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JP7562276B2 - ハウジング管の製造方法 - Google Patents
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Description

この発明は、ハウジング継手によって接続するハウジング管の製造方法に関するものである。
例えば、図11に示すように、自動車専用道路のトンネルT内には、そのトンネル内部における火災に備えて初期消火設備が設置されている。このようなトンネルT内の消火設備は、トンネルの長さ方向に所定間隔で設置された消火栓装置(非常用設備)が送水配管Pで接続されて構成されている。このため、トンネルT内で火災が生じた際、火災の発見者が即座に近傍の消火栓より火災現場に散水して初期消火を行うことができる。このような消火に用いられるトンネル消火送水配管には、ダクタイル鋳鉄管、鋼管、樹脂管等が使用されている(特許文献1~3参照)。図11中、Eは電気配線保護配管である。
特開2001-571号公報 特開2011-239851号公報 特開2018-91433号公報 特開2018-179054号公報 特開昭58-3725号公報
上記樹脂管には耐熱性を高めたものもあるが(特許文献2、3参照)、その耐熱性樹脂管は、ダクタイル鋳鉄管ほどの耐熱性はなく、またコスト的にも高価なものとなっている。鋼管は、コスト的に問題がある。
また、消火配管構造は、図12に示す、トンネルTの内壁の高所に構築する場合、トンネルTの内壁頂部はアーチ状となっているため、管材を吊り上げるクレーンのビームF等がそのアーチ状頂部に干渉する恐れがあり、配管位置に管材を直接に吊り下ろすことが困難である。このため、同図に示すように、配管位置に対峙する仮設の支え梁Gに管材を吊り下ろしてから管材の転動等による横持ちを行って配管位置にセットする必要がある。すなわち、横方向(同図矢印)に移動させる必要があり、管接続時に管の軸方向移動が必要となる挿し込み式(インロウ形)の継手方式は採用し難い。このため、管接続時(及び管取り外し時)に管の軸方向移動が最小限となる(管端面が対向又は近接する)ハウジング形式の継手(ハウジング継手)を採用する場合が多くなる。図12中、Hは支え突出梁である。
そのハウジング継手は、接続する管端部外周面にハウジング継手用突条を形成する必要がある(図10(b)の符号12、特許文献4参照)。
ところで、遠心鋳造は、鋳造物内部にブローホール、引け巣等の欠陥が生じ難く、材質も微密となり、機械的性質等の良好な品質の鋳造物を安価にかつ円滑に得ることができる。このため、水道管等に広く使用される鋳鉄管の多くは、その遠心鋳造法によって製造されている。
その遠心鋳造機は、例えば、図13に示すように、円筒状モールド(鋳型、金型)1をローラ2により回転させるとともに、取鍋3、4を介して鋳込用トラフ5に溶湯aを送り込み、そのトラフ5を介して溶湯aを回転して前後するモールド1内に鋳込んで(注湯して)、遠心力により、溶湯aをモールド1内面に均一に分布させることにより、管厚の均一な円筒状溶湯層(鋳鉄管)10’を形成する。
従来、この遠心鋳造においては、同図に示すように、一端が受口10a、他端がその受口10aに挿入接続される挿し口10bを有する鋳造管10’が主に製造され、その受口10aは鋳型(モールド)1内に中子6を装填して膨出状に形成される。このため、鋳造管10’の脱型は、モールドバンド8を取り除き、受口10aの内面に引き出し具の爪を引っかけてモールド1から引き抜いて行っている。
このとき、挿し口10b側端部外周面に上記突条12を形成すると、その突条12が邪魔になって引き抜くことができない。図中、7、8はモールド1の端に設けたモールドバンドであって、その端開口からの溶湯aの漏れを防止する。
