JPH0559314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエラストーマ材で形成され、２個また
はそれ以上のカプリングセグメントを有するセグ
メント式パイプカプリングおよびそれに使用され
るガスケツトセグメントに関する。

〔従来の技術および問題点〕

セグメント式パイプカプリングはこの技術では
よく知られており、それは端と端を合わせて軸方
向に事実上一線に並べられたパイプまたは取付具
の端部と端を合わせて包囲した状態に組立られる
２個以上の円弧状カプリングセグメントで成る。

それらのカプリングセグメントは、そのカプリ
ングセグメントの端部にあるボルト締め用パツド
を通つて伸長するトラツクボルトまたはその他の
通常の手段によつてそれらの隣接端部をお互いに
取付られる。トラツクボルトを締めつけると、カ
ツプリングセグメントはパイプの中心軸に対して
放射方向で内方へ引つぱられる。なぜならカプリ
ングセグメントがパイプの外周と締めつけ結合す
ることになるか、またはカプリングセグメントの
内周にあるキーがパイプに形成されたもの例え
ば、パイプの溝やパイプの外部に形成された放射
方向の隆起部と結合するように移動するからであ
る。

そのようなパイプカプリングに必要とされるも
のはパイプの隣接端部やカプリングセグメントを
こえて軸方向へまたはボルト締め面間で放射方向
へパイプからの漏れを防ぐためにパイプカプリン
グの内部にシール用ガスケツトを備えることであ
る。

そのようなガスケツトは一般に、スプリツトガ
スケツトの形をしていて、パイプに対して軸方向
へ装着されるのでなくて、パイプの周囲に配置さ
れ、一般に、カプリングを組立てる前にそれぞれ
のカプリングセグメント内に位置づけ、そのセグ
メントによつて保持されるように形成される。

このカプリングの組立時、ガスケツトセグメン
トの端部は隣接するガスケツトセグメントの端部
と圧迫接触し、また、パイプの周囲とも圧迫接触
し、この現象は、カプリングセグメントを締めつ
ける間にも生じる。

カプリングセグメントの締めつけの結果、ガス
ケツトセグメントには圧縮フープ応力が生じ、こ
れはそれぞれのガスケツトセグメントをカプリン
グセグメントの方へ周囲方向へ後退させるので圧
縮フープ応力はガスケツトセグメントの周囲全体
にわたつて等しくなる。

この圧縮フープ応力の均等化はガスケツトセグ
メントとパイプの周囲との圧縮シール結合を均等
化するのに役立つけれどもそれは他方で、次の隣
接するガスケツトセグメントの端面に接するガス
ケツトセグメントの端面にかかる圧縮応力が減退
するという欠点をも有している。

かくして、それぞれのガスケツトセグメントの
端面が隣接し合うカプリングセグメントの両ボル
ト締め面の中間部に位置する時、その位置で圧縮
シール結合の損失が生じる。その位置での漏れ
や、隣接し合うカプリングセグメントの両ボルト
締め面間で放射方向で外への漏れを防ぐために
は、前記圧縮シール結合の損失が生じる場所こそ
まさに圧縮応力が最適に行われなければならない
場所である。

この問題は、カプリングが“剛性”型であつ
て、パイプ周囲に直接締めつけるようになつてい
る場合にはさらに重大となる。パイプの直径は製
造トレランスによるように、常時その標準寸法か
ら逸脱するものであるがそのことが、パイプが特
小の場合には、ガスケツト材料をピンチングする
ことになり、また、さらに重大なことであるがパ
イプが特大の場合には、ガスケツトセグメントの
隣接する両端面間で圧縮シール力が大きく減損
し、その場所に漏れを生じさせることになる。

