JPH0475438B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、ダクタイル鋳鉄管（パイプ）を結合
する技術に関する。より詳しく云えば、軸荷重を
受けても離れないようにダクタイル鋳鉄管を継ぐ
技術に関する。

（従来技術） スピゴツト又は平らな端部を有する一方のパイ
プを別のパイプのベル状端部に押込んでパイプを
継ぐことが一般に行われている。漏れを防ぐた
め、平らな端部の挿入に先立つて、一側部に硬質
ゴムの挿入体を有する軟質ゴムリングが外側パイ
プのベル状端部に挿入される。

これらのパイプが圧力を受けた時に外れないよ
うに、締付ボルト及び締付板を用いて継手部に部
分的な変更を施すことによつてパイプを連結して
いる。しかしながら、これらの板及びボルトはこ
の技術分野において用いるにはコストが高くかつ
やつかいであることが分かつている。

パイプを連結する新規な手段は米国特許第
3684320号に開示されている。この特許において
は、一方のパイプの平らな端部の外縁が一連の支
持要素を有しており、かつ他方のパイプのベル状
端部はベル状端部の内方に突出下降した、少くと
も一つの突出部を有している。この突出部の直径
は、支持要素を有する平らなパイプ端部を他方の
パイプのベル状端部中に、その突出部を越えて内
方に押込むことができるよう、少くとも支持要素
の外面間の直径方向距離に等しくなつている。パ
イプを互いにロツクするため、この突出部と支持
要素間にロツク用部材が挿入される。このロツク
用部材は、突出部の一つ又は複数の凹所中に挿入
され、かつ支持要素及び突出部の一部と係合する
よう回わされる。

従来技術である米国特許第3684320号の開示に
おいて、かつまた実際に実施を行う場合におい
て、突出部及びロツク用部材のかみ合い面は球面
を有しており、かつこれらの球面は共に同じ直径
を有している。実際、二つの面はくさび作用をな
し、そのため内外のパイプが内部流体の圧力によ
つて離れる方向に動く時、二つのかみ合い面が互
いに摺接するようになつている。突出部がベル状
端部の開放面の方向に向つて下方に傾斜した傾斜
面を有し、かつロツク用セグメントがこれと同じ
方向の傾斜面を有しているので、パイプが離れよ
うとすると、突出部とロツク用セグメント間に圧
縮作用が生じる。何故なら、ロツク用セグメント
は支持要素によつて軸方向に動かないように保持
されているからである。

この圧縮作用により内側パイプの平らな端部は
変形し、かつもし半径方向内向きの大きな力が加
わると、パイプは破壊することとなる。

米国特許第3684320号で示したような構造では、
直径約36インチ（914.4mm）までのダクタイル鉄
パイプの継手部に加わる軸方向荷重に打勝つこと
ができるが、その軸方向荷重は直径の二乗で変化
するため、より大きな直径を有するダクタイル鉄
パイプを組付ける場合には、極度に大きな軸方向
荷重に耐えなければならない。例えば、キヤツプ
付端部を有する内径24インチ（609.6mm）のシリ
ンダに500p.s.iの圧力を作用させたときの端部荷
重は約226000ポンド（102514Kg）であるが、一
方、同じ圧力を内径48インチ（1219.2mm）のシリ
ンダに作用させたときの端部荷重は約905000ポン
ド（410508Kg）となる。米国特許第3684320号の
構造では、極めて大きなダクタイル鋳鉄管にその
手段を適用した場合には、荷重が過度となること
が余儀なくされる。

（発明の目的） 本発明の目的は、破損することなく大きな流体
圧力に耐え得る新規なパイプの継手構造を提供す
ることである。

本発明の別の目的は、従来のものの改良であつ
て、更に採用・可能なパイプ製造技術から大きく
逸脱することなく容易に製造可能な新規なパイプ
継手製造を提供することである。

