一対の管要素の対向端における固定方法
【課題】一対の管要素の対向端における固定方法を提供する。
【解決手段】変形可能なメカニカル管継手を使用した管要素の固定方法が開示される。継手１３６は、連結される管要素の端部を跨ぐ相互連結可能な複数の継手セグメント１３８、１４０を有する。継手セグメント１３８、１４０は管要素の外面に適合する弓形面１４８、１５０を有する。継手は、継手セグメント１３８、１４０を互いに連結する調整締結可能な連結部材を有する。連結部材が締結された時に、弓形面は変形すると共にその湾曲が管要素外面に適合される。
【解決手段】変形可能なメカニカル管継手を使用した管要素の固定方法が開示される。継手１３６は、連結される管要素の端部を跨ぐ相互連結可能な複数の継手セグメント１３８、１４０を有する。継手セグメント１３８、１４０は管要素の外面に適合する弓形面１４８、１５０を有する。継手は、継手セグメント１３８、１４０を互いに連結する調整締結可能な連結部材を有する。連結部材が締結された時に、弓形面は変形すると共にその湾曲が管要素外面に適合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手がユニットとして先組みされ且つ装着され得るメカニカル管継手を使用して、管要素の外面に継手を適合させて一対の管要素を固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
管要素を端同士で合わせて結合するメカニカル継手は、同軸となるように整列させられた管要素の端部を円周方向に包囲するように位置決め可能な相互連結部を含む。「管要素」という用語はここでは、管状物或いは管様形状を有する構成部品を説明するために使用される。管要素には素管、エルボー、キャップ及びティー等の管継手、並びに弁、径違い継手、濾過器、絞り弁、圧力制御器等の流体制御部品が含まれる。
【０００３】
各メカニカル継手セグメントはハウジングを含み、ハウジングはそこから半径方向内方に突出すると共に、連結される各管要素の周りに延在する端部平面状要素或いは円周方向溝と係合する弓形面を有する。弓形面及び管要素間の係合は、機械的拘束力をジョイントに与えると共に、管要素が高い内圧及び外力の下であっても連結されているのを確実にする。ハウジングはガスケット又はシール、一般的には各管要素の端部と係合すると共に流体液密をもたらすためにセグメントと協働する弾性リングを受け入れる環状溝を画定する。セグメントは一般的にはハウジングから外方に突出する突起部形状をなす連結部材を有する。突起部はナット及びボルト等の締結具を受け入れるように構成されており、締結具はセグメントを互いに近づくように引き寄せるために、調整締結可能である。
【０００４】
継手及び管要素間の良好な嵌合を確実にするために、従来の継手の弓形面は、係合する予定の管要素の外面の曲率半径と略適合する曲率半径を有する。溝付き管要素と共に使用される継手では、弓形面が溝と適切に嵌合及び係合するように、弓形面の曲率半径は溝の管要素外側の外面の曲率半径よりも小さい。
【０００５】
従来の継手における継手の弓形面及び管要素外面間のこの形状寸法関係は、メカニカル継手が使用される時に、装着が面倒且つ時間のかかる方法となる。一般的には、継手は技術者によって、セグメントが共にボルト締めされ且つリングシールがセグメントの溝内に捕らえられた状態で受け取られる。技術者は先ず、継手からボルトを外すことによって継手を分解し、リングシールを取り外し、（予め潤滑剤が差されていなければ）継手に潤滑剤を差し、そして継手を連結される管要素の端部周りに置く。リングシールの装着は、管要素を収容するためにリングシールに潤滑剤が用いられ且つ伸長されることを必要とし、リングシールは通常硬く、また潤滑剤はシールの手での操作を困難にするので、これは困難且つ厄介な作業である。両方の管要素の所定位置にリングシールがある状態で、次に管要素の端部を跨ぐと共にリングシールがセグメントに捕らえられるように、セグメントが一度に置かれる。載置の間に、セグメントがシールと係合し、弓形面が溝と整列させられ、ボルトが突起部を挿通させられ、ナットがボルトにねじ入れられると共に締結されて、継手セグメントが相互に接近するように引き寄せられ、シールが圧縮させられると共に弓形面が溝内で係合させられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の説明から明らかなように、従来技術に係るメカニカル管継手の装着では、技術者が一般的に少なくとも７個（継手が２個以上のセグメントを有する時にはそれ以上）の個片部品を取り扱い、継手全体を分解し且つ再度組み立てなければならない。技術者が先ず継手全体を分解してから、継手を一個ずつ再度組み立てることなくメカニカル管継手を装着できるならば、多くの時間、労力及び費用が節約される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は相互連結可能な管継手セグメントに関する。各セグメントは、一対の管要素を端同士で一緒に固定するために、管要素の対向端部を跨いで位置決め可能である、管要素の端部は円柱状断面の外面を有する。各セグメントは管要素外面と係合するように構成される一対の弓形面を含む。弓形面は互いに離れた状態にある。弓形面は１８０度未満の角度をなすと共に、管要素外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。各セグメントは更に、一方の継手セグメントを他方と調整連結する連結部材を含む。連結部材はセグメントの弓形面を一緒に引き寄せるために調整締結可能である。セグメントは、弓形面の湾曲を管要素外面と適合させるために、連結部材の調整締結に際して変形可能である。
【０００８】
好適には、セグメントは弾性変形可能であると共に、弓形面はセグメントから半径方向内方に突出する。連結部材は各セグメントの端部から外方に延出する一対の突起を含む。突起はセグメントを互いに調整連結するために締結具を受け入れるように構成される。締結具はセグメントの弓形面を一緒に引き寄せて管要素外面と係合させるために調整締結可能である。好適には、突起は、締結具を受け入れるように構成された貫通孔を有する突起部を含む。
【０００９】
本発明はまた、一対の管要素を端同士で一緒に固定するために、管要素の対向端部を跨いで位置決め可能な管継手に関する。再び、管要素の端部は円柱状断面の外面を有する。管継手は第１及び第２継手セグメントを有する。各継手セグメントは、管要素外面と係合するように構成される一対の弓形面を有する。弓形面は互いに離れた状態にある。弓形面は１８０度未満の角度をなすと共に、管要素外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。各継手セグメントは一方の継手セグメントを他方と調整連結する連結部材を有する。連結部材は、セグメントの弓形面を一緒に引き寄せるために調整締結可能である。セグメントは、弓形面の湾曲を管要素外面と適合させるために、連結部材の調整締結に際して変形可能である。
【００１０】
管継手はまた、可撓弾性シールを含む。シールは好適には、管要素を受け入れるように寸法が決められた内径を有する円形状リングである。シールは第１及び第２継手セグメントの弓形面間に位置決めされる。シールは、第１及び第２継手セグメントを互いに離れた状態で位置決めするように寸法が決められた外径を有することにより、管要素は第１及び第２継手セグメント間に端同士が挿入され得る。弓形面を一緒に引き寄せると共にセグメントの湾曲を管要素外面と適合させるために、連結部材が調整締結された時に、シールは変形可能である。
【００１１】
好適には、第１及び第２セグメントは各々、各連結部材の近くに位置決めされる一対の角度付き面を更に含む。各セグメントの角度付き面は向かい合う傾斜を有する。一方のセグメントの角度付き面は他方のセグメントの角度付き面と対向する。セグメントが一緒に引き寄せられた時に、角度付き面は互いに係合すると共に、セグメントを管要素と直交する軸周りに互いに相対回転させる。セグメントが一緒に引き寄せられると共に回転することにより、ジョイントの全ての軸周りにおいて剛性を得るために、弓形面及び溝間は強制的に係合させられる。
【００１２】
別の実施形態において、管継手は対向する第１及び第２端部を有する弓形帯体を含む。端部は互いに離間させられている。帯体は中心空間を包囲すると共に中心空間を画定する。第１及び第２弓形面は帯体の側方に沿って長手方向に据え付けられる。弓形面は互いに並んで離間させられていると共に、中心空間へ半径方向内方に突出する。弓形面は管要素外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。管要素の端部は中心空間へ挿入可能である。連結部材はセグメントの第１及び第２端部に据え付けられる。連結部材は第１及び第２端部を互いに近づくように引き寄せるために調整締結可能である。帯体は変形可能であり、連結部材の調整締結に際して、第１及び第２端部を互いに接近移動させる。従って、弓形面は管要素外面と係合させられて、その湾曲は管要素外面の湾曲と適合する。
【００１３】
帯体の変形は弾性又は塑性であり、或いは第１及び第２端部間に位置決めされる蝶番によって容易にされる。蝶番は管を中心空間内に受け入れるために、帯体の第１部分を帯体の第２部分と相対的に軸回転させる。
