JPH04504458A - 内部拡張カップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 内部拡張カップリング装置 発明の背景 本発明は、１対の管状部材等の実質的に浸透／浸出（＋／Ｅ）のないシステムと して結合可能な内部拡張カップリング装置に関する。この管状部材は、加圧下で 或いは自然状態下で流体を輸送するものである。

環境問題が極めて深刻になりでいる現状で、空気及び上水に関する法律及び規制 が極めて多くなると、ＥＰＡ（米国環境庁）は同国の下水施設のＩ／Ｅ率を監視 している。米国内には収縮しフランジが生じるセメントモルタル又はアスファル トで結合された何百万マイルに及ぶ下水パルプを育する。この欠陥、及び他の欠 陥が生じると、施設に過度の浸透を生じ、その結果上水ライン及び施設近傍の下 水処理又は浸出の問題を生じ、Ｉ／Ｅは我々の上水施設の品質に対する脅威とな る。

上述は極めて重要であるが、単なる１つの必要性の例であり、儒全且つ効率的た 水、石油、化学薬品等の流体を輸送する、フィールドで保守、修理を必要とする 施設がある。従って、カップリング装置は単に液密であるのみならずフィールド で取付及び／又は互換性が容易でなければならない。更に、そのカップリング装 置は、溜置施設、送水施設及び各槽ガス及び液体過給施設等の壁面が薄い加圧液 体のダクト及びパイプ施設に特に好適である。また、内部拡張力１プリングは熟 及び換気ダクト施設にも適する。

外部即ち収縮装置と内部即ち絋（膨）張装置の実質的に２種のカップリング装置 が開発されている。本発明は後者に属する。従来の装置に関して発見した１つの 問題として結合したい管状部材内にカップリング装置を押込むことの難しさがあ り、これは特に大型管状部材の場合に顕著である。本発明はこの結合を簡単に行 う手段を提供するものであり、以下の詳細説明を読めば一層明瞭となろう。

上述した必要性及び問題に拘らず、従来内部連結をより効果的に行う試みがなさ れた。例えば、リトル発明の米国特許ｊ１４，４７８．４３４号には可撓性管状 部材の近接端をカップリングする装置が開示されている。この装置は、この管状 部材の内径（［、Ｄ、）と略同じ外径（０，Ｄ、　）を有する。両端開放の細長 い管状部材を具えている。特に、この装置は、その両端開放型の管状部材の軸方 向に沿ってスリットを有し、且つ両端がスリットの反対側でその雪状部材に結合 している１対の位置合わせされたストラップ状部材を有する。このストラップ状 部材の一部としてねじ手段が管状部材の反対端を連結し、この管をある限られた 鴛だけ収縮又は拡張する。

別の内部拡張型カップリング手段がクーパー発明の米国特許第３．５１４．１３ ５号に開示されている。これはスリーブを拡張するために放射状に移動可能であ り、両端に反対方向に配置された傾斜した長手フランジを有するスプリット（分 割）スリーブを有する。ブロバーグ等の発明に係わる米国特許第３．１４１．６ ！１７号にはストラップ端を分離するねじ部材付き鋼帯製のスプライス・ストラ ップを開示している。クリベロ発明の米国特許第１３９４．９５）号には１対の 離間し軸方向に延在するカップリング部と放射状に外方へ延びる中央部とを有す るポリエチレン製ダクトインサートを開示している。各カップリング部は略筒状 内面と約２度の角度のテーパを有する対向する１対の円錐台状外面より成り、環 状溝により分離され、より直径の大きい円錐台面の部分が溝に接する。また、バ ートリンク等の発明に係わる米国特許第３．２６９．７５４号には上述したクリ ベロ発明と作用上類似する装置を開示している。

上述した装置には、カップリングされた管の内径を著しく開隔するか、操作が困 難であるか、力１ブリングに特殊技能及び／又は工具を必要とするか、封止する ために内側パイプ直径の公差が極めて厳しいか、フィールド状態下で気密保持に 欠けるか、高い内圧により破壊されるか、柔軟性を欠（かの１以上の問題点を冑 する。

