JPH09296887A

JPH09296887A - フランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09296887A
Application number: JP8330465A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Yokobori; 志津雄横堀; Eiji Nishikawa; 英司西川; Shinkichi Ishizaka; 信吉石坂; Kiyoko Yamawaki; 清子山脇
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1997-11-18
Anticipated expiration: 2016-11-25
Also published as: JP3770673B2

Abstract

(57)【要約】【課題】通水管路、特に上下水道等の通水管路の地中
埋設管として用いられる耐震性可とう管、特に曲げ、伸
縮および偏心特性に優れた耐震性鋼製コイル補強可とう
管およびその製造方法を提供する。【解決手段】内外面ゴム層間にコイル状補強線材お
よび内外側ゴム被覆繊維補強層が設けられて形成された
円筒状胴壁がコイル状補強線材間で外周方向に膨らんだ
形状を有する埋設可とう継手において、前記内側ゴム被
覆繊維補強層の両端部外周面上にフランジをコイル状補
強線材に近接して配置し、該フランジ締結面側外周面上
に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに内
側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的に
接着・成形したことを特徴とするフランジと一体成形さ
れた鋼製コイル補強埋設可とう継手。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通水管路、特に
上下水道等の通水管路の大口径地中埋設管の接続にも用
いられる耐震性ならびに耐食性埋設可とう継手およびそ
の製造方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から地中埋設管、主として上水道、
下水道、工業用水道、農業用水道等の埋設管の施工時の
変位および地盤の不等沈下による変位の吸収用継手とし
て、ゴムの可とう性を利用した短尺の継手が広く用いら
れてきた。

【０００３】これら可とう継手は大別して、継手外周面
に軸方向に沿って複数の円弧状の山部を有する複数山型
のものと、山部をもたないストレート型のものに分類さ
れる。ストレート型のものは、表面が平滑な内外ゴム円
筒層間に鋼製リングと内外繊維補強層とのサンドイッチ
体層を設け、その両端をリングでフランジに固定して構
成され、複数山型のものは内外ゴム円筒層間に１ないし
２個の鋼製リングと内外繊維補強層とのサンドイッチ体
層を設け、その円筒胴壁を外側に膨らませて１ないし２
個の円弧状山部を形成し、その両端をリングでフランジ
に固定したものである。そして複数山型のものが、山部
の扁平化による伸びで変位を生ずるのに対して、ストレ
ート型のものの変位は補強繊維の許容伸びの範囲内で生
起する。

【０００４】しかしながら、１９９５年の阪神・淡路大
地震により、この種の可とう継手を使用している地中埋
設管路が壊滅的な被害を受けた。すなわち、この種の継
手のうち、ストレート型のものは、補強繊維の許容伸び
率を超える大きな伸びを伴う地震力により、継手胴体の
破断またはフランジからの分離などを起こし、複数山型
のものは、複数の山型胴壁が大きな地震力により、その
許容伸びを超えて直線的に伸ばされるため、胴壁径の縮
小に伴って、ゴム層・繊維補強層と鋼製リングとが分離
し、あるいは胴壁の破壊、またはフランジからの胴壁の
脱離などを起こしたものと推測される。このように、
従来の継手はその力学的強度を維持し、地中埋設管の
継手としての機能を発揮することが不可能となった。

【０００５】本発明者らは、先に、これらの問題点を解
決するために図１４（ａ）および（ｂ）に示す耐震性可
とう継手を提案した（特願平８−８０６７２号）。図１
４（ａ）のものは、内外面ゴム円筒層２、３間に鋼製コ
イル状補強線材７と内外側ゴム被覆繊維補強層４、５の
サンドイッチ構造体層を設け、その４、５端部を端部リ
ング８に巻き上げてニップル９の突起部で係り止めし、
成形された円筒状の胴壁をコイル状補強線材７間で外側
に膨らませて複数の円弧状山部を形成し、両端のニップ
ル９をフランジ１０に溶接して固定したものである。図
１４（ｂ）は、上記の継手のニップル９内周面およびフ
ランジ締結面にゴムライニング層１７を設けた継手であ
る。また、図１５に示すように、内外ゴム層２、３と内
外繊維補強ゴム層４、５とをフランジ締結面に成形し固
定したものも用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの改良
継手も、またその偏心、伸長、圧縮等の諸特性許容値が
耐震設計仕様値に対し不足していることが確認されたた
め、これら改良継手のもつ欠点をさらに改良することが
必要となった。