この問題はパイプの片方が特大で、他方が特小
の場合には、さらに重大となる。前述の状態の両
方がお互いに組み合わさつて生じることになるか
らである。

この問題に対する部分的解決法が1983年７月５
日付で許可されたブレイクリーの米国特許第
4391458号に示されており、これによれば、カプ
リングセグメントの内側肩部の後方で接触するよ
うになつた放射方向で外方へ伸長する肉厚部分を
ガスケツトセグメントの端部に形成するようにな
つている。しかしながら、このブレイクリーの方
法はパイプの特大または特小から生じる状態や、
パイプの単一ジヨイントにそのような両方の状態
が組合わさつている場合を取り扱うことに関して
は、部分的な解決法でしかあり得ない。

この問題に気付いてからブレイクリー氏は彼の
ガスケツトセグメントの当接端部の面が彼のガス
ケツトセグメントのボルト締め面の面に対して角
度をもつて配置されるように、カプリングセグメ
ントのボルト締め面に対してガスケツトセグメン
トの端部をオフセツトにすることにした。しかし
ながら、これは本質的にガスケツトセグメントの
形を非対称にすることになり、作業員はガスケツ
トセグメントをカプリングセグメントへ逆位置で
挿入することになり、その結果、一端ではガスケ
ツトセグメントが過度に圧縮され、反対端部では
ガスケツト端部が全く圧縮されず、実際に両ガス
ケツト端部間にスペースがあくことになる。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

そこで、本発明によればガスケツトセグメント
の形は対称的であり、かくして、ガスケツトセグ
メントをカツプリングセグメントに組立てる際、
不正確な組立ての可能性がなくなり、それぞれの
パイプの特大、または特小に拘らずガスケツトセ
グメントの当接端面にかかる圧縮力は予期された
ものが作用する。

このことは、ガスケツトセグメントの端面に
は、その両端面の近くに放射方向および軸方向へ
伸長するフランジ部分を形成し、それがそれに関
連するカプリングセグメントに備わつている内側
当接肩部と共働する反作用部材を提供するように
仕組むことによつて達成される。これはガスケツ
トセグメントの端面にかかる圧縮応力をその端部
に制限し、これらの圧縮応力がガスケツトセグメ
ントの残り部分へ消散するのを防ぐ。

カプリングセグメントを締めつける間、ガスケ
ツトセグメントとパイプとの接触によつてガスケ
ツトセグメントに対して放射方向で外方への力が
作用し、これは普通ガスケツトセグメントが大径
へと膨大することによりカプリングセグメントの
端部を引つこめることになる。

このことは、それぞれのフランジ部分とカプリ
ングセグメントのそれぞれの当接肩部との接触に
より排除され、両フランジ部分の中間にあるガス
ケツトセグメント部分が引つぱりフープ応力を受
けることになる。

フランジ部分がないとすれば、この引つぱりフ
ープ応力はガスケツトセグメントの端部がカプリ
ングセグメントの方へ内方へ周囲方向へ移動する
ことによつて消散してしまうので、ガスケツトセ
グメントの当接端部にかかる圧縮力は減退してし
まう筈である。しかしながら、これはフランジ部
分によつて与えられる反作用部材によつて防止さ
れ、この反作用部材はガスケツトセグメントの中
間部分を緊張状態に保持し、同時にガスケツトセ
グメントの端部をその引つぱり力から隔離する。

この結果、ガスケツトセグメントの端部には最
大の圧縮力が生じ、これがガスケツトセグメント
の端面に最大のシール能力を与え、これは関連す
るパイプの膨張から生じる損失とは実質的に無関
係である。

フランジ部分は各々ガスケツトセグメンの隣接
端部を包囲する周囲方向へ伸長するスカート部分
へ合同し、しかもガスケツトセグメントのまわり
を伸長する開放チヤンネルによつてそのガスケツ
トセグメントから離れて位置し、そのガスケツト
セグメントは意図的に周囲方向へより長く形成さ
れる。

使用時、パイプの特大、特小とは関係なしにガ
スケツトセグメントの端部は、カプリングセグメ
ントを十分に締めつける前に、次の隣接ガスケツ
トセグメントの端部と当接状態で接触することに
なる。

