JP2011519408A - 内面被覆配管用の断面設計ガスケット - Google Patents

Abstract

内面被覆配管アセンブリのフランジ継手用の断面設計ガスケット。配管アセンブリの一実施形態は、それぞれ、フランジで終端され、フランジに沿って半径方向外側に延在するフレア部分を有するインナライナを含む第１および第２の配管セクションを含む。フレア部分はそれぞれ凸形ライナ端面を画定し、間に隙間を形成し、この隙間は、狭い部分と、配管アセンブリの内側流路でのより広い部分とを有する。いくつかの実施形態では、隙間は略Ｖ字形であってよい。断面設計ガスケットは、第１のフレア部分と第２のフレア部分の間に配設されて、フランジが一体として引っ張られるときに隙間を埋め、それにより隙間内への材料の蓄積を減少または防止する。一実施形態では、ガスケットは、略Ｖ字形の部分を含む。さらなる実施形態では、ガスケットは、断面において、凹形であり、丸みを付けられているまたは角度を付けられていることがある窪んだ側面を含むことがある。

Description

本発明は、内面被覆配管システム（lined piping system）に関し、より詳細には、内面被覆配管システムでのフランジ継手用の断面設計ガスケット（profiled gasket）に関する。

内面被覆配管システムは、乾燥形態、液体形態、または気体形態、およびそれらの組合せで製品および化学物質を輸送して処理するために、製薬産業、化学産業、石油産業、食品産業、および他の産業によって多くの商業用途で使用されている。内面被覆配管は、一般に２つの構成要素、すなわち（１）圧力保持および支持のための強度を提供する金属製の管状外側ジャケットまたは外管と、（２）そこに敷設または固着されたインナライナ（inner liner）とを含む。ライナは、典型的には、耐化学性および／または耐摩耗性の非金属材料からなる。ライナ材料の選択は所期の用途に依存し、例えば、外管による生成物の汚染を防止するように選択される、または逆に、輸送される媒体によって引き起こされる腐食、摩耗、または化学的侵食から外管を保護するように選択される。使用されるいくつかの一般的なライナ材料として、限定せずに、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、エラストマー材料、ガラス、セラミックガラスなどが挙げられる。したがって、様々なプラスチック内面被覆およびガラス内面被覆配管が市販されており、多くの用途で使用されている。

内面被覆管の複数のセクションを接合して様々な配管システム構成を形成するため、および／または弁、ポンプ、処理槽、ミキサなど様々なタイプのインライン構成要素に内面被覆配管を接続するために、フランジ接続が使用されることがある。内面被覆配管システム用のフランジ付き配管アセンブリの１つの一般的な構成は、どちらも全体を参照として本明細書に組み込む米国特許第４３１３６２５号および第４６４３４５７号に示されている。内管ライナは、配管の長手方向軸に対して端部で徐々に押し広げられ、管の終端部を越えて半径方向外側に突出して、半径方向に延在するフランジの端面の一部を少なくとも部分的に覆って延在する。プラスチック内面被覆管の場合などいくつかの実施形態では、ライナの露出端部を加熱し、その後、フランジの端面に対して被せてライナを押し広げる、または成形することによって、フレアライナ（flared liner）が形成されることがある。ボルト締め、クランプ、または他の同様の圧縮アセンブリ手段によってフランジが一体に結合されるとき、隣接し合う配管セクションの対合するインナライナによって、配管継手で、圧縮により圧力シールが形成される。したがって、当接するフレアまたは成形ライナ部分がシールを形成し、継手で流動材料が金属製の外管に接触するのを防止するので、この設計は、追加のガスケットまたはシーリング部材の必要をなくす。

しかし、本明細書において図１でより明確に示されるように、前述の既知の継手設計における対合するフランジはそれぞれ、滑らかで緩やかなインナライナ半径Ｒを形成されており、この半径Ｒにおいて、ライナは外方向に押し広げられ、管の内側軸方向部分とフランジの端面との間での移行を行う。この半径は、丸みの付いた凸形の端面Ｒを画定し、この端面Ｒは、全体を参照により本明細書に組み込む米国特許第５８７６０７０号に示されるものなど他の既知の設計で見られるような鋭い９０度のライナ端縁部とは対照的に、滑らかな移行部を形成する。したがって、滑らかな凸形縁部を有する２つの内側被覆フランジが一体に結合されるとき、これは、インナライナの隣接するセクションのフランジ間にＶ字形環状溝または隙間Ｇを形成する。隙間Ｇが「デッドゾーン」を生じ、例えば空気材料輸送や真空材料輸送の場合には、液体、液体スラリ、または他のタイプの流体配管システムなどの配管システム内で、そのデッドゾーンに流動材料または生成物が集まることがある。厳しい衛生基準を満たさなければならない製薬最終製品および／または食品グレードの内面被覆配管システムの用途では、そのような生成物蓄積は望ましくなく、時間と共に生成物の決定的な汚染をもたらすことがある。これは、蓄積されたデブリまたは生成物を除去するために配管フランジ継手（flanged piping joints）の定期的な解体を必要とし、これには時間がかかり、維持費が高くなり、最終的な製品コストが高くなる。いくつかの用途では、デッドスペースのない特別なクランプ固定具を採用する食品グレードおよび製薬グレードの「衛生タイプ」配管システムを使用して、デッドゾーンをなくすことができることがあるが（Ａｌｆａ Ｌａｖａｌ（米国バージニア州リッチモンド）から市販されているＴｒｉ−Ｃｌｏｖｅｒ（登録商標）固定具など）、これらのシステムは、内面被覆フランジ継手システムよりも高価である。

