JPS58501005A - パイプを接続するための改良された装置、構造及び方法 - 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】 パイプを接続するための改良された装置、構造及び方法発明の背景 この発明は一般に数本のパイプを接続、特にパイプスプライスをつ（るようパイ プにスリーブを固定する方法、構造および装置に関するものである。

パイプラインを形成するために数本のパイプを溶接することに代えてパイプの両 端を重ね合せて接続するためのスリーブを使用してパイプをスプライスする方法 及び装置が水圧パイプスプライス法として１９７９年３月２８日出願の米国特許 出願ＡＯ２４７６１に開示され、本出願の譲受人に譲渡され７Ｉｌｉ２２８，２ ９５のもとに１９８１年１月３日に再出願された。この技術はパイプの突合せ端 （こまたがる短い円筒スリーブを使用し、ついでスリーブの弾性限界以上、しか もパイプの弾性限界内でパイプに対してスリーブを押圧するために極めて高い推 進力をかけることを含んでいる。推進力が消散するとパイプは弾性的に戻り、パ イプとスリーブは密に嵌合される。

この種の技術的に有効な継ぎ目は長手方向への脱出およびパイプラインを曲ける 際の継ぎ目での脱出または分離に耐えさせるためにパイプ自体よりも強いことが 理想的である。加えて、この種の実用的な継き目は必要な技術的規格に合致する 最低の大きさとコストのスリーブおよび推進力産出源を使用するよう設計するへ きである。

発明の目的 −一 発明の主目的はスリーブのオーバーラツプ長さが多くなくてすぐれた機械的強度 をもったスリーブとパイプ継ぎ目を提供することであり、またこれに関連して、 構造的な完全性を保つためにパイプとスリーブの当初の円形状が確実に保たれる 継ぎ目を可能にすることである。

今一つの目的は継ぎ目をつくるために必要である推進力を安全かつ経済的に発生 させるための爆発性推進剤を有効に使用して上記の如く特色づけだ継ぎ目を提供 することである。

図面の簡単な説明 以下の詳細な記載と図面とによって本発明の他の目的と利点を明らか（こする。

第１図は本発明を具体化したパイプ継き目をつくるための装置の構造を部分的に 拡大分解した透視図である。

第２図は発明を具体化した継き目の部分的な縦断面図である。

第３図は第１図と第２図に示しである構造の部分拡大分解図である。

第４図は第３図の４−４個所の拡大部分断面図である。

第５図は第１図の５−５個所の拡大部分断面図である。

第６図は第１図の６−６個所の断面図である。

第７図は第６図の７−７個所の断面図である。

第８図は第６図の８−８個所の部分的断面図である。

第９図は第８図（こおける異戸っだ作動状態図である。

図面の簡単な説明 本発明を望ましい実施態様を用いて説明するが発明をこれらの実施態様に限定す るものではない。逆に、添付した請求の範囲における発明の精神と範囲の中に含 めることのできる全ての代案、改良および均等物をカバーすることを意図するも のである。

そこで図面について説明すると、第１図（こは第２図において断面を示したパイ プ継ぎ目０１）を形成するための装置（１０）か示しである。

継き目０１）はスリーブ（１のと入れ子にされ放射状に一緒に押圧されたパイプ の両端（＋３）とａ（イ）から成っている。スリーブ（１２）とパイプＱ３）、 　Ｑ４）の材料の界面でくさびα５）が埋込まれている。ガスの漏れない継ぎ目 を保証するためにパイプの両端（＋３）、　Ｑ４）とスリーブ０２＋の間に環状 のシール（１６）が圧入されていることが望ましい。

装置００）は実質的に圧縮できない媒体を封入する室（チャンバー）１２０）を 含んでおり、室（チャンバー）はスリーブ（Ｉ２）を囲む環状空洞（２３）を形 成し、継き目ができると媒体を封入できるはう、端部部材Ｃυの間（こシールさ れた円筒体のと端部部材ＣＤとによって形成されている。円筒体間には室（チャ ンバー）　（２０）の中へ推進物を点火させるアセンブＩＪ−（２５＋と後述す る保持アセンブリーシロ）とが取付けである。　・ 装置（１０）の操作は上記の出願／Ｋｒ、　２２８，２９５　＋こて説明された 方法に概して類似している。スリーブＱ２＋が空洞（２３）の中に配置され、パ イプの両端［３＋、　ｔ１４１はスリーブの中で突き合わされる。バルブ（２力 を通して空洞は水などの実質的に圧縮できない媒体で充満される。爆発物に相当 する推進剤を水媒体の中で点火させてスリーブ０２１の耐圧強度をこえた圧力増 大を生じさせ、そこで実質的に継き目ｄｌｌを形成するためにスリーブはパイプ の両端に縮められる。

