JP2005246967A - 分離可能な管グリップ装置を備えた管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールを維持する。
【解決手段】 部分的に引き締められると、フェルールが雄ネジ部材（５４）のカム面（８８）と組み合い、そして雌ネジ部材（５２）から破断し又は分離して分離片となり、このため、継手は単一のフェルール管継手として機能する。更なる特徴は、カム面（８８）上の急なカム角度を有し、食込み形式の作用によりフェルール（８０）に管の端部をつかませ、カム面（８８）と分離されたフェルールの前端部との間の第１のシールを形成する。フェルールの前端部、及び選択的に、最初の一体の管グリップ装置（８０）を含んだ雌ネジ部材（５２）全体が、管端部の材料より少なくも約３．３倍硬くなるように硬化される。
【選択図】 図１

Description

本出願は「一隊式ナットおよびフェルールを伴なう管継手」に対する２００１年２月６日に出願された米国暫定特許出願第６０／２６６，７３５号および「管継手」に対する２００２年、１０月１７日出願の同第６０／３２９，９４３号（それら全体の開示が引用により本明細書に完全に取り入れられている）の権利を主張する。

本発明は概括的に管継手（ｔｕｂｅ ｆｉｔｔｉｎｇｓ）の技術分野に関する。本発明はより具体的には、最初は結合要素のうちの１個に接合されて、集成中にそれから管端上に分離する管グリップ要素を使用する、フレアのない管継手に関する。

管継手は管端をもう１つの部材に接合または結合させるために使用され、ここで他の部材は例えば、通しＴ−継手およびエルボー継手のようなもう１種の管端でも、あるいは例えば、弁のような、管端と流体連絡する必要がある装置でもよい。本明細書で使用される「管（ｔｕｂｅ）」および「管材料（ｔｕｂｉｎｇ）」の用語は、それらに限定はされないがパイプをも包含することを意図される。あらゆる管継手は、その管継手が充たすようになっている圧力、温度および振動の基準内で、２種の重要な機能を達成しなければならない。第１に、管継手はシールの喪失または管の破裂を防止するように管端をグリップしなければならない。第２に、管継手は最初のシールが漏洩しないように維持しなければならない。管継手がこれら２種の機能を達成するという必要条件は何十年も管継手の設計における主導的因子であった。所望のグリップおよびシール性能の基準を充たすための管継手の設計には多数の因子が影響を与えるが、いずれの管継手の設計にも基礎的なものは、１）継手が材料を含めて外径および壁の厚さと共働しなければならない管材料の特徴、および２）その意図された用途に対して管継手に要求される管のグリップおよびシール能レベル、であろう。その目的は、市場の設計物と競合することにより、どんな価格の制約が製品に課せられようともそれ以内で所望の管グリップおよびシール機能を信頼性に達成するような管継手を設計することである。

フレアのない管継手は概括的に、管端が継手構成部品上にフレアで外側に広がるフレア付き管継手に比較して、管端が実質的に管状のままであるタイプの管継手を表わす。フレア付き管端は一般に、プラスチック管材料およびプラスチック管継手の使用において遭遇される。本発明は本質的には、プラスチック管材料または管継手は管をグリップする、そして適当なシールを提供する双方の継手の能力に影響を与えるような、著しく異なるチャレンジおよび材料特性を有するために、プラスチック管材料または管継手には関しない。しかし、本発明の幾つかのアスペクトは非金属の管継手、とりわけ分離可能な管グリップ要素アスペクトに関連するかも知れない。

例えばステンレス鋼およびその他の金属の管材料と一緒の使用を意図される管継手の設計が所望の管グリップおよびシール機能を達成するためには特に興味を引く。これは具体的な市販の管材料に関しては、通常２００ビッカースまでの次元の、非常に硬い材料であるステンレス鋼の性状からもたらされる。ステンレス鋼およびその他の金属管材料はまた、管材料の壁の厚さが実質的な（当該技術分野で「厚い壁をもつ」管材料と呼ばれる）高圧の用途に対して使用される。壁の厚い管材料は、それが硬いのみならずまた、特に延性ではないために、グリップが困難である。低い延性は所望の管グリップを達成するために管材料を可塑的に変形することを更に困難にさせる。

管継手は具体的には、１）しばしば１個もしくは複数のフェルールの形態の管グリップ装置、またはグリップ用リング−様構造物、および２）管端をグリップし、漏洩に対してシールを提供するように、管端上に管グリップ用装置を取り付けさせるための引き締め（ｐｕｌｌ−ｕｐ）機構、の集成体を包含する。「引き締め」の用語は単に、所望の管グリップおよびシールを伴なって管端上に継手の集成を完成するように、管継手集成体を締める操作を表わす。

通常、管継手は、最初に「指で締めた（フィンガータイト）」状態で集成し、次にレンチまたは他の適当な工具を使用して、その最終的な最初の、完全な集成状態に継手を締めるかまたは「引き締める」。もっとも一般に使用される引き締め機構は雌型ねじ付きナット構成部品と、雄型ねじ付き本体構成部品のねじ結合であり、管グリップ装置はそれらがねじで締められて堅く接合される時にこれらの２個の構成部品により作動される。本体はその穴の外側部分に傾斜したカム運動面をもつ管端受納穴を含む。もっとも一般に使用されるカム運動面は切頭円錐体であるので、「カム運動角度」の用語は管端の縦軸または外面に対するカム運動面の円錐角度を表わす。管端は本体の穴中に軸方向に挿入され、切頭円錐体のカム運動面を越えて延伸する。グリップ装置を管端上に滑動させ、管グリップ装置がカム運動面とナットの間で軸方向に捕捉されるように、ナットを本体上に指で締まる位置まで部分的にねじで締める。ナットは具体的には、ナットと本体構成部品がねじで堅く締まる時、本体上の傾斜したカム運動面とかみ合うように管グリップ装置を押し出す内側ショルダーを包含する。傾斜したカム運動面は管グリップ装置に半径方向の圧縮を与え、それにより管グリップ装置を管端とグリップ噛み合わせさせる。管グリップ装置は具体的には、管材料の外面およびまた、傾斜したカム運動面に対するシールを形成することができる。

今日ステンレス鋼の管継手においてもっとも一般に使用される管グリップ装置（もっとも一般に使用されるものはフェルール−タイプの管継手である）は管グリップ装置の前部または鼻部分を管端の外面中に食い込ませることにより、管グリップを達成する。本明細書に使用される「食い込み（ｂｉｔｅ）」の用語は、管グリップ装置の前端に、概括的に放射状のショルダーまたは壁を作成するために、ほとんど切断−様の動作を伴なって管材料を可塑的に変形し、そして押し込むような、管端の外面中への管グリップ装置の可塑的変形を表わす。この「食い込み」は従って、特に１／２”以上のような比較的大きい直径の管材料に対する、高圧における管の破裂を防止するための強力な構造的特徴物として役立つ。

長年にわたり、「食い込み」タイプの作用に頼らずにむしろ、幾つかは食い込みを形成することなく、管材料中に押し込む効果を伴なって管材料の外面に管グリップ装置を単に放射方向に圧縮する多数の管継手の設計物が存在した。これらの設計物は高圧のステンレス鋼の管継手には適さない。特に高圧の適用のためのもっとも一般的な市販のステンレス鋼の管継手は歴史的に、管グリップ装置−単フェルール管継手と、２フェルール管継手の２種の基本的に異なる設計物であった。

