(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接することなく接合部を形成することができ、しかも接合が行われるときに封止リングなしで済ませることができる接合部の提供。【解決手段】パイプは、外側結合部分（２）と内側結合部分（３）とを有し、外側結合部分は受入部分の形態であり、内側結合部分は挿入部分の形態であって、いずれの場合でも２つのパイプを互いに接続することを可能にする。２つの結合部分（２、３）は、円筒形の接触面を有さず、湾曲した接触面を有する。外側結合部分が、長手方向に湾曲した内面を有し、内側結合部分が、長手方向に湾曲した外面を有し、内側結合部分および外側結合部分の表面が異なる曲率を有している。本発明によるパイプはまた、外側結合部分の湾曲した内面の最大内径が、内側結合部分の湾曲した外面の最大外径よりも小さいことによっても特徴付けられる。このようにすることで、個々のパイプが互いに差し込まれたときに予荷重が生じる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続される複数のパイプを備えるパイプライン用のパイプであって、
前記パイプラインの別のパイプの、挿入部分の形態である内側結合部分（３）を受ける、受入部分の形態である外側結合部分（２）と、
前記パイプラインの別のパイプの、受入部分の形態である外側結合部分（２）に挿入される、挿入部分の形態である内側結合部分（３）と
を有し、
外側結合部分（２）が、長手方向に湾曲した内面（２Ａ）を有し、内側結合部分（３）が、長手方向に湾曲した外面（３Ａ）を有し、これらの内側結合部分および外側結合部分（２、３）の面が、異なる曲率（ＲＡ、ＲＢ）を有し、
外側結合部分（２）の湾曲した内面（２Ａ）の最大内径（Ｄ２）が、内側結合部分（３）の湾曲した外面（３Ａ）の最大外径（Ｄ３）よりも小さく、
それにより、パイプラインの別のパイプの内側結合部分が外側結合部分に挿入されるとき、またはパイプラインの別のパイプの外側結合部分が内側結合部分に差し込み接続されるときに、互いに差し込み接続される結合部分間に予荷重を生成する
ことを特徴とするパイプ。
【請求項２】
外側結合部分（２）の湾曲した内面（２Ａ）が、長手方向で不変である曲率を有することを特徴とする請求項１に記載のパイプ。
【請求項３】
内側結合部分（３）の湾曲した外面（３Ａ）が、長手方向で不変である曲率を有することを特徴とする請求項１または２に記載のパイプ。
【請求項４】
外側結合部分（２）の湾曲した面（２Ａ）の曲率半径（ＲＡ）が、内側結合部分（３）の湾曲した面（３Ａ）の曲率半径（ＲＢ）よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパイプ。
【請求項５】
外側結合部分（２）が、長手方向で外方向に湾曲する内面（２Ａ）を有し、内側結合部分（３）が、長手方向で外方向に湾曲する外面（３Ａ）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のパイプ。
【請求項６】
ラッチ手段（４、５）が、外側結合部分（２）および内側結合部分（３）に設けられ、ラッチ手段（４、５）が、パイプラインの別のパイプの内側結合部分を外側結合部分に挿入してラッチすることができるように、またはパイプラインの別のパイプの外側結合部分を内側結合部分に差し込み接続してラッチすることができるように設計されており、それにより、互いに接続されたパイプを長手方向で互いに固定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のパイプ。
【請求項７】
突出部（４）が、内側結合部分（３）の自由端に設けられ、凹部（５）が、外側結合部分（３）の非自由端に設けられ、それにより、パイプラインの別のパイプの内側結合部分が外側結合部分に挿入されるときに、またはパイプラインの別のパイプの外側結合部分が内側結合部分に差し込み接続されるときに、スナップ接続することによって、突出部を凹部にラッチさせることを特徴とする請求項６に記載のパイプ。
【請求項８】
外側結合部分（２）が、パイプの中央部分（１）と同じ外径（Ｄａ）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のパイプ。
【請求項９】
