(57)【要約】導管上に継手を設置する例示的方法において、継手本体は、ねじ山付き端部、ねじ山付き端部から後方に延びているネック部、およびネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットを具備している。導管が、継手本体の内部導管ソケットに挿入される。継手ナットが、導管に対して導管握持デバイスを握持し、密閉するように、継手本体上に引き寄せられる。継手が第１の継手アセンブリ状態にあるか、または第１の継手アセンブリ状態と異なる第２の継手アセンブリ状態にあるかを決定するために、ネック部上の少なくとも第１および第２の基準場所の相対的軸方向変位が検出される。
2018513358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸を有する流体導管のための継手であって、前記継手は、前記流体導管との機械的取り付け式端接続部になり、前記継手は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後に前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、少なくとも第１の軸方向に延びている歪みセンサを含み、前記少なくとも第１の軸方向に延びている歪みセンサは、第１の継手アセンブリ状態と対応する前記ネック部の第１の歪み、および前記第１の継手アセンブリ状態と異なる第２の継手アセンブリ状態と対応する前記ネック部の第２の歪みの歪みセンサユニット測定のために位置付けられ、向けられている、継手。
【請求項２】
前記第１および第２の歪みは、第１および第２の軸方向歪みを含む、請求項１に記載の継手。
【請求項３】
前記第１の軸方向歪みは、引っ張り歪みを含み、前記第２の軸方向歪みは、圧縮歪みを含む、請求項２に記載の継手。
【請求項４】
前記第１の歪みセンサは、前記ネック部の外側半径方向表面上に配置されている、請求項１に記載の継手。
【請求項５】
前記第１の歪みセンサは、前記ネック部の外側半径方向表面内の陥凹の中に配置されている、請求項１に記載の継手。
【請求項６】
前記第１の歪みセンサの第１の部分は、第１の軸方向位置において前記ネック部上の第１の印に動作可能に接続され、前記第１の歪みセンサの第２の部分は、第２の軸方向位置において前記ネック部上の第２の印に動作可能に接続されており、それによって、前記第１の歪みセンサは、前記第１の印に対する前記第２の印の軸方向移動に対応する軸方向歪みを測定する、請求項１に記載の継手。
【請求項７】
前記第１および第２の印は、前記連結本体ネック部上の表面不連続点を備えている、請求項６に記載の継手。
【請求項８】
前記表面不連続点は、前記連結本体ネック部上の突起および陥凹のうちの少なくとも１つを備えている、請求項７に記載の継手。
【請求項９】
前記第１および第２の印は、前記連結本体ネック部上の可視マーキングを備えている、請求項６に記載の継手。
【請求項１０】
前記第１および第２の印は、前記連結本体ネック部上の物質的に判別可能な要素を備えている、請求項６に記載の継手。
【請求項１１】
前記連結本体の前記ネック部は、第１および第２の軸方向に間隔を置かれた壁部分を有する陥凹状部分を含み、前記第１の壁部分は、前記第１の印を画定し、前記第２の壁部分は、前記第２の印を画定する、請求項６に記載の継手。
【請求項１２】
前記陥凹状部分は、前記連結本体ネック部内の切り欠きによって画定される、請求項１１に記載の継手。
【請求項１３】
前記陥凹状部分は、前記連結本体ネック部上の軸方向に間隔を置かれた突起によって画定される、請求項１１に記載の継手。
【請求項１４】
前記第１の歪みセンサは、前記陥凹状部分内に配置されている、請求項１１に記載の継手。
【請求項１５】
前記第１の歪みセンサは、前記陥凹状部分をまたいで前記ネック部の外側半径方向表面上に配置されている、請求項１１に記載の継手。
【請求項１６】
前記第１の歪みセンサは、抵抗歪みセンサ、容量歪みセンサ、誘導歪みセンサ、ピエゾ抵抗歪みセンサ、圧電歪みセンサ、磁気抵抗歪みセンサ、電位差歪みセンサ、共振歪みセンサ、光学歪みセンサ、および電磁歪みセンサのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載の継手。
【請求項１７】
前記歪みセンサユニットは、第２の歪みセンサをさらに備えている、請求項１に記載の継手。
【請求項１８】
前記第２の歪みセンサは、前記第１の歪みセンサと異なる向きを有する、請求項１７に記載の継手。
【請求項１９】
前記第２の歪みセンサは、前記歪みセンサユニットによって測定される前記第１および第２の歪みのホイートストンブリッジ増幅を提供するために前記本体ネック部上で円周方向に延びているように位置付けられ、向けられている、請求項１７に記載の継手。
【請求項２０】
前記第１および第２の歪みセンサは、前記連結本体ネック部の円周の周囲の異なる位置に位置している、請求項１７に記載の継手。
【請求項２１】
前記連結本体に固定されているセンサパッケージを備え、前記センサパッケージは、前記歪みセンサユニットと、第２の歪みセンサユニット、ＲＦＩＤタグ、圧電センサ、ピエゾ抵抗センサ、超音波センサ、圧力センサ、漏出検出器、温度センサ、光学センサ、容量センサ、誘導センサ、抵抗センサ、および音響センサのうちの少なくとも１つとを備えている、請求項１に記載の継手。
【請求項２２】
前記センサパッケージの全体は、前記連結本体の前記ネック部に固定されている、請求項２１に記載の継手。
【請求項２３】
前記歪みセンサユニットは、前記継手から遠隔にある回路と通信する、請求項１に記載の継手。
【請求項２４】
前記第１の歪みセンサは、前記連結本体ネック部の内部湿潤表面に固定されている、請求項１に記載の継手。
【請求項２５】
前記歪みセンサユニットは、前記継手に関連付けられている回路と無線で通信する、請求項１に記載の継手。
【請求項２６】
前記回路は、前記継手から遠隔にある、請求項２５に記載の継手。
【請求項２７】
前記第１の歪みセンサは、前記導管ソケットの半径方向外側に位置付けられている、請求項１に記載の継手。
【請求項２８】
前記第１の歪みセンサは、前記カウンタボアの軸方向に後方に位置付けられている、請求項１に記載の継手。
【請求項２９】
前記連結本体は、外側肩部をさらに備え、前記ネック部は、前記外側肩部と前記ねじ山付き端部との間で軸方向に延び、前記歪みセンサは、前記ねじ山付き端部に軸方向に近接し、前記外側肩部の軸方向に遠位にある、請求項１に記載の継手。
【請求項３０】
前記歪みセンサユニットは、前記第１の歪みセンサから受信される電圧を前記第１の歪みセンサの歪み状態に対応するデジタル信号に変換することによって、前記第１および第２の歪みを測定する、請求項１に記載の継手。
【請求項３１】
前記歪みセンサユニットは、前記第１の歪みセンサと接続されているＲＦＩＤ伝送機の発振器周波数を変動させ、前記変動した発振器周波数においてデータ信号を伝送することによって、前記第１および第２の歪みを測定する、請求項１に記載の継手。
【請求項３２】
前記第１の継手アセンブリ状態は、底に達した状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴う前記継手の引き寄せを含み、前記第２の継手アセンブリ状態は、底に達していない状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴う前記継手の引き寄せを含む、請求項１に記載の継手。
【請求項３３】
前記第１の継手アセンブリ状態は、前記導管ソケット内に設置されている導管に対する前記導管握持デバイスの握持および密閉をもたらすために十分な前記継手の引き寄せを含み、前記第２の継手アセンブリ状態は、前記設置された導管を伴う前記継手の不十分な引き寄せを含む、請求項１に記載の継手。
【請求項３４】
前記継手が引き寄せられると、前記連結本体および前記連結ナットのうちの１つに係合するように構成されているストローク抵抗部分をさらに備え、前記第１の継手アセンブリ状態は、前記ストローク抵抗部分を前記連結本体および前記連結ナットのうちの前記１つと係合させるために十分な前記継手の引き寄せを含み、前記第２の継手アセンブリ状態は、前記ストローク抵抗部分を前記連結本体および前記連結ナットのうちの前記１つと係合させるために不十分な前記継手の引き寄せを含む、請求項１に記載の継手。
【請求項３５】
前記第１の軸方向に延びている歪みセンサは、前記第１および第２の継手アセンブリ状態と異なる第３の継手アセンブリ状態と対応する前記ネック部の第３の歪みの歪みセンサユニット測定のために位置付けられ、向けられている、請求項１に記載の継手。
【請求項３６】
前記第１の継手アセンブリ状態は、底に達した状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴う前記継手の引き寄せを含み、前記第２の継手アセンブリ状態は、底に達していない状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴う前記継手の引き寄せを含み、前記第３の継手アセンブリ状態は、設置された導管を伴う前記継手の不十分な引き寄せを含む、請求項３５に記載の継手。
【請求項３７】
前記歪みセンサユニットは、前記第１の歪みセンサと接続されている信号処理デバイスをさらに備え、前記信号処理デバイスは、前記第１の歪みセンサから歪み依存性電気信号を受信し、対応する軸方向歪みデータを生成する、請求項１に記載の継手。
【請求項３８】
前記信号処理デバイスは、制御／監視デバイスと通信するように構成され、前記制御／監視デバイスは、前記測定された軸方向歪みデータを評価し、前記継手が前記第１の継手アセンブリ状態であるか、または前記第２の継手アセンブリ状態であるかを識別するように動作可能である、請求項３７に記載の継手。
【請求項３９】
縦軸を有する流体導管のための継手であって、前記継手は、前記流体導管との機械的取り付け式端接続部になり、前記継手は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後、前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、第１の歪みセンサを含み、前記第１の歪みセンサは、第１の軸方向位置において前記ネック部上の第１の印に取り付けられた第１の部分と、第２の軸方向位置において前記ネック部上の第２の印に取り付けられた第２の部分とを有し、それによって、前記歪みセンサは、継手引き寄せ中、前記第１の印に対する前記第２の印の軸方向移動を測定する、継手。
【請求項４０】
導管上に継手を設置する方法であって、前記方法は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを含む、連結本体を提供することと、
導管を前記継手本体の前記内部導管ソケットに挿入することと、
前記継手本体上の継手ナットを引き寄せ、前記導管に対して導管握持デバイスを握持し、密閉することと、
前記ネック部上の少なくとも第１および第２の基準場所の相対的軸方向変位を検出し、前記継手が第１の継手アセンブリ状態であるか、または前記第１の継手アセンブリ状態と異なる第２の継手アセンブリ状態であるかを決定することと
を含む、方法。
【請求項４１】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１の基準場所に固定された第１の部分と、前記第２の基準場所に固定された第２の部分とを有する歪みセンサから軸方向歪みを測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記連結本体の前記ネック部は、前記第１の基準場所に対応する第１の印と、前記第２の基準場所に対応する第２の印とを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第２の印に対する前記第１の印の軸方向変位を光学的に検出することを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記第１および第２の印は、前記連結本体の前記ネック部内に配置されている切り欠きの第１のおよび第２の軸方向に間隔を置かれた縁を備えている、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１および第２の印は、前記連結本体の前記ネック部上の第１および第２の可視マーキングを備えている、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、歪み応答性コーティングを含む前記ネック部の表面を光学的に評価することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
前記歪み応答性コーティングは、ナノチューブベースの歪み塗料およびポリマー結合発光染料のうちの少なくとも１つを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１の基準場所と前記第２の基準場所との間の磁場の変化を測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記連結本体の前記ネック部上に配置されている容量デバイスの出力信号を測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５０】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記連結本体の前記ネック部上に配置されている誘導デバイスの出力信号を測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５１】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記連結本体の前記ネック部上に配置されているスイッチの出力信号を測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５２】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１および第２の基準場所と接続されている歪みセンサの出力電圧を測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５３】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１および第２の基準場所と接続されている歪みセンサユニットの出力周波数を測定することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５４】
前記第１の継手アセンブリ状態は、底に達した状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴う前記継手の引き寄せを含み、前記第２の継手アセンブリ状態は、底に達していない状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴う前記継手の引き寄せを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５５】
前記第１の継手アセンブリ状態は、前記導管ソケット内に設置されている導管に対する前記導管握持デバイスの握持および密閉をもたらすために十分な前記継手の引き寄せを含み、前記第２の継手アセンブリ状態は、前記設置された導管を伴う前記継手の不十分な引き寄せを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５６】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記検出された相対的軸方向変位を使用して、前記継手が、底に達した状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴って引き寄せられているか、または底に達していない状態で前記導管ソケット内に設置されている導管を伴って引き寄せられているかを決定することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
継手であって、前記継手は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後、前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記ネック部上の第２の基準場所に対する前記ネック部上の第１の基準場所の軸方向変位を検出し、前記導管が前記カウンタボアに対して底に達しているかどうかを決定する手段と
を備えている、継手。
【請求項５８】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、前記第１の基準場所に固定された第１の部分と、前記第２の基準場所に固定された第２の部分とを有する歪みセンサを備えている、請求項５７に記載の継手。
【請求項５９】
前記連結本体の前記ネック部は、前記第１の基準場所に対応する第１の印と、前記第２の基準場所に対応する第２の印とを含む、請求項５８に記載の継手。
【請求項６０】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、前記第２の印に対する前記第１の印の軸方向変位を光学的に検出するためのデバイスを備えている、請求項５９に記載の継手。
【請求項６１】
前記デバイスは、ハンドヘルドデバイスを備えている、請求項５９に記載の継手。
【請求項６２】
前記第１および第２の印は、前記連結本体の前記ネック部内に配置されている切り欠きの第１および第２の軸方向に間隔を置かれた縁を備えている、請求項５９に記載の継手。
【請求項６３】
