JP2015517067A - ポリマー管継手アセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明はパイプライン輸送に関し、ポリマー管を、ポリマー管と、または金属管と、さらにポリマーおよび金属容器と接続するために使用されうる。ポリマー管継手アセンブリは、ポリマー管の内部に配置されるフィッティングと、管とフィッティングとを覆う少なくとも１つの円筒形区分を有するカップリングとを備え、アセンブリは、圧力下でその幾何学的寸法と形状を変化させうるスリーブを有し、前記スリーブは、管とカップリングの間に配置される少なくとも１つの円筒形区分を有し、フィッティングはその外面上に、管とスリーブの移動を抑止する肩部を有し、カップリングの内面には面取りがある。スリーブの寸法変化は、異なるタイプのスリーブ材料の選択、またはその構造設計の両方によって実行されうる。

Description

本発明はパイプライン輸送および管フィッティングに関し、ポリマー管を、ポリマー管と接続、または金属管と接続、またポリマー容器および金属容器と接続するために使用されうる。継手アセンブリは好ましくは、温水および加熱パイプラインの管を接続するために使用される。

プラスチック製スリーブを使用した管継手アセンブリが先行技術から知られている。そのようなアセンブリのプラスチック製スリーブは、管および継手要素を相対的に機械的に固定するためのみに使用され、その一方でゴムまたはその他の弾性材料製の付加的な封止要素を用いて不浸透性を確実にしていた。そのような継手の欠点は、付加的な封止要素の使用であり、輸送される媒体に由来する温度侵食性または薬品侵食性などの要因により、封止要素がその可撓性の特性を失う可能性、または破壊される可能性があり、継手の封止を損なうことにつながる（非特許文献１）。

最も近い類似物は、管の内部に配置されるフィッティングを備え、管の外面上のカップリングがフィッティングを覆っている管継手アセンブリである（特許文献１）。管の密封された接続をもたらすために、継手はフィッティングの表面上から圧縮されて、付加的な密封要素を使用する必要がなくなる。

ロシア共和国特許第６４３１８号 ＭＰＫ Ｆ１６Ｌ１３／００７ ２００７年６月２７日公告

Annex to the <<Polymer pipes>>, journal, Polymer pipes 2005>> handbook, Volume 1, pages 207-208

この最も近い類似物の欠点は、管の両端を加工する必要性である。両端は拡げられなければならない、言い換えると、ベルマウスにされなければならず、それは、管端部における拡径、ひいては管端部の寸法の、その補強システムも含めた変更につながり、それは後に管の破壊または弱化につながる。多層管の「マウス化」は、その多層のうち一層または数層の割れにつながる可能性があり、これらの層の機能性の低下、そして継手アセンブリの信頼性の低下につながる。このことが、ポリマー管継手の使用をより複雑にしている。

本発明の技術的成果は、接続される管の端部に引張ひずみがないことによる、また、異なるタイプのポリマー管どうし、または金属管との密封した継手アセンブリに備えた、管継手アセンブリの改良された信頼性によってもたらされる。

この技術的成果は、継手アセンブリが、ポリマー管の内部に配置されるフィッティングと、管とフィッティングを覆う少なくとも１つの円筒形区分を持つカップリングとを備えているという事実によって達成され、アセンブリは、圧力下でその幾何学的寸法および／または形状を変化させるように適合されたスリーブを備え、スリーブは管とカップリングの間に配置される少なくとも１つの円筒形区分を有し、フィッティングはその外面上に、管とスリーブの変位を制限する肩部を有し、カップリングの内面には面取りがある。

引っ張られたカップリングの衝撃を受けてその幾何学的寸法と形状を変化させるように適合されたスリーブの実現は、カップリングの内径がスリーブの外径よりも小さいがポリマー管の外径以上である状態で、カップリングをスリーブに被せて配置することを可能にする。それでスリーブとカップリングは、管が縮径する（外側と内側両方において）ことにより、管によるフィッティングの緊密な包囲、ひいては信頼できる接続の形成をもたらすように、管を圧着する。

