(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端部に開口部を含む中空体と、
前記中空体の内面に配置される密封部材と、
前記第１端部で前記中空体に結合される一次操作要素と、前記密封部材に結合される複数の二次操作要素とを含む導引機構であって、前記複数の二次操作要素が前記中空体の内部に配置されて周方向に相互から離間し、前記複数の二次操作要素が、前記一次操作要素の操作が前記中空体の前記第１端部の前記開口部に向かって前記複数の二次操作要素を軸方向に導引することにより前記密封部材を開放位置から密封位置へ平行移動させるように、前記一次操作要素と嵌合する、導引機構と、
を備えるフィッティング。
【請求項２】
前記一次操作要素を操作することにより、把持要素が前記中空体の前記第１端部の前記開口部に向かって軸方向に、また開放位置から嵌合位置へ前記中空体の長手軸線に向かって径方向内向きに移動されるように前記複数の二次操作部材の一つに結合される把持要素をさらに備える、請求項１に記載のフィッティング。
【請求項３】
前記把持要素が前記密封部材と当接する、請求項２に記載のフィッティング。
【請求項４】
前記把持要素が前記複数の二次操作部材の一つにも前記密封部材にも固定装着されない、請求項３に記載のフィッティング。
【請求項５】
複数の把持要素をさらに備え、前記一次操作要素を操作することにより、前記中空体の前記第１端部に向かって軸方向に、かつ開放位置から嵌合位置へ前記中空体の長手軸線に向かって径方向内向きに前記複数の把持要素が移動されるように、前記把持要素の各々が前記複数の二次操作部材の一つに結合される、請求項１に記載のフィッティング。
【請求項６】
前記中空体の前記第１端部が、前記第１端部で長手軸線に向かって収束する複数の周方向離間テーパ状タブを含み、前記タブのうち隣接のタブが長手方向延在スロットにより第１周方向に分離され、前記二次操作部材が前記長手方向延在スロットのうち対応するスロットに各々延在する、請求項１に記載のフィッティング。
【請求項７】
前記一次操作要素が複数の傾斜面を含み、前記二次操作要素の各々が前記複数の傾斜面のうち対応するスロットと嵌合する、請求項１に記載のフィッティング。
【請求項８】
前記一次操作要素が前記第１端部で前記中空体と回転可能に結合され、前記中空体の長手軸線に対する前記一次操作要素の第１周方向での回転が、前記中空体の前記第１端部の前記開口部に向かって軸方向に前記複数の二次操作要素を導引することにより、前記密封部材を開放位置から密封位置へ牽引する、請求項１に記載のフィッティング。
【請求項９】
少なくとも一つのボルトを操作することにより前記一次操作要素が前記第１周方向に回転されるように前記中空体が前記一次操作要素に結合される、請求項８に記載のフィッティング。
【請求項１０】
前記中空体から延出する第１突起から前記一次操作要素から延出する第２突起まで延在するボルトをさらに備え、前記ボルトの操作が前記一次操作要素を前記第１周方向に回転させるように前記第１突起および前記第２突起が配置される、請求項８に記載のフィッティング。
【請求項１１】
第１端部に開口部を含む中空体と、
前記中空体の内面に配置される環状密封部材と、
前記中空体および前記操作機構に結合される少なくとも一つのボルトを操作することにより、前記中空体の前記第１端部に向かって軸方向に、かつ前記中空体の長手軸線に向かって径方向内向きに前記密封部材を導引するように構成される操作機構であって、少なくとも一つのボルトが前記中空体の前記長手軸線に対して実質上横向きに延在する、操作機構と、
を備えるフィッティング。
【請求項１２】
前記中空体の前記内面に周方向に配設される複数の拘束要素をさらに備え、前記複数の拘束要素が前記密封部材と前記前記中空体の前記第１端部との間において軸方向に配設される、請求項１１に記載のフィッティング。
【請求項１３】
前記操作部材が、前記中空体に回転可能に取り付けられるリングと複数の従動要素とを含み、前記従動要素の各々が前記環状密封リングに結合され、
少なくとも一つのボルトの操作が前記リングを前記中空体に対して周方向に回転させるように、前記少なくとも一つのボルトが前記リングに結合され、前記リングの回転が前記複数の従動要素を前記中空体の前記第１端部に向かって平行移動させるように、前記複数の従動要素が前記リングと嵌合する、請求項１１に記載のフィッティング。
【請求項１４】
軸長が前記周方向に変化する複数のカム面を前記リングが含み、前記リングの前記カム面のうち対応するカム面と嵌合する嵌合部分を前記従動要素の各々が含む、請求項１３に記載のフィッティング。
【請求項１５】
前記従動要素の各々の前記嵌合部分がフックである、請求項１４に記載のフィッティング。
【請求項１６】
前記リングの前記カム面の軸方向端面と形状が対応する傾斜部分を前記フックが含む、請求項１５に記載のフィッティング。
【請求項１７】
前記リングが前記中空体の外面に取り付けられ、前記中空体の前記第１端部が、前記中空体の前記外面から前記中空体の前記内面まで前記中空体に延在するとともに前記中空体の前記長手軸線と実質上平行に延在する複数の周方向離間スロットを含み、前記従動要素の各々の前記フックが前記中空体の前記スロットのうちの対応するスロットに延在する、請求項１５に記載のフィッティング。
【請求項１８】
前記リングが第１ボルト収容部を含んで前記中空体が第２ボルト収容部を含み、前記少なくとも一つのボルトが前記第１ボルト収容部および前記第２ボルト収容部に延在する、請求項１３に記載のフィッティング。
【請求項１９】
前記嵌合部分からベース部分まで軸方向に延在するステムを各従動要素が含み、前記ベース部分が前記環状密封部材に結合される、請求項１３に記載のフィッティング。
【請求項２０】
