JP2008115911A - Packing fastening device in pipe coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒形の管体外面と、円錐形の継手内面により形成された空間にパッキングを配置した管継手において、継手を管体の軸方向へ移動させてパッキングを締め付けるための装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for fastening a packing by moving the joint in the axial direction of the pipe body in a pipe joint in which the packing is arranged in a space formed by the outer surface of the cylindrical pipe body and the inner surface of the conical joint. It is.
建造物の給水と排水設備に用いられてきた、従来の給排水管継手は、例えば実開平7−19690号の考案に見られるように、継手本体と、締付鍔を、漏水防止用のゴム製パッキングを介して、数本のボルト・ナットにより締め付け、接続されている。そのボルト本数は、接続鋼管が2インチ径の場合は2本、3インチ径以上の場合は3本ないし4本が普通である。 Conventional water supply and drainage pipe joints that have been used for water supply and drainage facilities in buildings are, for example, a joint body and a fastening rod made of rubber for preventing water leakage as seen in the devise of Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-19690. It is tightened and connected by several bolts and nuts through the packing. The number of bolts is usually 2 when the connecting steel pipe has a diameter of 2 inches, or 3 or 4 when the diameter is 3 inches or more.
ところが、高層化する建築構造物では、有効スペースの拡大化要求に伴い、給排水配管や配電、通信線等の建造物のインフラスペースは高密度化され、それによって、配管の周囲の空間が狭隘になる傾向にあり、このため、配管継手等の小型化が要請されている。また、今後は海外からの作業者の増加に伴い、継手作業の簡易化が要請され、しかもより高い接続信頼性が求められる。また、高層化に伴う耐震性の向上も必要であるなど、総体的には作業時間の短縮、作業の経済化、信頼性の確保が課題になっている。 However, in building structures that are becoming taller, the infrastructure space of buildings such as water supply and drainage pipes, power distribution, and communication lines has become denser in response to demands for expanding the effective space, thereby narrowing the space around the pipes. Therefore, downsizing of pipe joints and the like is required. In the future, as the number of workers from overseas increases, simplification of joint work is required, and higher connection reliability is required. In addition, there is a need to improve the earthquake resistance accompanying the increase in the number of layers, and as a whole, shortening the work time, making the work more economical, and ensuring reliability are issues.
これに対して、前記した従来の方式では、継手の両端で、例えば6本のボルト・ナットを使用することになり、それらの締結には、周囲3方向からスパナやトルクレンチ等を回転させる操作が必要のため、狭い空間では非常に困難な作業となり、時間も掛かることになる。また、ゴムパッキングを使用する場合、締め付けの規定トルクを遵守することが現場では難しく、締め付け過剰による継手の破損、締め付け過小による漏水、脱管事故も発生している。このために、工事後の点検時間が必要になり、トータルコストは増加する傾向にある。 On the other hand, in the above-described conventional method, for example, six bolts and nuts are used at both ends of the joint, and for the fastening, an operation of rotating a spanner, a torque wrench, or the like from three directions is used. Therefore, it becomes very difficult work in a small space and takes time. In addition, when using rubber packing, it is difficult in the field to comply with the specified torque of tightening, and damage to the joint due to excessive tightening, water leakage due to excessive tightening, and accidents of pipe removal have occurred. For this reason, inspection time after construction is required, and the total cost tends to increase.
本発明は前記の点に着目してなされたものであり、その課題は、ボルト・ナットを使用せずに管継手の接続が可能な、管継手におけるパッキングの締め付け装置を提供することである。また本発明の他の課題は、継手を締め付ける作業のために、周囲に過大な空間を必要としない管継手におけるパッキングの締め付け装置を提供することである。また本発明の他の課題は、パッキングの締め付けトルクを容易に管理可能な管継手におけるパッキングの締め付け装置を提供することである。 The present invention has been made paying attention to the above points, and an object of the present invention is to provide a packing tightening device in a pipe joint that can connect the pipe joint without using bolts and nuts. Another object of the present invention is to provide a packing tightening device in a pipe joint that does not require an excessive space around the joint for tightening the joint. Another object of the present invention is to provide a packing tightening device in a pipe joint that can easily manage the tightening torque of the packing.