デッドスペースがより少ない、好ましくは全くない改良された内面被覆配管システムが望ましい。

本発明は、フランジ継手を利用する内面被覆配管システムにおける前述の問題を緩和する特別に断面設計されたガスケットを提供する。一実施形態では、ガスケットは、通常であればライナ間のフランジ継手に形成されるデッドスペースを最小限にする、またはなくすように構成および適合される。この実施形態は、通常であれば流動生成物の汚染を招くことがあるデブリの蓄積を防止する。有利には、この実施形態は、蓄積されたデブリ（debris）を除去するために配管システムを定期的に解体する必要を大幅に減らす、または好ましくはなくすように意図される。さらに、この実施形態は、デッドスペースのないクランプ継手を有する従来の衛生グレードシステムではなく、より費用対効果の高いフランジ付き内面被覆配管システムの使用を促進にするように意図される。

本発明の一実施形態によれば、内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリが、第１のフランジで終端され、第１のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する第１のフレア部分を有するインナライナを含む第１の配管セクションであって、第１のフレア部分が第１の凸形ライナ端面を画定する第１の配管セクションと、第２のフランジで終端され、第２のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する第２のフレア部分を有するインナライナを含む第２の配管セクションであって、第２のフレア部分が第２の凸形ライナ端面を画定する第２の配管セクションとを含み、ライナの第１のフレア部分と第２のフレア部分が、間に隙間を形成し、隙間が、配管アセンブリの流路の遠位にある狭い部分と、配管アセンブリの内部流路の近位にあるより広い部分とを有し、さらに、第１のフレア部分と第２のフレア部分の間に配設され、隙間を埋める形状を有する断面設計ガスケットを含む。隙間を埋めることによって、断面設計ガスケットは、第１および第２のフランジの継手で材料の蓄積を防止するのに役立つ。

本発明の別の実施形態によれば、内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリが、第１のフランジで終端され、軸方向部分と、第１のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第１の配管セクションであって、ライナが、ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成される第１の丸みの付いた凸形端面を有する第１の配管セクションと、第２のフランジで終端され、軸方向部分と、第２のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第２の配管セクションであって、第２の配管セクションのライナが、ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成された第２の丸みの付いた凸形端面を有する第２の配管セクションとを含み、第１および第２の丸みの付いた凸形ライナ面が、第１および第２のフランジが互いに近位に位置決めされるときに、配管アセンブリの内部流路に開いている環状Ｖ字形隙間を間に画定し、さらに、第１のフランジと第２のフランジの間に配設された断面設計ガスケットを含み、ガスケットが、逆方向に面する一対の凹形側面を有し、各側面が、第１のフランジと第２のフランジが一体として引っ張られる（drawn together）ときにＶ字形隙間を埋めるために、第１および第２の丸みの付いた凸形端面の一方に係合するように構成される。

本発明の別の実施形態によれば、内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリが、第１のフランジで終端され、軸方向部分と、第１のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第１の配管セクションであって、ライナが、ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成される第１の丸みの付いた凸形端面を有する第１の配管セクションと、第２のフランジで終端され、軸方向部分と、第２のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第２の配管セクションであって、第２の配管セクションのライナが、ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成される第２の丸みの付いた凸形端面を有する第２の配管セクションと、内部流路に沿って位置決めするために断面図で見たときに略Ｖ字形の部分を含むガスケットとを含み、ガスケットが、半径方向で流路から離れるにつれて徐々に狭まる幅を有し、ガスケットが、第１のフランジと第２のフランジが一体として引っ張られるときにシールを形成するためにライナの第１の凸形端面と第２の凸形端面の間に係合される。

本発明のさらに別の実施形態によれば、内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリが、第１のフランジと、第１の配管セクションの端部から半径方向外側に延在する第１のフレア部分を有するインナライナとを含む第１の配管セクションであって、第１のフレア部分が第１の凸形ライナ端面を画定する第１の配管セクションと、第２のフランジと、第２の配管セクションの端部から半径方向外側に延在する第２のフレア部分を有するインナライナとを含む第２の配管セクションであって、第２のフレア部分が第２の凸形ライナ端面を画定する第２の配管セクションとを含み、ライナの第１のフレア部分と第２のフレア部分が当接されて、間にＶ字形隙間を形成し、Ｖ字形隙間のより広い部分が、配管アセンブリの内部流路の近位に位置され、さらに、隙間内での材料の蓄積を防止するために、ライナの第１のフレア部分と第２のフレア部分の間に配設され、第１のフレア部分と第２のフレア部分が一体として引っ張られるときにＶ字形隙間を埋める形状を有する断面設計ガスケットを含む。一実施形態では、ライナの第１および第２のフレア部分がそれぞれ、第１および第２のフランジの面に沿って半径方向外側にそれぞれ延在する。別の実施形態では、ライナの第１および第２のフレア部分がそれぞれ、第１および第２の配管セクションの端部の半径方向に押し広げられた部分に沿って半径方向外側にそれぞれ延在し、ここで第１および第２の配管セクションが、ラップジョイント管端部を有する。一実施形態では、第１および第２のフランジが、遊合形ラップジョイント回転フランジでよい。