【００１４】
本発明はまた、管要素の対向端部を端同士一緒に固定する方法を含む。本方法は、
（Ａ）中央空間を包囲するように端部同士が互いに取り付けられた複数の継手セグメントを備えた管継手を用意する工程と、
（Ｂ）管要素端部を中央空間に挿入する工程と、
（Ｃ）管要素の外面に継手セグメントを適合させるように継手セグメントを変形させる工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る変形可能なメカニカル管継手を示す縦断面図。
【図１Ａ】図１に示す管継手に両間要素が挿入された状態を示す縦断面図。
【図１Ｂ】図１Ａに示す管継手が締め付けられた状態を示す縦断面図。
【図２】図１に示す管継手の部分断面図。
【図３】図１に示す管継手の部分断面図。
【図４】本発明に係る管継手と共に使用されるシールの一部破断斜視図。
【図５】本発明に係る管継手と共に使用されるシールの一部破断斜視図。
【図６】本発明に係る様々な管継手の実施形態を示す軸方向図。
【図７】本発明に係る様々な管継手の実施形態を示す軸方向図。
【図７Ａ】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図８】本発明に係る様々な管継手の実施形態を示す軸方向図。
【図９】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１０】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１１】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１２】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１３】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１４】本発明に係る管継手を示す斜視図。
【図１５】図１４に示す管継手の側面図。
【図１６】図１４の１６−１６線における断面図。
【図１７】本発明に係る管継手実施形態の一部破断軸方向図。
【図１８】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図１９】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２０】本発明に係る管継手実施形態の一部破断軸方向図。
【図２１】図２０に示す管継手の部分断面図。
【図２２】本発明に係る管継手実施形態の一部破断軸方向図。
【図２３】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２４】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２５】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２６】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は本発明に係る管継手１０を示す。継手１０は管要素を端同士で一緒に固定するべく管要素１６及び１８の端部１６ａ及び１８ａを跨ぐために、相互連結可能な継手セグメント１２及び１４から形成される。管要素の端部は、円柱状断面の外面２０及び２２夫々を有する。
【００１７】
継手セグメント１２及び１４の相互連結は、好適には図２に最良に示す突起部２４及び２６の形状をなす連結部材によってもたらされる。突起部は好適には、各セグメントの各端部に位置決めされると共に、セグメントから外方に突出する。突起部２４及び２６は相互に対向するように位置決めされると共に、以下に更に詳細に説明するように、継手セグメントを相互に調整連結するために、調整締結し且つ突起部２４及び２６と協働するボルト２８及びナット３０の形態をなす締結具を受け入れるように構成される。
【００１８】
図１に最良に示すように、各セグメント１２及び１４は一対の弓形面３２及び３４を含む。弓形面は互いに離間させられていると共に、好適には、管要素１６及び１８へ向けて半径方向内方に突出する。これらの面は後壁４０と結合される側壁３８を有するハウジング３６から延出しており、側壁及び後壁はシール４４を受け入れる溝４２を形成する。
【００１９】
シール４４の例は図４及び図５に示されている。シール４４は好適には、エラストマー材料から形成される可撓弾性リングである。シールは、シール及び管要素１６及び１８の外面２０及び２２間における密封力を増加させるために、管内における内圧を使用する縁４６を有する。図５に示すように、シール４４はまた縁４６の間に位置決めされる舌部４８を有し、舌部はシールの周りに円周方向に延在すると共に、半径方向内方に突出する。舌部４８は、以下に詳細に説明するように、管要素との相対的なシール４４の適切な位置決めを確実にするために、管要素１６及び１８の端部と係合する停止面を与える。管要素の舌部４８との係合はまた、弓形面の溝（存在するのであれば）との整列、或いは管要素外面の整列マークとの整列をもたらす。
【００２０】
図２に示すように、弓形面３２及び３４は管要素１６及び１８の外面２０及び２２の曲率半径５２よりも大きい曲率半径５０を有する。また、弓形面３２は１８０度未満の角度５４をなす。約４０度から約１７９度の間の角度５４が実際的である。この弓形面の外形寸法により、先ず継手を分解することなく、図１に示すように、管要素１６及び１８が継手１０に直接挿入されるように、セグメント１２及び１４は相互に別々に先組みされる。この構成は、一片ずつ管端部に組み入れられなければならない従来の継手よりも著しい効果を有する。本発明に係る継手１０による管端部の連結は、従来の継手よりもずっと滑らかに且つ迅速に行われる。なぜならば、技術者は僅かな小片を扱うのであって、ナットをボルトにねじ入れる必要がないからである。図１に示す実施形態において、シール４４は、管端部が上述したように挿入され得る程度に継手セグメント１２及び１４を離れた状態で保持するように寸法が決められた外径５６を有する。シール内径５８は、単に継手を管要素上に押し込むことにより、或いは管要素を継手に挿入することにより、管要素の端部１６ａ及び１８ａを受け入れるように寸法が決められている。セグメントを離れた状態で支持するための異なる構成を有する他の実施形態について、以下に説明する。
【００２１】
両方の管要素１６及び１８が図１Ａに示すように継手１０に挿入された後、ナット３０が締結される（図２も参照）。セグメント１２の弓形面３２及び３４をセグメント１２の弓形面へ向けて引き寄せるように、ナット３０は夫々のボルト２８と協働する。ナットの締結は突起部２４及び２６へ力を作用させて、セグメントを管要素と係合させると共に、弓形面３２及び３４の曲率半径５０が管要素１６及び１８の曲率半径５２と適合するように、セグメント１２及び１４を変形させる。この作用は図２及び図３並びに図１Ａ及び図１Ｂを比較することにより例証されており、弓形面及び管外面間の間隙６０は、弓形面が管端部外面と係合させられるにつれて減少する。セグメント１２及び１４の変形は好適には、弾性的であり、ナット３０が緩められた時にセグメントが元の形状に跳ね戻ることを可能にすることにより、継手１０がここに説明したように本発明に従って再利用されるのが許容される。セグメントはまた、著しい塑性変形をも有するように構成されており、変形はセグメントに恒久的なゆがみを与える。実際の継手では、締結具の締結によって、セグメントには塑性及び弾性変形両方が一般的に生じる。また、セグメント１２及び１４が変形していない状態にある時には（図２）、突起部２４及び２６は相互に角度をなして配向される。約１０度までの相対角度６２が実際的である。図３に示すように、突起部２４及び２６の相対角度配向は、セグメントが変形させられるにつれて減少すると共に、弓形面３２及び３４が外面２０及び２２と適合した時に、突起部が平行になるように外径寸法は構成される。これは、完全に締結された時に、ボルト頭部及びナットが突起部と均一に接触することにより、ボルトの恒久的な変形を生じさせる誘発されているボルトの曲げモーメントの発生を防止することから好ましい。シール４４はまた、図１Ｂに示すように、本過程によっても変形させられ、縁４６は管要素外面２０及び２２と完全係合させられる。シール４４は圧縮不能であるので、セグメントによって圧縮させられた時に膨張する空間が備えられなければならない。この空間は側壁３８間の後壁４０に位置決めされる凹部６４によって与えられる。凹部６４はいかなる実際的な形状をなしてもよく、また加熱され或いは流体にさらされた時にシールの容積変化を可能にすることにより、シールの円周全体へより均一に変形を割り当てると共に、シールが突起部の間のセグメントから外方に押し出る傾向を軽減する。凹部はまた、舌部４８が存在するのであれば、舌部４８が管要素の端部間に押し付けられるのを阻止すると共に、舌部４８を通る流れを妨げる。
【００２２】
図２及び図３に示すように、先組みされた継手１０では、セグメント及びシール４４間の接触によって定められる所望間隔となるようにセグメント１２及び１４を維持するボルト２８上の位置にナット３０を保持するので有利である。これはボルト２８のねじ２９を好適にはかしめによって変形させることにより適切に達成される。ボルトのかしめはナットの回転を妨げると共に、例えば輸送する間に振動の影響でボルトからナットが外れるのを阻止し、且つ継手を装着に先立ち全ての部品と共に先組みされた状態で維持する。ナットがレンチで締結された時には、かしめは容易に克服される。