【０００７】すなわち、図１４（ａ）の継手は、複数山
部を有する円筒状可とう部と連結したニップル９を、後
からフランジ１０に溶接などにより固定するとき、その
溶接熱がゴム可とう部に伝導して変形、剥離などを起こ
さないように、フランジ１０から長さＬだけ離して可と
う部を固定しなければならないという欠点をもってい
る。これは可とう継手の可とう性を支配する可とう部長
さを縮小させ、その結果として、継手の偏心、圧縮、伸
長、曲げ、ねじり等による変位量を減少させて、継手と
しての性能を低下させることになる。また、可とう部
が、主として内外側ゴム被覆繊維補強層４、５と端部リ
ング８によってニップル９に固定されているため、この
固定力を超える偏心、伸長等の外力が働いたときには、
この部分でのニップルと可とう部との分離、または鋼製
コイル状補強線材とゴム層・繊維補強層との分離ないし
は繊維補強層の破断を経て継手が破壊されるにいたる。
さらに、この継手は、ニップル９内周面およびフランジ
１０締結面の開口部縁部は流体と常に接触しているの
で、腐食や流体による摩耗を受け、要求される製品の耐
用年数の点からみても問題があった。

【０００８】また、図１４（ｂ）のものは、可とう部端
部内周面からニップル９の内周面およびフランジ１０締
結面開口部縁部にかけてゴムライニング１７を施して可
とう部とフランジ１０との結合力の改善を図っている
が、強固な結合は得られず、むしろ防食効果をもつ。し
かも、このライニング作業は、図１４（ａ）の継手を一
旦製作した後に行うことを必要とし、その上、可とう部
内周面の加硫内面ゴム層とこの未加硫ライニングゴムの
接着という不安定な工法を必要とする問題を有するほ
か、依然として、可とう部が短いという欠点をもつ。

【０００９】さらに、図１５のものは、前記２者のもの
にみられる溶接熱や腐食の問題はないが、フランジ１０
を可とう部の端部から内側へある距離だけ一旦押し込ん
で嵌め込み、その後補強繊維層４、５を巻き上げ、重ね
てからフランジ１０を戻して固定するため、ｌの長さを
必要とする。このため、この長さｌという可とう部の部
分には鋼製リング８などを嵌入することができないの
で、機械的強度が低下するという欠点がある。また図１
４（ａ）のものが、内外側ゴム被覆繊維補強層４、５と
端部リング８の動きをニップル９の突起部で物理的に封
じるという構成をとることにより、可とう部がフランジ
１０に強固に結合されているのに対し、この継手の可と
う部は繊維補強層４、５と内外面ゴム層２、３の端縁部
が端部で折り返され、フランジ１０の締結面の１部とそ
の内周面で接着されているだけであるため、この継手に
伸長などの外力が加わると、フランジ１０の締結面と内
周面上の折り返し部分がフランジ面から剥離し、可とう
部がフランジ１０から脱離するという事故が生ずる可能
性が大きい。

【００１０】また、大口径、特に６００ｍｍを超える可
とう継手においては、埋戻し土砂による静土圧、車両が
通過するときに生ずる動土圧および地震時の地盤ひずみ
によって、図１６（ａ）および（ｂ）に示すような、円
筒状胴壁の座屈、すなわち、へこみ１８（またはつぶ
れ、凹部）を生じて使用不能となることも少なくなかっ
た。

【００１１】これは、上記可とう継手がこれら動、静土
圧や地震時の地盤ひずみなどの外力によって、その円筒
状胴壁に圧縮の円周応力が生じ、胴壁の円形状態を保持
することが不可能になって変形することによるものであ
る。このへこみ変形を生ずる圧力は可とう継手の口径が
大きくなるにつれて急激に増大し、また、そのへこみの
度合を表す葉１９（凸部）の数も多くなる。

【００１２】このため、前記可とう継手胴壁の主要剛性
部材である鋼製コイル状補強線材の線径を十分に太くす
ることも試みられたが、太い線の使用は、曲げ加工が困
難なこと、加工精度も低いこと、可とう継手の胴壁が厚
くなり重量が大きくなること、および変形反力も大きく
なるといったような問題があった。

【００１３】他方、これらのゴム製可とう継手は、地下
鉄、配送電ケーブル、通信線等の地下構造物や直流式電
気鉄道、湿地等近辺の地中埋設管に接続し使用された場
合には、フランジ内側のニップル外周面（サイドＳＳ
部）に上記諸施設からの迷走電流による電食を発生し、
ニップル９（サイド管）に亀孔を生じて、流体が流出す
るという事故が発生していて、以前から埋設ゴム可とう
継手の宿命的な改善課題であった。これは、ゴム製可
とう継手が金属製フランジと電気絶縁性のゴム製可とう
部とから構成されているため、金属製の地中埋設管に流
入し、管中を流れる迷走電流が電気絶縁体であるゴム製
可とう部で遮断され、その手前のニップル外周面の露出
部から流出するとき起こる電食、すなわちアノード反応
によって金属が溶出し、消耗することにより亀孔を生ず
ることに起因する。

【００１４】これを防止するため、材料の耐食性改善、
例えば、鉄よりもイオン化傾向の大きい材料、亜鉛など
によりメッキを施すか、または可とう継手全体を完全防
食、あるいは電流を通過させるアース線をゴム中に埋入
する等の方法があるがいずれも安定性を欠き、かつ大幅
なコスト増を強いられるので、ほとんど実用化されてい
ないのが現状である。