本発明の更に別の目的は、継手内の流体圧力が
所定の値を越えた時に作用して、補完的ロツクを
行う要素を追加した新規なパイプ継手構造を提供
することである。

（発明の構成） 本発明は、接合パイプにダクタイル鉄パイプを
押し込んで緊締するための手段から成つており、
前記手段は、ベル状部及びパイプの一端で前記ベ
ル状部に一体に設けられ半径内方向へ突出した突
出部を有し、該突出部は円周溝により前記ベル状
部の主体から分離され、該突出部が、その先端面
を形成する第１の接触面及び該第１の接触面に続
いて半径外方向へ延ばされ前記円周溝の一方の壁
を形成する第２の接触面を有し、かつ前記円周溝
の一部へ通じる開口となる円弧状の凹所を有して
いる第１のパイプと、接触面を夫々設けた脚部及
び本体部から成り、前記突出部の円弧状凹所に対
応し、かつ前記第２のパイプの外周に整合するよ
うに円弧状に形成された複数のロツク用セグメン
トと、平らな端部を有し、かつ円周状の溶着部が
前記平らな端部の近傍でその外周に突設されてい
る第２のパイプと、を備え、前記ロツク用セグメ
ントは、前記凹所を通して取付けられ、かつ前記
溶着部と前記突出部との間で、前記第２のパイプ
の平らな端部の外面と摺動自在に係合し、前記ロ
ツク用セグメントの本体部は、前記円周溝に収容
され、それによつて前記ロツク用セグメントの脚
部の接触面が前記突出部の第１の接触面と接触可
能とされると共に、前記ロツク用セグメントの本
体部の接触面が前記突出部の第２の接触面と接触
可能とされ、しかも前記脚部の接触面と前記第１
の接触面との接触が、前記本体部の接触面と前記
第２の接触面との接触に優先して達成されるよう
になつているのである。

その新規な構造は、突出部及びロツク用要素の
形状を変更して、それによつて従来のものでは破
壊してしまうような力以上の大きな力が加わつた
時に、その新規な継手がより大きな力に適合でき
るような付加構造を有するものから成つている。
従来の構造を本発明の新規な構造に代えることに
より、所定のパイプ肉厚に対してより高い圧力の
印加が可能となる。即ち所定の圧力に対抗するの
により薄肉のパイプを用いることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。なお、図中同じ部分には同一符号を付す。

第１図を参照すると、本発明の新規な構造によ
つてパイプ（第１のパイプ）４に接合されたパイ
プ（第２のパイプ）２が示されている。本発明で
はパイプの材質を限定するものではないが、各々
のパイプ２及び４は、好ましくは従来から良く知
られた遠心鋳造法によつて造られたダクタイルパ
イプである。パイプ２及び４間の継手は、パイプ
２の平らな端部及びパイプ４のベル状シール面間
で圧縮されたゴム製ガスケツト６によつてシール
されている。この種の典型的な継手は、1960年９
月20日に特許された米国特許第2953398号におい
て示されている。

パイプ２及び４が軸方向に離れるのを防ぐロツ
ク作用を得るため、溶着部８、ロツク用要素（ロ
ツク用セグメント）１０及び突出部１４が組合せ
て設けられている。突出部１４はパイプ４のベル
状端部と一体に鋳造されており、かつこの突出部
１４のたれ下つた部分は、溝１６によつて他のベ
ル状主体から分離されている。パイプ４の内方に
向いた突出部１４の先端面１８は、パイプ２の表
面長手方向に対して鋭角を成すように傾斜してい
る。一般に、先端面１８は、頂点がパイプ４のベ
ル状部の外側にある円錐の一部と考えることがで
きる。しかしながら、面１８は中心がパイプ４の
ベル状部の内側にある球の一部であつてもよい。
後述するロツク用セグメントの面２０は面１８の
形状と同じ形状を有している。突出部１４は溝１
６のところで、パイプ４の軸に直角に成す面２４
を有している。後でより詳細に述べるように、面
１８及び２４はロツク用セグメント１０のかみ合
い面と接合するように配置されている。

第２図は、ベル状部の外面、特に突出部１４及
び溝１６（破線で示す）の正面図である。ロツク
用セグメント１０を溝１６内に挿入することがで
きるように、突出部１４には凹所１２が設けられ
ている。この凹所１２は、ロツク用セグメント１
０が挿入できるようロツク用セグメント１０より
も長くなつている。

