JP5595812B2 - 押輪 - Google Patents

Description

本発明は、受口管部に挿入された挿口管部の外周に環状に装着されて、その受口管部の内周と挿口管部の外周との間を密封するシール材を押圧する押輪に関する。

水道管などの流体管の接続箇所では、一方の管の端部に形成された受口管部に、他方の管の端部に形成された挿口管部を挿入し、その受口管部の内周と挿口管部の外周との間を、挿口管部の外周に環状に装着される押輪で押圧したシール材により密封する管継手が使用されることがある。一般に、大径の挿口管部に装着される押輪は、円弧状をなす複数の分割片を組み合わせた割り構造とされ、分割片の端部が相互に連結される連結部を周方向の複数箇所に有する。

従来の押輪は、連結部における両方の分割片の端部に、周方向を向いたフランジ面を有するフランジが設けられ、そのフランジ面を周方向に当接させた端部同士をボルトとナットで締結するように構成されている。しかしながら、かかる構成の押輪では、地盤変動や地震などに起因した外力により連結部を外方向に拡げようとする力が働いた際に、フランジを締結しているボルトに剪断応力が直接的に作用するため、連結部の強度が低下する恐れがあった。

これに対し、下記特許文献１に記載の押輪では、分割片の端部を相じゃくり式に重ね合わせて、その端部に設けた三角形状の係合凹凸部を嵌合し、管軸方向に挿通したボルトとナットで締結するようにしている。かかる場合、重なり合う端部の相対位置を固定して連結部の強度を幾分か向上できるものの、連結部を外方向に拡げようとする力が働いた際に、分割片の端部に応力が集中しやすく、特に流体管の呼び径が７００ｍｍ以上となる場合には強力な負荷が作用して、分割片の端部が局所的に変形することが懸念される。

また、上記のように分割片の端部を重ね合わせる構造では、それら端部の管軸方向における前後位置が指定されるため、押輪を挿口管部に装着する際には、連結部の各々にて分割片の端部の前後位置を調整する必要がある。しかし、挿口管部に外嵌した押輪の分割片を動かして、その端部の前後位置を入れ替える作業は煩雑であり、とりわけ大径の挿口管部に装着される押輪は重量物になるため、そのような分割片の端部の位置調整は簡単に実行できるものではなかった。

特開２００４−１００７６１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、連結部の強度を向上するとともに、装着時における分割片の端部の位置調整を簡単に実行できる押輪を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る押輪は、円弧状をなす分割片の端部が相互に連結される連結部を周方向の複数箇所に有し、受口管部に挿入された挿口管部の外周に環状に装着されて、その受口管部の内周と前記挿口管部の外周との間を密封するシール材を押圧する押輪において、前記連結部における一方の分割片の端部に、管軸方向を向いた第１当接面と、その第１当接面に軸部材を挿通可能に形成された第１貫通孔と、その第１貫通孔の周りで円周状に延びる第１周壁面とが設けられ、前記連結部における他方の分割片の端部に、前記第１当接面に対向する第２当接面と、その第２当接面に前記軸部材を挿通可能に形成された第２貫通孔と、前記第２当接面よりも管軸方向に突出し、前記第１周壁面に対向して円周状に延びる第２周壁面とが設けられているものである。

本発明の押輪では、管軸方向に重ね合わせた分割片の端部同士を、第１貫通孔及び第２貫通孔に挿通した軸部材を介して連結するにあたって、第１当接面と第２当接面とが管軸方向に対向しつつ、その第２当接面よりも管軸方向に突出した第２周壁面が第１周壁面に対向するため、連結した端部の相対位置を堅固に固定して連結部の強度を向上できる。しかも、第１周壁面と第２周壁面が円周状に延びる形状であるため、分割片の端部に集中しがちな応力を分散及び緩和して、上述した強度の向上を実効あるものにできる。

また、本発明の押輪では、互いに対向する第１周壁面と第２周壁面とが円周状に延びる形状であるため、第１貫通孔と第２貫通孔に軸部材を挿通しつつ分割片の端部同士を締結していない仮保持状態では、第１周壁面に第２周壁面が対向していながらも、分割片をヒンジのように回動させることができる。そのため、押輪を挿口管部に装着する際に、分割片の端部の管軸方向における前後位置を入れ替える作業が容易になり、位置調整を簡単に実行することができる。