本発明の実施に際しては、与えられた径と肉厚をもつパイプに対して、本質的に 円筒体であるスリーブａ２は、パイプの径に密に適合する径と、パイプの肉厚よ りも大きな肉厚と、パイプの材質の降伏強度よりも低い降伏強度とが与えられる 。図示されているように、スリーブ本体の内径は、パイプＱ３）、　Ｉ：１４） の外径に密に適合するが、本発明のこの点については逆も可である。例えば、パ イプはスリーブよりも低降伏強度の材料で作ってもよい。この場合は、パイプの 降伏強度を超えてスリーブの降伏強度を超えない推進拡大がパイプの内側で起る ことになる。従って、柔かいパイプ材は大きいスリーブの中へ広がることになり 、ここで意図する継ぎ目を形成することになる。

前記の実施例においては、スリーブの降伏強度を低くすることによって継ぎ目的 ）を形成するに当り推進力がスリーブの降伏強度をこえてスリーブを永久的（こ 収縮させる推進力を算出することができ、かつ推進力が消散するとパイプは元の 大きさに戻る。これによって継き目の締りばめかできることになる。スリーブを 若干厚くすること（こより、継ぎ目的）の機械的強度はパイプ自体の機械的強度 、とほぼ等しくなる。材料の間の電蝕を最少（こするためにスリーブの・材料と パイプの材料は冶金学的に同じであることが望ましい。実用的には、スリーブと パイプの何れも溶接炭素鋼パイプでよい。

本発明において、スリーブ（１２）およびパイプｔ１３Ｌ　ｔ１４１に埋込まれ たくさび（１５）はパイプを定格するために許される不連続性より大きい距離で パイプ面に侵入しないように寸法され、かつくさｑの太きさと単位面積当りの数 にパイプ材料の終局強度を乗じた数値は継ぎ目をつくる時に推進力によって出さ れる単位面積の力以下である。くさび（１９は両側から持ち上げられたバンド（ ３０）として形成されることが望ましく、かつ実際のくさび素子（３１）は実質 的に等辺のピラミッドのように形状されることが望ましい。しかし、くさびはス リーブ内に機械加工することもできる。くさび０５）の材料はスリ７ブおよびパ イプよりも硬くなくてはならずタングステンカーバイドが適している。

上記した大きさと間隔の関連性を理解するために補足説明を加える。パイプはそ の公称肉厚よりも１２．５％少ない肉厚で強度定格される。従って、パイプねじ をその寸法より少なく切った場合パイプを格下けすることにはならない。従って 、くさびピラミッド素子（３１）の高さく３２１はそわを使用するパイプの肉厚 の１２．５％より大きくないものとする。外径６．６２５インチと肉厚０．１８ ８インチをもったＸ−４２溶接スチールパイプの場合、高さく３２は０．０２３ ５インチ以上にすべきではない。

Ｘ−４２パイプは約６０．０００　Ｐ　Ｓ　Ｉの最大終局強度をもっている。

一定の高さのくさびピラミッド素子（３１）は一定のベース面積ヲもっており、 従ってこのようなくさひをパイプ材料に押込むためには一定の単位力か必要であ る。この実施例では、その大きさの等辺のピラミッドをＸ−４２スチールパイプ に押込むためには約２４ポンドの力か必要である。従ってくさひ素子の間隔は個 々のくさび力数と装置００）における推進剤（こより発生Ｓれる単位面積の力に よって制限される。パイプの降伏点てくさび素子をすえつけるため（こ３．０Ｏ ＯＰ　Ｓ　Ｉの放射状圧力が有効である。従って、これによってくさび素子の間 隔は１平方インチ当り１２５個程度の素子（３１）以下に制限されることになる 。

