JPS6023596Y2 - 管継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱可塑性合成樹脂製の管体を接続するための
管継手に関し、特に熱可塑性合成樹脂製の筒状体に電熱
線が埋込まれて威る管継手の改良に関する。

熱可塑性合成樹脂たとえばポリエチレン製の管の配管に
おいて管体を接続するには、接続すべき２つの管体の端
部を突合わせておいてヒーターで加熱すれば、両者が一
体的に熱溶着して接続される。

この場合、両管体の端面間には溶着代が必要であるが、
たとえば都市ガスを輸送するために地中に埋設・固定さ
れて動かすことができない管体では、適正な溶着代を取
ることは困難である。

そのため従来では、両管体の端部が挿入される円筒状の
継手本体と、その継手本体の内周面および管体の端部外
周面の間隙に両端からシール部材を挟圧してシールする
ための押輪とを含む金属製の管継手によって接続してい
る。

この管継手によれば両管体の端面間の距離の多少の変動
は許容される。

この管継手の継手本体は金属製であるので、地中におい
ては腐食し易い。

上述の技術的課題を解決する先行技術は、第１図に示さ
れている。

この先行技術では、熱可塑性ｈｔｔｍ脂、たとえばポリ
エチレンから成る筒状体５０の内周面に、電熱線５１が
埋め込まれた管継手５２が用いられる。

電熱線５１は、筒状体５０の軸線方向に沿って螺旋状に
、かつ、電熱線５１外周の一部を筒状体５０から露出さ
せて埋め込まれている。

接続にあたっては、この筒状体５０の両端部に、接続さ
れるべきポリエチレン製管体５３．５４の端部がそれぞ
れ嵌入され、この状態で電熱線５１が電力付勢される。

そうすると電熱線５１の発熱によって、筒状体５０の内
周面と管体５３．５４の外周面とが加熱される。

筒状体５０の全外周にわたって、締付金具（図示せず）
を固定しておくと、筒状体５０が半径方向外方へ熱膨張
することが抑えられる。

そのため筒状体５０の内周面と、管体５３，５４の外周
面とは、相互に圧接して、一体的に熱溶着される。

しかるに螺旋状に埋め込まれている電熱線５１は、筒状
体５０の両膜端部５０ａ、５０ｂにおいて、全周にわた
って位置することができない。

すなわち筒状体５０の両膜端部５０ ａ、 ５０ ｂに
おいては、筒状体５０と管体５３，５４との熱溶着が行
なわれない部分５５．５６が生じることになる。

したがって筒状体５０と管体５３，５４との接続後に、
管体５３．５４に参照符５７．５８で示される曲げモー
メントが作用すると、その熱溶着されていない両膜端部
５０ ａ、 ５０ ｂの前記非溶着部分５５゜５６付
近において応力集中現象が生じ、−これによってクラッ
クが発生するおそれがある。

このクラックの発生は、筒状体５０および管体５３，５
４が、たとえだポリエチレンであって界面活性剤に接触
していると、一層生じやすくなる。

このようにして先行技術では、筒状体５０の両膜端部５
０ａ、５０ｂにおいて、管体５３，５４との熱溶着がさ
れない部分５５．５６が存在することによって、曲げ強
度が劣っていた。

もつと詳しく述べると、第８図１で示されるように曲げ
モーメント５７が作用したとき、非溶着部分５５の基端
５０ａにおいて、応力集中現象により、矢符６０の方向
に筒状体５０と管体５３との溶着部分に沿ってクランク
が伸展していく。

