管継手におけるパッキング締め付け装置
【課題】ボルト・ナットを使用せずに、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。
【解決手段】
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、本体部１４とフランジ部１５によって構成し、本体部の外面に係合部１６を、フランジ部の内面に係合相手部１７を設け、係合により管体の軸方向へ継手を移動させるように傾斜した、少なくとも２個の円筒カム部１８を本体部外面に有し、係合相手部１７は円筒カム部と係合する、少なくとも２箇所の相手部分２０をフランジ部内面に設けて構成され、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２４とフランジ部の内面２６との間に介在してころがり軸受けを構成し、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２７を、複数個、パッキングの周方向にほぼ均等に配置する。
【解決手段】
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、本体部１４とフランジ部１５によって構成し、本体部の外面に係合部１６を、フランジ部の内面に係合相手部１７を設け、係合により管体の軸方向へ継手を移動させるように傾斜した、少なくとも２個の円筒カム部１８を本体部外面に有し、係合相手部１７は円筒カム部と係合する、少なくとも２箇所の相手部分２０をフランジ部内面に設けて構成され、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２４とフランジ部の内面２６との間に介在してころがり軸受けを構成し、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２７を、複数個、パッキングの周方向にほぼ均等に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】実開平７−１９６９０号
【特許文献２】実用新案登録第３０９９３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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）。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る管継手におけるパッキング締め付け装置の１例を示すもので、Ａは組み立てられた状態を示す斜視図、Ｂは分解された状態を示す斜視図である。
【図２】接続が完了している状態を示す断面図。
【図３】本発明装置に使用する継手構造を示すもので、Ａは本体部の端部正面図、Ｂはフランジ部の端部正面図。
【図４】同様に、本発明装置に使用する継手構造を示すもので、Ａは本体部の端部側面図、Ｂはフランジ部の端部側面図。
【図５】係合部と、係合相手部の係合状態を説明するもので、Ａは係合に入る前の状態を示す平面図、ＢはＡに対応した断面図、Ｃは係合に入るために軸方向へ移動した状態を示す平面図、ＤはＣに対応した断面図。
【図６】係合部と、係合相手部の係合状態を説明するもので、Ａは係合に入り、停止部を係合部が乗り越えている状態を示す平面図、Ｂは係合相手部が停止部を乗り越えてロックした状態を示す正面図、ＣはＢに対応した断面図。
【図７】本発明に係る装置の力学的メカニズムを解析するための説明図。
【符号の説明】
【００３４】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】実開平７−１９６９０号
【特許文献２】実用新案登録第３０９９３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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）。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る管継手におけるパッキング締め付け装置の１例を示すもので、Ａは組み立てられた状態を示す斜視図、Ｂは分解された状態を示す斜視図である。
【図２】接続が完了している状態を示す断面図。
【図３】本発明装置に使用する継手構造を示すもので、Ａは本体部の端部正面図、Ｂはフランジ部の端部正面図。
【図４】同様に、本発明装置に使用する継手構造を示すもので、Ａは本体部の端部側面図、Ｂはフランジ部の端部側面図。
【図５】係合部と、係合相手部の係合状態を説明するもので、Ａは係合に入る前の状態を示す平面図、ＢはＡに対応した断面図、Ｃは係合に入るために軸方向へ移動した状態を示す平面図、ＤはＣに対応した断面図。
【図６】係合部と、係合相手部の係合状態を説明するもので、Ａは係合に入り、停止部を係合部が乗り越えている状態を示す平面図、Ｂは係合相手部が停止部を乗り越えてロックした状態を示す正面図、ＣはＢに対応した断面図。
【図７】本発明に係る装置の力学的メカニズムを解析するための説明図。
【符号の説明】
【００３４】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
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。
【請求項２】
本体部の外面に設けられている円筒カム部には、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終端を決めるための停止部を設け、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とした請求項１記載の管継手におけるパッキング締め付け装置。
【請求項３】
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し、外面には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有している請求項１記載の管継手におけるパッキング締め付け装置。
【請求項４】
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されている請求項１記載の管継手におけるパッキング締め付け装置。
【請求項１】
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であって、
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。
【請求項２】
本体部の外面に設けられている円筒カム部には、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終端を決めるための停止部を設け、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とした請求項１記載の管継手におけるパッキング締め付け装置。
【請求項３】
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し、外面には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有している請求項１記載の管継手におけるパッキング締め付け装置。
【請求項４】
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されている請求項１記載の管継手におけるパッキング締め付け装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１５９１１（Ｐ２００８−１１５９１１Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９８０８０（Ｐ２００６−２９８０８０）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（０００１１８５９０）伊藤鉄工株式会社 (13)
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（０００１１８５９０）伊藤鉄工株式会社 (13)
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