JP2019065979A - 管継手構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトであって、耐引抜力が大きく、部品点数が少なく、簡単に配管接続作業ができる管継手構造を提供する。【解決手段】継手本体を省略して、第1・第2引寄せ筒体(15)(20)をもって、第1・第2パイプ(P1)(P2)を引寄せて連結する。第1・第2パイプ(P1)(P2)は、先端面(3)から所定軸心寸法(L5)に渡って先端拡径管部(5)が形成されている。そのテーパ状段付部(10)に対して、第1・第2引寄せ筒体(15)(20)の勾配部(11)が当接する。【選択図】図3

Description

本発明は、管継手構造に関する。
従来、パイプとパイプを相互に接続するための管継手構造としては、継手本体の一端 に対して、一方のパイプを接続し、他方のパイプを継手本体の他端に接続する構造であ った(特許文献1及び2参照)。
特開2015−137674号公報 特許第3568906号公報
図17は、特許文献1記載の管継手構造を示し、継手本体40の軸心方向両端の各雄ネジ41,42に袋ナット43,44を螺進して、リテーナ46に保持された係止コーン45を、袋ナット43,44のテーパ状押圧内面でラジアル内方向へ押圧して、第1パイプP1 ・第2パイプP2 を外周面から塑性変形させることにより引抜阻止を行う構造である。
即ち、第1パイプP1 は、継手本体40の左側の雄ネジ41に袋ナット43を螺進することで継手本体40に連結(接続)され、他方の第2パイプP2 は、継手本体40の右側の雄ネジ42に袋ナット44を螺進することで継手本体40に連結(接続)される構造である。要するに、継手本体40を必須として、この継手本体40を介在させて、袋ナット43,44をもって、第1・第2パイプP1 ,P2 を相互接続していた。
また、図18は、特許文献2記載の管継手構造を示し、継手本体40は、テーパ状雌ネジ47付の筒部48,48と、中間部49とから成り、この継手本体40に対して、左右の螺進締付筒体50,50を螺合させている。螺進締付筒体50には、周方向に長孔が複数個貫設され、この長孔に3本の独立小凸条51,51,51を有する連珠状体52が嵌め込まれており、筒部48を矢印T方向に回転させることによって締付筒体50が継手本体40の内方へ螺進して、連珠状体52が自転及び公転しながら、パイプP1 ,P2 の外周面に螺旋状溝54を(塑性変形にて)形成して、連珠状体52がパイプP1 ,P2 の外周面に食い込み状態となり、パイプP1 ,P2 が継手本体40から引抜けないように連結される構造である。
要するに、この図18の場合も、継手本体40を必須として、この継手本体40を介在させて、螺進締付筒体50と連珠状体52をもって、第1・第2パイプP1 ,P2 が、引抜阻止状態で、接続されている。
このように、図17(特許文献1),図18(特許文献2)に記載された管継手構造では、次のような問題点があった。つまり、 (i) 部品点数が多く、構造が複雑で製作が面倒となり、製作費も安くできない点。 (ii) 全体の軸心方向寸法が大きく、管継手構造として容積が大である点。
そこで、本発明は、このような問題点 (i)(ii) を解決して、部品点数が少なく安価であって、製作も容易で、コンパクトな管継手構造を提供することを目的とする。
本発明は、第1パイプと第2パイプを相互に接続する管継手構造に於て;上記第1・第2パイプは、各々、先端面から所定軸心方向寸法に渡って先端拡径管部が形成され;上記先端拡径管部と基本径管部との境界には、テーパ状段付部が形成され;上記第1パイプの上記テーパ状段付部に当接する勾配部を有し、上記第1パイプを第2パイプに接近するアキシャル方向に引寄せる第1引寄せ筒体と;上記第2パイプの上記テーパ状段付部に当接する勾配部を有し、上記第2パイプを第1パイプに接近するアキシャル方向に引寄せる第2引寄せ筒体とを、備え;上記第1引寄せ筒体の外周部と、上記第2引寄せ筒体の内周部との対応部位には、第1・第2パイプを相互に引寄せた引寄状態を保持するための連結保持手段を、具備するものである。