本発明では、前記第１当接面及び前記第２当接面の一方に管軸方向に突出した凸部が設けられ、前記第１当接面及び前記第２当接面の他方に前記凸部が嵌入される凹部が設けられているものが好ましい。これにより、分割片の周方向に凸部と凹部とが係合して連結部の強度を効果的に向上することができる。

上記において、前記凸部または前記凹部が、前記第２貫通孔よりも前記分割片の周方向内側に位置するものが好ましい。連結部を外方向に拡げようとする力が作用すると、分割片の端部うち特に第２貫通孔よりも分割片の周方向外側の部位で応力が集中しがちであるため、その第２貫通孔よりも分割片の周方向内側に凸部または凹部を配置することにより、凸部と凹部との係合による強度の向上効果を高めることができる。

本発明では、前記第１周壁面が前記第１貫通孔に対して前記分割片の周方向内側に回り込んだ形状をしており、前記第２周壁面が前記第２貫通孔に対して前記分割片の周方向外側に回り込んだ形状をしている。かかる構成によれば、連結部を外方向に拡げようとする力に抗するように第１周壁面と第２周壁面とが周方向に係合しうるため、連結部の強度を効果的に向上できる。

本発明に係る押輪の一例を管軸方向から見た正面図 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 押輪を構成する分割片を示す正面図 分割片の端部を拡大して示す図 図５のＣ−Ｃ断面図 図５のＤ−Ｄ断面図 分割片の端部同士を重ね合わせたときの正面図と断面図 連結部の開き動作を説明するための正面図と断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る押輪の一例を管軸方向から見た正面図である。図２，３は、流体管Ｐ１と流体管Ｐ２を接続する管継手の要部を示しており、それぞれ図１のＡ−Ａ断面図，Ｂ−Ｂ断面図に相当する。本実施形態では、流体管Ｐ１，Ｐ２がダクタイル鋳鉄製の水道管である例を示すが、これに限られるものではなく、ガス管やプラント用配管などの他の流体管であっても構わない。

この管継手では、流体管Ｐ１の端部に形成された受口管部１に、流体管Ｐ２の端部に形成された挿口管部２を挿入し、その受口管部１の内周と挿口管部２の外周との間を環状のシール材３により密封している。シール材３としては、例えばスチレンブタジエンゴム等の合成ゴムよりなるものが例示される。押輪４は、例えば鋳鉄製であり、挿口管部２の外周に環状に装着されて、適切な水密状態が得られるようにシール材３を管軸方向から押圧している。

受口管部１は、外周側に張り出して形成されたフランジ１１と、そのフランジ１１に設けられたボルト孔１２と、挿口管部２の挿入方向に向かって小径となり、シール材３を嵌入可能に形成された環状の嵌入溝１３とを有する。押輪４は、外周側に張り出して形成されたフランジ４１と、そのフランジ４１に設けられたボルト孔４２とを有する。ボルト孔４２は、ボルト孔１２に対応したピッチで周方向の複数箇所に配設され、それらの各々にＴ頭ボルト５１が挿通されている。

締結具５は、ボルト孔１２，４２に挿通されるＴ頭ボルト５１と、そのＴ頭ボルト５１に螺合されるナット５２とを備えており、この締結具５を介して押輪４が受口管部１に接続されている。ナット５２を締め付けるように操作することで、それに伴って押輪４が受口管部１に対して近接移動し、シール材３を管軸方向に押圧して嵌入溝１３に嵌入することができる。

押輪４の内周面には、挿口管部２に向かって開口した収容部４３が周方向の複数箇所に設けられ、その各々に抜止め部材６を収容している。抜止め部材６の内周面には、挿口管部２の外周面に食い込み可能な断面三角形状の爪６１が形成されている。本実施形態では、管軸方向に間隔を置いて二本の爪６１を設けた例を示すが、爪６１は一本または三本以上でも構わない。抜止め部材６の外周面は、受口管部１に向かって外径が大きくなる傾斜面により形成されている。

