JP2006132626A - ハウジング形管継手、管体加工装置及び管体加工法 - Google Patents

Abstract

【課題】管体の加工部の薄肉化による管体のハウジング形管継手からの脱管を防止する。
【解決手段】径方向外側に膨出して拡径される環状突起(6)を管体(1)の端部(11)の一部に形成し、管体(1)の環状突起(6)と相補的な内面形状を有する環状の溝部(7)をハウジング(2)の内周面(2a)に形成し、締付部材(4)により一対のハウジング(2)を締め付けたとき、管体(1)の環状突起(6)をハウジング(2)の溝部(7)に係止する。湾曲形状に環状突起(6)を形成するので、環状突起(6)が薄肉化して機械的強度が低下することがなく、管体(1)の環状突起(6)をハウジング(2)の溝部(7)に係止して、ハウジング(2)により一対の管体(1)の端部(11)を強固に結合することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、施工性に優れ、ハウジングにより一対の管体を強固に連結できるハウジング形管継手並びにその管継手に使用される管体を形成する管体加工装置及び管体加工法に関する。

上水道の配管又は建築物の冷温水配管等の目的に用いられる鋼管には、施工現場で簡単かつ確実に接続できる管継手が使用される。このような管継手として、下記特許文献１は、図１２に示すように、接続すべき一対の管体(51)の各端部(59)に鍔状のフランジ(55a,55b)を有し、ボルト(54a)及びナット(54b)からなる締付部材(54)により一対のフランジ(55a,55b)を締め付けて、管体(51)を連結する管継手(50)を開示する。一方の管体(51)は、端部(59)の一部に環状突起(56)を有し、一方の管体(51)に取り付けられる取付フランジ(55a)は、管体(51)の環状突起(56)と相補的な内面形状を有する環状の溝部(57)を台座(52)の内周面(52a)に有する。締付部材(54)により一対のフランジ(55a,55b)を締め付けたとき、管体(51)の環状突起(56)を台座(52)の溝部(57)に係止し、取付フランジ(55a)を管体(51)の端部(59)に強固に固定して一対の管体(51)を連結できる。図１３は、両方の管体(51)に環状突起(56)を形成し、管体(51)の両端に取付フランジ(55a,55b)を取り付けた管継手(50)を示す。

しかしながら、これらの管継手(50)の構造では、管体(51)の管端(59)の外周面(51a)に沿ってフランジ(55a,55b)を構成するため、図１３に示すように、管体(51)の管径が大きくなるに従い、フランジ(55a,55b)の肉厚が増大しかつその外径も大きくなるため、管継手(50)全体の重量が増大する欠点があった。重量の増大は、運搬又は組み立て作業性の悪化を起因する。また、一対のフランジ(55a,55b)の接続には、通常４〜８本のボルト(54a)及びナット(54b)を要するが、管体(51)が図１４に示すエルボ型又は図示しないティー型の場合には、更にその２倍又は３倍ものボルト(54a)及びナット(54b)を要するため、重量が著しく増加する。締め付けに要する施工工数も増大するため、部品コストを含む配管作業全体のコストが増大する難点があった。

また、特許文献１に開示される従来の管継手(50)では、拡管加工法により環状突起(56)を管体(51)に形成する。図１５に示すように、拡管加工法に使用される拡管装置(60)は、主軸(62)と、主軸(62)の一端を保持しかつ主軸(62)を軸方向に移動する移動装置(61)と、移動装置(61)に取り付けられた固定装置(63)とを備える。固定装置(63)は、内周面(52a)に溝部(57)を形成したフランジ(55a)をフランジ(55a)の台座(52)内に主軸(62)が挿通した状態で固定する。また、主軸(62)は、主軸(62)の一部を拡径して形成した移動壁(64)と、移動壁(64)と移動壁(64)に相対して固定装置(63)に形成された固定軸(65)との間に形成されたゴム製の拡管部材(66)とを有する。

管体(51)の端部(59)を主軸(62)の他端に嵌装し、図１６に示すように、移動装置(61)により加工軸(62)を装置に向かって移動すると、移動壁(64)と固定軸(65)との間隔が縮小され、拡管部材(66)は、径方向外側に膨出して、管体(51)の端部(59)の一部を内側から押圧して拡径させる。拡管部材(66)により拡径された管体(51)の端部(59)は、固定装置(63)により固定されたフランジ(55a)の溝部(57)に当接して、拡管部材(66)とフランジ(55a)の溝部(57)とに挟持される。管体(51)の端部(59)の一部にフランジ(55a)の溝部(57)と相補的な外面形状を有する環状突起(56)を形成できる。

拡管加工法により環状突起(56)を管体(51)に形成する特許文献１では、管体(51)を強度的に優れるステンレス鋼管に限定し、ゴム製の拡管部材(66)による押圧により加工が可能な程度にステンレス鋼管を薄肉に形成している。よって、この拡管加工法では、その能力上、肉厚が２mm以下の薄肉ステンレス鋼管での加工が限界である。即ち、薄肉ステンレス鋼管でも肉厚が３mm以上になる例えば１５０Ｓｕのステンレス鋼管又は厚肉ステンレス鋼管及び配管用炭素鋼鋼管等の管体に拡管加工法を適用することは困難である。拡管装置(60)は、管体(51)の内径と同径のゴム製の拡管部材(66)及び拡管部材(66)を装着する主軸(62)が大重量となるため、作業性が悪く、また、環状突起(56)を形成する専用設備となり、他の加工への転用ができないため、設備の稼働率が低い欠点があった。

