(57)【要約】管の周りに円周溝を形成するローラ工具が開示される。工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、管と係合可能な円周面を有する。工具面は、離れて位置決めされると共に回転軸と直角に配向される第１及び第２面部を含む。半径方向面部は第１及び第２面部の間に延在すると共に、回転軸と実質的に平行に配向される。傾斜面部は第２面部付近に位置決めされる。傾斜面部は約７０度までの角度となるように配向されると共に、第２面部から離れるように傾斜する。
2007530288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の周りに円周溝を形成するローラ工具であって、該ローラ工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、該管と係合可能な円周面を有し、該面は、
前記回転軸と実質的に直角に配向される第１面部と、
前記第１面部と離れて位置決めされると共に前記回転軸に対して角度をなして配向される第２面部と、
前記第１及び第２面部の間に延在すると共に、前記回転軸と実質的に平行に配向される半径方向対向面部と
を有することを特徴とするローラ工具。
【請求項２】
前記傾斜面部は前記回転軸に対して約７０度までの角度で配向されることを特徴とする請求項１に係るローラ工具。
【請求項３】
前記傾斜面部は前記回転軸に対して約５０°の角度で配向されることを特徴とする請求項１に係るローラ工具。
【請求項４】
前記半径方向対向面部は湾曲していることを特徴とする請求項１に係るローラ工具。
【請求項５】
前記半径方向対向面部は前記回転軸に対して角度をなして配向されることを特徴とする請求項１に係るローラ工具。
【請求項６】
管の周りに円周溝を形成するローラ工具であって、該ローラ工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、該管と係合可能な円周面を有し、該面は、
前記回転軸と実質的に直角に配向される第１面部と、
前記第１面部と離れて位置決めされる第２面部と、
前記第１及び第２面部の間に延在すると共に、前記回転軸と実質的に平行に配向される半径方向対向面部とを含み、
前記第２面部は、凸形状及び凹形状を含むグループから選択された断面形状を有する
ことを特徴とするローラ工具。
【請求項７】
管の周りに円周溝を形成するローラ工具であって、該ローラ工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、該管と係合可能な円周面を有し、該面は、
前記回転軸と実質的に直角に配向される第１面部と、
前記第１面部と離れて位置決めされる第２面部と、
前記第１及び第２面部間に延在すると共に、前記回転軸と実質的に平行に配向される半径方向対向面部とを含み、
該第２面部は、前記回転軸に対して第１の配向角度を有する第１面と、該回転軸に対して第２の配向角度を有する第２面を有する
ことを特徴とするローラ工具。
【請求項８】
前記第１面の勾配は前記第２面の勾配よりも大きいことを特徴とする請求項７に係るローラ工具。
【請求項９】
前記第１面の勾配は前記第２面の勾配よりも小さいことを特徴とする請求項７に係るローラ工具。
【請求項１０】
管の周りに円周溝を形成するローラ工具であって、該ローラ工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、該管と係合可能な円周面を有し、該面は、
前記回転軸と実質的に直角に配向される第１面部と、
前記第１面部と離れて位置決めされると共に、前記回転軸と実質的に直角に配向される第２面部と、
前記第１及び第２面部の間に延在すると共に、前記回転軸と実質的に平行に配向される半径方向対向面部と、
前記第２面部に近接して位置決めされる傾斜面部とを含み、該傾斜面部は前記回転軸と相対的に角度をなして配向されると共に、前記第２面部から離れるように傾斜する
ことを特徴とするローラ工具。
【請求項１１】
管の周りに円周溝を形成するローラ工具であって、該ローラ工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、該管と係合可能な円周面を有し、該面は、
前記回転軸と実質的に直角に配向される第１面部と、
前記回転軸に対して角度をなして配向される第２面部と
