JP2015501908A - 可変深度のガスケットポケットを有する連結器 - Google Patents

Abstract

パイプ要素を継合するための機械的連結器は、端間が継合されたセグメントを有し、各セグメントは、リングガスケットを受容するための可変深度の凹部を有する。凹部の可変深度は、セグメントが、リングガスケットの周囲において離間関係に配列されるとき、円形形状と非円形形状との間でリングガスケットの歪曲を制御するために使用され、セグメント間の間隔は、連結器を分解せずに、パイプ要素の挿入を可能にするために十分である。

Description

（関連出願の引用）
本願は、２０１１年１１月２１日に出願された、米国実用特許出願第１３／３００，８６１号の優先権を主張する国際出願であり、該米国出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。

（発明の分野）
本発明は、端間関係において、パイプ要素を継合するための機械的連結器に関する。

（背景）
端間にわたって、パイプ要素をともに継合するための機械的連結器は、同軸方向に整合されたパイプ要素の端部部分を囲繞して、円周方向に位置付け可能な相互接続可能セグメントを備える。用語「パイプ要素」は、本明細書では、任意のパイプ状アイテムまたはパイプ状形態を有する構成要素を説明するために使用される。パイプ要素は、パイプ素材、エルボ、キャップ、およびＴ字等のパイプ継手、ならびに弁、径違い継手、濾過器、絞り弁、減圧弁、および同等物等の流体制御構成要素を含む。

各機械的連結器セグメントは、筐体から半径方向内向きに延在し、例えば、平端パイプ要素の外側表面に係合する、突起を有する、筐体、肩部および押縁を有する、パイプ要素、または継合されるパイプ要素のそれぞれの周囲に延在する円周方向溝を備える。突起とパイプ要素との間の係合は、継目に機械的拘束力を提供し、パイプ要素が、高内圧および外力下でも、連結されたままであることを保証する。筐体は、各パイプ要素の端部に係合し、セグメントおよびパイプ要素と協働し、液密シールを提供する、リングガスケットまたはシール、典型的には、エラストマーリングを受容する、環状チャネルまたは凹部を画定する。セグメントは、典型的には、筐体から外向きに突出する、つまみの形態である、接続部材を有する。つまみは、セグメントを相互に向かって引っ張るように、調節可能に緊締可能である、ナットおよびボルト等の締結具を受容するように適合される。

先行技術の連結器上の突起は、典型的には、実質的に、係合するように意図される、パイプ要素の外側表面の曲率半径に合致される曲率半径を伴う、弧状表面を有する。溝付きパイプ要素と併用される連結器に対して、弧状表面の曲率半径は、突起が、溝内に嵌合および係合するように、溝の外側のパイプ要素の外側表面の曲率半径より小さい。

端間関係において、パイプ要素を固着する方法は、先行技術による機械的連結器が使用されるとき、順次取付プロセスを備える。典型的には、連結器は、技術者によって受け取られ、セグメントが、ともにボルト締めされ、リングガスケットが、セグメントのチャネル内に捕捉される。技術者は、最初に、ボルトを外すことによって、連結器を分解し、リングガスケットを除去し、潤滑させ（事前に潤滑されていない場合）、継合されるパイプ要素の端部の周囲に設置する。リングガスケットの取付は、多くの場合、潤滑され、パイプ要素を収容するように伸展されることを要求する。リングガスケットが両パイプ要素上の定位置にある状態で、セグメントは、次いで、１つずつ設置され、パイプ要素の端部に跨架し、リングガスケットをそれらに対して捕捉させる。設置の際、セグメントは、ガスケットに係合し、突起は、溝と整合され、ボルトは、つまみを通して挿入され、ナットは、ボルト上に螺合および緊締され、連結器セグメントを相互に向かって引っ張り、ガスケットを圧縮し、突起を溝内に係合させる。

前述の説明から明白なように、先行技術による機械的パイプ連結器の取付は、技術者が、典型的には、少なくとも７つの個々の部品（連結器が、２つを上回るセグメントを有するときは、それ以上）を取り扱い、連結器を完全に分解および再組立しなければならないことを要求する。技術者が、最初に、完全に分解し、次いで、１つ１つ、再組立せずに、機械的パイプ連結器を取り付け得る場合、有意な時間、労力、および費用が、節約されるであろう。

図１は、連結器セグメント１３および１５を有する、連結器１１を示す。セグメントは、接続部材１７および１９によって、端間が継合され、接続部材は、ネジ山付き締結具２１を含む。セグメント１３および１５は、セグメント間に捕捉されるリングガスケット２３の外側表面上に、相互から離間関係に支持されて示される。本構成は、非変形リングガスケット２３の外側表面の円周が、リングガスケット外側表面が接合する、セグメント上の表面の円周の和を上回るため、可能である。セグメントが、このように支持されるとき、連結器を分解せずに、セグメント間の中心空間２５内にパイプ要素を挿入することが可能である。しかしながら、機械的連結器を取り付ける問題に対する本解決策には、いくつかの短所が存在する。特に、リングガスケット２３は、ガスケットが、セグメントのガスケット凹部内に適切に着座する前に、リングガスケットの少なくとも一部上に乗り上がる緊密に嵌合したセグメントの幾何学形状によって、楕円形状に歪曲されることに留意されたい。リングガスケットの歪曲の程度が、制御されない場合、楕円形状は、セグメント１３および１５の接続部材１７と１９との間の領域内のガスケットに挟着し、損傷をもたらす可能性がある。