本発明のカップリング装置は、これらすべての問題点を克服する。このカップリ ング装置は収縮時にはパイプ端に容易に挿入可能であり、拡張すると良好な連結 をすると共にパイプ内の流体に対する抵抗が最小になる。このカップリング装置 は完全に再使用可能である。従って、本発明は、従来品に比して極めて汎用性に 富み、且つ、それを介して送給される流体の内圧を利用して漏洩を効果的に阻止 する機能を有する内部拡張型力、プリング装置を開示する。その他の特徴を列挙 すると、広い内径公差内で近接するパイプ間を良好に封止（シール）でき、外傷 等によりパイプ内外壁面に損傷が生じたとき、フィールド状態下で封止性能を維 持する力・ｙブリングを提供すること、パイプ及びカップリングの撓みに耐えて 高い内圧に耐えるカップリングを提供すること、負内圧下で機能するカップリン グを提供すること、製造及び使用が経済的であるカップリングを提供すること、 腐食性流体に耐えるカブプリングを提供すること、及び耐用年数が長いカブプリ ングを提供することである。これらの特徴は添付図を参照して以下の説明を熟読 すれば一層明瞭になろう。

髪咀曳皿！ 本発明は、効果的なジ璽インドカップリング装置、特に管状部材用の内部拡張カ ップリングに関する。その好適実施例では、本発明のカップリング装置は鋼板等 の比較的硬質のシート状部材で形成された細長い両端開放の管状部材を含んでい る。ここで、シートの両端は、端部が相互に隣接するように重ね合わせる。エラ ストマ材料で形成された連続スリーブは、その管状部材の少なくとも一方の開放 端の周囲にシート側を重ね合わせる。このスリーブは、その外周に少なくとも１ 個の連続的に起立したリブが形成されている。即ち、管状部材の内壁に近接させ 、且つ押圧されるよう構成されている。最後に、このシート状部材を拡張する手 段が設けられ、このシート端部は相互にその外周方向に移動してエラストマスリ ーブとリブを管状部材の内壁に対向させる。管内を流れる流体の圧力は両者のカ ップリングジ■インド（結合力）を強化するのみである。

ｍ星ユ脱旦 図１は本発明による内部拡張カップリング装置の好適実施例の分解斜視図であり 、カップリングされる１対の開放端管状部材に対する相対位置を示す。

図２は拡張／収縮メカニズムを除いた図１のカブプリング装置の平面図を示す。

　図３はここに開示するエラストマスリーブを除いた図１のカブプリング装置の 平面図を示す。

図４は図２の線４−４に沿う部分断面図である。

図５は図１の結合且つ組み立てられた管状部材の軸方向に沿う部分断面図である 。

図６は図５と同様の部分断面図であり、ベルト状端を有する管状部材を連結する 力Ｉブリング装置の使用状態を示す。

図７は本発明の力、プリング装置を貫通する拡大断面図であり、その入口端を開 放端管状部材内に押込んだ収縮状態を示す。

図８は図７と同様の拡大断面図であり、カップリング装置を動作状憶に拡張した 状態を示す。

図９は本発明のカップリング装置を拡張及び収縮するメカニズムの他の実施例の 部分平面図である。

図１０Ａ及び図１０Ｂは図９の他の実施例の上面図であり、それぞれカップリン グ装置の拡張及び収縮を行わせるための使用方法を示す。

図１１は本発明の力！プリング装置の細部を示す一部断面図であり、２個の管状 部材間にＴ’）曹インドが形成される。

旺１１惠五Δ誼坦翌朋 本発明は例えば図１乃至図３に示す如（１対の位置合わせされた管状部材又はパ イプ（Ｔ）の両端を連結する管状部材の内部拡張カップリングに関する。本発明 の好適力１．プリング装置１０は例えばステンレス又はコーティングした炭素鋼 等の金属、プラスチ１り、合成材料等の比較的硬質のシート軟材料を筒状に形成 した開放端の管状部材又は拡張スリーブ１２より成る。ここで、シート１４．１ ４′は重ね合わせされ（図７、図８参照）、且つ相互にｌｌｌ接する。特に後の 図から明らかな如く、リラックス状部にあるシート端１６．１８は周囲が予め定 められた寸法だけ離れていることが判かる。図７に示す如く、カップリング１０ は、相互に端部１４，１４’をスライドすることにより更に寸法が總小され、端 部１６と１８間の周辺距離が増加する。しかし、図８に示す如く、端部１６．１ ８は、カップリングｌＯを拡張すると相互に近付く。このことは以下に詳述する 。