これに対し、下記特許文献２は、図１７に示すように、内周面(72a)に環状の空洞部(82)をそれぞれ形成する半円形の断面を有する一対のハウジング(72)と、一対のハウジング(72)の空洞部(82)内に配置されるガスケット(73)と、連結すべき一対の管体(71)に跨って配置された一対のハウジング(72)を互いに接近する方向に押圧して一対の管体(71)の端部(81)にガスケット(73)を押圧するボルト(74a)及びナット(74b)からなる締付部材(74)とを備えるハウジング形管継手(70)を開示する。特許文献２は、管体(71)の端部(81)の一部に環状縮径部(76)を有すると共に、ハウジング(72)の内周面(72a)に環状の爪部(77)を有し、締付部材(74)により一対のハウジング(72)を締め付けて、ハウジング(72)の爪部(77)を管体(71)の環状縮径部(76)に係止する。よって、特許文献２に開示される管体及びハウジング形管継手の構造によれば、一対のハウジング(72)により管体(71)を強固に連結することができるので、一対の管体(51)の各端部(59)にフランジ(55a,55b)を有する上述した特許文献１の管継手に対し、管継手の縮小化及び軽量化を図ることができる。

特許３４３３２４８号公報（図１） 特開平７−１９０２６１号公報（図３） 実公平６−４２３３７号公報（図１）

しかしながら、上記ハウジング形管継手では、減肉して機械的強度の低い管体(71)の環状縮径部(76)が管体(71)の内部流体による高圧力により変形し、ハウジング(72)の爪部(77)が管体(71)の環状縮径部(76)から外れて管継手が脱管する危険性があった。

前記ハウジング形管継手では、ロールグルービング工法により管体(71)の端部(81)に環状縮径部(76)を形成する。ロールグルービング工法として、上記特許文献３は、図１８に示すように、フレーム(90)と、フレーム(90)に支持された主軸(91)と、主軸(91)に回転可能に取り付けられた支持ローラ(92)と、支持ローラ(92)を回転する駆動装置（図示せず）と、支持ローラ(92)に対して進退自在にフレーム(90)に取り付けられた移動アーム(93)と、移動アーム(93)を移動する移動装置（図示せず）と、移動アーム(93)に回転可能に取り付けられた押圧ローラ(94)とを備える管体加工装置(80)を開示する。支持ローラ(92)は、環状の凹部(95)及び支持平坦部(96)からなる支持面(92a)を有し、押圧ローラ(94)は、環状の凸部(97)が設けられた押圧面(94a)を有する。

図１７に示す従来のハウジング形管継手は、管体(71)の環状縮径部(76)内の側壁(76a)にハウジング(72)の爪部(77)を引っかけて、ハウジング(72)からの管体(71)の抜け出しを阻止するため、管体(71)の環状縮径部(76)をほぼ垂直に窪ませる必要があった。よって、支持ローラ(92)の凹部(95)は、平坦な底面(95a)及びほぼ垂直な側面(95b)により形成され、押圧ローラ(94)の凸部(97)は、平坦な頂面(97a)及びほぼ垂直な側面(97b)により形成される。図１９に示すように、支持ローラ(92)に外嵌された管体(71)の端部(81)を支持ローラ(92)と押圧ローラ(94)との間に挟持すると共に、押圧ローラ(94)を支持ローラ(92)に向かって押圧し、支持ローラ(92)を回転することにより、管体(71)の端部(81)に直角又はほぼ直角の角部を有する環状縮径部(76)が形成された。従って、管体(71)の環状縮径部(76)は、押圧ローラ(94)の凸部(97)に押圧された一部又は角部が部分的に引張されて減肉する管壁(78)の薄肉化を発生し、機械的強度が低下した。

例えば、直径１００mm以上の薄肉ステンレス鋼管に６MPa程度の高い圧力をかけると、管体(71)の環状縮径部(76)は、断面係数が小さくかつ管体(71)の本体よりも薄肉に形成されるので、剛性が不足して軸方向荷重により環状縮径部(76)及びその周辺の管壁(78)が変形して脱管した。また、特許文献２のハウジング形管継手の構造では、管体(71)の環状縮径部(76)の内面に対してハウジング(72)の爪部(77)の接触面が小さく、管体(71)又は管継手の移動を完全に防止できなかった。さらに、管体の内側に突出して内部流体の流れ抵抗となる環状縮径部(76)を設ける管継手は、管体(71)内を流れる内部流体の有効断面積を減少させ、特に管径の小さい管体(71)の接続部では、環状縮径部(76)により内部流体の円滑な流動が阻害される影響があった。

そこで、本発明は、管体の脱管を防止し、ハウジングにより一対の管体を強固にかつ確実に連結できるハウジング形管継手を提供することを目的とする。また、本発明は、管種が薄肉ステンレス鋼管に限定されずかつ管体の機械的強度を低下させずに管体の端部に環状突起を形成できる管体加工装置及び管体加工法を提供することを目的とする。

