JP6099575B2 - モジュラー継手 - Google Patents

Description

本発明は、複数のエレメント、即ち、少なくとも１つの主エレメントと、少なくとも１つの接続エレメントとを含む、モジュラー構造を有した、溶接可能な熱可塑性プラスチックから成る継手に関する。

継手とは、管片を互いに接続し、この際に、例えば、接続すべき管部分の方向転換のような別の機能も満たす、導管の接続部材であると理解される。導管を敷設するには、導管内に分岐を形成するためにも、又は、ベンドを管路に組み込んで管路を変向させるためにも、継手の使用が必須である。このような継手は、プラスチック導管の分野で主として射出成形法によって製造される。経済的な観点から、継手を製造するために射出成形法を用いるのは、必要個数が多い場合には理想的である。射出成形法を行うためには、製造に極めて手間がかかり、相応にコストもかかる射出成形型が必要である。従って、射出成形型を原価償却するためには、部品ごとに多くの個数を製作する必要がある。このような場合にのみ、製作すべき部品の個数を多くすることによって、個別部品に占める型コストの割合を極めて小さく保つことができる。しかしながら、個数が少ない場合には、１つの個別部品の価格は、射出成形型の付加的な減価償却コストにより、個別部品はもはや販売能力を有しないほど高くなってしまうか、又は、この部品は製造コストをまかなえないので、このような部品の製造者にはもはや利益が出なくなってしまう。このような継手は、主として、まれにしか使用されない大きく寸法設定された直径を有するものである。

溶接可能なプラスチックから成るこのような大きな寸法の継手を、複数の管セグメントから互いに溶接して結合することができることが知られている。即ち、継手は、個別に適宜に裁断された複数の管から成り、これらの管が引き続き互いに溶接されて結合される。例えば１つのＴ字型継手のためには、既存の複数の管が細断されるか、若しくは適宜に裁断され、この場合、２つの管につき各一方の端部に、円周の１／２にわたって延びる４５°の斜接面が切削加工され、次いでこれらの管は互いに溶接結合される。Ｔ字型継手の中央部分として使用される管は先細りになるように斜めに切削加工され、これによりこの管は、この中央部分に対して９０°ずらされた前記両管に溶接される。これによりＴ字型継手の角隅部に延びる１つの溶接シームが形成される。このように形成された継手は、公称圧力に耐えるには適していない。何故ならば、これらの位置ではシームが、極めて大きな負荷にさらされているので、要求に耐えることはできないからである。さらに、溶接すべき管を相応に準備することにより、製造は時間的に極めて手間がかかる。

ＵＳ３８７３３９１号明細書には、例えばＴ字部材のようなプラスチック管継手を製造する方法が開示されている。この方法は、補完するように斜めに切削加工された複数の輪郭が製作され、互いに嵌合するプラスチック管区分を互いに接合することにより、所望の継手を形成するという、プラスチック管区分の成形法を含んでいる。一時的に、複数の縁部は、例えば接着により、合体された位置に確保される。次いで、液状の混合物、例えばポリウレタンエラストマが、斜めに切られた輪郭の領域の外側の表面に、有利には吹き付けにより塗布される。硬化により、強靱ではあるが幾分弾性的な層が生じ、この層はプラスチック管区分を結束させる。

このような継手の欠点は、一方ではその手間のかかる製作であり、他方ではプラスチック管の接続技術によって継手が高い圧力に適していないことにある。

本発明の課題は、少量生産のためにも経済的に適していて、かつ、導管内部における耐圧性の要求と表面状態の要求を考慮したプラスチック継手と、これに関連した製造方法を提案することである。