押ボルト７は、収容部４３の天井を貫通したネジ孔に螺合されている。この押ボルト７を操作し、その先端で抜止め部材６の外周面を押圧することにより、挿口管部２の外周面に爪６１を食い込ませて、受口管部１から挿口管部２が離脱するのを防止することができる。また、押ボルト７の先端は抜止め部材６の外周面と同じ方向に傾斜しており、受口管部１から挿口管部２を離脱させる力が働くと、挿口管部２の外周面に対する爪６１の接触抵抗が楔効果によって増大し、抜止め部材６による離脱防止力が高められる。このような楔効果が増大する状況では、その反力により連結部１０を外方向に拡げようとする力が生じ、分割片８，９の端部に応力が集中しやすく、管継手に曲げの力が生じた場合には尚更応力は増大する。

押輪４は、円弧状をなす分割片の端部が相互に連結される連結部１０を周方向の複数箇所に有する。本実施形態では、図４に示すように、押輪４が、一対の半円弧状をなす分割片８，９を組み合わせた二つ割りとされ、連結部１０を周方向の二箇所に有している。説明の便宜上、連結部１０のうち、図４の右方を連結部１０Ａ、左方を連結部１０Ｂと呼ぶ。このような割り構造を有する押輪４では、流体管Ｐ１，Ｐ２の接続を解除することなく、挿口管部２への外嵌装着が可能となる。

図５は、連結部１０Ａにおける一方の分割片８の端部と他方の分割片９の端部を拡大した図であり、（ｂ）には分割片８の端部の背面側を示している。図６，７は、それぞれ図５のＣ−Ｃ断面図，Ｄ−Ｄ断面図である。図８は、分割片８，９の端部同士を重ね合わせたときの正面図と断面図である。

分割片８の端部には、管軸方向を向いた当接面８１（第１当接面）と、その当接面８１に軸部材を挿通可能に形成された貫通孔８２（第１貫通孔）と、その貫通孔８２の周りで円周状に延びる周壁面８３（第１周壁面）とが設けられている。また、分割片９の端部には、当接面８１に対向する当接面９１（第２当接面）と、その当接面９１に上記の軸部材を挿通可能に形成された貫通孔９２（第２貫通孔）と、当接面９１よりも管軸方向に突出し、周壁面８３に対向して円周状に延びる周壁面９３（第２周壁面）とが設けられている。

図８に示すように、連結部１０Ａでは、分割片８，９の端部同士が管軸方向に重ね合わせられ、同軸状に並んだ貫通孔８２，９２によりボルト孔が構成される。このボルト孔には、フランジ４１に設けたボルト孔４２と同様に、軸部材であるＴ頭ボルト５１（図８では不図示）が挿通される。そのボルト５１に螺合したナット５２（図１参照）を締め付けることにより、当該ボルト５１を介して分割片８の端部と分割片９の端部とを連結固定することができる。

分割片８，９の端部同士を連結した状態においては、図８のように、当接面８１と当接面９１とが管軸方向に対向しつつ、その当接面９１よりも管軸方向に突出した周壁面９３が周壁面８３に対向するため、その連結した端部の相対位置を堅固に固定して連結部１０の強度を向上できる。しかも、周壁面８３，９３が円周状に延びる形状であるため、分割片８，９の端部に集中しがちな応力を分散及び緩和して、上述した強度の向上を実効あるものにできる。

また、この押輪４では、周壁面８３と周壁面９３とが円周状に延びる形状であるため、貫通孔８２，９２にボルト５１を挿通しつつ分割片８，９の端部同士を締結していない仮保持状態では、図９のように、周壁面８３に周壁面９３が対向していながらも、分割片８，９をヒンジのように回動させることができる。そのため、押輪４を挿口管部２に装着する際に、分割片８，９の端部の管軸方向における前後位置を入れ替える作業が容易になり、位置調整を簡単に実行することができる。この点について、詳しくは後述する。

本実施形態では、各分割片８，９の端部が略円形の輪郭を有する板状に形成され、それらを相じゃくり式に重ね合わせている。また、分割片９の端部は、分割片８の端部を嵌合できるように縁部分を管軸方向に突出させていて、その内周壁が周壁面９３を構成している。周壁面８３，９３はそれぞれ円周の３／４となる範囲で延在しており、図８のように分割片８の端部を分割片９の端部に嵌合した状態において、押輪４の周方向に係合可能に構成されている。