カップリングとスリーブは両方とも、それぞれ少なくとも１つの円筒形区分を備えている。スリーブの前方部分から後方部分にかけて直径が漸減する幾つかの区分を有することは、スリーブの上でのカップリングの円滑な押し込みをもたらしながら、任意の必要な長さの接続を形成することを可能にし、最終的にポリマー管の、別のポリマー管または金属管との信頼できる接続をもたらす。

カップリングの面取りは、スリーブの上でのカップリングの押し込みを可能にするが、他方、フィッティングの肩部は、スリープ、管およびカップリングの、フィッティングに相対した制御不能な配置を許容しないため、継手アセンブリの信頼性を向上させる。

カップリング区分の個数はスリーブの区分の個数より多くてもよく、または逆に、スリーブの区分の個数がカップリングの区分の個数より多くてもよい。カップリングの区分の個数がスリーブの区分の個数よりも多ければ、強化ポリマー管を接続する場合に強化ファイバーが継手アセンブリの外側まで伸張することをカップリングの付加的区分が防止し、継手の信頼性に良い影響を与える。逆に、スリーブがカップリングより多くの区分を有していれば、ファイバーの伸張を、スリーブの付加的区分が防止する。

スリーブのサイズ変更は、スリーブの材料の選択と、その構造の両方によって達成されうる。そのような構造は、カップリングを、特殊な器具によって、スリーブの上で、カップリングにかかる力を増加させずに引っ張ることを可能にする。

本実用新案の特定の実施形態において、圧力下でその幾何学的寸法および／または形状を変化させうる材料、特に、ポリオレフィン、また好ましくはポリエチレンまたはポリプロピレン製の継手アセンブリのスリーブを作製することが可能である。

また、スリーブ構造の特定の実施形態において、スリーブ構造は、スリーブ軸に沿った切込みおよび／または溝を備えうる。この場合、例えばポリアミドまたは硫化ポリフェニレン、またはポリアセタールなどの幾何学的寸法と形状を変化させない硬質ポリマー材料のスリーブ、または例えば真鍮、青銅またはステンレス鋼などの金属製スリーブを作製することも可能である。この場合、スリーブの寸法および／または形状の変化は、配設された切込みや溝によって、または切込みと溝の組み合わせによって達成されうる。

スリーブの内面は、管に相対したスリーブの後方移動を防止して、結果として継手の信頼性を向上させる少なくとも１つの円錐形リング溝を有しうる。

スリーブは、円錐形区分と相互に結合された、外径が異なる幾つかの円筒形区分から形成され、その外径はスリーブの前方端から後方端にかけて漸減し、その後方区分の外面は面取りを有しうる。円錐形区分と面取りの存在が、カップリングに、スリーブに相対した円滑な動きをもたらし、継手アセンブリの組み付け中のスリーブの破壊を防止して、それにより継手の全般的な信頼性を向上させる。

カップリングは、円錐形区分と相互に結合された、内径が異なる幾つかの円筒形区分から形成され、その内径はカップリングの前方部分から後方部分にかけて漸減し、前方円筒形区分の内面に面取りが配置されている。そのようなカップリング構成は、スリーブの上でのカップリングの円滑な牽引を可能にし、スリーブはカップリングの圧力下で幾何学的寸法と形状を変化させる。その結果カップリングは、スリーブを破壊することなくフィッティング、管およびスリーブをしっかりと包囲し、継手アセンブリの信頼性を向上させる。

カップリングの内面には、面取りと結合されて一体に鋭利なエッジを形成する円錐形リング溝があってもよい。この場合、組み付けられるときにスリーブの材料が溝を満たして、スリーブに相対したカップリングの後方配置を防止して、継手の信頼性を向上させる。

フィッティングの肩部は、その突合せ端面に、その中に管とスリーブが突合せ状態になるリング溝を備えうるが、リング溝は、アセンブリの組み付け中に、ポリマー管端部とスリーブを配置してそれらの位置に固定するため、また、フィッティングの肩部に接触したときに端部が破壊することを防止するために用いられる。この溝は、強化管を接続する際に特に重要であるが、それは、強化ファイバーの端部が溝の内部に固定され、それが強化ファイバーの伸張を防止し、したがって継手の信頼性を向上させるからである。

管に挿入されるフィッティングの部分の外面はリング溝を持ちうる。前記溝は、カップリングをスリーブに被せて配置した後でポリマー管材料で満たされ、それにより管とフィッティングの間の付加的なクラッチ結合を提供している。