したがって、本考案の目的は、熱可塑性合成樹脂製の筒
状体の内周面に電熱線が埋込まれて成る管継手の曲げ強
度を向上することである。

本考案は、熱可塑性合成樹脂製の筒状体６にその筒状体
６と同心のらせん状に巻回された電熱線１０が埋込まれ
ており、両端に接続されるべき熱可塑性合成樹脂製の管
体１，２が管軸方向に間隔をあけて嵌入され、前記電熱
線１０を電力付勢して発熱させ、前記筒状体６と前記管
体１，２とを熱溶着する管継手において、前記電熱線１
０は前記筒状体６の軸線方向両端延長部分を除いた残余
の部分にのみ埋込まれ、前記筒状体６の前記電熱線１０
が埋込まれていない両端を軸線方向外方に延長して形成
し、この両端延長部分の内周面９と管体１，２の外周面
との間に間隙１６を形成したことを特徴とする管継手で
ある。

第１図は本考案の一実施例の縦断面図であり、第２図は
第１図の■−■線から見た断面図である。

第１図は接続が行われる以前の状態を示す。熱可塑性合
成樹脂たとえばポリエチレンから成る管体１，２は、た
とえば都市ガスなどを輸送するために地中に埋設される
。

これらの管体１，２の端部３，４は、本考案に従う管継
手５によって接続される。

管継手５の筒状体６は熱可塑性合成樹脂たとえばポリエ
チレンから戒る。

筒状体６の外周には、たとえばヒンジ７によって半割状
に開閉自在の締付金具８が取外し自在に嵌められる。

筒状体６の内周面９に後述の如く埋込まれた電熱線１０
には、電源１１および電圧調整装置１２が直列に接続さ
れる。

第３図は管継手５の斜視図である。

電熱線１０は、筒状体６の内周面９の両端から軸線方向
に長さ１１だけ入込んだ中央部の長さ１２を有する埋込
み位置１３にのみ埋込まれる。

しカルで電熱線１０は、その埋込み位置１３の範囲内で
、全周にわたって軸線方向に螺旋状にかつ電熱線１０の
外周の一部を内周面９から露出させて埋込まれる。

この埋込み位置１３の長さ１２は、管体１，２の端部間
の長さｆ３よりも充分に大きく選ばれる。

電熱線１０の両端の引出し線１４．１５は、管体１．２
の外周面と筒状体６の内周面９とのわずかな間隙１６．
１７から両外方にそれぞれ引出される。

電圧調整装置１２によって所定の電圧に調整して、電熱
線１０を電力付勢する。

そうすると電熱線１０は発熱し、長さ１２の範囲内にお
いて管体１．２の外周面と筒状体６の内周面９とが加熱
される。

そのため管体１，２の端部３，４は半径方向外方に向け
て熱膨張する。

筒状体６の外周には締付金具８が嵌められているので、
筒状体６の半径方向外方への熱膨張は抑えられる。

そのため管体１，２の外周面と筒状体６の内周面９とは
強固に圧接される。

しかして管体１，２と筒状体６とは、一体的に熱溶着さ
れる。

筒状体６の軸線方向両端の電熱線１０が埋込まれていな
い部分は、はとんど加熱されない。

したがって筒状体６の内周面９と管体１，２の外周面と
の間隙１６．１７は、軸線方向に長さで１をそれぞれ有
したままであり熱溶着されない。

第４図は、管体１の端部３と筒状体６との熱溶着部１８
付近の拡大断面図である。

接続操作が終了して締付金具８を取外した後、管体１の
端部３と筒状体６との熱溶着部１８に曲げ荷重がかかっ
た場合を想定する。

第４図の矢符１９で示す如く、管体１に曲げモーモント
が作用すると、仮想線１ａで示す如く管体１が筒状体６
の内周面９の端部に支持されて、管体１にかかつている
曲げ荷重の一部は筒状体６によって分担される。

このことを確実にするために、本考案では、筒状体６の
両端の電熱線１０が埋込まれていない両端延長部分の長
さ１１を充分に大きくとっている。

そのため管体１が筒状体６の内周面９の端部に当接する
までの角変位量αを可及的に小さくして、管体１を筒状
体６によって支持させる。

それによって熱容着部１８に応力が集中することが防が
れる。

筒状体６の軸線方向両端の電熱線１０が埋込まれていな
い両端延長部分は、軸線方向外方に延長してあり、この
両端延長部分の内周面９と管体１．２の外周面との間に
は間隙１６が形成される。