前記の課題を解決するため、本発明は、円筒形の管体外面と、円錐形の継手内面により形成された空間にパッキングを配置し、継手を管体の軸方向へ移動させてパッキングを締め付けるための装置として、管継手を、本体部と、管体の軸方向の前後に位置するフランジ部とによって構成し、本体部の外面に係合部を設ける一方、フランジ部の内面には係合相手部を設け、係合部は、係合相手部との係合により管体の軸方向へ継手を移動させるように、管体の軸方向に対して傾斜した、少なくとも2箇所の円筒カム部を本体部の外面に有し、係合相手部は、上記円筒カム部と係合する、少なくとも2箇所の相手部分をフランジ部の内面に有しており、係合部と係合相手部の係合下で、本体部に対してフランジ部を周方向へ回転させるときには、管体外面とフランジ部の内面との間に介在して、管体の軸方向へ本体部を移動させるころがり軸受けを構成し、それによりパッキングを締め付けるとともに、締め付けた後では、管体外面とフランジ部の内面に食い込みを生じ得る回転可能な剛体球を、複数個、パッキングの周方向にほぼ均等に配置する、という手段を講じたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention arranges a packing in a space formed by a cylindrical tube outer surface and a conical joint inner surface, and moves the joint in the axial direction of the tube to tighten the packing. As a device for this, a pipe joint is constituted by a main body part and a flange part positioned in the axial direction of the pipe body, and an engaging part is provided on the outer surface of the main body part, while engaging with the inner surface of the flange part. A mating portion is provided, and the engaging portion is at least two cylindrical cam portions inclined with respect to the axial direction of the tubular body so as to move the joint in the axial direction of the tubular body by engagement with the engaging mating portion. On the outer surface of the main body portion, and the engaging counterpart portion has at least two counterpart portions on the inner surface of the flange portion that engage with the cylindrical cam portion, and the engaging portion and the engaging counterpart portion When rotating the flange portion in the circumferential direction with respect to the main body portion under engagement, A rolling bearing is interposed between the outer surface of the body and the inner surface of the flange portion to move the body portion in the axial direction of the tube body, thereby tightening the packing, and after tightening, the outer surface of the tube body and the flange portion A plurality of rotatable hard spheres that can bite into the inner surface of the packing are arranged substantially uniformly in the circumferential direction of the packing.
本発明に係る、管継手におけるパッキング締め付け装置は、円筒形の管体外面と、円錐形の継手内面とにより形成された空間にパッキングを配置し、継手を管体の軸方向へ移動させてパッキングを締め付けるための装置に関するもので、パッキングは、締め付けにより管体外面に圧接して水封作用を果たすとともに、かつ、接続力を高める。このパッキングは、前記した従来のゴムパッキングと同様の機能を果たすものであるが、使用し得る材料は、いわゆるゴムに属する樹脂だけではなく、ゴムとはいえないものでもパッキングに用いられる樹脂を含むものとする。 A packing tightening device for a pipe joint according to the present invention is arranged by arranging packing in a space formed by an outer surface of a cylindrical tube body and an inner surface of a conical joint, and moving the joint in the axial direction of the tube body. The packing is pressed against the outer surface of the tube body by tightening to perform a water sealing action and enhances the connection force. This packing performs the same function as the conventional rubber packing described above, but the materials that can be used include not only the resin that belongs to rubber, but also the resin that is used for packing, even if it is not a rubber. Shall be.
本発明において、管継手は、本体部と、その軸方向の前後に位置するフランジ部とに分けて構成し、本体部の外面には係合部を設け、その一方で、フランジ部の内面には係合部の係合の相手になる係合相手部を設けるものとする。上記係合部としては、係合相手部との係合により管体の軸方向へ本体部を移動させるように、管体の軸方向に対して傾斜した、少なくとも2箇所の円筒カム部を本体部の外面に有し、係合相手部としては、上記円筒カム部と係合する、少なくとも2箇所の相手部分を継手内面に設けている。つまり、係合部と係合相手部は、継手を構成するフランジ部の周方向への回転運動を、同じく継手を構成する管体の軸方向への直線運動に変換する機能を含む結合手段でもあり、そのために円筒カム部の構成を利用しているものである。軸方向への直線運動の量を決めることで、パッキングを締め付ける度合いを調整することができ、これにより締め付けトルクの管理が容易に可能になる。 In the present invention, the pipe joint is divided into a main body portion and a flange portion positioned in the axial direction of the main body portion, and an engaging portion is provided on the outer surface of the main body portion, while the inner surface of the flange portion is provided. Is provided with an engagement partner part to be engaged with the engagement part. As the engagement portion, at least two cylindrical cam portions that are inclined with respect to the axial direction of the tube body so that the main body portion is moved in the axial direction of the tube body by engagement with the mating counterpart portion. At least two mating portions that are engaged with the cylindrical cam portion are provided on the inner surface of the joint. In other words, the engaging portion and the mating mating portion are coupling means including a function of converting the rotational motion of the flange portion constituting the joint in the circumferential direction into the linear motion in the axial direction of the tubular body constituting the joint. For this purpose, the configuration of the cylindrical cam portion is used. By determining the amount of linear motion in the axial direction, the degree to which the packing is tightened can be adjusted, thereby making it possible to easily manage the tightening torque.