を含むことを特徴とするローラ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管の端と端とを接合すると共にそれら管の間に硬い又は撓み易い流体密封接合を果たす継手と共に使用される管への溝形成用ローラ工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
管の端と端とを合わせて接合する継手は、同軸上に整列させられた管の外周を包囲すると共に、各管の端に近接して位置決めされる円周溝と係合する弓形セグメントを含む。継手はまた、弁、径違い継手、濾過器、絞り、圧力調整器等の流体制御要素を管と連結させ、且つ構成要素同士を連結させるために使用される。以下の記載では管について説明されているが、管は一例としてのみ使用されているのであって、本発明は管自体との使用のみに限定されるものではない。また注目すべきであるが、ここで使われる「管」という用語は、ストレート管、並びにエルボー、ティー及び他種類の結合金具のことを言う。
【０００３】
継手を構成するセグメントは、管に向かって半径方向内方に延在すると共に、管の周りの溝内に嵌合する円周キーを有する。キーは一般的に、キーが溝内に嵌合すると共に、管に付与される内圧及び外力に抗して管を一緒に保持するべく、溝によって形成される肩部を支持し得るように、溝よりも幾分狭い。外力は温度変化に起因する管の熱膨張或いは収縮、並びに管又は管に取り付けられる弁等の構成要素の重量のために生じ、直径がより大きな管及び弁では重要である。風荷重及び地震荷重も要因となる。
【０００４】
管継手が実質的に強固である、即ち管の長手軸周りにおける相対回転に耐え、内圧に起因する管の相対的な軸方向移動に耐え、また管の相対的な角度のずれに耐えるならば有利である。強固な継手は漏出する可能性が低く、維持管理をあまり必要とせず、また大きな内圧を受けた時に、技術者が管路網の管の軸方向移動の責任を負う必要をなくし或いは少なくとも低減させることにより、管路網の構成を単純化する。また、重心が管軸から偏心していることから位置を外れて回転しがちな弁及び他の構成要素は、管継手が実質的に強固である時には、重力の影響下では所定位置にとどまり、長手軸周りに回転しない。
【０００５】
従来技術に係る多くの継手は、主に係合する溝の幅よりも狭い矩形断面を有するキーを使用するという理由で、所望する剛度を確実に提供しない。この状態では結果的に、継手及び管の間の不確実な接触を引き起こして、管の間における例えば軸方向、回転方向又は角度方向への過度の自由運動及び相対移動を許容してしまう。また、このようなキーが溝と適切に係合することを保証するのは困難である。より強固な連結を提供する継手は、キー及び溝が適切に整列され且つ管が適切に離間させられるように、管の端同士が所望距離だけ離されることは有効でない。適切に離間させられた時には、管端及び継手は、流体密封シールを保証するために継手及び管端の間に位置決めされる密封部材と協働する。管の移動は僅かであるが、継手が相互にまた管と係合された時に果たされると共に、継手を管にクランプするために使用される固定具に大きなトルクが作用させられることを必要とする。これは特に、接合される管が互いに垂直方向に積み重ねられている時に深刻であると共に、継手の管との結合作用は、管端間において適切に間隔をあけるために、一方の管を他方と相対的に上方に上昇させなければならない。この継手では、流体密封シールを確実にするのに必要とされるように、キーが溝と係合し且つ管が離間させられるように、継手が適切に装着されていることを確実に可視的に保証することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
剛性が増加する一方で、継手及び管端の間隔を適切にあけるべく、継手及び管端を係合
させるのに必要な力を低減させる継手を提供し、また継手が管に適切に装着されていることの確実な可視表示を提供するならば有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、管の周りに円周溝を形成するローラ工具に関する。ローラ工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、管と係合可能な円周面を有する。面は回転軸と実質的に直角に配向される第１面部を含む。第２面部は第１面部と離れて位置決めされると共に、回転軸と実質的に直角に配向される。半径方向対向面部は第１及び第２面部間に延在すると共に、回転軸と実質的に平行に配向される。傾斜面部は第２面部に近接して位置決めされ、傾斜面部は回転軸と相対的に角度をなして配向されると共に、第２面部から離れるように傾斜する。