本発明のハウジング形管継手は、内周面(2a)に環状の空洞部(12)をそれぞれ形成する半円形の断面を有する一対のハウジング(2)と、一対のハウジング(2)の空洞部(12)内に配置されるシール部材(3)と、連結すべき一対の管体(1)に跨って配置された一対のハウジング(2)を互いに接近する方向に押圧して一対の管体(1)の端部(11)にシール部材(3)を押圧する締付部材(4)とを備える。また、ハウジング形管継手は、径方向外側に膨出して拡径される環状突起(6)を管体(1)の端部(11)の一部に形成し、管体(1)の環状突起(6)と相補的な内面形状を有する環状の溝部(7)をハウジング(2)の内周面(2a)に形成し、締付部材(4)により一対のハウジング(2)を締め付けたとき、管体(1)の環状突起(6)をハウジング(2)の溝部(7)に係止する。締付部材(4)により一対のハウジング(1)を締め付けてハウジング(2)の内周面(2a)に形成した溝部(7)を管体(1)の環状突起(6)に係止すると、ハウジング(2)により一対の管体(1)の端部(11)を強固に結合することができる。この場合、締付部材(4)の締め付けにより管体(1)の環状突起(6)は、管体(1)の溝部(7)に大きな押圧力で接触するので、抜け出し力又は回転力が管体(1)に加えられても、ハウジング(2)に対する管体(1)の軸方向移動又は回転が阻止され、管体(1)の環状突起(6)は、ハウジング(1)の溝部(7)内に確実に保持される。また、管体(1)の外側に膨出する環状突起(6)は、管体(1)の軸方向に働く内部流体の圧力を受け難いため、環状突起(6)が変形せず、ハウジング(2)が管体(1)から外れて管継手が脱管するのを防止できる。さらに、管体の内側に突出して内部流体の流れ抵抗となる縮径部を設ける従来の管継手とは異なり、管体(1)の外側に膨出する環状突起(6)は、管体(1)内を流れる内部流体の有効断面積を減少させないので、管体(1)の接続部でも内部流体が円滑に流動する。

本発明の管体加工装置は、フレーム(30)と、フレーム(30)に支持された主軸(31)と、環状の凸部(35)及び支持平坦部(36)からなる支持面(32a)を有しかつ主軸(31)に回転可能に取り付けられた支持ローラ(32)と、支持ローラ(32)を回転する駆動装置と、支持ローラ(32)に対して進退自在にフレーム(30)に取り付けられた移動アーム(33)と、移動アーム(33)を移動する移動装置(41)と、環状の凹部(37)及び押圧平坦部(38)が設けられた押圧面(34a)を有しかつ移動アーム(33)に回転可能に取り付けられた押圧ローラ(34)とを備える。支持ローラ(32)の凸部(35)は、外側に傾斜する環状の第１の凸状傾斜部(35b)と、第１の凸状傾斜部(35b)とは逆方向に外側に傾斜する環状の第２の凸状傾斜部(35c)と、第１の凸状傾斜部(35b)と第２の凸状傾斜部(35c)との間に形成された頂部(35a)とを有する。押圧ローラ(34)の凹部(37)は、内側に傾斜する環状の第１の凹状傾斜部(37b)と、第１の凹状傾斜部(37b)とは逆方向に内側に傾斜する第２の凹状傾斜部(37c)と、第１の凹状傾斜部(37b)と第２の凹状傾斜部(37c)との間に形成された底部(37a)とを有する。管体(1)の端部(11)を支持ローラ(32)に外嵌し、移動装置により支持ローラ(32)と押圧ローラ(34)との間に管体(1)の端部(11)を挟持しかつ支持ローラ(32)に向かって押圧ローラ(34)を押圧しながら支持ローラ(32)を回転することにより、支持ローラ(32)の凸部(35)が押圧ローラ(34)の凹部(37)内に嵌合され、管体(1)の端部(11)に外側に突出する環状突起(6)を管体(1)の周方向に連続的に形成することができる。湾曲形状に環状突起(6)を形成するので、部分的に引張されて減肉する管壁(8)の薄肉化を防止して、環状突起(6)を形成しない他の管体(1)の管壁(8)とほぼ同一の厚さに環状突起(6)を保持することができる。また、押圧ローラ(34)により押圧される端部(11)の表面が平滑化されて、減少した表面荒さの端部(11)に配置されるシール部材(3)と管体(1)の端部(11)との密着性が向上して管継手の漏水を良好に防止できる。

本発明の管体加工法は、環状の凸部(35)と支持平坦部(36)とを含む支持面(32a)を有する支持ローラ(32)に管体(1)の端部(11)を外嵌する工程と、環状の凹部(37)と押圧平坦部(38)とを含む押圧面(34a)を有する押圧ローラ(34)を管体(1)の端部(11)を介して支持ローラ(32)に向かって押圧する工程と、支持ローラ(32)を回転する工程と、支持ローラ(32)の凸部(35)と押圧ローラ(34)の凹部(37)との間に管体(1)の端部(11)を挟持し、支持ローラ(32)を回転することにより、管体(1)の端部(11)に外側に突出する環状突起(6)を管体(1)の周方向に連続的に形成する工程とを含む。

