(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのプラスチックパイプの端部を重ね合わせて係止するプラスチックパイプ接合構造体であって、
隣接するパイプ片の間にパイプ接合部を形成すべくパイプ片の端部を互いに重ね合せて接合端を形成するようスナップ式に嵌合される二つのパイプの隣接する端部に設けられた一対の雌型接合端（１３）及び雄型接合端（１５）と、
前記雌型接合端に設けられた環状溝（１７）内に配置され前記パイプ接合部の間を封止する封止面を与える封止用ガスケット（２１）とを含み、
前記雌型接合端がその開口端（１９）に於いて拡径部が形成され、その内面に半径方向突起（２４）と半径方向窪み（２３）を有し、前記雄型接合端に嵌め込み部が形成されその外面（３３）に形成された半径方向突起（３１）と半径方向窪み（３０）を有し、
前記封止用ガスケットの、前記拡径部の開口端に近い方の側にて前記嵌め込み部の外面に設けられた半径方向突起（３１）と前記拡径部に設けられた半径方向窪み（２３）とが重ね合さってスナップ嵌合して第一のスナップ嵌合接合部分を形成し、前記封止用ガスケットの、前記拡径部の開口端から遠い方の側にて前記拡径部に設けられた半径方向突起（２４）と前記嵌め込み部の外面に設けられた半径方向窪み（３０）とが重ね合さってスナップ嵌合して第二のスナップ嵌合接合部分を形成し、
これにより、プラスチックパイプの変形能を利用して前記雄型接合端と前記雌型接合端とを軸線方向にスナップ嵌合させることにより封止された状態にて接合し前記封止用ガスケットの両側に前記スナップ嵌合接合部分が設けられるよう前記雄型接合端を前記雌型接合端内へ挿入する際に前記第二のスナップ嵌合接合部分を形成する半径方向突起と前記ガスケットとの干渉が避けられるよう構成されていることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【請求項２】
請求項１のプラスチックパイプ接合構造体であって、プラスチックはポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ポリビニールよりなる群から選択されていることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【請求項３】
請求項１のプラスチックパイプ接合構造体であって、前記雄型接合端の軸線方向挿入中に於ける前記雌型接合端の変形能は該雌雄の接合端の半径方向窪み及び半径方向突起の互いに係合する面の一方が他方に乗り上げるように形成されていることにより補助されていることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【請求項４】
請求項１のプラスチックパイプ接合構造体であって、前記雌型接合端の開口端内に設けられた半径方向窪み又は突起は実質的に一様な径にて周方向に延在する半径方向の溝又はリブであり、前記雄型接合端の外面に設けられた半径方向の突起又は窪みは周方向に延在する半径方向リブ又は溝であり、前記雌型接合端及び前記雄型接合端は該雌型接合端を押し拡げ又前記雄型接合端を圧縮する応力のもとに前記リブと溝とが係合するまで軸線方向にスナップ嵌合されるようになっており、接合が完了した後応力は解除されるようになっていることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【請求項５】
請求項４のプラスチックパイプ接合構造体であって、前記の周方向に延在する半径方向溝或はリブは該雌型接合端の内側の全周に亙って３６０°延在していることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【請求項６】
請求項４のプラスチックパイプ接合構造体であって、前記の周方向に延在する半径方向溝又はリブは該雌型接合端の内周の一部に延在する一つ又はそれ以上の片に分けられていることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【請求項７】
