JP2006105302A

JP2006105302A - 伸縮可撓継手

Info

Publication number: JP2006105302A
Application number: JP2004294083A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Ikeda; 田信太郎池
Original assignee: Victaulic Company of Japan Ltd
Current assignee: Victaulic Company of Japan Ltd
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】球軸受構造の伸縮可撓継手の強度を高めると同時にシール部分の簡素化を図り、シール性の向上とコストの低廉化を図ることを課題とする。
【解決手段】管１Ａ，１Ｂの端部に設けられ内面が球面とされた端部ソケット２と、これら端部ソケット内に組み込まれる分割球体３，３と、これら分割球体に挿通される単一の継手管４とを備え、前記分割球体は複数に分割された分割部片５，５…で構成され、これら分割部片はその外面が端部ソケットの球状内面２ｂに摺接する球面とされ、内面が継手管の外周面に摺接する凹曲面とされており、左右の分割部片間にシールリング６が介装されてこのシールリングの外面が端部ソケットの球状内面に、同内面が継手管の外周面に密接してシールするようにしたことにある。
【選択図】図１

Description

本発明は伸縮可撓継手に係り、特に球面を用いて屈曲可能とするとともに管軸方向への変位を許容する伸縮可撓継手に関する。

地中に埋設される各種輸液用の配管（主として鋼管）の継手として、従来から伸縮可撓継手が用いられている。

この伸縮可撓継手は、管が埋設された地盤の沈降や、振動その他の要因によって管軸にずれを生じたり、あるいは継手間の間隔に変動を生じることに対応し得るよう、それらの変位を円滑に吸収しつつ輸液に支障をきたすことがないようにすることが要求される。

そこで従来から、例えば特許文献１にみられるように、管の継手端に内周面が球面とされた端部ソケットを設け、この端部ソケットに継手管の端部の球形部を内嵌して任意方向への回転を自在とし、さらに継手管を途中で２分割してこれらを入れ子式に摺動自在に嵌合し、その嵌合摺動面間にシール材を介装して液漏れを生じることなく伸縮するようになされたものが一般に用いられている。

しかして従来の伸縮可撓継手は、管の継手端に形成される端部ソケットの開口部の開口径を継手管の端部の球形部の外径より大きく形成し、この開口部から球形部を挿入したのち球形部が抜け出ないようにする押え部材（リテーナ）により球形部を押えておく必要がある。

そのため端部ソケットの開口部に押え部材をボルトまたはそれに相当する部材で固定する必要があり、その結果、部品点数が多くなってコスト高になるばかりでなく、前記ボルト等の固定用部材が強度面における不安要素となるなどの問題点がある。

なかには押え部材を用いない形式のものもあるが、この場合には端部ソケットに球形部を挿入するための溝を設けておく必要があり、そのため溝の存在が端部ソケット自体の強度および球形部の抱持強度に対し不安要素となるという問題がある。

一方、従来の伸縮可撓継手では、球形部の回転摺動面のシール材と、継手管の伸縮嵌合部のシール材とがそれぞれ別々に必要であるため、一方端の継手部分に対し３〜４本のシール材（ゴムリング）を必要とし、全体として６〜８箇所のシールが必要となり、したがってシール機能の面において不安要素が大きいという問題がある。

さらに従来の伸縮可撓継手では、継手管の伸縮嵌合部のシール位置が球形部の中心位置からずれているため、管の管軸方向の力（剪断荷重）が作用したとき球形部が回転し、球形部と管との間に「こじれ」現象が発生し、これが管のシール面を破損させる原因となりやすいという問題があった。
特開平１０−６１８５３号公報

