JPH04131583A - メカニカル継手のシール機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、例えばガス管や水道管のような管体を接続
するメカニカル継手に関し、殊にゴム等の弾性部材でな
るシール材により継手と管体の間の気密・水密性を得る
ようにしている前記メカニカル継手のシール機構に関す
る。

［従来の技術］ 上記のようなメカニカル継手として第１０図に示すよう
な構成のものが知られている。このメカニカル継手は、
管体Ａに外嵌させた継手本体１と押輪２を螺合させ、継
手本体１の内周面と管体Ａの外周面の間にゴム材でなる
シール部材３を介設した構成となフている。シール部材
３を継手本体１の傾斜した内周面および管体Ａの外周面
に密着させるために、シール部材３の端面３ａと押輪２
のラジアル方向の内周面２ｂとの間に環状のリテーナ４
が介設されている。このリテーナ４は押輪２との間の摩
擦係数が小さ（、したかつ、てこのリテーナ４を設ける
ことにより、押輪２の回転がシール部材３に伝達するこ
とが防止される。また、押輪２には継手本体１側へ拡径
する内周面２ａが形成されており、この内周面２ａと管
体Ａの外周面の間にロックリング５が介設されている。

このロックリング５は管体Ａに何等かの引き抜き力（矢
符Ｘ）が働いたときに、管体Ａの外周面に食い込んでこ
の管体Ａの引き抜きを防止する。

以上のように、従来のメカニカル継手では、継手本体１
と押輪２の螺合が完了した時点で、継手本体１、リテー
ナ４および管体Ａによって形成される一定容量の収納ス
ペースにシール部材３が収納されることによってシール
機構が構成されるようになっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来におけるメカニカル継
手のシール機構では、シール部材３が継手本体１と押輪
２の螺合が完了した時点で形成される一定容量の収納ス
ペースに収納されるものであったため、ゴム材でなるシ
ール部材３が温度変化により収縮したりあるいは逆に膨
脹したりするのに対応できないという問題があった。す
なわち、シール部材３が前述したような一定容量の収納
スペース内で収縮すると、このシール部材３と継手本体
１の内周面との間の面圧が小さ（なり、シール性が低下
するという問題が発生する。一方、シール部材３が前記
収納スペースで膨脹しようとした場合には、このシール
部材３は過剰圧力で継手本体１の内周面に圧接されるこ
とになるため、継手本体１との接触部、特に収納スペー
スの端部付近３ｂでシール部材３の劣化を早めてしまう
という問題があった。特に、継手本体１の内周面に電蝕
防止のためにポリブテン等でなる合成樹脂製被膜を形成
している場合には、この合成樹脂製被膜側も膨脹してよ
り大きな面圧が発生し、シール部材３の劣化による耐久
性の低下はより顕著となる。

発明は上記のような事情に鑑みなされたものであって、
押輪が螺合された継手本体の端部内周面と管体の外周面
との間にシール部材を介設させたメカニカル継手のシー
ル機構において、シール部材が膨脹または収縮しても、
このシール部材と継手本体の間の面圧が良好に保たれる
ようにしたシール機構を提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する第１の発明によるメカニカル継手の
シール機構は、前記シール部材の収納スペースの容量を
温度変化に応じて変化させるようにしたことを特徴とし
ている。

第２の発明は、前記押輪とシール部材の間に形状記憶合
金を介設することにより温度変化に応じて収納スペース
の容量を変化させることを特徴としている。

上記目的を達成する第３の発明によるメカニカル継手の
シール機構は、前記シール部材の収納スペースの容量が
このシール部材の膨脹・収縮に応じて可変であることを
特徴としている。

第４の発明によるメカニカル継手のシール機構は、上記
第３の発明の具体的構成を開示するもので、前記押輪と
シール部材の間に弾性部材を介設することによりシール
部材の収納スペースの容量を可変としている。

［作　用］ 第１の発明によると、温度変化によりシール部材が膨脹
もしくは収縮しても、このシール部材の収納スペースの
容量も温度変化に応じて拡大もしくは縮小しているため
、シール部材と継手本体間の面圧はほとんど変化しない
。

