JP2013221586A - 管継手 - Google Patents

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智史 井上
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Abstract

【課題】圧力損失が少なく、かつ、確実なパイプ引抜力を発揮できる管継手を提供する。
【解決手段】パイプ挿入用内筒部1及び、該内筒部1を外周側から包囲して、外方開口状円筒型空間部2を形成する、包囲筒部3を有する継手本体4を備えた管継手のシール溝を省略して、挿入されるパイプPの外周面に接するシール14を設ける。そして、管継手の奥部には、奥部仮抜止め機構Kを備え、開口部近くには、本抜止め機構Zを備える構成とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、管継手に関する。
従来から本発明者は多くの管継手について提案してきた。例えば、図15に示すような構造の管継手について特許出願している(特許文献1参照)。
即ち、図15に示した管継手は、被接続用のパイプ31の端部に挿入される挿入筒部33を有する継手本体32と、上記挿入筒部33の凹周溝37に装着されるシール部材34と、上記挿入筒部33に外嵌された上記パイプ31の端部を弾発的な締付力で締付けるためのスリット51付きの締付環体35と、該締付環体35の弾発力に抗して該締付環体35を拡径するように上記スリット51の端部に離脱可能に挾持されて、挿入される上記パイプ31の先端部に当接して離脱する拡径片36と、上記挿入筒部33に外嵌された上記パイプ31の外周面に抜け止め状態に内周側が掛止する抜け止めリング38と、を具備した構造の管継手を提案し、現在、配管工事にて好評を博している。
特許第3411546号公報
上述の図15に例示したような従来の管継手は、強力な弾発力にて締付ける締付環体35、及び、(多数の歯部42を有する)抜け止めリング38によって、極めて安定した強力なパイプ引抜力を発揮可能であり、しかも、挿入筒部33に設けたシール部材34によって安定した密封性能を発揮できる利点がある。
しかしながら、挿入筒部33の流路孔39の内径寸法dが、挿入筒部33の外周面に凹周溝37を設ける必要があったため、極めて小さく設定せざるを得なかった。例えば、パイプ31の内径寸法Dに比較して、流路孔39の上記内径寸法dは約60%〜65%程度であり、従って、パイプ31の流路断面積の約40%と流路孔39の断面積が小さいという問題があった。これに伴って、配管を流れる流体(水や湯等)の通過抵抗が過大となるという問題があった。
従来から、挿入筒部33において、凹周溝37を省略して、パイプ31の外周面31Aに圧接するようにOリングを設ける構造も提案されてはいるが、しかしながら、パイプ31を管継手へ挿入する際に、図15に示した抜け止めリング38の歯部42等によって外周面31Aに多数の筋(傷)が生じてしまって、外周面31Aと上記Oリングとの間から外部流体漏洩を発生する虞がある。
そこで、本発明は、従来のこのような問題を解決して、挿入筒部からシール材(シール用凹周溝)を省略して、流体通過抵抗(圧力損失)を減少した管継手を提供することを、第1の目的とし、かつ、被接続パイプの挿入の際の引掻傷の発生を防いで、密封性能が安定して良好な管継手の提供を第2の目的とし、さらに、高圧作用時には強力な耐引抜力を発揮すると共に、パイプの振動や小さな外力に伴っての極微小寸法の引抜けの蓄積によるパイプ引抜けをも、確実に阻止可能な管継手の提供を第3の目的とする。
そこで、本発明は、シール溝を省略したパイプ挿入用内筒部、及び、該内筒部を外周側から包囲して外方開口状円筒型空間部を形成する包囲筒部を、有する継手本体部を備えた管継手であって;上記空間部の奥部に配設されて該奥部へ挿入されてきた被接続パイプの外周面先端に止着して抜止めする奥部仮抜止め機構と;上記空間部の開口部近傍に配設されてパイプを強力に抜止めする本抜止め機構と;上記仮抜止め機構と上記本抜止め機構との間に介在するように上記空間部の中間部に配設される、内周シールと外周シールを備えた円環状ピストンとを、具備し;該円環状ピストンは流体圧力を受圧した際、及び/又は、上記奥部仮抜止め機構の引抜方向移動を受けた際、上記本抜止め機構を作動させるように構成したものである。
