JP4206391B2 - パイプジョイント構造 - Google Patents
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Description
また、従来、ヴィクトリックジョイントが広く用いられていたが、パイプに小凹周溝を切削形成しなければならず、耐引抜力も小さく、また、継手と被接続用パイプを、軸心が振れることなく正確に一致するように接続するのが困難なので、接続部から漏れ易い。
また、パイプ先端を継手本体に挿入して袋ナットにて締付ける構造の管継手も知られているが、パイプを継手本体から外す場合に、一旦軸心方向に抜く移動をした後でしか、径方向に取り外すことができないので、狭い作業場所では困難である。
本発明に係るパイプジョイント構造は、パイプに外嵌される抜止めリング体を備えており、この抜止めリング体は、円周に1個の切れ目を有すると共に、内周面の基端縁部を支点として横断面において揺動してパイプの外周面に食い込む係止爪を、内周面に基端縁部よりも先端側に備えているので、ハウジングを先端側に移動させることで、てこの原理により、係止爪を、効率よく、パイプの外周面に深く食い込ませることができる。そして、抜止めリング体は、そのテーパ状外周面がハウジングのテーパ状内周面に当接し、基端側へ移動しないので、パイプは、係止爪から非常に強い係止力を受け、大きな引抜き力に対しても引き抜かれる虞れがない。
また、抜止めリング体の横断面に於ける上記の揺動中に、抜止めリング体に形成されたスリットが狭まるので、揺動が一層スムースとなり、作業効率を上昇させることができる。
しかも、弾性シール部材は、スペーサによって、抜止めリング体と直接接触することがないので、抜止めリング体の揺動に対して、弾性シール部材が損傷することがなく、漏れの虞れはない。
さらに、各パイプの外周面が、スペーサとハウジングの孔部に当接するので、パイプは、径方向の力を受けても、軸心が振れず、漏れが起きるのを防ぐことができる。
図1〜図8は、本発明に係るパイプジョイント構造の実施の一形態を示し、2本の同径のパイプ2.2を、同一軸心L方向に接続するものである。
被接続パイプ2は、水,湯,オイル等の液体、又は、ガス等の気体を流すのに使用され、材質は、ステンレス,炭素鋼等の鉄鋼材や、樹脂等の、φ50mm〜φ300mm の中・大口径である。接続後の引抜力としては、10TON〜50TONのパイプジョイント装置である。
具体的には、図1〜図6に示したように、抜止めリング体1は、熱処理した炭素鋼等やステンレス鋼等の硬質材から成り、円周に1個の切れ目1aを有すると共に、先端側から切込み形成された複数の縮径変形促進用スリット17…を、有し、縮径可能である。スリット17…は、軸心L方向から見て、放射状となるように(例えば、円周方向に略60°の)所定ピッチをもって配設される。各スリット17の切込み深さは、横断面に於ける中央部よりもさらに基端側へ奥深くまで、達している。
また、抜止めリング体1は、自由状態で先端側へテーパ状に拡径するテーパ状外周面15及びテーパ状内周面14を有する。
さらに具体的には、抜止めリング体1は、端部10,11のうちの一端部10近傍のテーパ状外周面15に、調整ネジ部材3を抜差自在とする大開口状凹部18が、切込み形成されると共に、凹部18の奥壁部19は、対向面10aにかけて、上記小孔12,13のうちの一小孔12が貫設される。調整ネジ部材3の頭部3aは、奥壁部19に係止される。
また、小孔12,13のうちの他小孔13は、他端部11の対向面11aからテーパ状外周面15にかけて貫設されると共に、調整ネジ部材3の雄ネジ部3bが螺着される雌ネジ部が、形成されている。
このハウジング4は、図1〜図3,図7及び図8に示したように、抜止めリング体1及びパイプ2を外嵌状に保持する筒部47と、筒部47の先端41に設けられ締付用ボルト28を通す複数の小孔46…が形成された接続用フランジ42と、筒部47の基端43を内側に折曲形成しパイプ2を通す孔部44を有する内鍔部48と、から成る。つまり、全体に大きな孔部23を有する。