本発明のハウジング形管継手によれば、一対の管体を強固にかつ確実に連結して、高圧力配管に信頼性高く適用することができる。また、本発明の管体加工装置及び管体加工法によれば、管種が薄肉ステンレス鋼管に限定されずかつ管体の薄肉化を防止し、機械的強度を低下させずに管体に環状突起を形成できる。

以下、本発明によるハウジング形管継手、管体加工装置及び管体加工法の実施の形態を図１〜図１１について説明する。

本発明によるハウジング形管継手は、図１に示すように、従来と同様に、内周面(2a)に環状の空洞部(12)をそれぞれ形成する半円形の断面を有する一対のハウジング(2)と、一対のハウジング(2)の空洞部(12)内に配置されるシール部材(3)と、連結すべき一対の管体(1)に跨って配置された一対のハウジング(2)を互いに接近する方向に押圧する締付部材(4)とを備える。ハウジング(2)には、管継手に加わる引き抜き力及び曲げ応力に対して十分な剛性を有する材料が適宜選択され、鋳鉄等の鋳物製が好ましい。ハウジング(2)は、ハウジング(2)を軸方向に二分する一対の合口(9)を有し、合口(9)付近にハウジング(2)の外周面(2b)から突出する一対のフランジ(5)が設けられる。また、各ハウジング(2)は、軸方向の断面がアーチ状に形成され、連結する管体(1)の向かい合う端部(11)に亘って配置される。

シール部材(3)は、例えば、可撓性又は弾力性のあるＥＰＲ（エチレンプロピレンラバー）等のゴム材により形成される周知のガスケット又はパッキンが適用される。シール部材(3)は、締付部材(4)により一対のハウジング(2)を互いに接近する方向に押圧した際に、空洞部(12)内でハウジング(2)によって一対の管体(1)の端部(11)に押圧され、管体(1)の端部(11)に密着して管継手の漏水を防止する。本実施の形態のハウジング形管継手によれば、シール部材(3)は、密封する流体の圧力により密封を行う図１に示す自己シール型ガスケット又は、ハウジング(2)による締め付けにより密封を行う図２に示す圧縮型ガスケットの何れでも適用できる。締付部材(4)は、従来と同様に、ボルト(4a)及びナット(4b)が使用される。管径により異なるが、２〜４本のボルト(4a)及びナット(4b)により一対のハウジング(2)を十分に締め付けることが可能である。

管体(1)には、従来から配管に適用されてきた一般的な鋼管又はステンレス鋼管が使用できる。図１〜図４に示すように、径方向外側に膨出して拡径される環状突起(6)を管体(1)の端部(11)の一部に形成する。環状突起(6)は、鋭角のない湾曲形状により形成され、環状突起(6)を形成しない管体(1)の管壁(8)とほぼ同一の厚さを有する。また、管体(1)の環状突起(6)と相補的な内面形状を有する環状の溝部(7)をハウジング(2)の内周面(2a)に形成する。図１に示す環状突起(6)は、端部(11)の外周面(1a)から径方向外側に突出して傾斜する第１の傾斜部(6b)と、第１の傾斜部(6b)とは逆方向にかつ第１の傾斜部(6b)より急な角度で径方向外側に突出する第２の傾斜部(6c)と、第１の傾斜部(6b)と第２の傾斜部(6c)との間に形成される最頂部(6a)とを有する。環状突起(6)に対し、ハウジング(2)の環状の溝部(7)は、窪む底部(7a)から環状突起(6)の第１の傾斜部(6b)と同方向に傾斜する第１の傾斜部(7b)と、底部(7a)から第１の傾斜部(7b)と相対して環状突起(6)の第２の傾斜部(6c)と同方向に傾斜する第２の傾斜部(7c)とを有する。

締付部材(4)により一対のハウジング(2)を締め付けて、管体(1)の環状突起(6)をハウジング(2)の溝部(7)に係止し、一対の管体(1)を連結することができる。管体(1)の環状突起(6)とハウジング(2)の溝部(7)とが係合したとき、図１〜図４に示すように、環状突起(6)の第１の傾斜部(6b)が溝部(7)の第１の傾斜部(7b)に、環状突起(6)の第２の傾斜部(6c)が溝部(7)の第２の傾斜部(7c)にそれぞれ当接することが好ましい。さらに、図１、図２及び図４に示すように、環状突起(6)の最頂部(6a)が溝部(7)の第２の傾斜部(7c)に当接することがより好ましい。

締付部材(4)により一対のハウジング(1)を締め付けて、ハウジング(2)の内周面(2a)に形成した溝部(7)を管体(1)の環状突起(6)に係止すると、ハウジング(2)により一対の管体(1)の端部(11)を強固に結合することができる。この場合、締付部材(4)の締め付けにより管体(1)の環状突起(6)は、管体(1)の溝部(7)に大きな押圧力で接触するので、抜け出し力又は回転力が管体(1)に加えられても、ハウジング(2)に対する管体(1)の軸方向移動又は回転が阻止され、管体(1)の環状突起(6)は、ハウジング(1)の溝部(7)内に確実に保持される。管体(1)の環状突起(6)を環状突起(6)と相補的な内面形状を有する環状の溝部(7)と係合させるので、図１７に示す従来のハウジング形管継手に比べて信頼性の高い管体の離脱防止能力が得られる。また、管体(1)の外側に膨出する環状突起(6)は、管体(1)の軸方向に働く内部流体の圧力を受け難いため、環状突起(6)が変形せず、ハウジング(2)が管体(1)から外れて管継手が脱管するのを防止できる。さらに、管体の内側に突出して内部流体の流れ抵抗となる縮径部を設ける従来の管継手とは異なり、管体(1)の外側に膨出する環状突起(6)は、管体(1)内を流れる内部流体の有効断面積を減少させないので、管体(1)の接続部でも内部流体が円滑に流動する。