別の実施形態では、本発明は、内部流路を画定する内面被覆配管システムで使用される配管フランジ継手用に適合された断面設計環状ガスケットであって、配管システムの内部流路に沿って位置決めするための環状内側部分であって、流路から離れる半径方向で徐々に狭まる軸方向幅を有する環状内側部分と、内側部分に隣接する環状外側部分と、環状内側部分と環状外側部分の間に延在する一対の側面と、ガスケットの各側に設けられた窪んだ環状側面であって、各側面が管セクションのインナライナの凸形端面に係合するように適合されて構成された窪んだ環状側面とを含む。好ましくは、ガスケットが、配管継手で当接する２つの管セクションのインナライナによって画定される向かい合う一対の端面の間に係合可能である。ガスケットは、配管セクションが一体として引っ張られるときに圧力シールを形成する。一実施形態では、配管継手はフランジ継手である。

本発明のいくつかの実施形態の特徴を、以下の図面を参照して説明する。ここで、同じ要素は同様の符号を付されている。

内面被覆配管システム用の従来技術フランジ継手の部分断面側面図である。 図１の一部分の拡大図である。 本発明による内面被覆配管システム用のガスケットおよびフランジ継手の第１の実施形態の部分断面側面図である。 図３の一部分の拡大図である。 本発明による内面被覆配管システム用のガスケットおよびフランジ継手の第２の実施形態の部分断面側面図である。 図５の一部分の拡大図である。 本発明による図３および４のガスケットの部分断面側面図である。 本発明による図３および図４のガスケットの部分断面斜視図である。 本発明による内面被覆配管システム用のガスケットおよびフランジ継手の第３の実施形態の詳細部分断面側面図である。 本発明による図３および図４の管ラップジョイントおよびガスケットの形態での内面被覆配管システム用のフランジ継手の代替実施形態の部分断面側面図である。

全ての図面が概略的なものであり、一律の縮尺では描かれていない。

本明細書で開示する本発明の実施形態の説明において、方向または向きについての言及はいずれも説明の便宜上のものにすぎず、何ら本発明の範囲を限定する意図のものではない。さらに、本発明の特徴および利点を特定の実施形態を参照しながら例示するが、明らかに、本発明はそのような実施形態に限定すべきでなく、それらの実施形態は、いくつかの可能であるが限定的なものではない特徴の組合せを例示しており、そのような特徴は、単独で、または他の特徴の組合せで提供されることもある。

図３および図４は、断面設計ガスケットの第１の実施形態を示し、この断面設計ガスケットは、通常であれば内面被覆配管システムのフランジ継手に形成されることがある隙間または「デッドゾーン」（例えば図２参照）を埋めるように構成される。この断面設計ガスケットと共に使用可能な内面被覆管は、例えば、Ｃｒａｎｅ Ｒｅｓｉｓｔｏｆｌｅｘ（登録商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国ノースカロライナ州マリオン）から市販されている商標名Ｒｅｓｉｓｔｏｆｌｅｘ（商標）の配管でよい。

図３および図４を参照すると、内面被覆配管アセンブリの一実施形態が、２つの隣接する配管セクション１０、２０を一体に結合するフランジ継手３５の形態で示されており、各セクションがインナライナ（１２、２２）を有する。フランジ継手は、複数のボルト６０とナット６２を含む従来のフランジボルト締めによって結合される。配管セクション１０と２０は、一体となって、結合された配管アセンブリの内部３０および外部３１を画定する。管セクション１０は、外側ジャケットまたは外管１１と、中を通る流路Ｐを画定する内面１３を有するインナライナ１２とを含む。管セクション２０も同様に、外側ジャケットまたは外管２１と、中を通る流路Ｐを画定する内面２３を有するインナライナ２２とを含む。流路Ｐは、左から右への方向で示されているが、逆方向でもよく、また水平、垂直、またはそれらの間の角度を含めたいかなる向きでもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、管セクション１０、２０の一方または両方は、様々なインライン配管システム構成要素および機器に配設されるニップルまたは同様の接続部材を含むいかなるタイプの管セクションであってもよく、そのような構成要素および機器は、例えば限定せずに、配管システムに接続するように適合された固定具（例えばエルボ、ティーなど）、弁、ポンプ、ストレーナ、処理槽、加熱器である。したがって、本発明は、配管同士の継手のみに使用を限定されない。

各管セクション１０、２０が、流路Ｐに沿って延びる長手方向軸「ＬＡ」を定義し、本明細書ではこの方向を軸方向と定義し、そのように呼ぶ。半径方向は、長手方向軸ＬＡに対して横向きまたは垂直と定義され、本明細書で使用するとき、この用語は、当技術分野でのその従来の意味で用いられる。各管セクション１０、２０は、それぞれ、直径を挟んで両側のライナ１８、２８の内面１３、２３の間で測定される内径Ｄｉを有する。さらに、各管セクション１０、２０は、直径を挟んで両側の外管１１、２１の外面の間で測定される外径Ｄｏを有する。

引き続き図３および図４を参照すると、外管１１、２１は、市販の内面被覆配管システムで一般に使用される任意の適切な材料からなっていてよい。いくつかの実施形態では、外管１１、２１は、例えば、限定せずに鋼、アルミニウム、銅、真鍮、鋳鉄、または他の適切な金属など、金属でよい。インナライナ１２、２２は、例えば、限定せずにＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、エラストマー材料、ゴムなど、従来の内面被覆配管システムで一般に使用される任意の適切な材料からなっていてよい。好ましい実施形態では、インナライナ１２、２２は、衛生配管システムで使用されるタイプの製薬グレードまたは食品グレードの材料からなる。