具体的には、筒部47は、先端側へテーパ状に拡径して形成され、かつ、先端方向に移動しつつ抜止めリング体1のテーパ状外周面15の先端縁部15aを内径方向に押圧するテーパ状内周面45を、上記孔部23は有する。筒部47のテーパ状内周面45の横断面(テーパ)傾斜角度θ1 は、自由状態の抜止めリング体1のテーパ状外周面15の横断面(テーパ)傾斜角度θ2 よりも、小さく設定される(図1参照)。
49は、筒部47の外周面とフランジ42の基端面とにわたって突設された補強用の弯曲状隆起部であり、隣り合う小孔46,46の中間位置に、1つづつ設けられる。
ハウジング4が、抜止めリング体1をパイプ2に押圧する作用は、てこの原理で説明できる。即ち、抜止めリング体1の横断面に於て、その内周面14の基端縁部14aが支点で、外周面15の先端縁部15aが力点で、係止爪16(の先端)が作用点である。
そして、抜止めリング体1の横断面において、内周面14の基端縁部14aと、テーパ状外周面15の先端縁部15aとの距離をR1 とし、かつ、該基端縁部14aと、係止爪16(の先端)との距離をR2 とした場合に、 1.5≦R1 /R2 ≦3.7 に設定されている(図3参照)。 1.5未満とすると、上記力点の先端縁部15aに非常に大きな力を与える必要があり、即ち、ハウジング4を強い力で先端側に移動させる必要があり、作業の効率が悪い。また、 3.7超過とすると、抜止めリング体1、及びハウジング4の大きさが過大になり、狭い場所での作業に適さなくなる。さらに 2.2≦R1 /R2 ≦3.2 に、設定するのが好ましい。この設定値は、パイプ2の材質や剛性に対応して、選択される。例えば、R1 /R2 の値が相違する複数種の抜止めリング体1…と、1個のハウジング4をもって、一揃えのセットとして、パイプ2の強度・剛性(硬度・材質)に対応して、抜止めリング体1を択一的に選択して組合わせて使用するも、望ましい。
また、ハウジング4は、先端側に移動させて接続作業が完了した状態で、内鍔部48の内周面48aと抜止めリング体1との間にスペース35が残るように、筒部47が形成される(図2参照)。これにより、抜止めリング体1の係止爪16がパイプ2に充分に食い込んでいないのに、ハウジング4の内鍔部48が抜止めリング体1に当接してしまいハウジング4を先端側へ移動できなくなる、という事態を防ぐことができる。
インナーコア5は、パイプ2の内周面22に先端側から挿入される内嵌円筒部50と、内嵌円筒部50の先端を折曲状に形成し基端面にパイプ2の先端20及び(後述の)弾性シール部材6が当接されると共に先端面に(後述の)ガスケット8が当接する外鍔部51と、を有する。さらに、内嵌円筒部50は、その外周面50aに、係止爪16の食い込みによるパイプ2の内周面22の変形を許容するための逃げ用凹周溝52を、有する。
また、外鍔部51の外周面51aは、横断面に於て、ハウジング4のテーパ状内周面45と同じ傾斜角度に形成され、ハウジング4を先端側に移動させた後で、密に当接する。
かつ、抜止めリング体1が弾性シール部材6に直接に接触することを防止する円環状平板スペーサ7が、弾性シール部材6と抜止めリング体1との間に介在されている。スペーサ7は、鋼材等を横断面矩形状に形成したものであり、パイプ2の外径と略等しい内径寸法の内周面7aを、有する。
8は、一対のハウジング4,4のフランジ42,42に挟持されると共に、一対のインナーコア5,5の外鍔部51,51に挟持される円環状ガスケットであり、締付用ボルト28が通される小孔31…が、各ハウジング4の小孔46…に対応する位置に貫設されている。また、ガスケット8は、ハウジング4の内嵌円筒部50の内径と同径の流路孔部32を、有する。
このパイプジョイント構造は、抜止めリング体1から受ける内径方向の押圧力に対し過大変形の虞れがないパイプ2(大きな剛性を有するパイプ2や、肉厚寸法の大きなパイプ2等)を接続する場合に用いられる。
