JP4303829B2 - 自在パイプコネクタ及び所定の直径のパイプの端でシールされた接続を達成するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイプコネクタに関し、特に異なる直径のパイプでシールを形成することができるパイプコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
幅広い範囲のコネクタ及びアダプタが多くの様々なパイプで使用するために知られている。典型的には、各コネクタはパイプの特定の直径に適合される。異なるパイプ直径間の移り変りが要求されるとき、再び目的に応じて設計されたアダプタが典型的に使用される。結果として、大きなパイピングシステムのサービスのために貯えなければならないコネクタ及びアダプタの全ストックはかなり大きくなり、正確な品目をすぐに利用できないことが多い。
【０００３】
従来のコネクタのさらなる欠点はそれらが直線で又は固定された角度で剛い接続を与えることである。パイピングシステムの剛さは沈下又は地震による破損及び漏出に導くかもしれない。
【０００４】
Shire らの米国特許No.３７２７９５１は二つのパイプ端間で回転自由度を与えるコネクタを開示する。しかしながら、円形の横断面のＯ−リングシールは劣ったシーリングを与え、スプリットクランプリングの半径方向スプリット端は不必要に高い局在化した応力を生じる。このため、コネクタは極めて特定された直径のパイプに限定されている。
【０００５】
それゆえ、増大した範囲のパイプ直径に順応可能なパイプコネクタに対する必要性が存在する。かなりの角度フレキシビリティを許容しながら高度のシーリングを達成するパイプコネクタを提供することが特に有利である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は自在パイプコネクタ及び対応するシーリング素子である。
【０００７】
本発明の教示によれば、弾性材料の環状リングを含むパイプコネクタのための自在シーリング素子であって、前記環状リングが
（ａ）内径及び仮想上の中央軸を有する実質的に円筒形の第１内部面を持つ第１外部シーリングリシング；及び
（ｂ）前記円筒形の第１内部面と共軸的に組み合わされる実質的に円筒形のライニング層（前記ライニング層は前記第１内部面の内径より小さい内径を有する実質的に円筒形の第２内部面を与える）、
を含み、前記ライニング層が容易に分離可能なように構成された接続によって前記第１外部シーリングリングに接続されている自在シーリング素子が提供される。
【０００８】
本発明のさらなる特徴によれば、前記第１外部シーリングリングが軸方向の横断面で見たとき凸状外部面を有する。
【０００９】
本発明のさらなる特徴によれば、前記実質的に円筒形の第１内部面及び前記ライニング層の隣接面が少なくとも一つの軸方向において前記第１外部シーリングリングに対する前記ライニング層の動きに対抗するように構成された相補的なインターロッキング特徴を有する。
【００１０】
本発明のさらなる特徴によれば、前記第１外部シーリングリングがシーリング作用の液圧増強を発生するための少なくとも一つの横方向の開口と流体連通状態にある内部環状中空を有する。
【００１１】
本発明の教示によれば、少なくとも一つのパイプ端での接続を形成するための自在パイプコネクタであって、自在パイプコネクタが
（ａ）パイプ端を受けるための開口を有するコネクタ体；
（ｂ）前記開口と機械的係合状態で前記開口の周囲に広がるクランピングリング（前記クランピングリングは第１最大直径と第２最小直径の間で前記クランピングリングを締め付けるための締め付け機構を有し、前記第１及び第２直径は少なくとも長さｄだけ異なる）；及び
（ｃ）パイプ端の周囲のシーリングのための前記クランピングリングの内部面の周囲に配置された環状シーリング素子（前記シーリング素子は第１内部面及び少なくとも一つの厚さ１／２ｄの実質的に円筒形の共軸層で形成され、前記層は容易に分離可能な接続によって前記第１内部面に接続されている）、
を含み、前記層を選択的に除去しかつ前記締め付け機構を締め付けることによって、パイプコネクタは少なくとも２ｄの連続的範囲にわたって変化する直径を有するパイプとシーリング接続を形成する自在パイプコネクタも提供される。
【００１２】
