JPH0135211B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメモリー金属を利用する管継手用器具
に関する。 熱回復可能物品、すなわち最初の熱安定性の形
態から第２の熱不安定性形態へ変形されておりか
つ熱だけを適用することによつて上記の最初の形
態に向つてもどるかまたは回復しうる物品の種々
の分野で数多くの用途を有している。このような
物品は典型的には重合体物質、特に架橋ポリマー
から造られかつ、たとえば米国特許第2027962号
（Currie）および3086242号（Cook他）の各明細
書に記載されている。 最近、このような物品が「メモリー金属」また
は「メモリー合金」としばしば呼ばれる或る種の
金属からつくりうることが発見された。これらの
金属は或る転移温度、多くの場合マルテンサイト
状態とオーステナイト状態との間にある転移温度
を通過させた場合に強度および形態特性の変化を
示す、またこれらの金属から作られた物品は、マ
ルテンサイト状態で且つ、低温状態にある間に変
形させることによつて熱回復可能な物品の製造に
使用できる。その物品の変形された形態は、転移
温度よりも上に温められてオーステナイト状態に
なつて元来の形態へ回復するまで維持される。こ
の材料を熱不安定性形態に置くために使用される
変形は通常熱回復性可塑性変形と呼ばれ、或る場
合には転移温度よりも上でその物品に歪みを導入
することによつて与えることができ、その場合そ
の物品は転移温度を通して冷却する際に変形され
た形態をとるものである。その転移温度は一つの
温度範囲であつてもよく、かつ通常はヒステリシ
スが起きるのでその転移が生じる正確な温度は温
度が上昇しつつあるか下降しつつあるかによると
理解される。さらに、その転移温度はその材料に
加えられた歪力、歪力の増加にしたがつて上昇す
る温度等々の変数の函数である。 このようなメモリー金属の中で特筆すべきもの
としては、たとえば米国特許第3174851号、
3351463号、3753700号、3759552号各明細書、英
国特許第1327441号および1327442号各明細書なら
びにNASA発行SP5110、「55−Nitinol−メモリ
ー合金、等」（米国政府印刷局、ワシントンD.
C.1972年）に記載されているチタニウムおよびニ
ツケルの種々の合金があるが、それらの記載内容
は本明細書において参照するものとする。しかし
ながら、熱回復可能の性質はこのようなチタニウ
ム−ニツケル合金にのみ限定されるものではな
い。したがつて、たとえば種々のベーター真鍮合
金がこの性能を示す。たとえばN.Nakanski達の
Scripta Metallurgica ５、433〜440ページ
（Pergamon Press1971）に示されている。この
ような物質はそれらの転移温度を低温系へ低める
ために公知技術によつてドープを行うことができ
る。同様に、E.Enami達によつて同上文献の663
〜68ページに、このような性質を有するものとし
て304ステンレススチールが示されている。これ
らの記載内容も同様に本明細書において参照す
る。 英国特許明細書第1327441号および1327442号
は、この熱回復可能の性質を、宇宙飛行用水圧系
統およびその他の導管系といつたような円筒状の
基体を結合するために有用な単一構造の収縮性部
材（すなわち、熱回復の力がその中で放射状に内
部へ向けられている管状物品）を製作するために
どのように利用するかを記載している。このよう
な熱回復可能な継手の製作において、その継手は
たとえば液体窒素中へ浸漬することによつてそれ
らの転移温度よりも低く冷却し、かつ継手の元来
の内径よりも大きな寸法となるように外側へテー
パーの付いたマンドレルを継手に押しつけること
によつて継手が直径方向に拡大される。 この種の単一構造の熱回復可能金属継手におい
ては、その継手の内表面は直径方向の拡大に先立
つて機械加工され継手が後で管状基体の回りで熱
回復して基体の表面に「食込む」かさもなければ
その表面を変形させる歯が与えられる。これによ
つて得られた物品の引張り応力に対する抵抗性が
向上されかつ特別の場合には継手と基体との間の
境界面の気密が達成される（本明細書で用いられ
る「気密」という用語は、管継目で見られるよう
に継手と基体との境界面で、窒素で211Kg／cm²
（3000psig）に加圧された物品が水中に浸漬され
たときに５分間にわたつて１分間当り１個よりも
多くの気泡を通さないという能力を意味してい
る）。 単一構造の熱回復可能金属継手の内表面にこの
ような歯を用意することから多くの問題点が生じ
る。先ず第一に、この歯はマンドレルでの拡大中
に強大な局部的圧力にもたらされ、その結果歯は
次の状態を惹き起す欠点がしばしば生じる。すな
わち(イ)その継手に気密継目を形成させる能力を損
なうこと。(ロ)その継目の引張り強度を減少するこ
と。(ハ)その継目が対抗しうる圧力量を低くするこ
と。第二に、熱回復性を持ちやすい多くの金属材
料は機械加工が困難なことである。 従来使用されている継手が単一構造であるとこ
ろから他の問題点も生じる。その一つとして、こ
のような継手は温かい基体上に置かれた場合には
回復が早過ぎ、その場合には継手を基体上の正当
な位置に置く前に回復が生じることを防ぐために
特別な冷却具を使用することが必要である。さら
に、その使用に先立つてマンドレルによる拡大を
助けるために用いられた継手内表面上に附着した
すべての潤滑剤が除去されていることを確認する
ために厳しい品質管理が必要である。最後に、熱
回復性を持ちやすい材料の範囲をいくらか限定す
