JP5019680B2 - パイプ連結器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、パイプ連結器に関し、更に詳細には、ユニバーサルパイプ連結器、及び高圧又は低圧のいずれかが加わったパイプ又は様々な材料で形成されたパイプと流体密圧力シールを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイプ連結器は当該技術分野で周知であり、一般的には、二つのパイプを端部と端部とを向き合わせた関係で保持するために二つのパイプの端部に取り付けられる部材を含む。一つの種類のパイプ連結器は、パイプの外部と噛み合い係合するための歯を備えた部材を使用する。この場合、これらの歯は互いに向かって引っ張られてパイプを端部と端部とを向き合わせた関係で保持する。別の種類の連結器は、各パイプの端部の近くに環状溝を形成した後、フランジを備えた部材を溝内に配置する必要がある。次いで、フランジ部材を互いに引っ張ってパイプを端部と端部とを向き合わせた関係に置く。一般的にはパイプの端部は、ガスケットでシールされる。これらの種類の従来技術の連結器は、両方とも、パイプの一体性を破る表面破壊作用を使用し、パイプに作用する応力を高めることによってパイプを弱くするか或いはパイプの厚さを減じることにより破損の可能性がある弱い領域をパイプに形成する。本発明の一態様は、改良ユニバーサルパイプ連結器、及びパイプの一体性を損なうことなくパイプを端部と端部とを向き合わせたシーリング関係にする方法を提供する。
【０００３】
パイプの一体性が破られないようにすることは特定のパイプについては重要であるが、連結されたパイプの内部流体圧力及び連結されたパイプの材料の方が重要な場合もある。例えば、特定の場合では、６８９．４７ｋＰａ（１０００ｐｓｉ）を越える内部パイプ圧力に耐える高圧パイプ連結器が必要とされる。更に他の用途では、僅か数ｐｓｉしか加わらないパイプを連結するためのパイプ連結器が必要とされる。本発明は、高圧又は低圧のパイプ圧力並びに中間のパイプ圧力で使用するのに適したユニバーサルパイプ連結器を提供する。本発明の一実施例では、ユニバーサル連結器は、パイプを、必要な連結条件に適したカラーによって保持された状態で、端部と端部とを向き合わせた関係で整合する。例えば、パイプの内部圧力が高い場合には、パイプの外部にしっかりと固定されたカラーを使用できる。パイプの内部圧力が低い場合には、パイプと圧縮的に係合してパイプを摩擦により連結状態に保持するための弾性カラーを使用できる。パイプの圧縮が中間範囲である場合には、連結器が係合するまで通常はパイプ外面と係合しない歯を備えた第３カラーを使用できる。後者の実施例では、ユニバーサルパイプ連結器により、歯を備えたカラーをパイプと噛み合い係合させることによってパイプ連結器が高い内部圧力に変えることができるようにする。かくして、パイプの作動圧力範囲を知ることによって、ユニバーサル連結器を適当なパイプカラーと組み合わせて使用することにより、端部と端部とを向き合わせたシーリング関係を、任意の数の様々な圧力条件について、特別のパイプ連結器を使用する必要なしに提供できる。
【０００４】
パイプの連結で遭遇する別の困難は、異なる材料でできたパイプを互いに連結する必要がある場合が多いということである。例えば、プラスチックＰＶＣパイプ又はポリエチレンパイプは、大抵の場合、金属パイプに連結する必要がある。一般的には異なる材料でできたパイプを連結するには特別の連結器が必要とされる。本発明は、連結されるパイプの各々について適当な保持カラーを選択することによって、異なる材料でできたパイプを使用者が連結できるようにすることにより、異なる材料でできたパイプを連結する上で使用するためのユニバーサルパイプ連結器を提供する。
【０００５】
パイプを端部と端部とを向き合わせた関係で連結することと関連した別の困難は、パイプが不整合になることによって連結部から漏れが生じ易いということである。本実施例では、ユニバーサル連結器は、一つのパイプについて各連結部材に設けられた二つの整合面、及び第２パイプについて同じ連結部材に設けられた二つの異なる整合面を含み、前記整合面の各々は互いに整合し、これによって、二つのパイプ端部を連結器内で固定するとき、これらのパイプが互いに整合する。
【０００６】
かくして、本発明のユニバーサル連結器により、使用者は異なる材料でできたパイプを連結でき、並びに低圧流体、中間圧流体、又は高圧流体を支持するパイプを連結できる。
【０００７】
米国特許第４，６１１，８３９号は、傾斜端面を含むセグメント状パイプ連結部材を示す。
米国特許第４，４６１，４９８号は、溝付きパイプ又はパイプの外面に食い込む部材のいずれかを使用する連結部材を示す。
【０００８】
米国特許第４，８３８，５８２号は、環状シーリング部材を含む可撓性膨張連結器を示す。
米国特許第４，５５２，４３４号は、パイプの外面に溝を備えた、多数のキーを持つパイプ連結器を開示する。
【０００９】
米国特許第５，８１３，７０５号は、パイプの外面に切り込んだ溝を使用するスナップ作用パイプ連結器を開示する。
米国特許第５，５７８，９００号は、パイプの外面に切り込んだ溝を使用するスナップ作用パイプ連結器を開示する。
【００１０】
米国特許第４，４７１，９７９号は、連結部材と係合するために半径方向突出部が形成された薄壁パイプを開示する。
米国特許第４，７０２，４９９号は、パイプに半径方向圧力を加えるヒンジ付きパイプ連結器を開示する。
【００１１】
米国特許第４，８８６，３０４号は、パイプと係合するための溶接部材を備えた連結部材を開示する。
米国特許第５，４７６，２９２号は、パイプの外部を把持するための圧縮部材を持つパイプ連結器を示す。
【００１２】
米国特許第４，５６１，６７８号は、各パイプに設けられた周溝に嵌着するパイプ連結セグメントを示す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
