JP7628833B2 - 管継手の水圧試験装置 - Google Patents

Description

この発明は、管継手の水圧試験装置に関する。

ダクタイル鉄管等で構築された上下水道や工業用水等の管路においては、管体同士の接続作業の完了後に、継手部の健全性（水密性）を確認するために、この継手部に水圧を負荷する試験が実施される。水圧の負荷方法として、管径が小口径の場合は、管路に直接充水する方法が採用される一方で、呼び径が９００以上の大口径の場合（呼び径が８００、７００の場合もある）は、作業者が管路に入って環状の止水部材を継手部内面に押し付け、止水部材と継手部内面の隙間に加圧充水（例えば０．５ＭＰａに加圧）する方法が採用されることが多い。

例えば、特許文献１に係る水圧試験装置においては、まず、管継手部１の内面に周方向断面がコ字形のシール材５（止水部材）を配置し、その内面に止水板８をあてがう。次に、押ねじ２２の操作によって管径方向外向きに繰り出される反力板２０、２１によって止水板８を外向きに押圧し、この押圧力によってシール材５の舌状部７を受口２および挿口３の内面に密着させ、加圧充水するための環状の密閉空間３３を管継手部１に形成している（特許文献１の第１図、第７図（ｂ）等参照）。

また、図９に示すように、押さえ板５０の外周側に止水部材としてのゴムリング５１を保持するゴムリング保持部材５２を溶接等で固定した上で、各ゴムリング保持部材５２にゴムリング５１を予め掛け渡しておき、このゴムリング５１をより簡便に継手部の内面に当接可能とした構成を採用した水圧試験装置も提案されている。ゴムリング保持部材５２は、周方向断面がコ字形の部材であって、その周方向端部が隣り合うゴムリング保持部材５２とスライド自在に重なり合っている。また、ゴムリング５１とゴムリング保持部材５２は、周方向に相対滑り可能となっている。

継手部において本体部５３に設けられたボルト５４をねじ込むと、ゴムリング保持部材５２が押さえ板５０とともに径方向外側に押し出される。すると、ゴムリング保持部材５２に掛け渡されたゴムリング５１が継手部内面に押し付けられて、加圧充水するための環状の密閉空間が形成される。この本体部５３には車輪（本願の実施形態を示す図１等に記載の車輪１２を参照）が設けられており、管軸に沿って移動させながら各継手部で試験を行うことができる。

図９に示す構成においては、継手部内面とゴムリング５１との間にその全周に亘って１０～２０ｍｍ程度の隙間が確保されるように、この継手部の内径よりも２０～４０ｍｍ程度小さな外径のゴムリング５１が採用されることが多い。このようにすると、継手部内面とゴムリング５１の接触を防止しつつ、水圧試験装置を自在に管軸方向に沿って移動させることができる。

実開昭６３－２４０号公報

図９に示す構成においては、ボルト５４のねじ込みによって、継手部内面とゴムリング５１との間の隙間の分だけゴムリング５１を拡径させる必要がある。この拡径はゴムリング５１の弾性力に抗するため、相当の力でボルト５４をねじ込む必要があるとともに、ねじ込みのための作業時間も必要となる。このねじ込み作業を軽減するために、継手部内面とゴムリング５１との間の隙間を小さくする、すなわち、外径の大きいゴムリング５１を採用することによって、ゴムリング５１を拡径させる際のボルト５４のねじ込み力を軽減するとともにねじ込みの作業時間を短縮することもできる。しかしながら、ゴムリング５１の外径を大きくすることにより、その自重によってゴムリング５１が垂れ下がり、水圧試験装置を管軸方向に移動する際に管内底面Ｂとゴムリング５１が擦れる問題がある（図９中に破線で示すゴムリング５１を参照）。

そこで、この発明は、止水部材の垂れ下がりを防止しつつ、スムーズにこの止水部材の拡径を可能とすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明では、
本体部と、
連結された管体の継手部の内面に沿って環状に配置され、前記本体部によって管体の径方向に移動可能に支持される複数の押さえ板と、
前記押さえ板の外周側に掛け渡され、前記押さえ板の径方向外向きの移動に伴って前記内面に押し当てられる環状の弾性体からなる止水部材と、
前記止水部材を管軸中心側に引き込む引き込み部材と、
を有する管継手の水圧試験装置を構成した。

