(57)【要約】【課題】挿し口に容易かつ安価に挿し口突部を形成し、しかも離脱防止継手として用いた場合に、確実に離脱防止機能を発揮し得る管継手を得ることを課題とする。【解決手段】離脱防止管継手用管６の挿し口２の挿口突部を設ける外周を、管６を構成する鋳鉄が塑性変形し得る温度であって、急冷後管壁組織にセメンタイトが晶出しない温度にまで加熱し、次いで管継手用管６を管軸方向へ圧縮し、加熱した管壁を管外径方向へ膨出塑性変形１１させ、その状態のまま冷却する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離脱防止管継手用管の挿し口の挿口突部を設ける外周を、該管を構成する鋳鉄が塑性変形し得る温度であって、放冷しても管壁組織に組織変化が生じない程度の温度まで加熱し、次いで前記管継手用管を管軸方向へ圧縮し、前記加熱した管壁を管外径方向へ膨出塑性変形させ、その状態のまま放冷する管挿し口突部成形方法。
【請求項２】
管受口内面のロックリング収納溝の溝深さが、管奥方側より管受口開口側へ向け２段にわたって段状に浅くなるように変化され、管奥方側の深い溝の深さが、一つ割りロックリングの径方向厚さと請求項１に記載された挿し口外面の膨出変形量とを加えた量の深さ、管受口開口側の浅い溝の深さが前記挿し口外面に密着した前記ロックリングの外面をほぼ隙間なく受容できる深さとされ、該受口内に収納した前記ロックリングに挿口を挿入し、受口内へと挿入していくことで管奥方側の収納溝内で前記一つ割りロックリングを拡径させて挿し口の前記膨出部を通過させ、管受口奥方へと挿入して接続し、挿し口に引抜き力が作用したときに、挿し口外面に密着させた前記ロックリングを受口開口側の浅い溝部分に移動させ、浅い溝の開口側端に前記ロックリングを当接させるとともに前記ロックリングの管受口奥方側端に挿し口の膨出部を当接させることで抜け出し防止が図られるようにした離脱防止継手。
【請求項３】
請求項２のロックリング収納溝の溝深さの変化する境界部分がテーパ面とされ、さらに浅い溝の受口開口側内面が一つ割りロックリングの管受口開口側端面に形成したテーパ面と傾斜がほぼ合致するテーパ面とされた離脱防止継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は管挿し口突部成形方法及び、この挿し口突部を有する挿し口を用いた離脱防止継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダクタイル鋳鉄管の離脱防止を図った管継手として図１３に示す管継手１が知られている。
【０００３】
この管継手１は、突部３を形成した挿し口２を、内面に一つ割りロックリング（以下単にロックリングという。）５を配置した受口４に挿入し、管継手１に抜け出し力が作用した場合、挿し口突部３とロックリング５とを係合させて抜け出しを防止するようにしたものである。
【０００４】
図中、２ａはシール用ゴム輪、５ａはロックリングの芯出しゴムを示す。
ところで、一般に鋳鉄管、ダクタイル鋳鉄管は遠心力鋳造法によって成形されるから鋳造時に挿し口突部３を一体成形するのは製法上無理で、鋳造後にリング部材を溶接により後付けすることによって挿し口突部３を設けることが行なわれる（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３５００４２公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、挿し口突部３を挿し口２に溶接するには、挿し口リング部材を正確に加工しなければならず、その溶接作業も慎重に行う必要があり、製造コストが高価になる問題があった。
【０００７】
さらに、挿し口リング部材を溶接する際、溶接箇所の管壁が一旦溶融され、ついで急冷されるので溶接箇所の管壁に硬くて脆いセメンタイトが晶出し、管壁の材質が硬くて脆くなり、瞬間的に大きな外力が作用すると破壊されやすくなるといった問題もある。このため、焼鈍工程が新たに必要になるなど製造に手間とコストがかかる問題もあった。
【０００８】
