JP2015121321A - クランプ／フランジ接続の要素 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ／フランジ接続において、ほとんど労力なしで高い張力を生み出す。
【解決手段】クランプ／フランジ１２，１３接続の要素は、フランジ１２，１３が互いに位置合わせされたとき、プロフィールクランプは、プロフィールクランプ１の内面２３，２４がフランジ１２，１３、の傾斜裏面１５，１８、に対してもたれるように、フランジ１２，１３の上に置かれうる。結合面１９に対して押すために構成された少なくとも１つの表面１４を含む。この表面は潤滑層２６を含む。
【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
本出願は、３５ＵＳＣ１１９ の下で、２０１３年１２月１６日に出願されたＤＥ１０２０１３１１４０８０．７の優先権を主張するものであり、この出願の開示は参照によって完全に本明細書に明白に組み込まれる。
本発明の実施形態は、結合面に対して支えることがもたらされ得る少なくとも１つの表面を有する、クランプ／フランジ接続の要素に関する。

「錐状フランジ接続」に基づいて、実施形態は以下に説明される。

錐状フランジ接続には、互いに対して接続される必要がある２つのコンポーネントの各々は、一緒に接続されるべき端部に、外へ径方向に向けられて、傾斜裏面を含むフランジを含む。２つのコンポーネントが互いに接触するに至り、フランジが互いに位置合わせされたとき、プロフィールクランプは、プロフィールクランプの内面がフランジの傾斜裏面に対してもたれるように、フランジの上に置かれうる。その時、締付バンドがテンションデバイスにより締められるならば、締付バンドの内径は減少し、側面部はフランジの傾斜面上で径方向内側に動く。この方法において、張力は軸方向に生み出され、その張力は互いに対して２つのコンポーネントを支える。

例えば、この目的に適当なプロフィールクランプは、特許文献１から知られている。

より高い軸方向の力の発生が望まれる場合、例えば、接続される２つのコンポーネントの間にシールを確実に備えるために、より大きい労力がより大きな軸方向の力を生み出すためにまた必要であるように、より大きいまたはより厚く寸法決めされたプロフィールクランプが通常使われなければならない。

ＤＥ１０２００９０３９８６２Ｂ４

本発明の実施形態は、ほとんど労力なしで高い張力を生み出す。

実施形態によると、冒頭で指名されたタイプの要素は、潤滑層を有する表面を含む。

潤滑層は、錐状フランジ接続の例において、側面部の内面と側面部が押すフランジの表面との間の摩擦が減じられるように、表面と結合面との間の摩擦を減らす。したがって、小さい張力は、側面部を径方向内側に動かすために、克服されなければならない摩擦がより小さいので、必要とされる。この方法において、テンションデバイスにより生み出された張力のより大部分は、軸方向の力に変換できる。さらに、潤滑層は、軸方向の力がプロフィールクランプの周方向により均一に分布されるという利点を有する。締付バンドがテンションデバイスによってしっかりと締められるとき、側面部はフランジに接して径方向内側に動くのみならず、締付バンドの周方向における小さな動きがまた必要である。また、この動きが潤滑層により容易にされるので、テンションデバイスにより引き起こされた張力は、また、テンションデバイスからより大きい距離に位置付けられた位置で作動することができる。したがって、生成された軸方向の力の相対的に均一な分布は、クランプの周囲にわたって生み出されることができる。潤滑層は、側面部の内面と、側面部が押すフランジの側面部との間の摩擦が、潤滑層がない場合よりも小さくなることをもたらす。しばしば潤滑層がフランジの材料から側面部の材料を分離するので、接触腐食のリスクが減らされて、改善された耐食性を結果として生じる。全体に、プロフィールクランプで達成された錐状フランジ接続のよい再現性によるプロフィールクランプのアッセンブリおよび操作のためのより安定で信頼できるプロセスウィンドウをもたらす。

好ましくは、要素は、ベース、内面を有する径方向内側に向けられた側面部、およびテンションデバイスを含む締付バンドを有するプロフィールクランプとして具体化されまたは形成される。締付バンドは、側面部の内面に少なくとも、潤滑層を含む。プロフィールクランプがフランジの上に置かれるとき プロフィールクランプの内面およびフランジの外面は互いに対して押す。所望の摩擦の低減は、潤滑層によって成し遂げられる。

好ましくは、ベースは、また、潤滑層をその内面に含む。これはプロフィールクランプの生産を容易にする。内面は潤滑層を全体に提供されることができる。

ここで、締付バンドがまた潤滑層をその外面に含むと好ましい。締付バンドが溶液の中に浸され、そして潤滑層を形成するということで、潤滑層は単に適用されることができる。したがって、生産費は少なくしておかれうる。

