JP5909434B2

JP5909434B2 - 伸縮継手

Info

Publication number: JP5909434B2
Application number: JP2012240839A
Authority: JP
Inventors: 池　田　信太郎; 田信太郎池
Original assignee: Victaulic Co of Japan Ltd
Current assignee: Victaulic Co of Japan Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014092167A

Description

本発明は、滑り移動可能なボルトナット及びこのボルトナットをストッパーとして備え接続する配管と配管との間の伸縮を受容可能な伸縮継手に係る。

ボルトとナットとを有するボルトナットは、通常、物同士を締結するのに用いられ、締結する状態と締結を解除する状態との間で二者択一的に機能するように用いられる。

また、第１配管と第２配管との間の伸縮を受容可能に接続する伸縮継手においては、第１配管と第２配管との間の間隔が大きくなり過ぎて第１配管と第２配管が伸縮継手から外れることを防止するために第１配管と第２配管との間に伸びを制限するためにストッパーが用いられる。

このストッパーとしては、種々の形態があり得るが、ボルトとナットとを利用したものが知られている。

特開２００４−１１６７０８号公報

従来のボルトナットは、物同士を締結することにおいて、締結する状態と締結を解除する状態との間で二者択一的に機能するだけであるので、用途が限られていた。

また、従来のボルトナットを伸縮継手のストッパーとして備える伸縮継手においては、ストッパー自体が配管同士の間の伸びに応じて伸びることはできなかった。

そこで、本件発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、ボルトとナットとの間で外力の大きさに依存して滑り移動を可能にするボルトナットと、このボルトナットをストッパーとして備え簡易な構造で配管同士の間隔の伸びを許容する伸縮継手とを提供することである。

上記目的を達成するために、本件発明に係るボルトナットは、軸部と頭部を有するボルトと、軸方向に分割された複数の分割ナットが合わされて前記軸部に螺合可能なナットと、前記ナットの外周部に配置されたリング状の弾性体と、前記ナットと前記弾性体を内包し前記弾性体の外周部に配置された筒体と、を備え、前記筒体と前記ボルトとの間に前記筒体が前記頭部から離反する軸方向へ作用する外力が所定値以上の大きさの場合に、前記筒体が前記ナットと前記弾性体とともに前記ボルトに対して軸方向に滑り移動をすることを特徴とする。

また、前記外力が前記所定値以上の大きさの場合に、前記複数の分割ナットの相互の間に隙間が生じ前記ナットの孔径が拡大するとともに前記弾性体の肉厚は半径方向に圧縮されることを特徴とする。

また、前記外力が前記所定値より小さい場合に、前記弾性体の肉厚は半径方向に回復し前記滑り移動が停止することを特徴とする。

また、本願発明に係る伸縮継手は、第１配管と第２配管を接続する伸縮継手であって、前記第１配管と前記第２配管とが軸方向に所定長さを超えて離反しないように制限するためのストッパーを備え、前記ストッパーは、前記第１配管の外周部に設けられた第１基準部と、前記第２配管の外周部に設けられた第２基準部と、前記第１基準部と前記第２基準部との間に掛け渡されたボルトナットと
を備え、前記ボルトナットは、軸部と頭部を有するボルトと、複数の軸方向に分割された分割ナットが合わされて前記軸部に螺合可能なナットと、前記ナットの外周部に配置されたリング状の弾性体と、前記ナットと前記弾性体を内包し前記弾性体の外周部に配置された筒体と、を備え、前記筒体と前記ボルトとの間に前記筒体が前記頭部から離反する軸方向へ作用する外力が所定値以上の大きさの場合に、前記筒体が前記ナットと前記弾性体とともに前記ボルトに対して軸方向に滑り移動をすることを特徴とする伸縮継手。

また、前記頭部が前記第１基準部に支持され、前記頭部と反対側にある前記筒体の部位が前記第２基準部に支持されていることを特徴とする。

また、前記筒体の前記部位は、前記第２基準部に取り付けられた取付部材を介して前記第２基準部に支持されていることを特徴とする。

また、前記ボルトの前記軸部は雄ねじの形成された軸棒であり、前記ボルトの前記頭部は前記軸棒とは別体として形成され前記軸棒に螺合する取付ナットであることを特徴とする。