また、上記本抜止め機構は、上記包囲筒部に形成された先端開口側へ縮径するテーパ状内周面と、パイプの挿入の際にはパイプ外周面に対して非接触であって、かつ、上記円環状ピストンの引抜方向移動に伴って上記テーパ状内周面に摺接しつつ縮径する食い込み爪付きの抜止めリングと、から成る。
また、軸心直交状円環板部と、該円環板部の内周端縁からラジアル内方かつ奥部方向に折曲形成された傾斜板部とを、有すると共に、挿入されたパイプの外周面先端に常時接触して、パイプの引抜方向移動に伴って食い込む多数の係止爪を上記傾斜板部の内周端縁に形成した係止リング体をもって、上記奥部仮抜止め機構を構成した。
また、スリット付きのC型弾発部材から成る締付環体と、該締付環体の弾発力に抗して該締付環体を拡径するように上記スリットに離脱可能に差し込まれて挾持されると共に挿入されるパイプの先端部に当接して離脱する拡径チップとをもって、上記奥部仮抜止め機構を構成した。
本発明によれば、管継手(の流路孔)を通過する流体の圧力損失を低減できる。かつ、円環状ピストンによって、パイプ外周面における密封性能を良好に維持でき、特に、パイプ挿入の際にパイプ外周面に引掻傷が管継手の奥部にのみ―――パイプ最先端域にのみ―――発生させて、ピストンの密封位置では、パイプ外周面を平滑に保って、優れた密封性能を発揮する。
さらに、パイプに小さな引抜外力や振動が作用したとしても、奥部仮抜止め機構が有効に働いて、極微小寸法の引抜け蓄積に伴う引抜けを防止できる。しかも、大きな引抜力が作用した際(即ち、機械的引抜外力や、高い流体圧力の受圧による引抜力が作用した際)、ピストンを介して、本抜止め機構を作動させて、強力な耐引抜力を発揮できる。
本発明の実施の一形態を示すパイプの挿入前の状態の断面図である。 パイプを挿入した状態の断面図である。 奥部仮抜止め機構が作動した状態を示す説明図である。 本抜止め機構の作動した状態を示す説明図である。 係止リング体の一例を示した斜視図である。 本抜止め機構に用いられる抜止めリングの一つの例を示した斜視図である。 本抜止め機構に用いられる抜止めリングの他の例を示した斜視図である。 本発明の他の実施の形態を示すパイプ挿入前の状態の断面図である。 弾発線材から成る締付環体の一例を示す図であって、(A)は拡径状態を示す正面図、(B)は縮径状態を示す正面図、(C)は(B)の正面図におけるC−C断面図である。 拡径チップの一例を示す図であって、(A)は正面図、(B)は左側面図、(C)は右側面図、(D)は平面図である。 拡径チップが挾持されたユニット状態を示す正面図である。 パイプを挿入した直後の状態を示した断面図である。 奥部仮抜止め機構が作動した状態を示す説明図である。 本抜止め機構が作動した状態を示す説明図である。 従来例を示した断面図である。
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図1〜図7に示す本発明の実施の一形態に於て、Pは、被接続パイプであって、材質は、架橋ポリエチレン(架橋PE),ポリブデン,Cu管,Al管等であり、本発明に係る管継手10は、シール溝を省略した―――図15に示した従来の凹周溝37を省略した―――パイプ挿入用内筒部1と、この内筒部1を外周側から包囲して外方開口状円筒型空間部2を形成する包囲筒部3を、有する継手本体部4を、備えている。
この継手本体部4は、軸心L4 に沿って貫通した流路孔5を有する。雄ネジ6を有するネジ筒部7と、中間筒部8と、上記空間部2の奥部及び中間部を形成する大径筒部9と、上記パイプ挿入内筒部1とを、プラスチック又は金属にて、一体成形したボディ部11と、このボディ部11の大径筒部9の先端に、熱融着,機械的強制嵌着,接着等にて固着されて、上記空間部2の開口端部を形成する外筒体12とをもって、構成される。