また、上記連結保持手段は、上記第1引寄せ筒体と第2引寄せ筒体の相互のアキシャル方向の接近による嵌合及びラジアル方向小角度回転にて、相互に係止する係止構造を有している。
また、上記連結保持手段は、雄ネジと雌ネジから成るネジ結合である。
また、上記第1引寄せ筒体は、第1・第2パイプ両方の先端拡径管部の外周面に密接するシール材を内装した複数本のシール凹溝を備えている。
また、上記第1引寄せ筒体と第2引寄せ筒体とを、上記連結保持手段によって直接に連結することにより、継手本体が省略されている。
また、接続完了状態において、第1・第2引寄せ筒体に対して、第1パイプ・第2パイプは、上記勾配部とテーパ状段付部との相対的周方向摺動によってパイプ軸心廻りに回転可能に、かつ、上記勾配部とテーパ状段付部との相互圧接によって引抜阻止されるように、構成されている。
本発明の管継手構造によれば、部品点数が極めて少なくできて、かつ、コンパクト化を図り得る。製作も容易でコストダウンも図ることが可能となる。かつ、接続作業も能率良く行い得る。
本発明の実施の一形態を示す接続完了状態の斜視図である。 アキシャル方向から見た一部断面正面図である。 図2の (iii)−(iii) 断面図である。 図2の(iv)−(iv)断面図である。 分解斜視図である。 本発明の接続作業を順次説明する斜視図である。 本発明の次の接続作業を順に説明する斜視図である。 第1引寄せ筒体を相違した方向から見た斜視図である。 第1引寄せ筒体を説明するための図であって、(A)は正面図、(B)は(A)のB−B断面図、(C)は(A)のC−C断面図である。 第2引寄せ筒体を相違した方向から見た斜視図である。 第2引寄せ筒体を示す図であって、(A)は正面図、(B)は側面図、(C)は背面図である。 回転阻止部材を相違した方向から見た斜視図である。 回転阻止部材を説明するための図であって、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は底面図、(D)は左側面図である。 先端拡径管部の形成装置の要部と拡径方法を説明する断面図である。 古くから現在まで実施されているロウ付け作業の説明と、ロウ付けされたパイプ接続部を説明するための断面図である。 本発明の他の2つの実施形態を示す接続完了状態の断面図である。 従来例を示す断面図である。 他の従来例を示す断面図である。
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図3と図4と図6(A)に示すように、相互に接続されるべき第1パイプP1 と第2パイプP2 は、各々、先端面3から所定軸心方向寸法L5 に渡って、先端拡径管部5が形成される。
この先端拡径管部5と、パイプ本来の基本径D0 を有する基本径管部6との境界には、テーパ状段付部10が形成されている。
そして、第1パイプP1 のテーパ状段付部10に当接する勾配部11を有し、第1パイプP1 を第2パイプP2 に接近するアキシャル方向X1 に引寄せる第1引寄せ筒体15を、備えている(図1〜図5参照)。
さらに、第2パイプP2 のテーパ状段付部10に当接する勾配部11を有し、第2パイプP2 を第1パイプP1 に接近するアキシャル方向X2 に引寄せる第2引寄せ筒体20を、備えている(図1〜図5参照)。
そして、上記第1引寄せ筒体15の外周部16と、第2引寄せ筒体20の内周部21との対応部位には、第1・第2パイプP1 ,P2 を相互に引寄せた引寄状態を保持するための連結保持手段Zを、備えている。
具体的には、図1〜図13に示した本発明の実施の一形態にあっては、連結保持手段Zは、第1引寄せ筒体15と第2引寄せ筒体20の相互のアキシャル方向X1 ,X2 の接近による嵌合、及び、ラジアル方向小角度回転M(図7(A)参照)にて、相互に係止する係止構造100 を有している。
