 압륜(313)을 수용구(303)의 플랜지부(316)에 체결한다. 이때, 너트(315)를 체결함으로써, 압륜(313)이 관 축심을 따라 압입 방향 B로 이동하기 때문에, 압륜(313)의 압박면(317)이 시일재(309)를 압입 방향 B로 압박하여, 시일재(309)가 시일재 삽입용 공간(308)에 압입된다. 그리고, 압륜(313)의 돌기부(318)가 수용구(303)의 개구 단부면(307)에 접촉함으로써, 압륜(313)의 압입 방향 B로의 이동이 저지되고, 이 시점에서 너트(315)의 체결을 멈춤으로써, 압륜(313)의 압박면(317)으로부터 수용구(303)의 개구 단부면(107)까지의 간격 A가 소정 간격으로 유지된다. 이때, 시일재(309)의 안측 단부는 주위벽부(306)까지 도달되지 않아, 시일재(309)의 안측 단부와 주위벽부(306) 사이에는 약간의 스페이스(320)가 형성되어 있다.
또한, 시일재 삽입용 공간(308)에 있어서, 수용구(303)의 내주면(303a)과 삽입구(305)의 외주면(305a)이 평행하게 마주 보고 있는 영역을 압축 영역 C라고 정의하면, 시일재(309)는 압축 영역 C에 있어서 직경 방향 D로 압축되고, 이에 의해, 수용구(303)의 내주면(303a)과 삽입구(305)의 외주면(305a) 사이의 수밀성(시일성)이 유지된다.
또한, 상기한 바와 같은 압륜(313)을 구비한 관 커플링(301)은 예를 들어 하기 특허문헌 2에 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제4836870호 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2010-286110
그러나, 상기 도 28, 도 29에 도시한 종래 형식에서는, 관(272, 274)끼리를 접합할 때, 제1 볼록부(286)와 제3 볼록부(288) 사이가 직경 방향 A로 압축되는 것이지만, 도 29에 도시한 바와 같이, 직경 방향 A에 있어서의 제1 볼록부(286)의 외주로부터 제3 볼록부(288)의 내주까지의 제1 치수 B가, 직경 방향 A에 있어서의 제1 볼록부(286)의 외주로부터 제2 볼록부(287)의 내주까지의 제2 치수 C보다도 크게 형성되어 있다. 이로 인해, 밸브부(285)를 직경 방향 A로 압축하는 데에 필요로 하는 압축력이 증대된다고 하는 문제가 있고, 이와 같이 압축력이 증대되면, 삽입구(275)를 수용구(273)에 삽입할 때에 필요로 하는 최대 삽입력이 증대된다고 하는 문제가 발생한다.
또한, 상기 도 30에 도시한 다른 종래 형식에서는, 수용구(303)와 삽입구(305)의 제작상의 공차에 의해, 수용구(303)의 내주면(303a)과 삽입구(305)의 외주면(305a) 사이의 간극 E의 크기는 일정하지 않고 약간 변화된다. 즉, 수용구(303)의 내경 치수가 제작 공차의 최대측으로 되고, 삽입구(305)의 외경 치수가 제작 공차의 최소측으로 된 경우, 상기 간극 E가 최대로 된다. 또한, 반대로, 수용구(303)의 내경 치수가 제작 공차의 최소측으로 되고, 삽입구(305)의 외경 치수가 제작 공차의 최대측으로 된 경우, 상기 간극 E가 최소로 된다.
상기한 바와 같이 간극 E가 큰 경우에서도 충분한 수밀성을 유지하기 위해서는, 압축 영역 C에 있어서 시일재(309)가 확실하게 압축되도록, 시일재(309)의 체적을 증대시킬 필요가 있다.
그러나, 시일재(309)의 체적을 증대시키면, 도 31에 도시한 바와 같이, 간극 E가 작은 경우, 압륜(313)의 돌기부(318)가 수용구(303)의 개구 단부면(107)에 접촉하기 전에, 시일재(309)의 안측 단부가 주위벽부(306)에 도달하여, 시일재(309)가 나아갈 곳이 없어져, 이 이상, 시일재(309)를 시일재 삽입용 공간(308)에 압입할 수 없는 상태에 빠져 버린다.
이에 대해, 작업자는, 상기한 바와 같이 시일재(309)의 안측 단부가 주위벽부(306)까지 도달한 것을 외부로부터 육안으로 파악할 수 없고, 이로 인해, 압륜(313)의 돌기부(318)를 수용구(303)의 개구 단부면(307)에 접촉시키려고 해서 무리하게 너트(315)를 체결할 우려가 있다. 이에 의해, 시일재(309)나 압륜(313)에 무리한 힘(과대한 힘)이 가해져 관(302, 304)끼리의 접합에 지장을 초래할 우려가 있다.
이 문제의 대책으로서, 시일재(309)의 체적을 증대시키는 만큼에 따라, 압축 영역 C를 관 축심을 따라 수용구(303)의 안측으로 연장하는 것을 생각할 수 있지만, 연장함에 따라 수용구(303)의 길이가 종래보다도 길어지고, 이것에 따라 삽입구(305)의 길이를 길게 할 필요가 있고, 그 결과 관(302, 304)의 질량이 증대해 버리는 문제가 발생한다.
본 발명은 삽입구를 수용구에 삽입할 때에 필요로 하는 최대 삽입력을 저감시킬 수 있고, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성을 향상시키는 것이 가능한 시일재 및 커플링을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 압륜의 접촉부를 수용구에 접촉시켜, 관 등의 유로 형성 부재끼리를 지장 없이 접합할 수 있고, 또한 수용구가 길어지는 것을 억제하는 것이 가능한 압륜 및 커플링 및 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 제1 발명은, 서로 접속되는 한쪽의 관의 단부에 형성된 수용구에, 다른 쪽의 관의 단부에 형성된 삽입구를 삽입하는 커플링에 사용되는 탄성재 제품의 환 형상의 시일재이며,
수용구 내에 형성된 끼워 넣음부에 끼워 넣어지는 힐부와, 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이에 끼워지는 밸브부를 갖고,
밸브부는 제1∼제3 볼록부를 갖고,
제1 볼록부는 밸브부의 외주부에 형성되어 직경 방향의 외측으로 돌출되고,
제2 볼록부는 밸브부의 수용구 안측 단부측에 형성되고,
힐부의 내주로부터 제2 볼록부의 내주를 향하여 직경이 축소되는 테이퍼부가 형성되고,
제3 볼록부는, 테이퍼부에 형성되어 직경 방향의 내측으로 돌출됨과 함께, 관축 방향에 있어서 힐부와 제2 볼록부 사이에 위치하고,
제3 볼록부의 내경은 삽입구의 외경보다도 작고 또한 제2 볼록부의 내경보다도 크며,
테이퍼부의 경사 방향과는 반대의 경사 방향에 있어서의 제1 볼록부로부터 제3 볼록부까지의 제1 치수가, 직경 방향에 있어서의 제1 볼록부의 외주로부터 제2 볼록부의 내주까지의 제2 치수보다도 작게 형성되고,
수용구의 내주면과 수용구에 삽입된 삽입구의 외주면 사이에서 밸브부가 끼워진 경우, 제2 볼록부가 직경 확장되고, 제1 볼록부와 제3 볼록부 사이가 직경 방향으로 압축됨으로써, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성을 유지하는 것이다.
이것에 의하면, 시일재의 힐부를 수용구 내의 끼워 넣음부에 끼워 넣고, 삽입구를 수용구에 삽입한다. 이때, 삽입구의 선단부가 시일재의 제3 볼록부에 접촉하여 제3 볼록부를 수용구의 안측 방향으로 압입함으로써, 제2 볼록부가 직경 확장됨과 함께 제3 볼록부가 수용구의 안측 방향으로 인입된다. 이에 의해, 관축 방향에 있어서의 인장력이 밸브부에 발생하여, 밸브부가 수용구의 안측 방향으로 잡아늘여지기 때문에, 제1 치수가 축소되고, 직경 방향에 있어서의 밸브부의 압축값(압축량)이 감소한다.