前記第１および第２の印は、前記連結本体の前記ネック部上の第１および第２の可視マーキングを備えている、請求項５９に記載の継手。
【請求項６４】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、歪み応答性コーティングを備えている、請求項５７に記載の継手。
【請求項６５】
前記歪み応答性コーティングは、ナノチューブベースの歪み塗料およびポリマー結合発光染料のうちの少なくとも１つを含む、請求項５７に記載の継手。
【請求項６６】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、前記第１の基準場所と前記第２の基準場所との間の磁場の変化を測定するように構成されているデバイスを備えている、請求項５７に記載の継手。
【請求項６７】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、前記連結本体の前記ネック部上に配置されている容量デバイスまたは特徴を備えている、請求項５７に記載の継手。
【請求項６８】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、前記連結本体の前記ネック部上に配置されている誘導デバイスを備えている、請求項５７に記載の継手。
【請求項６９】
前記ネック部上の前記第２の基準場所に対する前記ネック部上の前記第１の基準場所の前記軸方向変位を検出する前記手段は、前記連結本体の前記ネック部上に配置されているスイッチを備えている、請求項５７に記載の継手。
【請求項７０】
縦軸を有する流体導管のための継手であって、前記継手は、前記流体導管との機械的取り付け式端接続部になり、前記継手は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記継手が引き寄せられた後、前記導管ソケット内に設置されている導管に対する握持および密閉を提供するように、前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、少なくとも第１の歪みセンサを含み、前記少なくとも第１の歪みセンサは、導管疲労およびシステム流体漏出のうちの少なくとも１つと対応する引っ張りおよび圧縮歪みの振動の経時的な歪みセンサユニット測定のために位置付けられ、向けられている、継手。
【請求項７１】
導管上に継手を設置する方法であって、前記方法は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを含む継手本体を提供することと、
導管を前記継手本体の前記内部導管ソケットに挿入することと、
前記継手本体上の継手ナットを引き寄せ、前記導管に対して導管握持デバイスを握持し、密閉することと、
前記継手ネック部上の少なくとも第１および第２の基準場所の振動する相対的軸方向変位を検出し、導管疲労およびシステム流体漏出のうちの少なくとも１つを識別することと
を含む、方法。
【請求項７２】
流体導管接続のための継手本体であって、前記本体は、縦軸を有し、前記本体は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、少なくとも第１の歪みセンサを含み、前記少なくとも第１の歪みセンサは、第１の軸方向位置において前記ネック部上の第１の印に取り付けられた第１の部分と、第２の軸方向位置において前記ネック部上の第２の印に取り付けられた第２の部分とを有し、それによって、前記歪みセンサユニットは、前記第１の印に対する前記第２の印の軸方向移動を測定する、継ぎ手本体。
【請求項７３】
縦軸を有する流体導管のための継手であって、前記継手は、前記流体導管との機械的取り付け式端接続部になり、前記継手は、
端部と、前記ねじ山付き端部から後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている第１の連結部材と、
前記第１の連結部材の前記端部との嵌合係合のための第２の連結部材と、
前記第１の連結部材の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、少なくとも第１の歪みセンサを含み、前記少なくとも第１の歪みセンサは、第１の軸方向位置において前記ネック部上の第１の印に取り付けられた第１の部分と、第２の軸方向位置において前記ネック部上の第２の印に取り付けられた第２の部分とを有し、それによって、継手設置中、前記第１の印に対する前記第２の印の軸方向移動を測定する、継手。
【請求項７４】
継手設置および監視システムであって、前記システムは、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後、前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットであって、前記歪みセンサユニットは、前記ネック部の軸方向歪みを検出するように位置付けられ、向けられている少なくとも第１の歪みセンサと、前記第１の歪みセンサと接続されている信号処理デバイスとを含み、前記信号処理デバイスは、前記第１の歪みセンサから歪み依存性電気信号を受信し、対応する軸方向歪みデータを生成する、歪みセンサユニットと、
前記信号処理デバイスと通信する制御／監視デバイスと
を備え、
前記制御／監視デバイスは、前記測定された軸方向歪みデータを評価し、前記測定された軸方向歪みデータに対応する前記設置された導管の底に達した状態または底に達していない状態を識別するように構成されている、継手設置および監視システム。
【請求項７５】
継手設置および監視システムであって、前記システムは、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後、前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサであって、前記歪みセンサは、引っ張りおよび圧縮歪みの振動を経時的に測定するように構成されている、歪みセンサと、
前記歪みセンサと通信する信号処理デバイスであって、前記信号処理デバイスは、前記歪みセンサから歪み関連データを受信する、信号処理デバイスと、
前記信号処理デバイスと通信する制御／監視デバイスと
を備え、
前記制御／監視デバイスは、前記測定された引っ張りおよび圧縮歪み振動を評価し、前記測定された引っ張りおよび圧縮歪み振動に対応する導管疲労およびシステム流体漏出のうちの少なくとも１つを識別するように構成されている、継手設置および監視システム。
【請求項７６】
縦軸を有する流体導管のための継手であって、前記継手は、前記流体導管との機械的取り付け式端接続部になり、前記継手は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後、前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記継手が引き寄せられると、前記連結本体、前記連結ナット、および前記導管握持デバイスのうちの１つに係合するように構成されているストローク抵抗部分と、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、少なくとも第１の軸方向に延びている歪みセンサを含み、前記少なくとも第１の軸方向に延びている歪みセンサは、前記連結本体および前記連結ナットのうちの１つとの前記ストローク抵抗部分の係合と対応する前記ネック部の引っ張り歪みの歪みセンサユニット測定のために位置付けられ、向けられている、継手。
【請求項７７】
前記第１の歪みセンサは、前記ネック部の外側半径方向表面上に配置されている、請求項７６に記載の継手。
【請求項７８】
前記第１の歪みセンサは、前記ネック部の外側半径方向表面内の陥凹の中に配置されている、請求項７６に記載の継手。
【請求項７９】
前記陥凹は、前記連結本体ネック部内の切り欠きによって画定される、請求項７８に記載の継手。
【請求項８０】
前記陥凹は、前記連結本体ネック部上の軸方向に間隔を置かれた突起によって画定される、請求項７８に記載の継手。
【請求項８１】
前記第１の歪みセンサは、抵抗歪みセンサ、容量歪みセンサ、誘導歪みセンサ、ピエゾ抵抗歪みセンサ、圧電歪みセンサ、磁気抵抗歪みセンサ、電位差歪みセンサ、共振歪みセンサ、光学歪みセンサ、および電磁歪みセンサのうちの少なくとも１つを備えている、請求項７６に記載の継手。
【請求項８２】
前記歪みセンサユニットは、第２の歪みセンサをさらに備えている、請求項７６に記載の継手。
【請求項８３】
前記第２の歪みセンサは、前記第１の歪みセンサと異なる向きを有する、請求項８２に記載の継手。
【請求項８４】
前記第２の歪みセンサは、前記歪みセンサユニットによって測定される前記第１および第２の歪みのホイートストンブリッジ増幅を提供するために前記本体ネック部上で円周方向に延びているように位置付けられ、向けられている、請求項８２に記載の継手。
【請求項８５】
前記第１および第２の歪みセンサは、前記連結本体ネック部の円周の周囲の異なる位置に位置している、請求項８２に記載の継手。
【請求項８６】
前記連結本体に固定されているセンサパッケージを備え、前記センサパッケージは、前記歪みセンサユニットと、第２の歪みセンサユニット、ＲＦＩＤタグ、圧電センサ、超音波センサ、圧力センサ、漏出検出器、温度センサ、光学センサ、容量センサ、誘導センサ、抵抗センサ、および音響センサのうちの少なくとも１つとを備えている、請求項７６に記載の継手。
【請求項８７】
前記センサパッケージの全体は、前記連結本体の前記ネック部に固定されている、請求項８６に記載の継手。
【請求項８８】
前記歪みセンサユニットは、前記継手から遠隔にある回路と通信する、請求項８６に記載の継手。
【請求項８９】
前記第１の歪みセンサは、前記連結本体ネック部の内部湿潤表面に固定されている、請求項７６に記載の継手。
【請求項９０】
前記歪みセンサユニットは、前記継手に関連付けられている回路と無線で通信する、請求項７６に記載の継手。
【請求項９１】
前記回路は、前記継手から遠隔にある、請求項９０に記載の継手。
【請求項９２】
前記第１の歪みセンサは、前記導管ソケットの半径方向外側に位置付けられている、請求項７６に記載の継手。
【請求項９３】
前記第１の歪みセンサは、前記カウンタボアの軸方向に後方に位置付けられている、請求項７６に記載の継手。
【請求項９４】
前記連結本体は、外側肩部をさらに備え、前記ネック部は、前記外側肩部と前記ねじ山付き端部との間で軸方向に延び、前記歪みセンサは、前記ねじ山付き端部に軸方向に近接し、前記外側肩部の軸方向に遠位にある、請求項７６に記載の継手。
【請求項９５】
前記ストローク抵抗部分は、トルクカラーを備え、前記トルクカラーは、継手リメイク中、前連結本体に対する前記連結ナットのさらなる相対的軸方向前進を可能にするように変形可能である、請求項７６に記載の継手。
【請求項９６】
前記トルクカラーは、前記連結ナットと一体である、請求項９５に記載の継手。
【請求項９７】
前記トルクカラーは、前記連結ナットと組み立てられている、請求項９５に記載の継手。
【請求項９８】
前記トルクカラーは、前記連結本体と一体である、請求項９５に記載の継手。
【請求項９９】
前記トルクカラーは、前記連結本体と組み立てられている、請求項９５に記載の継手。
【請求項１００】
前記トルクカラーは、前記連結本体と前記連結ナットとの間に配置されている、請求項９５に記載の継手。
【請求項１０１】
前記ストローク抵抗部分は、前記継手が引き寄せられると、前記導管握持デバイスに係合する材料の環状リングを備えている、請求項９５に記載の継手。
【請求項１０２】
前記導管握持デバイスは、前フェルールと、後フェルールとを備え、前記ストローク抵抗部分は、前記継手が引き寄せられると、前記前フェルールおよび前記後フェルールのうちの１つに係合する材料の環状リングを備えている、請求項９５に記載の継手。
【請求項１０３】
前記材料の環状リングは、前記前フェルールおよび前記後フェルールのうちの１つと一体である、請求項１０２に記載の継手。
【請求項１０４】
前記材料の環状リングは、前フェルールと後フェルールとの間に組み立てられている、請求項１０３に記載の継手。
【請求項１０５】
導管上に継手を設置する方法であって、前記方法は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを含む継手本体を提供することと、
導管を前記継手本体の前記内部導管ソケットに挿入することと、
前記継手本体上の継手ナットを引き寄せ、前記導管に対して導管握持デバイスを握持し、密閉することと、
前記ネック部上の少なくとも第１および第２の基準場所の相対的軸方向変位を検出し、前記継手のストローク抵抗部分が前記継手本体および前記継手ナットのうちの１つに係合しているかどうかを決定することであって、前記継手本体および前記継手ナットのうちの１つとの前記ストローク抵抗部分の係合は、前記継手の適切な引き寄せに対応する、ことと
を含む、方法。
【請求項１０６】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１の基準場所に固定された第１の部分と、前記第２の基準場所に固定された第２の部分とを有する歪みセンサから軸方向歪みを測定することを含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１および第２の基準場所と接続されている歪みセンサの出力電圧を測定することを含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０８】
前記ネック部上の前記少なくとも第１および第２の基準場所の前記相対的軸方向変位を検出することは、前記第１および第２の基準場所と接続されている歪みセンサユニットの出力周波数を測定することを含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０９】
縦軸を有する流体導管のための継手であって、前記継手は、前記流体導管との機械的取り付け式端接続部になり、前記継手は、
ねじ山付き端部と、前記ねじ山付き端部から軸方向に後方に延びているネック部と、前記ネック部の中へ軸方向に後方に延び、カウンタボアにおいて終端する内部導管ソケットとを備えている連結本体と、
前記連結本体の前記ねじ山付き端部との嵌合ねじ式係合のためのねじ山付き部分を備えている連結ナットと、
前記連結本体および前記連結ナットによって軸方向に駆動される導管握持デバイスであって、前記導管握持デバイスは、前記導管ソケット内に設置され、前記継手が引き寄せられた後、前記カウンタボアに対して底に達した導管に対する握持および密閉を提供する、導管握持デバイスと、
前記連結本体の前記ネック部上に配置されている歪みセンサユニットと
を備え、
前記歪みセンサユニットは、前記ネック部の軸方向歪みの歪みセンサユニット測定のために位置付けられ、向けられている第１の軸方向に延びている歪みセンサと、前記ネック部のフープ歪みの歪みセンサユニット測定のために位置付けられ、向けられている第２の円周方向に延びている歪みセンサとを含む、継手。
【請求項１１０】
前記第２の歪みセンサは、前記軸方向歪み測定のホイートストンブリッジ増幅を提供する、請求項１０９に記載の継手。
【請求項１１１】
前記歪みセンサユニットは、前記第１の歪みセンサから受信される電圧を前記第１の歪みセンサの歪み状態に対応するデジタル信号に変換することによって、歪みを測定する、請求項１０９に記載の継手。
【請求項１１２】
前記歪みセンサユニットは、前記第１の歪みセンサと接続されているＲＦＩＤ伝送機の発振器周波数を変動させ、前記変動した発振器周波数においてデータ信号を伝送することによって、前記歪みを測定する、請求項１０９に記載の継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国仮出願第６２／１７７，０８４号（２０１５年３月６日出願、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＳＴＲＡＩＮ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ」）に対する優先権を主張し、上記出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、流体流および流体圧力を含むために流体系または流体回路で使用される継手、接合部、連結部、ユニオン等の機械的取り付け式接続部に関する。そのような機械的取り付け式接続部は、それらに限定されないが、管、パイプ、または任意の他のタイプの導管のための導管継手とともに使用され得、導管端を別の導管端または流体系の別の部分、要素、もしくは構成要素のいずれかに接続する。簡略化および明確化のため、本明細書で使用される場合、「継手」という用語は、機械的取り付け式接続部を指すために代替として使用され得る、例えば、連結部、接続部、ユニオン、接合部等の他の用語を全て包むことを意図している。そのような機械的取り付け式接続部は、液密シール、および接続部を一緒に保持するための機械的強度（振動、応力、および圧力下での導管の十分な握持を含む）によって特徴付けられる。流体は、気体、液体、スラリ、およびそれらの任意の変形例または組み合わせを含み得る。
【背景技術】
【０００３】
流体系および回路は、典型的には、導管端を互いに相互接続するために、および、導管端を流動デバイスに相互接続するために機械的取り付け式接続部を使用し、流動を制御すること、流動を含むこと、流動を調整すること、流体もしくは流体流動の１つ以上の特性を測定すること、または別様に流体系内の流体に影響を及ぼすことを行い得る。流体系は、最も単純な住宅配管システムから、いくつか例を挙げると、石油化学、半導体、生物薬剤学、医学、食品、商業、住宅、製造、分析計装、および輸送業界のための最も複雑な流体系まで、あらゆる場所で見出される。複雑なシステムは、新しい設置として、または修理、保守、もしくは改造作業の一部として設置されている継手、または以前に設置された継手のいずれかである何千個もの継手を含み得る。