この種の結合手段は、例えばレンズ交換式カメラにおけるレンズの着脱手段に代表される、いわゆるバヨネット式の結合構造に類似しているが、その場合と同様に、円筒カム部と、これに係合する相手部分は、少なくとも2箇所或いは3箇所以上、ほぼ均等に配置されるものである。この円筒カム部は、本体部の外面の円筒面に、例えば半径方向外方への高まり部として設けることができる。円筒カム部に係合可能な相手部分は、フランジ部の内面に、例えば半径方向内方への高まり部として設けることができる。しかし、本体部の外面の円筒面に、例えば軸方向に対して傾斜した溝を設けて円筒カム部とし、その溝に係合可能なピンをフランジ部の内面に相手部分として設けても良く、その形態は任意に設定可能である。 This type of coupling means is similar to a so-called bayonet type coupling structure represented by, for example, a lens attaching / detaching means in an interchangeable lens camera. The mating parts to be arranged are at least two places or three places or more and are arranged almost evenly. The cylindrical cam portion can be provided on the cylindrical surface of the outer surface of the main body portion, for example, as a rising portion outward in the radial direction. The mating portion that can be engaged with the cylindrical cam portion can be provided on the inner surface of the flange portion, for example, as a radially inwardly raised portion. However, on the cylindrical surface of the outer surface of the main body portion, for example, a groove inclined with respect to the axial direction may be provided as a cylindrical cam portion, and a pin engageable with the groove may be provided on the inner surface of the flange portion as a counterpart portion. The form can be arbitrarily set.
本体部の外面に設けられている円筒カム部に、フランジ部の内面に設けられている相手部分との係合の最終の位置を決めるための停止部を設けことができる。停止部は、相手部分が傾斜した円筒カム部に沿って戻るのを止める突起状に設けることができる。このような停止部は、軸方向に向けられた突起状に円筒カムに設けてあるので、相手部分との係合前には接触せず、係合が進行して軸方向へ継手の本体部が移動することにより係合状態になる。なお、フランジ部は、内面に相手部分を有する袋ナット状構造を有するものであることが望ましく、また、フランジ部を回転させる際の手掛かりとなる滑り止めを外面に有していることが望ましい。 The cylindrical cam portion provided on the outer surface of the main body portion can be provided with a stop portion for determining the final position of engagement with the mating portion provided on the inner surface of the flange portion. The stop portion can be provided in a protruding shape that stops the counterpart portion from returning along the inclined cylindrical cam portion. Since such a stop portion is provided on the cylindrical cam in a protruding shape directed in the axial direction, it does not come into contact with the mating portion before engaging, and the engagement proceeds in the axial direction to the main body portion of the joint. Is moved into an engaged state. The flange portion desirably has a cap nut-like structure having a mating portion on the inner surface, and preferably has an anti-slip on the outer surface that serves as a clue when rotating the flange portion.
係合部と係合相手部の係合下で、本体部に対してフランジ部を周方向へ回転させるときには、管体外面とフランジ部の内面との間に介在して、管体の軸方向へ本体部を移動させるころがり軸受けを構成し、それによりパッキングを締め付けるとともに、締め付けた後では、本体部の外面とフランジ部の内面に食い込みを生じ得る回転可能な剛体球を、複数個、パッキングの周方向にほぼ均等に配置する。つまり剛体球は、管体に対して継手フランジ部を周方向へ回転させるときにはころがり摩擦を減少させる転動体として作用し、また、一旦締め付け状態になった後では、管体の引き抜きを防止する食い込み部材として作用することになる。 When the flange portion is rotated in the circumferential direction relative to the main body portion with the engagement portion and the engagement counterpart portion engaged, the axial direction of the tube body is interposed between the outer surface of the tube body and the inner surface of the flange portion. A rolling bearing for moving the main body part is configured to tighten the packing, and after tightening, a plurality of rotatable rigid spheres that can bite into the outer surface of the main body part and the inner surface of the flange part. Arrange almost evenly in the circumferential direction. In other words, the rigid sphere acts as a rolling element that reduces rolling friction when the joint flange portion is rotated in the circumferential direction with respect to the pipe body, and bites that prevent the pipe body from being pulled out once it has been tightened. It will act as a member.