隣接の従動要素の間において前記中空体の前記内面に周方向に、かつ前記密封部材と前記中空部材の前記第１端部との間に軸方向に配設される複数の拘束要素をさらに備える、請求項１３に記載のフィッティング。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１２年３月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／６１２，１８９号および米国非仮特許出願第１３／７２４，９３３号について特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権を主張し、参照によりその内容全体が取り入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、パイプ継手、パイプコネクタ、およびパイプエンドキャップなどのフィッティングに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
水道、石油、ガス、および化学産業は概して、水および他の流体を運搬するのにパイプまたは他の中空体を使用する。フィッティングとは、個々のパイプまたは他の中空体を他のシステムコンポーネントに機械的に結合するのに一般的に使用される構造要素である。例えば、フィッティングは、バルブ、給水栓、またはフランジ端部とともに接続コンポーネントとして作用しうる。加えて、あるパイプは、結合を容易にするため一体的なフィッティングタイプの構造を一端部に含む。フィッティングは、地上と地下の両方の用途で設置される。例えば、電線管などの導管、加熱、通気、および空調の用途を含む様々な用途のために、製造工場でこれらが使用されうる。パイプまたは導管など他の中空体に使用される材料は、用途に応じて変化しうる。そのため、鋼、鋳鉄、セメント、プラスチック、および他の種類の材料など、特定の材料に使用するための特定のフィッティングが開発されている。
【０００４】
パイプまたは他の中空体の寸法も、用途に応じて変化しうる。したがって、異なる直径を有する中空体を可撓性により結合するフィッティングが開発されている。これらのフィッティングは一般的に、調節可能なシールに基づくものである。
【０００５】
従来フィッティングタイプの一つは、様々な寸法のパイプを結合するように構成されて、パイプを収容するのに適した円筒体の周囲に周方向に分散された一連の平行ボルトを含むパイプ継手である。シールを達成するため、ボルトはフィッティングの端部でリングを内向きに引っ張って、パイプとフィッティング本体とリングとの間で外側から内側に向かってシールを押し込む。
【０００６】
パイプ継手の別の態様は、結合解除を防止するパイプの軸方向拘束部に関する。いくつかの従来拘束システムは、パイプ継手とパイプとの間に押し込まれて継手に対するパイプの軸方向平行移動を防止する把持部を含む。いくつかのパイプ継手では、把持部は、シールの一部として埋設された歯である。他の従来パイプ継手では、密封ガスケットとは別に設けられてリングとしてパイプの周りに周方向に配設される一連の突起により、軸方向拘束が達成される。各当該突起と関連する個々のボルトを径方向に締結すると、突起をパイプに固定して所望の拘束を行う。
【０００７】
他の従来継手は、パイプの周りに径方向に締結されうるバンドクランプを使用する。これらの継手は、一例ではパイプを囲繞して拘束を達成する鋼製のバンドまたはリングを使用しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一連の平行ボルトを使用するパイプ継手などの従来フィッティングがいくつかの理由から問題を含みうることが認識されている。例えば、現場で排水溝にパイプ継手を設置する作業員は、シールが適切に嵌着されるため継手の外周部に一連のボルトを一つずつ締結する必要があるだろう。継手に必要とされるボルトの数を少なくすることの利点の一つは、フィッティング本体の方へリングを引き寄せてシールを圧縮するシステムにおいては一般的である多数のボルトに代わって、設置を短時間で容易なものにする傾向が見られることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、本開示のフィッティングは、環状シールを軸方向外向きに引っ張って様々な寸法および材料のパイプと有効なシールを形成する導引機構(draw mechanism)を含む。フィッティングは、第１端部に開口部を含む中空体を含む。密封部材は中空体の内面に配置される。導引機構は、第１端部で中空体と結合される一次操作要素と、密封部材に結合される複数の二次操作要素とを含む。複数の二次操作要素は中空体の内部に配置され、周方向に相互と離間している。一次操作要素の操作が中空体の第１端部の開口部に向かって複数の二次操作要素を導引することにより、密封部材を開放位置から密封位置へ平行移動させるように、複数の二次操作要素は一次操作要素と嵌合する。
【００１０】
さらなる実施形態において、一次操作要素を操作することにより中空体の第１端部の開口部に向かって軸方向に、また開放位置から嵌合位置へ中空体の長手軸線に向かって径方向内向きに把持要素が移動されるように、複数の二次操作部材の一つに結合された把持要素をフィッティングが含みうる。
【００１１】
一実施形態において、把持要素は、複数の二次操作部材の一つにも密封部材にも固定装着されない。これは、把持要素を中空体に対して浮動させて様々なパイプ寸法および断面形状に対応することを可能にするので、有利である。
【００１２】
別の実施形態において、フィッティングは複数の把持要素を含む。把持要素の数は二次操作要素の数より少なくてもよい。他の例では、把持要素がどのような構造であるかに応じて、二次操作要素より多い把持要素が設けられうる。
【００１３】
一次操作要素は、中空体の第１端部の外面に回転可能に取り付けられうる。中空体の第１端部は、第１端部で長手軸線に向かって収束する複数の周方向離間テーパ状タブを含みうる。タブのうち隣接のものは、長手方向延在スロットにより第１周方向に分離されている。二次操作部材は、長手方向延在スロットのうち当該スロットに各々が延在する。
【００１４】
一実施形態において、一次操作要素は複数の傾斜面を含み、二次操作要素の各々は複数の傾斜面のうち当該の傾斜面と嵌合する。