本実施の形態のハウジング形管継手により一対の管体(1)を連結する際に、まず、シール部材(3)をハウジング(2)の空洞部(12)内に配置した状態で、ハウジング(2)の一対の合口(9)を合わせ、例えば２組のボルト(4a)及びナット(4b)によりハウジング(2)を締め付けて仮組みする。次に、組み合わされてハウジング(2)の両端に形成された開口部から管体(1)をそれぞれ挿通し、ハウジング(2)をボルト(4a)及びナット(4b)によりさらに締め付けて一対の管体(1)を接続することができる。一対の管体(1)に跨って配置されるハウジング(2)は、連結された管体(1)の間に生じる曲げ応力に対して高い強度を有する。また、管体(51)の端部(59)に形成した環状のフランジ(55a,55b)を複数のボルト(54a)及びナット(54b)により連結する図１２に示す従来の管継手(50)と比較して、重量及びコストを低減でき、取り付け工程も簡素化できる。管体(1)の連結手順は、上記に限定されず、一対の管体(1)の間にシール部材(3)を配置した後、ハウジング(2)を管体(1)の端部(11)被せてボルト(4a)及びナット(4b)により締め付けてもよい。

図１〜図３に示すように、管体(1)の端部(11)は、拡径された環状突起(6)と、環状突起(6)を形成しない他の管体(1)の管壁(8)と同一の外径を有する管端部(13)とからなり、管端部(13)にガスケット等のシール部材(3)が装着される。従来のハウジング形管継手では、管継手の漏水を防止するため、ガスケットの内径が管体の外径に対して著しく小さく形成されていた。よって、管継手の取り付け時に、まず、強引にガスケットの内径を拡張して連結する管体の一方の端部に取り付け、ガスケットを一対の管体の間に摺動させていた。しかしながら、本実施の形態では、管体(1)の管端部(13)の外径とシール部材(3)の内径とをほぼ同一とし、管体(1)の管端部(13)への取り付けが容易な内径寸法の自己シール型ガスケット形状を採用することで、大幅に施工性を向上できる。シール部材(3)は、フランジ(5)の２〜４箇所をボルト(4a)及びナット(4b)により締め付けることにより、十分なシール面圧を確保できる構造とする。図１に示す自己シール型ガスケットでは、管体(1)にハウジング(2)を覆い被せ、締付部材(4)により一対のハウジング(2)を締め付けたとき、ガスケットの初期面圧を２〜２０%、望ましくは５〜１０%程度得られる構造とする。また、図２に示す圧縮型ガスケットでは、圧縮率を１０〜５０%、望ましくは２５〜３５%程度得られる構造とする。

図１に示す環状突起(6)の形状によれば、仮組み状態にある一対のハウジング(2)内に管体(1)を挿通する際に、緩やかに傾斜する第１の傾斜部(6b)をハウジング(2)の内周面(2a)内に滑動嵌合した仮組み状態で、ハウジング(2)内に円滑に管体(1)を挿通できる。また、ハウジング(2)により管体(1)を連結したときに、急峻に傾斜する第２の傾斜部(6c)は、ハウジング(2)の内周面(2a)に当接して、ストッパとなり、ハウジング(2)からの管体(1)の抜け出し阻止力を生ずる。図３に示すように、環状突起(6)は、第１の傾斜部(6b)と第２の傾斜部(6c)とを最頂部(6a)に対してほぼ対称とした山形に形成してもよい。しかしながら、第１の傾斜部(6b)と第２の傾斜部(6c)とを非対称に形状した環状突起(6)を有する図１に示すハウジング形管継手は、第１の傾斜部(6b)と第２の傾斜部(6c)とを対称に形状した環状突起(6)を有する図３に示すハウジング形管継手よりも１.３倍以上の管体(1)の抜け出し阻止力を発揮することが本発明者の実験により確認されている。

図１〜図４に示す管体(1)の環状突起(6)を形成する際に、図５〜図７及び図９に示す本実施の形態の管体加工装置及び管体加工法を適用することができる。他の装置又は方法により管体(1)に環状突起(6)を形成して、本発明のハウジング形管継手を組み立ててもよい。ハウジング(2)の内周面(2a)に設けられる環状の溝部(7)は、鋳造の際にハウジング(2)と共に形成される。

図５に示すように、管体加工装置(40)は、フレーム(30)と、フレーム(30)に支持された主軸(31)と、主軸(31)に回転可能に取り付けられた支持ローラ(32)と、支持ローラ(32)を回転する駆動装置（図示せず）と、支持ローラ(32)に対して進退自在にフレーム(30)に取り付けられた移動アーム(33)と、移動アーム(33)を移動する移動装置(41)と、移動アーム(33)に回転可能に取り付けられた押圧ローラ(34)とを備える。フレーム(30)は、例えばステンレス合金等の金属により形成され、図示しない軸受により主軸(31)の一端を回転可能に支持する。移動アーム(33)は、一端がフレーム(30)に軸着され、他端に接続された移動装置(41)のピストン(41a)により揺動される。移動装置(41)は、移動アーム(33)の他端に取り付けられた押圧ローラ(34)をピストン(41a)により支持ローラ(32)に近接する方向に移動する。