リングシールの歪曲が、併用されるリングシールへの損傷を回避するように制御され得るが、また、連結器を分解せずに、パイプ要素が、確実に挿入されることを可能にする、パイプ連結器の必要性が明確である。

（概要）
本発明は、端間関係において、パイプ要素を継合するための連結器に関する。一例示的実施形態では、連結器は、中心軸を囲繞し、パイプ要素を受容するための中心空間を画定する、端間が継合された複数のセグメントを備える。セグメントのうちの少なくとも１つは、１つのセグメントの両側に離間関係に位置付けられ、中心軸に向かって延在する、一対の突起を備える。突起のそれぞれの少なくとも一部は、パイプ要素の個別の１つに係合可能である。突起はそれぞれ、中心軸に対向する、弧状表面を有する。弧状表面は、第１の曲率中心から測定される、第１の曲率半径を有する。後壁は、突起間に延在する。後壁は、中心軸に対向する、弧状表面を有する。後壁の弧状表面は、第２の曲率中心から測定される、第２の曲率半径を有する。第２の曲率中心は、中心軸に垂直な平面において測定される、第１の曲率中心と一致しない。

一実施形態では、第１の曲率中心は、第１および第２の曲率中心と共線形である、後壁の弧状表面上のある点まで測定されるとき、第２の曲率中心より後壁の弧状表面に近い。別の実施形態では、第１および第２の曲率中心ならびに後壁上の点は、１つのセグメントの第１の端部と１つのセグメントの第２の端部との間に延在する第２の線に垂直に配向される第１の線に沿って、共線形である。

第２の曲率中心は、約０．０１インチ〜約０．１インチの距離、または約０．０２インチ〜約０．０４インチの距離、または約０．０３インチの距離において、第１の曲率中心からオフセットされてもよい。

本発明による連結器の特定の例示的実施形態では、第１のおよび第２のセグメントのみ、端間が継合され、中心軸を囲繞する。本実施例では、連結器はさらに、第１のセグメントと第２のセグメントとの間に位置付けられる、リングガスケットを備える。リングガスケットは、第１および第２のセグメントをセグメント間にパイプ要素を挿入するために十分な離間関係に支持し、楕円に歪曲される、または実質的に歪曲されず、円形形状を呈する形状を有してもよい。リングガスケットの歪曲の程度は、第１および第２の曲率中心のオフセットによって決定される。

本発明による、端間関係において、パイプ要素を継合するための連結器の別の例示的実施形態は、中心軸を囲繞し、パイプ要素を受容するための中心空間を画定する、端間が継合された複数のセグメントを備える。本例示的実施形態では、セグメントのうちの少なくとも１つは、１つのセグメントの両側に離間関係に位置付けられる、一対の突起を備える。突起は、中心軸に向かって延在する。突起のそれぞれの少なくとも一部は、パイプ要素の個別の１つと係合可能である。突起のうちの少なくとも１つは、中心軸に対向する、弧状表面を有する。後壁は、突起間に延在する。後壁は、中心軸に対向する弧状表面を有する。中心軸から延在する半径方向に突出する線に沿って測定される、後壁の弧状表面と少なくとも１つの突起の弧状表面との間の距離は、少なくとも１つのセグメントの端間の中間の第１の点では、第１の値であって、少なくとも１つのセグメントの端部のうちの少なくとも一方に近接する第２の点では、第２の値である。第１の値は、第２の値未満である。リングガスケットは、セグメントによって画定される中心空間内に位置付けられる。リングガスケットは、セグメントの後壁の弧状表面の長さの和を上回る長さを有する、外周を有する。リングガスケットは、該セグメントのうちの少なくとも２つを離間関係に支持する。

後壁の弧状表面と少なくとも１つの突起の弧状表面との間の距離は、少なくとも１つのセグメントの端間の中間の第１の点において、最小であって、第２の点において、最大であってもよい。第２の点は、少なくとも１つのセグメントの端部の少なくとも一方に位置付けられてもよい。少なくとも１つのセグメントの端部の他方に位置付けられる第３の点では、後壁の弧状表面と少なくとも１つの突起の弧状表面との間の距離は、第２の値とほぼ等しい第３の値であってもよい。

特定の例示的実施形態では、後壁の弧状表面は、湾曲表面を有する、第１の部分と、湾曲表面を有する、第２の部分とを備える。第２の部分は、少なくとも１つのセグメントの端部の少なくとも一方に近接して位置付けられる。第２の部分上の任意の点は、該第１の部分上の任意の点より該中心軸から遠い。後壁の弧状表面はさらに、湾曲表面を有する、第３の部分を備えてもよい。第３の部分は、少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる。第３の部分上の任意の点は、該第１の部分上の任意の点より該中心軸から遠い。

後壁の弧状表面の第２の部分は、角度約５°〜約８０°または約５°〜約４５°に内在してもよい。後壁の弧状表面の第３の部分は、角度約５°〜約８０°または約５°〜約４５°に内在してもよい。