【００１５】
一実施形態では、一次操作要素が第１端部で中空体に回転可能に結合され、中空体の長手軸線に対する第１周方向における一次操作要素の回転は、中空体の第１端部の開口部に向かって複数の二次操作要素を軸方向に導引することにより、密封部材を開放位置から密封位置へ平行移動させる。
【００１６】
一実施形態において、少なくとも一つのボルトを操作することにより一次操作要素が第１周方向に回転されるように、中空体が一次操作要素に結合される。中空体から延出する第１ボルト収容部から一次操作要素から延出する第２ボルト収容部まで、ボルトが延在しうる。ボルトの操作が一次操作要素を第１周方向に回転させるように、第１および第２ボルト収容部が配置される。ボルトの操作は、第２ボルト収容部を第１ボルト収容部に向かって移動させるようにボルトを締結することを含みうる。
【００１７】
別の実施形態において、フィッティングは中空体と環状密封部材と操作機構とを含む。中空体は、第１端部に開口部を含む。環状密封部材は、中空体の内面に配置される。操作機構は、中空体および操作機構に結合された少なくとも一つのボルトを操作することにより、中空体の第１端部に向かって軸方向に、また中空体の長手軸線に向かって径方向内向きに密封部材を導引する構成である。少なくとも一つのボルトは、中空体の長手軸線に対して実質上横向きに延在する。
【００１８】
フィッティングは、中空体の内面に周方向に配設される複数の拘束要素も含みうる。複数の拘束要素は、密封部材と中空体の第１端部との間に軸方向に配設されうる。
【００１９】
操作部材は、中空体に回転可能に取り付けられるリングと複数の従動要素とを含みうる。従動要素の各々は、環状密封リングに結合される。少なくとも一つのボルトの操作が中空体に対してリングを周方向に回転させるように、少なくとも一つのボルトがリングに結合されて、リングの回転が複数の従動要素を中空体の第１端部に向かって平行移動させるように、複数の従動要素がリングと嵌合する。
【００２０】
別の態様では、隣接の従動要素の間で中空体の内面に周方向に、かつ密封部材と中空体の第１端部との間で軸方向に、複数の拘束要素が配設されうる。
【００２１】
一実施形態において、リングは、周方向に軸長が変化する複数のカム面を含みうる。従動要素の各々は、リングのカム面のうち当該のカム面と嵌合する嵌合部分を含みうる。従動要素の各々の嵌合部分は、フックでありうる。フックは、リングのカム面の軸方向端面に形状が対応する傾斜部分を含みうる。
【００２２】
一実施形態において、リングは中空体の外面に取り付けられうる。中空体の第１端部は、中空体の外面から中空体の内面まで中空体に延在するとともに中空体の長手軸線に対して実質上平行に延在する複数の周方向離間スロットを含みうる。従動要素の各々のフックは、中空体のスロットのうち当該スロットに延在する。
【００２３】
中空体の第１端部は、中空体の長手軸線に向かって延在する第１テーパを含みうる。リングのカム面は、第１テーパと相補的である第２テーパを含みうる。
【００２４】
一実施形態において、リングは第１ボルト収容部を含んでよく、中空体は第２ボルト収容部を含んでよく、単一のボルトが第１および第２ボルト収容部に延在する。
【００２５】
一実施形態において、環状密封部材は実質上台形の断面を含む。
【００２６】
一実施形態において、各従動要素は、嵌合部分からベース部分まで軸方向に延在するステムを含む。ベース部分は、環状密封部材に結合される。拘束要素の各々は、中空体の長手軸線に対して実質上平行な方向において拘束要素に延在する凹部を含み、従動要素のうち当該従動要素のステムがこの凹部に嵌着されうる。各拘束要素の凹部の各々は、従動要素のうち対応の要素のステムの第２ランプ部分と相補的である第１ランプ部分を含みうる。
【００２７】
別の実施形態では、パイプの端部を収容するための少なくとも一つの開放端部を備える中空体またはバレル部分をフィッティングが有する。バレル部分は、バレル部分の開放端部に向かって（バレル部分の内側から外側に向かって）移動する方向において軸線を中心に収束する内側または内部テーパ面を有する。今説明されたテーパ面とパイプとの間のバレル部分には、環状のガスケットまたはシールが設けられうる。環状シールは、テーパ面を接触状態で摺動する外面と、同様にパイプと接触してこれを囲繞する内面とを有する。導引機構はテーパ面において環状シールを軸方向外向きに引っ張り、テーパ面とパイプとの間にシールを押し込む。この例では、外側から内側ではなく、外側へ向かう方向に内側から、押し込み作用が機能する。
【００２８】
導引機構は、シールの軸方向移動経路に対して実質上垂直に整合された回転可能ボルト機構に機械的に連結されうる。機械的リンク機構は、ボルト機構の垂直方向締結力をシールの移動経路と平行な引張力に変換することで、上で説明されたようにシールを押し込む。
【００２９】
この実施形態のフィッティングは、拘束部の有無にかかわらず構築されうる。拘束を達成するため、把持部材は、通常はバレル部分の開放端部に面する（または外側に面する）シールの環状側面に配置されうる。導引機構がシールを外向きに引っ張ると、同時にシールの前方で把持部材が外向きに引っ張られ、同時にシールおよび把持部材を（バレル部分とパイプとの間に）押し込む。
【００３０】
一実施形態において、フィッティングは、剥離層を有する多層シールを含みうる。剥離層はさらに、バレル部分の寸法の変更を必要とせずにフィッティングとの適合性を持つパイプ直径の範囲を広げうる。例えば、シールの内層の剥離は、大型パイプの周囲へのシールの密着を可能にする。
【００３１】
一実施形態において、導引機構は、バレル部分の開放端部を囲繞する回転可能エンドリングを含む。エンドリングは、周囲に分散された傾斜面を有する。環状シールは複数の導引リンク機構を支承し、その各々が、環状シールに接続される内方部分と、エンドリングの傾斜面の一つと―傾斜面との摺動接触状態で―嵌合する外方部分とを有する。エンドリングが回転する際に、傾斜面がリンク機構を軸方向外向きに導引する。するとこれは、環状シールを（把持部材により）外向きに導引する。いくつかの例では、エンドリングの逆回転が導引リンク機構およびシールを解除または弛緩させる。導引リンク機構と傾斜面との集合体が協働して、シールを概ね対称的に外向きに導引する。