ることによつて、或る場合には、機械的、化学的
および電気的な観点から継手と基体材料との間の
最適な組合せが妨げられることがある。たとえ
ば、腐食性との兼合い、熱収縮性、クリープ抵
抗、密封性、弾性モジユラスの適合性および高温
強度等の観点から妨げられることがある。 本発明はメモリー金属でつくられた熱収縮性部
材および上記の熱収縮性部材の内側に位置するス
リーブ部材から構成され、スリーブ部材がその材
料がその器具と結合すべき管状基体との間のしつ
かりした継手の形成を助長するような形態を有し
および／またはそのような材料でできている管継
手用器具を提供する。 本発明はまたメモリー金属でつくられた熱収縮
性部材およびそのメモリー金属部材の内側に置か
れるに適したスリーブ部材から成る上記の器具を
つくるための部品一式を提供するものである。 本発明はメモリー金属で造られている中空の熱
収縮性部材、特に管状部材に対して特に応用され
うるものである。 本明細書中で用いる「管」または「管状」とい
う用語は正円筒状の中空部材に限定されるもので
はなく、不規則および／または種々の断面を有す
る部材、およびたとえばＹ形、Ｔ形、およびＸ形
の部材をも含むものである。特に好ましい部材は
管状の熱収縮性部材である。このような器具にお
いては、そのスリーブ部材は熱収縮性メモリー金
属部材内に工合よく位置していることが好ましい
挿入部材であり、たとえば管状の熱収縮性部材中
に工合良く位置しかつ同軸的に、たとえば同心的
にその中に配置されている管状挿入物である。 そのスリーブ部材は、たとえばチユーブのよう
に一体形として形成しても良いが本発明はこのよ
うな形に限定されるものではなく、たとえば分割
した円筒形（「円筒」という用語は一般的な感覚
で使われているものであつて正円形断面に限定さ
れるものではない）およびその他の形状を使用す
ることも或る場合には有利である。本明細書で後
述するように、必ず必要なことはそのメモリー金
属部材の表面の少なくとも実質的な部分をそのス
リーブ部材がカバーすることであると認められる
が、そのメモリー金属部材はもしそうでなければ
継手中に基体と直接に接触することになる。 そのスリーブ部材は熱収縮性部材の回復の際に
スリーブ部材の寸法の少なくとも一つが変化しか
つその寸法の変化が基体にしつかりかみ合うよう
な寸法、形状になることが好ましい。 本発明の好ましい実施態様の一つにおいては、
スリーブ部材はその主表面の少なくとも一部にそ
の器具の回復に当つて器具と基体との間にしつか
りとしたかつ好ましくは気密な密封を作るための
手段が設けられる。このような手段は、好ましく
はスリーブ部材の主表面上にある少なくとも一つ
の歯から成つている。その器具の好ましい管形態
を参照すれば、その歯は好ましくは放射状に配置
され、更に好ましくは上記スリーブ部材の縦軸の
回りに円周状に形成される。有利にはそのスリー
ブ部材にはその中間点のそれぞれの側に複数個の
歯が設けられている。 しかしながら、良好な密封を与えるためにはま
た別の手段が用いられてもよく、たとえばそのス
リーブ部材には焼鈍されたアルミニウムまたは銅
のような変形しうる材料の環が設けられてもよ
く、またたとえば弗化炭素またはその他の重合体
物質で被覆されるかまたは容易に変形されうる金
属でメツキされてもよい。 そのスリーブ部材には有利にはその主表面のそ
れぞれの上に、それ自体と熱収縮性金属部材との
間および継手用器具と管状基体との間に良好な接
触を確立するような手段が設けられてもよく、た
とえばその主表面のそれぞれには１個またはそれ
よりも多くの歯が設けられてもよく、かつ好まし
くはそれぞれにはその中間点のそれぞれの側の上
に複数個の歯が設けられる。有利にはこのような
歯は対にして配列してもよく、その一方はそのス
リーブ部材の外側に形成され、他方はそのスリー
ブ部材の内側に形成される。勿論、その歯の数、
形状および配置場所はその歯および基体が作られ
ている材質ならびにそれらの間に所望のかみ合せ
の型にしたがつて変わるであろう。 本発明の別の好ましい実施態様においては、そ
のスリーブ部材は少なくとも一つの弱められた壁
部分を、好ましくは少なくとも一対の弱められた
壁部分を有する。たとえば、その弱められた部分
は壁に開けた細孔であつてもよく、また「薄い扁
平部分」、すなわちその壁の厚さが部分的に減少
されていてもよく、好ましくはこれらの細孔およ
び薄い扁平部分はスリーブ部材の軸に平行に配列
されかつ細孔あるいは薄い扁平部分の対は好まし
くはその円周方向で比較的均一なスリーブ部材の
変形が回復に当つて生じるように対称的に配置さ
れる。好ましくはその細孔および薄い扁平部分は
スリーブ部材の端から等距離にありかつ弱められ
ていない中間点の両側にしかもその中間点から等
距離に細孔または薄い扁平部分の少なくとも２つ
の対を用意することが有利である。その薄い扁平
部分はスリーブ部材の外表面上に形成されること
が好ましい。 弱められたスリーブ部材の他の好ましい形態で
はその外側表面はいずれもその端と隣接している
点における最大の壁厚みから凡よそその中間部で
の最小の厚みに向けてテーパーが付いており、そ
のスリーブ部材の内表面は均一であることが好ま
しい。 上記のすべての場合においてそのスリーブ部材
の表面に前述の歯を複数個を好ましくはその中間
点のどちらの側にも設けることが好ましい。また
別に、或は追加的に、後述するように摩損し易い
物質から挿入スリーブを作ることもまた好まし
い。 本発明のまた別の好ましい態様においては、そ
のスリーブ部材は摩損し易い物質、たとえば金属
からつくられる。「摩損」とは摩損し易い金属同
士の親和力から生じる状態を指すものであり、こ