また、前記軸部の前記頭部との反対側の端部に、前記軸部が前記筒体から抜け出ないようにするストップ部材を有することを特徴とする。

本願発明のボルトナットの構成によれば、筒体が頭部から離反する軸方向へ筒体とボルトとの間に作用する外力が所定値以上の大きさの場合に、筒体がナットと弾性体とともにボルトに対して軸方向に滑り移動をし、また、外力が所定値より小さくなった場合に滑り移動が停止するので、外力の大きさに依存して滑り移動を選択的に実現させることができ、また、外力が所定値以上の大きさの場合に、ボルトの頭部と筒体の端部との間隔を伸ばすことができる。

また、伸縮継手のストッパーは上記のボルトナットを備えているので、地中に埋められて地震等の影響で所定値以上の外力を受けた場合に、伸縮継手が第１配管及び第２配管から外れることなく第１配管と第２配管との軸方向の間隔がほぼ筒体の長さだけ伸びることが可能になる。

本願発明のボルトナットの一実施形態を示す図。筒体がボルトの頭部から離反する軸方向へ筒体とボルトとの間に作用する外力が所定値より小さい場合を示す図。図２におけるＡ視の断面を示す図。外力が所定値以上になり始めた場合を示す図。図４におけるＡ視の断面を示す図。外力が所定値以上になった場合を示す図。図６におけるＡ視の断面を示す図。外力が図６に示す場合から所定値より小さい場合に戻った場合を示す図。図８におけるＡ視の断面を示す図。図４におけるＢを拡大して示す図。図６におけるＣを拡大して示す図。筒体がボルトの頭部に近づく軸方向へ筒体とボルトとの間に力が作用する場合に、筒体がナットと弾性体に対し移動することを示す図。本願発明の伸縮継手の一実施形態を示す図。

以下に図面を参照し、本件発明の実施形態について説明する。図１は本願発明に係るボルトナットと一実施形態を示す図である。

ボルトナット１は、軸部２と頭部３を有するボルト４と、軸方向に分割された複数の分割ナット５（図３等参照）が合わされて軸部２に螺合可能なナット６と、ナット６の外周部に配置されたリング状の弾性体７と、ナット６と弾性体７を内包し弾性体７の外周部に配置された筒体８とを備えている。

軸部２にはねじ山高さがａの雄ねじが螺旋状にに形成され、ナット６にはねじ山高さがｂの雌ねじが螺旋状に形成され、ボルト４とナット６とは、例えば所定のＪＩＳ規格に符合して軸部２の雄ねじとナット６の雌ねじとが互いに螺合する関係にある。

ボルト４は、大きい引っ張り荷重を受けた場合にも破断し難いように、好ましくは大きな耐引っ張り荷重性を有する特殊金属で作られている。また、ナット６も好ましくは大きな耐引っ張り荷重性を有する特殊金属で作られている。

ナット６は例えば４個の分割ナット５から構成されている。分割ナット５の個数は、分割ナット５と隣接する分割ナット５との間に隙間が形成できればよく、分割ナット５の個数は２個以上であれば４個に限らず、例えば３個でも5個でもよい。

弾性体７は例えばゴム材からなり、弾性体７は、軸方向の外力を受けない状態でナット６の外周面と筒体８の内周面との間に、半径方向にある程度の圧縮を受けた状態で隙間なく配設されており、筒体８やナット６に対して勝手に滑り移動することはない。

筒体８は、軸方向の一方の端部には中央に軸部２が貫通する孔部１０が形成され孔部１０の外側にリング状の押し部１１が形成されている。押し部１１は筒体８の円周部と一体的に形成されており、外力を受けて押し部１１がナット５の一端側を押し付けることが可能である。筒体８は軸方向の他方の端部に取付部１２を有する。筒体８は、取付部１２にビス等によってボルトナット１が機能するように使用される他部材に取り付けられる。

頭部３は軸部２より大径に形成されており、孔部１０を貫通することなく押し部１１に座面が当接可能である。

ボルトナット１において、筒体８とボルト４との間に筒体８が頭部３から離反する軸方向へ外力が作用し、その外力の大きさが所定値以上の大きさの場合に、次のような現象が生じる。