本発明のカップリング装置１０により達成される有効な封止（／−ル）は、カッ プリング装置１０の開放端２２の周囲に連続した気密スリーブ（）ｆ１キン）２ ０を使用するために得られる。各スリーブ２０は、その対応端２２の周囲に巻き 込まれ、その断面がＵ字状であるが、（図４中に）符号２４で示す如く内側アー ムを管状部材！２の内壁と実質的に隣接するように結合するのが好ましい。スリ ーブは高級ゴム等のエラストマ材料で形成される。更に、スリーブ、特に参照梅 号２４で示す内側部分には、スリーブ内に高張カワイヤを外周に配置し、フープ 状支持又は補強を行ってもよい。好適方法では、モールド作業中にスリーブ内に 係るワイヤを配置する。外側部分２６にはその外周面２８に沿ってリブ３０が設 けられるか、複数のリブを扇型に形成する。好ましくは、リブ３０は尖端が尖っ てナイフの刃状に形成され、管状部材１２の拡張により容易にシール効果を発揮 するようにする。当業者には周知の如く、ガスケットスリーブ２２は無端、即ち 連続状に押し出し形成され、使用時に必要長に切断する。次に、その端部を適当 な接着剤により連結して連続した筒状とする。更に、本発明によると、接着剤を 内壁２７（図４＃照）と拡張スリーブ１２間に設け、バルカナイゼーシ璽ン（加 硫硬化）により行ってもよい。また、重ね合わされたシート端部１４，１４’間 には別のンール剤を含んでいてもよい。これは、特に負圧施設の場合に有効であ る。

図４に最も良く示す好適実施例では、最も外側のリブ３０ｍは管状部材１２０面 に対して約６０度の角度で外方へ角度をつけている。内側のナイフェツジ状リブ は、この部材１２に対して略垂直である。外方へ突出するナイフェツジ状リブは 結合される管状部材の内壁に対して押圧されると下方に垂れ下がり初期シーリン グで結合される。しかし、カップリングが効果的なシール（封止）体になるのは この手段のみによるのではない。最も外側に突出するナイフェツジ状リブの部分 の作用により、内圧が生じるようになり、管状拡張部材１２に一層多くの内圧を 生じさせ、制限を受けない拡張部材１２が図８に「矢印」で示す如く更に拡張す ることとなる。更に、すべての周辺又は内側のナイフェツジ状突起が一層押圧さ れてより一層気／液密封止を形成する。

図５及び図６は、端面同士を位置合わせした２１１９の管状部材（Ｔ）を結合す る好適な方法を示す。特に、図５は２本のスムースライン状パイプを示し、図６ は、２本のベル状パイプを結合する方法を示す。後者は内部を流れる流体の流れ に妨害を生じさせたくない場合に重要である。

図６は、本発明により実施される更に別の実施例を示し、拡張スリーブ１２に環 状リブ又はビード３３が形成又はロールされている。ガスヶ？）スリーブ２０内 の環状位置にビード３３が形成されるよう、このガスケットスリーブはリブ又は ビード３３を収納するようモールドしてもよい。ガスヶ、　ｌ−スリーブ２０内 又は外に拡張スリーブ１２が形成されるか否かに拘らず、ビード３３をノ４イブ 又は管状部材Ｔの周囲の相補環状内側チャンネル３５と位置合わせするのが好ま しい。更に、使用中には、軸方向ロードがかかり、管状部材間の結合を破壊し得 る。