【０００８】
傾斜面部は回転軸と相対的に、約７０度までの角度をなして配向される。傾斜面部の好適な配向角度は、回転軸に対して約５０°である。
本発明はまた、管の周りに円周溝を形成する回転工具を含む。回転工具は回転軸の周りを回転可能であると共に、管と係合可能な円周面を有する。円周面は、回転軸と実質的に直角に配向される第１面部を含む。第２面部は第１面部と離れて位置決めされる。半径方向対向面部は第１及び第２面部の間に延在すると共に、回転軸と実質的に平行に配向される。第２面部は、凸形状及び凹形状を含むグループから選択される断面形状を有する。
【０００９】
本発明に係るローラ工具の別の実施形態では、ローラ工具の面は、回転軸と実質的に直角に配向される第１面部を含む。
第２面部は第１面部から離れて位置決めされる。半径方向対向面部は第１及び第２面部の間に延在すると共に、回転軸と実質的に平行に配向される。第２面部は回転軸に対して第１の配向角度を有する第１面と、回転軸に対して第２の配向角度を有する第２面を有する。一実施形態において、第１面の勾配は第２面の勾配よりも大きい。別の実施形態において、第１面の勾配は第２面の勾配よりも小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は２個の管１２及び１４の端同士を同軸上で連結させる管継手１０を示す。図２に示すように、継手１０は少なくとも２個のセグメント１６及び１９から成る。各セグメント１６及び１８は突起２０及び２２を夫々有し、突起はセグメントの各端部に或いは各端部に近接して位置決めされる。セグメント１６の各端部の突起２０は、セグメント１８の各端部の突起２２と整列する。突起２０及び２２は、好適にはセグメントの端同士を相互に接合させて管１２及び１４を包囲するために、ボルト２４及びナット２６の形態をなす固定具を受け入れるように構成される。図１に示す一実施形態において、突起２０は「パッドトゥパッド係合」として知られている係合で突起２２と係合し、以下に説明するようにセグメント１６及び１８が管１２及び１４と適切に係合させられた時に、突起は相互に接触する。突起はまた、図１Ａに示すように、セグメント１６及び１８が管１２及び１４と適切に係合させられた時に、相互に離間した状態で取り付けられる。
【００１１】
突起はセグメントを相互に端同士で取り付けるには好適な手段であるが、円周帯、軸ピン及びラッチハンドル等、他の取り付け手段があることは認められている。これらの手段は、米国特許第１，５４１，６０１号、第２，０１４，３１３号、第２，３６２，４５４号、第２，６７３，１０２号、第２，７５２，１７４号、第３，１１３，７９１号及び第４，５６１，６７８号に開示されており、これらの特許は全て、参照によりここに組み入れられる。
【００１２】
直径が大きい管では、２個以上のセグメントから継手１０を形成することが時として有利である。図２Ａに示すように管継手１０は、相互に接合されるセグメント１６ａ及び１
６ｂと、同様に相互に接合されるセグメント１８ａ及び１８ｂを含む。各セグメントは同様に、好適にはその各端部に突起２０及び２２を有し、セグメントはボルト２４及びナット２６等の固定具によって、相互に端同士が接合される。継手１０の以下の説明は一例として提供されると共に、いずれかの端部に突起を備えた２個のセグメントを有する継手に基づいている。説明の様々な態様は、継手を構成するセグメントの数、或いはセグメントが相互に取り付けられる方法に拘わらず、代替実施形態に適用可能である。
【００１３】
図２に示すように、各セグメント１６及び１８は管１２及び１４に向けて内方に対向する弓形面２８を有する。一対のキー３０は弓形面２８から半径方向内方に突出する。各セグメントのキーは相互に離れていると共に、キーの間に間隔３２を画定する。図５に最良に示すように、管１２及び１４間の連結を果たすために、キー３０は管１２及び１４夫々の周りにおいて円周方向に延在する溝３４及び３６と係合する。キー３０の溝３４及び３６との係合は、管１２及び１４を相互に同軸上で実質的に強固に連結すると共に、それら管１２及び１４を間隙３８によって示されるような所定の間隔をあけて保持する。密封部材４０は空間３２内において、セグメント１６及び１８の弓形面２８と管１２及び１４の間に位置決めされる。管１２及び１４間の間隙３８は、許容誤差を与えて継手の据付けを容易にすると共に、液圧を密封部材４０に与え且つ管１２及び１４の間に流体密封シールを保証するための加圧流体を許容する。
【００１４】