【００３２】
個々の把持部材は、パイプに向かって径方向内向きの配向または方向を持つ尖鋭把持歯を有しうる。一実施形態では、各導引リンク機構に対応して一つの把持部材が設けられる。他の実施形態では、把持部の数は導引リンク機構の数より少ない。上で説明されたように、導引機構がシールを軸方向外向きに引っ張って摺動させると、把持部材の集合体が軸方向外向きに引っ張られる。
【００３３】
一実施形態において、エンドリングはバレル部分の外側環状肩部上に静止する。この例では、バレル部分の環状肩部は、環状肩部から離れるように対称的に収束する部分的テーパ面も有する。しかし、本開示の全体を検討した当業者にはすぐに明白となるように、本開示の趣旨を逸脱することなく、エンドリングがバレル部分にいくつかの手法で結合されうる。
【００３４】
別の態様では、各リンク機構が延在する複数の導引リンク機構スロットをバレル部分が有する。これらのスロットは、外向きに引っ張られる間にシールの回転を防止する。これはまた、エンドリングの各傾斜区分により得られる導引長を導引リンク機構が充分に利用することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
図において、同一の参照番号は類似の要素または作用を特定するものである。
【００３６】
【図１】本開示の一実施形態によるパイプ継手システムの等角図である。
【図２】図１に図示されたパイプ継手の分解図である。
【図３】図１および２に図示されたパイプ継手の動作を図示する側方断面図である。
【図４】図３に図示されたシール区分の開放構成における拡大断面図である。
【図５】図３に図示されたシール区分の嵌合構成における拡大断面図である。
【図６】一実施形態のエンドリングの図である。
【図７】一実施形態の把持部を備えるガスケットアセンブリの図である。
【図８】図７に図示されたガスケットアセンブリの中央から径方向外向きに見た、ガスケットアセンブリの一部を成す導引リンク機構の背面図である。
【図９】図７に図示されたガスケットアセンブリの中央に向かって径方向内向きに見た、ガスケットアセンブリの一部を成す導引リンク機構の図である。
【図１０】リンク機構の端部の導引フック部分で破断されたガスケットアセンブリの一部を成す導引リンク機構の図である。
【図１１】図７に図示されたガスケットアセンブリの一区分の破断透視図である。
【図１２】図１１に図示された導引リンク機構の内方部分の透視図である。
【図１３】図１１に図示された導引リンク機構の外方部分の透視図である。
【図１４】図１に図示されたパイプ継手の端面図であり、「開放」つまり非締結条件でパイプ継手が図示されている。
【図１５】図１に図示されたパイプ継手の端面図であり、閉鎖または「締結」条件でパイプ継手が図示されている。
【図１６】異なるパイプ寸法に合わせて調節するための多層を有するシールの実施形態を図示する。
【図１７】多層シールを図示している。
【図１８】図１６および１７に図示された多層シールの断面図である。
【図１９】内層が剥離された図１７の多層シールを図示する。
【図２０】導引フックより少ない把持部を含む継手を図示する。
【図２１】いずれかの端部に二つのボルトを含む継手を図示する。
【図２２Ａ】隣接の導引フックの間に配設される把持部を備える継手を図示する。
【図２２Ｂ】図２２Ａの継手のガスケットアセンブリの図である。
【図２２Ｃ】図２２Ａの継手の二つの把持部および導引フックアセンブリの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下の説明では、発明の様々な実施形態の完全な理解を提供するため、ある特定の詳細が提示される。しかし、これらの詳細を含まずに発明が実施されうることを当業者は理解するだろう。
【００３８】
文脈から他の解釈が必要でない限り、以下に続く明細書および請求項を通して、“ｃｏｍｐｒｉｓｅ”の語と、“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”および“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”などその変形とは、開放的かつ包括的な意味で、つまり「含むがそれに限定されない」と解釈されるべきである。
【００３９】
本明細書を通して「一実施形態」または「ある実施形態」に言及することは、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。ゆえに、「一実施形態において」または「ある実施形態において」の語句が本明細書の様々な箇所に出現しても、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が一つ以上の実施形態において適当な手法で組み合わされてもよい。
【００４０】
本明細書および添付の請求項で使用される際に、単数形“ａ”，“ａｎ”，“ｔｈｅ”は、文脈から他の意味を表すことが明白でない限り複数の指示物を含む。“ｏｒ”の語は概ね最も広い意味で使用される、つまり文脈から他の意味を表すことが明白でない限り「および／または」を意味することにも注目されるべきである。
【００４１】
ここに提示される見出しおよび開示の要約は単に便宜上のものであって、実施形態の範囲または意味を表すものではない。
【００４２】
Ｉ．システム概要