単フェルール管継手はその名称が暗示するように、管のグリップおよびシール双方の機能を遂行するために１個のフェルールを使用する。しかし、これらの２種の機能は、所望の管のグリップおよびシール性能の基準を充たすことができる管継手を設計する場合に、相互に相容れないことが次第に認められるようになっている。これは管継手が適当な管グリップを達成することを保証するために必要な設計の基準が通常、効果的なシールをももたらすための単フェルールの能力に逆らって働くためである。その結果、先行技術の単フェルール継手は場合によっては適当な管グリップを達成することができるが、この管のグリップ能は比較的効果の弱いシールを有する犠牲の上に立つ。この状況の結果の１つは、幾つかの単フェルールの管継手は適当なシールを達成するために追加の構成部品および技術を伴なって設計されてきたことである。特に、ガス、そして特に高圧ガスをシールすることを試みる単フェルール継手においては、最適には及ばないシール能が認められる。従って、単フェルール管継手は通常、液圧装置のような低圧液体用途に、より適するがしかし、このような比較的低圧の用途においてすら、単フェルールのシール能は所望される程度より低いままである。

単フェルール管継手に対しては、食い込み作用は通常、その前端と後端の間で単フェルール本体の中央部分または中間部において、管壁から放射方向の外側方向に曲がるようになっている単フェルールに関連する。フェルールの前端はフェルールの後端に対して押しているナットにより本体の傾斜したカム運動面に対して押し出される。湾曲作用は単フェルールの前端を管端中に向かせる助けをする。湾曲作用はまた、フェルールの後端を同様に管端とかみ合い、グリップさせるために使用される。これは通常、フェルールの後端を放射方向に圧縮して管端上でのグリップ動作をもたらす、単フェルールの後端とかみ合うナットのショルダー上の傾斜駆動面を提供することにより達成される。幾つかの単フェルールの設計物においては、フェルールの後端は明らかに、管端中に食い込むように意図されている。この後端の管グリップは時々、後端のグリップが管を下る振動の、前端の管の食い込みに対する影響を隔離することを試みるために、振動下の管継手の性能を改善することを試みるために、単フェルールとともに使用される。

後端の管グリップの使用は実際、単フェルールの前端で管端をグリップする努力に逆らって作用する。理想的には、単フェルールはナットと本体のカム運動面の間に完全に三次元に圧縮されなければならない。後端グリップを提供することは実際、管のグリップを提供するために使用される前端の圧縮に逆らって作用する単フェルールに反作用の張力をかける。更に、外側に湾曲する作用は、外側に湾曲する動作を可能にするためには、単フェルールは管グリップの「食い込み物」に隣接する減少された質量を必要とするために、単フェルールの前端で管をグリップする努力に逆らって作用する傾向がある。外側に湾曲する作用は管端から離れてフェルール本体に中央にフェルールの質量を放射方向に移動させる。その結果、外側に湾曲した単フェルール継手は高圧におけるフェルールの破損、シールの喪失および恐らくは管の破裂をより受け易い可能性があるかも知れない。

ステンレス鋼管材料上に適当な管グリップを達成するためには、単フェルールのステンレス鋼管継手は歴史的に、１０度と２０度の間のむしろ浅いカム運動角度を使用してきた。この範囲の角度は本明細書では、その角度がどちらかというと小さい点で便宜上の用語としてのみ「浅い」と称される。浅い角度はそれに対して単フェルールの前端を滑らせて放射方向に圧縮して管端の外面中に食い込む、軸方向に細長いカム運動面を提供するので、機械的利点を得るために、単フェルール継手に浅いカム運動角度が使用されてきた。管グリップに適した食い込み物を形成するような単フェルールを得ることができるために、硬いステンレス鋼の管材料はこの細長い滑動カム作用を必要とした。長年の間、単フェルールはステンレス鋼の管材料より有意に硬くなるように、通し焼き入れまたは肌焼きされてきたが、浅いカム運動角度は今日でもまだ、適当な管グリップを確保するような「食い込み物」をもたらすために、カム運動面に沿って滑るフェルールからの機械的利点を得るために、このような単フェルール継手に使用される。肌焼きフェルールおよび約２０度の浅いカム運動角度を使用する市販の単フェルール管継手の１例には、Ｐａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販のＣＰＩ継手ラインがある。もう１つの例には、通し焼き入れの単フェルールおよび１２度のカム運動角度を使用するＥｒｍｅｔｏ ＧｍｂＨから市販のＥＯ継手ラインがある。

幾つかの単フェルールの設計物においては、非円錐形のカム運動面が試みられ、そこでは管端の外面に対してフェルールを単に押し付け、それにより食い込み物を形成しないことが試みられ、。しかし、これらの場合における結果は、ステンレス鋼の継手には十分に適さない低グリップまたは低圧の継手のみであった。

しかし、単フェルール継手による適当な管グリップを達成するために必要な、浅いカム運動角度および細長いカム運動面および軸方向の動きは、特に極端な環境におけるシール機能を達成するための、そしてガスのシールのための単フェルールの性能を犠牲にする。これは、単フェルールの前端が軸方向に細長いカム運動面に対してシールを形成するように試みるためである。半径方向の外側に湾曲する作用は単フェルールの前端の外面の、より広い部分がそれに対して押し出されているカム運動面と接触させる。その結果、必然的に、単フェルールの外面とカム運動面との間により広いシール表面積ができる。このシール面積の拡大は単フェルールとカム運動面との間のシール力の望ましくない分散を引き起こし、そして更に、漏洩を発生させる表面の不備に対するより広い面積を形成する。これは特に金属対金属の問題である（非金属対非金属のシールに比較して：例えば、プラスチック継手においては、通常、より高度に延性のプラスチック材料は２面の間のシールをより良く形成することができるために、拡大したシールの接触面積を提供することが望ましい。）
歴史的には、単フェルール継手は適当な管グリップを達成するために浅いカム運動角度を使用してきたために、最適には及ばないシール機能がその継手の適用時に認識された制約として認容されるか、または、もっとも著しい試みは単フェルールを含む１種もしくは複数のエラストマーシールまたは、単フェルールがそれと協力して、ステンレス鋼管材料とともにより良いシールを提供するものを含む追加の特徴物を単フェルール継手中に設計してきた。例えば、特許文献１および特許文献２を参照されたい。特許文献１は付け加えられたエラストマーシールにより「シール」の問題を解決することを試みる単「フェルール」（当該特許中では「切断リング」と呼ばれる）継手の典型的な１例を表わす（特許文献１参照。）特許文献２は管のグリップおよびシール機能を２種の別個の構成部品に分離することにより得られた利点につき記載している（特許文献２参照。）
管材料に使用される市販の、著しく成功した２個フェルール継手はＳｗａｇｅｌｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｏｌｏｎ，Ｏｈｉｏから市販され、特許文献３および特許文献４に記載され、それら双方とも本発明の受託者により共同所有され、それらの全体の開示が引用により本明細書中に完全に取り込まれている（特許文献３および特許文献４参照。）この２個フェルール継手においては、管のグリップおよびシール機能もまた、２個フェルールの使用により別個に達成される。前方もしくは正面のフェルールはガスに対してすら優れたシールを提供し、背部もしくは後部フェルールは優れた管グリップを提供する。