れはそれら金属からつくられた物品のこすり合せ
表面で通常の摩擦による効果を越えて、局部的に
溶接したように焼付きを生じ、それに続いて割
れ、破砕が起り、表面の粗さの増大が生じる。 American Society for Metals、第８版
（1961）、メタルズ ハンドブツク第１巻第18ペー
ジ参照。（本明細書で使用されているように、「金
属」という用語は特に制限しない限り純粋な金属
および合金化金属の両方を意味する）。摩損し易
い金属は相互に摩損してもよく、また硬度、表面
特性および化学的性質という点で類似の他の金属
を摩損してもよい。特定の摩損し易い金属にはチ
タン、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコ
ニウムが含まれ、かつ本発明のスリーブ部材はこ
のような金属からつくることができる。好ましい
スリーブ部材は商業的に純粋なチタン、たとえば
チタニウム50Aからつくられる。好適なチタン合
金の一つはTi−3Al−2.5Vと名付けられるもので
あつてチタン−アルミニウム−バナジウム合金で
ある。好ましいアルミニウムスリーブ部材は6061
アルミニウムシリーズ、好ましくは6061T6アル
ミニウムからつくられる。それらの合金は約１％
マグネシウム、0.6％珪素、0.25％銅および0.25％
クロム、ならびに残余のアルミニウムから成つて
いる。スリーブ部材に対するその他の好適な材料
には商業的に純粋なジルコニウム、ジルカロイ２
（約1.5％すず、0.12％鉄、0.1％クロム、0.005％
ニツケル、および残余のジルコニウムを含有す
る）がありこれはオレゴン州Albanyの
Zirconium Tech.Corp.から入手される合金であ
る。またたとえばDow Chemical Corp.から入手
されるマグネシウム合金もあげられ、それらは
AZ 31B−Ｆ（約2.5−3.5％アルミニウム、0.7−
1.3％亜鉛、最低0.2％マンガン、および残余のマ
グネシウムを含む）およびZK 60A−T5（約4.8−
6.2％亜鉛、0.45％ジルコニウム、および残余の
マグネシウムを含む）と名付けられている。 たとえば、或る場合にはそのスリーブ部材は摩
損し易い金属から形成された単純な管状スリーブ
部材であつてもよく、かつスリーブ部材と熱収縮
性部材との間またはスリーブ部材と基体との間の
いずれにも良好な密封を確実にするためにその他
の手段を用意する必要がない。良好な密封を行な
わせるためにそのスリーブ部材（上記したよう
な）上にその他の手段が設けられるが、その手段
がそのスリーブ部材の主表面の一つにだけ設けら
れる場合には、この場合もまたそのスリーブ部材
を摩損し易い物質からつくることが多くの場合有
利である。簡単に述べれば、スリーブ部材と熱収
縮性部材との間の境界面またはスリーブ部材と基
体との間の境界面のいずれににおいても接触表面
が共に実質的に均一な場合には、そのスリーブ部
材を摩損し易い物質からつくることが有利であ
る。摩損し易い物質の使用によつて与えられる利
点を最高に得るためには、そのスリーブ部材の表
面の粗さがどのような特別な用途においてもそれ
が接触する表面の一つの粗さまたはそれよりも多
くと同様の粗さであることが望ましい。たとえ
ば、それに対してその器具が用いられる水圧導管
系に対してはスリーブ部材の全般的に均一な表面
が約3.18ミクロン（約125マイクロインチ）以下、
より好ましくは1.6ミクロン（63マイクロインチ）
以下のプロフイロメーター粗さを有利に示すであ
ろう。 これまでの論議から認められるように、スリー
ブ部材の寸法、形態および材質は、熱収縮性金属
部材、基体および本発明の器具が使用されるべき
環境の特質を配慮して、効果的な作用が得られる
ように選択される。このようにして、上記の論議
はスリーブ部材上に歯を設けること、スリーブ部
材に弱められた部分を設けることおよび摩損し易
い材質からスリーブ部材を形成することにそれぞ
れ向けられているが、与えられたスリーブ部材が
これらの要件のいずれか２つまたは３つ全部を組
み合わすことができ、しかも実際にどのような用
途においてもその作用を改変して別の設計態様お
よび／または材質を包含することも明白であろ
う。 たとえば、そのスリーブ部材には重合体物質ま
たは変形可能な金属の被覆が前述のように、たと
えば収縮に際しての気密な密封の形成を促進する
ように設けてもよい。さらに、そのスリーブ部材
にはその構造の或る部分だけに歯および／または
弱められた部分を設けてもよい。 本発明の或るいくつかの具体例においてはその
スリーブ部材にはそれ自身、総括的な作用を促進
させるために挿入物または外部の補助部材が設け
られる。このことが有利である特別の場合は、ス
リーブ部材と熱収縮性金属部材との間の適合性の
要求がスリーブ部材と基体との間のそれと異る場
合、あるいはたとえば２つの水圧パイプ基体間に
流体を通さない継手を形成するような場合のよう
に、そのスリーブ部材の各部分は２つの異つた機
能、たとえばパイプでの適正な機械的な結合する
機能およびパイプ間の機能のもとに耐食性の密封
を形成する機能を満すことが要求される場合であ
る。 逆に、全般に平滑な耐食性表面を有するスリー
ブ部材にその中間点から離れた位置にある１個ま
たはそれよりも多くの歯のついたスリーブ部材を
設けることも適当である。同様に、熱収縮性金属
部材と全体的な適合性を有するスリーブ部材に耐
食性密封の目的およびその基体（基体群）との適
正な機械的継手を与える目的でスリーブ部材を設
けることもまた或る場合には有利であることが判
つた。 そのスリーブ部材には別の補助的挿入部材の適