すなわち、図１において、例えば筒体８が取付部１２で他物体に取付固定されており、ボルト４を右方へ所定値以上の大きさの引っ張り外力で引っ張った場合に、ナット６及び弾性体７が右方へスライドしナット６の右端が押し部１１に当接してナット６及び弾性体７が止まる。そして、押し部１１に押し当てられたナット６に対してボルト４が強く引っ張られることによって、軸部２の雄ねじはナット６の雌ネジとの螺合関係を解きナット６は孔径が半径方向に拡大するように径拡大力を受ける。ナット６は軸方向に分割された複数の分割ナット５からなるので、複数の分割ナット５の相互の間に隙間が生じナット６の孔径が拡大する。これに伴い、ナット６と筒体８との間に挟まれた弾性体７の肉厚は半径方向に圧縮される。この状態では、複数の分割ナット５は、ナット６の雌ネジのねじ山が軸部２の雄ねじのねじ山と半径方向に重ならない程にナット６の孔径が拡大し弾性体７の肉厚が半径方向に圧縮している。ナット６の雌ネジのねじ山が軸部２の雄ねじのねじ山と半径方向に重ならない程にナット６の孔径が拡大すると、ボルト４は筒体８に対し滑り移動する。引っ張り外力が所定値以上である限り、弾性体７の肉厚が自然状態に復帰しようとする力に抗して、ナット６の孔径はそれ以上に拡大することはないが、ボルト４が筒体８に対し滑り移動可能な状態が維持される。そして、引っ張り外力が前記所定値より小さくなった時点で、弾性体７の肉厚は半径方向に回復しボルト４の筒体８に対する滑り移動が停止する。

次に、図１２を参照して、筒体８とボルト４との間に筒体８が頭部３から接近する軸方向へ外力が作用する場合について説明する。

この場合、ナット６は押し部１１に当接することないので、作用する外力の大きさに関係なく、ナット６及び弾性体７はボルト４と一体的に筒体８内を移動する。

ここで、上述した所定値の大きさは、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジが螺合状態にある場合においてこの螺合状態を強制的に解消するのに要する外力の大きさをいう。所定値は、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジのねじ山形状やねじ高さや、弾性体７の弾性的変形のし難さの大きさや、ナット６を構成する分割ナット５の個数等によって決められる。

次に、図２乃至図１１を参照して、ボルトナット１の作用について説明する。

ボルトナット１は互いに相対移動可能な部材である第１壁体１４と第２壁体１５との間に掛け渡されて配設されている。第１壁体１４には貫通孔１６が形成されており、ボルト４は貫通孔１６と通って筒体８内に位置し、頭部３の座面は第１壁体１４の第２壁体１５とは反対側の面に当接している。筒体８の取付部１２は第２壁体１５に取り付けられ、筒体８は第２壁体１５に固定されている。

図２及び図３において、第１壁体１４と第２壁体１５との間に互いに離反する方向に引張荷重Ｆが作用し、引張荷重Ｆの大きさはボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジが螺合状態を強制的に解消するのに要する所定値より小さいとする。この場合、ナット６が押し部１１に押し付けられて引張荷重Ｆが加えられても、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジが螺合状態は解消されず、図２のＡ視である図３に示すように分割ナット５の相互の間には隙間が生じない。

次に、図４、図５及び図１０において、第１壁体１４と第２壁体１５との間に互いに離反する方向に引張荷重Ｆ＋αが作用し始めた過渡的な場合を示す。図４におけるＢで示す部分を拡大して図１０に示す。引張荷重Ｆ＋αの大きさはボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジが螺合状態を強制的に解消するのに要する所定値より大きいとする。ナット６は押し部１１を介してに押し付けられて引張荷重Ｆ＋αで押し付けられる。この場合、引張荷重Ｆ＋αが作用開始して間もないので、図１０に示すように、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジの螺合状態は部分的に解消されるが完全には解消されておらずボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジとの間には部分的に螺合状態が形成されている。また、分割ナット５の相互の間には隙間１８が生じ初めているが十分には大きくない。第１壁体１４と第２壁体１５との間の間隔は変化していない。

次に、図６、図７及び図１１において、第１壁体１４と第２壁体１５との間に互いに離反する方向に引張荷重Ｆ＋αが継続的に作用する場合を示す。図６におけるＣで示す部分を拡大して図１１に示す。引張荷重Ｆ＋αが継続的に作用し過渡的段階が終わっている。この場合、図１１に示すように、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジの螺合状態は完全に解消されてる。また、分割ナット５の相互の間には隙間１８が図５に示す場合よりも大きく形成されている。そして、図６に示すように、第１壁体１４は第２壁体１５に対して離反する方向に移動している。ここで、図１１においては、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジの螺合状態が完全に解消されてる状態を、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジの隙間を大きくとり誇張して示したいるが、実際は、一度、螺合状態が解消されると引張荷重Ｆ＋αがさらに継続してもボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジの隙間がより大きくなることはない。