即ち、本発明に於て、継手本体部4とは、ボディ部11と外筒体12をもって構成される。また、包囲筒部3は、大径筒部9と、外筒体12をもって構成されている。
そして、包囲筒部3と内筒部1によって形成された外方開口状円筒型空間部2の奥部には、(図1から)図2及び図3に示すように、空間部2の奥部へ矢印E方向に挿入されてきたパイプPの外周面先端13に止着して抜止めする奥部仮抜止め機構Kを、備えている。
さらに、上記空間部2の開口部近傍には、パイプPを強力に抜止めする(本格的抜止め作用を行う)本抜止め機構Zを、備える。
ここで、「強力に抜止めする」とは、上記奥部仮抜止め機構Kの耐抜止力に比較して、その2倍以上の耐抜止力をもって抜止めすることを言うものと、定義する。
また、奥部仮抜止め機構Kと本抜止め機構Zとの間に介在するように円筒型空間部2の(軸心L4 方向の)中間部に配設される円環状ピストン15を、具備している。このピストン15は、Oリングから成る内周シール14と、Oリングから成る外周シール16を備えている。
図例では、ピストン15のピストン本体15Aは、奥部内径隅部を横断面矩形に切欠いた形状の第1シール溝21を有し、この第1シール溝21を奥部から閉じる平ワッシャ状の円環平板17によって、ラジアル内方向へ開口するシール溝を形成している。平ワッシャ状の円環平板17を介して、ピストン本体15Aは、後述する奥部仮抜止め機構Kの係止リング体29に、対面して、係止リング体29からの力を受けることを可能としている。この第1シール溝21内の内周シール14は、挿入されたパイプPの外周面に密に圧接して、密封作用をなす。
また、ピストン本体15Aの外周面を横断面矩形に切欠いた形状の第2シール溝22を有し、この第2シール溝22内の外周シール16は、大径筒部9の内周面9Aに密に圧接して、密封作用をなす。
また、ピストン本体15Aは、開口側端外周角部を切欠いた形状として、開口方向へ突出する円筒型突部19を有している。
ところで、図1〜図7に於て、本抜止め機構Zは、包囲筒部3の外筒体12に形成された先端開口側へ縮径するテーパ状内周面20と、パイプPの挿入の際には、(図1と図2に示すように)パイプ外周面に非接触であって、かつ、円環状ピストン15の(図3又は図4に示した)引抜方向移動Xに伴って、テーパ状内周面20に摺接しつつ縮径する食い込み爪24付の抜止めリング23と、から成る。
図6に示す抜止めリング23は、2本の食い込み爪24,24を内周面に有し、かつ、円周1箇所にカット部25を有するC型円環リング状である。そして、図1〜図4と合わせて見れば明らかなように、開口側へ縮径するテーパ面26を外周に有し、テーパ状内周面20に摺動可能として圧接して、食い込み爪24が、パイプPの外周面に食い込んで、パイプPの引抜けを阻止する。
また、図7に示した抜止めリング23の形状とするも、自由であって、この図7の図例では、図16のカット部25が省略されて、代りに、交互にアキシャル方向にスリット部27を切欠形成し、もって、縮径・拡径自在な弾発性を付与した形状である。
次に、図1〜図5に基づいて、奥部仮抜止め機構Kについて説明すれば、(図5のように)多数の係止爪28を有する係止リング体29をもって、構成している。さらに詳しく説明すれば、軸心L4 に直交する円環板部30と、この円環板部30の内周端縁からラジアル内方かつ奥部方向に折曲形成された傾斜板部40とを、有すると共に、(図2〜図4に示すように、)挿入されたパイプPの外周面先端13に常時接触して、パイプPの引抜方向移動Xに伴って食い込む多数の係止爪28を上記傾斜板部40の内周端縁に形成した係止リング体29をもって、奥部仮抜止め機構Kを構成している。
次に、図8〜図14に示した他の実施形態について説明する。図1〜図7で述べた実施の形態と相違する構成から説明すれば、奥部仮抜止め機構Kが、スリット(カット部)41付きのC型弾発部材から成る締付環体43と、この締付環体43の縮径方向の弾発力に抗して締付環体43を(図9(B)から(A)のように)拡径するように、スリット41に離脱可能に差し込まれて(図11のように)挾持される拡径チップ44とをもって、奥部仮抜止め機構Kを構成する。