第２の発明によると、形状記憶合金が温度の上昇に伴っ
て収納スペースを拡げる側へ変形するとともに温度の下
降に伴って収納スペースを狭める側へ変形することによ
って、温度変化が生じてもシール部材と継手本体間の面
圧がほぼ一定に保たれる。

第３の発明によると、シール部材の収納スペースの容量
がこのシール部材の膨脹・収縮により可変であるから、
膨脹によりシール部材と継手本体間の面圧が異常に大き
くなったり、逆に収縮により前記面圧が低下することが
抑制される。

第４の発明によると、シール部材は膨脹により弾性部材
を押圧してその収納スペースを拡げる。

また、シール部材が収縮すると、弾性部材はその収縮に
追随して復帰し、シール部材の収納スペースを狭める。

［実施例コ 以下に発明によるメカニカル継手のシール機構のいくつ
かの実施例を図を参照しながら説明する。

第１図に示すメカニカル継手のシール機構において、前
記第１０図に示すものと対応する部位には同一の符号を
付し、一部はその説明を省略している。すなわち、この
第１図に示すメカニカル継手のシール機構においても、
継手本体１の端部に押輪２を螺合させることによって、
継手本体１の傾斜した内周面１ａと管体Ａの外周面に例
えばゴム材でなる弾力性のあるシール部材３を密着させ
、それによって管体Ａ内の液体あるいは気体を外部へ漏
洩させないようにしている。

前記押輪２に形成されたラジアル方向の内周面２ｂとシ
ール部材３の同じくラジアル方向の端面３ａの間には、
一対の環状のリテーナ６．７とこれらリテーナ６．７の
間に配置された同じく環状の変態部材８が介設されてい
る。

リテーナ６は押輪２の内周面２ｂに接触している。

リテーナ６は押輪２との間の摩擦係数が小さな材質で形
成されており、したがって押輪２の回転は変態部材８に
はほとんど伝達されることがない。

リテーナ７はシール部材３の端面に接触しており、した
がって、このリテーナ７が軸方向に移動することでシー
ル部材３の収納スペースの容量が変化する。

前記環状の変態部材８は形状記憶合金によりなり、第２
図に示すように外観形状を截頭円錐状にした皿バネ状に
形成されている。このように形状記憶合金でなる変態部
材８は、温度の変化に応じて第３図に示すようにその高
さが変化する。そして例えば、常温において実線で示す
ように高さｈＯである変態部材８は、温度が常温以上の
所定温度に上昇した時点で一点鎖線で示すように高さｈ
ｌ（ｈｏ＞ｈｌ）に変態し、また温度が常温以下の所定
温度に下降した時点で二点鎖線で示すように高さｈ２　
（ｈＯ＜ｈ２）に変態する。温度上昇時の変態開始温度
と温度下降時の変態開始温度は必ずしも一致せず、した
がって変態部材８は常温付近の所定温度領域では温度が
変化してもその高さを変化させない。すなわち、変態部
材８は全ての温度領域で温度の変化に応じて高さが変化
するわけではない。

また、温度変化に伴う変態部材８の高さの変化量は、同
一の温度変化によるシール部材３の軸方向への変化量よ
りも小さくしておくことが好ましい。

このような変態部材８に用いる形状記憶合金として、例
えばＴｉ−Ｎｉ系等が採用される。

以上のようにしてなるメカニカル継手のシール機構では
、高温になると変態部材８の高さが低くなり且つ低温に
なると変態部材８の高さが高くなる。したがって、温度
変化に応じてリテーナ７の位置が軸方向に移動し、シー
ル部材３の収納スペースの容量が拡大または縮小される
。すなわち、シール部材３は温度上昇に伴ってリテーナ
７を移動させて膨脹することができる一方、温度の下降
に伴って収縮してもリテーナ７に押圧されるためこのリ
テーナ７との間に隙間を生じない。