前面フェルールは２０度のような浅いカム運動面角度に対してカム運動することにより優れたシールを達成する。これは前面フェルールは管グリップ機能を達成するためにカム運動面上で過剰に滑動する必要がないためである。同様に、前面フェルールは前面フェルールの主要な目的がシールすることであり、管端中に食い込むことではないために、肌焼きされていない。従って、比較的「柔い」前面フェルールは、本体の円錐形カム運動面が約２０度のカム運動角度を提示するとしても、特にガスに対して優れたシールを達成する。

後部フェルールは上記の２個フェルールの管継手において、管グリップ機能を達成する。後部フェルールは管端より、実質的に硬いように、肌焼きされている。後部フェルールの前端は前面フェルールの後端に形成された切断円錐形のカム運動面に対してカム運動する。このカム運動面の表面上の角度は４５度であるが、前面フェルールの滑動運動により、有効なカム運動角度は実際は約１５〜２０度の浅い角度である。後部フェルールの有効なカム運動角度は浅いが、後部フェルールは一次的シールを提供することは要求されない（それは二次的またはバックアップシールを形成することができるが）。後部フェルールはまた、望まれない湾曲動作を示さず、むしろ半径方向の内側にヒンジ様運動の機能として管端をグリップする。本明細書で使用される「ヒンジ様」の用語は、湾曲または半径方向の外側への移動と明白に対照的に、フェルール本体の中央部または中間部が内部への半径方向の圧縮を受けるようなフェルールの制御された変形を表わす。従って、有効な浅いカム運動角度は継手のシール能を犠牲にしないのみならずまた、実際、特にステンレス鋼管材料のための管継手の全体的性能を実質的に高める。

主として唯一の重要な管継手機能を達成するために、それぞれに対して別のフェルールを使用することにより、２個フェルールの管継手は膨大な管グリップおよびシール機能を達成する。従ってこの先行技術の２個フェルールの管継手は、特に、１５０００ｐｓｉの次元の高圧等級、極低温から１２００°Ｆまでの広範な温度等級のようなその性能特徴により一部はステンレス鋼の管材料の技術分野において膨大な営業的成功そして、多数の適用における有意な数の改造（「改造（ｒｅｍａｋｅ）」は最初の継手の緩めおよび引き締め後の再締め付けを表わす）を経験した。

特許文献５は、フェルールに対するものとして１個の締付けリングの使用を表わし、そこで、締付けリングは２０度もしくはそれ以上を越えるように見える角度をもつ面に対して作用するが、そのリングはプラスチックのように管材料に変形するように見えずにむしろ弾性のままでいるので、引き締め後に、リングはその最初の形状を保持するようになっており、それらは双方とも本明細書で考慮されるタイプのステンレス鋼の管継手に不適切な特徴物である（特許文献５参照）。非特許文献１は、湾曲効果をもち、前端および後端で管をグリップすることが意図されているように見える締め付けリングを表わす（非特許文献１参照）。管は樹脂のカバーで覆われているので、この継手はステンレス鋼管材料に適用できるようには見えない。

単一要素の管グリップ装置として機能するために、引き締め時に分離する管グリップ要素を伴なった管継手を設計することが試みられた。既知の設計物は雄型ねじ付き構成部品上に分離要素を配置している。更に、既知の設計物は浅いカム運動面角度に対して管グリップ要素を押し付けるかまたは管の壁中に管グリップ食い込み物を形成することを試みない。従って、先行技術の設計物は先行技術の単フェルールの管継手の設計物と同様な制約を受ける。

上記２個フェルールのスエッジロック（ＳＷＡＧＥＬＯＫ）の管継手の多数の適用および使用は、このような高圧、温度および改造能の特徴を必要としない。本発明は全体的継手の保全性と性能を犠牲にすることなく、より低い性能の特徴と充たすことができる新規の継手概念に関する。
米国特許第６，０７３，９７６号明細書 米国特許第５，３５１，９９８号明細書 米国特許第６，１３１，９６３号明細書 米国特許第３，１０３，３７３号明細書 米国特許第３，２４８，１３６号明細書 日本ユーテイリティモデル刊行物４４−２９６５９号

本発明の一態様により、新規な管継手の考えは、僅か２個の構成要素、即ち継手本体と継手用ナットとの使用者による組立だけが必要である。ナットと本体とは、これらの間の相対回転により一緒にネジ結合される。ナットは、最初は一体の管グリップ部材又はフェルールを備え、これは、継手が作り上げられたとき本体上のカム面と共同作用する。管グリップ部材はナットとともに機械加工され又は、例えば鑞付け、溶接又は半田付けのような適宜の通常の方法でこれに別に取り付けられる。説明される実施例においては、管グリップ部材はリング状の構造であり、これは、これは取り付けられていた構成要素から分離した後、単一のフェルールとして機能する。外されたフェルールは、半径方向に圧縮され、管の外壁に押し付けられて塑性変形され、シールと管に対するきついグリップ噛合いとを形成する。外されたフェルールは、カム面に対する第１のシールを形成する。一実施例においては、フェルールは、その前端部にテーパー外面を有し、これが、カム面に対して一般に狭い線接触型のシールを形成する。一実施例においては、フェルールは、ヒンジ作用を有しかつ引き締め中に塑性変形して、優れた管のグリップを得るために先端部が管の壁の中に食い込み、そして食い込んだ先端部分を振動の影響から隔離する軸方向の近接したスエッジ帯又はコレット帯を持つように設計される。ヒンジ作用は、一般に、フェルールのテーパー付きの外面がカム面との線接触状態を保つことも助ける。継手の構成要素、特に分離可能なフェルールが好ましいが、表面硬化は必要ない。この新規な継手は、ステンレス鋼及びその他の金属の管継手として特に有用であるが、本発明はいかなる特別な等級の金属にも限定されない。本発明の別の態様により、継手は、十分な引き締め示すため及び構成要素の過度の締付けを避けるために自己指示具を備えることができる。

本発明の更なる態様により、カム面の輪郭は、従来技術の単一フェルール管継手のデザインを、約３５゜から約６０゜の範囲の急なカム角度を組み込むことにより実質的に変更される。より急なカム角度は、特にフェルールが管の材料より少なくも約３．３倍の硬さに硬化されたとき、従来技術の単一のフェルール管継手よりも良好な管のグリップを作る。フェルールは、引き締め中の半径方向内向きのヒンジ作用を促進する形状で設計することもできる。このヒンジ作用は、従来の単一フェルールの管継手と比べて管のグリップとシールとを改良する。

本発明のこれら及びその他の態様及び利点は、付属図面を参照した好ましい実施例の以下の説明から本技術熟練者に明らかとなるであろう。

本発明は、幾つかの部品及び諸部品の配置の物理的形状を取ることができ、その好ましい実施例及び方法が、本明細書において詳細に説明され、その一部を構成する付属図面に示される。

本発明の一態様に従えば、最初は連結要素の一つと一体となっており、引き締めの際にそれから分離して単一のフェルール継手の機能を果たす管継手が提供される。好適具体化例においては、管グリップ装置またはフェルールは雌ネジが切られたナットと一体となってつくられ、脆弱な薄いウエッブ部分によってそれに取り付けられており、該ウエッブ部分は該フェルールが最初雄ネジが切られた構成要素のカム面（ｃａｍｍｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）に対して圧し付けられて動くと切断する。分離した後該フェルールは単一のフェルールとして雄ネジが切られた胴部の大きな傾斜の角度をもったカム面に対して作用する。管グリップ装置のかたさが管材料に比べて少なくとも３．３倍、好ましくは少なくとも４倍の割合で大きい場合、大きな傾斜の角度をもったカム面は特に有利である。

