JP6611127B2 - 流体管のノンボルト継手構造 - Google Patents

Description

本発明は水道管などの流体管のノンボルト継手構造に関する。

地中に埋設される鉄系の金属パイプにはコーティング（塗装）が施されている。例えば、水道用の継手本体の内外面には防食用のコーティングとしてエポキシ系の塗装や粉体塗装が施され、腐食防止が図られている。

腐食の一種として電食と呼ばれる自然現象がある。電食とは、異種金属が一対の電極となる電気分解の一種で、外部に直流電源があり、流入した電流が土壌中に流出するときにイオン化した鉄が溶出することをいう。

かかる電食はボルトの先端やネジの表面などの尖った部分において特に生じ易い。したがって、異種金属の第１流体管と第２流体管を接続する場合、ボルトを用いないノンボルト継手構造が望ましい。

ノンボルト継手構造としては、種々の構造が知られている。（特許文献１〜３）

ＪＰ１−１７４６９０Ｙ（フロントページ） ＪＰ１１−２０１３４３Ａ（フロントページ） ＪＰ２００８−３０３９０１Ａ（フロントページ）

流体管をバルジ工法により膨らませて拡径した場合、金属管の伸びに応じて塗装膜も伸びる必要がある。その際、塗装膜にはストレス（張力）が負荷される。

一方、離脱防止用の係合手段を備えた流体管は内圧の変動や地盤の不等沈下により係合部分、挿口部の先端部と受口部の奥端部ならびに、開口部に近い部分などに大きな静荷重や衝撃力が加わる。その場合、これらの部位の塗装膜にはヒビや割れの生じる可能性がある。このようなヒビ等の発生により異種金属のうちの一方に電食が生じやすくなる。

したがって、本発明の目的は、いわゆるバルジ工法により一方の流体管を拡径したノンボルト継手構造において、流体管の電食を防止することである。

すなわち、本発明は鋳鉄製の第１流体管１の受口部１０にステンレススチール製またはスチール製の第２流体管２の挿口部２０が挿入され、前記２つの管同士をボルトを用いることなく互いに接続した流体管のノンボルト継手構造であって、
前記受口部１０の内周面１１および前記挿口部２０の外周面２１に各々形成された樹脂製の塗装膜Ｐと、
前記受口部１０と前記挿口部２０との間に介挿されて、前記受口部１０と挿口部２０との間をシールするゴム製のシールリングＳＲと、
前記受口部１０の内周に設けられた第１係合部Ｅ１が前記第２流体管２の外周の第２係合部Ｅ２に管軸方向Ｓに係合して、前記両流体管１，２が互いに離脱するのを防止する係合手段Ｅとを備え、
前記第２流体管２は塑性変形されて、径方向の外方Ｒ１に向かって拡径された膨らみ部２３を有し、
前記膨らみ部２３の一部に前記第２係合部Ｅ２が配置されており、
前記第１係合部Ｅ１と第２係合部Ｅ２との間に介挿され、前記第１係合部Ｅ１の前記塗装膜Ｐと前記第２係合部Ｅ２の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する樹脂製の第１絶縁リング３１が設けられていることを特徴とする。

本発明において、ステンレス製等の第２流体管２は、塑性変形された膨らみ部２３に第２係合部Ｅ２が配置されている。したがって、第２係合部Ｅ２は拡径された上に、流体管同士に離脱力が作用した際に、大きな圧縮荷重が負荷される。しかし、本発明によれば、第１係合部Ｅ１と第２係合部Ｅ２との間に第１絶縁リング３１が介挿されている。そのため、前記第２係合部Ｅ２や第１係合部Ｅ１の塗装膜の割れ等を防止し得る。

本発明において、絶縁リングを構成する樹脂は熱可塑性樹脂やゴムを好的に用いることができる。
なお、鋳鉄としては例えばダクタイル鋳鉄であってもよい。

本発明の実施例１にかかる拡径前の継手構造の断面図である。 本発明の実施例１にかかる拡径後の継手構造の断面図である。 本発明の実施例２にかかる拡径前の継手構造の断面図である。 本発明の実施例２にかかる拡径後の継手構造の断面図である。 実施例１に近似した構造の継手に引張荷重を負荷した後に断面し撮影したデジタル写真で示す継手全体の拡大斜視図である。 実施例１に近似した構造の継手に引張荷重を負荷した後に断面し撮影した写真で示す継手の一部の拡大斜視図である。 実施例１に近似した構造の継手に引張荷重を負荷した後に断面し撮影した写真で示す継手の残部の拡大斜視図である。