管体の引き抜きを防止する食い込み部材としての機能を高めるために、本発明では、剛体球は、管体に対して継手を引き抜く方向の外力が働いたときに、管体周方向の軸周りに回転して引き抜き方向へ移動可能であり、上記引き抜き方向の外力により剛体球に回転を生じさせる条件として、空間において管体外面と継手内面とが形成する挟角2αを17度±7度とし、かつ、剛体球の外形を本体部の外面とフランジ部の内面との最小隙間Δgの2倍以上となるように構成することが望ましい。この構成により、管体に引き抜き力が加わり、その力が増大するとき、その力に比例して摩擦力も増大するので、破壊に至るまで管体を把持し続けるものとなる。 In order to enhance the function as a biting member that prevents the tube body from being pulled out, in the present invention, when an external force acting in the direction of pulling out the joint is applied to the tube body, the rigid sphere moves around the axis in the circumferential direction of the tube body. As a condition for rotating and moving in the pulling direction and causing the rigid sphere to rotate by the external force in the pulling direction, the included angle 2α formed by the tube outer surface and the joint inner surface in the space is set to 17 ° ± 7 °, In addition, it is desirable to configure the outer shape of the rigid sphere to be at least twice the minimum gap Δg between the outer surface of the main body portion and the inner surface of the flange portion. With this configuration, when a pulling force is applied to the tube body, and the force increases, the frictional force increases in proportion to the force, so that the tube body is continuously gripped until it is broken.
このような管体の引き抜き防止装置については、本発明に先行する特願2005−302002号に自己平衡型引き抜き防止装置として詳細に説明されており、その発明を本発明に適用することができるので、ここではその要部のみ説明する。図7において、管体の軸方向に引き抜き力ΔFが加わると、管体とフランジ部に挟まれた回転体である剛体球には、夫々との摩擦係数μ1、μ2により決定される回転トルクが発生し、引き抜き力ΔFと同じ方向にΔlだけ移動する。剛体球の中心OがO′に移動することにより、剛体球の半径のΔr=Δlsinα分が円筒形の管体外面及びほぼ円錐形のフランジ部内面に食い込み、夫々の面に対して圧力ΔRを発生させる。これは、ほぼ楔形断面形状の空間ABCの中に楔を力ΔKで打ち込んだとき、加圧力ΔRとの間に、
ΔK=2ΔR(sinα+μcosα)、
が成立するのと同じである。本発明の場合、力ΔKは、直接剛体球に加えられないが、管体に掛かる引き抜き力ΔFによって生じる回転トルクで、楔形断面形状の空間の内部に向かって回転体である剛体球が移動するので、あたかも打ち込まれたことと等価と見なすことができるからである。
Such a tube body pull-out preventing device is described in detail as a self-balancing type pull-out preventing device in Japanese Patent Application No. 2005-302002 preceding the present invention, and the invention can be applied to the present invention. Only the main part will be described here. In FIG. 7, when a pulling force ΔF is applied in the axial direction of the tubular body, the rotational torque determined by the respective friction coefficients μ1 and μ2 is exerted on the rigid sphere that is a rotating body sandwiched between the tubular body and the flange portion. Occurs and moves by Δl in the same direction as the pulling force ΔF. When the center O of the hard sphere moves to O ′, Δr = Δlsin α of the radius of the hard sphere bites into the cylindrical tube outer surface and the substantially conical flange inner surface, and the pressure ΔR is applied to each surface. generate. This is because when the wedge is driven with a force ΔK into the space ABC having a substantially wedge-shaped cross section,
ΔK = 2ΔR (sin α + μ cos α),
Is the same as In the case of the present invention, the force ΔK is not directly applied to the rigid sphere, but the rigid sphere, which is the rotating body, moves toward the inside of the wedge-shaped cross-sectional space by the rotational torque generated by the pulling force ΔF applied to the tube. This is because it can be regarded as equivalent to being typed in.
即ち、a、bを定数とすれば、
Δl=aΔF、
ΔR=bΔr=bΔlsinα、
ΔR/ΔF=absinα=一定、
従って、管体に引き抜き力が発生すると、その力により把持力となる加圧力Rが発生し、引き抜き力の増分ΔFに比例して(ΔFに平衡して)、把持力の増分ΔRが発生する。なお、パッキングで加えられる所期の把持力R1は既に加わっているものとする。
That is, if a and b are constants,
Δl = aΔF,
ΔR = bΔr = bΔlsinα,
ΔR / ΔF = absin α = constant,
Accordingly, when a pulling force is generated in the tube, a pressing force R that becomes a gripping force is generated by the force, and a gripping force increase ΔR is generated in proportion to the pulling force increment ΔF (equilibrium with ΔF). . It is assumed that the intended gripping force R1 applied by packing has already been applied.
