(57)【要約】パイプ要素は、円周方向の溝を有する。溝は、第１の床面と隣接する第１の側面を有する。第１の側面および前記第１の床面はともに、断面において見られるとき、第１の９０°の円弧に対する。溝はまた、第２の床面と隣接する第２の側面を有する。第２の側面は、第１の側面と離間関係にあり、かつそれと対面関係にある。第２の側面および前記第２の床面はともに、断面において見られるとき、第２の９０°の円弧に対する。第３の床面は、第１および第２の床面の両方と隣接し、かつ平坦な表面である。パイプ要素を接続するために使用される結合具は、パイプ要素の溝に係合する弓型突出部を有する。弓型突出部は、半円形の断面を有する。逃げ溝が、各弓形突出部に隣接して位置付けられる。
2020514638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ要素を接続するための結合具であって、前記結合具は、
中央空間を囲繞して端間において相互に取り付けられた複数の区画と、
前記区画を相互に取り付けるために、各前記区画の対向端部に位置付けられている、調節可能な取付部材と、
それぞれに各前記区画の対向側上に位置付けられている、第１および第２の弓形突出部であって、各前記弓形突出部は、前記中央空間を通して延在し、かつ各前記区画に沿って長手方向に延在する、軸に面し、各弓形区分は、前記軸に平行に得られる半円形の断面を有し、各半円形の断面は、前記弓形突出部の少なくとも一部にわたって延在する、第１および第２の弓形突出部と
を備える、結合具。
【請求項２】
前記弓形突出部のうちの少なくとも１つは、前記区画のうちの１つの端部に隣接して位置付けられている、少なくとも１つのクリアランス逃げ領域を備える、請求項１に記載の結合具。
【請求項３】
前記少なくとも１つのクリアランス逃げ領域は、前記１つの弓形突出部上に増加する曲率半径の表面を備え、前記増加する曲率半径の表面は、前記軸に面する、請求項２に記載の結合具。
【請求項４】
前記結合具は、２つの前記区画のみを備える、請求項１に記載の結合具。
【請求項５】
前記区画のそれぞれの上の前記弓形突出部の１つずつは、それぞれに前記区画のそれぞれの第１および第２の端部に隣接して位置付けられている、第１および第２のクリアランス逃げ領域を備える、請求項４に記載の結合具。
【請求項６】
前記第１および第２のクリアランス逃げ領域の１つずつは、増加する曲率半径の表面を備え、前記増加する曲率半径の表面は、前記軸に面する、請求項５に記載の結合具。
【請求項７】
第１および第２の逃げ溝をさらに備え、前記第１の逃げ溝は、前記第１の弓形突出部に隣接して位置付けられ、前記第２の逃げ溝は、前記第２の弓形突出部に隣接して位置付けられ、各前記逃げ溝は、各前記区画に沿って長手方向に延在し、かつ前記軸に面する、請求項１に記載の結合具。
【請求項８】
前記第１の逃げ溝に隣接して位置付けられた第１の肩部であって、前記第１の逃げ溝は、前記第１の肩部と前記第１の弓形突出部との間にある、第１の肩部と、
前記第２の逃げ溝に隣接して位置付けられた第２の肩部であって、前記第２の逃げ溝は、前記第２の肩部と前記第２の弓形突出部との間にある、第２の肩部と
をさらに備え、
前記第１および第２の肩部は、前記パイプ要素に接触するように適合されている、請求項７に記載の結合具。
【請求項９】
前記第１および第２の肩部の１つずつは、前記パイプ要素の外部表面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する、請求項８に記載の結合具。
【請求項１０】
各前記区画の端部に位置する少なくとも１つの取付部材をさらに備える、請求項４に記載の結合具。
【請求項１１】
前記取付け部材は、各前記区画から外向きに延在する突起を備え、各前記突起は、締結具を受容するための孔を画定する、請求項１０に記載の結合具。
【請求項１２】
各前記区画の両端部に位置する取付部材をさらに備える、請求項４に記載の結合具。
【請求項１３】
前記取付部材は、各前記区画の両端部から外向きに延在する突起を備え、各前記突起は、締結具を受容するための孔を画定する、請求項１２に記載の締結具。
【請求項１４】
前記中央空間内に位置付けられたリングシールをさらに備え、前記リングシールは、前記中央空間の中への前記パイプ要素の挿入を可能にするための十分な離間関係において前記区画を支持する外部表面を有し、前記取付部材は、前記区画を前記リングシールと接触した状態に保持する、請求項１２に記載の結合具。
