(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部外周面に環状の外周溝を有する一対の管体と、該一対の管体を連結すべく、両管体の開口端面同士が向かい合った連結部を全周に亘って覆うように両管体に外装着され且つ、先端が外周溝に当接した状態で該外周溝にはまり込む環状内突起が一対設けられてなる継手本体と、該継手本体の両環状内突起間の内周面と両管体の端部外周面との間に装着されて前記連結部をシールする環状シール部材とを備えてなり、前記継手本体は、円周方向の両端部に連結孔が各々管軸方向に穿設された複数の円弧状部材を備え、該円弧状部材の円周方向の端部同士が重ね合わせられ、重ね合わせられた両連結孔に連結ピンが嵌入され、該連結ピンで複数の円弧状部材が連結されることによって環状に形成されて両管体に外装着される構成であり、両外周溝に各々環状内突起がはまり込むことにより両連結孔が重ね合わさって連結ピンが嵌入可能となり、連結ピンが嵌入したことで、両外周溝に環状内突起がはまり込んだことを確認できる管体の連結構造であって、
前記管体の外周溝は、その管端側の側面が傾斜面に形成されてなることを特徴とする管体の連結構造。
【請求項２】
前記外周溝は、断面視略Ｖ字状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の管体の連結構造。
【請求項３】
前記外周溝は、その底部が曲面状に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の管体の連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端部外周面に環状の外周溝を有する一対の管体を管継手によって連結する連結構造に関し、特に、外周溝の溝形状の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管体を連結する手法としては、端部にフランジ部を突設して両フランジ部をボルトで管軸方向に締結する手法の他、図１０に示すような連結構造も採用されていた。
【０００３】
図１０の連結構造は、両管体５０，５０の連結部Ｐに環状シール部材５４を外装着し、該環状シール部材５４の外側に筒状の管継手５３を外装着することにより、環状シール部材５４で連結部Ｐを外側からシールすると共に管継手５３で両管体５０，５０を連結する構造である。両管体５０，５０には各々端部外周面５１に外周溝５２が形成され、管継手５３の両端部には環状内突起５８，５８が中心側に向けて突設されており、連結状態において各外周溝５２に環状内突起５８が各々はまり込むことにより、管体５０が環状内突起５８で掛止されて管継手５３からの抜けが防止される。
【０００４】
尚、管継手５３は、図１１の如く、半割り状に分割された二つの円弧状部材５５，５５から構成されており、該円弧状部材５５の円周方向の両端部にはフランジ部５５ａが形成され、連結部Ｐへの外装着時において、フランジ部５５ａ同士をボルト５６とナット５７で締結することにより筒状に形成される構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、連結後においては、管体５０内の流体圧力によって管体５０には脱管方向（両管体５０，５０が互いに管軸方向に離反する方向）の力が作用するが、この力は、外周溝５２の管端側の側面５２ａを介して環状内突起５８に作用することとなる。
【０００６】
しかるに、上記従来の管体においては、外周溝５２が断面視矩形に形成されていたため、図１２の如く、環状内突起５８は外周溝５２の管端側の側面５２ａから管軸方向に力（図中の矢印Ｎ１）を受けることとなる。即ち、環状内突起５８は、その突設方向に対して直交する方向に管体５０から力を受けることとなり、この力で環状内突起５８が疲労等により破損するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、管継手の環状内突起の破損を効果的に防止し得る管体連結構造の提供を解決課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明が上記課題を解決するために講じた技術的手段は、端部外周面に環状の外周溝を有する一対の管体と、該一対の管体を連結すべく、両管体の開口端面同士が向かい合った連結部を全周に亘って覆うように両管体に外装着され且つ、先端が外周溝に当接した状態で該外周溝にはまり込む環状内突起が一対設けられてなる継手本体と、該継手本体の両環状内突起間の内周面と両管体の端部外周面との間に装着されて前記連結部をシールする環状シール部材とを備えてなり、前記継手本体は、円周方向の両端部に連結孔が各々管軸方向に穿設された複数の円弧状部材を備え、該円弧状部材の円周方向の端部同士が重ね合わせられ、重ね合わせられた両連結孔に連結ピンが嵌入され、該連結ピンで複数の円弧状部材が連結されることによって環状に形成されて両管体に外装着される構成であり、両外周溝に各々環状内突起がはまり込むことにより両連結孔が重ね合わさって連結ピンが嵌入可能となり、連結ピンが嵌入したことで、両外周溝に環状内突起がはまり込んだことを確認できる管体の連結構造であって、