本発明による連結器の別の例示的実施形態では、後壁の弧状表面は、第１の曲率半径を有する、第１の部分と、無限曲率半径を有する、第２の部分とを備える。第２の部分は、少なくとも１つのセグメントの端部の少なくとも一方に近接して位置付けられる。第２の部分上の任意の点は、第１の部分上の任意の点より中心軸から遠い。後壁の弧状表面はさらに、無限曲率半径を有する、第３の部分を備えてもよい。第３の部分上の任意の点は、第１の部分上の任意の点より中心軸から遠い。第３の部分は、少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる。後壁の弧状表面の第２の部分は、角度約５°〜約４５°または約５°〜約３０°に内在してもよい。後壁の弧状表面の第３の部分は、角度約５°〜約４５°または約５°〜約３０°に内在してもよい。別の例示的実施形態では、後壁の弧状表面はさらに、後壁の弧状表面の複数の第２の部分を備えてもよく、第２の部分はそれぞれ、無限曲率半径を有する。加えて、後壁の弧状表面はさらに、複数の後壁の弧状表面の第３の部分を備えてもよく、それぞれ、無限曲率半径を有する。後壁の弧状表面の第３の部分は、少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる。後壁の弧状表面の複数の第２の部分は、角度約５°〜約８０°または約５°〜約３０°に内在してもよい。複数の後壁の弧状表面の第３の部分は、角度約５°〜約８０°または約５°〜約３０°に内在してもよい。

一例示的実施形態では、本発明による連結器は、中心軸を囲繞する、端間が継合された第１のおよび第２のセグメントのみを備えてもよい。連結器はさらに、第１のセグメントと第２のセグメントとの間に位置付けられる、リングガスケットを備えてもよい。リングガスケットは、第１および第２のセグメントをセグメント間にパイプ要素を挿入するために十分な離間関係に支持する。リングガスケットは、楕円形状を有してもよく、またはリングガスケットは、円形形状を有してもよい。

図１は、本発明による、例示的機械的パイプ連結器の立面図である。 図２は、本発明による、例示的機械的パイプ連結器の立面図である。 図３は、本発明による、例示的機械的パイプ連結器のセグメントの横断面図である。 図４は、図３の線４−４に沿った、例示的機械的パイプ連結器のセグメントの横断面図である。 図５は、本発明による、例示的機械的パイプ連結器のセグメントの横断面図である。 図６は、本発明による、例示的機械的パイプ連結器のセグメントの横断面図である。 図７は、拡大スケールに基づく、例示的セグメントの部分的横断面図を示す。

（詳細な説明）
図２は、本発明による、連結器１０の例示的実施形態を示す。連結器１０は、中心軸１６を囲繞し、中心空間１８を画定する、端間で相互に継合される、セグメント１２および１４を備える。中心空間１８は、端間関係において継合される、パイプ要素を受容し、パイプ要素の縦軸は、実質的に、中心軸１６と整合される。セグメント１２および１４はそれぞれ、接続部材２０および２２を各端部に有する。本実施例では、接続部材は、セグメントから突出し、ネジ山付き締結具２６を受容する、つまみ２４を備える。締結具２６は、パイプ要素に係合し、継目を形成するように、セグメント１２および１４を相互および中心軸１６に向かって引っ張るように、調節可能に緊締可能である。セグメント１２および１４は、工場において、連結器を分解せずに、中心空間１８内へのパイプ要素の挿入を可能にするために十分な離間関係において、事前に組立てられる。

図４における断面に示されるように、各セグメント（セグメント１２が示される）は、セグメントの両側に離間関係に位置付けられる、一対の突起２８および３０を有する。突起は、中心軸１６に向かって延在し、各突起の少なくとも一部は、個別のパイプ要素と係合可能であって、機械的係合を提供し、パイプ要素を端間関係において保持する。突起２８および３０は、例えば、平坦表面、円周方向溝を有する表面、または隆起肩部を有する表面、または肩部および押縁であり得る、パイプ要素の外側表面に係合する。突起は、接続部材２０および２２に隣接して位置付けられる、１つ以上の切り欠き３１（図２参照）を有し、中心空間１８内へのパイプ要素の挿入を促進してもよい。図３および４に示されるように、各突起は、中心軸１６に対向する、弧状表面３２を有する。各突起の弧状表面３２は、弧状表面の曲率中心３５から測定される、曲率半径３４を有する。

セグメント１２および１４はまた、突起２８および３０が延在する、側壁３６および３８を有する。側壁３６および３８は、後壁４０に取着され、ともに、側壁および後壁は、凹部４２を画定する。凹部４２は、セグメント１２と１４（図２参照）との間に位置付けられる、リングガスケット４３（図４）を受容し、液密シールを保証する。本例示的連結器では、組立てられると、セグメント１２および１４を離間関係に支持する、リングガスケットである。後壁４０は、突起２８と３０との間に延在し、図３および４に示されるように、中心軸１６に対向する、弧状表面４４を有する。後壁の弧状表面４４は、後壁弧状表面の曲率中心４８から測定される、曲率半径４６を有する。連結器１０の中心軸１６に垂直に配向される平面５０から見て、またはそこで測定されると、突起２８および３０上の弧状表面３２の曲率中心３５は、後壁４０の弧状表面４４の曲率中心４８と一致しない。図３に示される実施例では、曲率中心３５は、線分５４によって示されるように、曲率中心３５および４８と共線形である、後壁の弧状表面４８上の点５２まで測定されるとき、後壁の弧状表面４４の曲率中心４８より後壁の弧状表面４０に近い。図３にさらに示されるように、後壁弧状表面４４上の曲率中心３５および４８ならびに点５２は、セグメント１２および１４（セグメント１２のみ示される）の端部５６と５８との間に延在する第２の線５５に垂直に配向される、線５４に沿って共線形である。