しかし、ここに提案した構成によると、スラスト・抑止が達成される。

前述のとおり、本発明の特長の１つは、必要に応じて収縮及び拡張が容易に行わ れることである。この拡張を行わせるために、この力・ノブリング装置にはシー ト端部１６，１８が相互に摺動し、これにより管状部材１２の円周拡張が増加す る。このための１つの手段を図１及び図２に示す。その作用は図７及び図８から 最もよく理解できよう。拡張を行わせる好適手段は重ね合わされた端部１４，１ ４′にまたがるねじ部材を使用することである。拡張メカニズム（Ｉｌ構）４０ は、例えばｎＡｌ４に固定され管状拡張部材１２に対して軸方向に位置合わせさ れた第１ねじ付きロッド４２により構成されていてもよい。同様のａｙド４３が 端１４′に固定されている。別の例として、これらロッド４２．４３は管状部材 １２の周囲を逆方向に囲む鋼製ストリアブ等のストラップ４６により結合しても よい。いずれの場合でも、２対を図１及び図３に示す各ロッド対には位置合わせ された穴４８．４８’が設けられている。しかし、穴４８には取付手段又はボル ト５０を受けるようねじ切りされており、他方穴４８′はねじ切りされずボルト ５０の端部５１を受ける。ボルト５０を回転すると、ねじ切りされたロッド４２ がロッド４３に対して移動してカップリング装置の拡張又は収縮がなされる。

本発明のカップリング装置の拡張及び収縮を行わせる他のメカニズムを図９、図 １０Ａ及び図１０８に示す。このメカニズム６０は、例えばシート端１４の外面 に溶接等により固定された第１部材６２より成る。これは一端６４にねじ切りさ れたＴバー６６を有し、図９に示す如く係合（水平）位置から非係合（垂直）位 置へ旋回するビル１トロ８を有する。特に、環状のトフプＩイー又はスリーブ７ ０は起立するウィング７２に旋回可能にジャーナルされているＯ他方の／−ト１ １１１４’にはＵ字状部材７４が固定されている。ここで、開口アロはねじ切り されたロブドア８及び細長いフランジ付きナフト８０を受けるの（こ十分であり 、その遠隔端８２は当業者には周知の手工具により回転されるように構成されて いる。さらに、フランジ８４は位置決めにも使用され、カブプリング装置１０の 拡張（図１ＯＡ）又は収縮（図１０Ｂ）を行わせる。フランジは拡張時にはＵ字 状部材７４の前に位置し、収縮時にはその後方に位置させることに注目されたい 。

図１１は、２本の管状部材（Ｐ、Ｔ”）間でＴシリイン１−（Ｔ字状に結合）す るために本発明のカップリング装置を使用する場合の部分断面図を示す。この装 置は例えば既存の管状部材とイン７ィールドジ−インド可能に使用できる型式の ものであってもよい。この実施例では、管状部材Ｔ′に穴をあけ、新しい、Ｔジ １インド又はマンホールタップが設けられる。この穴の周りにエラストマのカラ ー（えり状部）９０を形成する。このカップリング装置１０′カラー９０により 規定されると開口内に挿入され、上述した方法で拡張される。安全性を増すため に、１対のＵ字状チャンネル９２を設け、一方の端を拡張スリーブ１２′の一端 に固定され、そのベースはカラー９０の外部９６に隣接する。この構成により、 包囲抑止ストラップ９８が設けられ、カップリング装置１０’の管状部材Ｔ′へ 材１０２を付加して追加されるパイプＰの輪方向位置を固定してもよい。これＩ こより、パイプＰの端にはストラップ１０６の収糟力にカブブリングされ、カブ プリング装置１０′の拡張圧により圧縮力が作用する。