ロツク用セグメント１０は第３及び第４図にお
いてより良好に示されている。第３図において、
ロツク用セグメント１０は、その形状がパイプ２
の外径に対応した、好ましくはダクタイル鉄から
成る、円弧状片として示されている。第３図に示
すように、ロツク用要素は、パイプ２の外径に対
応した実質的に円弧状を成す下面２２を有してい
る。ロツク用セグメント１０は更に前側脚部１１
及び本体部１３を有している。面２６は本体部１
３の一側部を、一方面１７は本体部１３の他側部
を構成している。脚部１１の前面に対して直角状
でかつ本体部１３の頂上平坦部に向つて上昇する
傾斜面２０が、脚部１１と面２６とを接続してい
る。面２０が突出部１４の下面１８と同じか又は
それよりわずかに小さな傾斜を有しており、かつ
適正に取付けられた時には、面１８及び面２０が
接合して互いに補完状になるよう設計されてい
る。面２０が面１８よりその傾斜がわずかに小さ
い場合には、二つの面は、二本のパイプを離そう
とする軸方向の力によつて生じるくさび作用で、
面１８の傾斜が減少した後においてのみ、相互補
完状となる。ロツク用要素は、その右側下端部に
おいて、溶着部８に適合しかつそれとかみ合うよ
う設計された切欠き部１５を有している。

第１図から明らかなように、本体部１３はパイ
プ４のベル状部の溝１６内に収容されているが、
最初は挿入された面２６が突出部１４の面２４か
らわずかに間隔をへだてている。

溶着部８はパイプ２の端部の平滑周面に沿つた
溶接ビードである。溶着部８は突出部１４及びロ
ツク用セグメント１０の相対的な位置及び寸法に
よつてその位置が決定される。溶着部８はまたパ
イプ２の平らな端部に溶接された棒であつても良
い。

パイプ２及び４の継手を組立てるため、最初に
ガスケツト６がパイプ４のベル状端部の溝内に挿
入される。パイプ２は、その外端面がガスケツト
６を越えて液密シールを形成するまで、パイプ４
のベル状端部に押込まれる。溶着部８の外径は突
出部１４の開口径よりも小さく、そのためパイプ
２がパイプ４中に挿入される時、溶着部８は突出
部１４をくぐり抜けることができる。ロツク用セ
グメント１０は、パイプ４のベル状部の凹所１２
を通して押し込まれ、かつ次にそれを回転させ
て、それがパイプ２の外面に沿つた一つのリング
を形成するように溝１６中に挿入される。溶着部
８はロツク用セグメント１０を溝１６中に保持す
るストツパとして働く。

流体圧が増大するに伴つて、パイプ２及び４は
外れようとする。何故なら、軸方向荷重が二本の
パイプを分離させようとするからである。しかし
ロツク用セグメント１０は溶着部８に接合し、ま
た突出部１４の面１８がロツク用セグメント１０
の面２０に係合するようになる。二つの面１８及
び２０は、パイプ中の流体圧力が増大するに伴
い、くさび作用により互いに密着する。この作用
は米国特許第3684320号の説示するところである。

流体圧力が更に増大すると、継手は、もし他に
保護されていないと、ロツク用セグメント１０の
半径方向内向きの力によるパイプ２の破裂による
か、またはロツク用セグメント１０の半径方向外
向きの同等の力によるパイプ４のベル状部の破裂
によつて、破壊する。

本発明の説明中において、パイプ２の外面とロ
ツク用セグメント１０の面２２間の摩擦力が増大
し、軸方向荷重の大部分はこの摩擦力によつて抵
抗を受け、かつ残りは溶着部８上に作用する剪断
荷重によつて抵抗を受ける。しかしながら、軸方
向荷重が極めて大きくなると、パイプ４のベル状
部の開口は弾性的に拡がり、かつパイプは、ベル
状部の面２４がロツク用セグメントの面２６に接
触できるのに十分なだけ離れ、このようにしてそ
れ以上の荷重を全て溶着部８に伝達する。

実験室におけるテストによれば、本発明の好ま
しい実施例は、普通ならパイプ４のベル状部を破
裂させてしまうか又はパイプ２の平らな端部を押
しつぶしてしまうような軸方向荷重に耐えること
ができるということが証明された。ベル状部の溝
１６が本体部１３を収容可能でかつ十分な巾を有
しているために、面１８が面２０に接合した後で
もパイプが軸方向に移動し得るということは、そ
の意味で重要なことである。

別の実施例において、ロツク用セグメント１０
の面２０及び面２０に接触する肩部１８は、共に
同じ半径を有する球面である、即ち、面２０は凸
状であり、かつ面２０に接触する肩部１８の面は
凹状である。