この係止構造100 について、以下具体的に説明する。
図8,図9、及び、図5等に示すように、第1引寄せ筒体15の外周部には、第1小凸部31・第2小凸部32から成る4つの突条対を、周方向に90°のピッチをもって配設する。4つの突条対の各間隔部位は、外周部16がそのまま残される。また、各突条対に於て、第1・第2小凸部31,32の間に、係止溝部23が形成される。
図10,図11、及び、図5等に示すように、第2引寄せ筒体20の内周面には、4個の円弧状突条片24が設けられる。
図6(A)の未接続状態から、図6(B)のように、矢印X1 ,X2 方向に、第1・第2引寄せ筒体15,20を相対的に接近させると、第1・第2小凸部31,32と隣りの第1・第2小凸部31,32の間に於て、外周部16に摺接しつつ、円弧状突条片24が突入する。そこで、図6(B)から図7(A)のように、矢印で示す小角度回転Mを第2引寄せ筒体20に(手でもって)加えると、図3の如く、円弧状突条片24が係止溝部23に係止する。
このように、係止溝部23と円弧状突条片24をもって、係止構造100 が構成されている。
つまり、連結保持手段Zは、第1引寄せ筒体15と、第2引寄せ筒体20の相互のアキシャル方向X1 ,X2 の接近による嵌合、及び、ラジアル方向小角度回転にて、相互に係止する4つの係止構造100, 100, 100, 100をもって、構成された場合を図1〜図11の実施形態では示している。
なお、係止構造100 の数は、2個〜6個程度の範囲で、増減(選定)自由である。
次に、図12,図13,及び、図1〜図7に於て、30は、上記係止構造100 においてその係止状態を維持するために、第1・第2引寄せ筒体15,20の相対的回転を阻止する回転阻止部材であり、この回転阻止部材30は、第2引寄せ筒体20の4本の円弧状スリット25に差込まれる脚片30Aを4枚有している。具体的には、一箇所に切れ目33を有するC型リング部34と、このリング部34からアキシャル方向へ突設された(横断面)円弧状の脚片30Aを有する。
各脚片30Aには小爪片30Bが一体に設けられている。第1引寄せ筒体15の第1・第2小凸部31,32の小凸部対と隣りの小凸部対の間の外周面に沿った円弧状空間部35と、第2引寄せ筒体20の円弧状スリット25を、串挿し状となるように、脚片30Aは、差込まれる。
その差込みの最中において、小爪片30Bは、弾性変形して、小爪片30Bを含む脚片30Aの円弧長さ(周方向幅寸法)を減少させるように、小凹部30Cが脚片30Aに切欠状として設けられている。
図7(A)から図7(B)に示すように、脚片30Aが差込まれてゆく際、上述の如く小爪片30Bが小凹部30Cに逃げ込むように弾性変形し、スムーズな差込み作業が可能であると共に、差込み完了状態では、小爪片30Bは弾発的復元力によって小凹部30Cから飛び出して、第2引寄せ筒体20の一部に係止する(図7(B),図1参照)。あるいは、第1引寄せ筒体15の第2小凸部32等に係止させても良い。
図例では、小爪片30Bが4本も存在するので、接続完了状態から、不用意に又は故意に、回転阻止部材30を取外すことは難しく、安全上好ましいといえる。
そして、図3,図4及び図9に示したように、第1引寄せ筒体15は、第1・第2パイプP1 ,P2 両方の先端拡径管部5,5の外周面に密接する(Oリング等の)シール材1,1を内装する2本のシール凹溝2,2が設けられている。
このように、図示の実施形態では、第1引寄せ筒体15は第2引寄せ筒体20よりも、アキシャル方向寸法については十分に大に設定される。このようにすれば、パイプP1 ,P2 に外部から曲げ力が作用した際の曲げ強度・剛性が向上できる。
