(57)【要約】管の端部のための管継手であって、雄ねじ付きの部材と協働する雌ねじ付きの部材を有する。雌ねじ付きの部材は、管把持装置（８０）を、壊れやすいウェブ（９５）によって当該雌ねじ部材へと取り付けられた把持リングまたはフェルールの形態で備える。途中まで引き締めることによって、フェルール（８０）が雄ねじ付き部材のカム面（８８）に係合し、雌ねじ付き部材から破断または分離して別個の部品となり、これにより継手は単フェルール式管継手として機能する。さらなる特徴として、カム面の急峻な角度が挙げられ、この急峻な角度によって、フェルール（８０）が食い込み型の作用にて管の端部を把持し、さらにカム面（８８）と分離したフェルールの前端との間に主シールを形成する。
2007502941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の端部のための管継手であって、
該継手を管の端部へと組み付けるため、ねじ込みにて一体に接続される雌ねじ付き接続部材および雄ねじ付き接続部材
を備え、
該雌ねじ付き接続部材が、該雌ねじ付き接続部材に取り付けられた管把持装置を有しており、
該管把持装置が、該継手を引き締め状態へと組み立てる際に該雌ねじ付き部材から分離する、
管継手。
【請求項２】
前記管把持装置が、前記雌ねじ付き部材からの分離の後に単フェルールとして機能する、請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
前記雄ねじ付き部材が、引き締めの際に前記管把持装置の前端と係合して該装置を前記雌ねじ付き部材から分離させる斜めのカム面を備える、請求項１に記載の管継手。
【請求項４】
前記管把持装置が、薄いウェブによって前記雌ねじ付き部材へと取り付けられている、請求項３に記載の管継手。
【請求項５】
前記薄いウェブが環状である、請求項４に記載の管継手。
【請求項６】
前記雌接続部材および管把持装置が、ビッカース尺度にて前記管の端部の材料の硬さの少なくとも約３．３倍の硬さ比まで焼入れされている、請求項１に記載の管継手。
【請求項７】
前記管把持装置が、前記雌ねじ付き部材と一体に機械加工されている、請求項１に記載の管継手。
【請求項８】
前記雄ねじ付き部材が、引き締めの際に前記管把持部材の前端と接触する斜めのカム面を備え、該カム面が、前記継手の長手軸に対して約３５°〜約６０°の内抱角を形成している、請求項１に記載の管継手。
【請求項９】
前記雌ねじ付き部品および雄ねじ付き部品が、金属製であり、前記管把持装置が、前記継手の引き締めの完了時に、おおむね狭い線接触の金属対金属のシールを前記カム面に当接して備える、請求項８に記載の管継手。
【請求項１０】
前記管把持装置が、前記継手のさらなる引き締めの際の前記雌ねじ付き部材との干渉がないようにする表面に沿って、該雌ねじ付き部材から分離する、請求項１に記載の管継手。
【請求項１１】
前記分離した管把持部材が、前記継手の最終的な引き締めの際に単フェルールとして機能し、該フェルールが、前端を前記管の端部の外表面に食い込ませている、請求項１に記載の管継手。
【請求項１２】
前記分離したフェルールが、最終的な引き締めの際に半径方向内向きにヒンジ動作し、これにより該フェルールの中央部が前記管の端部に向かって半径方向に押し付けられて、前記前端の管への食い込みから軸方向の位置において該管の端部をコレットする、請求項１１に記載の管継手。
【請求項１３】
前記管把持装置が、内側の円柱孔を備えるとともに、前記前端から軸方向に離間した位置において、該円柱孔に形成される周状の半径方向の凹所を備える、請求項１２に記載の管継手。
【請求項１４】
管の端部のための管継手であって、
前記継手を管の端部へと組み付けるため、ねじ込みにて一体に接続される雌ねじ付き接続部材および雄ねじ付き接続部材
を備え、
該雌ねじ付き接続部材が、該雌ねじ付き接続部材に取り付けられた管把持装置を有しており、
該雄ねじ付き接続部材が、管の端部を受け入れる穴を有するとともに、該穴の端部に位置して組み付けの際に該管把持装置に面するカム面を有しており、
該管把持装置が、引き締めの際に該カム面と係合し、該雌ねじ付き部材から分離する、
管継手。
【請求項１５】
前記カム面が、前記継手の長手軸に対して約３５°〜約６０°のカム角度を有しており、前記管把持装置が、該カム面に対して主シールを形成している、請求項１４に記載の管継手。
【請求項１６】
少なくとも前記管把持装置の一部分が、ビッカース尺度にて前記管の端部の材料の硬さの少なくとも約３．３倍の硬さ比を有している、請求項１５に記載の管継手。
【請求項１７】
前記管の端部がステンレス鋼で作られている、請求項１６に記載の管継手。
【請求項１８】
前記管把持装置が、前記雌ねじ付き部材からの分離の後に単フェルールとして機能する、請求項１５に記載の管継手。
【請求項１９】
前記カム角度が約４５°である、請求項１５に記載の管継手。
【請求項２０】
前記管把持装置が、おおむね狭い線接触の金属対金属の主シールを前記カム面に当接して形成している、請求項１５に記載の管継手。
【請求項２１】
前記管把持装置が、薄いウェブによって前記雌ねじ付き部材へと取り付けられている、請求項１４に記載の管継手。
【請求項２２】
前記薄いウェブが、応力集中用切り欠きを備える、請求項２１に記載の管継手。
【請求項２３】
前記管把持装置が、被駆動面を有しており、前記継手の引き締めの際に、該被駆動面が、間に角度の相違を有しつつ前記雌ねじ付き接続部材の駆動面と接触する、請求項１に記載の管継手。
【請求項２４】
前記管把持装置が、実質的に連続した内側の円柱孔を備える、請求項１に記載の管継手。
【請求項２５】
前記孔が、前記管把持装置の後端に座ぐりを備える、請求項２４に記載の管継手。
【請求項２６】
前記管把持装置が、周状の半径方向の凹所が形成されるおおむね円柱形の内側孔を備える、請求項１に記載の管継手。
【請求項２７】
前記管把持装置の前記雌接続部材からの分離の際、前記管把持装置の後方部分が或る輪郭で塑性変形する、請求項１に記載の管継手。
【請求項２８】
前記輪郭が、凸状の形状を含む、請求項２７に記載の管継手。
【請求項２９】
前記輪郭が、前記管の端部から半径方向に離間しておおむね位置している、請求項２７に記載の管継手。
【請求項３０】
管の端部のための管継手であって、
該継手を管の端部へと組み付けるため、一体に接続される雌の接続部材および雄の接続部材
を備え、
該雌の接続部材が、該雌の接続部材に取り付けられた管把持装置を有しており、
該管把持装置が、該継手を引き締め状態へと組み立てる際に、該雌の部材から分離する、
管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本件出願は、ＴＵＢＥ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ  ＴＵＢＥ  ＧＲＩＰＰＩＮＧ  ＲＩＮＧについての２００２年２月６日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０２／０３４３１号からの国内出願であって本件出願と同時係属中であるＴＵＢＥ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ  ＴＵＢＥ  ＧＲＩＰＰＩＮＧ  ＲＩＮＧについての２００３年８月６日付の米国特許出願第 号の一部継続出願である。これら両出願は、ＴＵＢＥ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＷＩＴＨ  ＩＮＴＥＧＲＡＬ  ＮＵＴ  ＡＮＤ  ＦＥＲＲＵＬＥについての２００１年２月６日付の米国特許仮出願第６０／２６６，７３５号およびＴＵＢＥ  ＦＩＴＴＩＮＧについての２００１年１０月１７日付の米国特許仮出願第６０／３２９，９４３号の利益を主張しており、以上のすべての出願の開示の全体が、本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（発明の属する技術分野）
本発明は、広くには、パイプおよび管のための継手の技術分野に向けられている。さらに詳しくは、本発明は、管把持部材を使用するフレアレスの管継手であって、当該管把持部材が、最初は接続部材のうちの１つにつながっており、管の端部への組み付けの際に当該接続部材から分離するフレアレスの管継手に向けられている。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
管継手は、管の端部を他の部材に接合または接続するために使用され、ここで他の部材とは、例えば貫通のＴ継手およびエルボ継手など、他の管の端部であってよく、あるいは例えばバルブなど、管の端部と流体でつながる必要がある装置でもよい。本明細書において使用されるとき、用語「管（ｔｕｂｅ）」および「配管（ｔｕｂｉｎｇ）」は、これに限られるわけではないがパイプをも包含することを意図している。あらゆる管継手は、その管継手が満足するように設計されている圧力、温度、および振動の基準内で、２つの重要な機能を達成しなければならない。第１に、管継手は、シールの喪失または管の破裂を防止するように管の端部を把持しなければならない。第２に、管継手は主シールが漏れることがないよう維持しなければならない。管継手がこれら２つの機能を達成するという必要条件が、数十年にわたり管継手の設計における主導的因子であった。所望の把持およびシール性能の基準を満たすため、多数の要因が管継手の設計を左右するが、あらゆる管継手の設計の基本となるものは、１）素材、外径、および肉厚など、継手が協働しなければならない配管の特性、および２）意図された用途について管継手に要求される管の把持およびシールの性能レベルであろう。目的は、市場で他の設計と競合することによっていかなるコストの制約が課せられても、その範囲内で所望の管の把持およびシール機能を確実に達成する管継手を設計することである。
【０００４】