この時点でガスケツトセグメントの端部に圧縮
応力が生じ、この圧縮応力はガスケツトセグメン
トのそれぞれの放射方向のフランジ部分と、これ
に関連するカプリングセグメントの対応する内側
当接肩部との接触により、ガスケツトセグメント
のそれぞれの端部に制限される。

カプリングセグメントをさらに締めつける間、
ガスケツトセグメントを形成する材料は基本的に
は非圧縮性であるので、そのガスケツトセグメン
トの端部にかかる圧縮負荷はガスケツトセグメン
トの端部をスカート部分内へ後退させ、カプリン
グの軸に対してガスケツトセグメントの端部を放
射方向で軸方向へ外方へ膨大移動させることにな
る。これは順次、ガスケツトセグメントの当接端
面の界面に圧縮応力を生じさせ、これはエラスト
ーマ材それ自体の中に貯えられたばね力のエネル
ギーによつて生じ、これはカプリングセグメント
にかかる力とは無関係のものである。

そのようにして生じた圧縮応力はかくして、ガ
スケツトセグメントの外方へ移動する本体がスカ
ートの内面と接触して取巻きチヤンネルを完全に
満たすまで事実上一定のままである。

かくして、パイプの特大、または特小に拘らず
ガスケツトセグメントの当接端部に完全に予期で
きる圧縮応力が生じ、これはカプリングセグメン
トによつてかけられる圧縮応力とは有効に別個の
ものであつて、ガスケツトセグメントの端部分で
成る材料に貯えられたばね力のエネルギーから専
ら生じたものである。

ガスケツトシールを行うためには、３つの基準
を充足しなければならない。第１にそのガスケツ
トはパイプの周囲と十分なシール力でもつて接触
しなければならない。次に、ガスケツトの端部は
十分なシール力でもつて当接しなければならな
い。最後にガスケツトの端部は可能性のある漏れ
通路を完全に閉鎖するように合致しなければなら
ない。殆んどのいかなるスプリツトガスケツトも
はじめの２つの要件は充足している。本発明のガ
スケツトは３つの全ての要件を充足させている。

このガスケツトは周囲方向へ伸長する端部を有
する。このガスケツトの内面の直径は、パイプの
外周より小さい。この結果、ガスケツト端部は、
それが隣接するガスケツト端部と当接する前でさ
え組立中に外方へたわむ。そのガスケツトとスカ
ーツト部との間のスペースはガスケツトの端部を
外方へ屈曲させる余裕をもつ。もしそのスペース
がないとすれば、このガスケツトは基本的にもつ
と堅くなり、それは自体下へローリングする危険
がある。スカート部がなくて、そのスペースをハ
ウジングを拡大させることによつて作るとすれ
ば、ガスケツトを物理的に傷める可能性が生まれ
る。

この損傷は、閉鎖中にガスケツト端部が当接
し、パイプがガスケツトを外方へ変形させ、同時
にガスケツト周囲方向への圧縮により外方へ膨大
する時に生じる。このダブル効果によつてガスケ
ツトは両カプリセグメント間のスペースへ押しや
られ、そのカプリングが十分に閉じた時、ガスケ
ツトが剪断し裂ける。ガスケツト端部のまわりの
スペースを大きくして“ピンチング”を小さくす
るとすれば、パイプの周囲のシール力が小さくな
る。

ガスケツトにあるスカート部は、ガスケツトの
ための従動支持体を備えることによつてピンチン
グを防ぐ。組立中にガスケツトがたとえ放射方向
で外方へ押圧されたとしても、それは両カプリン
グセグメント間にはさまれることは決してない。
ガスケツトは物理的な損傷を受けないので、ガス
ケツトは長期間等しい形を保持できる。

カプリングの“赤道”の所にあるガスケツトの
ポケツトの幅を大きくすると、放射方向の力が発
生し、これは赤道の直径を大きくする。これは一
部はガスケツトのポケツトの外側に位置するピン
またはボルトによつて生じるモーメントによる内
方への移動傾向に反作用する。これは一層円形に
近い形を保持し、それによつてジヨイントの能力
を増す。