図２及び図３に最良に示すように、各キー３０は好適には、突起２０及び２２に近接して、或いはセグメントの端部近くに位置決めされる一対のカム面４２を有する。カム面４２は好適には空間３２から離れるように外方に対向すると共に、図２Ｂに示すように、実質的にキー３０の接線方向に配向される軸４３に対して角度をなして配向される。カム面は、図４にも示すように、各突起に近接して楔４６を形成する配向角度４５を有する。図５に示すように、管１２を管１４と連結させるためにセグメント１６及び１８が溝３４及び３６と係合させられた時に、カム面４２（図２を参照）は溝３４及び３６と係合するための第１面である。カム面４２によって形成される楔４６は、セグメント１６及び１８の突起２０及び２２が相互に近づけられ、好適にはパッドトゥパッド係合とされた時に、管１２及び１４を相互に離間させるという機械的アドバンテージを提供する。この楔作用は、管１２および１４間の連結が果たされた時に、管端間の離間間隙３８（図５を参照）が得られることを保証する一方で、突起２０及び２２を相互に近づけるために必要な力を低減させる。突起２０及び２２は通常、ナット２６（図１を参照）を締結することにより、互いに向けて引っ張られる。楔４６の使用により得られる機械的アドバンテージは、ナット２６に付与される、管１２及び１４を間隙３８だけ離間させるべく突起２０及び２２をパッドトゥパッド係合させるために必要なトルクを著しく減少させるので、直径が大きく重い管が、たとえ相互に垂直方向に積み重ねられた時であっても、手により連結される。キー３０の溝３４及び３６への挿入が、間隙３８を形成するために管の全重量を持上げなければならない時に、この構成は特に問題である。楔４６はこの作業を著しく簡単にする。好適には図２Ｂに示すように、軸４３に対して測定されるカム面４２の配向角度４５は、好適には約５度であるが、実行可能な構成では約１０度までよい。
【００１５】
カム面を有するキーの使用は、溝付き管を相互に接合する継手に制限されるものではなく、少なくとも１個のキーを有するいかなる継手構成でも実際に使用され得る。図４Ａは、溝付き管をフランジ付き管に取り付けるために、同様な継手セグメントと共に使用される継手セグメント５１を示す。継手セグメント５１はいずれかの端部にカム面４２を備えた弓形キー３０を有する。上述したように、カム面はキー３０に対して接線方向に角度をなして配向されると共に、図４に示すように楔４６を形成する。キーの反対側には、フランジ付き管の嵌め合いフランジと係合するように構成されるフランジ５３がある。フランジは、フランジ連結として理解されているように、ボルト孔５５を貫通する固定具によって固定される。継手セグメント５１は取り付け手段、好適にセグメントの端部近くに位置
決めされる、当該技術及び上記において理解されるような固定具によって整列及び係合させられる突起２０によって、結合される継手セグメントに端同士で取り付けられる。
【００１６】
図５及び図５Ａに最良に示すように、キー３０は好適には溝３４及び３６と係合した時に楔作用を果たす形状を有する。図５は、キー３０が楔形断面形状を有する一構成を図示する。キー３０は空間３２と対向する内面５０と、空間３２から離れるように外方に対向する外面５２と、内面及び外面の間に位置決めされると共に継手によって係合される管に向けて半径方向内方に対向する半径方向面５４によって画定される。好適には、キー３０の楔形断面を形成するために、内面５０は軸４８と実質的に直角に配向されると共に、外面５２は軸４８に対して角度をなすように配向される。外面５２と、管１２及び１４の長手軸と実質的に同軸上に配向される軸４８の間のキーに対して半径方向に測定される相対角度５６は、約７０度までの範囲に及ぶが、５０度が好ましい（図１も参照）。
【００１７】
図５の面５２及び５４は断面において、真直な側面を有するとして示されているが、例えば凸形、凹形であってもよく、又は他の断面形状を有してもよく、また更に溝３４及び３６と係合させられた時に楔作用を果たす。キー３０の代替実施形態が図５Ａに図示されており、面５０は半径方向面５４と実質的に一体となる凸状アールの形態をなす湾曲断面を有する。
【００１８】
図４に示すように、カム面４２の半径方向配向角度４４は、長手軸４８と相対的に測定されるキー外面５２の半径方向配向角度と実質的に等しいことが好ましい。点接触に起因するカム面４２及びキー外面５２間のガウジングを軽減するべく継手が装着されるので、カム面４２及びキー外面５２が溝３４及び３６と係合した時に点接触を回避するために、カム面４２及びキー外面５２の半径方向配向角度を相互に適合させると有利である。