フレアレスの管継手とは、一般に、管の端部が実質的に管状のままである形式の管継手を指し、管の端部が継手構成部品を覆うように外側へとフレア状に広がっているフレア付き管継手と対照的である。フレア付きの管端部は、プラスチック製配管およびプラスチック製管継手における使用を、広く見かけることができる。本発明は、本質的には、プラスチック製の配管または管継手には向けられていない。何故ならば、そのような継手は、管の把持および適切なシールの提供という継手の両能力を左右する課題および材料の特性が大きく異なるためである。しかしながら、本発明の幾つかの態様、とくには分離可能な管把持部材という態様は、非金属の管継手にも適用可能である。
【０００５】
例えばステンレス鋼およびその他の金属の配管と一緒に使用されるよう意図されている管継手を、管の所望の把持およびシール機能を達成するように設計することは、とくに挑戦しがいのある課題である。これは、一般的に市販されている配管材料という観点で、きわめて硬い材料であって、最大２００ビッカースといった次元にあることが通常であるステンレス鋼の性状ゆえである。また、ステンレス鋼およびその他の金属製配管は、配管の壁の厚さがかなりある（この技術分野において、「厚肉の」配管と称される）高圧の用途に使用される。厚肉の配管は、硬いだけでなく、とくに延性的でないために、把持が困難である。低い延性は、所望の管の把持を達成すべく配管を塑性変形させることを、より困難にさせる。
【０００６】
管継手は典型的には、１）１つ以上のフェルールの形態または把持用リング状構造であることが多い管把持装置と、２）管の端部を把持し、漏れに対するシールを提供するため、管の端部に前記管把持装置を取り付けるための引き締め（ｐｕｌｌ−ｕｐ）機構とからなるアセンブリを備えている。「引き締め」という用語は、単に、所望の管の把持およびシールを備えつつ管の端部への継手の組み付けを完了するため、管継手アセンブリを締め込む操作を指す。
【０００７】
通常、管継手は、最初に「指で締めた（ｆｉｎｇｅｒ  ｔｉｇｈｔ）」状態に組み立てられ、次いで、レンチまたは他の適当な工具を使用して、最終的かつ初めての組み立て完了状態へと締め付けされ、あるいは「引き締め」られる。もっとも広く使用されている引き締め機構は、雌ねじ付きのナット部品と雄ねじ付きの本体部品とのねじ結合であり、これらがねじ込まれて一体に締め付けられたとき、これら２つの部品が管把持装置に作用する。本体は、管の端部の収容穴を備えており、この穴の外側部分に斜めのカム面を有している。もっとも広く使用されているカム面は切頭円錐形であり、したがって「カム角度」という用語は、管の端部の長手軸または外表面に対するカム面の円錐角度を指す。管の端部が、本体の穴へと軸方向に挿入され、切頭円錐形のカム面を超えて延伸する。把持装置を管の端部へと滑らせ、管把持装置がカム面とナットとの間で軸方向について捕捉されるよう、ナットを本体上へと、指で締められる位置まで仮にねじ込む。ナットは、典型的には、ナット部品と本体部品とがねじによって一体に締め付けられるとき、管把持装置を本体の斜めのカム面と係合するように駆動する段部を備えている。斜めのカム面が、管把持装置に半径方向の圧縮を与え、管把持装置を管の端部に把持係合させる。管把持装置は、典型的には、配管の外表面および斜めのカム面に対してシールを形成することができる。
【０００８】
今日、ステンレス鋼製の管継手においてもっとも広く使用されている管把持装置（フェルール式の管継手が、もっとも広く使用されている）は、管把持装置の前部または鼻部を管の端部の外表面へと食い込ませることにより、管の把持を達成している。本明細書において使用されるとき、用語「食い込み（ｂｉｔｅ）」は、管把持装置の前端においておおむね半径方向の段部または壁を生じさせるため、配管をほとんど切断のような作用にて塑性変形させて凹ませるよう、管把持装置を管の端部の外表面へと塑性変形させることを指す。したがって、この「食い込み」は、とくには１／２”以上などといった大きな直径の配管において、高圧における管の破裂を防止するための強力な構造的特徴として役に立つ。
【０００９】
「食い込み」型の作用に頼らず、管把持装置を配管の外表面に対して半径方向に押し付けるだけである管継手の設計が、長年にわたって多数存在してきており、幾つかは、食い込みを生むことなく配管へと押し込まれる作用を備えている。このような設計は、高圧のステンレス鋼製管継手には適していない。もっとも広く市販されているとくには高圧用のステンレス鋼製管継手は、歴史的に、単フェルール式管継手および複フェルール式管継手という２つの大きく異なる管把持装置の設計で構成されてきた。
【００１０】
単フェルール式管継手は、その名称が示唆するように、管の把持およびシールの両方の機能を遂行するために、ただ１つのフェルールを使用する。しかしながら、これらの２つの機能は、所望の管の把持およびシール性能の条件を満たすことができる管継手を設計する場合に、互いに相容れないことが次第に明らかになってきている。これは、管継手による適切な管の把持の達成を保証するために必要な設計条件が、通常は、効果的なシールをもたらすという単フェルールの能力に逆らって作用するためである。したがって、先行技術の単フェルール式継手は、場合によっては適切な管の把持を達成することができるが、この管把持能力は、シールの効果が小さくなるという犠牲を伴っている。この状況のもたらす結果の１つとして、幾つかの単フェルール式の管継手は、適切なシールを達成するために追加の部品および技法を備えるように設計されてきた。気体、とくには高圧のガスに対するシールを試みる単フェルール式継手においては、シール性能が決して最適でない点がとくに問題視される。したがって、単フェルール式の管継手は、通常は、油圧装置などの低圧の液体用途により適しているが、このような比較的低圧の用途においてすら、単フェルールのシール能力は望まれるよりも低いままである。
【００１１】
単フェルール式の管継手においては、食い込み作用が、通常は、前端と後端との間の中央領域または中間部において管の壁から半径方向外向きにたわむように設計された単フェルールに組み合わされている。フェルールの前端は、ナットがフェルールの後端を押すことによって、本体の斜めのカム面に対して押し出される。たわみ作用は、単フェルールの前端を管の端部へと導くうえで役に立つ。さらに、たわみ作用は、フェルールの後端を同様に管の端部と係合させて把持するために利用される。これは、通常は、単フェルールの後端と係合するナットの段部に斜めの駆動面を設け、フェルールの後端を、管の端部に対して把持作用するように半径方向に押し込むことによって達成される。幾つかの単フェルールの設計においては、フェルールの後端が明らかに、管の端部へと食い込むように意図されている。この後端での管の把持は、後端での把持が、例えばポンプを含む継手の据え付けなどにおいて管の外から来る振動を、前端の管の食い込みに影響を及ぼすことがないよう絶縁しようと試みるため、振動下での管継手の性能を向上させようとする試みのために、単フェルールとともに時々使用される。
【００１２】
後端での管の把持の使用は、実際には、前端で管端を把持しようとする単フェルールの努力に逆らって作用する。理想的には、フェルール前端へと加わる加圧下の被把持管の荷重にさらに効果的に耐えるため、単フェルールは、ナットと本体のカム面との間において、事実上三次元に圧縮（軸方向、半径方向、輪方向）されなければならない。後端での把持を提供することは、実際には、管の把持を提供するために使用されている前端の圧縮に逆らって、単フェルールに反作用の張力を加え、あるいは軸方向の圧縮を弱めている。さらに、外向きのたわみ作用は、外向きのたわみ動作を可能にするために単フェルールにおいて管把持用の「食い込み」に隣接する塊（ｍａｓｓ）を少なくする必要があるため、管を把持しようとする単フェルールの前端における努力に逆らって働く傾向にある。外側へのたわみ作用は、フェルール本体中央のフェルール塊を、管の端部から離れるように半径方向に移動させる。したがって、外側へとたわんだ単フェルール式継手は、高圧において、フェルールの破損、シールの喪失、およびおそらくは管の破裂を、より受け易い可能性があるかも知れない。
【００１３】
ステンレス鋼製の配管について適切な管の把持を達成するため、単フェルール式のステンレス鋼管継手は、歴史的に、１０度〜２０度の間といったかなり浅いカム角度を使用してきた。この角度の範囲は、本明細書においては、その角度がかなり小さいという点で、あくまで便宜上の用語として「浅い」と称される。浅いカム角度は、単フェルール式の継手において機械的な利点を得るために使用されている。何故ならば、単フェルールの前端がカム面に当接してスライドし、管の端部の外表面へと食い込むように半径方向に圧縮されるが、浅い角度は、そのようなカム面を軸方向に長くするからである。管を把持すべく適切な食い込みを生じる単フェルールを得ることができるよう、硬いステンレス鋼配管材料は、この長距離のスライド・カム作動作を必要とした。長年にわたって、単フェルールは、ステンレス鋼の配管よりもかなり硬くなるよう通し焼き入れされ、あるいは肌焼きされてきたが、浅いカム角度は、適切な管の把持を確保するよう「食い込み」をもたらすべくカム面に沿ってフェルールをスライドさせることによって機械的利点を得るために、依然として今日も、このような単フェルール式継手において使用されている。肌焼きされたフェルールと約２０度の浅いカム角度とを使用する市販の単フェルール管継手の一例として、Ｐａｒｋｅｒ‐Ｈａｎｎｉｆｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＣＰＩという継手製品群がある。もう１つの例としては、通し焼き入れの単フェルールと１２度のカム角度とを使用するＥｒｍｅｔｏ  ＧｍｂＨから市販されているＥＯという継手製品群がある。
【００１４】
単フェルールの幾つかの設計においては、非円錐形のカム面が試みられ、そこでは、フェルールを管の端部の外表面に対して単に押し付け、食い込みを形成しないよう試みられている。しかしながら、このような場合には、把持が弱く、あるいは低圧の継手がもたらされ、ステンレス鋼の継手にはあまり適していない。
【００１５】