次に、図８及び図９に、第１壁体１４と第２壁体１５との間に互いに離反する方向に作用する外力の大きさが、図６に示す引張荷重Ｆ＋αから引張荷重Ｆに減少した場合を示す。この場合、引張荷重Ｆが所定値より小さいので、ボルト４の雄ねじとナット６の雌ネジが螺合状態が戻る。また、弾性体７の肉厚は回復し分割ナット５の相互の間には形成されていた隙間１８は無くなる。そして、図８に示すように、第１壁体１４と第２壁体１５の間隔は、図６に示す状態に継続的に維持される。

なお、ボルト４としては、軸部２と頭部３とが一体的に形成されていることに限らず、軸部２が雄ねじを有する軸棒からなり、頭部３が軸部２とは別体として形成され雌ネジを有する取付ナットからなり、この軸棒に取付ナットを螺合させたものであってもよい。

次に、図１３を参照して、ボルトナット１の適用応用例の一つとして、伸縮継手の一実施形態について説明する。図１３は中心の軸線に対して上半部を示す。

伸縮継手２０は、第１配管２１と第２配管２２を接続する伸縮継手２０は、第１配管２１と第２配管２２の各々の端部との間に掛け渡されるスリーブ２４と、スリーブ２４の内周面と第１配管２１の外周面とをシールする例えばＯリング状の第１シール２５と、スリーブ２４の内周面と第２配管２２の外周面とをシールする例えばＯリング状の第２シール２６を備えている。

また、伸縮継手２０は、第１配管２１と第２配管２２とが軸方向に所定長さＬを超えて離反しないように制限するためのストッパー２８を備えている。ストッパー２８は、第１配管２１の外周部に設けられた第１基準部２９と、第２配管２２の外周部に設けられた第２基準部３０と、第１基準部２９と第２基準部３０との間に掛け渡されたボルトナット３２とを備えている。伸縮継手２０には、ストッパー２８は軸線の回りに複数、例えば９０°置きに４個設けられている。

第１基準部２９と第２基準部３０は第１配管２１と第２配管２２の各々の外周面上に等分間隔で複数設けられており、複数の第１基準部２９と第２基準部３０に同等の複数のストッパー２８が設けられている。

ボルトナット３２は、基本的には図１等で示したボルトナット１と同様の構成を有し、軸部３３と頭部３４を有するボルト３５と、図１に示したものと同様に複数の軸方向に分割された分割ナットが合わされて軸部３３に螺合可能なナット３６と、ナット３６の外周部に配置されたリング状の弾性体３７と、ナット３６と弾性体３７を内包し弾性体３７の外周部に配置された筒体３８とを備えている。筒体８には、軸方向の一方の端部にリング状の押し部３８ａが形成されている。

ボルト３５は図１等に示したボルト４とは異なり、軸部３３と頭部３４とが別体で構成されており、軸部３３が雄ねじの形成された軸棒からなり頭部３が雌ネジの形成された取付ナットから構成されている。軸部３３が第１基準部２９に形成された孔部を貫通し貫通した部位に頭部３４とが螺合して、軸部３３と頭部３４とからなるボルト３５が第１基準部２９に固着されている。

第２配管２２には孔部が形成されており、この孔部に雄ねじが形成された軸棒３９が取付ナット４０によって固着されている。軸棒３９の取付ナット４０とは反対側の端部は筒体３８の端部に形成された雌ネジに螺合して取付ナット４１によって固着されている。この様にして、ボルトナット３２は一側で取付ナットとしての頭部３４と軸部３３によって第１基準部２９に取り付けられ、他側で軸棒３９と取付ナット４０によって第２基準部３０に取り付けられている。

また、軸部３３の他側の端部にはストップ部材４３が取り付けられており、軸部２が第１基準部２９側へ最も滑り移動した場合においても、ストップ部材４３が筒体３８の軸部３３が貫通する孔部から抜けないようになっていて軸部３３が筒体３８から抜けでないようになっている。