個々のくさび素子の大きさと間隔が決定した後くさび（１５）を設計する最終の 選定は合計何個のくさび素子を準備するかである。その数はパイプの長手方向の 全てのくさび素子の予定面積、即ち寸法（３３）でもってとられた高さく３匈で パイプの断面積よりも多くなることが望ましい。上記の実施例では約３インチか ら６インチ巾のくさびバンド（３０）でもって十分なピラミッド素子面積を与え る筈であり、結果として継ぎ目０１）のくさび固定強度はパイプ自体の引張降伏 強度（こ等しくまたは高くなることになる。

上記の大きさと形状のくさび（Ｉ５）を利用する結果として継き目的）は線状引 抜き抵抗力および曲げた時の破損に対する抵抗力の意味において実質的にパイプ 自体の強度に等しい。また、図示を明解にするために図におけるくさびα５）の 大きさは誇張しであることは前述の文から明らかである。

継ぎ目の強度目的およびスリーブにおける材料の使用を最少限（こするために最 適のスリニブ長さは、パイプの外径の２乃至３倍であることが判明している。こ の範囲のスリーブ寸法を使用すると、継き目はパイプの残りの部分と同等の曲げ に耐えることになる。

装置（１０）について、端部部材（２１）は二つの部分に割ってあり、分割体（ ２１）をパイプ０３）、　ｌ１４Ｊのまわりにしっかり位置に引張ると同時に分 割体を本体の（こ対して引込むためにクランプ（４１）か取付けである。

端部部材（２Ｉ）の分割体と本体（２渇は、クランプ（４１）のテーパー壁溝（ ４３）によってカム作用を受けるテーパー面（４２を有するように成形されてい る。従って、ボルト（４４）とナツト（４５）を使用してクランプ（４１）を一 つになるように締めることによって端部部材ＣＤの分割体を一つに締めると共に 端部部材を本体（２２）に対してしっかり引張ることになる。

継き目（１，１）の重要な面は丸さである。即ち、継ぎ目０１）をつくる際にス リーブ０２）とパイプ０．３＋、　（］４）を忠実に円筒状に保つことである。

本発明の外側円筒面の部分を形成するスリーブＱ２）はテーパ一端（４７１をも っており、端部部材（２υは内側円錐面の部分を形成するテーパー面（４８）を もっているために、クランプ（４１）が締付けられるとスリーブ端（４７）に対 してしっかり締付けられる。推進剤が点火され、スリーブ（Ｉ２）を半径方向に 収縮させたときに生ずる一つの効果は、スリーブを長手刀向にわすかに膨張させ ることであり、このためテーパー面（４７）、　（４８）がスリーブ端部を強制 的に環状になるように従動させること（こなる。

保持アセンブＩＪ−（２６＋かスリーブ１２１の中間部で噛み合い作用をしてこ の部分でスリーブに円形を保たせることが本発明の特徴の１つである。アセンブ ’）　−（２６）ｔこは本体（２２）に固定されたチャンバーバンド（５１）を 含み、かつスプリング（５３１ｉこよって外向に傾斜しているか、スリーブのま わり（こは、空洞（２３）内へ入った複数の保持ピン（５２１か取付けである。

ピン（５２）のまわりには各ピン（５２）用のカム而６５）をもったカムリング ０４）かあり、ハンド（５１）と本体（２２）　ｉこホルト止めされたブロック （５６）の間で限られた回転をするよう取付けである。本体（２２）の両側面に 二組のブロック（５６）か取付けである（第７図参照）。第７゜８．９図におい てリング（５４）の限られた時計方向の回転によってピン（５２）はスリーブ（ １２）にしっかりかかると共に均一に円形に保つよう心的に押込まれることが明 らかである。

カムリング（５４）は推進剤の点火に反応するアクチュエータにより駆動される 。アクチュエータには各ブロック（５６）にあるチャンバー６８）に取付けられ たピストン印を含んでおり、ピストン間はリング（５（１）に取付けられたピン （５９）とかみ合っている。本体（２２）とブロック（５６）を通る通路がピス トン（５７）の後部を空洞（２３）およびその空洞内の水と接続させている。推 進剤を点火させると水の圧力増大がスリーブαりを収縮させると同時にカムリン グ（５（イ）を回転させるためにピストン（５７）を駆動しく第９図参照）、こ れによって継き目０１）の中間点が環状に保たれる。カムリング（５４）の第二 のピン（６２）は点火後リングを手動的に戻す押点を提供すると共にブロック（ ５６）にあるノツチ（６３）と協働して終局的にリングの回転を規制する。