好ましくは、前記挿口部２０は先端部２２を有し、
前記挿口部２０の先端部２２が管軸方向Ｓに係合する奥端部１２を前記受口部１０が有し、
前記先端部２２と奥端部１２との間に介挿され、前記先端部２２の前記塗装膜Ｐと前記奥端部１２の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する樹脂製の第２絶縁リング３２が設けられていることを特徴とする。

受口部１０と奥端部１２とは、管路が屈曲した場合などに大きな圧縮荷重が負荷される。しかし、この場合においても受口部１０と奥端部１２の塗装膜Ｐ同士が直接接触するのを第２絶縁リング３２が阻止するので、かかる部位の塗装膜Ｐの割れ等を防止し得る。

好ましくは、前記受口部１０は前記シールリングＳＲよりも受口部１０の開口１３に近い位置に設けられ受口部１０の中心Ｏに向かって突出する環状の突部１４，１４Ａを有し、
前記突部１４，１４Ａと前記第２流体管２の外周面２１との間に介挿され、前記突部１４，１４Ａの前記塗装膜Ｐと前記第２流体管２の外周面２１の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する樹脂製の第３絶縁リング３３，３３Ａが設けられていることを特徴とする。

第１流体管１の突部１４，１４Ａと第２流体管２の外周面２１とは、管路が屈曲した場合などに大きな圧縮荷重が負荷される。しかし、この場合においても突部１４，１４Ａと第２流体管２の外周面２の塗装膜Ｐ同士が直接接触するのを第２絶縁リング３２が阻止するので、かかる部位の塗装膜Ｐの割れ等を防止し得る。

より好ましくは、前記突部１４Ａは前記シールリングＳＲが流体の圧力を受けた場合に前記シールリングＳＲに管軸方向Ｓに接し、前記シールリングＳＲが飛び出すのを防止する突条であることを特徴とする。
この場合、バルジ工法により、過度の拡径を抑制すると共に、拡径された部位が突部１４Ａと擦れるのを抑制するだろう。

１つの前記各実施態様または下記の実施例に関連して説明および／または図示した特徴は、１つまたはそれ以上の他の実施態様または他の実施例において同一または類似な形で、および／または他の実施態様または実施例の特徴と組み合わせて、または、その代わりに利用することができる。

本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかし、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は請求の範囲によってのみ定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。

実施例１：
以下、本発明の実施例１が図１および図２を参照して説明される。なお、図１ＡおよびＢは拡径前の状態を示し図２ＡおよびＢは拡径後の状態を示す。

図１に示すように、ダクタイル鋳鉄のような金属製の第１流体管の受口部１０には、第２流体管２を構成する例えばステンレススチール製の流体管の挿口部２０が挿入されている。
前記第１流体管の受口部１０は、たとえば、周知のフレキシブルショイントの受口であってもよいし、他の周知の異形管であってもよい。また、前記第２流体管２はスチール製であってもよく、また、図面左端の部分に板フランジ等が一体に溶接されていてもよい。

図１Ｂにおいて、前記受口部１０と挿口部２０との間には、たとえば、ゴム等からなるシールリングＳＲが介挿され、該シールリングＳＲによって受口部１０と挿口部２０との間がシールされている。前記シールリングＳＲの位置は、後述する係合手段Ｅの位置よりも前記受口部１０の開口１３に近い位置に配置されている。

両流体管１，２の内周面および外周面には樹脂製の塗装膜Ｐが形成されている。特に、図５から分かるように、前記受口部１０内周面１１および前記挿口部２０の外周面２１には、各々、粉体塗装による樹脂製の厚い塗装膜Ｐが形成されている。

図２Ｂの前記係合手段Ｅは前記受口部１０の内周に設けられた第１係合部Ｅ１が前記第２流体管２の外周の第２係合部Ｅ２に管軸方向Ｓに係合して、前記両流体管１，２が互いに離脱するのを防止する。
なお、本実施例の場合、第２係合部Ｅ２は第２流体管２の素材を削りだして形成されている。

図２ＡおよびＢに示すように、前記第２流体管２は塑性変形されて、径方向の外方Ｒ１に向かって拡径された膨らみ部２３を有する。前記膨らみ部２３の一部には前記第２係合部Ｅ２が配置されている。

前記第２係合部Ｅ２は円環状の突条であってもよく、一方、前記第１係合部Ｅ１は円環状の溝１５を形成する円環状の突条であってもよい。なお、第１係合部Ｅ１は中心Ｏに向かって突出し、一方、第２係合部Ｅ２は径方向の外方Ｒ１に向かって突出する。