因みに、端フランジ鋳鉄管の製造方法として、遠心鋳造によって一端部にフランジを形成する直管を製造し、その直管の他端部にフランジを圧入して製造する技術がある(特許文献5、特許請求の範囲、第1図~第4図等参照)。
この発明は、以上の実情の下、遠心鋳造による直管両端にハウジング継手用突条12を形成するハウジング管を製造することを課題とする。
上記課題を達成するためのこの発明の一手段は、直管両端部の外周面にそれぞれハウジング継手用突条を有し、その各端部をハウジング継手によって前記突条を介して他の管と接続するハウジング管の製造方法であって、円筒状鋳型内にその両端開口部を閉塞具によって塞いで溶湯を鋳込んで直管からなる鋳鉄管を遠心鋳造してハウジング管を製造する際、前記鋳型の湯先側となる一端側内面を外側に膨出させて鋳造管の一端部を外側に膨出する形状とし、その膨出部を切削して前記一端側外周面の突条を形成し、鋳込側となる他端外周面の突条はリングを圧入して形成したり、他端部外周面に溝を形成し、その溝にリングを嵌めて形成したりする構成を採用したのである。
この発明の他の手段は、直管両端部外周面にそれぞれハウジング継手用突条を有し、その各端部をハウジング継手によって前記突条を介して他の管と接続するハウジング管の製造方法であって、円筒状鋳型内にその両端開口部を閉塞具によって塞いで溶湯を鋳込んで直管からなる鋳鉄管を遠心鋳造してハウジング管を製造する際、前記鋳型の湯先側となる一端側の閉塞具及び鋳型の一端側内面は、前記突条を形成するキャビティを有するものとして前記キャビティへの鋳込みによって前記鋳造管の一端側の突条を形成し、前記鋳造管の鋳込側となる他端側の突条はリングを圧入して形成したり、鋳込側となる他端部側端部に溝を形成し、その溝にリングを嵌めて形成したりする構成を採用することができる。
上記各構成において、圧入したリング又は溝に嵌め込んだリングは、上記直管の外周面に溶接することができる。
上記各構成の製造方法において、鋳込んだ直管の両端部の鋳出し端面が綺麗でハウジング継手の接続に支障がないのであれば、その端部の切断は省略することができる。このとき、直管の両端部の切断を省略しても、どちらか一方を省略しても良い。
以上の製造方法によって製造された直管一端部に突条が一体に形成され、直管他端部にはリングによる突条が形成されたハウジング管は、従来になかった新規なものであって、特許文献5に記載の両端フランジ鋳鉄管とは異なるものと考える。前者はハウジング継手によって接続されるのに対し、後者は、自身の形成するフランジ継手で接続されるものであるからである。
この発明は、以上のように構成したので、直管両端部外周面にそれぞれ突条を有し、その各端部をハウジング継手によって前記突条を介して他の管と接続するハウジング管を安価かつ円滑に製造することができる。
この発明に係るハウジング管の一実施形態を示し、(a)は正面図、(b)は一部切断部分拡大正面図 同実施形態のハウジング管の一製造工程を示す作用図 同実施形態のハウジング管の他の製造工程を示す作用図 同実施形態の突条の製作説明明図であり、(a)は一部断面図、(b)は一部斜視図 同実施形態のハウジング管のさらに他の製造工程を示す作用図 同実施形態のハウジング管のさらに他の各製造工程を示す切断断面図 同実施形態の突条の他の製作説明図であり、(a)は一部断面図、(b)は一部斜視図 同実施形態の突条の他の製作説明明図であり、(a)は一部断面図、(b)は一部斜視図 この発明に係るハウジング管による配管の一部正面図 同配管のハウジング継手部を示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)のI-I線断面図 トンネル内の消火配管概略図 同消火配管の施工説明図 遠心鋳造の概略説明図