【００１９】
好適には、キー３０が係合する溝３４及び３６は、キーの楔形断面と相補的な形状を有する。一般的にキーは、溝及びキーが厳密に相補的ではない時でさえ、実質的に溝を充填する断面形状を有すると有利である。溝３６については後に詳細に説明するが、溝３４は実質的に類似しており別個の説明を必要としない。溝３６は管１４の端部１４ａに近接して位置決めされる第１側面５８と、第１側面５８から離間し且つ端部１４ａから遠くに位置決めされる第２側面６０と、第１及び第２側面間に延出する床面６２により画定される。溝３６のキー３０に対する相補的な形状は、床面６２を半径方向面５４と実質的に平行に配向し、第１側面５８を床面６２と実質的に直角（従って内面５０と実質的に平行）に配向し、且つ第２側面６０を外面５２と実質的に平行に（従って床面６２と角度をなして）配向することにより得られる。
【００２０】
好適には、突起２０が突起２２とパッドトゥパッド係合し、即ち図１に示すように相互に接触した時に、キー外面５２が所謂「ラインオンラインクリアランス」で第２側面６０と接触し（図５の左半分を参照）、或いは０．８８９ミリメートル（０．０３５インチ）程の間隙６４によって画定されるように溝の第２側面６０と離れて、キー３０が溝３４と係合するように、キー３０と突起２０及び２２は寸法が決められ且つ許容誤差が設けられる。また、半径方向面５４もまた床面６２に対してラインオンラインクリアランス状態にあり（図５の左半分）、或いは０．７６２ミリメートル（０．０３０インチ）程の間隙６６によって画定されるように、床面６２と離れている（図５の右半分）。内面５０は図５に示すように、第１側面５８と名目上接触するが、特定のばらつき条件ではなお間隙があってもよい。しかしながら実際的な方法では、管及び継手を完全に丸く且つ所望する正確な寸法に形成することは困難であり且つ費用がかかるので、いかなる管接合部の周りにおいても、キー３０と溝３４及び３６の様々な面間に断続的な接触が円周方向に存在する。接合剛性は、図２に最良に示すように、キー３０の様々な面から外方に突出する歯３１の使用により更に増強される。歯３１は管の溝表面まで食い込み、管の継手と相対的な回転
移動を阻止するのを助けるために、摩擦力を増加させる。上述した様々な面の間における同様の関係は、図１Ａに示すように、突起が相互に離れた状態で取り付けられた時に得られる。
【００２１】
キー表面及び溝を構成する面の間における類似の関係は、図５Ａに示すように、溝の形状と相補的な形状を有していないときでさえ企図される。このようなキー、例えば凸形キー３０を有する継手は、第２側面６０とラインオンラインクリアランス状態だけで接触する面５２を有し、或いは面６０と離れており、面５２及び６０の間に約０．８８９ミリメートル（０．０３５インチ）の間隙６４を有する。また、面５４及び６６も、ラインオンラインクリアランス状態にあり、或いは好適には０．７６２ミリメートル（０．０３０インチ）の間隙６２によって離間される。
【００２２】
或いは図５Ｂに示すように、キー３０の楔作用はまた、内面５０及び外面５２が溝表面５８及び６０と夫々接触するが、半径方向面５４が溝の床面６２と間隙６６だけ離れている時にも保証される。図５Ｂの右側は、真直な側面のキー表面５０，５２及び５４と、相対する真直な側面の溝面５８，６０及び６２を示しており、溝及びキーには実質的に相補的な形状が与えられている。図５Ｂの左側は、真直な面６０と係合する凸湾曲外面５２を一例として示しており、キー及び溝の形状は実質的に相補的ではない。溝床面６２は左側では、管１２の表面に対して角度をなして配向された状態で示されていることに注意せよ。
【００２３】
突起２０及び２２のパッドトゥパッド係合と上記ばらつき条件によって得られる好適な構成は、幾つかの効果を提供することが判っている。内面５０の第１側面５８との係合は、管１２及び１４を相対的に実質的に精確な軸位置へ押しやる。これらの面は継手が管に装着された時に相互に押し付けあうので、内部流体圧が付与された時に軸方向に移動しない。従って、設計者は使用中における内圧に起因する管路網の伸長を考慮する必要がなく、構成が簡単になる。相対的に小さい（零であってもよい）間隙６４及び６６は、適切な剛性を保証すると共に、管及び継手間における過度の角度方向のずれを阻止する一方で、間隙を所望する制限値内に制限するために必要な許容誤差により、継手１０は経済的に製造される。管、弁、又は他の結合金具の溝も経済的に製造され得る。間隙は、通常遭遇する実際的な管の真円度と合わせて、強固な接合部を得るように有利に作用する。突起２０及び２２のパッドトゥパッド係合は、継手１０が管１２及び１４と適切に係合させられていることを、確実に視覚的に表示する。