【００２３】
セグメントの曲げ剛性は、要求される組み付けトルクを減少させると共に、ナット及び突起部間の摩損を緩和するために、セグメントを変形させるのに必要な力の量を制御するように調整される。図６に示すように、屈曲柔軟性増加部６６が、セグメントの慣性面積モーメントを減少させることにより、セグメント１２及び１４のハウジング３６に形成される。この減少は好適には、後壁４０及び弓形面３２及び３４の一方又は両方に１個以上の切欠６８を付加することにより達成される。
【００２４】
或いは図７に示すように、セグメントは内方に突出する歯６９を含む弓形面３２及び３４（図示なし）を有する。歯６９は機械的拘束力を得るために管要素の外面と係合すると共に、平面状端部管要素と共に使用される時に特に有利である。歯６９はセグメント１４に示すように連続的であり、或いはセグメント１２に示すように断続的である。小型の継手に好ましい単一の歯も可能である。図７Ａに示すように、歯６９はまた、継手によって得られる機械的拘束力を増加させるために、セグメントの両側に対をなして配置される。
【００２５】
本発明に係る継手は二個のセグメントから成るように上述されているが、これは一例に過ぎない。二個以上のセグメントを備えた継手も可能であり、またセグメントの寸法を減少させることは経済的に有益であるので、製造コストの理由で直径がより大きい管に好ましい。更なる利点としては、突起部の間の空間が減少させられて、より少ないナットの回転及びより短いボルトが必要となる。従って、装着の際には、標準的な深さの素材が使用される。図８は上述したものと類似した四個のセグメント７４を有する継手実施形態７２の例を示す。
【００２６】
これまでは、全ての弓形面が同一の曲率半径を有する継手が示されてきた。このような構成は相互に同一の直径を有する管を互いに連結するのに適当であるが、図９は直径が異なる管要素を連結する継手実施形態７６を示す。継手７６は二個のセグメント７８及び８０から形成される（が二個以上のセグメントを有してもよい）。各セグメントは第１曲率半径８４を有する第１弓形面８２と、第１曲率半径８４よりも小さい第２曲率半径８８を有する第２弓形面８６を有する。これにより継手７６は、より大きな直径を有する管要素９０をより小さな直径を有する管要素９２と連結させる。上述した継手に類似して、曲率半径８４は管要素９０の外面の曲率半径よりも大きく、また曲率半径８８は管要素９２の曲率半径よりも大きい。この形状寸法関係によれば、管要素９０及び９２は先組みされた継手７６に挿入され得ると共に、本発明の効果を達成する。継手セグメント７８及び８０は、曲率半径を管要素外面と適合させるために、調整可能な連結部材によって力を作用させることにより変形する。
【００２７】
図１０に示す好適な実施形態において、継手１０の内方に突出する弓形面３２及び３４は、管要素端部１６ａ及び１８ａの外面２０及び２２に形成された溝９４と係合する。弓形面３２及び３４の夫々の溝９４との相互作用により、継手には内圧又は外荷重によって生じた力に耐えるために、相対的に高い端部拘束力が与えられる。より高い端部拘束力を得るために、管要素の第２組の溝と相互作用する第２組の弓形面を加えると有用であることが判っている。本実施形態は図１１に図示されており、継手９６はセグメント９８及び１００から成り、各セグメントはセグメントから内方に突出する二対の弓形面１０２及び１０４を有する。弓形面対は相互に平行に離間であると共に、一緒に連結する管要素１０８及び１１０の面に形成された溝対１０６と係合する。
【００２８】
図１２に示す別の実施形態において、１０のような本発明に係る継手は、セグメント１２及び１４の弓形面３２及び３４によって係合される隆起円周肩部１１６を有する管要素１１２及び１１４と共に使用される。或いは図１３に示すように、夫々弓形面１２４及び１２６を備えたセグメント１２０及び１２２を有する本発明に係る継手１１８が、フレアー付き端部１３２及び１３４を有する管要素１２８及び１３０と共に使用される。注目すべきであるが、図９から図１３に示す実施形態例では、シール４４は管端部を挿入に際して継手内に位置決めするために効果的に使用される舌部４８を有し、舌部は管端部を継手内の適切な深さに配置するのを助ける管ストッパとして作用する。
【００２９】
別の継手実施形態１３６が図１４に示されている。継手１３６は突起部１４２及び１４４が延出する二個のセグメント１３８及び１４０から成り、突起部は一方の継手セグメントを他方の継手セグメントと調整連結する連結部材として作用するように、締結具１４６と協働する。上述したように、各セグメントは一対の弓形面１４８，１５０を有し、各弓形面は好適には、セグメントから半径方向内方に突出する。弓形面は１８０度未満の角度１５２をなすと共に、継手が共に連結する管要素の曲率半径よりも大きい曲率半径１５４を有する。非回転歯７０は弓形面の近くに位置決めされると共に、管要素と係合し且つねじり剛性をもたらすために半径方向内方に突出する。
【００３０】
図１４に最良に示すように、各セグメント１３８及び１４０は各突起部１４２及び１４４の近くに位置する一対の角度付き面部１５６及び１５８を有する。図示するように、各セグメントにおいて、面部１５６の傾斜は面部１５８の傾斜と逆になる（両方の面はまた同じ方向に傾斜させられてもよい。）セグメントでの面間におけるこの逆傾斜関係によれば、図１５に示すように、先組みされた継手において、対向するように位置決めされる適合性のある傾斜を有する面が得られる。締結具１４６が締結されて、弓形面を管要素の外面と適合させる時には、各セグメントの角度付き面部１５６及び１５８が係合し、相互に相対的に摺動して、セグメントが一緒に引き寄せられると共に、連結される管要素の軸と直角に配向される軸１６０の周りを互いに反対方向に相対回転させられる。セグメント１３８及び１４０のこれらの移動は、上述したように、弓形面１４８及び１５０を管要素の溝と係合させると共に、ジョイントの全ての軸に剛性を加える。同じ傾斜を備えた面部を有する継手セグメントでは、継手は同じ効果を得るように、管に沿って反対方向に互いに相対移動する。
【００３１】
図１６の断面図に示すように、継手１３６を形成するセグメント１３８及び１４０は、ハウジング１６４によって画定される溝１６２を有する。ハウジングは後壁１６６及び側壁１６８から形成されると共に、管要素を図１４に示す先組みされた継手に挿入させるべく、セグメント１３８及び１４０を離間させた状態で位置決めするように寸法が決められたシール１７０を受け入れる。シールが加熱され、或いは流体にさらされた時のシールの容積変化のための空間を設けると共に、舌部４８が管要素の端部に押しつけるのを阻止し、且つシールの圧縮に起因する流体の流通を妨げるように、凹部１７２が後壁に設けられる。
【００３２】
図１７に示す別の継手実施形態において、継手１７４は再び、少なくとも２個の継手セグメント１７６及び１７８から成り、各セグメントは上述したように内方に突出する弓形面１８０を有する。しかしながら、弓形面１８０は対向端に位置決めされるノッチ１８２及び１８４を有する。ノッチ１８２及び１８４は、管要素が先組みされた継手１７４に挿入されるのを許容する必要が最もある、継手の３時及び９時の部分に間隙を与える。これらの位置において増加した間隙の利用可能性は、面端部において間隙が利用可能でない場合よりも、継手セグメント１７６及び１７８が先組み状態において互いにより近くなるように間隔があけられることを可能にする。一緒により近くに先組みされた継手のセグメントを有することにより、弓形面を管要素外面と適合させるために必要な変形量が減少させられて、締結具を締結するために必要なエネルギも減少する。
【００３３】
本発明に係る別の継手実施形態１９２が図１８に示されている。継手１９２は中心空間１９６を包囲する弓形帯体１９４を含む。帯体１９４は互いに対向するように位置決めされる対向端１９８及び２００を有する。端部１９８及び２００は先組みされた継手では間隔があけられていると共に、好適にはボルト２０６及びナット２０８等の締結具を受け入れるように構成された突出突起部２０２及び２０４の形態をなす連結部材が据え付けられる。ボルト及びナットは突起部と協働して、管要素が中心空間１９６に挿入された後に、端同士を連結させるために、帯体１９４を変形させると共に、端部１９８及び２００を相互に接近させる。帯体１９４は一対の弓形面２１０を有し、その一方のみが図面では見られる。弓形面は図１０に示され且つ別の実施形態について上述するように、相互に縦方向に離間させられている。弓形面２１０は継手が一緒に連結する管端部外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。この形状寸法構成及び端部１９８及び２００の離間によって、管要素は中心空間１９６に挿入され得る。ナット２０８の締結に際して、弓形面２１０の曲率半径が係合する管要素の外面の曲率半径に強制的に適合させられるように、帯体１９４は変形させられる。注目すべきであるが、先組み状態において、突出突起部２０２及び２０４は好適には、約２０度までの相対角度２１２を有して相互に角度をなして配向される。締結具の締結は突起部を相互に接近させるように引き寄せて、好適には突起部が互いに平行となる位置まで相対角度２１２が減少する。ボルトと一緒に変形を生じさせるように反応点を形成するために管要素に依存しない可撓性継手では、反応点で被る摩擦は可撓性を抑制することから、これは特に効果的である。