正に位置付けするために、溝またはその他のくぼ
みまたはそれ以外の形状の部分が設けられてもよ
い。さらに、そのスリーブ部材および／または補
助的挿入物部材はしつかりした位置決めを助長す
るために弾性てあつてもよい。 そのスリーブ部材にこのような別の補助的挿入
物部材を設けるべき場合には、それに対して細孔
を設けるかまたはそれを縦長の分割したスリーブ
部材に形成してその別の補助的挿入物部材を定め
られた位置におくように上記の細孔を通すかまた
はその細孔を通して挿入されうるようにすること
が有利でる。しかしながら、このことはすべての
場合本質的なことではなく、たとえばその補助的
挿入物部材をスリーブ部材の一端から押入れるこ
とも可能であろう。 本発明は熱収縮性金属部材に歯が設けられた或
る場合に生じる不利を避けることに特に向けられ
ているのではあるが、歯を設けたことによつてと
きどき生じる問題点、たとえば機械加工の困難
性、変形、たとえば心棒による拡大の間に生じる
歯の変形等は必ずしも常に重大であるとはいえな
い。たとえば、いくらかの熱収縮性合金は比較的
に機械加工が容易であり、かつ或る種の応用面に
おいては変形操作中のいくらかの歯の変形はそれ
程重大ではないであろう。さらに、このように歯
を設けるときには一層有利となりうるであろう。
したがつて、本発明はまたその熱収縮性部材に、
たとえばその主表面の一つまたは以外の表面の多
くに歯が設けられているといつたように手段が設
けられている器具を包含するものであり、平滑な
表面の回復可能な熱収縮性部材のみに限定される
ものでないことは明白である。 本発明の好ましい管状器具においては、そのス
リーブ部材の長さは熱収縮性部材の長さＬよりも
大きくても、等しくてもまたはそれよりも小さく
てもよい。しかしながら好ましくは、そのスリー
ブ部材は収縮した部材の反対端に隣接して歪み除
去をなしうるようにその熱収縮性部材のそれぞれ
の端から突出している。このような場合にはその
スリーブ部材の長さは好ましくは約Ｌ＋2Diより
も大きくないが、ここでDiはその熱収縮性部材
の内径であり、かつさらに好ましくは約Ｌ＋Di
よりも大きくはない。 その器具のスリーブ部材、たとえば挿入物は金
属質であることが好ましい。しかしながら、金属
様の性質を有するが厳格にいえば非金属のような
その他の材質、たとえば黒鉛、黒鉛とガラスとの
複合体などはまた或る種の用途に使用されうるで
あろう。好適な物質が公知であるかつこの技術面
の専門家にはその選択が容易であろう。 たとえばステンレススチール、チタンまたはア
ルミニウムで造られた水圧チユーブまたはその他
のチユーブの隣接する長さ間の接合に本発明の複
合体器具を好適に使用するに当り、そのスリーブ
部材はチタンの主割合から成る金属で造られるこ
とが好ましい。チタンスリーブ部材はその基体が
ステンレススチール、たとえば21−６−９ステン
レススチール（21％クロム、６％ニツケル、９％
マンガン）から出来ている場合に特に好ましい。
基体が高度に摩損し易い金属でできている場合に
はそのスリーブ部材はそれが基体と接触させられ
た場合に摩損を生じるであろう程度に摩損し易い
金属でつくることができる。たとえば、基体がチ
タンである場合にそのスリーブ部材はステンレス
スチールとすることができる。之等スリーブ部材
は非弾力性である。 熱収縮性部材に使用するために好ましい金属に
は等原子当量のチタン−ニツケル合金、および特
に米国特許第3759552号および3753700号明細書に
記載の置換３元合金が包含される。 本発明にしたがう継手用器具の好適な寸法を選
択することはこの技術の専門家には容易なことで
ある。しかしながら、説明目的のために公称外径
12.7mm（1/2）インチの管の接合に使用されうる
好ましい熱収縮可能な継手の関連寸法を下記の表
に示す： 変 数 寸法（インチ） 熱収縮可能性部材の長さ 1.75 熱収縮性部材の外径 0.75 スリーブ部材の長さ 2.0 スリーブ部材の内径 0.508 スリーブ部材の肉厚 0.036 スリーブ部材の外径 0.580 熱収縮性部材の内径 0.534 本発明は従来使用されている熱回復可能な金属
継手のすべての欠点を実質的に解決することが認
められる。熱回復可能な部材とその回りでその部
材が終局的に回復される基体との間にそのスリー
ブ部材を挿入することによつて、その基体の種々
の残渣による汚染、たとえば圧縮結合用部材の内
面にしばしば存在する潤滑剤による基体の汚染が
防止され、かつ機械的、化学的および電気的な観
点、すなわち腐食、熱膨張、クリープ抵抗、密封
性、弾性係数、たわみ性および高温強度などの観
点からの適合性に対してスリーブ部材と基体物質
との組合せが決められる。その継手用器具中に設
けられた歯はいずれもそのスリーブ部材上に形成
させることが可能で、このためにそれらはマンド
レルでの拡大中にもたらされる破壊力にさらされ
ることが無い。熱回復可能な部材が歯を有する必
要はないので、それが拡大される様式が簡単にさ
れ、たとえばマンドレルによる拡大とは別にビー
ズまたはボールによる拡大が行なわれうる。さら
に、歪み除去のために単一構造の熱収縮性部材上
に従来設けられていたテーパー付き端の代りに本
発明のスリーブ部材が回復に当つて形成された縦
目に目立つた歪み除去を与えるに十分な量によつ
てその熱収縮性部材の反対端から突出するように
される。このことによつて再び熱収縮性部材の製
造が簡素化され、その熱収縮性部材はそれにした
がつてより小さな機械ブランク、（blank）から
形成され結局高価な金属の節約が可能になる。さ
らに、そのスリーブ部材は冷却された熱収縮性部