代わりまたは加えて、要素は、また、フランジとして具体化されるか、または形成されることができる。このケースにおいて、潤滑層は、クランプが押すフランジの外面に位置付けられる。そして、このタイプの実施形態は、また、張力が大いに軸方向の力に変換されうるように、低減された摩擦を成し遂げる。

最後に、また、代わりにまたは加えて、クランプとフランジとの間の中間要素としてその要素を具現化するまたは形成することが可能である。このケースにおいて追加の要素が必要とされるけれども、この追加の要素は、また、従来のクランプ／フランジ接続と一緒に有利に用いられることができ、摩擦を減少させるための手段を今までとられていない。

好ましくは、潤滑層は揮発性でない。したがって、潤滑層は、また、より長い保管の後、その潤滑特性を失わずに存在し続ける。これは在庫のストッキングを容易にする。

好ましくは、潤滑層は、所定温度まで安定である。この所定温度は、意図されている使用に基づく。例えば、内燃機関の排気ガスラインのパーツを互いに接続するためにプロフィールクランプが使用される場合、潤滑層は、例えば、少なくとも１０００℃の温度まで安定であるように設計されることができる。そして、それは、フランジに対するプロフィールクランプの「焼き付き」を防止する。

好ましくは、潤滑層は、ドライ層として具体化されるか、または形成される。ドライ層は、他のパーツとの接触時に何ら跡を残さないという利点を有する。さらに、塵または異物が潤滑層にしっかりと付き、それから、摩擦低減を相殺するというリスクは、小さい。さらに、在庫のストッキングはまた容易にされる。

ここで、潤滑層が、乾式潤滑剤として具体化されまたは形成されると好ましい。乾式潤滑剤は、べたべたしたり、高粘性であったり、または湿潤であったりと感知されることなしに、底摩擦滑りを可能にする。

好ましくは、潤滑層は固体潤滑剤として具体化されるかまたは形成される。このケースにおいて、例えばグラファイト、すず、または二硫化モリブデンである固体潤滑剤の摩擦低減効果は利用できる。

代わりのまたは付加的な実施形態において、潤滑層はラッカー層として具体化されるか、または形成されうる。ラッカー層は容易に適用できる。

最後に、また、潤滑層がプラスチックを含むことが可能である。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）はプラスチックとして用いられることができる。さらに、ポリアリールエーテルケトンを基にした高強度熱可塑性材料の群からの材料、特に、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアリールエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ノボラック樹脂または類似体のようなフェノール樹脂は、考慮に入る。このタイプのプラスチックで、フランジに接した側面部の顕著な滑動が結果として生じる。

好適な実施形態において、潤滑層は、シートまたはフィルムとして具体化されるか、または形成される。

本発明の実施形態は、クランプ／フランジ接続の要素に向けられていて、それは結合面に対して押すために構成された少なくとも１つの表面を含む。この表面は、潤滑層を含む。

実施形態にしたがって、要素は締付バンドを有するプロフィールクランプとして具体化されることができ、それに、締付バンドは、ベースと、内面を有する径方向内側に向けられた側面部と、テンションデバイスとを含む。締付バンドは、側面部の少なくとも内面に、潤滑層を含むことができる。ベースの内面は、また、潤滑層を含むかもしれない。締付バンドは、また、外面に、潤滑層を含むことができる。

実施形態によると、要素は、フランジとして具体化されることができる。

他の実施形態において、要素はクランプとフランジとの間の中間要素として具体化されることができる。

さらに、潤滑層は揮発性でないことが可能である。

さらなる実施形態によると、潤滑層は、所定温度まで安定であることができる。この所定温度は、少なくとも１０００℃であるとよい。

他の実施形態において、潤滑層は、ドライ層を含んでよい。潤滑層は、また、乾式潤滑剤を含むことができる。

他の実施形態において、潤滑層は固体潤滑剤として具体化されてよい。

さらなる他の実施形態によると 潤滑層はラッカー層として具体化されてよい。

他の実施形態によると、潤滑層はプラスチックを含むことができる。

実施形態にしたがって、潤滑層はシートまたはフィルムとして具体化される。

本発明の実施形態は、結合面に対して押すために構成された表面の潤滑層を形成するステップを含む、クランプ／フランジ接続を形成する方法に向けられている。

実施形態によると、表面は締付要素の内面でありえ、結合面はフランジの裏面であってもよい。さらに、フランジの裏面に対する面の径方向内側に向けての滑りはフランジの軸方向の力を生み出してよい。