内側結合部分（３）が、パイプの中央部分（１）と同じ内径（Ｄｉ）を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のパイプ。
【請求項１０】
パイプが、プラスチック材料からなるパイプであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のパイプ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のパイプを複数備えるパイプライン。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のパイプの少なくとも２つを接続する方法であって、
第２のパイプの内側結合部分が第１のパイプの外側結合部分に挿入される、または第２のパイプの外側結合部分が第１のパイプの内側結合部分に差し込み接続されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
２つのパイプを通して加圧された媒体を輸送することによって、２つのパイプ内に内圧が加えられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接継手なしにパイプが互いに接合される、互いに接続される複数のパイプを備えるパイプライン用のパイプに関する。また、本発明は、パイプを溶接しない、このような種類のパイプを接続する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体媒体または気体媒体用の様々な設計のパイプラインが知られている。パイプラインは、パイプラインが敷設されるときに互いに接合される複数のパイプを備える。
【０００３】
パイプラインを形成するために個々のパイプを互いに接合するとき、特に加圧された気体媒体がパイプラインを通して送られる場合には、パイプの接合（シーリング）に関して厳しい要件が課される。接合に関するこれらの厳しい要件は、一般に、現場でパイプを溶接するパイプラインによって満たされる。しかし、プラスチック材料からなるパイプの既知の溶接は、溶接後にパイプが比較的長い冷却段階を経なければならず、かつ溶接によってパイプの内壁上に生成する溶接材料の稜部を除去しなければならないので、プロセスに非常に時間がかかるという欠点を有する。さらに、溶接されるパイプが、正確に、所定の位置に固定されなければならない。
【０００４】
溶接による接続の他に、互いにラッチすることによってパイプが互いに接続される差込み継手もパイプに関して知られている。例えば、特許文献１（ＥＰ１００４８１１Ａ２）には、互いに差し込まれるパイプを備えるパイプラインが開示されている。パイプは、その端部にラッチ手段を有し、このラッチ手段によってパイプが長手方向に互いに固定される。
【０００５】
特許文献２（ＤＥ２００１７６３９Ｕ１）には、パイプのラッチ手段の間に封止リングを配置することが提案されている。しかし、追加の封止リングが欠点であることも明らかになっている。例えば、封止リングが溝から滑り出る、または現場でパイプが互いに接合されるときに損傷を受ける恐れがある。
【０００６】
特許文献３（ＥＰ１３７５１１４Ａ２）には、パイプが、互いにラッチすることによって互いに接続され、かつ溶接もされる、個々のパイプからパイプラインを製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＥＰ１００４８１１Ａ２
【特許文献２】ＤＥ２００１７６３９Ｕ１
【特許文献３】ＥＰ１３７５１１４Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、迅速に、確実に、かつ安全に互いに接続することができるパイプライン用のパイプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、本発明に従って、請求項１の特徴によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項（請求項２〜１３）の主題を成す。
【００１０】
本発明によるパイプは、溶接することなく接合部を形成する（接合する）ことができ、しかも接合が行われるときに封止リングなしで済ませることができることによって特徴付けられる。このようにして、パイプを安全に、確実に、かつ容易に互いに接続することができる。この互いに接続されるパイプは、パイプラインの接合（シーリング）に関して課される比較的厳しい要件を満たす。