【００１５】この発明は、上述した点に鑑みてなされた
ものであって、可とう部をフランジと一体成形して継手
の機械的強度を向上させて、地震力による地盤のひずみ
に十分追随して変位させるとともに、迷走電流による電
食を防止した埋設可とう継手およびその製造方法を提供
しようとするものである。

【００１６】他の１つは、２列または３列、あるいはそ
れ以上の複数列の条数からならコイル状補強線材を、特
に大口径を有する可とう部に使用して、継手の耐外圧お
よび耐内圧強度を向上させ、地震力による地盤ひずみに
よってへこみなどの変形を生ずることなく、自在に追随
して継手軸方向および軸直角方向に変位できる埋設可と
う継手およびその製造方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の可
とう継手は、内外面ゴム層間にコイル状補強線材および
内外面ゴム被覆繊維補強層とが設けられて形成された円
筒状胴壁がコイル状補強線材間で外周方向に膨らんだ形
状を有する埋設可とう継手において、前記内側ゴム被覆
繊維補強層の両端部外周面上にフランジを単条または２
列ないし３列の複数条からなるコイル状補強線材に近接
するか又は接合して配置し、該フランジ締結面側外周面
上に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに
内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的
に接着・成形することを要旨とするものである。

【００１８】また、この発明の可とう継手の製造方法
は、マンドレルに内面ゴム層および内側ゴム被覆繊維補
強層を積層し、該内側ゴム被覆繊維補強層の両端部外周
面上にフランジを中央部領域外周面上の単条または２列
ないし３列の複数条からなるコイル状補強線材に近接す
るか又は接合して配置し、該フランジの締結面側外周面
上に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに
内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的
に接着・成形し、該コイル状補強線材のピッチ間を埋め
るための中間ゴム層、外側ゴム被覆繊維補強層および外
面ゴム層を設けてフランジ付円筒状成形体を形成した
後、該成形体とマンドレルの間に水圧または空気圧を加
えながら、成形体を軸方向に圧縮して、コイル状補強線
材間の円筒状胴壁を外周方向に膨らませ、さらに加硫す
ることを要旨とする。

【００１９】

【作用】この発明の可とう継手によれば、継手可とう部
の内側ゴム被覆繊維補強層の単縁部を端部リングに巻き
上げ折り返してフランジニップル内周面に接合するとと
ともに、内面ゴム層の端縁部もその表面およびフランジ
締結面に接合することにより、継手の可とう部をフラン
ジに強固に結合させているので、地中埋設管に接続して
使用した場合、大きな地震力により継手が偏心、圧縮、
伸長、曲げ、ねじり等の大きな変位を受けて、フランジ
を可とう部の間に大きな引張荷重が働いても、上記の両
者締結機構によりフランジと可とう部の結合を維持する
ことができる。

【００２０】また、コイル状補強線材が２列、または３
列などの複数列に配列して大口径継手を形成した場合に
は、その複数線材の配列方法によっては、引張、圧縮、
曲げ、剪断などの機械的強度を増加させたり、または、
断面二次モ−メントを増加させたりすることにより、継
手の耐外内圧強度を向上させて土圧、地盤ひずみなどの
外圧による胴壁のへこみ（凹み）を防止することがで
き、あるいは胴壁の肉厚を減少させたりして継手を軽量
にすることができる。

【００２１】さらに、継手の可とう部断面中央部に長手
方向全体にわたって鋼製コイル状補強線材を配置し、こ
の線材の両端部をフランジニップル端部に溶接などによ
り接合して継手を導体化することにより、迷走電流を遮
断することなく、継手を通過させることができる。

【００２２】また、この発明の可とう継手の製造方法に
よれば、コイル状補強線材の両端部に一対のフランジを
ニップルを介して溶接などで接合して一体構造部するこ
とにより、内側ゴム被覆繊維補強層の外周面上に嵌入配
置する作業工数も、従来の３部品の嵌入作業に比べ、１
部品の嵌入作業工数で作業を終えることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は本発明の可とう
継手の構成を示す部分破断側面図である。すなわち、こ
の可とう継手１は、内外面ゴム層２、３間の円筒状胴壁
断面中央部に単条または２列ないし３列の複数条からな
るコイル状補強線材７が中間ゴム層６で埋められて配置
され、そのコイル状補強線材７の内側および外側にゴム
被覆繊維補強層４、５が設けられ、さらにこれらから形
成される円筒状胴壁がコイル状補強線材７間において外
周方向に膨らんだ形状に成形されて可とう部が構成さ
れ、その両端部にフランジ１０と端部リング８を前記内
側ゴム被覆繊維補強層４と内面ゴム層２の端縁部により
一体的に接着固定したものである。