【請求項１５】
パイプ要素と、前記パイプ要素を別のパイプ要素に継合するための結合具との組み合わせであって、
前記パイプ要素は、
ボアを囲繞かつ画定する側壁であって、前記側壁は、前記ボアから外側に面する外部表面を有する、側壁と、
前記側壁の前記外部表面内に位置付けられた溝であって、前記溝は、前記ボアの周囲に円周方向に延在し、前記溝は、
第１の床面と隣接する第１の側面であって、前記第１の側面および前記第１の床面はともに、前記ボアを通して同軸に延在する軸に平行に得られる断面内において見られるとき、第１の９０°の円弧に対する、第１の側面と、
第２の床面と隣接する第２の側面であって、前記第２の側面は、前記第１の側面と離間関係にあり、かつ前記第１の側面に面し、前記第２の側面および前記第２の床面はともに、前記ボアを通して同軸に延在する前記軸に平行に得られる断面において見られるとき、第２の９０°の円弧に対する、第２の側面と
を備える、溝と
を備え、
前記結合具は、
中央空間を囲繞して端間において相互に取り付けられた複数の区画と、
前記区画を相互に取り付けるために、各前記区画の両端部に位置付けられている、調節可能な取付部材と、
それぞれに各前記区画の対向側上に位置付けられている、第１および第２の弓形突出部であって、各前記弓形突出部は、前記中央空間を通して延在し、かつ各前記区画に沿って長手方向に延在する、軸に面し、各前記弓形区分は、前記軸に平行に得られる半円形の断面を有し、前記半円形の断面は、前記弓形突出部の少なくとも一部にわたって延在する、第１および第２の弓形突出部と
を備える、組み合わせ。
【請求項１６】
前記第１および第２の床面の両方と隣接する第３の床面をさらに備え、前記第３の床面は、平坦な表面を備える、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項１７】
前記溝は、前記第１の９０°の円弧と、前記第２の９０°の円弧とを備える半円形の断面形状を有する、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項１８】
前記弓形突出部のうちの少なくとも１つは、前記区画のうちの１つの端部に隣接して位置付けられている、少なくとも１つのクリアランス逃げ領域を備える、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのクリアランス逃げ領域は、前記１つの弓形突出部上に増加する曲率半径の表面を備え、前記増加する曲率半径の表面は、前記軸に面する、請求項１８に記載の組み合わせ。
【請求項２０】
前記結合具は、２つの前記区画のみを備える、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項２１】
前記区画のそれぞれの上の前記弓形突出部の１つずつは、それぞれに前記区画のそれぞれの第１および第２の端部に隣接して位置付けられている、第１および第２のクリアランス逃げ領域を備える、請求項２０に記載の組み合わせ。
【請求項２２】
前記第１および第２のクリアランス逃げ領域の１つずつは、増加する曲率半径の表面を備え、前記増加する曲率半径の表面は、前記軸に面する、請求項２１に記載の組み合わせ。
【請求項２３】
第１および第２の逃げ溝をさらに備え、前記第１の逃げ溝は、前記第１の弓形突出部に隣接して位置付けられ、前記第２の逃げ溝は、前記第２の弓形突出部に隣接して位置付けられ、各前記逃げ溝は、各前記区画に沿って長手方向に延在し、かつ前記軸に面する、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項２４】
前記第１の逃げ溝に隣接して位置付けられた第１の肩部であって、前記第１の逃げ溝は、前記第１の肩部と前記第１の弓形突出部との間にある、第１の肩部と、
前記第２の逃げ溝に隣接して位置付けられた第２の肩部であって、前記第２の逃げ溝は、前記第２の肩部と前記第２の弓形突出部との間にある、第２の肩部と
をさらに備え、
前記第１および第２の肩部は、前記パイプ要素に接触するように適合されている、請求項２３に記載の組み合わせ。
【請求項２５】
前記第１および第２の肩部の１つずつは、前記パイプ要素の外部表面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する、請求項２４に記載の組み合わせ。
【請求項２６】