本発明のさらなる特徴によれば、前記クランピングリングが実質的に弓状の形の外側に曲げられたボルトフランジを有するスプリットリングとして形成され、前記締め付け機構が前記ボルトフランジの間で接続されたボルトを含む。
【００１３】
本発明のさらなる特徴によれば、前記締め付け機構が前記ボルトフランジの一つに対して係合される少なくとも一つの弯曲したベースプロファイル部（curved-base profile piece ）をさらに含む。
【００１４】
本発明のさらなる特徴によれば、前記環状シーリング素子が軸方向の横断面で見たとき凸状外部面をさらに含む。
【００１５】
本発明のさらなる特徴によれば、前記複数の実質的に円筒形の共軸層が少なくとも一つの軸方向において前記層の相対的な動きに対抗するように構成された相補的なインターロッキング特徴を有する。
【００１６】
本発明のさらなる特徴によれば、前記環状シーリング素子がシーリング作用の液圧増強を発生するための少なくとも一つの横方向の開口と流体連通状態にある内部環状中空をさらに有する。
【００１７】
本発明の教示によれば、所定の直径のパイプの端でシールされた接続を達成するための方法であって、下記工程を含む方法も提供される：
（ａ）第１内部面及び容易に分離可能な接続によって接続されている少なくとも一つの実質的に円筒形の共軸層を有する環状シーリング素子を含む締め付け可能なパイプコネクタ集成体を与える（前記少なくとも一つの層の最内部はパイプの所定直径より小さい内径を有する）；
（ｂ）前記環状シーリング素子の残っている部分の内部直径がパイプの所定直径をわずかに越えるように前記少なくとも一つの層を幾つかを前記環状シーリング素子から分離する；
（ｃ）パイプの端を前記コネクタ集成体に挿入する；及び
（ｄ）シールされた接続を達成するようにパイプの端の周囲で前記コネクタ集成体を締め付ける。
【００１８】
本発明の教示によれば、少なくとも一つの導管端での接続を形成するための自在コネクタであって、下記のものを含む自在コネクタも提供される：
（ａ）導管端を受けるための開口を有するコネクタ体；
（ｂ）前記開口と機械的係合状態で前記開口の周囲に広がるクランピング素子（前記クランピング素子は第１の完全な開口状態と第２の完全な閉鎖状態の間で前記クランピング素子を締め付けるための締め付け機構を有する）；及び
（ｃ）導管端の周囲のシーリングのための前記クランピング素子の内部面の周囲に配置されたシーリング素子（前記シーリング素子は第１内部面及び容易に分離可能な接続によって前記第１内部面に接続された少なくとも一つのライニング層で形成されている）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は自在パイプコネクタ及び対応するシーリング素子である。
【００２０】
本発明によるシーリングコネクタの原理及び操作は図面及び記載を参照してより良く理解されるだろう。
【００２１】
図を参照すると、図１及び図２は少なくとも一つ（この場合においては二つ）のパイプ端１２及び１４での接続を形成するために本発明の教示に従って構成及び操作される、一般に１０で示される自在パイプコネクタの第１例を示す。
【００２２】
一般的に言うと、パイプコネクタ１０は各パイプ端を受けるための開口１８，２０を有するコネクタ体１６を含む。クランピングリング２２は各開口の周囲で広がり、各開口で機械的に係合する。各クランピングリングは少なくとも長さｄだけ異なる最大直径と最小直径の間でクランピングリングを締め付けるための締め付け機構２４を有する。クランピングリング２２の内部面の周囲に配置されているものは環状シーリング素子２６である。各シーリング素子２６は厚さ１／２ｄの少なくとも一つの実質的に円筒形の共軸層２８で形成される。層２８は適切な数の層２８を除去しかつ締め付け機構２４を締め付けることによって、パイプコネクタ１０が少なくともｄの連続的な範囲にわたって変化する直径を有するパイプでのシーリング接続を形成するように、容易に分離可能な接続によって相互接続される。
【００２３】
シーリング素子２６は幅広い範囲のパイプ直径に迅速かつ有効に適合する単一の取付具で自在パイプコネクタ１０を高度に融通のきくものにすることは明らかであるだろう。さらに、１以上の開口におけるシールの適切な適合によって、コネクタ１０は異なるサイズのパイプ間のアダプタとして作用するように構成されてもよい。この融通性は接続されたパイプのかなりの角度変動に順応する能力と組み合わされて高度に価値ある自在取付具を与える。