【０００４】
本明細書で使用される場合、「機械的取り付け式接続部」という用語は、例えば、ねじ式接続部、クランプ締め接続部、ボルトまたはねじ固定された接続部等の機械的に加えられた力、応力、圧力、トルク等によって定位置で保持される少なくとも１つの接続部を伴う流体系のため、もしくは流体系における任意の接続部を意味する。これは、溶接、ろう着、はんだ付け、接着等として最も一般的に実践される冶金の接続部または化学的接続部と区別される。機械的取り付け式接続部は、機械的接続部および冶金の接続部の組み合わせを含み得、多くの場合そうであり、そのような接続部も、それらが少なくとも１つのそのような接続部を含むので、「機械的取り付け式接続部」という用語の範囲内である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の発明の側面によると、継手は、例えば、第１の継手アセンブリ状態（例えば、継手の十分な引き寄せおよび／もしくは継手本体内の導管ソケットに対して底に達した導管端上の継手の引き寄せ）を示す継手本体のネック部における軸方向歪み、または第２の継手アセンブリ状態（例えば、継手の不十分な引き寄せおよび／もしくは継手本体の導管ソケット内で底に達していない導管端上の継手の引き寄せ）を示す継手本体のネック部における軸方向歪み等の継手アセンブリの関連状態を決定するように、継手の一部における歪みを検出するための機構を具備する。
【０００６】
したがって、例示的実施形態では、継手は、継手が第１の継手アセンブリ状態であるか、または第２の継手アセンブリ状態であるかを決定するように、ネック部上の第２の基準場所に対する継手本体のネック部上の第１の基準場所の軸方向変位を検出するための機構を提供される。
【０００７】
本開示の別の発明の側面によると、継手または継手の１つ以上の構成要素は、継手設置および組立、継手性能の監視、ならびに製造業者、設置業者、またはエンドユーザに有用であり得る任意の他のタイプの情報を含むが、それらに限定されない、継手の有用性を促進する、例えば、センサまたは他のデバイスの形態等の電気、電磁、もしくは電子能力を具備する。本開示はさらに、継手または継手構成要素にそのような能力を含む関連付けられた方法、ならびにそのような継手の使用に関連付けられた方法を考慮する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、指で締めた状態で組み立てられた部品を伴う継手の例示的実施形態の断面図である。
【図２】図２は、継手本体導管ソケットに対して底に達した導管端上に設置された例示的継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。
【図２Ａ】図２Ａは、図２の底に達した継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図３】図３は、底に達していない導管端上に設置された図２の継手のＦＥＡシミュレーションを図示する。
【図３Ａ】図３Ａは、図３の底に達していない継手アセンブリの本体ネック部の拡大図である。
【図４】図４は、引き寄せに先立った指で締めた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込むセンサユニットの概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む別のセンサユニットの概略図である。
【図５】図５は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達した導管端上に設置された、切り欠き付き本体ネック部を有する例示的継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。
【図５Ａ】図５Ａは、図５の底に達した継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図６】図６は、底に達していない導管端上に設置された図５の継手のＦＥＡシミュレーションを図示する。
【図６Ａ】図６Ａは、図６の底に達していない継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図７】図７は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達した導管端上に設置された、切り欠き付き本体ネック部を有する例示的継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。
【図７Ａ】図７Ａは、図７の底に達した継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図８】図８は、底に達していない導管端上に設置された図７の継手のＦＥＡシミュレーションを図示する。
【図８Ａ】図８Ａは、図８の底に達していない継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図９】図９は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達した導管端上に設置された、切り欠き付き本体ネック部を有する例示的継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。
【図９Ａ】図９Ａは、図９の底に達した継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図１０】図１０は、底に達していない導管端上に設置された図９の継手のＦＥＡシミュレーションを図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図１０の底に達していない継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図１１】図１１は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達した導管端上に設置された、切り欠き付き本体ネック部を有する例示的継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１１の底に達した継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図１２】図１２は、底に達していない導管端上に設置された図１１の継手のＦＥＡシミュレーションを図示する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１２の底に達していない継手アセンブリの本体ネック部の拡大図を図示する。
【図１３】図１３は、引き寄せに先立った指で締めた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１３の継手アセンブリの本体ネック部の拡大部分断面図である。
【図１４】図１４は、導管端が底に達した状態で設置される場合と、導管端が底に達していない状態で設置される場合の両方における、切り欠き付き継手本体ネック部を有する、継手の予測軸方向歪みパラメータを識別するチャートである。
【図１５】図１５は、引き寄せに先立った指で締めた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図１５の継手アセンブリの本体ネック部の拡大部分断面図である。
【図１６】図１６は、引き寄せに先立った指で締めた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１６の継手アセンブリの本体ネック部の拡大部分断面図である。
【図１７】図１７は、引き寄せに先立った指で締めた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、図１７の継手アセンブリの本体ネック部の拡大部分断面図である。
【図１８】図１８は、引き寄せに先立った指で締めた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の側面立面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１８の継手アセンブリの本体ネック部の拡大部分断面図である。
【図１９】図１９は、引き寄せられた状態で示される、本明細書で開示される１つ以上の発明を組み込む継手アセンブリの例示的実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
種々の実施形態が、管継手、より具体的には、ステンレス鋼管類のための管継手を具体的に参照して、本明細書に説明されるが、当業者は、本明細書の本発明が、プラスチック、ポリマー等を含むが、それらに限定されない、任意の金属または非金属導管、および任意の金属または非金属継手構成要素とともに使用され得ることを容易に理解するであろう。例示的材料は、いくつか例を挙げると、例えば、３１６ステンレス鋼、３０４ステンレス鋼、ＡＬ−６ＸＮステンレス鋼合金、２５４  ＳＭＯステンレス鋼合金、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）合金６２５ステンレス鋼、およびＩｎｃｏｌｏｙ（登録商標）合金８２５ステンレス鋼を含む、種々のステンレス鋼、ならびにＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、真鍮、チタン、およびアルミニウムを含む。本発明は、より薄い壁の導管またはより厚い壁の導管とともにも使用され得る。さらに、例示的実施形態は、導管端と特定のタイプの流体部材（連結本体）との間の接続部を例証するが、そのような例証は、説明目的のためにすぎず、限定的な意味で解釈されるべきではない。本明細書の本発明は、導管端を、限定されないが、別の導管端、連結構成要素または部材、弁、レギュレータ、フィルタ等の流動制御部材等の任意の流体部材に接続するために使用され得る。指で締めた、指で締めた位置、および指で締めた状態という用語は、本明細書では同義的に使用され、導管握持デバイスが、雄および雌継手構成要素と軸方向に接触し、それらの間にあり、互いに接触している軸方向接触位置に、継手構成要素と導管握持デバイスとが導管上に組み立てられていることを指す。実施例では、継手構成要素および導管握持デバイスは、雄および雌継手構成要素と軸方向に接触し、それらの間にあり、互いに接触しているが、雄および雌継手構成要素の有意なまたは強力な締りはなく、通常、塑性変形を受けない、またはリメイクの場合、追加の塑性変形を受けない、導管握持デバイスによって代表される。「完成した引き寄せ状態」とは、継手が、確立された導管握持および密閉を伴って、導管端と別の流体部材との間の接続部を完成させるために導管端上に締められていることを意味する。指で締めた状態と完成した引き寄せ状態との間に、継手が締められているような、中間または部分的引き寄せおよび組立ステップがあり得る。「部分的引き寄せ」という用語はまた、多くの場合、当技術分野では予備かしめと称されるものを含むと理解され得、かしめツールは、フェルールおよびナットが、継手アセンブリを形成するために第２の継手構成要素と嵌合されることに先立って、導管上で保持されるように、導管上にフェルールを十分に変形させるために使用される。また、本明細書では、用語が導管端上に継手を組み立てて締めるプロセスを指すという点で「引き寄せ」に類似する、「構成」または「構成される」継手という用語が使用される。継手部品の「副次的組立」または「事前組立」、およびこれらの用語の派生語の本明細書での言及は、継手の最終組立を単純化するように、一体または単一ユニットとして、任意の従来の配列または方法によって別個に組み立てられ、もしくは接合され、一緒に保持され得る、２つ以上の部品を指す。流体系および流体回路という用���は、本明細書では若干同義的に使用され、流体系が、概して、流体格納のためのより複雑な配列を指す一方で、流体回路は、機械的取り付け式接続部によって別の流体デバイスに接続される導管のように単純であり得る。本発明は、複雑性にかかわらず、全ての異なる種類の流体系および回路に適用可能である。
【００１０】
本発明の種々の発明の側面、概念、および特徴が、例示的実施形態において組み合わせで具現化されるように本明細書に説明および例証され得るが、これらの種々の側面、概念、および特徴は、個々に、またはそれらの種々の組み合わせおよび副次的組み合わせのいずれかで、多くの代替実施形態で使用され得る。本明細書で明確に除外されない限り、全てのそのような組み合わせおよび副次的組み合わせは、本発明の範囲内であることを意図している。なおもさらに、代替的材料、構造、構成、方法、回路、デバイスおよび構成要素、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、形態、適応、および機能に関する代替物等の本発明の種々の側面、概念、および特徴に関する種々の代替実施形態が、本明細書に説明され得るが、そのような説明は、現在既知であるか、または後に開発されるかにかかわらず、利用可能な代替実施形態の完全または包括的なリストであることを意図していない。当業者は、たとえ該当する実施形態が本明細書で明示的に開示されていなくても、本発明の範囲内において、追加の実施形態および用途に、本発明の側面、概念、または特徴のうちの１つ以上のものを容易に採択し得る。加えて、たとえ本発明のいくつかの特徴、概念、または側面が、好ましい配列もしくは方法として本明細書に説明され得ても、そのような説明は、そのように明示的に述べられていない限り、そのような特徴が要求される、または必要であることを示唆することを意図していない。なおもさらに、例示的または代表的な値および範囲が、本開示を理解することを補助するように含まれ得るが、しかしながら、そのような値および範囲は、限定的な意味で解釈されるものではなく、そのように明示的に述べられている場合にのみ、臨界値または範囲であることを意図している。また、種々の側面、特徴、および概念が、発明的であるか、または発明の一部を形成するものとして本明細書で明示的に識別され得るが、そのような識別は、排他的であることを意図しておらず、むしろ、そのようなものとして、または具体的発明の一部として明確に識別されることなく、本明細書で完全に説明される発明の側面、概念、および特徴があり得、代わりに、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されている。例示的方法またはプロセスの説明は、全ての場合において要求されるものとして全てのステップの包含に限定されることもなく、ステップが提示される順序は、そのように明示的に述べられていない限り、要求される、または必要であると解釈されることもない。
【００１１】
本開示は、部分的に、例えば、導管上の継手の引き寄せの量（例えば、完全、部分的、不十分な引き寄せ、または引き寄せがない）、および継手本体の導管ソケットに対して（例えば、導管ソケットのカウンタボアに対して）底に達している導管上の継手の引き寄せ、または継手本体の導管ソケット内で底に達していない導管上の継手の引き寄せを含む、継手の状態を決定するように、継手のネック部上の軸方向歪みを測定するための機構を提供することに関する。本明細書で使用される場合、「測定すること」または「測定」は、例えば、目視検査、機械的計測、光学走査、歪み応答性コーティングもしくは他のそのような取り付け部の反応、および／または軸方向歪みに対応する感知されたパラメータの変化に対応する電気信号の生成もしくは受信のうちの１つ以上のものを含み得る。
【００１２】
本開示は、機械的取り付け式接続部のための感知機能を提供することにも部分的に関する。本明細書で使用される場合、「センサ」、「センサユニット」、または「センサパッケージ」内の感知機能および感知機能の任意の実施形態は、例えば、限定されないが、継手またはアセンブリ、継手またはアセンブリ構成要素、部材、もしくは部品のうちの１つ以上のもの、および／もしくは継手またはアセンブリによって含まれる流体に関する情報、状態、ステータス、状況、またはデータを感知、検出、測定、指示、報告、伝送、通信、フィードバック、または収集する能力、もしくはそれらの任意の組み合わせとして、その最も広い意味で解釈されることを意図している。感知機能は、湿潤または非湿潤のいずれかであるかもしくは両方である、センサユニットによって実現され得る。本明細書で使用される場合、「湿潤」は、流体制御デバイスの通常動作中にシステム流体と接触している構成要素を指し、「非湿潤」は、流体制御デバイスの通常動作中にシステム流体と接触していない構成要素を指す。例えば、継手の外面上に配置されるセンサユニットは、たとえ継手漏出が漏出するシステム流体と接触するようにセンサユニットをさらし得るが、非湿潤構成要素と見なされるであろう。他の実施形態では、感知機能は、加えて、または代替として、継手のステータスもしくは状況に対応する継手の状態を測定する、外部ゲージまたはデバイスによって実現され得る。
【００１３】
図１を参照すると、本発明の１つ以上のものとともに使用され得る、例示的継手アセンブリ１０が提示されている。継手アセンブリ１０は、本明細書では、機械的取り付け式接続部、導管継手、または管継手とも称されるが、継手という用語は、導管Ｃが別の流体構成要素に機械的に取り付けられ、または接続され得る、任意の配列として幅広く解釈されることを意図している。参照目的のみで、導管Ｃは、導管の縦中心線であり得るが、それに一致する必要はない縦軸Ｘを有する。本明細書では、軸Ｘに対して「軸方向」移動または変位および「半径方向」移動または変位が参照される。
【００１４】
