JP4098129B2 - 外水圧対応型止水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管体の内面に止水目的で配置される環状体と、環状体を内方から外方へ加圧して管体の内面に固定するための固定板とを有する止水装置であって、特に外水圧に対応する性能を具有する止水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設されている管路は管体を接続して構築されており、管体接続部には漏水を防止するために、環状体と称する接続部材が設けられている。環状体は、ゴムなどの弾性材を管体の内径に合わせたサイズに形成したもので固定板を拡径して環状体を内方から外方へ向けて加圧することによって、管体の内面に固定されている。ところが、管体接続部に外水圧が作用すると、環状体特にその中央部付近が外水圧を受けて、内方へ膨出することにより流断面積が縮小し、内部流を阻害することがある。外水圧対策を講じないでいた場合には、流断面積の縮小だけではなく、環状体が破損する恐れを生ずる。
【０００３】
これに対して、管路の止水に用いる被覆体という特許２５８９１９１号の発明があり、同発明は管内壁に当てがうスリーブを正しい状態に維持し、また機械的強度を効果的に高める手段として、保持具を筒状とすることでスリーブの膨らみを防止しようとするものである。しかし、この発明では管路の継手部の軸線が直線でなければ、２つの筒の中に筒状のものを均等な圧力で装着することはできず、まして継手が不等沈下や地震等で変位した場合は、スリーブの止水効果は激減する、という問題がある。またスリーブの周りから中心に向かう力により生じる変形による流れの障害には着目していない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、環状体を使用する止水装置において、外水圧により環状体が内方へ変形するのを防止することである。また本発明の他の課題は、外水圧対応型止水装置を、特に低損失水頭型として構成することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は管体の内面に止水目的で配置される、弾性材より成る環状体と、環状体を内方から外方へ加圧して管体の内面に固定するための固定板とを有する止水装置とし、外水圧の作用により環状体が内方へ変形するのを防止するために、環状体の一部に肉厚部を形成するとともに、この肉厚部を外水圧抵抗板によって覆い、固定板の拡径による加圧力によって、外水圧抵抗板を、環状体とともに管体の内面に固定する構成を有し、環状体は、肉厚部として中央部に内向きの凸部を有するとともに、凸部の両側に固定板を装着する凹部を有しており、凸部は外水圧に対抗する変形抵抗力を発揮する角部を両側に有しており、外水圧抵抗板は、環状体の凸部を覆う中央の角部と固定板によって固定される角部より外方の両側の部分に及ぶ、管体軸方向の切れ込みを有しており、それによって環状体への密着性を向上させるようにし、環状体は、凹部に固定板を装着して環状体を管体の内面に固定するときに、固定板が凹部に収まって中央の凸部を覆う外水圧抵抗板とほぼ同一の面をなし、かつまた、環状体の流れ方向の両端部は流水の抵抗の少ないベルマウス状の外面形状として低損失水頭型の構成を有しているものとするという手段を講じたものである。
【０００６】
本発明における止水装置は、環状体を管体の内方から外方へ固定板の拡径により加圧して固定するという基本構成を有している。環状体は止水手段として、ゴム又はこれと同効の樹脂材料を用いて型成形されているものであることを必要とする。また、環状体を固定する手段である固定板は鋼板等強靭な材料から成ることが望ましい。さらに、環状体と固定板とは水流の抵抗を小さくするために、管直径に占める厚さが小さくかつ低損失水頭型の構成を有することが望まれ、これにより、内部流への対応性をも具有した止水装置を構成することができる。
【０００７】
本発明の止水装置に使用する環状体には、外水圧が作用して環状体自体を内方へ変形することを防止するために、環状体の一部に肉厚部を形成する。肉厚部は外水圧抵抗板によって覆い、環状体を内方へ加圧しようとする外水圧に対抗せしめるものとする。外水圧抵抗板は、固定板によって環状体とともに管体の内面に固定される。
【０００８】
この肉厚部は環状体の中央部に内向きの凸部として形成するとともに、その両側に、固定板を装着するための凹部を形成することが望ましい。このように構成すると、固定板を凹部に収めて環状体を内方から外方へ拡径加圧するときに、固定板の内面と、中央の凸部を覆う外水圧抵抗板面とがほぼ同一の面をなし、凹凸を作らずに済むので渦の発生が防止される。さらに、環状体の流れ方向の両端部については、ベルマウス状の外面形状を有するものとすると、本発明の止水装置による管体内方への突出量を同等とする各種構造の中で、最も低損失水頭の装置を構成することができる。