なお、図4に於て、2点鎖線をもって示すように、短筒体状インサート4を、両先端拡径管部5,5に渡って内装すれば、一層、上記曲げ強度も向上でき、かつ、流体通過抵抗も低減できる。パイプP1 ,P2 と同一パイプ材を輪切り状に切断することで、上記インサート4を製作すると、曲げ強度向上のうえで、かつ、製作費を低減のうえで、望ましい。
次に、本発明について、従来例として図17や図18に示した構成と比較しつつ別の観点から説明すると、図1,図3,図4等からも明らかなように、第1引寄せ筒体15と第2引寄せ筒体20とを、連結保持手段Zによって直接に連結することにより、継手本体を省略して構成されている。
さらに、図3,図4に示した接続完了状態において、第1・第2引寄せ筒体15,20に対して、第1パイプP1 ・第2パイプP2 は、上記勾配部11とテーパ状段付部10との相対的周方向摺動によってパイプ軸心Lp 廻りに回転可能に、かつ、上記勾配部11とテーパ状段付部10との相互圧接によって引抜阻止されるように、構成されている。
次に、図16(A)(B)は、本発明の他の2つの実施形態を示し、図3,図4で説明した実施の形態と相違する点は、以下の通りである。即ち、連結保持手段Zの構成を、雄ネジ37と雌ネジ38から成るネジ結合とした点である。
図16(A)に於て、さらに説明すると、第1引寄せ筒体15は、その外周面に雄ネジ37が設けられ、第2引寄せ筒体20は雌ネジ38を内周面に有する。また、第1・第2引寄せ筒体15,20は、スパナ等の作業工具を懸けるための横断面六角形の外周形状としたり、アキシャル方向に凹溝や凸条を外周面に有する形状とする。また、図16(B)に於ては、第1引寄せ筒体15に雌ネジ38を設け、第2引寄せ筒体20に雄ネジ37を内周面に有する。そして、第1・第2引寄せ筒体15,20は、横断面六角形の外周形状としたり、アキシャル方向に凹溝や凸条を外周面に有する形状とする。
それ以外の構成としては、第1・第2パイプP1 ,P2 のテーパ状段付部10に当接する勾配部11を、第1・第2引寄せ筒体15,20の各々が有する点や、第1引寄せ筒体15が2個のシール凹溝2,2を有し、そこに内装されたOリング等のシール材1,1は、第1・第2パイプP1 ,P2 の先端拡径管部5,5の外周面に圧接して密封作用をなす点は、既述の実施形態と同様である。
また、図16(A)(B)に示した各実施形態が、接続完了状態において、第1・第2引寄せ筒体15,20に対して、第1パイプP1 ・第2パイプP2 は、上記勾配部11とテーパ状段付部10との相対的周方向摺動によってパイプ軸心Lp 廻りに回転可能に、かつ、上記勾配部11とテーパ状段付部10との相互圧接によって引抜阻止されるように、構成されている点は、図1〜図15にて説明した実施の形態と同じである。さらに、図16(A)(B)に示す各実施形態に於ても、継手本体が全く省略されている。
本発明に於ては、先端拡径管部5を各パイプP1 ,P2 に設けることが基本的な一構成要件である。そこで、先端拡径管部5に関して、以下、説明する。
図14に示すように、被加工パイプP0 の先端を分割金型26の孔部26Aに挿入し、4個(又はそれ以上)に分割された横断面扇型の拡径片27をパイプP0 に対して所定深さに挿入する。矢印E方向にテーパ状雄金型28を、分割された拡径片27によって形成されたテーパ状孔部29に、押込めば、図14(A)から(B)のように拡径片27がラジアル外方向Rへ移動し、先端拡径管部5が形成(加工)される。
なお、テーパ状段付部10を形成するために、拡径片27にはテーパ部27Aが設けられ、金型26の孔部26Aには、テーパ部26Bが設けられている。
その後、金型26を拡径方向に分割作動し、加工されたパイプP0 を引抜けば、図3,図4に示すような先端拡径管部5付のパイプP1 ,P2 が製作される。
