JP2009529637A - 接続アセンブリ - Google Patents

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Abstract

表面(5)からテーパ付けられる円錐形状ボア(6)を有する接続部品(2)に対しパイプ(1)を接続する接続アセンブリ。接続アセンブリは長軸(3)と、接続部品(2)の円錐形状ボア(6)内に装着可能なパイプ端部(36)を有するパイプ(1)と、第一保持面(37)から始まって、接続部品(2)の円錐形状ボア(6)と同じ方向で開口する円錐形状ボアを有し、接続部品(2)の表面(5)によって支持される第二保持面(17)を有する支持リング(15)と、接続部品(2)のねじ(4)上に螺合可能で、張力面(13)を形成して、支持リング(15)上で少なくとも間接的に軸方向に支持されるユニオンナット(10)と、支持リング(15)の円錐形状ボア(18)内に着座して、ユニオンナット(10)の張力面(13)によって負荷を受ける圧力面(25)を備えて、少なくとも一つの第一切込み縁(23)を有する切込みリング(19)と、パイプ(1)内に第一切込み縁(23)を切込むことで、パイプ(1)の外面上に形成されるカラーを有し、この外径は支持リング(15)の最小の内径よりも大きく、かつカラーをパイプ端部と第一保持面(37)の間に配置する。

Description

本発明は、接続アセンブリ(継手アセンブリ)に関するが、特に表面からテーパ付けられる円錐形状ボアを有する接続部品に対してパイプ又はパイプ接続部を接続させるアセンブリであって、長軸を有し;第一保持面から始まって、接続部品の円錐形状ボアと同じ方向で開口する円錐形状ボアを有し、接続部品の表面上に支持されるように第二保持面を備えた支持リング(サポートリング)を有し;接続部品のねじ上に螺合可能で、このため張力面(テンション面)を形成するユニオンナットを有し;支持リングの円錐形状ボア内で着座して、ユニオンナットの張力面によって負荷を受けるように圧力面を有する切込みリング(カッティングリング)を有するアセンブリに関する。
このような接続アセンブリは、特許文献1から公知である。この接続アセンブリを参照すると、ユニオンナットの張力面は円錐形状を有している。支持リングは、ユニオンナットの張力面に面するように表面を有し、このナットは、張力面と相当するテーパ角度を示す。組付けられた状態では、切込みリングは、支持リングの円錐形状ボアを貫通して、切込みリングと、支持リングまで延び、ユニオンナットの張力面と当接する。
特許文献2には、接続アセンブリが示されているが、この際、切込みリングは、パイプ軸に対して径方向に延びる表面を介して、シールリングの当接面に対して支持され、この当接面は、またパイプ軸に対して径方向に延びている。この場合、切込みリングとシールリングは、軸方向に、互いに、ユニオンナットと接続部品の間で張力を受ける。
上述したタイプの接続アセンブリを参照すると、ユニオンナットが接続部品上で螺合される時、切込みリング上で軸方向に負荷が作用するので、パイプの外面上にカラーの膨らみ(突出部)が形成される。接続アセンブリの組付け状態では、切込みリングは、この膨らみに対して軸方向に支持される。この結果、パイプは切込みリングに対して軸方向に支持されて、切込みリングはユニオンナットに対して支持されるので、接続部品からパイプを引き抜くことができなくなる。この結果、パイプを確実に保持するためには、パイプ内に十分深く切込みリングを切込んで、信頼性があるように接続することが重要になる。
このため、通常、接続アセンブリを正確に組付けることが第一である。そして、ユニオンナットを再度、接続部品の螺合を外して、パイプ端部を接続部品から移動させる。次に切込みリングの切込み深さは、メカニックにより視覚的な観察がされて、接続アセンブリを再度組付ける前に、パイプ内で切込みリングが十分深く切込んでいるか否かが決定される。しかしながら、視覚的な観察の間、支持リングが、パイプ端部から、従ってパイプから滑動することは可能であるため、再度の組付けがより含まれる。
ドイツ国特許文献第196 37 129号(DE 196 37 129 C2) ドイツ国特許文献第40 38 539号(DE 40 38 539 C1)
本発明は、組付けをより簡単にした接続アセンブリを提供することを目的とする。
