【実施例】
【0014】
実施例に係る離脱防止装置につき、
図1から
図9を参照して説明する。以下、
図1の挿口管2の受口管3への挿入側を管軸方向の前側(前方)とし、挿口管2の受口管3からの離脱側を管軸方向の後側(後方)として説明する。
【0015】
図1に示されるように、本実施例の管継手1は、受口部3aが端部に形成された受口管3と、この受口部3aに挿入された本発明の流体管である挿口管2と、挿口管2の外周面2bに設けられた離脱防止装置10と、受口部3aの内周面と挿口部2aの外周面2bとの間に周方向に沿って配置されたシール材5とを備えている。また、シール材5は、後述する本体部材11に形成された環状凸部11dにより管軸方向に押圧され、シール材5が受口部3aの内周面と挿口部2aの外周面2bとに密着することで、受口管3及び挿口管2が密封状に接続されている。
【0016】
尚、本発明における管継手1は、管網を構成する配管の一部であって、これら受口管3及び挿口管2は、例えば、地中に埋設される上水道用のダクタイル鋳鉄製であり、管の内周面がモルタル層で被覆されている。尚、本発明に係る流体管は、その他鋳鉄、鋼等の金属製、あるいは石綿、コンクリート製、塩化ビニール、ポリエチレン若しくはポリオレフィン製等であってもよい。更に尚、流体管の内周面はモルタル層に限らず、例えばエポキシ樹脂等により被覆されてもよく、若しくは適宜の材料を粉体塗装により流体管の内周面に被覆してもよい。また、本実施例では流体管内の流体は、本実施例の上水に限らず、例えば工業用水や農業用水、下水等の他、ガスやガスと液体との気液混合体であっても構わない。
【0017】
また、
図1に示されるように、挿口管2の外周面2bに配置された本発明に係る離脱防止装置10は、挿口管2の外周面2bに外嵌され、外周面2bに対向する凹部12を有する本体部材11と、凹部12内に傾動可能に収容され、挿口管2の外周面2bに食い込み可能な係止部材15と、本体部材11に設けられ、係止部材15を押圧する役割を果たす押圧部材であるボルト13及び介設部材14からなる押圧部と、から主に構成される。
【0018】
離脱防止装置10は、本体部材11が受口部3aに対し締結部材4により接続固定されるとともに、本体部材11の凹部12内に収容された係止部材15が後述するように挿口管2の外周面2bに係止することで、受口部3aから挿口部2aが離脱することを阻止できるようになっている。以下、離脱防止装置10を構成する部材について説明する。
【0019】
先ず、本体部材11について説明する。
図1、
図2及び
図4に示されるように、本体部材11は、挿口管2の外周面2bに外嵌可能な環状の一体部材の押輪であり、ダクタイル鋳鉄、ステンレス鋼、鋼、鋳鋼等から形成される。なお、本発明の本体部材は、周方向に所定数に分割可能な構造であってもよい。挿口管2の外周面2bに対向する本体部材11の内周部には、凹部12が周方向に沿って複数形成されている。それぞれの凹部12内は、挿口管2の管軸方向に所定の間隔を離して形成される前側壁12a、後側壁12bと、挿口管2の周方向に形成される周側壁12d,12d、底部壁12cに囲まれた空間となっており、更にこの凹部12は、介設部材14を収容する底部収容部12eを有している。該凹部12内には、後述する係止部材15、介設部材14が収容される。
【0020】
図2(a)、
図4に示されるように、本体部材11は、フランジ部11aと、凹部12を内部に備える収容部11bとが周方向に交互に形成され、フランジ部11aは、受口管3のフランジ部3bと締結部材4によって締付けられ、本体部材11と受口管3とは一体に固定される。収容部11bは、その内周部に前述の凹部12が形成され、収容部11bの外周部には径方向に雌ネジ部11cが設けられている。雌ネジ部11cには、本発明の押圧部材であるボルト13が螺合され、該ボルト13を締付けることによって、介設部材14を介して係止部材15を挿口管2の外周面2bに押圧できるようになっている。
【0021】
さらに、
図1及び