各前記区画の端部に位置する少なくとも１つの取付部材をさらに備える、請求項２０に記載の組み合わせ。
【請求項２７】
前記取付部材は、各前記区画から外向きに延在する突起を備え、各前記突起は、締結具を受容するための孔を画定する、請求項２６に記載の組み合わせ。
【請求項２８】
各前記区画の両端部に位置する取付部材をさらに備える、請求項２０に記載の組み合わせ。
【請求項２９】
前記取付部材は、各前記区画の両端部から外向きに延在する突起を備え、各前記取付突起は、締結具を受容するための孔を画定する、請求項２８に記載の組み合わせ。
【請求項３０】
前記中央空間内に位置付けられたリングシールをさらに備え、前記リングシールは、前記中央空間の中への前記パイプ要素の挿入を可能にするための十分な離間関係において前記区画を支持する外部表面を有し、前記取付部材は、前記区画を前記リングシールと接触した状態に保持する、請求項２８に記載の組み合わせ。
【請求項３１】
パイプ要素であって、前記パイプ要素は、前記パイプ要素を受容するための中央空間を囲繞して端間において相互に取り付けられている、複数の区画を備えるパイプ結合具との併用のためのものであり、少なくとも第１の弓形突出部は、前記結合具の片側上に位置付けられ、かつ前記中央空間を通して延在する、軸に面し、前記弓形突出部は、前記軸に平行に得られる半円形の断面を有し、前記パイプ要素は、
ボアを囲繞かつ画定する側壁であって、前記側壁は、前記ボアから外側に面する外部表面を有する、側壁と、
前記側壁の前記外部表面に位置付けられた溝であって、前記溝は、前記ボアの周囲に円周方向に延在し、前記溝は、
第１の床面と隣接する第１の側面であって、前記第１の側面および前記第１の床面はともに、前記ボアを通して同軸に延在する軸に平行に得られる断面において見られるとき、第１の９０°の円弧に対する、第１の側面と、
第２の床面と隣接する第２の側面であって、前記第２の側面は、前記第１の側面と離間関係にあり、かつ前記第１の側面に面し、前記第２の側面および前記第２の床面はともに、前記ボアを通して同軸に延在する前記軸に平行に得られる断面において見られるとき、第２の９０°の円弧に対する、第２の側面と
を備える、溝と
を備える、パイプ要素。
【請求項３２】
前記第１および第２の床面の両方と隣接する第３の床面をさらに備え、前記第３の床面は、平坦な表面を備える、請求項３１に記載のパイプ要素。
【請求項３３】
前記溝は、前記第１の９０°の円弧と、前記第２の９０°の円弧とを備える半円形の断面形状を有する、請求項３１に記載のパイプ要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１７年１月２４日に出願された米国仮出願第６２／４４９，７６５号に基づき、およびそれに対して優先権を主張する。上記文献は、参照することによって本明細書において援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ポリマーパイプ要素を接続するためのパイプ結合具と、パイプ結合具によって接続されるパイプ要素とに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
パイプ要素を端間においてともに継合するための機械的結合具は、同軸上に整合されるパイプ要素の端部を囲繞して円周方向に位置付け可能である、相互接続可能な区画を備える。用語「パイプ要素」は、任意のパイプ様物品またはパイプ様形態を有する構成要素を説明するために、本明細書において使用される。パイプ要素は、パイプストック、（屈曲管、蓋、およびＴ字管等の）パイプ付属器具、ならびに（弁、減圧器、濾過器、絞り弁、圧力調節器、および同等物等の）流体制御構成要素を含む。
【０００４】
パイプ要素は、２つ以上のパイプ要素が接続される継手において、故障を受けやすい。継手における故障は、パイプ要素または結合具内に、パイプ要素または結合具を形成する材料の降伏強度を超過する応力を誘発する、印加される力によって、疲労故障を誘発する、周期的に印加されるはるかにより低い負荷において、もしくは屈曲力が付加的な応力を追加するときにもたらされ得る。故障モードにかかわらず、パイプ要素内における応力集中は、いくつかのポリマー材料が応力集中に影響を受けやすいため、パイプ継手、特に、ポリマーパイプから組み立てられた機械的パイプ継手の性能を限定することにおいて、主な原因となり得る。
【０００５】