要するに、スカート部はガスケツト端部の幾何
学的な完全性を保持し、ガスケツト端部のシール
を意図した時、それらのシールを可能にする。こ
のスカートはピンチングによりガスケツト端部の
物理的損傷の危険やガスケツト端部のローリング
を少くするような従動型の支持および可撓性を有
する。ガスケツトの不適切な取付けを防ぐこと
は、当接するガスケツト端部の合致を適切にす
る。放射方向の力が大きくなるとカプリングの円
さを保持する可能性もそれだけ大きくなる。

〔実施例〕

ここで本発明をその好ましい実施例を示す添付
図面に関連しながら説明する。

はじめに第１〜５図を参照すれば、適切なエラ
ストーマで形成されるガスケツト１０が半円弧状
の形で示され、それは両端部分１２，１４の所で
終わつており、その各端部はお互いに対して完全
に対称をなすので、そのガスケツトは他方に対し
て180℃回転した２つの位置のいづれかにおいて、
カプリングセグメント内に挿入される。

それぞれの端部分１２の各々は、周囲フランジ
１６を有し、このフランジ１６はガスケツトセグ
メントの外側のまわりを伸長して放射方向へ伸長
するフランジ部分１６ａを備え、この両端部はほ
ぼ軸方向へ伸長するフランジ部分１６ｂ，１６ｂ
へと合同する。

ガスケツトセグメントの接続端部へ向つてスカ
ート部１８が伸長し、このスカート部１８はその
一方の辺縁部でそれぞれのフランジ部分１６ａ，
１６ｂ，１６ｂと一体をなす。

スカート部分１８は全部の位置でガスケツトセ
グメント１０の外面に事実上平行となるような輪
郭に作られ、かくしてガスケツトセグメント１０
の端部のまわりを伸長する連結チヤンネル２０を
形成する。

ガスケツトセグメント１０の端面はスカート部
１８の自由辺縁部をこえた位置まで伸長し、その
スカート部１８の自由辺縁部は第６図に関連して
後述するように、ガスケツトセグメントと共に使
用されるカプリングセグメントのボルト締め面の
面に位置づけられねばならない。

ガスケツトセグメント１０は、パイプ（図示せ
ず）の隣接端の外周と接触し、かつそのパイプの
それぞれの端部と結合関係となるように通常の相
互に対面したシール用舌片２４を有する。

ここで第６図を参照すれば、ガスケツトセグメ
ント１０にカプリングセグメント２６の内部に位
置づけて示され、そのカプリングセグメント２６
は事実上平らな放射方向へ伸長するボルト締め面
２８を有し、このボルト締め面２８はトラツクボ
ルト（図示せず）を受入れる孔３０を有するボル
ト締め用突出部２９に備わつている。

カプリングセグメントの内部には、ガスケツト
セグメント１０を受入れるチヤンネル３２が形成
され、そのカプリングセグメントは、ガスケツト
セグメントのフランジ１６の反作用部材となる肩
部３４を備えている。チヤンネル３２はスカート
部分１８をきちんと受入れるために内部に適切に
形成され、スカート部１８の自由辺縁部分はボル
ト締め面２８の面に位置する。

第６図のガスケツトセグメントは、一対のカプ
リングセグメントを特小寸法のパイプに締めつけ
た後の状態で示され、一対のそれぞれのカツプリ
ングセグメントのそれぞれのボルト締め面２８は
事実上、お互いに結合状態へと移動して示されて
いる。そのような状態は実際上、稀に存在せず通
常みられる状態は、それぞれのボルト締め面がお
互いに事実上平行に位置し、かつ、パイプの寸法
が標準寸法より大か小または正確に標準寸法通り
であるどうかにかかわりなく、パイプの実際の寸
法次第で或る距離だけお互いから離れて位置する
ような状態である。

