(57)【要約】【課題】    水、ガス、オイル、及び他の石油製品などの家庭用及び工業用流体の輸送及び配送に使用する直径９０ｍｍ〜２５０ｍｍのパイプ及びパイプラインなどの修繕に使用する連結部材を提供すること。【解決手段】  ２つの連結部材を使用する。各部材は、新しいパイプ部分を取り囲む第１カラー部及び古いパイプ部分の切断端部を取り囲む第２カラー部を有し、２つのパイプ連結器は、各第１カラー部が互いに隣接し、各第２カラー部が新しいパイプ部分の両端部の方へ相互に外方を向くように配置される。圧力チャンバは、環状凹部と第１カラー部のシール部材との間及び環状凹部と第２カラー部のニトリルゴムシールリングとの間に形成される。
2005522653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破裂パイプを修繕するパイプ連結器であって、
新しいパイプ部分と古いパイプ部分の隣接対向する両端部を取り囲むスリーブを有し、
前記スリーブは、新しいパイプ部分の端部を取り囲んで外部シールを形成する第１カラー部と、古いパイプ部分の端部を取り囲んで外部シールを形成する第２カラー部と、を有し、
前記第１カラー部は、新しいパイプ部分を取り囲む弧状グリッパ部材（複数）の環状配列を収容する環状内側凹部と、前記凹部内の前記弧状グリッパ部材（複数）の環状配列と接触する作動部材と、前記作動部材によって前記凹部内に規定され、前記作動部材に前記弧状グリッパ部材を前記新しいパイプ部分に対し移動させるように加圧流体を充填することができる加圧チャンバと、前記新しいパイプ部分の外面に対してシールする、前記圧力チャンバ内の加圧流体に応答するシール手段と、を有し、そして、
前記第２カラー部は、ニトリルゴム環状シール部材を収容する環状内側凹部と、前記ニトリルゴム環状シール部材によって前記凹部内に規定され、前記古いパイプ部分の外面と係合してシールするように前記ニトリルゴムシール部材を中心方向内方へ移動させるように加圧流体を充填することができる加圧チャンバと、を有する、
ことを特徴とするパイプ連結器。
【請求項２】
圧力チャンバ内の加圧流体に応答するシール手段は、前記環状凹部内において、前記グリッパ部材の環状配列にわたる内向きの溝に配置され、前記グリッパ部材と前記新しいパイプ部分の外面との間で、任意には前記凹部の側壁に対しても、押圧して使用されるＯリングである、ことを特徴とする請求項１記載のパイプ連結器。
【請求項３】
前記グリッパ部材は、前記第１カラー部の前記凹部の側壁又は両側壁の側方へ、かつ前記新しいパイプ部分に向かって広がるように前記凹部の幅の一部に亘って延在し、
前記グリッパ部材の環状配列に接触する前記作動部材は、ニトリルゴムシールリングを有し、そして、
前記新しいパイプ部分の外面に対してシールする前記シール手段は、圧力によって前記グリッパ部材から前記パイプ外面に対して中心方向内方に押し出される前記シールリングの一部である、ことを特徴とする請求項１記載のパイプ連結器。
【請求項４】
前記ニトリルゴムシール部材の半径方向の寸法と幅との比であるアスペクト比は、２：１のオーダーである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパイプ連結器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパイプ連結器を２つ使用して、破裂パイプを修繕するパイプ修繕方法であって、
既設のパイプラインの破裂部分を確認し、特定する工程、
前記パイプの前記破裂部分を切り取り、古いパイプの互いに対向する、好ましくは平行な平面の、２つの切断端部を前記破裂パイプの切り取った部分の長さだけ離して保持する工程、
各第１カラー部が互いに隣接し、かつ各第２カラー部が新しいパイプ部分の両端の方へ相互に外方を向くようにして、２つの本発明のパイプ連結器を新しいパイプ部分に予め配置し、前記切り取ったパイプ部分と、同等の内径を有する同一の長さの前記新しいパイプ部分とを取り替える工程、
新しいパイプ部分を一時的に古いパイプと一列に保持し、前記パイプ破裂部分を切り取って外すことにより生じる間隙をふさぎ、その後前記古いパイプ部分と前記新しいパイプ部分との間の接合部をそれぞれ架橋するまで相互に離す方向へ２つのパイプ連結器を移動させる工程、
前記新しいパイプ部分とグリップ係合するように弧状グリッパ部材を移動させ、前記新しいパイプ部分の外面に対するシール手段の押圧によって前記外面に対してシールを形成するように、前記各第１カラー部の圧力チャンバに高圧グリースを充填する工程、及び