本明細書において例示的な具体化例の中に含まれるものとして本発明の幾つかの態様が説明されているが、このような説明は本発明を限定するものと考えるべきではない。任意の特定な用途に対しては、必要に応じ本発明の種々の態様を異なった組み合わせで、また部分的な組み合わせで使用することができる。さらに、本明細書における説明では設計上の多くの選択および代替的な具体化例が記述および／または例示されているが、このような記述はこのような選択および代替物のすべてのリストを与えることを意図しているのではなく、またそうであると考えるべきではない。当業界の専門家は添付特許請求の範囲に入る他の代替物および設計の選択を容易に評価し理解することができるであろう。

また本明細書において種々の具体化例はステンレス鋼、特に３１６ステンレス鋼からつくられた継手構成要素を特に参照して説明されているが、このような説明は本来例示的なものであり、本発明を限定すると考えるべきではない。当業界の専門家は継手構成要素並びに金属の管材料に対し幾つかの種々の異なった金属材料を用いて本発明を実現できることを容易に理解できるであろう。これらの材料には３１６、３１６Ｌ、３０４、３０４Ｌ、任意のオーステナイトまたはフェライト型のステンレス鋼、任意の二相ステンレス鋼、任意のニッケル合金、例えばＨＡＳＴＡＬＬＯＹ、ＩＮＣＯＮＥＬまたはＭＯＮＥＬ、任意の沈澱によって硬化させたステンレス鋼、例えば１７−４ＰＨ、真鍮、銅合金、炭素合金鋼または低合金鋼、例えば１０１８鋼、および鉛を加えた、再燐酸塩処理した或いは再硫化処理した鋼、例えば１２Ｌ１４鋼が含まれるが、これがすべてではない。材料を選択する際の重要な観点は、継手に一緒に使用する最もかたい管材料に比べ、管グリップ材料が好ましくは少なくとも約３．３倍、さらに好ましくは４倍の割合で表面硬化処理（ｃａｓｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）または完全硬化処理をされていなければならないということである。従って管グリップ装置は管自身と同じ材料からつくられている必要はない。例えば下記に説明するように、管グリップ装置は上記のステンレス鋼材料または表面硬化処理ができる他の適当な材料、例えば例を挙げるとしたらマグネシウム、チタンおよびアルミニウムから選択することができる。さらに、管グリップ用のリングおよび雌ネジが切られたナットの脆弱な特徴も非金属性の継手において実現することができる。

図１を参照すれば、本発明は、組み立てる前においては二つだけの分離した構成要素、即ち雌ネジが切られたナット５２と雄ネジが切られた胴部５４しか存在しない管継手５０を提供することを目的としている。ナット５２は従来法のフェルール型の管継手に使用される典型的なナットとは実質的に異なっている。胴部５４は従来法の継手に使用される典型的な胴部と同様な一般的な設計であることができるが、必ずしも必要なことではないが、以下に説明するように胴部５４も新規ナット５２に対し適切な構成をもつように最適化されていることが好ましい。これに加えて、胴部５４は分離した別の構成要素である必要はなく、他の部材、例えば弁の胴体、多岐管または他の構成要素に取り付けられているか或いは他の方法で一体となっていることができる。

添付図面には、該継手は長手方向の断面図として半分の断面だけが描かれているが、もう片方の半分の部分も同じであり、この部分は明瞭且つ簡単に図示するために省かれていることに注意されたい。添付図面のすべてにおいて、図示を容易にするために種々の間隙および寸法は幾分誇張されている。

胴部５４は一般に円筒形の主胴部５６であり、これは一体となった延長部または端５６ａを有している。端の延長部５６ａは例えば六角形の胴部（ｈｅｘ ｂｏｄｙ）であるか或いは他の構成要素、例えば上記に記載したような弁の胴体の一部であることができる。主胴部５６は端延長部５６ａと同じ原材料から機械加工によりつくることができるか、或いは例えば熔接または他の適当な方法で取り付けることができる。胴部５６は第１の中央の長手方向の孔５８を含み、この孔は管の端１３をぴったりと滑り込ませて受けることができるような適切な大きさをもっている。第１の孔５８は、胴部５４の端延長部５６ａを通って延びた同軸の第２の孔５９よりも幾分大きな直径をもっている。勿論、継手５０が閉じた端をもつ連結部である場合には、内部の孔５９は貫通孔ではないであろう。

管の端１３はその底がカウンターボア（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）６０に達していることが好ましい。胴部５６は外側の雄ネジ６２をもつように機械加工或いはその他の方法でつくられており、この雄ネジはナット５２の中につくられるか機械加工された対応する雌ネジ６４に合ってねじ込み得るようになっている。旧式および新式の胴部およびナットの部材と従来法の継手の構成要素が不用意に混じることを避けるために、本発明のナットおよび胴部のネジ山のピッチは従来法のフェルール型の管継手のナットおよび胴部のネジ山のピッチの値と実質的に異なるようにすることができる。これによって入れ代わりが起こる問題が避けられ、完全な引き締めに対して軸方向の行程（ｓｔｒｏｋｅ）を高くしナットの回転を減らすことができるコースピッチを得ることができる。例えば本発明を具体化した継手は、適切な引き締めを達成するために十分な軸方向の移動を半回転で行うことができるコースピッチのネジを使用することができる。これと比較して典型的な従来法の継手は、１回と１／４回転〜１回と１／２回転で引き締めされる。しかし、入れ代わりの問題を避けるには他の方法があるから、設計者がネジのピッチを特定の用途に適した任意の値にするのを妨げるものはない。従って引き締めに対して半回転というのは選択できる多様な設計の一例に過ぎない。

中央の孔５８は、必ずしも必要なことではないが、管の端１３の長手方向の軸Ｘ（図１）に対して半径方向に向かい幾分内側にテーパーが付けられ、長手方向にカウンターボア６０の方へ向かうにつれて孔５８の直径が半径方向において減少するようにすることが好ましい。例えば、このテーパーは約２°〜約４°であることができるが、この際選ばれる角度は特に厳密な値ではない。カウンターボアの肩の所での孔５８の直径は管の端１３の外径よりもごく僅かだけ小さい。この方法で管の端１３は孔５８に対して例えば僅か千分の数インチの間隙をもつ半径方向の締まりばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）が得られる。このような孔５８と管の端１３との間の締めしろ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）によって引き締めの間管の端１３が回転するのを防ぐ助けとなる回転防止作用が得られる。またこれによって引き締めの際管グリップ要素（８０）の回転により管の端の中へ誘起された残留捩り応力が減少する。管の端１３はその底がカウンターボアの肩に完全に達している必要はない。その理由は、上記の締まりばめにより孔５８と管の端１３との間で良好な主要な密封を行う助けが得られるからである。また締まりばめにより、引き締めの際に管の端は軸方向において静止した状態に保持され、管グリップ要素（８０）の軸方向の移動は全部、締め付けの際の管の端の無駄な軸方向の運動または移動にではなく、適切な変形と管のグリップに使用されので、管グリップ要素（８０）による管のグリップが改善される助けになる。孔５８のテーパーはその全軸長に沿って或いはカウンターボア６０の近傍の短い軸の部分に沿ってゆるやかに延びている。