一態様において、本開示のフィッティングは、鉄管サイズ（ＩＰＳ）からダクタイル鋳鉄（ＤＩ）およびそれ以上の範囲のサイズを含む広範囲のパイプサイズにわたって、密封と拘束の両方を達成できる。一例において、フィッティングは中空体の内部に拘束され、ガスケットシールにより裏打ちされる。分割された拘束要素が、中空体の円錐形状面の内側に配置された周方向エラストマガスケットに結合される。導引機構により拘束要素が円錐に下方導引されると、ガスケットとともにパイプまで縮小されて、パイプ上での密封と拘束の両方を達成する。フィッティングが設置された後でパイプ内の内圧が上昇すると、ガスケットと拘束要素とがさらに付勢されてパイプを密封し拘束する。
【００４３】
本開示のフィッティングは、汚れ、パイプ腐食、パイプ変動性、およびフィッティングに対するパイプの歪みなど、様々な現場条件に対応し、有利である。例えば、作業環境に応じて、パイプとパイプ継手などのフィッティングとが、パイプ継手の設置時に全体として軸方向に整合されることを保証するのは困難でありうる。むしろ、設置中には、パイプの長手軸線が継手の長手軸線に対して角度を成して歪むことがある。この不整合は、例えば、地盤沈下、パイプ設置の不正確さ、そして排水溝での窮屈な作業条件から生じうる。本開示のフィッティングは、いくつかの例では、例えば継手の長手軸線に対して８°までパイプの長手軸線が歪んだ時でも、一貫した結合、拘束、および密封を達成することができる。これは、大抵の用途には一般的であるパイプの不整合を埋め合わせるので、特に有利である。
【００４４】
本開示のフィッティングは、設置の容易性も向上させる。拘束と密封の両方を達成するパイプ継手などの従来のフィッティングは、一般的に、継手の長手方向に延在する一連の平行ボルトと、継手から径方向に延在する一連のボルトとを使用する。シールを適切に嵌着させるため、平行ボルトは継手の周囲に一つずつ締結される。それから径方向延在ボルトが締結されて、拘束を達成する。このプロセスは時間を要するばかりでなく、特定の設置場所での作業条件によっては達成が困難でありうる。
【００４５】
本開示のフィッティングは、いくつかの例では、パイプの長手方向に対して横向きの方向に延在する単一のボルトを操作することにより作動しうる導引機構を使用する。この設計は、設置中にボルトへのアクセスを容易にすることができ、設置の時間量を減少させ、設置に必要とされる空間量を縮小する。設置に必要とされる空間量の縮小は、フィッティングを収納する掘削排水溝が従来のパイプ継手用のものほどの大きさである必要のないことを意味する。単一ボルト設計は、排水溝の底で作業をする必要がもはやないので、設置者にとっての付加的な安全要素となる。これらの利点のすべてがコスト削減と設置時の簡便性向上とにつながる。他の例は、フィッティングの長手方向に対して横向きに延在する一つのボルトまたは多数のボルト以外の操作要素を使用しうる。
【００４６】
本開示の導引機構は広範囲のパイプ外径を持つパイプについて拘束機構が拘束を達成することを可能にするばかりでなく、導引機構は、パイプが加圧されてから減圧された後でも、拘束部が容易に解離されることを可能にする。
【００４７】
さらに、いくつかの従来拘束システムは密封に使用されるガスケットを解離させるように作用し得ることが認識されている。対照的に、本開示の継手システムの密封および拘束という側面は一緒に機能し、いくつかの例では、パイプの加圧によってさらに付勢されうる。
【００４８】
図１〜３は、本開示の一実施形態例によるフィッティングの概要を提供するものである。この例において、フィッティングはパイプ継手システムである。図１は、本開示の一実施形態によるフィッティング１０の等角図である。図２は、図１に図示されたフィッティング１０の分解図である。図３は、図１および２に図示されたフィッティング１０の動作を図示する側方断面図である。
【００４９】
この例において、フィッティング１０は略円筒形の管状体またはバレルスリーブ１２を含む。スリーブ１２の各端部は、パイプが挿入されうる開口部を含む。バレルスリーブ１２は、二つのパイプの端部を一緒に接続する流体通路となる中空体である。しかし、本開示の発明概念は、中空体を含む他のフィッティングにも適用可能である。例えば、用途に応じて「Ｔ」継手、単一端継手、またはエンドキャップのフィッティングはすべて、本開示に内含される中空体を含む。他の例では、すべてが中空体を含むバルブ、給水栓、またはフランジ端部と関連する接続コンポーネントとして、フィッティングが使用されうる。パイプはまた、開示されるフィッティング構成を一方または両方の端部が含むように構成されうる。例えば、結合を容易にするため、パイプは一方または両方の端部に一体化フィッティングタイプの構造を含みうる。本出願のフィッティングは様々な用途で使用することができ、水道設備に限定されない。例えば、本開示のフィッティングは石油、ガス、または化学産業に用いられる接続部で使用されうる。本出願のフィッティングは、地上と地下の両方での配設が想定される設備に適用可能である。例えば、電線管などの導管、または加熱、通気、および空調の用途を含む様々な用途のために、製造工場でフィッティングが使用されうる。
【００５０】
エンドリング２０といくつかの突起５０といくつかの把持部４６とガスケット４４と単一ボルト２６とが、スリーブ１２の各端部に設置される。単一ボルト２６は、エンドリング２０およびスリーブ１２にそれぞれ配置される二つのボルト収容部３６，３８に延在する。
【００５１】
エンドリング２０は、スリーブ１２の端部に回転可能に取り付けられる。図１および３に見られるように、突起５０はガスケット／把持部アセンブリ１８をエンドリング２０に接続する。これらの突起５０は、スリーブ１２のスロット８０に配置される。スロット８０は突起５０がスリーブ１２に対して回転するのを防止するが、継手の軸線に沿った長手方向の動きは可能にする。
【００５２】