上記の説明のような自己平衡型引き抜き防止装置では、破壊に至るまで把持し続けるので、ボルト・ナットが不要ということと相俟って、インフラスペースが高密度化されている建築構造物等の給排水管継手としても好適である。なお、後述のように本発明における継手を、その軸方向の前後に位置する複数部分に分けて構成すること、つまり、図1Aに示すように、係合部を両端に有する本体部と、フランジ部とから成る継手により、管体と管体を結合することは典型的であるが、一つの例に過ぎない。そして、同図例の本体部は直管で構成されているが、しかし、これを例えばエルボ管等に変えることは容易である。 In the self-balancing type pull-out prevention device as described above, since it continues to be gripped until it breaks, it is coupled with the fact that bolts and nuts are not required, such as building structures where infrastructure space is densified. It is also suitable as a water / drain joint. As will be described later, the joint according to the present invention is divided into a plurality of parts positioned in the front and rear in the axial direction, that is, as shown in FIG. 1A, a main body having engaging portions at both ends, and a flange. Although it is typical to join a tube body with a joint consisting of parts, it is only one example. And although the main-body part of the example of the figure is comprised by the straight pipe, it is easy to change this to an elbow pipe etc., for example.
本発明は以上のように構成されかつ作用するものであるから、管継手を接続するためにボルト・ナットが一切不要であり、ボルト・ナットを回転操作する必要もないという効果を奏する。また、本発明のものは、ボルト孔を設ける出っ張りがなく、継手を締め付けるために、スパナやレンチ等の工具を用いて何回も回す必要がないため、周囲に過大な空間も必要とせず、高密度化されたインフラスペースを持つ建造物の給排水管継手における、パッキングの締め付け装置として好適である。また、締め付けトルクを容易に管理可能であるので、熟練者によらなくても一定のレベルを維持した、接続信頼性の高い工事を施工することができる。 Since the present invention is constructed and operates as described above, there is no need for bolts and nuts to connect pipe joints, and there is no need to rotate the bolts and nuts. In addition, the present invention does not have a bulge provided with a bolt hole, and it is not necessary to turn it many times using a tool such as a spanner or a wrench in order to tighten the joint. It is suitable as a packing tightening device in a water supply / drainage pipe joint of a building having a high-density infrastructure space. Moreover, since the tightening torque can be easily managed, it is possible to perform construction with high connection reliability that maintains a certain level without depending on a skilled person.
以下図示の実施形態を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。図1は、建造物の給排水配管に適用した、本発明に係る管継手におけるパッキング締め付け装置10の例示であり、この装置10は、円筒形の外面を有する、上記給排水配管である管体11と、ほぼ円錐形の内面を有する継手12と、上記の管体外面と継手内面により形成された空間に配置したパッキング13を有している(図2参照)。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is an illustration of a
継手12は、本体部14と、その軸方向の前後に位置するフランジ部15とに分けて構成し、本体部14の外面には係合部16を設け、フランジ部15の内面には係合部16の係合の相手になる係合相手部17を設けている。上記係合部16は、係合相手部17との係合により管体11の軸方向へ本体部14を移動させるために、管体の軸方向に対して傾斜した円筒カム部18を内方に有しており、本体部14の外面に3箇所、120度ごとの等間隔で、周方向に設けられている(図3、図4参照)。図示の例では、夫々周方向長さが60度未満の大きさの、半径方向外方への高まり部19を120度の間隔で設け、その内方に円筒カム部18を設けている。なお、3箇所の高まり部19の間の60度余りの空所は、係合相手部17の通過部となる。
The joint 12 is divided into a
フランジ部15は、係合相手部17として、内面の外方に相手部分20を設けた袋ナット状構造を有している。相手部分20は、上記円筒カム部18と係合するもので、フランジ部15の内面に、120度ごとの等間隔で、周方向に設けた、3箇所の半径方向内方への高まり部21の外方に、管体の軸方向に対するのと同様に、フランジ部15に対して傾斜して設けられている(図3、図4参照)。また、3箇所の高まり部21の間の60度余りの空所は、係合相手部16の高まり部19の通過部となる。
The
本体部14の外面に設けられている円筒カム部18には、フランジ部15の内面に設けられている相手部分20との係合の終端(最終の位置)を決めるために、図5、図6に示すように停止部22を設けている。図示の停止部22は、相手部分20が傾斜した円筒カム部18に沿って戻るのを止める突起状に設けており、この突起状の停止部22は、相手部分20との係合前には接触せず、係合が進行して軸方向へ継手の本体部14が移動することにより係合状態になる。