間隙１６の半径方向の長さは参照符δで示されている。

したがって第８図２で示されるように、管体１に矢符１
９が示される曲げモーメントが作用したときには管体１
の外周面は筒状体６の軸線方向外方端６２に当接する。

したがって管体１には筒状体６との溶着位置からこの軸
線方向外方端６２との間で角変位量αだけ曲がる。

管体１に大きな曲げモーメント１９が作用したときには
、この管体１は軸線方向外方端６２を支点として角変位
量βだけさらに曲がる。

こうして管体１は二段階に角変位量α、βだけ角変位す
ることになり、管体１に作用する応力が低減される。

これに対して第８図１で示された先行技術では管体５３
に曲げモーメント５７が作用したときには、筒状体５０
の軸方向外方端６３を支点として屈曲し、その角変位量
は第８図２と同じ曲げモーメントが作用したときには、
角変位量は（α＋β）となる。

このようにして管体５３は単一の支点６３の周りに大き
く角変位することになる。

したがって基端５５ａにおける応力集中現象が大きくな
り、き裂が極めて生じ易い。

本考案は、このような先行技術の問題を解決し、応力集
中現象の緩和が図られる。

管体２と筒状体６との熱溶着部においても、上述と同様
にその熱溶着部に応力が集中することが防がれる。

第５図は本考案の他の実施例の縦断面図であり、第１図
〜第４図示の実施例の対応する部分には、同一の参照符
を付す。

この実施例における管継手２６では、筒状体２０におい
て、両管体１゜２の端面間の長さｔ）２の範囲内には電
熱線が埋込まれない。

すなわち電熱線２４．２５は、筒状体２０の軸線に沿っ
て中央寄りであって、かつ筒状体２０と管体１，２とが
重なって嵌合している部分２２．２３に埋込まれている
。

電熱線２４，２５は、筒状体２０の内周面２１の両埋込
み位置２２．２３で、電熱線２４．２５の外周の一部を
筒状体２０の内周面２１から露出させて、後述の如く埋
込まれる。

第６図は管継手２６の斜視図である。

電熱線２４は、折返し点２７を埋込み位置２２の第５図
における左端部に位置させて、円周方向に平行にかつ軸
線方向に沿って螺旋状に埋込まれる。

電熱線２４の引出し線２８．２９は、筒状体２０と管体
１．２との間隙３０から第１図の右方に引出される。

電熱線２５は、折返し点を埋込み位置２３の第５図にお
ける右端部に位置させて、円周方向に平行にかつ軸線方
向に沿って螺旋状に埋込まれる。

電熱線２５の引出し線３１．３２は、筒状体２０と管体
１，２との間隙３３から第１図の左方に引出される。

電熱線２４．２５を電力付勢すると、両埋込み位置２２
，２３において、管体１，２の外周面と筒状体２０の内
周面とが加熱されて、それぞれ一体的に熱溶着される。

このとき筒状体２０と電熱線２４．２５との熱膨張係数
の差によって、筒状体２０内で電熱線２４．２５の外周
に空間が生じることが考えられる。

この実施例では、管体１゜２の端部３，４間の長さで３
の範囲内には電熱線が埋込まれておらず、熱溶着後には
電熱線２４゜２５が管内に露出されない。

そのため電熱線２４．２５の外周に生じた空間が管内と
筒状体２０の外方とにわたって連通ずることはなく、気
密性が優れている。

また、管体１，２の端部３，４間の長さ１３の範囲内に
おいて、筒状体の内周面に電熱線が埋込まれている管継
手では、加熱されて軟かくなった筒状体の内周面に半径
方向外方に向けて電熱線が食込む。