各第２カラー部の環状凹部に入れられるニトリルシール部材が、前記各第２カラー部の前記凹部から中心方向内方へ押し出され、前記各古いパイプ部分の外面としっかりとシール接触するように、パイプ連結器の前記各第２のカラー部に形成される圧力チャンバに高圧グリースを充填する工程、
を含むことを特徴とするパイプ修繕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水、ガス、石油及び他の石油化学製品などの家庭用及び／又は工業用流体を運搬するパイプの破裂部分に迅速かつ永続的な修繕を施すシステム（方法）及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような家庭用及び／又は工業用流体は、通常、パイプ径９０ｍｍ〜２５０ｍｍのパイプラインにおいて地下又は地上輸送される。パイプは一般にプラスチック、鋼又はダクタイル鋳鉄から作製され、流体は一般に１０７Ｐａ（１００ｂａｒ）までの圧力下で輸送することができる。特にパイプが地下に敷設されると、腐食（特に金属パイプの場合）又は地殻運動によりパイプが破裂する危険性が大いにある。極度の気温を受ける気候においては、パイプ破裂を引き起こす凍結損傷を受ける可能性もある。パイプ又はパイプラインが破裂した場合は常に、可能な限り早急に修繕を施す必要がある。特に地下パイプの場合に、一時的な修繕を永続的なものに変えるために将来的に現場を再掘削する必要のないように、修繕は理想的には永続的なものであるべきである。
【０００３】
本発明は、特許文献１に記載及び図示されたパイプ連結器の応用に基づいている。当該特許は、パイプ用の連結器に関し、弧状グリッパの環状配列は、液圧の作用によってパイプ端部の外周を締め付け、Ｏリング状のゴムシールは、環状配列を通して延びる環状溝に受け止められ、グリッパとパイプの外周との間の圧迫中に置かれる。
【０００４】
特許文献２は、上記連結器を種々の外径のパイプ端部に取り付けることができ、かつ約２５ｍｍまでの直径差に適応することができるような許容範囲の広いグリッパを使用する様々な連結器を開示する。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許ＥＰ−Ｂ−７２７０２６号明細書
【特許文献２】欧州特許ＥＰ−Ｂ−９９８６４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許付与された上記の両パイプ連結器は、主として滑らかな外面を有する新しいパイプに適している。パイプが長期間地下にあったり又は自然にさらされた場合、その外面は非常にでこぼこになる。例えば、何年もの間地下に埋められたダクタイル鋳鉄パイプは、表面にさびを有し、深さ約１５ｍｍまでの外面は剥げ落ちやすく、でこぼこで、不安定である。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を対処することができ、かつアクセスが制限され従来の修繕では容易に実施することができないか、又は修繕すべき破裂パイプの表面腐食が従来の修繕システム（方法）では想定することができないなど様々な極端な状況に置かれた破裂パイプに迅速かつ永続的な修繕を施すことができる修繕システム（ないし方法）、及びそのような修繕システムに使用するパイプ連結器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１視点の基本構成によれば、破裂パイプを修繕するパイプ連結器であって、新しいパイプ部分と古いパイプ部分の隣接対向する両端部を取り囲むスリーブを有し、スリーブは、新しいパイプ部分の端部を取り囲んで外部シールを形成する第１カラー部と、古いパイプ部分の端部を取り囲んで外部シールを形成する第２カラー部と、を有し、第１カラー部は、新しいパイプ部分を取り囲む弧状グリッパ部材（複数）の環状配列を収容する環状内側凹部と、凹部内の弧状グリッパ部材（複数）の環状配列と接触する作動部材と、作動部材によって凹部内に規定され、作動部材に弧状グリッパ部材を新しいパイプ部分に対し移動させるように加圧流体を充填することができる加圧チャンバと、新しいパイプ部分の外面に対してシールする、圧力チャンバ内の加圧流体に応答するシール手段と、を有し、そして、第２カラー部は、ニトリルゴム環状シール部材を収容する環状内側凹部と、ニトリルゴム環状シール部材によって凹部内に規定され、古いパイプ部分の外面と係合してシールするようにニトリルゴムシール部材を中心方向内方へ移動させるように加圧流体を充填することができる加圧チャンバと、を有するパイプ連結器を提供する（形態１）。