The
上記の係合部16と係合相手部17は、フランジ部15の周方向への回転運動を、管体11の軸方向への直線運動に変換する機能を含む結合手段として、円筒カムの構成を利用しており、軸方向への直線運動の量を決めることで、パッキング13を締め付ける度合いを調整し、締め付けトルクの一定管理を行なう。なお、フランジ部15には、これを回転させる際の手掛かりとなる滑り止め23を外面に設けている。
The engaging
円筒形の管体外面24と、フランジ部15の円錐形の内面26とにより形成された空間25に配置される、前記のパッキング13には、剛体球27を回転可能に配置する。剛体球27は、本体部14に対してフランジ部15を周方向へ回転させるときには、管体外面24と、フランジ部15の内面26との間に介在して、管体の軸方向へ本体部14を移動させるころがり軸受けを構成するもので、複数個を、パッキングの周方向にほぼ均等に配置する。剛体球27は、管体外面24と、フランジ部15の内面26に食い込みを生じ得る硬度を持つ剛体から成る。
A
パッキング13それ自体は、前述のいわゆるゴムパッキングを使用することができる。図示のパッキング13は、管体外面24と、フランジ部15の内面26との間の上記空間25に入り込むほぼ楔状の断面形状を有する前側部31と、管体外面24と本体部14の傾斜内面28との間のほぼ楔状の空間25に入り込むほぼ楔状の断面形状を有する後側部32と、後側部の後方において管体11の端部に係止する係止部33とを有している。即ち、図示の例では、円筒形の管体外面24とともに、パッキング13を配置するほぼ楔状の空間を形成する円錐形の継手内面として、後部にも傾斜内面28が設けられているものである。なお、29はパッキング内面に複数設けた突条であり、管体11の外面に対する密着性を向上させ、止水性を高める。
As the packing 13 itself, the aforementioned so-called rubber packing can be used. The illustrated
既に説明したように、この剛体球27は、管体11と継手12を引き抜く方向の外力が働いたときに、管体周方向の軸周りに回転しながら引き抜き方向へ移動可能に構成されている。即ち、上記引き抜き方向の外力により剛体球27に回転を生じさせるために、空間25において、管体外面24と、フランジ部15の内面26とが形成する挟角2αを17度±7度とし、かつまた、剛体球27の外径を、管体外面24と、フランジ部15の内面26との最小隙間Δgの2倍以上となるように設けられている(図7参照)。図示の例において、管体11は、配管用炭素鋼鋼管(SGP)の表面に亜鉛めっきを施したもの、継手12は鋳鉄製、剛体球27は鋼製であり、全周に等間隔で6〜10個を配置している。
As already described, the
次に、本発明に係る管継手におけるパッキング締め付け装置10の作用について説明する。図1Bに示された各構成部材を管体11の接続端部分に挿入し、継手12の本体部に設けられている係合部16と、袋ナット型のフランジ部に設けられている係合相手部17とを、夫々の高まり部19、21が夫々の高まり部間の空所に位置するようにして、相互に挿入し、挿入深さがJ1を超えたところでフランジ部15を回転させる(図4参照)。そのとき、フランジ部15の係合相手部17が本体部の係合部16の傾斜に沿って移動するので、特別の工具を使用しなくても容易に、奥まで移動して係合状態になる。
Next, the effect | action of the packing
具体的に説明すると、最初、係合部16の高まり部19と、係合相手部17の高まり部21が、夫々の高まり部間の空所に位置するようにして相互に挿入し、挿入深さをd1とする(図5A)。このとき、パッキング13にはまだ、力は加わっていない。フランジ部15に力を加えることで、剛体球27が管体の軸方向へ回転し(図5B)、挿入深さをd2とすると(図5C)、円筒カム部18は相手部分の最浅部にある停止部22を超える挿入位置にあるので、フランジ部15を周方向へ回転させることが可能になり(図5D)。そこでフランジ部15に周方向の回転力を加えると、剛体球27をころがり摩擦を減少させる転動体として、相手部分20と円筒カム部18は、相互に容易にスライドすることとなる(図6A)。剛球体27は、相手部分20が円筒カム部18をスライドするとき、周方向へ移動すると同時に管体の軸方向にも移動し、パッキング13を圧縮する力fを生じる(図6C)。さらにフランジ部を回転させると、円筒カム部18が相手部分20の停止部22を乗り越え、ロック状態になるので、逆戻りが防止される(図6B)。このときの挿入深さd4は一意的に決定されるので、パッキング13に対する締め付け過剰、過小のばらつきが解決される。
More specifically, first, the rising
ここで、係合部16と、係合相手部17に関する実験例を、図3、図4を参照して、管体11が4インチパイプである場合について説明する。4インチパイプは、外形=114mm、許容度=±0.8mmであり、従って、フランジ部の口径、D0=114.6mmとする。
パッキングの最大厚みを6mmとすれば、D1=D0+2×6=126.6、mm
継手本体部の肉厚を4mmとすれば、 D2=D1+2×4=134.6、mm
高まり部の厚みt1=5mmとすれば、 D3=D2+2×5=144.6、mm
係合部と係合相手部の嵌合数を3箇所とすると、分割角度α=60度となるので、嵌合余裕を見て、一つの係合部と係合相手部の角度を57度とする。
直径方向の嵌合余裕をΔmmとし、フランジ部内径=D5、相手部分の高まり部の内径=D4、本体部の高まり部の外径=D3、本体部の高まり部の基部径=D2とすれば、
D5−Δ=D3=144.6mm、
D4−Δ=D2=134.6mm、
また、D5−D4=2×t2、t1=t2=5mm、係合部16と係合相手部17の重なりを75パーセント以上とすると、Δ≦(5mm×25%)×2=2.5mm。
Δは小さければ嵌合強度も増すが、鋳造公差との兼ね合いから、Δ=1.4mmとした。
即ち、D5=146mm、
D4=136mm、
となる。
Here, with reference to FIG. 3, FIG. 4, the case where the
If the maximum thickness of the packing is 6 mm, D1 = D0 + 2 × 6 = 16.6, mm
If the thickness of the joint body is 4 mm, D2 = D1 + 2 × 4 = 13.4, mm
If the thickness t1 of the raised portion is 5 mm, D3 = D2 + 2 × 5 = 144.6, mm
Assuming that the number of engagements between the engagement part and the engagement partner part is 3, the split angle α = 60 degrees, so that the angle between one engagement part and the engagement partner part is 57 degrees with a view of the fit margin. And