このように、引き込み部材によって止水部材を管軸中心側に引き込むことによって、自重で止水部材が垂れ下がるのを防止することができ、この水圧試験装置を管軸方向に沿って移動させる際に管内底面と止水部材が擦れるのを防止することができる。しかも、止水部材の周長を長くすることができるため、止水部材を拡径させる際のボルトのねじ込み力を軽減するとともに、ねじ込みの作業時間を短縮することもできる。

前記構成においては、前記引き込み部材が、前記止水部材の下端側に設けられているのが好ましい。

このようにすると、止水部材の下端における垂れ下がりを確実に防止することができる。

前記各構成においては、前記管体の管軸方向に沿って前記本体部を移動可能とする車輪をさらに有するのが好ましい。

このようにすると、この水圧試験装置を管軸方向に沿って自在に移動することができるため、各継手部の水密試験をスムーズに行うことができる。

前記各構成においては、前記複数の押さえ板のうち一部の押さえ板が他の押さえ板よりも径方向内向きに移動し、前記引き込み部材によって、前記一部の押さえ板に掛け渡されている前記止水部材を、前記他の押さえ板から構成される円弧よりも内径側に引き込むことが可能とするのが好ましい。

このようにすると、止水部材の掛け渡し経路が長くなるため、周長の長い止水部材の弛みを確実に防止することができる。

この発明では、止水部材を引き込み部材で管軸中心側に引き込む構成としたので、止水部材がその自重で垂れ下がって管内底面と止水部材が擦れるのを防止することができるとともに、止水部材を拡径させる際のボルトのねじ込み力を軽減してねじ込みの作業時間を短縮することができる。

この発明に係る管継手の水圧試験装置の一実施形態を示す断面図 図１に示す管継手の水圧試験装置の作用を示す断面図 図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図 図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図 押さえ板とゴムリング保持部材を一体化した第一部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ方向矢視図 押さえ板とゴムリング保持部材を一体化した第二部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ方向矢視図 図３の第一変形例を示す断面図 図３の第二変形例を示す断面図 従来技術に係る水圧試験装置の要部を示す断面図

この発明に係る管継手の水圧試験装置１（以下、水圧試験装置１と略称する。）の一実施形態を図１から図６に基づいて説明する。

この水圧試験装置１は、本体部２と、連結された管体３（受け側管体３ａと挿し側管体３ｂ）の継手部の内面に沿って環状に配置され、本体部２によって管体３の径方向に移動可能に支持される複数の押さえ板４と、押さえ板４の外周側に掛け渡され、押さえ板４の径方向外向きの移動に伴って継手部の内面に押し当てられる環状の弾性体からなる止水部材５としてのゴムリング（以下、止水部材５と同じ符号を付する。）と、ゴムリング５を管軸中心側に引き込む引き込み部材６としてのコイルばね（以下、引き込み部材６と同じ符号を付する。）と、を主要な構成要素としている。

本体部２は、図３等に示すように、鋼製の円環状の部材であって、その周方向に沿って６か所に貫通孔が形成されている。各貫通孔には、その内周面側からボルト７をねじ込むためのナット８が固定されている。各ナット８の近傍には、後で詳述する押さえ板４に設けられたガイド棒９が挿し込まれるガイド穴(図示せず)が形成されている。本体部２の外周縁の左右端部および下端部には、コイルばね６のフックを係止するためのフック穴（図示せず）が形成されている。

本体部２の下部にはベース部１０が連設されており、このベース部１０にはブレーキ１１が併設された車輪１２が設けられている。この車輪１２によって、水圧試験装置１を管軸方向に沿って任意の位置に自在に移動させることができるとともに、継手部の位置でブレーキ１１を作動させることで水圧試験装置１を確実にその場所に停止させて試験を行うことができる。

押さえ板４は、図５および図６に示すように、本体部２と所定の隙間を保ちつつ周方向に湾曲するとともに、管軸方向の両端部に径方向外向きに起立するフランジが形成された板状の基部１３と、基部１３の内周面側に設けられてこの基部１３を補強する略Ｘ字形のリブ１４と、ボルト７のねじ先端部を相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に保持する、基部１３の内周面側に設けられたボルト保持部１５と、基部１３の内周面側から内向きに起立するガイド棒９と、を有する鋼製の部材である。この実施形態においては、本体部２の全周に亘って６枚の押さえ板４が環状に並ぶように配置されている。なお、図３、図４、図５（ａ）および図６（ａ）においては、ボルト保持部１５の近傍におけるリブ１４の図示を一部省略している。