本発明の本質は図面によって説明される。

組み付けられる前の継手アセンブリの長手方向区分を示す。 継手アセンブリは管１を備え、その内部にフィッティング２が配置されている。カップリング４で覆われたスリーブ３は、管１の外面に配置されている。カップリング４の内面は面取り５を備え、肩部６はフィッティングの外面にある。 組み付けられた状態の継手アセンブリを示す。 好適な実施形態におけるカップリング４の断面図である。カップリング４は、面取り５、円錐形リング溝７、円錐形区分９に接続された円筒形区分：前方区分−８および後方区分−８’を備えている。位置１０は、溝７と面取り５によって形成される鋭利なエッジを示す。 一実施形態の、円錐形区分１２によって接続された円筒形区分：前方区分−１１および後方区分−１１’を備えたスリーブ３の断面図である。スリーブの内面は円錐形リング溝１３を備えている。１４は、スリーブ３の後端面取りである。 別の実施形態におけるスリーブ３の軸測図である。位置１５は、引っ張られたカップリング４の影響を受けてその幾何学的寸法と形状を変更することを可能にする、スリーブ表面上の切込みを示す。 実施形態のうち１つにおけるフィッティング２の断面図である。フィッティング２の肩部６は、その突合せ端面１６に、管１とスリーブ３とが突合せになるリング溝１７を備え、継手の組み付け時に、ポリマー管１の突合せ端とスリーブ３の突合せ端は、組み付け後の継手内における位置固定のため、また、フィッティング２の肩部６に接触したときにそれらの突合せ端側が破壊することを防止するために、そのリング溝１７内に配置される。管１内に挿入されるフィッティングの部分の外面１８は、リング溝１９を備えている。 一つの好適な実施形態における、組み付け前の継手アセンブリの断面図である。 一つの好適な実施形態における、組み付け後の継手アセンブリの断面図である。 別の好適な実施形態における、組み付け前の継手アセンブリの断面図である。 別の好適な実施形態における、組み付け後の継手アセンブリの断面図である。

図１および２に示された本発明の継手アセンブリを用いた管の取り付けは、以下の如く実行される。

先ず、カップリング４が管１の上に、面取り５が管接続部と対面し、次にスリーブ３と対面するように配置される。フィッティング２が管１に挿入され、次に、正しく配置された接続スリーブ３と共に、特殊なプレスによってカップリング４が管の上で押し進められて、フィッティングの肩部のところで止まる。管は、フィッティングを緊密に覆うために十分しっかりと押し込まれる。

別の実施形態において、スリーブ３とカップリング４は、スリーブの前方部分から後方部分にかけて減少する異なる直径を持つ１つまたは複数の円筒形区分を備えうる。円筒形区分は円錐形区分によって接続される。スリーブとカップリングのそのような配置は、カップリングがスリーブ上で動かされるときの動きの円滑さを増加させる。

図７および８に、カップリングとスリーブを用いた継手アセンブリの好適な実施形態のうち一実施形態における取り付けが示されており、カップリングとスリーブはそれぞれ２つの円筒形区分からなり、スリーブは圧力の影響下でその幾何学的寸法と形状を変化させうるポリマー製であり、取り付けは以下の如く実行される。

面取り５と円錐形溝７を持つカップリング４は、カップリング４の面取り５と前方区分８が、別の管または容器との管１の接続部に向けられた状態で管１に被せられる。次に後方部分の内面に円錐形リング溝を持つポリオレフィン製スリーブ３が管１に被せられる。スリーブは、スリーブ３の前方円筒形区分１１が管接続部に対面するように配置される。フィッティング２は、管１の突合せ端がフィッティング肩部の突合せ端面１６上のリング溝１７に入るように挿入される。フィッティング２の外面１８は、管１の内面に接触するようになる。リング溝１９が外面１８上に設けられている。スリーブ３は、スリーブ３の前方区分１１の突合せ端面がリング溝１７の内側に位置決めされるように配置される。次に、特殊なプレスを用いて、カップリング４が、スリーブの後端区分１１（１１’）の側から、スリーブ３の上で押し進められて、フィッティング２の肩部６で止まる。スリーブ３は、カップリング４に接触するとその幾何学的寸法と形状を変化させる。その結果、スリーブ３の材料がスリーブ４（カップリング４）の面取り５と円錐形リング溝７を満たし、スリーブの外面上に突起が形成され、これらの突起の外面は、面取り５と円錐形リング溝１０の内面に結合される。前記突起は、スリーブに相対したカップリングの後方移動を防止し、それにより継手の信頼性を向上させる。