曲率中心３５と曲率中心４８との間のオフセット距離６０は、可変深度の偏心形状のガスケット凹部４２をもたらし、後壁の弧状表面４４は、セグメント１２の中央からいずれかの端部５６または５８まで、後壁に沿って進むにつれて、真円形からさらに外向きに延在する。突起の弧状表面３２から後壁の弧状表面４４まで測定される、凹部４２の深度６２が、セグメントの中央において、値「ｈ」である場合、セグメント１２のいずれかの端部５６、５８における深度６２ａは、約「ｈ」（６２）＋オフセット距離６０である。深度６２は、中心軸１６から延在する半径方向に突出する線に沿って測定される、突起３０の弧状表面３２と後壁４０の弧状表面４４との間の距離として画定されてもよい。本例示的実施形態では、本距離である、深度６２は、セグメント１２の端部５６と５８との間のある点における値ｈおよびセグメントの各端における点でのより大きな値ｈ＋オフセットから変動する。セグメントの端部に位置する、本増加した深度は、セグメントの端部におけるガスケットのためのより多くの外向き半径方向空間を提供し、ガスケット４３およびガスケット凹部４２の幾何学形状のため、通常、ガスケットに接触し、図１に示されるように、円形から歪曲させるであろう。しかしながら、ガスケット凹部４２は、その偏心度ｈ＋オフセット距離が、セグメント１２および１４の端部５６および５８において最大（および、端間の中間での最小「ｈ」）となる、偏心であるため、後壁４０の弧状表面４４とリングガスケット４３の外側表面６４との間の接触は、制御され、それによって、連結器１０が、パイプ要素が連結器を分解せずに、中心空間１８内に挿入され得るように、リングガスケット４３の外側表面６４上で離間関係に支持される、セグメント１２および１４とともに工場で組立てられるとき、円形からのリングガスケットの歪曲の程度を制御することができる。非変形リングガスケット４３の外側表面６４の円周は、リングガスケット外側表面６４が接合する、セグメント１２および１４上の弧状表面４４の円周の和を上回るため、セグメント１２および１４を離間関係に支持することが可能である。リングガスケット４３の歪曲の程度は、図２に示される円形形状を提供する、実質的無歪曲から、図１におけるリングガスケット２３に対して示される楕円形状まで及び得る。オフセット距離６０が、増加するにつれて、リングガスケットの楕円の程度は、減少する。リングガスケットの歪曲の実質的に全てを排除することが可能であるが、実践的設計に対して、時として、制御された歪曲の程度を提供することが有利である。利点は、歪曲の程度が、リングガスケットの挟着が回避される一方、リングガスケットが、パイプ端の一方を把持し、中心空間内に挿入されると、それをパイプ要素上に保持するような十分な偏心度を維持するようなものであるときに得られる。これは、技術者が、第２のパイプ要素を連結器と係合するように操作しながら、連結器および第１のパイプ要素をともに保持する必要がないため、パイプ継目の便宜的組立を可能にする。約０．０１インチ〜約０．１インチのオフセット距離６０は、公称外径１０インチ以下を有するパイプ要素に好適な連結器に実践的であることが分かっている。オフセット距離はさらに、約０．０２インチ〜約０．０４インチに及んでもよく、オフセット距離約０．０３インチは、連結器およびパイプ要素のいつかの組み合わせに有利である。

図５および６は、個別のセグメント６６および６８を図示し、中心軸１６から延在する半径方向に突出する線７０に沿って測定される、突起３０の弧状表面３２と後壁４０の弧状表面４４との間の距離６２は、端部の一方に近接する点７４よりセグメント６６および６８の端部５６と５８との間の中間の点７２において短い。

図５に示されるセグメント６６に対して、後壁４０の弧状表面４４は、第１の曲率半径７８を有する第１の表面部分７６と、第２の曲率半径８２を有する、セグメント６６の端部５６に近接して位置付けられる、第２の表面部分８０とを備える。第２の表面部分８０上の任意の点は、第１の部分７８上の任意の点より中心軸１６から遠い。したがって、突起３０の弧状表面３２と後壁４０の弧状表面４４との間の距離６２は、第２の表面部分８０によって内在される角度８６にわたってより第１の表面部分７６によって内在される角度８４にわたって短い。第２の表面部分８０は、約５°〜約８０°の角度８６に内在してもよい。内在角度約５°〜約４５°もまた、実践的である。

本実施例では、弧状表面４４はさらに、セグメント６６の反対端５８に位置する、第３の表面部分８８を備える。第３の表面部分８８は、曲率半径９０を有する。（第２の表面部分８０および第３の表面部分８８の個別の曲率半径８２および９０は、相互に等しくてもよい。）第３の表面部分８８上の任意の点は、第１の部分７８上の任意の点より中心軸１６から遠い。したがって、突起３０の弧状表面３２と後壁４０の弧状表面４４との間の距離６２は、第３の表面部分８８によって内在される角度９２より第１の表面部分７６によって内在される角度８４にわたって短い。第３の表面部分８８は、約５°〜約８０°の角度９２に内在してもよい。内在角度約５°〜約４５°もまた、実践的である。

曲率半径間の距離６２および差異は、明確にするために、誇張されていることに留意されたい。弧状表面３２と４４との間の幾何学的関係は、１つのセグメント６６上の１つの突起３０に関して説明されるが、連結器を構成する各セグメントは、図４に示されるように、セグメントの両側に２つのそのような突起を有してもよく、両突起上の弧状表面と後壁の弧状表面との間の幾何学的関係は、同一であってもよいことを理解されたい。