그 후, 삽입구의 선단부는 제3 볼록부를 통과하면서 시일재의 밸브부를 압축하고, 이때, 제1 볼록부와 제3 볼록부 사이가 직경 방향으로 압축된다. 여기서, 시일재는 제1 볼록부로부터 제3 볼록부까지의 제1 치수가 제1 볼록부의 외주로부터 제2 볼록부의 내주까지의 제2 치수보다도 작기 때문에, 직경 방향에 있어서의 밸브부의 압축값이 감소하고, 이에 의해 최대 삽입력이 저감된다.
또한, 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이에서 제1 볼록부와 제3 볼록부 사이가 직경 방향으로 압축됨으로써, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성이 유지되기 때문에, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성을 향상시킬 수 있다.
본 제2 발명에 있어서의 시일재는, 힐부와 제1 볼록부 사이 및 힐부와 제3 볼록부 사이에 각각 오목부가 형성되어 있는 것이다.
이것에 의하면, 삽입구를 수용구에 삽입하고, 삽입구의 선단부에서 제3 볼록부를 수용구의 안측 방향으로 압입하였을 때에 밸브부에 발생하는 인장력이 저감되어, 제2 볼록부가 용이하게 직경 확장된다. 이에 의해, 삽입구의 선단부에 형성된 돌기부가 용이하게 밸브부를 수용구의 안측 방향으로 통과 가능하게 되므로, 접합시의 삽입력을 저감시킬 수 있다.
본 제3 발명은, 상기 제1 발명 또는 제2 발명에 기재된 시일재를 구비한 커플링이며,
시일재의 힐부가 수용구 내의 끼워 넣음부에 끼워 넣어지고,
수용구에 삽입구가 삽입되고,
시일재의 밸브부가 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이에 끼워져 있는 것이다.
본 제4 발명은, 서로 접합되는 제1 유로 형성 부재에 형성된 수용구에, 제2 유로 형성 부재에 형성된 삽입구가 삽입되고,
수용구의 안측부의 내주에, 직경 방향에 있어서의 내측 방향으로 돌출되는 주위벽부가 형성되고,
수용구의 개구 단부면으로부터 주위벽부까지의 사이에 있어서의 삽입구의 외주면과 수용구의 내주면 사이에 시일재 삽입용 공간이 형성되고,
시일재 삽입용 공간에 환 형상의 시일재가 삽입된 커플링에 사용되고,
삽입구에 외부 끼움되어 수용구의 개구 단부면에서 외측으로부터 대향함과 함께, 압입 부재에 의해 유로 형성 부재의 축심을 따라 압입 방향으로 이동하여 시일재를 시일재 삽입용 공간에 압입하는 압륜이며,
시일재의 단부에 접촉하는 압박면과, 수용구에 접촉함으로써 압박면으로부터 수용구의 개구 단부면까지의 간격을 소정 간격으로 유지하는 접촉부와, 압박면에 의해 압박된 시일재의 일부가 릴리프 가능한 릴리프부를 갖는 것이다.
이것에 의하면, 유로 형성 부재끼리를 접합할 때, 우선, 시일재와 압륜을 삽입구에 외부 끼움한 상태에서, 삽입구를 수용구에 삽입한다. 그 후, 시일재를 수용구의 개구 단부면으로부터 시일재 삽입용 공간으로 삽입하고, 압입 부재에 의해 압륜을 압입 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 압륜의 압박면이 시일재를 압입 방향으로 압박하여, 시일재가 시일재 삽입용 공간에 압입된다.
그리고, 압륜의 접촉부를 수용구에 접촉시킴으로써, 압륜의 압입 방향으로의 이동이 저지되어, 압륜의 압박면으로부터 수용구의 개구 단부면까지가 소정 간격으로 유지된다. 이에 의해, 시일재가 시일재 삽입용 공간에 있어서 직경 방향으로 압축되어, 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면의 수밀성이 유지된다.
또한, 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이의 간극이 작아져, 압륜의 접촉부가 수용구에 접촉하기 전에, 시일재의 안측 단부가 주위벽부에 도달하여, 이 이상, 시일재를 시일재 삽입용 공간에 압입할 수 없는 상태에 빠진 경우에도, 계속해서 압입 부재에 의해 압륜을 압입 방향으로 이동시킴으로써, 압륜의 압박면에 의해 압박되어 있는 시일재의 일부가 릴리프부에 릴리프되기 때문에, 압륜의 접촉부를 수용구에 무리없이 접촉시킬 수 있고, 시일재나 압륜에 무리한 힘(과대한 힘)이 가해지는 일이 없어, 유로 형성 부재끼리를 지장 없이 접합할 수 있음과 함께, 수용구가 길어지는 것을 억제할 수 있다.
본 제5 발명에 있어서의 압륜은, 릴리프부는 대향하는 수용구의 개구 단부면측이 개방된 오목 형상부이고, 압박면보다도 직경 방향에 있어서의 외측에, 전체 둘레에 걸쳐 형성되고, 압박면보다도 삽입구의 인발 방향으로 움푹 들어가 있는 것이다.
이것에 의하면, 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이의 간극이 작은 경우에도, 압륜의 압박면에 의해 압박되어 있는 시일재의 일부가 릴리프부에 인입함으로써, 압륜의 접촉부를 수용구에 무리없이 접촉시킬 수 있다.
본 제6 발명에 있어서의 압륜은, 릴리프부는 압륜의 중심이 유로 형성 부재의 축심에 맞도록 압륜을 직경 방향으로 안내하는 센터링부를 갖고 있는 것이다.
이것에 의하면, 압입 부재에 의해 압륜을 압입 방향으로 이동시킬 때, 압륜은 릴리프부의 센터링부에 의해 직경 방향으로 안내되어, 압륜의 중심이 유로 형성 부재의 축심에 맞추어져, 압륜이 센터링된다. 이에 의해, 작업자가 압륜을 들어올려 직경 방향으로 움직이게 하여 센터링하는 수고를 줄일 수 있다.
본 제7 발명에 있어서의 압륜은, 릴리프부는 내주 측벽면과 센터링부인 외주 측벽면을 갖고,
이들 내주 측벽면과 외주 측벽면은 직경 방향에 있어서 서로 대향하고,
외주 측벽면은 릴리프부의 안측일수록 직경이 축소되도록 경사져 있고,
외주 측벽면이 시일재의 단부에 미끄럼 접촉함으로써, 직경 방향으로 안내되는 것이다.
이것에 의하면, 압입 부재에 의해 압륜을 압입 방향으로 이동시킬 때, 릴리프부의 외주 측벽면이 시일재의 단부에 미끄럼 접촉함으로써, 압륜이 직경 방향으로 안내되어, 압륜의 중심이 유로 형성 부재의 축심에 맞추어진다.
본 제8 발명은, 제4 발명으로부터 제7 발명 중 어느 한 항에 기재된 압륜을 구비한 커플링이며,
제1 및 제2 유로 형성 부재는 각각 관이고,
압륜이 삽입구에 외부 끼움되어 수용구의 개구 단부면에 외측으로부터 대향하고,
압입 부재가 압륜을 관 축심을 따라 압입 방향으로 이동시킴으로써, 접촉부가 수용구에 접촉될 때까지, 압륜이 시일재를 시일재 삽입용 공간에 압입하는 것이다.
이것에 의하면, 압륜의 접촉부를 수용구에 접촉시켜, 관끼리를 지장 없이 접합할 수 있고, 또한 수용구가 길어지는 것을 억제하는 것이 가능하고, 이에 수반하여 삽입구의 연장이나 관의 질량 증대가 억제된다.