ナット５２は継手５０の長手方向の軸に対し第１の直径Ｄ１を有する第１の中央の孔７０を含んでいる。またナット５２は継手５０の中央の長手方向の軸に対し第２の直径Ｄ２を有する第２の中央の孔７２を含んでいる。この具体化例においては、直径Ｄ２は直径Ｄ１よりも小さい。さらに、直径Ｄ２は孔７２が管の端１３を受ける一般的に円筒形の壁を規定するような大きさをもっている。第１の孔７０はナットの後端部７４から軸方向に間隔を置いた場所に達してトレパン（ｔｒｅｐａｎ、筒鋸によって作られたような孔）７５をつくり、それによってナット５２が半径方向に内側へと延びたカラー７６を含むようになっている。カラー７６は一般にナット５２の後端部の壁７４、小さい直径の孔７２および大きな直径の孔７０によって規定されている。

本発明の重要な態様に従えば、ナット５２はカラー７６から幾分片持梁に似た方法で軸方向に内側へと延びた管グリップ装置８０を含んでいる。この実施例における管グリップ装置はグリップ用のリング８０の一般的な形をしており、管の端１３をぴったりと受ける実質的に円筒形の壁を規定した内側の孔８２を含んでいる（図２）。孔８２の直径Ｄ３はナットの第２の孔７２の直径と同じであることも異なっていることもできる。グリップ用のリングの孔８２を規定する円筒形の壁は、グリップ用のリング８０のテーパーのついた前方の部分即ち鼻の部分８４から軸方向へ延びている。鼻の部分８４は軸方向へテーパーが付けられた外側の表面８６を含み、この表面はリング８０の後端部へと行くに従い半径方向の寸法が増加している。テーパーの付いた外側の表面８６はグリップ装置８０の一般的に半径方向の前端部８５から延びている。この一般的に半径方向の前端部８５は内側の円筒形の孔８２と好ましくは鋭い隅をつくってつながっている。しかし、直径Ｄ３よりも幾分大きな直径をもち、前端部８５からナット５２の後端部７４の方へ軸方向に延びた周囲の凹みまたは階段またはノッチ或いは他の幾何学的な形（図示せず）のものをリング８０の前端部に備えることができる。

テーパーが付けられた表面８６は好ましくは半径部分８９により、また軸方向の反対側の端の所では半径８６ａによって一般的に円筒形の部分９１につながり、この部分９１は半径９３を介してトレパン７５につながっている。

この点に関し、管グリップ装置８０の種々の幾何学的な特性（例えば種々の凹み部分、ノッチ、テーパーが付けられた部分、半径部分など）は、下記にさらに説明するように半径方向に内側へ向かう適切な蝶番え作用を行うように選ばれることに注目されたい。従って管グリップ装置８０の幾何学的特性は管の材料の特性、例えばかたさおよび継手の構成要素、管の寸法、および特定の用途に必要な管のグリップおよび密封性能によって決定される。従って本明細書に例示された特定の具体化例は本質的に例示を目的とするものであり、本発明をここに記載された管グリップ装置の幾何学的特性に限定するものではない。２個のフェルール型継手に対する上記に参照した特許も、所望の管のグリップを得るための蝶番え効果を容易にするさらに他の幾何学的な変形を示すものである。

本発明の他の態様に従えば、管グリップ装置またはフェルール８０は薄い脆弱なウエッブの部分９５によって雌ネジが切られたナット５２に取り付けられている。引き締めを行う際、フェルール８０が最初カム面８８に対して圧し付けられるとこのウエッブ部分は切断し（図２に示すように）、管グリップ装置またはフェルールが別々の部材になり、ナットおよび胴部と共に実際には単一のフェルール継手として機能する。分離したフェルール８０はナット５２の半径方向に内側へと延びた壁１５２により軸方向へ駆動される。この壁１５２は最初の引き締めを完成させるためにカム面に対してフェルール８０を前方へと駆動する駆動面としての作用をする。脆弱なウエッブの部分は、装置８０がナット５２から分離した後、さらに引き締めを行って組み立てを完了する際に、切断線に沿って露出された表面９５ａがナットの駆動面１５２を妨げないように設計されることが好ましい。本明細書においてナット５２から分離した後の装置８０を参照する場合、「管グリップ装置」および「フェルール」或いは「単一のフェルール」という言葉は互換的に使用されるものとする。

フェルール８０は、一般に雌ネジが切られたナット５２の内側の方へと角度が付けられた半径方向の溝孔１５４をつくることにより脆弱なウエッブ９５の部分が取り付けられるように機械加工されている。この溝孔１５４はフェルール８０の後端部１５０、およびフェルールがナット５２から分離した後フェルールをカム面に圧し付けて駆動するナットの半径方向の壁１５２をつくっている。必ずしも必要なことではないが、壁１５２および後端部１５０は管の孔の軸Ｘに対して約７５°程度の角度をもって機械加工されていることが好ましいが、この角度は特定の用途に依存して異なることができる。これらの面１５２および１５０は必要に応じ摩耗およびトルクを減少させるために輪郭の整形を行うことができる。

図１、２および３を参照すれば、テーパーが付けられた鼻の部分８４は最初、軸方向にテーパーが付けられたカム面８８と係合し、この面８８は主胴部５６の管の孔５８に対する開口部をつくっている。テーパーが付けられたカム面８８は孔５８の壁を胴部５４の後端部の壁９０とつないでいる面である。このカム面８８は一般的に截頭円錐の輪郭をもっている。しかし、面８８の形は、特定の用途における継手５０に必要とされる特定のリングの変形特性および管のグリップ特性に依存して他の形から選ぶことができる。

引き締めが完了すると、胴部５４の後端部９０は、過剰な締め付けに対して積極的な停止部材の役割をするトレパン７５と接触する。これについて何かコメントが必要であるとすれば、最初の引き締めを完了した際、後端部９０はトレパン７５から間隔を置いた位置にある。この場合適切な引き締めは間隙測定用のゲージまたは公知の他の方法を用いて検証することができる。

管グリップ用のフェルール８０は継手５０の幾つかの重要な機能を行うような形をしている。フェルール８０は、適切な引き締めが行われた際、テーパーの付いたカム面８８に対し流体に対して密封性をもつ主要な密封を行わなければならない。この密封は管継手５０に対する主要な外側の密封であることができ、或いは実際には管の端１３と胴部５４との間につくられる任意の密封、例えば孔の壁５８および／またはカウンターボア６０に沿ってつくられた密封に対する二次的な即ち支援的な密封であることもできる。分離されたフェルール８０は、フェルール８０の円筒形の孔８２が管の端の外側の表面と係合する区域において、フェルール８０が管の端１３の外側の表面の中に喰い込む場所で主要な密封をつくるであろう。この場合も、この主要な密封は実際には胴部６４に対して管の端１３によってつくられる任意の密封に対する支援的な即ち二次的な密封であることができる。いずれにせよ、フェルール８０はカム面８８および管の端１３の他の面に接触して主要な密封をつくる。これに加えて、フェルール８０は圧力、温度および振動の効果の下で密封の一体性を保持し、管の端がこのような環境下において継手から離れるのを防ぐように管の端１３を適切にグリップしなければならない。