本発明では、上記目的を達成するため、表面からテーパ付けられる円錐形状ボアを有する接続部品に対してパイプを接続する接続アセンブリを提供するが、これは、
長軸と、
前記接続部品の前記円錐形状ボア内に装着可能なパイプ端部を有するパイプと、
第一保持面から始まって、前記接続部品の前記円錐形状ボアと同じ方向で開口する円錐形状ボアを有し、前記接続部品の前記表面によって支持される第二保持面を有する支持リングと、
前記接続部品のねじ上に螺合可能で、張力面を形成して、前記支持リング上で少なくとも間接的に軸方向に支持されるユニオンナットと、
前記支持リングの前記円錐形状ボア内に着座して、前記ユニオンナットの前記張力面によって負荷を受ける圧力面を備えて、少なくとも一つの第一切込み縁を有する切込みリングと、
前記パイプ内に前記第一切込み縁を切込むことで、前記パイプの外面上に形成されるカラーの膨らみを有し、前記カラーの膨らみの外径は、前記支持リングの最小の内径よりも大きく、かつ、前記カラーの膨らみは、前記パイプ端部と前記第一保持面の間に配置されることを特徴とする。
切込みリングの幾何学的な構成は、切込みリングが適当な切込み深を有すると、カラーの膨らみの有する外径は、支持リングの最小の内径よりも大きくなる。このため、切込みリングの切込み深さを視覚的に観察する際、接続アセンブリを正確に組付けたり、組付けを外した後で、支持リングがパイプから抜け落ちないことが保障される。
また、切込みリングの幾何学的構成は、切込みリングが不適当な切込み深さを有すると、カラーの膨らみの有する外径は、支持リングの最小の内径よりも小さいので、支持リングは、パイプ端部に向かってカラーの膨らみ上で移動することができ、パイプから取外すことができる。
切込みリングがパイプ内に十分深く切込んでいるか否かは、組付けと組付けの解除に続いてパイプ上に支持リングが保持されるか否かによって簡単に決定することができる。この際、これがカラーの膨らみ上で移動できない場合、切込み深さは適当である。また、これがカラーの膨らみの上で滑動できる場合、切込み深さは不適当である。
好ましくは、接続アセンブリの組付け状態では、支持リングは、この第一保持面をカラーの膨らみに対して当接させることで保持される。このことは、支持リングの第一保持面に対して切込みリングを同じ高さで軸方向に当接させることで達成できる。しかしながら、切込みリングは、パイプ端部に向かって支持リングの円錐形状ボアから軸方向に突出してもよく、従って、パイプ端部に向かう方向で支持リングの第一保持面から突出してもよい。
好ましくは、ユニオンナットは、円錐形状ボアを有し、これは、接続部品の円錐形状ボアと反対方向でテーパ付けられる円錐形状面の形態で張力面を形成する。
切込み深さは、支持リングの円錐形状ボアの円錐角度と取付け長さの関数であり、この際、取付け長さは、パイプ内で切込みリングが切込む長さである。よって、取付け経路の限定的で所定の構成が得られると、接続アセンブリの組付け状態では、切込みリングの第一当接面は、支持リングの第二当接面に対して軸方向に支持される。
さらに、好ましくは、切込みリングは第一支持面を有し、これによって、切込みリングは支持リングの第二支持面に対して長軸に向かって径方向に支持される。このため、第一支持面は第一当接面を示し、第二支持面は第二当接面を示すことができる。
長軸に対して径方向に、支持リングに対して切込みリングを支持することで、ユニオンナットが必要以上に締め付けられているような場合でも、ユニオンナットの円錐形状面によって、径方向内側に向かう方向で、切込みリングは変形されないか、又は最小の変形で済むことを保障できる。よって、パイプが過度に制限されることが防がれる。この結果、アセンブリの信頼性は向上し、特に薄壁パイプの場合、より大きなたわみの強さが得られる。さらに、切込みリングは径方向に内側に支持されて、内側に向かって変位されないことに基づき、組付け中によりはっきりしたトーションモーメントが形成されて、アセンブリの終了を示唆できる。
過度に締め付ける時、特に、高品質材料からパイプが構成される場合には、支持リングは、径方向で外側の方向に強くストレスを受けて、バーストすることがある。径方向で内側の方向に支持リングに対して切込みリングを支持することで、支持リング上で作用する力の径方向で内側の成分によって組付けの終了が示唆されるので、バーストの危険を減らすことができる。