古くから、図14に示した拡径用手動作業具は、広く知られている。その理由は、図15に示すようなロウ付け管接続63が、古くから、冷媒配管や家庭用給湯(水)配管に使用されているためである。つまり、古くから実施されてきたロウ付け管接続63のために、一方のパイプ61には、図3,図4に示した先端拡径管部5を予め加工する必要があったためである。(なお、他方のパイプ62は加工せずにそのまま拡径管部5に挿入され、相互嵌合面部X5 がロウ付けされる。)
このように、ロウ付けによるパイプ接続作業に広く用いられていた拡径作業工具、及び、それによって簡単に加工可能な先端拡径管部に、本発明者は着眼し、図1〜図7に示したような独自の形状と構造を結合させて、ロウ付け等の熱を用いずに安全に作業ができ、しかも、アキシャル(軸心)方向にも、ラジアル方向にもコンパクトであると共に、パイプ接続作業性についても優れた管継手構造を、ここに提案する。
なお、本発明はその要旨を変更しない限り、上述の実施形態に限定されず、設計変更自由であって、例えば、回転阻止部材30の形状は変更可能であり、各脚片30Aを、中央に係止爪の無い横断面円弧型挿入片部と、その左右に沿った係止爪を先端に有する細杆状やヤリ型杆部とを、もって構成する。あるいは、ラジアル外方(又は内方)へ弾性変形する小引掛爪を脚片30Aに形成する。
本発明の管継手構造が適用できる流体は、冷媒,ガス,空気,水,湯等自由であるが、第1・第2パイプP1 ,P2 は拡径加工が容易な銅,アルミニウム,ステンレス鋼等の金属が好適である。流体が冷媒,ガス,塩素ガスを含む水や湯等の場合には、シール材1の材質は耐腐食性ゴムが望ましい。最近の耐腐食性ゴム材料の進歩はめざましいため、本発明のようにシール材1,1を備えた管継手構造の適用可能流体は、冷媒,腐食性ガス,塩素ガスを含んだ水・湯等にも拡大される可能性が高いといえる。
本発明は、以上詳述したように、第1パイプP1 と第2パイプP2 を相互に接続する管継手構造に於て;上記第1・第2パイプP1 ,P2 は、各々、先端面3から所定軸心方向寸法L5 に渡って先端拡径管部5が形成され;上記先端拡径管部5と基本径管部6との境界には、テーパ状段付部10が形成され;上記第1パイプP1 の上記テーパ状段付部10に当接する勾配部11を有し、上記第1パイプP1 を第2パイプP2 に接近するアキシャル方向X1 に引寄せる第1引寄せ筒体15と;上記第2パイプP2 の上記テーパ状段付部10に当接する勾配部11を有し、上記第2パイプP2 を第1パイプP1 に接近するアキシャル方向X2 に引寄せる第2引寄せ筒体20とを、備え;上記第1引寄せ筒体15の外周部16と、上記第2引寄せ筒体20の内周部21との対応部位には、第1・第2パイプP1 ,P2 を相互に引寄せた引寄状態を保持するための連結保持手段Zを、具備する構成であるので、部品点数が少なく、コンパクトな管継手を安価に提供可能となった。特に、アキシャル方向寸法が従来の継手本体を有する管継手構造に比較して、著しく短縮して、コンパクト化を図り得る。
また、上記連結保持手段Zは、上記第1引寄せ筒体15と、第2引寄せ筒体20の相互のアキシャル方向X1 ,X2 の接近による嵌合及びラジアル方向小角度回転Mにて、相互に係止する係止構造100 を有しているので、作業者の手にて容易かつ迅速に、配管接続作業を行うことができる。特に、高所や狭小空間内での配管接続作業を、能率的に、簡単・迅速に行うことができる。
また、上記連結保持手段Zは、雄ネジ37と雌ネジ38から成るネジ結合であるので、さらに部品点数を減少でき、従来の作業工具にて確実かつ迅速に作業が可能で、耐引抜力も大きい。
また、上記第1引寄せ筒体15は、第1・第2パイプP1 ,P2 両方の先端拡径管部5,5の外周面に密接するシール材1を内装した複数本のシール凹溝2,2を備えている構成であるので、第1・第2パイプP1 ,P2 に曲げ力が作用した場合の耐曲げ剛性が高く、かつ、流体の外部漏洩も生じにくく、密封性能も優れる。