【０００９】
上記形態１の好ましい形態によれば、圧力チャンバ内の加圧流体に応答するシール手段は、環状凹部内において、グリッパ部材の環状配列にわたる内向きの溝に配置され、グリッパ部材と新しいパイプ部分の外面との間で、任意には凹部の側壁に対して、押圧して使用されるＯリングである（形態２）。
【００１０】
上記形態１の好ましい形態によれば、グリッパ部材は、第１カラー部の凹部の側壁又は両側壁の側方へ、かつ新しいパイプ部分に向かって広がるように凹部の幅の一部に亘って延び、グリッパ部材の環状配列に接触する作動部材は、ニトリルゴムシールリングを有し、そして、新しいパイプ部分の外面に対してシールするシール手段は、圧力によってグリッパ部材からパイプ外面に対して中心方向内方に押し出されるシールリングの一部である（形態３）。
【００１１】
上記各形態の好ましい形態によれば、ニトリルゴムシール部材の半径方向の寸法と幅との比であるアスペクト比は、２：１のオーダーである（形態４）。
【００１２】
本発明の第２視点の基本構成によれば、上記形態１〜４のいずれかに記載のパイプ連結器を２つ使用して、破裂パイプを修繕するパイプ修繕方法であって、既設のパイプラインの破裂部分を確認し、特定する工程、パイプの破裂部分を切り取り、古いパイプの互いに対向する、好ましくは平行な平面の、２つの切断端部を、破裂パイプの切り取った部分の長さだけ離して保持する工程、各第１カラー部が互いに隣接し、かつ各第２カラー部が新しいパイプ部分の両端の方へ相互に外方を向くようにして、２つの本発明のパイプ連結器を新しいパイプ部分に予め配置し、切り取ったパイプ部分と、同等の内径を有する同一の長さの新しいパイプ部分とを取り替える工程、新しいパイプ部分を一時的に古いパイプと一列に保持し、パイプ破裂部分を切り取って外すことにより生じる間隙をふさぎ、その後古いパイプ部分と新しいパイプ部分との間の接合部をそれぞれ架橋するまで相互に離す方向へ２つのパイプ連結器を移動させる工程、新しいパイプ部分とグリップ係合するように弧状グリッパ部材を移動させ、新しいパイプ部分の外面に対するシール手段の押圧によって外面に対してシールを形成するように、各第１カラー部の圧力チャンバに高圧グリースを充填する工程、及び各第２カラー部の環状凹部に入れられるニトリルシール部材が、各第２カラー部の凹部から中心方向内方へ押し出され、古いパイプ部分の外面としっかりとシール接触するように、パイプ連結器の各第２のカラー部に形成される圧力チャンバに高圧グリースを充填する工程、を含むパイプ修繕方法を提供する（形態５）。
【発明の効果】
【００１３】
修繕は非常に簡易かつ迅速である。損傷パイプを露出させるための穴はすぐに埋め戻すことができ、再び開ける必要がないので、修繕は永続的である。修繕の最も難しい点は損傷部分の切り離しであるが、その切断作業に十分なアクセスを確保することができる。新しいパイプ部分を現場に下ろすこと及び４つのグリースニップルの加圧は、修繕を実施する人に強いられる最小限のアクセス制限のみで迅速かつ信頼性を持って達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のパイプ連結器の第１カラー部の形成は、特許文献１又は特許文献２に規定されている通りである。第１圧力チャンバ内の液圧作動液の加圧により、弧状グリッパ部材の配列は新しいパイプ部分の外周部へ移動し、そしてそれを物理的につかむ。グリッパ部材は、新しいパイプ部分に沿ったパイプ連結器の軸方向の移動に抵抗し、パイプ連結器を新しいパイプ部分に固定するために必須である。特許文献１の構成において、圧力チャンバ内の加圧流体に応答するシール手段は、環状凹部内において、グリッパ部材の環状配列にわたる内向きの溝に配置されるＯリングであり、グリッパ部材と新しいパイプ部分の外面との間で、任意には凹部の側壁に対しても、圧迫して使用される。特許文献２の構成において、グリッパ部材の環状配列に接触する作動部材は、好ましくはニトリルゴムシールリングを含み、新しいパイプ部分の外面に対しシールするシール手段は、好ましくはパイプ外面に対し中心方向へ内向きに圧力をかけて押し込まれるシールリングの一部である。
【００１５】