請求項４のプラスチックパイプ接合構造体であって、前記の周方向に延在する半径方向リブ又は溝は前記雄型接合端の外面に設けられているか前記雌型接合端の内面に設けられており、これらリブ又は溝は傾斜した前面と後方の肩部とを有する楔状に形成されており、該リブの後方肩部と周方向に延在する半径方向溝との間の接触が分離に抗する重合嵌合をなしていることを特徴とするプラスチックパイプ接合構造体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は概略種々の液体、飲料水、汚水、電力線、電話通信線の搬送のためのプラスチックパイプに係り、更に詳細には作動状態にて分離する恐れのない接合状態に結合されるパイプの接合構造に係る。
従来の技術
ポリエチレンその他のプラスチック材より形成されたプラスチックパイプは現在種々の用途に広く使用されている。ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ポリビニールの如きプラスチックパイプ材料の出現と共に或る長さを持ったパイプ片を繋ぎ合わせて連結管とする必要が生じた。そのような連結管の直径は通常０．５インチ（１．２７ｃｍ）から５フィート（１５２．５ｃｍ）に亙っており、又その長さは数１００フィート（３０．５ｍの数倍）に及ぶこともある。
プラスチックパイプの連結管を形成することは、特に作業員が近付けない場所に於いては、従来より難事であった。例えば都市の汚水管や排水管の取り替えや修理にはポリエチレンパイプ片が突き合わせ溶融接合により繋ぎ合わされている。この場合、突き合わされたパイプ片の両端が溶融され軟化した状態で互いに接合される。一般にパイプ片の長さは２０フィート（６．１ｍ）であり、操作に熟練者を要する突き合わせ溶接装置を用いて接ぎ合わされており、これにはかなりの労力と費用を要する。
これまでに使用されてきた他の幾つかの接続方法は、パイプを外側から締め付けるクランプ、スリーブその他の補助部材を用いることであった。このような外的部材を用いることは、パイプの外部に部材を配置することを必要とするため、溶接接合より不利であり、又外部に突き出た連結部材が偶発的に衝撃を受けることにより損傷し、又パイプが配設される導溝内に引っ掛かるという問題を生ずるものである。例えば下水管の如く地下に滑り込ませて配設されるパイプの場合、外部にクランプ部材があると、パイプを導溝内に差し込んだり修理のために引き出すことがことが妨げられる恐れがある。
従来のパイプ接合構造に於ける他の一つの問題は、使用中にパイプ接合部が外れることである。そのようなことが生ずると、パイプライン及びその周りに重大な障害をきたし、しかも修理すべき破損箇所を特定することが困難である。接合部を有しないプラスチックパイプを配設しようとすると、パイプの急な曲げを要する場合に問題があり、又そのような箇所にては地震等の際に大きな応力が作用するという問題がある。
外的連結手段を用いてパイプを接合する構造の他に、従来の技術のあるものでは、接合部に漏洩を生ずることなく遊びを持たせるために、接合されるパイプ端部の一方に或る最小必要長さの拡径部を形成し、又他方にそれに対する嵌め合い部を形成するものがあるが、従来のかかる構造はパイプ材料の有効な長さの一部を無駄にする度合が大きく、又破損に対する安定度も低いものである。
本発明の一つの目的は、接合されるべきパイプの端部がスナップ式に嵌め合わされることにより互いに確実に係止されてパイプ接合部を形成する一体型の雌部及び雄部を有することを特徴とするプラスチックパイプ接合のための重ね合せ部係止型接合構造を提供することである。本発明による二つのパイプ片を接合するためのスナップ係合は、非常に簡単で経済的で迅速に実行できるものである。これは互いに接合される一方の部材の突部を接合中にパイプの一瞬の変形を利用して他方の部材の窪み内に捕捉させることにより接合を達成するものである。
本発明の他の一つの目的は、接合端を形成する拡径部の長さを短くするプラスチックパイプ接合構造のための重ね合せ係止構造を提供するものである。これによって必要とされるパイプ材料の量を最小限とすることができる。