標準的なユニオンナットを考えると、90°の開口角度を有する円錐形状ボアの形態で張力面が構成される。標準的な接続部品は、24°の開口角度の円錐形状ボアを有する。原則として、支持リングの円錐形状ボアの開口角度は接続部品のものに適用でき、同様に24°である。しかしながら、支持リングは、標準的な部品ではないので、この角度は調整でき、パイプ内の切込みリングの切込み深さも選択的に調整できる。この場合、カラーの膨らみの外径も調整できる。好ましくは、この開口角度は、13.2°〜24.6°である。切込み縁を形成する切込みリングの切込み縁区間の好適な厚さを考えると、この厚さは、0.22mm〜0.58mmであり、0.05mm〜0.26mmの切込み深さを得ることができる。
好ましくは、切込みリングは支持区間と切込み縁区間を有し、このため、支持区間は第一支持区間を示し、切込み縁区間は支持リングの円錐形状ボア内に適用される。
支持面は、円錐形状でもよい。好ましくは、第一支持面は、切込みリングの周囲のアンダーカットによって示され、第二支持面は、支持リングの周囲の突出部によって示される。これによって、周囲の突出部は、アンダーカット内に適用される。
支持リングは、上記接続部品内で、接続部品の円錐形状ボアの長さの一部にわたって延びることができ、このため、第一保持面は接続部品の円錐形状ボア内に置かれる。この結果、径方向で外側の方向に強くストレスを受ける支持リングは、径方向で外側の方向で支持を示す。
好ましくは、切込み縁区間は接続部品の円錐形状ボア内に延びる。このため、接続部品の円錐形状ボア内に延びる支持リングを介して、接続部品に対して、切込み縁区間を間接的に径方向に支持することを確保できる。この場合、切込みリングの切込み縁は、径方向に支持される接続部品の円錐形状ボアの内部に配置できる。
好ましくは、切込みリングは二つの切込み縁を有する。この場合、切込み縁の一方を接続部品の円錐形状ボアの内側に置いて、他方の切込み縁を接続部品の円錐形状ボアの外側に置いてもよい。
接続部品の円錐形状ボア、支持リング及びパイプは、シールリングを着座させるための収容スペースを形成できる。
接続アセンブリの組付け状態では、支持リングに対する切込みリングを介してユニオンナットを間接的に軸方向に支持でき、切込みリングの圧力面に対して軸方向にユニオンナットの張力面を支持でき、また、支持リングの第二支持面に対して軸方向に切込みリングの第一支持面を支持できる。
あるいは、接続アセンブリの組付け状態では、ユニオンナットの張力面は、支持リングの第二支持面と、切込みリングの圧力面によって、直接的に軸方向に支持できる。
以降、添付した図を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図1〜3を参照すると、パイプ1を接続部品2に接続させる、本発明に従う接続アセンブリが示されている。以下、図1〜3を合せて説明する。接続アセンブリは、長軸3を有し、これに沿って、パイプ1と接続アセンブリ2を中心に合せている。接続部品2は、この外面上に、ねじ4を表面5から始まるように有している。さらに、表面5から始まるように円錐形状のボア6があるが、これは、長軸3に対して中心を合せて、24°の標準的な開口角度を有している。これは、第一円筒形状ボア7と隣接するが、このボアの有する直径はパイプ1と相当する。第一円筒形状ボア7はリング面8で終端し、ここから、より小さな直径を有する第二円筒形状ボア9が続く。パイプ1は、上記ボア7内への装着用にパイプ端部36を有している。リング面8は、パイプ1を接続部品2に対して軸方向に支持するように配置されている。
接続部品2上にはユニオンナット10が螺合されるが、このナットは、接続部品2のねじ4と相当するねじ11を有している。また、ユニオンナット10の端部上には、ねじ11と隣接して、接続部品2から離れるように面する円錐形状ボア12が備えられており、この円錐形状ボア12は90°の標準的な開口角度を有し、円錐形状面として構成される張力面13を形成するが、これは、接続部品2の円錐形状ボア6と反対方向にテーパ付けられる。ユニオンナット10の円錐形状ボア12は、より小さい直径を有する円筒形状ボア14内で終端し、後者のボアは、パイプ1の外径と相当する。ユニオンナット10はパイプ1上で滑動できる。