図8から図12に示したように、矢印E方向から挿入されるパイプPの先端部に当接して、拡径チップ44がスリット(カット部)41から奥部側へ離脱すると、図11(図9(A))から、図9(B)のように縮径しようとして、図12,図13,図14に示す如く、パイプPの外周面先端13に対して、締付環体43はその弾発的付勢力によって弾発的に強く締付けて、パイプPと一体化する。
しかも、図8〜図14に示す実施の形態では、締付環体43が断面円形のバネ鋼等の線材から成り、(図9に示す如く)内周縁に沿って、略三角形状小切欠部45を形成することで、パイプPの外周面に対して強い面圧力にて圧接し、乃至、食い込む(図12,図13参照)ための係止爪部46を形成している。さらに、図10に例示した拡径チップ44を、安定した姿勢と位置に、スリット41内に保持するための小切欠部47,47を、スリット41を形成する線材端面の内周端角部に、形成している。
図8〜図14の上述した構成の他の構成は、主として図1〜図7と同様であって、同一符号は同様の構成を示す。特に、ピストン15や本抜止め機構Zは図1〜図7と同様である。
次に、図1〜図7、及び、図8〜図14の両実施の形態に於て、構成の追加説明と、作用についての説明をすると、上記円環状ピストン15は、図4と図14に示す如く流体圧力pを受圧した際、円筒型空間部2内を、(軸心L4 に沿って)外方向へ移動して、円筒型突部19が矢印Fのように抜止めリング23の内端面を強く押圧し、本抜止め機構Zを作動させる。つまり、矢印Gで示すように、本抜止め機構Zの抜止めリング23を縮径させつつ食い込み爪24を、パイプPの外周面に食い込ませて、強力に抜止めする。そのとき、テーパ面26とテーパ状内周面20の摺動圧接によって(いわばクサビ作用によって)、強力なラジアル内方向の矢印Gにて示す縮径力が、食い込み爪24に働く。
また、流体圧力pが全く零の場合、あるいは、低い圧力値である場合について説明すれば、円環状ピストン15が本抜止め機構Zの抜止めリング23を(軸心L4 に沿って外方向へ)押圧する力は、零か、微小である。そのため、奥部仮抜止め機構Kが存在しないと仮定すれば、パイプPは小さな引抜力でもって引抜かれてゆく。特に、抜止めリング23の食い込み爪24が、図1,図2;図8,図12の状態では、パイプPの外周面に非接触乃至極軽微接触状態であるので、小さな引抜力でもパイプPは引抜かれてゆく。さらに、一度に引抜かれる場合と、微小なストロークの蓄積をもって長い使用期間の後に、パイプ引抜きが生ずる場合がある。
しかしながら、本発明では、空間部2の奥部へ挿入されてきたパイプPの外周面先端13に止着して抜止めする奥部仮抜止め機構Kを、具備することによって、流体圧力pが
零か低圧である場合のパイプ引抜けを、確実に防止できる。
その作用を説明すれば、図1に於て、矢印E方向にパイプPが管継手10内へ挿入されて、円筒型空間部2の奥部に設けられた奥部仮抜止め機構Kの係止リング体29の係止爪28が外周面先端13に弾発的に圧接して図2の状態となり、その後は、小さな引抜力をもってパイプPが引抜方向移動Xを行おうとしても、上記係止爪28によって、阻止できる。しかも、それよりも大きい引抜力が(機械的に)パイプPに作用したときには、図3に示すように、係止リング体29の係止爪28は、矢印Hのように起立しつつパイプPの外周面に食い込んで、パイプPの引抜方向移動Xをピストン15に伝達して、矢印J,Nのように抜止めリング23を押圧し、これに伴って、抜止めリング23は、そのテーパ面26がテーパ状内周面20に摺動圧接しつつ縮径して、矢印G´のように、食い込み爪24をパイプPの外周面に食い込ませて、引抜けを確実に阻止できる。
このように、奥部仮抜止め機構Kの引抜方向移動Xを受けた際にも、本抜止め機構Zを作動させて、(機械的)引抜けを防止できる。