浅いカム角度および長いカム面ならびに長い軸方向の動きは、単フェルール式継手において適切な管の把持を実現するために必要であるけれども、とくには苛酷な環境において気体を密封すべくシール機能を達成するという単フェルールの性能を犠牲にする。これは、単フェルールの前端で、軸方向に長いカム面に対してシールを形成しようとしているためである。単フェルールの前端がカム面に向かって駆動され、半径方向外向きのたわみ作用が、単フェルールの前端の外表面を、より広い部分にわたってカム面に接触させる。したがって、必然的に、単フェルールの外表面とカム面との間により広いシール表面積がもたらされる。このシール面積の拡大は、単フェルールとカム面との間にシール力の望ましくない分散を引き起こし、さらに面積が広いために、漏れを生じうる表面の欠陥が存在しやすい。これは、とくには金属対金属のシールの問題である（非金属対非金属のシールと対照的である：例えば、プラスチックの継手においては、通常は、より延性に富むプラスチック材料は２面間のシールをよりよく形成することができるため、より大きなシール接触面積を提供することが望ましい）。
【００１６】
歴史的に、単フェルール式継手は、適切な管の把持を達成するために浅いカム角度を使用してきたため、決して最適ではないシール機能は、継手の用途の制約として理解されて認容され、あるいは追加の造作が設計されて単フェルール式継手に取り入れられている。最も注目される試みは、単フェルールに１つ以上の弾性シールを備えることであり、あるいはステンレス鋼配管に良好なシールをもたらすべく単フェルールが１つ以上の弾性シールと協働するというものである。例えば、米国特許第６，０７３，９７６号および第５，３５１，９９８号を参照されたい。米国特許第６，０７３，９７６号には、追加の弾性シールによって「シール」の問題を解決しようと試みる単「フェルール」（この特許においては、「切断リング」と呼ばれている）式の継手の典型的な一例が示されている。米国特許第５，３５１，９９８号には、管把持機能とシール機能とを２つの別個の部品に分離することによって得られる利点が記載されている。
【００１７】
市販されて大きな成功を収めている配管用の複フェルール式継手が、オハイオ州ＳｏｌｏｎのＳｗａｇｅｌｏｋ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されており、米国特許第６，１３１，９６３号および第３，１０３，３７３号に記載されている。これら両特許は、本件発明の譲受人によって所有されており、それらの開示の全体は、本明細書に参考として援用される。この複フェルール式継手においては、やはり管把持機能およびシール機能が、２つのフェルールを使用することによって別個に達成されている。前方または前側フェルールが、対象が気体であっても優れたシールを提供し、後方または後側フェルールが、優れた管の把持を提供している。
【００１８】
前側フェルールは、例えば２０度などの浅いカム面角度に対してカム運動することにより、優れたシールを達成する。これは、前側フェルールが、管の把持機能を達成するためにカム面上を過剰にスライドする必要がないためである。同様に、前側フェルールは、前側フェルールの主たる目的がシールにあって、管の端部へと食い込むことではないために、肌焼きされていない。したがって、比較的「柔い」前側フェルールは、たとえ本体の円錐形のカム面が約２０度のカム角度を呈していても、とくに気体に対して優れたシールを達成する。
【００１９】
上記の複フェルール式管継手において、後側フェルールは、管の把持の機能を達成する。後側フェルールは、管の端部よりもかなり硬くなるように肌焼きされている。後側フェルールの前端が、前側フェルールの後端に形成された切頭円錐形のカム面に対してカム運動する。このカム面の表面上の角度は４５度であるが、前側フェルールのスライド運動ゆえ、有効なカム角度は、実際には約１５〜２０度の浅い角度である。後側フェルールの有効なカム角度は浅いが、後側フェルールには、主たるシールを提供することは求められていない（二次的または補助的なシールを形成することはできる）。さらに、後側フェルールは、望ましくないたわみ動作を示さず、むしろ半径方向内向きのヒンジ作用の機能として管の端部を把持する。本明細書において使用されるとき、用語「ヒンジ作用」は、たわみまたは半径方向外向きの変位と明らかに対照的に、フェルール本体の中央領域または中間部が半径方向内向きの圧縮にさらされるようなフェルールの制御された変形を指す。したがって、浅い有効カム角度は、継手のシール能力を犠牲にしないだけでなく、実際に、とくにステンレス鋼配管について管継手の全体性能を大きく向上させる。
【００２０】
別個のフェルールを、それぞれ管継手の重要な機能のうちの一方のみを専ら達成すべく使用することで、複フェルール式の管継手は、強力な管把持機能およびシール機能を実現している。したがって、このような従来技術の複フェルール式管継手は、一部は１５０００ｐｓｉといった次元の高圧定格、極低温から１２００°Ｆまでの広範な温度定格、さらには多くの用途においては多数回のやり直し、などといった性能上の特徴ゆえ、とくにステンレス鋼配管の技術分野において多大な商業的成功を収めている（「やり直し（ｒｅｍａｋｅ）」とは、最初の引き締めの後に、継手を緩めて再び締め付けることを指す）。
【００２１】
米国特許第３，２４８，１３６号は、フェルールではなく１つの係止リングを使用する旨を説明しており、そこでは、係止リングが、２０度を超えるように見受けられる角度を有する面に対して作用しているが、このリングは、配管へと塑性変形するようには見受けられず、むしろ引き締め後も当初の形状を保つように設計されて弾性を維持しており、これらは両方とも、本明細書において検討している種類のステンレス鋼の管継手に不適切な特徴である。実公昭４４‐２９６５９号公報には、締め付けリングが示されており、たわみ効果を有して前端および後端で管を把持するように意図されているように見受けられる。管が樹脂製カバーで覆われるため、この継手は、ステンレス鋼配管に適用できないと思われる。
【００２２】
管把持部材を備える管継手であって、そのような管把持部材が引き締めの際に分離して単一部材からなる管把持装置として機能する管継手を設計する試みがなされてきた。公知の設計は、雄ねじ付きの部品上にそのような分離部材を配置している。さらに、公知の設計では、管把持部材を浅いカム面角度に対して押し付けており、あるいは管の壁に管把持用の食い込みを生むような試みを行なっていない。したがって、従来技術の設計は、従来技術の単フェルール式管継手の設計と同様の限界を抱えている。
【００２３】
上述の複フェルール式管継手の応用および用途の多くは、そのような高圧、高温、およびやり直し性能といった特徴を必要としない。本発明は、より低い性能特性に相応しいが、全体としての継手の完全性および性能を損なうことがない新規な継手の概念に向けられている。
【特許文献１】米国特許第６，０７３，９７６号
【特許文献２】米国特許第５，３５１，９９８号
【特許文献３】米国特許第６，１３１，９６３号
【特許文献４】米国特許第３，１０３，３７３号
【特許文献５】米国特許第３，２４８，１３６号
【特許文献６】実公昭４４‐２９６５９号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２４】
（発明の要旨）
本発明の一態様によれば、新規な管継手の考え方において、ユーザはわずか２つの部品、すなわち継手本体および継手ナットを組み立てるだけでよい。ナットおよび本体は、両者の間の相対回転によって螺合して一体に接続されるように構成されている。ナットは、当初は一体であって継手の構成時に本体のカム面と協働する管把持部材またはフェルールを備えている。管把持部材は、ナットと一緒に機械加工することができ、あるいは例えばろう付け、溶接、またははんだ付けなどの任意の好都合なプロセスによって、ナットへと別個に取り付けてもよい。ここで説明する実施の形態においては、管把持部材がリング状の構造であり、取り付け先の部品から分離した後に、単フェルールとして機能する。この分離したフェルールが、管の外壁に向かって半径方向に圧縮されて塑性変形し、シールおよびきつい管の把持の食い込みを形成する。さらに、この分離したフェルールは、前記カム面に当接して主シールを形成する。一実施の形態においては、フェルールが、前端に先細りの外表面を備えており、前記カム面に当接しておおむね狭い線接触型のシールを形成している。一実施の形態において、フェルールは、ヒンジ動作を有し、引き締めの際に塑性変形して管を良好に把持すべく鼻部を配管壁面へと埋め込み、埋め込まれた鼻部を振動の影響から絶縁する絞りまたはコレット領域を、埋め込まれた鼻部に軸方向に隣接して有するように設計されている。ヒンジ動作は、フェルールの先細りの外表面をカム面に対しておおむね線接触の状態に保つうえでも役に立つ。継手の構成部品、とくには分離可能なフェルールは、必須ではないが好ましくは肌焼きされる。この新規な継手は、ステンレス鋼製または他の金属製の管継手としてとくに有用であるが、本発明は、特定の種類の金属に限られるわけではない。本発明の他の態様によれば、引き締めが充分であることを知らせて構成部品の過剰な締め込みを防止するため、継手に自動規準の特徴を備えることができる。
【００２５】
本発明のさらなる態様によれば、カム面の形状が、約３５°〜約６０°の範囲にある急峻なカム角度を取り入れることによって、従来技術の単フェルール式管継手の設計から大きく変更される。急峻なカム角度は、とくにフェルールがビッカース尺度において配管材料の硬さの少なくとも約３．３倍の硬さ比まで焼入れされている場合に、従来技術の単フェルール式管継手に比べてより良好な管の把持を生む。さらにフェルールを、引き締め時に半径方向内向きのヒンジ動作を促進する形状を備えて設計してもよい。このヒンジ動作は、管の把持およびシールを、従来の単フェルール式管継手に比べて向上させる。
【００２６】
本発明のさらなる随意の態様によれば、管把持装置または分離可能フェルールが、分離後にナットの駆動面との間に角度の相違を形成する被駆動面を有している。また別の選択肢として、分離可能なフェルールが、実質的に連続な円柱計の内側孔を有することができる。本発明のさらにまた別の態様によれば、フェルールの被駆動面の一部分が分離の際に塑性変形し、凸状部分など、フェルールのヒンジ動作を促進するとともに引き締めトルクを低減すべく利用できる輪郭が形成される。