この発明に係る一実施形態のハウジング管10(以下、10、10・・の総称符号を「10」とする。)は、図1に示すように、全長同一径の直管11の両端部外周面にそれぞれハウジング継手50用の突条12、12を形成するものであり、その両突条12、12は直管11の端面(10a’、10b’)から離間して、直管11の端面から所要距離の位置にある。その所要位置は使用するハウジング継手50によって決定する。このハウジング管10は、図11に示した、トンネルT内の消火配管構造の送水配管(以下、単に「配管」と言う。)Pの大部分を構成する。このハウジング管10はダクタイル鋳鉄による遠心鋳造(遠心力鋳造)によって直管(直部)11を製造する。
この実施形態のハウジング管10は、例えば、全長:5200mm、外径:271.6mmφとし、内周面には全長に亘ってモルタルライニング13’を形成した。このモルタルライニング13’は、突条12を形成した後に行う。
そのハウジング管10の製造方法の図2に示す実施形態は、図13で示した遠心鋳造機において、中子6を装填することなく、鋳型1の一端開口を金型又は砂型のモールドバンド8で塞いて鋳造管10’を製造したものであり、回転する鋳型1への溶湯aの送り込みによって、その鋳造管10’の一端部は外側に膨出した形状となる(鋳型1の一端内面が外側に膨出するキャビティとなった鋳型1となっている)。このとき、鋳型1の一端(受口)側10a内面に肉盛り等しなければ、受口と同様な膨出する膨出部10aとなり、肉盛りをすれば、その肉盛りに応じた膨出部10aとなる。
また、図3に示す製造方法の実施形態は、図13で示した鋳型1の一端部内面を変形した鋳型1aとするとともに、変形させた砂型中子6aとし、その中子6aは、有鍔円筒状をしてその内面全周に凹溝(キャビティ)6bを有しており、回転する鋳型1aへの溶湯aの送り込みによって、鋳造管10’を形成するとともに、前記凹溝6bに溶湯aを入り込ませて膨出部12cを形成する。なお、前記中子6aも鋳型1の一端開口を塞ぐため、この発明でいう閉塞具の一つとなる。
この図2で示す鋳造管10’は、同図(a)に示す鋳込んだ状態から、モールドバンド8を取り除き、受口10aの内面に引き出し具の爪を引っかけて鋳型1から引き抜いて脱型する。図3で示す鋳造管10’は、同図(a)に示す鋳込んだ状態から、受口10aの内面に引き出し具の爪を引っかけて鋳型1aから引き抜いて脱型する。
つぎに、両図(b)に示すように、その鋳造管10’、10’の受口(一端部)端面10a’’から採寸して他端(挿し口)10b側端部を切断し(鎖線c部分)、その切断した他端側端面10b’を基準にして前記他端側端部の外周に他方の突条12を形成し、前記切断した他端側端面10b’から採寸して前記一端側端部を前記膨出部10aの一部を含めて切断したり、膨出部12cを残して所要長さの直管11、11(以下、11、11・・の総称符号を「11」とする)とし、その切断した直管11、11の一端側端面10a’を基準にしてその一端側端部の外周の残りの膨出部(受口)10a又は膨出部12cを切削して一方の突条12を形成し、前記直管11の両端のそれぞれの突条12、12を管軸の中央部(中心線c)に対して対称に仕上げて、ハウジング管10、10を製作する。
その一端側(一方)の突条12は、例えば、図4(a)に示すように、一点鎖線状態の受口(膨出部)10aから、又は二点鎖線の膨出部12cから、旋盤等によって同図(b)に示すように、切削して突条12を形成する。
ハウジング管10の製造方法の他の実施形態を図5~図6に示し、この実施形態は、一方(一端部)の突条12を鋳出しによって形成したものである。
その図5に示す遠心鋳造には、同図(a)に示すように、受口内面を肉厚変形して開口部に円筒状凹部10cを有する鋳型1bとし、閉塞具(モールドバンド)8aを砂型でもって製作し、この閉塞具8aは前記凹部10cに入る筒状部を有してその内面に突条12用溝(キャビティ)6bを有する突条12の外周面及び両側面を形成するものとする。
このため、回転する鋳型1bへの溶湯aの送り込みによって、鋳造管10’を形成するとともに、前記溝6bに溶湯aを入り込ませて突条12を形成する(鋳出しによって突条12を形成する)。
