JP5086408B2 - 角度をなす空洞を有する継手の使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の管要素を終端同士において連結するための機械的な継手の使用方法に関する。

機械的な管継手は、例えば採鉱、石油採収および精製、化学製品製造、さらにはオフィスビル、倉庫、学校等で用いられる防火システムといった広範な産業分野で用いられる。機械的な継手は、比較的未熟な作業員が単純な工具を用いて流体搬送管網の組み立てが可能という点で、例えば溶接あるいはろう付けで管要素を封止する他の方法に比べてかなりの利点がある。「管要素」という用語は、本明細書において、何らかの管状品目あるいは管形状を有する構成要素を意味するのに用いられる。管要素には、素管、エルボ、キャップ、Ｔ継手といった管継手、さらには弁、レジューサ、ストレーナ、絞り弁、圧力調整器等の流体制御構成要素がある。

図１は、従来技術よる機械的な管継手１０の例を示す。継手１０は、封止部材１６と管要素１８，２０にわたって配置可能な２つの（あるいはそれより多くの）セグメント１２，１４を備える。各継手セグメント１２，１４は、管要素１８，２０をそれぞれ嵌合して終端どうし固定するアーチ状面２２，２４を有する。図１で示される例において、アーチ状面２２は径方向内側に向けて突出し、管要素の終端にある溝２６と嵌合する。他の例として、滑らかな終端、フレア終端、あるいは継手で嵌合される段部を有する管要素がある。

封止部材１６は、両方の管要素１８，２０と嵌合し、液密継手を固定する。封止部材１６は、好ましくは、後壁３４に取り付けられる一対の側壁３０，３２で規定される継手内にある空洞２８内に配置される柔軟な弾性リングである。封止部材１６は、継手セグメント１２，１４が引っ張られて管継手を形成する際にセグメントの側壁および後壁と接触することで圧迫されて管要素と嵌合する。

図２，３で示されるように、継手セグメント１２，１４は、反対側の終端に配置され、角度をなす面３６，３８を有する場合もある。表面の勾配は各セグメントで互いに反対向きに配置される。２つのセグメントが管要素１８，２０にわたる場合のように、セグメントの表面が対向配置され、セグメントが引っ張られると、表面の摺動嵌合によって、管要素１６，１８の縦軸４２に対して垂直の向きに配置される軸４０周りで互いに相対的に反対方向にセグメントが回転する。セグメント１２，１４の相対的な回転によってアーチ状面２２，２４を管要素の溝２６の側面と嵌合させ、全ての軸周りの継手、すなわち曲げおよびねじれに対して剛性を高めるとともに軸方向の膨張あるいは収縮を防ぐことから、この回転は望ましい。

本明細書で記述される角度をなす面に加えて、特許文献１で開示される三日月状の溝内にある三日月状の突起といった継手セグメントの相対回転、あるいは特許文献２で開示される取り付けフランジの偏り開口部の利用を行う他の手段もある。

継手セグメント１２，１４を接続するために、各セグメントは、セグメントの反対側の終端に配置された接続部材を有する。図２，３で示す例において、接続部材は、セグメントから外側に延在するラグ形状の突起４４を備える。突起は、締め付けされる際にセグメント１２，１４を互いに引っ張るボルト４８、ナット５０といった締め付け具を受け入れる開口部４６を有する。

米国特許第５２４６２５７号明細書 米国特許第４８６１０７５号明細書

特定の状況において、軸４０周りで継手セグメントを回転させることで継手の剛性を高めるのは有利であるが、このようにセグメントが回転すると、側壁３０，３２との嵌合によって封止部材１６が変形する。セグメントの回転によって封止部材の形状をゆがめないことが好ましい。

本発明は、一対の管要素を対向する終端同士で固定する方法に関する。この方法においては、端部同士が互いに取り付けられる一対の管継手セグメントよりなる管継手が使用される。各管継手セグメントはその内周面に沿って延びる空洞を有する。空洞は、管継手セグメントの両端間に延びる第２の軸と直交する第１の軸を中心に回動した位置に配置されるように角度をなしている。空洞内にはシールが配置されている。このシールは第１の軸と第２の軸を含む平面を画定する。

前記方法は、
（ａ）両管要素の端部を両管継手セグメントの間に位置決めする工程と、
（ｂ）両管継手セグメントを管要素に向かい互いに接近する方向に引き寄せる工程と、
（ｃ）両管継手セグメント第１の軸を中心にシールに対して回動させ、空洞をシールとほぼ平行に配向させる工程と
からなる。