【００２４】内外面ゴム層２、３は天然ゴム、または合
成ゴムからなる公知の、ゴム管に準じたゴム配合物を予
めシートに成形し、これを積層して形成される。

【００２５】内外側ゴム被覆繊維補強層４、５は、繊維
からなるすだれ織布に未加硫ゴムをトッピング処理した
ものを内面ゴム層２の外周面上、及びコイル状補強線材
７、中間ゴム層６の外周面上に、継手の軸線に対し、所
定の成形角度で繊維方向が交差するように交互に偶数枚
（プライ）巻付け、積層して形成される。この成形角度
は、通常、継手の軸線に対し４５°〜６５°の範囲で設
定される。内外側ゴム被覆繊維補強層４、５に使用する
繊維としては、ナイロン、ポリエステル、アミラド、カ
ーボンなどの有機繊維およびガラス、スチールなどの無
機、金属繊維などがあげられる。

【００２６】中間ゴム層６は、内外面ゴム層と同じ公知
のゴム配合物からなるものであって、コイル状補強線材
７を固定するとともに外周方向に膨らんだ円弧形状の胴
壁の伸長・彎曲作用を容易にする。

【００２７】コイル状補強線材７は、単線材またはその
複数条配列構成体が所定ピッチで連続的に螺旋状に巻か
れたコイルばねであって、小さいばね定数を有してい
て、継手円筒状胴壁の円弧形状山部の伸びとともに継手
軸方向、または軸直角方向に容易に変位するものであ
る。このコイル状補強線材７は、地震時の地盤ひずみか
ら継手の変位量を予測し、埋設管径に応じて、好ましい
横弾性係数そのほかの機械的特性を有する線材を適宜に
選択し、線径、巻数等を決定し、所定のばね定数が得ら
れるように設計し、製作される。そして、このコイル状
補強線材７を形成する線材としては、弾性限度の高い金
属線材料、例えば、ばね鋼線、ピアノ線などのばね用炭
素鋼線、ステンレス鋼線などのばね用合金鋼線、または
りん青銅線などのばね用銅合金線などの単線あるいはそ
の複数条配列構成体を用いることができる。この配列構
成体は、コイル状補強線材の単線を、図５（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）に示すように、２条、３条、４条な
どに適宜に配列したものであって、これらのうち、断面
二次モーメント、または断面係数が大きい配列が好まし
い。これら構成体の各単線は部分的に溶接したり、ある
いは金属バンドで締結したりして一体化することができ
る。また、コイル状補強線材７は、断面が図５に示した
円形のほか、三角形、四角形、短形、楕円形などの形状
のものであって、特に断面二次モーメント、または断面
係数の大きい、コイル状補強線材の軸線直角方向に長軸
断面を有する、短形、楕円形などが好ましい。このコイ
ル状補強線材７は、製造時には形成された内側ゴム被覆
繊維補強層４の外周面上にその端部から軸方向に嵌め通
されて長手方向全体にわたって配置される。また、コイ
ル状補強線材７は、上記のように単独に用いるほか、図
１１に示すように、予めその両端部にフランジ１０をニ
ップル９を介して溶接などにより固定し、一体構造部品
として使用することもできる。

【００２８】端部リング８は、図１０に示すように、フ
ランジ１０の締結面上の開口部近傍に設けられ、内側ゴ
ム被覆繊維補強層４の端縁部４ａを巻き上げ、折り返し
てフランジ１０のニップル９内周面との間に挟み込んで
固定するとともに、内面ゴム層２の端縁部２ａも巻き上
げてフランジ１０の締結面に固定させることにより、可
とう部を強固にフランジ１０に結合させる役割を担うも
のである。この端部リング８としては機械的強度を有す
る、断面矩形の環状鋼製部材が望ましい。

【００２９】ニップル９は、予めフランジ１０に溶接な
どにより固定されていて、継手の製造時には、フランジ
と一体となった単一部品となるものである。

【００３０】フランジ１０は、予めニップル９を溶接な
どで取り付け、製造時には単一部品として扱うことがで
きる。そして、配管施工時には埋設管フランジにボルト
締結などにより接続される。また、このフランジ１０
は、コイル状補強線材７の両端部にニップル９の端部を
溶接などして固定することにより、コイル状補強線材７
と一体構造部品として使用することができる。

【００３１】マンドレル１１は、継手積層成形体の芯型
であって、図１３に示すように、その中央部胴壁に水又
は空気の流通孔１４が設けられたもの［同図（ａ）］、
または上記マンドレル［同図（ａ）］の全外周面上およ
び両側面上を弾性材シート製バッグ１５で気密に密封し
て覆い、胴壁中央部の流通孔１４から流出される水また
は空気の圧力により前記バッグ１５を外周方向に膨らま
せるようにしたもの［同図（ｂ）］などを適宜使用する
ことができる。

【００３２】この可とう継手１の製造方法としては、図
２に示すように、まず、マンドレル１１の表面に、所定
の幅のゴムシートを巻き付け、突き合わせ部を接着剤な
どで接合して円筒状の内面ゴム層２をつくる。また、ゴ
ムシートの代わりにゴムチューブを用いてもよくこの場
合は接合作業を省くことができる。