図３〜５は、継手がどのようにパイプと嵌合するかを示す。図３は二つのパイプ６６ａ，６６ｂの結合を図示し、図３および４はそれぞれパイプ６６に対する開放および閉鎖状態でのフィッティングを図示する。図３の右側は、パイプ６６ｂの最内端部７０ｂに隣接するパイプ６６ｂの一部分から解離された開放状態のフィッティングを図示している。図３の左側は、パイプ６６ａの最内端部７０ａに隣接するパイプ６６ａの一部分と嵌合している結合状態のフィッティングを図示している。エンドリング２０を操作すると、エンドリング２０の回転運動を、ガスケット４４と把持要素４６の両方をスリーブ１２の内部円錐体の面で下へ導引する突起５０の長手方向移動に変換する。より詳しく述べると、ボルト２６を締結すると、エンドリング２０をスリーブ１２に対して回転させる。エンドリング２０が回転する際には、突起５０がエンドリング２０のランプ区分３０を上ってスリーブ１２から離すように突起を軸方向に効果的に引っ張り、同時に、パイプの中央軸線に向かって突起５０を径方向内向きに導引する。
【００５３】
突起５０の長手方向移動は、組み合わされた把持部／ガスケットアセンブリ１８をパイプとの接触状態へ下方導引して、シールを設けるとともに拘束部と嵌合する。突起５０がスリーブ１２の本体から離れると、スリーブ１２の端部の開口部に向かって把持部／ガスケットアセンブリ１８をスリーブ１２の内部円錐面で下方導引する。これは把持部４６どうしを近づけてゴムガスケット４４を圧縮する。ゴムガスケット４４は最終的にパイプの外面と接触して、シールを設ける。システムが締結され続けると、ガスケット４４はパイプとスリーブ１２との間で圧縮され続ける。把持要素４６が最終的にパイプとスリーブ１２の内面との間に押し込まれることで拘束嵌合を開始するまで、締結が継続する。パイプ６６（または図３の例ではパイプ６６ａ，６６ｂ）が加圧されると、ガスケットはさらにパイプとスリーブ１２との間の密封空洞へ押し下げられ、内圧が上昇するにつれて拘束部が同様に押し下げられてパイプへの密着グリップとなる。しかし、本開示は、圧力の追加によりさらに付勢されるフィッティングのみに限定されることはない。他の例では、パイプ６６を流れる圧力に関係なく、完全な嵌合および密封が達成される。
【００５４】
この構成では、比較的低トルクの単一ボルトが組立に必要なすべてである。ボルト締結力は、最初のシールを設けて拘束部を固着させるように作用する。システム内圧とパイプ後退力とは、この最初の固着状態以上にシールおよび拘束部を付勢するように作用する。スリーブ１２に継手が拘束され、圧力または拘束力を保つのにボルトまたはエンドリングに依存することはない。
【００５５】
本開示の継手の様々な態様が、これからさらに詳しく説明される。
【００５６】
ＩＩ．中央スリーブ
図３を参照すると、バレルスリーブ１２は各端部に環状面または肩部３２を有する。肩部３２は、エンドリング２０の類似形状環状部分３４のための当接箇所となる。このようにして、エンドリング２０がバレルスリーブ１２に対して回転可能であるように、エンドリング２０の環状部分がバレルスリーブの対応環状面３２と摺動接触状態で当接する。この例は環状面または肩部を含むが、本開示の全体を検討すると当業者にはすぐに明白となるように、本開示は、エンドリングをスリーブ１２に対して回転させる他の取付構造も内含する。
【００５７】
ＩＩＩ．エンドリング
図６を参照すると、エンドリング２０は複数の傾斜面３０またはランプ区分を有する。各傾斜面は、パイプの周りにガスケットアセンブリ１８を締結するカム面として機能する。
【００５８】
締結ボルト２６の一つにより、エンドリング２０が継手１０の上で回される。バレルスリーブ１２上の類似のボルト収容部３８と協働して機能するボルト収容部３６がエンドリング２０に設けられることが好ましい。一実施形態では、ボルトの締結は、エンドリング２０の回転を引き起こすように、ボルト収容部３６，３８を互いの方へ導引するように作用する。ボルト収容部の構造と、ボルトがどのようにしてこれに取り付けられるかに応じて、ボルトを緩めるとエンドリング２０を反対の回転方向に動かすのにも役立ち得る。
【００５９】
複数のランプ区分３０は全体として、リングの環状部分３４に対して内向きテーパ状であるため、エンドリング２０の中心に向かって傾斜または収束する。ランプ区分３０の収束は、図４の４０にも図示されている。バレルスリーブの外端開口部は、エンドリングのランプ区分３０と環状部分３４との接合部の付近に、エンドリング２０の摺動回転をやはり部分的に支持する類似形状の収束面４２を有する。
【００６０】
ＩＶ．ガスケットアセンブリ
これから、図７〜１０を参照してガスケットアセンブリ１８についてさらに説明する。図７を参照すると、ガスケットアセンブリ１８は環状ゴムガスケット部材４４を含む。ガスケット部材４４（または「ガスケット」）は、弛緩または「非締結」条件にある時の断面が図４に図示されている。複数の把持部材４６が、ガスケット４４の上面４８に当接している。やはりガスケット４４の周囲に分散された導引リンク機構５０により、把持部材４６はガスケット４４の周囲に環状構成で保持されている。
【００６１】
さて図８〜１０を参照すると、各導引リンク機構５０は、ガスケット材料４４に埋設されることで導引フック５０をガスケットに接続するベース部分５２を有する。各把持部材４６は、各当該導引リンク機構５０のステム部分５６の三面およびその周囲に密着するスロット５４を有する。こうして、各把持部材４６が他の把持部材に対して特定の環状位置に保持されるが、ガスケット４４と導引リンク機構５０のいずれとも固定接続されないため、ガスケットアセンブリがパイプの周囲に締結される際に把持部材４６は独立して移動できる。この独立動作は、パイプが完全な円形であるかある程度の偏心を含むかどうかに関わらず、把持部材が多様な寸法および形状のパイプと嵌合することを可能にする。
【００６２】
図８は、ガスケットアセンブリ１８の略環状構成に対して（径方向）内側から外側に見た図である。参照番号５８は把持「歯」を指し、これについては以下でさらに説明する。図９は（径方向）外側から内側への図である。各把持部材４６の外面６０は、後で説明される理由のため平滑である。見て分かるように、把持部材４６のスロット５４は、導引リンク機構のステム５６を収容するため把持部材の側方厚さの一部のみに延在する。
【００６３】