【００１１】
本発明によるパイプは、図面で前側にある内側結合部分と、図面で後側にある外側結合部分とを有する。内側結合部分が挿入部分の形態であり、外側結合部分が受入部分の形態であって、いずれの場合にも、２つのパイプが互いに接続されることを可能にする。
【００１２】
２つの結合部分は、円筒形の接触面を有さず、湾曲した接触面を有する。外側結合部分が、長手方向に湾曲した内面を有し、内側結合部分が、長手方向に湾曲した外面を有し、内側結合部分および外側結合部分の表面が異なる湾曲（曲率）を有している。
【００１３】
これに加えて、本発明によるパイプはまた、外側結合部分の湾曲した内面の最大内径が、内側結合部分の湾曲した外面の最大外径よりも小さいことによっても特徴付けられる。このようにすることで、個々のパイプが互いに差し込まれたときに予荷重が生じる。しかし、２つの結合部分の外形がまっすぐではなく、湾曲しており、異なる湾曲（曲率）を有するので、互いに接合される結合部分の接触面間に生じる接触部は、比較的大きな面積を占めることはできず、比較的小さな面積のみを占めることができ、場合によっては単に線状の接触部となりうる。
【００１４】
試験において、パイプ間の比較的小さな面積を占める接触部、場合によっては、さらには、線状の接触部は、パイプが予荷重を受けるときに比較的良好な封止を与えることが判明した。パイプの結合部分間の比較的小さな面積を占める接触部、場合によっては、さらには、線状の接触部を用いると、製造公差のため、さらにはまた、その後の材料の変形のために結合部分の半径が所望の半径から異なる場合でさえ、この封止が維持される。
【００１５】
本発明によるパイプの結合部分の特定の設計は、一方では、少なくとも適切な技術的補助、補助器具を用いれば、パイプを容易に互いに差し込み接続することができることを保証し、他方では、パイプが十分な予荷重を受けることを保証する。
【００１６】
パイプラインを通して輸送される媒体が、それ自体が加圧された液体媒体である場合、パイプの封止はさらに高まる。これは、予荷重のさらなる増加をもたらし、従って、さらに強く２つの結合部分を互いに押圧させる。
【００１７】
基本的には、結合部分が、全面積にわたっては互いに接触せず、好ましくは比較的小さな面積でのみ、場合によっては線状の接触部に沿ってのみ、互いに接触することが保証されるのであれば、結合部分の外形が長手方向でどのようなものであるかは重要でない。有利には、長手方向の内側結合部分および外側結合部分の湾曲した面の湾曲（曲率）は、それらの長手方向の少なくとも一部分について同じ方向にあり、すなわち、結合部分の湾曲（曲率）は半径によって定められ、内側結合部分および外側結合部分の半径が互いに異なる。
【００１８】
好ましい実施形態では、外側結合部分の湾曲した面の曲率半径が、内側結合部分の湾曲した面の曲率半径よりも大きく、すなわち、外側接触面が、内側接続面よりも鋭く湾曲している。しかしながら、基本的には、外側結合部分の湾曲した面が、内側結合部分の湾曲した面よりも小さな曲率半径を有することも可能である。
【００１９】
別の好ましい実施形態では、外側結合部分が、長手方向で外方向に湾曲する内面を有し、すなわち、この領域内でパイプの壁に溝状の窪みが形成され、内側結合部分が、長手方向で外方向に湾曲する外面を有する。しかしながら、基本的には、外側結合部分が、内方向に湾曲する内面を有し、内側結合部分が、内方向に湾曲する外面を有することも可能である。
【００２０】
別の、特に好ましい実施形態では、ラッチ手段が内側結合部分および外側結合部分に設けられ、ラッチ手段は、パイプを互いに差し込み接続するときに、結合部分が互いにラッチするように設計されている。したがって、パイプは、長手方向で互いに固定される。実際に、ラッチ手段によって、パイプを再び分離するための引張力を増加することができることが見出されている。しかし、ラッチ手段は、確実に必要な封止が存在するようにするために必要不可欠ではない。
【００２１】