筒体３８は大まかに長さＬを有し、筒体３８内には、長さが約Ｌの軸部３５の部分が収容されている。

第１配管２１と第２配管２２との間に軸方向に互いに離反する方向に所定値以上の引張荷重が作用した場合に、まず軸部３３が軸方向に変位することに伴ってナット３６及び弾性体７３７が押し部３８ａに当接し、さらに所定値以上の引張荷重の作用に軸部３３がナット３６に対し滑り移動し、引張荷重が所定値より小さくなった時点で軸部３３のナット３６に対する滑り移動が停止する。引張荷重が所定値以上の状態がさらに続く場合には、軸部３３のナット３６に対する滑り移動は軸部３３の端部のストップ部材４３が筒体３８内でナット３６に当接して停止し、この状態では第１配管２１と第２配管２２との軸方向の間隔が長さＬだけ伸びている。

本実施の形態によれば、第１配管２１、第２配管２２及び伸縮継手２０を備える配管装置が地中に埋められており地震等の影響で所定値以上の外力を受けた場合に、ストッパー２８はボルトナット３２を備えているので、伸縮継手２０が第１配管２１及び第２配管２２から外れることなく第１配管２１と第２配管２２との軸方向の間隔が長さＬだけ伸びることが可能になる。

１、３２ボルトナット
２、３３軸部
３、３４頭部
４、３５ボルト
５分割ナット
６、３６ナット
７、３７弾性体
２０伸縮継手
２１第１配管
２２第２配管
２６ストッパー
２９第１基準部
３０第２基準部
４３ストップ部材

Claims

軸部と頭部を有するボルトと、
軸方向に分割された複数の分割ナットが合わされて前記軸部に螺合可能なナットと、
前記ナットの外周部に配置されたリング状の弾性体と、
前記ナットと前記弾性体を内包し前記弾性体の外周部に配置された筒体と、
を備え、
前記筒体と前記ボルトとの間に前記筒体が前記頭部から離反する軸方向へ作用する外力が所定値以上の大きさの場合に、前記筒体が前記ナットと前記弾性体とともに前記ボルトに対して軸方向に滑り移動をする
ことを特徴とするボルトナット。
前記外力が前記所定値以上の大きさの場合に、前記複数の分割ナットの相互の間に隙間が生じ前記ナットの孔径が拡大するとともに前記弾性体の肉厚は半径方向に圧縮される
ことを特徴とする請求項１に記載のボルトナット。
前記外力が前記所定値より小さい場合に、前記弾性体の肉厚は半径方向に回復し前記滑り移動が停止する
ことを特徴とする請求項１に記載のボルトナット。
第１配管と第２配管を接続する伸縮継手であって、
前記第１配管と前記第２配管とが軸方向に所定長さを超えて離反しないように制限するためのストッパーを備え、
前記ストッパーは、
前記第１配管の外周部に設けられた第１基準部と、
前記第２配管の外周部に設けられた第２基準部と、
前記第１基準部と前記第２基準部との間に掛け渡されたボルトナットと
を備え、
前記ボルトナットは、
軸部と頭部を有するボルトと、
複数の軸方向に分割された分割ナットが合わされて前記軸部に螺合可能なナットと、
前記ナットの外周部に配置されたリング状の弾性体と、
前記ナットと前記弾性体を内包し前記弾性体の外周部に配置された筒体と、
を備え、
前記筒体と前記ボルトとの間に前記筒体が前記頭部から離反する軸方向へ作用する外力が所定値以上の大きさの場合に、前記筒体が前記ナットと前記弾性体とともに前記ボルトに対して軸方向に滑り移動をする
ことを特徴とする伸縮継手。
前記頭部が前記第１基準部に支持され、
前記頭部と反対側にある前記筒体の部位が前記第２基準部に支持されている
ことを特徴とする請求項４に記載の伸縮継手。
前記筒体の前記部位は、前記第２基準部に取り付けられた取付部材を介して前記第２基準部に支持されている
ことを特徴とする請求項５に記載の伸縮継手。
前記ボルトの前記軸部は雄ねじの形成された軸棒であり、前記ボルトの前記頭部は前記軸棒とは別体として形成され前記軸棒に螺合する取付ナットである
ことを特徴とする請求項５に記載の伸縮継手。
前記軸部の前記頭部との反対側の端部に、前記軸部が前記筒体から抜け出ないようにするストップ部材を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の伸縮継手。