流体に対する密封性および管のグリップ作用を達成するためには、図３に示すように完全に引き締めした際、フェルール８０は可塑的に変形し、先細りになって（ｓｗａｇｅ）管の端の中に入るように設計される。この結果は、ナット５２が胴部５４の中にねじ込まれる際、テーパーが付けられた鼻の部分８４は軸方向に前方へと駆動されるばかりではなく、半径方向にも移動または駆動されて管の端１３の壁の外側の表面と係合するような蝶番え作用を行うフェルール８０を設計することによって達成される。このようにして鼻の部分８４の前端部９２は圧縮されて管の壁の中に埋め込まれ、その結果図３の９４で示されるような応力上昇部分即ち喰い込み部分が生じる。前端部の喰い込み部分９４は、可塑的に変形する管の端の材料からつくられた一般的に半径方向へ延びた壁または肩９９を生じる。肩９９はグリップ用のリング８０の埋め込まれた前端部９２と係合し、このようにして高圧において管が吹き飛ぶことに対し例外的に強い機械的な抵抗を生じる。即ち埋め込まれた前端部９２は管の端１３に対し優れた密封性と強いグリップ力を賦与する。リング８０はさらに上記の半径方向に内側へと向かう蝶番え作用を行い、応力上昇部分即ち喰い込み部分９４および一般的に番号９６で示される所から軸方向において近くにある或いは距離を置いた場所で管の端に対して管の壁８２にスウェージ（ｓｗａｇｅ）作用またはコレット（ｃｏｌｌｅｔ）作用を及ぼすように設計される。このスウェージおよびコレット効果は実質的にグリップ機能を強化し、埋め込まれた鼻の部分および喰い込み部分９４を下方の管の振動および温度の変化の効果から切り離す役目をする。

本明細書においては本発明は埋め込まれた鼻の部分およびそれに伴うスウェージ作用を実現するものとして種々の具体化例が説明されているが、当業界の専門家は或る用途に対して、特に中程度の温度、振動および圧力効果しか受けない継手に対しては、このような厳密な設計基準は必ずしも必要でないことが理解できるであろう。従って本明細書に記載されたこのようなナット、胴部およびグリップ用のリングの付加的な態様は本発明を限定するものではなく、特定の用途に対して必要であるとして使用される本発明の基本的概念の選択可能な補強手段であると考えるべきである。

所望のスウェージ作用および管のグリップを達成するためには、フェルール８０は、テーパーの付いた鼻の部分８４およびグリップ用のリング８０の中心または中央の部分（円筒形の孔８２または９４で示される区域）は、それが胴部５６のテーパーの付いたカム面（ｃａｍｍｉｎｇ ｍｏｕｔｈ、カム用の口）８８と係合した時に、半径方向に内側へと圧縮され得るような蝶番え作用を示すように設計される。この蝶番え作用はまた、円筒形の壁８２を著しく半径方向に移動させて圧縮し、フェルール８０の胴部の中心または中央部分が応力上昇部分９４に軸方向において隣接して管の端１３の上へとスウェージ作用を行うようにするのに使用される。図１〜３の具体化例においてこの蝶番え作用は軸方向において円筒形の部分７２および８２の間に配置された、半径方向において内側にある周辺のノッチ９８を備えることによって容易になる。但しこのノッチは好適ではあるが必ずしも必要ではない。ノッチ９８は、フェルール８０が制御された方法で可塑的に変形して潰れ、所望のコレット効果をもって管の端に対して円筒形の壁８２を半径方向に圧縮できるのに適した形をしている。従ってグリップ用のリング８０の特定の幾何学的形状は、フェルール８０が分離された後にナット５２がさらに胴部５４の上にねじ込まれ締め付けられる時、フェルール８０が蝶番え状に動き可塑的に変形して管の端をグリップし、管の端およびテーパーの付いたカム面８８の両方に対して密封効果を及ぼすように設計される。有限要素法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）のような標準的な設計法を用い、管の材料、管のかたさおよび壁の厚さ、および必要な圧力、温度、および振動性能特性のような変動因子に基づきリング８０の幾何学的形状を最適化することができる。

フェルール８０の適切な変形は、テーパーの付いた表面８８の輪郭を適切に選ぶことによってさらにコントロールすることができる。この表面はフェルール８０のテーパーの付いた鼻と係合し、従ってフェルール８０が蝶番え運動をし、圧縮され、可塑的に変形して鼻の部分を管の中に適切に埋め込んで喰い込ませる時期および方法、並びに所望のコレットまたはスウェージ作用を行う時期および方法を部分的に決定する。さらに、カム面８８の輪郭は、フェルール８０の鼻の部分およびテーパーの付いた表面８８の間で所望の密封を得ることができるように設計することができる。この密封は、それによってフェルール８０と管の端１３との間が密封されるから、継手の全体的な性能に対して重要である。

一体となったグリップ用のフェルール８０を有するナット５２は標準的な機械加工操作で製造することができ、それには典型的にはリング８０の外側の輪郭をつくるトレパン（筒鋸）操作が含まれる。ナット５２の他の特徴も同様に公知の機械加工操作で実現することができる。必ずしも必要ではないが、ナット５２は使用者がナット５２を胴部５４の上に締め付けることができるレンチ面（ｗｒｅｎｃｈ ｆｌａｔ）１０２を含んでいることが好ましい。当業界の専門家は、継手５０を使用する場合、ナット５２と胴部５４との間の相対的な回転において、これらの構成要素のいずれかまたは両方を引き締め操作中に必要なだけ回転させ得ることだけが必要であることを理解できるであろう。

本発明においては、カム面８８が継手５０および管の端１３の長手方向の軸Ｘに対して約３５〜６０°の角度θをなすことが極めて望ましいことが見出だされた。さらに好ましくは、カム面８８の角度θは４０〜５０°、最も好ましくは角度θは約４５°でなければならない。カム面８８に対するこの角度範囲は通常使用されている金属フェルール型の管継手の設計と劇的に異なっている。通常使用されている管継手は１０〜２５°の範囲のカム面の角度をもち、これは本発明に比べて実質的に浅い（小さい）角度である。従来法においては、フェルールがカム面に沿って軸方向に長い距離を滑り得るためには浅いカム面角度が必要である。この大きな滑り作用のために、管グリップ装置は次第により多く半径方向へ変形して管の端の中へと入り、管の上でグリップ作用即ち喰い込みが生じる。ステンレス鋼の場合特ににそうである。傾斜の大きいと思われるカム面角度を含んでいる従来法の管継手は、実際にはカム面の浅い部分に依存しているか、或いは管に喰い込み部分をつくらず、これによって継手の圧力抵抗が制限される。しかし従来法において浅いカム面角度は、単一のフェルールが信頼性をもった密封をつくる能力と競合関係にある。これとは極めて対照的に、本発明は実質的に傾斜の大きなカム面角度θを用い、これによってグリップ用リングの鼻の部分８４は実際に実質的に滑り作用を行うことなくカム面８８の中に鋳込まれ（ｃｏｉｎｅｄ）、優れた密封をつくることができる。