図２Ｂの前記溝１５に第１絶縁リング３１を構成する例えば「凹字状」ないし「Ｕ字状」の断面を持つ樹脂リングが装着されている。この第１絶縁リング３１は、例えば熱可塑性樹脂で形成され、その一部が前記第１係合部Ｅ１と第２係合部Ｅ２との間に介挿され、前記第１係合部Ｅ１の前記塗装膜Ｐと前記第２係合部Ｅ２の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する。

図２Ｂにおいて、前記挿口部２０は先端部２２を有する。一方、前記挿口部２０の先端部２２が管軸方向Ｓに係合する奥端部１２を前記受口部１０が有する。
前記先端部２２と奥端部１２との間には第２絶縁リング３２が介挿されている。第２絶縁リング３２は例えばゴム製で前記先端部２２の前記塗装膜Ｐと前記奥端部１２の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する。

前記ゴム製の第２絶縁リング３２は第１流体管１と第２流体管２とが互いに大きく屈曲した場合に生じる大きな荷重を受けても、熱可塑性樹脂よりも損傷しにくいだろう。
なお、前記第２絶縁リング３２は第１流体管１の奥端部１２の内面に接する断面が「へ」の字状であってもよい。

図２Ｂにおいて、前記受口部１０は例えば２条の突条１４，１４Ａを有する。これらの突部１４，１４Ａは例えば円環状で、前記シールリングＳＲよりも受口部１０の開口１３に近い位置に設けられ受口部１０の中心Ｏに向かって突出する。前記突部１４，１４Ａと前記第２流体管２の外周面２１との間には第３絶縁リング３３，３３Ａが介挿されている。これらの第３絶縁リング３３，３３Ａは前記突部１４の内周面の前記塗装膜Ｐと前記第２流体管２の外周面２１の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する。

前記２つの突部１４，１４Ａのうち一方の突部１４Ａは前記シールリングＳＲが水圧等で押された場合に、これをバックアップ（阻止）する。

前記２つの突部１４，１４Ａのうち、他方の突部１４は、図３Ａ〜図４Ｂに示すように、設けなくてもよい。

図２Ａのノンボルト継手構造は図１Ａの状態から第２流体管２が治具５により拡径されて形成される。

治具５；
図１Ｂの前記第２流体管２を塑性変形させて図２Ｂの膨らみ部２３を形成するには、たとえば、図２Ａおよび図２Ｂに示す治具５が用いられる。
図１Ａに示すように、前記治具５は、押圧部５０、筒部５１およびスライダ５２を備えている。前記筒部５１と、スライダ５２との間には、たとえばウレタンゴム等からなるリング状の前記押圧部５０が設けられている。なお、押圧部５０の軸方向の長さは、第２流体管２を塑性変形させる領域の全長わたって設けるのが好ましい。

ノンボルト継手構造を形成する方法；
第１流体管１と第２流体管２とは、たとえば、工場で互いに接続された後出荷されてもよいし、工場現場等の屋外で接続されてもよい。なお、拡径方法の詳細については前記先行文献に開示されている。

つぎに、ノンボルト継手構造の第１絶縁リング３１〜３３を設けた効果を検証した結果について説明する。

図５に示すように、溝１５、奥端部１２および突部１４には、それぞれ、第１、第２および第３絶縁リング３１，３２，３３が装着されている。図５は両流体管の間に離脱力が生じた場合を想定し、第１流体管１と第２流体管２とに引張荷重を負荷した後の（一部見易くするために補正をした）断面デジタル写真である。

図７の断面写真から、第１絶縁リング３１は第１係合部Ｅ１と第２係合部Ｅ２とに押し潰されていることが分かる。つまり、第１絶縁リング３１は第１係合部Ｅ１および第２係合部Ｅ２の表面の塗装膜Ｐを保護していることが分かる。

本検証では両流体管を屈曲させていないため、第２絶縁リング３２の有用性は現れていない。しかし、前記屈曲時に第２絶縁リング３２が奥端部１２や先端部２２の塗装膜Ｐを保護するであろうことは容易に知ることができる。