図６に示される、セグメント６８に対して、後壁４０の弧状表面４４は、第１の曲率半径９６を有する、第１の表面部分９４と、セグメント６６の端部５６に近接して位置付けられる、第２の表面部分９８とを備える。第２の表面部分９８は、無限曲率半径を有し、第２の表面部分は、平坦面１００であることを意味する。面１００は、突起３０の弧状表面３２と後壁４０の弧状表面４４との間の距離６２が、面１００である、第２の表面部分９８によって内在される角度１０４にわたってより第１の表面部分９４によって内在される角度１０２にわたって短くなるように配列される。第２の表面部分９８は、約５°〜約４５°の角度１０４に内在してもよい。内在角度約５°〜約３０°もまた、実践的である。

本実施例では、弧状表面４４はさらに、セグメント６８の反対端５８に位置する、第３の表面部分１０６を備える。本実施例では、第３の表面部分１０６はまた、無限曲率半径を有し、それによって、面１０８を形成する。面１０８は、突起３０の弧状表面３２と後壁４０の弧状表面４４との間の距離６２が、第３の表面部分１０６によって内在される角度１１０にわたってより第１の表面部分９４によって内在される角度１０２にわたって短くなるように配列される。第３の表面部分８８は、約５°〜約４５°の角度１１０に内在してもよい。内在角度約５°〜約３０°もまた、実践的である。セグメント６８の第２および第３の表面部分９８および１０６はそれぞれ、単一面１００および１０８から形成されるように示されるが、セグメント６８の各端部に近接して複数の面を形成することが有利である。本多面構造の実施例は、図７に拡大スケールで示されており、セグメント６８の表面４４は、複数の第２の表面部分９８ａ、９８ｂ、９８ｃから成り、それぞれ、無限曲率半径を有し、個別の面１００ａ、１００ｂ、１００ｃを形成する。複数の表面部分９８ａ、９８ｂ、９８ｃは、約５°〜約８０°の角度１１２に内在してもよい。内在角度約５°〜約３０°もまた、実践的である。

距離６２は、明確にするために、誇張されていることに留意されたい。弧状表面３２と４４との間の幾何学的関係は、１つのセグメント６８上の１つの突起３０に関して説明されるが、連結器を構成する各セグメントは、図４に示されるように、セグメントの両側に２つのそのような突起を有してもよく、両突起上の弧状表面と後壁の弧状表面との間の幾何学的関係は、同一であってもよいことが理解される。

リングガスケットの歪曲の程度が制御されることを可能にする、可変深度のガスケット凹部は、深度が一定の凹部を有する、先行技術の連結器セグメントに勝るいくつかの利点を提供する。連結器が、工場で組立てられるとき、ガスケットは、楕円と円形との間の制御された形状を有し得る。リングガスケットが低歪曲を有する、構成を選択することは、パイプ要素が、中心空間内に挿入されるとき、ガスケット内のパイプ停止部により均一に係合し、それによって、連結器内におけるパイプ要素の適切な着座を助長することを意味する。さらに、低歪曲を伴うリングガスケットに対して、ガスケットが連結器セグメントの端間に挟着する可能性が少ない。しかしながら、リングガスケットの形状のある合理的程度の歪曲を含むことは、組立の間、パイプ要素を把持し、その上に保持することを可能にし、技術者にとって有利である。

前述および本明細書に請求される、可変深度のガスケット凹部は、剛性および可撓性連結器の両方に適用可能である。剛性連結器は、有利には、円周方向に溝付きパイプ要素と併用される。剛性連結器のセグメントは、相互に対して反対角配向を有する、接合表面を有する。そのようなセグメントをともに継合する締結具が、緊締されると、１つのセグメント上の界面表面は、噛合セグメント上のその対応表面に接触し、セグメントは、相互に対して反対方向に、垂直軸を中心として回転するように押勢される。これは、突起をパイプ要素内の円周方向溝の側壁に係合させ、継目に印加される、外部屈曲力およびトルクに対する有意な抵抗を提供するように、それらを定位置に係止し、それによって、パイプ要素の相対的偏向を制限する。剛性連結器の実施例は、本明細書では、図１、２、５、および６に示される。剛性連結器は、米国特許第４，６１１，８３９号および米国特許第４，６３９，０２０号に開示されており、両特許は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

可撓性連結器では、セグメント間の接合表面は、角度付けられず、相互に係合すると、セグメントのいかなる相対的回転も生じさせない。したがって、突起は、より可撓性継目をもたらす、セグメントの捻転作用のため、円周方向溝の側壁に係合せず、屈曲、捻転するようなかつ軸方向に屈曲する際のパイプ要素の相対的偏向は、同一の印加された負荷に対して、剛性継目（前述の）より大きくなる。図３は、例示的可撓性連結器を示す。

前述および本明細書に請求される、可変深度のガスケット凹部はまた、異なる公称サイズのパイプ要素が、端間関係において連結されることを可能にする、アダプタ連結器にも適用可能である。アダプタ連結器では、各セグメントは、異なるサイズパイプ要素に嵌合および係合するように合致される、異なる曲率半径の突起を有する。溝付きパイプ要素に連結するために使用される、アダプタ連結器の実施例は、米国特許第３，６８０，８９４号および米国特許第４，８９６，９０２号に開示されており、両特許は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

本発明によるパイプ連結器は、非変形連結器が、取付が容易な連結器として使用されることを可能にし、パイプ継目をもたらすときに、連結器を変形させるために費やされる有意なエネルギーが存在しないため、取付のためのエネルギーをほとんど要求しない。これによって、ハンドツールを用いて、継目を手動で形成するとき、ほとんど疲労せず、かつコードレス電動ツールが使用されるとき、バッテリ交換が少なくなる。