継手アセンブリ１０は、第１の連結部材１２と、第２の連結部材１４とを含み得る。連結部材１２、１４は、アセンブリ１０が導管握持および密閉を伴って導管端Ｃ上に設置される任意の好適な配列であり得る。図１の実施形態に対して、第１の連結部材１２は、雄ねじ山付き本体の形態で実現され得、第２の連結部材１４は、雌ねじ山付きナットの形態で実現され得る。本明細書で使用される場合、「本体」の形態の連結部材は、必ずではないが典型的には、導管ソケットの中に導管端を受け取る。「ナット」の形態の連結部材は、適切な導管握持および密閉を伴う作製状態まで継手を締めるか、または引き寄せるように、本体に接合され、ナットは、典型的には、引き寄せ中に（以下でさらに詳細に説明される）導管握持デバイスに係合するか、または代替として、握持デバイスに係合する駆動部材に係合し得る駆動表面を含む。これらの構成要素は、いくつか例を挙げると、温度、圧力、歪み、および振動等のいずれか１つ以上の環境応力下で導管が緩むことを防止するために、アセンブリ１０が導管を握持するように、それらが導管端Ｃ上にアセンブリ１０を設置するように一緒に接合され、締められ得るという意味で、「連結」している。アセンブリ１０はまた、流体の損失に対する密閉も提供する。導管Ｃによって搬送される流体は、気体、液体、それらの組み合わせ、または任意の他の流体媒体であり得る。アセンブリ１０は、全体的な流体系内で接続部を作製することに典型的用途を見出し得る。例示的継手１０等の継手アセンブリは、流体を含むことに役立つように流体系内で機能し、多くの場合、種々の圧力要件、ならびに温度および他の環境影響の下で、流体を含まなければならない。また、連結部材の一方または両方は、実践では、流体構成要素の一部、もしくはそれと一体であり得、必ずしも本明細書で図示されるような個別の構成要素ではないことに留意されたい。例えば、本体１２は、弁本体、マニホールド、または導管が取り付けられる任意の他の流体構成要素と統合され得るか、もしくはそれに関連付けられ得る。
【００１５】
本実施形態は、第１および第２の連結構成要素１２、１４の間にねじ山付き接続部を提供するが、ねじ山付き接続部は、多くの利用可能な選択肢のうちの１つにすぎない。代替物は、クランプ締めまたはボルト固定接続部を含むが、それらに限定されない。使用される接続のタイプは、液密様式でアセンブリ１０を導管端に固定するために必要とされる力の性質によって決定されるであろう。一般的に言えば、図１に図示されるような継手は、導管円筒形状が、別の流体部材への接続に先立った処理ステップとして広げられていないことを意味するフレアレス端接続部（導管は、設置プロセス中に塑性的に変形し得るが）に使用され得る。導管端は、おそらく、端面ＣＩのための通常の上塗りおよびデバリングプロセス以外のいかなる特定の調製も要求しない。なおもさらなる代替実施形態では、雄および雌ねじ切りは、第１および第２の連結構成要素に対して逆転させられ得る。
【００１６】
連結本体１２は、それ自体が導管端Ｃに接続される流体部材と見なされ得るか、または別の部品にさらに接続され得る端構成（図示せず）を含み得る。例えば、本体１２の端構成は、従来の管継手本体の雄ねじ山付き端を含み得るが、任意の端接続構成が、導管端Ｃを流体系の中へ、または別の流体部材に接続するために、必要に応じて使用され得る。
【００１７】
第１の連結部材１２および第２の連結部材１４は、継手の引き寄せ中にアセンブリ１０を一緒に接合して締めることを補助するためのレンチ平面２０、２２をそれぞれ含み得る。連結部材１２、１４の間の相対的回転は、適宜、継手アセンブリ１０を締めるため、および弛緩するため（当技術分野では「作製する」および「分解する」としても公知である）に使用され得る。
【００１８】
継手本体１２は、導管Ｃの内側円筒壁２６の直径とほぼ同一である直径を有する中心ボア２４を含み得る。殆どの接続部に対して、必ずしも全ての場合に要求されないが、ボア２４と導管Ｃとは、軸Ｘに沿って同軸様式で整列させられ、組み立てられる。
【００１９】
本体型連結部材１２は、内部の略円筒壁３０とともに、導管端Ｃが組立プロセスの一部として挿入される導管ソケットまたは管ソケット３２を画定するカウンタボア２８を含み得る。内部の略円筒壁３０は、導管端Ｃの外径表面Ｃ２を密接に受け取る直径を有し得る。内壁３０は、円錐台形カム表面３６まで軸方向に延びている。内壁３０は、本明細書では、それがわずかに先細であり、および／またはカウンタボアに隣接し、そこまで先細部を有する短い長さの「管捕捉」部分をそれが含み得るという点で、「略」円筒と称される。図１９の例示的継手７００は、カウンタボア７２８に隣接する先細部分７３４を有する、内壁７３０を伴う継手本体７１２を含む。先細内面を伴う例示的継手本体は、その開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、共同所有された米国特許第８，８７６，１７０号（「第’１７０号特許」）でも説明されている。
【００２０】
継手アセンブリ１０の導管握持デバイスは、例えば、フェルール等の１つ以上の導管握持部材を含み得、２つのフェルール３８、４０が、図示される実施形態に含まれる。いくつかの継手設計は、１つのフェルールのみを使用し得、他の設計は、２つより多くのフェルールを使用し得、代替として、シール、ガスケット等の追加の部品を使用し得、代替として、概して、「フェルール」以外の用語によって公知であるが、導管握持部材として握持および密閉を提供し得る、握持リングまたはデバイスを使用し得る。本明細書で使用される場合、フェルールおよび導管握持部材という用語は、引き寄せ後に導管端を握持し、導管に沿って、または他の場所のいずれかで継手を密閉するか、もしくは両方であり得る任意の構成要素または構成要素の組み合わせを、それらの定義および意味内に含むことを意図している。例えば、単一フェルール継手では、単一のフェルールが、導管の密閉および握持の両方を行う。図１の例示的２フェルールアセンブリでは、前方または前フェルール３８は、典型的には、カム表面３６に対して液密シールを形成するために使用され得るが、いくつかの設計では導管を握持し得、いくつかの設計では導管外面Ｃ２に対して密閉し得る。後方または後フェルール４０は、典型的には、導管Ｃを握持するために使用され得るが、導管に対して密閉し、または前フェルール３８の後端に対して密閉し得る。フェルールまたは他の導管握持および密閉デバイスを使用する継手設計が、周知であり、それらの設計ならびに圧力および漏出定格等の定格において幅広く変動する。フェルールは、その外面Ｃ２に対して導管Ｃを握持するように提供され得る。より高い圧力の適用に対して、圧力下で後退し、潜在的に継手１０内の液密シールを弱める導管Ｃに強い握持圧力および抵抗を提供するように、１つまたは複数のフェルールが導管外面Ｃに圧入すること、切り込むこと、または食い込むことが望ましくあり得る。しかしながら、より低い圧力の適用では、導管握持部材３８、４０は、導管表面Ｃ２を実際に圧入または切断することなく、導管を十分に握持するように設計され得る。導管Ｃ上に適切な握持力を提供することに加えて、握持部材３８、４０は、アセンブリ１０からの流体の損失から保護するように、導管外面Ｃ２に対して一次または二次液密シールも提供し得る。したがって、ここで理解されるように、導管握持部材またはフェルールは、継手の完全な引き寄せ時、圧力、振動、および他の環境影響に対して導管を握持し、液密シールも提供する任意の部品もしくは部品の組み合わせである。導管握持部材は、熱処理硬化フェルールを含み得、熱処理は、例えば、金属フェルールの中への低温格子間（例えば、炭素、窒素、または両方）拡散による、ステンレス鋼またはある他の金属合金の表面硬化である。
【００２１】
例示的継手アセンブリ１０は、継手本体１２内で導管ソケットに対して（例えば、カウンタボア２８に対して）導管端Ｃを底に到達させるように、継手本体１２の導管ソケット３２中へ、かつ導管握持部材３８、４０を通して導管端を挿入することによって、導管端Ｃ上に設置される。上で、および上で組み込まれた第‘１７０号特許で説明され、図１９の実施形態に示されるように、カウンタボアに隣接する先細「管捕捉」部分を有する導管ソケットを含む継手本体では、導管端は、代替として、カウンタボア２８から依然として間隔を置かれていても、この先細部分と係合させられるときに十分に底に達していると見なされ得る。ねじ山付き継手ナット１４は、導管握持部材３８、４０を駆動するように、（例えば、指で締めた状態から所定数の旋回、または所定のトルクまで）継手本体１２のねじ山付き端部１８と締められ、または引き寄せられ、導管端Ｃに対する握持および密閉に影響を及ぼすように、軸方向に固定された導管外面Ｃ２に対して軸方向および半径方向内向きの移動をもたらす。導管握持部材３８、４０が導管外面Ｃ２を握持するにつれて、対応する軸方向および半径方向移動が導管端Ｃに与えられる。そのような継手が、導管ソケットに対して底に達していない（すなわち、底に達していない状態）導管端上で引き寄せられるとき、導管ソケット内の導管端の軸方向移動に影響を及ぼす、導管握持デバイスへの締め付け力の部分は、従来の継手アセンブリでは容易に検出可能ではない。
【００２２】
適切に設置された継手の引き寄せ中、導管ソケット内の導管端の軸方向移動に影響を及ぼす、導管握持デバイス上の締め付け力の部分は、底に達した導管端Ｃ１とカウンタボア２８および／または導管ソケット３２の先細部分との間に軸方向圧縮荷重を加える。同時に、この圧縮荷重に対して、軸方向引っ張り歪みが、導管ソケットを包囲する本体壁に生成される。有限要素解析を通して、本出願者らは、これらの引っ張り力が、カウンタボアおよびねじ山付き端部に軸方向に近い継手本体ネック部の少なくとも第１の外側部分が「軸方向引っ張り歪み」であることをもたらすことを見出している。逆に、導管端が導管ソケット３２に対して底に達していない場合、カウンタボアの中への軸方向圧縮がなく、したがって、カウンタボアと本体ねじ山との間に引っ張り歪みがなく、したがって、少なくとも継手本体ネック部の第１の外側部分に引っ張り歪みがない。有限要素解析を通して、本出願者らは、底に達していない導管端上で引き寄せられる例示的継手が、継手本体ネック部の第１の外側部分で「軸方向圧縮歪み」を経験することを見出している。したがって、本出願者らは、歪みの大きさに基づく継手引き寄せ（例えば、引き寄せの存在または引き寄せの程度）と、歪み方向（例えば、底に達した継手アセンブリに対応する引っ張り軸方向歪み、および底に達していない継手アセンブリに対応する圧縮軸方向歪み）に基づく継手アセンブリの底に達したまたは底に達していない状態とのいずれかもしくは両方を決定するために、導管継手の継手本体ネック部における軸方向歪みの測定が使用され得ることを決定している。
【００２３】
図２および２Ａは、継手本体導管ソケットに対して底に達した１／４インチ管端上に設置された例示的管継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。示されるように、継手本体における引っ張り歪みは、カウンタボアおよび継手本体のねじ山付き端部に軸方向に近接する継手本体ネック部の部分Ｓａに集中し、カウンタボアに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。
【００２４】
図３および３Ａは、底に達していない１／４インチ管端上に設置された同一の例示的管継手のＦＥＡシミュレーションを図示する。示されるように、軸方向圧縮歪みは、前フェルールのノーズに隣接する導管ソケットの内壁まで延びて、カウンタボアおよび継手本体のねじ山付き端部に近い継手本体ネック部の部分Ｓｂで明白である。
【００２５】
導管上に継手を設置するための例示的方法では、導管は、ねじ山付き端部と、ねじ山付き端部から後方に延びているネック部とを有する継手本体の内部導管ソケットに挿入され、内部導管ソケットは、ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する。継手ナットは、導管に対して導管握持デバイスを握持し、密閉するように、継手本体上で引き寄せられる。ネック部上の少なくとも第１および第２の基準場所の相対的軸方向変位は、（ａ）継手が引き寄せられているかどうか（およびどの程度まで）、ならびに（ｂ）導管が導管ソケットに対して底に達しているかどうかのうちの少なくとも１つを決定するように、測定または検出され得る。
【００２６】
本願の例示的側面によると、設置された継手の継手本体ネック部における軸方向歪みの状態が、設置され、または引き寄せられた継手アセンブリの継手本体内の挿入された導管端の底に達したもしくは底に達していない状態を決定するために、検出され得る。この状態は、例えば、継手１０が、指で締めた状態から部分的締め付けまたは完全締め付け状態まで引き寄せられるときに、継手本体ネック部５４上の少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２（図１）の相対的軸方向移動を測定または別様に識別することによって、識別され得る。上で説明されるＦＥＡ結果と一致して、底に達した導管端Ｃ上の継手アセンブリ１０の引き寄せは、少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２の間の軸方向距離の測定可能な増加（引っ張り歪みと一致する）をもたらすことが予期され得る一方で、底に達していない導管端Ｃ上の継手アセンブリ１０の引き寄せは、少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２の間の軸方向距離の測定可能な増加をもたらさず（引っ張り歪みがないことと一致する）、少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２の間の軸方向距離の測定可能な減少（圧縮歪みと一致する）をもたらすことが予期され得る。
【００２７】
本願の別の例示的側面によると、設置された継手の継手本体ネック部における軸方向歪みの状態が、継手アセンブリの引き寄せられた状態を決定するために、検出され得る。この状態は、例えば、継手アセンブリの指で締めた状態に対応する基準場所の既知または所定の位置に関して、継手本体ネック部５４上の少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２（図１）の相対的軸方向移動を測定または別様に識別することによって、識別され得る。上で説明されるＦＥＡ結果と一致して、底に達した導管端Ｃ上の継手アセンブリ１０の引き寄せは、（引っ張り歪みと一致する）少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２間の軸方向距離の測定可能な増加をもたらすことが予期され得る一方で、底に達していない導管端Ｃ上の継手アセンブリ１０の引き寄せは、（圧縮歪みと一致する）少なくとも第１および第２の基準場所Ｒｌ、Ｒ２間の軸方向距離の測定可能な減少をもたらすことが予期され得る。
【００２８】
多くの異なる機構が、継手引き寄せ中の継手本体ネック部上の第１および第２の基準場所の相対的軸方向移動、または継手設置後の継手本体ネック部上の第１および第２の基準場所の相対的軸方向位置を測定もしくは別様に識別するために利用され得る。１つの例示的検出機構は、そのような軸方向移動を測定し、測定された軸方向移動と対応する電気信号を生成するための継手に関連付けられる（例えば、それと組み立てられる、またはツールもしくは他のそのような構成要素によってそれに適用される）感知機能を含み得る。
【００２９】
関連付けられた感知機能を伴う継手は、「スマート継手」と見なされることができ、それは、機械的取り付け式接続部のための継手またはアセンブリが、継手構成要素のうちの１つ以上のもの、継手によって含まれる流体、もしくは両方の健全性、性質、組立、状態、およびステータスについての情報またはデータを分析機能もしくはプロセスに提供し得る感知機能を含むことを意味する。本開示では、本明細書で図示されるような例示的実施形態は、継手の構成要素または部品もしくは部材に組み込まれるかまたは別様にそれに関連付けられる感知機能、または、その設計された機能を果たすために継手内に感知機能を位置付けるように提供されるセンサキャリアまたは基板を用いて継手に追加される感知機能を含む。
【００３０】
本発明のこの側面は、いかなる特定の継手設計または構成にも限定されず、そのような継手の中に感知機能を導入する概念、またはそのような継手とともに感知機能を含むという概念を対象とする。流体系内の継手の時として高度に複雑かつ多数の用途に起因して、１つ以上の状態を感知すること、または、継手または継手によって含まれる流体、もしくは両方の組立、性能、または健全性に関するデータおよび情報を収集することが可能であることが望ましくあり得る。本発明は、既存の継手設計、設置された継手設計に感知機能を導入するため、または、新しい継手もしくは継手設置、修理、または改造の一部として、もしくは保守動作の一部として感知機能を提供するための装置および方法を提供する。流体系設計者は、リアリタイム基準で必要に応じたものを含むまさに継手部位で収集または取得されるデータおよび情報を利用するための全ての異なるタイプの制御および監視システムを開発し得る。制御および監視システムまたは回路は、遠隔場所でさえも、継手の外側で便利に配置され、センサユニットによって提供されるデータおよび情報を受信するために、センサユニットとの有線または無線通信リンクを使用し得る。代替として、回路は、例えば、外面上等で継手自体と統合され得る。「遠隔」によって、それは、概して、回路が継手から離れ、または間隔を置かれ、継手からある距離に存在し得ることを意味するが、この用語は、それが大きい距離でなければならない、または見通し線さえ越えなければならないことを含意することも要求することも意図していないが、いくつかの用途では、そのような長距離通信が、有線もしくは無線様式のいずれかで望ましくあり得る。いくつかのセンサユニットは、例えば、１フィートまたはそれ未満等の近接遠隔場所もしくは範囲内で手持ち式である回路（例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、転送表示データ視覚システム、または他の携帯用電子デバイスに組み込まれる）によって照会され得る。ＲＦＩＤタグが、そのようなデバイスの一般的な例である。