簡単に述べると、本発明は、パイプを端部と端部とを向き合わせて流体密に連結する方法、及びユニバーサルパイプ連結器を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のユニバーサルパイプ連結器は、一実施例では、非破壊的パイプカラーを含み、このカラーは、パイプ端部を整合すると同時に、パイプ端部をパイプ端部周囲に流体密圧力シールを形成する周囲シールと密封関係に引き込むとき、パイプ端部の一体性を維持する。別の実施例では、摩擦カラー、収縮性カラー、又はこれらの両方によって、パイプを端部と端部とを向き合わせた密封関係に維持する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１Ａを参照すると、一部がパイプ１３上に位置決めされており且つ一部がパイプ１４上に位置決めされた二部品ユニバーサル連結器の連結部材に参照番号１０が附してある。パイプ１４は、流体密シーリング構成をなしてパイプ１３に接合される。パイプ１３は、外面１３ａ及び接合端１３ｂを有し、この接合端１３ｂは、第２パイプ１４の接合端１４ｂに関して端部と端部とを向き合わせた関係で位置決めされる。同様に、パイプ１４は外面１４ａ及び接合端１４ｂを有し、この接合端１４ｂは、パイプ１３の接合端１３ｂに関して端部と端部とを向き合わせた関係で位置決めされる。
【００１６】
弾性環状シーリングリング２８がパイプ１３及び１４の周囲に亘って延びている。このシーリングリング２８は、三角形形状の環状脚部２８ａ及び２８ｂを有し、これらの脚部は、末広がりの即ち未シール状態で中央環状シール２８ｃの両側に示してある。中央環状シールは、両パイプ１３及び１４の端部上に延びている。環状シーリング部材２８は、連結部材１０の内部に沿って延びるトラフ１９内に閉じ込められる。環状シーリング部材２８は、ゴム等の弾性材料から製造され、圧縮によりパイプの接合端１３ａ及び１４ａに亘って流体密シールを形成できる。
【００１７】
第１ブローアウトストップ３０及び第２ブローアウトストップ３０’が環状シーリング部材２８から半径方向外方に延びている。これらのブローアウトストップ３０及び３０’は、全体にＵ字形状をなしており、半径方向外方に突出した延長部を備えている。
【００１８】
図４のＡは、第１面３０ａ、及び二つの側面３０ｃ及び３０ｂを持つ全体にＵ字形状のブローアウトストップ３０の更に詳細な図を示す。ブローアウトストップを二つの連結部材の接合部のところで互いに対して位置決めできる機械的整合ガイド３０ｄがブローアウトストップ３０から垂直方向上方に延びている。図１のＡは、ブローアウトストップ３０、３０’が、シーリング部材２８で互いに対角方向で向き合って配置されており、ブローアウトストップ３０の整合ガイド３０ｄがボルトパッド１１と近接して位置決めされており、ブローアウトストップ３０’の整合ガイド３０ｄ’がボルトパッド１１ａと近接して位置決めされていることを示す。
【００１９】
図４のＢは、シーリングリング６６（図４のＣ参照）の曲率半径とほぼ同じ曲率半径Ｒを備えた第１湾曲面３０ａ’’を持つ全体にＵ字形状のブローアウトストップ３０’’の別の好ましい実施例を示す。ブローアウトストップ３０’’は二つの側面３０ｃ’’及び３０ｂ’’を有し、部分的にシーリングリング６６’の側部に沿って延びる。ブローアウトストップ３０’’は、ブローアウトストップ３０と同様であるが、機械的整合ガイド３０ｄを備えていない。
【００２０】
図４のＣは、環状シール６６の外部上で周方向に位置決めされたブローアウトストップ３０’’を示す、ブローアウトストップ３０’’の部分斜視図である。環状シール６６は、変形例のブローアウトストップ３０’’を使用するという点で環状シール２８と異なる。図４のＣに示す実施例では、使用者は、ブローアウトストップ３０’’を連結部材の接合部と視角的に整合する。同じブローアウトストップ３０’’’をブローアウトストップ３０’’の直径方向反対側に配置することにより、一方のブローアウトストップを位置決めすると、他方のブローアウトストップが正しい位置に自動的に位置決めされる。
【００２１】
図４のＤは、ブローアウトストップ３０’’及び環状シール６６を示す断面図であり、ブローアウトストップ３０’’が環状シール６６の外面に沿って横方向及び半径方向の両方向で埋め込まれており、ブローアウトストップ３０’’の外面は、シール６６の外面と同延である。
【００２２】
図４のＥは、互いに環状シール６６上で対角的に向き合って配置されたブローアウトストップ３０’’及びブローアウトストップ３０’’’の断面図である。環状シール６６は、環状シール２８と同様であり、中央シーリング部材６６ｃ及び脚部６６ａ及び６６ｂを含む。
【００２３】
図５及び図６を参照すると、図５は、環状シーリング部材２８内でのブローアウトストップ３０及び３０’の対角位置決めを示す環状シーリング部材２８の一部断面図を示す。
【００２４】
図６は、シーリング部材から半径方向外方に延びる整合ガイド３０ｄ及び３０ｄ’を示す断面図である。三角形シーリング脚部２８ａ及び２８ｂは中央シール２８ｃから末広がりをなすように示してある。環状シーリング脚部２８ａ及び２８ｂは、三角形シーリング脚部の周縁が半径方向内方に中央シール２８ｃを越えて突出した凹状底部領域を持つように示してある。圧縮状態では、脚部２８ａ及び２８ｂの周縁部が、異なるパイプの外面に対して密接し、この際、中央シールが二つのパイプの接合端間の隙間を包囲し、シーリング脚部２８ａ及び２８ｂと協働して二つのパイプを互いに対して圧縮シールし、図１のＢに示す流体密シールを形成する。
【００２５】