さらに、外面16を有する支持リング15があるが、この直径は、ユニオンナット10がこのねじ11と共に通過できるような大きさである。支持リング15は、第二保持面17を有し、これは、組み付けられた状態では、接続部品2の表面5と面上に当接する。さらに、支持リング15は、ユニオンナット10の円錐形状ボア12と反対方向にテーパ付けられる円錐形状ボア18を有する。支持リング15の円錐形状ボア18の開口角度は好適には、13.2°〜24.6°であり、従って、接続部品2の24°の標準的な円錐角度と対応できる。
パイプ1、接続部品2の円錐形状ボア6、及び支持リング15の第一保持面37は、共に、シールリング33の収容のため、収容スペース32を形成する。シールリング33は、別体のリングでもよく、または、支持リング15と恒常的に接続されていてもよく、例えば、加硫されていてもよい。
さらに、切込みリング19を備える。切込みリング19は、切込み縁(カッティングエッジ)区間20と、支持(サポート)区間21を有する。切込み縁区間20は、円錐形状で、支持リング15の円錐形状ボア18内に着座する。切込みリング19は、パイプ1上で滑動できるようにボア22を有する。切込み縁区間20の領域内では、正面の切込み縁部23と後方の切込み縁部24が形成されるようにボア22を構成する。
支持区間21は、ユニオンナット10に向かって配置される。この支持区間21は、円錐形状の圧力面25を形成し、これは、ユニオンナット10の円錐形状ボア12に対して適用されて、このナットと当接する。
よって、ユニオンナット10を接続部品2上に螺合させることで、切込みリング19に対して軸方向の負荷が加えられるので、このため、パイプ1の外面上にカラーの膨らみが形成される。接続アセンブリの組付け状態では、切込みリング19は、この膨らみに対して軸方向に支持される。この結果、パイプ1は切込みリング19に対して軸方向に支持されて、後者は、次に、ユニオンナット10に対して支持されるので、パイプ1を接続部品2から引き抜くことができなくなる。
切込みリング19の幾何学的な構成、つまり、切込み縁区間20の厚さや、切込み縁区間20の領域内の切込みリング19の円錐形状面35の開口角度や、パイプ1の外径に対する非組付け状態と非変形状態での切込みリング19の内径は、切込みリング19の適当な切込み深さで、カラーの膨らみ34が支持リング15の最小の内径よりも大きい外径を有するようにする。これによって、カラーの膨らみ34は、パイプ端部36と第一保持面37の間に置かれる。支持リング15の第一保持面37は、カラーの膨らみ34に対して当接して保持される。これを達成するため、切込みリング19を少なくとも支持リングの第一保持面37と軸方向で同じ高さにする。従って、切込み縁区間20の第一保持面37を、パイプ端部36に向かう方向で、支持リング15の円錐形状ボア18から突出させることが可能となる。この結果、支持リング15は、接続アセンブリを正確に組合わせた場合と組付けを外した場合の後で、切込みリング19の切込み深さを視覚的に観察した時、パイプ1から抜け落ちないようにできる。
さらに、切込みリング19の幾何学的な構成は、切込みリング19の切込み深さが適切でない場合、カラーの膨らみ34の有する外径が支持リング15の最小の内径よりも小さいため、支持リング15が、パイプ端部36に向ってカラーの膨らみ上で移動でき、パイプ1から取外せることができる。
さらに、支持区間21は、支持リング15に面する第一支持面26を形成するが、これは、周囲のアンダーカット27によって示されている。第一支持面26は、支持リング15に向かう方向で円錐状に開口する。
支持リング15は、第二支持面28を形成し、これはまた円錐形状で、第一支持面26と同じ開口角度を有する。第二支持面28は、支持リング15の周囲の突出部29から構成されるが、これは、切込みリング19のアンダーカット27と適応する。第一支持面26は、第二支持面28に対して支持される。これら支持リング26、28の円錐形状の構成のため、切込みリング19は、長軸3に向って径方向で内側に向かう方向で変形に対して支持される。
加えて、第一支持面26は第一当接面を示し、第二支持面28は第二当接面を示し、切込みリング19は、組付け経路、つまり、切込みリング19がパイプ1内に切込む経路を限定するように、支持リング15の第二当接面28に対して軸方向で第一当接面26によって支持される。