【００３４】
継手１９２は、弓形面２１０の間において帯体１９４内に位置決めされるシール２１４を含む。シール２１４は図４及び図５に示すものと類似すると共に、帯体が変形させられた時に、液密シールを形成するべく管要素を受け入れるように寸法が決められる。
【００３５】
継手１９２の屈曲柔軟性は、帯体１９４の慣性面積モーメントを減少させることにより調整される。この調整は、帯体に切欠２１６を配置することにより行なわれる。或いは図１９に示すように、蝶番２１８が端部１９８及び２００の間に設けられる。蝶番２１８は好適には帯体端部から等距離に位置決めされると共に、無限の屈曲柔軟性を与えて、端部１９８及び２００を互いに近づくように引き寄せるために締結具に必要とされるトルクを減少させる。面半径を管要素外面の半径と適合させるために、弓形面２１０が管要素外面と係合する時にも、帯体１９４は変形する。蝶番が存在する時には、管要素が挿入されるように、突起部２０２及び２０４を離れた状態で維持するようにシール２１４は寸法が決められる。上述した蝶番が存在するもの及び蝶番が存在しないものの両方において、図９に示すように、継手１９２が異なる直径を有する管を連結するために使用されるのを可能にするために、弓形面は好適には帯体から半径方向内方に突出すると共に、相互に異なる曲率半径を有する。
【００３６】
図２０は、セグメント２２４及び２２６を離れた状態に維持すると共に、容易に２２８などの管要素を受け入れるためにシール２２２に依存しない先組み継手２２０を示す。継手２２０はセグメント２２４及び２２６の間に延在すると共に、セグメントを離れた状態に保持するスペーサ２３０を有する。本実施形態例において、スペーサ２３０はセグメントから延出する対向突起部２３４及び２３６間に位置決めされる折り畳み管２３２を含む。管２３２は好適には薄壁で囲われると共に、断面円形であり、且つ同軸となるように締結具２３８を包囲して配置される。管は軽量金属或いはポリプロピレンなどの高分子材料から形成されると共に、締結具２３８によって付与される圧縮荷重の下で、管の折り畳みを容易にする弱化領域を形成するために、その表面に刻み線２４０を有する。厚紙及びゴム等の他の材料も可能である。管は、輸送、管理及び装着の間に、セグメントを離れた状態に支持する程度に強いが、好適には締結具をレンチにより手で締結することによって技術者が付与する所定の圧縮荷重で折り畳むように構成される。
【００３７】
使用に際して、端同士が連結される管要素は、セグメント２２４及び２２６の間に挿入される。次にセグメントを互いに近づくように引き寄せて管要素と係合させるために、締結具２３８が締結される。締結具の締結は管２３２を圧縮荷重の下におくと共に、セグメントを互いに近づくように移動させ且つジョイントを果たすべく管要素と係合するために所定の荷重が付与された時に、管は図２１に示すように折り曲げられて畳まれる。
【００３８】
セグメント間に位置決めされるスペーサは、いかなる種類のメカニカル継手と共に使用される。図２０及び図２１において注目すべきであるが、セグメント２２４及び２２６は、係合するように構成された管要素２２８の外面の曲率半径と同じ曲率半径を備えた弓形面２４２を有する。管要素２２８及びセグメント間に間隙を設けて、管要素が継手に挿入されるのを可能にする一方で、適切な締結具長さをも維持するために、図２０に最良に示されるように、ノッチ２４４及び２４６が弓形面２４２の対向端に位置決めされる。管要素が先組みされた継手２２０に挿入されるのを許容するために、ノッチは継手の三時及び九時の位置に間隙を与える。
【００３９】
図２２は、継手を構成するセグメント２５６及び２５８の間にスペーサ２３０を有する別の継手実施形態２５４を示す。本例において、スペーサ２３０は再び、締結具２６２と同軸に且つセグメントから突出する突起部２６４及び２６６間に位置決めされる管２６０を含む。管２６０は、締結具を締結することによって圧縮荷重が付与された時に、その折り畳みを容易にする段２６８を有する。注目すべきであるが、セグメント２５６及び２５８は、図１及び図２に関して上述したものと類似しており、セグメントの弓形面は管要素よりも大きい曲率半径を有する。
【００４０】
継手セグメントを離れた状態で維持するためのスペーサの別例が、図２３に示されている。継手２７０は先組みされた時に、対向するように位置決めされる外方突出突起部２６６及び２６８を有するセグメント２７２及び２７４から成る。セグメントは突起部間に延出する締結具２８０によって一緒に保持される。好適にはブロック形状体２８４の形状をなすスペーサ２８２は、突起部２６６及び２６８の間に位置決めされる。ブロック形状体２８４は、締結具が締結されるのを可能にすると共に、セグメントを引き寄せて連結される管要素と係合させるために、突起部の間を移動可能である。
【００４１】
ブロック形状体２８４はセグメントに解放可能に取り付けられ、例えば突起部２６６及び２６８間の摩擦によって保持される。ブロック形状体を形成するために可撓弾性材料が特に有利である。なぜならば、このような材料から形成されるブロック形状体は、荒っぽい扱いの間には継手を離れた状態で維持するが、必要に応じて容易な取り外しのために直ちに変形するように、適当な強度及び硬さをもたらすからである。ブロック形状体を形成するために高分子材料が使用されるならば、高分子材料は熱融合によって、或いはブロック形状体及びセグメント間に剥離可能な結合を与える接着剤によって、突起部に接着される。
【００４２】
図２４は、図示する先組み状態で管要素が継手セグメント２９０及び２９２の間に挿入されるように、セグメントを離れた状態で維持するためにスペーサ２８８を使用する非変形継手実施形態２８６を示す。継手２８６は、管要素の端同士をセグメントの間に挿入するのを容易にする間隙を与えるノッチ又は他の構成を有していないが、適当な間隙のための十分な分離をもたらすようにスペーサに依存する。スペーサ２８８は上述したものと類似する。
【００４３】
本発明に係るスペーサはまた、様々な他の種類の継手と共に使用される。図１９に示すように、スペーサ２８８は、管要素が挿入されるように突起部２０２及び２０４を離れた状態で維持するために、蝶番が設けられる継手実施形態１９２と共に使用される。管状スペーサが図示されているが。当然のことながらここに説明されるスペーサのいかなるものも、この継手と共に使用可能である。
【００４４】
図２５はフランジ付き管をフランジ無し管、例えば溝付き或いは平面状端部と連結するアダプタ継手２９４を示す。継手２９４はセグメント２９６及び２９８を含み、各セグメントは一方側に半径方向に延出するフランジ３００を有すると共に、他方側に弓形面３０２を有する。セグメント２９６及び２９８はスペーサ３０４によって離れた状態で保持されており、スペーサ３０４は折り畳み可能な管状スペーサ３０６又は取り外し可能なスペーサ３０８、或いはここに説明される他の種類のスペーサを含む。
【００４５】
図２６は、継手セグメント３１２及び３１４を離れた状態で維持できる別の種類のスペーサ実施形態３１０を示す。スペーサ３１０は、締結具３１６によって圧縮力にさらされた時に、好適には弾性的に変形するばね要素を含む。ばね要素はいかなる形状、たとえばゴムシリンダ３１８又はコイルばね形状をなしてもよい。ばね要素のスペーサへの使用により、セグメントを互いに近づくように引き寄せるために必要な力の精密な制御が可能になると共に、ばね要素の変形が弾性的である時には、継手の再利用を容易にする。
【００４６】
変形可能な継手はまた、米国特許第６，１７０，８８４号及び第６，３０２，４５０号に開示される舌部及び凹部、米国特許第３，３６２，７３０号に開示されるようなセグメント内に組み入れられる出口、米国特許第２，４３９，９７９号、第３，０２４，０４６号、第５，９１１，４４６号及び第６，３０２，４５０号に開示されるような溝を使用しない平面状端部継手等の構成を含むことが予想される。これらの特許全ては、ここに参照することによって組み入れられる。
【００４７】
本発明に係る変形可能なメカニカル管継手は、迅速且つ確実な装着をもたらして、管ジョイントを形成する一方で、継手を部分的或いは全体的に分解した後に再度組み立て、また個片部品を管理する必要性をなくす。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手がユニットとして先組みされ且つ装着され得るメカニカル管継手を使用して、管要素の外面に継手を適合させて一対の管要素を固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
管要素を端同士で合わせて結合するメカニカル継手は、同軸となるように整列させられた管要素の端部を円周方向に包囲するように位置決め可能な相互連結部を含む。「管要素」という用語はここでは、管状物或いは管様形状を有する構成部品を説明するために使用される。管要素には素管、エルボー、キャップ及びティー等の管継手、並びに弁、径違い継手、濾過器、絞り弁、圧力制御器等の流体制御部品が含まれる。
【０００３】