前記外周溝の管端側の側面を傾斜面としたことにある。
【０００９】
かかる管体が管継手で連結された後、両管体が脱管しようとした際に外周溝の管端側の側面から環状内突起に作用する力は、該側面が傾斜面であるので、管軸方向から所定角度外方へ傾斜した力となる。即ち、環状内突起に管体から作用する力は、環状内突起を拡径しようとする方向の成分を有する一方、環状内突起は、環状であるため、拡径方向の力に対しては構造上強い。
尚、傾斜面は傾斜凹面や傾斜凸面も含まれる。
【００１０】
また、外周溝を断面視略Ｖ字状に形成することが好ましい。連結後においては、上述したのと反対の力、即ち、両管体が互いに接近しようとする力が管体に外力として作用することも考えられるが、断面視略Ｖ字状とすることにより、管端とは反対側の側面から受ける力も所定角度外方に傾斜するので、同様に環状内突起の破損を防止できる。
【００１１】
また、管体が比較的薄肉である場合には、一般には外周溝をいわゆるグルービング加工によって形成することとなるが、その場合、断面視略Ｖ字状とすることにより、従来の断面視矩形の場合に比して溝加工時の押圧力が小さくて済み、より正確に且つ容易に溝加工することができ、また、押圧力が小さくて済むので、特にステンレス管のような高硬度の管体に溝加工した場合に発生するおそれがある腐食も防止できる。また、外周溝５を起点とした管端側の反りが防止でき、管体の開口端面の形状も維持できる。
【００１２】
更に、このように外周溝を断面視略Ｖ字状に形成する場合には、その底部を尖鋭状ではなく曲面状に形成することが好ましく、これによって外周溝を形成した箇所の応力集中を緩和できる。特に、管体が比較的厚肉で、外周溝を切削により形成する場合には、外周溝の底部近傍に生じやすい応力集中を緩和できて効果が大きい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管体の連結構造の一実施形態について図面を参酌しつつ説明する。
図１に示す外周溝付き管体１は、比較的肉厚の鋼管や樹脂管であり、その端部外周面４には外周溝５が全周に亘って形成されている。該外周溝５は、図２のように断面視略Ｖ字状に形成され、その底部５ｃは曲面状になっている。
【００１４】
また、該外周溝５の開き角度θは、略９０度に設定されている。即ち、外周溝５の両側面５ａ、５ｂ（管端側の側面５ａ、及び、その反対側の側面５ｂ）は、外周面４に対して共に略４５度の傾斜面となっている。
【００１５】
尚、外周溝５の開き角度θは、略６０度乃至略１００度に設定することが好ましい。即ち、両側面５ａ，５ｂの外周面４に対する傾斜角度αは、略４０度乃至略６０度に設定することが好ましい。
【００１６】
また、底部５ｃを曲面状とする他に、図２に二点鎖線Ａにて示すように平坦状としてもよく、また、尖鋭状にすることも可能である。
但し、比較的肉厚の鋼管等の場合、外周溝５は切削により形成できるが、切削にて外周溝５を形成する場合には、外周溝５の形成箇所の肉厚が他の部位に比して薄くなるので、底部５ｃを尖鋭状とするのではなく、曲面状や平坦状として応力集中を緩和することが好ましい。
尚、外周溝付き管体１としては、ストレート管の他、Ｔ字管やエルボ管等の継手管も含まれる。
【００１７】
かかる外周溝付き管体１は、一対の環状内突起を備えた筒状の管継手が両管体の連結部に外装着されることによって連結される形式のもので、かかる管継手は、二つ割り、三つ割り、六つ割り等、複数割りに分割され且つ外装着時に連結手段によって筒状にされる構成のものを用いることができる。
【００１８】
以下、本発明の外周溝付き管体１の連結に適した連結構造の一例について説明する。
図３及び図４は、管体の連結構造によって両管体１，１が連結された状態を示している。
該連結構造は、開口端面１ａ，１ａ同士が向かい合うように配置された管体１，１と、この両管体１，１の連結部Ｐを全周に亘って覆うように両管体１，１に外装着され且つ、外周溝５にはまり込む環状内突起６が一対設けられてなる管継手２と、該管継手２の両環状内突起６，６間の内周面と両管体１，１の端部外周面４，４との間に装着されて連結部Ｐをシールする環状シール部材３とから構成される。
【００１９】