勿論、上述した図4の流体圧力pを受圧した際に、同時に、図3にて説明した(機械的)引抜力が作用した場合には、本抜止め機構Zは、テーパ面26とテーパ状内周面20の摺動圧接によって(クサビ作用によって)一層強力な矢印G,G´方向のラジアル内方向への縮径力が食い込み爪24に働いて、一層強固にパイプ引抜けを阻止可能である。
次に、図8〜図14に示した他の実施形態の作用を説明すれば、図8に於て、矢印E方向にパイプPが管継手10内へ挿入されてくると、円筒型空間部2の奥部に設けられた奥部仮抜止め機構Kの拡径チップ44にパイプ先端が衝突(当接)して締付環体43から、図12に示すように離脱する。なお、このとき、カチッという音が聴こえるので、奥までパイプPが挿入されたことを作業者は確認できる。この離脱によって、図12の締付環体43はパイプ外周面先端13に弾発的に圧接して(乃至係止爪部46が食い込んで)図12の状態となり、その後は、図13に示したように、小さな引抜力をもってパイプPが引抜方向移動Xを行おうとしても、上記締付環体43によって、阻止できる。しかも、それよりも大きい引抜力が(機械的に)パイプPに作用したときには、(図13に示すように、)締付環体43はそれ自体の弾発付勢力によってパイプ外周面を強く締付けて固定されており、パイプPの引抜方向移動Xを(円環平板17を介して)ピストン15に伝達して、矢印Nのように抜止めリング23を押圧し、これに伴って、抜止めリング23は、そのテーパ面26がテーパ状内周面20に摺動圧接しつつ縮径して、矢印G´のように、食い込み爪24をパイプPの外周面に食い込ませて、引抜けを確実に阻止できる。
このように、奥部仮抜止め機構Kの引抜方向移動Xを受けた際にも、本抜止め機構Zを作動させて、(機械的)引抜けを防止できる。
勿論、上述した図14の流体圧力pを受圧した際に、同時に、図13にて説明した(機械的)引抜力が作用した場合には、本抜止め機構Zは、テーパ面26とテーパ状内周面20の摺動圧接によって(クサビ作用によって)一層強力な矢印G,G´方向のラジアル内方向への合計縮径力が食い込み爪24に働いて、一層強固にパイプ引抜けを阻止可能である。
なお、本発明は上述した図示の実施の形態に限らず、その要旨を変更しない範囲で設計変更可能であって、円環平板(ワッシャ)17を省略しても良い場合があり、あるいは、第1シール溝21をラジアル内方向へのみ開口する凹溝としても自由である。即ち、円環平板17を省略して、ピストン15に第1シール溝21をラジアル内方向へ開口状に凹設してもよい。また、シール14,16は、Oリング以外のシールとして角リングやUパッキン等としたり、あるいは、ピストン15に焼付や一体成型したシールとするも自由である。また、本抜止め機構Zの抜止めリング23の横断面形状は、変形自由であり、食い込み爪24の数を増減したり、あるいは、弾性変形する薄肉形状を一部乃至全体に利用しても良い。
なお、本発明の内筒部1の内径寸法dは、被接続パイプPの内径寸法Dの約77%〜90%とすることができる。即ち、パイプ1の流路断面積の約60%〜80%として、流路孔5の断面積が大きく、流体の通過抵抗(圧力損失)が著しく低減できる。
本発明は、以上述べたように、シール溝を省略したパイプ挿入用内筒部1、及び、該内筒部1を外周側から包囲して外方開口状円筒型空間部2を形成する包囲筒部3を、有する継手本体部4を備えた管継手であって;上記空間部2の奥部に配設されて該奥部へ挿入されてきた被接続パイプPの外周面先端13に止着して抜止めする奥部仮抜止め機構Kと;上記空間部2の開口部近傍に配設されてパイプPを強力に抜止めする本抜止め機構Zと;上記仮抜止め機構Kと上記本抜止め機構Zとの間に介在するように上記空間部2の中間部に配設される、内周シール14と外周シール16を備えた円環状ピストン15とを、具備し;該円環状ピストン15は流体圧力pを受圧した際、及び/又は、上記奥部仮抜止め機構Kの引抜方向移動Xを受けた際、上記本抜止め機構Zを作動させるように構成したので、パイプ挿入内筒部1からシールが省略できて、流路孔5の断面積を著しく増加可能となって、圧力損失を低減できる。