各メカニカル継手セグメントはハウジングを含み、ハウジングはそこから半径方向内方に突出すると共に、連結される各管要素の周りに延在する端部平面状要素或いは円周方向溝と係合する弓形面を有する。弓形面及び管要素間の係合は、機械的拘束力をジョイントに与えると共に、管要素が高い内圧及び外力の下であっても連結されているのを確実にする。ハウジングはガスケット又はシール、一般的には各管要素の端部と係合すると共に流体液密をもたらすためにセグメントと協働する弾性リングを受け入れる環状溝を画定する。セグメントは一般的にはハウジングから外方に突出する突起部形状をなす連結部材を有する。突起部はナット及びボルト等の締結具を受け入れるように構成されており、締結具はセグメントを互いに近づくように引き寄せるために、調整締結可能である。
【０００４】
継手及び管要素間の良好な嵌合を確実にするために、従来の継手の弓形面は、係合する予定の管要素の外面の曲率半径と略適合する曲率半径を有する。溝付き管要素と共に使用される継手では、弓形面が溝と適切に嵌合及び係合するように、弓形面の曲率半径は溝の管要素外側の外面の曲率半径よりも小さい。
【０００５】
従来の継手における継手の弓形面及び管要素外面間のこの形状寸法関係は、メカニカル継手が使用される時に、装着が面倒且つ時間のかかる方法となる。一般的には、継手は技術者によって、セグメントが共にボルト締めされ且つリングシールがセグメントの溝内に捕らえられた状態で受け取られる。技術者は先ず、継手からボルトを外すことによって継手を分解し、リングシールを取り外し、（予め潤滑剤が差されていなければ）継手に潤滑剤を差し、そして継手を連結される管要素の端部周りに置く。リングシールの装着は、管要素を収容するためにリングシールに潤滑剤が用いられ且つ伸長されることを必要とし、リングシールは通常硬く、また潤滑剤はシールの手での操作を困難にするので、これは困難且つ厄介な作業である。両方の管要素の所定位置にリングシールがある状態で、次に管要素の端部を跨ぐと共にリングシールがセグメントに捕らえられるように、セグメントが一度に置かれる。載置の間に、セグメントがシールと係合し、弓形面が溝と整列させられ、ボルトが突起部を挿通させられ、ナットがボルトにねじ入れられると共に締結されて、継手セグメントが相互に接近するように引き寄せられ、シールが圧縮させられると共に弓形面が溝内で係合させられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の説明から明らかなように、従来技術に係るメカニカル管継手の装着では、技術者が一般的に少なくとも７個（継手が２個以上のセグメントを有する時にはそれ以上）の個片部品を取り扱い、継手全体を分解し且つ再度組み立てなければならない。技術者が先ず継手全体を分解してから、継手を一個ずつ再度組み立てることなくメカニカル管継手を装着できるならば、多くの時間、労力及び費用が節約される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は相互連結可能な管継手セグメントに関する。各セグメントは、一対の管要素を端同士で一緒に固定するために、管要素の対向端部を跨いで位置決め可能である、管要素の端部は円柱状断面の外面を有する。各セグメントは管要素外面と係合するように構成される一対の弓形面を含む。弓形面は互いに離れた状態にある。弓形面は１８０度未満の角度をなすと共に、管要素外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。各セグメントは更に、一方の継手セグメントを他方と調整連結する連結部材を含む。連結部材はセグメントの弓形面を一緒に引き寄せるために調整締結可能である。セグメントは、弓形面の湾曲を管要素外面と適合させるために、連結部材の調整締結に際して変形可能である。
【０００８】
好適には、セグメントは弾性変形可能であると共に、弓形面はセグメントから半径方向内方に突出する。連結部材は各セグメントの端部から外方に延出する一対の突起を含む。突起はセグメントを互いに調整連結するために締結具を受け入れるように構成される。締結具はセグメントの弓形面を一緒に引き寄せて管要素外面と係合させるために調整締結可能である。好適には、突起は、締結具を受け入れるように構成された貫通孔を有する突起部を含む。
【０００９】
本発明はまた、一対の管要素を端同士で一緒に固定するために、管要素の対向端部を跨いで位置決め可能な管継手に関する。再び、管要素の端部は円柱状断面の外面を有する。管継手は第１及び第２継手セグメントを有する。各継手セグメントは、管要素外面と係合するように構成される一対の弓形面を有する。弓形面は互いに離れた状態にある。弓形面は１８０度未満の角度をなすと共に、管要素外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。各継手セグメントは一方の継手セグメントを他方と調整連結する連結部材を有する。連結部材は、セグメントの弓形面を一緒に引き寄せるために調整締結可能である。セグメントは、弓形面の湾曲を管要素外面と適合させるために、連結部材の調整締結に際して変形可能である。
【００１０】
管継手はまた、可撓弾性シールを含む。シールは好適には、管要素を受け入れるように寸法が決められた内径を有する円形状リングである。シールは第１及び第２継手セグメントの弓形面間に位置決めされる。シールは、第１及び第２継手セグメントを互いに離れた状態で位置決めするように寸法が決められた外径を有することにより、管要素は第１及び第２継手セグメント間に端同士が挿入され得る。弓形面を一緒に引き寄せると共にセグメントの湾曲を管要素外面と適合させるために、連結部材が調整締結された時に、シールは変形可能である。
【００１１】
好適には、第１及び第２セグメントは各々、各連結部材の近くに位置決めされる一対の角度付き面を更に含む。各セグメントの角度付き面は向かい合う傾斜を有する。一方のセグメントの角度付き面は他方のセグメントの角度付き面と対向する。セグメントが一緒に引き寄せられた時に、角度付き面は互いに係合すると共に、セグメントを管要素と直交する軸周りに互いに相対回転させる。セグメントが一緒に引き寄せられると共に回転することにより、ジョイントの全ての軸周りにおいて剛性を得るために、弓形面及び溝間は強制的に係合させられる。
【００１２】
別の実施形態において、管継手は対向する第１及び第２端部を有する弓形帯体を含む。端部は互いに離間させられている。帯体は中心空間を包囲すると共に中心空間を画定する。第１及び第２弓形面は帯体の側方に沿って長手方向に据え付けられる。弓形面は互いに並んで離間させられていると共に、中心空間へ半径方向内方に突出する。弓形面は管要素外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。管要素の端部は中心空間へ挿入可能である。連結部材はセグメントの第１及び第２端部に据え付けられる。連結部材は第１及び第２端部を互いに近づくように引き寄せるために調整締結可能である。帯体は変形可能であり、連結部材の調整締結に際して、第１及び第２端部を互いに接近移動させる。従って、弓形面は管要素外面と係合させられて、その湾曲は管要素外面の湾曲と適合する。
【００１３】
帯体の変形は弾性又は塑性であり、或いは第１及び第２端部間に位置決めされる蝶番によって容易にされる。蝶番は管を中心空間内に受け入れるために、帯体の第１部分を帯体の第２部分と相対的に軸回転させる。
【００１４】
本発明はまた、管要素の対向端部を端同士一緒に固定する方法を含む。本方法は、
（Ａ）中央空間を包囲するように端部同士が互いに取り付けられた複数の継手セグメントを備えた管継手を用意する工程と、
（Ｂ）管要素端部を中央空間に挿入する工程と、
（Ｃ）管要素の外面に継手セグメントを適合させるように継手セグメントを変形させる工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る変形可能なメカニカル管継手を示す縦断面図。
【図１Ａ】図１に示す管継手に両間要素が挿入された状態を示す縦断面図。
【図１Ｂ】図１Ａに示す管継手が締め付けられた状態を示す縦断面図。
【図２】図１に示す管継手の部分断面図。
【図３】図１に示す管継手の部分断面図。
【図４】本発明に係る管継手と共に使用されるシールの一部破断斜視図。
【図５】本発明に係る管継手と共に使用されるシールの一部破断斜視図。
【図６】本発明に係る様々な管継手の実施形態を示す軸方向図。
【図７】本発明に係る様々な管継手の実施形態を示す軸方向図。
【図７Ａ】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図８】本発明に係る様々な管継手の実施形態を示す軸方向図。
【図９】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１０】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１１】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１２】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１３】本発明に係る管継手実施形態の縦断面図。
【図１４】本発明に係る管継手を示す斜視図。