例えば、常温時には第１図に実線で示す位置に配置され
ていたリテーナ７は、温度が常温以上の所定温度に上昇
すると、この所定温度時と常温時の変態部材８の高さの
差ｈＯ−ｈｌだけシール部材３から遠ざかる方向へ移動
可能になる。すなわち、シール部材３の収納スペースが
軸方向にｈＯ−ｈｌだけ大きくなり、したがって、シー
ル部材３も温度上昇に伴って軸方向にｈＯ−ｈｌだけ膨
脹することができる。逆に、リテーナ７は、温度が常温
以下の所定温度に低下すると、変態部材８により前記所
定温度時と常温時の変態部材８の高さの差ｈＯ−ｈ２だ
けシール部材３に接近する方向へ移動させられる。すな
わち、シール部材３の収納スペースが軸方向にｈＯ−ｈ
２だけ小さくなる。したがって、温度の低下によりシー
ル部材３が収縮しても、変態部材８によりシール部材３
を所定以上の押圧力で押圧しておくことができる。

以上のようなメカニカル継手のシール機構によると、シ
ール部材３が温度の上昇に応じて膨脹しても、シール部
材３と継手本体１内周面間の面圧が異常に上昇するよう
なことがなく、且つシール部材３が温度の下降に応じて
収縮しても、前記面圧が著しく低下してシール性が損な
われるようなことがない。

第４図に示すメカニカル継手のシール機構は上記第１図
に示したものとほぼ同様の構成である。

但し、形状記憶合金でなる変態部材１８の態様が前記変
態部材８と異り、それに伴いリテーナ６に代わるリテー
ナ１６が採用されている。他の部位については第１図の
ものと同様であり、対応する部位に同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略している。

この実施例の変態部材１８は同一形状の４つで一組を構
成しており、各変態部材１８・・・が周方向に９０°の
間隔で配置されている。第６図にも示すように、個々の
変態部材１８は断面ｖ字状に形成されており、温度が上
昇すると■溝の深さが浅（なり、温度が低下すると■溝
の深さが深くなる状態に変態する。第５図に示すように
、環状のリテーナ１６にはリテーナ７との対向面に９０
°間隔で同一形状の凹部１６ａ・・・が形成されており
、これらの凹部１６ａにそれぞれ前記変態部材１８が配
置されている。

各変態部材１８は前述の如き変態によって、第１図に一
点鎖線もしくは二点鎖線で示すように、凹部１６ａ・・
・からの突出量を変化させる。したがって、それによっ
てリテーナ７の位置が軸方向に変化し、シール部材３の
収納スペースの容量が変化する。

変態部材１８・・・の変態に伴う収納スペースの容量の
変化の過程は上記第１図に示したものの場合と同様であ
り、ここではその詳細な説明は省略する。

尚、上記変態部材１８のように周方向に間隔をおいて配
置する変態部材の形状は必ずしも第６図に示したような
断面ｖ字状のものでなくてもよ（、他の形状、例えば渦
巻き状すなわち外観的にはコイルばね状のものであって
もよい。

第７図に示したメカニカル継手のシール機構は第１図に
示したものにおける変態部材８に代わり、同じく形状記
憶合金でなる変態部材２８を備えている。第８図に示す
ように、この変態部材２８は、環状のシール部材当接部
２８ａの外周縁部に径方向に突出し且つ周方向に等間隔
で配設された複数の突片２８ｂを一体形成し、これら突
片２８ｂの各先端をＶ字状に屈曲させることにより変態
部２８ｃを形成している。この変態部材２８は温度変化
に応じて変態部２８ｃと突片２８ｂの屈曲角が変化する
。すなわち、高温になると第７図に一点鎖線で示すよう
に、変態部２８ｃと突片２８ｂの屈曲角が小さくなり、
シール部材３の収納スペースの容量が大きくなる。

また、低温になると、変態部２８ｃと突片２８ｂの屈曲
角が大きくなり、シール部材３の収納スペースの容量が
小さ（なる。したがって、前述した各実施例の場合と同
様、高温になってシール部材３が膨脹しても、このシー
ル部材３と継手本体１の内周面１ａの面圧が異常に大き
くなるようことはなく、また、低温になってシール部材
３が収縮しても前記面圧が小さくなってシール性が低下
することもない。上記のような変態部材２８を用いた場
合には、第１図および第２図のものにおけるリテーナ７
は必要ない。この第７図に示すものの他の部位は第１図
のものと同様であり、対応する部位に同一符号を付し、
その詳細な説明は省略する。