ブローアウトストップは、金属等の剛性材料でできており、連結部材間の非支持領域を横切って周方向に延びるようになっている。図３を参照すると、この図には非支持領域が示してある。非支持領域は、連結部材１０又は連結部材１０’のいずれによっても環状シール２８が支持されない領域である。非支持領域は、参照符号「ｓ」を附した幅を有する。非支持領域が存在する理由は、連結部材の周方向長さが全半円よりも僅かに小さく、そのため連結部材の各々を互いに接合したとき、内部開口部が完全な円を形成しないということである。整合ガイド３０及び整合ガイド３０’が隙間を横切って延びるようにブローアウトストップを配置することによって、ブローアウトストップは中央に位置決めされ、環状シール２８に圧力が加わったときに環状シール２８用の半径方向支持体を提供し、これにより、連結器の環状シール２８の耐圧性能を大幅に向上する。
【００２６】
図３は、パイプ１３及び１４の周囲の略半分に亘って延びる連結部材１０、及び同様にパイプ１３及び１４の周囲の略半分に亘って延び且つ連結部材１０と噛み合うが参照符号「ｓ」を附した上述の隙間を残す連結部材１０’を示す。図１のＡ及び図３に示す連結部材１０は、フランジ即ちボルトパッド１１を一端に含み、フランジ即ちボルトパッド１１ａを反対端に含み、そのため、連結部材１０を同じ連結部材１０’と整合し、二つのパイプを、パイプを端部と端部とを向き合わせた関係で、流体密シーリング状態に保持するための連結器を提供できる。フランジ１１をボルト穴２６及び２７が貫通している。同様に、フランジ１１ａをボルト穴２６ａ及び２７ａが貫通している。図３は、ボルト５０及び５２を示す。
【００２７】
図１のＡを参照すると、連結部材１０の内部には二組の半円筒形のパイプ整合面が配置されている。これらの整合面のうちの第１の組は一方のパイプ用であり、第２の組は他方のパイプ用であり、これらの整合面の各々は互いに同軸に整合して配置されている。第１の組は、第１円形パイプ整合面１１ｆ及び第２円形パイプ整合面２１ａを含み、これらの整合面の各々の曲率半径は、接合されるべきパイプの外部と実質的に同じ曲率半径を有する。第２の組は、第１円形パイプ整合面１１ｅ及び第２円形パイプ整合面２０ａを含み、これらの整合面の各々の曲率半径もまた、パイプの外部と実質的に同じ曲率半径を有する。これらの整合面の各々が互いに同軸に整合した状態で位置決めされるため、パイプは、同軸に整合した状態に保持される。例えば、パイプ１４が二つの整合面２１ａ及び１１ｆと係合することにより、パイプ１４は第１軸線と整合した状態に維持され、パイプ１３が二つの整合面１１ｅ及び２０ａと係合することにより、パイプ１３は第２軸線と整合した状態に維持され、そして全ての整合面が互いに同軸に整合しているため、パイプ１３及び１４は互いに同軸に整合した状態に維持される。かくして、シーリング状態（二つの連結部材を図３に示すように互いに合わせた状態）では、パイプ整合面１１ｅ及び２０ａがパイプ表面１３ａと係合し、同様にパイプ整合面１１ｆ及び２１ａがパイプ表面１４ａと係合し、パイプ１３及び１４を互いに同軸に整合した状態に保持する。
【００２８】
パイプ１４の外面１４ａには、ウェルドメント（ｗｅｌｄｍｅｎｔ）１５ａによってパイプ１４に固定された剛性環状カラー１５が配置されている。ウェルドメント１５ａは、パイプ１４の接合端１４ｂに面するカラー１５の側部に位置決めされている。同様に、外面１３ａには、ウェルドメント１２ａによってパイプ１３に固定された剛性環状カラー１２が配置されている。ウェルドメント１２ａは、パイプ１３の接合端１３ｂに面する。カラー１２及びカラー１５をパイプの外部に固定するけれども、これらはパイプ上に表面破壊係合を提供しない。即ち、カラー１２又は１５のウェルドメントは、実際にパイプの強度に寄与でき、パイプに環状溝を形成することによって、又は歯をパイプに食い込ませることによって生じるようにパイプを弱めることがない。かくして、本発明によれば、薄壁パイプでも連結でき、場合によっては薄壁パイプをカラー１２及び１５によって強化できる。
【００２９】
図１のＡは、パイプ１３及び１４を端部と端部とを向き合わせた関係で連結し且つシールする前の予備連結状態で連結部材１０を示す。図１のＡに示す状態では、環状シーリング部材２８は、連結部材１０のトラフ１９ｂ内で弛緩した状態で示してある。弛緩状態では、三角形形状の環状脚部２８ａ及び２８ｂは、中央環状シール２８ｃから遠ざかる方向に末広がりになった状態で示してある。
【００３０】
図１のＡと同様の図１のＢを参照する。図１のＢは、連結部材１０が連結状態で示してあり、即ちシーリング部材２８が環状トラフ１９内で押し縮められていて末広がりの脚部２８ａ及び２８ｂが中央環状シール２８ｃと圧縮係合されていること以外は図１のＡと同様である。この状態では、パイプ端部１３ｂ及び１４ｂは、流体又は粒子がパイプ１３及び１４の端部から漏出できないようにシールされている。連結状態では、パイプの半周の長さに僅かに足りない長さに亘って各々延びる二つの連結部材１０及び１０’’（図３参照）を、ボルトパッド１１及び１１ａ（図３参照）を通って延びるボルトによって、互いに向かって押圧する。しかしながら、連結部材の各々の長さがパイプの半周の長さにほんの僅かに足りないため、図３に参照符号「ｓ」で示す隙間が二つの連結部材のボルトパッドを離間する。高圧状態では、隙間は環状シール２８に非支持領域を形成する。ブローアウトストップを、環状シーリング部材２８に、このブローアウトストップが隙間を横切って延びるように配置することにより、シーリング部材２８が破れる恐れなしに高圧流体を取り扱うことができる。
【００３１】