【００３３】次に、図３に示すように、この内面ゴム層
２の外周面上に、予め所定の幅に裁断された帯状のトッ
ピング処理繊維コード１２を継手の軸線に対し、所定の
成形角度φで繊維方向１３が交叉するように、交互に偶
数プライ巻付けて積層し、内側ゴム被覆繊維補強層４を
形成する。

【００３４】続いて、図４（ａ）に示すように、この内
側ゴム被覆繊維補強層４の左端部外周面上に端部リング
８を嵌め込み、次いでニップル９付きフランジ１０、同
図（ｂ）に示す、単線からなるコイル状補強線材７およ
びニップル９’付きフランジ１０’を補強層４の外周面
上他端からその表面を滑らすように嵌め込んで行き、長
手方向全体にわたって嵌入、配置したのち、端部リング
８’を嵌入する。

【００３５】また、耐外圧強度の不足する可とう継手、
特に、大口径可とう継手製造の場合には、図５（ａ）に
示すように、コイル状補強線７を２列に構成して、内側
ゴム繊維補強層４の周面上に配置する。この場合、コイ
ル状補強線材７は、上記２列の配列のほか、同図（ｂ）
および（ｃ）に示すように、３列、４列など適宜の複数
条配列構成体を選び使用することができる。

【００３６】図６に示すように、両端の端部リング８、
８’を介して、内側ゴム被覆繊維補強層４の端縁部４
ａ、４ａ’を巻き上げ折り返し重ね、その後に内面ゴム
層２の端縁部２ａ、２ａ’も巻き上げる。

【００３７】次いで、図７に示すように、フランジ１
０、１０’およびコイル状補強線材７を両側へ引き延ば
し、フランジ１０、１０’を端部リング８、８’に密着
させるとともに、コイル状補強線材７の両端部をフラン
ジニップル９、９’に近接させる。

【００３８】その後、図８に示すように、この内側ゴム
被覆繊維補強層４の外周面上に、ゴムシート６をコイル
状補強線材７のピッチ間を埋めるように巻付け、中間ゴ
ム層６をつくる。

【００３９】次に、中間ゴム層６の表面に、外側ゴム被
覆繊維補強層５を内側ゴム被覆繊維補強層４と同じ構成
と方法で形成し、その外側ゴム被覆繊維補強層５の端縁
部をフランジニップル９の外周面に貼りつける。さら
に、この外側ゴム被覆繊維補強層５の表面にゴムシート
を巻き、接合して外面ゴム層３をつくる。

【００４０】このようにして得られた、図８に示すフラ
ンジ１０付きの円筒成形体を、図９に示すように、その
成形体とマンドレル１１との間に空気圧または水圧を加
えながら、押し金具１２により軸方向に圧縮して、コイ
ル状補強線材７間の円筒状胴壁を外周方向に膨らませ
て、円弧状山形に成形する。空気圧または水圧は積層さ
れた各ゴム層を密着させ、かつ両端の押し金具１２によ
る圧縮力を成形体全長にわたって均一にするとともに、
コイル状補強線材７間の成形体胴壁を外周方向に膨らま
せて、円弧状山形を形成させる役割を担うものである。
この圧力は通常１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内で適用
される。上記圧力は得ようとする円弧の径の大きさによ
って決定され、封入圧を高くすると円弧の半径は小さく
なる。また、上記押し金型１２により圧縮してコイル補
強線材間に円弧状山部を形成する場合、一定ピッチのコ
イル補強線材を用いて、その線材間を一定のピッチに形
成したり、または図１２に示すように、端部へ向って漸
減したピッチに成形することもできる。

【００４１】続いて、この円弧状山形の胴壁の外周面を
布ラッピングで締め付けてから、加硫を行った後、マン
ドレル１１と押し金具１２を外して図１の製品を得る。

【００４２】なお、図１１に示すように、コイル状補強
線材７をフランジ１０に固定する方法は、その両端部を
ニップル９の内側断面に突き合わせて接合しても良いし
［（ａ）］、またはニップル９の外周面に重ねて接合し
たり［（ｂ）］、あるいは突き合わせ接合に加えて、ニ
ップル９の外周面の補助カバー１６の内面に重ね接合し
たり［（ｃ）］してもよい。

【００４３】また、図５に示す２列または３列、あるい
はそれ以上の複数配列から構成されるコイル状補強線材
は、大口径、特に６００ｍｍを超える可とう継手に使用
できるほか、両車、特に大型車両の往来頻度の多い軟弱
地盤、あるいは地盤急変部の埋設管に接続される予定の
可とう継手に、口径の大小を問わず、適用して耐外内圧
強度を向上させることができる。