先ず、図1の状態にセットする手順を説明すると、パイプ2に、ハウジング4,自由状態の抜止めリング体1,スペーサ7,弾性シール部材6を順に、先端側から外嵌させ、さらに、インナーコア5を、内周面14に、先端側から挿入する。
そして、パイプ2の先端20及び弾性シール部材6をインナーコア5の外鍔部51に当接させると共に、スペーサ7を弾性シール部材6に、かつ抜止めリング体1をスペーサ7に、夫々当接させた状態とする。
そして、調整ネジ部材3を抜止めリング体1の小孔12に挿入し、かつ、小孔13に螺進させると、ネジ部材3の頭部3aが抜止めリング体1の一端部10の奥壁部19を押圧し、両端部10,11が接近して、抜止めリング体1が次第に縮径する(図6参照)。そして、抜止めリング体1は、内周面14がパイプ2の外周面21に(軽く)当接し、パイプ2に対し位置決めされる。なお、ネジ部材3の螺進に伴い、各スリット17の間隔が狭まり、抜止めリング体1はスムースに縮径する。この作業により、パイプ2の外形寸法の公差が大きくても、抜止めリング体1を、パイプ2の外周面21に当接させてセットできる。
そして、両パイプ2,2が、同一軸心L上で先端同士が向かい合うようにして、両インナーコア5,5の外鍔部51,51でガスケット8を挟めば、図1の状態にセットされる。
なお、抜止めリング体1を、図1から図3のように、揺動しつつパイプ2の外周面21に(軽く)食い込む作業を、上述の方法では、ハウジング4を矢印25方向へ(治具又はボルトにて)移動させたが、これ以外の方法として、次のような方法も好適である。即ち、図1の状態から、左右一対のハウジング4,4を左右外方(基端方向)へ少し位置をづらせて、(図示省略の)縮径締付治具にて、抜止めリング体1を直接に内径方向へ締付けて、抜止めリング体1を(基端縁部14aを支点として)揺動させ、パイプ2の外周面21に(軽く)係止爪16が食い込む程度まで塑性変形させ、その後ハウジング4を(手で)矢印25方向へ移動させると、一対のハウジング4,4のフランジ42,42が十分接近しているので、その後、ボルト28,ナット29の締付け作業が容易かつ迅速にできる。
パイプ2が剛性の小さい樹脂等であったり、肉厚寸法が小さいものであっても、内嵌されたインナーコア5が内側から保持しており、抜止めリング体1から内径方向に大きな押圧力が掛かるにも関わらず、過大変形しない。
各抜止めリング体1が揺動する間に、弾性シール部材6は、間に介在したスペーサ7に保護され、抜止めリング体1に直接当接することがなく、損傷しない。
両ハウジング4,4の小孔46,46及びガスケット8の小孔31にボルト28を通し、ナット29で締め付ければ、接続完了である。なお、上記治具を用いず、又は、併用しつつ、長寸のボルト28を利用して、リング体1,1相互を引き寄せてもよい。
この接続状態では、抜止めリング体1は、そのテーパ状外周面15がハウジング4のテーパ状内周面45と当接しており、基端側へは移動しないので、パイプ2は、係止爪16から非常に強い引抜き防止力を受けており、約10TON〜50TONの引抜き力にも耐え得る。
また、弾性シール部材6は、ハウジング4に押圧されて、ハウジング4のテーパ状内周面45,パイプ2の外周面21,スペーサ7,インナーコア5の外鍔部51に、密着している。これにより、使用の際に、パイプ2内を流れる水やオイルやガス等の流体が、パイプ2の内周面22と、インナーコア5の内嵌円筒部50との間隙9を通って浸入した場合でも、弾性シール部材6によって密封され(せき止められ)、外部漏洩を確実に防止できる。
これに対し、既述した継手本体にパイプ端を挿入する従来の管継手では、パイプを軸心方向に引き抜かなければ取り外せないので、狭い施工場所での作業は困難であるという欠点がある。また、ジョイント構造が、接続後に溶接作業を行うものであれば、溶接部の除去が非常に困難で、かつ、除去後にパイプやハウジング等が変形してしまうという欠点がある。
セット後に、治具を用いて、図1〜図3にて既述したのと同様の手順で各ハウジング4を先端側へ移動させ、パイプ2の外周面21に、抜止めリング体1の係止爪16を食い込ませて、接続作業を行う。