본 제9 발명은, 제4 발명 내지 제7 발명 중 어느 한 항에 기재된 압륜을 구비한 커플링이며,
제1 및 제2 유로 형성 부재 중 어느 한쪽이 밸브인 것과 함께 다른 쪽이 관이고,
압륜이 삽입구에 외부 끼움되어 수용구의 개구 단부면에서 외측으로부터 대향하고,
압입 부재가 압륜을 관 축심을 따라 압입 방향으로 이동시킴으로써, 접촉부가 수용구에 접촉될 때까지, 압륜이 시일재를 시일재 삽입용 공간에 압입하는 것이다.
이것에 의하면, 압륜의 접촉부를 수용구에 접촉시켜, 밸브와 관을 지장 없이 접합할 수 있고, 또한 수용구가 길어지는 것을 억제하는 것이 가능하고, 이에 수반하여 삽입구의 연장이나 관 또는 밸브의 질량 증대가 억제된다.
본 제10 발명은, 상기 제9 발명에 기재된 커플링에 의해 관에 접속되는 밸브이며,
밸브 박스와, 밸브 박스 내에 형성된 유로를 개폐하는 밸브체를 갖고,
밸브 박스에 수용구와 삽입구 중 적어도 한쪽이 설치되어 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 삽입구를 수용구에 삽입할 때에 요구되는 최대 삽입력을 저감시킬 수 있음과 함께, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 압륜의 접촉부를 수용구에 접촉시켜, 관끼리를 지장 없이 접합할 수 있고, 또한 수용구가 길어지는 것을 억제하는 것이 가능하다. 이에 수반하여 삽입구의 연장이나 관 또는 밸브의 질량 증대가 억제된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 시일재를 구비한 관 커플링의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 관 커플링에 구비되는 시일재 단일 부재의 비장착 시에 있어서의 횡단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 관 커플링을 사용하여 관끼리를 접합하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 1의 관 커플링에 있어서의 수용구에 대한 삽입구의 삽입량과 삽입력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 관 커플링에 의해 관끼리를 접합한 상태에서 압축 변형된 시일재의 확대 단면도이다.
도 6은 도 1의 관 커플링의 수용구와 삽입구의 간극이 최소로 된 경우의 관끼리를 접합하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 1의 관 커플링의 수용구와 삽입구의 간극이 최대로 된 경우의 관끼리를 접합하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 1의 지진 등의 외력에 의해 삽입구가 수용구에 대해 경사진 경우의 관 커플링의 일부를 확대한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 압륜을 구비한 관끼리의 커플링의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 10은 상기 도 9의 커플링으로부터 시일재를 소거한 단면도이다.
도 11은 도 9의 커플링에 구비되는 시일재 단일 부재의 비장착 시에 있어서의 단면도이다.
도 12는 도 9의 커플링의 압륜의 단면도이다.
도 13은 도 12에 있어서의 X-X 화살표도이다.
도 14는 도 9의 커플링의 압륜을 설치하는 수순을 도시하는 단면도이다.
도 15는 도 9의 커플링의 압륜을 설치하는 수순을 도시하는 단면도이다.
도 16은 도 9의 커플링의 압륜을 설치하는 수순을 도시하는 단면도이다.
도 17은 도 9의 커플링에 있어서, 수용구와 삽입구의 간극이 작은 경우의 압륜의 설치 도중 단계의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 18은 도 9의 커플링에 있어서, 수용구와 삽입구의 간극이 작은 경우의 압륜의 설치 완료 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 압륜의 정면도이다.
도 20은 도 19에 있어서의 X-X 화살표도이다.
도 21은 도 19에 있어서의 Y-Y 화살표도이다.
도 22는 도 19의 압륜의 압박면의 개소를 단면에서 도시한 커플링의 단면도이다.
도 23은 도 19의 압륜의 릴리프부의 개소를 단면에서 도시한 커플링의 단면도이다.
도 24는 도 19의 커플링에 있어서, 수용구와 삽입구의 간극이 작은 경우의 압륜의 설치 도중 단계의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 25는 도 19의 커플링에 있어서, 수용구와 삽입구의 간극이 작은 경우의 압륜의 설치 완료 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 26은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 압륜을 구비한 관과 밸브의 커플링의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 27은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 압륜을 구비한 관과 밸브의 커플링의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 28은 종래에 있어서의 시일재를 구비한 관 커플링의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 29는 도 28의 관 커플링에 구비되는 시일재 단일 부재의 비장착 시에 있어서의 횡단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 30은 다른 형식의 종래에 있어서의 압륜을 구비한 관 커플링의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 31은 도 30의 관 커플링의 구조를 도시하는 단면도이며, 수용구와 삽입구의 간극이 작은 경우를 도시한다.
이하, 본 발명에 있어서의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 부호 1은 푸시 온 타입의 이탈 방지 관 커플링이며, 서로 접속되는 한쪽의 관(2)의 단부에 형성된 수용구(3)에, 다른 쪽의 관(4)의 단부에 형성된 삽입구(5)가 삽입되어 있다.
수용구(3)의 내주면에는, 시일재 배치용 오목부(6)와, 시일재 배치용 오목부(6)보다도 안측에 위치하는 로크 링 홈(7)이 각각 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 로크 링 홈(7)에는, 둘레 방향 싱글 스플릿의 로크 링(8)이 장착되어 있다. 로크 링(8)의 외주와 로크 링 홈(7)의 바닥면 사이에는, 로크 링(8)을 고정하기 위한 고무 링 등의 탄성 가압 수단(9)이 배치되어 있다. 또한, 로크 링 홈(7)으로부터 안측으로 거리를 둔 수용구(3)의 내부에는, 직경 방향 A의 안측 단부면(11)이 형성되어 있다. 또한, 삽입구(5)는 그 선단부의 외주에, 수용구의 안측으로부터 로크 링(8)에 결합 가능한 돌기부(12)를 전체 둘레에 걸쳐 갖고 있다.
시일재 배치용 오목부(6)의 주면에는 끼워 넣음 홈(14)(끼워 넣음부의 일례)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 수용구(3)와 삽입구(5) 사이는, 고무(탄성 재의 일례)제이고 환 형상인 시일재(16)에 의해, 전체 둘레에 걸쳐 밀봉되어 있다. 시일재(16)는 이하와 같이 구성되어 있다.
도 2는 관 커플링(1)에 장착되어 있지 않은 상태의 시일재(16)의 단일 부재의 횡단면 구조를 도시하고 있다. 시일재(16)는 끼워 넣음 홈(14)에 끼워 넣어지는 힐부(17)와, 수용구(3)의 내주면[시일재 배치용 오목부(6)의 주면]과 삽입구(5)의 외주면 사이에 끼워지는 밸브부(18)를 갖고 있다. 힐부(17)는 횡단면 형상(원주 방향에 대해 수직한 단면의 형상)이 사각형으로 된 환 형상의 부재이다.
밸브부(18)는 환 형상의 부재이며, 제1∼제3 밸브(19∼21)(제1∼제3 볼록부의 일례)와, 제1∼제4 오목부(23∼26)를 갖고 있다. 이 중, 제1 밸브(19)는 원호 형상을 갖고 있고, 밸브부(18)의 외주부에 전체 둘레에 걸쳐 형성되고, 직경 방향 A의 외측으로 돌출되어 있다.
제2 밸브(20)는 원호 형상을 갖고 있고, 밸브부(18)의 수용구 안측 단부측에 전체 둘레에 걸쳐 형성되고, 관의 중심부를 향하여 비스듬히 돌출되어 있다. 또한, 밸브부(18)에는, 힐부(17)의 내주로부터 제2 밸브(20)의 내주를 향하여 점차 직경이 축소되는 테이퍼부(28)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.
제3 밸브(21)는 원호 형상을 갖고 있고, 테이퍼부(28)에 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 직경 방향 A의 내측으로 돌출됨과 함께, 관축 방향 D에 있어서 힐부(17)와 제2 밸브(20) 사이에 위치하고 있다. 또한, 제3 밸브(21)의 내경 E1은 삽입구(5)의 외경 E2보다도 작고, 또한 제2 밸브(20)의 내경 E3보다도 크다.