この発明は、上記問題を解消し、挿し口に容易かつ安価に挿し口突部を形成でき、しかも離脱防止継手として用いた場合に、確実に離脱防止機能を発揮し得る管継手を得ることを課題としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明の管挿し口突部成形方法は、離脱防止管継手用管の挿し口の挿口突部を設ける外周を、該管を構成する鋳鉄が塑性変形し得る温度であって、放冷しても管壁組織に組織変化が生じない程度の温度まで加熱し、次いで前記管継手用管を管軸方向へ圧縮し、前記加熱した管壁を管外径方向へ膨出塑性変形させ、その状態のまま放冷するものである。
【００１０】
この方法により挿し口突部を形成すれば、挿し口リングが不要となるうえ、加熱後管を軸方向に圧縮力を付加するだけで突部が形成されるので、従来に比べ非常に容易に挿し口突部を形成することができる。また、加熱温度が、放冷しても管壁組織に組織変化が生じない程度の温度とされているので加工後に改めて焼鈍工程を必要とすることがなく、しかも塑性変形後の管壁組織は、例えばフェライトからパーライト化されるなど適度に材質が硬くされ、抜け出し防止を計る膨出部のロックリングとの接触による変形も防止される。
【００１１】
請求項２の発明は、上記製法で製造された挿し口を用いた離脱防止継手に関し、管受口内面のロックリング収納溝の溝深さが、管奥方側より管受口開口側へ向け２段にわたって段状に浅くなるように変化され、管奥方側の深い溝の深さが、一つ割りロックリングの径方向厚さと請求項１に記載された挿し口外面の膨出変形量とを加えた量の深さ、管受口開口側の浅い溝の深さが前記挿し口外面に密着した前記ロックリングの外面をほぼ隙間なく受容できる深さとされ、該受口内に収納した前記ロックリングに挿口を挿入し、受口内へと挿入していくことで管奥方側の収納溝内で前記一つ割りロックリングを拡径させて挿し口の前記膨出部を通過させ、管受口奥方へと挿入して接続し、挿し口に引抜き力が作用したときに、挿し口外面に密着させた前記ロックリングを受口開口側の浅い溝部分に移動させ、浅い溝の開口側端に前記ロックリングを当接させるとともに前記ロックリングの管受口奥方側端に挿し口の膨出部を当接させることで抜け出し防止が図られるようにしたものである。
【００１２】
接続した離脱防止管継手に抜け出し方向へ外力が加わったとき、ロックリングは浅いロックリング収納溝へと移動し、そこで管受口内面によって軸方向への移動が防止され、抜け出ようとする挿口は、膨出部をロックリングの管受口奥方側端に接するが、ロックリングは、浅いロックリング収納溝内面に支えられて拡径変形しないように保持されるので、滑らかな膨出部が接触してもロックリングが拡径して乗り越えてしまうことはない。したがって、挿口突部が滑らかな膨出部とされていても確実に抜け出し防止が図られるのである。
【００１３】
請求項３は、請求項２のロックリング収納溝の溝深さの変化する境界部分がテーパ面とされ、さらに浅い溝の受口開口側内面がロックリングの管受口開口側端面に形成したテーパ面と傾斜がほぼ合致するテーパ面とされたものである。
【００１４】
挿し口に抜け出し力が作用した場合、これとともに抜け出し方向へ移動するロックリングは、テーパ面との接触により縮径方向に力が加わり、これによってロックリングが強く挿し口外周に巻きつくようになり、膨出部のすり抜けがさらに防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を説明する。
図１はこの発明の管挿し口突部成形方法を実施する装置の断面図である。
【００１６】
図１において、６は挿し口２と受口４を有する鋳鉄管を示す。この鋳鉄管６の挿し口２側であって、挿し口突部を形成する部分の外周に加熱装置７、例えば高周波誘導過熱コイル７を配置し、この加熱装置７により加熱温度を、挿し口２が容易に塑性変形可能であり、一方、放冷しても管壁組織変化があまり生じない温度まで加熱する。
【００１７】
具体的には鋳鉄管の場合は、８００℃〜１０００℃の温度に加熱する。