実施形態によると、表面はフランジの裏面であってよく、結合面は締付要素の内面であることができる。

本発明のさらなる他の実施形態にしたがって、表面は、クランプとフランジとの間に位置付け可能な中間層に位置付けられることができ、結合面はクランプとフランジのうちの一方であってよい。

本発明の他の典型的な実施形態と利点は、本開示および添付図面をみることにより確かめられることができる。

本発明は、本発明の代表的な実施形態の非限定の例として、注目される複数の図面を参照して、以下の詳細な説明においてさらに説明され、同様の参照数字は、幾つかの図面にわたって同様の部分を表す。
図１は、プロフィールクランプの略図を示す。 図２は、錐状フランジ接続の概略断面図を示す。

ここに示される詳細は、一例として、かつ、本発明の実施形態の実例の説明のみのためにあり、本発明の原理および概念態様の最も役立ちかつ容易に理解される説明であると信じられるものを提供するために提示される。ただし、本発明の基本理解のために必要であるよりも、より詳細に本発明の構造詳細を示す試みはなされておらず、図面を伴う説明はどのように本発明のいくつかの形が実際に具体化されうるかを当業者に明らかにする。

図２は、第１コンポーネント１２を第２コンポーネント１３と接続する錐状フランジ接続１１の１つの断面を強く図式化された表現において示す。例えば、２つのコンポーネント１２、１３は、パイプまたはパイプ継ぎ手であり得る。

第１コンポーネント１２はフランジ１４を備え、該フランジ１４は径方向外側に突出し、その裏面１５に傾斜が付けられていて、それは第２コンポーネント１３から離れた方向を向く。フランジ１４は、このケースでは、断面において台形形状で具体化されまたは形成されていて、つまり、それは第２コンポーネント１３を向くその正面１６に傾斜が付けられている。

第２コンポーネント１３はフランジ１７も有している。このフランジ１７は、第１コンポーネント１２から離れた方向を向く裏面１８と、第１コンポーネント１２を向く正面１９とを備える。第１フランジ１４の正面１６の傾斜および第２フランジ１７の正面１９の傾斜は互いに対応し、２つのフランジ１４、１７は中間領域無しで互いに対して位置を合わせられることができる。

フランジ１４、１７は、また、違う方法で、例えば平らな正面を有して、具体化されるまたは形成されることができる。

２つのフランジ１４、１７を接続するために、プロフィールクランプ１が提供されて、図１に遠近法によって示される。

プロフィールクランプ１は、現在のケースにおいて２つの締付セクション２、３を有して具体化されるまたは形成される締付バンドを備えている。２つより多い締付セクション２、３を用いることが可能である。また、ワンピースの締付バンドを具体化するまたは形成することが可能である。

２つの締付セクション２、３はブリッジ４により互いに接続され、それはしなることが可能なように具体化されるまたは形成されることができる。

ブリッジ４は、締付セクション２、３の、周方向における端部に、配置される。締付セクション２、３の他端部に、テンションデバイス５が提供される。ここで、締付セクション２は締付ヘッド６を備える。締付セクション３は締付ヘッド７を備える。２つの締付ヘッド６、７は、一方側にヘッド９を備えかつ他端でナット１０を通してねじ留めされるボルト８により互いに接続される。もちろん、テンションデバイスの他の形態が可能である。

プロフィールクランプ１を組み立てるために、ボルト８は、２つの締付セクション２、３がブリッジ４の反対側で、互いから離れて動かされうるように、ナット１０から回されて外される。プロフィールクランプ１は、そして、接続される必要があるパーツの上に進ませられうる。ボルト８はナット１０の中にねじ込まれる。ねじ留めの間に、２つの締付あご部（clamping jaw）６、７は、締付バンドの内径が減少するように、互いに向けて動く。

上で述べられているように、プロフィールクランプ１は締付バンドを備え、それは図２に断面で示される。締付バンドは、ベース２０と、内側の方へ径方向に向けられたまたは径方向内向きに向けられた側面部２１、２２とを備える。側面部２１、２２は、ベース２０から延び、好ましくはベース２０と一緒にワンピースで具体化されるまたは形成される。例えば、それらは、ベース２０から、後ろに曲げられることができる。