本発明の今一つの特徴は、点火アセンブＩＪ−１２５＋の一部を形成するピスト ン囮を通して点火させることによって、空洞（２３）内でよりコントロールされ た推進力を可能にすることである。アセンブリー（２５）はカートリッジ（７３ ）を受入れるよう形成されたチャンバー部（７２）をもった筒（７１）を含んで いる。ボルト作動点火ピン機構（７５）を取付けたプラグ（７４）が筒（７Ｉ） の先端にねじ込まれている。シールリップ（Ｉ６）をもった厚いプラスチック材 であることが望ましいピストン（７０）及びチャンバー部（７りに取付けられた ガイドスカート（７７）をカートリッジ（７３）と空洞Ｃ２３）の中の水との間 に配置する。エアーポケットをつくることなく水が筒を充満するように、筒（７ １）にピストン（７０）、チャンバー部聞およびプラグ（７４）を封入する前ｌ こ水がバルブ罰を通して導入されることは明らかである。カートリッジ（７３） の点火は、圧縮できない媒体内へピストン（７０）を直接かつ即座（こ押込んで 必要である推進力を発生させることになる。

ピストン（７０）の使用は冷却媒体として役立つ水の中へ推進剤が入ることを防 き同時にカートリッジ（７３）の点火の時に良好なガス発生とより均一な圧力を 可能にすることになる。また、ピストンのうしろにパック圧を保つことはカート リッジの粉末の全ての点火を保証すると共に燃焼率をより正確に予測できること を可能にする。