本発明は、管端の端部ソケットに球形部の抜け止め用押え部材を設置することを不要として該部の強度劣化および部品点数の増加をなくし、コストダウンを図ること、継手管自体が伸縮する構成を廃し、シール箇所およびシール枚数の低減を図ること、こじれによる摺動動作の妨げにならないようにすることを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するための手段として本発明は、管の端部に設けられ内面が球面とされた端部ソケットと、これら端部ソケット内に組み込まれる分割球体と、これら分割球体に挿通される単一の継手管とを備え、前記分割球体は複数に分割された分割部片で構成され、これら分割部片はその外面が前記端部ソケットの球状内面に摺接する球面とされ、内面が継手管の外周面に摺接する凹曲面とされており、左右の分割部片間にシールリングが介装されてこのシールリングの外面が端部ソケットの球状内面に、同内面が継手管の外周面にそれぞれ密接してシールするようにしたことにある。

請求項２は、前記分割部片を仮想球体の中心を通る面で左右に分割しかつ前記中心を通り前記分割面に直角な面で分割した所要幅の計４個の分割部片とされ、左右の分割部片間に前記のシールリングを介装するようにするとともに、分割部片の前記端部ソケットの開口部側の端部内面に形成された溝に円環状のロックリングを嵌合し、このロックリングを継手管の外周に嵌合するようにしたことにある。

請求項３は、前記シールリングの構成を特定したものである。

本発明によれば、分割部片を端部ソケット内に順次挿入して組み立てて分割球体とすることにより端部ソケットの球状内面にそって回転し得る構成としたので、従来のように端部ソケットの開口部を球体より大きく開口させる必要がなく、そのため分割球体の抜け出し防止手段として押え部材等を端部ソケットの開口部に固定する必要がなく、したがってこれらの部品が不要となって強度上の不安要素を除去することができるとともに安価に得ることができる。

また球体が分割部片の合体により構成されるため、従来のように端部ソケットに球体挿入用の溝を設ける必要がなく、強度上有効となる。

そして分割球体は単一の継手管の周囲に位置するので、この部分で管軸方向への伸縮変位を吸収することができ、したがって継手管は単一のパイプを用いればよく、継手管の途中部にシール部を設ける必要がない。これによりシール材として継手の片側１本ずつの計２本のシールリングを用いれば足りるので、シール箇所を大幅に削減することができ、シール不良を生じる惧れがそれだけ減少すると同時にコスト面で有利となる。

さらに分割球体の中心と伸縮作動部のシール材の中心とが一致しているので、管に剪断荷重が作用しても球体と管との間に「こじり」現象を生じることがなく、管のシール面の損傷を少なくすることができる。

請求項３で特定するシールリングを用いれば、内圧・外径の双方に対しリップ効果によるオートマチックシール機能を発揮させることができ、シール性能を著しく高めることができる。

図１、図２は本発明による伸縮可撓継手の一実施形態の断面図を示し、図１は変位なしの状態、図２は一方の管が沈下した状態を示している。

上記伸縮可撓継手は、接続すべき管１Ａ，１Ｂの各管端にフランジ２ａ，２ａにより接合され内面が球面とされた端部ソケット２，２と、この端部ソケット２，２内に組み込まれる分割球体３，３と、これら分割球体３，３に摺動可能に挿通される単一の継手管４とが主要構成部材とされている。

本発明における特徴的構成部材である前記分割球体３は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に組み込み過程図として示しているように、前記端部ソケット２の球状内面２ｂに摺接し得るよう球の一部を構成する外面を有し、仮想球体の中心を通る面で左右に分割されかつ前記中心を通り前記分割面に直角な面で分割された所要幅の計４個の分割部片５，５…と、左右の分割部片５，５間に介装されるゴム等の弾性材からなるシールリング６と、これら分割部片５，５…の内面側で前記端部ソケット２の開口部２ｃ側に形成された溝７，７…に嵌合して分割部片５，５…を拘束する円環状のロックリング８とで構成されており、これらは端部ソケット２の開口部２ｃから組み込めるようになっている。

前記シールリング６は、図４に拡大断面を示すように、略Ｉ形断面形状を有し、その外周面６ａおよび内周面６ｂは周方向に凹溝状に形成されており、その外周面６ａの両側縁６ｃ，６ｃが端部ソケット２の球状内面２ｂに、また内周面６ｂの両側縁６ｄ，６ｄが継手管４の外周面にそれぞれ密接して内圧・外圧の双方に対しリップ効果によるオートマチックシール機能を奏する構成とされている。