図１のＡは、連結部材１０が、カラー１２を越えて軸線方向外方に延びる第１半周脚部２０を含むことが示してある。この脚部２０は、カラー１２の係合面１２ｂ用のカラー係合面２２を有する。同様に、連結部材１０は、カラー１５を越えて軸線方向外方に延びる第２半周脚部２１を含む。この脚部２１は、カラー１５の係合面１５ｂ用のカラー係合面２３を有する。図１のＡに示す位置では、脚部２０のカラー係合面２２がカラー表面１２ｂと係合し、脚部２０のカラー係合面２３がカラー表面１５ｂの面と係合し、パイプ１３及び１４を端部と端部とを向き合わせた状態に保持する。即ち、パイプ１３及び１４は図示のように僅かな隙間を置いて離間されているのがよいが、これらのパイプ１３及び１４の各々は、パイプ１３及び１４にしっかりと固定されたカラー１２及び１５と夫々係合した脚部２０及び２１によって、互いから軸線方向に離間されないようになっている。連結部材１０が、脚部２０及び２１が固定位置に位置決めされた剛体であるため、図１のＡに示すユニバーサル連結器は一対の連結部材１０及び１０’（図３参照）を使用してパイプ１３及び１４を端部と端部とを向き合わせた関係に保持する。この際、保持カラー１２及び１５はパイプの一体性を損なわない。これは、これらの保持カラー１２及び１５がパイプ１３及び１４の噛み合い係合部を形成することも各パイプに環状凹所を設けることも必要としないためである。
【００３２】
カラー１５の取り付け方法を例示するため、パイプ１４の端部の周囲に位置決めされた三つのカラー整合ガイド７０、７０’、及び７０’’を示す図９を参照されたい。これらのカラー整合ガイドの各々は、カラー１５をパイプ１４の接合端から離間された位置に保持する。カラー１５を整合ガイド７０、７０’、及び７０’’によって所定位置に保持した状態で、ウェルドメント１５ａをカラー１５及びパイプ１４に固定し、カラー１５を軸線方向ストップに形成できる。パイプ１４が金属製である場合には、ガス溶接又はアーク溶接等を使用する溶接手順でウェルドメントをパイプに溶接できる。溶接は、パイプの外部に亘って部分的に行ってもよいし、パイプの全周に亘って行ってもよい。所望であれば、適当な接着剤を使用してカラー１５を所定位置に固定できる。同様に、パイプがプラスチック製である場合には、カラー１５は、接着剤ウェルドメントによって固定できる。かくして、カラーをパイプに固定する方法には、パイプの材料の種類、及びパイプが耐える必要がある条件に応じて、様々な技術が含まれるということは理解されよう。外方に突出するウェルドメントを使用する場合、カラーと係合する連結部材の脚部と干渉しないようにウェルドメントをパイプの接合端の方に配置できるということを指摘しなければならない。
【００３３】
かくして、本発明では、パイプに溝を切った場合に生じるような強度低下をパイプに生ぜずに端部と端部とを向き合わせた連結部を形成できる。同様に、連結器１０によって加えられる圧力がパイプ１３及び１４の周囲に亘って均等に分配されるため、一対のパイプを端部と端部とを向き合わせた関係で保持するため、パイプの外部と噛み合い係合する歯によりパイプに及ぼされる局所的な圧縮噛み合い圧力が減少し、これらが破れることがない。
【００３４】
かくして、一つの特徴では、本発明は、第１周囲パイプ整合面１１ｅ及び第２周囲パイプ整合面１１ｆ、軸線方向位置を維持するための第１カラー係合脚部２０及び第２カラー係合脚部２１、及びシーリングトラフ１９を備えた第１連結部材１０を含む。この連結部材と隣接して連結部材１０’が位置決めされる。この連結部材１０’もまた、同じ第１周囲パイプ整合面、同じ第２周囲パイプ整合面、軸線方向位置を維持するための同じ第１カラー係合脚部及び同じ第２カラー係合脚部、及び同じシーリングトラフを有する。シーリングトラフ内には弾性環状シール２８が配置される。この環状シールは、弛緩状態では、シーリングトラフが形成する凹所よりも大きく、そのため第１及び第２の連結部材１０、１０’を互いに引き付けたとき、環状シールが圧縮され、第１パイプ１３の接合端１３ｂ及び第１パイプ１４の接合端１４ｂの周囲に流体密シールを形成し、これによりその周囲に流体密シールを形成すると同時に連結部材１０、１０’が協働し、軸線方向位置を維持する。
【００３５】
図７及び図８は、第１部材７１及び第２部材７２を含む連結器カラー整合ガイド７０を示す。前記部材７１及び７２が、通常は、互いに向かって閉鎖してこれらの部材７２及び７１をパイプ表面１４ａと近接して保持するように、第１部材７１は、第２部材７２に弾性的に連結されている。連結器カラー整合ガイド７０は、この連結器カラー整合ガイドがカラー１５をパイプ１４の端部１４ｂから所定距離のところに維持できるように連結器カラー整合ガイド７０に配置されたカラー整合凹所７９を更に含む。
【００３６】
図７、図８、図９、及び図１のＡを参照すると、第１パイプを第２パイプに端部と端部とを向き合わせた関係で接合する方法は、
１．第１カラー１２を第１パイプの接合端と近接した所定距離のところに配置する工程、
２．第２カラー１５を第２パイプの接合端と近接した所定距離のところに配置する工程、
３．弾性環状シール２８を第１パイプの接合端及び第２パイプの接合端に被せる工程、
４．第１連結部材１０を第１パイプ及び弾性環状シール２８の周囲に配置する工程、
５．第２連結部材１０’を第２パイプ１４及び弾性環状シール２８の周囲に、及び第２カラー１５及び第１カラー１２上に配置する工程、及び
６．第１連結部材１０を第２連結部材１０’に向かって押し縮め、弾性環状シール２８を接合端１３ｂ、１４ｂの周囲に流体密シールさせ、この際、第１及び第２の連結部材１０、１０’が第１パイプ１３及び第２パイプ１４を押圧し、互いに同軸に整合させる工程を含む。
【００３７】
図１０を参照すると、低圧連結に適した変形例の二部品ユニバーサル連結器に参照番号１０が附してある。この連結器１０は、剛性保持カラーの代わりに、第１弾性グリップ保持カラー又はリング６０及び第２弾性グリップ保持カラー又はリング６１を有する。連結器１０は、一部がパイプ１３上に位置決めされ、パイプ１３に流体密シーリング構成をなして接合されるべきパイプ１４上に一部が位置決めされる。図１のＡに示す連結器１０は、パイプ１３及び１４に設けられた剛性カラー１２及び１５を使用するが、図１０に示す連結器１０は、弾性摩擦グリップカラー６０及び６１を使用する。これらのカラー６０及び６１は、押し縮められてパイプの端部と摩擦係合し、これらのパイプが互いから軸線方向に離間しないように横方向に拘束する。