応力集中は、例えば、ポリマーパイプ要素が、パイプ要素内の円周方向の溝に係合する、「楔」として公知である弓形突出部を有する、一般的には金属から作製される機械的結合具によって継合されるとき、ある因子となり得る。溝は、機械加工動作によって形成されるまたは冷間加工され（ロール溝入れされ）ていようと、溝の「角」に、溝の側面が溝の床面と衝合する応力集中の領域であり、そのような領域は、溝内の楔の係合の場所に近いもしくはそれに隣接し、したがって、力および応力が、結合具によって継手を横断して伝達される、領域を有するであろう。さらに、溝の幾何学形状および溝／楔の接触を統制する、公知である工学的考慮は、溝角内の応力を増加させる傾向にあり、これらの考慮は、性能の目的のために、楔の側面と溝の側面との間の係合高を最大限にしながら、溝の深度を最小限にさせ、ポリマーパイプに関しては、溝角における応力を増加するように作用する、楔によって溝の底部に印加される圧縮力を最小限にさせるまたは排除する、公知の必要性を含む。屈曲力等の他の力が、継手に印加され、かつ楔／溝界面によってのみ担持される場合、応力は、溝角においてさらに増加される。それらの角において、２つの表面が衝合するところに存在する急勾配の角または小さい半径の必然的な結果として、応力集中が、形成される。実践的なパイプ結合具において、結合具およびパイプ要素自体の製造公差を考慮する必要性によって、そのような応力集中が、増長される。これらの製造公差は、各構成要素における幾何学形状の変動性を作成し、その適応が、結合具の設計者が応力集中の影響を低減させ得る程度を限定する。溝角における増加される応力およびそこで必然的に発生する応力集中は、いくつかのポリマーパイプ要素における小さい亀裂の形成を助長し、高い印加負荷下における最終的故障または周期的負荷を誘発する応力下における疲労故障をもたらし得る。楔／溝界面上の幾何学形状変動の影響を低減させることによることを含む、ポリマーパイプにおける溝の角における増加される応力、およびそれらの場所における応力集中を低減または排除するための利点が、明確に存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要約）
本発明は、パイプ要素を接続するための結合具に関する。１つの例示的実施形態では、結合具は、中央空間を囲繞して端間において相互に取り付けられる、複数の区画を備える。調節可能な取付部材が、区画を相互に取り付けるために、各区画の対向端部に位置付けられる。第１および第２の弓形突出部が、それぞれに各区画の対向側上に位置付けられる。各弓形突出部は、中央空間を通して延在し、かつ各区画に沿って長手方向に延在する、軸に面する。各弓形区分は、軸に平行に得られる半円形の断面を有する。半円形の断面は、弓形突出部の少なくとも一部にわたって延在する。
【０００７】
ある例示的実施形態では、弓形突出部のうちの少なくとも１つは、区画のうちの１つの端部に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのクリアランス逃げ領域を備える。さらに実施例として、少なくとも１つのクリアランス逃げ領域は、１つの弓形突出部上に増加する曲率半径の表面を備える。増加する曲率半径の表面は、軸に面する。
【０００８】
ある例示的実施形態では、結合具は、２つの区画のみを備える。さらなる例示的実施形態では、区画のそれぞれの上の弓形突出部の１つずつは、それぞれに区画のそれぞれの第１および第２の端部に隣接して位置付けられる、第１および第２のクリアランス逃げ領域を備える。別の実施例では、第１および第２のクリアランス逃げ領域の１つずつは、増加する曲率半径の表面を備える。増加する曲率半径の表面は、軸に面する。
【０００９】
ある例示的結合具はさらに、第１および第２の逃げ溝を備える。第１の逃げ溝は、第１の弓形突出部に隣接して位置付けられる。第２の逃げ溝は、第２の弓形突出部に隣接して位置付けられる。各逃げ溝は、各区画に沿って長手方向に延在し、かつ軸に面する。ある例示的実施形態はさらに、第１の逃げ溝に隣接して位置付けられる、第１の肩部を備える。第１の逃げ溝は、第１の肩部と第１の弓形突出部との間にある。第２の肩部は、第２の逃げ溝に隣接して位置付けられる。第２の逃げ溝は、第２の肩部と第２の弓形突出部との間にある。第１および第２の肩部は、パイプ要素に接触するように適合される。
【００１０】
