JP4040868B2 - 管継手用パッキン及びシール組付部 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配管の継手部に使用するパッキン及びシール組付部に係わり、特に弾性体からなるパッキンを管外周に渡り均等に組み付けることを可能とし、かつ、パッキン自身の断面形状を工夫して局部変形の発生を防止することにより、組付が容易で耐久性と信頼性の高いシール組付部を提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シール組付部に使用する従来のパッキン３、４は、生ゴムに加硫剤や軟化剤などの基材を複合したいわゆる合成ゴムを材料としており、化学的に架橋されたゴム状弾性を有している。このため、押輪５の押圧面５ａに押されると局部的に圧縮されやすく、押輪５の外角５ｂや内角５ｃと接触する部分を角として局部変形していた。
また、従来のパッキン３、４は図３に示したように、傾斜した受圧面３ｂ、４ｂと外斜面３ｃ、４ｃなどを有し、受圧面３ｂ、４ｂと外斜面３ｃ、４ｃの交点は面取部３ａ、４ａであった。このため、面取部３ａ、４ａは押輪５の外角５ｂと受口角７ｇに挟まれて局部変形していた。
また、従来のパッキン３、４の受圧面３ｂ、４ｂの角度Ａは押輪５の押圧面５ａの角度Ｂと比べＡ≦Ｂの関係にあった。このようなパッキン３、４を押輪５で押すと最初に外角５ｂが受圧面３ｂ、４ｂに触れ、外角５ｂが受圧面３ｂ、４ｂにくい込んでしまうため、押圧面５ａと受圧面３ｂ、４ｂとの間で滑りが起こらず、押輪と５パッキン３、４間における調心機能を十分発揮することはできなかった。
一方、従来の配管の継手部の組付は図４に示したように、予め挿口部７ｃに押輪５とパッキン３を預け入れしておき、受口部７ａの傾斜面７ｂと挿口部７ｃの装着面７ｆの両方に潤滑剤を塗布していた。
しかし配管は地中に配設する場合が多く、また、必要以上に土を掘ることは効率的でないため、潤滑剤の塗布は狭い掘削溝の中での作業となり、下側の傾斜面７ｂや装着面７ｆの下面には手が届きにくかったり、不自然な姿勢で潤滑剤を塗布しなければならなかったりして、潤滑剤を塗布する作業は困難であった。
また、水中での配管施工において水溶性の潤滑剤を使用すると、潤滑剤が水に溶けてしまいその効果が発揮できなかったり、粘着性の潤滑剤を使用すると土砂が付着しやすい問題などがあって、現場の状況に合わせた慎重な潤滑剤の選択と、土砂などを付着させない細心の注意を要する作業を要していた。
潤滑剤を塗布した後に、図５に示したように挿口部７ｃを受口部７ａに挿入し、パッキン３を受口部７ａの傾斜面７ｂと挿口部７ｃとの空間にはめ込み、Ｔ字頭部９ｂを有するボルト９ａとナット９ｃとで、管のフランジ７ｄと押輪５のフランジ５ｄとを締め付けてパッキン３を押し込んでいた。
しかし、配管は一般的に管を横たえて配設する場合が多く、図６に示したように押輪５と管の中心が一致せず、管の挿口部７ｃに押輪５の上部の内角５ｃが接触した状態になる場合が多かった。自重により押輪５が下がるからである。
図６の状態のままボルト９ａとナット９ｃを締めると図７に示したように、上部には押輪５の外角５ｂと受口角７ｇとの間に過大な隙間ができ、パッキン３がはみ出して大きな局部変形３ｅが発生する。また、下部には内角５ｃと挿口部７ｃとの間に過大な隙間ができ、パッキン３がはみ出して大きな局部変形３ｄが発生する。
【０００３】
以上のように従来は、いろんな原因によりパッキンに局部的な変形が発生していた。このような局部的な変形部分には応力が集中してクラックが発生することが多かった。また、局部的に変形した部分は切欠係数が高く、繰り返しの力がかかると比較的小さな応力に対しても疲労破壊しやすい問題があった。さらに、短時間の間にパッキンの弾性がなくなり反発力を失ってシール性能も低下する問題があった。