【００２７】
本発明のこれらの態様および利点ならびに他の態様および利点が、添付の図面に照らし、好ましい実施の形態についての以下の説明から、当業者にとって明らかになるであろう。
【００２８】
（発明の詳細な説明）
したがって、本発明の一態様によれば、管把持装置を有する管継手であって、当該管把持装置が、最初は接続部材のうちの１つと一体であるが、引き締めによって接続部材から分離して単フェルール式の継手として機能する管継手が提供される。好ましい実施の形態においては、管把持装置またはフェルールが、雌ねじ付きのナットと一体に形成され、壊れやすい薄いウェブ部によって雌ねじ付きのナットへと取り付けられており、この薄いウェブ部が、最初に雄ねじ部品のカム面に当接して押されたときに破断する。このフェルールは、分離の後に単フェルールとして、雌ねじ付の本体の急峻な角度のカム面に当接して作用する。この急峻なカム面の角度は、管把持装置の硬さが、ビッカース尺度において配管材料の硬さの少なくとも約３．３倍、好ましくは少なくとも４倍の比を有している場合、とくに好都合である。
【００２９】
本明細書において、本発明のいくつかの態様が、典型的な実施の形態に取り入れられて説明されるが、そのような説明を、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。各々のあらゆる用途に合わせ、本発明のさまざまな態様を、必要に応じて、さまざまな組み合わせおよび一部分の組み合わせにて使用することができる。さらに、本明細書において、いくつかの設計上の選択肢および代案となる実施の形態を説明および／または図示するが、そのような説明は、そのような選択肢および代案を挙げ尽くそうとするものではなく、そのような選択肢および代案を挙げ尽くしたものとして解釈すべきではない。当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の技術的思想および技術的範囲の中にあるさらなる代案および設計上の選択肢を、容易に想到および理解できるであろう。本発明は、これらに限られるわけではないが管およびパイプなど、あらゆる管路（ｃｏｎｄｕｉｔ）に適用可能である。
【００３０】
本明細書において、種々の実施の形態が、ステンレス鋼、とくには３１６ステンレス鋼で作られた継手部品を具体的に参照して説明されるが、このような説明はあくまで例示を目的としており、本発明を限定するものとして解釈するべきではない。当業者であれば、継手部品ならびに金属の配管材料について幾つかある種々の金属材料を使用して本発明を実現できることを、容易に理解できるであろう。そのような金属材料としては、これらに限られるわけではないが、３１６、３１６Ｌ、３０４、３０４Ｌ、任意のオーステナイト系またはフェライト系ステンレス鋼、任意の二相ステンレス鋼、例えばＨＡＳＴＡＬＬＯＹ、ＩＮＣＯＮＥＬまたはＭＯＮＥＬなどの任意のニッケル合金、例えば１７‐４ＰＨなどの任意の析出硬化系ステンレス鋼、真鍮、銅合金、例えば１０１８鋼などの炭素鋼または低合金鋼、ならびに例えば１２Ｌ１４鋼などの鉛、リンまたは硫黄低合金鋼が挙げられる。材料の選択における重要な側面は、好ましくは管把持装置が、ビッカース尺度において当該継手とともに使用される最も硬い配管材料の硬さの少なくとも約３．３倍、好ましくは４倍以上の比まで、肌焼きまたは通し焼き入れされていなければならないという点である。したがって、管把持装置は、配管そのものと同じ材料で製作されている必要はない。例えば、後で説明するとおり、管把持装置は、上記のステンレス鋼材料または肌焼きできる他の適当な材料、例えば例を挙げるとマグネシウム、チタンおよびアルミニウムから選択することができる。さらに、壊れやすいという管把持リングおよび雌ねじ付きナットの特徴を、非金属の継手において実現することも可能である。
【００３１】
図１を参照すると、本発明は、組み立て前において独立した部品が２つだけ、すなわち雌ねじ付きナット５２および雄ねじ付き本体５４だけである管継手５０を意図する。ナット５２は、従来技術のフェルール式管継手で使用される典型的なナットと、大きく異なっている。本体５４は、全体設計については、従来の継手において使用される典型的な本体と類似していてよいが、本明細書においてさらに説明されるとおり、新規なナット５２に適切に適合するよう本体５４が最適化されていることが、必須ではないが好ましい。さらに、本体５４は、必ずしも別個独立した部品である必要はなく、例えばバルブ本体、多岐管、または他の構成部品など、他の部分に取り付けられていてもよく、あるいは一体化されていてもよい。
【００３２】
図面において、継手が縦断面について示されているが、断面の半分しか描かれていない点に注意すべきであり、残りの半分も同一であって、わかり易さおよび図示の容易さのために省略されていることを、理解すべきである。ここで全ての図面において、各種の隙間及び寸法は、図示の容易さのために幾分誇張されていることを、理解すべきである。
【００３３】
本体５４は、おおむね円筒形の主本体５６であり、主本体５６が、一体の拡大部または端部５６ａを有している。端部拡大部５６ａは、例えば六角体であってよく、あるいは例えばすでに述べたバルブ本体など他の部品の一部であってよい。主本体５６は、端部拡大部５６ａと同じ塊から機械加工することができ、あるいは溶接または他の適切な技法で取り付けることができる。本体５６は、管の端部１３を密接かつスライド可能に受け入れるべく適切な寸法とされた第１の中央長手穴５８を備えている。第１の穴５８は、本体５４の端部拡大部５６ａを通過して延びる同軸の第２の穴５９よりも、直径が幾分大きい。当然ながら、継手５０が閉鎖端の接続である場合には、穴５９が貫通穴ではない。
【００３４】
管の端部１３は、好ましくは座ぐり６０に対して底付きする。本体５６の外側には、雄ねじ６２が機械加工され、あるいは他の方法で形成されており、ナット５２に形成または機械加工される対応する雌ねじ６４と螺合する。新旧の様式の本体およびナット部品を誤って従来技術の継手構成部品と混ぜてしまうことがないよう、本発明のナットおよび本体のねじのピッチを、従来技術のフェルール式管継手のナットおよび本体のねじピッチの値と、実質的に相違させることが考えられる。これにより、入れ替わりの問題が回避されるとともに、完全な引き締めのために少ないナットの回転で大きな軸方向のストロークがもたらされる荒いピッチが可能になる。例えば、本発明を取り入れてなる継手は、半回転で適切な引き締めを達成するための充分な変位がもたらされる粗いピッチのねじを使用することができる。比較のため、典型的な従来技術の継手は、１と１／４回転〜１と１／２回転で引き締められる。しかしながら、入れ替わりの問題を回避する技法は他にも存在するため、設計者がねじピッチを個々の用途に適した任意の値とすることを、妨げるものではない。したがって、２分の１回転での引き締めは、利用できるさまざまな設計上の選択肢の一例にすぎない。
【００３５】
本体中央の穴５８には、必ずしもではないが好ましくは、管の端部１３の長手軸Ｘ（図１）の対し、わずかな半径方向内向きの先細りαが形成されており、穴５８の直径が、座ぐり６０へと向かう軸方向において半径方向に減少している。例えば、この先細りは約２°〜約４°であってよいが、選択された角度がとくに重要なわけではない。座ぐりの段部における穴５８の直径は、管の端部１３の外径よりもごくわずかに小さい。このようにして、管の端部１３は穴５８と、例えば１０００分の数インチといったわずかな半径方向の締まり嵌めを有する。穴５８と管の端部１３との間のこの干渉が、引き締めの際に管の端部１３の回転防止を助ける回転防止作用をもたらす。さらに、引き締めの際に管把持部材（８０）の回転によって管の端部に導入されうる残留のねじり応力が低減される。管の端部１３は、必ずしも座ぐりの段部６０に対して完全に底付きする必要はない。これは、締まり嵌めが、穴５８と管の端部１３との間に良好な主シールをもたらすうえで役に立つためである。さらに締まり嵌めは、管把持部材（８０）の軸方向の変位がすべて、締め付けの際の管の端部の無駄な軸方向の移動または運動にではなく、適切な変形および管の把持に利用されるよう、引き締めの際に管の端部を軸方向について静止した状態に保つことで、管把持部材（８０）による管の把持を向上させるうえでも役に立つ。穴５８の先細りは、穴の軸方向の全長にわたって緩やかに延びてもよく、あるいは座ぐり６０に隣接するより短い軸方向の部位にわたって緩やかに延びてもよい。
【００３６】
ナット５２は、継手５０の長手軸に対して第１の直径Ｄ１を有する第１の中央穴７０を備えている。さらにナット５２は、継手５０の長手軸に対して第２の直径Ｄ２を有する第２の中央穴７２を備えている。この実施の形態においては、直径Ｄ２が直径Ｄ１よりも小さい。さらに、直径Ｄ２は、穴７２が管の端部１３（図２）を受け入れるおおむね円筒形の壁を画定するような寸法とされている。第１の穴７０は、ナット５２が半径方向内向きに延びる鍔７６を備えるよう、ナットの後端７４から軸方向に離れた位置で終息して、トリパン（ｔｒｅｐａｎ）７５を形成している。鍔７６は、おおむね、ナット５２の後端の壁７４、直径が小さい方の穴７２、および直径が大きい方の孔７０によって画定されている。
【００３７】
本発明の重要な側面によれば、ナット５２が、或る種の片持ち梁の形式で鍔７６から軸方向内向きに延びる管把持装置８０を含んでいる。この例においては、管把持装置が把持リング８０の全体形状であって、管の端部１３（図２）を密に受け入れる事実上円筒形の壁を画定する内孔８２を備えている。孔８２の直径Ｄ３は、ナットの第２の穴７２の直径と同じであってよく、あるいは異なっていてもよい。把持リングの孔８２を画定する円筒形の壁は、把持リング８０の先細りの先端部または鼻部８４から軸方向に延びている。鼻部８４は、リング８０の後端に向かって半径方向の寸法が増加する軸方向に先細りの外表面８６を備えている。先細りの外表面８６は、把持装置８０のおおむね半径方向の前端８５から延びている。このおおむね半径方向の前端８５は、好ましくは尖っている角部８７において、円筒形の内孔８２につながっている。しかしながら、代案として、リング８０の前端に、直径Ｄ３よりも幾分か大きい直径を有して前端８５からナット５２の後端７４に向かって延びる周状の凹所または段差あるいは切り欠きもしくは他の形状（図示されていない）を、設けてもよい。