好ましい実施形態では、ラッチ手段が、内側結合部分の自由端に設けられた突出部と、外側結合部分の非自由端に設けられた対応する凹部とを備える。しかしながら、突出部が外側結合部分に設けられ、凹部が内側結合部分に設けられることも可能である。パイプが互いに差し込み接続されるとき、突出部は、凹部にラッチすることによって、凹部にスナップ接続する。このように、パイプは、長手方向で互いに固定される。突出部および／または凹部にアンダーカットを設けることができる。好ましくは、パイプを互いに接合するのを容易にする傾斜が、両結合部分の自由端に設けられる。
【００２２】
パイプを互いに接合する前、内側結合部分および外側結合部分は、好ましくは、それぞれパイプの中央部分と同じ外径および内径を有し、これは、パイプがその全長にわたって同じ内径および外径を有することを意味する。パイプラインを形成するためにパイプを互いに接合するとき、ソケット領域での予荷重により、わずかに外方向にアーチ状に湾曲する。しかしながら、薄い壁のパイプでは、ソケット領域でのパイプの壁の厚さの増加が有利となることもある。その際、特に、内側結合部分の内径が増大され、パイプの外径は増大されない。
【００２３】
パイプは、好ましくは、既知の製造プロセスによって安価に大量生産することができるプラスチック材料からなるパイプである。媒体が輸送されるのに適したプラスチック材料は、当業者にはよく知られている。パイプラインを通して腐食性媒体が輸送される場合、プラスチック材料は、これらの腐食性媒体に対して耐性がなければならない。また、プラスチック材料は、適当な耐摩耗性を有していなければならない。
【００２４】
本発明のパイプ２本を接続する本発明の方法は、パイプを溶接する追加のステップが必要ないことによって特徴付けられる。パイプを接続するために、一方のパイプの内側結合部分が、他方のパイプの外側結合部分に容易に挿入される。
【００２５】
本発明のパイプは、特にパイプラインを通して輸送される媒体が加圧されているときに特に有利であることが判明しており、これは、より高圧で両結合部分が互いに押圧されるため、封止がさらに高められることを意味する。特に、封止に関して特に厳しい要件が課されるのは、まさに加圧された媒体が供給されているときであるので、これは利点である。しかしながら、内圧の発生は、封止を形成するために必要不可欠ではない。本発明のパイプは、加圧されない用途も目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】特にパイプの内側結合部分を明瞭に見ることができる方向から見た、本発明によるパイプの斜視図である。
【図２】特に外側結合部分を明瞭に見ることができる方向から見た、本発明によるパイプの斜視図である。
【図３】本発明によるパイプの長手方向の断面図である。
【図４】図３の細部Ｘの拡大図である。
【図５】図３の細部Ｙの拡大図である。
【図６】図３の矢印Ａの方向から見た図である。
【図７】互いに接続されている２本のパイプを示す断面図である。
【図８】図７の細部Ｘの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態を、図面を参照して、以下に説明する。
【００２８】
図１および図２は、本発明によるパイプの斜視図であり、図３は、パイプの断面図である。
【００２９】
本発明によるパイプは、外径Ｄａを有するプラスチック材料からなるパイプである。外径は、例えば２４２ｍｍである。パイプは、例えば１３ｍｍの壁厚ｄを有する。パイプは、例えば２０００ｍｍの長さＬを有する。パイプは、図面では短くして図示されている。図面は、一実施形態のみを示している。しかしながら、パイプは、例えば２０００ｍｍまでの外径を有するなど、他の寸法を有していてもよい。
【００３０】
パイプは、内側結合部分３と外側結合部分２とを有し、それらの壁厚は、それぞれ、パイプの中央部分１の壁厚ｄよりも小さい。外側結合部分２は、長手方向で不変であり、パイプの中央部分１の外径Ｄａに等しい外径を有し、内側結合部分３は、長手方向で不変であり、パイプの中央部分１の内径Ｄｉに等しい内径を有する。しかしながら、パイプが互いに接合されるとき、予荷重により、わずかに外方向にアーチ状に湾曲する。パイプが薄い壁厚しか有さない場合には、ソケット領域で補強が必要なこともある。
【００３１】
本発明によるパイプは、パイプラインを形成するために互いに差し込み接続される。これが行われるとき、受入部分の形態である第１のパイプの外側結合部分２が、挿入部分の形態である第２のパイプの内側結合部分３に差し込み接続される。さらに、第２のパイプの外側結合部分が、第３のパイプの内側結合部分に差し込み接続される（図７）。