配管内に流れる液体の圧力は一定せず常に変動しているので、パッキンには常に繰り返しの応力がかかっている。パッキンの表面に発生したほんの小さなヘアークラックであっても、繰り返しの力により大きく成長し破壊し易くなる。その結果液体の漏れを生ずるため、従来は信頼性の高いシール組付部を提供することができなかった。
また、クラックが発生し弾性が低下したシール組付部に、地盤沈下や地震などの外的要因により位置ずれを生じた場合には、反発力を失ったパッキンではシール能力を維持することが困難で、水漏などを発生する場合が多かった。
従来から、押輪とパッキン間における調心機能を発揮させる発明として、特許番号第２８４５２６０号、特開平１１−６３３２５号、特開２００１−２９５９６８号などが提案されているが、いずれも傾斜ガイド面、舌片を有する受圧面、半円形の溝など断面に局部変形を有するパッキンとしていた。
このように断面自体に大きな局部変形を有するパッキンには、局部変形した部分に応力集中が発生しやすい問題と、切欠係数が高くなり繰り返しの負荷を受けると比較的小さな応力下において疲労破壊しやすい問題と、クラックが発生し短期間の内に弾性を失い易い問題などを有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来技術の欠点をなくすためなされたものであって、ゴム性の弾性体のみからなっていたパッキンの有する、押輪の押圧面に押された部分が圧縮され局部変形し易い問題をなくすことにある。
また、受圧面と外斜面の交点が面取部であったパッキンの有する、押輪の外角と受口角に挟まれた部分が局部変形し易い問題をなくすことにある。
また、受圧面の角度Ａと押輪の押圧面の角度ＢとがＡ≦Ｂの関係にあったパッキンの有する、押輪の外角が受圧面にくい込んでしまって滑りが起こらず、押輪とパッキン間における調心機能を発揮することはできない問題をなくすことにある。
そして、押輪とパッキン間における調心機能を発揮させることにより、図７に示した押輪の外角と受口角との間に発生する大きな局部変形や押輪の内角と挿口部との間に発生する大きな局部変形などを防止することにある。
さらに、特許番号第２８４５２６０号、特開平１１−６３３２５号、特開２００１−２９５９６８号などの発明のように、パッキンの断面自体に大きな局部変形を有することから生じる問題をなくすことにある。
以上のように、それぞれいろんな原因により発生するパッキンの局部的な変形を防止し、応力の集中とクラックの発生を防止し、切欠係数を低く抑えて繰り返しの負荷によるパッキンの疲労破壊を防止し、さらに、パッキンの弾性の劣化を防止してシール性能を維持することにある。
また、以上のようにして信頼性の高いシール組付部を提供すると共に、地盤沈下や地震などの外的要因による位置ずれを生じた場合でも、長期にわたり柔軟に変形して水漏などを発生しないシール組付部を提供することにある。
さらにまた、手が届きにくく不自然な姿勢を要した作業であって、現場の状況に合わせた慎重な潤滑剤の選択や、土砂などを付着させないための細心の注意を要した、傾斜面や装着面に潤滑剤を塗布する作業を不要とすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、受口部の傾斜面と挿入部の外面との隙間を密閉するパッキンであって、受圧面にキャンバスを設け、かつ、受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたパッキンとする。キャンバスにより受圧面が容易に局部的変形をしないように、また、押輪の外角と受口角に挟まれた部分が容易に局部的変形しなようにするためである。
請求項２の発明は、その受圧面に潤滑剤を施したパッキンとする。押輪の押圧面とパッキンの受圧面との滑りを良くして調心性能を向上させるためである。
請求項３の発明は、その受圧面、外斜面、内接面の各面に潤滑剤を施したパッキンとする。パッキン自身に潤滑剤を施すことにより、現場における潤滑剤の塗布を不要とするためである。また、押輪の押圧面とパッキンの受圧面との滑りを良くして調心性能を向上させるためである。