【００４４】

【実施例１】直径２００ｍｍのゴム製バッグ付きマンド
レルに天然ゴムシートを巻きつけ接合して内面ゴム層
（硬度６０°、厚さ６ｍｍ）を形成し、その外周面上に
天然ゴムでトッピング処理した１２６０デニールナイロ
ンすだれ織コードを製品の軸線に対し成形角度５０°で
交互に２プライ積層して内側ゴム被覆繊維層（２層、厚
さ１ｍｍ）を得た。次に、この外周面上の左端部に端部
リング（ＳＳ４００、外径２４０ｍｍ、内径２２０ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍ）を嵌入し、他方右端部から５０ｍｍ
ピッチを有する硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、線径１０ｍ
ｍ、内径２１６ｍｍ、有効巻数１０）とニップル（ＳＴ
Ｋ、外径２２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）付フランジ（２００
ＡＪＩＳ１０Ｋ）との一体構造部品（フランジ外面
間長さ９００ｍｍ）を中央部領域に、続いてもう１つの
端部リングを右端部に順次嵌入して配置した。両端の端
部リングを介して、内側ゴム被覆繊維補強層を折り返し
た後、その上にさらに内面ゴム層も折り上げた。次いで
一体構造部品の両端のフランジを両側へ引き伸ばして、
フランジの締結側面を端部リングに密着させた。そして
硬鋼線コイル線間に中間ゴム層（天然ゴム、厚さ１０ｍ
ｍ）を巻き込んで埋め、さらにその上に内側ゴム被覆繊
維補強層のときと同じ要領で外側ゴム被覆繊維補強層
（天然ゴムトッピング処理１２６０デニールナイロンす
だれコード、２プライ、厚さ１ｍｍ）を形成した。次に
その上に外面ゴム層（天然ゴム、硬度６０°、厚さ３ｍ
ｍ）を巻きつけた後、両端の押し金具をそれぞれ５０ｍ
ｍだけ内側へ押しつけて、上記のようにして得られた積
層成形品を長さ１０００ｍｍに圧縮した。この圧縮と同
時にマドレル内に圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ²の水を封入し
た。そして、この未加硫成形品を全長１０００ｍｍにセ
ットした状態で、加熱加硫（１４５ ℃ × ６０分）
を行った後、マンドレルと押し金具を外して、長さ１０
００ｍｍ、内径２００ｍｍの継手サンプルを得た。

【００４５】

【参考例】実施例１の線形１０ｍｍの単条の硬鋼線コイ
ルを用いて、６００ｍｍの大口径可とう継手を製作した
場合の土圧（外圧）による胴壁のへこみを生ずる事例お
よびさらにその単条コイルの線径を増してへこみを防止
した事例を示す。直径６００ｍｍ、線形１０ｍｍならび
に１４ｍｍのそれぞれ単条の硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、
内径２１６ｍｍ、ピッチ３０ｍｍ、有効巻数２０）を用
いたことおよびピッチ２５ｍｍになるように積層成形体
を圧縮したことを除いては、実施例１と同じ方法で製作
し、長さ１０００ｍｍ、内径６００ｍｍの２種類の大口
径可とう継手サンプルを得た。これらのサンプルを地中
埋設管に接続して、耐外圧試験を行なったところ、線形
１０ｍｍの硬鋼線コイルを有するサンプルは、外圧１ｋ
ｇｆ／ｃｍ²で胴壁がへこみを生じたのに対し、線形１
４ｍｍのものは同じ外圧では胴壁に何ら異状は認められ
なかった。

【００４６】

【実施例２】線形１４ｍｍ単線の１／２断面積を有する
線径１０ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの部分的に溶接して２列
に配列した硬鋼線コイル（ＳＷ−Ｃ、内径２１６ｍｍ、
有効巻数２０）を用いたことを除いては、実施例１と同
じ方法で製作し、長さ１０００ｍｍ、内径６００ｍｍの
大口径可とう継手サンプルを得た。このサンプルを地中
に埋設して、耐外圧試験を行なったことろ、外圧１ｋｇ
ｆ／ｃｍ²で胴壁に何ら異状は認められなかった。しか
し、外圧２ｋｇｆ／ｃｍ²では少しへこみを生じた。

【００４７】

【実施例３】線径１０ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの、部分的
に溶接して３列（最密充填正三角形状）に配列した硬鋼
線コイル（ＳＷ−Ｃ、内径２１６ｍｍ、有効巻数２０）
を用いたことを除いては、実施例１と同じ方法で製作
し、長さ１０００ｍｍ、内径６００ｍｍの大口径可とう
継手サンプルを得た。このサンプルにつぃて同様のテス
トを行なったところ、外圧を２ｋｇｆ／ｃｍ²に増加し
ても胴壁の異状はなかった。