【図１５】図１４に示す管継手の側面図。
【図１６】図１４の１６−１６線における断面図。
【図１７】本発明に係る管継手実施形態の一部破断軸方向図。
【図１８】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図１９】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２０】本発明に係る管継手実施形態の一部破断軸方向図。
【図２１】図２０に示す管継手の部分断面図。
【図２２】本発明に係る管継手実施形態の一部破断軸方向図。
【図２３】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２４】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２５】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【図２６】本発明に係る管継手実施形態の軸方向図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は本発明に係る管継手１０を示す。継手１０は管要素を端同士で一緒に固定するべく管要素１６及び１８の端部１６ａ及び１８ａを跨ぐために、相互連結可能な継手セグメント１２及び１４から形成される。管要素の端部は、円柱状断面の外面２０及び２２夫々を有する。
【００１７】
継手セグメント１２及び１４の相互連結は、好適には図２に最良に示す突起部２４及び２６の形状をなす連結部材によってもたらされる。突起部は好適には、各セグメントの各端部に位置決めされると共に、セグメントから外方に突出する。突起部２４及び２６は相互に対向するように位置決めされると共に、以下に更に詳細に説明するように、継手セグメントを相互に調整連結するために、調整締結し且つ突起部２４及び２６と協働するボルト２８及びナット３０の形態をなす締結具を受け入れるように構成される。
【００１８】
図１に最良に示すように、各セグメント１２及び１４は一対の弓形面３２及び３４を含む。弓形面は互いに離間させられていると共に、好適には、管要素１６及び１８へ向けて半径方向内方に突出する。これらの面は後壁４０と結合される側壁３８を有するハウジング３６から延出しており、側壁及び後壁はシール４４を受け入れる溝４２を形成する。
【００１９】
シール４４の例は図４及び図５に示されている。シール４４は好適には、エラストマー材料から形成される可撓弾性リングである。シールは、シール及び管要素１６及び１８の外面２０及び２２間における密封力を増加させるために、管内における内圧を使用する縁４６を有する。図５に示すように、シール４４はまた縁４６の間に位置決めされる舌部４８を有し、舌部はシールの周りに円周方向に延在すると共に、半径方向内方に突出する。舌部４８は、以下に詳細に説明するように、管要素との相対的なシール４４の適切な位置決めを確実にするために、管要素１６及び１８の端部と係合する停止面を与える。管要素の舌部４８との係合はまた、弓形面の溝（存在するのであれば）との整列、或いは管要素外面の整列マークとの整列をもたらす。
【００２０】
図２に示すように、弓形面３２及び３４は管要素１６及び１８の外面２０及び２２の曲率半径５２よりも大きい曲率半径５０を有する。また、弓形面３２は１８０度未満の角度５４をなす。約４０度から約１７９度の間の角度５４が実際的である。この弓形面の外形寸法により、先ず継手を分解することなく、図１に示すように、管要素１６及び１８が継手１０に直接挿入されるように、セグメント１２及び１４は相互に別々に先組みされる。この構成は、一片ずつ管端部に組み入れられなければならない従来の継手よりも著しい効果を有する。本発明に係る継手１０による管端部の連結は、従来の継手よりもずっと滑らかに且つ迅速に行われる。なぜならば、技術者は僅かな小片を扱うのであって、ナットをボルトにねじ入れる必要がないからである。図１に示す実施形態において、シール４４は、管端部が上述したように挿入され得る程度に継手セグメント１２及び１４を離れた状態で保持するように寸法が決められた外径５６を有する。シール内径５８は、単に継手を管要素上に押し込むことにより、或いは管要素を継手に挿入することにより、管要素の端部１６ａ及び１８ａを受け入れるように寸法が決められている。セグメントを離れた状態で支持するための異なる構成を有する他の実施形態について、以下に説明する。
【００２１】
両方の管要素１６及び１８が図１Ａに示すように継手１０に挿入された後、ナット３０が締結される（図２も参照）。セグメント１２の弓形面３２及び３４をセグメント１２の弓形面へ向けて引き寄せるように、ナット３０は夫々のボルト２８と協働する。ナットの締結は突起部２４及び２６へ力を作用させて、セグメントを管要素と係合させると共に、弓形面３２及び３４の曲率半径５０が管要素１６及び１８の曲率半径５２と適合するように、セグメント１２及び１４を変形させる。この作用は図２及び図３並びに図１Ａ及び図１Ｂを比較することにより例証されており、弓形面及び管外面間の間隙６０は、弓形面が管端部外面と係合させられるにつれて減少する。セグメント１２及び１４の変形は好適には、弾性的であり、ナット３０が緩められた時にセグメントが元の形状に跳ね戻ることを可能にすることにより、継手１０がここに説明したように本発明に従って再利用されるのが許容される。セグメントはまた、著しい塑性変形をも有するように構成されており、変形はセグメントに恒久的なゆがみを与える。実際の継手では、締結具の締結によって、セグメントには塑性及び弾性変形両方が一般的に生じる。また、セグメント１２及び１４が変形していない状態にある時には（図２）、突起部２４及び２６は相互に角度をなして配向される。約１０度までの相対角度６２が実際的である。図３に示すように、突起部２４及び２６の相対角度配向は、セグメントが変形させられるにつれて減少すると共に、弓形面３２及び３４が外面２０及び２２と適合した時に、突起部が平行になるように外径寸法は構成される。これは、完全に締結された時に、ボルト頭部及びナットが突起部と均一に接触することにより、ボルトの恒久的な変形を生じさせる誘発されているボルトの曲げモーメントの発生を防止することから好ましい。シール４４はまた、図１Ｂに示すように、本過程によっても変形させられ、縁４６は管要素外面２０及び２２と完全係合させられる。シール４４は圧縮不能であるので、セグメントによって圧縮させられた時に膨張する空間が備えられなければならない。この空間は側壁３８間の後壁４０に位置決めされる凹部６４によって与えられる。凹部６４はいかなる実際的な形状をなしてもよく、また加熱され或いは流体にさらされた時にシールの容積変化を可能にすることにより、シールの円周全体へより均一に変形を割り当てると共に、シールが突起部の間のセグメントから外方に押し出る傾向を軽減する。凹部はまた、舌部４８が存在するのであれば、舌部４８が管要素の端部間に押し付けられるのを阻止すると共に、舌部４８を通る流れを妨げる。
【００２２】
図２及び図３に示すように、先組みされた継手１０では、セグメント及びシール４４間の接触によって定められる所望間隔となるようにセグメント１２及び１４を維持するボルト２８上の位置にナット３０を保持するので有利である。これはボルト２８のねじ２９を好適にはかしめによって変形させることにより適切に達成される。ボルトのかしめはナットの回転を妨げると共に、例えば輸送する間に振動の影響でボルトからナットが外れるのを阻止し、且つ継手を装着に先立ち全ての部品と共に先組みされた状態で維持する。ナットがレンチで締結された時には、かしめは容易に克服される。
【００２３】
セグメントの曲げ剛性は、要求される組み付けトルクを減少させると共に、ナット及び突起部間の摩損を緩和するために、セグメントを変形させるのに必要な力の量を制御するように調整される。図６に示すように、屈曲柔軟性増加部６６が、セグメントの慣性面積モーメントを減少させることにより、セグメント１２及び１４のハウジング３６に形成される。この減少は好適には、後壁４０及び弓形面３２及び３４の一方又は両方に１個以上の切欠６８を付加することにより達成される。
【００２４】
或いは図７に示すように、セグメントは内方に突出する歯６９を含む弓形面３２及び３４（図示なし）を有する。歯６９は機械的拘束力を得るために管要素の外面と係合すると共に、平面状端部管要素と共に使用される時に特に有利である。歯６９はセグメント１４に示すように連続的であり、或いはセグメント１２に示すように断続的である。小型の継手に好ましい単一の歯も可能である。図７Ａに示すように、歯６９はまた、継手によって得られる機械的拘束力を増加させるために、セグメントの両側に対をなして配置される。
【００２５】
本発明に係る継手は二個のセグメントから成るように上述されているが、これは一例に過ぎない。二個以上のセグメントを備えた継手も可能であり、またセグメントの寸法を減少させることは経済的に有益であるので、製造コストの理由で直径がより大きい管に好ましい。更なる利点としては、突起部の間の空間が減少させられて、より少ないナットの回転及びより短いボルトが必要となる。従って、装着の際には、標準的な深さの素材が使用される。図８は上述したものと類似した四個のセグメント７４を有する継手実施形態７２の例を示す。
【００２６】