ある例示的実施形態では、第１および第２の肩部の１つずつは、パイプ要素の外部表面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する。ある例示的実施形態はさらに、各区画の端部に位置する少なくとも１つの取付部材を備えてもよい。ある具体的な例示的実施形態では、取付け部材は、各区画から外向きに延在する突起を備える。各突起は、締結具を受容するための孔を画定する。別の実施例は、各区画の両端部に位置する取付部材を備える。実施例として、取付部材は、各区画の両端部から外向きに延在する突起を備える。各突起は、締結具を受容するための孔を画定する。
【００１１】
ある例示的結合具はさらに、中央空間内に位置付けられる、リングシールを備える。リングシールは、中央空間の中へのパイプ要素の挿入を可能にするための十分な離間関係において区画を支持する外部表面を有する。取付部材は、区画をリングシールと接触した状態に保持する。
【００１２】
本発明はまた、パイプ要素と、パイプ要素を別のパイプ要素に継合するための結合具との組み合わせを包含する。ある例示的実施形態では、パイプ要素は、ボアを囲繞かつ画定する、側壁を備える。側壁は、ボアから外側に面する外部表面を有する。溝が、側壁の外部表面内に位置付けられる。溝は、ボアの周囲に円周方向に延在する。実施例として、溝は、第１の床面と隣接する、第１の側面を備える。第１の側面および第１の床面はともに、ボアを通して同軸に延在する軸に平行に得られる断面内において見られるとき、第１の９０°の円弧に対する。第２の側面は、第２の床面と隣接する。第２の側面は、第１の側面と離間関係にあり、かつ第１の側面に面する。第２の側面および第２の床面はともに、ボアを通して同軸に延在する軸に平行に得られる断面において見られるとき、第２の９０°の円弧に対する。ある例示的結合具は、中央空間を囲繞して端間において相互に取り付けられる、複数の区画を備える。調節可能な取付部材が、区画を相互に取り付けるために、各区画の両端部に位置付けられる。第１および第２の弓形突出部は、それぞれに各区画の対向側上に位置付けられる。各弓形突出部は、中央空間を通して延在し、かつ各区画に沿って長手方向に延在する、軸に面する。各弓形区分は、軸に平行に得られる半円形の断面を有する。半円形の断面は、弓形突出部の少なくとも一部にわたって延在する。
【００１３】
ある例示的組み合わせはさらに、第１および第２の床面の両方と隣接する、第３の床面を備える。第３の床面は、平坦な表面を備えてもよい。実施例として、溝は、第１の９０°の円弧と、第２の９０°の円弧とを備える半円形の断面形状を有する。ある例示的実施形態では、弓形突出部のうちの少なくとも１つは、区画のうちの１つの端部に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのクリアランス逃げ領域を備える。実施例として、少なくとも１つのクリアランス逃げ領域は、１つの弓形突出部上に増加する曲率半径の表面を備える。増加する曲率半径の表面は、軸に面する。
【００１４】
ある例示的結合具は、２つの区画のみを備えてもよい。
【００１５】
実施例として、各区画のそれぞれの上の弓形突出部の１つずつは、それぞれに区画のそれぞれの第１および第２の端部に隣接して位置付けられる、第１および第２のクリアランス逃げ領域を備えてもよい。ある例示的実施形態では、第１および第２のクリアランス逃げ領域の１つずつは、増加する曲率半径の表面を備える。増加する曲率半径の表面は、軸に面する。
【００１６】
ある例示的組み合わせはさらに、第１および第２の逃げ溝を備えてもよい。第１の逃げ溝は、第１の弓形突出部に隣接して位置付けられる。第２の逃げ溝は、第２の弓形突出部に隣接して位置付けられる。各逃げ溝は、各区画に沿って長手方向に延在し、かつ軸に面する。
【００１７】
ある例示的組み合わせはさらに、第１の逃げ溝に隣接して位置付けられる、第１の肩部を備えてもよい。第１の逃げ溝は、第１の肩部と第１の弓形突出部との間にある。第２の肩部は、第２の逃げ溝に隣接して位置付けられる。第２の逃げ溝は、第２の肩部と第２の弓形突出部との間にある。第１および第２の肩部は、パイプ要素に接触するように適合される。
【００１８】
ある例示的組み合わせでは、第１および第２の肩部の１つずつは、パイプ要素の外部表面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する。実施例として、組み合わせはさらに、各区画の端部に位置する少なくとも１つの取付部材をさらに備えてもよい。ある具体的な例示的実施形態では、取付部材は、各区画から外向きに延在する突起を備える。各突起は、締結具を受容するための孔を画定する。実施例として、取付部材は、各区画の両端部に位置する。