【００３１】
本願の例示的側面によると、１つ以上のセンサおよび感知機能は、湿潤または非湿潤タイプセンサであるかどうかにかかわらず、継手本体のネック部に関連付けられ得る。設置可能な感知機能の使用は、単純に、継手本体と組み立てられ得るか、またはそれに取り付けられ得るセンサユニットもしくはパッケージ等の設置可能な構成要素に感知機能を導入することによって、「スマート」にされることができる共通の継手設計を設計者が提供することを可能にする。例えば、継手が流体回路の中へ設置された後でさえも、継手は、１つ以上のセンサユニットを継手に取り付けることによってスマートにされることができ、継ぎ手は、１つ以上のセンサユニットを除去されることができ、異なるセンサユニットを追加または除去されることができる。取り付け可能または設置可能な部品内の感知機能の使用は、現場への最終継手構成の先送りを容易にし、それは、エンドユーザが「スマート」および通常の継手の両方を備蓄する必要がないので、より効率的な在庫管理を可能にするであろう。代替として、または加えて、感知機能は、継手本体に組み込まれ得るか、またはそれと統合され得る。
【００３２】
センサユニットは、多種多様な形態および機能を成し得る。各センサユニットは、センサの一部が継手を通過するシステム流体にさらされることを意味する湿潤センサ、またはシステム流体にさらされていない非湿潤センサ、もしくはそれらの組み合わせを含み得る。センサユニットが、例えば、機械的取り付け式接続部の性質または特性についての情報もしくはデータを感知、検出、測定、監視、または別様に収集し、収集されたデータに対応する状態を評価、表示、および／または報告するように構成される電子機器（例えば、プロセッサ）にそのようなデータを通信するために使用され得る。本願の例示的実施形態は、引き寄せおよび／または導管が引き寄せられた継手内で底に達することに対応する軸方向歪みの測定に関するが、本願によって考慮されるセンサユニットは、加えて、または代替として、いくつか例を挙げると、例えば、一般的漏出、応力の変化、振動、温度、もしくはシステム圧力を含む継手の他の性質または特性に関する状態を検出もしくは測定し得る。例えば、湿潤センサまたはセンサのパッケージは、加えて、もしくは代替として、例えば、いくつか例を挙げると、圧力、温度、ガルバニック効果、流体密度、屈折率、粘度、光学吸収率、誘電性質、流量、伝導度、ｐＨ、濁度、熱伝導度、湿度、気体もしくは液体特有の性質等のうちの１つ以上のものを示す状態を感知し得る。別の実施例として、非湿潤センサまたはセンサのパッケージは、加えて、もしくは代替として、例えば、圧力、温度、密閉完全性、漏出、漏出速度、応力および応力プロファイル、振動、音波等のうちの１つ以上のものを示す状態を感知し得る。
【００３３】
センサユニットは、電磁、音響磁気、磁気共鳴、アンテナを含む誘導結合、赤外線、渦電流、超音波、および圧電信号伝送を含むが、それらに限定されない、多くの異なる方法で動作し得る。センサユニットまたはセンサパッケージは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、２Ｇ、３Ｇ、ＲＦＩＤ、音響、赤外線、および光学信号通信を含むが、それらに限定されない、有線または無線様式で（例えば、回路もしくはアンテナとの接続によって）後者と通信し得る。
【００３４】
種々の感知機能に使用され得る現在市販されている多種多様なセンサがある。疑いなく、より多くのセンサ、特に、より優れた機能性、有意に小さい設置面積、代替的設置および統合能力、ならびに通信機能性を有するであろうセンサが、今後数年中に開発されて商品化されるであろう。本発明は、本明細書に説明されるような継手において、現在公知である、または後に開発される、そのようなセンサの使用を考慮し、促進する。
【００３５】
市販のセンサの例は、以下を含むが、それらに限定されない。
・Ｅｎｄｅｖｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な超小型絶対圧力センサモデル３２３９４。これは、伝導性エポキシを用いて基板または表面搭載されることができる、シリコンＭＥＭＳデバイスである。
・別の圧力センサまたは変換器は、ＰＣＢ  Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なモデル１０５ＣＸＸシリーズである。これらのセンサは、非常に小型のパッケージ内にある、または特定の用途のために必要に応じて再パッケージ化され、圧電技術を用いて動作し得る。
・Ｓｅｎｓｉｒｉｏｎ  ＡＧから入手可能なモデルＳＬＧ  １４３０およびＡＳＬ  １４３０等の液体流量計
・Ｔｒｏｎｉｃｓ  ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓ  ＳＡから入手可能な小型地震変換器、運動変換器、および角速度センサ
・Ｓｉｇｎａｌ  Ｑｕｅｓｔ，Ｉｎｃ．から入手可能な傾転および振動センサ、角度センサ、ＭＥＭＳ傾斜計、ＭＥＭＳ振動センサ、およびＭＥＭＳ加速度計：それぞれ、モデルＳＱ−ＳＥＮＳ−ＸＸＸＸ、ＳＱ−ＳＩＸＸ、ＳＱ−ＰＴＳ、ＳＱ−ＳＶＳ、およびＳＱ−ＸＬＤ
・Ｏｃｅａｎａ  Ｓｅｎｓｏｒ（Ｖｉｒｇｉｎｉａ  Ｂｅａｃｈ，ＶＡ）から入手可能な温度感知能力を有する圧電加速度計モデルＴＲ１ＢＸＮ
・ＳＴ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能な熱センサモデルＬＭおよびＳＴＸＸＸ（多数の変形例）
・Ｓｅｍｉｔｅｃ  ＵＳＡ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なサーミスタ、ＩＲ温度センサ、ガス管拘束装置、およびバリスタ
・ＭｉｃｒｏＳｔｒａｉｎ  Ｉｎｃ．から入手可能な線形変位センサモデルＭ、ＭＧ、Ｓ、ＳＧ、およびＮＣ型ＤＶＲＴ
・ＣＯＭＵＳ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能な近接スイッチ。
【００３６】
上記は、本発明とともに使用され得る、利用可能な小型センサのいくつかの例にすぎない。本発明は、そのようなセンサ技術を促進し、継手および機械的取り付け式接続部に組み込まれることを可能にする。追加の製品情報について、製造業者のウェブページが参照され得る。基本的製品パンフレットが、具体的パッケージ化概念を図示し得るが、センサは、本明細書の種々の発明の１つ以上のものによると、再パッケージ化され得るか、または代替として、継手構成要素もしくは部材と統合され得るかのいずれかであり得る。
【００３７】
種々の機能を果たすように種々のセンサを具備する「スマート」継手の例示的実施形態は、その開示全体が参照することによって本明細書に完全に組み込まれる、両方ともＣＯＮＤＵＩＴ  ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＦＵＮＣＴＩＯＮと題された、共同所有された米国特許第８，４３９，４０４号（「第’４０４号特許」）および共同所有された米国特許出願第２０１３／０２７０８１４号（「第’８１４号出願」）に開示されている。
【００３８】
図４は、継手に関連付けられるセンサユニット１５０を含む、図１の（したがって、類似参照番号を使用する）継手アセンブリと一致し得る（但し、その必要はない）継手アセンブリ１００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。示されるように、センサユニット１５０は、継手の引き寄せ中の少なくとも第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のために、継手本体ネック部１５４の外面上の少なくとも第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２に取り付けられ、それを覆って固定され、または別様にその上に配置され得、相対的軸方向移動は、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。本明細書に説明され、図４に示されるように、基準場所Ｒ１、Ｒ２は、取り付けられたセンサユニット１５０の場所感知特徴と一致する、連続継手本体表面上の区別できない（例えば、マークされていない）場所であり得る。他の実施形態では、以下でさらに詳細に説明されるように、基準場所Ｒ１、Ｒ２は、これらの特徴の相対的軸方向移動のセンサ検出を促進する、可視、触覚、および／または物質的に判別可能な印（例えば、異なる電気または他の性質等を有する、マーキング、切り欠き、添着要素）に対応し得る。
【００３９】
センサユニット１５０は、例示的実施形態では、継手本体ネック部の外面上の種々の場所に取り付けられ得るが、センサユニットは、上で議論される有限要素解析における集中した軸方向歪みの場所と一致して、継手本体１１２のねじ山付き端１１８に近接し、かつ継手本体の外側肩部１１５の遠位に位置付けられる。１つのそのような例では、センサユニットは、後または基礎ねじ山から総ネック部長の１／４〜１／３内に位置付けられ得る。
【００４０】
さらに、センサユニットは、継手材料の軸方向変位のみを測定するように向けられ得るが、センサユニットは、加えて、または代替として、例えば、軸方向もしくは縦方向向きからある角度で位置付けられることによって、継手の材料変位の側方成分を測定するように向けられ得る。一例では、センサユニットは、例えば、純軸方向（「引っ張り」）歪みおよび純側方または円周方向（「フープ」）歪み、ならびに軸方向向きと側方向きとの間の角度における向きを含む、複数の方向への材料変位または歪みを測定するように構成される複合歪みセンサを含む。これらの他の歪み測定は、軸方向歪み測定に加えて、またはその代わりに、（以下でさらに詳細に説明されるような）センサユニットと通信する制御および監視デバイスが、通常のシステム状態と対応する測定された歪み性質を除外すること、もしくは流体系の他の性質（例えば、システム圧力、振動、漏出等）を監視することを可能にし得る。他の実施形態では、センサユニットまたはセンサパッケージは、異なるタイプおよび／もしくは向きの複数のセンサを含み得る。１つの例示的実施形態では、軸方向における歪みを測定するように向けられる第１の歪みセンサが、（例えば、測定可能な圧縮円周方向またはフープ歪みが、測定可能な引っ張り歪みを伴う）歪み測定を増幅するために（例えば、検出を向上させるために）、円周方向または側方方向における歪みを測定するように向けられる第２の歪みセンサと組み合わせて提供される。別の例示的実施形態では、軸方向における歪みを測定するように向けられる第１の歪みセンサが、温度変動または熱膨張に起因する変動に対する測定の調節を提供するために、円周方向または側方方向における歪みを測定するように向けられる第２の歪みセンサと組み合わせて提供される。
【００４１】
なおもさらに、センサユニットは、継手上の２つの個別の基準場所Ｒ１、Ｒ２の変位を測定するように構成され得るが、センサユニットは、センサユニットが取り付けられる継手の領域上の多数の基準場所の相対的変位を測定するために、例えば、継手領域にわたる（例えば、継手本体ネック部の遠位部分にわたる）歪みプロファイルを測定するように構成され得る。一例では、センサユニットは、センサユニットが固定される長さにわたる歪みプロファイルを測定するように、継手構成要素の長さに沿って固定される（例えば、セメントで固定され、留められ、または別様に取り付けられる）。
【００４２】
センサユニット１５０は、種々の形態を成し得る。例示的実施形態では、センサユニットは、センサユニットが取り付けられる継手本体ネック部の一部における軸方向歪みを測定するように向けられる１つ以上の歪みセンサを含む。一例として、抵抗歪みセンサは、グリッド上の圧縮または引っ張り歪みに応答して、それにわたり電気抵抗が変化する金属ワイヤグリッドを含む。別の実施例として、容量歪みセンサは、板の間に配置されるダイヤフラムの歪み移動に応答して、それにわたり静電容量が変化する平行板を含む。さらに別の実施例として、誘導歪みセンサは、コイルの間のダイヤフラムの歪み移動とともに、その間で誘導電流が変化する２つのコイルを含む。なおも別の実施例として、ピエゾ抵抗歪みセンサは、圧縮または引っ張り歪みとともに電気抵抗が変化する半導体もしくは結晶構造を含む。別の実施例として、圧電歪みセンサは、圧縮または引っ張り歪みとともに電圧が変化する半導体もしくは結晶構造を含む。別の実施例として、磁気抵抗歪みセンサは、隣接する強磁性板の歪み移動とともに磁束が変化する帯電強磁性コアを含む。なおも別の実施例として、電位差歪みセンサは、接触導体の歪み移動とともに電気抵抗が変化する電位差計を含む。さらに別の実施例として、共振歪みセンサは、要素の圧縮または引っ張り歪みとともに音響共振周波数が変化する振動要素を含む。別の実施例として、光学歪みセンサは、要素の圧縮または引っ張り歪みとともに反射波長が変化する照射された要素を含む。別の実施例として、電磁歪みセンサは、例えば、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）、ホール効果センサ、または渦電流導体を含み得る。
【００４３】
センサユニット１５０は、絶縁体および感知要素の適用のために表面上に直接３Ｄ印刷を提供する、直接書込または付加製造プロセスを含む、例えば、接着剤、積層、または焼成ガラスもしくはセラミックを含む、種々の配列を使用して継手本体ネック部の外面に取り付けられ得る。
【００４４】
１つの例示的実施形態では、図４Ａで概略的に示されるように、センサユニットは、歪みゲージ上の引っ張りまたは圧縮歪みに応答して変動する電気抵抗を有するように構成される上で説明されるような軸方向に延びている抵抗歪みゲージ１５１ａと接続されるＲＦＩＤタグ１５０ａを含む。アンテナ１９１ａは、遠隔ＲＦＩＤ読み取り機（図示せず）から電磁高周波（ＲＦ）信号を受信する。アンテナ１９１ａと接続される整流器１９２ａは、発振器１９３ａ、メモリ１９７ａ、変調器１９８ａ、ブリッジ調整回路１９５ａ、およびコントローラ１９４ａに給電するために、ＲＦ信号をＤＣ電圧に変換する。コントローラ１９４ａは、ブリッジ調整回路１９５ａを通して歪みゲージ１５１ａに接続され、電気信号を歪みゲージに供給し、歪みゲージ１５１ａの歪みの影響を受けた可変抵抗に基づいて可変応答信号を受信する。ブリッジ調整回路１９５ａは、歪みゲージに送達するための励起電圧を調整し、かつ歪みゲージから受信される出力電圧を増幅し、シフトさせるように構成される。コントローラ１９４ａはさらに、調整された出力電圧を、電圧振幅を示すデジタル信号に変換するためのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１９６ａを含む。生成された出力データ信号は、ＲＦＩＤ伝送を介した後のアクセスのために、メモリ１９７ａに書き込まれ得る。コントローラ１９４ａは、ＲＦＩＤ読み取り機に伝送するために、発振器によって制御される周波数において変調された後方散乱信号を生成するために、事前に記憶されたＲＦＩＤチップ識別データとともに、記憶された出力データの変調のための変調器１９８ａと接続される。
【００４５】
別の例示的実施形態では、図４Ｂの概略図に示されるように、センサユニットは、軸方向に延びている歪みゲージ１５１ｂ（静電容量変動歪みゲージ）と接続されるＲＦＩＤタグ１５０ｂを含む。アンテナ１９１ｂは、遠隔ＲＦＩＤ読み取り機（図示せず）から電磁高周波（ＲＦ）信号を受信する。アンテナ１９１ｂと接続される整流器１９２ｂは、ＲＦ信号をＤＣ電圧に変換し、発振器１９３ｂおよびコントローラ１９４ｂに給電する。歪みゲージ１５１ｂは、歪みゲージによって経験される引っ張りまたは圧縮歪みに応答して発振器周波数を調整する発振器１９３ｂ（例えば、共振器ベースの発振器）と接続される。変調器１９８ｂは、調整された周波数においてアンテナ１９１ｂによって伝送するために、コントローラ１９４ｂによって生成される識別データ信号を変調する。変調された出力信号の結果として生じる周波数は、ＲＦＩＤタグの変調周波数のＲＦＩＤ読み取り機測定によって、測定された歪み状態の指示をＲＦＩＤ読み取り機に提供する。変調された出力信号周波数を使用して、歪み状態をＲＦＩＤ読み取り機に識別することによって、歪み状態は、上で説明される信号調整およびアナログ／デジタル変換ステップを伴わずに測定され、識別され得、それによって、これらの機能のためのＲＦＩＤタグセンサユニットの電力使用量を削減する。この電力削減は、ＲＦＩＤタグの増加した「読み出し範囲」、低減したサイズ要件、または補足電源（例えば、バッテリ）の排除を可能にし得る。受動ＲＦＩＤタグトランスポンダにおいて発振器周波数を変動させるセンサを利用する、感知配列の例は、その開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ２０１５／１０１６９５号で説明されている。
【００４６】
本願の別の発明の側面によると、軸方向歪み測定センサが、例えば、継手本体の最外表面への衝突によって引き起こされる損傷からセンサを保護するように、継手本体ネック部の外面内の陥凹の中に配置され得る。有限要素解析を通して、本出願者らは、円周方向切り欠きが、ねじ山付き端部に近接して継手本体ネック部の外面内に提供された場合、継手が底に達した導管端上で引き寄せられると、軸方向引っ張り歪み集中が切り欠きの内面に位置し、継手が底に達していない導管端上で引き寄せられると、軸方向圧縮歪み集中が切り欠きの内面に位置することを見出している。切り欠きまたは他のそのような陥凹は、例えば、レーザ彫刻、ワイヤＥＤＭ、化学エッチング、もしくは他の好適な手段を含む、種々の技法を使用して、継手本体のネック部に形成され得る。