【００３２】
パイプの外側結合部分２は、外方向に湾曲した内面２Ａを有し、内面２Ａの曲率は、パイプの長手方向で不変である。また、曲率が、軸方向で異なる半径を有することも可能である。曲率は、半径ＲＡによって定義される。本実施形態では、半径ＲＡは、例えば１８０．８４ｍｍである。外側結合部分２の端部２Ｂのみが円筒形状を有する。外側結合部分２は、その自由端に傾斜面２Ｃを有し、それにより、パイプを互いに接合するときに、内側結合部分３を外側結合部分２内に容易に摺動させることができる。
【００３３】
パイプの内側結合部分３は、外方向に湾曲した外面３Ａを有し、外面３Ａの曲率は、同様に、パイプの長手方向で不変であり、しかし、これは変化してもよい。曲率は、同様に、半径ＲＢによって定義されるが、この半径は、外側結合部分２の曲率半径ＲＡよりも小さいことがある。本実施形態では、半径ＲＢは、例えば１６０ｍｍである。しかしながら、半径ＲＡとＲＢとの比は異なるものであってもよい。
【００３４】
内側結合部分３の外方向に湾曲した外面３Ａは、円筒形領域３Ｂになり、領域３Ｂの長さは、外側結合部分２の円筒形端部２Ｂの長さと同じである。パイプの中央部分１が、内側結合部分３の円筒形領域３Ｂから続いている。
【００３５】
パイプが互いに差し込み接続されるときに予荷重が得られるようにするために、外側結合部分２の最大内径Ｄ２は、内側結合部分３の最大外径Ｄ３よりも小さい。本実施形態では、直径Ｄ２は、例えば２３３ｍｍであり、直径Ｄ３は、例えば２３４ｍｍである。２つの直径Ｄ２とＤ３との差がより大きい場合、予荷重をさらに増加させることができる。
【００３６】
結合部分２および３は、それらが互いに差し込み接続されたときにパイプを軸方向で互いに固定するラッチ手段を有する。ラッチ手段は、内側結合部分３の自由端に形成された突出部４と、外側結合部分２の非自由端に形成された対応する凹部５とを備える。凹部５は、外側結合部分２がパイプの中央部分１になるパイプの領域に位置している。図４は、凹部５の拡大図であり、図５は、ラッチ突出部４の拡大図である。
【００３７】
ラッチ突出部４は、傾斜面４Ａを有し、傾斜面４Ａは、図面では正面を向いており、パイプの前端部から斜め内方向に延びる（図５）。傾斜面４Ａの前端部から続いて、パイプの前端部から斜め外方向に延びる、外方向を向く傾斜面４Ｂが存在する。外向きの傾斜面４Ｂは、曲率半径３Ａまで下がり、それにより当接面４Ｃを形成する。スナップ接続することによってラッチ突出部４が係合する、対応する形状の凹部５は、補助的前側傾斜面５Ａを有し、傾斜面５Ａから、ある半径を経て、補助的外側傾斜面５Ｂが続き、補助的外側傾斜面５Ｂは、補助的当接面５Ｃで終端する。
【００３８】
図８は、２本のパイプが互いに差し込み接続された領域を示す拡大図である。２つの補助的当接面４Ａと５Ｃとが互いに対合するので、一方のパイプのラッチ突出部４が他方のパイプの凹部５にラッチによって係合することが分かる。このラッチ手段により、パイプは、軸方向で変形するおそれがない。しかし、異なる曲率半径ＲＡ、ＲＢのために、パイプの２つの結合部分２、３の湾曲面２Ａ、３Ａの間で、それらの全面積にわたっては接触しない。その代わりに、互いに差し込み接続された継手の中央領域でのみ、比較的小さな面積の接触部が存在する。内側結合部分３のより大きな最大外径Ｄ３と、外側結合部分２のより小さな最大内径Ｄ２のために、パイプが互いに差し込み接続されるとき、パイプラインの必要な封止が実現できるようにするために重要な、所期の予荷重が生じる。
【００３９】
２つの補助的前側傾斜面４Ａと５Ａとが、内側結合部分３が内方向にゆるむのを防止する。内側結合部分３が内方向にゆるむと、特に圧力がない状態では、予荷重を相殺することがある。材料の性質により、特に温度の変化があるときに、この種の変形が生じることがある。パイプが互いに差し込み接続されるとき、内側結合部分３の外側傾斜面４Ｂが、外側結合部分２の傾斜面２Ｃを越えて摺動し、これは、パイプをより容易に互いに差し込み接続することができることを意味する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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