【００３８】
先細りの表面８６は、好ましくは丸み部分８９によって前端８５につながっており、軸方向反対側は、丸み８６ａによっておおむね円筒形の部位９１へとつながっている。次いで、部位９１が、丸み９３を介してトリパン７５につながっている。
【００３９】
ここで、管把持装置８０の種々の形状上の特徴（例えば、さまざまな凹所、切り欠き、先細り部、丸み部分、など）が、後でさらに詳しく説明するとおり、適切な半径方向内向きのヒンジ作用をもたらすために選択されていることに、注意すべきである。したがって、管把持装置８０の形状は、硬さなど配管および継手構成部品の材料の特性、配管の寸法、ならびに個々の用途にとって必要な所望の管の把持およびシール性能によって決定される。したがって、本明細書に示す特定の実施の形態は、あくまで例示を目的とするものであり、管把持装置の形状を限定するものではない。複フェルール式の継手に関する前記引用特許にも、所望の管の把持を得るべくヒンジ作用を促進するためのさらなる形状の変種が示されている。
【００４０】
本発明の他の側面によれば、管把持装置またはフェルール８０が、薄くて壊れやすいウェブ部９５によって、雌ねじ付きのナット５２に取り付けられている。このウェブ部が、引き締めの際にフェルール８０が最初にカム面（８８）に当接して押されたときに（図２に示されているように）破断し、管把持装置またはフェルールが別個の部品となって、ナットおよび本体と一緒に実質的に単フェルール式継手として機能する。ナット５２の半径方向内向きに延びる壁１５２が、最初の引き締めを完了すべくフェルール８０をカム面に抗して前方へと駆動するための駆動面として機能し、分離したフェルール８０の後端１５０を軸方向に駆動する。壊れやすいウェブ部９５は、装置８０がナット５２から分離したときに、破断線に沿って露出する表面９５ａが組み立てを完了させるためのさらなる引き締めの際にナットの駆動面１５２と干渉することがないように、好ましくは設計される。本明細書において使用されるとき、用語「管把持装置」および「フェルール」または「単フェルール」は、ナット５２から分離した後の装置８０について触れるとき、交換可能に使用される。
【００４１】
フェルール８０は、雌ねじ付きナット５２の内側におおむね向くように傾けられた半径方向の溝１５４を形成することによって、壊れやすいウェブ部９５を備えるように機械加工される。この溝１５４が、フェルール８０の後端１５０を形成するとともに、ナット５２から分離した後のフェルール８０をカム面に抗して軸方向に駆動するナットの半径方向の壁１５２をも形成する。必須ではないが好ましくは、壁１５０および後端１５０は、管の穴の軸Ｘに対して約７５°程度の角度で機械加工されるが、この角度は、個々の用途に応じてさまざまであってよい。これらの表面１５２および１５０は、必要であれば摩損およびトルクを減らすように輪郭付けることができる。
【００４２】
図１、２および３を参照すると、先細りの鼻部８４が、最初に、主本体５６に管用の穴５８のための開口を形成している軸方向に先細りのカム面８８と係合する。先細りのカム面８８は、穴５８の壁面を本体５４の後端壁９０へとつなげている表面である。このカム面８８は、おおむね切頭円錐の輪郭を特徴としている。しかしながら、面８８の形状を、個々の用途において継手５０に求められる特定のリング変形および管把持特性に応じて、他の形状から選択してもよい。
【００４３】
引き締めが完了すると、本体５４の後端９０がトリパン７５に接触し、トリパン７５が、過剰な締め付けを防止する確実なストッパとして機能する。注釈として述べるが、最初の引き締めが完了したときに、後端９０がトリパン７５から軸方向に離間していてもよい。この場合には、引き締めが適切であることを、公知のとおりすき間ゲージや他の適切な技法を使用して確認することができる。
【００４４】
管把持フェルール８０は、継手５０のいくつかの重要な特徴をもたらすような形状とされている。フェルール８０は、適切に引き締められたときに、先細りのカム面８８に当接して流体を漏らさない主シールをもたらさなければならない。このシールが、管継手５０における主たる外端シールであってよく、あるいは実質的に、例えば穴の壁面５８および／または座ぐり６０に沿って管の端部１３と本体５４との間に形成される任意のシールの二次の補助的なシールであってよい。分離したフェルール８０は、さらに、フェルール８０の円筒形の孔８２と管の端部の外表面とが係合する領域でフェルール８０が管の端部１３の外表面へと食い込んだ位置において、主シールを形成する。やはり、この主シールも、実質的に、管の端部１３が本体５４に当接することで形成される任意のシールの補助的な二次のシールであってよい。いずれにせよ、フェルール８０は、カム面８８および管の端部１３の外表面に当接して主シールを形成しなければならない。さらに、フェルール８０は、圧力、温度、および振動の作用のもとでシールの完全性を維持し、かつそのような状況下でも管の端部が継手から分離することがないようにするため、管の端部１３を適切に把持しなければならない。
【００４５】
流体を漏らさないシールおよび管を保持する作用を実現するため、フェルール８０は、図３に示すよう、引き締めの完了時に塑性変形して管の端部へと絞り込まれるように設計されている。これは、フェルール８０をヒンジ作用を有するように設計することで達成され、このヒンジ作用によって、ナット５２が本体へとねじ込まれたときに先細りの鼻部８４が軸方向前方へと駆動されるだけでなく、管の端部１３の壁の外表面と係合するように半径方向に変位させられ、あるいは駆動される。このようにして、鼻部８４の前端９２が、配管の壁体へと押し付けられて埋め込まれ、図３に９４で示した領域に応力強調部（ｓｔｒｅｓｓ  ｒｉｓｅｒ）または食い込みがもたらされる。前端の食い込み９４は、塑性変形した管の端部の材料で形成されおおむね半径方向に延びる壁または段差９９を生み出す。この段差９９が把持リング８０の埋め込まれた前端９２と係合し、高圧における管の破裂に対して非常に強力な機械的抵抗を形成する。このように、埋め込まれた前端９２が、管の端部１３に優れたシールおよび強力な把持の両者をもたらす。さらに、リング８０は、広く参照番号９６で指し示されている応力強調食い込み９４から軸方向に隣接または離間した位置において、円筒形の壁８２を管の端部に向かって絞り込み、あるいはコレットするため、前記した半径方向内向きのヒンジ作用を呈するように設計されている。この絞り込みおよびコレット作用は、管把持機能を大きく向上させるとともに、埋め込まれた鼻部および食い込み９４を、管を伝わる振動ならびに温度変化の影響から絶縁すべく機能する。
【００４６】
本明細書においては、本発明を、さまざまな実施の形態について、埋め込まれた鼻部および付随の絞り込み作用をもたらすものとして説明するが、そのような厳密な設計条件が、とくには温度、振動、および圧力の作用がそれほど大きくない継手など、幾つかの用途においては常に必要とされるわけではないことを、当業者であれば理解できるであろう。したがって、本明細書において好ましい実施の形態として記載されるナット、本体、および把持リングの付加的な設計の様相は、本発明を限定するものとして解釈すべきではなく、特定の用途のために必要に応じて使用される本発明の基本的な考え方の随意による強化として解釈すべきである。
【００４７】
所望の絞り込み作用および管の把持を実現するため、フェルール８０は、本体５６の先細りのカム口８８と係合したときにヒンジ作用を呈して、把持リング８０の先細りの鼻部８４および中央または中間部（円筒形の孔８２の領域または９４で指し示された領域）を半径方向内向きに押し付けることができるよう、設計される。さらに、このヒンジ作用は、フェルール８０の本体の中央または中間部分を応力強調部９４に軸方向に隣接する管の端部１３へと絞り込むべく、円筒形の壁８２に大きな半径方向の変位および圧縮をもたらすためにも、使用される。図１〜３の実施の形態においては、このヒンジ作用が、必須ではないが好ましくは、軸方向において円筒部７２と８２との間に位置する半径方向の内部円周状切り欠き９８を設けることによって促進される。この切り欠き９８は、フェルール８０が、円筒形の壁８２を管の端部に対して所望のコレット効果にて半径方向に押し付けるべく、管理された様相で塑性変形して潰れることができるようにするための適切な形状とされている。このように、把持リング８０の特定の形状が、フェルール８０の分離後にナット５２が本体５４へとさらにねじ込まれて締め付けられたときに、管の端部を把持するとともに、管の端部および先細りのカム口８８の両者に対してシールをもたらすべく、フェルール８０がヒンジ動作して塑性変形するように設計される。有限要素解析などの標準的な設計手順を、リング８０の形状を配管材料、配管の硬さおよび肉厚、ならびに必要とされる圧力、温度、および振動についての性能特性など、種々の要因にもとづいて最適化するために使用することができる。
【００４８】
さらに、フェルール８０の適切な変形を、先細りの面８８について適切な輪郭を選択することによって制御することができる。この面は、フェルール８０の先細りの鼻部に係合し、したがって鼻部を配管に食い込むよう適切に埋め込むとともに、所望のコレットまたは絞り作用をもたらすために、フェルール８０のヒンジ動作、圧縮、および塑性変形の時期および様相を、少なくとも部分的に決定する。さらに、カム面８８の輪郭を、フェルール８０の鼻部と先細りの面８８との間に所望のシールを達成するように設計できる。このシールは、フェルール８０と管の端部１３とのあいだにもたらされるシールと同様、継手の全体性能にとって重要である。
【００４９】