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３のいずれかに記載したパッキンであって、受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたパッキンとする。押輪の外角と受口角に挟まれた部分が容易に局部的変形しないパッキンであって、調心性能を向上させたパッキンとするためである。
請求項５の発明は、パッキンの受圧面の角度をＡとし押輪の押圧面の角度をＢとした場合に、Ａ＞Ｂの関係になるようにしたことを特徴とするシール組付部とする。押輪の外角がパッキンの受圧面にくい込むのを防ぎ、押圧面と受圧面との間で滑りやすくして調心機能を向上させるためである。
請求項６の発明は、請求項５に記載したシール組付部であって、その受圧面にキャンバスを設たパッキンを使用する。キャンバスにより受圧面が容易に局部的変形をしないパッキンを使用したシール組付部であって、調心性能を向上させたシール組付部とするためである。
請求項７の発明は、請求項５に記載したシール組付部であって、その受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたパッキンを使用する。押輪の外角と受口角に挟まれた部分が容易に局部的変形しないパッキンを使用したシール組付部であって、調心性能を向上させたシール組付部とするためである。
請求項８の発明は、パッキンの受圧面と押輪の押圧面の両方又はいずれか一方に潤滑剤を施したことを特徴とする。潤滑剤により押圧面と受圧面との滑りを良くするためである。
請求項９の発明は、請求項８に記載したシール組付部であって、その受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたパッキンを使用する。押輪の外角と受口角に挟まれた部分が容易に局部的変形しないパッキンを使用したシール組付部であって、調心性能を向上させたシール組付部とするためである。
請求項１０の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載したシール組付部であって、これに使用するパッキンの受圧面と押輪の押圧面の両方又はいずれか一方に潤滑剤を施したシール組付部とする。傾斜と潤滑剤の両方の作用により調心効果をさらに向上させるためである。
請求項１１の発明は、請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載したシール組付部であって、これに使用するパッキンが請求項１乃至請求項４に記載したいずれかのパッキンであるシール組付部とする。局部変形しにくいパッキンと調心性能の優れた押輪の組合せにより、信頼性の高いシール組付部を提供するためである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の１実施例を図１及び図２に示し説明する。本実施例に係るパッキン１、２はいわゆる合成ゴム製であって、受圧面１ｂ、２ｂの角度Ａを押輪５の押圧面５ａの角度Ｂより大きな角度とした。また、受圧面１ｂ、２ｂと外斜面１ｄ、２ｄとの交点は円弧状のＲ部１ａ、２ａとした。
また、受圧面１ｂ、２ｂにはキャンバス１ｃ、２ｃを設けた。キャンバス１ｃ、２ｃの材料としては綿の荒い繊維で織った識布を用いた。予めゴムを成型する型の受圧面１ｂ、２ｂに相当する位置にキャンバス１ｃ、２ｃをおいておき、材料の合成ゴムを流し込み加硫して成型した。
また、押圧面５ａの角度Ｂを前記したようにＡ＞Ｂの関係とした押輪５とパッキン１、２とを組み合わせてシール組付部とした。
さらに、パッキン１、２の受圧面１ｂ、２ｂと外斜面１ｄ、２ｄと内接面１ｅ、２ｅの各面及び押輪５の押圧面５ａに潤滑剤を施した。潤滑剤としては４フッ化エチレンなどのフッ素系、２硫化モリブデンなどのモリブデン系、その他シリコン系やカーボン系などの固体の潤滑剤を使用することが好ましい。