테이퍼부(28)의 경사 방향 G와는 반대의 경사 방향[즉, 수용구(3)의 전방측일수록 관의 중심부를 향하여 경사지는 방향]에 있어서의 제1 밸브(19)로부터 제3 밸브(21)까지의 제1 치수 B는, 직경 방향 A에 있어서의 제1 밸브(19)의 외주로부터 제2 밸브(20)의 내주까지의 제2 치수 C보다도 작다.
제1∼제4 오목부(23∼26)는 각각 원호 형상이며, 밸브부(18)에 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이 중, 제1 오목부(23)는 힐부(17)와 제1 밸브(19) 사이, 제2 오목부(24)는 제1 밸브(19)와 제2 밸브(20) 사이, 제3 오목부(25)는 제2 밸브(20)와 제3 밸브(21) 사이, 제4 오목부(26)는 제3 밸브(21)와 힐부(17) 사이에 각각 형성되어 있다.
이하, 상기 구성에 있어서의 작용을 설명한다.
우선, 양쪽의 관(2, 4)이 접합하는 수순을 도 3을 참조하면서 설명한다.
(1) 로크 링 홈(7)에 로크 링(8)과 탄성 가압 수단(9)을 끼워 넣고, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 끼워 넣음 홈(14)에 시일재(16)의 힐부(17)를 끼워 넣어, 로크 링(8)과 탄성 가압 수단(9)과 시일재(16)를 수용구(3)의 내부에 설치한다.
(2) 삽입구(5)를 수용구(3)에 삽입한다. 이때, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 삽입구(5)의 선단부가 시일재(16)의 제3 밸브(21)에 접촉하여 제3 밸브(21)를 수용구의 안측 방향 J로 압입함으로써, 제2 밸브(20)가 직경 확장됨과 함께 제3 밸브(21)가 수용구의 안측 방향 J로 인입된다. 이에 의해, 관축 방향 D에 있어서의 인장력이 밸브부(18)에 발생하여, 밸브부(18)가 수용구 안측 방향 J로 잡아 늘여지기 때문에, 제1 치수 B(도 2 참조)가 축소되고, 직경 방향 A에 있어서의 밸브부(18)의 압축값이 감소한다.
또한, 제1 및 제4 오목부(23, 26)를 형성함으로써, 상기한 바와 같이 삽입구(5)의 선단부에서 제3 밸브(21)를 수용구의 안측 방향 J로 압입하였을 때에 밸브부(18)에 발생하는 인장력이 저감되어, 제2 밸브(20)가 용이하게 직경 확장된다. 이에 의해, 삽입구(5)의 돌기부(12)가 용이하게 밸브부(18)를 수용구의 안측 방향 J로 통과 가능하게 되므로, 접합 시의 삽입력을 저감시킬 수 있다.
(3) 그 후, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 삽입구(5)의 돌기부(12)가 제3 밸브(21)의 내측을 통과하면서, 직경 방향 A에 있어서 밸브부(18)를 압축한다. 이때, 제1∼제3 밸브(19∼21)의 위치 관계는 제3 밸브(21)를 직경 방향 A의 내측에 있어서의 정점으로 한 삼각형에 가까운 관계로 되고, 제1 밸브(19)와 제3 밸브(21) 사이가 직경 방향 A로 압축된다.
여기서, 삽입구(5)를 수용구(3)에 삽입하기 이전의 시일재(16)가 압축 변형되어 있지 않은 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 치수 B가 제2 치수 C보다도 작기 때문에, 삽입구(5)를 수용구(3)에 삽입하여 시일재(16)의 밸브부(18)가 압축 변형되었을 때, 밸브부(18)의 압축값(압축량)이 감소한다.
(4) 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 삽입구(5)의 돌기부(12)가 제3 밸브(21)의 내측을 통과한 후에 있어서도, 제1 밸브(19)와 제3 밸브(21) 사이가 직경 방향 A로 압축되기 때문에, 상기 접합 수순(3) 시와 마찬가지로, 밸브부(18)의 압축값이 감소하고, 이에 의해 최대 삽입력이 저감된다.
(5) 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 삽입구(5)의 돌기부(12)가 로크 링(8)의 내측을 수용구 안측으로 통과함으로써, 양쪽의 관(2, 4)이 접합된다.
이와 같이 하여 양쪽의 관(2, 4)이 접합된 상태에서는, 수용구(3)의 내주면[시일재 배치용 오목부(6)의 주면]과 삽입구(5)의 외주면 사이에서 제1 밸브(19)와 제3 밸브(21) 사이가 직경 방향 A로 압축됨으로써, 수용구(3)와 삽입구(5) 사이의 수밀성이 유지되기 때문에, 수용구(3)와 삽입구(5) 사이의 수밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 접합된 관(2, 4) 내에 수압(유체압)이 부하를 받게 되면, 시일재(16)를 수용구(3)의 내부로부터 외부로 압출하려고 하는 압출력 F1이 제2 밸브(20)에 작용하지만, 이때 제3 밸브(21)가 삽입구(5)의 외주면에 압접하고 있기 때문에, 제3 밸브(21)에 의해 제2 밸브(20)의 압출이 방지된다. 이와 같이 하여 제2 밸브(20)의 압출이 방지되면, 셀프 시일 작용에 의해 압출력 F1에 비례하는 압박력 F2가 밸브부(18)의 직경 방향 A로 발생하기 때문에, 수밀성이 더욱 향상된다.
또한, 도 4는 수용구(3)에 대한 삽입구(5)의 삽입량과 삽입력의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 중, 실선으로 나타낸 제1 그래프 M1은, 본 제1 실시 형태에 해당하는 것이며, 삽입력이 최대로 되는 2개의 피크 P1, P2를 갖고 있다. 이 중, 제1 번째의 삽입력의 피크 P1은, 도 3의 (b)에 도시한 상기 접합 수순 (2)에 있어서, 삽입구(5)의 선단부가 제3 밸브(21)를 수용구의 안측 방향 J로 압입함으로써, 밸브부(18)가 수용구의 안측 방향 J로 잡아 늘여짐으로써 발생한다. 그 후, 제2 번째의 삽입력의 피크 P2는, 도 3의 (c)에 도시한 상기 접합 수순 (3)에 있어서, 삽입구(5)의 돌기부(12)가 제3 밸브(21)의 내측을 통과함으로써, 밸브부(18)가 직경 방향 A에 있어서 압축됨으로써 발생한다.
이와 같이, 본 제1 실시 형태에서는, 삽입구(5)를 수용구(3)에 삽입할 때, 밸브부(18)가 주로 수용구의 안측 방향 J로 잡아 늘여지는 현상과, 밸브부(18)가 주로 직경 방향 A에 있어서 압축되는 현상이, 삽입구(5)의 삽입량에 따라 시간적으로 약간 어긋나 발생하기 때문에, 수용구(3)에 대한 삽입구(5)의 삽입력이 2개의 피크 P1, P2로 분산되어 저감된다.
이에 대해, 점선으로 나타낸 제2 그래프 M2는, 도 28, 도 29에 도시한 종래의 것으로, 1개의 피크 P를 갖고 있다. 이것에 의하면, 삽입구(275)를 수용구(273)에 삽입할 때, 밸브부(285)가 주로 수용구의 안측 방향으로 잡아 늘여지는 현상과, 밸브부(285)가 주로 직경 방향 A에 있어서 압축되는 현상이 삽입구(275)의 삽입량에 따라 거의 동시에 발생한다. 이로 인해, 수용구(3)에 대한 삽입구(5)의 삽입력이 분산되지 않고 1개의 피크 P에 집중되어 증대되어 버린다.