第２カラー部は弧状グリッパ部材のようなものを有さない。第２カラー部の環状内側凹部に受け入れるすべてのものは、ニトリルゴムから成形される環状シール部材であり、凹部とゴムシール部材間に設置される液圧チャンバへの高圧グリースによる加圧は、古いパイプ部分の外面に対しシール接触するようニトリルゴムシール部材を移動させることができる。古いパイプ部分の外面に対しニトリルゴムシール部材を押圧するためにかける液圧は、好ましくは２×１０７Ｐａ〜５．５×１０７Ｐａ（３０００ｐｓｉ〜８０００ｐｓｉ）である。このような高圧において、ニトリルゴムは、ニトリルゴムが最初に入れられる環状凹部から中心方向へ内向きに押し出されることになり、パイプ連結器が設置される古いパイプ外面の表面のでこぼこに流れ出てシールすることを可能にする一時的な半流動的特性を有する。そのため、効果的なシールが、パイプ連結器と古いパイプの間に確立されるが、第１カラー部材と新しいパイプの間のシールとは異なる。第２カラー部と古いパイプの間のシールは、古いパイプに対するパイプ連結器の軸方向の移動を抑制するグリップ部品を有さない。以下に説明する理由のため、そのことは不利益ではなく、実際はパイプ連結器を使用して施すパイプ修繕の効果に寄与する。
【００１６】
本発明は、本発明のパイプ連結器を２つ使用するパイプ修繕方法も提供する。第一に、既設のパイプラインの破裂部分を確認かつ特定する。次に、パイプの破裂部分を切り取り、古いパイプの互いに対向する、好ましくは平行な平面の、２つの切断端部を残して、破裂パイプの取り外した部分の長さだけ離して保持する。次に、当該切り取り部分と、同様の内径を有する同一の長さの新しいパイプ部分とを入れ替える。この新しいパイプ部分上には、本発明のパイプ連結器が予め２つ設置してあり、各第１カラー部は互いに隣接し、及び各第２カラー部は新しいパイプ部分の両端の方へ相互に外方を向いている。そのため、切り取られた破裂パイプ部分及び新しいパイプ部分は、軸方向の長さが２つのパイプ連結器の長さと少なくとも同等でなければならない。
【００１７】
新しいパイプ部分は、一時的に古いパイプ部分と一列に保ち、パイプの破裂部分を切り外すことによって生じた間隙をふさぐ。次に、各パイプ連結器が新しいパイプ部分と古いパイプ部分の間の接合部を架橋するまで、互いに離す方向に２つのパイプ連結器を移動させる。弧状グリップ部材を新しいパイプ部分とグリップ係合するよう移動させ、新しいパイプ部分の外面に対するシール手段の圧迫によってその外面に対しシールを形成するように、第１カラー部の圧力チャンバに最初に高圧グリースを加える。続いて、第２カラー部の環状凹部に含まれるニトリルシール部材が第２カラー部の凹部から中心方向に内方へ押し出され、古いパイプ部分の外面としっかりシール接触するように、パイプ連結器の第２カラー部に形成される圧力チャンバに液圧をかける。想定される液圧において、ニトリルゴムは、古いパイプ部分の外面に含まれるすべての小さな裂け目に静かに、一様に、そして自然に流れ込み、そして古いパイプ部分の全外周と良好なシール接触を作成し保持するように流体の多くの流動的特性を発揮する。
【００１８】
ニトリルゴムシール部材のアスペクト比（半径方向の寸法と幅との比）は好ましくは２：１のオーダであり、パイプ連結器を様々なサイズ及び様々な腐食状態にある古いパイプ部分に使用することを可能にする。第１カラー部にあったグリッパを除去することによって、本発明のパイプ連結器は、特許文献１及び特許文献２のパイプ連結器より簡易な構成になり、さらに重要なことに、本発明のパイプ連結器は、種々の外径の及び種々の腐食又は腐敗段階にある多数のパイプラインの修繕を現場で施すことに使用することができる。第２カラー部と関連するグリッパ部材がないので、環状シールは古いパイプ部分に対して自由に外方へ押し出される。一方、第１カラー部と関連するグリッパ部材は、軸方向の移動に対しパイプ連結器をしっかり固定することに有効である。内方へ押し込まれたニトリルゴムシールは、最大２８ｍｍの半径差であっても、その間隙をつなぎ、埋めることができるので、第２カラー部と古いパイプ部分の間の大きな許容差を適合させることができる。
【実施例】
【００１９】