【００４８】本発明の実施例１および本発明による製造
方法を用い口径のみを変化させ得られた継手サンプルの
破断圧力−伸長量、偏心量および変位反力−変位量関係
線図を従来品のそれとともに、図１７および図１８に示
す。図１７および図１８から明らかなように、本発明に
より得られる可とう継手は、従来品と比較して、継手の
機械的強度を示す破断強さおよび変位の追随性能を示す
変位反力に著しい向上がみられた。特に図１７に示す継
手の破断圧力が、従来品に比べ、標準使用領域におい
て、大きく増大したことは大きな変位に耐えるととも
に、その耐用年数に寄与するものと期待される。また、
図１８に示す変位反力曲線の勾配が従来品に比べ小さい
ことは、その差異だけ変位しやすいことを意味する。そ
して実用上では、その分だけ小さい変位荷重で変位する
ことができるから、地盤の変動にそれだけ追随しやすい
特徴をもつ。これらはフランジと可とう部の強固な一体
成形化、及びフランジとコイル状補強線材との強固な一
体構成部品化が顕著に寄与しているものと推測される。

【００４９】また、実施例２から明らかなように、参考
例の線径１４ｍｍ単線の断面積を１／２に減じた鋼線を
２列に配列してコイル状補強線材を構成して使用した場
合には、元の単線と同一の補強効果を示し、その上可と
う継手の肉厚が２ｍｍ薄く、軽量となり、その分だけ変
位反力も低下した。さらに、実施例３は、参考例の線径
１４ｍｍ単線の断面積を１／２に減じた３条の鋼線を正
三角形状に配列して断面二次モ−メントを元の単線の２
倍以上に増大でき、耐外圧強度を倍増できることを示し
た。これらは、コイル状補強鋼線材の２列、または３
列の配列化による断面形状効果および線径の縮小の相乗
作用によるものと推測される。

【００５０】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の可と
う継手によれば、継手の可とう部の内側ゴム被覆繊維補
強層の端縁部を端部リングに巻き上げ折り返してフラン
ジニップル内周面に接合するとともに、内面ゴム層の端
縁部もその表面およびフランジ締結面に接合することに
より、継手の可とう部をフランジに強固に結合させてい
るので、継手を地中埋設管に接続して使用した場合、大
きな地震力によって、継手が偏心、圧縮、伸長、曲げ、
ねじり等の大きな変位を受けてフランジと可とう部との
間に大きな引張荷重が働いても、上記の両者締結機構に
より、フランジと可とう部の結合を維持することがで
き、その結果、従来にみられたフランジから可とう部が
脱離するという事故を有効に防止できるようになった。

【００５１】また、コイル状補強線材を複数条に配列す
るこにより、従来の大口径、あるいは大きな輪圧を受け
る地盤に埋設された小、中口径可とう継手にみられた胴
壁のへこみを防止することができるようになった。特
に、線材の線径の縮小および複数線材の配列構成を断面
二次モ−メントが大きくなるように選択することによ
り、経済的で耐外圧強度に優れた可とう継手を得ること
ができた。

【００５２】さらに、継手の可とう部断面中央部に軸方
向に沿って全長にわたって鋼製コイル状補強線材を配置
し、この線材の両端部をフランジニップル端部に溶接な
どにより接合して継手を導体化したので、迷走電流を遮
断することなく、継手を通過させることができるように
なった。その結果、従来にみられたニップル外周面露出
部（サイドＳＳ部）の電食を有効に防止できた。

【００５３】さらに、この発明の可とう継手の製造方法
においても、コイル状補強線材の両端部に一対のフラン
ジをニップルを介して溶接などにより接合して一体構造
部品としたので、内側ゴム被覆繊維補強層外周面上に嵌
入、配置する作業工数も、従来の３部品嵌入作業に比
べ、一部品の嵌入作業工数で終えることができるなど総
成形工数は従来の製品に比較して１／３程度に短縮する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の可とう継手の構成を示す部分破
断側面図である。（ｂ）２列のコイル状補強線材を有する本発明可とう継
手の構成を示す部分破断断面図である。

【図２】マンドレルに内面ゴム層を形成した状態を示す
部分破断側面図である。

【図３】内面ゴム層に内側ゴム被覆繊維補強シートを巻
回、積層する状態を示す部分破断側面図である。

【図４】（ａ）内側ゴム被覆繊維補強層に端部リング、
ニップル付フランジとコイル状補強線材を配置した状態
を示す部分破断側面図である。（ｂ）単線からなるコイル状補強線材を配置した状態を
示す要部側面図である。

【図５】（ａ）内側ゴム被覆繊維補強層に２列のコイル
状補強線材を配置した状態を示す要部側面図である。（ｂ）コイル状補強線材が３列に配列された構成の例を
示す断面図である。（ｃ）コイル状補強線材が４列に配列された構成の例を
示す断面図である。

【図６】内側ゴム被覆繊維層および内面ゴム層を端部リ
ングに巻き上げて固定した状態を示す部分破断側面図で
ある。

【図７】フランジと端部リングを内側ゴム被覆繊維補強
層と内面ゴム層で固定した状態を示す要部断面図であ
る。

【図８】コイル状補強線材間に中間ゴム層、その上に外
側ゴム被覆繊維補強層、外面ゴム層を形成し、ニップル
に固定した要部断面図である。

【図９】積層成形体を圧縮して胴壁を膨らませた状態を
示す胴壁要部断面図である。

【図１０】端部リングが内側ゴム被覆繊維補強層と内面
ゴム層で固定された状態を示す要部断面図である。

【図１１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）コイル状補強
線材をフランジに固定する方法を例示した要部断面図で
ある。