図６に示す本実施の形態の管体加工装置(40)は、図１８及び図１９に示す従来の管体加工装置(80)と異なり、支持ローラ(32)の支持面(32a)に凸部(35)を形成し、押圧ローラ(34)の押圧面(34a)に凹部(37)を形成する。図６に示すように、鋼等の材料により形成される支持ローラ(32)は、主軸(31)の他端に固定され、環状の凸部(35)及び支持平坦部(36)からなる支持面(32a)を有する。また、支持ローラ(32)と同様の材料により形成される押圧ローラ(34)は、移動アーム(33)の他端に軸着され、環状の凹部(37)及び押圧平坦部(38)が設けられた押圧面(34a)を有する。支持ローラ(32)の凸部(35)は、外側に傾斜する環状の第１の凸状傾斜部(35b)と、第１の凸状傾斜部(35b)とは逆方向に外側に傾斜する環状の第２の凸状傾斜部(35c)と、第１の凸状傾斜部(35b)と第２の凸状傾斜部(35c)との間に形成された頂部(35a)とを有する。また、押圧ローラ(34)の凹部(37)は、内側に傾斜する環状の第１の凹状傾斜部(37b)と、第１の凹状傾斜部(37b)とは逆方向に内側に傾斜する第２の凹状傾斜部(37c)と、第１の凹状傾斜部(37b)と第２の凹状傾斜部(37c)との間に形成された底部(37a)とを有する。本実施の形態では、押圧ローラ(34)の第１の凹状傾斜部(37b)は、支持ローラ(32)の第１の凸状傾斜部(35b)と相補的形状で内側に傾斜し、第２の凹状傾斜部(37c)は、支持ローラ(32)の第２の凸状傾斜部(35c)と相補的形状で内側に傾斜し、底部(37a)は、支持ローラ(35b)の頂部(35a)と相補的形状に形成される。

管体(1)は、支持装置(42)により支持された状態で端部(11)が支持ローラ(32)に外嵌される。図７に示すように、移動装置により押圧ローラ(34)を支持ローラ(32)に向かって移動して押圧させると、管体(1)の端部(11)は、支持ローラ(32)と押圧ローラ(34)との間に挟持される。このとき、支持ローラ(32)の凸部(35)が押圧ローラ(34)の凹部(37)内に嵌合され、支持ローラ(32)を回転させることにより、図８に示すように、山形絞り加工を行って、管体(1)の端部(11)に外側に突出する環状突起(6)を管体(1)の周方向に連続的に形成することができる。図６及び図７に示す支持ローラ(32)と押圧ローラ(34)との組み合わせによれば、環状突起(6)は、環状突起(6)を形成しない管体(1)の管壁(8)と一体にかつ湾曲形状に形成される。湾曲形状に形成される環状突起(6)は、押圧ローラ(34)の溝部(7)内に無理なく圧入されるので、環状突起(6)の一部に薄肉部が形成されず、管体(1)の機械的強度が低下しない。管体加工装置(40)は、部分的に引張されて減肉する管壁(8)の薄肉化を防止して、環状突起(6)を形成しない他の管体(1)の管壁(8)とほぼ同一の厚さに環状突起(6)を保持することができる。

管体加工装置(40)により端部(11)に環状突起(6)が形成された管体(1)を使用して、図１〜図４に示すハウジング形管継手を組み立てることができる。管体加工装置(40)により環状突起(6)が形成された管体(1)の端部(11)の外周面(1a)は、管体(1)の他の外周面(1a)に対して小さい表面荒さを有する。管体(1)は、押圧ローラ(34)により押圧される端部(11)の表面が平滑化されて、減少した表面荒さの端部(11)に配置されるシール部材(3)と管体(1)の端部(11)との密着性が向上して管継手の漏水を良好に防止できる。図１９に示す従来の管体加工装置(80)では、押圧ローラ(94)の押圧面(94a)の凸部(97)及び凸部(97)に隣接する一部の側面のみが管体(71)の外周面(71a)に当接するのに対し、図７に示す本実施の形態の管体加工装置(40)では、押圧ローラ(34)が凹部(37)を除く外周面一面に押圧平坦部(38)を形成するので、押圧平坦部(38)により管体(1)の端部(11)の外周面(1a)を押圧して表面荒さを小さくすることができる。

管体(1)に環状突起(6)を形成する際に、まず、環状の凸部(35)と支持平坦部(36)とを含む支持面(32a)を有する支持ローラ(32)に管体(1)の端部(11)を外嵌する。図５及び図６に示すように、本実施の形態では、管体(1)は、内周面(1a)の一部が支持ローラ(32)の支持面(32a)に支持された状態で、支持ローラ(32)に外嵌される。次に、環状の凹部(37)と押圧平坦部(38)とを含む押圧面(34a)を有する押圧ローラ(34)を管体(1)の端部(11)を介して支持ローラ(32)に向かって押圧する。支持ローラ(32)は、押圧ローラ(34)により管体(1)の端部(11)を押圧する前又は後に、駆動装置により回転される。支持ローラ(32)の凸部(35)と押圧ローラ(34)の凹部(37)との間に管体(1)の端部(11)を周方向に巻き込んで端部(11)に環状突起(6)を形成できる。