【００４７】
図５、５Ａ、６、および６Ａは、１／４インチの０．０６５インチ壁管端上に設置された、ねじ山付き端に近接してネック部の中に配置された、深さ０．０１インチ、幅０．０１インチの円周方向切り欠きを伴う、継手本体を有する例示的管継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。図５および５Ａでは、管端は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達している。示されるように、継手本体における引っ張り歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の部分Ｓａに集中しており、カウンタボアに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。図６および６Ａでは、管端は、継手本体導管ソケット内で底に達していない。示されるように、軸方向圧縮歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の外側部分Ｓｂで明白であり、前フェルールのノーズに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。
【００４８】
図７、７Ａ、８、および８Ａは、１／４インチの０．０６５インチ壁管端上に設置された、ねじ山付き端に近接してネック部の中に配置された、深さ０．０１インチ、幅０．０２インチの円周方向切り欠きを伴う、継手本体を有する例示的管継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。図７および７Ａでは、管端は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達している。示されるように、継手本体における引っ張り歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の部分Ｓａに集中しており、カウンタボアに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。図８および８Ａでは、管端は、継手本体導管ソケット内で底に達していない。示されるように、軸方向圧縮歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の外側部分Ｓｂで明白であり、前フェルールのノーズに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。示されるように、図７−８Ａの継手アセンブリ上の軸方向引っ張りおよび圧縮歪みは、切り欠き底部上のネック部のより大きい切り欠き幅または長にわたって集中している歪みに起因して、図５−６Ａの継手アセンブリ上の対応する歪みほど顕著ではない。
【００４９】
図９、９Ａ、１０、および１０Ａは、１／４インチの０．０３５インチ壁管端上に設置された、ねじ山付き端に近接してネック部の中に配置された、深さ０．０１インチ、幅０．０１インチの円周方向切り欠きを伴う、継手本体を有する例示的管継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。図９および９Ａでは、管端は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達している。示されるように、継手本体における引っ張り歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の部分Ｓａに集中しており、カウンタボアに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。図１０および１０Ａでは、管端は、継手本体導管ソケット内で底に達していない。示されるように、軸方向圧縮歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の外側部分Ｓｂで明白であり、前フェルールのノーズに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。示されるように、図９−１０Ａの継手アセンブリ上の軸方向引っ張りおよび圧縮歪みは、図５−６Ａの継手アセンブリ上の対応する歪みほど顕著ではない。これは、より薄い壁の管が、管端が引き寄せ中に底に達しているとき、導管ソケット上にそれほど圧縮荷重を印加せず、したがって、本体ネック部上でそれほど引っ張り荷重を誘発せず、底に達していない管端の場合、より薄い壁の管が、引き寄せ中に前フェルールの前方楔作用に大きな半径方向反応で抵抗せず、したがって、本体ネック部の殆ど広がりまたは圧縮曲げを与えないことに起因し得る。
【００５０】
図１１、１１Ａ、１２、および１２Ａは、１／４インチの０．０３５インチ壁管端上に設置された、ねじ山付き端に近接してネック部の中に配置された、深さ０．０１インチ、幅０．０２インチの円周方向切り欠きを伴う、継手本体を有する例示的管継手の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを図示する。図１１および１１Ａでは、管端は、継手本体導管ソケットのカウンタボアに対して底に達している。示されるように、継手本体における引っ張り歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の部分Ｓａに集中しており、カウンタボアに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。図１２および１２Ａでは、管端は、継手本体導管ソケット内で底に達していない。示されるように、軸方向圧縮歪みが、円周方向切り欠きの周囲の継手本体ネック部の外側部分Ｓｂで明白であり、前フェルールのノーズに隣接する導管ソケットの内壁まで延びている。示されるように、図１１−１２Ａの継手アセンブリ上の軸方向引っ張りおよび圧縮歪みは、上で説明されるように、より幅の広い切り欠きおよびより薄い壁の管の複合効果に起因して、図５−６Ａの継手アセンブリ上の対応する歪みほど顕著ではない。
【００５１】
図１３および１３Ａは、継手に関連付けられるセンサユニット２５０を含む、図１の（したがって、類似参照番号を使用する）継手アセンブリと一致し得る（但し、その必要はない）継手アセンブリ２００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。示されるように、センサユニット２５０は、継手の引き寄せ中の少なくとも第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のために、継手本体ネック部２５４の陥凹状部分２５５内の少なくとも第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２上に配置される、継手本体ネック部２５４内の陥凹状部分２５５内に埋め込まれ、または別様に取り付けられ得、相対的軸方向移動は、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。陥凹状部分は、ボア、切り欠き、溝、平坦化部分、または他のそのような陥凹を含み得、個別の円周方向場所に、もしくはネック部の全周の周囲に延びて配置され得る。陥凹状部分２５５は、例示的実施形態では、継手本体ネック部の外面上の種々の軸方向場所に配置され得るが、（受け取られたセンサユニットを伴う）陥凹は、上で議論される有限要素解析における集中した軸方向歪みの場所と一致して、継手本体２１２のねじ山付き端２１８に近接し、かつ外側肩部２１５の遠位に位置付けられる。さらに、陥凹状部分２５５は、他の実施形態では、示されるように、（例えば、外部衝撃からセンサユニットを少なくとも部分的に保護するように）センサユニット２５０を完全に受け取るために十分な深度を提供され得るが、センサユニットの少なくとも一部は、陥凹状部分の外向きに延びている。
【００５２】
センサユニット２５０は、種々の形態を成し得る。例示的実施形態では、センサユニットは、例えば、上でさらに詳細に説明される歪みセンサのうちの１つ以上のもの等の歪みセンサを含む。センサユニット２５０は、絶縁体および感知要素の適用のために表面上に直接３Ｄ印刷を提供する、直接書込または付加製造プロセスを含む、例えば、接着剤、積層、または焼成ガラスもしくはセラミックを含む、種々の配列を使用して、陥凹状部分２５５の内面に取り付けられ得る。
【００５３】
本願の別の発明の側面によると、本出願者らは、継手本体ネック部内の円周方向切り欠きの対向する壁および外縁の継手引き寄せ中の相対的軸方向変位が、継手本体ネック部の縦表面上（例えば、外面上または陥凹状部分の内面上）の基準場所の引き寄せ中の相対的軸方向変位と比較して、拡大されることを見出している。軸方向変位のこの拡大は、導管底に達した状態または導管底に達していない状態のいずれかで、継手引き寄せに対応する軸方向歪みの検出を促進し得る。
【００５４】
図１４は、図５−６Ａ、７−８Ａ、および９−１０Ａに図示される継手の対向する０．０１インチおよび０．０２インチ切り欠き縁の引き寄せ中のＦＥＡ予測軸方向変位を実証する、チャートである。示されるように、０．０１インチ切り欠き付き継手の引き寄せは、底に達した０．０６５インチ壁管端上に設置されたとき、４５００微小歪みの引っ張り歪み、底に達していない０．０６５インチ壁管端上に設置されたとき、２２００微小歪みの圧縮歪みを生成した。０．０１インチ切り欠き付き継手の引き寄せは、底に達した０．０３５インチ壁管端上に設置されたとき、３１００微小歪みの引っ張り歪み、底に達していない０．０３５インチ壁管端上に設置されたとき、１７００微小歪みの圧縮歪みを生成した。０．０２インチ切り欠き付き継手の引き寄せは、底に達した０．０６５インチ壁管端上に設置されたとき、２６００微小歪みの引っ張り歪み、底に達していない０．０６５インチ壁管端上に設置されたとき、１２５０微小歪みの圧縮歪みを生成した。０．０２インチ切り欠き付き継手の引き寄せは、底に達した０．０３５インチ壁管端上に設置されたとき、１８５０微小歪みの引っ張り歪み、底に達していない０．０３５インチ壁管端上に設置されたとき、９００微小歪みの圧縮歪みを生成した。
【００５５】
したがって、本願の別の実施形態では、軸方向歪み測定センサが、例えば、継手本体ネック部における軸方向歪みに関する拡大または増幅データを取得するために、継手本体ネック部内の陥凹状部分の第１および第２の対向する壁の相対的軸方向変位を測定するように位置付けられ得る。
【００５６】
１つのそのような実施形態では、センサユニットは、継手本体ネック部上の第１および第２の基準場所のためのセンサ検出可能印として機能する、対向する陥凹壁の相対的軸方向変位を測定するように、継手本体ネック部の陥凹状部分内に埋め込まれ得るか、または別様に取り付けられ得る。図１５および１５Ａは、継手に関連付けられるセンサユニット３５０を含む、図１の（したがって、類似参照番号を使用する）継手アセンブリと一致し得る（但し、その必要はない）継手アセンブリ３００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。示されるように、センサユニット３５０は、継手の引き寄せ中の第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のための、陥凹状部分の第１および第２の対向する壁３５６、３５７によって画定される第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２との係合または他のそのような相互作用のために、継手本体ネック部３５４内の陥凹状部分３５５内に埋め込まれ、または別様に取り付けられ得、相対的軸方向移動は、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。陥凹状部分は、ボア、切り欠き、溝、または他のそのような陥凹を含み得、個別の円周方向場所に、もしくはネック部の全周の周囲に延びて配置され得る。陥凹状部分３５５は、例示的実施形態では、継手本体ネック部の外面上の種々の軸方向場所に配置され得るが、（受け取られたセンサユニットを伴う）陥凹は、上で議論される有限要素解析における集中した軸方向歪みの場所と一致して、継手本体３１２のねじ山付き端３１８に近接し、かつ継手本体の外側肩部３１５の遠位に位置付けられる。
【００５７】
センサユニット３５０は、種々の形態を成し得る。例示的実施形態では、センサユニット３５０は、歪みセンサ（例えば、上でさらに詳細に説明される例示的歪みセンサのうちの１つ以上のもの）を含む。１つのそのような実施例では、歪みセンサが第１および第２の陥凹壁の相対的軸方向変位を測定するように、歪みセンサは、第１の陥凹壁３５６に接続される第１の部分と、第２の陥凹壁３５７に接続される第２の部分とを含む。
【００５８】
別の実施形態では、センサの第１および第２の部分のうちの一方は、第１および第２の陥凹壁３５６、３５７のうちの対応する一方に取り付けられ得、センサの第１および第２の部分のうちの他方は、第１および第２の陥凹壁３５６、３５７のうちの他方と緩く、または添着せずに接触し得る。継手ネック部における引っ張り歪みが、陥凹壁３５６、３５７を互いから離れて拡張させるとき、センサの緩く接触した部分は、対応する陥凹壁から分離し、センサに引っ張り歪みを示す信号を生成させ得る。例えば、センサの緩く接触した部分は、電気機械スイッチ、または上で説明される歪みセンサのうちの１つ以上のものを含み得る。
【００５９】
センサユニット３５０は、陥凹内に直接３Ｄ印刷を提供する、直接書込または付加製造プロセスを含む、例えば、接着剤、積層、または焼成ガラスもしくはセラミックを含む、種々の配列を使用して、または樹脂注封に埋め込むこと、粉末金属焼結、もしくは陥凹部分内に材料をろう着することによって、陥凹状部分３５５の内面に取り付けられ得る。
【００６０】
別の例示的実施形態では、センサユニットは、継手本体ネック部上の第１および第２の基準場所のためのセンサ検出可能印として機能する、対向する陥凹壁の外縁の相対的軸方向変位を測定するために、継手本体ネック部の陥凹状部分をまたぐように、継手本体ネック部の外面に取り付けられ得る。図１６および１６Ａは、継手に関連付けられるセンサユニット４５０を含む、図１の（したがって、類似参照番号を使用する）継手アセンブリと一致し得る（但し、その必要はない）継手アセンブリ４００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。示されるように、センサユニット４５０は、継手の引き寄せ中の第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のための、陥凹状部分の第１および第２の対向する壁４５６、４５７の第１および第２の縁部分４５６’、４５７’によって画定される第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２との接続または他のそのような相互作用のために、継手本体ネック部４５４内の陥凹状部分４５５内をまたぐように、継手本体ネック部４５４に接着され、または別様に取り付けられ得、相対的軸方向移動は、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。陥凹状部分は、ボア、切り欠き、溝、または他のそのような陥凹を含み得、個別の円周方向場所に、もしくはネック部の全周の周囲に延びて配置され得る。陥凹状部分４５５は、例示的実施形態では、継手本体ネック部の外面上の種々の軸方向場所に配置され得るが、（受け取られたセンサユニットを伴う）陥凹は、上で議論される有限要素解析における集中した軸方向歪みの場所と一致して、継手本体４１２のねじ山付き端４１８に近接し、かつ継手本体の外側肩部４１５の遠位に位置付けられる。
【００６１】
センサユニット４５０は、種々の形態を成し得る。例示的実施形態では、センサユニット４５０は、歪みセンサ（例えば、上でさらに詳細に説明される例示的歪みセンサのうちの１つ以上のもの）を含む。１つのそのような実施例では、歪みセンサが第１および第２の陥凹壁の相対的軸方向変位を測定するように、センサユニット４５０は、第１の陥凹壁縁部分４５６’に接続される第１の部分と、第２の陥凹壁縁部分４５７’に接続される第２の部分とを有する歪みセンサを含む。
【００６２】
センサユニット４５０は、陥凹内に直接３Ｄ印刷を提供する、直接書込または付加製造プロセスを含む、例えば、接着剤、積層、または焼成ガラスもしくはセラミックを含む、種々の配列を使用して、または樹脂注封に埋め込むこと、粉末金属焼結、もしくは陥凹部分内に材料をろう着することによって、第１および第２の陥凹壁縁部分４５６’、４５７’に取り付けられ得る。
【００６３】
他の実施形態では、他のタイプのセンサ検出可能印が、歪み変位の測定のために継手構成要素上に基準場所を提供するように、継手構成要素上に（例えば、継手本体ネック部上に）提供され得る。例えば、（上で説明されるような切り欠きおよび他の陥凹に加えて、またはその代わりに）他のタイプの継手表面不連続点が、センサ検出可能基準場所を生成し得る。実施例は、センサユニットが取り付けられ得る、一体的な、または取り付けられた突起、隆起、もしくは刻み突き表面を含む。一例では、隆起または突起は、当技術分野で公知であるように、付加製造によって継手構成要素の外面に追加され得る。別の実施例では、継手本体のねじ山付き端部の基礎ねじ山のうちの１つ以上のものが、センサ検出可能表面不連続点を提供し得る。図１５および１５Ａのセンサユニット３５０と同様に、センサユニットは、例えば、表面不連続点によって画定される第１および第２の基準場所との係合または他の相互作用のために、表面不連続点間の継手構成要素に取り付けられ得る。別の実施例として、図１６および１６Ａのセンサユニット４５０と同様に、センサユニットは、表面不連続点間の空間にわたり跨架し、表面不連続点によって画定される第１および第２の基準場所とのセンサ接続または他のそのような相互作用を提供するように、継手構成要素上の突出表面不連続点（例えば、リブまたは突起）に接着され得るか、または別様に取り付けられ得る。