例えば５４″のような極めて大きな直径のパイ
プに対しては、ロツク用セグメント１０の面２０
及び面１８間において、二点接触のみが行われる
ように、突出部１４の面１８の形状を変えること
ができる。この代替構造は第５図に示されてい
る。もし、その輪郭の二つの円い点を直線で結ん
でみると、水平に対して成す角度は、ロツク用セ
グメント１０の面２０によつて形成される角度よ
りもわずかに大きくなる。全ての面が鋳造による
もので、即ち機械加工されていないため、この等
しくない角度を組合せることによつて、面２４及
び２６の接触に先立つて、面１８及び２０の360°
にわたる係合の確保が容易となる。

本発明のこの実施例は例示的なものであつて、
制限的なものと考えるべきでなく、本発明の範囲
は付記する特許請求の範囲によつて示されてい
る。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にかかる
管継手によれば、ベル状部の突出部とロツク用セ
グメントとを二段階で接触させて、軸方向荷重を
分散できるので、より大きな流体圧力に耐え得る
ようになつた。この結果、所定の圧力に対抗する
のにより薄肉のパイプの使用も可能になるばかり
か、継手自体の小型化も可能になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の管継手の断面図、第２図は本
発明かかるパイプのベル状部の正面図、第３図は
本発明かかるロツク用セグメントの側面図、第４
図は同じくロツク用セグメントの断面図、第５図
は本発明の別の実施例の正面図である。 ２，４……パイプ、６……ガスケツト、８……
溶着部、１０……ロツク用セグメント、１１……
脚部、１２……凹所、１３……本体部、１４……
突出部、１６……円周溝（溝）、１８……第１の
接触面（下面）、２４……第２の接触面（壁）、２
０，２６……ロツク用セグメントの接触面、２２
……摺動面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第２のパイプに密封係合した第１のパイプと
   二本のパイプを互いにロツクする手段とを組合せ
   た緊締管継手において、 前記手段が、 ベル状部及びパイプの一端で前記ベル状部に一
   体に設けられ半径内方向へ突出した突出部を有
   し、該突出部は円周溝により前記ベル状部の主体
   から分離され、該突出部が、その先端面を形成す
   る第１の接触面及び該第１の接触面に続いて半径
   外方向へ延ばされ前記円周溝の一方の壁を形成す
   る第２の接触面を有し、かつ前記円周溝の一部へ
   通じる開口となる円弧状の凹所を有している、前
   記第１のパイプと、 接触面を夫々設けた脚部及び本体部から成り、
   前記突出部の円弧状凹所に対応し、かつ前記第２
   のパイプの外周に整合するように円弧状に形成さ
   れた複数のロツク用セグメントと、 平らな端部を有し、かつ円周状の溶着部が前記
   平らな端部の近傍でその外周に突設されている、
   前記第２のパイプと、 を備え、 前記ロツク用セグメントは、前記凹所を通して
   取付けられ、かつ前記溶着部と前記突出部との間
   で、前記第２のパイプの平らな端部の外面と摺動
   自在に係合し、 前記ロツク用セグメントの本体部は、前記円周
   溝に収容され、それによつて前記ロツク用セグメ
   ントの脚部の接触面が、前記突出部の第１の接触
   面と接触可能とされると共に、前記ロツク用セグ
   メントの本体部の接触面が前記突出部の第２の接
   触面と接触可能とされ、しかも前記脚部の接触面
   と前記第１の接触面との接触が、前記本体部の接
   触面と前記第２の接触面との接触に優先して達成
   されるようになつている、 ことを特徴とする緊締管継手。 ２ 前記突出部の第１の接触面が円錐台形を成し
   ており、かつ前記ロツク用セグメントの脚部の接
   触面が、前記突出部の第１の接触面と接触するよ
   うに円錐台形を成していることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項記載の緊締管継手。 ３ 前記突出部の第１の接触面が、凹状球面を成
   しており、かつ前記ロツク用セグメントの脚部の
   接触面が凸状球面を成していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の緊締管継手。 ４ 前記突出部の第１の接触面が相互間に凹所を
   介在させた二つの突出縁を有しており、かつ前記
   突出縁の各々を通る線の水平面に対する角度が、
   前記ロツク用セグメントの脚部の接触面の水平面
   に対する角度より大きいことを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項記載の緊締管継手。