材を温かな基体から回復が過度に早くなるのを避
けるに十分な時間絶縁するように作用し、その結
果従来用いられた冷却具やその他の技法にたよる
必要がもはや無くなつてくる。 同様に、歯の使用は本発明にしたがう多くの管
継手用器具において特に有利であるが、摩損し易
い材料からスリーブ部材を造ることによつて引張
り応力に抵抗するように形成された縦目の能力が
目立つて助長されるという点が強調されなければ
ならない。事実、特別の場合に、引張り応力に対
する抵抗は均一な表面を有する摩損し易いスリー
ブ部材が使用された場合の方が、そのスリーブ部
材に基体に食込むかもしそうでなければその基体
を変形させる円周状の複数個の歯を設けた場合よ
りも大きいことが発見された。 次に、本発明を添付の図面により詳述する。 第１図を参照するに、膨張可能円筒スリーブブ
ランク１０がカラー支持体１１の上に載置され、
この支持体はプラツトフオーム１２の環状凹部に
取換可能に支持される。フレーム部材１３はこの
アセンブリーを適当な低温液体１４たとえば液体
窒素中に懸吊し、スリーブブランク１０をその中
に完全に浸漬させる。テーパー状の膨張マンドレ
ル１５が部材１０内に配置され、スリーブブラン
ク１０の上部をマンドレル１５のテーパー状部分
または湾曲部１６と係合するようにされる。押し
棒１７の前端はマンドレル１５の後端の凹部１８
に収納され、棒１７の後端は水圧ラムの前端１９
に分離可能に装着されている。ラムが作動する
と、マンドレル１５は棒１７によつて加えられる
軸方向力で下方向に押され、スリーブブランク１
０をマンドレル１５の最大横断方向寸法に等しい
内径まで膨張させる。マンドレル１５によりブラ
ンク１０が徐々に膨張されるにつれて、マンドレ
ルが通つた膨張ブランク１０の部分は棒１７によ
り担持されるスリーブ部材２０の外表面をスリー
ブブランク１０に係合させるのに十分なわづかな
程度後にはね返る傾向がある。一般に、マンドレ
ルの最大横断寸法はスリーブブランク１０の非膨
張内径より６〜９％大きい。膨張後、保持された
直径増加は５〜７％程度が普通である。たとえば
膨張前のスリーブブランクが最大横断寸法が
0.593インチであるマンドレルにより内径0.544イ
ンチ膨張された場合、膨張後のスリーブブランク
（即ち熱収縮性部材）はマンドレルが膨張後のス
リーブブランクを通過すると、0.013インチ後に
はね返り、外径0.580の挿入部材をぴつたりと係
合させる。 押し棒１７はマンドレル１５が通過したらスリ
ーブ部材が供給された熱収縮性部材を通つて落下
する寸法にされる。 もちろん、スリーブ部材を膨張後のスリーブブ
ランクに供給する他の手段は当業者に明らかであ
ろう。たとえば、スリーブ部材は基体を継手と結
合させる直前または結合中に単に手動で熱収縮性
部材に供給することが出来る。 第２ａ図は端部間を整合した管状基体２１およ
び２２の隣接端の周囲に配置された第１図を参照
として述べた膨張−アセンブリー法から形成され
る複合継手を示し、第２ｂ図は整合された基体の
周囲で第２ａ図の複合体の回復より生じるアセン
ブリーを示す。好ましくは、図示の熱収縮性部材
各場合におけるように、スリーブ部材と接触する
熱収縮性部材の表面は一般に均一である、すなわ
ち歯のような不連続設計特徴を実質的に欠いてい
る。第２ａ図及び第２ｂ図の場合、スリーブ部材
２０の外部主要表面は一般的に均一で内部主要表
面は複数の離隔した歯２３を有し、この歯は継手
２０の内部中間部分に巻き付いている。歯２３が
ぶらさがつているスリーブ部材２０の本体部の肉
厚は熱収縮性部材の肉厚より薄いのが好ましく、
回復力を最大限に伝達するには出来るだけ薄いの
が最も好ましい。第２ｂ図から分るように、熱収
縮性部材１０の回復により歯２３が基体２１およ
び２２を変形させ、形成される接合部の引張応力
に対する抵抗を高める。 当業者には分るように、周縁歯のすべての形状
が本発明の実施で気密密封の形成に適するのでは
ない。しかしながら、一般に第２ａ図のスリーブ
部材２０の内面で形成されているような四角形の
歯がガス漏れに対する抵抗を増大させるのに有効
に使用出来る。しかしながら、この点でよりナイ
フ刃状歯が一般に優れている。 第３ａおよび３ｂ図は、端部を整合した管状基
体２４および２５の隣接端の周囲で熱回復の前後
における本発明により形成された他の複合継手を
示す。スリーブ部材２６の２つの主面の中で、内
面は一般に均一であり、外面はスリーブ部材の全
体の周りに周縁部に形成してもしなくてもよい複
数の半径方向歯２７を有する。第３ｂ図から分る
ように、熱収縮性部材の回復はスリーブ部材およ
び基体管に隣接する波形を発生させ、これまた形
成される接合部の引張応力に対する抵抗を高め
る。 スリーブ部材の主面が一般に均一である第２お
よび３図の複合継手の各場合において、スリーブ
部材を摩損し易い金属により形成することにより
利点を引き出すことが出来る。 第４ａおよび４ｂ図は、端部を整合した管状基
体２８および２９の隣接端の周囲で回復の前後に
おける本発明により形成された他の複合継手を示
す。第４ａ図で、スリーブ部材３０の内外主面と
も半径方向（好ましくは周縁方向）歯を有する。
好ましくは、回復力を基体に最大限に伝達させる
には、スリーブ部材３０上の歯の個々の対が各々
中間部分から等距離の点でスリーブ部材本体から
内外方向に突出する。たとえば、第４ａ図の対３
１−３２の歯を参照。第４ｂ図は第４ａ図の複合
継手の回復の際形成された接合部を示す。 第５図は、第１図と同じ複合継手用器具の製造
方法を示すが、ただし熱収縮性部材はスリーブブ
ランク４０から形成され、スリーブ部材５０は摩