分割片８，９の端部の管軸方向における前後位置は定まっており、図４において、連結部１０Ａでは、分割片８の端部が分割片９の端部の手前側に重ねられる。一方、連結部１０Ｂでは、分割片８，９の端部の構造が入れ替わっているため、分割片８の端部は分割片９の端部の奥側に重ねられる。このように分割片８，９の端部の前後位置が連結部１０Ａ，１０Ｂ間で互い違いであることにより、押輪４を受口管部１に近接移動させる際に分割片８，９の片方が偏って移動することを防ぎ、シール材３を周方向にて均一に押圧できる。また、これにより分割片８，９は同一形状でもよく、鋳型を兼用できるために有益である。

本実施形態では、図５〜８に示すように、管軸方向に突出した凸部９４が当接面９１に設けられ、その凸部９４が嵌入される凹部８４が当接面８１に設けられている。このため、分割片の周方向に凸部９４と凹部８４とが係合し、上述した分割片８，９の端部での応力集中を抑制する効果と相俟って、連結部１０Ａの強度を効果的に向上できる。凹部８４は凸部９４よりも一回り大きく、凸部９４を容易く嵌入できるように遊びが設けられている。また、凸部９４を貫通孔９２に隣接させることで、凸部９４を容易に製造できる。

連結部１０Ａを外方向に拡げようとする力が働いた際には、周壁面８３と周壁面９３とが周方向に係合し、特に貫通孔９２よりも分割片９の周方向外側の部位に応力が集中しがちであるため、本実施形態では、凸部９４と凹部８４との係合による強度の向上効果を有効に高められるよう、凸部９４を貫通孔９２よりも分割片９の周方向内側に配置している。なお、互いに嵌合する相補形状を維持する限り、凸部と凹部とは逆であっても構わない。

連結部１０Ａでは、周壁面８３が貫通孔８２に対して分割片８の周方向内側に回り込んだ形状をし、周壁面９３が貫通孔９２に対して分割片９の周方向外側に回り込んだ形状をしている。かかる構成により、連結部１０Ａを外方向に拡げようとする力に抗するように周壁面８３と周壁面９３とが周方向に係合しうるため、連結部の強度を効果的に向上できる。本実施形態では、周壁面８３，９３が、それぞれ貫通孔８２，９２に対して分割片８，９の周方向両側に回り込んでいるため、上述した端部同士の嵌合性と回動範囲を有効に確保できる。

この押輪４を挿口管部２に装着するには、分割片８，９の各々を挿口管部２の外周に配置し、全ての連結部１０にて分割片８，９の端部を相互に連結して、押輪４を環状に組み立てる必要がある。その後は、受口管部１のフランジ１１と押輪４のフランジ４１に取り付けた締結具５を締め付け操作し、押輪４を受口管部１に近接移動させてシール材３を適度に押圧したうえで、押ボルト７の操作により抜止め部材６の爪６１を挿口管部２の外周面に軽く食い込ませればよい。

かかる押輪４の装着では、作業者の負担軽減と施工時間の短縮を図るべく、予め分割片８，９を仮組みしておき、それを挿口管部２に外嵌装着することが望ましい。また、流体管Ｐ２が大径（例えば呼び径が７００ｍｍ以上）であると、押輪４が重量物になるため、クレーンで吊るし上げて降下作業により上方から装着することが好適である。この場合、一つの連結部（本実施形態では連結部１０Ｂ）では分割片の端部を連結せずにフリーの状態とし、他の連結部（本実施形態では連結部１０Ａ）には軸部材であるボルト５１を挿通して仮組みされる。

既述のように分割片８，９の端部の管軸方向における前後位置は定まっているため、押輪４を挿口管部２に装着するには、連結部１０Ａ，１０Ｂの各々にて分割片８，９の端部の前後位置を合わせる必要がある。しかし、仮組みした押輪４を挿口管部２に外嵌した際、フリーの状態である連結部１０Ｂにて分割片８，９の端部の前後位置が逆になることがある。特に本実施形態では、分割片８，９の端部の前後位置が連結部１０Ａ，１０Ｂ間で互い違いであるため、そのような事態を招きやすい。