【０００９】
外水圧抵抗板は、肉厚部としての凸部を中央に配置し、その両側に凹部を配置する環状体の実施形態に適合するように、凹部を覆う中央部とその両側の凹部に重なる両側部とを有する断面形状とすることができる（図２参照）。この場合、外水圧抵抗板は、固定板で圧接固定する環状体凹部に装着することにより、固定板の拡径時に発生する固定板とゴム製の環状体との摩擦抵抗力が著しく軽減されることに伴い、滑剤などを用いなくとも弾性を有する環状体をほぼ均等に圧縮固定することが可能となる。さらに外水圧抵抗板の上記中央部の角部と、角部よりも外方の両側部分に管体軸方向の切れ込みを形成することができ（図３参照）、それによって環状体への密着性を向上させることができる。
【００１０】
このような外水圧抵抗板は、周方向に複数部材に分割した構成とすることができ、各分割部材の端部を重ねるようにして環状体の内面に当てがい、ジャッキを用いて固定板を拡径し、固定するものとする。全周を複数部材に分割した帯板状の部材を用いる固定板は、本出願人が以前から採用して来た拡径による固定技術を適用することができる。この技術は例えば実公昭６４−６４７４号等に開示されている。なお、本発明の止水装置を管体の接続部に配置適用する場合、管体の内面との間には水膨張性のシール部材を装着し、外水圧遮断のためにさらに万全を期すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係る外水圧対応型止水装置１０の例示であり、本装置１０を管体接続部に適用したもので、１１、１１′は隣接する管体、１２は弾性材としてのゴムより成る環状体を示す。
【００１２】
環状体１２は、管体１１、１１′の内面に接する円環状を基本形状とし、その中央部に内向きの凸部１３を肉厚部として有している。凸部１３は図２に示すように、管体１１、１１′に許容される管体内方への突出量から決められる肉厚と、流れ方向の幅とを有し、環状体１２の剛性を中央部で高めている。凸部１３の両側には固定板１４を装着する凹部１５が設けてあり、凹部壁面には応力集中用の小リブ１６が設けられている。
【００１３】
環状体１２の流れ方向両端部には、低損失水頭のために流水抵抗の少ないベルマウス形状１７が設けられており、ベルマウス形状１７は、管内方の曲率よりも外方の曲率の方が大きいほぼ三日月状の断面形状を有している。またベルマウス形状１７はハンチ部１８を力点として管体内面に先端部１７ａを圧接可能になっている。環状体１２の外面には、管体内面に接する止水突条１９の対が、内面の凹部１５に対応する位置に設けられており、さらに、管体内面の多少の凹凸を補修することなく環状体１２を鋼製固定板１４の拡径圧力により確実に止水するために、水膨張性のシール部材２０を装着している。２１はシール部材装着部を示す。シール部材２０としては水膨張性スポンジを使用することができる。
【００１４】
環状体１２の凸部１３は、外水圧抵抗板２２によって覆われる。外水圧抵抗板２２は凸部１３のみならず凸部の角部１３ａをも覆い、かつ凹部１５の壁面にて固定板１４により圧接固定されるように加工された固定部２４を中央凸部２３の左右に有している。
【００１５】
外水圧抵抗板２２は、環状体１２の凸部１３の角部１３ａを覆って固定部２４へ延びる曲がり部２５を有し、曲がり部２５は管体軸方向の切れ込み２６によって分断され、曲げを容易にして環状体１２への密着性を向上させた構成を有する（図３参照）。切れ込み２６の間隔ｄは狭い方が、外水圧抵抗板２２の変形追従性を高める。このような外水圧抵抗板２２は、周方向に複数部分に分割したものを継ぎ合わせて環状体内面を覆う。図３（ａ）は半周型の外水圧抵抗板２０の例であり、これを２個用いると端部が重なって全周がつながるものである。例示の外水圧抵抗板２２はステンレス鋼板をプレス加工したものであるが、ステンレス金網をプレス加工したものでも、プラスチック製でも良いことは前述のとおりである。
【００１６】
固定板１４は、ジャッキ等を用いた拡径による、外水圧抵抗板２２及び環状体１２の管体内面への固定に耐えるようにステンレス鋼製の頑丈なバンド状のもので、施工の容易性のために周方向に複数部材に分割された数個から成る。図４はその例示であり、一方は３分割の例、他方は４分割の例であるが、分割部材は夫々一定寸ｓ、ｓ′、ｔ、ｔ′を有し、両端に１個ずつの長さ調整部３１、３２を有しており、また分割部材の両端に連結部３３、３４を有している。
【００１７】
固定板１４及びその連結の詳細は図５に示したとおりであり、分割部材同士は端を突き合わせ、連結部３３、３４をボルト３５を締めて連結され（図５（ｆ））、調整孔を多数有する一方の調整部３１と、長孔を有する他方の調整部３２とを重ね環状にして、図外のジャッキ等により固定板１４を十分に拡径し、ボルト３６を締めて接合する。固定板１４の重ね合わせ部の接合（図５（ｄ））は、固定板１４の片方をスロープ加工４０とし、調整部３２の先端部４２の厚みを固定板１４に溶接される端部４３より薄くすることにより、調整部３２を楔形状とし摩擦接合力を向上させ、固定板１４の外力に対するアーチ力を高めている。