【００３８】
図１１は、一対の同じ摩擦弾性摩擦グリップリング又はカラー６０及び６１を示す。グリップカラー６１は、パイプ１３又は１４の外径とほぼ同じか或いは僅かに小さい内径Ｄ₁ を有し、その結果、グリップカラー６１はパイプ１３の外部と摩擦係合する。同様に、グリップカラー６０は、パイプ１３又は１４の外径とほぼ同じか或いは僅かに小さい内径Ｄ₁ を有し、その結果、グリップカラー６０はパイプ１４の外部と摩擦係合する。グリップカラー６１の外径Ｄ₂ は、延長脚部２０とパイプ１２の外面との間に形成される凹所よりも大きく、そのため、連結器１０及びこれと対応する部品をパイプ１３の端部の周囲で圧縮したとき、グリップカラー６１が圧縮され、パイプ１３と摩擦係合し、これによって、パイプ１３に沿って横方向に移動しないようにする。
【００３９】
図１２は、パイプ１４及び１３の夫々での環状グリップカラー６０及び６１の位置を示す。環状グリップカラー６０及び６１を適正に離間するため、図７及び図８に示す整合ガイドを使用できる。この実施例では、グリップカラー６０及び６１をパイプ１３及び１４に固定する必要がない。これは、リングとパイプの表面との間の摩擦力を使用して連結器をパイプに固定するためである。
【００４０】
図１２を参照すると、連結器１１をパイプ１４に連結する前に第１環状弾性グリップカラー６０をパイプ１４に沿って摺動させることによって、カラー６０をパイプ１４の周囲に配置する。グリップカラー６０は、軸線方向脚部２１とパイプ１４の外面との間に形成された環状トラフ２３の内部形状とぴったりと適合した外形を有する。環状トラフ２３及びグリップカラー６０の形状をぴったりと適合させる理由は、グリップカラー６０をパイプ１４に対して圧縮することによって、グリップカラー６０をパイプ１４と高度に摩擦係合させるためである。同様に、外面１３ａには、連結器１１ａをパイプ１３上に配置する前にカラー６１をパイプ１３上に配置することによってパイプ１３に固定された環状弾性グリップカラー６１が配置されている。同様に、グリップカラー６１は、軸線方向脚部２０とパイプ１３の外面との間に形成された環状トラフ２２の内部形状とぴったりと適合した外形を有する。グリップカラー６０及び６１は、摩擦特性を持つゴム等の弾性材料から製造される。本発明では、ゴム等の材料でできたグリップカラーは、変位に対して横方向弾性抵抗を提供し、連結器７０をパイプ１３及び１４上に保持するのを補助する。
【００４１】
図１０を参照すると、連結部材１０は、シーリング部材６６が環状トラフ１９内で押し縮められた連結状態で示してある。シーリング部材６６は、末広がりの脚部６６ａ及び６６ｂを押し縮め、中央環状シール６６ｃと係合させることにより漏れを阻止する。この状態では、パイプ端部１３ｂ及び１４ｂはシールされており、流体又は粒子がパイプ１３及び１４の端部から漏出できない。連結状態では、パイプの約半周に亘って延びる二つの連結部材の各々を、ボルトパッド１１及び１１ａに通したボルトによって互いに向かって合わせるということは理解されるべきである。
【００４２】
環状シーリング部材６６には、第１ブローアウトストップ３０’’及び第２ブローアウトストップ３０’’’が配置される。これらのブローアウトストップ３０’’及び３０’’’は、図１０の低圧連結器と関連して示してあるけれども、特定の状態では、パッド内部の圧力が非支持シーリング部材を破るには不十分であるため、ブローアウトストップを必要としない。
【００４３】
図１０の連結器の作動では、パイプと連結部材との係合は、図１のＡに示す連結器１０の係合と同じである。即ち、対応する連結器（図示せず）を、パイプ連結器１０のフランジに配置されたボルト開口部に通したボルトによって、連結器１０に向かって移動するのである。連結器を互いに向かって移動することにより環状シーリング部材６６を押し縮め、流体密シールを提供する。更に、連結器１０の円筒形整合面１１ｅ、１１ｇ、２０ａ及び２１ａによって、パイプ１３及び１４の端部を軸線方向で整合させる。パイプ１３をパイプ１４に関して軸線方向で拘束するため、グリップカラー６０及び６１を押し縮める。即ち、延長脚部２１がグリップカラー６０をパイプ１４の外面に対して押し縮め、延長脚部２０がグリップカラー６１をパイプ１３の外面に対して押し縮める。ゴム等の摩擦材料を使用することにより、半径方向に圧縮すると、パイプ１３及び１４が横方向で高度に摩擦係合し、かくしてパイプの離間に抵抗する。
【００４４】
かくして、一つの特徴では、低圧条件で連結器を使用することによって二つのパイプを連結するプロセスは、ボルト等を使用して連結器を互いに圧縮するという点で、高圧条件で連結器１０及び１０’を使用することによって二つのパイプ連結するためのプロセスと同じである。図１のＡに示すパイプに固定する必要がある剛性環状カラー１２及び１５を使用する代わりに、図１０の実施例は、摩擦グリップカラー６０及び６１を使用する。ひとたび連結器がパイプの周囲で互いに整合され且つ締め付けられると、締め付け作用により環状弾性摩擦グリップカラー６０及び６１がパイプに対して押し縮められ、パイプ１３及び１４に沿った横方向変位に対して摩擦抵抗を発生する。
【００４５】
図１０乃至図１２を参照すると、低圧シールを用いて第１パイプを第２パイプに端部と端部とを向き合わせた関係で接合する方法は、
１．第１弾性グリップカラー６１を第１パイプの接合端から所定距離のところに配置する工程、
２．第２弾性グリップカラー６０を第２パイプの接合端から所定距離のところに配置する工程、
３．弾性環状シール６６を第１パイプの接合端及び第２パイプの接合端に被せる工程、
４．第１連結部材１０を第１パイプ１３及び弾性環状シール６６の周囲に配置する工程、