또한, 상기한 설명은, 도 5에 도시한 바와 같이, 수용구(3)의 내주와 삽입구(5)의 외주의 간극 S가 표준인 경우(즉, 간극 S가 규정 치수인 경우)를 나타내고 있고, 이 경우, 제3 밸브(21)의 위치가 제1 밸브(19)의 위치에 대해 삽입 방향 H측으로 거의 어긋나는 일은 없고, 따라서, 관축 방향 D에 있어서의 제1 밸브(19)의 위치와 제3 밸브(21)의 위치의 어긋남량(30)은 얼마 되지 않는다.
이에 대해, 수용구(3)의 내경 치수가 그 제작 공차의 최소측으로 되고, 삽입구(5)의 외경 치수가 그 제작 공차의 최대측으로 된 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 간극 S가 최소로 된다. 이와 같이 간극 S가 최소인 경우, 제3 밸브(21)와 삽입구(5)의 선단부의 걸림값(걸림량)이 증대하기 때문에, 도 3 및 도 5에 도시한 간극 S가 표준인 경우에 비해, 제3 밸브(21)는 수용구(3)의 한층 더 안측까지 인입된다. 이에 의해, 간극 S가 표준인 경우에 비해, 제1 치수 B(도 2 참조)가 더욱 축소되고, 직경 방향 A에 있어서의 밸브부(18)의 압축값이 감소한다.
또한, 관(2, 4)의 접합 시에 있어서, 제1 밸브(19)와 제3 밸브(21) 사이가 직경 방향 A로 압축되기 때문에, 밸브부(18)의 압축값이 감소하여, 최대 삽입력이 저감된다고 하는 효과가 얻어진다.
또한, 도 6의 (b)에서 나타내는 바와 같이, 간극 S가 최소인 경우, 제3 밸브(21)는 수용구(3)의 한층 더 안측까지 인입되기 때문에, 제3 밸브(21)의 위치가 제1 밸브(19)의 위치에 대해 삽입 방향 H측으로 어긋나, 관축 방향 D에 있어서의 제1 밸브(19)의 위치와 제3 밸브(21)의 위치의 어긋남량(30)은 간극 S가 표준인 경우의 어긋남량(30)보다도 커진다. 이때, 직경 방향 A에 있어서의 밸브부(18)의 압축값이 작아지기 때문에, 도 28 및 도 29에서 도시한 종래의 것에 비해, 간극 S가 최소인 경우에 있어서의 삽입구(5)의 삽입력은 대폭으로 저감된다.
또한, 수용구(3)의 내경 치수가 그 제작 공차의 최대측으로 되고, 삽입구(5)의 외경 치수가 그 제작 공차의 최소측으로 된 경우에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 간극 S가 최대로 된다. 이와 같이 간극 S가 최대로 된 경우에는, 관(2, 4)의 접합 시에 있어서, 제2 밸브(20)가 삽입구(5)에 의해 직경 확장되는 것이지만, 이때의 제2 밸브(20)의 직경 확장량은 간극 S가 표준인 경우의 직경 확장량보다도 작아지고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 밸브(19)가 수용구(3)의 내주면에 접촉함과 함께, 제2 밸브(20)와 제3 밸브(21)가 삽입구(5)의 외주면에 접촉한 상태에서, 제1 밸브(19)와 제2 및 제3 밸브(20, 21) 사이가 직경 방향 A로 압축되고, 이에 의해, 수용구(3)와 삽입구(5) 사이의 수밀성을 확보할 수 있다.
또한, 지진 등에 있어서 외력이 관 커플링(1)이나 관(2, 4)에 작용하고, 이와 같은 외력에 의해, 관 커플링(1)이 굴곡하거나 또는 관(2, 4)이 편평하게 변형되는 경우가 있다. 예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 삽입구(5)가 수용구(3)에 대해 경사진 경우에도, 제1 밸브(19)가 수용구(3)의 내주면에 접촉함과 함께, 제3 밸브(21)가 삽입구(5)의 외주면에 접촉한다. 이 상태에서, 관(2, 4) 내에 수압이 부하를 받게 되면, 압출력 F1이 제2 밸브(20)에 작용하여 밸브부(18)가 변형되고, 셀프 시일 작용에 의해 압출력 F1에 비례하는 압박력 F2가 밸브부(18)의 직경 방향 A에 발생하기 때문에, 수밀성이 향상된다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 삽입구(5)가 수용구(3)에 대해 경사지고, 수용구(3)의 내주와 삽입구(5)의 외주의 간극 S가 수용구(3)의 안측보다도 개구 단부측에 있어서 확대된 경우에도, 제3 밸브(21)가 직경 방향에 있어서의 내측 방향의 압박력 F2에 의해 삽입구(5)의 외주면에 확실하게 압박되기 때문에, 제3 밸브(21)와 삽입구(5)의 외주면의 수밀성이 부족한 것을 방지할 수 있다.
또한, 통상, 관(2, 4)의 구경이 커지면, 삽입구(5)의 강성이 저하되고, 관(2, 4)이 편평하게 변형되기 쉬워진다. 이로 인해, 지진 이외의 외력에 의해 대구경의 관(2, 4)이 편평하게 변형된 경우에도, 상기 지진의 경우와 마찬가지로, 셀프 시일 작용에 의해 압출력 F1에 비례하는 압박력 F2가 밸브부(18)의 직경 방향 A로 발생하기 때문에, 수밀성이 향상된다.
(제2 실시 형태)
도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 있어서의 커플링(122)은 제1 관(102)(제1 유로 형성 부재의 일례)과 제2 관(104)(제2 유로 형성 부재의 일례)을 접합하는 관 커플링이다. 이 커플링(122)은 서로 접합되는 제1 관(102)의 단부에 형성된 수용구(103)의 내부에, 제2 관(104)의 단부에 형성된 삽입구(105)가 삽입되어 있고, 수용구(103)의 안측부의 내주에, 직경 방향에 있어서의 내측 방향으로 돌출되는 주위벽부(106)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.
또한, 수용구(103)의 개구 단부면(107)으로부터 주위벽부(106)까지의 사이에 있어서의 삽입구(105)의 외주면(105a)과 수용구(103)의 내주면(103a) 사이에는, 시일재 삽입용 공간(108)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 시일재 삽입용 공간(108)에는, 삽입구(105)의 외주면(105a)과 수용구(103)의 내주면(103a) 사이를 밀봉하는 환 형상의 시일재(123)가 삽입되어 있다.
또한, 시일재 삽입용 공간(108)에 있어서, 수용구(103)의 내주면(103a)과 삽입구(105)의 외주면(105a)이 평행하게 마주 보고 있는 영역을 압축 영역 C라고 정의한다. 수용구(103)의 내주면(103a)은 개구 단부면(107)과 압축 영역 C 사이에, 테이퍼부(103b)를 갖고 있다. 테이퍼부(103b)는 수용구(103)의 안측으로부터 개구 단부면(107)에 이를수록 직경이 확장되어 있다.
또한, 주위벽부(106)의 안측에는 로크 링 홈(110)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 로크 링 홈(110)에는, 둘레 방향 싱글 스플릿의 로크 링(111)이 장비되어 있다. 또한, 삽입구(105)는 그 선단부 외주에, 수용구의 안측으로부터 로크 링(111)에 결합 가능한 돌기부(112)를 전체 둘레에 걸쳐 갖고 있다.
삽입구(105)에는, 시일재(123)를 수용구(103)의 안측으로 압입하는 압륜(131)이 외부 끼움되어 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 외측으로부터 대향하고 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 시일재(123)는 고무 등의 탄성재 제품이고 원환 형상으로 형성되어 있다. 시일재(123)의 단면은, 압입될 때에 선단으로 되는 개소에 있어서 원형으로 형성된 원형 선단부(123a)와, 이 원형 선단부(123a)에 연결되는 부분이 박육 형상이고, 압륜(131)에 가까운 측일수록 두꺼워지는 사다리꼴 형상의 기부(123b)를 일체적으로 형성한 구성으로 되어 있다.