引き続き図３および図４を参照すると、各管セクション１０、２０が終端部１４、２４を有し、終端部１４、２４は、一実施形態では、長手方向軸ＬＡに対して横向きの半径方向に延在する半径方向フランジ１５、２５で終端される。各フランジ１５、２５は、それぞれ、向かい合うフランジと対合するための半径方向端面１７、２７を画定する。フランジ１５、２５は、外管１１、２１の一部分として形成されることがあり、あるいは、溶接、ねじ締め、または当技術分野で知られている他の適切な従来の手段によって外管１１、２１に取り付けられた、または遊合された（loose）個別構成要素として形成されることがある。一実施形態では、フランジ１５、２５は、外管１１、２１に溶接されることがある。

したがって、フランジは、継手を形成するために配管ライナが当接される内面被覆配管システムで使用するのに適した任意のタイプのものであってよく、ルーズラップジョイント／回転フランジ、差込み溶接フランジ、ソケット溶接フランジ、突合せ溶接フランジ、ねじ込みフランジなどを含み、しかしそれらに限定されないことを理解されたい。したがって、本発明は、任意の特定のタイプのフランジに限定されず、または任意の特定のタイプのフランジでの使用に限定されない。

一実施形態では、図３を参照すると、各フランジ１５、２５は、円周方向で離隔された複数の従来のボルト穴１６、２６を含み、ボルト穴１６、２６は、フランジボルト６０を受け取るように構成され、フランジボルト６０は、２つのフランジを一体に結合して配管セクション１０および２０を一体として引っ張るためにナット６２と共に使用される。しかし、限定せずにクランプなど、他の適切な手段を使用してフランジを一体に結合することもできる。

引き続き図３および図４を参照すると、一実施形態において、インナライナ１２は、長手方向軸ＬＡに対して横向きに管セクション１０の内部３０から半径方向外側に延在するフレア部分を有し、このフレア部分は、より好ましくは、図示されるようにフランジ１５の半径方向端面１７の少なくとも一部分に沿って延在して、フランジ継手で圧力シールの一部を形成する。したがって、一実施形態では、インナライナ１２は、フレア半径方向フランジライナ部分１９（図４参照）と、長手方向軸ＬＡに沿って延在する隣接する軸方向ライナ部分１８とを含む連続要素である。同様に、一実施形態では、管セクション２０のインナライナ２２もフレア部分を有することが好ましく、本明細書でさらに説明するように、このフレア部分は、フランジ１５の向かい合う端面１７との結合と同様に、フランジ２５の半径方向端面２７の少なくとも一部分に沿って半径方向外側に延在する。したがって、インナライナ２２も、フレア半径方向ライナ部分２９（図４参照）と、長手方向軸ＬＡに沿って延在する隣接する軸方向ライナ部分２８とを含む連続要素であってよい。一実施形態では、インナライナ１２、２２は、それぞれの外管１１、２１およびフランジ１５、２５に永久的に接着される。

図４を参照すると、ライナ１２および２２は、それぞれ（図３に示される）半径方向ライナ部分１９、２９と軸方向ライナ部分１８、２８との移行部に形成される略凸形の半径方向ライナ端面Ｒ１を画定する。凸形ライナ端面Ｒ１は、図示されるように（図３〜６）、いくつかの実施形態では断面において丸みを付けられており、滑らかであることがある。他の実施形態では（例えば図９に示されるように）、凸形ライナ端面Ｒ３は、断面において面取りされている、または角度を付けられていることがある。敷設されたライナの凸形ライナ端面形状は、一般には、（例えば図４および９に示されるように）使用されるその下での管端部準備の形状によって決定されるので、ライナ端面形状のいくつかの変形形態がありえる。したがって、本発明は、任意の特定のライナ端面形状に適合するガスケットに限定されない。

引き続き図３および図４に示される実施形態を参照すると、図示されるように管セクション１０、２０が互いに近位に位置決めされているとき、フランジ１５と２５の間に、環状であり略三角形（またはＶ字形）の溝または隙間Ｇが形成される（図２も参照のこと）。隙間Ｇは、それぞれ管セクション１０および２０のインナライナ１２、２２の内面１３および２３に沿って円周方向に延在する。隙間Ｇの最も広い部分は、流路Ｐの近位に、内面１３、２３に最も近接して位置し、隙間Ｇの最も狭い部分は、継手３５で、より広い部分よりも流路Ｐの遠位に、流路Ｐから半径方向外側に位置する。隙間Ｇは完全にはＶ字形ではないことがあるが、本明細書では、この用語を、隙間Ｇが断面で略Ｖ字形に近似していることを意味するものとして使用することを理解されたい。製造プロセス、および配管システム内を輸送される材料または生成物のタイプによっては、隙間Ｇ内にデブリが蓄積されることがあり、この蓄積は、特に内面被覆配管システムには望ましくないことがある。

引き続き図３および図４を参照すると、隙間Ｇは、一実施形態では、隙間Ｇ内で円周方向に延在する補完Ｖ字形部分を有する断面設計環状ガスケット４０を含むことによって埋められる。好ましくは、ガスケット４０は、構造が連続的であり、隙間Ｇを埋めるように構成されて適合された途切れのないリング形状要素を形成する。さらに図７および図８を参照すると、ガスケット４０は内側部分４１を含み、内側部分４１は、ガスケット４０が設置されたときに、それぞれインナライナ１２および２２の内面１３および２３での２つの略凸形のライナ端面Ｒ１と接触して配設される。一実施形態では、ガスケット４０の内側部分４１は、略三角形またはＶ字形を有し、この形状は、配管の内部３０から外部３１へ半径方向に離れるにつれて幅が徐々に狭まり、すなわち先細りし、ガスケット４０は、隣接する表面とほぼ「一致」する、すなわち面一になるように寸法設定されて公差を定められる。