この押輪４であれば、周壁面８３と周壁面９３が円周状に延びる形状であることから、連結部１０Ａにて貫通孔８２，９２にボルト５１を挿通しつつ、ナット５２は強く締め付けないで分割片８，９の端部同士を締結していない仮保持状態において、図９のようにボルト５１を介して分割片８，９をヒンジのように回動させることができる。これにより、連結部１０Ｂにおいて分割片８，９の端部の前後位置を入れ替える作業が容易になり、位置調整を簡単に実行できる。なお、図９では、貫通孔８２，９２に挿通されるボルト５１とナット５２の図示を省略している。

クレーンを用いた降下作業では、挿口管部２の上方に連結部１０Ａが配置され、図９の如き連結部１０Ａの開き動作によって、下方に位置する連結部１０Ｂでは分割片８，９の端部同士が離間し、その端部の前後位置を容易に入れ替えられる。押輪４は、周壁面８３，９３が互いに対向する状態で連結部１０Ａを回動可能であり、周壁面８３，９３が円周状に延びる形状でないと、このような動きはできない。本実施形態では、周壁面９３が凸部９４よりも突出しているため、凸部９４を凹部８４に嵌入しない状態で周壁面８３，９３が互いに対向しうる。

流体管Ｐ１，Ｐ２のサイズは特に制限されないが、この押輪４によれば、連結部を外方向に拡げようとする力が作用した際に、連結部１０Ａ，１０Ｂにおいて分割片８，９の端部に集中しがちな応力を分散及び緩和できることから、流体管Ｐ２の管径が大きい場合、例えば呼び径が７００ｍｍ以上となる場合に特に有用である。また、流体管Ｐ１に代えて、両端部に受口管部を備えた継ぎ輪を使用することも可能である。

前述の実施形態では、押輪が一対の半円弧状をなす分割片を組み合わせた二つ割りとされた例を示したが、本発明はこれに限られず、三つ以上の円弧状をなす分割片を組み合わせて、連結部を周方向の三箇所以上に有するように構成してもよい。

１ 受口管部
２ 挿口管部
３ シール材
４ 押輪
５ 締結具
８ 分割片
９ 分割片
１０ 連結部
５１ Ｔ頭ボルト（軸部材の一例）
５２ ナット
８１ 第１当接面
８２ 第１貫通孔
８３ 第１周壁面
８４ 凹部
８５ 窪み
９１ 第２当接面
９２ 第２貫通孔
９３ 第２周壁面
９４ 凸部

Claims (4)

1. 円弧状をなす分割片の端部が相互に連結される連結部を周方向の複数箇所に有し、受口管部に挿入された挿口管部の外周に環状に装着されて、その受口管部の内周と前記挿口管部の外周との間を密封するシール材を押圧する押輪において、
   前記連結部における一方の分割片の端部に、管軸方向を向いた第１当接面と、その第１当接面に軸部材を挿通可能に形成された第１貫通孔と、その第１貫通孔の周りで円周状に延びる第１周壁面とが設けられ、
   前記連結部における他方の分割片の端部に、前記第１当接面に対向する第２当接面と、その第２当接面に前記軸部材を挿通可能に形成された第２貫通孔と、前記第２当接面よりも管軸方向に突出し、前記第１周壁面に対向して円周状に延びる第２周壁面とが設けられ、
   前記第１周壁面が前記第１貫通孔に対して前記分割片の周方向内側に回り込んだ形状をしており、前記第２周壁面が前記第２貫通孔に対して前記分割片の周方向外側に回り込んだ形状をしていて、
   前記第１周壁面よりも前記分割片の周方向内側に、前記分割片の外周面を窪ませてなる窪みが形成され、前記分割片の端部同士を重ね合わせたときに前記第２周壁面が前記窪みに入り込むことを特徴とする押輪。
2. 前記第１当接面及び前記第２当接面の一方に管軸方向に突出した凸部が設けられ、前記第１当接面及び前記第２当接面の他方に前記凸部が嵌入される凹部が設けられている請求項１に記載の押輪。
3. 前記凸部または前記凹部が、前記第２貫通孔よりも前記分割片の周方向内側に位置する請求項２に記載の押輪。
4. 前記第１周壁面及び前記第２周壁面が、それぞれ円周の３／４となる範囲で延在する請求項１〜３いずれか１項に記載の押輪。
   

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