損し易い金属からつくられる。手順の方法および
関連寸法は他の点では第１図と同じである。 第６ａ図は、第５図に示す膨張−アセンブリー
法からつくられる端部間を整合した管状基体５１
および５２の隣接端の周囲に配置された複合継手
を示し、第６ｂ図は整合基体の周囲で第６ａ図の
複合体の回復から生じるアセンブリーを示す。第
６ａ図のアセンブリーの場合、摩損し易い金属か
らスリーブ部材５０を形成すると形成される接合
部の引張応力に対する抵抗は高められ、さらに熱
収縮性部材４０を通して引張荷重伝達が助けられ
る。スリーブ部材と接触する熱収縮性部材の表面
は一般に均一であり、すなわち歯等のような不連
続設計特徴を実質的に欠いていることが好まし
い。摩損し易い挿入物の使用により与えられる利
点を最適に達成するには、スリーブ部材の表面粗
さは特定の用途でそれが接合する１つまたはそれ
以上の表面の粗さと同様にするのが望ましい。た
とえば複合継手の使用が好ましい水力導管では、
スリーブ部材の一般に均一な表面は好ましくは約
3.18mm（約125ミクロインチ）以下、最も好まし
くは約1.6mm（約63ミクロインチ）以下のプロフ
イロメータ粗さを示す。 気密接合が特定的な用途では、スリーブ部材は
回復された複合継手の外部環境と内部間で気密密
封を行う手段を内面に有するのが好ましい。第７
ａ図で、熱収縮性部材５３には基体の周囲で回復
後気密密封を行うような形状をした離隔されてい
る周縁方向歯５６および５７によつて境界づけら
れた中間部分５５を有するスリーブ部材５４が設
けられている。したがつて、第７ｂ図では、回復
した熱収縮性部材５３は回復中に歯５６および５
７を実際に管状基体５８および５９に切込ませる
ものとして示されている。基体を変形することに
より、回復中に歯自身を変形することによりまた
は両方の組合せにより適当な形状の歯を用いて完
成接合部の気密を確保することが出来る。もちろ
ん、他の方法でも良い。たとえば、内部中間部分
の両側にあるスリーブ部材の一部は変形可能物質
たとえば焼鈍アルミニウムまたは銅のリングを有
することが出来、たとえばフルオロカーボンまた
は他の重合体物質を被覆することが出来、容易に
変形可能な金属をメツキすることが出来あるいは
回復の際気密密封を行う手段を設けることが出来
る。 前記記載はスリーブ部材が摩損し易い金属から
つくられる熱回復した物品または器具の特性を改
良するためにスリーブ部材が主面の１つまたは両
方に１つまたはそれ以上の歯を有する器具を強調
した。 次に第８ａ〜１２ｂ図はスリーブ部材に弱めら
れた壁部分を形成することにより利点を得ること
が出来る方法を説明する。この弱化は熱収縮性部
材の熱回復の際スリーブ部材の選択的破壊を容易
にし、同時に基体に伝達される圧縮力を選択的に
制御する。 第８ａおよび８ｂ図は、各々端部を整合した管
状基体６３および６４の隣接端の周囲で回復の前
後における本発明により形成された他の複合継手
を示す。スリーブ部材６５の２つの主面の中で、
内面は一般に均一であり、外面は端部近くの点で
最大の肉厚を有しかつ中間点６６附近で最小の肉
厚を有する均一なテーパーを有し、砂時計の形状
をなしている。第８ｂ図から分るように、熱収縮
性部材の回復はスリーブ部材がその中間点よりは
端部に近い点で基体により大きい圧縮力を及ぼす
ようにスリーブ部材を変形させる。この差異によ
りスリーブ部材と基体は第８ｂ図に示すように変
形され、形成される接合部の引張応力に対する抵
抗が高められる。 弱められた壁部分を有する本発明のスリーブ部
材はスリーブ部材に１つまたはそれ以上の細孔ま
たは細長い薄い扁平部分を形成することによつて
も得られる。薄い扁平部分が肉厚が局部的に低減
されたスリーブ部材外面の領域である。細孔およ
び薄い扁平部分はスリーブ部材の長手方向軸と平
行に配置されるのが好ましい。普通、少なくとも
１対の細孔または薄い扁平部分が配列して用いら
れ、それによりたとえば対称配列によつてその周
囲のスリーブ部材の変形は比較的均一になる。 第９図を参照するに、本発明により形成される
複合手段に対する管状スリーブ部材７２の斜視図
が示される。スリーブ部材７２は長い寸法がスリ
ーブ部材の長手方向軸と平行な１対の細孔７３に
よつて形成された弱められた壁部分を有する。細
孔の中間点はスリーブ部材の中間点に対応し、そ
の端部はスリーブ部材の端部から等距離にある。 第１０ａ図は第９図と類似の管状スリーブ部材
７４の斜視図である。しかしながら、スリーブ部
材７４では弱められた壁部分はスリーブ部材の長
手方向軸に平行な細長い薄い扁平部分７５の１対
により形成される。 第１０ｂ図は端部を整合した管状基体７６およ
び７７の隣接端の周囲で回復後の第１０図のスリ
ーブ部材を用いる複合継手の断面を示す。変形の
程度は説明上誇張されている。第１０ｂ図から分
るように、薄い扁平部分によりスリーブ部材を弱
めると継手の中心では普通の場合より変形が大き
くなる。これはスリーブ部材と基体間の界面圧を
改良し、それにより継手の圧力状態を改良する。
第９図のスリーブ部材を用いる継手はもし示せば
第１０ｂ図と類似の断面を有する。 第１１図は本発明の複合継手に有効な他の管状
スリーブ部材７８の斜視図である。スリーブ部材
７８は弱められていない中間点８０の両側に配置
された２対の細孔７９により形成される弱められ
た壁部分を有する。 第１２ａ図のスリーブ部材８１は第１１図のも
のと同じであるが、ただし弱められた壁部分は弱
められていない中間部分８３の周囲に配置された
細長い薄い扁平部分８２の２つの対である。 第１２ｂ図は、端部を整合した管状基体８４お
よび８５の隣接端の周囲で回復後における第１２