도 9, 도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 압륜(131)은 복수의 T 헤드 볼트(114)(압입 부재의 일례)와 너트(115)(압입 부재의 일례)에 의해, 수용구(103)의 플랜지부(116)에 체결되어 있고, 관 축심(119)(도 16 참조)을 따라 압입 방향 B로 이동 가능하다.
압륜(131)은 삽입구(105)가 삽입 관통되는 중앙 개구부(132)와, 복수의 볼트 삽입 관통 구멍(133)과, 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 대향하는 압륜 단부면(134)과, 시일재(123)의 기부(123b)의 단부면에 접촉하여 시일재(123)를 압박하는 압박면(135)과, 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉함으로써 압박면(135)으로부터 수용구(103)의 개구 단부면(107)까지의 간격 A(도 10 참조)를 소정 간격으로 유지하는 복수의 돌기부(136)(접촉부의 일례)와, 압박면(135)에 의해 압박된 시일재(123)의 기부(123b)가 릴리프 가능한 릴리프부(137)를 갖고 있다.
돌기부(136)는 볼트 삽입 관통 구멍(133)보다도 직경 방향 D의 외측에 형성되어 있다. 또한, 압박면(135)은 압륜 단부면(134)보다도 삽입구(105)의 인발 방향 F로 인입되어 있고, 또한, 압륜 단부면(134)보다도 내주측에 있어서 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이에 의해, 압박면(135)과 압륜 단부면(134) 사이에는 관축 방향의 단차가 형성되어 있다.
릴리프부(137)는 대향하는 수용구(103)의 개구 단부면(107)측이 개방된 오목 형상부(홈 형상부)이며, 압박면(135)보다도 직경 방향 D의 외측이고 또한 압륜 단부면(134)보다도 직경 방향 D의 내측에 있어서 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있고, 압박면(135)보다도 삽입구(105)의 인발 방향 F로 움푹 들어가 있다.
릴리프부(137)는 내주 측벽면(137a)과 외주 측벽면(137b)과 안측면(137c)을 갖고, 내주 측벽면(137a)과 외주 측벽면(137b)은 직경 방향 D에 있어서 서로 대향하고, 안측면(137c)은 내주 측벽면(137a)의 안측 단부와 외주 측벽면(137b)의 안측 단부 사이에 형성되어 있다. 또한, 외주 측벽면(137b)은 압륜(131)의 중심이 관 축심(119)(도 16 참조, 유로 형성 부재의 축심의 일례)에 맞도록 압륜(131)을 직경 방향 D로 안내하는 센터링부의 일례이며, 릴리프부(137)의 안측일수록 직경이 축소되도록 경사져 있다.
도 12에 도시하는 직경 방향 D에 있어서의 압박면(135)의 폭 G는, 도 11에 도시하는 시일재(123)의 기부(123b)의 폭 H의 약 30∼70％의 치수로 설정되어 있다. 또한, 압박면(135)의 폭 G는, 폭 G＝[압박면(135)의 외경-압박면(135)의 내경]/2이다. 또한, 시일재(123)의 기부(123b)의 폭 H는, 폭 H＝[기부(123b)의 외경-기부(123b)의 내경]/2이다.
이하, 상기 구성에 있어서의 작용을 설명한다.
관(102, 104)끼리를 접합할 때, 우선, 도 14에 도시한 바와 같이, 로크 링(111)을 수용구(103) 내의 로크 링 홈(110)에 끼워 넣고, 또한, 시일재(123)와 압륜(131)을 삽입구(105)에 외부 끼움한 상태에서, 삽입구(105)의 돌기부(112)가 로크 링(111)의 내주를 수용구(103)의 안측으로 통과할 때까지, 삽입구(105)를 수용구(103)에 삽입한다.
그 후, 시일재(123)의 원형 선단부(123a)를 수용구(103)의 테이퍼부(103b)에 접촉시키고, T 헤드 볼트(114)를 수용구(103)의 플랜지부(116)의 볼트 관통 구멍(124)과 압륜(131)의 볼트 삽입 관통 구멍(133)에 삽입 관통한다. 이때, 압륜(131)은 자중에 의해 하강하고 있기 때문에, 압륜(131)의 중심은 관 축심(119)보다도 하위에 있고, 직경 방향 D에 있어서의 압륜(131)의 내주와 삽입구(105)의 외주의 간극은, 상단부에서 최소(＝0)로 되고, 하단부에서 최대로 된다.
그 후, 도 15에 도시한 바와 같이, 각 T 헤드 볼트(114)에 너트(115)를 나사 결합하여 체결하고, 압륜(131)을 압입 방향 B로 이동시킨다. 이에 의해, 압륜(131)의 압박면(135)이 시일재(123)의 기부(123b)의 단부면에 접촉하여 시일재(123)를 압입 방향 B로 압박하여, 시일재(123)가 시일재 삽입용 공간(108)에 압입된다. 이때, 릴리프부(137)의 외주 측벽면(137b)이 시일재(123)의 기부(123b)의 외주 단부 코너부(123c)에 미끄럼 접촉함으로써, 압륜(131)이 직경 방향 D로 안내되어, 삽입구(105)에 대해 올라간다. 이로 인해, 압륜(131)의 중심이 상승하여 관 축심(119)에 맞추어지고, 자동으로 압륜(131)이 센터링된다. 이에 의해, 작업자가 압륜(131)을 들어올려 직경 방향 D로 움직이게 하여 센터링하는 수고를 줄일 수 있다.
그리고, 도 16에 도시한 바와 같이, 압륜(131)의 돌기부(136)가 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉함으로써, 압륜(131)의 압입 방향 B로의 이동이 저지되고, 이 시점에서 너트(115)의 체결을 멈춤으로써, 압륜(131)의 압박면(135)으로부터 수용구(103)의 개구 단부면(107)까지의 간격 A가 소정 간격으로 유지된다. 이때, 시일재(123)의 안측 단부는 주위벽부(106)까지 도달되지 않아, 시일재(123)의 안측 단부와 주위벽부(106) 사이에는 약간의 스페이스(120)가 형성되어 있다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 시일재(123)의 원형 선단부(123a)는 압축 영역 C에 있어서 직경 방향 D로 압축되고, 이에 의해, 수용구(103)의 내주면(103a)과 삽입구(105)의 외주면(105a) 사이의 수밀성이 유지된다.
또한, 상기 도 9 및 도 16에 도시한 커플링(122)은 수용구(103)의 내주면(103a)과 삽입구(105)의 외주면(105a) 사이에 충분한 크기의 간극 E가 확보되어 있는 경우를 도시하고 있다. 이에 대해, 도 17에 도시한 바와 같이, 제작상의 공차에 의해 상기 간극 E가 작아지면, 압륜(131)의 돌기부(136)가 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉하기 전에, 시일재(123)의 안측 단부가 주위벽부(106)에 도달하여, 이 이상 시일재(123)를 시일재 삽입용 공간(108)에 압입할 수 없는 상태에 빠지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도, 계속해서 너트(115)를 체결하여 압륜(131)을 압입 방향 B로 이동시킴으로써, 도 18에 도시한 바와 같이, 압륜(131)의 압박면(135)에 의해 압박되어 있는 시일재(123)의 기부(123b)의 단부가 릴리프부(137)에 인입된다.
이와 같이, 나아갈 곳을 잃은 시일재(123)가 최종적으로 릴리프부(137)로 릴리프되기 때문에, 압륜(131)의 돌기부(136)를 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 무리없이 접촉시킬 수 있고, 시일재(123)나 압륜(131)에 무리한 힘(과대한 힘)이 가해지는 일 없이, 관(102, 104)끼리를 지장 없이 접합할 수 있음과 함께, 수용구(103)가 길어지는 것을 억제할 수 있어, 비용의 증대를 억제할 수 있다.