図4に示されるように、受口部3aに対向する本体部材11の端面には、シール材5を押圧する環状凸部11dが形成される。シール材5は、締結部材4を締付けることによって、環状凸部11dにより管軸方向に押圧され、受口部3aと挿口部2aとは、密封状に接続される。
【0022】
つぎに、係止部材15について説明する。係止部材15は、
図3(b)及び
図4に示されるように、周側面視及び側断面視で非対称の多角形状であって、
図3(a)に示されるように、内周部に弧状の前側楔部17、後側楔部16、突出部としての補助楔部18を備えた周方向に所定幅を有する略弓型の部材からなる。係止部材15は、ダクタイル鋳鉄、鋼、ステンレス鋼等から形成される。また係止部材15は、周方向の中央の外周部に傾斜面15aを有する凸部15bが形成され、該傾斜面15aは、挿口管2の管軸方向の前側に向かうにつ
れて挿口管2の外表面から遠ざかるように拡径して傾斜している。
【0023】
複数の楔部16,17,18は、係止部材15の挿口管2の外周面2bに対向する側に、管軸方向に所定の間隔を設けて形成されている。係止部材15の傾斜面15aの
うち、挿口管2の外表面からの管径方向の距離が比較的大きい管軸方向の前側には、前側楔部17が形成され、傾斜面15aの
うち、挿口管2の外表面からの管径方向の距離が比較的小さい管軸方向の後側には、後側楔部16が形成され、さらに、前側楔部17と後側楔部16との管軸方向の間には、本発明の突出部としての補助楔部18が形成されている。
【0024】
図4に示されるように、各楔部16,17,18の断面形状は、挿口管2の管軸方向の前側に向かって傾斜する面と挿口管2の外周面に略垂直に径方向外側に延びる面からなる三角形となっており、各楔部16,17,18は、その基端から挿口管2の外周面に向けて管軸方向の前側に傾斜した先細り形状となっている。
【0025】
また、
図2(a)及び図3(a)、(b)に示されるように、
弧状の各楔部16,17,18の先端の内径寸法
(管軸方向視の半径寸法)及び周方向寸法は、係止部材15をボルト13により押圧したとき、あるいは係止部材15が後述するように傾動したとき、各楔部16,17,18のほぼ周方向の全長にわたって挿口管2に食い込む寸法に設定されている。前側楔部17及び後側楔部16の周方向長さS1は、略同一に形成され、突出部としての補助楔部18の周方向長さS2よりも大きく設定されている。さらに、補助楔部18の内径方向の突出量は、前側楔部17及び後側楔部16の内径方向の突出量よりも小さく設定され、より詳しくは、
図3(a)、(b)に示されるように、弧状の補助楔部18の内径方向の
先端は、前側楔部17
の先端と後側楔部16の先端を結んだ線から
所定寸法δ径方向外側
(外径方向)の位置に設定されている。
【0026】
つぎに、介設部材14について説明する。介設部材14は、押圧部材としてのボルト13とともに押圧部を構成している。
図3(a)、(b)、
図4に示されるように、介設部材14は、流体管の管軸方向に沿う溝部を有し、該溝部の底はテーパ面14aとなっている。介設部材14は、前記溝部が係止部材15の凸部15bを覆うように配設され、介設部材14のテーパ面14aと凸部15bの傾斜面15aとは摺動可能に接触し、係止部材15は介設部材14のテーパ面14aに沿って移動または
テーパ面14aに当接して傾動可能となっている。
【0027】
上述の本体部材11と、係止部材15と、ボルト13及び介設部材14からなる離脱防止装置10は、以下のように組立てられる。
図1、
図2及び
図4に示されるように、本体部材11の底部収容部12eに介設部材14を収容するとともに、係止部材15の周方向端部の嵌合溝15dに弾性体19を保持させた状態で、係止部材15を本体部材11の凹部12に挿入し、係止部材15を凹部12内に保持する。さらに、介設部材14及び係止部材15が収容された本体部材11を挿口管2の挿口部2aに遊嵌状態で外嵌して、その前端側の挿口部2aの外周面2bにシール材5を所定位置に外嵌する。
【0028】