５．第２連結部材を第２パイプ１４及び弾性環状シール６６の周囲に、及び第２シーリングカラー６０及び第１シーリングカラー６１上に配置する工程、及び
６．第１連結部材１０を第２連結部材に向かって押し縮めることによって弾性環状シール６６を押圧し、接合端１３ｂ及び１４ｂの周囲で流体密シールを形成すると同時に、第１及び第２の連結部材により第１パイプ１３及び第２パイプ１４を互いに同軸に整合させる工程を含む。延長脚部２０及び２１の半径方向内方への圧縮により弾性グリップリング６０及び６１を押し縮め、パイプ１４のパイプ１３に関する軸線方向変位に対して大きな摩擦抵抗を発生する。
【００４６】
図１３乃至図１５は、二部品保持カラー８０を持つユニバーサル連結器の連結部材１０を示す。二部品保持カラー８０は、半周脚部２０が形成する環状凹所内に弾性カラー８２によって弾性的に支持された半径方向に収縮性の第１半円形部材８１、及び半周脚部２１が形成する環状凹所内に弾性カラー８５によって弾性的に支持された半径方向に収縮性の第２半円形部材８４を含む。脚部２０及び２１の内部の半径は、Ｒ₃ で示される。図１３に示す実施例では、保持カラー８１は、パイプ１３に対して垂直方向な平面内に支持され、保持カラーの一方の面が脚部２０に向かって配置され、他方の面が弾性部材８２によって横方向に支持される。これにより外周縁８１ａは脚部２０の内周面２０ｃと接触した状態に置かれる。
【００４７】
半径方向に収縮性の部材８１及び８４を含むカラーの関係を理解するため、図１４を参照しなければならない。図１４は、第１半円形部材８１ａ及び８１ａ’を含む半径方向に収縮性の部材８１の正面図を示す。半径方向に収縮性の半円形部材８１ａ及び８１ａ’の各々には、連結器をパイプと係合させるときにこれらの部材８１ａ及び８１ａ’が半径方向に収縮できるようにする半径方向逃がし８１ｃが設けられている。即ち、部材８１ａ及び８１ａ’に形成された細長い逃がし８１ｃは、部材８１ａ及び８１ａ’の他の部分よりも弱い周囲ブリッジ８１ｇによって支持された円弧状区分を形成する。従って、力矢印Ｆで示す半径方向内方への圧縮力により、円弧状区分を半径方向内方に変形させることにより、内側縁部８１ｅをパイプの外部と係合させる。図１４に示す実施例では、パイプの外面と半径方向で係合するため、歯を備えていない円形の内面８１ｂが設けられている。半径方向距離Ｒ₁ は、中央から内側縁部８１ｅまでの距離であり、半径方向距離Ｒ₂ は、中央から外側縁部８１ｆまでの距離である。フランジを連結器１０上で締め付けることによって半径方向距離Ｒ₃ が減少するに従って、半径方向距離Ｒ₁ が減少し、部材８１ａ及び８１ａ’がパイプの外面と係合し、横方向変位を阻止する。この構成は、部分的には、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の材料でできたプラスチックパイプに適している。これは、内側縁部がパイプの外面と収縮性を以て係合し、パイプを連結器内に維持するためである。
【００４８】
図１４は、歯を備えていない収縮性保持カラーの正面図を示すが、図１５は、半径方向歯８８を持つ第１半円形部材８９ａ及び半径方向歯８８を持つ第２半円形部材８９ａ’を備えた収縮性保持カラー８９の正面図を示す。半径方向に収縮性の保持カラー８９は、半径方向歯８８が設けられていることを除くと、半径方向に収縮性の８１と同じである。歯８８を使用することによって、様々な材料及び様々な圧力でカラーを使用できる。即ち、収縮性保持カラー８９を半径方向に収縮することによって、歯８８をパイプの表面に食い込ませてこれと係合させる。収縮性保持カラー８９は、滑り易い外面を持つパイプ表面について特に適しており、これによってプラスチックパイプで使用するのに適したものとなっている。
【００４９】
かくして、連結器１０は、図１のＡに示すしっかりと固定されたカラー１２、図１０に示す弾性圧縮可能なカラー６１等の摩擦係合可能なカラー、図１４に示す半径方向に収縮性のカラー８１、又は図１５に示す半径方向に収縮性のカラー８９とともに使用できる。パイプの材料又は作動圧力範囲に従って保持カラーを選択することによって、様々な種類のパイプ並びに様々な圧力条件を含む様々な連結条件で本発明のユニバーサル連結器を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１のＡは、二つのパイプ及び末広状態のシーリング脚部を持つシーリング部材上に位置決めした二部品ユニバーサル連結器の一方の部品、及び各パイプにしっかりと固定した保持カラーを示す断面図であり、図１のＢは、連結器をパイプに押し付けてシーリング部材をシーリング位置に置いた、図１のＡの断面図である。
【図２】二つのパイプに接合された連結器の平面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図４のＡは、ブローアウトストップの斜視図であり、図４のＢは、ブローアウトストップの変形例の斜視図であり、図４のＣは、環状シールでの図４のＢのブローアウトストップの部分斜視図であり、図４のＤは、図４のＢのブローアウトストップを備えたシーリング部材の断面図であり、図４のＥは、図４のＢのブローアウトストップを備えたシーリング部材の断面図である。
【図５】シーリング部材での図４のＢのブローアウトストップの位置を明らかにする、環状シーリング部材の部分断面図である。
【図６】図５の６−６線に沿った断面図である。
【図７】別のパイプに接合されるべきパイプ上で環状保持カラーを正確に位置決めするための連結器カラー整合ガイドの概略図である。
【図８】パイプに取り付けられた図７の連結器カラー整合ガイドを示す、部分断面図である。
【図９】環状保持カラーを保持するためにパイプの端部に取り付けられた三つの連結器カラー整合ガイドを、環状カラーを所定位置に保持するために環状カラー及びパイプに対して形成した一連のウェルドメントとともに示す、パイプの端面図である。