これまでは、全ての弓形面が同一の曲率半径を有する継手が示されてきた。このような構成は相互に同一の直径を有する管を互いに連結するのに適当であるが、図９は直径が異なる管要素を連結する継手実施形態７６を示す。継手７６は二個のセグメント７８及び８０から形成される（が二個以上のセグメントを有してもよい）。各セグメントは第１曲率半径８４を有する第１弓形面８２と、第１曲率半径８４よりも小さい第２曲率半径８８を有する第２弓形面８６を有する。これにより継手７６は、より大きな直径を有する管要素９０をより小さな直径を有する管要素９２と連結させる。上述した継手に類似して、曲率半径８４は管要素９０の外面の曲率半径よりも大きく、また曲率半径８８は管要素９２の曲率半径よりも大きい。この形状寸法関係によれば、管要素９０及び９２は先組みされた継手７６に挿入され得ると共に、本発明の効果を達成する。継手セグメント７８及び８０は、曲率半径を管要素外面と適合させるために、調整可能な連結部材によって力を作用させることにより変形する。
【００２７】
図１０に示す好適な実施形態において、継手１０の内方に突出する弓形面３２及び３４は、管要素端部１６ａ及び１８ａの外面２０及び２２に形成された溝９４と係合する。弓形面３２及び３４の夫々の溝９４との相互作用により、継手には内圧又は外荷重によって生じた力に耐えるために、相対的に高い端部拘束力が与えられる。より高い端部拘束力を得るために、管要素の第２組の溝と相互作用する第２組の弓形面を加えると有用であることが判っている。本実施形態は図１１に図示されており、継手９６はセグメント９８及び１００から成り、各セグメントはセグメントから内方に突出する二対の弓形面１０２及び１０４を有する。弓形面対は相互に平行に離間であると共に、一緒に連結する管要素１０８及び１１０の面に形成された溝対１０６と係合する。
【００２８】
図１２に示す別の実施形態において、１０のような本発明に係る継手は、セグメント１２及び１４の弓形面３２及び３４によって係合される隆起円周肩部１１６を有する管要素１１２及び１１４と共に使用される。或いは図１３に示すように、夫々弓形面１２４及び１２６を備えたセグメント１２０及び１２２を有する本発明に係る継手１１８が、フレアー付き端部１３２及び１３４を有する管要素１２８及び１３０と共に使用される。注目すべきであるが、図９から図１３に示す実施形態例では、シール４４は管端部を挿入に際して継手内に位置決めするために効果的に使用される舌部４８を有し、舌部は管端部を継手内の適切な深さに配置するのを助ける管ストッパとして作用する。
【００２９】
別の継手実施形態１３６が図１４に示されている。継手１３６は突起部１４２及び１４４が延出する二個のセグメント１３８及び１４０から成り、突起部は一方の継手セグメントを他方の継手セグメントと調整連結する連結部材として作用するように、締結具１４６と協働する。上述したように、各セグメントは一対の弓形面１４８，１５０を有し、各弓形面は好適には、セグメントから半径方向内方に突出する。弓形面は１８０度未満の角度１５２をなすと共に、継手が共に連結する管要素の曲率半径よりも大きい曲率半径１５４を有する。非回転歯７０は弓形面の近くに位置決めされると共に、管要素と係合し且つねじり剛性をもたらすために半径方向内方に突出する。
【００３０】
図１４に最良に示すように、各セグメント１３８及び１４０は各突起部１４２及び１４４の近くに位置する一対の角度付き面部１５６及び１５８を有する。図示するように、各セグメントにおいて、面部１５６の傾斜は面部１５８の傾斜と逆になる（両方の面はまた同じ方向に傾斜させられてもよい。）セグメントでの面間におけるこの逆傾斜関係によれば、図１５に示すように、先組みされた継手において、対向するように位置決めされる適合性のある傾斜を有する面が得られる。締結具１４６が締結されて、弓形面を管要素の外面と適合させる時には、各セグメントの角度付き面部１５６及び１５８が係合し、相互に相対的に摺動して、セグメントが一緒に引き寄せられると共に、連結される管要素の軸と直角に配向される軸１６０の周りを互いに反対方向に相対回転させられる。セグメント１３８及び１４０のこれらの移動は、上述したように、弓形面１４８及び１５０を管要素の溝と係合させると共に、ジョイントの全ての軸に剛性を加える。同じ傾斜を備えた面部を有する継手セグメントでは、継手は同じ効果を得るように、管に沿って反対方向に互いに相対移動する。
【００３１】
図１６の断面図に示すように、継手１３６を形成するセグメント１３８及び１４０は、ハウジング１６４によって画定される溝１６２を有する。ハウジングは後壁１６６及び側壁１６８から形成されると共に、管要素を図１４に示す先組みされた継手に挿入させるべく、セグメント１３８及び１４０を離間させた状態で位置決めするように寸法が決められたシール１７０を受け入れる。シールが加熱され、或いは流体にさらされた時のシールの容積変化のための空間を設けると共に、舌部４８が管要素の端部に押しつけるのを阻止し、且つシールの圧縮に起因する流体の流通を妨げるように、凹部１７２が後壁に設けられる。
【００３２】
図１７に示す別の継手実施形態において、継手１７４は再び、少なくとも２個の継手セグメント１７６及び１７８から成り、各セグメントは上述したように内方に突出する弓形面１８０を有する。しかしながら、弓形面１８０は対向端に位置決めされるノッチ１８２及び１８４を有する。ノッチ１８２及び１８４は、管要素が先組みされた継手１７４に挿入されるのを許容する必要が最もある、継手の３時及び９時の部分に間隙を与える。これらの位置において増加した間隙の利用可能性は、面端部において間隙が利用可能でない場合よりも、継手セグメント１７６及び１７８が先組み状態において互いにより近くなるように間隔があけられることを可能にする。一緒により近くに先組みされた継手のセグメントを有することにより、弓形面を管要素外面と適合させるために必要な変形量が減少させられて、締結具を締結するために必要なエネルギも減少する。
【００３３】
本発明に係る別の継手実施形態１９２が図１８に示されている。継手１９２は中心空間１９６を包囲する弓形帯体１９４を含む。帯体１９４は互いに対向するように位置決めされる対向端１９８及び２００を有する。端部１９８及び２００は先組みされた継手では間隔があけられていると共に、好適にはボルト２０６及びナット２０８等の締結具を受け入れるように構成された突出突起部２０２及び２０４の形態をなす連結部材が据え付けられる。ボルト及びナットは突起部と協働して、管要素が中心空間１９６に挿入された後に、端同士を連結させるために、帯体１９４を変形させると共に、端部１９８及び２００を相互に接近させる。帯体１９４は一対の弓形面２１０を有し、その一方のみが図面では見られる。弓形面は図１０に示され且つ別の実施形態について上述するように、相互に縦方向に離間させられている。弓形面２１０は継手が一緒に連結する管端部外面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。この形状寸法構成及び端部１９８及び２００の離間によって、管要素は中心空間１９６に挿入され得る。ナット２０８の締結に際して、弓形面２１０の曲率半径が係合する管要素の外面の曲率半径に強制的に適合させられるように、帯体１９４は変形させられる。注目すべきであるが、先組み状態において、突出突起部２０２及び２０４は好適には、約２０度までの相対角度２１２を有して相互に角度をなして配向される。締結具の締結は突起部を相互に接近させるように引き寄せて、好適には突起部が互いに平行となる位置まで相対角度２１２が減少する。ボルトと一緒に変形を生じさせるように反応点を形成するために管要素に依存しない可撓性継手では、反応点で被る摩擦は可撓性を抑制することから、これは特に効果的である。
【００３４】
継手１９２は、弓形面２１０の間において帯体１９４内に位置決めされるシール２１４を含む。シール２１４は図４及び図５に示すものと類似すると共に、帯体が変形させられた時に、液密シールを形成するべく管要素を受け入れるように寸法が決められる。
【００３５】
継手１９２の屈曲柔軟性は、帯体１９４の慣性面積モーメントを減少させることにより調整される。この調整は、帯体に切欠２１６を配置することにより行なわれる。或いは図１９に示すように、蝶番２１８が端部１９８及び２００の間に設けられる。蝶番２１８は好適には帯体端部から等距離に位置決めされると共に、無限の屈曲柔軟性を与えて、端部１９８及び２００を互いに近づくように引き寄せるために締結具に必要とされるトルクを減少させる。面半径を管要素外面の半径と適合させるために、弓形面２１０が管要素外面と係合する時にも、帯体１９４は変形する。蝶番が存在する時には、管要素が挿入されるように、突起部２０２及び２０４を離れた状態で維持するようにシール２１４は寸法が決められる。上述した蝶番が存在するもの及び蝶番が存在しないものの両方において、図９に示すように、継手１９２が異なる直径を有する管を連結するために使用されるのを可能にするために、弓形面は好適には帯体から半径方向内方に突出すると共に、相互に異なる曲率半径を有する。
【００３６】