さて図７および１０を同時に参照すると、各導引リンク機構５０は、上方「フック」部分または導引フック６２を有する。図１０の６４に示されているように、フック６２の内部は傾斜している。この傾斜部６４がそれぞれ、エンドリング２０の複数のランプ区分３０の一つに乗る。結果的に、上で説明されたボルト機構により（つまり二つの締結ボルト２６の一方により）エンドリング２０が回転で回されると、ランプ区分３０の傾斜面と傾斜面６４との間にそれぞれ摺動／カム動作が生じる。これは、以下でさらに説明されるように、ガスケットを外向きに「導引する」ように機能する。
【００６４】
図１１〜１３は、すでに説明された導引リンク機構５０の別の図解である。導引リンク機構５０の形状は、使用される形成方法に応じて変化しうる。図１１〜１３では、例えば、ガスケット材料４４に埋設されるベース部材５２に各導引リンク機構５０が接続される。ステム部分５６はベース部材５２に溶接されうる。その他において、図１１〜１３に示された実施形態は上記説明と同じである。
【００６５】
Ｖ．動作
図４および５は、上で説明された様々な部品がどのように協働してパイプ端部をフィッティング１０にクランプするかを図示している。最初に図４を参照すると、パイプ７０の最内端部がバレルスリーブ１２の内側のどこかを終端とする状態（図３参照）で、継手本体１０の開放端部（６８で概略指示）へパイプ６６が挿入される。他の例では、フィッティングのタイプに応じて、パイプ７０の最内端部がフィッティングの端部に延在してこれよりも突出しうる。バレル部分１２は内側テーパ面７２を有する。この例では、テーパ面７２は継手の開口端部に向かって対称的に収束している。言い換えると、テーパ面７２は、継手の内側から外側へ向かう方向に中心軸線を中心として対称的に収束するのである。この例では、ガスケット４４の外面７４と（前に説明された）把持部材４６の平滑外面６０とは、テーパ面７２の傾斜と適合する類似の傾斜を有する。
【００６６】
エンドリング２０がボルト機構により「締結される」（つまり締結ボルト２６により回転駆動される）時に、エンドリング２０の傾斜ランプ区分３０は、図５の矢印７６で示される方向で導引フック６２を軸方向外向きに導引する。これは同様に、バレルスリーブの内側テーパ面７２においてガスケット４４および把持部材４６を導引するか引っ張り、ガスケット４４および把持部材４６をパイプ７０に押圧することで、スリーブとパイプとの間にガスケットおよび把持部を押し込む。これに関して、ガスケット４４はバレルスリーブ１２の収束テーパ面で内側から外側に向かって摺動し、バレルの内壁部７２とパイプの外壁部７８との間に拘束されることにより、図５に示された手法でガスケット４４を圧縮する。各把持部材４６も同様にバレルとパイプ面７２，７８との間の拘束位置へ導引され、各把持部材の把持歯５８がパイプの外面へ押し込まれる。
【００６７】
分解図である図２で最も良く分かるように、パイプ継手の各端部２２，２４は、外周部に分散された複数のスロット８０を有する。これらのスロットは導引フック５０の箇所と適合し、少なくとも二つの機能を達成する。第一に、スロット８０は、フック５０がエンドリングのランプ区分３０とカム接触するのに充分な、時には到達距離または導引距離と呼ばれる移動距離を提供する。第二に、スロット８０は、エンドリング２０が回転する時にガスケットアセンブリ１８が回転するのを防止する。言い換えると、スロット８０に密着する導引フック５０の組み合わせは、エンドリング２０の回転によって外向きに導引される際にガスケットが回転しないように拘束するのである。今説明された導引動作の過程で、必要とされる軸方向外向きに摺動および撓曲するように、スロット８０は導引フックステム５６に対する寸法が決定される。
【００６８】
総じて、上に説明されたクランプアセンブリは、バレル部分１２のテーパ（図５のベクトル１００を参照）においてガスケット４４を外向きに引っ張って圧縮力（ベクトル１０２参照）でガスケット４４を圧縮または押し込む独自の導引機構を形成する。
【００６９】
図１４および１５を参照すると、上記設計の利点の一つは使用が容易なことである。把持部材４６のため、当業者であれば、上に説明されたパイプ密封作用が、（把持歯を含む）弾性シールがパイプとパイプ継手との間に押し込まれる「拘束」システムであることを認識するだろう。この設計では、継手の対称軸線に対して横方向の配向を持つ各端部の一つのボルトを介して締結作用が達成される。ボルトを締結する力は、今説明されたクランプアセンブリを介してガスケット４４へ垂直方向に伝達される。しかし、フィッティング１０の内側から外側に向かう力でシールまたはガスケット４４を機械的に導引することは、従来のシステムが過去に行っていた手法と反対のものである。本質的に、締結ボルト機構から力を伝達する機械的リンク機構は、エンドリング２０が回る際に傾斜面３０に乗る導引リンク機構５０に結合されたエンドリング２０の組み合わせにより達成される。いくつかの例では、そしてナット２８とボルト２６とがどのようにして突起に取り付けられるかに応じて、締結力が印加されるか弛緩されるかによって（これは締結ボルト２６上のナット２８がどのように回されるかに基づく）、エンドリング２０は一方向に回転するか、または他方向に回転する。
【００７０】
さて図１４を参照すると、スリーブは締結ボルト収容部３８を含み、エンドリングは類似のボルト収容部３６を含む。これら二つの収容部３６，３８は、ねじ付きボルト２６およびナット２８により接続される。図１４は「開放」位置を図示している。ナット２８を締結すると、ねじ付きボルト２６の周りでのナット２８の回転により二つのボルト収容部３６，３８が、図１５に図示された閉鎖位置まで閉じる。前に説明されたように、この作用はエンドリング２０を回転させ、スリーブの内壁部７２とパイプの外面７８との間にガスケット４４および把持部材４６を導引および係止する軸方向外向き経路に沿ってリンク機構５０を導引する。ナット２８を解除すると、ガスケットアセンブリ１８が「弛緩し」、エンドリング２０がその回転方向を逆転する。
【００７１】
ＶＩ．追加構成