ａ図のスリーブ部材を用いる複合継手の断面を示
す。変形の程度は説明上誇張されている。第１２
ｂ図から分るように、薄い扁平部分によりスリー
ブ部材を弱めるとスリーブ部材の端部とその弱め
られていない中間部分との中間の点でスリーブ部
材と基体の変形がより大きくなる。この変形は形
成される接合部の引張応力に対する抵抗を高め
る。 第９図−第１２図のスリーブ部材の主面は一般
に均一なものとして示されているが、いずれか１
方または両面に後述するように歯を設けることが
出来る。好ましくは、スリーブ部材の中間部分の
両側に複数の歯が設けられる。最も好ましくは、
歯はスリーブ部材の内面に置かれる。歯の使用は
回復継手の耐引張応力性をさらに改良する。ある
いは、またはさらに、前述したようにスリーブ部
材は摩損し易い物質からつくることが出来る。 スリーブ部材が弱められる程度は熱収縮性部材
の熱回復により圧縮される際その変形程度に決定
することは当業者に明らかであろう。細孔の場
合、弱める程度は細孔の数、長さおよび幅により
決定される。薄い扁平部分の場合、薄い扁平部分
の数、長さおよび幅ならびにその深さが弱める程
度を決定する。 次の図面は挿入部材に前述したような特徴の組
合せを設けた本発明の種々の形態を示すものであ
る。 第１３ａ図では、スリーブ部材９０はその中間
部分９２の両側に長手方向末端細孔９１が設けら
れ、またスリーブ部材によつてなされる基体との
接触を高めるために内部歯９３が設けられる。第
１３ｂ図から分るように、歯９３は細孔９１の長
さに等しい長さにわたつて延びている。スリーブ
部材の中間部９２では、内面は密封目的のために
滑らかである。このようなスリーブ部材はたとえ
ばモネル合金から有利につくることが出来る。 第１４図は中間部の両側に複数の細孔９５を設
けた同様のスリーブ部材９４を示す。しかしなが
ら、この場合細孔はスリーブ部材の端部まで延び
ていない。第１３ｂ図のように、スリーブ部材は
細孔の近くに複数の歯を設けることが出来る。こ
のようなスリーブ部材はたとえば銅−ニツケル合
金からつくることが出来る。 次の図面はさらに補助スリーブ部材を設けるこ
とを説明する。第１５ａ図では、第１３ａおよび
１４図のスリーブ部材と同様に細孔１０１を設け
たスリーブ部材１００が示される。しかしなが
ら、この場合スリーブ部材それ自体には内部歯が
設けられない。その代り、第１５ｂに示すように
補助スリーブ部材１０３が設けられる。第１５ｃ
図はスリーブ部材１０３の内部形状の断面を示
す。補助スリーブ部材１０３はスリーブ部材１０
０に押し込むことが出来る。補助部材１０３を設
ける代りに、内面が歯状または平らであることが
出来る一連のリング部分をスリーブ部材１００に
設けることが出来る。これらはスリーブ部材１０
０に１端または両端から押し込むことにより挿入
することが出来る。あるいは、それらは細孔１０
１を通して挿入し、次いで所定の位置に位置させ
ることが出来る。この目的のために、たとえば第
１５ａ図の細孔１０２に示すように細孔１０１の
１つまたはそれ以上を拡大するのが有利である。 ある場合には、他の補助部材たとえば部材１０
３を用いて主スリーブ部材たとえばスリーブ部材
１００を省略することが出来る。 スリーブ部材１００および他の補助部材たとえ
ば１０３に使用される物質の性質は駆動体部材お
よび基体と良好な適合性を確保するように選ぶこ
とが出来ることは理解されよう。このようにし
て、たとえば歯の硬度および腐食適合性は設計選
択で独立の変数になることが出来る。第１６ａ図
は４個の長手方向細孔１０５を設けスリーブ部材
１０４の他の形を示すもので、細孔の１つは拡大
された中央部分１０６を与えるように広げられて
いる。第１６ｂ図はこの中央部分を通しての断面
を示し、第１６ｅ図はスリーブ部材１０４の長さ
を通しての部分を示し、これよりスリーブ部材に
は中間部分１０８の両側に歯１０７が設けられる
ことを理解されよう。たとえば中間部分の領域で
隣接する２つのパイプの周囲に良好な密封を与え
るために、たとえば銅−ニツケル合金からつくつ
た他の補助密封リング１０９をスリーブ部材１０
４の中間部分内に位置させることが出来る。これ
はリング１０９を長手方向細孔１０５の１つの拡
大部分１０６に挿入し、次いでリングを90゜ねじ
り、それを所定の位置に置くことにより達成出来
る。スリーブ部材１０４の中間部分１０８はリン
グ１０９の正しい位置決めを容易にするため内部
に凹部１１０を設けることが出来る。これは第１
６ｄ図に示される。第１７図は、実際にスリーブ
部材がかごを形成するように４個の大きな長手方
向細孔１１２を設けたスリーブ部材１１１の他の
形を示す。このかごの目的は補助スリーブ部材を
納めることである。たとえば、スリーブ部材１１
１は水力流体と適合性がありかつ熱回復性金属駆
動体と良好に接触し得る軟質金属からつくること
が出来る。 あるいは、他の用途ではスリーブ部材１１１自
身に歯を設け（または摩損し易いように加工し）
かつ可撓性にすることが有利であり、この場合中
央軟質密封リングたとえば第１６ｃ図のリング１
０９を溝１１６に位置させ、そこにスリーブ部材
１１１の部分のスプリング力によつて保持するこ
とが出来る。 ある特定のスリーブ部材および補助部材につい
て記載したが、所望の特定の用途により多くの他
の変更が可能であることは前記記載から理解され
よう。 本発明の実施例の態様を示すと次の通りであ
る。 (1) 管継手用器具が管を補修するための器具であ
る特許請求の範囲に記載の器具。 (2) 確実な密封を行うための手段が、熱収縮性部
材の回復で結合すべき管の表面にスリーブ部材
をかみ合せるか又は別なふうに該表面を変形さ