さらに、支持リング15は、保持区間30を構成し、これを用いて、支持リング15は接続部品2の円錐形状ボア6を貫通して、円錐形状ボア6の長さの一部にわたって延びる。保持区間30の有する外面31は、同様に円錐形状であって、接続部品2の円錐形状ボア6に適用される。切込みリング19の切込み縁区間20は、接続部品2の円錐形状ボア6内に延びる深さまで、支持リング15の円錐形状ボア18を貫通する。正面の切込み縁23は、切込み縁区間20の端部上で、接続部品2の円錐形状ボア6を貫通するように構成されて、保持区間30を介して、接続部品2に対して径方向に支持される。後方の切込み縁24は、支持リング15の内側で、かつ、接続部品2の円錐形状ボア6の外側に配置される。これによって、切込みリング接続のより高いバースト圧を得られる。
さらに、保持区間30は、接続部品2の円錐形状ボア6内の保持区間30の外面31を介して、支持リング15に張力を加えるように配置されて、接続部品2と支持リング15の間の摩擦力が、切込みリング19とユニオンナット10の間のものよりも大きくなるようにする。さらに、支持リング15と切込みリング19の間の摩擦力は、切込みリング19とユニオンナット10の間のものよりも大きく、ユニオンナット10が締め付けられた時、上記ナットが切込みリング19に対して回転して、切込みリング19が支持リング15に対して回転せず、又は切込みリング15が接続部品2に対して回転しないようにする。この結果、ユニオンナット10が締め付けられた時、パイプ1が、ユニオンナット10と共に回転することを効果的に避けることができる。
切込みリング19を支持リング15に対して径方向に支持させることで、切込みリング19の径方向の変形を防ぎ、このため、パイプ1を構成する。この結果、パイプ1上にはストレスがより小さくなるので、接続アセンブリのより高いバースト圧が得られる。さらに、アセンブリの端部にはトーションモーメントの増大が明瞭に示される。
本発明に従う接続アセンブリの組付け状態の長軸方向断面図である。 図1に示した接続アセンブリの要部拡大図である。 図1に示したカラーの膨らみの要部拡大図である。
符号の説明
1 パイプ
2 接続部品
3 長軸
4 接続部品のねじ
5 表面
6 接続部品の円錐形状ボア
7 第一円筒形状ボア
8 リング面
9 第二円筒形状ボア
10 ユニオンナット
11 ユニオンナットのねじ
12 ユニオンナットの円錐形状ボア
13 張力面
14 円筒形状ボア
15 支持リング
16 外面
17 第二保持面
18 支持リングの円錐形状ボア
19 切込みリング
20 切込み縁区間
21 支持区間
22 ボア
23 正面切込み縁
24 後方切込み縁
25 圧力面
26 第一支持面
27 アンダーカット
28 第二支持面
29 突出部
30 保持区間
16、31 外面
32 収容スペース
33 シールリング
34 カラーの膨らみ
35 切込みリングの円錐形状面
36 パイプ端部
37 第一保持面

Claims (16)

  1. 表面(5)からテーパ付けられる円錐形状ボア(6)を有する接続部品(2)に対してパイプ(1)を接続する接続アセンブリであって、
    長軸(3)と、
    前記接続部品(2)の前記円錐形状ボア(6)内に装着可能なパイプ端部(36)を有するパイプ(1)と、
    第一保持面(37)から始まって、前記接続部品(2)の前記円錐形状ボア(6)と同じ方向で開口する円錐形状ボアを有し、前記接続部品(2)の前記表面(5)によって支持される第二保持面(17)を有する支持リング(15)と、
    前記接続部品(2)のねじ(4)上に螺合可能で、張力面(13)を形成して、前記支持リング(15)上で少なくとも間接的に軸方向に支持されるユニオンナット(10)と、
    前記支持リング(15)の前記円錐形状ボア(18)内に着座して、前記ユニオンナット(10)の前記張力面(13)によって負荷を受ける圧力面(25)を備えて、少なくとも一つの第一切込み縁(23)を有する切込みリング(19)と、
    前記パイプ(1)内に前記第一切込み縁(23)を切込むことで、前記パイプ(1)の外面上に形成されるカラーの膨らみ(34)を有し、前記カラーの膨らみの外径は、前記支持リング(15)の最小の内径よりも大きく、かつ、前記カラーの膨らみは、前記パイプ端部(36)と前記第一保持面(37)の間に配置されることを特徴とする接続アセンブリ。