上記の設計の他の実施形態は、図６に１８で図示されたガスケットアセンブリの構成の変更に関するものである。図１６を参照すると、例えば、「拘束部」を含まずに、つまり把持部材４６を使用せずに、上に説明された導引機構を実行すること（「垂直」力を軸方向「導引」に変換）が可能でありうる。同様に、導引フックのすべてではなくいくつかに把持部材を使用することも可能である。例えば、図２０はフィッティングを図示しており、この例でフィッティングは、突起５０よりも少ない把持部材４６を含むパイプ継手１０ａである。
【００７２】
さらなる変更として、外方および内方シールを有する多層の「延出範囲」ガスケットとしてガスケット４４自体が製造されうる。例えば、図１８は、異なるパイプ直径に合わせてガスケット４４ａが調節されるように（図１９参照）外層９０から「剥離可能」でありうる内層９２を含むガスケット４４ａを図示している。こうして、ある量の「延出」範囲が設けられる。その他の点では、図１６〜１９のガスケットアセンブリの動作は上に説明されたものと同じままである。
【００７３】
ここに説明および図示されるパイプ継手は、各エンドリング２０について単一の締結ボルト２６を使用する「１本ボルト」システムである。しかし、各端部に一つ以上のボルトを含む他の継手も本開示の範囲に含まれる。例えば、図２１は、いずれの端部にも二つのボルト２６を含むフィッティング１０ｂを図示している。
【００７４】
さらに、上記の例では締結機構がボルト機構として説明されているが、エンドリングを回転させるのに適当な垂直方向の力を発生させる他の機構も本開示の範囲に含まれる。
【００７５】
別の例では、隣接の導引フックの間に把持部が配置される。図２２ａは、隣接の導引フック５０の間に配置される把持部４６ａを含むフィッティング１０ｃを図示している。図２２ｂに示されているように、導引フック５０はガスケット４４に結合される。設置中には最初の載置を目的として把持部４６ａがガスケット４４に一時的に結合されてもされなくてもよい。例えば、設置を容易にするため、把持部４６ａがガスケット４４に一時的に接着されてもよい。図２２ａはさらに、導引フック５０と直接に接触せずに導引フック５０の上に突出する延出部４６ｂを把持部４６ａが含みうることを図示している。
【００７６】
描かれていない別の例では、把持部はガスケットの一体的な部品でありうる。この例では、ガスケットを径方向内向きに導引しても、ガスケットと一体的である把持部と嵌合するだろう。
【００７７】
ＶＩＩ．材料および製造
上に説明された部品を製造する多様な方法が存在するが、上記の部品の多くは、バレルスリーブ１２およびエンドリング２０と同様に、例えば鋳造されうる。ガスケット４４は従来のゴム材料で製作されるであろう。把持部材４６および導引フック５０は、例えば鋼、ステンレス鋼、またはダクタイル鋳鉄など、様々な材料から製造されうるだろう。バレルスリーブ１２は、継手の使用を容易にするハンドル８４を含みうる。上記のように、フィッティング１０はここでは端部間継手として説明されているが、用途に応じて、「Ｔ」継手または単一端継手など他の手法で構成されうる。
【００７８】
上で説明された様々な実施形態が組み合わされてさらなる実施形態が用意されてもよい。上の詳細な説明を考慮したうえで、以上および他の変更が実施形態に加えられうる。概して、以下の請求項では、使用される語は、明細書および請求項に開示された特定の実施形態に請求項を限定するものと解釈されるべきではなく、このような請求項に認められる同等物の全範囲とともにすべての可能な実施形態を含むものと解釈されるべきである。したがって、開示により請求項が制限されることはない。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  フィッティング
１２  中空体／バレルスリーブ
１８  ガスケット・把持部アセンブリ
２０  一次操作要素／エンドリング
２２  第１端部
２６  ボルト
２８  ナット
３０  ランプ区分
３２  肩部
３６，３８  ボルト収容部
４２  収束面
４４，４４ａ  ガスケット／密封部材
４６，４６ａ  把持部／把持部材
４８  ガスケット上面
５０  二次操作要素／突起
５２  ベース部分
５４  スロット
５６  ステム
５８  把持歯
６２  導引フック
６４  傾斜面
６６，６６ａ，６６ｂ  パイプ
６８  フィッティング開放端部
７０，７０ａ，７０ｂ  パイプ最内端部
７２  内壁部
７４  ガスケット外面
７８  外壁部
８０  スロット
８４  ハンドル
９０  外層
９２  内層
【図１】
0006055075.tif 000002
【図２】
0006055075.tif 000003
【図３】
0006055075.tif 000004
【図４】
0006055075.tif 000005
【図５】
0006055075.tif 000006
【図６】
0006055075.tif 000007
【図７】
0006055075.tif 000008
【図８】
0006055075.tif 000009
【図９】
0006055075.tif 000010
【図１０】
0006055075.tif 000011
【図１１】
0006055075.tif 000012
【図１２】
0006055075.tif 000013
【図１３】
0006055075.tif 000014
【図１４】
0006055075.tif 000015
【図１５】
0006055075.tif 000016
【図１６】
0006055075.tif 000017
【図１７】
0006055075.tif 000018
【図１８】
0006055075.tif 000019
【図１９】
0006055075.tif 000020
【図２０】
0006055075.tif 000021
【図２１】
0006055075.tif 000022
【図２２Ａ】
0006055075.tif 000023
【図２２Ｂ】
0006055075.tif 000024
【図２２Ｃ】
0006055075.tif 000025