図６において、第２流体管２と受口端の突部１４との間の第３絶縁リング３３は第２流体管２および突部１４の表面の塗装膜Ｐを保護していることが分かる。

一方、シールリングＳＲをバックアップする突部１４と第２流体管２の外周面２１が接触し両者の表面の塗装膜Ｐ同士が接触して、若干、傷付いているのが分かる。かかる傷付の生じる原因について説明する。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、挿口部２０の膨らみ部２３は押圧部５０により拡径されている。この拡径後にシールリングＳＲは膨らみ部２３と受口部１０との間で圧縮されている必要がある。一方、シールリングＳＲの開口１３側の面は水圧で飛び出さないように突部１４Ａでバックアップする必要がある。そのため、図２Ｂの一つの第３絶縁リング３Ａが存在しない場合、バジル加工された膨らみ部２３の外周面２１は突部１４に接近ないし接触する。その状態で第２流体管２が第１流体管１から離脱する方向に若干移動すると、シールリングＳＲの部分において大きく膨らんだ膨らみ部２３の外周面２１は突部１４Ａの内周面１１に圧接した状態で擦られる。したがって、バルジ工法を用いたノンボルト継手において、第３絶縁リング３３Ａが設けられていない場合、この部位の塗装膜Ｐが損傷し易いだろう。

これに対し、前記突部１４Ａに第３絶縁リング３３Ａを設けることにより、膨らみ部２３の拡径が抑制されると共に、前記第３絶縁リング３３Ａにより塗装膜Ｐ同士が擦れるのを防止し得るだろう。したがって、各絶縁リング３１，３２，３３，３３Ａの樹脂の硬度は、粉体による塗装膜Ｐの硬度よりも小さいのが好ましいだろう。

本発明は水の他にオイルやガスなどの流体を搬送するラインの継手に用いることができる。

１：第１流体管 １０：受口部 １１：内周面 １２：奥端部 １３：開口
１４，１４Ａ：突部
２：第２流体管 ２０：挿口部 ２１：外周面 ２２：先端部 ２３：膨らみ部
３１：第１絶縁リング ３２：第２絶縁リング ３３，３３Ａ：第３絶縁リング
Ｅ：係合手段 Ｅ１：第１係合部 Ｅ２：第２係合部
Ｏ：中心
Ｐ：塗装膜
Ｒ１：外方
Ｓ：管軸方向
ＳＲ：シールリング

Claims (4)

1. 鋳鉄製の第１流体管１の受口部１０にステンレススチール製またはスチール製の第２流体管２の挿口部２０が挿入され、前記２つの管同士をボルトを用いることなく互いに接続した流体管のノンボルト継手構造であって、
   前記受口部１０の内周面１１および前記挿口部２０の外周面２１に各々形成された樹脂製の塗装膜Ｐと、
   前記受口部１０と前記挿口部２０との間に介挿されて、前記受口部１０と挿口部２０との間をシールするゴム製のシールリングＳＲと、
   前記受口部１０の内周に設けられた第１係合部Ｅ１が前記第２流体管２の外周の第２係合部Ｅ２に管軸方向Ｓに係合して、前記両流体管１，２が互いに離脱するのを防止する係合手段Ｅとを備え、
   前記第２流体管２は塑性変形されて、径方向の外方Ｒ１に向かって拡径された膨らみ部２３を有し、
   前記膨らみ部２３の一部に前記第２係合部Ｅ２が配置されており、
   前記第１係合部Ｅ１と第２係合部Ｅ２との間に介挿され、前記第１係合部Ｅ１の前記塗装膜Ｐと前記第２係合部Ｅ２の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する樹脂製の第１絶縁リング３１が設けられていることを特徴とするノンボルト継手構造。
2. 請求項１において、
   前記挿口部２０は先端部２２を有し、
   前記挿口部２０の先端部２２が管軸方向Ｓに係合する奥端部１２を前記受口部１０が有し、
   前記先端部２２と奥端部１２との間に介挿され、前記先端部２２の前記塗装膜Ｐと前記奥端部１２の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する樹脂製の第２絶縁リング３２が設けられていることを特徴とするノンボルト継手構造。
3. 請求項１もしくは２において、
   前記受口部１０は前記シールリングＳＲよりも受口部１０の開口１３に近い位置に設けられ受口部１０の中心Ｏに向かって突出する環状の突部１４，１４Ａを有し、
   前記突部１４，１４Ａと前記第２流体管２の外周面２１との間に介挿され、前記突部１４，１４Ａの前記塗装膜Ｐと前記第２流体管２の外周面２１の前記塗装膜Ｐとが直接接触するのを防止する樹脂製の第３絶縁リング３３，３３Ａが設けられていることを特徴とするノンボルト継手構造。
4. 請求項３において、
   前記突部１４Ａは前記シールリングＳＲが流体の圧力を受けた場合に前記シールリングＳＲに管軸方向Ｓに接し、前記シールリングＳＲが飛び出すのを防止する突条であることを特徴とするノンボルト継手構造。