両管継手セグメントは互いに反対方向に回動される。前記位置決めする工程は、管継手セグメントが互いの端部同士が対向して離間した状態で連結されているときに、両管要素の端部を管継手セグメント間に挿入する工程を含む。両管継手セグメントを互いに接近する方向に引き寄せる工程は、管継手セグメントの端部に位置される接続部材を締め付ける工程に影響される。両管継手セグメントを回動させる工程は、管継手セグメントの端部に設けた角度をなす面を互いに摺動するように接触させる工程の影響をうける。

従来技術による管継手を用いる管。継手の断面図。 従来技術による管継手の分解斜視図。 図２で示される管継手の分解側面図。 本発明よる管継手セグメントの正面図。 図４で示される管継手セグメントの底面図。 本発明よる管継手セグメントの他の実施形態の正面図。 図６で示される管継手セグメントの底面図。

図４，５は、本発明による管継手セグメント５２を示す。セグメント５２は、管要素の外面と接続するように適応されるアーチ状面５４，５６を有する。空洞５８はアーチ状面間に配置される。空洞は、側壁６０，６２と、側壁に取り付けられる後壁６４とで規定される。角度をなす面６６，６８は、継手セグメントの各終端に配置される。面６６，６８は、逆の勾配を有し、他のセグメント上の同様の面と対向して嵌合すると、継手によって
連結されている管要素の縦軸に対して実質的に垂直な軸７０周りで互いに相対的に反対方向で回転させる。接続部材７２，７４は、継手セグメント５２の反対側の終端に配置される。この例において、接続部材は、管要素にわたって２つの継手セグメントを接続するためのボルトおよびナットといった締め付け具を受け入れるように適応される開口部７６を有するラグを備える。

図４，５で示される実施形態において、空洞５８は、接続部材７０，７２の間に延伸する基準線８０に対して回転軸７０周りで測定される回転角７８の角度方向を有する。空洞５８の回転角７８は、基準線８０に平行な線８１に対する側壁６０，６２の角度８２によって規定される。回転角７８は、実際的な設計で４°未満であることが好ましく、継手の大きさおよび継手セグメントの回転角度に応じて、１／４°と４°との間の範囲を取る場合もある。回転角７８は、他の継手セグメントと嵌合する際の継手セグメント５２の相対回転の方向に対して逆方向に向けられる。こういった回転角の配置によって、管要素の縦軸に対して実質的に垂直な（すなわち、基準線８０と同列の）封止部材は、継手セグメントが軸７０周りで回転する際の側壁６０，６２と後壁６４との相互作用でねじれないように、継手セグメントの回転を相殺する。このように、継手セグメントは管要素および封止部材に対して回転するが、封止部材が空洞内で実質的に直接受け入れられ、回転の結果、側壁の１つと強制的に接触させられてねじれないように、空洞５８には角度が付けられる。

継手セグメント５２が、図１，２で示されるものと同様の方式で封止部材および管要素を取り巻いて互いに取り付けられる場合、封止部材を嵌合して上述のとおり角度を付けて設けられる空洞の側壁によって最初に反対方向にねじられる。セグメントが管要素に向けて動かされると、アーチ状面５４，５６は、セグメントの最初のねじれのために、管要素にある溝と当初同列にならない場合もある。結果として、アーチ状面が適切に溝と嵌合しない場合もある。このようなずれの危険性を減らすために、管要素にある溝と最初に接触すると考えられるアーチ状面５４，５６の外領域８３に面取りを行うのが有利である。

図６，７で示される他の継手セグメントの実施形態８４において、空洞８６は複数の部分に分割される。この例において、セグメント８４の反対側の終端に配置される２つの終端部分８８，９０と、終端部分の間に配置される中間部分９２という３つの部分がある。３つの部分がある場合、各終端部分が約４５°の角度９４をなし、中間部分が約９０°の角度９６をなすのが有利である。他の角度分布も同様に可能である。

空洞８６の終端部分８８，９０は、その角度方向によって中間部分９２から区別される。好ましくは、終端部分８８，９０が、約６°未満、さらに好ましくは、約１／４°と約６°との間の各回転角９８，１００を有する一方、中間部分９２は本明細書で規定される角度をなさない。終端部分の回転角９８，１００が同じ大きさおよび勾配を有するのが好ましい。