管把持フェルール８０を一体に備えるナット５２は、標準的な機械加工作業によって製造でき、典型的には、リング８０の外側輪郭を形成するためのトリパン作業を含んでいる。ナット５２の他の造作も、公知の機械加工作業によって同様に実現できる。必須ではないが好ましくは、ナット５２は、ユーザがナット５２を本体５４へと占めこむことができるよう、レンチ用の平坦部１０２を備えている。継手５０の使用に必要なのは、ナット５２と本体５４との間の相対回転だけであり、どちらかの部品または両方を引き締め操作の際に必要に応じて回転させればよいことを、当業者であれば容易に理解できるであろう。
【００５０】
我々は、カム面８８について、継手５０および管の端部１３の長手軸Ｘに対して、約３５°〜６０°のカム角度θを形成することが強く望まれることを見出した。さらに好ましくは、カム面８８の角度θが４０°〜５０°であるとよく、最も好ましくは、角度θが約４５°であるべきである。カム面８８についてのこの角度範囲は、広く使用されている金属製フェルール式管継手の設計と、劇的に異なっている。一般的に使用されている管継手は、１０°〜２５°の範囲のカム面角度を有しており、本発明と比べてかなり浅い角度である。従来技術の継手においては、この浅いカム角度が、フェルールをカム面に沿って軸方向により長い距離スライドさせるために必要である。浅いカム角度は、緩やかな傾斜をもたらし、すなわちフェルールへと加わる軸方向のナット荷重が、半径方向に管へと向かうフェルール前端の荷重へと増幅されて変換されるという機械的な利点をもたらす。この大きなスライド動作は、管把持装置が把持作用または管への食い込みの形成のため、管の端部へと半径方向により緩やかに変形することを可能にする。さらに、この大きなスライド動作は、フェルール前端の管への緩やかな掘り込みを可能にし、変形した配管材料の蓄積の鋤き返しを可能にする。急峻なカム角度のように見受けられる何物かを備えている従来技術の管継手は、実際には、そのようなカム面の浅い部分に依存しているか、あるいは配管への食い込みを生み出しておらず、したがって圧力に対する配管の耐性が限られている。しかしながら、従来技術の浅いカム角度は、信頼できるシールを形成するための単フェルールの能力を損なっている。きわめて対照的に、本発明は、かなり急峻なカム面角度θを使用して、大きなスライド動作を必要とすることなく把持リングの鼻部８４をカム面８８へと実質的にコイニングさせ、優秀なシールを形成することができる。
【００５１】
本明細書の典型的な実施の形態においては、鼻部８４が、外側先細り面８６へとつながる丸み部分８９を備えている。外側表面８６は、おおむねカム面８８の角度ほどは急峻でない角度で先細りになっている。先細りの外側表面８６は、好ましくは、把持リング８０の後端に向かって半径方向の寸法を増加させつつ軸方向に先細りである。この先細りの外側部８６および／または丸み部分８９は、引き締め時に実質的におおむね狭い領域での接触または線接触にてカム面８８と接触し、狭い領域での接触または線接触は、把持リング８０の前端をカム面８８へとコイニングできるようにする大きな応力および材料のコイニングを有している。用語「おおむね狭い線接触」は、外側先細り面８６とカム面８８との間のさらなる接触領域を排除しようとするものではなく、外側先細り面８６および／または丸み部分８９とカム面８８との間の応力および材料のコイニングが大きいカム面８８の最も内側の範囲またはその付近の局所接触領域の考え方により広く当てはまる。「コイニング（ｃｏｉｎ）」とは、単に、把持リング８０がカム面８８に対し、気体を漏らさない主シールをもたらすべく金属上に磨き出され（ｂｕｒｎｉｓｈｅｄ）たおおむね狭い周状の線接触を形成することによって、良好な金属対金属のシールを達成することを意味している。
【００５２】
特定のカム角度の使用が、必ずしも面８８の輪郭によって決まるわけではないことに、触れておくことが重要である。換言すれば、対象となる角度は、把持リング８０の前端がシールを形成すべくカム面８８に接触する角度である。したがって、カム面８８は、実際には、切頭円錐の輪郭を備えずに製作されてもよいが、依然としてシールは、フェルールの前端８０が急峻な角度の面８８に接触することによって形成される。カム面８８についてさらなる複合角度または輪郭も、フェルール８０によって達成されるヒンジ動作および管への食い込みをより良好に促進するため、使用することができる。
【００５３】
本発明のこの様相に従い、ヒンジ動作および把持リング８０の管の端部１３への食い込みを促進すべく、カム面８８がより急峻あるいはより浅い追加の角度部分を備える複合角度の表面として形成されても、把持リング８０の前端のシール部分（例示した実施の形態においては、丸み部分８９）は、カム面８８の急峻な角度部分、好ましくは継手５０および管の端部１３の長手軸Ｘに対して約３５°〜６０°の角度θの範囲にある急峻な角度部分において主シールを形成し、さらに好ましくは、主シールが形成される位置においてカム面８８の角度θが４０°〜５０°であるとよく、最も好ましくは、この角度θが約４５°であるとよい。必ずしもではないが好ましくは、この主シールは、把持リング８０の前端とカム面８８との間のおおむね狭い線接触状の係合によってもたらされる。
【００５４】
急峻なカム面の角度は、管把持装置８０の鼻部または前端を、従来技術の単フェルールおよび把持リングの設計のようにより浅いカム面角度と係合しなければならない場合に比べ、かなり大きな塊（ｍａｓｓ）で形成できるというさらなる利益を有している。この追加の塊は、ヒンジ動作と相俟って、管への食い込み９４の位置またはその付近にかなり大きな材料の塊を配する傾向にある。これは、従来技術の単フェルールまたは把持リングの設計と対照的に、圧力への抵抗という点で管把持装置を大きく強化し、さらに食い込み部を振動および温度の影響から絶縁するコレット作用を強化する。さらに、ヒンジ動作が管把持装置の後端（すなわち、鼻部短８４と反対の端部）を管の端部に接触しないようにし、したがって把持装置前端のより多くが、軸、輪、および半径の圧縮にある。
【００５５】
一般に、フェルールなどの管把持装置が管の端部へと埋め込まれ、喰い込み、管の端部を把持するためには、管把持装置が管の端部よりも硬くなければならない。これは、厚い壁の配管についてとくに当てはまる。従来技術の浅い角度のカム口におけるフェルールの大きな軸方向の移動は、フェルールが管に比べてそれほど硬くない場合でも、フェルールの管への埋め込みを可能にする。管把持装置８０が管の端部に比べてそれほど硬くないこのような状況においては、カム面の角度が急峻な場合に、急峻なカム角度ゆえに引き締めの際に生じる管把持装置の軸方向の移動がかなり少ないため、装置が管を適切に把持することができない。しかしながら、本発明によれば、管把持装置を管に比べて大幅に硬く製作することによって、急峻な角度のカム面を使用することができ、管を把持させるべく管把持装置を管の端部へと適切に食い込ませるために効果的である。
【００５６】
さらに、本発明の急峻なカム角度θによれば、引き締めの際のフェルール８０の軸方向の変位距離が、はるかに短くなる。結果として、鼻部８４が、はるかに短い軸方向の変位またはスライド移動で、半径方向に変形して管の端部１３へと圧縮される必要がある。そこで、適切な管の把持を達成するため、好ましくはフェルール８０が、ビッカース尺度において配管材料の硬さの少なくとも約３．３倍の硬さ比まで肌焼きされる。例えば、配管材料は、ステンレス鋼の場合には、最大約２００ビッカースの硬さを呈しうる。したがって、本発明のこの態様によれば、継手５０がそのような硬い材料とともに使用される場合には、管把持装置を、配管の硬さの少なくとも約３．３倍の硬さ比まで硬化させるべきである。さらに好ましくは、管把持装置を、配管の硬さの少なくとも約４倍の比まで硬化させるべきである。またさらに、把持リング８０の全体を肌焼きする必要はなく、鼻部８４のみを選択的に肌焼きしてもよい。
【００５７】
本発明のこの態様によれば、ナット５２および本体５４のすべてまたは一部分を、ステンレス鋼などの硬い配管材料とともに使用されるとき、継手５０による管の把持を向上させるため、通し焼入れまたは肌焼きすることができる。適切な肌焼きプロセスは、本発明の譲受人へと発行された米国特許第６，５４７，８８８号、第６，４６１，４４８号、第６，１６５，５９７号、および第６，０９３，３０３号に充分に説明されており、これらの開示の全体は、本明細書に参考として援用される。これらのプロセスは、約８００〜１０００ビッカース、あるいはそれ以上といった管把持装置の硬さを、継手の耐食性を損なうことなく生み出す。しかしながら、必要に応じて他の肌焼き技法を使用することも可能である。管把持リング８０を肌焼きすることによって、リング８０で、二相ステンレス鋼を含むステンレス鋼などの配管材料を、適切に把持してシールすることが可能になる。肌焼きに関する上記引用特許は、リング８０（ナット５２と一緒に回転する）と配管との間のかじりを軽減または防止する表面をリング８０にもたらすというさらなる利益を有している。
【００５８】
さらに、かじりおよび残留するねじれを軽減するため、例えばＰＴＦＥグリス、および二硫化モリブデンまたは二硫化タングステン含有のグリスなど、さまざまな潤滑剤を管把持リング８０と一緒に使用することができる。
【００５９】
肌焼き技法によれば、典型的には、ナット５２および一体の管把持リング８０の全体が、肌焼きされることになる。例えば前記引用特許または特許出願のように、ステンレス鋼に対して肌焼きが実行された場合、酸化物の皮膚が付着して形成される。本発明の他の実施の形態においては、ステンレス鋼製ナット５２のねじ山へと固体潤滑剤を塗布し、摩擦を低減して締め付け時の引き締めトルクを小さくすることができる。この目的のために、任意の固体潤滑剤を使用することができ、そのような固体潤滑材は多数知られている。いくつかの例は、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、およびＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）である。これらの潤滑剤は、そのままで、すなわち他の材料と組み合わせることなく使用でき、あるいは樹脂状の担体などの他の材料と混合させることができる。さらに、それらは、粉末、粒子、およびペーストなど、基本的に任意の形態の固体として使用することができる。