ここに上記温度範囲とするのは、８００℃以下では温度が低すぎ膨出変形には強大な力を要して成形が困難となり、１０００℃を超えると塑性変形の容易性の点では好都合であるが冷却時に管壁組織変化が生じ、例えば管壁組織にセメンタイトが晶出し易くなるなど、鋳鉄管の表面硬度が局部的に増し組織が脆くなって強度的に不都合を生じるためである。
【００１８】
そして、鋳鉄管６の挿し口２側端にストッパ８が、また受口４側端には、押し板９を介して軸方向圧縮力が付加できるようにされている。
この押し板９に対する圧縮力は、油圧装置（図示せず）のピストンロッド１０により付加される。
【００１９】
また、鋳鉄管６は、支持ロール１５上に支持されている。
次に、上記装置により挿し口突部を形成する方法について説明する。
まず図１に示すように鋳鉄管６の挿し口２を高周波誘導過熱コイルなどの加熱装置７内に挿入し、ストッパ８に挿し口端を押し当てて位置決めし、次いで加熱装置７を作動させ、挿し口２が容易に塑性変形可能であり、一方、管壁組織がパーライト化してもセメンタイトが晶出しない温度、具体的には上述した８００℃〜１０００℃に加熱する。
【００２０】
そして、加熱すれば図２に示すように押し板９に軸方向押圧力を付加して鋳鉄管６に軸方向押圧力Ｆを付加する。
すると軸方向押圧力Ｆにより加熱部分３ａが膨出変形し、図３にも拡大して示すように、挿し口突部１１が形成される。その状態のまま冷却し、以後焼きなましなどの熱処理などの後処理をすることなく使用に供されるのである。
【００２１】
なお、上記実施の形態として、軸方向押圧力Ｆを加えて加熱部分３ａを膨出変形させる場合、図４に示すように加熱部分３ａに成形用外型１２を外嵌しても良い。
【００２２】
この成形用外型１２は、二つ割りのリング１４とされ、内面に膨出変形すべき挿口外周の径方向と軸方向幅の空間を内包するような溝１３が形成され、割り部１４ａに設けた、てこ１４ｂやフック１４ｃを利用した迅速に固定できる固定装置１４ｄにより挿し口管２外周に環状に取り付けるように構成されている。
【００２３】
また、上記挿し口突部１１の膨出形成手段として、高周波誘導過熱コイルを用いた場合を示したが、これに限らず図５に示すように管６を駆動装置（図示せず）を備えた支持ローラ１５、１５上に載せて軸周囲に回転可能に支持し、管６を回転しつつ挿し口端２をプラズマトーチ１６で加熱し、目的温度にまで加熱されれば図６に示すように押し板９で軸方向へ押圧し、ストッパ８を兼ねる突部成形治具８ａにより図７に示すように膨出部の膨出量が一定となるように膨出変形させるようにしても良い。
【００２４】
なお、図５〜図７に示した装置は、加熱装置、ストッパの構造が異なるだけで他は図１〜図３に示した装置と同じであるため、同一部分又は相当する部分については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
次に、上記挿し口２を離脱防止継手の挿し口管として使用した場合について説明する。
図８は、膨出部１１を形成した挿し口２を使用した場合の離脱防止継手の要部拡大断面図を示したものである。
【００２６】
図８において、受口４内面に形成されるロックリング収納溝１７は、管奥方側１７ａより管受口開口側１７ｂへ向け図示のように二段にわたって段状に浅くなるように変化され、管奥方側の深い溝１７ａの深さが、ロックリング５の径方向厚さＨと挿し口に形成した膨出部１１の高さｈの和に等しい深さとされ（図９参照）、管受口開口側の浅い溝１７ｂの深さは挿し口２外面に密着したロックリング５をほぼ隙間なく受容できる深さ（図１１参照）とされている。
【００２７】
また、深い溝１７ａから浅い溝１７ｂへ変化する境界部分は図示のようにテーパ面１７ｃとされ、さらに浅い溝１７ｂの受口開口端側の内面１７ｄは、ロックリング５の受口開口側端面に形成したテーパ面５ａと傾斜がほぼ合致するテーパ面１７ｄとされている。
【００２８】
図中２ａはシール用ゴム輪、４ａは受口内面に形成されたシール用ゴム輪の収納溝を示す。
そして、この受口４に挿し口２を挿入する場合、図８に示すように受口４内にシール用ゴム輪２ａとロックリング５をそれぞれ収納溝４ａ、１７に収納し、矢印で示すように挿し口２を受口４内へ挿入する。