この課題は、本発明によれば、エレメントが、中心軸線に対して直角に延びる端面を有しており、前記エレメントは前記端面でのみ互いに溶接されていることにより解決される。

継手が、全周にわたってのみ延びる溶接シームしか有していないことにより、この継手は公称圧力強度の高い要求に対応し、問題なく管システムに組み込むことができる。このことは、これまでの管セグメントが溶接された継手によっては不可能だった。何故ならば、このようなこれまでの継手は、例えば、周囲に沿って延びる溶接シームに沿っては高い圧力に耐性はないので、公称の圧力強度の要求には耐えられなかったからである。さらに、このようなジオメトリ構造によっては、内径を加工する必要が殆どない小さな溶接シームしか生じない。何故ならば、そのサイズが小さいことにより、管路内に殆ど抵抗が生じないからである。しかしながら必要な場合には、内側の溶接シームは取り除かれ、極めて簡単かつ迅速に除去される。

継手のモジュール性により、コスト的に不利なことなしに、継手の種々様々なバリエーションを形成することができる。少量生産であっても、経済的にも負担とならない価格となるように製造可能である。基礎モジュールとして働く主エレメントは、射出成形法によって製作され、この主エレメントには、要求に合った種々様々な接続エレメントを溶接することができる。例えばＴ字型主部分は射出成形され、この主部分には、例えば射出成形法によって製造された直線接続エレメントが溶接され、加工された管区分も直線接続エレメントとして使用することができる。さらに、別の方法で製作された接続エレメントも使用するのに適している。従って、いくつかの接続エレメントのための高価な射出成形型を省くことができ、又は、射出成形による製造の場合は、製造すべき接続エレメントの数が多いことによりコストを極めて低く製造することができる。何故ならば、これらの接続エレメントは、相応の直径を有した全ての形式の主エレメントに適合するからである。

これまでの溶接された継手の場合よりも圧力強度を付加的に高め、シーム領域における耐久性を高めるために、主エレメント及び接続エレメントの壁厚さは、主エレメントと接続エレメントとの間の分離個所若しくはシームの領域で、接続エレメントと接続すべき導管との間の分離個所若しくはシームにおけるよりも厚く形成されている。主エレメントと接続エレメントの問題ない両立性のために、分離個所では、端面のジオメトリが同じであるという前提がある。従って接続エレメントの端面は、主エレメントと同様に円形に形成されている。

本発明による継手は、好ましくは３００mmの最小公称直径を有している。この場合、公称直径は内径に関するものである。比較的小さな寸法の場合、モジュラー継手の実現は可能ではあるが、小さな内径を有した継手は個数が多いことにより、完成した継手を含む相応の射出成形型は経済的には有利ではなく、従って、本発明による継手は３００mmよりも小さい内径の場合、殆ど使用されない。

好ましい構成では、継手は以下のプラスチック、即ち、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＢ、ＰＡ、ＰＦＡ又はＥＣＴＦＥから製作される。何故ならば、これらは溶接に適しており、導管構成において、標準材料として公知であるからである。

本発明による継手の別の有利な構成は、主エレメントがＴ字形状を有していることにある。相応の若しくは必要な接続エレメントの溶接により、分岐部として導管に挿入されるＴ字型継手は、工場で既に予め完成される。主エレメントには、分離個所で同じ直径を有しているという前提さえ満たしていれば、任意の各接続エレメントを溶接することができる。

別の好ましい構成では、主エレメントが円弧セグメント形状を、有利には４５°の円弧セグメントを有している。この構成により、導管を個別にあらゆる方向で敷設することができる。例えば、より大きな円弧角度を得るために、２つの円弧状主エレメントを互いに溶接することもできる。次いで初めて、互いに溶接された主エレメントの各端部に、それぞれ１つの接続エレメントが接合される。予め製作された円弧セグメント若しくは主エレメントの角度は任意に選択可能であるが、この場合も、主エレメントは通常、射出成形により製作され、従って、異なる角度を有する各円弧セグメントのために固有の射出成形型を製作する必要がある。鋭角の円弧セグメント若しくは小さな角度の円弧セグメントでは、唯１つの射出成形型によって、円弧セグメント若しくは主エレメントの溶接により、接合することができる種々様々な多数の円弧角度が得られる。この場合、勿論、相応に多数の溶接シームも生じる。