Claims (78)

1. 端間関係において、パイプ要素を継合するための連結器であって、
   中心軸を囲繞し、前記パイプ要素を受容するための中心空間を画定する、端間が継合された複数のセグメントであって、前記セグメントのうちの少なくとも１つは、
   前記１つのセグメントの両側に離間関係に位置付けられ、前記中心軸に向かって延在する、一対の突起であって、前記突起のそれぞれの少なくとも一部は、前記パイプ要素の個別の１つと係合可能であり、前記突起のうちの少なくとも１つは、前記中心軸に対向する弧状表面を有する、突起と、
   前記突起間に延在する後壁であって、前記後壁は、前記中心軸に対向する弧状表面を有し、前記中心軸から延在する半径方向に突出する線に沿って測定される、前記後壁の前記弧状表面と前記少なくとも１つの突起の前記弧状表面との間の距離は、前記少なくとも１つのセグメントの前記端間の中間の第１の点では、第１の値であり、前記少なくとも１つのセグメントの端部のうちの少なくとも一方に近接する第２の点では、第２の値であり、前記第１の値は、前記第２の値未満である、後壁と、
   前記中心空間内に位置付けられるリングガスケットであって、前記リングガスケットは、前記セグメントの前記後壁の前記弧状表面の長さの和を上回る長さを有する、外周を有し、前記リングガスケットは、前記セグメントのうちの少なくとも２つを離間関係に支持する、リングガスケットと
   を備える、セグメント
   を備える、連結器。
2. 前記距離は、前記少なくとも１つのセグメントの前記端間の中間の前記第１の点において最小である、請求項１に記載の連結器。
3. 前記距離は、前記第２の点において最大となり、前記第２の点は、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも一方の端部に位置付けられる、請求項２に記載の連結器。
4. 前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に位置付けられる第３の点における、前記後壁の前記弧状表面と前記少なくとも１つの突起の前記弧状表面との間の距離は、前記第２の値とほぼ等しい第３の値である、請求項３に記載の連結器。
5. 前記後壁の前記弧状表面は、湾曲表面を有する、第１の部分と、湾曲表面を有する、第２の部分とを備え、前記第２の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも一方の端部に近接して位置付けられ、前記第２の部分上の任意の点は、前記第１の部分上の任意の点より前記中心軸から遠い、請求項１に記載の連結器。
6. 前記後壁の前記弧状表面はさらに、湾曲表面を有する、第３の部分を備え、前記第３の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられ、前記第３の部分上の任意の点は、前記第１の部分上における任意の点より前記中心軸から遠い、請求項５に記載の連結器。
7. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項５に記載の連結器。
8. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項５に記載の連結器。
9. 前記後壁の前記弧状表面の前記第３の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項６に記載の連結器。
10. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項６に記載の連結器。
11. 前記後壁の前記弧状表面は、第１の曲率半径を有する、第１の部分と、無限曲率半径を有する、第２の部分とを備え、前記第２の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも一方の端部に近接して位置付けられ、前記第２の部分上の任意の点は、前記第１の部分上の任意の点より前記中心軸から遠い、請求項１に記載の連結器。
12. 前記後壁の前記弧状表面はさらに、無限曲率半径を有する、第３の部分を備え、前記第３の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる、請求項１１に記載の連結器。
13. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項１１に記載の連結器。
14. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項１１に記載の連結器。
15. 前記後壁の前記弧状表面の前記第３の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項１２に記載の連結器。
16. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項１２に記載の連結器。
17. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第２の部分をさらに備え、前記第２の部分はそれぞれ、無限曲率半径を有する、請求項１１に記載の連結器。
18. 前記後壁の前記弧状表面はさらに、それぞれ、無限曲率半径を有する、複数の第３の部分を備え、前記後壁の前記弧状表面の前記第３の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる、請求項１７に記載の連結器。
19. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第２の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項１７に記載の連結器。
20. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項１７に記載の連結器。
21. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第３の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項１８に記載の連結器。
22. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第３の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項１８に記載の連結器。
23. 前記中心軸を囲繞する、前記端間が継合された第１および第２のセグメントのみを備える、請求項１に記載の連結器。
24. 前記リングガスケットは、楕円形状を有する、請求項２３に記載の連結器。
25. 前記リングガスケットは、円形形状を有する、請求項２３に記載の連結器。
26. 前記少なくとも１つの突起の前記弧状表面は、第１の曲率中心から測定される、第１の曲率半径を有し、
    前記後壁の前記弧状表面は、第２の曲率中心から測定される、第２の曲率半径を有し、前記第２の曲率中心は、前記中心軸に垂直な平面において測定される、前記第１の曲率中心と一致しない、
    請求項１に記載の連結器。