本発明の例示的な具体化例においては、鼻の部分８４は外側のテーパーの付いた表面８６へと移行する半径部分８９を含んでいる。この外側の表面８６は一般的にカム面８８の角度ほどは傾斜が大きくない角度でテーパーが付けられている。テーパーの付いた外側の表面８６は軸方向にグリップ用のリング８０の後端部へ向かうにつれて半径方向の寸法が増加している。このテーパー付きの外側の部分８６は実際には引き締めの際に一般的に狭い区域または接触線をなしてカム面８８と接触しており、この区域はグリップ用のリング８０の前端部をカム面８８の中に鋳込むことを可能にする高い応力と材料をもっている。従って「一般的に狭い線接触」と言う言葉は、外側のテーパー付きの表面８６とカム面８８との間の接触区域を排除するものではなく、もっと一般的に高い応力と材料により外側のテーパー付きの表面８６とカム面８８との間で鋳込みを行うための、カム面８８の近傍または最も内側の部分の局所化された接触区域の概念である。「鋳込み（ｃｏｉｎｉｎｇ）」という言葉は単に、磨かれた金属の上において金属が接触した一般的に狭い周方向の線をつくり、テーパーの付いた表面８６とカム面８８との間で気体に対する主要な密封を行うことにより、グリップ用のリング８０が半径部分８９とカム面８８との間で良好な金属対金属の密封を達成することを意味している。

特定のカム角度（ｃａｍｍｉｎｇ ａｎｇｌｅ）の使用は表面８８の輪郭に必ずしも依存していないことを述べるのは重要なことである。換言すれば、今問題にしている角度はグリップ用のリング８０の前端部がカム面８８と接触してそこに密封をつくる角度である。即ち非截頭円錐の輪郭をもってカム面８８をつくることができるが、依然として密封は鋭角をなした表面８８と接触するフェルール８０の前端部によってつくられている。カム面８８の付加的な合成された角度または輪郭を使用してフェルール８０によって達成される蝶番え作用および管の喰い込みをさらに容易にすることができる。

本発明のこの態様に従い、蝶番え作用およびグリップ用のリング８０の管の端１３の中への喰い込みを容易にするために傾斜の大きい或いは小さい余分の角度部分をもった合成された角度をもつ表面としてカム面８８がつくられていたとしても、グリップ用のリング８０の前端部の密封部分（例示した具体化例においては半径部分８９）は、カム面８８の傾斜の大きい角度部分の上で主要な密封をつくっている。傾斜の大きい角度部分は好ましくは継手５０および管の端１３の長手方向の軸Ｘに対して角度θが約３５〜６０°の範囲にあり、さらに好ましくはカム面の角度θは４０〜５０°の範囲であり、最も好ましくは角度θは主要な密封がつくられるべき場所において約４５°でなければならない。必ずしも必要ではないが、この主要な密封はグリップ用のリング８０とカム面８８との間で一般的に狭い線接触型の係合によって実現されることが好ましい。

グリップ装置８０の鼻の部分即ち前端部が従来法の単一フェルールおよびグリップ用リングの設計におけるように浅いカム面角度と係合しなければならない場合に比べ、大きなカム面の角度は該鼻の部分を実質的に重くすることができるという他の利点をもっている。このように重さを加えることは、蝶番え作用と一緒になって管の喰い込み部分９４の所またはその近くで実質的に大きな質量の材料を配置できる傾向をもっている。これによって従来法の単一フェルールまたはグリップ用リングの設計に比べ、圧力に抵抗する上においてグリップ装置を強化し、また喰い込み部分を振動および温度の効果から切り離すコレット効果が強化される。また蝶番え作用は管の端との接触部分からグリップ装置の後端部（即ち鼻の端８４とは反対の端）へと生じ、従って管グリップ装置全体は軸方向および半径方向に圧縮される。

一般に、フェルールのような管グリップ装置が管の端の中に埋め込まれ、それが喰い込んでグリップを行うためには、管グリップ装置は管の端よりもかたくなければならない。このことは厚い壁の管に対しては特にそうである。従来法の浅い角度のカム面においてフェルールの軸方向の運動が大きい場合、フェルールが管に比べて中程度のかたさしかもっていない時でも管の中にフェルールを埋め込むことができる。管グリップ装置８０が管の端よりも中程度のかたさしかもっていないこれらの環境下においては、該装置は傾斜の大きな角度のカム面に対して管を適切にグリップすることはできない。何故ならば傾斜の大きなカム面によって引き起こされる引き締めに対してはグリップ装置の軸方向の運動は実質的に短いからである。しかし、本発明に従えば、管よりも実質的にかたい管グリップ装置をつくることにより、傾斜の大きな角度のカム面を使用することができ、これは管グリップ装置を管の端の中に適切に喰い込ませ管をグリップするのに有効である。

本発明による傾斜の大きな角度θをもつカム面の場合、引き締めの際フェルール８０の軸方向の移動は遥かに短くなる。従って鼻の部分８４は遥かに短い、軸方向の移動または滑り運動で半径方向に変形し管の端１３の中へと圧縮される必要があるであろう。適切な管のグリップを達成するためには、フェルール８０は管の材料よりも少なくとも約３．３倍のかたさまでかたくした場合が好適である。例えば管の材料がステンレス鋼である場合、これは最高約２００Ｖｉｃｋｅｒのかたさを示すことができる。従って本発明のこの態様に従えば、継手５０をこのようなかたい材料と一緒に使用すれば、管グリップ装置は管よりも少なくとも約３．３倍の割合でかたくしなければならない。さらに好ましくは、管グリップ装置は管よりも少なくとも４倍の割合でかたくしなければならない。さらにまた、グリップ用リング８０全体に対して表面硬化を行う必要はなく、鼻の部分８４だけに選択的な表面硬化を行うことができる。

本発明のこの態様に従えば、ナット５２および胴部５４のすべてまたは一部に対し完全硬化または表面硬化を行ない、ステンレス鋼のようなかたい管材料を使用した場合、継手５０の管グリップ力を増加させることができる。適切な表面硬化工程は米国特許第６，１６５，５９７号および同第６，０９３，３０３号、並びに本発明出願人により２０００年１月２８日に出願された「変形された低温表面硬化法（ＭＯＤＩＦＩＥＤ ＬＯＷ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＡＳＥ ＨＡＲＤＥＮＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ）」と題する同時出願の米国特許願第０９／４９４，０９３号に詳細に記載されている。これらの特許は引用により本明細書に包含される。これらの方法により継手の腐蝕抵抗性に妥協を求めることなく約８００〜１０００Ｖｉｃｋｅｒまたはそれ以上のかたさのグリップ装置をつくることができる。しかし必要に応じ他の表面硬化法も使用することができる。管グリップ装置を表面硬化させることによりリング８０は二相ステンレス鋼を含むステンレス鋼のような管材料に対し適切なグリップを行い密封を行うことができる。上記に参照した表面硬化法は、リング８０（ナット５２と一緒に回転する）と管との間の摩耗を減少または防止する表面をリング８０の上に提供するという他の利点を与える。

またこの管グリップ用のリング８０と共に種々の潤滑剤、例えばＰＴＦＥグリースおよび二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンを使用して摩耗および残留捩り応力を減少させることができる。