接続エレメントが種々様々な構成型で製造されるならば、即ち、必要に応じて構成されているならば、さらに有利である。例えば、Ｔ字型主エレメントに接続されるべき導管が、Ｔ字型主エレメントが既に組み込まれている導管の直径よりも小さい直径を有している場合には、このＴ字型主エレメントには、減径されて形成されている接続エレメントを溶接することができる。従って、減径接続エレメントによって、より小さな直径を有する導管も接続することができる。勿論、例えば、拡径接続エレメントのようなより大きな直径を有した管に接続するための接続エレメントも考えられる。

接続エレメントの別の構成としては、例えば流量センサ又は温度センサのような計器を接続することができる計器接続エレメントも考えられる。

通常は直線接続エレメントが使用される。直線接続エレメントは、例えば、射出成形、１つの管を部分片に分離する等、製造方法の多様性により必要な個数に最適に合わせることができ、従って経済的な利点が大きい。

本発明による継手のモジュラー構造のさらなる利点は、主エレメントに、例えば弁のための、フランジを備えた予め溶接されるカラーとして形成されている接続エレメントを直接溶接できることにある。これにより極めてコンパクトな組み込み寸法が生じる。何故ならば、予め溶接されるカラーの端面と、この端面に平行に延びる、Ｔ字型主エレメントの中心軸線との間の間隔は極めて短く、Ｔ字型主エレメントの端面に直接、適合する予め溶接されるカラーを溶接することができるからである。従来のＴ字型継手は、完成したＴ字型継手が直線接続部を備えて形成されていて、この継手に通常は管路が接続されるので、比較的長い接続管片を有している。そうでない場合には、ここに、相応に適合されたアダプタ部分が取り付けられ、これにより、後続の構成部分若しくは後続の機器に相応に適合された所望のＴ字型継手の組み込み寸法は著しく延長される。このように長い間隔は、例えば、水質に不利に作用する恐れがある。常に流過されているわけではない分岐部では、水が、このようなデッドスペースで停滞し、従ってここに細菌が発生し、細菌はその後の流通の際に再び媒体によって連行されるので、モジュラー構造によるような短い接続部長さは極めて有利である。このようなデッドスペースをできるだけ小さくするために、予め組み付けられる接続エレメント若しくは予め溶接されるカラーの端面と、該端面に対して平行に延びる中心軸線との間の間隔が、当該継手の公称直径よりも短くなっている。

勿論、さらに別の接続エレメントの構成も考えられ、実行可能である。継手のモジュール性により、構成形式には殆ど制限がない。

本発明の方法によれば、エレメントが、中心軸線に対して直角に延びる端面を有しており、前記エレメントは前記端面でのみ互いに溶接されている。

別の構成では、エレメントが専ら、中心軸線に対して直角に延びる端面の周囲に沿って工場で互いに溶接される。溶接シームも工場で製造され、従って予め製作されることにより、良好な溶接結合のための最適な条件があることが保証でき、このことは、継手若しくは溶接シームの耐圧強度にプラスの影響を与える。さらに継手は、導管の組み付けの際に直接装着可能であり、通常の溶接機で互いに溶接することができる。

本発明の実施例は図面につき説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。

Ｔ字型主エレメントを備えた継手のモジュラー製造の断面図をステップごとに示した断面図である。 円弧状主エレメントを示した断面図である。 それぞれ４５°の角度を有する、互いに接続された２つの円弧状主エレメントを示した断面図である。 １つの減径接続エレメントと２つの直線接続エレメントとが溶接されているＴ字型主エレメントを示した縦断面図である。 １つの計器接続エレメントと２つの直線接続エレメントとが接合されているＴ字型主エレメントを示した縦断面図である。 フランジを備えた１つの予め溶接されるカラーと２つの直線接続エレメントとが溶接されているＴ字型主エレメントを示した縦断面図である。