本発明の他の一つの目的は、接合部の組立てに当たって差し込み過ぎが生ずることのないプラスチックパイプ接合構造のための重ね合せ係止構造を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、使用されるプラスチックパイプの変形能を考慮の上、雌型接合端内へ雄型接合端を軸線方向にスナップ係合させることにより形成される確実なパイプ接合構造を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、接合が終わったら接合部は何らの応力が生じていない状態に戻るパイプ接合構造を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、外部のクランプ、スリーブ、サドルその他の補助的部材に頼らないプラスチックパイプの確実な重ね合せ接合構造を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、使用中に接合部が引き外されることがなく、パイプラインや周囲に対して障害を及ぼすことを確実に防止したプラスチックパイプ接合体のための確実な接合構造を提供することである。
発明の要旨
本発明の重ね合せ式プラスチックパイプ接合構造は互いに隣接して接合される或る長さのパイプ片のための一体的雌雄接合部を含んでいる。二つの接合端は互いにスナップ嵌合されて両者の間に重ね合せ接合部を形成するようになっている。雌型接合端はその開口の内側に少なくとも一つの窪みを有している。雄型接合端は雌型接合端の開口内にスナップ嵌合されたとき該開口の前記窪みに整合して係合する少なくとも一つの突起をその外面に形成されている。接合部は雄型接合端をプラスチックパイプ材の変形能を利用して雌型接合端を変形させつつその中に軸線方向にスナップ係合させることにより形成される。
封止接合を要するときには、雌型接合端にはその開口部に近接して封止面を有する封止用ガスケットを納めるための環状溝が形成されるのが好ましい。この場合封止用ガスケットの封止面がパイプ接合部の主たる封止面をなす。スナップ係合部が雌型接合端の開口部に対してガスケットより近い側に設けられるときには、雄型接合端の外面に設けられた突起が雌型接合部の開口端内に突き出るように配置されてよい。スナップ係合部が雌型接合端の開口部に対してガスケットより隔たった側に配置されるときには、ガスケットとの干渉を避けるよう突起が雌型接合端の内面に形成され、雄型接合端には窪みが形成される。もし必要なら複数個の互いに係合する窪みと突起とが雌型接合端の開口部内及び雄型接合端の外面に設けられてよい。
雌型接合端の開口端内に設けられる窪み或は突起の各々は周方向に延在するほぼ一様な直径の半径方向溝或は半径方向リブであってよい。雄型接合端の外面に形成される突起或は窪みは周方向に延在する半径方向のリブ又は溝であってよい。雌雄の接合端のリブと溝とはそれらの結合関係が達成されるまで雌型接合端を拡径し又雄型接合端を縮径する要領にてスナップ係合されてよい。溝或はリブの周方向への延在は雌型接合端の内周の３６０°に亙っていてよく或は又雌型接合端の内周の一部に延在する一つ或はそれ以上の部分領域に延在していてよい。雄型接合端の外周面に設けられるリブ又は溝は雄型接合端の周りの３６０°に亙っていてよく或は又一つ或はそれ以上の部分的領域に延在していてよい。
雄型部材の挿入中に於ける雌型部材の変形能は雌雄の接合端の互いに共働する半径方向に延在する窪み又は突起の接触面が挿入中に一方が他方に次第に乗り上げる構造に形成されることにより増大されるのが好ましい。雄型接合端の外面に設けられた周方向に延在する半径方向リブは前方に面した傾斜部と下方の肩部とを有するのが好ましい。雄型リブの後方の肩部と雌型接合部の周方向に延在する溝との間の接触は、重ね合せスナップ係合した後、互いに離れる方向への軸線方向力に抗する構造とされるのが好ましい。本発明のその他の目的及び利点は以下の説明より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による重ね合せ接合式プラスチックパイプの一体型雌雄接続部を結合前の状態にて示す縦断面図である。
図２はパイプを接合状態にて示す図１と同様の縦断面図である。
図２ａはスナップ係合部を示すパイプ接合端の部分拡大図である。
図３は図１の重ね合せ接合式パイプの３６０°周方向窪みを示す雌型接合端の端面図である。
図４は本発明によるパイプ接合構造の雄型接合端をその外面の周縁に沿って１８０°隔置された二つの半径方向に突き出たリブと共に示す端面図である。