そして、管継手２は、図５の如く円周方向の両端部に連結孔７が各々管軸方向に穿設された複数の円弧状部材８を備え、該円弧状部材８の円周方向の端部同士が重ね合わせられ、重ね合わせられた両連結孔７，７に連結ピン９が嵌入され、該連結ピン９で複数の円弧状部材８が連結されることによって外装着時に筒状となる構成である。また、両外周溝５，５に各々環状内突起６がはまり込むことによって両連結孔７，７が重ね合わさって連結ピン９が嵌入可能となり、連結ピン９が嵌入したことで、両外周溝５，５に環状内突起６，６がはまり込んだことを確認できる構成となっている。以下、より詳細に説明する。
【００２０】
まず、環状シール部材３は、ゴム製であり、連結部Ｐの外側を全周に亘って覆うようにして連結部Ｐを外周面側からシールすべく、両外周溝５，５間の端部外周面４，４に外装着され、その内周面が管体１の端部外周面４に当接する。また、環状シール部材３の内周面略中央には、各管体１の開口端面１ａに全周に亘って当接可能なストッパー壁１０が突設されており、該ストッパー壁１０の両側面は各々開口端面１ａ，１ａに当接する。該ストッパー壁１０を設けることで開口端面１ａの腐食が防止される利点がある。
【００２１】
かかる環状シール部材３を全周に亘って覆うように、環状シール部材３の外周側に筒状の管継手２が外装着される。また、管継手２の管軸方向の両端部側には、各々前記外周溝５にはまり込む環状内突起６が内周側に設けられ、該環状内突起６の先端部は曲面状に形成され、該環状内突起６は、外周溝５の曲面状の底部５ｃ及び両側面５ａ，５ｂに略全周に亘って当接する。そして、両環状内突起６，６間の内周面には、外周側に向かって窪んだ環状凹部が形成され、該環状凹部と両管体１，１の端部外周面４，４との間に前記環状シール部材３が位置し、該環状凹部の内周面は環状シール部材３の外周面に密着する。
【００２２】
また、管継手２は、等分割（１２０度分割）された三つ割り状の三つの円弧状部材８が連結手段としての三本の連結ピン９で互いに連結されて外装着時に筒状とされる。
【００２３】
三つの円弧状部材８は、全体として略同一形状であり、内周面側は同一半径となっており、図５の如く、その円周方向の一端部が、幅方向（管軸方向）中央部が先端側に突出した雄型凸部１１であり、反対側の他端部が、他の円弧状部材８の雄型凸部１１が中央に係合可能なように、幅方向の両端部が先端側に突出した雌型凹部１２となっている。また、雄型凸部１１と雌型凹部１２には管軸方向に連結ピン９が嵌入可能な連結孔７が穿設され、一つの円弧状部材８の雄型凸部１１が他の円弧状部材８の雌型凹部１２に係合して両円弧状部材８，８の円周方向の端部同士が重ね合わせられる。
【００２４】
そして、重ね合った両連結孔７，７に連結ピン９が管軸方向に嵌入されることにより、三つの円弧状部材８，８，８が互いに合計三箇所にて連結されて筒状の管継手２を構成し、筒状に連結されることで、環状内突起６等も環状になる。
【００２５】
かかる管継手２及び環状シール部材３によって管体１，１を連結する手順について以下に説明する。
一つの円弧状部材８の円周方向両端部に、各々他の円弧状部材８の一端部を雄雌係合させて連結ピン９を各々嵌入することにより、三つの円弧状部材８，８，８を直列に連結する。連結ピン９が管軸方向に嵌入されているので、該連結ピン９を支軸として円弧状部材８は互いに回動可能となる。
【００２６】
そして、図６の如く、一方の管体１に開口側から環状シール部材３を装着せしめ、環状シール部材３の反対側に連結する他方の管体１を挿入して両管体１，１を向かい合わせ、上述の鎖状の管継手２を連結部Ｐに外装着する。
【００２７】
例えば、図７の如く、中央の円弧状部材８を管体１の下方側に当接させ、管体１の両側から他の二つの円弧状部材８，８を内側に回動させ、一方の円弧状部材８の雄型凸部１１を他方の円弧状部材８の雌型凹部１２に雄雌係合させて両連結孔７，７を重ね合わせる。そして、両連結孔７，７が重ね合うと最後の連結ピン９が嵌入可能となり、該連結ピン９を嵌入することにより管継手２の外装着が完了する共に、両管体１，１の連結作業も終了する。
【００２８】
以上のようにして連結されると、図８のように、環状内突起６は外周溝５の両側面５ａ，５ｂに当接する。一方、配管経路中には、ストレート管のみならず、図６のようなエルボ管やＴ字管等のような継手管も連結されているので、管体１内の流体圧力がこのエルボ管等の内壁面に作用することによって両管体１，１には脱管方向の力が作用し、この力は、外周溝５の管端側の側面５ａを介して環状内突起６に作用する。
【００２９】