【００２４】
ここでは本発明は二つのパイプ端の間でまっすぐな接続で図示されているが、本発明の原理は１以上のパイプ端がシールされることを意図されるいかなる取付具に対しても等しく適用可能である。特に限定されないが、具体例としては、二つのパイプのまっすぐな、角度を付けられた及び弯曲した接続、三方又は四方接続、連続的な第１パイプと一体的に形成された単一パイプ接続、及びあるパイプが他のパイプと異なるゲージを有する上記のいずれかのアダプタ変種が挙げられる。さらに、ある用途では、本発明のシール構造を単一コネクタの異なる枝管のための１以上の別のシール構造と組み合わせることが望ましい。これらの及び他の変形例は本発明の範囲内にあることは明らかに理解されるべきである。
【００２５】
コレクタ１０の特徴をより詳細にすると、シーリング素子２６は実質的に円筒形の内部面３２を有する第１外部シーリングリング３０を含むことが好ましい。好ましくは、外部シーリングリング３０の外部面３３は凸状に弯曲され、典型的には軸方向横断面で見るとほぼ円形である。これはクランピングリング２２の相補的に形作られた内部面とともにシーリング素子２６のスイベルを容易にし、図１の右側に示されたようにパイプアライメントの変化に順応する。同時に、シーリングリング３０自体の又は層２８の実質的に円筒形の内部面は従来技術の円形横断面のＯ−リングで達成可能なものよりずっと高度なパイプ表面に対するシーリングを与える。
【００２６】
層２８は内部面３２内でぴったりと組み合わされた形で共軸的に配置された実質的に円筒形のライニングとして形成される。シーリング素子１０は初めに一つだけから１０以上の多数の層２８で形成されてもよい。典型的には、少なくとも二つの、通常３以上の層２８が与えられる。各層２８は内部面３２の内径より小さい内径を有する実質的に円筒形の第２内部面３４を与えるように構成される。
【００２７】
シーリング素子２６は典型的には各連続対の隣接層の間及び外部シーリングリング３０と隣接層２８の間で位置された接続ストリップ３６の形の接続によって構造的に一つにされる。典型的には、必須ではないが、接続ストリップ３６は各層の間のシーリング素子２６の全体の周囲に延びる環状接続として形成される。接続ストリップ３６は構造的な統一性を与えるように構成されると同時に容易に分離可能である。これは使用した材料に対して適切なデザインによって達成される。典型的には、天然又は合成ゴムの場合には、接続ストリップの厚さを２，３ミリメートル以下に制限することによって与えられる。
【００２８】
シーリング素子２６の全体は典型的には各所定のタイプの用途のシーリング素子のために従来使用されているタイプの弾性材料から作られる。具体的としては、限定されないが、E.P.D.M.，N.B.R.及びS.B.R.として通常知られる材料が挙げられる。
【００２９】
ここで使用される“実質的に円筒形”という文言は問題の表面又は素子の主な形状寸法を記載し、様々な局部的な表面特徴の存在を除外しないことに注意すべきである。実際、好ましい実施では、実質的に円筒形の第１内部面３２及び層２８の隣接面は少なくとも一つの軸方向の外部シーリングリング３０に対する層２８の動きに対抗するように構成された相補的なインターロッキング特徴を有する。ここで示された例では、内部面３２は層２８における対応する段を付けられたくぼみ４０に係合するあごのある突出部３８を有する。各連続層２８は次の層との同様のインターロッキング配置を有することが好ましい。これらのインターロッキング特徴はコネクタ１０内の圧力の影響に対抗する。そうでなければそれはシール構造の統合を妥協する。
【００３０】