【００１９】
ある例示的実施形態では、取付部材は、各区画の両端部から外向きに延在する突起を備える。各取付突起は、締結具を受容するための孔を画定する。ある例示的実施形態はさらに、中央空間内に位置付けられる、リングシールを備えてもよい。リングシールは、中央空間の中へのパイプ要素の挿入を可能にするための十分な離間関係において区画を支持する外部表面を有する。取付部材は、区画をリングシールと接触した状態に保持する。
【００２０】
本発明はまた、パイプ要素であって、パイプ要素を受容するための中央空間を囲繞して端間において相互に取り付けられる、複数の区画を備えるパイプ結合具との併用のためのパイプ要素を包含する。ある例示的実施形態では、少なくとも第１の弓形突出部は、結合具の片側上に位置付けられ、かつ中央空間を通して延在する、軸に面する。弓形突出部は、軸に平行に得られる半円形の断面を有する。ある例示的パイプ要素は、ボアを囲繞かつ画定する、側壁を備える。側壁は、ボアから外側に面する外部表面を有する。溝が、側壁の外部表面に位置付けられる。溝は、ボアの周囲に円周方向に延在する。ある例示的実施形態では、溝は、第１の床面と隣接する、第１の側面を備える。第１の側面および第１の床面はともに、ボアを通して同軸に延在する軸に平行に得られる断面において見られるとき、第１の９０°の円弧に対する。第２の側面は、第２の床面と隣接する。第２の側面は、第１の側面と離間関係にあり、かつ第１の側面に面する。第２の側面および第２の床面はともに、ボアを通して同軸に延在する軸に平行に得られる断面において見られるとき、第２の９０°の円弧に対する。
【００２１】
ある例示的パイプ要素はさらに、第１および第２の床面の両方と隣接する、第３の床面を備えてもよい。第３の床面は、平坦な表面を備えてもよい。実施例として、溝は、第１の９０°の円弧と、第２の９０°の円弧とを備える半円形の断面形状を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明による、ある例示的結合具の等角図である。
【図２】図２は、図１に示される結合具の一部の等角図である。
【図３】図３は、本発明による、図１に示される結合具および例示的パイプ要素によって形成される、継手の部分的縦断面図である。
【図３Ａ】図３Ａおよび３Ｂは、拡大して示される、本発明による例示的パイプ要素溝の部分的断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａおよび３Ｂは、拡大して示される、本発明による例示的パイプ要素溝の部分的断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃおよび３Ｄは、結合具およびパイプ要素の界面上の製造公差の影響を図示する、概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｃおよび３Ｄは、結合具およびパイプ要素の界面上の製造公差の影響を図示する、概略図である。
【図４】図４は、本発明による、例示的結合具および例示的パイプ要素を使用する、あるパイプ継手の縦断面図である。
【図５】図５および６は、本発明による、例示的結合具および例示的パイプ要素を使用して、図３および４に示されるパイプ継手を形成する、ある例示的方法を図示する。
【図６】図５および６は、本発明による、例示的結合具および例示的パイプ要素を使用して、図３および４に示されるパイプ継手を形成する、ある例示的方法を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（詳細な説明）
図１は、本発明による、ある例示的パイプ結合具１０を示す。結合具１０は、中央空間１６を囲繞して端間において相互に取り付けられる、複数の区画、本実施例では、２つの区画１２および１４を備える。区画１２および１４の取付をもたらすため、各区画の両端部に、調節可能な取付部材１８が、位置付けられる。本例示的実施形態では、取付部材１８は、区画１２および１４の端部から外向きに半径方向に延在する突起２０を備える。区画１２上の突起２０は、区画１４上の突起２０と対面関係にあり、調節可能な締結具２４、本実施例では、ボルト２６およびナット２８を受容する、貫通孔２２を有する。締結具２４の緊締は、区画を、相互に向かってかつ下記に説明されるように接続されるべきパイプ要素と係合するように引き込む。他の実施形態は、各区画の一方の端部においてのみ取付部材１８を有し、両端部は、例えば、ヒンジを使用して継合されてもよい。