その鋳造した図5(a)に示す、鋳込んだ鋳造管10’を、閉塞具8aを取り除き、又は閉塞具8aとともに、一端部の内面に引き出し具の爪を引っかけて鋳型1bから引き抜いて脱型する(同図(b))。このとき、脱型後の鋳造管10’に閉塞具8aが付いている場合はその閉塞具8aを取り除く。
その脱型した鋳造管10’の一端部10a側から採寸して他端(挿し口)10b側端部を切断して(鎖線c部分)直管11とし(同図(c))、その切断した他端側端面10b’を基準にして前記他端側端部の外周に直管11の両端部の他方の突条12を形成し、その両端部10a、10bの両突条12,12を管軸の中央部(中心線c)に対して対称に仕上げて、ハウジング管10を製作する(同図(d))。このとき、直管11の一端部10aも切断した他端側端面10b’から採寸して所要の長さの直管11とするとともに、その一端部切断面から所要の位置に一方の突条12が位置するようにし得る。
図6(a)に示す遠心鋳造は、図5(a)で示したものと同様に、受口部分を変形させた鋳型1cとするとともに、変形させた閉塞具(モールドバンド)8bを採用する。鋳型1cの受口の開口内側部分は切り欠かれて円環状溝9が形成されており、閉塞具8bは、前記溝9に嵌って突条12用の溝(キャビティ)6bを形成する円筒部を有して鋳型1cの開口を塞ぐ(鋳造管10’の端面を形成する)ものとする。
このため、回転する鋳型1cへの溶湯aの送り込みによって、鋳造管10’を形成するとともに、上記溝6bに溶湯aを入り込ませて突条12を形成する(鋳出しによって突条12を形成する)。その鋳造した鋳造管10’を、閉塞具8bを外し、又は閉塞具8bとともに、引き出し具の爪を内面に引っかけて鋳型1cから引き抜いて脱型する。このとき、同様に、脱型後の鋳造管10’に閉塞具8bが付いている場合はその閉塞具8bを取り除く。
この脱型をすると、図5(b)に示した鋳造管10’(10’)が得られ、以下、同様にして、図5(d)に示すハウジング管10(10)製作する(図5(a)~同(d)参照)。
図6(b)に示す遠心鋳造は、図5(a)で示したものと同様に、受口部分を変形させた鋳型1dとするとともに、変形させた閉塞具(モールドバンド)8cを採用する。その鋳型1dは、受口内面を肉厚変形して開口内周端部に円環状溝6bを形成するものとし、閉塞具8cは、溝6bの側面及び鋳造管10’の端面を形成(塞ぐ)ものとする。
このため、回転する鋳型1dへの溶湯aの送り込みによって、鋳造管10’を形成するとともに、上記溝6bに溶湯aを入り込ませて突条12を形成する(鋳出しによって突条12を形成する)。その鋳造した図6(b)に示す、鋳造管10’を、閉塞具8cを外し、又は閉塞具8cとともに、引き出し具の爪を内面に引っかけて鋳型1dから引き抜いて脱型する。このとき、同様に、脱型後の鋳造管10’に閉塞具8cが付いている場合はその閉塞具8cを取り除く。
この脱型をすると、図5(b)に示した鋳造管10’(10’)が得られ、以下、同様にして、図5(d)に示すハウジング管10(10)を製作する(図5(a)~同(d)参照)。なお、このハウジング管10は上記ハウジング管10に対して鋳型1dの一端から突出した分、長いものとなる。
上記各実施形態のハウジング管10、10、10、10、10の製作において、直管11(鋳造管10’)の端部10a、10bの鋳出し端面が綺麗で切断しなくても良ければ、上記切断c又はcを行わず所要長さの直管11に採寸することができる。一方、図5、図6に示したハウジング管10、10、10の一端部を他端側端面10b’を基準に採寸して切断し所要長さとすることもできる。なお、一端部(一方)の突条12は旋盤などによって図4(b)のように形を整えても良い。
上記他端側(他方)の突条12は、図7、図8に示す各手段によって形成する。図7に示す手段は、直管11端部全周に亘って溝13を形成し、円周の一部が欠如されたリング12aを前記溝13に嵌め、その前後全周を溶接14したものである。