또한, 도 10의 점묘 부분으로 나타내는 바와 같이, 압륜(131)의 압박면(135)과 릴리프부(137)와 수용구(103)의 내주면(103a)과 삽입구(105)의 외주면(105a)과 주위벽부(106)로 둘러싸인 소정의 공극 영역(140)의 체적을 V1로 하고, 시일재(123)의 체적을 V2로 하면, 상기 소정의 공극 영역(140)의 체적 V1이 시일재(123)의 체적 V2 이상(즉, V1≥V2)으로 되도록, 릴리프부(137)의 크기가 설정되어 있다.
또한, 체적 V1은 공극 영역(140)의 단면적에 공극 영역(140)의 도면 중심의 둘레 길이를 곱하여 구해지고, 체적 V2는 시일재(123)의 단면적에 시일재(123)의 도면 중심의 둘레 길이를 곱하여 구해진다.
또한, 압박면(135)의 폭 G(도 12 참조)가 시일재(123)의 기부(123b)의 폭 H(도 11 참조)의 약 30∼70％의 치수로 설정되어 있는데, 상기 폭 G가 상기 폭 H의 약 30％보다도 작은 치수로 설정된 경우, 시일재(123)의 기부(123b)의 단부면이 압륜(131)의 압박면(135)으로부터 받는 힘이 지나치게 작아져 버릴 우려가 있어, 압박면(135)이 시일재(123)를 압입 방향 B로 누르는 힘이 부족할 우려가 있다.
또한, 상기 폭 G가 상기 폭 H의 약 70％보다도 큰 치수로 설정된 경우, 압륜(131)의 압박면(135)의 외경이 증대하고, 릴리프부(137)의 외경이 일정한 것에 대해 릴리프부(137)의 내경이 증대하기 때문에, 릴리프부(137)의 체적(내용적)이 감소하고, 상기 간극 E가 작은 경우, 릴리프부(137)에 인입하는 시일재(123)의 릴리프량이 부족하여, 압륜(131)의 돌기부(136)를 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉시키는 것이 곤란해질 우려가 있다.
(제3 실시 형태)
상술한 제2 실시 형태에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 압박면(135)과 릴리프부(137)가 각각 압륜(131)의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있지만, 이하에 설명하는 제3 실시 형태에서는, 도 19∼도 21에 도시한 바와 같이, 압박면(135)과 릴리프부(137)가 각각 압륜(131)의 둘레 방향에 있어서 복수로 분할되어 형성되어 있다.
즉, 압박면(135)은 압륜(131)의 둘레 방향으로 90°걸러의 4개소에, 소정 각도 α의 범위로 형성되어 있다. 또한, 릴리프부(137)는 압륜(131)의 둘레 방향에 있어서의 각 압박면(135) 사이에, 소정 각도 β의 범위로 형성되어 있다. 또한, 도 21에 도시한 바와 같이, 각 릴리프부(137)는 외주 측벽면(137b)과 안측면(137c)을 갖고, 내주측이 압륜(131)의 중앙 개구부(132)에 연통하고 있다. 또한, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 외주 측벽면(137b)은 압륜(131)을 직경 방향 D로 안내하는 센터링부의 일례이며, 릴리프부(137)의 안측일수록 직경이 축소되도록 경사져 있다.
이하, 상기 구성에 있어서의 작용을 설명한다.
도 22, 도 23에 도시한 바와 같이, 압륜(131)의 돌기부(136)가 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉함으로써, 압륜(131)의 압입 방향 B로의 이동이 저지되고, 이 시점에서 너트(115)의 체결을 멈춤으로써, 압륜(131)의 압박면(135)으로부터 수용구(103)의 개구 단부면(107)까지의 간격 A가 소정 간격으로 유지된다. 이때, 시일재(123)의 안측 단부는 주위벽부(106)까지 도달하지 않고, 시일재(123)의 안측 단부와 주위벽부(106) 사이에는 약간의 스페이스(120)가 형성되어 있다.
또한, 상기 도 22, 도 23에 도시한 커플링(122)은 수용구(103)의 내주면(103a)과 삽입구(105)의 외주면(105a) 사이에 충분한 크기의 간극 E가 확보되어 있는 경우를 도시하고 있다. 이에 대해, 도 24에 도시한 바와 같이, 제작상의 공차에 의해 상기 간극 E가 작아지면, 압륜(131)의 돌기부(136)가 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉하기 전에, 시일재(123)의 안측 단부가 주위벽부(106)에 도달하여, 이 이상, 시일재(123)를 시일재 삽입용 공간(108)에 압입할 수 없는 상태에 빠지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도, 계속해서 너트(115)를 체결하여 압륜(131)을 압입 방향 B로 이동시킴으로써, 도 25에 도시한 바와 같이, 시일재(123)의 기부(123b)의 단부가 릴리프부(137)에 인입한다.
이와 같이, 나아갈 곳을 잃은 시일재(123)가 최종적으로 릴리프부(137)에 릴리프되기 때문에, 압륜(131)의 돌기부(136)를 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 무리없이 접촉시킬 수 있고, 시일재(123)나 압륜(131)에 무리한 힘(과대한 힘)이 가해지는 일 없이, 관(102, 104)끼리를 지장 없이 접합할 수 있음과 함께, 수용구(103)가 길어지는 것을 억제할 수 있어, 비용의 증대를 억제할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 관(102, 104)끼리를 접합할 때, 릴리프부(137)의 외주 측벽면(137b)이 시일재(123)의 기부(123b)의 외주 단부 코너부(123c)에 미끄럼 접촉함으로써, 압륜(131)이 직경 방향 D로 안내되어 자동적으로 센터링된다. 이에 의해, 작업자가 압륜(131)을 들어올려 직경 방향 D로 움직이게 하여 센터링하는 수고를 줄일 수 있다.
제3 실시 형태에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 압륜(131)에 압박면(135)과 릴리프부(137)를 각각 4개소씩 형성하였지만, 4개소로 한정되는 것은 아니고, 4개소 이외의 복수 개소씩 형성해도 된다.
상기 제2 및 제3 실시 형태에서는, 도 9, 도 22에 도시한 바와 같이, 제1 유로 형성 부재의 일례로서 제1 관(102)을 들고 있고, 제2 유로 형성 부재의 일례로서 제2 관(104)을 들고 있고, 커플링(122)으로서 관 커플링을 들었지만, 커플링(122)은 관(102, 104)끼리의 커플링으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 하기에 설명하는 제4 실시 형태와 같이, 밸브와 관을 접합하는 커플링이어도 된다.
(제4 실시 형태)
도 26에 도시한 바와 같이, 제4 실시 형태에 있어서의 커플링(150)은 소프트 시일 게이트 밸브(151)(제1 유로 형성 부재의 일례)와 관(152)(제2 유로 형성 부재의 일례)을 접합하는 커플링이다. 소프트 시일 게이트 밸브(151)는 밸브 박스(153)와, 밸브 박스(153) 내에 형성된 유로(154)를 개폐하는 밸브체(155)를 갖고 있다.
밸브 박스(153)에는, 유체의 출입구로 되는 한 쌍의 수용구(103)가 형성되어 있다. 또한, 관(152)의 일단부에는 삽입구(105)가 형성되고, 삽입구(105)가 수용구(103)의 내부에 삽입되어 게이트 밸브(151)와 관(152)의 커플링(150)이 구성된다. 또한, 커플링(150)의 구조는 상술한 제2 또는 제3 실시 형태의 커플링(122)과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
이것에 의하면, 상술한 제2 또는 제3 실시 형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어지고, 압륜(131)의 돌기부(136)를 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 접촉시켜, 게이트 밸브(151)와 관(152)을 지장 없이 접합할 수 있음과 함께, 수용구(103)가 길어지는 것을 억제할 수 있어, 비용의 증대를 억제할 수 있다.