【図１０】シーリング位置にあるシーリング部材上に位置決めした二部品連結器の変形例の断面図である。
【図１１】図１０の連結器で使用するための弾性環状保持カラーの斜視図である。
【図１２】二つのパイプに装着した図１１の弾性環状保持カラーの概略図である。
【図１３】二つのパイプ、及び図１のＡの二部品ユニバーサル連結器の一方の部品を、弾性カラーによって支持された収縮性保持カラーとともに示す断面図である。
【図１４】歯を持たない収縮性保持カラーの正面図である。
【図１５】半径方向歯を持つ収縮性保持カラーの正面図である。
【符号の説明】
１０ 連結部材
１３、１４ パイプ
１３ａ、１４ａ 外面
１３ｂ、１４ｂ 接合端
１９ トラフ
２８ 弾性環状シーリングリング
２８ａ、２８ｂ 環状脚部
２８ｃ 中央環状シール
３０ ブローアウトストップ

Claims (26)

1. 非表面破壊パイプ連結器において、
   第１パイプの接合端に前記第１パイプの円筒形表面を破壊せずに固定するための第１カラー、
   第２パイプの接合端に前記第２パイプの円筒形表面を破壊せずに固定するための第２カラー、
   パイプ整合面及びカラー係合脚部を持ち、シーリングトラフが形成された第１連結部材、
   パイプ整合面及びカラー係合脚部を持ち、シーリングトラフが形成された第２連結部材、及び
   中央シール及びこの中央シールの各側に設けられそれぞれが凹状底部領域を有する複数の横脚部を有し、前記第１及び第２の連結部材の前記シーリングトラフが形成する凹所よりも大きく、前記第１及び第２の連結部材を互いに向かって引っ張ったときに押し縮められて前記第１パイプの前記接合端及び前記第２パイプの前記接合端の周囲に流体密シールを形成し、これにより、前記第１カラー係合脚部が前記第１カラーによって軸線方向に変位しないように拘束され且つ前記第２カラー係合脚部が前記第１部材の前記第２カラーによって軸線方向に変位しないように拘束された状態で周囲に流体密シールを形成し、これにより第１パイプ及び第２パイプの軸線方向位置を維持する、弾性環状シールを含む、連結器。
2. 請求項１に記載の連結器において、前記弾性環状シールは、前記弾性環状シールの高圧強化を行うため、前記連結部材間の非支持領域を横切って周方向に延びる剛性材料でできた少なくとも一つのブローアウトストップを含む、連結器。
3. 請求項２に記載の連結器において、前記弾性環状シールの前記横脚部は全体に三角形形状である、連結器。
4. 請求項３に記載の連結器において、前記連結部材パイプ整合面の各々の曲率半径は、前記第２パイプに端部と端部とを向き合わせた関係で接合されるべき第１パイプの曲率半径とほぼ同じである、連結器。
5. 請求項４に記載の連結器において、前記連結部材の各々にフランジが設けられている、連結器。
6. 請求項５に記載の連結器において、少なくとも二つのボルトが前記連結部材の前記フランジの各々を通って延びている、連結器。
7. 請求項６に記載の連結器において、前記連結部材の各々は、前記第１パイプの半周に僅かに満たない長さに亘って周方向に延びており、前記連結部材が連結状態にあるとき、前記連結部材間に隙間を形成する、連結器。
8. 請求項１に記載の連結器において、前記第１カラーは、前記第１カラーを前記第１カラー係合脚部で押し縮めることによって前記第１パイプに摩擦によって固定されており、前記第２カラーは、前記第２カラーを前記第２カラー係合脚部で押し縮めることによって前記第２パイプに摩擦によって固定されている、連結器。
9. 請求項１に記載の連結器において、前記第１カラーは第１パイプにしっかりと固定されており、前記第２カラーは第２パイプにしっかりと固定されている、連結器。
10. 第１パイプを第２パイプに端部と端部とを向き合わせた関係でパイプの一体性を損なうことなく接合する方法において、
    第１カラーを非表面破壊状態で第１パイプの接合端近くで所定距離のところに配置する工程、
    第２カラーを非表面破壊状態で第２パイプの接合端近くで所定距離のところに配置する工程、
    中央シール及びこの中央シールの各側に設けられそれぞれが凹状底部領域を有する複数の横脚部を有し、第１及び第２の連結部材のシーリングトラフが形成する凹所よりも大きく、前記第１及び第２の連結部材を互いに向かって引っ張ったときに押し縮められて前記第１パイプの前記接合端及び前記第２パイプの前記接合端の周囲に流体密シールを形成し、これにより、第１カラー係合脚部が前記第１カラーによって軸線方向に変位しないように拘束され且つ第２カラー係合脚部が前記第１部材の前記第２カラーによって軸線方向に変位しないように拘束された状態で周囲に流体密シールを形成し、これにより第１パイプ及び第２パイプの軸線方向位置を維持する弾性環状シールを第１パイプの接合端及び第２パイプの接合端上に配置する工程、
    第１連結部材を前記第１パイプ及び前記弾性環状シールの周囲に配置する工程、
    第２連結部材を前記第２パイプ及び前記弾性環状シールの周囲に及び前記第２カラー及び前記第１カラー上に配置する工程、及び
    前記第１連結部材を前記第２連結部材に向かって押し縮め、前記弾性環状シールにより前記接合端の周囲で流体密シールを形成し、前記第１及び第２の連結部材が前記第１及び第２のパイプを同時に押圧し、これらのパイプを互いに同軸に整合させる工程を含む、方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、連結カラー整合ガイドを使用し、前記第１カラーを前記第１パイプ上に位置決めする工程を含む、方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、少なくとも三つの連結カラー整合ガイドを使用し、前記第１カラーを前記第１パイプ上に位置決めする、方法。