最後にシーリング素子２６に関して、外部シーリングリング３０はシーリング素子がわずかに開口してあらゆる状況においてもパイプ面に対して密接に位置されることができるスリット４４と組み合わされた内部環状中空４２を有する。シーリング素子２６の横方向に形成された多数の小さな開口４５はシーリング素子の外側にあるコネクタ１０の内部体積と環状中空４２の間の流体接続を作る。これらの開口はコネクタ内に存在するどのような圧力も環状中空４２に供給されることを確実にし、それによってシーリング素子２６の部分を外側に押しやり、シーリング素子２６とパイプの表面の間のシールの液圧増強を与える。この特徴は本発明の他の特徴によって促進される柔軟度のため特に顕著である。特に、液圧シール増強はパイプ端の角度移動中に極めて効果的なシールを維持するように作用する。その下では純粋に機械的なシーリング構成は一般的に効果的でないだろう。この明細書において“液圧（hydraulic ）”という用語はパイプ内に運ばれるあらゆる流体（それは水である必要はない）の影響に関するものであることに注意すべきである。
【００３１】
クランピングリング２２の特徴に移ると、これは外側に折り返されたボルトフランジ４６及び４８を有するスプリットリングとして形成されることが好ましい。本発明のある好ましい具体例の特別な特徴はフランジ４６及び４８が外側に弯曲した、典型的には実質的に弓状を形を有する。この形はフランジの最も近い部分がリング２２の締め付けの段階にかかわらず常に平行である。締め付け機構２４はフランジ４６と４８の間で接続されたボルト５０を含む。好ましくは少なくともボルト５０の頭はフランジ４６の曲線を完全にするために形成された弯曲したベースプロファイル部５２に対して設置される。ここで示された例では、ナット５４はフランジ４８上の第２の弯曲したベースプロファイル部５２に対して設置される。後者の組み合わせはもし望むなら目的に応じて作られた弯曲したベースユニットによって置換可能であることは明らかである。
【００３２】
コネクタ体１６は必要とされる特別な用途に好適ないずれの従来の形を有してもよい。さらに、本発明のシール構造によって可能とされる角度屈曲の自由からの利益のため、コネクタ体１６はパイプ端の適切な範囲の屈曲運動のためのクリアランスを与えるように選択されるべきである。小さい直径のパイプのためには、平行に並べられたコネクタ体内であってもシーリング素子２６によって生じる固有の間隔によってかなりのクリアランスが与えられてもよい。増大したクリアランスのため、特にコネクタの最大寸法近くのパイプ直径のためには、広くふくらまされた（broad bellied ）コネクタ体が好ましい。これは図示された弯曲した形であってもよく、あるいは所望の他の形をとってもよい。
【００３３】
本発明は所定直径のパイプの端でのシールされた接続を達成するために極めて有効な技術を与えることは明らかであるだろう。最初に、適切なサイズのパイプコネクタ１０はシーリング素子２６の最内層２８がパイプの所定直径より小さい内径を有するように選択される。次いで、適切な数の層２８はシーリング素子２６の残っている部分の内径がパイプの内径をわずかに越えるようにシーリング素子２６から分離される。次いで、パイプの端はコネクタ１０に挿入され、コネクタは締め付けられ、それによってシールされた接続を形成する。
【００３４】
図３及び図４に移ると、これらは本発明の教示に従って構成及び操作される、一般に６０で示される自在パイプコネクタの第２の好ましい例を示す。コネクタ６０は上記のコネクタ１０と一般に同じであり、表示された等価な素子も同じである。コネクタ６０は平らな外部面を有するシーリング素子を使用する点においてコネクタ１０とは異なる。クランピングリングのプロファイルはそれに応じて変更される。この例は角度屈曲性の要求が小さい用途に特に適している。
【００３５】
最後に、本発明の原理は円形横断面パイプで使用するために限定されないことに気づくべきである。他の可能な用途は特に限定されないが、正方形、長方形、半円の横断面を有する導管が挙げられる。各場合において、コネクタ体の開口、クランピング素子、及びシーリング素子はそれに応じて使用した特定の導管でのシーリング接続を受入及び形成するように形作られる。かかる用途の全ての他の特徴は上記技術の類推によって当業者に明らかであるだろう。
【００３６】
上の記載は例として説明することのみを意図されており、多くの他の例は本発明の精神及び範囲内で可能であることは理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】二つのパイプの端を接続するために使用される、本発明の教示に従って構成及び操作されるコネクタの第１例の軸方向の横断面である。
【図２】図１のコネクタの横方向の横断面である。