図１及び図２の連結器は、概して円錐台（frustoconical）形状であるスリーブ部１を有し、第１カラー部２から第２カラー部３へ延びる。第１カラー部２は、特許文献１に記載されるように、新しいパイプ部分を取り囲むことに使用される。環状凹部１０は、第１カラー部２の内側に形成され、シール部材１２によって取り囲まれる弧状グリッパ部材１１の環状配列を収容する。グリースニップル１４からの高圧グリースの充填によって加圧することができる液圧チャンバ１３は、シール部材１２と凹部１０の内周面との間に形成される。グリースニップル１４から９０°の角度をなすリリースバルブ１５は、必要がある場合に液圧チャンバ１３から圧力を抜くことができる。弧状シム（図示無し）の配列は、シール部材１２と弧状グリッパ部材１１との間に設けられる。各シムは、液圧チャンバ１３内のグリースの液圧の作用で、シール部材１２が、隣接するグリッパ部材間の下方に押し出されることを防ぐように、隣接する弧状グリッパ部材間の間隙を架橋する。
【００２０】
高圧グリースが液圧チャンバ１３に充填されるときに、グリッパ部材が、パイプ連結器が置かれるパイプ部分の外面にかみ合い、そのパイプ部分に対するパイプ連結器の軸方向の移動を防ぐように、グリッパ部材１１の内周面に歯がつけられる。
【００２１】
流体シールは、パイプ連結器の第１カラー部２と、すべての弧状グリッパ部材１１の内周にわたる環状溝１７に位置するＯリングシール１６によって第１カラー部２が配置されるパイプ部分との間に確立される。グリッパ部材１１が押し付けられ、パイプ部分の外周面とかみ合うときに、Ｏリングシール１６は、環状溝１７内で押圧され、パイプ連結器とパイプ部分との間に信頼性のある流体シールを形成する。
【００２２】
パイプ連結器の第２カラー部３は、カラー部の内周面に形成される同様の環状凹部２０を有する。凹部２０は、アスペクト比（半径方向の寸法と幅との比）が約２：１のオーダであるニトリルゴムシールリング２１を収容する。グリッパは存在しない。液圧チャンバ２３はシール２１の輻射方向外方に形成される。例えばグリースニップル２４から高圧グリースの充填により加圧されると、シールは、第２カラー部３が配置されるパイプ部分の外面とシール接触するように中心方向内方へ移動させられる。加えられる高圧において（２×１０７Ｐａ〜５×１０７Ｐａ、３０００ｐｓｉ〜８０００ｐｓｉと同等）、押し込まれるニトリルゴムは、流体の多くの流動的特性を発揮し、第２カラー部が設置されるパイプ部分の表面欠陥に流れ込み、そして第２カラー部３とその関連するパイプ部分との間の間隙を効果的に架橋する（つなぐ）だろう。
【００２３】
図３〜５は、本発明のパイプ連結器を２つ使用して破裂パイプを修繕する方法を示す。第一に、損傷したパイプ部分を確認し、露出させる（図３）。次に、距離ｄ隔てて、軸方向に対し横向きに２ヶ所切断して損傷部分を切り離す。次に、軸方向の長さｄの新しいパイプ片を用意し、図４に示すように背中合わせで新しいパイプ部分上に図１及び図２の２つのパイプ連結器４０のスリーブを付け、元のパイプの切断端部間の場所に新しい部分をすべり込ませる。最後に、軸方向に離すように２つの連結器を滑らせ、各第１カラー部２のグリッパ部材１１及びＯリングシール１５が新しいパイプ部分の端部に対しシールして締めるまで、及び各第２カラー部３のシールリング２１が切断した元のパイプの各端部部分に対しシールするまでグリースニップルを加圧する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のパイプ連結器の端面図である。
【図２】図１の連結器の面Ａ−Ａに沿った軸方向の断面図である。
【図３】本発明によって修繕される損傷パイプの側面図である。
【図４】修繕中の図３のパイプの側面図である。
【図５】修繕された図３のパイプの側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    スリーブ部分
２    第１カラー部
３    第２カラー部
１０  環状凹部
１１  弧状グリッパ部材
１２  シール部材
１３  液圧チャンバ
１４  グリースニップル
１５  リリースバルブ
１６  Ｏリングシール
１７  環状溝
２０  環状凹部
２１  ニトリルゴムシールリング
２３  液圧チャンバ
２４  グリースニップル
４０  パイプ連結器
【図１】
2005522653.tif 000003
【図２】
2005522653.tif 000004
【図３】
2005522653.tif 000005
【図４】
2005522653.tif 000006
【図５】
2005522653.tif 000007
【国際調査報告】
2005522653.tif 000008
2005522653.tif 000009
2005522653.tif 000010