図５は本発明によるパイプ接合構造の雄型接合端の他の一つの実施例であって、雄型接合端の外周面に沿って１２０°隔置された三つの半径方向に突き出たリブを有する構造を示す端面図である。
図６は本発明によるパイプ接合構造の雌型接合端の一部拡大断面図であり、開口端に近接して設けられた単一の周方向窪みを示す図である。
図７は本発明によるパイプ接合構造の雌型接合端の開口端の他の一つの実施例を示す図６と同様の図であり、二つの周方向窪みが設けられている例を示す図である。
実施例の説明
図１には本発明による重ね合せ部係合型プラスチックパイプ接合構造が符号１１にて全体的に示されている。パイプ接合構造１１は、一つのパイプ片の一体型の雌型接合端即ち拡径部１３と、それに隣接した他の一つのパイプ片の雄型接合端即ち挿入部１５とを含んでおり、これらの接合端は、互いに重ね合わされて、その互いに隣接する片の長さの「重ね合せ式」の接続部分を形成するように互いにスナップ係合され、パイプ接合部を形成する。
プラスチックパイプはポリエチレン製であるのが好ましいが、ポリプロピレン、ポリブチレン等の他のポリオレフィン材であって、半剛性で或る長さに亙って僅かに曲げることができ、又僅かに膨張或は収縮することのできる特性を有する材料よりなっていてよい。これらのパイプは直径０．５インチ（１．２７ｃｍ）から直径５フィート（１．５３ｍ）の範囲のものであってよく、内外の圧力と磨耗に対する耐性を有するに十分な厚さのものとされていてよい。
一体の雌型及び雄型接合端は、パイプが型成形或は機械加工により製造される際にパイプ端部の内面及び外面に形成されるのが好ましい。接合端の各々には、以下により詳細に説明される要領にて雌型及び雄型の接合端が互いにスナップ式に嵌め合わされたとき、互いに重なり合って係合する一つ或はそれ以上のリブと溝とが設けられる。
図１に示されている如く、雌型接合端１３はその開口端１９に近接して従来型の封止用ガスケット２１を受け入れるための環状溝１７を有している。この環状溝１７は、この種の技術分野に於いては周知の技術を用いて、パイプが製造されるとき雌型接合端１３に設けられるのが好ましい。
封止用ガスケット２１は標準的設計のものであってよく、雄型接合端１３と接触して摺動封止部を形成することのできる如何なる形状のものであってもよい。かかるガスケットは、例えば本件発明者及び本件譲受人と同一人に１９８９年５月３０日付にて付与された米国特許第４８３４３９８号に示されているパイプガスケットであってよい。
標準的拡径端と異なり、雌型接合端１３はその開口端１９の内側に少なくとも一つの半径方向窪み２３を有している。図１の実施例に於いては、窪み２３は開口端１９に対してガスケットの窪みよりも近い側に配置された窪みである。この窪みはその直径が一様であり、半径方向の前方肩部２５と後方肩部２７とを有している（図６）。図７に示されている如く、雌型接合端１３は更に窪み２９の如き他の一つの窪みを有していてもよい。窪み２９は傾斜した後方の肩部と半径方向の前方の肩部３２とを有している。
雌型接合端１３には更に開口端の内面３３ａに設けられた少なくとも一つの半径方向に突き出た突起２４を含むスナップ嵌合部が設けられていてよい。図１及び図２に示された実施例に於いては、突起２４は開口端１９に対してガスケット溝より隔たった側に配置されている。突起２４は雄型接合端１５の外面３３に設けられた溝３７内にスナップ嵌合により係合する。溝３０はほぼ一定の直径を有し、半径方向の前方の肩部２５ａと後方の肩部２７ａとを有している（図２ａ）。
図１に示されている如く、雄型接合端１５はその外面３３に形成された少なくとも一つの半径方向に突き出た突起３１或は半径方向に窪んだ窪み３０の一方又は両方を有している。これらの突起３１及び窪み３０は雄型接合端が雌型接合端の開口端１９よりスナップ係合によって嵌め込まれたときそれぞれ雌型係合端の窪み２３及び突起２４と嵌まり合うようになっている。プラスチックパイプ材の変形能を利用して雌型接合端内に雄型接合端がスナップ係合されてパイプ接合部が形成される。