【図３】二つのパイプの端を接続するために使用される、本発明の教示に従って構成及び操作されるコネクタの第２例の軸方向の横断面である。
【図４】図３のコネクタの横方向の横断面である。

Claims (8)

1. 少なくとも一つのパイプ端（１２，１４）での接続を形成するための自在パイプコネクタ（１０）であって、自在パイプコネクタ（１０）が
   （ａ）パイプ端（１２，１４）を受けるための開口（１８，２０）を有するコネクタ体（１６）；
   （ｂ）前記開口（１８，２０）と機械的係合状態で前記開口の周囲に広がるクランピングリング（２２）（前記クランピングリング（２２）は第１最大直径と第２最小直径の間で前記クランピングリング（２２）を締め付けるための締め付け機構（２４）を含み、前記第１及び第２直径は少なくとも長さｄだけ異なる）；及び
   （ｃ）パイプ端（１２，１４）の周囲のシーリングのための前記クランピングリング（２２）の内部面の周囲に配置された環状シーリング素子（２６）（前記シーリング素子（２６）は第１内部面（３２）及び少なくとも一つの厚さ１／２ｄの実質的に円筒形の共軸層（２８）で形成され、前記層（２８）は容易に分離可能な接続によって前記第１内部面（３２）に接続されている）、
   を含み、前記層（２８）を選択的に除去しかつ前記締め付け機構（２４）を締め付けることによって、パイプコネクタ（１０）は少なくとも２ｄの連続的範囲にわたって変化する直径を有するパイプ（１２，１４）とシーリング接続を形成するように適合されており、前記コネクタ体（１６）は、最大寸法近くの直径についての増大したクリアランスを提供するために外側に弯曲した形を有することを特徴とする自在パイプコネクタ。
2. 前記クランピングリング（２２）が実質的に弓状の形の外側に曲げられたボルトフランジ（４６，４８）を有するスプリットリングとして形成され、前記締め付け機構（２４）が前記ボルトフランジ（４６，４８）の間で接続されたボルト（５０）を含む請求項１記載のパイプコネクタ（１０）。
3. 前記締め付け機構（２４）が前記ボルトフランジ（４６，４８）の一つに対して係合される少なくとも一つの弯曲したベースプロファイル部（５２）をさらに含む請求項２記載のパイプコネクタ（１０）。
4. 前記環状シーリング素子（２６）が軸方向の横断面で見たとき凸状外部面（３３）をさらに有する請求項１記載のパイプコネクタ（１０）。
5. 前記複数の実質的に円筒形の共軸層（２８）が少なくとも一つの軸方向において前記層（２８）の相対的な動きに対抗するように構成された相補的なインターロッキング特徴（３８，４０）を有する請求項１記載のパイプコネクタ（１０）。
6. 前記環状シーリング素子（２６）がシーリング作用の液圧増強を発生するための少なくとも一つの横方向の開口（４５）と流体連通状態にある内部環状中空（４２）をさらに有する請求項１記載のパイプコネクタ（１０）。
7. 前記シーリング素子（２６）が弾性材料の環状リングを含み、前記環状リングが
   （ａ）内径及び仮想上の中央軸を有する実質的に円筒形の第１内部面（３２）を持つ第１外部シーリングリング（３０）；及び
   （ｂ）前記円筒形の第１内部面（３２）と共軸的に組み合わされる実質的に円筒形のライニング層（２８）（前記ライニング層（２８）は前記第１内部面（３２）の内径より小さい内径を有する実質的に円筒形の第２内部面（３４）を与える）、
   を含み、前記ライニング層（２８）が容易に分離可能なように構成された接続によって前記第１外部シーリングリング（３０）に接続されている請求項１記載のパイプコネクタ（１０）。
8. 所定の直径のパイプ（１２，１４）の端でシールされた接続を達成するための方法であって、下記工程を含む方法：
   （ａ）請求項１に記載の締め付け可能な自在パイプコネクタ（１０）を与える；
   （ｂ）前記環状シーリング素子（２６）の残っている部分の内部直径がパイプ（１２，１４）の所定直径をわずかに越えるように前記少なくとも一つの層（２８）の幾つかを前記環状シーリング素子（２６）から分離する；
   （ｃ）パイプ（１２，１４）の端を前記コネクタに挿入する；及び
   （ｄ）シールされた接続を達成するようにパイプ（１２，１４）の端の周囲で前記コネクタを締め付ける。

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