管１はカップリング４の影響下で、フィッティング２を緊密に覆うように圧縮される。同時にポリマー管の材料がスリーブの後方部分のリング溝１３を満たし、管の表面に鋸歯形状の突起を形成し、それが、管およびフィッティングに相対したスリーブの移動を防止する。フィッティング２が管１によって圧縮される結果として、管の材料が溝１９を満たして、フィッティングと管の間の緊密な継手を形成し、フィッティングの後方移動を防止して、信頼できる密封された継手アセンブリを確実にする。

図９および１０に、カップリングとスリーブを用いた継手アセンブリの別の好適な実施形態における取り付けが示されており、カップリングとスリーブはそれぞれ２つの円筒形区分を備え、スリーブはスリーブ軸に沿って切込みと溝を備えていて金属製であり、取り付けは以下の如く実行される。

面取り５と円錐形リング溝７を持つカップリング４は、カップリング４の面取り５と前方区分８が、別の管または容器との管１の接続部に対向した状態で管１に被せられる。次に後方部分に円錐形リング溝を備えた金属製スリーブ３が管１に被せられる。スリーブは、スリーブ３の前方円筒形区分１１が管接続部に対面するように配置される。フィッティング２は、管１の突合せ端がフィッティング２の肩部の突合せ端１６のリング溝１７に入るように管１内に配置される。フィッティング２の外面１８は、管１の内面に接触するようになる。フィッティング２の外面１８はリング溝１９を備えている。スリーブ３は、スリーブ３の前方区分１１の突合せ端面がリング溝１７に配置されるように配置される。次に、特殊なプレスを用い、カップリング４が、スリーブの後方区分１１’の側から、スリーブ３の上で押し進められてフィッティング２の肩部６のところで止まり、カップリング４のスリーブ３との相互作用が、スリーブ３の幾何学的寸法と形状を変化させるが、それは、スリーブ軸に沿って配置された切込みと溝の壁が、カップリングの圧力下で互いに接近するからである。スリーブのこの構成により、カップリングをスリーブの上で押し進めるために特殊なプレスを用いる必要がない。カップリング４の圧縮の影響で、管１はフィッティング２を緊密に覆うように圧縮する。同時に、ポリマー管の材料がスリーブ３のリング溝１３を満たし、管表面に鋸歯形状の突起が現れ、それが、管とフィッティングに相対したスリーブの移動を防止する。フィッティング２が管１によって圧縮された結果、管の材料はリング溝１９を満たしてフィッティングと管の間に緊密な継手を形成し、フィッティングの後方移動を防止し、継手アセンブリの密封を確実にする。

カップリングがスリーブよりも多くの円筒形区分を備えている場合、カップリング４の前方区分８はスリーブの上で押し進められ、そのとき後方区分８’は、ポリマー管に相対して隙間をおいて配置される。温水またはその他の高温の輸送媒体が管を通って送られた場合、管１は圧力下で膨張しカップリング４の後方区分の内面に押し当たる。そのような実施形態はカップリングの、フィッティングおよび管に相対した軸方向移動を防止し、したがって継手の信頼性を向上させる。強化ポリマー管が接続されたとき、そのようなカップリング構造は、強化ファイバーの伸張も防止し、それにより継手の信頼性、強度および耐久性の向上を可能にする。

継手アセンブリは、任意の必要な長さのフィッティングの製造を可能にし、特殊器具の一通過で継手を組み付ける。このアセンブリの組み付けには、付加的な適応を一切要さずに標準的装置が使用されうる。

本実用新案の実施は、以下の実施例によって説明されうる。

実施例１
継手アセンブリは、ポリマー管内部のフィッティングと、管とフィッティングを覆う１つの円筒形区分を持つカップリングと、外面に切込みがある１つの円筒形区分を持つポリアセタール製のスリーブとを備えている。