【００１８】
固定板１４を拡径することにより、管体１１、１１′の内面目的部に予め配置されている環状体１２及びその凹部１５、１５に配置された外水圧抵抗板２２の固定部２４、２４を管体内面に圧接して固定することができ、同時にシール部材２０、２０も十分に加圧される。図１は仮想線で記載した管体１１、１１′と本装置１０及び本装置１０の凹部１５と外水圧抵抗板２２との間等に、隙間を潰さずに残したまま完成状態を図示しているが、便宜上のことであり全部圧接状態になる。なお、管体１１、１１′の端部間には機能が低下した止水リング２９が挿入されている。なおナット５０は、固定板１４の拡径ジャッキ受台の止め金具として用いる。
【００１９】
このような構成を有する本発明の止水装置１０を装着した管体１１、１１′では、外水圧が環状体１２の外部に加わった場合に、最も影響を受ける中央部に肉厚部として凸部１３が設けてあるため、従来よりも大きい外水圧に対抗することができる上に、環状体１２の内面に外水圧抵抗板２２が設けてあるため、環状体１２が外水圧を受けても内方へ膨出するに到らず、流断面積を縮小させたり内部流を阻害することもない。また、本発明の止水装置１０は凸部１３の突出量を抑制するとともに、環状体両端にベルマウス形状１７を設けていることにより低損失水頭型として構成されており、管体を流れる内部流に及ぼす影響が最少限度となる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成されているので、環状体を使用する止水装置において、外水圧が作用しても環状体を変形させることがなく、内部流を阻害する恐れがないとともに、低損失水頭型として機能するので管体内に設置する止水装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外水圧対応型止水装置の実施形態を示す部分断面図。
【図２】同じく要部を拡大して示した分解断面図。
【図３】（ａ）本発明に適用する外水圧抵抗板を丸めた状態の斜視図。
（ｂ）同じく拡げた状態の斜視図。
【図４】固定板２種を示す平面図。
【図５】（ａ）固定板の分割部材の一部を示す平面図。
（ｂ）同上の側面図。
（ｃ）同じく長さ調整部の平面図。
（ｄ）同じく長さ調整部における接合状態を示す断面図。
（ｅ）同じく連結部の平面図。
（ｆ）同じく連結部における接合状態を示す断面図。
【符号の説明】
１０ 外水圧対応型止水装置
１１、１１′ 管体
１２ 環状体
１３ 肉厚部としての凸部
１４ 固定板
１５ 凹部
２０ シール部材
２２ 外水圧抵抗板
２３ 中央凸部
２４ 固定部
２５ 曲がり部
２６ 切り込み

Claims (4)

1. 管体の内面に止水目的で配置される、弾性材より成る環状体と、環状体を内方から外方へ加圧して管体の内面に固定するための固定板とを有する止水装置であって、外水圧の作用により環状体が内方へ変形するのを防止するために、環状体の一部に肉厚部を形成するとともに、この肉厚部を外水圧抵抗板によって覆い、固定板の拡径による加圧力によって、外水圧抵抗板を、環状体とともに管体の内面に固定する構成を有し、環状体は、肉厚部として中央部に内向きの凸部を有するとともに、凸部の両側に固定板を装着する凹部を有しており、凸部は外水圧に対抗する変形抵抗力を発揮する角部を両側に有しており、外水圧抵抗板は、環状体の凸部を覆う中央の角部と固定板によって固定される角部より外方の両側の部分に及ぶ、管体軸方向の切れ込みを有しており、それによって環状体への密着性を向上させるようにし、環状体は、凹部に固定板を装着して環状体を管体の内面に固定するときに、固定板が凹部に収まって中央の凸部を覆う外水圧抵抗板とほぼ同一の面をなし、かつまた、環状体の流れ方向の両端部は流水の抵抗の少ないベルマウス状の外面形状として低損失水頭型の構成を有していることを特徴とする外水圧対応型止水装置。
2. 外水圧抵抗板は、周方向に複数部分に分割されたものから成る請求項１又は３記載の外水圧対応型止水装置。
3. 固定板は分割構造とし、固定板分割部材の端部の連結部と他端部とはボルト接合とすることで固定板連結部の断面力の向上を図るとともに、分割部材端部の調整部は重ね合わせて接合し、重ね合わせ端部の片方をスロープ加工とし片方を、楔形状としてボルトの摩擦接合力を向上させること特徴とする請求項１記載の外水圧対応型止水装置。
4. 管体の内面の多少の凹凸を補修することなく、弾性材よりなる環状体の装着により確実に止水するために、環状体の止水部に水膨張性のシール部材を装着する請求項１記載の外水圧対応型止水装置。

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