【００２４】
より大きな角ぶれを可能にする、より撓みやすい継手１０を有することを望むならば、継手の一端又は両端における間隙６４は、０．８８９ミリメートル（０．０３５インチ）の上記制限値よりも大きくされる。撓みやすい継手では、図５に示すように、好適には管１２及び１４の端部間における間隙３８の寸法の二分の一である面５２及び６０間の間隙６４を有すると有利である。
【００２５】
また、全てのばらつき条件の下で、間隙を有することなく、キー３０を溝３４及び３６と係合させることも可能である。この構成は、強固な接合を得るために、キーの楔作用をうまく利用する。しかしながら、この構成を有すると共に、突起２０及び２２のパッドトゥパッド係合を維持することは実際的ではない。なぜならば、パッドトゥパッド係合とキー及び溝の完全接触円周楔係合の両方を保証するのに必要な許容誤差となるように、継手及び管を経済的に製造することは困難だからである。図９に示すように、パッドトゥパッド係合が名目上維持されていない構成では、セグメント１８の突起２２と隣接する凹部１１２と嵌合するセグメント１６の突起２０と隣接する舌部１１０を採用することが好ましい。舌部は、接合部が高い内圧にさらされた時に、密封部材４０が突起２０及び２２間の間隙を通り飛び出ることを阻止する。
【００２６】
図６に示すように、溝３６は有利には、冷間加工により、管１４を形成する材料から形成される。好適な実施形態では、溝３６は管１４の端部に近接して位置決めされる第１側面３７と、第１側面と離れると共に管の端部から遠くに位置決めされる第２側面６０と、第１及び第２側面間に延在する床４１とを含む。好適には、第２側面は９０度未満の角度４３で床と相対的に角度をなして配向される。
【００２７】
溝の所望形状と実質的に同一な断面形状をその外周縁に有するローラ工具６８が使用される。ローラ工具６８は管１４の円周の周りにおいて、ローラ工具を管の周りに移動させるか、或いは管をローラ工具と相対的に長手軸４８の周りで移動させることにより、管１４の外面７０と強制的に係合させられる。好適には、バックアップローラ７２がローラ工具６８と反対側において、管１４の内面と係合する。管壁７６はローラ工具６８及びバックアップローラ７２の間で加圧される。バックアップローラ７２の使用により、ローラ工具の反力面が得られる。バックアップローラはまた、回転溝付けの間に、材料の流れを促進することにより、正確な溝形状が確実に得られるのを助ける。
【００２８】
角度をなして配向される第２側面６０を有する溝３６を形成する冷間加工の間に、ローラ工具６８及び管１４の間には大きな摩擦が生じさせられることが判っている。摩擦力は、角度をなして配向される溝３６の第２側面６０を形成する、ローラ工具６８の角度付き面７８との間の接触によって生じさせられる。角度が付けられているので、傾斜面７８に沿った点は、ローラ工具６８の回転軸８０から異なった距離にある。軸８０からの様々な距離に起因して、面７８上の各点は、ローラ工具６８の特定の角速度に対して異なった直線速度で、相対的に移動する。軸８０から最も遠い点は最も早く移動すると共に、軸から最も近い点は最も遅く移動する。従って、溝を形成するためにローラ工具６８が管１４と相対的に回転する時には、傾斜面７８を溝３６の第２側面６０と相対的に摺動させる速度差が、傾斜面７８に沿って存在する。ローラ工具及び管間の相対摺動は、摩擦を生じさせる。摩擦で生じる過度の熱によって、潤滑剤を使用するローラ工具の故障が生じると共に、異なった寸法の管に適するように工具を交換する時に、ローラ工具が熱くなり過ぎて触れない。ローラ工具は交換される前に冷却されなければならず、結果的に時間損失となる。
【００２９】
過度の熱の発生を減ずるために、図７に示すローラ工具８２が、管１４に溝８４を形成するために使用される。溝８４において、第２側面８６は床面９０と相対的に角度をなして配向される第１面部８８と、床面９０に近接して位置決めされると共に床面９０と実質的に直角に配向される第２面部９２とを有しており、角度をなして配向される第２側面８６の寸法が減少させられる。ローラ工具８２及び溝８４の両方において、角度をなして配向される領域の寸法を減少させることにより、溝を形成するための冷間加工の間に生じる摩擦が減少させられる。角度をなして配向される第１面部８８は更に、第２側面６０に対して上述したような効果を提供する。溝８４と係合する継手１０の一例が、図８に示されている。