  2. 前記支持リング(15)の前記第一保持面(37)は、前記カラーの膨らみ(34)と当接することを特徴とする請求項1に記載の接続アセンブリ。
  3. 前記切込みリング(19)は、前記支持リングの前記第一保持面(37)と軸方向に同じ高さで当接するか、前記パイプ端部(36)の方向で軸方向に突出することを特徴とする請求項1又は2に記載の接続アセンブリ。
  4. 接続経路を限定するため、前記切込みリング(19)は、前記支持リング(15)の第二当接面(28)と軸方向に第一当接面(26)で当接することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  5. 前記切込みリング(19)は、第一支持面(28)を有し、これによって、前記支持リング(15)の第二支持面(28)に対して、長軸(3)に向かう径方向で、前記切込みリング(19)を支持させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  6. 前記第一支持面(26)は第一当接面を示し、第二支持面(28)は第二当接面を示し、これによって、前記切込みリング(19)を、組付け経路を制限するため、前記支持リング(15)の前記第二当接面に対して軸方向に前記第一当接面を当接させて支持することを特徴とする請求項5に記載の接続アセンブリ。
  7. 前記切込みリング(19)は、支持区間(21)と切込み縁区間(20)を有し、前記支持区間(21)は第一支持区間(26)を示し、前記切込み縁区間(20)は前記支持リング(15)の円錐形状ボア(18)内に適用されることを特徴とする請求項5又は6に記載の接続アセンブリ。
  8. 前記支持面(26、28)は、円錐形状であることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  9. 前記第一支持面(26)は、前記切込みリング(19)の周囲のアンダーカット(27)によって形成され、前記第二支持面(28)は、前記支持リング(15)の周囲の突出部(29)によって形成されることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  10. 前記支持リング(15)は、前記接続部品(2)の円錐形状ボア(6)の長さの一部にわたって、前記接続部品内に突出し、このため、前記第一保持面(37)は、前記接続部品(2)の円錐形状ボア(6)内に置かれることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  11. 前記切込み縁区間(20)は、前記接続部品(2)の円錐形状ボア(6)内に延びることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  12. 前記第一切込み縁(23)は、前記接続部品(2)の円錐形状ボア(6)内に置かれることを特徴とする請求項11に記載の接続アセンブリ。
  13. 前記切込みリング(19)は、前記第一切込み縁(23)に加えて、第二切込み縁(24)を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  14. 前記ユニオンナット(10)は、前記切込みリング(19)を介して、前記支持リング(15)に対して間接的に軸方向に支持されることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の接続アセンブリ。
  15. 前記ユニオンナット(10)の前記張力面(13)は、前記切込みリング(19)の前記圧力面(25)に対して軸方向に支持されて、前記切込みリング(19)の前記第一支持面(26)は、前記支持リング(15)の第二支持面(28)に対して軸方向に支持されることを特徴とする請求項14に記載の接続アセンブリ。
  16. 前記ユニオンナット(10)の前記張力面(13)は、前記支持リング(15)の前記第二支持面(28)と、前記切込みリング(19)の前記圧力面(25)に対して軸方向に支持されることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の接続アセンブリ。
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