図１には、本発明による継手のモジュール性と製造ステップが示されている。図面の左側には、Ｔ字型に形成されている主エレメント２が示されている。主エレメント２は通常、射出成形により製造される。何故ならば主エレメント２は、一種の基礎モジュールを形成するものであって、高い負荷に耐えるもので、この主エレメント２には種々様々な構成の接続エレメント３又は別の主エレメント２が溶接されるからである。真ん中の図面には付加的に、主エレメント２に溶接することができる接続エレメント３が示されている。図示の構成では、直線接続エレメント３が使用される。勿論、例えば減径接続エレメント１０や計器接続エレメント１１等のような、相応の直径を有した接続エレメント３のあらゆる構成を接合することができる。接続エレメント３は、中心軸線８に関して円形かつ直角に延びる端面５で、主エレメント２，９の、同じく中心軸線８に関して円形かつ直角に延びる端面４に溶接される。接続エレメント３は、壁の厚さが端面５において増大する若しくはより厚くなっているように形成されている（図示せず）。最良の条件の下、工場で製作された継手は、最良に製作された溶接シームを有しているので、基本的には回避されないまでも、生じる応力を減じることができる。また、これにより高い機能確実性が保証されている。接続エレメント３の端面６は、継手１の組み付け時に導管に接続される。図１の右側には、工場で完全に溶接された継手１が示されている。

図２には、別の構成の主エレメント９が示されている。この主エレメント９は、導管システムにおいて方向を変更するために湾曲されて円弧状に形成されている。図示の円弧セグメント若しくは主エレメント９は４５°の角度を有しており、これは多くの場合、管路若しくはシステムを変向するために理想的な円弧セグメントと言える。予め製作された相応の射出成形型さえあれば、勿論、任意のいずれの角度サイズでも製造することができる。頻繁に使用可能であるサイズを用いると有利である。図２では、端面４の方向で壁厚さが厚くなっていることが良く判る。この構成は、上述したＴ字型主エレメント２において既に述べたように、比較的高い負荷に耐え得る溶接シームを形成するために役立つ。２つの主エレメント９を直接互いに溶接することも可能である。このシステムのモジュール性により、同じ接続直径さえ有していれば、接続のあらゆるバリエーションが可能である。

図３にはこのような接続が示されている。２つの主エレメント９、この場合、２つの４５°円弧セグメントは、１つの９０°円弧角度を形成するように互いに溶接されており、両端部には、必要な接続エレメント３が接合されている。

図４に示された継手１は、接続エレメントとして、溶接された減径接続エレメント１０を有している。この減径接続エレメント１０は、この減径接続エレメント１０に対して直角に延びる管路よりも小さな直径を有する管路に接続することができる。Ｔ字型主エレメント２の別の両端面４には、それぞれ１つの直線接続エレメント３が取り付けられている。別の接続エレメント３であっても良い。

別の接続エレメント３が図５に示されている。この場合も、Ｔ字型主エレメント２には、特別に形成された接続エレメント１１が溶接されている。この接続エレメント１１は、例えば流量センサ又は温度センサのような計器の接続に適している。この場合、計器接続エレメント１１を別の主エレメント２に取り付ける、又はさらに別の計器接続エレメント１１をこの主エレメント２に溶接することも可能である。