【００６４】
別の実施例として、継手構成要素ネック部上の可視マーキングの歪み変位は、光学センサによって光学的に検出および測定され得る。可視マーキングの例は、印刷、彫刻、エンボス加工、接着、および機械加工マーキングを含み得る。センサユニットは、継手構成要素上の基準場所を画定する、１つ以上のそのような検出可能マーキングを覆って、継手構成要素に固定され得る。
【００６５】
なおも別の実施例として、継手構成要素に取り付けられた物質的に判別可能な要素の（すなわち、継手構成要素と異なる材料の）歪み変位は、適切なセンサによって検出および測定され得る。例えば、継手構成要素に取り付けられた磁気要素の歪み変位が、磁気センサによって検出され得る。他の判別可能な材料は、例えば、磁気、磁化可能、または伝導性材料を含み得る。センサユニットは、継手構成要素上の基準場所を画定する１つ以上のそのような物質的に判別可能な要素を覆って、継手構成要素に固定され得る。
【００６６】
別の例示的実施形態では、センサユニットは、継手本体の導管ソケットの内面上の軸方向歪みを測定するように、継手本体ネック部の内部湿潤表面に取り付けられ得る。図１７および１７Ａは、継手に関連付けられるセンサユニット５５０を含む、図１の（したがって、類似参照番号を使用する）継手アセンブリと一致し得る（但し、その必要はない）継手アセンブリ５００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。示されるように、センサユニット５５０は、継手の引き寄せ中の第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のために、第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２上で、継手本体ネック部５５４内の陥凹状部分５５５内で導管ソケット表面に接着され、または別様に取り付けられ得、相対的軸方向移動は、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。センサユニット５５０は、例示的実施形態では、導管ソケットの内面上の種々の軸方向場所に配置され得るが、（受け取られたセンサユニット５５０を伴う）陥凹５５５は、上で議論される管の底に達した継手の有限要素解析における集中した引っ張り歪みの場所と一致して、カウンタボアに近接して位置付けられ得、継手本体５１２のねじ山付き端部５１８、または隣接するネック部５５４と軸方向に整列させられ得る。ＦＥＡ試験継手本体の外側半径方向部分と異なり、例示的実施形態の内側半径方向部分は、引き寄せられた底に達していない継手と指で締めた継手との間の軸方向歪みの明確な差を呈さなかった。しかしながら、他の継手実施形態は、例えば、引き寄せられた底に達していない継手本体の内部ネック部における測定可能な圧縮歪みを含む、他の場所およびパターンにおける歪み集中を呈し得る。
【００６７】
センサユニット５５０は、種々の形態を成し得る。例示的実施形態では、センサユニット５５０は、歪みセンサ（例えば、上でさらに詳細に説明される例示的歪みセンサのうちの１つ以上のもの）を含む。１つのそのような実施例では、歪みゲージが第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向変位を測定するように、センサユニット５５０は、第１の基準場所Ｒ１に接続される第１の部分と、第２の基準場所Ｒ２に接続される第２の部分とを有する歪みゲージを含む。
【００６８】
センサユニット５５０は、陥凹内に直接３Ｄ印刷を提供する、直接書込または付加製造プロセスを含む、例えば、接着剤、積層、または焼成ガラスもしくはセラミックを含む、種々の配列を使用して、または樹脂注封に埋め込むこと、粉末金属焼結、もしくは陥凹部分内に材料をろう着することによって、導管ソケットの内面に取り付けられ得る。
【００６９】
本願の別の側面によると、図４、１３、１５、１６、および１７の継手アセンブリ１００、２００、３００、４００、５００は、センサによって収集または取得されるデータならびに情報を利用するように構成される、制御および監視システム、回路、または電子機器１８０、２８０、３８０、４８０、５８０を提供され得る。回路は、取得された情報を記憶するようにメモリデバイスを含み得、継手アセンブリの１つ以上の状態を識別するように情報を分析するために、ソフトウェアもしくはハードウェアを利用し得る。問題のある、または別様に注目すべき状態（例えば、不適切な組立、漏出、材料疲労、過剰な圧力、温度、または振動）が検出される場合、システムは、例えば、回路のローカルにあるインターフェース（例えば、音、光、またはディスプレイ）を通して、システムの設置業者、ユーザ、もしくは検査官に、または、例えば、無線を通して、もしくは有線接続によって、外部デバイス（例えば、コンピュータまたはスマートフォン）に警告を通信するように構成され得る。
【００７０】
電子機器１８０、２８０、３８０、４８０、５８０は、直接または間接有線および無線接続を含む、多くの異なる方法で、センサユニット１５０、２５０、３５０、４５０、５５０に動作可能に接続され得る。無線接続は、アンテナ（例えば、ＲＦＩＤチップ）による等の電磁結合、または光学結合、音響等を含み得る。センサ精度に応じて、感知は、システム動作条件下（例えば、圧力、温度、振動、または流体湿潤状態にさらされる）およびシャットダウン状態の両方で行われ得る。接続は、例えば、システム較正のため、かつ経時的にシステム状態を比較するために、周期的にセンサユニットと電子機器との間の通信を自動的に開始するように構成され得る。接続は、加えて、または代替として、例えば、初期設置時、再組立後、システム保守中、もしくは流体系内の問題の観察時、継手アセンブリの状態をチェックするために、ユーザによって選択的にアクティブ化され得る。例示的実施形態では、回路は、例えば、容認可能な歪み、振動、および熱膨張または収縮を含む、通常の設置ならびに／もしくは流体系状態に対応する測定されたシステム性質を「除外」するように構成され得る。一例では、継手の一部（例えば、継手本体ネック部）のセンサ測定（例えば、歪み測定）は、同様の条件下の継手の典型的もしくは適切な設置、補修、および／またはリメイクに対応する１つ以上の予期される状態曲線もしくはシグネチャと比較するために、継手の設置、補修、および／またはリメイクに対応する状態曲線もしくはシグネチャを生成するように使用され得る。この比較は、典型的継手状態に対応する状態の除外を可能にし得る。例えば、以下でさらに詳細に説明されるように、引き寄せ時の継手構成要素との継手のストローク抵抗部分（例えば、相互係合フェルール表面、フェルールの間に組み立てられた構成要素、継手本体表面、継手ナット表面、もしくは継手本体および／または継手ナットと組み立てられた別個の構成要素）の係合に対応する本体ネック部歪みは、設置された継手内の導管の底に達したまたは底に達していない状態をより良好に決定するために、除外され得る。
【００７１】
電子機器で使用される具体的回路は、使用されているセンサのタイプに基づいて選択および設計されるであろう。例えば、非湿潤センサは、（例えば、歪みゲージが取り付けられる継手の場所で）継手における歪み状態に応答して、抵抗、静電容量、インピーダンス、伝導度、または他の検出可能な特性もしくは状態の変化を示す歪みゲージを含み得る。電流または電圧もしくは他のエネルギーが、（例えば、外部接続電子機器パッケージから、有線接続または無線接続を横切って、センサユニットのバッテリまたは他の内蔵電源から、もしくはエネルギー回収回路から）歪みゲージに供給され得、着目歪みゲージ状態を検出するためのゲージ改変帰還信号が歪みゲージから受信される。同様に、電子機器は、加えて、または代替として、温度もしくは圧力センサ状態を照会または検出し得るか、または電子機器は、センサユニットによって生成される着目情報もしくはデータを符号化するか、またはそれらを含むセンサから伝送される信号を受信し得る。これらは、本明細書の本発明を実行するために使用され得る広く多種多様なセンサおよび電子機器のごくわずかな例にすぎない。
【００７２】
本願の別の発明の側面によると、軸方向歪み測定センサは、継手アセンブリの１つ以上の追加の性質もしくは特性に対応するデータを生成、収集、および／または通信するセンサユニットまたは１つ以上のセンサデバイスのパッケージの一部であり得る。センサ「パッケージ」は、感知システムとして（継手と一体である、もしくは継手から遠隔にある）単一のデバイスと通信する継手との取り付けのための単一内蔵デバイス、または、継手の上もしくは中に配置される複数の別個のセンサを備え得る。追加の性質または特性は、継手本体で経験される軸方向歪みに関連し得るが、その必要はない。例えば、上で議論されるように、軸方向歪みセンサは、少なくとも３つの異なる継手アセンブリ状態、すなわち、（１）引き寄せられていない継手、（２）底に達した管端上で引き寄せられている継手、および（３）底に達していない管端上で引き寄せられている継手を識別するために使用されることができる。加えて、軸方向歪み測定の精度のレベルに応じて、軸方向歪みセンサは、加えて、測定された増分引っ張りまたは圧縮軸方向歪みに基づいて、（底に達した管端もしくは底に達していない管端のいずれかと組み立てられた）過小締め付けおよび過剰締め付けされた継手、または部分的に底に達した（例えば、四角に切断されていない、もしくは本体ソケットカウンタボアと接合された軸方向先細表面と係合させられた）管端上で引き寄せられた継手を識別するために使用され得る。なおも別の実施例では、底に達していないがほぼ底に達した状態である管端（すなわち、管端とソケットカウンタボアとの間の最小限の空間）を伴う継手において、管端は、引き寄せ中にソケットカウンタボアに係合し得、その時点で、センサは、管の底に達した引き寄せを登録するであろう。このセンサシグネチャ、すなわち、底に達していないおよび底に達した効果の一連の組み合わせは、したがって、引き寄せ中に管の底に達することをもたらす、わずかに、または最初に底に達していない引き寄せの指示を有用に提供することができる。
【００７３】
例示的実施形態では、センサパッケージは、複数の向きで、および／または、例えば、継手本体ネック部の円周の周囲の複数の場所等の継手構成要素の複数の場所で、複数のセンサを含み得る。センサは、継手本体によって経験される軸方向歪みに関連し得るが、その必要はない、追加の継手性質を検出し得る。例示的実施形態では、複数の歪み特性のセンサによる測定は、例えば、いくつか例示的性質を挙げると、容認可能な歪み、振動、熱膨張、および圧力誘発歪みのうちのいずれか１つ以上のものを含む、通常の流体系状態に対応する測定されたシステム性質を「除外」するように構成され得る。他の例示的用途では、単一または複数のセンサは、例えば、歪みのより小さい変化の識別のために、検出された歪み状態を増幅するための種々の向きおよび組み合わせで構成され得る。
【００７４】
例示的実施形態では、継手における軸方向歪み（例えば、底に達したまたは底に達していない状態で、例えば、継手引き寄せに対応する軸方向歪み）を測定する軸方向に向けられた歪みゲージは、継手における円周方向または「フープ」歪みを測定する、円周方向または直交して向けられた歪みゲージと組み合わせて提供され得る。従来の機械的取り付け式継手接続部では、継手の一部（例えば、継手本体のネック部）において軸方向引っ張り歪みを生成する応力は、ポアソン比によって認識されるような、継手の一部において対応する円周方向圧縮または収縮歪みを生じる。同様に、継手の一部において軸方向圧縮歪みを生成する応力は、継手の一部において対応する円周方向引っ張りまたは拡張歪みを生じる。したがって、継手の本部分における軸方向および円周方向歪みの両方の測定は、「ホイートストンブリッジ」型増幅器として機能して、検出された歪み状態を増幅する役割を果たし、それによって、設置された継手の対応する物理的状態を示す歪み状態の検出を促進する。さらに、軸方向に向けられた歪みゲージへの熱効果は、ホイートストンブリッジ効果を利用して、円周方向に向けられた歪みゲージへの熱効果を平衡させることによって、少なくとも部分的に打ち消され得るか、または補われ得る。
【００７５】
図１８および１８Ａは、継手に関連付けられるセンサユニット６５０を含む、図１の（したがって、類似参照番号を使用する）継手アセンブリと一致し得る（但し、その必要はない）継手アセンブリ６００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。図１８Ａでより明確に示されるように、センサユニット６５０は、それぞれ、継手本体ネック部６５４に接着されるか、または別様に取り付けられる軸方向に向けられた第１の歪みゲージ６５１と、円周方向に向けられた第２の歪みゲージ６５２とを含む。第１の歪みゲージ６５１は、継手６００の引き寄せ中の第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のために、第１および第２の軸方向に間隔を置かれた基準場所Ｒ１、Ｒ２の間に固定され、相対的軸方向移動は、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。第２の歪みゲージ６５２は、継手６００の引き寄せ中の第３および第４の基準場所Ｒ３、Ｒ４の相対的円周方向または側方移動の測定のために、第３および第４の円周方向に間隔を置かれた基準場所Ｒ３、Ｒ４の間に固定され、相対的周方向または側方移動は、継手本体ネック部の円周方向もしくはフープ歪みに対応する。歪みゲージ６５１、６５２は、例示的実施形態では、継手本体ネック部上の種々の場所に配置され得るが、歪みゲージは、例えば、接着を促進するように、および／または歪み測定を促進するように、継手本体ネック部６５４の円周上の平坦化表面６５３に取り付けられる。他の実施形態では、歪みゲージは、例えば、衝撃から歪みゲージを保護するように、および／または基準場所の歪み変位を増幅するように、継手本体ネック部の陥凹状部分（例えば、上で説明されるような円周方向切り欠き）内に配置され得る。
【００７６】
多くの異なるタイプの歪みゲージが利用され得るが、図１８および１８Ａの例示的実施形態の歪みゲージ６５１、６５２は、（標準「バー」型ゲージと比較して）増加した抵抗を提供し、ゲージに隣接して継手本体ネック部６５４の平坦化表面６５３に搭載されたはんだパッド６５８に接続するためにゲージの同一端から延びている導線６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂを有するＵ字形半導体歪みゲージ（その実施例は、Ｍｉｃｒｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｓｉｍｉ  Ｖａｌｌｅｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって製造および販売されている）である。はんだパッド６５８には、歪みゲージから、６８０で概略的に示されるような制御／監視回路までの電気接続を提供する導線ワイヤ６５９（例えば、３０ＡＷＧ絶縁導線ワイヤ）がはんだ付けされる。導線ワイヤ６５９は、制御／監視回路６８０への直接有線接続を提供し得るか、または制御／監視回路との無線通信のために、６７０で概略的に示される無線伝送機に接続され得る。無線伝送機６７０は、継手に取り付けられたセンサパッケージの一部であり得るか、または継手に別個に取り付けられ得るか、もしくは継手から切り離され得る。
【００７７】
ブリッジ信号調整回路は、例えば、安定したブリッジ励起電圧を提供するため、かつそれがアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）によって測定されることができるようにブリッジ出力電圧を増幅してシフトさせるために、伝送機６７０または制御／監視回路６８０（はんだパッド６５８に直接配線される場合）とともに提供され得る。
【００７８】
継手本体ネック部の歪みのセンサユニットまたはセンサパッケージ測定は、加えて、もしくは代替として、他の継手アセンブリ、システム、または保守関連状態に対応する継手の他の性質を測定もしくは検出するために使用され得る。一例では、継手は、継手の耐荷重性またはストローク抵抗部分との継手構成要素の直接または間接軸方向係合の結果として、（導管握持デバイス上のナット荷重に関連付けられるトルクを超える）適切な引き寄せに応じて、トルク上昇を経験し、継手本体ネック部において予測可能な歪みを生成するように構成される。ストローク抵抗部分は、継手本体または継手ナットと組み立てられるか、一体であるか、または継手ナットと継手本体との間に設置もしくは配置される変形可能なリング、トルクカラー、または他のそのような変形可能な表面を含み得る。「本体・ナットベースの」ストローク抵抗実施形態では、引っ張り歪みは、この軸方向係合によって引き起こされる本体肩部への内側軸方向荷重と、ナットの螺合引き寄せによって引き起こされる本体ねじ山への外側軸方向荷重とから生じる。ストローク抵抗部分は、加えて、または代替として、前および／または後フェルールの間に組み立てられる、もしくはそれと一体である、変形可能な要素を含み得る。「フェルールベースの」ストローク抵抗実施形態では、管が底に達している場合、ストローク抵抗部分が１つまたは複数のフェルールによって係合されていると、（ナットトルクの急上昇をもたらすことに加えた）さらなるナット前進が、継手本体ネック部の外面上において、軸方向に拡大した引っ張り歪みを与えるであろう。管が底に達していない場合、さらなるナット前進は、本体ねじ山の拡大した膨張または拡張、したがって、継手本体ネック部の外面上に、軸方向に対応してより大きい圧縮歪みを与えるであろう。