さらに、ガスケット４０の内側部分４１は、軸方向ガスケット内面４３を画定し、この面４３は、流路Ｐと直接連絡し、配管セクション１０、２０内で輸送される材料または媒体に露出される。したがって、ガスケット面４３は、フランジ１５と２５の間に設置されたときに配管セクション１０、２０の内部３０で流路Ｐの一部を成す。一実施形態では、ガスケット内面４３は、実質的に平坦な表面を有し、この表面は、好ましくは、図示されるように軸方向ライナ部分１８、２８と面一であり、軸方向ライナ部分１８、２８に平行である。この実施形態では、面４３において直径を挟んで向かい合うガスケットのセクション間で測定されるガスケット４０の内径は、直径を挟んで両側のライナ１８、２８の内面１３、２３の間で測定される配管セクション１０および２０の内径Ｄｉにほぼ等しく、フランジ間の隙間をなくして比較的滑らかな流路Ｐを形成する。図５および図６に示される他の実施形態では、ガスケット内面４３は、断面において凸形表面を有することがあり、流速を高めるためのベンチュリ効果を生み出し、ガスケットと配管セクション１０、２０の内部３０との対合領域のシーリングを洗浄する。したがって、凸形のガスケット面４３が提供されるとき、ガスケット４０の内径は、配管セクション１０および２０の内径Ｄｉよりもわずかに小さくなる。

さらに、ガスケット４０は、図４、図６、図７、および図９に示されるように、内側部分４１と反対側に配設された外側部分４２を含む。一実施形態では、外側部分４２は、断面において略長方形であることがあり、内側部分４１のテーパを付けられた側面４６、４７が終わって互いに略平行になり始める部分として画定されることがある。外側部分４２は、フランジ１５、２５で配管セクション１０、２０の外部３１に向けて位置決めされ、内側部分４１とは異なり、流路Ｐと接触する部分を有さない。好ましくは、外側部分４２は、フレア半径方向ライナ部分１９、２９と少なくとも等しい、またはそれよりも大きい半径方向距離だけ外方向に延在し、それにより、結合されたフランジ１５、２５が一体として引っ張られるときにそれらの間でガスケット４０を確実に圧縮して保つ。

図４および図７を参照すると、ガスケット４０の内側部分４１は軸方向幅Ｗｉを有し、外側部分４２は軸方向幅Ｗｏを有する。好ましくは、Ｗｉの最大幅がＷｏの最大幅よりも大きく、隙間Ｇの略Ｖ字形の形状に対応する。したがって、好ましい実施形態では、ガスケット４０は、配管セクション１０、２０の内部３０からそれらの外部３１に向けて半径方向外側へ幅が徐々に狭まる。したがって、ガスケット４０の最も広い部分は、流路Ｐに隣接する管セクション１０および２０の内面１３および２３に最も近接して設けられる。

引き続き図４および図７を参照すると、ガスケット４０は、さらに、内側部分４１および外側部分４２に沿って形成される一対の軸方向で離隔された半径方向側面４６および４７を含む。一実施形態では、図７に示されるように、側面４６、４７は、内側部分４１に沿って互いに向けて近寄っていき、外側部分４２に沿って互いに平行に設けられる。側面４６および４７は、一対の離隔された環状シーリング縁部４８、４９を画定し、それらの縁部４８、４９は、ガスケット４０がフランジ継手３５に取り付けられるときに、管セクション１０、２０の内径に沿って円周方向に延在する。例えば図４に示されるように、シーリング縁部４８、４９は、ガスケット４０の両側で、それぞれライナ１２、２２の内面１３、２３に係合して対合し、管セクション１０、２０の内部３０でのシールを形成し、かつ継手での内面１３、２３間の滑らかな移行部を提供する。したがって、一実施形態では、シーリング縁部４８、４９は、フランジ継手３５を封止するために、ガスケット４０と配管の内部３０の内面１３、２３との間に環状の線接触部を画定する。任意の特定のガスケット４０の適合した詳細な設計および構成は、隣接する表面に適切に「一致」するように寸法設定されて公差を定められることが好ましい。

さらなる実施形態では、図３〜４および図７〜８を参照すると、ガスケット４０の各側面４６、４７が、さらに、それぞれの環状軸方向側面４４、４５を画定し、この側面４４、４５は、インナライナ１２、２２の２つの略凸形のライナ端面Ｒ１を受け取って係合するように構成されて適合される。一実施形態では、側面４４および４５は、好ましくは、軸方向で逆向きに面している。一実施形態では、側面４４、４５は、好ましくは、ガスケット４０の各側面４６、４７の窪みとして形成され、より好ましくは、図示されるように略凹形形状にすることができる。側面４４、４５は、各半径方向フランジライナ部分１９および２９の対合するライナ端面Ｒ１の形状または半径を補完して近似するように選択された曲率半径Ｒ２を有する。側面４４、４５の曲率半径Ｒ２が、フランジライナ１２、２２の端面Ｒ１の半径または形状に正確には合致する必要がないことを当業者は理解されよう。なぜなら、ガスケット４０および／またはライナは、ガスケットおよびライナのために選択された材料のタイプに依存する特定の度合いだけ圧縮および変形できることがあるからである。図９を参照して本明細書でさらに説明する他の実施形態では、側面４４、４５は、対合する凸形ライナ端面の形状を補完するように、角度付きの窪みなど他の適切な断面形状を有することがある。したがって、本発明は、本明細書に記載する例示的実施形態によって説明する側面４４、４５の形状に限定されない。