【００３０】
ローラ工具８２は、溝８４と相補的な断面形状を備えた円周面９４を有し、その形状は、ローラ工具８２の回転軸８０と実質的に直角に配向される第２周縁面９９と、第１周縁面９６と離れて位置決めされると共に軸８０と実質的に直角に配向される第２周縁面９８と、第１及び第２周縁面の間に延在すると共に軸８０と実質的に平行に配向される半径方向面１００と、周縁面１００と近接して位置決めされると共に軸８０に対して角度をなして配向される傾斜面１０２とを含む。傾斜面１０２は好適には、軸８０と相対的に約７０度までに、最も好適には約５０度に配向される。面１０２は第２周縁面から離れるように傾斜しており、溝８４を形成する時に管と接触する。
【００３１】
キー３０及び管の溝の間における楔作用は、上述したもの以外に、溝断面形状についても達成される。楔作用に対する主な基準としては、管の表面における溝の幅が、溝の床における溝幅よりも大きい。図１０〜図１５は、この基準に合う様々な溝構成を示す。図１０は、凹形断面形状を有する側部１１６によって部分的に画定される溝１１４を示す。図１１は凸形断面形状を有する側部１２０によって部分的に画定される溝１１８を示す。図１２において溝１２２は、第１及び第２傾斜部１２４ａ，１２４ｂを有する側部１２４によって部分的に画定され、第１傾斜部１２４ａは、第２傾斜部１２４ｂよりも大きな勾配を有する。図１３は、第２傾斜部１２８ｂよりも小さい勾配を備えた第１傾斜部１２８ａを有する側部１２８によって部分的に画定される溝１２６を示す。図１４に示すように、アール部及び傾斜部の結合も可能であり、溝１３０はアール部１３２及び傾斜部１３４を有する。図１５は楔形断面を有する溝１３６の一例を図示しており、他例の溝と比較して重要な床部が存在しない。溝１３６は相互に角度をなして配向される側部１３６ａ及び１３６ｂによって画定される。全ての構成に共通する特徴としては、管の表面における溝の幅１３８が、溝の床部における溝の幅１４０よりも大きい。床部は管表面と実質的に平行であることが好ましいが、図１０に示すように湾曲してもよく、或いは図１５に示すように存在せず、床部を有することなく床幅が本質的に零であってもよい。床部はまた図５Ｂに示すように、角度をなして配向される。
【００３２】
上述したような溝を形成するローラ工具を、図７Ａ〜図７Ｇに示す。図７Ａにおいて、ローラ工具１０１は軸８０の周りを回転可能であると共に、第１面部１０５及び第２面部１０７によって側面が設けられる半径方向対向面部１０３を有する。ローラ面部１０５は好適には軸８０と直角に配向されると共に、実質的に垂直な溝側面が結果的に形成される。ローラ面部は凹状であると共に、図１１に示すような凸状溝側面１２０が結果的に生じる。
【００３３】
同様に、図７Ｂに示すローラ工具１０９は、直角面部１１３及び凸状面部１１５間に延在する半径方向対向面部１１１を有する。このローラは、図１０に示すように、凹状側面１１６を備えた溝を作る。
【００３４】
図７Ｃ及び図７Ｄに示す更なるローラの実施形態１１７及び１１９は、各々が軸８０に対して角度をなして配向される第１面１２３と、軸８０に対して同様に角度をなすが異なる角度で配向される第２面１２５を備えた面部１２１を有する。ローラ工具１１７では、第１面部の勾配は第２面部の勾配よりも大きく、このローラは図１２に示すような溝１２２を作る。ローラ工具１１９では、第１面部の勾配は第２面部の勾配よりも小さく、このローラは、図１３に示すように角度をなして配向される側面１２４を有する溝１２６を作る。
【００３５】
図７Ｅに示すローラ工具１２７は、半径方向に対向する面を有さず、傾斜面１２９は回転軸８０と実質的に直角な面部１３１と交差する。ローラ工具１２７は図１５に示す溝を形成するのに有用である。
【００３６】
図７Ｆに示すローラ工具１３３は、湾曲半径方向対向面１３５及び角度をなして配向される面１３５、並びに直角面１３７を有する。湾曲面は凸形、凹形、正弦、双曲線であり、又は不規則に湾曲する。
【００３７】
図７Ｇに示すように、ローラ１３９は回転軸８０に対して角度をなして配向される半径方向対向面１４１を有する。図５Ｂに示す溝は、この工具によって作られる。
継手のキーと共に著しい楔作用を果たすように構成される溝が管端に適用されるように説明されているが、この溝は管結合金具と合わせても使用され得る。例えば、図１６はいずれかの端部に円周溝１４２を有するエルボー結合金具１４０を示す。溝１４２は図５及