継手アセンブリの組み付け後に、１つのポリマー管と別のポリマー管との密封接合が形成され、カップリングとスリーブがフィッティングに相対して後方移動する可能性が全くないことを試験は明らかにした。継手アセンブリの組み付け時に、管の端部の膨張も、機能層への損壊も発生せず、それが継手の信頼性を向上させる。

実施例２
継手アセンブリは、強化ポリマー管内部に配置されるフィッティングと、管とフィッティングを覆う２つの円筒形区分を持つカップリングと、１つの円筒形区分を持つポリプロピレン製スリーブとを備えている。フィッティングの肩部の突合せ面の上にリング溝がある。

金属管を持つ強化ポリマー管の、組み付け後の継手アセンブリの試験結果は、管の突合せ端とスリーブの突合せ端が、フィッティング突合せ端のリング溝内に配置された状態の密封接合を明らかにした。管を通って通過する温水は管を拡張させて、それがカップリングの円筒形端部区分に押し当たる。そのような継手アセンブリの使用は、ポリマー管の強化層の損壊を防止し、よって継手の信頼性を向上させる。

これらの実施例は継手アセンブリの可能な使用を示しているが、本発明の全ての可能な実施形態を網羅するわけではない。

１ 管
２ フィッティング
３ スリーブ
４ カップリング
５ 面取り
６ 肩部
７ 円錐形リング溝
８ 円筒形区分の前方区分
８’ 円筒形区分の後方区分
９ 円錐形区分
１０ 鋭利なエッジ
１１ 円筒形区分の前方区分
１１’ 円筒形区分の後方区分
１２ 円錐形区分
１３ 円錐形リング溝
１４ 後端面取り
１５ 切込み
１６ 突合せ端面
１７ リング溝
１８ 外面
１９ リング溝

Claims (13)

1. ポリマー管継手アセンブリであって、前記ポリマー管内部に配置されるフィッティングと、前記管と前記フィッティングにわたる少なくとも１つの円筒形区分を有するカップリングとを備え、前記アセンブリは、前記管と前記カップリングとの間に配置される少なくとも１つの円筒形区分を有した、圧力の影響下でその幾何学的寸法と形状を変化させうるスリーブを有し、前記フィッティングはその外面に肩部を有し、前記肩部は、前記管と前記フィッティングの移動を抑止し、前記カップリングの内面には面取りがある、ことを特徴とするポリマー管継手アセンブリ。
2. 前記カップリングの区分の個数は前記スリーブの区分の個数よりも多いことを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記スリーブの区分の個数は前記カップリングの区分の個数よりも多いことを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
4. 前記スリーブは、圧力の影響下でその幾何学的寸法および／または形状を変化させうるポリマー材料製であることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
5. 切込みと溝はスリーブ軸に沿って形成され、前記スリーブの幾何学的寸法および／または形状の変化をもたらすことを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
6. 少なくとも１つの円錐形リング溝が、前記スリーブの内面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
7. 前記スリーブは、円錐形区分によって互いに接続された、外径が異なる幾つかの円筒形区分からなり、その外径は前記スリーブの前方部分から後方部分にかけて減少し、後方部分の外面に面取りがあることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
8. 前記カップリングは、円錐形区分によって互いに接続された、内径が異なる幾つかの円筒形部分を備え、その内径は前記スリーブの前方部分から後方部分にかけて減少し、前方円筒形区分の内面に面取りが形成されていることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
9. 前記カップリングの前記内面は、前記面取りと結合されて鋭利なエッジを形成する円錐形リング溝を有することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
10. 前記フィッティングの肩部の突合せ端面にリング溝が形成され、そこに前記管と前記スリーブが突合せになることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
11. 前記スリーブはポリオレフィン製であり、好ましくはポリエチレンまたはポリプロピレン製であることを特徴とする請求項４記載のアセンブリ。
12. 前記スリーブは、寸法と形状を変化させない硬質ポリマー材料で製造され、好ましくはポリアミド、硫化ポリフェニレン、またはポリアセタール製であることを特徴とする請求項５記載のアセンブリ。
13. 前記スリーブは金属製であり、好ましくは真鍮、青銅、ステンレス鋼製であることを特徴とする請求項５記載のアセンブリ。

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