側面部２１、２２は、内面２３、２４を備える。ベース２０は、内面２５を有する。

図示されるように２つのフランジ１４、１７が互いに対して支えるように２つのコンポーネント１２、１３が互いに位置合わせされた場合、次に、プロフィールクランプは、側面部２１、２２がフランジ１４、１７の２つの裏面１５、１８に対してそれらの内面２３、２４で押すように、２つのフランジ１４、１７にわたって配置されることができる。そして、締付バンドがテンションデバイス５によってしっかりと締められ、締付バンドの内径が減少する場合、次に、２つの側面部２１、２２はフランジ１４、１７の裏面１５、１８上で径方向内側に動き、よって、軸方向の作用力は２つのフランジ１４、１７に加えられ、それは軸方向において互いに対して２つのコンポーネント１２、１３を押す。

側面部２１、２２の少なくとも内面２３、２４は、潤滑層２６でカバーされる。この潤滑層２６は、太い黒線としてこのケースでは示されるが、この図示は一律の尺図に従わない。

好ましくは、側面部２１、２２の内面２３、２４が潤滑層によりカバーされるだけではなく、ベース２０の内面２５もカバーされる。

特に好適な実施形態では、全体の締付バンドは、例えばディッピング工程で適用されているかもしれない潤滑層を均一に備えることができる。これは、図２の略図において見られることができる。

潤滑層は、また、違う方法で適用されることができ、例えば、スパッタリングまたは噴霧によって、または、電解槽または化学浴からの堆積によって適用されることができ、プロフィールクランプ１は、Ｎｉ−Ｓｎ層、Ｓｎ層またはリン酸層などを得ることができる。

いくつかの効果が潤滑層２６により達成される。フランジ１４、１７上での径方向内側への側面部２１、２２の動きの間の摩擦は、低減される。潤滑層２６は、内面２３、２４と裏面１５、１８との間の摩擦を、側面部２１、２２がフランジ１４、１７との接触状態に直接的にいたるときよりも小さくさせる。この理由のために、テンションデバイス５を用いて生み出される張力のより大きな部分は、２つのコンポーネント１２、１３を互いに対して押す軸方向の作用力に変換されることができる。プロフィールクランプ１の拡大またはより厚いサイジングあるいはテンションデバイスはこの目的のために必要はない。

さらに、さらにフランジ１４、１７に対する側面部２１、２２の動きの間、プロフィールクランプは潤滑層２６の結果として周方向におけるより低い摩擦に打ち勝たなければならないので、潤滑層２６は、テンションデバイス５を用いて生み出される張力の周方向におけるよりよい分布も達成する。テンションデバイス５がしっかりと締められるとき、このタイプの自動的な動きは結果として生じる。潤滑層２６なしでは、軸方向力の増大部分は、テンションデバイス５の近接において観察できる。潤滑層２６によって、周方向における軸方向力の分布がより均一になり、プロフィールクランプ１の軸方向の張力はテンションデバイス５によって導入される別の同等の力でかなりより大きいであろう。

潤滑層２６が分離層として具体化されるまたは形成される場合、それは、接触腐食のリスクをより低くするように、側面部２１、２２とフランジ１４、１７との間の直接的な接触を妨げる。

潤滑層２６は好ましくは揮発性でない。それ故、それは、より長い保管の間でさえ残存したままであり、アセンブリの間、その摩擦低減効果を生み出す。

プロフィールクランプ１が、高い温度を有する領域において使われる必要がある場合、潤滑層２６が所定の温度まで安定しているならば、所望の応用に応じて、それはまた有利でありうる。例えば、燃焼エンジンの排気ガスラインシステムのパーツを互いに接続するためにプロフィールクランプが使用されるとき、このタイプのケースが起こる。このケースでは、例えば、少なくとも１０００℃の温度まで潤滑層２６が安定しているならば、それは有利でありうる。このケースにおいて、排気ガスラインシステムのパーツへのプロフィールクランプ１の「焼き付き」が防止され、プロフィールクランプ１の交換は容易にされる。

潤滑層２６は、ドライ層として具体化されまたは形成され、すなわち、それが他のパーツと接触状態になるときまたは整備工の手と接触状態になるとき、跡が残らない。好ましくは、それは、乾式潤滑剤として具体化されまたは形成されている。

それは、また、例えば黒鉛系層である、固体系層として具体化されるまたは形成されうる。

潤滑層２６はまた、ラッカー層、シート、またはフィルムとして具体化されるまたは形成されうる。

潤滑層２６は二硫化モリブデンを含むことができる。

潤滑層２６は、例えばポリテトラフルオロエチレンであるプラスチック、または、ポリアリールエーテルケトンを基にした高強度熱可塑性材料の群からの材料、特に、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアリールエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ノボラック樹脂または類似体のようなフェノール樹脂、を含むことができる。