ところが、環状内突起６に作用する力（図８の矢印Ｎ２）は、外周溝５の管端側の側面５ａが略４５度の傾斜面であることから、斜め外方に傾斜した力となる。一方、環状内突起６は、環状であるので拡径方向の力に対しては構造上強い。従って、環状内突起６の破損が、従来のように管軸方向に力が作用する場合に比して、起こりにくくなり、特に、この種の配管にとって重要な問題である金属疲労に対して有利である。尚、側面５ａの外周面４に対する傾斜角度α（外周溝５の開き角度θ）を大きくすればするほど、環状内突起６の強度面では有利となるものの、環状内突起６が外周溝５から外れやすくなるので、側面５ａの外周面４に対する傾斜角度αは、略４０度乃至略６０度が好ましい。
【００３０】
また、図３の連結部Ｐにおいて、両管体１，１が相対的に接近するような外力を管体１が受けることにより、環状内突起６が外周溝５の反対側の側面５ｂから力を受ける場合も考えられるが、その場合でも、本実施形態のように、外周溝５を断面視略Ｖ字状に形成しておくことによって、上述したのと同様にその力に対しても強く、環状内突起６の破損を防止できる。
【００３１】
また、断面視略Ｖ字状とすることで、管継手２の管体１に対する相対的な管軸方向の位置ずれも自動補正されやすく、環状内突起６を外周溝５の幅方向略中央に容易に位置させることができる。尚。環状内突起６の先端部が曲面状の場合には、この位置補正も滑らかである。
【００３２】
尚、上記実施形態では比較的厚肉の管体１について説明したが、図９のように、比較的薄肉の管体１の場合も同様に効果がある。かかる管体１では、断面視略Ｖ字状の外周溝５をその底部５ｃが平坦状となるように形成している。
【００３３】
一般に、管体が比較的薄肉の場合、外周溝はグルービング加工と称される溝加工方法により形成される。これは、外周面から径方向中心側に工具を押圧することによって管体を部分的に塑性変形させる加工方法である。従って、硬度の比較的低い鋼管の場合には、従来のように断面視矩形の外周溝でも容易に溝加工できる。しかしながら、ステンレス管やチタン管等のように高硬度の管体の場合に断面視矩形の外周溝を加工しようとすると、極めて高い押圧力が必要であるうえに、ステンレス管ではその高い押圧力によって加工後において外周溝近傍に腐食が発生する場合がある。しかも、外周溝を起点としてその両側が外方に向けて反り、特に開口端面の径が大きくなったり異形となったりする。従って、従来では、外周溝をステンレス管等の高硬度管には実質上加工することができなかった。
【００３４】
しかるに、上述のように外周溝５を断面視略Ｖ字状にすれば、溝加工時の押圧力が小さくて済み、加工後の腐食が防止できるうえに、容易且つ正確な溝加工が行えるという利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、外周溝の管端側の側面を傾斜面としたので、管体が管継手から抜けようとする際に環状内突起に作用する力の方向が管軸方向となる従来の管体に比して、環状内突起の耐久性が高まって疲労等による破損が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】        本発明の一実施形態の外周溝付き管体の片断面図。
【図２】        同部分拡大断面図。
【図３】        同管体の連結状態を示し、図４のＡ−Ａ断面を示す図。
【図４】        図３の連結状態を管軸方向から見た説明図。
【図５】        同管体の連結に使用される管継手の要部を示し、（イ）は正面図、（ロ）は側面図。
【図６】        同管体の連結過程を示す説明図。
【図７】        同管体の連結過程を示す説明図。
【図８】        同管体の連結状態を示す部分拡大断面図。
【図９】        他実施形態の外周溝付き管体の連結状態を示す拡大断面図。
【図１０】        従来の管体の連結状態を示す断面図。
【図１１】        従来の管体の連結に使用される管継手を示す正面図。
【図１２】        従来の管体の連結状態を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１…外周溝付き管体（管体）、１ａ…開口端面、２…管継手、３…環状シール部材、４…端部外周面（外周面）、５…外周溝、５ａ、５ｂ…外周溝の側面、５ｃ…外周溝の底部、６…環状内突起、７…連結孔、８…円弧状部材、９…連結ピン、１０…ストッパー壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003797534.tif 000009
【図９】
0003797534.tif 000010
【図１０】
0003797534.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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