【００７９】
ストローク抵抗部分の変形可能性は、継手引き寄せ時の測定可能なトルク上昇、ならびに継手リメイク中の継手およびナットの追加の軸方向前進を両方とも可能にする。そのようなストローク抵抗部材を含む例示的継手は、その開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、ＣＯＮＤＵＩＴ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＷＩＴＨ  ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＴＯＲＱＵＥ  ＣＯＬＬＡＲと題された、共同所有された米国特許出願公開第ＵＳ２０１２／０００５８７８号（「第’８７８号出願」）およびＣＯＮＤＵＩＴ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＷＩＴＨ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＡＤＡＰＴＥＤ  ＦＯＲ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＡＳＳＥＭＢＬＹと題された第ＵＳ２０１５／０３２３１１０号（「第’１１０号出願」）で説明されている。
【００８０】
図１９は、継手ナット７１４と一体であるストローク抵抗トルクカラー７６０を有する、継手アセンブリ７００を含む本発明の例示的実施形態を図示する。継手７００の引き寄せトルク（および継手本体ネック部７５４の結果として生じる引っ張り歪み）は、継手本体７１２の接触表面（例えば、外側肩部７１５）との係合時、トルクカラー７６０の軸方向圧縮によって制御される。図１９は、トルクカラー７６０の遠位端７６１と本体接触表面７１５との間の軸方向間隙が閉鎖されている引き寄せられた状態で継手７００を示す。この軸方向間隙は、フェルール７３８、７４０が導管Ｃを握持し、密閉するように、継手７００の初期引き寄せをもたらすために本体７１２とナット７１４との間で必要とされる相対的軸方向ストロークと対応し得る。トルクカラー端７６１が本体７１２と接触すると、本体７１２とナット７１４とのさらなる相対的軸方向変位（すなわち、締め付け）は、軸方向荷重または軸方向圧縮下にトルクカラー７６０を置く。この軸方向荷重または軸方向圧縮は、トルクカラーのウェブ部分７６２に応力を加える。ウェブ部分７６２は、例えば、座屈作用によって等、さらなる継手引き寄せに応じて変形し、フェルール７３８、７４０による導管Ｃの握持および密閉の達成に一致する、ナット７１２のさらなる軸方向前進を可能にする。トルクカラーウェブ部分７６２の変形に対する抵抗は、引き寄せトルクの測定可能な上昇、それとともに、継手本体ネック部における引っ張り歪みの増加を生成する。
【００８１】
トルクカラーの寸法決定、および引き寄せに先立ったトルクカラーと本体接触表面との間の結果として生じる間隙は、初期設置および後続のリメイクの両方のための継手引き寄せ中、ストローク対トルク関係の制御を提供し、そうでなければ追加のリメイクに使用され得るストロークを浪費し得る過剰トルクを低減させる。トルクカラー端７６１と本体接触表面７１５との間の接触が、引き寄せトルクの有意な制御された増加を引き起こすであろうため、継手７００は、ナットの旋回および部分的旋回を数えるのではなく、または（例えば、適切な引き寄せの第２の検証として）ナットの旋回および部分的旋回を数えることに加えて、（例えば、所定のトルク値に達するまでトルクレンチを用いて締めることによって）トルクによって引き寄せられることができる。
【００８２】
継手がトルクによって引き寄せられるか、または旋回によって引き寄せられるかにかかわらず、トルクカラーと継手本体との係合は、加えて、もしくは代替として、継手本体ネック部における引っ張り歪みの測定可能な増加を提供するために使用され得、適切な引き寄せの（または代替として、不十分な引き寄せの）確認を提供する。したがって、図４、１３、１４、１５、および１８の実施形態と同様に、図１４の継手７００は、継手の引き寄せ中の第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２の相対的軸方向移動の測定のために、（例えば、上で説明される取り付け配列のうちのいずれかを使用して）継手本体ネック部７５４の外面上の第１および第２の基準場所Ｒ１、Ｒ２に取り付けられ、それを覆って固定され、または別様にその上に配置され得る、センサユニット７５０を含み、相対的軸方向移動は、適切に引き寄せられた継手における継手本体とのトルクカラー係合を示す、継手本体ネック部の軸方向歪みに対応する。示されるように、トルクカラー７６０は、継手が引き寄せられたとき、センサユニット７５０を被覆し、遮蔽し得る（但し、その必要はない）。この完全被覆状態に適応するために、センサユニット７５０は、遠隔制御／監視回路７８０との（例えば、トルクカラー７６０を通した）無線通信のために、本明細書に説明されるように、無線伝送機（例えば、ＲＦＩＤタグ）を含み得る。
【００８３】
図１９の実施形態では、トルクカラー７６０は、継手７００のトルクによる引き寄せのために使用され得、（トルクカラー係合および圧縮に対応する）引っ張り歪みのセンサ検出は、引き寄せ中または引き寄せ後、引き寄せが完成したことを確認するために使用され得るが、別個に、トルクカラーおよびセンサユニットは、トルクによる引き寄せのためにトルクカラー７６０を使用することなく、データ信号確認のみのために使用され得ることに留意されたい。センサユニットは、同様に、例えば、上で説明されるように、継手本体ネック部における引っ張り歪みの測定された増加に基づいて、適切な引き寄せの（または代替として、不十分な引き寄せの）センサ開始データ信号確認を提供するために、上で組み込まれた第‘８７８号および第‘１１０号出願で説明されるように、トルク配列による、他のストローク抵抗引き寄せを有する継手とともに使用され得る。別の実施例として、７６５で概略的に示される、「フェルールベースの」変形可能なストローク抵抗部分は、センサユニット７５０によって測定されるような、引き寄せに応じた測定可能なトルク増加、および対応する引っ張りまたは圧縮歪み増加を生成するように、前および後フェルール上に、またはその間に配置され得る。このストローク抵抗部分は、例えば、前および後フェルールのうちの１つと一体であるか、または前フェルールと後フェルールとの間に位置付けられる材料の環状リングを含み得る。そのような配列では、センサユニット７５０は、センサユニット信号通信を促進するように、（すなわち、外部トルクカラーを省略することによって）被覆されないままであり得る。
【００８４】
他の実施形態では、センサユニットまたはセンサパッケージ配列は、加えて、もしくは代替として、他の継手状態を測定するために使用され得る。例えば、センサユニットまたはセンサパッケージ配列は、継手ナット引き寄せストロークおよび／または内部流体圧力に対応する、継手本体ネック部におけるフープ歪みを測定するように、（例えば、図１８および１８Ａの実施形態に説明されて示されるような）円周方向に延びている歪みゲージを有する。別の実施例として、センサユニットまたはセンサパッケージ配列は、加えて、もしくは代替として、継手および／または設置された管類で経験される振動周波数、もしくは管疲労の開始と一致する振動の変化を測定するために使用され得る。さらに別の実施例として、センサユニットまたはセンサパッケージ配列は、加えて、もしくは代替として、システム流体流量、継手漏出、または継手の上流もしくは下流の漏出に対応する、超音波シグネチャを測定するために使用され得る。なおも別の実施例として、センサユニットまたはセンサパッケージは、加えて、もしくは代替として、継手本体のねじ山付き端上の継手ナットの位置を検出するため、例えば、継手本体上のナットの引き寄せの量を決定するために使用され得る。継手本体のねじ山付き端の近傍に位置するセンサユニットまたはセンサパッケージは、ナット近接性を感知することに非常に好適であり得る。１つの例示的実施形態では、継手本体ネック部と接続される単一のセンサまたはセンサユニットは、軸方向歪み、フープ歪み、機械的振動、および超音波のうちの２つ以上のものを測定するように動作可能であり得る。
【００８５】
１つのそのような例示的実施形態では、軸方向歪みセンサは、例えば、導管疲労を示す振動、または継手漏出を示す振動に対応する、引っ張りおよび圧縮歪みの振動を経時的に監視するように構成され得る。一例として、軸方向歪みセンサは、導管疲労と一致する導管の曲がりまたは振動を示す１０ｋＨｚ未満の周波数における引っ張り／圧縮歪み振動を検出するように構成され得る。別の実施例として、軸方向歪みセンサは、継手漏出を示す４０〜６０ｋＨｚの周波数における引っ張り／圧縮歪み振動を検出するように構成され得る。他の例示的実施形態では、他の向きにおける１つ以上の歪みセンサ（例えば、フープ歪みセンサ）は、引っ張りおよび圧縮歪みの振動を経時的に監視するように構成され得、いくつかの例示的実施形態では、振動または他のそのような性質のより強い、もしくは増幅した測定値を生成する。
【００８６】
導管上に継手を設置するための例示的方法では、導管が、ねじ山付き端部と、ねじ山付き端部から後方に延びているネック部とを有する継手本体の内部導管ソケットに挿入され、内部導管ソケットは、ネック部の中へ軸方向に延び、カウンタボアにおいて終端する。継手ナットが、導管に対して導管握持デバイスを握持し、密閉するように、継手本体上で引き寄せられる。継手ネック部上の少なくとも第１および第２の基準場所の振動する相対的軸方向変位は、導管疲労およびシステム流体漏出のうちの少なくとも１つを識別するように検出される。
【００８７】
例示的実施形態では、センサキャリアまたは基板は、すでに設置されている、もしくは確立された設計である継手に対してさえも、感知機能を伴う継手の容易な設置および適合を可能にするように、継手上もしくは内にセンサまたはセンサユニットを位置付けるために使用され得る。これは、センサユニットに接続しないこと、または単純にセンサユニットおよびセンサキャリアを設置しないことのいずれかによって、設計者が、必要とされるときに感知機能を組み込むこと、もしくは感知機能を省略することを可能にする。これは、次いで、単純に、それに関連付けられる所望の感知機能を有するキャリアを設置することによって、非感知継手が設置された後でさえも、感知機能が流体系の中へ追加されることを可能にする。センサユニットまたはセンサパッケージは、接着剤、塗装、埋込、スパッタリング、金属射出成形、鋳造、圧縮、エッチング、印刷等を含むが、それらに限定されない、任意の数の好適な技法によって、キャリアに組み込まれ得るか、もしくはそれに関連付けられ得る。例示的実施形態では、センサキャリアは、例えば、設置されていない、もしくは指で締めた状態における継手アセンブリに対する較正パラメータを含む、継手本体および／または継手アセンブリについての追加の情報を記憶し得るＲＦＩＤチップを備えている。例示的センサキャリアは、上で組み込まれた第‘４０４号特許および第‘８１４号出願に説明され、示されている。
【００８８】
本明細書に説明される例示的実施形態では、センサユニットまたはセンサパッケージは、無線で、もしくは別様に、遠隔ネットワークまたはシステムユーザに歪み関連データおよび／もしくは他の測定されたデータを通信するために、信号処理デバイス（例えば、ＲＦＩＤチップ）を含む。信号処理デバイスは、歪みおよび／または他の測定されたデータを示す応答周波数を伴う（例えば、容量、誘導、ならびに／もしくは伝導性材料から形成される）共振回路を含み得る。信号処理デバイスはまた、例えば、継手識別子またはシリアル番号、継手構成要素（例えば、本体、ナット、フェルール、もしくは管区分）識別子またはシリアル番号、継手部品番号、製造業者情報、もしくは設置日を含む、測定されたデータとともに通信される追加の情報を記憶し得る。デバイスは、（例えば、内蔵バッテリによって）バッテリ通電させられ得るか、（例えば、エネルギー回収回路を使用して）継手設置の中または周囲の電気、熱、もしくは機械エネルギー源によって通電させられ得るか、または、無線で（例えば、能動ＲＦＩＤアンテナとの無線ＲＦ接続を通して）、もしくは内部エネルギー回収技術を通して通電させられるまで受動的なままであり得る。エネルギー使用量は、感知および／または通信を周期的監視イベントもしくは選択的ユーザアクティブ化に限定することによって、最小限にされ得る。加えて、または代替として、信号は、信号処理ユニットへの配線接続を通して、直接読み取られ得る。
【００８９】
本願の別の発明の側面によると、継手に関連付けられる感知機能は、継手の外部にあり得、それによって、継手と組み立てられるかまたはそれに接続されるいかなる構成要素も、継手の感知された状態を電子的に通信しないが、代わりに、外部ユーザもしくはデバイスが、継手本体ネック部における軸方向歪みの状態に対応する、継手の外部から測定可能な状態を感知、測定、または別様に識別する。例えば、継手本体ネック部の外面上で可視の印は、印が配置される継手本体ネック部の部分の軸方向引っ張りまたは圧縮歪みに対応する、印における軽微な偏差もしくはゆがみを感知することができる光学走査デバイスを使用して、光学的に監視され得る。一例として、適切な画像処理アプリケーションを伴うスマートフォンまたは他のハンドヘルドデバイスが、印を光学的に評価するために使用され得る。別の実施例として、例えば、マイクロ歪み測定分解能（例えば、５０マイクロ歪みを下回る分解能）に二重周波数誘発干渉縞パターンを使用する二重レーザシステム等のレーザベースの測定デバイスが、使用され得る。印は、いくつか例を挙げると、例えば、切り欠き、レーザ彫刻要素、または印刷パターンを含み得る。
【００９０】
なおも別の実施例において、いくつかの実施形態では、上でさらに詳細に説明されるような軸方向変位増幅切り欠きは、切り欠きが底に達した管端上の継手の引き寄せに対応する引っ張り歪みを経験したとき、切り欠き内に嵌入し得る挿入可能な検査ゲージを使用して検査され得る。切り欠きの予期される寸法変動に応じて、検査ゲージは、切り欠き幅測定の精度を増幅するための接触センサを提供され得る。
【００９１】
本願の例示的側面では、歪み応答性コーティングまたは構成要素が、軸方向および／またはフープ歪み状態の外部評価のために、継手本体のネック部に適用され得る（例えば、磁場または表面電導等の特性の外部測定によって、もしくはユーザ目視検査によって、またはスマートフォンもしくは他のハンドヘルド電子デバイスを使用するコーティング特性の光学評価によって）。歪み応答性コーティングの実施例は、Ｒｉｃｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙで開発された視覚応答性ナノチューブベースの「歪み塗料」、ポリマー結合剤および発光染料ベースの歪み応答性コーティング（例えば、Ｖｉｓｔｅｏｎ  Ｃｏｒｐ．（Ｓｔｅｒｌｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔｓ，ＭＩ）製の「Ｓｔｒａｉｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｓｋｉｎ」）、または表面歪みの変化に応答して変動する磁場を生成するコーティングを含む。
【００９２】
本発明の側面は、例示的実施形態を参照して説明されている。修正および改変が、本明細書の熟読ならびに理解に応じて、他者に想起されるであろう。全てのそのような修正および改変が、添付の請求項またはそれらの均等物の範囲内である限りにおいて、それらを含むことが意図される。
【図１】
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【図２−２Ａ】
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【図３−３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５−５Ａ】
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【図６−６Ａ】
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【図７−７Ａ】
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【図８−８Ａ】
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【図９−９Ａ】
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【図１０−１０Ａ】
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【図１１−１１Ａ】
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【図１２−１２Ａ】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１８】
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【図１８Ａ】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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