押さえ板４の基部１３の外周面には、ゴムリング５を保持するためのゴムリング保持部材１６が設けられている。ゴムリング保持部材１６は、その管軸方向の両端に、ゴムリング５の管軸方向のずれを防止するための起立部が径方向外向きに立設された、周方向断面がコ字形の部材である。押さえ板４とゴムリング保持部材１６は、溶接や接着等の固定手段によって一体化されている。

この実施形態においては、押さえ板４とゴムリング保持部材１６の一体化の態様が異なる２種類の形状の部材（第一部材１７ａ、第二部材１７ｂ）を採用している。第一部材１７ａは、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、押さえ板４に設けられたゴムリング保持部材１６の周方向一端側をその押さえ板４よりもその周方向一端側に突出させた構成としている。第一部材１７ａの周方向一端側には、後述する空気抜き管１８または充水管１９を通すための半円状の切り欠きが形成されている。第二部材１７ｂは、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、周方向両端側においてゴムリング保持部材１６の周方向長さを押さえ板４よりも短くして、この押さえ板４の周方向両端部の外周面を露出させた構成としている。

図３等に示すように、本体部２の管頂部側から管底部側に向かって、「第一部材１７ａ（管頂部側）－第二部材１７ｂ－第一部材１７ａ（管底部側）」の順に各部材が配置されている。このとき、管頂部側および管底部側の第一部材１７ａのゴムリング保持部材１６の突出端部が第二部材１７ｂの押さえ板４の外周面の露出部に両方向から覆い被さることによって、各部材１７ａ、１７ｂが周方向に隙間なく連続している。

ゴムリング５は、周方向に切れ目がない周方向断面がコ字形の環状のゴム製部材である。ゴムリング５は、押さえ板４と一体化されたゴムリング保持部材１６（第一部材１７ａ、第二部材１７ｂ）の外周面に掛け渡されている。図１等に示すように、ゴムリング５の管軸方向両端には一対の環状のシール部２０が形成されており、両シール部２０の間には径方向外向きに開放された空間が形成されている。ゴムリング５の管頂部には前記空間に通じる空気抜き管１８が、管底部には前記空間に通じる充水管１９が設けられている。ゴムリング５のシール部２０の下部および両側部の水密に影響を与えない位置に、それぞれ２か所ずつフック穴（図示せず）が形成されている。

ゴムリング５の管頂部側および管底部側には保護カバー２１がそれぞれ設けられている。この保護カバー２１は、周方向に湾曲するとともに、管軸方向の両端部に径方向外向きに起立するフランジが形成された板状の部材である。この保護カバー２１には、空気抜き管１８または充水管１９を挿通するための貫通孔（図示せず）が形成されている。この貫通孔にねじ部が形成された空気抜き管１８および充水管１９をそれぞれ挿入した上でナット（図示せず）を締め付けると、ゴムリング５に保護カバー２１が固定される。ゴムリング５に保護カバー２１を固定することにより、ゴムリング５の上下方向位置が確定するため、このゴムリング５が周方向にずれることに起因する損傷を防止することができる。

コイルばね６は、両端にフックが形成されており、一方のフックは、本体部２に形成されたフック穴に、他方のフックは、ゴムリング５に形成されたフック穴にそれぞれ係止される。このコイルばね６として、後述するボルト７のねじ込みによるゴムリング５の拡径の際に過剰な負荷とならないように、ゴムリング５の引き込みに必要最小限のばね定数を有するものが選択される。

水圧試験装置１を管内で移動させる際には、図１および図３に示すように、上下各２本のボルト７を緩めて、第一部材１７ａを所定位置に移動させるとともに、左右２本のボルト７を上下各２本のボルト７よりもさらに緩めて、第二部材１７ｂを第一部材１７ａの前記所定位置よりもさらに内径側に移動させる。

このとき、ゴムリング５の左右が管軸中心に向かって大きく引き込まれてゴムリング５の掛け渡し経路が長くなるため、周長の長いゴムリング５の弛みを防止することができるとともに、ゴムリング５の下部がコイルばね６によって管軸中心に向かって引き込まれるため、ゴムリング５と管内壁との間には、水圧試験装置１の移動に支障がない程度の隙間（例えば１０～２０ｍｍ）が確実に確保される。このため、ゴムリング５がその自重で垂れ下がって管内底面とゴムリング５が擦れるのを確実に防止することができる。しかも、ゴムリング５の周長を長くすることができるため、ゴムリング５を拡径させる際のボルト７のねじ込み力を軽減するとともにねじ込みの作業時間を短縮することができる。