第９図に他の発明によるメカニカル継手のシール機構が
示されている。このシール機構も第１図のシール機構と
同様、押輪２が螺合された継手本体１の端部内周面１ａ
と管体Ａの外周面との間にシール部材３を介設したもの
である。そして、このシール機構においても、第１図の
シール機構と同様、押輪２の内周面２ｂとシール部材３
の端面３ａの間に、一対の環状のリテーナ６．７とこれ
らリテーナ６．７の間に配置された変態部材３８が介設
されている。但し、このシール機構の変態部材３８は形
状記憶合金ではな（弾性材すなわちここではコイルばね
である。この第９図に示すシール機構の他の構成は第１
図に示したものと何等変わりはない。

以上のようにしてなるメカニカル継手のシール機構では
、シール部材３が膨脹すると、このシール部材３に押さ
れて変態部材３８すなわちコイルばねが圧縮され、リテ
ーナ７の位置がリテーナ６側へ移動する。すなわち、シ
ール部材３の収納スペースの容量がこのシール部材３が
膨脹することによって拡大する。したがって、シール部
材３が膨脹してもこのシール部材３と継手本体１の内周
面１ａの間の面圧はさほど大きくならない。また、シー
ル部材３が収縮すると、変態部材３８たるコイルばねの
復帰力でリテーナ６がシール部材３の端面３ａに接触し
たままりテーナ６から離れる方向へ移動する。すなわち
、シール部材３の収縮によってこのシール部材３の収納
スペースの容量が縮小される。したがって、シール部材
３が収縮しても、シール部材３と継手本体１の内周面１
ａの間の面圧が著しく低下してシール性が損なわれてし
まうようなことはない。

尚、上記変態部材３８として用いる弾性材の種類および
形状は任意に選択することができる。

上述した全ての発明によるメカニカル継手のシール機構
は、継手本体１の内周面に電蝕防止のためにポリブテン
等でなる合成樹脂製被膜を形成している場合にも適用で
きる。

［発明の効果］ 請求項１〜４によると、シール部材３が収縮しても、継
手本体１の内周面との間の面圧が小さ（なってシール性
が低下することが抑制もしくは防止され、継手の信頼性
が向上する。また、シール部材が膨脹しても、このシー
ル部材と継手本体の内周面間の面圧が異常に大きくなる
ことがないから、シール部材における継手本体との接触
部での劣化が早められるようなことがなくなり、高い耐
久性が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明によるメカニカル継手のシール機構を示す
要部縦断面図、第２図は変態部材の斜視図、第３図は変
態部材の変態状態を示す説明図、第４図は他の実施例の
要部縦断面図、第５図はリテーナの正面図、第６図は変
態部材の斜視図、第７図は更に他の実施例の要部拡大縦
断面図、第８図は変態部材の正面図、第９図は他の発明
によるメカニカル継手のシール機構を示す縦断面図、第
１０図は従来例の縦断面図である。 １・・・継手本体 ２・・・押輪 ３・・・シール部材 ８、１８．２８・・・変態部材（形状記憶合金）３８・
・・変態部材（弾性部材） 第９１ 特許出願人　　日本鋼管継手株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）押輪が螺合された継手本体の端部内周面と管体の
   外周面との間にシール部材を介設させたメカニカル継手
   のシール機構において、 前記シール部材の収納スペースの容量を温度変化に応じ
   て変化させるようにしたことを特徴とするメカニカル継
   手のシール部材。
2. （２）前記押輪とシール部材の間に形状記憶合金を介設
   することにより温度変化に応じて収納スペースの容量を
   変化させるようにしたことを特徴とする請求項１のメカ
   ニカル継手のシール機構。
3. （３）押輪が螺合された継手本体の端部内周面と管体の
   外周面との間にシール部材を介設させたメカニカル継手
   のシール機構において、 前記シール部材の収納スペースの容量がこのシール部材
   の膨脹・収縮に応じて可変であることを特徴とするメカ
   ニカル継手のシール機構。
4. （４）前記押輪とシール部材の間に弾性部材を介設する
   ことにより収納スペースの容量を可変としたことを特徴
   とする請求項３のメカニカル継手のシール機構。