移動装置(41)により押圧ローラ(34)を支持ローラ(32)に向かって移動して押圧したとき、管体(1)は、まず、支持ローラ(32)の凸部(35)の頂部(35a)に支持された状態で、押圧ローラ(34)の凹部(37)の押圧平坦部(38)により押圧される。次に、支持ローラ(32)の頂部(35a)、第１の凸状傾斜部(35b)及び第２の凸状傾斜部(35c)に支持された状態で、押圧ローラ(34)の押圧平坦部(38)、第１の凹状傾斜部(37b)及び第２の凹状傾斜部(37c)により押圧される。最後に、押圧ローラ(34)の凹部(37)の底部(37a)を含む押圧面(34a)全体で押圧され、管体(1)に環状突起(6)が形成される。図６〜図８に示すように、支持ローラ(32)の第１の凸状傾斜部(35b)と押圧ローラ(34)の第１の凹状傾斜部(37b)とに挟持されて管体(1)に第２の傾斜部(6c)が形成され、支持ローラ(32)の第２の凸状傾斜部(35c)と押圧ローラ(34)の第２の凹状傾斜部(37c)とに挟持されて管体(1)に第１の傾斜部(6b)が形成され、支持ローラ(32)の頂部(35a)と押圧ローラ(34)の底部(37a)とに挟持されて管体(1)に最頂部(6a)が形成される。

図９に示すように、支持ローラ(32)の第１の凸状傾斜部(35b)と第２の凸状傾斜部(35c)及び押圧ローラ(34)の第１の凹状傾斜部(37b)と第２の凹状傾斜部(37c)とをそれぞれ異なる傾斜角度に形成して、図１０に示すように、突出する最頂部(6a)から管体(1)の端部(11)に向かい緩やかに傾斜する第１の傾斜部(6b)と、第１の傾斜部(6b)と相対して最頂部(6a)から急峻に傾斜する第２の傾斜部(6c)とを有する環状突起(6)を管体(1)に形成してもよい。また、支持ローラ(32)の凸部(35)及び押圧ローラ(34)の凹部(37)の形状を変形することにより、図１１に示すように、平坦な最頂部(6a)を有する環状突起(6)を管体(1)に形成してもよい。支持ローラ(32)の凸部(35)及び押圧ローラ(34)の凹部(37)の形状は、適宜に変更することが可能である。支持ローラ(32)の凸部(35)及び押圧ローラ(34)の凹部(37)の形状管体(1)を最適な形状に形成して、優れた離脱防止能力を有する環状突起(6)を管体(1)に形成する。

管体加工装置(40)は、支持ローラ(32)及び押圧ローラ(34)を除き、既存の管体加工装置(80)を利用することができる。既存の管体加工装置(80)の凹部(95)を有する支持ローラ(92)を本発明の凸部(35)を有する支持ローラ(32)に付け替えると共に、凸部(97)を有する押圧ローラ(94)を凹部(37)を有する押圧ローラ(34)に付け替えることにより、容易にかつ良好に管体(1)に環状突起(6)を形成できる。本発明者の実験によれば、本実施の形態の管体加工装置(40)により、３mm以上の肉厚を有する薄肉ステンレス鋼管、厚肉ステンレス鋼管及び配管用炭素鋼鋼管にも環状突起(6)を形成できた。また、従来のロールグルービング工法の際に発生した管体の加工部の薄肉化が発生しなかった。管体加工装置(40)は、作業工程及び現場での施工方法が実績のある従来の工法と同様であるため、作業者が良好に作業を行うことができる。また、既存の管体加工装置(80)を利用できるため、新たな設備投資も不要であり、経営資源の有効活用に寄与できる効果も有する。図１７に示す従来のハウジング形管継手では、減肉して機械的強度の低い管体(71)の環状縮径部(76)が管体(71)の内部流体による高圧力により変形し、ハウジング(72)の爪部(77)が管体(71)の環状縮径部(76)から外れて管継手が脱管する不具合があったが、管体加工装置(40)により形成した環状突起(6)を有する図１〜図４に示すハウジング形管継手は、環状突起(6)の薄肉化を防止でき、内部流体が高圧力の配管でも管体(1)のハウジング(2)からの脱管を防止することができる。

本発明は、例えば高圧力配管等の高い信頼性が要求される配管の管継手に良好に適用できる。

本発明によるハウジング形管継手の部分断面図 圧縮型ガスケットを装着した図１のハウジング形管継手の部分断面図 管体に山形断面の環状突起を形成した図１のハウジング形管継手の部分断面図 エルボ型の管体に適用した図１のハウジング形管継手の部分断面図 本発明による管体加工装置の正面図 同一角度の傾斜面を有する支持ローラ及び押圧ローラの側面図 管体に押圧ローラを押圧した図６の支持ローラ及び押圧ローラの側面図 図７により環状突起を形成した管体の平面図 異なる角度の傾斜面を有する支持ローラ及び押圧ローラの側面図 図９により環状突起を形成した管体の平面図 平坦な最頂部を有する環状突起を形成した管体の平面図 一方の管体に環状突起を有する従来の管継手の部分断面図 両方の管体に環状突起を有する従来の管継手の部分断面図 エルボ型の従来の管継手の部分断面図 従来の拡管装置の断面図 管体に環状突起を形成した図１５の拡管装置の断面図 従来のハウジング形管継手の部分断面図 従来の支持ローラ及び押圧ローラの側面図 管体に押圧ローラを押圧した図１８の支持ローラ及び押圧ローラの側面図