なお、この実施形態においてはゴムリング５を引き込むための引き込み部材６としてコイルばね６を採用したが、弾性ゴムやシリンダ（ジャッキ）のように、ゴムリング５を引き込む作用を有する限りにおいてその他の部材を広く採用することができる。

水圧試験装置１が水密試験を行う継手部に到達したら、図２および図４に示すように、上下各２本のボルト７と左右２本のボルト７を交互にバランスよく締め付けて、第一部材１７ａおよび第二部材１７ｂを径方向外向きに移動させる。このとき、第一部材１７ａおよび第二部材１７ｂに掛け渡されたゴムリング５が拡径して継手部内面に押し付けられ、このゴムリング５と継手部内面との間に密閉空間が形成される。

充水管１９を通じてこの密閉空間に水を注入しつつ（図４中の矢印ｗ参照）、空気抜き管１８を通じて密閉空間から空気を抜く（図４中の矢印ａ参照）ことによって、この密閉空間を所定圧力（例えば０．５ＭＰａ）に加圧された水で満たすことができる。所定圧力への加圧後に所定の時間（例えば５分間）保持し、所定の試験水圧（例えば０．４ＭＰａ以上）を保持できているか否かによって水密性の合否を判断する。

ボルト７のねじ込みに伴って第一部材１７ａおよび第二部材１７ｂを径方向外向きに変位させると、隣り合う押さえ板４同士の隙間は拡がるが、隣り合う一方の押さえ板４に固定されたゴムリング保持部材１６が、隣り合う他方の押さえ板４に覆い被さるように配置されているため、ゴムリング５の内径側には常に押さえ板４またはゴムリング保持部材１６の少なくとも一方が存在している。このため、ゴムリング５が周方向の全体に亘ってその内径側から安定的に支持された状態となり、このゴムリング５を継手部内面に確実に押圧することができる。

上記においては、ゴムリング５の下部および左右にコイルばね６を設けた構成について説明したが、図７に示すように、ゴムリング５の下部のみにコイルばね６を設け、左右のコイルばね６を省略した構成、あるいは、図８に示すように、ゴムリング５の左右のみにコイルばね６を設け、下部のコイルばね６を省略した構成とすることもできる。これらの構成においても、上記と同様に、ゴムリング５がその自重で垂れ下がって管内底面とゴムリング５が擦れるのを防止することができるとともに、ゴムリング５を拡径させる際のボルト７のねじ込み力を軽減してねじ込みの作業時間を短縮することができる。

今回開示された実施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。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなく、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すべての変更が含まれることが意図される。

１ 管継手の水圧試験装置
２ 本体部
３ 管体
３ａ 受け側管体
３ｂ 挿し側管体
４ 押さえ板
５ 止水部材（ゴムリング）
６ 引き込み部材（コイルばね）
７ ボルト
８ ナット
９ ガイド棒
１０ ベース部
１１ ブレーキ
１２ 車輪
１３ 基部
１４ リブ
１５ ボルト保持部
１６ ゴムリング保持部材
１７ａ 第一部材
１７ｂ 第二部材
１８ 空気抜き管
１９ 充水管
２０ シール部
２１ 保護カバー

Claims (4)

1. 本体部（２）と、
   連結された管体（３）の継手部の内面に沿って環状に配置され、前記本体部（２）によって管体（３）の径方向に移動可能に支持される複数の押さえ板（４）と、
   前記押さえ板（４）の外周側に掛け渡され、前記押さえ板（４）の径方向外向きの移動に伴って前記内面に押し当てられる環状の弾性体からなる止水部材（５）と、
   前記止水部材（５）を管軸中心側に引き込む引き込み部材（６）と、
   を有し、前記引き込み部材（６）が前記止水部材（５）に直接接続されている管継手の水圧試験装置。
2. 前記引き込み部材（６）が、自重による垂れ下がりが生じる前記止水部材（５）の下部に設けられている請求項１に記載の管継手の水圧試験装置。
3. 前記管体（３）の管軸方向に沿って前記本体部（２）を移動可能とする車輪（１２）をさらに有する請求項１または２に記載の管継手の水圧試験装置。
4. 前記複数の押さえ板（４）のうち一部の押さえ板（４）が他の押さえ板（４）よりも径方向内向きに移動し、前記引き込み部材（６）によって、前記一部の押さえ板（４）に掛け渡されている前記止水部材（５）を、前記他の押さえ板（４）から構成される円弧よりも内径側に引き込むことが可能な請求項１から３のいずれか1項に記載の管継手の水圧試験装置。

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