断面設計ガスケット４０は、所期の用途の要件に依存して、任意の適切な金属または非金属材料からなることがある。好ましい実施形態では、ガスケット４０は、耐化学性のある内面被覆プロセス配管システムが必要とされる用途に適した製薬グレードまたは食品グレードの適合材料からなる。いくつかの実施形態では、ガスケット４０は、製薬グレードまたは食品グレードの衛生プロセス配管システムと適合性があるＰＴＦＥ、改良ＰＴＦＥ、強化ＰＴＦＥ、または他の適切な材料など、比較的弾性があり変形可能な材料からなることがある。他の実施形態では、ガスケット４０は、比較的硬質の、または最小限の変形性のみをもつ非金属材料からなることがあり、例えば、炭素繊維、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（米国デラウェア州ウィルミントン）から市販されているＫｅｖｌａｒ（商標）などのパラアラミド合成繊維、Ｓｏｌｖａｙ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（米国ジョージア州アルファレッタ）から市販されているＴｏｒｌｏｎ（登録商標）などポリアミドイミド、複合材などである。さらに他の実施形態では、ガスケット４０は、超硬合金材料、例えばＮｉｋｅｌｖａｃ ＨＣ−２７６（商標）など展伸用の耐食性ニッケルモリブデンクロム合金、製薬グレードのステンレス鋼、および他の同様の金属からなることがある。他の実施形態では、ガスケット４０は、非衛生グレードのプロセス配管用の任意の非金属または金属材料からなることがある。したがって、本発明は、ガスケット４０用の任意の特定の材料に限定されないことを理解されたい。所期の用途に適した材料を選択することは、十分に当業者の知識の範囲内にある。

ガスケット４０は、ガスケットを形成するために典型的に使用される任意の適切な工業用の製造プロセスによって形成することができる。製造に選択される特定のプロセスは、ガスケット用に選択される材料のタイプに依存する。したがって、ガスケット４０は、限定せずに、成形、鋳造、鍛造、機械加工、およびそれらの組合せ、または他の適切な方法を含めた技法によって形成されることがある。

図９は、配管アセンブリで使用するためのフランジ継手５０の代替実施形態を示す。図９では、図３および５に示されるより丸みの付いた管端部準備の代わりに、角度を付けられた、または面取りされた一般的な端部準備が使用されている。ライナ１２、２２が配管セクション１１、２１の内部に敷設されるとき、図９に示されるように、角度付きの凸形ライナ端面Ｒ３がライナ１２および２２に形成され、これは、配管端部の面取りの形状にほぼ近似する。したがって、補完形の角度付きの窪んだ側面５１、５３を有する断面設計ガスケット５２が提供される。別法として、角度付きの凸形ライナ端面Ｒ３において用いられる角度の度合いによっては、例えば図７に示されるガスケット４０など他のガスケット構成が使用されることもあり、これは、ガスケットおよび／またはライナ１２、２２が、変形して、フランジ継手で適切な圧力シールを形成するのに十分に柔軟性のある材料からなるかどうかに依存する。

図１０は、ルーズラップジョイント回転フランジ１５０、２５０を有するフランジラップジョイント１００の形態での、一般に使用される配管アセンブリの代替実施形態を示す。配管セクション１０、２０は、例えば図３および図４に示されるものとほぼ同じである。しかし、外管１１、２１は、外方向へ半径方向に延在するフレア管端部１１０、１１２で終端される。インナライナ１２、２２は、フレア管端部１１０、１１２を覆って半径方向外側に押し広げられる、または形成される。ライナ１２、２２は、図示されるようにフレア管端部１１０、１１２に沿って半径方向外側に延在するように押し広げられて形成される。継手１００は、配管セクション１０および２０のフレア端部１１０、１１２が当接されるときに形成され、端部１１０、１１２はやはり、略三角形またはＶ字形の隙間Ｇを間に形成する。本発明の原理による断面設計ガスケット４０が、フレア管端部１１０、１１２の間に配設され、隙間Ｇ内でデッドスペースを減少させる、または好ましくはなくす。図示されるラップジョイントフランジ１５０、２５０は、配管セクション１０、２０の簡便な組立ておよび分解のために、フランジボルト（図示せず）を締める前に所望の位置に好都合に回転させることができるようになっている。

本発明の実施形態を、最も簡便に２つの配管セクションの接続を参照して説明してきたが、本発明は、配管または搬送システムの任意のタイプのインライン構成要素を接続するのに使用することができることを理解されたい。さらに、本発明の原理による実施形態は、配管継手でのデッドゾーンをなくすことが望ましい、固体、液体、気体、またはそれらの組合せを搬送するための任意のタイプの流体輸送システムで使用することができる。いくつかの例示的な用途として、限定せずに、まず研磨剤スラリの搬送が挙げられ、この場合、配管継手での環状隙間が流体乱流を増大させ、その結果、フランジ継手での配管ライナの摩耗および侵食が生じることがある。さらに、空気または他のガス中に縣濁された乾燥固体の空気輸送および／または真空輸送や、溶解された固体または縣濁している固体を伴うもしくは伴わない液体輸送なども用途として挙げられる。さらに、本発明は、プラスチック内面被覆配管、ガラス内面被覆配管、エラストマーまたはゴム内面被覆配管などを含めた任意のタイプの内面被覆配管システムで使用することができることを理解されたい。したがって、本発明は、任意の特定のタイプのインナライナ材料に使用を限定されない。