【００２９】
挿し口２の突部となる膨出部１１は、シール用ゴム輪２ａを圧縮して受口４奥方へと入り込み、やがてロックリング５と係り合ってロックリング５を収納溝１７奥方へと押し込んでいく。
【００３０】
ロックリング５は図９に示すように収納溝奥方の壁１７ｅに当接し、それ以上奥方へは進めないので、膨出部１１によって拡径変形される。また、収納溝奥方の溝深さはロックリング５の径方向厚さＨと、膨出部１１の高さｈとの和とされているので、挿し口２の膨出部１１はロックリング５を拡径変形させ、同時にその内部をすり抜けて受口４の奥方へ挿入されていく。そして、図１０に示すように挿し口２の開口端２ｂから受口奥端４ｂまでの距離Ｓ１と、膨出部１１からロックリング収納溝１７の受口開口端側端面１７ｄに当接したロックリング５の奥端までの距離Ｓ２までの間が伸縮用の隙間となる。
【００３１】
次に、継手に抜け出し方向の外力が作用し、挿し口２が受口４から抜け出ようとした場合は、図１１に示すように、挿し口２とともにロックリング５が受口４の開口方向へ移動し、浅い溝１７ｂへ入っていく。
【００３２】
やがて、ロックリング５は浅い溝１７ｂの開口側端１７ｄに当接し、テーパ面同士の接触により、ロックリング５は縮径作用を受け、この結果ロックリング５は挿口２外面に抱きつくように縮径変形しようとする。
【００３３】
したがって、ロックリング５の内側を挿し口２が滑り移動しようとしても、膨出部１１がロックリング５の奥端側に接触し、抜け出しを阻止する。
また、膨出部１１の立ち上がり部が滑らかな湾曲面とされていても、ロックリング５は浅い溝１７ｂに殆ど隙間なく入り込まされているので拡径変形することができず、前述の縮径作用と相俟って膨出部１１を通過させない。
【００３４】
一方、膨出部１１は、放冷しても管壁組織に組織変化が生じない程度の温度、例えばパーライト化してもセメンタイトが晶出しないような温度に加熱されているので、成形後の膨出部１１は適度な硬さと強度を有し、容易に復元収縮したり破壊されることもない。
【００３５】
したがって、強大な引抜き力が作用しても挿し口２が受口４から抜け出てしまうことはなく、離脱防止機能が発揮されるのである。
【００３６】
【発明の実施例】
次にこの発明の実施例を説明する。
小口径管〜中口径管の管厚８．５ｍｍのスリップオンタイプの離脱防止管継手に付いて実施した。この種離脱防止管継手の挿口突部における膨出量ｈは、ほぼ３ｍｍ前後である。したがって、この膨出量とするための軸方向押圧力と加熱温度との関係を測定した。表１にその結果を示す。
【００３７】
【表１】
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表１より明らかなように挿し口の加熱温度が７００℃では、５００〜１０００ｋＮであっても０．８〜１．４ｍｍと膨出部の十分な高さが得られず、８００℃、３００ｋＮで３．０ｍｍと目的の高さｈが得られることが判った。
【００３８】
また、１０００℃を超え１１００℃とした場合は管が溶融し突部形成が不可能となった。以上より、加熱温度は８００℃〜１０００℃が好適な範囲であることが判明した。
【００３９】
次に、挿し口突部となる膨出部の高さｈと引抜力との関係を図１２に示す試験装置で試験した。
図１２に示した試験装置２０は、管６の外径にほぼ等しい内径の挿入孔２１を有する基台２２に膨出部１１を有する挿口２を、受口４側（図示せず）を切り取った管中央側端６ａから挿入し、基台２２の貫通孔２１内面に膨出部１１を係止させるようにしたもので、基台２２は、支柱２６に支持された基盤２５上に基台２２が支持されている。
【００４０】
そして、挿口２内に反力板２３を溶接し、加圧ロッド２４の先端を反力板２３に当接し、矢印方向への軸方向圧縮力を加えて膨出部１１が基台２２の貫通孔２１をすり抜けるか、又は膨出部１１が破壊されるまでに要する力を測定した。その結果は表２の結果となった。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