潤滑剤の施工方法は、個体の潤滑剤をそのまま塗布したり、樹脂塗料などに混合して塗装したり、ワックスなどにに混ぜて塗布すればよい。塗布後はうすく残してふき取ったり乾燥させたりして表面に粘着性が残らない状態にしておく。土や埃の付着を防止するためである。
【０００７】
本発明に係るパッキン１、２及びシール組付部は上記のように構成されており、以下その作用について説明する。
パッキン１、２の受圧面１ｂ、２ｂにキャンバス１ｃ、２ｃを設けたので、弾性体のみからなる受圧面３ｂ、４ｂと比べて局部変形しなくなり、押輪５の押圧面５ａに押されたときに僅かな変形に止まるようになった。
また、受圧面１ｂ、２ｂと外斜面１ｄ、２ｄとの交点を円弧状のＲ部１ａ、２ａとしたので、押輪５の外角５ｂと管の受口角７ｇに挟まれた部分が局部的な変形をしないようになった。
また、パッキン１、２の受圧面１ｂ、２ｂ、外斜面１ｄ、２ｄ、内接面１ｅ、２ｅの各面に潤滑剤を施したので、現場における傾斜面７ｂや装着面７ｆへの潤滑剤の塗布をしなくても容易に組付可能とすることができた。
また、押輪５の押圧面５ａと受圧面１ｂ、２ｂとの滑りが良くなって、パッキン１、２と押輪５との間の調心性能を向上させることができた。
また、パッキン１、２の受圧面１ｂ、２ｂの角度Ａと押輪５の押圧面５ａの角度ＢをＡ＞Ｂの関係になるようにしたので、押輪５の外角５ｂがパッキン１、２の受圧面１ｂ、２ｂにくい込むのを防くことができ、押圧面５ａと受圧面１ｂ、２ｂとの間で滑りやすくなり、パッキン１、２と押輪５との間の調心性能を向上させることができた。
また、パッキン１、２の受圧面１ｂ、２ｂと押輪５の押圧面５ａの両方にそれぞれ潤滑剤を施したので互いに滑りやすくなり、パッキン１、２と押輪５との間の調心性能をさらに向上させることができた。
このようにして、押輪５とパッキン１、２間における調心機能を向上させたので、押輪５とパッキン１、２の間に中心のずれが発生しなくなったり、従来生じていたパッキンの局部変形３ｄ、４ｄの発生を防止することができた。
【０００８】
【発明の効果】
本発明により、従来のパッキンの有する受圧面が圧縮されて局部変形しやすい問題や、受圧面と外斜面の交点の部分が局部変形しやすい問題を解決し、局部変形の少ないパッキンを提供することができた。
また本発明により、押輪とパッキン間における調心機能を向上させたので、パッキンを管の外周に渡り均等に組み付けることを容易にしたシール組付部を提供することができた。
また、押輪とパッキン間に中心のずれが発生した場合に生じる、押輪の外角と傾斜角との間に発生する局部変形や、押輪の内角と挿口部との間に発生する局部変形などを防止することができた。
さらに本発明は、特許番号第２８４５２６０号、特開平１１−６３３２５号、特開２００１−２９５９６８号などの発明のように、パッキンの断面自体に大きな局部変形を有する問題を有していない。
以上のように、それぞれ個別の原因により発生するパッキンの局部的な変形を防止することができた。このため、局部的な変形部に発生する応力の集中と、応力集中に伴うクラックの発生を防止することができた。
また、断面の局部変形をなくしたため切欠係数を低い値に抑えることが可能となり、繰り返しの負荷によるパッキンの疲労破壊を防止することができた。さらに、応力集中やクラックの発生などに伴うパッキンの弾性の劣化を防止してシール性能を維持することができた。
また、信頼性の高いシール組付部を提供すると共に、地盤沈下や地震などの外的要因による位置ずれを生じた場合でも、柔軟に変形して水漏などを発生しないシール組付部を提供することができた。
さらにまた、手が届きにくく不自然な姿勢を要した作業であって、現場の状況に合わせた慎重な潤滑剤の選択や、土砂などを付着させないための細心の注意を要していた、装着面に潤滑剤を塗布する作業を不要とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係るパッキン２例の断面形状を表した図である。
【図２】 本発明に係るパッキンと押輪の関係を表した部分断面図である。