そのため筒状体の内周面に、螺旋状の電熱線に沿う凹溝
が生じることがある。

この場合、筒状体に曲げ荷重などがかかると、その凹溝
に応力が集中されてクラックが発生する恐れがある。

しかるにこの第５図示の実施例では、管体１，２の端部
３，４間に臨む内周面には電熱線が埋込まれていないの
で、前記凹溝が生じることはなく、したがってクラック
が発生する恐れもない。

第９図を参照して、本考案では、電熱線１０が筒状体６
内に、その筒状体６と同心の螺旋状に埋込まれている。

したがって筒状体６と管体１との融着強度の管軸方向の
分布は、管軸を通る一平面内で第９図の上方では、参照
符７１で示されるように、また第９図の下方では参照符
７２で示されるように分布している。

このようにして筒状体６と管体１との融着強度が軸線方
向に均一化されるので、強度が増大される。

本件考案者の実験結果を示す。

前述の実施例において、筒状体６に管体１，２が接続さ
れており、管体１がその管外径の５倍の曲率半径で湾曲
するように曲げモーメント１９が作用し、その雰囲気温
度は５０℃とし、管体１に供給されている内圧は２ｋｑ
／ｃｔＡとしたときにおいて、ガス漏れの発生は見られ
ず、クラックの発生が生じないことが確認された。

これに対して第７図に示された先行技術において同様な
実験を行なったところ、ガス漏れが発生した。

こうして本考案によれば、応力集中が抑制され、クラッ
クの発生が防がれることが確認された。

以上のように本考案によれば、筒状体６にその筒状体と
同心のらせん状に巻回された電熱線１０が埋込まれてお
り、したがって製造が比較的容易である。

しかもこの電熱線１０は、筒状体６の軸線方向中央寄り
のみに、すなわち両端延長部分を除いた残余の部分にの
み埋込まれており、筒状体６の電熱線１０が埋込まれて
いない両端を軸線方向外方に延長し、この両端延長部分
の内周面９と管体１，２の外周面との間に間隙１６を形
成したので、管体１，２に曲げモーメントが作用したと
き、その管体１，２は前記両端延長部分の軸線方向外方
端に当り、二段階に角変位することになる。

したがって応力集中が発生することが抑えられる。

そのため曲げ強度が向上されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の■−■線から見た断面図、第３図は管継手５の斜視図
、第４図は管体１の端部３と管継手５との熱溶着部１８
付近の拡大断面図、第５図は本考案の他の実施例の縦断
面図、第６図は第５図示の管継手２０の斜視図、第７図
は先行技術の縦断面図、第８図は第７図に示された先行
技術と第１図〜第６図に示された本考案の実施例との作
用を説明するための断面図、第９図は上記実施例の溶着
強度の分布を示す断面図である。 １．２・・・・・・管体、３，４・・・・・・端部、５
，２６・・・・・・管継手、６，２０・・・・・・筒状
体、８・・・・・・締付金具、９，２１・・・・・・筒
状体の内周面、１０．．２４゜２５・・・・・・電熱線
、１３，２２．２３・・・・・・電熱線埋込み位置、１
６，１７・・・・・・間隙、１８・・・・・・熱溶着部
、α、β・・・・・・管体１の角変位量、δ・・・・・
・間隙１６の半径方向長さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱可塑性合成樹脂製の筒状体６にその筒状体６と同心の
   らせん状に巻回された電熱線１０が埋込まれており、両
   端に接続されるべき熱可塑性合成樹脂製の管体１，２が
   管軸方向に間隔をあけて嵌入され、前記電熱線１０を電
   力付勢して発熱させ、前記筒状体６と前記管体１，２と
   を熱溶着する管継手において、前記電熱線１０は前記筒
   状体６の軸線方向両端延長部分を除いた残余の部分にの
   み埋込まれ、前記筒状体６の前記電熱線１０が埋込まれ
   ていない両端を軸線方向外方に延長して形成し、この両
   端延長部分の内周面９と管体１゜２の外周面との間に間
   隙１６を形成したことを特徴とする管継手。