カプリングセグメントを締めつける際、１個の
ガスケツトセグメントの端面２２は次の隣接する
ガスケツトセグメントの対応する端面と事実上平
らな関係で接触し、その上に着座する。

それぞれのカプリングセグメントを連続的に締
めつけると端面２２に圧縮力がかかり、第６図で
みてそれはガスケツトセグメントの自由端を下方
へ押圧し、それをスカート部１８へ引つこむよう
にさせる。そのようにする際、それぞれのフラン
ジ１６により与えられる反作用部材に逆つてスカ
ート部の境界内へ下方に押圧される時、特にエラ
ストーマ材に貯えられたばね力によつてそれぞれ
のガスケツトセグメントの端部に圧縮力が生じ
る。

ガスケツトセグメントのこの下方への動きは、
前記端部分を外方へふくらませることになり、こ
のふくらみはチヤンネル２０が前記端部分のエラ
ストーマ材で完全に満される時点ので連続する。

かくして、パイプの製造上のトレランスの範囲
内でのボルト締め面２８の位置づけとは関係なし
に、完全に予知できる圧縮力が端面２２に作用
し、それはカプリングセグメントの膨張または収
縮に関係なく事実上一定に保持される。

クレームの範囲から逸脱することなしに、種々
の変形をなしうることも明らかである。

フランジ１６とその当接肩部３４とによつて、
ガスケツトセグメントの端部にかかる圧縮力がそ
のガスケツトセグメントの本体に伝達され、そこ
で消散するのを有効に防ぐことは理解されるであ
ろう。さもないとこのことは端面２２にかかる圧
縮力を損失させる結果となつてしまう。

端面２２はカプリングの軸を通る面に平行に伸
長する面に配置されるのが好ましけれども、その
端面は所望であれば、前記面に対して角度をもた
せ、勿論ガスケツトを完全に対称的にし、ガスケ
ツトセグメントをカプリングセグメントへ正しい
挿入する方法に関して、作業人の側で決定する必
要がないようにすることもできる。

これまで本発明をパイプカプリングのカプリン
グセグメントへ挿入するためにガスケツトセグメ
ントに関して説明してきたけれども、本発明はま
たスプリツトガスケツト即ち、シールされるパイ
プを完全に包囲するようなガスケツトであつて、
その両端がカプリングセグメントを締めつける
際、お互いにシール面の接触を行うようになつて
いるようにガスケツトをも包含することは理解さ
れるであろう。そのようなスプリツトガスケツト
は、そのぞれのカプリングセグメントが一端また
は両端でお互いに蝶番接続され、それらが一対の
ボルト締めパツド、または他の固定装置を備えて
いるようなカプリングセグメントに関連して使用
するのに特に適する。

〔発明の効果〕

本発明によればガスケツトセグメントの形は対
称的であり、かくしてガスケツトセグメントをカ
プリングセグメントに組立てる際、不正確な組立
ての可能性がなくなり、それぞれのパイプの特
大、または特小に拘らず、ガスケツトセグメント
の当接端面にかかる圧縮力は予期されたものが作
用する。