27. 前記第１の曲率中心は、前記第１および第２の曲率中心と共線形である、前記後壁の前記弧状表面上のある点まで測定されるとき、前記第２の曲率中心より前記後壁の前記弧状表面に近い、請求項２６に記載の連結器。
28. 前記第１および第２の曲率中心および前記後壁上の前記点は、前記１つのセグメントの第１の端部と前記１つのセグメントの第２の端部との間に延在する第２の線に垂直に配向される第１の線に沿って、共線形である、請求項２７に記載の連結器。
29. 前記第２の曲率中心は、約０．０１インチ〜約０．１インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項２８に記載の連結器。
30. 前記第２の曲率中心は、約０．０２インチ〜約０．０４インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項２８に記載の連結器。
31. 前記第２の曲率中心は、約０．０３インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項２８に記載の連結器。
32. 前記中心軸を囲繞する、前記端間が継合された第１および第２のセグメントのみを備える、請求項２８に記載の連結器。
33. 前記リングガスケットは、楕円形状を有する、請求項３２に記載の連結器。
34. 前記リングガスケットは、円形形状を有する、請求項３２に記載の連結器。
35. 端間関係において、パイプ要素を継合するための連結器であって、
    中心軸を囲繞し、前記パイプ要素を受容するための中心空間を画定する、端間が継合された複数のセグメントであって、前記セグメントのうちの少なくとも１つは、
    前記１つのセグメントの両側に離間関係において位置付けられ、前記中心軸に向かって延在する、一対の突起であって、前記突起のそれぞれの少なくとも一部は、前記パイプ要素の個別の１つと係合可能であり、前記突起はそれぞれ、前記中心軸に対向する弧状表面を有し、前記弧状表面は、第１の曲率中心から測定される第１の曲率半径を有する、突起と、
    前記突起間に延在する後壁であって、前記後壁は、前記中心軸に対向する弧状表面を有し、前記後壁の前記弧状表面は、第２の曲率中心から測定される、第２の曲率半径を有し、前記第２の曲率中心は、前記中心軸に垂直な平面において測定される、前記第１の曲率中心と一致しない、後壁と
    を備える、セグメント
    を備える、連結器。
36. 前記第１の曲率中心は、前記第１および第２の曲率中心と共線形である、前記後壁の前記弧状表面上のある点まで測定されるとき、前記第２の曲率中心より前記後壁の前記弧状表面に近い、請求項３５に記載の連結器。
37. 前記第１および第２の曲率中心および前記後壁上の前記点は、前記１つのセグメントの第１の端部と前記１つのセグメントの第２の端部との間に延在する第２の線に垂直に配向される第１の線に沿って、共線形である、請求項３６に記載の連結器。
38. 前記第２の曲率中心は、約０．０１インチ〜約０．１インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項３７に記載の連結器。
39. 前記第２の曲率中心は、約０．０２インチ〜約０．０４インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項３７に記載の連結器。
40. 前記第２の曲率中心は、約０．０３インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項３７に記載の連結器。
41. 前記中心軸を囲繞する、前記端間が継合された第１および第２のセグメントのみを備え、前記連結器はさらに、前記第１のセグメントと第２のセグメントとの間に位置付けられる、リングガスケットを備え、前記リングガスケットは、前記第１および第２のセグメントの前記後壁の前記弧状表面の長さの和を上回る長さを有する、外周を有し、前記リングガスケットは、前記第１および第２のセグメントを離間関係に支持する、請求項３７に記載の連結器。
42. 前記リングガスケットは、楕円形状を有する、請求項４１に記載の連結器。
43. 前記リングガスケットは、円形形状を有する、請求項４１に記載の連結器。
44. 端間関係において、パイプ要素を継合するための連結器であって、
    中心軸を囲繞し、前記パイプ要素を受容するための中心空間を画定する、端間が継合された第１および第２のセグメントであって、前記セグメントのそれぞれ１つは、
    第１および第２の突起であって、それぞれ、前記セグメントの両側に離間関係に位置付けられ、前記中心軸に向かって延在し、前記突起のそれぞれの少なくとも一部は、前記パイプ要素の個別の１つに係合可能であり、各前記突起は、前記中心軸に対向する弧状表面を有し、各前記弧状表面は、第１の曲率中心から測定される、第１の曲率半径を有する、突起と、
    前記第１の突起と第２の突起との間に延在する、後壁であって、前記後壁は、前記中心軸に対向する弧状表面を有し、前記後壁の前記弧状表面は、第２の曲率中心から測定される、第２の曲率半径を有し、前記第２の曲率中心は、前記中心軸に垂直な平面において測定される、前記第１の曲率中心と一致しない、後壁と
    を備える、セグメント
    を備える、連結器。
45. 前記平面において測定される、前記セグメントのそれぞれ上の前記突起のそれぞれに対して、前記第１の曲率中心は、前記第１および第２の曲率中心と共線形である、前記後壁の前記弧状表面上のある点まで測定されるとき、前記第２の曲率中心より前記後壁の前記弧状表面に近い、請求項４４に記載の連結器。
46. 前記第１のセグメントに対して、およびその上の前記突起のそれぞれに対して、前記第１および第２の曲率中心および前記後壁上の前記点は、前記第１のセグメントの第１の端部と前記第１のセグメントの第２の端部との間に延在する、第２の線に垂直に配向される第１の線に沿って共線形である、請求項４５に記載の連結器。
47. 前記第２のセグメントに対して、およびその上の前記突起のそれぞれに対して、前記第１および第２の曲率中心および前記後壁上の前記点は、前記第２のセグメントの第１の端部と前記第２のセグメントの第２の端部との間に延在する第２の線に垂直に配向される第１の線に沿って、共線形である、請求項４６に記載の連結器。
48. 前記セグメントのそれぞれ上の前記突起のそれぞれに対して、前記第２の曲率中心は、約０．０１インチ〜約０．１インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項４７に記載の連結器。
49. 前記セグメントのそれぞれ上の前記突起のそれぞれに対して、前記第２の曲率中心は、前記第２の曲率中心は、約０．０２インチ〜約０．０４インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項４７に記載の連結器。
50. 前記セグメントのそれぞれ上の前記突起のそれぞれに対して、前記第２の曲率中心は、約０．０３インチの距離において、前記第１の曲率中心からオフセットされる、請求項４７に記載の連結器。