상기 제4 실시 형태에서는, 도 26에 도시한 바와 같이, 제1 유로 형성 부재의 일례로서 게이트 밸브(151)를 들었지만, 게이트 밸브 이외의 종류의 밸브이어도 된다.
상기 제4 실시 형태에서는, 도 26에 도시한 바와 같이, 제1 유로 형성 부재의 일례로서 게이트 밸브(151)를 들고, 제2 유로 형성 부재의 일례로서 관(152)을 들었지만, 제1 유로 형성 부재의 일례로서 관(152)을 들고, 제2 유로 형성 부재의 일례로서 게이트 밸브(151)를 들어도 된다. 이 경우, 관(152)의 일단부에 수용구(103)가 형성되고, 게이트 밸브(151)의 밸브 박스(153)에 한 쌍의 삽입구(105)가 형성된다.
(제5 실시 형태)
상술한 제4 실시 형태에서는, 도 26에 도시한 바와 같이 밸브 박스(153)에 한 쌍의 수용구(103)를 형성하였지만, 이하에 설명하는 제5 실시 형태에서는, 도 27에 도시한 바와 같이, 밸브 박스(153)에 수용구(103)와 삽입구(105)를 형성해도 된다. 이 경우, 게이트 밸브(151)의 수용구(103)에 한쪽의 관(152)의 삽입구(105)가 삽입되어 커플링(150)이 구성됨과 함께, 게이트 밸브(151)의 삽입구(105)가 다른 쪽의 관(156)의 수용구(103)에 삽입되어 커플링(150)이 구성된다.
이것에 의하면, 상술한 제4 실시 형태와 동일한 작용 및 효과가 얻어진다.
상기 제2∼제5의 각 실시 형태에서는, 도 9, 도 22, 도 26, 도 27에 도시한 바와 같이, 압륜(131)에, 접촉부의 일례인 돌기부(136)를 형성하였지만, 돌기부를 수용구(103)의 개구 단부면(107)에 형성하고, 압륜(131)이 수용구(103)의 돌기부에 접촉하는 부분을 압륜(131)의 접촉부로 해도 된다.

Claims (10)

  1. 서로 접속되는 한쪽의 관의 단부에 형성된 수용구에, 다른 쪽의 관의 단부에 형성된 삽입구를 삽입하는 커플링에 사용되는 탄성재 제품의 환 형상의 시일재이며,
    수용구 내에 형성된 끼워 넣음부에 끼워 넣어지는 힐부와, 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이에 끼워지는 밸브부를 갖고,
    밸브부는 제1∼제3 볼록부를 갖고,
    제1 볼록부는 밸브부의 외주부에 형성되어 직경 방향의 외측으로 돌출되고,
    제2 볼록부는 밸브부의 수용구 안측 단부측에 형성되고,
    힐부의 내주로부터 제2 볼록부의 내주를 향하여 직경이 축소되는 테이퍼부가 형성되고,
    제3 볼록부는, 테이퍼부에 형성되어 직경 방향의 내측으로 돌출됨과 함께, 관축 방향에 있어서 힐부와 제2 볼록부 사이에 위치하고,
    제3 볼록부의 내경은 삽입구의 외경보다도 작고 또한 제2 볼록부의 내경보다도 크고,
    테이퍼부의 경사 방향과는 반대의 경사 방향에 있어서의 제1 볼록부로부터 제3 볼록부까지의 제1 치수가, 직경 방향에 있어서의 제1 볼록부의 외주로부터 제2 볼록부의 내주까지의 제2 치수보다도 작게 형성되고,
    수용구의 내주면과 수용구에 삽입된 삽입구의 외주면 사이에서 밸브부가 끼워진 경우, 제2 볼록부가 직경 확장되고, 제1 볼록부와 제3 볼록부 사이가 직경 방향으로 압축됨으로써, 수용구와 삽입구 사이의 수밀성을 유지하는 것을 특징으로 하는, 시일재.
  2. 제1항에 있어서,
    힐부와 제1 볼록부 사이 및 힐부와 제3 볼록부 사이에 각각 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 시일재.
  3. 제1항에 기재된 시일재를 구비한 커플링이며,
    시일재의 힐부가 수용구 내의 끼워 넣음부에 끼워 넣어지고,
    수용구에 삽입구가 삽입되고,
    시일재의 밸브부가 수용구의 내주면과 삽입구의 외주면 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는, 커플링.
  4. 서로 접합되는 제1 유로 형성 부재에 형성된 수용구에, 제2 유로 형성 부재에 형성된 삽입구가 삽입되고,
    수용구의 안측부의 내주에, 직경 방향에 있어서의 내측 방향으로 돌출되는 주위벽부가 형성되고,
    수용구의 개구 단부면으로부터 주위벽부까지의 사이에 있어서의 삽입구의 외주면과 수용구의 내주면 사이에 시일재 삽입용 공간이 형성되고,
    시일재 삽입용 공간에 환 형상의 시일재가 삽입된 커플링에 사용되고,
    삽입구에 외부 끼움되어 수용구의 개구 단부면에 외측으로부터 대향함과 함께, 압입 부재에 의해 유로 형성 부재의 축심을 따라 압입 방향으로 이동하여 시일재를 시일재 삽입용 공간으로 압입하는 압륜이며,
    시일재의 단부에 접촉하는 압박면과, 수용구에 접촉함으로써 압박면으로부터 수용구의 개구 단부면까지의 간격을 소정 간격으로 유지하는 접촉부와, 압박면에 의해 압박된 시일재의 일부가 릴리프 가능한 릴리프부를 갖는 것을 특징으로 하는, 압륜.
  5. 제4항에 있어서,
    릴리프부는, 대향하는 수용구의 개구 단부면측이 개방된 오목 형상부이고, 압박면보다도 직경 방향에 있어서의 외측에, 전체 둘레에 걸쳐 형성되고, 압박면보다도 삽입구의 인발 방향으로 움푹 들어가 있는 것을 특징으로 하는, 압륜.
  6. 제4항에 있어서,
    릴리프부는 압륜의 중심이 유로 형성 부재의 축심에 맞도록 압륜을 직경 방향으로 안내하는 센터링부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 압륜.
  7. 제6항에 있어서,
    릴리프부는 내주 측벽면과 센터링부인 외주 측벽면을 갖고,
    이들 내주 측벽면과 외주 측벽면은 직경 방향에 있어서 서로 대향하고,
    외주 측벽면은 릴리프부의 안측일수록 직경 축소되도록 경사져 있고,
    외주 측벽면이 시일재의 단부에 미끄럼 접촉함으로써, 직경 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는, 압륜.
  8. 제4항에 기재된 압륜을 구비한 커플링이며,
    제1 및 제2 유로 형성 부재는 각각 관이고,
    압륜이 삽입구에 외부 끼움되어 수용구의 개구 단부면에서 외측으로부터 대향하고,
    압입 부재가 압륜을 관 축심을 따라 압입 방향으로 이동시킴으로써, 접촉부가 수용구에 접촉할 때까지, 압륜이 시일재를 시일재 삽입용 공간에 압입하는 것을 특징으로 하는, 커플링.
  9. 제4항에 기재된 압륜을 구비한 커플링이며,
    제1 및 제2 유로 형성 부재 중 어느 한쪽이 밸브인 것과 함께 다른 쪽이 관이고,
    압륜이 삽입구에 외부 끼움되어 수용구의 개구 단부면에서 외측으로부터 대향하고,
    압입 부재가 압륜을 관 축심을 따라 압입 방향으로 이동시킴으로써, 접촉부가 수용구에 접촉할 때까지, 압륜이 시일재를 시일재 삽입용 공간에 압입하는 것을 특징으로 하는, 커플링.
  10. 제9항에 기재된 커플링에 의해 관에 접속되는 밸브이며,
    밸브 박스와, 밸브 박스 내에 형성된 유로를 개폐하는 밸브체를 갖고,
    밸브 박스에 수용구와 삽입구 중 적어도 한쪽이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 밸브.
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