せる歯である特許請求の範囲に記載の装置。 (3) 管継手用器具が管を補修するための器具であ
り且つ確実な密封を行うための手段が、熱収縮
性部材の回復で補修されるべき管の表面にスリ
ーブ部材をかみ合せるか又は別なふうに該表面
を変形させる歯である特許請求の範囲に記載の
器具。 (4) スリーブ部材が摩損し易い材料から形成され
ている特許請求の範囲に記載の継手用器具。 (5) 管継手用器具が管を補修するための器具であ
り且つスリーブ部材が摩損し易い材料から形成
されている特許請求の範囲に記載の継手用器
具。 (6) 管が少なとも三つの方向から入るようになつ
ている管交差部（例えばＴ、Ｘ、又はＹ字型交
差部）を結合するための熱収縮性管継手用器具
にして、少なくとも三つの腕を有するスリーブ
部材で、夫々の腕が一つの開口端を有し、他端
が他の腕に結合されており、各腕が熱収縮性メ
モリー金属部材内に位置し、該メモリー金属部
材の収縮で上記スリーブの腕が収縮して器具と
管との間の結合を形成するようになつているス
リーブ部材を有する熱収縮性管継手用器具。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による複数の歯を設けたスリ
ーブ部材を有する継手用器具を製造する１つの方
法を示す部分断面図、第２ａ図は第１図の方法で
形成されかつ２つのパイプの整合端の周囲に置か
れた熱回復性継手用器具の断面図、第２ｂ図は回
復後の第２ａ図の継手用器具断面図、第３ａ図は
本発明による２つのパイプの整合端の周囲に位置
された第２の形の継手用器具の断面図、第３ｂ図
は回復後の第３ａ図の継手用器具断面図、第４ａ
図は本発明による２つのパイプの整合端の周囲に
位置された第３の形の継手用器具の断面図、第４
ｂ図は回復後の第４ａ図の継手用器具断面図、第
５図は本発明によるスリーブ部材が簡単な摩損し
易い管である継手用器具を製造する方法を示す部
分断面図、第６ａ図は第５図の方法で形成されか
つ２つのパイプの整合端の周囲に位置された継手
用器具断面図、第６ｂ図は回復後の第６ａ図の継
手用器具断面図、第７ａ図は本発明による２つの
パイプの整合端の周囲に位置された熱回復性継手
の他の形を示す断面図、第７ｂ図は回復後の第７
ａ図の継手用器具の断面図、第８ａ図は本発明に
よる２つのパイプの整合端の周囲に位置された他
の形の器具の断面図、第８ｂ図は回復後の第８ａ
図器具の断面図、第９図は本発明で使用するのに
適当なスリーブ部材の斜視図、第１０ａ図は本発
明で使用するのに適当な他の形のスリーブ部材の
断面図、第１０ｂ図は本発明による２つのパイプ
の整合端の周囲で回復後における第１０ａ図のス
リーブ部材を使用する器具の断面図、第１１図は
本発明で使用するのに適当なスリーブ部材の他の
形の断面図、第１２ａ図は本発明による他の形の
スリーブ部材の断面図、第１２ｂ図は本発明によ
る第１２ａ図のスリーブ部材を用いる器具の断面
図、第１３ａ図は本発明で使用するのに適当な他
の形のスリーブ部材の断面図、第１３ｂ図は第１
３ａ図のスリーブ部材の長手方向断面図、第１４
図は本発明で使用される他の形のスリーブの斜視
図、第１５ａ図は本発明で使用される他の形のス
リーブ部材の斜視図、第１５ｂ図は第１５ａ図の
スリーブ部材に使用する補助スリーブ部材の斜視
図、第１５ｃ図は第１５ｂ図の長手方向断面図、
第１６ａ図は本発明で使用される他の形のスリー
ブ部材の斜視図、第１６ｂ図は第１６ａ図の中間
部分の断面図、第１６ｃ図は第１６ａ図のスリー
ブ部材に用いる補助挿入リングの斜視図、第１６
ｄ図は第１６ａ図のスリーブ部材および第１６ｃ
図のリングを示す部分断面図、第１６ｅ図は第１
６ａ図の長手方向断面図、第１７図は本発明で使
用される他のスリーブ部材の斜視図、 １０……スリーブブランク、１４……低温液、
１５……テーパー状膨張マンドレル、１７……押
棒、２０……スリーブ部材、２１，２２……管状
基体、２３……歯、２４，２５……管状基体、２
６……スリーブ部材、２７……歯、２８，２９…
…管状基体、３０……スリーブ部材、３１，３２
……歯、４０……スリーブブランク、５０……ス
リーブ部材、５１，５２……管状基体、５３……
熱収縮性部材、５４……スリーブ部材、５６，５
７……歯、５８，５９……管状基体、６３，６４
……管状基体、６５……スリーブ部材、６６……
中間点、７２……スリーブ部材、７３……細孔、
７４……スリーブ部材、７５……薄い扁平部分、
７６，７７……管状基体、８１……スリーブ部
材、８２……薄い扁平部分、８３……中間部分、
８４，８５……管状基体、９０……スリーブ部
材、９１……細孔、９３……歯、９４……スリー
ブ部材、９５……細孔、１００……スリーブ部
材、１０１……細孔、１０２……細孔、１０３…
…スリーブ部材、１０４……スリーブ部材、１０
５……細孔、１０６……拡大中央部、１０７……
歯、１０９……補助密封リング、１１１……スリ
ーブ部材、１１２……細孔、１１６……溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メモリー金属からつくられた熱収縮性部材
   と、上記熱収縮性部材の内側に位置するスリーブ
   部材とからなる管継手用器具で、上記スリーブ部
   材は上記熱収縮性部材と接触しているか、又は上
   記熱収縮性部材が上記器具と結合すべき管との間
   に結合を形成するように収縮した時に、上記熱収
   縮性部材と接触するように配置されており、上記
   スリーブ部材は主表面上に上記器具と、結合すべ
   き管との間に確実な気密の密封を行うための手段
   が設けられている管継手用器具。