符号の説明

(1)・・管体、 (1a)・・外周面、 (2)・・ハウジング、 (2a)・・内周面、 (3)・・シール部材、 (4)・・締付部材、 (6)・・環状突起、 (6a)・・最頂部、 (6b)・・第１の傾斜部、 (6c)・・第２の傾斜部、 (7)・・溝部、 (8)・・管壁、 (11)・・端部、 (12)・・空洞部、 (30)・・フレーム、 (31)・・主軸、 (32)・・支持ローラ、 (32a)・・支持面、 (33)・・移動アーム、 (34)・・押圧ローラ、 (34a)・・押圧面、 (35)・・凸部、 (35a)・・頂部、 (35b)・・第１の凸状傾斜部、 (35c)・・第２の凸状傾斜部、 (36)・・支持平坦部、 (37)・・凹部、 (37a)・・底部、 (37b)・・第１の凹状傾斜部、 (37c)・・第２の凹状傾斜部、 (38)・・押圧平坦部、 (39)・・一端、 (41)・・移動装置、

Claims (8)

1. 内周面に環状の空洞部をそれぞれ形成する半円形の断面を有する一対のハウジングと、一対のハウジングの空洞部内に配置されるシール部材と、連結すべき一対の管体に跨って配置された一対のハウジングを互いに接近する方向に押圧して一対の管体の端部にシール部材を押圧する締付部材とを備えるハウジング形管継手において、
   径方向外側に膨出して拡径される環状突起を管体の端部の一部に形成し、
   管体の環状突起と相補的な内面形状を有する環状の溝部をハウジングの内周面に形成し、
   締付部材により一対のハウジングを締め付けたとき、管体の環状突起をハウジングの溝部に係止することを特徴とするハウジング形管継手。
2. 湾曲形状により形成される環状突起は、環状突起を形成しない管体の管壁とほぼ同一の厚さを有する請求項１に記載のハウジング形管継手。
3. 管体の環状突起は、端部の外周面から径方向外側に突出して傾斜する第１の傾斜部と、第１の傾斜部とは逆方向にかつ第１の傾斜部より急な角度で径方向外側に突出する第２の傾斜部と、第１の傾斜部と第２の傾斜部との間に形成される最頂部とを有する請求項１又は２に記載のハウジング形管継手。
4. 管体の端部の外周面は、管体の他の外周面に対して小さい表面荒さを有する請求項１〜３の何れか１項に記載のハウジング形管継手。
5. シール部材は、密封する流体の圧力により密封を行う自己シール型ガスケット又はハウジングによる締め付けにより密封を行う圧縮型ガスケットである請求項１〜４の何れか１項に記載のハウジング形管継手。
6. フレームと、
   フレームに支持された主軸と、
   環状の凸部及び支持平坦部からなる支持面を有しかつ主軸に回転可能に取り付けられた支持ローラと、
   支持ローラを回転する駆動装置と、
   支持ローラに対して進退自在にフレームに取り付けられた移動アームと、
   移動アームを移動する移動装置と、
   環状の凹部及び押圧平坦部が設けられた押圧面を有しかつ移動アームに回転可能に取り付けられた押圧ローラとを備え、
   支持ローラの凸部は、外側に傾斜する環状の第１の凸状傾斜部と、第１の凸状傾斜部とは逆方向に外側に傾斜する環状の第２の凸状傾斜部と、第１の凸状傾斜部と第２の凸状傾斜部との間に形成された頂部とを有し、
   押圧ローラの凹部は、内側に傾斜する環状の第１の凹状傾斜部と、第１の凹状傾斜部とは逆方向に内側に傾斜する第２の凹状傾斜部と、第１の凹状傾斜部と第２の凹状傾斜部との間に形成された底部とを有することを特徴とする管体加工装置。
7. 管体の端部を支持ローラに外嵌し、支持ローラと押圧ローラとの間に管体の端部を挟持しかつ支持ローラに向かって押圧ローラを押圧しながら支持ローラを回転することにより、管体の端部に外側に突出する環状突起を管体の周方向に連続的に形成する請求項６に記載の管体加工装置。
8. 環状の凸部と支持平坦部とを含む支持面を有する支持ローラに管体の端部を外嵌する工程と、
   環状の凹部と押圧平坦部とを含む押圧面を有する押圧ローラを管体の端部を介して支持ローラに向かって押圧する工程と、
   支持ローラを回転する工程と、
   支持ローラの凸部と押圧ローラの凹部との間に管体の端部を挟持し、支持ローラを回転することにより、管体の端部に外側に突出する環状突起を管体の周方向に連続的に形成する工程とを含むことを特徴とする管体加工法。

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