【図１２】端部に向ってピッチを漸減させたコイル状補
強線材を有する本発明可とう継手の要部断面図である。

【図１３】（ａ）中央部胴壁に流通孔を有するマンドレ
ルの構造を示す縦断面図である。（ｂ）マンドレルの胴体外面と側面を弾性材シート製バ
ックで覆った場合を示す縦断面図である。

【図１４】（ａ）および（ｂ）従来の可とう継手を示
す要部断面図である。

【図１５】別の従来の可とう継手を示す要部断面図であ
る。

【図１６】（ａ）および（ｂ）従来の可とう継手が外
圧によりへこみを２箇所および３箇所生じた状態を示す
断面図である。

【図１７】本発明で得られた可とう継手の破断圧力−伸
長量、偏心量の関係線図を従来品のそれと比較した図で
ある。

【図１８】本発明で得られた可とう継手の変位反力−変
位量の関係線図を従来品のそれと比較した図である。

【図１９】埋設可とう継手の圧縮、伸長、偏心と曲げの
変位特性の考え方を示す図である。

【符号の説明】

１本発明の可とう継手２内面ゴム層、２ａ、２ａ’内面ゴム層の端縁部３外面ゴム層４内側ゴム被覆繊維補強層、４ａ、４ａ’内側ゴム被
覆繊維補強層の端縁部５外側ゴム被覆繊維補強層６中間ゴム層７コイル状補強線材８、８’ 端部リング９、９’ ニップル１０、１０’ フランジ１１マンドレル１２トッピング処理繊維コード１３繊維方向１４流通孔１５弾性シート製バッグ１６補助カバー１７ゴムランニング１８へこみ１９へこみで生ずる葉Ａ本発明実施例可とう継手Ｂ従来技術によるストレート型可とう継手Ｃ従来技術による複数山型可とう継手Ｌフランジからのニップル長さＰピッチＷ外力ｌフランジからの可とう部長さ δ 変位量 θ 変位角度 φ 成形角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山脇清子大阪市西区江戸堀１丁目17番18号東洋ゴム工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内外面ゴム層間にコイル状補強線材お
よび内外側ゴム被覆繊維補強層が設けられて形成された
円筒状胴壁がコイル状補強線材間で外周方向に膨らんだ
形状を有する埋設可とう継手において、前記内側ゴム被
覆繊維補強層の両端部外周面上にフランジをコイル状補
強線材に近接して配置し、該フランジ締結面側外周面上
に端部リングを設け、該フランジおよび端部リングに内
側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部を一体的に
接着・成形したことを特徴とするフランジと一体成形さ
れた鋼製コイル補強埋設可とう継手。
【請求項２】フランジがコイル状補強線材と接合され
ている請求項１記載のフランジと一体成形された鋼製コ
イル補強埋設可とう継手。
【請求項３】マンドレルに内面ゴム層および内側ゴ
ム被覆繊維補強層を積層し、該内側ゴム被覆繊維補強層
の両端部外周面上にフランジを中央部領域外周面上のコ
イル状補強線材に近接して配置し、該フランジの締結面
側外周面上に端部リングを設け、該フランジおよび端部
リングに内側ゴム被覆繊維補強層と内面ゴム層の端縁部
を一体的に接着・成形し、該コイル状補強線材のピッチ
間を埋めるための中間ゴム層、外側ゴム被覆繊維補強層
および外面ゴム層を設けてフランジ付円筒状成形体を形
成した後、該成形体とマンドレルの間に空気圧または水
圧を加えながら、該成形体を軸方向に圧縮して、コイル
状補強線材間の円筒状胴壁を外周方向に膨らませ、さら
に加硫することを特徴とするフランジと一体成形された
鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方法。
【請求項４】フランジをコイル状補強線材に接合する
請求項３記載のフランジと一体成形された鋼製コイル補
強埋設可とう継手の製造方法。
【請求項５】マンドレルがその中央部胴壁に水また
は空気の流通孔を有する請求項３または請求項４記載の
フランジと一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継
手の製造方法。
【請求項６】請求項５記載のマンドレルがその胴壁外
周面上および両端側面上を弾性材シート製バッグで気密
に密封されて、該胴壁中央部の流通孔から流出される水
または空気により前記バッグが外周方向に膨らむことを
特徴とする請求項３または請求項４記載のフランジと一
体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造方
法。
【請求項７】コイル状補強線材が２列または３列の条数
から構成される請求項１ないし請求項２記載のフランジ
と一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手。
【請求項８】コイル状補強線材が２列または３列の条数
から構成される請求項３ないし請求項４記載のフランジ
と一体成形された鋼製コイル補強埋設可とう継手の製造
方法。