51. 前記第１のセグメントと第２のセグメントとの間に位置付けられる、リングガスケットをさらに備え、前記リングガスケットは、前記パイプ要素を前記セグメント間に挿入するために十分な離間関係に前記第１および第２のセグメントを支持する、請求項４７に記載の連結器。
52. 前記リングガスケットは、楕円形状を有する、請求項５１に記載の連結器。
53. 前記リングガスケットは、円形形状を有する、請求項５１に記載の連結器。
54. 端間関係において、パイプ要素を継合するための連結器であって、
    中心軸を囲繞し、前記パイプ要素を受容するための中心空間を画定する、端間が継合された第１および第２のセグメントであって、前記セグメントのそれぞれ１つは、
    第１および第２の突起であって、それぞれ、前記セグメントの両側に離間関係に位置付けられ、前記中心軸に向かって延在し、前記突起のそれぞれの少なくとも一部は、前記パイプ要素の個別の１つと係合可能であり、前記突起はそれぞれ、前記中心軸に対向する弧状表面を有する、突起と、
    前記第１の突起と第２の突起との間に延在する、後壁であって、前記後壁は、前記中心軸に対向する弧状表面を有し、前記中心軸から延在する半径方向に突出する線に沿って測定される、前記後壁の前記弧状表面と前記突起の前記弧状表面との間の距離は、前記セグメントの前記端間の中間の点では、第１の値であり、前記セグメントのそれぞれの一端に近接する点では、第２の値であり、前記セグメントのそれぞれの反対端に近接する点では、第３の値であり、前記第１の値は、前記第２の値および前記第３の値未満である、後壁と、
    前記中心空間内に位置付けられるリングガスケットであって、前記リングガスケットは、前記第１および第２のセグメントの前記後壁の前記弧状表面の長さの和を上回る長さを有する、外周を有し、前記リングガスケットは、前記第１および第２のセグメントを離間関係に支持する、リングガスケットと
    を備える、セグメント
    を備える、連結器。
55. 前記距離は、前記少なくとも１つのセグメントの前記端間の中間の前記第１の点において最小である、請求項５４に記載の連結器。
56. 前記距離は、前記第２の点において最大となり、前記第２の点は、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも一方の端部に位置付けられる、請求項５５に記載の連結器。
57. 前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に位置付けられる第３の点における、前記後壁の前記弧状表面と前記少なくとも１つの突起の前記弧状表面との間の距離は、前記第２の値とほぼ等しい第３の値である、請求項５６に記載の連結器。
58. 前記後壁の前記弧状表面は、湾曲表面を有する、第１の部分と、湾曲表面を有する、第２の部分とを備え、前記第２の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも一方の端部に近接して位置付けられ、前記第２の部分上の任意の点は、前記第１の部分上の任意の点より前記中心軸から遠い、請求項５４に記載の連結器。
59. 前記後壁の前記弧状表面はさらに、湾曲表面を有する、第３の部分を備え、前記第３の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられ、前記第３の部分上の任意の点は、前記第１の部分上における任意の点より前記中心軸から遠い、請求項５８に記載の連結器。
60. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項５８に記載の連結器。
61. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項５８に記載の連結器。
62. 前記後壁の前記弧状表面の前記第３の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項５９に記載の連結器。
63. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項５９に記載の連結器。
64. 前記後壁の前記弧状表面は、第１の曲率半径を有する、第１の部分と、無限曲率半径を有する、第２の部分とを備え、前記第２の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも一方の端部に近接して位置付けられ、前記第２の部分上の任意の点は、前記第１の部分上の任意の点より前記中心軸から遠い、請求項５４に記載の連結器。
65. 前記後壁の前記弧状表面はさらに、無限曲率半径を有する、第３の部分を備え、前記第３の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる、請求項６４に記載の連結器。
66. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項６４に記載の連結器。
67. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項６４に記載の連結器。
68. 前記後壁の前記弧状表面の前記第３の部分は、角度約５°〜約４５°に内在する、請求項６５に記載の連結器。
69. 前記後壁の前記弧状表面の前記第２の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項６５に記載の連結器。
70. 前記後壁の前記弧状表面の複数の第２の部分をさらに備え、前記第２の部分はそれぞれ、無限曲率半径を有する、請求項６４に記載の連結器。
71. 前記後壁の前記弧状表面はさらに、それぞれ、無限曲率半径を有する、複数の第３の部分を備え、前記後壁の前記弧状表面の前記第３の部分は、前記少なくとも１つのセグメントの端部の他方に近接して位置付けられる、請求項７０に記載の連結器。
72. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第２の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項７０に記載の連結器。
73. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第２の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項７０に記載の連結器。
74. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第３の部分は、角度約５°〜約８０°に内在する、請求項７１に記載の連結器。
75. 前記後壁の前記弧状表面の前記複数の第３の部分は、角度約５°〜約３０°に内在する、請求項７１に記載の連結器。
76. 前記中心軸を囲繞する、前記端間が継合された第１および第２のセグメントのみを備える、請求項５４に記載の連結器。
77. 前記リングガスケットは、楕円形状を有する、請求項７６に記載の連結器。
78. 前記リングガスケットは、円形形状を有する、請求項７６に記載の連結器。

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