前記ロックリング８は金属材で構成され、その外周は前記のように分割部片５，５…の溝７，７…に嵌合され、内周は前記継手管４の小径段部４ａに嵌合され、この小径段部４ａの範囲内で摺動可能とされている。

次に上記分割球体３を端部ソケット２内に組み込む手順について説明する。

まず図３（Ａ）に示すように、シールリング６およびロックリング８を端部ソケット２の開口部２ｃから内部に縦方向として挿入し、このシールリング６の左右に分割部片５，５を嵌め込み、手前側の分割部片５の溝７をロックリング８に嵌合させる。

こうしたのち図３（Ａ）のようにロックリング８の周方向に１８０°回転させ、他半部の分割部片５，５を組み込むことにより分割球体３が形成される（図３（Ｂ）示）。

このように組み込んだのち図３（Ｂ）に矢印Ｐで示すように側方へ９０°回転させれば、図３（Ｃ）に示すように組み上がった分割球体３の内部が端部ソケット２の開口部２ｃに開放された状態におかれ、この分割球体３の内部に継手管４の端部を挿入する。

このようにして接続すべき管１Ａ，１Ｂの各端部ソケット２，２に分割球体３，３を組み込んで継手管４を挿入すれば、図１に示すように接続され、分割球体３，３、継手管４を通じて管１Ａと１Ｂとが連通した状態になる。

この接続状態において、分割球体３，３と継手管４とはシールリング６，６によりシールされ、分割球体３，３の各分割部片５，５…の軸方向への動きはロックリング８，８により拘束され、位置ずれが防止される。

図２は図１の状態から一方の管１Ｂがギャップσだけ沈下した場合の状態を示している。この場合は、各分割球体３，３が角度θ，θだけ回転して変位を吸収し、管軸方向への変位（伸縮）については継手管４と各分割球体３，３との摺動によって吸収される。

地中に埋設する各種用途の管の接続に利用することができ、特に大口径管に適する。

本発明による伸縮可撓継手の一実施形態を示す断面図。同、管の一方が沈下した状態を示す断面図。（Ａ）〜（Ｃ）は図１における分割球体を端部ソケット内に組み込む過程を示す説明図。シールリングの一部の拡大断面図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ接続すべき管
２端部ソケット
２ｂ球状内面
２ｃ開口部
３分割球体
４継手管
４ａ小径段部
５分割部片
６シールリング
６ａ外周面
６ｂ内周面
６ｃ，６ｄ側縁
７溝
８ロックリング

Claims

管の端部に設けられ内面が球面とされた端部ソケットと、これら端部ソケット内に組み込まれる分割球体と、これら分割球体に挿通される単一の継手管とを備え、前記分割球体は複数に分割された分割部片で構成され、これら分割部片はその外面が前記端部ソケットの球状内面に摺接する球面とされ、内面が継手管の外周面に摺接する凹曲面とされており、左右の分割部中間にシールリングが介装されてこのシールリングの外面が端部のソケットの球状内面に、同内面が継手管の外周面にそれぞれ密接してシールするようになされていることを特徴とする伸縮可撓継手。
前記分割部片は、仮想球体の中心を通る面で左右に分割されかつ前記中心を通り前記分割面に直角な面で分割された所要幅の計４個の分割部片とされ、左右の分割部片間に前記のシールリングが介装されるようにするとともに分割部片の前記端部ソケットの開口部側の端部内面に形成された溝に円環状のロックリングが嵌合され、このロックリングが前記継手管の外周に嵌合されていることを特徴とする請求項１記載の伸縮可撓継手。
前記シールリングは断面Ｉ形状を有し、その外周面および内周面は周方向に凹溝状に形成されており、その両側縁が端部ソケットの球状内面および継手管の外周面にそれぞれ摺接して内圧・外圧の双方に対しリップ効果によるオートマチックシール機能を有するようになされていることを特徴とする請求項１または２記載の伸縮可撓継手。