び図１０〜図１５に図示するいかなる断面形状、或いは上述したような変型を有してもよい。同様に、図１７に示すティー結合金具１４４は溝１４６を、好適にはその各端部付近に有し、溝は結合金具を管又はここに記載する他の結合金具に連結するために、楔作用を発揮するように構成される。図１８は一端付近に楔溝１５０を有すると共に対向端にフランジ１５２を有する結合金具１４８を示す。結合金具１４８は、管路網が機械式継手を使用して、フランジを使用して結合される別の管路網に接合されるのを可能にする。また、図１９及び図２０に示すように、異なる直径を有する管を接合するために使用される径違い継手１５４（図１９）、或いはニップル１５６（図２０）のような他種類の結合金具は、上記のような継手の許容誤差に基づいて、より硬い或いはより撓みやすい接合部を保証するために、継手及び溝間の楔作用を増加させる、図示及び上述されるような溝１５８及び１６０夫々を有することから利益を得る。
【００３８】
更に図２１に示すように、弁１６２等の流体流の制御に関連する構成要素はまた、ここに説明するような機械式継手を使用して、弁を管、結合金具又は他の構成要素と結合させるために、上述したような溝１６４を有する。
【００３９】
本発明に係るローラ工具は、より少ない摩擦及び熱を伴い溝が管に形成されるのを可能にし、溝がより迅速に、またローラ工具と相対的に管を回転させるために付与されるトルクがより小さい状態で形成される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】二点鎖線で示されている２本の管の端同士を連結する継手を示す斜視図。
【図１Ａ】図１に図示する継手の細部を示す斜視図。
【図２】図１に図示する管継手を示す分解組立斜視図。
【図２Ａ】本発明に係る管継手の代替実施形態を示す分解組立斜視図。
【図２Ｂ】図２の一部を拡大して示す斜視図。
【図３】図１に図示する継手を構成するセグメントを示す側面図。
【図４】図３に図示するセグメントを示す底面図。
【図４Ａ】１個のキー及びフランジ付き管又は結合金具と結合するフランジを有するセグメントの代替実施形態を示す側面図。
【図５】図１の５−５線視断面図。
【図５Ａ】本発明に係る継手の代替実施形態を示す図１の５−５線視断面図。
【図５Ｂ】本発明に係る継手の代替実施形態を示す図１の５−５線視断面図。
【図６】管に溝を形成するローラ工具を示す側面図。
【図７】管に溝を形成するローラ工具を示す側面図。
【図７Ａ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図７Ｂ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図７Ｃ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図７Ｄ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図７Ｅ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図７Ｆ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図７Ｇ】管に溝を形成するローラ工具の様々な実施形態を示す側面図。
【図８】継手の代替実施形態を示す断面図。
【図９】本発明に係る継手の代替実施形態を示す部分斜視図。
【図１０】本発明に係る円周溝を有する管の実施形態を示す縦断面図。
【図１１】本発明に係る円周溝を有する管の実施形態を示す縦断面図。
【図１２】本発明に係る円周溝を有する管の実施形態を示す縦断面図。
【図１３】本発明に係る円周溝を有する管の実施形態を示す縦断面図。
【図１４】本発明に係る円周溝を有する管の実施形態を示す縦断面図。
【図１５】本発明に係る円周溝を有する管の実施形態を示す縦断面図。
【図１６】本発明に係る円周溝を有する様々な結合金具及び構成要素を示す図。
【図１７】本発明に係る円周溝を有する様々な結合金具及び構成要素を示す図。
【図１８】本発明に係る円周溝を有する様々な結合金具及び構成要素を示す図。
【図１９】本発明に係る円周溝を有する様々な結合金具及び構成要素を示す図。
【図２０】本発明に係る円周溝を有する様々な結合金具及び構成要素を示す図。
【図２１】本発明に係る円周溝を有する様々な結合金具及び構成要素。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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