前述の説明および図面は、本発明の好ましい実施形態を表すが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な追加、変更、および置換えを行うことができることを理解されたい。特に、本発明が、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態、構造、配置、比率、サイズで具現化されることがあり、また他の要素、材料、および構成要素を用いて具現化されることもあることは当業者には明らかであろう。本発明の原理から逸脱することなく、本発明を実施するのに使用される構造、配置、比率、サイズ、材料、および構成要素などについて、特定の環境および動作要件に特に適合される多くの変更を加えて本発明を使用することもできることを当業者は理解されよう。したがって、ここで開示した実施形態は、あらゆる面で例示とみなすべきであり、限定とはみなすべきでなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義され、前述の説明または実施形態には限定されない。

１０ 配管セクション
１１ 外側ジャケットまたは外管
１２ インナライナ
１３ 内面
１４ 終端部
１５ フランジ
１６ ボルト穴
１７ 半径方向端面
１８ 軸方向ライナ部分
１９ フレア半径方向フランジライナ部分
２０ 配管セクション
２２ インナライナ
２３ 内面
２４ 終端部
２５ フランジ
２６ ボルト穴
２７ 半径方向端面
２８ ライナ
３０ 配管アセンブリの内部
３１ 配管アセンブリの外部
３５ フランジ継手
６０ ボルト
６２ ナット
Ｄｉ 内径
Ｄｏ 外径
ＬＡ 長手方向軸
Ｐ 流路

Claims (32)