また、上記第1引寄せ筒体15と第2引寄せ筒体20とを、上記連結保持手段Zによって直接に連結することにより、継手本体が省略されているので、アキシャル方向寸法のコンパクト化を達成できる。しかも、第1パイプP1 と第2パイプP2 とを一度に連結(接続)可能であり、作業性は極めて良好である。
また、接続完了状態において、第1・第2引寄せ筒体15,20に対して、第1パイプP1 ・第2パイプP2 は、上記勾配部11とテーパ状段付部10との相対的周方向摺動によってパイプ軸心Lp 廻りに回転可能に、かつ、上記勾配部11とテーパ状段付部10との相互圧接によって引抜阻止されるように、構成されているので、第1・第2パイプP1 ,P2 の他端側から軸心Lp 廻りの回転トルクが伝達されたとしても、巧妙にその回転トルクを勾配部11とテーパ状段付部10にて吸収(遮断)できる。しかも、引抜阻止力も大きく、不意に引抜けることがない。
1 シール材
2 シール凹溝
3 先端面
5 先端拡径管部
6 基本径管部
10 テーパ状段付部
11 勾配部
15 第1引寄せ筒体
16 外周部
20 第2引寄せ筒体
21 内周部
30 回転阻止部材
37 雄ネジ
38 雌ネジ
100 係止構造
0 基本径
1 第1パイプ
2 第2パイプ
5 軸心方向寸法
Lp パイプ軸心
M 小角度回転
1 ,X2 アキシャル方向
Z 連結保持手段

Claims (6)

  1. 第1パイプ(P1 )と第2パイプ(P2 )を相互に接続する管継手構造に於て、
    上記第1・第2パイプ(P1 )(P2 )は、各々、先端面(3)から所定軸心方向寸法(L5 )に渡って先端拡径管部(5)が形成され、
    上記先端拡径管部(5)と基本径管部(6)との境界には、テーパ状段付部(10)が形成され、
    上記第1パイプ(P1 )の上記テーパ状段付部(10)に当接する勾配部(11)を有し、上記第1パイプ(P1 )を第2パイプ(P2 )に接近するアキシャル方向(X1 )に引寄せる第1引寄せ筒体(15)と、
    上記第2パイプ(P2 )の上記テーパ状段付部(10)に当接する勾配部(11)を有し、上記第2パイプ(P2 )を第1パイプ(P1 )に接近するアキシャル方向(X2 )に引寄せる第2引寄せ筒体(20)とを、備え、
    上記第1引寄せ筒体(15)の外周部(16)と、上記第2引寄せ筒体(20)の内周部(21)との対応部位には、第1・第2パイプ(P1 )(P2 )を相互に引寄せた引寄状態を保持するための連結保持手段(Z)を、具備することを特徴とする管継手構造。
  2. 上記連結保持手段(Z)は、上記第1引寄せ筒体(15)と第2引寄せ筒体(20)の相互のアキシャル方向(X1 )(X2 )の接近による嵌合及びラジアル方向小角度回転(M)にて、相互に係止する係止構造(100) を有している請求項1記載の管継手構造。
  3. 上記連結保持手段(Z)は、雄ネジ(37)と雌ネジ(38)から成るネジ結合である請求項1記載の管継手構造。
  4. 上記第1引寄せ筒体(15)は、第1・第2パイプ(P1 )(P2 )両方の先端拡径管部(5)(5)の外周面に密接するシール材(1)を内装した複数本のシール凹溝(2)(2)を備えている請求項1,2又は3記載の管継手構造。
  5. 上記第1引寄せ筒体(15)と第2引寄せ筒体(20)とを、上記連結保持手段(Z)によって直接に連結することにより、継手本体が省略されている請求項1,2,3又は4記載の管継手構造。
  6. 接続完了状態において、第1・第2引寄せ筒体(15)(20)に対して、第1パイプ(P1 )・第2パイプ(P2 )は、上記勾配部(11)とテーパ状段付部(10)との相対的周方向摺動によってパイプ軸心(Lp )廻りに回転可能に、かつ、上記勾配部(11)とテーパ状段付部(10)との相互圧接によって引抜阻止されるように、構成されている請求項1,2,3,4又は5記載の管継手構造。


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