If the fitting margin in the diameter direction is Δmm, the flange inner diameter = D5, the inner diameter of the raised portion of the mating portion = D4, the outer diameter of the raised portion of the main body portion = D3, and the base diameter of the raised portion of the main body portion = D2. ,
D5-Δ = D3 = 144.6 mm,
D4-Δ = D2 = 134.6 mm,
Further, if D5−D4 = 2 × t2, t1 = t2 = 5 mm, and the overlap between the
If Δ is small, the fitting strength increases. However, Δ is set to 1.4 mm in consideration of casting tolerance.
That is, D5 = 146 mm,
D4 = 136 mm,
It becomes.
次に、傾斜部分の角度等に関する実験例を示す。円筒カム部18と相手部分20の傾斜の条件は、最初の高さJ1と最終の高さH1及び底辺の弧g2の長さで規定される。管体の径が4インチの場合の好適な例では、最初の高さJ1は、最初のトルクから、約2mmが適当であった。最終の高さH1は、パッキング13を圧縮する力fを生じるために必要な変位Δdで決められる。
Δd=d4−d2=(H1+J2)−d2、
4インチパイプ用継手の場合の、パッキング13を圧縮する必要変位は:
Δd=6mm、
d2=J1×2+1.5mm=5.5mm、
J2≒J1+1.5mm=3.5mm、
従って、H1=8mm、
また、g2=πD3×57度/360度=72度、
即ち、フランジ部15は約60度の回転で、円周方向へ72mm移動し、継手本体部14の内方へ軸方向に、約H1−J1=6mm挿入されることになる。円筒カム部18と相手部分20の傾斜(6mm/72mm)は、1/10以下の勾配であり、かつ、剛体球27の転動とともに移動する形態であるので、容易である。なお、これらの実験例の数値は、あくまでも一つの例示であり、本発明の制限的な解釈に用いられるべきではない。
Next, an experimental example regarding the angle of the inclined portion and the like will be shown. The conditions for the inclination of the
Δd = d4−d2 = (H1 + J2) −d2,
In the case of a 4-inch pipe joint, the required displacement to compress the packing 13 is:
Δd = 6 mm,
d2 = J1 × 2 + 1.5 mm = 5.5 mm,
J2≈J1 + 1.5 mm = 3.5 mm,
Therefore, H1 = 8 mm,
G2 = πD3 × 57 degrees / 360 degrees = 72 degrees,
That is, the
本発明に係るパッキング締め付け装置10によって接続された管継手の状態が図2に示されているものであり、同図に見られるように、パッキング13は、管体11をその接続端34から長さL1に亘って、剛体球27を含む本装置10によりしっかりと把持しており、また、その後側部32は傾斜内面28と密着して、管体外面24に押し付けられている。このように、パッキング13がセットされ、フランジ部15がそれを完全に加圧し、接続が完了した図2の状態における、管体11と継手12等の接続部における剛体球27の力学的関係が、図7に示されているところのものであり、その解析内容は既に説明したとおりである。即ち、剛体球27は、管体外面24と、フランジ部15の内面26に食い込みを生じて外力に対向し、管体11の抜け出しを防止し、破壊に至るまで把持し続けるものである。
The state of the pipe joint connected by the
このように、本発明によれば、締め付けトルクを容易に管理可能であるので、熟練者によらなくても、一定のレベルを維持した施工をすることができるものであり、作業者の熟練度に差が予想されるような場合においても、一定の高い接続信頼性を維持することができる。なお、接続の完成している継手部を取り外すことが必要になる事態もあり、また、予測されるところであるが、そのような場合、本発明に係る装置10では、本体部14とフランジ部15に挟持された状態にあるパッキング13に、それを軸方向へ圧縮させる力を加え、それによって係合部16と係合相手部17との接触を分離し、さらには停止部33を迂回させながら、前記の嵌合時とは逆方向へ回転させることにより、分解することができる。
As described above, according to the present invention, since the tightening torque can be easily managed, it is possible to perform the construction while maintaining a certain level without depending on the skilled worker. Even in a case where a difference is expected, a certain high connection reliability can be maintained. It should be noted that there is a situation where it is necessary to remove the joint portion where the connection is completed, and as expected, in such a case, in the
本発明に係る管継手におけるパッキング締め付け装置は、住宅、事務所、工場等の給排水配管に使用できることは勿論であるが、配管の管材に対するネジ切り、溶接等の加工を一切必要としないこと、また、剛体球を支点として、ゴムパッキングの余裕により可撓性(対振動性)を持っていることから、化学工業装置や、半導体製造装置等の装置内配管にも多目的に利用可能である。 The packing tightening device in the pipe joint according to the present invention can be used for water supply and drainage piping in houses, offices, factories, etc., but it does not require any processing such as thread cutting or welding on the pipe material. Since it has a rigid ball as a fulcrum and has flexibility (vibration resistance) due to a rubber packing margin, it can be used for various purposes in equipment piping such as chemical industrial equipment and semiconductor manufacturing equipment.