継手セグメントは、好ましくは延性鋳鉄から鋳造されるが、プラスチックで成型されるか、あるいは金属ビレットから機械加工することも可能である。鋳造後に機械加工するよりも、セグメントの鋳造中に空洞の角度方向を与えるのが有利である。複数部分を有する構造は、継手セグメントの鋳造のためのパターンを準備する点で有利である。これは、管要素の形状に一致させるために変形させる継手にとって特に有利である。軸７０周りで回転中のセグメントの直線方向の動きが各終端で最大になることから、終端部分のみに角度を付け、影響を受けない中間部分をそのままにしておくことも可能である。中間部分の動きが比較的限定されていることで、回転軸からさらに離れていて大きな距離を移動する終端部分よりも封止部材へのねじれ効果が少なくなる傾向がある。

本明細書で示される継手の例は、２つのセグメントと、セグメントの相対的な回転をもたらすために角度を付けて設けられる面とを有するが、セグメントが継手面から離れて互いに相対的に回転する何らかのスタイルの継手で封止部材の変形を防ぐために角度を付けた空洞も適用可能である。さらなる例として、４つ以上のセグメントと、相対回転を行うさまざまな手段を有する継手とを有する継手もある。

Claims (10)

1. 一対の管要素を、互いに対向する端部において固定する方法であって、
   内周面に沿って延び、かつ両端間に延びる第２の軸に直交する第１の軸を中心とする回動軌跡上の位置に配向するように角度をなし、さらには第１の軸及び第２の軸を含む平面を画定するシールを収容する空洞をそれぞれが備える一対の管継手セグメントにて構成される管継手を使用する工程と、
   前記一対の管要素の互いに対向する部分を両管継手セグメント間に位置決めする工程と、
   両管継手セグメントを管要素に向かい互いに接近する方向に引き寄せる工程と、
   管継手セグメントを互いに接近する方向へ引っ張って前記配管要素の外面と嵌合させる工程と、
   前記管継手セグメントを第１の軸を中心にシールに対して回動させ、空洞をシールとほぼ平行に配向させる工程とを含む方法。
2. 両管継手セグメントを互いに反対の方向に回動させる工程を有する請求項１に記載の方法。
3. 前記位置決めする工程は、管継手セグメントが互いの端部同士が対向して離間した状態で連結されているときに、両管要素の端部を管継手セグメント間に挿入する工程を含む請求項１に記載の方法。
4. 両管継手セグメントを互いに接近する方向へ引き寄せる工程は、管継手セグメントの両端に配置した接続部材を締める工程を含む請求項１に記載の方法。
5. 前記管継手セグメントを回動させる工程は、管継手セグメントの端部に設けた角度をなす面を互いに摺動するように接触させる工程を含む請求項１に記載の方法。
6. 管継手を一対の管継手セグメントにより構成し、各管継手セグメントは同管継手セグメントの内周面に沿って延び、かつ管継手セグメントの両端間に延びる第２の軸に直交する第１の軸を中心とする回動軌跡上の位置に配向するように角度をなし、さらには第１の軸及び第２の軸を含む平面を画定するシールを収容する空洞を備えており、同管継手により一対の管要素を、互いに対向する端部において固定する方法であって、
   前記一対の管要素の互いに対向する部分を両管継手セグメント間に位置決めする工程と、
   両管継手セグメントを管要素に向かい互いに接近する方向に引き寄せる工程と、
   管継手セグメントを互いに接近する方向へ引っ張って前記配管要素の外面と嵌合させる工程と、
   前記管継手セグメントを第１の軸を中心にシールに対して回動させ、空洞をシールとほぼ平行に配向させる工程とを含む方法。
7. 両管継手セグメントを互いに反対の方向に回動させる工程を有する請求項６に記載の方法。
8. 前記位置決めする工程は、管継手セグメントが互いの端部同士が対向して離間した状態で連結されているときに、両管要素の端部を管継手セグメント間に挿入する工程を含む請求項６に記載の方法。
9. 両管継手セグメントを互いに接近する方向へ引き寄せる工程は、管継手セグメントの両端に配置した接続部材を締める工程を含む請求項６に記載の方法。
10. 前記管継手セグメントを回動させる工程は、管継手セグメントの端部に設けた角度をなす面を互いに摺動するように接触させる工程を含む請求項６に記載の方法。

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