もちろん、プロフィールクランプ１の潤滑層２６を具体化するまたは形成することが可能ではないだけである。フランジ１４、１７は、また、その少なくとも裏面１５、１８に、対応する潤滑層を備えることができ、したがって、同じ効果が、すなわち、プロフィールクランプ１がしっかりと締められるときのプロフィールクランプとフランジ１４、１７との間の低摩擦が達成される。

最後に、また、側面部２１、２２とフランジ１４、１７の裏面１５、１８との間の中間要素を、より詳細に図示しない方法で、導入することが可能である。この中間要素は潤滑層を備えることができ、または、この中間要素は潤滑剤から形成されることができ、故に、潤滑層は、また、側面部２１、２２とフランジ１４、１７の裏面１５、１８との間の摩擦を小さく保つためにこのケースでは存在する。

単に説明のために前述の例が提供されて、そして本発明の限定として解釈されることになっていないことが言及される。典型的な実施形態を参照して本発明を説明したが、ここで用いられた単語は、限定の単語というよりもむしろ、説明と図解の単語であるということが理解される。変更は、本発明の態様において、本発明の範囲や精神から逸脱せずに、目下提示されているとおりの、また、補正されたとおりの、添付特許請求の範囲の範囲内でなされうる。本発明はここに特定の手段、材料、および実施形態を参照して説明されたけれども、本発明は、ここに開示された詳細に限定されることを意図せず、むしろ、本発明は、添付特許請求の範囲の範囲内にあるような、すべての機能的に等しい構造、方法および使用にまで拡張する。

Claims (20)

1. クランプ／フランジ接続の要素であって、
   結合面に対して押すために構成された少なくとも１つの表面を備え、
   該表面は潤滑層（２６）を備える、
   要素。
2. 締付バンド（２、３）を有するプロフィールクランプ（１）として具体化される、請求項１に記載の要素であって、
   締付バンド（２、３）は、ベース（２０）と、内面（２３、２４）を有する径方向内側に向けられた側面部（２１、２２）と、テンションデバイス（５）とを含み、
   前記締付バンド（２、３）は、前記側面部（２２、２３）の前記内面に少なくとも、前記潤滑層（２６）を含む、
   要素。
3. 前記ベース（２０）の内面（２５）は、また、前記潤滑層（２６）を含む、請求項２に記載の要素。
4. 前記締付バンド（２２、２３）は、また、外面に、前記潤滑層（２６）を含む、請求項３に記載の要素。
5. フランジ（１２、１３）として具体化されている、請求項１に記載の要素。
6. 前記クランプ（１）と前記フランジ（１２、１３）との間の中間要素として具体化されている、請求項１に記載の要素。
7. 前記潤滑層（２６）は揮発性でない、請求項１に記載の要素。
8. 前記潤滑層（２６）は、所定温度まで安定である、請求項１に記載の要素。
9. 前記所定温度は、少なくとも１０００℃である、請求項８に記載の要素。
10. 前記潤滑層（２６）は、ドライ層を備える、請求項１に記載の要素。
11. 前記潤滑層（２６）は、乾式潤滑剤を備える、請求項１０に記載の要素。
12. 前記潤滑層（２６）は、固体潤滑剤として具体化される、請求項１に記載の要素。
13. 前記潤滑層（２６）は、ラッカーとして具体化される、請求項１に記載の要素。
14. 前記潤滑層（２６）は、プラスチックを備える、請求項１に記載の要素。
15. 前記潤滑層（２６）は、シートまたはフィルムとして具体化される、請求項１に記載の要素。
16. クランプ／フランジ接続を形成する方法であって、
    結合面に対して押すために構成された表面に潤滑層（２６）を形成するステップ
    を含む、方法。
17. 前記表面は締付要素（１）の内面（２２、２３）であり、前記結合面はフランジ（１５、１８）の裏面である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記フランジ（１２、１３）の前記裏面（１５、１８）に対する前記内面（２２、２３）の径方向内側に向けての滑りは、前記フランジ（１２、１３）に軸方向の力を生み出す、請求項１７に記載の方法。
19. 前記表面はフランジ（１２、１３）の裏面（１５、１８）であり、前記結合面は、締付要素（１）の内面（２２、２３）である、請求項１６に記載の方法。
20. 前記表面は前記クランプ（１）とフランジ（１２、１３）との間に位置付け可能な中間層に位置付けられ、前記結合面は前記クランプ（１）とフランジ（１２、１３）の一方である、請求項１６に記載の方法。

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