次に、本体部材11及びシール材5を外嵌した挿口部2aを受口部3aに挿入し、締結部材4によって挿口部2aと受口部3aとの間にシール材5を押圧しながら本体部材11を受口管3に締結し、初期組付け位置にセットした状態で、本体部材11の収容部11bの雌ネジ部11cに螺合されたボルト13を螺入し、ボルト13を所定の締付トルクによって初期締付けを行う。
【0029】
以下、上記した離脱防止装置10を備えた管継手1に対し、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合の管継手1の挙動について説明する。
【0030】
図5(a)に示されるように、地震等の外力が作用する前の初期締付け状態では、締め付けられたボルト13による押圧力が介設部材14を介し係止部材15に伝達され、係止部材15の少なくとも後側楔部16が挿口管2の外周面に食い込んでいる。尚、この初期状態で、後側楔部16のみが挿口管2の外周面に食い込んでもよいし、後側楔部16に加え前側楔部17が食い込んでも構わない。
【0031】
この初期締付け状態では、ボルト13による挿口管2の径方向の押圧力が、介設部材14のテーパ面14aと係止部材15の傾斜面15aとの面接触により、管軸方向に分岐して伝達されることで、介設部材14が凹部12内の後部に配置されるとともに、係止部材15は凹部12内の前部に配置される。すなわち本実施例で、介設部材14のテーパ面14aと係止部材15の傾斜面15aとは、この初期締付け状態では、いずれも略平行に傾斜して対向する平面状に形成されているため、テーパ面14aと傾斜面15aとが面的に接触する。
【0032】
このとき、管軸方向の後方側から順に、ボルト13の押圧面13aの後部エッジ13bの位置(P1)、介設部材14の後端面14cの位置(P2)、及び係止部材15の後端面15cの位置(P3)となるように各部材13,14,15が配置される。
【0033】
またこの初期締付け状態で、凹部12内における介設部材14の前側に、介設部材14の管軸方向の所定幅の移動、及び所定角度の傾動を許容する空隙部Kが形成されている。すなわち、介設部材14は、凹部12内にて管軸方向に移動及び傾動可能に配置されている。
【0034】
次に、
図5(a),(b)に示されるように、挿口管2に対し管軸方向の後方、すなわち受口管3から離脱する方向に外力が作用した場合、挿口管2の外周面に初期締付け状態で食い込んだ係止部材15が、挿口管2に伴い凹部12内にて管軸方向の後方に移動する。この外力により、係止部材15の傾斜面15aが介設部材14のテーパ面14aに沿って摺動するに従い、管軸方向の外力の一部がテーパ面14a直交方向の分力となり(
図5(a)参照)、係止部材15が挿口管2の内径方向に押圧され、係止部材15の後側楔部16及び前側楔部17が挿口管2の外周面2bに更に食い込む。
【0035】
また、
図5(b)に示されるように、後側楔部16及び前側楔部17の食い込みに対する反力が作用することで、介設部材14は、ボルト13の押圧面13aに面接触していた被押圧面14bの後端側の一部を傾動中心として、図示時計回りに傾動する。このとき、前述したように、介設部材14の後端面14cの位置(P2)がボルト13の押圧面13aの後部エッジ13bの位置(P1)よりも管軸方向の前方に配置されているため、介設部材14の傾動中心がボルト13の押圧面13aの後部エッジ13bと摺接することがなく、後部エッジ13bの損傷を回避できる。
【0036】
また、この介設部材14の傾動に伴い、介設部材14の被押圧面14bがボルト13の押圧面13aに対して傾斜するため、介設部材14の被押圧面14bの前側とボルト13の押圧面13aとの間に、後述する衝撃吸収用の隙間R1が生じる。
【0037】
次に、
図6(a)に示されるように、挿口管2に対し管軸方向の前方、すなわち受口管3に挿入する方向に外力が作用した場合、挿口管2の外周面に食い込んだ係止部材15が、挿口管2に伴い凹部12内にて管軸方向の前方に移動する。そして、挿口管2の前端部2cが受口管3の内端面3cに当接することで、挿口管2の移動が規制されて終了する。このように挿口管2の移動が終了したとき、係止部材15の前面と凹部12の前側壁12aとの間隙が依然として残っており、係止部材15が凹部12と衝突することがないため、係止部材15の損傷を回避できる。尚、挿口管2の前端部2cと受口管3の内端面3cとの間に、当接による衝撃を緩衝する緩衝材を配設してもよい。