図６には、Ｔ字型主エレメント２を有したモジュラー継手が示されている。この主エレメント２には、主エレメント２の互いに向かい合って位置する端面４にそれぞれ１つの直線接続エレメント３が配置されている。９０°ずらされた接続部は、主エレメント２に直接溶接された、予め組み付けられる接続エレメント若しくはフランジ１２を備えた予め溶接されるカラーを有しており、これは中間部材なしに直接、主エレメント２に溶接することができる。従って、中心軸線８と、これに対して９０°ずらされた接続部における予め溶接されるカラー１２の端面との間の間隔１４は極めて小さく保たれ、これは、デッドスペース１３若しくは分岐部が流過されない場合に停滞する媒体に有利に作用する。通常、この間隔１４は、相応の継手の公称直径よりも短い。デッドスペース１３がより小さくなることにより静止水が少なくなる。静止水は、図６に示されたように、接続された遮断フラップ１５が閉じられていて、これにより分岐部が流過されないことにより生じる。勿論、付属品や別の接続可能な構成部分も考えられる。この構成に応じて、予め組み付けられる接続エレメントは製造され、主エレメント２に溶接される。

１ 継手
２ Ｔ字型主エレメント
３ 直線接続エレメント
４ 主エレメントの端面
５ 接続エレメントの主エレメント側端面
６ 接続エレメントの導管側端面
７ 主エレメント・接続エレメントの溶接シーム
８ 中心軸線
９ 円弧状主エレメント
１０ 減径接続エレメント
１１ 計器接続エレメント
１２ フランジを備えた予め溶接されるカラー
１３ デッドスペース
１４ 間隔
１５ 遮断フラップ

Claims (10)

1. 複数のエレメント（２，３，９，１０，１１，１２）、即ち、少なくとも１つの主エレメント（２，９）と、少なくとも１つの接続エレメント（３，１０，１１，１２）とを含む、モジュラー構造を有した、溶接可能な熱可塑性プラスチックから成る継手（１）であって、
   前記エレメント（２，３，９，１０，１１，１２）は、各エレメントの中心軸線に対して直角に延びる端面（４，５）を有しており、前記エレメント（２，３，９，１０，１１，１２）は前記端面（４，５）でのみ互いに溶接されており、
   前記主エレメント（２，９）と前記接続エレメント（３，１０，１１，１２）とが互いに溶接される前記端面（４，５）の壁厚さが、当該継手（１）の組み付け時に導管に接続される他方の端面（６）の壁厚さよりも厚くなっており、前記接続エレメントの壁の厚さは、前記他方の端面（６）から前記端面（５）に向けて増加していることを特徴とする、継手。
2. 前記エレメント（２，３，９，１０，１１，１２）の前記端面（４，５）が円形に形成されている、請求項１記載の継手。
3. 当該継手（１）は、３００mmの最小直径を有している、請求項１又は２記載の継手。
4. 当該継手（１）は、以下のプラスチック、即ち、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＢ、ＰＡ、ＰＦＡ又はＥＣＴＦＥから製作されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の継手。
5. 前記主エレメント（２）がＴ字形状を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の継手。
6. 前記主エレメント（９）が円弧状に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の継手。
7. 前記主エレメント（９）が４５°の円弧セグメントを形成している、請求項６記載の継手。
8. 前記接続エレメントは、直線接続エレメント（３）として、又は減径接続エレメント（１０）として、又は計器接続エレメント（１１）として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の継手。
9. 前記接続エレメントは、フランジを備えたカラー（１２）として形成されており、該フランジを備えたカラー（１２）の端面と、該端面に対して平行に延びる前記中心軸線との間の間隔（１４）が、当該継手の公称直径よりも短い、請求項１から５までのいずれか１項記載の継手。
10. 複数のエレメント（２，３，９，１０，１１，１２）、即ち、少なくとも１つの主エレメント（２，９）と、少なくとも１つの接続エレメント（３，１０，１１，１２）とを含む、モジュラー構造を有した、溶接可能な熱可塑性プラスチックから成る、請求項１から９までのいずれか１項記載の継手（１）を製作する方法であって、
    前記エレメント（２，３，９，１０，１１，１２）は、各エレメントの中心軸線に対して直角に延びる端面（４，５）を有しており、前記エレメント（２，３，９，１０，１１，１２）を前記端面（４，５）でのみ互いに溶接することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の継手を製作する方法。

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