また、抜止めリング体1の横断面に於ける上記の揺動中に、スリット17…が狭まるので、揺動が一層スムースとなり、作業効率を上昇させることができる。
しかも、スリット17…が次第に狭まることで、抜止めリング体1をスムースに縮径させられ、作業の効率が良い。
しかも、抜止めリング体1が過大な大きさにはならず、全体をコンパクトな大きさにできるので、狭い場所での接続作業も容易に行い得る。
しかも、弾性シール部材6は、スペーサ7によって、抜止めリング体1と直接接触することがないので、抜止めリング体1の揺動に対して、弾性シール部材6が損傷することがなく、漏れの虞れはない。
さらに、各パイプ2の外周面21が、スペーサ7とハウジング4の孔部44に当接するので、パイプ2は、径方向の力を受けても、軸心Lが振れにくく、漏れが起きるのを防ぐことができる。
1a 切れ目
2 パイプ
3 調整ネジ部材
4 ハウジング
5 インナーコア
6 弾性シール部材
7 スペーサ
10 端部
11 端部
12 小孔
13 小孔
14 (テーパ状)内周面
14a 基端縁部
15 (テーパ状)外周面
15a 先端縁部
16 係止爪
17 スリット
20 先端
21 外周面
22 内周面
41 先端
42 フランジ
45 (テーパ状)内周面
50 内嵌円筒部
51 外鍔部
R1 距離
R2 距離
Claims (4)
- 円周に1個の切れ目(1a)を有すると共に該切れ目(1a)で対向する両端部(10)(11)に小孔(12)(13)が貫設され被接続用パイプ(2)の先端(20)寄りに外嵌される抜止めリング体(1)と、該抜止めリング体(1)の該小孔(12)(13)に通されて該抜止めリング体(1)を縮径させるように締付けて上記パイプ(2)の外周面(21)に当接させる調整ネジ部材(3)と、先端(41)に接続用フランジ(42)を有すると共に上記抜止めリング体(1)及び上記パイプ(2)に外嵌される接続用ハウジング(4)と、を備え、 上記抜止めリング体(1)は、自由状態で先端側へテーパ状に拡径するテーパ状外周面(15)及びテーパ状内周面(14)を有すると共に、該抜止めリング体(1)は、先端側から切込み形成された複数の縮径変形促進用スリット(17)を、有し、
かつ、上記ハウジング(4)は、先端方向に移動しつつ上記抜止めリング体(1)の上記テーパ状外周面(15)の先端縁部(15a)を内径方向に押圧するテーパ状内周面(45)を、有し、
さらに、上記抜止めリング体(1)は、上記押圧されることによって上記内周面(14)の基端縁部(14a)を支点として横断面において揺動して上記パイプ(2)の外周面(21)に食い込む係止爪(16)を、該内周面(14)に該基端縁部(14a)よりも先端側に備えていることを特徴とするパイプジョイント構造。 - 上記抜止めリング体(1)の横断面において、上記内周面(14)の上記基端縁部(14a)と、上記テーパ状外周面(15)の上記先端縁部(15a)との距離をR1 とし、かつ、該内周面(14)の該基端縁部(14a)と、上記係止爪(16)との距離をR2 とした場合に、 1.5≦R1 /R2 ≦3.7 に設定された請求項1記載のパイプジョイント構造。
- 上記パイプ(2)の内周面(22)に先端側から挿入される内嵌円筒部(50)と該内嵌円筒部(50)の先端を折曲状に形成し該パイプ(2)の先端(20)が突き当てられる外鍔部(51)とを有し、上記係止爪(16)の食い込みによる上記パイプ(2)の過大変形を避ける補強用インナーコア(5)を、備えた請求項1又は2記載のパイプジョイント構造。
- 上記抜止めリング体(1)よりも先端側に、弾性シール部材(6)を設け、かつ、上記抜止めリング体(1)が該弾性シール部材(6)に直接に接触することを防止する円環状スペーサ(7)を、該抜止めリング体(1)と該弾性シール部材(6)との間に介在した請求項1,2又は3記載のパイプジョイント構造。
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