図8に示す手段は、溝13を形成することなく、同リング12bを直管11端部に嵌め込んで同溶接14したものである。このとき、突条12に形成するリング12bは、図7(b)に示す一部切欠きリング12bでも良いが、図8(b)に示す、切欠きの無い全周連続した円状の物12bでも良く、この場合は、リング12bの直管11端部への装着は圧入による。これらの場合も、リング12a、12bの前後全周には溶接14を行う。
いずれにおいても、リング12a、12bは一般構造用圧延鋼(SS材)を使用し得るが、ダクタイル鋳鉄等の突条12として使用し得る材であれば、いずれでも良く、その突条12には亜鉛溶射などを施して防食対策を行うことができる。
また、上記各モールドバンドは、8aは砂型、8b、8cは砂型又は金型となる。
つぎに、以上のハウジング管10によって、図11に示す、トンネルTの内壁の高所に配管Pを構築する場合の作業手順について説明する。
まず、図12に示すように、配管位置の横にハウジング管10を吊り下ろしてからハウジング管10の転動等による横持ちを行って配管位置にセットする。セットした直管10同士は芯出しした後、ハウジング継手50でもって図9、図10に示すように水密に接続する。
そのハウジング継手50は、図10に示すように、半割の円環状カップリング51、51と、その対の半割カップリング51をその両端で締結するボルト・ナット52と、ゴムリング53とからなる。対の半割カップリング51の対向する端部にはL字状締結金具54が設けられており、同図に示すように、その対の半割カップリング51を対向する直管10、10の端部に、その両突条12を挟むようにゴムリング53を介在して宛がい、締結金具54をボルト・ナット52によって締結して、両直管10、10を水密に接続する。このとき、管端部のゴムリング53との当たり面(接触面)には潤滑油を塗布し、その潤滑油にはシリコーングリース又は高粘度のシリコーンオイルを使用する。
そのハウジング管10の複数を連続して接続し、非常用設備(消火栓装置)の位置に至れば、図11に示すように、その位置に両端部に突条12を有するT字状分岐管(T字管)40をセットして、その一端をハウジング継手50によってハウジング管10に接続し、そのT字状分岐管40と今まで接続したハウジング管10との間に、そのハウジング管10等を切断し、一端部に突条12を持つ乙切短管20、一端部がK形の受口を持ち他端部に突条12を持つ甲切短管30を接続して一体とした管材を位置してハウジング管10とT字状分岐管40の間に接続する。
このとき、仮に、乙切短管20と甲切短管30の一体管材が管10とT字状分岐管40の間にぴったり嵌らなくても、乙切短管20と甲切短管30とのK形継手及びハウジング継手50は、軸方向の移動許容値:例えば8+20mmで、施工上の精度に余裕があるため、乙切短管20の挿し口の甲切短管30への受口への挿し込み度合いを調整して乙切短管20と甲切短管30の一体管材を直管10とT字状分岐管40の間に確実に嵌めて接続する。
T字状分岐管40以降は、上記と同様にしてハウジング管10を接続し、消火栓装置の位置ではT字状分岐管40を位置するとともに、乙切短管20、甲切短管30を接続した管材を位置して直管10とT字状分岐管40の間に接続する。
なお、この実施形態においては、T字状分岐管40が配置された後に、乙切短管20、甲切短管30を接続したが、乙切短管20、甲切短管30、T字状分岐管40、直管10・・の順で接続することもできる。このとき、配管長さ調整は、乙切短管20と甲切短管30のK形継手における挿し口21の挿し込み調整によって行うことができる。
また、上記各実施形態において、一端側を「受口」として湯先側とし、他端側を「挿し口」として鋳込側としたが、切断や突起形成に支障がない限り、一端側を「挿し口」、他端側を「受口」とし、その一端側を鋳込側、他端側を湯先側とし得ることは勿論である。
上記実施形態は、ハウジング管10等の管材をダクタイル鋳鉄管としたが、ネズミ鋳鉄等の遠心鋳造し得る材料であれば、この発明を採用し得ることは言うまでもない。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