上述の例に言及して空洞（２３）内の９〜１０，０００　ｐ　Ｓ　Ｉ圧力は比較 的燃焼の遅い第４７５６号黒色火薬約１６ｇを入れたカートリッジを使用して発 生させることかできる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １゜パイプとスリーブとを入れ千秋にすると共にスリーブかその材料の降伏強度 を超える推進力を受けて放射方向に互いに押圧する継ぎ目において、両者の界面 でスリーブにくさひを埋込み、くさびは、パイプ定格のための許容表面不連続性 よりも大きい距離でパイプの表面に入らないように寸法形成すると共にくさびの 大きさ及び単位面積当りの個数にパイプ材料の終局強度を乗じた数値が推進力に よって出される単位面積力よりも小さくした継ぎ目。 ２、くさびが実質的に等辺ピラミッド状の形状である請求の範囲第１項の継さ目 。 ３、パイプの径に密に嵌合する径を持つ円筒形状をなし、一定の径と一定の肉厚 をもった円筒状パイプと共に入れ子継き目を形成するスリーブであって、その材 質が当該パイプの材質の降伏強度よりも低い降伏強度を持ち、且つスリーブの機 械的強度がパイプの機械的強度とほぼ等しくなるように肉厚を当該パイプの肉厚 よりも大きくしたスリーブ。 ４、材質間の電蝕を最小限にするようにスリーブ材は当該パイプの材質と冶金学 的に一致している請求の範囲第３項に記載のスリーブ。 ５、材質が溶接炭素鋼パイプである請求の範囲第４項に記載のスリ　−　フ　。 ６、対向して固定されたテーパー付環状端部部材間でスリーブを部にテーパーを 形成した請求の範囲第３項に記載のスリーブ。 ７゜隣接するパイプの端部上にスリーブをシールすることによってパイプを継ぎ 合せる装置であって、スリーブの回りに実質的に圧縮できない媒体を完全に封じ 込めるチャンバー、スリーブの円形を保つためにスリーブの中間で放射運動をし てスリーブに強く噛み合せるよう円筒体本体山に取付けた保持手段、チャンバー 内へ推進剤を点火させる手段及び保持手段における放射運動を生じさせるために 推進剤の点火に反応するアクチュエータから成り、チャンバーは、パイプを密に 囲繞すると共に隣接パイプの端部上に取付けられたスリーブの端部に突き合せる ための寸法を持った一対の環状端部部材と、端部部材の間に密閉され且つスリー ブを囲む環状空洞を形成する円筒状本体とを備えた装置。 ８、端部部材が二つの部分に分割され、且つパイプの外側へ強く引付けるクラン プを備えた請求の範囲第７項に記載の装置。 ９、分割部が引付けられるに従って円筒体本体に分割部を引付けるように、クラ ンプが円筒体本体と協動する請求の範囲第８項に記載の装置。 １０、隣接するパイプの端部上にスリ゛−ブをシールすることによってパイプを 継ぎ合せる装置であって、スリーブの回りに実質的に圧縮できない媒体を完全に 封し込めるチャンバー、チャンバー内へ実質的に圧縮できない媒体を導入する手 段及びチャンバー内で推進剤を点火させる手段とから成り、チャンバーは、パイ プを密に囲億すると共（こ隣接パイプの端部上に取付けられたスリーブの端部を 突合せるための寸法をもった一対の環状端部部材と、端部部材の間に密閉され且 つスリーブを囲む環状空洞を形成する円筒状本体とを備え、スリーブの端部外側 に截頭円錐面を構成するテーパー面を形成し、端部部材の内側にはスリーブのテ ーパーと噛み合う截頭円錐面を構成する円形テーパー面を形成し、推進剤の点火 １（よってスリーブを放射状に収縮させ長手方向に拡大させて上記テーパー面に よってスリーブ端を円形に従動させパイプと水密に嵌合するようにした装置。 １］、隣接するパイプの端部の上にスリーブをシールすることによってパイプを 継ぎ合せる装置であって、スリーブの回ρに実質的（こ圧縮できない媒体を完全 に封じ込めるチャンバー、チャンバー内へ実質的に圧縮できない媒体を導入する 手段、スリーブを放射状４こ収縮させてパイプと水密に嵌合するためにチャンバ ー内に設けた推進剤を点火させる手段とから成り、チャンバーは、パイプを密に 間伐すると共に隣接パイプの端部の上Ｉこ取付けられたスリーブの端部を突合せ るための寸法を持った一対の環状端部部材と、端部部材の間に密閉され且つスリ ーブを囲む環状空洞を形成する円筒体本体とを備え、点火する手段は推進剤と媒 体との間に配置され且つその作動によって点火するピストンを備えた装置。 ］２．第１と第２の実質的に中空の円筒状本体が入れ子になり、第１の本体がそ の材料の降伏強度を超える推進力を受けて互い（こ放射状に押圧し、本体の界面 ではパイプの定格のための許容される表面不連続性よりも大きい距離に入らない ように寸法され且つ大きさと単位面積当りの本数ｌこパイプの終局強度を乗じた 数値が上記推進力により出された単位面積力よりも小さくしたくさびが各々の材 料に埋込まれた継ぎ目。 １３、厚肉の中空円筒状本体はその一端を他の中空円筒状本体の一端に突き合せ てあり、突合せ部外側にはシールを施しである請求の範囲第１２項に記載の継き 目。 １４、一方の円筒状本体に埋込まれたくさびの合計予定断面積が他の円筒状本体 の断面積に等しいかまたは大きくした請求の範囲第１２項に記載の継ぎ目。 １５、＜さびが他の円筒状本体における材料よりも比較的硬い材料、　で形成さ れている請求の範囲第１２項ｌこ記載の継き目。 １６、許容不連続性定格がパイプ肉厚の１２．５％である請求の範囲第１２項に 記載の継ぎ目。 １７、円筒状本体がパイプの径に密に嵌合する径とパイプの外径の２倍から３倍 の長さを持ち、スリーブ材料使用の経済性と一致してパイプの残りの部分の曲げ 単位と等しく曲げに耐えるようにした入れ子継き目を形成するスリーブ。 １８、第１と第２の実質的に中空の円筒状本体が入れ子になり、推進力によって 互い（こ放射状に押圧する継ぎ目であって、第１の円筒状本体の材料は第２の円 筒状本体の材料の降伏強度よりも低い降伏強度をもち、各本体にはその界面Ｉこ くさびが埋込まれ、一方の本体はパイプの定格のための許容表面不連続性よりも 大きい距離でパイプの表面に入らないように寸法されたパイプであり、且つくさ びの大きさと単位面積当りの本数Ｉこパイプの材料の終局強度を乗じた数値が上 記推進力により出される単位面積力より少なくした継ぎ目。