10 管継手におけるパッキング締め付け装置
11 管体
12 継手
13 パッキング
14 本体部
15 フランジ部
16 係合部
17 係合相手部
18 円筒カム部
19 高まり部
20 相手部分
21 高まり部
22 停止部
23 滑り止め部
24 管体外面
25 空間
26 継手内面
27 剛体球
28 傾斜内面
29 突条
31 前川部
32 後側部
33 係止部
34 接続端
DESCRIPTION OF
Claims (4)
管継手を、本体部と、管体の軸方向の前後に位置するフランジ部によって構成し、本体部の外面に係合部を設ける一方、フランジ部の内面に係合相手部を設け、係合部は、係合相手部との係合により管体の軸方向へ継手を移動させるように、管体の軸方向に対して傾斜した、少なくとも2箇所の円筒カム部を本体部の外面に有し、係合相手部は、上記円筒カム部と係合する、少なくとも2箇所の相手部分をフランジ部の内面に有しており、
係合部と係合相手部の係合下で、本体部に対してフランジ部を周方向へ回転させるときには、管体外面とフランジ部の内面との間に介在して、管体の軸方向へ本体部を移動させるころがり軸受けを構成し、それによりパッキングを締め付けるとともに、締め付けた後では、管体外面とフランジ部の内面に食い込みを生じ得る回転可能な剛体球を、複数個、パッキングの周方向にほぼ均等に配置したことを特徴とする
管継手におけるパッキング締め付け装置。 An apparatus for arranging a packing in a space formed by an outer surface of a cylindrical tube and an inner surface of a conical joint, and moving the joint in the axial direction of the tube to tighten the packing,
The pipe joint is composed of a main body part and a flange part positioned in the longitudinal direction of the pipe body, and an engaging part is provided on the outer surface of the main body part, while an engaging mating part is provided on the inner surface of the flange part. The portion has at least two cylindrical cam portions on the outer surface of the main body portion that are inclined with respect to the axial direction of the tubular body so that the joint is moved in the axial direction of the tubular body by engagement with the engaging counterpart. The mating mating part has at least two mating parts that engage with the cylindrical cam part on the inner surface of the flange part,
When the flange portion is rotated in the circumferential direction relative to the main body portion with the engagement portion and the engagement counterpart portion engaged, the axial direction of the tube body is interposed between the outer surface of the tube body and the inner surface of the flange portion. A rolling bearing for moving the main body is configured to tighten the packing, and after tightening, a plurality of rotatable rigid balls that can bite into the outer surface of the tube and the inner surface of the flange portion are arranged around the packing. A packing tightening device for a pipe joint, characterized by being arranged substantially evenly in the direction.
When an external force in the direction of pulling out the joint is applied to the tube, the rigid sphere can rotate around the tube circumferential axis and move in the pulling direction. In the space, the included angle 2α formed by the outer surface of the tube body and the inner surface of the joint is 17 ° ± 7 °, and the outer shape of the rigid sphere is the minimum gap Δg between the outer surface of the main body portion and the inner surface of the flange portion. The packing tightening device for a pipe joint according to claim 1, wherein the packing tightening device is configured to be twice or more of the above.
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| JP (1) | JP2008115911A (en) |
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