また、ガスケツトシールを行うためには３つの
基準を充足しなければならない。第１にそのガス
ケツトはパイプの周囲と十分なシール力でもつて
接触しなければならない。次にガスケツトの端部
は十分なシール力でもつて当接しなければならな
い。最後に、ガスケツトの端部は可能性のある漏
れ通路を完全に閉鎖するように合致しなければな
らない。殆んどのいかなるスプリツトガスケツト
もはじめの２つの要件は充足しているが、本発明
のガスケツトは３つの全ての要件を充足させてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスケツトセグメントの正面
図（一部断面図）、第２図は第１図のいづれか一
側からみた時の側面図、第３図はガスケツトセグ
メントの平面図、第４図はそのガスケツトの底面
図、第５図は圧縮前のガスケツトの一端の拡大斜
視図、第６図はガスケツトセグメントがそれに関
連するカプリングセグメントのボルト締め面の面
まで圧縮した状態にある時の第５図と同一端面の
拡大斜視図である。 １０……ガスケツト、１２，１４……端部分、
１６……フランジ、１６ａ……放射方向へ伸長す
るフランジ部分、１６ｂ……軸方向へ伸長するフ
ランジ部分、１８……スカート部、２０……チヤ
ンネル、２２……端面、２４……シール用舌片、
２６……カプリングセグメント、２８……ボルト
締め面、３２……チヤンネル、３４……肩部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各ガスケツトセグメントはエラストーマ材で
   形成され、その周囲長さはそれに関連するカプリ
   ングセグメントの内部チヤンネルの周囲長さより
   大きいことと、 前記各ガスケツトセグメントの各端部の近くに
   反作用部材を与えるフランジと、その各フランジ
   はそれに関連するガスケツトセグメントから外方
   へ伸長し、それに関連したカプリングセグメント
   の前記内部肩部と接触することと、 前記各フランジと一体的に形成され、それに関
   連したガスケツトセグメントの隣接端部から間隔
   をおいて伸長し、開放チヤンネルを形成するスカ
   ート部と、 前記各ガスケツトセグメントの端部は前記フラ
   ンジによつて与えられる反作用部材に対して前記
   ガスケツトセグメントのそれに接続する前記スカ
   ート部へ引つこみ、かつ移動することと、 前記端面の圧縮荷重の程度は、その引つこみか
   つ移動の際、前記端部分に貯えられたばね力によ
   つて決まることとで成り、パイプ端部のまわりに
   それを包囲する関係で位置づけるための複数のカ
   プリングセグメントと、それに対応する数のガス
   ケツトセグメントとを有し、各カプリングセグメ
   ントは前記ガスケツトセグメントを受入れる内部
   チヤンネルを有し、その各端部の近くに内部肩部
   を備えることを特徴とするセグメント式パイプカ
   プリング。 ２ 前記各スカート部は、各ガスケツトセグメン
   トの接続端部へ向つて伸長することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のセグメント式パイ
   プカプリング。 ３ 前記各フランジは周囲方向への前記各ガスケ
   ツトセグメントの圧縮加重をそれぞれのフランジ
   に隣接する前記各ガスケツトセグメントの端部に
   制限することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のセグメント式パイプカプリング。 ４ 前記チヤンネルの容積は前記端部分の予期さ
   れる最大容積移動量より大であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のセグメント式パ
   イプカプリング。 ５ エラストーマ材で形成されるガスケツトセグ
   メントと、その周囲長さはそれと共に使用される
   カプリングセグメントの周面長さより長いこと
   と、 前記ガスケツトセグメントの各端部近くに反作
   用部材を備え、そこから外方へ伸長して前記カプ
   リングセグメントの対応肩部と接触するフランジ
   と、 前記フランジと一体に形成され、前記ガスケツ
   トセグメントの隣接端から間隔をおいて伸長し、
   開放チヤンネルを形成するスカート部分と、 前記ガスケツトセグメントの端部は、前記フラ
   ンジによつて与えられる反作用部材に対して前記
   ガスケツトセグメントの接続端面を圧縮状態で付
   加を加えると、前記スカート部分へ引つこみ移動
   することと、 前記端面での圧縮荷重の程度は、それが引つこ
   み移動する際、前記端部分に貯えられたばね力に
   よつて決まることとで成る対称的なセグメント式
   パイプカプリング用ガスケツトセグメント。 ６ 前記スカート部はガスケツトの接続端部へ向
   つて伸長することを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載のガスケツトセグメント。 ７ 前記フランジは、周囲方向への前記ガスケツ
   トセグメントの圧縮加重を前記ガスケツトセグメ
   ントの隣接端部に制限することを特徴とする特許
   請求の範囲第５項に記載のガスケツトセグメン
   ト。 ８ 前記開放端を有するチヤンネルの容積は前記
   部分の予期される最大容積移動量より大であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のガ
   スケツトセグメント。