【図３】 従来のパッキン２例の断面形状を表した図である。
【図４】 配管の継手部を組付けるときの第１段階の状態を表した部分断面図である。
【図５】 配管の継手部を組付けるときの第２段階の状態を表した部分断面図である。
【図６】 配管の継手部を組付けるときの第２段階において、押輪とパッキン間に中心のずれが発生した状態を表した部分断面図である。
【図７】 図６の状態のまま押輪を締め付けたときにパッキンに発生する局部変形を表した部分断面図である。
【符号の説明】
１ ：パッキン １ａ：Ｒ部 １ｂ：受圧面
１ｃ：キャンバス １ｄ：外斜面 １ｅ：内接面
２ ：パッキン ２ａ：Ｒ部 ２ｂ：受圧面
２ｃ：キャンバス ２ｄ：外斜面 ２ｅ：内接面
３ ：パッキン ３ａ：面取部 ３ｂ：受圧面
３ｃ：外斜面 ３ｄ：局部変形 ３ｅ：局部変形
４ ：パッキン ４ａ：面取部 ４ｂ：受圧面
４ｃ：外斜面 ５ ：押輪 ５ａ：押圧面
５ｂ：外角 ５ｃ：内角 ５ｄ：フランジ
７ａ：受口部 ７ｂ：傾斜面 ７ｃ：挿口部
７ｄ：フランジ ７ｆ：装着面 ７ｇ：受口角
９ａ：ボルト ９ｂ：Ｔ字頭部 ９ｃ：ナット

Claims (11)

1. 配管の継手部において受口部の傾斜面と挿口部の外面との隙間を密閉するためのパッキンであって、受圧面にキャンバスを設け、受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたことを特徴とするパッキン。
2. 配管の継手部において受口部の傾斜面と挿口部の外面との隙間を密閉するためのパッキンであって、その受圧面に潤滑剤を施したことを特徴とするパッキン。
3. 配管の継手部において受口部の傾斜面と挿口部の外面との隙間を密閉するためのパッキンであって、その受圧面、外斜面、内接面の各面に潤滑剤を施したことを特徴とするパッキン。
4. 請求項２又は請求項３のいずれかに記載したパッキンであって、受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたことを特徴とするパッキン。
5. 配管の継手部において受口部の傾斜面と挿口部の外面との隙間を密閉するためのパッキンと、前記パッキンを前記傾斜面に押し付けるための押輪とからなるシール組付部において、前記パッキンの受圧面の角度をＡとし前記押輪の押圧面の角度をＢとした場合に、Ａ＞Ｂの関係になるようにしたことを特徴とするシール組付部。
6. 請求項５に記載したシール組付部であって、これに使用するパッキンの受圧面にキャンバスを設けたことを特徴とするシール組付部。
7. 請求項５に記載したシール組付部であって、これに使用するパッキンの受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたことを特徴とするシール組付部。
8. 配管の継手部において受口部の傾斜面と挿口部の外面との隙間を密閉するためのパッキンと、前記パッキンを前記傾斜面に押し付けるための押輪とからなるシール組付部において、前記パッキンの受圧面と前記押輪の押圧面の両方又はいずれか一方に潤滑剤を施したことを特徴とするシール組付部。
9. 請求項８に記載したシール組付部であって、これに使用するパッキンの受圧面と外斜面との交点を円弧状のＲ部としたことを特徴とするシール組付部。
10. 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載したシール組付部であって、パッキンの受圧面と押輪の押圧面の両方又はいずれか一方に潤滑剤を施したことを特徴とするシール組付部。
11. 請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載したシール組付部であって、これに使用するパッキンが請求項１乃至請求項４に記載したいずれかのパッキンであることを特徴とするシール組付部。

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