【0038】
また、
図6(a)に示されるように、この挿口管2の移動に伴い、ボルト13の押圧面13aと
介設部材14の被押圧面14bとの間の隙間(R2)が大きくなるため、介設部材14が凹部12内でボルト13と係止部材15との間で重力に応じて適宜移動することになる。例えば、
図6(a)に示されるように、介設部材14の被押圧面14bがボルト13の押圧面13aから離間するとともに、介設部材14のテーパ面と係止部材15の傾斜面15aとが摺動して、これら部材14,15同士の接触箇所が変化する。
【0039】
次に、
図6(b)に示されるように、再び挿口管2に対し、受口管3から離脱する方向に外力が作用した場合、挿口管2の外周面に食い込んだ係止部材15が、挿口管2に伴い凹部12内にて管軸方向の後方に移動する。この外力により、係止部材15の傾斜面15aが介設部材14のテーパ面14aに沿って摺動するとともに、介設部材14の被押圧面14bの所定箇所がボルト13の押圧面13aに当接する。
【0040】
この介設部材14の被押圧面14bに当接するボルト13の押圧面13aの当接箇所は、後部エッジ13bの位置(P1)よりも管軸方向の前方の所定箇所であるため、後部エッジ13bの損傷を回避できる。また、
図6(b)における介設部材14の被押圧面14bとボルト13の押圧面13aとの当接箇所は、前述した
図5(a)における当接箇所とは異なる新たな箇所となる。
【0041】
更に、
図6(b)における介設部材14の被押圧面14bはボルト13の押圧面13aに対して傾斜しており、介設部材14の被押圧面14bの前側とボルト13の押圧面13aとの間に、衝撃吸収用の隙間(R3)が生じるため、当該新たな箇所で当接した介設部材14が衝撃吸収用の隙間(R3)を許容代として一時的に傾動することで、介設部材14とボルト13とが強い勢いで衝突することなく、この衝撃を吸収することができる。
【0042】
以降同様に、管継手1に対し、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合に、介設部材14とボルト13とが局所的に集中して当接することなく、外力が管軸方向の前後に繰り返す度ごとに介設部材14とボルト13との当接箇所が分散するため、部材同士の繰り返し集中衝撃による損傷を回避できる。
【0043】
次に、本発明の介設部材の変形例について説明する。
図7に示されるように、本発明の変形例1としての介設部材24は、テーパ面24aが凹曲面に形成されており、上記した管継手の初期状態では、このテーパ面24aは、係止部材15の傾斜面15aにおける管軸方向の前後の両端部とのみ部分的に当接し、管軸方向の中間部とは離間している。
【0044】
このようにすることで、介設部材24のテーパ面24aと係止部材15の傾斜面15aとの空隙領域が増大するため、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合の衝撃吸収用の隙間を拡げることができる。
【0045】
また、
図8に示されるように、本発明の変形例2としての介設部材34は、テーパ面34aが凸曲面に形成されており、上記した管継手の初期状態では、このテーパ面34aは、係止部材15の傾斜面15aにおける管軸方向の端部を除く箇所とのみ部分的に当接し、管軸方向の前後の両端部とは離間している。
【0046】
このようにすることで、介設部材34のテーパ面34aと係止部材15の傾斜面15aとの空隙領域が増大するため、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合の衝撃吸収用の隙間を拡げることができる。
【0047】
尚、上記した変形例1,2の介設部材24,34に替えて、若しくは当該介設部材24,34に加えて、係止部材の傾斜面が曲面に形成されてもよく、例えば、介設部材24,34のテーパ面24a,34aに当接する当該係止部材の傾斜面が、互いの面形状を補完する凸曲面又は凹曲面に形成されてもよい。