【００２４】
図２に示されるように、各区画１２および１４（１２が、図示される）は、各区画１２および１４の対向側３４および３６上に位置付けられる、第１および第２の弓形突出部３０および３２を有する。各弓形突出部３０、３２は、中央空間１６を通して延在する、軸３８に面する。弓形突出部３０および３２は、各区画１２および１４に沿って長手方向に延在する。図３に示されるように、区画１２および１４（１４が、図示される）上の各弓形突出部３０、３２は、区分が軸３８に平行に得られるとき、半円形の断面４０を有する。各弓形突出部３０、３２に隣接するものは、逃げ溝３１である。図２に示されるように、半円形の断面４０は、各弓形突出部３０、３２の少なくとも一部にわたって延在する。示される例示的結合具では、弓形突出部３０および３２はまた、クリアランス逃げ領域４２を備える。そのようなクリアランス逃げ領域は、パイプ要素の事前に組み立てられる結合具（下記に説明される）の中への挿入に応じて、結合具１２および１４とパイプ要素との間にクリアランスを提供する。示される実施例では、クリアランス逃げ領域は、増加する曲率半径４４の表面４２を備える。表面４２の半径４４は、半円形の断面を有する弓形突出部３０および３２の湾曲４６の中心から測定される。表面４２は、区画１２および１４の端部に隣接して位置付けられ、突出部３０および３２がそうでなければ挿入に応じてパイプ要素と干渉するであろう軸３８に面する平坦な表面をもたらす。
【００２５】
図３および４にさらに示されるように、本発明はまた、結合具１０によって接続されるパイプ要素４８および５０を包含する。本実施例では、各パイプ要素４８および５０は、ボア５４を囲繞かつ画定する、側壁５２を備える。側壁５２はさらに、ボア５４から外側に面する外部表面５６を有する。溝５８が、側壁５２の外部表面５６内に位置付けられる。溝５８は、ボア５４の周囲に円周方向に延在する。図３および３Ａに示される例示的実施形態では、溝５８は、第１の床面６２と隣接する、第１の側面６０を備える。（ボア５４を通して同軸に延在する）軸３８に平行に得られる断面内において見られるとき、第１の側面６０および第１の床面６２はともに、第１の９０°の円弧６４に対する。溝５８はさらに、第２の床面６８と隣接する、第２の側面６６を備える。第２の側面６６は、第１の側面６０と離間関係にあり、かつそれに面する。軸３８に平行に得られる断面において見られるとき、第２の側面６６および第２の床面６８はともに、第２の９０°の円弧７０に対する。本例示的実施形態では、溝５８はさらに、第３の床面７２を備える。第３の床面７２は、第１および第２の床面６２および６８の両方と隣接し、かつ平坦な表面または無限の曲率半径を有する表面を備える。図３Ｂは、第１の床面６２と隣接し、ともに第１の９０°の円弧６４に対する第１の側面６０を備える、溝５８の別の実施形態を図示する。図３Ｂの溝５８はさらに、第２の床面６８と隣接し、ともに第２の９０°の円弧７０に対する、第２の側面６６を備える。本実施形態では、溝５８は、第１の９０°の円弧６４と、該第２の９０°の円弧７０とを備える、半円形の断面形状を有する。
【００２６】
溝５８は、いずれかの実施形態において形成されると、伝統的にパイプ要素内の円周方向の溝と関連付けられる、応力集中の領域を有意に低減または排除しさえするであろう。継手性能における付随する増加が、事実上、溝５８に関して説明されるような断面を伴う溝を有する、パイプ要素の最終的強度および疲労寿命の両方において、ＣＰＶＣパイプ要素に対して行われる実験において観察される。
【００２７】
楔／溝界面上の製造公差の影響が、図３Ｃおよび３Ｄによって示される。各区画（区画１４が、図示される）は、実践的な製造プロセスを可能にするための、意図される外形３３ならびに許容公差上限３５および許容公差下限３７を有する。同様に、パイプ要素（パイプ要素５０が、図示される）も、意図される外形３９、許容公差上限４１、および許容公差下限４３を有する。機械的継手の設計は、干渉を伴わずにこれらの公差窓に適応しなければならない。しかしながら、結合具およびパイプ要素が両方、それらの許容公差上限にあるとき、突出部３０および３２と溝５８との間の望ましくない干渉が、生じるであろう。