ＦＩＧ　４ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、　１０σ ＦＩＧ、　ｌＯｂ 国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）比較的鋼性を有するシート状部材で形成され、該シート状部材の両端が それぞれ他方と隣接して重ね合わされる長い開放端の管状ジョイント部材と、ｂ ）エラストマ材料で形成され前記管状ジョイント部材の少なくとも一端の周りに 重ね合わされ、外周に少なくとも１個の連続して起立するリプが設けられ管状部 材の内壁近傍に配置され押圧される連続したスリープと、ｃ）前記シートの両端 が相互に周上を移動して前記リプが管状部材の内壁に押圧されるようにする前記 シート状部材を拡張する手段と、を異えることを特徴とする管状部材の内部拡張 力ップリング装置。
2. ２．前記長い開放端の管状ジョイント部材にはエラストマスリープが設けられ、 前記スリープが相互に内部で結合されることを特徴とする請求項１記載の内部拡 張力ップリング装置。
3. ３．前記各スリープに複数の円周リプが設げられていることを特徴とする請求項 ２記載の内部拡張力ップリング装置。
4. ４．前記各スリーブに１組のリプが置けられ、前記スリープの１個がその内壁に 沿って前記１組を含み前記１個のスリープに挿入される管状部材に対して外方へ 押圧することを特徴とする請求項２記載の内部拡張力ップリング装置。
5. ５．前記シート状部材を拡張する前記手段は前記シートの各端部へ固定的に取り 付けられる手段と、該固定取付手段に力を加えて周上を引き離す細長いねじ切り された部材とを具えることを特徴とする請求項１記載の内部拡張力ップリング装 置。
6. ６．前記各カップリングに対して複数の手段があることを特徴とする請求項４記 載の内部拡張力ップリング装置。
7. ７．前記各スリープの外側リプは外方へ角度付けられ且つ各内側リプは前記スリ ープに略垂直に突出することを特徴とする請求項３記載の内部拡張力ップリング 装置。
8. ８．端面を向き合わせて位置合わせして連結される１対の位置合わせされた管状 部材と組み合わされ、前記部材を連結する内部拡張力ップリング装置であって、 ａ）比較的鋼性を有するシート状部材で形成され、該シート端部が相互に隣接す るように重ね合わさる長い開放端の管状ジョイント部材と、ｂ）エラストマで形 成され且つ前記管状ジョイント部材の各開放端の周囲で前記シート側部と重ね合 わされ、前記各スリープはその外周に少なくとも１個の連続して起立するリプが 設けられ、前記位置合わせされた管状部材の１方の内壁の近傍に設けられ、これ に押圧される連続したスリープと、ｃ）前記シート端が層上を相互に移動して前 記エラストマスリープ及び前記リプを前記位置合わせされた管状部材の一方の内 壁に対して押圧するよう前記シート状部材を拡張する手段と、 を具えていることを特徴とする内部拡張力ップリング装置。
9. ９．前記各スリープには周上に複数のリプが形成さ札ていることを特徴とする請 求項８記載の組み合わせ。
10. １０．前記位置合わせきれた管状部材は断面が異なり、前記スリープの１つは、 その外周に１組のリプを有し、他のスリープは１組の内部管状リプを含み、前記 後者のスリープは前記位置合わせきれた管状部材のうち小きい方を含むよう位置 合わせきれ、前者のスリープは前記位置合わせされた管状部材の大きい方の内部 に着座することを特徴とする請求項８記載の組合せ。
11. １１．前記シート状部材を拡張する手段は前記シートの各端部固定的に取付けら れてお、細長いねじ付き部材が前記固定取付を周方向に離させることを特徴とす る請求項８記載の組合せ。
12. １２．直角に配置されている管状部材間をＴジョイントし、前記管状部材の１つ には他の管状部材の開放端と位置合わせされた円形壁穴が設けられ、該円形壁穴 はそり周囲にエラストマカラーを含む内部拡張力ップリング装置において、ａ） 比較的鋼性部材で形成され、シート端が他と隣接するよう重ねられている細長い 開放端管状ジョイント部材と、 ｂ）エラストマ材料で形成され前記管状部材の各開放端の周りでシート側部が重 ね合わされ、その外周には前記装置が拡張されるとき圧縮きれるように少なくと も１個の連続した起立リプが設けられている連続したスリープとｃ）前記シート 状部材を拡張する手段とを備え、前記シート端は外周上を相互に相手方向へ移動 して前記エラストマスリープの１つとその周囲のリプが管状部材の内壁に押しつ けられ、反対のエラストマスリープとその周囲のリプとが前記エラストマカラー に押圧きれることを特徴とする内部拡張力ップリング装置。
13. １３．前記各管状部材を前記装置に固定する補助手段が設けられた請求項１２記 載の内部拡張力ップリング装置。
14. １４．前記補助手段は、前記管状部材を包み込む抑止ストラップを含むことを特 徴とする請求項１３記載の内部拡張力ップリング装置。
15. １５．前記スリープは相互に内部で連結きれた請求項１２記載の内部拡張力ップ リング。
16. １６．前記スリープには、複数の円周リプを有する請求項１２記載の内部拡張力 ップリング。
17. １７．前記各スリープの外側リプは外方に角度付けられ且つ内側リプは該スリー プに略垂直に突出することを特徴とする請求項１６記載の内部拡張力ップリング 。