【００６０】
この種の固体潤滑剤は、公知の市販の製品である。例としては、ミシガン州、ＭｉｄｌａｎｄのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＤｏｗ  Ｃｏｍｉｎｇ（登録商標）  ３２１  Ｄｒｙ  Ｆｉｌｍ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ、およびカリフォルニア州、ＭｏｎｒｏｖｉａのＴｒａｎｓ  Ｃｈｅｍ  Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手できるＳｌｉｃｋｏｔｅ（登録商標）  Ｄｒｙ  Ｌｕｂｅ  １００が挙げられる。
【００６１】
これらの潤滑剤は、手、エアゾールまたはエアスプレー、あるいは自動設備など、任意の標準的な方法で塗布することができる。潤滑特性をもたらす任意の被膜厚さが使用可能である。標準的なクラス２のねじ山すき間を超える固体潤滑剤の厚さは、通常は必要でない。場合によっては、さらに潤滑剤を、付着を向上させるべく加熱することができる。例えば、とくには樹脂状結合剤として供給される或る種の潤滑剤を、結合剤の硬化をもたらすべく加熱することができる。例えば、Ｓｌｉｃｋｏｔｅ（登録商標）  Ｄｒｙ  Ｌｕｂｅ  １００は、製造業者の指示に従って、例えば１時間にわたって３００°Ｆに加熱することができる。
【００６２】
本発明の特定の実施の形態においては、上述の乾式潤滑剤を、炭素源として一酸化炭素を使用して低温浸炭処理を加えたステンレス鋼のナット５２に使用した。ステンレス鋼は、鋼が空気にさらされたときに生得的に形成される薄くて緊密な酸化クロム膜ゆえに錆を生じない。例えばＡＩＳＩ  ３１６および３１６Ｌステンレス鋼から製作された部品など、ステンレス鋼部品を低温浸炭処理すると、幾らかわずかな煤で覆われた部品の表面が残される。使用の前に、通常はこの煤は洗浄によって除去される。低温浸炭処理において炭素源として一酸化炭素が使用される場合には、煤が生じうるだけでなく、厚い酸化膜も生じる。この厚い酸化膜は、厚さがより大きく、かつ明らかに受動的でないという点で、ステンレス鋼をさびないようにしている緊密な酸化クロム膜と大きく異なっている。通常は、部品の浸炭処理された表面を露出させるため、この膜も使用前に除かれる。
【００６３】
この特定の実施の形態によれば、固体潤滑剤の塗布に先立って、この厚い酸化膜を取り除くことをしない。むしろ、この厚い酸化膜が、浸炭処理された部品表面、または少なくとも浸炭処理された部品表面のうちの潤滑しようとする部分に、残される。この特定の実施の形態によれば、この厚い酸化物の表皮の生来の多孔構造が、潤滑剤を部品表面へと結合させるアンカとして機能することが見出された。結果として、潤滑剤が他の場合と比べてよりよく付着し、取り去られてしまうことなく継手のやり直し（すなわち、ナットを緩め、再び締める）の繰り返しに耐えることができる。被潤滑酸化膜の他の態様が、本件出願と同時係属中であるＬＵＢＲＩＣＡＴＥＤ  ＬＯＷ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＣＡＲＢＵＲＩＺＥＤ  ＳＴＡＩＮＬＥＳＳ  ＳＴＥＥＬ  ＰＡＲＴＳについての２００３年２月５日付の米国特許出願第１０／３５８，９４６号に説明されており、その開示の全体が、本明細書に参考として援用される。
【００６４】
図４は、本発明の他の実施の形態を示しており、１つの変更点を除いてすべての要素が先の実施の形態とおおむね同じである。壊れやすいウェブ部９５に、応力集中用の切り欠き３００が形成されている。この実施の形態においては、応力集中用の切り欠き３００が、材料の薄いウェブ３０２を生み出して、ナット５２からのフェルール８０の迅速かつ綺麗な分離を促進するおおむね狭い半径として形成されている。これにより、指による締め込み位置をわずかに過ぎるだけの最小限のナット５２の回転量で、破断が発生する。また、破断の形状も、ささくれの少ないものである。例えば楕円形や三角形など、他の形状の切り欠き３００も必要に応じて使用することができる。
【００６５】
図５は、本発明の他の実施の形態を示している。この実施の形態においては、分離可能な管把持装置２００が、間の端部１３を密に受け入れる実質的に連続的な円筒形の内壁２０２を備えている。この実施の形態と図１〜４の実施の形態との大きな違いは、管把持装置２００が内側の凹所または切り欠き９８を備えていない点にある。雌ナット５２から分離したとき、管把持装置２００は、前記実施の形態と同様に管の把持およびシールを実現するため、単フェルールとして機能する。本明細書の図４の実施の形態と同様、管把持装置２００は、本明細書にてすでに述べた適切なヒンジ動作を容易にするよう、随意によりくぼみまたは逃げ２１２を有する先細りの外壁２１０を備えることができる。
【００６６】
この実施の形態の他の特徴は、単独で使用することができ、あるいは他の実施の形態の他の特徴と組み合わせて使用することができるが、半径方向の溝２０４が、ナットの駆動面２０６が管把持装置２００の被駆動面２０８と平行ではないように機械加工されている点にある。結果として、この非平行の関係が、後でさらに詳しく説明するとおり、装置２００の雌ナット５２からの分離後、引き締めの際にこれら２つの面の間に角度の相違βを形成する。
【００６７】
管把持装置２００は、すでに述べたとおり、薄くて壊れやすい部位２１４によって雌ナット５２へと取り付けることができる。本発明の他の態様によれば、装置２００は、分離の際に変形して、被駆動面２０８へと輪郭または曲率を生み出すように設計されている。例えば、この輪郭は、縦断面（図６に示されているとおり）について眺めたときにもはや円錐面を呈しない例えば凸状の表面など、任意の形状であってよい。この輪郭は、所望のヒンジ動作を容易にし、さらに引き締めの際のトルクを少なくするため、多種多様な形状をとることができる。被駆動面２０８が、輪郭付けられた形状で機械加工されてもよく、あるいは図示の実施の形態のように、管把持装置２００の分離の際に被駆動面２０８が塑性変形してもよい。図６の典型的な実施の形態においては、薄いウェブ部２１４を破断させる行為が、幾分か凸状の曲率２１６へと、被駆動面２０８の半径方向外側の部位の前方への変形を引き起こす。この輪郭を、ヒンジ動作を促進するために使用することができ、さらに／または分離後のナット５２と管把持装置２００との間の引き締めトルクを軽減するために使用することができる。
【００６８】
以上説明したとおり本発明は、単フェルールおよび一体の管把持リングの実施の形態のいずれかまたは両者に適用できる幾つかの態様および特徴であって、これだけではないがシールおよび管の把持という主たる性能上の特徴を向上させる幾つかの態様および特徴を企図している。例えば、いくつかの用途において重要であると思われる他の性能上の特徴としては、管継手の温度の作用に耐える能力である。他の条件としては、製造コスト、組み立ての容易さ、および組み立て検査の容易さが挙げられる。本発明は、設計者に、特定の用途または用途範囲の性能上の要求に合致する管継手の設計におけるさまざまな態様および考え方を提供する。それら種々の設計の態様としては、管把持装置の形状および材料の特性についてのさまざまな選択肢、ならびに例示した実施の形態の雄ねじ付き本体および雌ナットなど、管継手構成部品の随意による態様が挙げられる。本発明のただ１つの態様または特徴あるいはそれらの組み合わせが、すべての設計において絶対的に必要なわけではなく、一例として、本発明は、継手を構成する管継手の第１および第２の構成部品間にねじ接続を使用しない管継手においても、良好に適用することが可能である。したがって、広い意味で、本発明は、フェルールが分離可能な管継手であって、従来技術の単フェルール式管継手と異なり、引き締めにおいてフェルールが塑性変形するときにヒンジ動作を取り入れ、フェルールの中央部分を管の端部に対して半径方向に圧縮することによって生み出されるコレット作用を生じさせて、管の把持およびシールを達成する管継手を提供する。結果として、このヒンジ作用が、必須ではないが好ましくはすべての用途において、管の端部に向かって半径方向に押し付けられるフェルールの凸部を生じさせる（一方、従来技術の単フェルール式管継手においては、フェルールが管の端部から離れるように凹状にたわむ）。このヒンジおよびコレット作用は、相手が固い配管材料であっても、引き締め時のカム行程すなわちフェルールの軸方向の変位が小さくても、適切な管の把持を可能にし、したがってカム面に対する適切なシールを確保する。
【００６９】
所望の管の把持およびシールを達成すべく本発明に従って設計者が利用できるさまざまな態様および選択肢としては、これらに限られるわけではないが、以下のものが挙げられる。１つの態様は、すでに述べたとおり急峻なカム角度θを使用することである。他の態様は、フェルール／把持リングがビッカース尺度において配管の硬さの少なくとも約３．３倍の硬さを有するよう、上記において例示したプロセスなどの硬化処理技法を使用することである。硬化処理は、肌焼きであってよく、あるいは通し焼き入れであってよく、管把持装置／フェルールの表面の一部であっても、全体にわたってもよい。さらに他の態様は、配管壁面への鼻部の適切な圧入ならびに圧入の軸方向後方におけるコレットまたは絞り作用を確保するため、すでに述べたとおり継手の引き締めの際にヒンジの機能または作用を生むためのフェルール／把持リングの適切な形状である。フェルール／管把持装置を、高圧の用途において典型的であるが、管の端部に食い込むように設計でき、あるいは薄肉の配管または柔らかい配管において典型的であるが、管の端部へと半径方向に押し付けられるように設計できる。形状に関する考慮事項としては、内側の切り欠き／凹所またはくぼみの使用、くぼみを有しあるいは有していない外側の先細り壁の使用、ならびに例えば凸状表面など輪郭付けられた後壁の使用が挙げられる。さらなる形状上の造作としては、強力なシールをもたらすため、ならびに強力な食い込みおよび管の把持を生み出すべくフェルールの前縁を管の壁へと圧し込むため、おおむね線接触でカム面と係合するための丸み部分の使用が挙げられる。他の態様は、ヒンジ動作を設計して、引き締めの完了後にフェルールの後方部分を管の端部から半径方向に離れた位置に保つことである。これは、さもなければ配管を伝わる振動の影響を受けやすい応力強調部または領域の発生を防止するうえで役に立つ。さらに他の態様は、管継手構成部品のうちの１つに位置する駆動面と、関係するフェルールの被駆動面との間に、角度の相違を設けることにある。この角度の相違が、適切なヒンジ動作を促進して、フェルールを管の端部に対して効果的にコレットさせるとともに、フェルール後端部の管の端部からの半径方向に離間を促進する。