逃げ溝３１（図３および３Ｄ参照）は、公差上限３５における結合具および公差上限４１におけるパイプ要素に関して図３Ｃに示される、最大干渉区域（区域４５）を排除する。この場合における弓形突出部３２と溝５８との間の嵌合は、結合具の公差上限の線３５が、パイプ要素の公差上限の線４１と干渉している（すなわち、真下を通過する）ように示されるように行われる。しかしながら、逃げ溝の存在（図３Ｄ）は、本干渉を排除し、溝５８内の弓形突出部３０、３２のより一貫した嵌合を可能にする。逃げ溝３１がない状態では、干渉区域４５は、金属から製造される結合具１０が、区域内でポリマーパイプ要素４８、５０の角を粉砕するように試みるため、付加的な応力をパイプ要素４８、５０内に作成させるか、弓形突出部３０および３２が溝５８内にできるだけ深く着座しないように妨げるかのいずれか一方であるであろう。
【００２８】
結合具およびパイプ要素の組み合わせの動作が、図５および６に図示される。図５に示されるように（図１も参照されたい）、結合具１０は、工場または分配業者から供給されるであろう際の「事前に組み立てられた状態」で示される。事前に組み立てられた状態では、区画１２および１４は、調節可能な取付部材１８（本実施例では、突起２０および締結具２４）によって端間において相互に取り付けられ、また、それらの間に位置付けられるリングシール７４によって離間関係に支持される。リングシール７４は、ＥＰＤＭ等のエラストマから形成され、変形されると、結合具１０を分解することなく、パイプ要素４８および５０の中央空間１６の中への挿入を可能にするように、区画１２および１４を十分な離間関係に支持するように定寸される、外部表面７５（図４参照）を有する。調節可能な取付部材１８は、区画１２および１４を、事前に組み立てられた状態でリングシール７４（図１および５参照）と接触した状態に保持し、区画が緩まないようにリングシール７４をわずかに圧縮するように調節されてもよい。パイプ要素の挿入は、図５に図示されるように、クリアランス逃げ領域、本実施例では、区画１２および１４の端部に隣接して位置する増加する曲率半径の表面４２（図１および２参照）によって補助される。増加する曲率半径の表面４２は、そうでなければ挿入に応じてパイプ要素４８および５０に干渉し得る弓形突出部３０および３２の領域にクリアランスを提供する。
【００２９】
図６に示されるように、締結具２４は、区画１２および１４を相互に向かって引き寄せ、弓形突出部をパイプ要素４８および５０内の溝５８との係合の中に引き込み、パイプ継手を形成するように緊締される。図４に示されるように、引張負荷が印加されるときならびに公差条件が公称から逸脱するとき、逃げ溝３１は、パイプ要素４８、５０および区画１２、１４の組み合わせられた公差の有害作用を低減または排除し、増加される疲労寿命および最大負荷を可能にする。逃げ溝３１はまた、（そうでなければ存在したであろう）干渉がパイプ要素４８、５０に応力を追加しないように防止する。区画１２および１４が、ともに引き寄せられるにつれて、リングシール７４は、区画とパイプ要素４８および５０との間で圧縮かつ変形され、液密な継手を形成する。逃げ溝３１はさらに、形成される継手の増加する曲げ剛性を可能にする。曲げ剛性は、パイプ要素と、パイプ要素の外部表面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する、区画の肩部３３との間の接触によって提供される。逃げ溝３１は、角４５における干渉を回避し（図３Ｄ参照）、パイプ要素と肩部３３との間の完全な接触を可能にし、それによって、形成される継手の増加する曲げ剛性を可能にする。
【００３０】
本発明による結合具およびパイプ要素の組み合わせによって形成される継手は、先行技術設計に優る、改善された疲労寿命および増加される最大圧力性能の両方を実証する。
【図１】
2020514638.tif 000003
【図２】
2020514638.tif 000004
【図３】
2020514638.tif 000005
【図３Ａ】
2020514638.tif 000006
【図３Ｂ】
2020514638.tif 000007
【図３Ｃ】
2020514638.tif 000008
【図３Ｄ】
2020514638.tif 000009
【図４】
2020514638.tif 000010
【図５】
2020514638.tif 000011
【図６】
2020514638.tif 000012
【国際調査報告】
2020514638.tif 000013