【0048】
また、特に図示しないが、ボルトの押圧面が凹曲面若しくは凸曲面であってもよいし、当該ボルトの押圧面に替えて、若しくは当該ボルトの押圧面に加えて、介設部材の被押圧面が凹曲面若しくは凸曲面に形成されてもよい。このような構成によっても、ボルトの押圧面と介設部材の被押圧面との間に、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合の衝撃吸収用の隙間を確保することができる。
【0049】
本発明の離脱防止装置は、以下のような作用効果を奏する。
【0050】
流体管に対し管軸方向に離脱若しくは挿入させる外力が作用した場合でも、係止部材15と押圧部材であるボルト13との間の介設部材14が、本体部材11の凹部12内にて管軸方向に所定幅の許容代で移動するに伴い、介設部材14のテーパ面14aが係止部材15の外面との接触部分を遷移させることで、流体管を離脱及び挿入させる管軸方向の外力が反復しても、係止部材15、ボルト13及び介設部材14が、互いに局所的に集中して衝突することなく、互いの接触箇所を分散させることができるので、繰り返し集中衝突によるこれら部材13,14,15の損傷を防止することができ、延いては流体管の離脱防止機能を強固に維持することができ、接続当初の配管構造を良好に保持できる。
【0051】
また、介設部材14のテーパ面14aと係止部材15の傾斜面15aとが、いずれも傾斜した状態で略平行に当接するため、管軸方向に作用する外力を真面に受け止めることなく、管軸方向に対し傾斜する平行面同士の摺接により外力を受け流すことができる。
【0052】
また、介設部材14が本体部材11の凹部12内にて管軸方向に所定幅の許容代で移動するに伴い、介設部材14をボルト13に対し傾動させることで、介設部材14の移動によっても、ボルト13、介設部材14及び係止部材15が互いに離間することなく、押圧力を保持することができる。
【0053】
また、
図9に示されるように、ボルト13が挿口管2の径方向に進退可能に本体部材11に設けられているため、ボルト13を径方向に進退させる操作の際に、工具T等の操作手段が挿口管2の外面に干渉されることがない。
【0054】
また、介設部材14がボルト13の押圧面13aの後部エッジ13bに接触することがないため、後部エッジ13bの損傷を防止でき、また介設部材14の傾動中心と係止部材15の傾動中心とを管軸方向に異ならせることができるため、介設部材14及び係止部材15の傾動態様のバリエーションを増大させ、外力の様々な方向や大きさに対応して係止部材15を常時押圧することができる。
【0055】
更に、本発明の管継手1は、流体管としての挿口管2と、挿口管2の前端部2cが挿入された受口管3と、挿口管2の受口管3からの離脱を防止する離脱防止装置10と、から成る。このような構成によると、流体管の離脱防止装置10を用いて、挿口管2の受口管3からの離脱を強固に防止できるため、耐震性と伸縮性の優れた管継手を提供することができる。
【0056】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【0057】
例えば、前記実施例では、凹部12を備えた本体部材11が、受口管3に対し締結部材4で固定接続された押輪であるとして説明しているが、例えば本体部材は、管継手の接続強度を高める補強金具でもよいし、あるいは本体部材は、流体管としての挿口管が挿入される受口管自体であってもよく、当該受口管の受口部に係止部材を収容する凹部が形成されてもよい。
【0058】
また例えば、前記実施例では、ボルト13、介設部材14、及び係止部材15が、それぞれの面同士を直接に当接若しくは摺接しているが、例えば介設部材の表面の全部又は一部をゴムライニング等で被覆してもよいし、あるいは、介設部材のテーパ面若しくは係止部材の傾斜面にゴムや樹脂等からなる緩衝材を設けてもよい。このような構成によれば、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合に、凹部内で各部材に負荷される衝撃を吸収することができる。