かつ、管継手奥部に奥部仮抜止め機構Kを有することで、パイプPの外周面に引掻傷が発生せず、ピストン15の内周シール14等によるシール性(密封性能)が安定して良好となる。しかも、奥部仮抜止め機構Kは、パイプPの振動や小さな引抜力に伴って、長期使用中に極微小な引抜けの蓄積に伴うパイプ引抜けを、防止できる。かつ、流体圧力が高かった際や、強力なパイプ引抜力が機械的に作用した際には、本抜止め機構Zによる強力な耐引抜力を発揮できて、確実なパイプ引抜事故防止を図り得る。
1 パイプ挿入内筒部
2 円筒型空間部
3 包囲筒部
4 継手本体
12 外筒体
13 外周面先端
14 内周シール
15 ピストン
16 外周シール
20 テーパ状内周面
23 抜止めリング
24 食い込み爪
28 係止爪
29 係止リング体
30 円環板部
40 傾斜板部
41 スリット(カット部)
43 締付環体
44 拡径チップ
P 被接続パイプ
p 流体圧力
X 引抜方向移動
K 奥部仮抜止め機構
Z 本抜止め機構

Claims (4)

  1. シール溝を省略したパイプ挿入用内筒部(1)、及び、該内筒部(1)を外周側から包囲して外方開口状円筒型空間部(2)を形成する包囲筒部(3)を、有する継手本体部(4)を備えた管継手であって、
    上記空間部(2)の奥部に配設されて該奥部へ挿入されてきた被接続パイプ(P)の外周面先端(13)に止着して抜止めする奥部仮抜止め機構(K)と、
    上記空間部(2)の開口部近傍に配設されてパイプ(P)を強力に抜止めする本抜止め機構(Z)と、
    上記仮抜止め機構(K)と上記本抜止め機構(Z)との間に介在するように上記空間部(2)の中間部に配設される、内周シール(14)と外周シール(16)を備えた円環状ピストン(15)とを、具備し、
    該円環状ピストン(15)は流体圧力(p)を受圧した際、及び/又は、上記奥部仮抜止め機構(K)の引抜方向移動(X)を受けた際、上記本抜止め機構(Z)を作動させるように構成したことを特徴とする管継手。
  2. 上記本抜止め機構(Z)は、上記包囲筒部(3)に形成された先端開口側へ縮径するテーパ状内周面(20)と、パイプ(P)の挿入の際にはパイプ外周面に対して非接触であって、かつ、上記円環状ピストン(15)の引抜方向移動(X)に伴って上記テーパ状内周面(20)に摺接しつつ縮径する食い込み爪(24)付きの抜止めリング(23)と、から成る請求項1記載の管継手。
  3. 軸心直交状円環板部(30)と、該円環板部(30)の内周端縁からラジアル内方かつ奥部方向に折曲形成された傾斜板部(40)とを、有すると共に、挿入されたパイプ(P)の外周面先端(13)に常時接触して、パイプ(P)の引抜方向移動(X)に伴って食い込む多数の係止爪(28)を上記傾斜板部(40)の内周端縁に形成した係止リング体(29)をもって、上記奥部仮抜止め機構(K)を構成した請求項1又は2記載の管継手。
  4. スリット(41)付きのC型弾発部材から成る締付環体(43)と、該締付環体(43)の弾発力に抗して該締付環体(43)を拡径するように上記スリット(41)に離脱可能に差し込まれて挾持されると共に挿入されるパイプ(P)の先端部に当接して離脱する拡径チップ(44)とをもって、上記奥部仮抜止め機構(K)を構成した請求項1又は2記載の管継手。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101548111B1 (ko) 2014-10-22 2015-08-27 주식회사 하이스텐 관 연결 소켓
KR101555964B1 (ko) * 2015-02-10 2015-09-25 주식회사 하이스텐 관 연결 소켓
JP2020070870A (ja) * 2018-10-31 2020-05-07 東尾メック株式会社 管継手

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