これによるとｈが１．５ｍｍ以下の場合は目標値である３ＤｋＮ（Ｄは管直径）に達するまでにすり抜けが発生し抜け出し防止が機能しなかったが、ｈ＝２．０〜３．０ｍｍの場合は、６ＤｋＮの引抜き力でも異常がなく、耐震用離脱防止継手として十分な性能を発揮できることが確認された。
【００４３】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、挿口に抜け出し防止のための突部を形成する場合、挿口を加熱した後管軸方向に一定押圧力で圧縮するだけで形成されるので、従来のように溶接などといった面倒な工程は不要となり、突部の成形が容易となる。また、加熱温度が、放冷しても管壁組織に組織変化が生じない程度の温度例えば、冷却後管壁組織がフェライトからパーライトへ変化してもセメンタイトが晶出しない、いわゆる焼鈍を要しない温度とされているので成形後の熱処理も不要で、それだけ安価に製造できるのである。
【００４４】
しかも、冷却後は管壁組織が、例えば、フェライトからパーライトへと変化するといったことはあり、このような変化の場合は膨出部に適度な硬度が備えられ、したがって強大な引抜き力が作用しても膨出部がロックリングにしごかれてもとの径に復元変形してしまうといったことも防止され、確実な抜け出し防止効果が発揮されるのである。
【００４５】
また、抜け出し時、滑らかな膨出部とされた挿口突部によりロックリングに拡径力が作用しても、ロックリングは受口の浅い溝部分で拡径しないように外径から支えられているので、ロックリングの拡径変形に起因する抜け出しも確実に防止されるといった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法の実施状態を示す要部破断断面図である。
【図２】この発明の方法の実施状態を示す要部破断断面図である。
【図３】この発明の方法の実施状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】この発明の方法を実施する装置の一例を示す要部拡大断面図である。
【図５】この発明の方法の他の実施状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】この発明の方法の他の実施状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】この発明の方法の他の実施状態を示す要部拡大断面図である。
【図８】この発明の方法により成形された挿し口を用いた離脱防止継手の要部断面図である。
【図９】この発明の離脱防止継手の接合過程を示す要部断面図である。
【図１０】この発明の離脱防止継手の接合完了状態を示す要部断面図である。
【図１１】この発明の離脱防止継手の離脱防止状態を示す要部断面図である。
【図１２】この発明の離脱防止継手の離脱防止機能を試験する装置の断面図である。
【図１３】従来の離脱防止継手の断面図である。
【符号の説明】
２    挿し口
３ａ  加熱部分
４    受口
５    ロックリング
６    鋳鉄管
７    加熱装置
８    ストッパ
９    押し板
１０    ピストンロッド
１１    膨出部
１２    成形用外型
１５    支持ローラ
１６    プラズマトーチ
１７    ロックリング収納溝
Ｆ    軸方向押圧力
【図１】
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【図２】
2004344903.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004344903.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004344903.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2004344903.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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