P 送水配管
1、1a、1b、1c、1d 鋳型(金型、モールド)
6a、7、8、8a、8b、8c モールドバンド(金型、砂型)
9 円環状溝
10、10、10、10、10、10、ハウジング管
10a ハウジング管の一端部(受口)
10b 同他端部(挿し口)
11、11、11、11、11 直管(直部)
12 突条
12a、12b 突条用リング
13 溝
14 溶接
50 ハウジング継手

Claims (4)

  1. 直管(11)の両端部外周面にそれぞれハウジング継手用突条(12、12)を有し、その各端部(10a、10b)をハウジング継手(50)によって前記突条(12)を介して他の管と接続するハウジング管(10、10、10)の製造方法であって、
    円筒状鋳型(1、1a)内にその両端開口部を閉塞具(7、8)で塞いで溶湯(a)を鋳込んで直管からなる鋳造管(10’、10’)を遠心鋳造してハウジング管(10、10)を製造する際、前記鋳型(1、1a)の湯先側となる一端側内面を外側に膨出させて鋳造管(10’、10’)の一端部(10a)を外側に膨出する形状とし、その膨出部(10a、12c)を切削して上記両端部の一端部外周面の突条(12)を形成し、鋳込側となる他端部外周面の突条(12)はリング(12a、12b)を圧入して形成したり、鋳込側となる他端部外周面に溝(13)を形成し、その溝(13)にリング(12b)を嵌めて形成したりするハウジング管の製造方法。
  2. 直管(11)の両端部(10a、10b)の外周面にそれぞれハウジング継手用突条(12、12)を有し、前記ハウジング継手用突条(12、12)の各々は、前記直管(11)の端面(10a’、10b’)から離間した位置に設けられ、前記両端部(10a、10b)をハウジング継手(50)によって前記ハウジング継手用突条(12)を介して他の管と接続するハウジング管(10、10、10製造方法であって、
    円筒状鋳型(1b、1c、1d)両端開口部を閉塞具(8a、8b、8c)で塞いで前記円筒状鋳型(1b、1c、1d)内に溶湯(a)を鋳込んで直管からなる鋳造管(10’、10’、10’)を遠心鋳造して前記ハウジング管(10、10、10)を製造する際、前記鋳型(1b)の湯先側となる一端側の閉塞具(8a)を前記ハウジング継手用突条(12)形成用のキャビティ(6b)を有する砂型とするか、あるいは前記鋳型(1c、1d)の湯先側となる一端側の閉塞具(8b、8c)及び前記鋳型(1c、1d)の湯先側となる一端側内面により前記ハウジング継手用突条(12)形成用のキャビティ(6b)を形成し、前記キャビティ(6b)への鋳込みによって前記鋳造管(10 ’、10 ’、10 ’)の一端側の前記ハウジング継手用突条(12)を形成し、前記鋳造管(10 ’、10 ’、10 ’)の鋳込側となる他端側の前記ハウジング継手用突条(12)はリング(12a、12b)を圧入して形成したり、鋳込側となる他端部側端部外周面に溝(13)を形成し、その溝(13)にリング(12b)を嵌めて形成したりするハウジング管の製造方法。
  3. 前記圧入したリング(12a、12b)又は前記溝(13)に嵌め込んだリング(12b)は、前記鋳造管(10 ’、10 ’、10 ’、10 ’、10 )の外周面に溶接した請求項1又は2に記載のハウジング管の製造方法。
  4. 請求項1~3のいずれか一つ記載のハウジング管の製造方法によって製造された鋳造管(10 ’、10 ’、10 ’、10 ’、10 )の一端部に前記ハウジング継手用突条(12)が一体に形成され、前記鋳造管(10 ’、10 ’、10 ’、10 ’、10 )の他端部には前記リング(12a、12b)による前記ハウジング継手用突条(12)が形成されたハウジング管。
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