図２０は、セグメント２２４及び２２６を離れた状態に維持すると共に、容易に２２８などの管要素を受け入れるためにシール２２２に依存しない先組み継手２２０を示す。継手２２０はセグメント２２４及び２２６の間に延在すると共に、セグメントを離れた状態に保持するスペーサ２３０を有する。本実施形態例において、スペーサ２３０はセグメントから延出する対向突起部２３４及び２３６間に位置決めされる折り畳み管２３２を含む。管２３２は好適には薄壁で囲われると共に、断面円形であり、且つ同軸となるように締結具２３８を包囲して配置される。管は軽量金属或いはポリプロピレンなどの高分子材料から形成されると共に、締結具２３８によって付与される圧縮荷重の下で、管の折り畳みを容易にする弱化領域を形成するために、その表面に刻み線２４０を有する。厚紙及びゴム等の他の材料も可能である。管は、輸送、管理及び装着の間に、セグメントを離れた状態に支持する程度に強いが、好適には締結具をレンチにより手で締結することによって技術者が付与する所定の圧縮荷重で折り畳むように構成される。
【００３７】
使用に際して、端同士が連結される管要素は、セグメント２２４及び２２６の間に挿入される。次にセグメントを互いに近づくように引き寄せて管要素と係合させるために、締結具２３８が締結される。締結具の締結は管２３２を圧縮荷重の下におくと共に、セグメントを互いに近づくように移動させ且つジョイントを果たすべく管要素と係合するために所定の荷重が付与された時に、管は図２１に示すように折り曲げられて畳まれる。
【００３８】
セグメント間に位置決めされるスペーサは、いかなる種類のメカニカル継手と共に使用される。図２０及び図２１において注目すべきであるが、セグメント２２４及び２２６は、係合するように構成された管要素２２８の外面の曲率半径と同じ曲率半径を備えた弓形面２４２を有する。管要素２２８及びセグメント間に間隙を設けて、管要素が継手に挿入されるのを可能にする一方で、適切な締結具長さをも維持するために、図２０に最良に示されるように、ノッチ２４４及び２４６が弓形面２４２の対向端に位置決めされる。管要素が先組みされた継手２２０に挿入されるのを許容するために、ノッチは継手の三時及び九時の位置に間隙を与える。
【００３９】
図２２は、継手を構成するセグメント２５６及び２５８の間にスペーサ２３０を有する別の継手実施形態２５４を示す。本例において、スペーサ２３０は再び、締結具２６２と同軸に且つセグメントから突出する突起部２６４及び２６６間に位置決めされる管２６０を含む。管２６０は、締結具を締結することによって圧縮荷重が付与された時に、その折り畳みを容易にする段２６８を有する。注目すべきであるが、セグメント２５６及び２５８は、図１及び図２に関して上述したものと類似しており、セグメントの弓形面は管要素よりも大きい曲率半径を有する。
【００４０】
継手セグメントを離れた状態で維持するためのスペーサの別例が、図２３に示されている。継手２７０は先組みされた時に、対向するように位置決めされる外方突出突起部２６６及び２６８を有するセグメント２７２及び２７４から成る。セグメントは突起部間に延出する締結具２８０によって一緒に保持される。好適にはブロック形状体２８４の形状をなすスペーサ２８２は、突起部２６６及び２６８の間に位置決めされる。ブロック形状体２８４は、締結具が締結されるのを可能にすると共に、セグメントを引き寄せて連結される管要素と係合させるために、突起部の間を移動可能である。
【００４１】
ブロック形状体２８４はセグメントに解放可能に取り付けられ、例えば突起部２６６及び２６８間の摩擦によって保持される。ブロック形状体を形成するために可撓弾性材料が特に有利である。なぜならば、このような材料から形成されるブロック形状体は、荒っぽい扱いの間には継手を離れた状態で維持するが、必要に応じて容易な取り外しのために直ちに変形するように、適当な強度及び硬さをもたらすからである。ブロック形状体を形成するために高分子材料が使用されるならば、高分子材料は熱融合によって、或いはブロック形状体及びセグメント間に剥離可能な結合を与える接着剤によって、突起部に接着される。
【００４２】
図２４は、図示する先組み状態で管要素が継手セグメント２９０及び２９２の間に挿入されるように、セグメントを離れた状態で維持するためにスペーサ２８８を使用する非変形継手実施形態２８６を示す。継手２８６は、管要素の端同士をセグメントの間に挿入するのを容易にする間隙を与えるノッチ又は他の構成を有していないが、適当な間隙のための十分な分離をもたらすようにスペーサに依存する。スペーサ２８８は上述したものと類似する。
【００４３】
本発明に係るスペーサはまた、様々な他の種類の継手と共に使用される。図１９に示すように、スペーサ２８８は、管要素が挿入されるように突起部２０２及び２０４を離れた状態で維持するために、蝶番が設けられる継手実施形態１９２と共に使用される。管状スペーサが図示されているが。当然のことながらここに説明されるスペーサのいかなるものも、この継手と共に使用可能である。
【００４４】
図２５はフランジ付き管をフランジ無し管、例えば溝付き或いは平面状端部と連結するアダプタ継手２９４を示す。継手２９４はセグメント２９６及び２９８を含み、各セグメントは一方側に半径方向に延出するフランジ３００を有すると共に、他方側に弓形面３０２を有する。セグメント２９６及び２９８はスペーサ３０４によって離れた状態で保持されており、スペーサ３０４は折り畳み可能な管状スペーサ３０６又は取り外し可能なスペーサ３０８、或いはここに説明される他の種類のスペーサを含む。
【００４５】
図２６は、継手セグメント３１２及び３１４を離れた状態で維持できる別の種類のスペーサ実施形態３１０を示す。スペーサ３１０は、締結具３１６によって圧縮力にさらされた時に、好適には弾性的に変形するばね要素を含む。ばね要素はいかなる形状、たとえばゴムシリンダ３１８又はコイルばね形状をなしてもよい。ばね要素のスペーサへの使用により、セグメントを互いに近づくように引き寄せるために必要な力の精密な制御が可能になると共に、ばね要素の変形が弾性的である時には、継手の再利用を容易にする。
【００４６】
変形可能な継手はまた、米国特許第６，１７０，８８４号及び第６，３０２，４５０号に開示される舌部及び凹部、米国特許第３，３６２，７３０号に開示されるようなセグメント内に組み入れられる出口、米国特許第２，４３９，９７９号、第３，０２４，０４６号、第５，９１１，４４６号及び第６，３０２，４５０号に開示されるような溝を使用しない平面状端部継手等の構成を含むことが予想される。これらの特許全ては、ここに参照することによって組み入れられる。
【００４７】
本発明に係る変形可能なメカニカル管継手は、迅速且つ確実な装着をもたらして、管ジョイントを形成する一方で、継手を部分的或いは全体的に分解した後に再度組み立て、また個片部品を管理する必要性をなくす。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部が実質的に円筒状の外面を有する管要素の対向する前記端部を、端部同士で互いに固定する方法であって、
中央空間を取り囲んで互いに端部同士で取り付けられた複数の継手セグメントであって、前記管要素の外面に係合するのに適した弓形面を有する前記継手セグメント、を備える管継手を用意するステップと、
前記管要素の前記端部を前記中央空間に挿入するステップと、
前記継手セグメントを変形させて、前記継手セグメントの前記弓形面の湾曲を前記管要素の前記外面に適合させるステップと、
を含む方法。
【請求項１】
端部が実質的に円筒状の外面を有する管要素の対向する前記端部を、端部同士で互いに固定する方法であって、
中央空間を取り囲んで互いに端部同士で取り付けられた複数の継手セグメントであって、前記管要素の外面に係合するのに適した弓形面を有する前記継手セグメント、を備える管継手を用意するステップと、
前記管要素の前記端部を前記中央空間に挿入するステップと、
前記継手セグメントを変形させて、前記継手セグメントの前記弓形面の湾曲を前記管要素の前記外面に適合させるステップと、
を含む方法。
【図１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図７Ａ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図７Ａ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−１３７１９１（Ｐ２０１２−１３７１９１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９５９７９（Ｐ２０１２−９５９７９）
【出願日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【分割の表示】特願２０１０−１９４５７５（Ｐ２０１０−１９４５７５）の分割
【原出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（５０３２１７０１５）ヴィクトリック カンパニー (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【分割の表示】特願２０１０−１９４５７５（Ｐ２０１０−１９４５７５）の分割
【原出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（５０３２１７０１５）ヴィクトリック カンパニー (19)
【Ｆターム（参考）】
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