表面硬化法では典型的にはナット５２全体および一体となった管グリップ用のリング８０を表面硬化される。上記の特許または特許願に記載されているように、例えばステンレス鋼について表面硬化法を行う場合、接着した酸化物の表面被膜が生じる。本発明の他の具体化例においては、固体の潤滑剤をステンレス鋼のナット５２のネジ山に被覆して締め付けの際の摩擦を減少させ、従って引き締めの捩り力を減少させることができる。この目的に対し任意の固体の潤滑剤を使うことができ、多くのこのような潤滑剤は公知である。幾つかの例としてはグラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステンおよびＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）がある。これらの潤滑剤はそのままの状態、即ち他の材料と組み合わせない状態で、或いは他の材料、例えば樹脂状の担体等と混合して使用することができる。さらにこれらの潤滑剤は粉末、粒状物およびペーストを含む任意の固体の形で使用することができる。

この種の固体潤滑剤は公知の市販製品である。その例には米国ミシガン州、ＭｉｄｌａｎｄのＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＤｏｗ Ｃｏｍｉｎｇ（Ｒ） ３２１ Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ、および米国カリフォルニア州、ＭｏｎｒｏｖｉａのＴｒａｎｓ Ｃｈｅｍ Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手できるＳｌｉｃｋｏｔｅ（Ｒ） Ｄｒｙ Ｌｕｂｅ １００である。

これらの潤滑剤は、手で被覆する方法、エーロゾルまたは空気による噴霧、或いは自動化装置によるなどの標準的な方法によって被覆することができる。潤滑特性を与えることができる任意の被覆厚さを使用することができる。通常、クラス２のネジ山のクリアランスを越える被覆の厚さは必要ない。適切な場合には、潤滑剤を加熱して接着性を増強することができる。例えば或る種の潤滑剤、特に樹脂性の接合剤の中に混合して供給されるものは加熱して接合剤を硬化させることができる。例えばＳｌｉｃｋｏｔｅ（Ｒ） Ｄｒｙ Ｌｕｂｅ １００は製造業者の指示に従って３００°Ｆに１時間加熱することができる。

本発明の一好適具体化例においては、予め炭素源として一酸化炭素を使用して低温炭化を行ったステンレス鋼のナット５２に対して上記のような乾式潤滑剤を使用した。ステンレス鋼は鋼を空気に露出した場合本来生じる凝集性をもった薄い酸化クロム被膜のために不銹性をもっている。例えばＡＩＳＩ ３１６および３１６Ｌステンレス鋼からつくられたようなステンレス鋼の部材を低温炭化処理すると、通常は煤の層で被覆された部材の表面が生じる。使用する前に通常洗滌してこの煤を除去する。低温炭化処理において炭素源として一酸化炭素を使用した場合には、煤が生成するばかりでなく、その他に重金属の酸化物のフィルムも生成する。この重金属の酸化物フィルムは、それがいっそう厚く、凝集性がないという点においてステンレス鋼を不銹性にする凝集性をもった酸化クロムのフィルムとは異なっている。従って使用前にこのフィルムを除去して部材の炭化表面を露出させる。

この特定の具体化例に従えば、固体の潤滑剤を被覆する前にこの重金属酸化物のフィルムの除去を行わない。そうせずに該酸化物を炭化された部分的な表面上に残すか、或いは炭化された表面の少なくとも一部を潤滑する。この特定の具体化例に従えば、この重金属酸化物被膜が元々もっている多孔性の構造は、潤滑剤を部分的な表面に結合する固定剤として作用する。その結果、潤滑剤はそうでない場合に比べ接着性が大きくなり、従って取り外さないで繰り返し継手を再結合する操作（即ちナットをゆるめて再び締める操作）に耐えることができる。

図４は、すべての構成要素が一つの変更点を除いては上記の具体化例と一般的に同じである本発明の他の具体化例を示す。脆弱なウエッブの部分９５において、その中に応力が集中するノッチ３００がつくられている。この具体化例においては、応力が集中するノッチ３００はナット５２からフェルール８０を迅速且つきれいに破ることを促進する材料の薄いウエッブ３０２を生じる一般的にピンと張られた半径部分としてつくられている。このようにしてナット５２が手で締めた位置を僅かに通り過ぎ最低距離だけ回転する結果としてウエッブが破れる。破れた形はギザギザが少ない。必要に応じ例えば楕円、三角形等の他の形のノッチ３００を使用することができる。

以上、好適具体化例を参照して本発明を説明した。本明細書を読みこれを理解することによって多くの他への変形および変更を行い得ることは明らかである。添付特許請求の範囲またはその同等物の範囲内にある限りこのような変形および変更はすべて本発明に包含されるものとする。

握り締められた位置における本発明による管継手の実施例の半分の長手方向断面図を示す。 特に引き締められた位置における図１の実施例を示す。 最初の引き締め完了位置における図１の実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。

Claims (16)

1. カーバイドが実質的に析出していない浸炭化された表面を少なくとも１個有し、該浸炭化された表面上に金属酸化物層を、金属酸化物層上に固体の潤滑剤を更に含んでなるステンレス鋼部品。
2. 金属酸化物層が、実質的にカーバイドが析出していない浸炭化された表面を生成するのに使用された浸炭化反応の副生成物である請求項１のステンレス鋼部品。
3. 固体の潤滑剤がグラフアイト、二硫化モリブデン、ニ硫化タングステン、超高分子量ポリエチレン、又はこれらの混合物である請求項１のステンレス鋼部品。
4. 固体の潤滑剤の形状が微粒子状であり、粘結剤を含んでいる請求項１のステンレス鋼部品。
5. 浸炭化された表面が軸受表面である請求項１のステンレス鋼部品。
6. 該部品がナットである請求項５のステンレス鋼部品。
7. 該ステンレス鋼が実質的に、又は部分的にオーステナイトである請求項１のステンレス鋼部品。
8. 該ステンレス鋼がＡＩＳＩ３１６，３１６Ｌ，３０４もしくは３０４Ｌステンレス鋼、又はこれらの任意の組み合わせである請求項７のステンレス鋼部品。
9. 低温浸炭化により製造され、実質的にカーバイドが析出していないステンレス鋼部品の浸炭化表面の滑り性を強化する方法であって、浸炭化の副生物として生成した金属酸化物層を固体の潤滑剤で被覆することを含んでなる方法。
10. 金属酸化物層上のスス層が又浸炭化の副生物としても生成し、固体の潤滑剤の塗布の前に、金属酸化物層を実質的に除去することなくスス層を除去することを更に含む請求項９の方法。
11. 該ステンレス鋼が実質的に又は部分的にオーステナイトである請求項９のステンレス鋼部品。
12. 該ステンレス鋼がＡＩＳＩ３１６，３１６Ｌ，３０４もしくは３０４Ｌステンレス鋼、又はこれらの任意の組み合わせである請求項９の方法。
13. 固体の潤滑剤がフラフアイト、二硫化モリブデン、ニ硫化タングステン、超高分子量ポリエチレン、又はこれらの混合物である請求項９の方法。
14. 固体の潤滑剤の形状が微粒子状であり、粘結剤を含んでいる請求項９の方法。
15. 浸炭化された表面が軸受表面である請求項９の方法。
16. カーバイドが実質的に析出していない浸炭化された表面を少なくとも１個有し、粘着性で非コーヒーレントな金属酸化物層を浸炭化された表面の上に、そして固体の潤滑剤を金属酸化物層の上に更に含んでなるステンレス鋼部品。

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