雄型接合端１５を軸線方向に挿入される際の雌型接合端１３の変形能は、雌型接合端内への雄型接合端の挿入に当たって互いに係合する雌型及び雄型接合端の半径方向窪み及び突起の接触面が互いに他方に対し乗り上げるように形成されることにより助けられる。そのため図１に示されている如く雄型接合端の外面３３に設けられた半径方向リブ３１の周面は、その前面が楔状に形成されており、この部分にて雌型接合端１３に設けられた半径方向溝の前方肩部２５に係合し、結合部、重ね合せられた嵌合部分が分離しにくくなるようになっている。雄型接合端の突起３１と外端３９の間のパイプの長さ（Ｌ１）が挿入中封止ガスケット２１上を滑るようになっており、雄型接続端の突起３１は雌型接続端の溝２３内に係合するようになっている。雄型接続端の長さＬ１の部分と雌型接続端の長さＬ２の部分とは、その接合構造により、従来技術に比して漏洩を生ずる恐れ無くかなり短くできる。図２は本発明によるプラスチックパイプ接合部が重ね合せられて接合された状態を示す。
図３に示されている如く、周方向に延在する半径方向溝２３は雌型接合端の内面４１の周縁に亙って３６０°延在していてよい。かかる周方向に延在する半径方向溝２３は雌型接合端の内周の一部にのみ延在する一つ又はそれ以上の部分に分けられても良いことは明らかであろう。同様に雄型接合端１５の外面に形成された半径方向リブ３１は、図１に示されている如く雄型接合端の外面の全周に亙って３６０°延在していてよいが、一つ又はそれ以上の部分に分けられてもよい。図４及び５に示されている如く、雌型接合端は１８０°隔置された一対のリブ部４３，４５或は中心線５３の周りに１２０°ずつ隔置された三つのリブ部４７，４９，５１として形成されてもよい。
雄型接合端及び雌型接合端上に設けられる突出リブ３１或いは２４は、パイプの一部を加熱し、この部分をダイスの如き工具に押し付けること、その他の任意の方法により形成されてよい。又これらのリブはパイプの外面を機械加工することにより形成されてもよく、或は又別に作られた部分を接着剤等により固定することにより形成されてもよい。
本発明による一体型接合端を有するパイプは、使用に当たっては単に突き合わされるだけでよく、それによって信頼性のある重ね合せ接合部が形成される。このことは特に作業員や機械装置が近接不可能な場所に於けるパイプの接合に有利である。この接合部は雌型接合端内へ雄型接合端を単に軸線方向にプラスチックパイプの変形能を利用してスナップ嵌合させることによって形成され、これによって軸線方向引張り力に対して確実に抵抗する解除不可能なパイプ接合が形成される。かくして接合された一連の管片よりなる連続管は、任意の場所へ押し込まれ或はそこから引き出せるものである。接合後はリブと溝との係合により得られる重ね合せ嵌合により接合を解除しようとする如何なる作用に対しても抵抗する。パイプ端部が接合された後には、リブと溝の肩部の係合により、スナップ式に嵌合された接合部であっても引張り方向に分離されることはない。
以上に於いては雌型接合端及び雄型接合端の両方共がプラスチックパイプに一体に形成された構造が説明されたが、かかる接合構造は剛固なスチールパイプの端部にかかる接合の構造のための接合部材を設けることによってスチールパイプの結合に使用されても良いものである。
本発明による重ね合せ式プラスチックパイプ接合構造は従来技術にはなかった幾つかの利点を有する。ここでスナップ嵌合は隣接するパイプ片を確実に重ね合せて接合するために設けられたものである。これは例えばプラスチックパイプが下水溝その他の地下の設置場所に沿って分離することなく曲げられることを可能にする。又これによってパイプの一部に地震等による外力が作用する場合にも安全が保たれる。リブと溝による重ね合せ接続により接合部の組立てが容易となり、封止ガスケットの気密性を維持するために必要とされる拡径部の長さが短くなる。又パイプ接合部の外側にサドルやクランプ等を設ける必要がなくなり、導管等に通されるとき途中で引っ掛かる恐れがなくなる。
本発明はその一つの実施例についてのみ示されたが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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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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【図７】
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