【００７０】
このように、本発明が、とくに急峻なカム角度、硬さの相違、およびヒンジ動作といった選択肢を組み合わせてなる典型的な実施の形態において、現在の技術水準の単フェルール式管継手を大きく発展させることを、当業者であれば理解できるであろう。これらの３つの態様が、従来技術の単フェルール式管継手と異なり、良好なシールおよび管把持特性を呈する単フェルール式管継手をもたらすために協働する。さらに、多くの用途においては、ヒンジ動作および硬さの相違のみを利用すれば充分である。外れたフェルールの操作に関して設計者が利用できるさまざまな選択肢のさらなる態様が、本件出願と同時係属中であるＦＩＴＴＩＮＧ  ＦＯＲ  ＭＥＴＡＬ  ＰＩＰＥ  ＡＮＤ  ＴＵＢＩＮＧについての２００３年８月１４日付の米国特許出願第 号に記載されており、その開示の全体が、本明細書に参考として援用される。
【００７１】
ヒンジ動作は、配管材料が例えば二相ステンレス鋼など硬い場合であって、フェルールの鼻部を配管の壁面へと圧入できるようフェルールを充分に肌焼きしなければならない用途において、とくに有用である。フェルールが硬く製作されるほど、適切な管の把持およびシールを確保すべくフェルールを適切な様相で変形させることがますます困難になる。ヒンジ動作によれば、フェルールを適切に変形させて配管を把持することができる。例えば銅など、より柔らかい配管材料については、管の把持およびシールを確保するために急峻なカム角度θだけで適切であろう。
【００７２】
すでに述べたとおり、ヒンジ動作は、さまざまな設計上の選択肢によって達成することができ、それら選択肢を単独で使用でき、あるいは多数ある種々の組み合わせおよび一部の組み合わせにて使用できる。それら選択肢のうちの１つは、すでに述べた内側の切り欠きまたは凹所である。他の選択肢は、先細りの外側壁である。さらには、フェルールの後端または駆動面を、本明細書の図４に示した直線円錐形状から現れ出るような凸状の形状を備えるなど、‘９６３号特許に説明されているとおりに輪郭付けることができる。フェルール後端に凸状の輪郭を使用する（または、輪郭付けられたナット５２の駆動面を使用する、あるいは両方を使用する）ことで、フェルールとナットとの間の反力をより均一に分布させることによって、かじりおよび引き締めトルクが低減される。輪郭付けられた後端が、例えば、それらの開示の全体が本明細書に参考として援用されるＦＥＲＲＵＬＥ  ＷＩＴＨ  ＲＥＬＩＥＦ  ＴＯ  ＲＥＤＵＣＥ  ＧＡＬＬＩＮＧについての２０００年１２月２０日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ００／３４８２８号およびその対応米国出願であるＦＥＲＲＵＬＥ  ＷＩＴＨ  ＲＥＬＩＥＦ  ＴＯ  ＲＥＤＵＣＥ  ＧＡＬＬＩＮＧについての１９９９年１２月２２日付の米国特許出願第０９／４６９，５４９号（発行待ち）に記載されているものなど、多種多様な形状をとることができることを、当業者であれば容易に理解できるであろう。これらの出願の教示は、本発明の理解および実施のために必要ではないが、複フェルール式管継手の後ろ側フェルールまたは単フェルール式管継手におけるヒンジ動作について、輪郭付けられた後壁の他のさらなる設計構成および他の形状についての考慮事項を提示している。さらに、すでに述べたとおり、輪郭付けられた後壁がヒンジ動作を促進し、引き締め後にフェルールの後端が配管から半径方向に離れて位置できるようにする。フェルール後端と配管の壁面との間の接触を防止することで、有害な振動の影響を受けやすい応力強調部を回避することができる。
【００７３】
図６に示されているとおり、破断後のフェルールの後壁は、表面の最も外側の凸領域に対する接線Ｚとナットの駆動面との間に内抱角β（本明細書において、「角度の相違」と称される）を形成するように、凸状形状などの輪郭を有することができる。すなわち、凸状に輪郭付けられた表面の形態は、特定の用途の必要に応じて選択できる。好ましくは、ナットの駆動面または表面が、管の端部から半径方向に離間した位置において、最初に凸状の面に接触する。実施の形態においては、最初の接触が、表面の半径方向の遠方部またはその近傍であるが、そのようである必要はない。例えば、最初の接触が、表面のより中央の領域であってよい。
【００７４】
輪郭付けられた後壁、角度の相違β、および外側の壁（例えば、先細り部およびくぼみを備えている）などの態様のうちの１つ以上を使用することで、ヒンジ動作が促進され、強力な管への食い込みおよびコレット作用が生み出されるとともに、継手の引き締めの後にフェルールの後端が配管の端部から半径方向に離間した位置に保たれる。
【００７５】
引き締めの後にフェルールの後端が配管から半径方向に離間していることが好ましいが、すべての用途においてそのようである必要はない。そのような離間が必要とされる用途においては、他の案として、座ぐり（想像線で示されている）などの凹所がフェルールの後端に形成される。
【００７６】
ヒンジ動作は、従来技術の単フェルール式継手において典型的であるフェルールのそりまたは凹状の変形と区別されるとおり、好ましくは、図６に矢印Ｃ１およびＣ２で表わされている二重回転効果を含んでいる。引き締めおよびフェルールの塑性変形の際、フェルールの後端が、おおむね時計方向（本明細書において、時計方向および反時計方向という用語は、参照の便宜上、必要とされる実際の回転方向ではなく、図面の図示の向きを基準に使用される）に、すなわち管の端部１３から離れるように回転する一方で、鼻部は、おおむね反時計方向（すなわち、後端の回転方向と反対）に回転する。結果として、鼻部のこの回転が、押し込まれた鼻部の軸方向後方のフェルールの中央部分の半径方向の圧縮に貢献する。「中央部分」とは、フェルールの前端と後端との間の領域を意味し、フェルールの真ん中にある必要はない。むしろ、本明細書において使用されるとき、中央部分とは、フェルール本体において押し込まれた鼻部の軸方向後方で管の壁面に対して半径方向に圧縮される部分である。この軸方向の圧縮が、内側円筒壁における押し込まれた前端の軸方向後方の部分の所望のコレットまたは絞り作用を生む。コレット領域の長さは、管継手の全体の設計の特徴および性能上の要件に応じてさまざまである。コレット領域は、押し込まれた前縁の軸方向後方に位置するが、コレットが始まる正確な場所は設計上の選択の問題であり、いくつか例を挙げるならば、押し込まれた鼻部およびそれに関係する応力強調部に近接して位置することができ、そこから軸方向に離間していてもよく、あるいは隣接して連続していてもよい。さらに、図示のコレット領域は、管の壁面へと押し付けられる凸状の半径方向の部位として特徴付けることができ、好ましくはヒンジ動作が、引き締めの際に円筒状の壁のそのような凸状の変形を生み出す。このような効果は、フェルールが配管から離れるように凹状にたわみ、あるいは通し焼き入れされたフェルールがおおむね円筒形の形状を維持する従来技術の継手から、容易に区別することができる。
【００７７】
このように、この二重回転のヒンジ動作が、これらに限られるわけではないがフェルールの輪郭付けられた後壁、フェルールと駆動用ナットとの間の角度の相違の包含、および外壁におけるくぼみなど、フェルールの種々の形状上の造作のうちの１つ以上を使用することによって促進される。したがって、急峻なカム角度の使用および随意によるフェルールの異なる硬さの使用を容易にするため、特定の用途のためのフェルールについて最良の形状上の造作を、当業者であれば選択できるであろう。
【００７８】
本発明を、好ましい実施の形態を参照して説明した。本明細書を検討および理解することで、幾つかの変更または変形が可能になることは明らかである。添付の特許請求の範囲またはその均等物の範囲にある限り、そのような変更および変形はすべて本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
本発明は、或る幾つかの部品および各部品の配置について物理的形態を取ることができ、その好ましい実施の形態および方法が本明細書において詳細に説明され、本明細書の一部を構成する添付の図面に示される。
【図１】本発明による管継手の典型的な実施の形態の縦断面の半分を示しており、指で締め込まれた状態にある。
【図２】図１の実施の形態を、途中まで引き締められた状態について示している。
【図３】図１の実施の形態を、初めて完全に引き締められた状態について示している。
【図４】本発明の他の実施の形態を示している。
【図５】分離可能な管把持装置が実質的に連続な内壁を有している本発明の他の実施の形態を、縦断面の半分について示している。
【図６】図５の実施の形態を、フェルールの分離後かつ完全な引き締めの前について示しており、角度の相違および輪郭付けられたフェルールの被駆動面を含む本発明のさらなる態様を説明している。
【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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【国際調査報告】
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