1. 内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリであって、
   第１のフランジで終端され、前記第１のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する第１のフレア部分を有するインナライナを含む第１の配管セクションであって、前記第１のフレア部分が第１の凸形ライナ端面を画定する第１の配管セクションと、
   第２のフランジで終端され、前記第２のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する第２のフレア部分を有するインナライナを含む第２の配管セクションであって、前記第２のフレア部分が第２の凸形ライナ端面を画定する第２の配管セクションとを備え、前記ライナの第１のフレア部分と第２のフレア部分が、間に隙間を形成し、前記隙間が、前記配管アセンブリの流路の遠位にある狭い部分と、前記配管アセンブリの内部流路の近位にあるより広い部分とを有し、さらに、
   前記第１のフレア部分と前記第２のフレア部分の間に配設され、前記隙間を埋める形状を有する断面設計ガスケットを備える内面被覆配管アセンブリ。
2. 前記ガスケットが、前記隙間の対応する形状を補完するＶ字形部分を含む請求項１に記載の配管アセンブリ。
3. 前記ガスケットが、前記内部流路と連絡する内側部分と、反対側の外側部分とを含み、前記内側部分と外側部分がそれぞれ幅を有し、前記内側部分の幅が、前記外側部分の幅よりも大きい請求項１に記載の配管アセンブリ。
4. 前記内側ガスケット部分が、前記内部流路と連絡する実質的に平坦な軸方向ガスケット面を有する請求項３に記載の配管アセンブリ。
5. 前記内側ガスケット部分が、前記内部流路と連絡する実質的に凸形の軸方向ガスケット面を有する請求項３に記載の配管アセンブリ。
6. 前記ガスケットが、一対の窪んだ側面を含み、各側面が、圧力シールを形成するために、前記第１および第２の凸形ライナ面の一方を受け取って係合するように構成される請求項１から５のいずれか一項に記載の配管アセンブリ。
7. 前記窪んだ側面が、断面形状で凹形であり、丸みを付けられている請求項６に記載の配管アセンブリ。
8. 前記窪んだ側面が、断面形状で角度を付けられている請求項６に記載の配管アセンブリ。
9. 前記ガスケットが非金属材料からなる請求項１から８のいずれか一項に記載の配管アセンブリ。
10. 内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリであって、
    第１のフランジで終端され、軸方向部分と、前記第１のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第１の配管セクションであって、前記ライナが、前記ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成される第１の丸みの付いた凸形端面を有する第１の配管セクションと、
    第２のフランジで終端され、軸方向部分と、前記第２のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第２の配管セクションであって、前記第２の配管セクションの前記ライナが、前記ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成された第２の丸みの付いた凸形端面を有する第２の配管セクションとを備え、前記第１および第２の凸形ライナ面が、前記第１および第２のフランジが互いに近位に位置決めされるときに、前記配管アセンブリの前記内部流路に開いている環状Ｖ字形隙間を間に画定し、さらに、
    前記第１のフランジと前記第２のフランジの間に配設された断面設計ガスケットを備え、前記ガスケットが、逆方向に面する一対の凹形側面を有し、各側面が、前記第１のフランジと第２のフランジが一体として引っ張られるときに前記Ｖ字形隙間を埋めるために、前記第１および第２の凸形ライナ端面の一方に係合するように構成される内面被覆配管アセンブリ。
11. 前記ガスケットが、断面でＶ字形部分を含む請求項１０に記載の配管アセンブリ。
12. 前記Ｖ字形部分が、前記流路の最も近くで最大の幅を有する請求項１１に記載の配管アセンブリ。
13. 前記ガスケットが、前記内部流路と連絡する内側部分と、反対側の外側部分とを含み、前記内側部分と外側部分がそれぞれ幅を有し、前記内側部分の幅が、前記外側部分の幅よりも大きい請求項１０に記載の配管アセンブリ。
14. 前記内側ガスケット部分が、実質的に平坦な軸方向ガスケット面を有する請求項１３に記載の配管アセンブリ。
15. 前記内側ガスケット部分が、実質的に凸形の軸方向ガスケット面を有する請求項１３に記載の配管アセンブリ。
16. 前記第１の配管セクションが、金属製の外側ジャケットを含み、前記外側ジャケットの内側にあるインナライナが非金属である請求項１から１５のいずれか一項に記載の配管アセンブリ。
17. 内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリであって、
    第１のフランジで終端され、軸方向部分と、前記第１のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第１の配管セクションであって、前記ライナが、前記ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成される第１の丸みの付いた凸形端面を有する第１の配管セクションと、
    第２のフランジで終端され、軸方向部分と、前記第２のフランジの端面に沿って半径方向外側に延在する半径方向部分とを有するインナライナを含む第２の配管セクションであって、前記第２の配管セクションの前記ライナが、前記ライナの軸方向部分と半径方向部分との移行部に形成される第２の丸みの付いた凸形端面を有する第２の配管セクションと、
    前記内部流路に沿って位置決めするために断面図で見たときに略Ｖ字形の部分を含むガスケットとを備え、前記ガスケットが、前記流路から離れる半径方向で徐々に狭まる幅を有し、前記ガスケットが、前記第１のフランジと第２のフランジが一体として引っ張られるときにシールを形成するために前記第１の凸形ライナ端面と前記第２の凸形ライナ端面の間に係合される内面被覆配管アセンブリ。
18. 前記ガスケットが、一対の凹形側面を含み、各側面が、圧力シールを形成するために前記第１および第２の凸形ライナ端面の一方に係合するように構成される請求項１７に記載の配管アセンブリ。
19. 前記ガスケットの前記Ｖ字形部分が、さらに、断面において実質的に平坦な軸方向ガスケット面、または実質的に凸形の軸方向ガスケット面を含む請求項１７または１８に記載の配管アセンブリ。
20. 前記第１の配管セクションが、金属製の外側ジャケットを含み、前記外側ジャケットの内側にあるインナライナが非金属である請求項１７から１９のいずれか一項に記載の配管アセンブリ。
21. 内面被覆配管システムでの配管フランジ継手用に適合された断面設計環状ガスケットであって、
    配管システムの内部流路に沿って位置決めするための部分を画定する環状内側部分であって、半径方向で前記流路から離れるにつれて徐々に狭まる軸方向幅を有する環状内側部分と、
    前記内側部分に隣接する環状外側部分と、
    前記内側部分と前記外側部分の間に延在する一対の側面と、
    前記ガスケットの各側に設けられた窪んだ環状側面であって、各側面が管セクションのインナライナの凸形端面に係合するように適合されて構成された窪んだ環状側面とを備え、
    前記ガスケットが、配管継手で当接する２つの管セクションのインナライナによって画定される向かい合う一対の端面の間に係合可能である断面設計環状ガスケット。
22. 前記内側部分が、断面でＶ字形に近似するように構成される請求項２１に記載のガスケット。
23. 前記内側ガスケット部分が、前記流路に沿って位置決めするための実質的に平坦な軸方向ガスケット面を有する請求項２１または２２に記載のガスケット。
24. 前記内側ガスケット部分が、前記流路に沿って位置決めするための実質的に凸形の軸方向ガスケット面を有する請求項２１または２２に記載のガスケット。
25. 前記窪んだ環状側面が、断面形状で凹形である請求項２１から２４のいずれか一項に記載のガスケット。
26. 前記窪んだ環状側面が、断面形状で角度を付けられている請求項２１から２４のいずれか一項に記載のガスケット。
27. 内部流路および長手方向軸を画定する内面被覆配管アセンブリであって、
    第１のフランジと、第１の配管セクションの端部から半径方向外側に延在する第１のフレア部分を有するインナライナとを含む第１の配管セクションであって、前記第１のフレア部分が第１の凸形ライナ端面を画定する第１の配管セクションと、
    第２のフランジと、第２の配管セクションの端部から半径方向外側に延在する第２のフレア部分を有するインナライナとを含む第２の配管セクションであって、前記第２のフレア部分が第２の凸形ライナ端面を画定する第２の配管セクションとを備え、前記ライナの前記第１のフレア部分と第２のフレア部分が当接されて、間にＶ字形隙間を形成し、前記Ｖ字形隙間のより広い部分が、前記配管アセンブリの前記内部流路の近位に位置され、
    さらに、前記隙間内での材料の蓄積を防止するために、前記第１のフレアライナ部分および第２のフレアライナ部分の間に配設され、前記第１のフレア部分と第２のフレア部分が一体として引っ張られるときに前記Ｖ字形隙間を埋める形状を有する断面設計ガスケットを備える内面被覆配管アセンブリ。
28. 前記第１および第２のフランジが、前記第１のフレアライナ部分と第２のフレアライナ部分の間の前記ガスケットを圧縮する複数のフランジボルトによって一緒に結合される請求項２７に記載の配管アセンブリ。
29. 前記第１および第２のフレアライナ部分がそれぞれ、前記第１および第２のフランジの面に沿って半径方向外側にそれぞれ延在する請求項２７または２８に記載の配管アセンブリ。
30. 前記第１および第２のフレアライナ部分がそれぞれ、前記第１および第２の配管セクションの半径方向フレア部分に沿って半径方向外側にそれぞれ延在する請求項２７または２８に記載の配管アセンブリ。
31. 本明細書に図示されて説明される内面被覆配管アセンブリ。
32. 本明細書に図示されて説明される内面被覆配管システムでの配管フランジ継手用に適合された断面設計環状ガスケット。

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