13. 請求項１０に記載の方法において、前記第１カラー及び前記第２カラーは前記第１パイプに溶接される、方法。
14. 請求項１０に記載の方法において、前記第１カラー及び前記第２カラーは、前記第２パイプに摩擦で固定されている、方法。
15. 請求項１０に記載の方法において、一組のボルトを使用して前記第１連結部材を前記第２連結部材に向かって押し縮める、方法。
16. パイプ連結器において、
    第１周囲パイプ整合面及び第２周囲パイプ整合面を持つ第１連結部材であって、この第１連結部材の軸線方向位置を維持するための第１カラー係合脚部及び第２カラー係合脚部を有し、シーリングトラフを備えた第１連結部材、
    第１周囲パイプ整合面及び第２周囲パイプ整合面を持つ第２連結部材であって、前記第１連結部材及び前記第２連結部材を合わせたとき、接合されるべき一組のパイプを互いに同軸に整合させ、前記第２連結部材の軸線方向位置を維持するための第１カラー係合脚部及び第２カラー係合脚部を有し、シーリングトラフを備えた第２連結部材、及び
    弾性環状シールであって、中央シール及びこの中央シールの各側に設けられそれぞれが凹状底部領域を有する複数の横脚部を有し、前記第１連結部材の前記シーリングトラフ及び前記第２連結部材の前記シーリングトラフが形成する凹所よりも前記環状シールが大きい弛緩状態を有し、そのため、前記第１及び第２の連結部材を互いに引き付けたときに前記弾性環状シールが圧縮されて流体密シールを形成し、この際、前記カラー係合脚部が前記第１連結部材及び前記第２連結部材の軸線方向位置を維持する、弾性環状シールを含む、パイプ連結器。
17. 請求項１６に記載のパイプ連結器において、第１パイプと非破壊的方法で摩擦係合するための第１カラー、及び第２パイプと非破壊的方法で摩擦係合するための第２カラーを含む、パイプ連結器。
18. ユニバーサルパイプ連結器において、
    第１周囲パイプ整合面を持つ第１連結部材であって、第１カラー係合脚部を有し、第２周囲パイプ整合面が設けられ、前記第２カラー係合脚部が保持カラートラフを形成する、第１連結部材、
    第１周囲パイプ整合面を持つ第２連結部材であって、前記第１連結部材は第１カラー係合脚部を有し、第２周囲パイプ整合面が設けられ、前記第１連結部材及び前記第２連結部材の各々は、互いに同軸に整合して配置された幾何学的中央軸線を有し、前記第２連結部材は第１カラー係合脚部を有し、この第２カラー係合脚部が保持カラートラフを形成する、第２連結部材、
    第１保持カラーであって、前記第１カラー係合脚部の半径方向変位によって前記第１保持カラーに加えられた摩擦係合により第１パイプに固定できる第１保持カラー、
    第２保持カラーであって、前記第２カラー係合脚部の半径方向変位によって前記第２保持カラーに加えられた摩擦係合により第２パイプに固定でき、その結果、前記第１連結部材及び前記第２連結部材が前記第１パイプ及び前記第２パイプを端部と端部とを向き合わせて整合した関係で保持できる第２保持カラー、及び
    前記第１パイプ及び前記第２パイプの接合部に亘って延び、流体が前記接合部を通って漏出しないようにする周囲シールであって、該周囲シールが、中央シール及びこの中央シールの各側に設けられそれぞれが凹状底部領域を有する複数の横脚部を有し、前記第１及び第２の連結部材の前記シーリングトラフが形成する凹所よりも大きく、前記第１及び第２の連結部材を互いに向かって引っ張ったときに押し縮められて前記第１パイプの前記接合端及び前記第２パイプの前記接合端の周囲に流体密シールを形成し、これにより、前記第１カラー係合脚部が前記第１カラーによって軸線方向に変位しないように拘束され且つ前記第２カラー係合脚部が前記第１部材の前記第２カラーによって軸線方向に変位しないように拘束された状態で周囲に流体密シールを形成し、これにより第１パイプ及び第２パイプの軸線方向位置を維持する、周囲シールを含む、
    ユニバーサルパイプ連結器。
19. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１保持カラーは歯を含む、ユニバーサルパイプ連結器。
20. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１保持カラーは、前記第２保持カラーと構成が異なる、ユニバーサルパイプ連結器。
21. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１パイプは金属パイプであり、前記第２パイプはポリマープラスチックである、ユニバーサルパイプ連結器。
22. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１保持カラーは、前記第１保持カラーを半径方向力に応じて半径方向に収縮させる変形可能な周囲ブリッジを含む、ユニバーサルパイプ連結器。
23. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１保持カラーは、半径方向に延びる歯を備えた内周縁を含む、ユニバーサルパイプ連結器。
24. 請求項２３に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１保持カラーを前記第１脚部の前記トラフ内で半径方向に収縮可能な位置に保持する弾性部材を含む、ユニバーサルパイプ連結器。
25. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１保持カラーは、実質的に半円形の二つの区分を含む、ユニバーサルパイプ連結器。
26. 請求項１８に記載のユニバーサルパイプ連結器において、前記第１連結部材の前記第２周囲整合面は、前記第２カラー係合脚部に配置されている、ユニバーサルパイプ連結器。

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