JP2015519520A - 摩耗インジケータを有する台形ねじ型及びこれを含む高圧接続取付け具 - Google Patents

Abstract

台形ねじ型は、台形断面形状を有するねじ山（このねじ山は、頂部面（４２）、２つの側面（３２、３４）、及び谷部を含む）と、頂部（４２）の１つ及び側面（３２、３４）の一方で形成されたねじ摩耗インジケータ（５０）とを含む。ねじ摩耗インジケータ（５０）は、頂部（４２）の１つ及び側面（３２、３４）の一方で形成されたＶ字型チャンネル（５２）を含んでもよく、又はねじ摩耗インジケータ（５０）は、各層が隣接する材料層とは異なる物理的特性を有する、一連の材料層を含んでもよい。ねじ摩耗インジケータ（５０）は、Ｖ字型チャンネル（５２）が頂部面（４２）又は側面（３２、３４）と区別できない場合、若しくは第１の層が第２の層を見せるほど十分に摩耗する場合、過剰な又は危険なねじ摩耗を指示する。【選択図】図５

Description

本開示は、全般的には、台形ねじ型に関し、より具体的には、摩耗インジケータを有する台形ねじ型、並びにこのようなねじ型を含む圧力接続取付け具に関する。

ねじ込み接続は、２つの部材を互いに結合するために頻繁に使用される。例えば、ナット及びボルトは、ねじ込み接続により結合され得る。同様に、２つのパイプ部分は、ねじ込み接続により結合され得る。ねじ込み接続は、一般的に、雄型部及び雌型部を含む。雄型部は、外側表面上に形成されたねじ山を含み、雌型部は、内側表面に形成されたねじ山を含む。ねじ山は、凹状部又は谷部により両側で包囲された隆起部分又は稜部を含む。隆起部分及び凹状部分は、一般的にらせん形状である。接続される場合、雄ねじの隆起部分は、一般的に雌ねじの凹状部分内に配置される。雄型部及び雌型部を互いに対してねじり又は回転することにより、雄型部及び雌型部が互いに対して長手方向に進むと同時に、隆起部分は、凹状部分を通って進められる。

ねじ山それ自体は、多種多様な断面形状を取ることができる。例えば、ナット及びボルトなどの一般的な締め具は、Ｖ字型のねじ山を有することができ、ここでは凹状部分は、「Ｖ字型」に似た断面形状を有し、隆起部分は、逆「Ｖ字型」に似た断面形状を有する。Ｖ字型のねじ山は、雄型部を雌型部に確実に固定することができるが、Ｖ字型に集束させた材料は、鋭利な端縁でストレスを与え、これが故障を引き起こす。更に、Ｖ字型は、凹状部分内に最も深く配置されている隆起部分の一部がねじ山の最も細く又は最も弱い部分であることを意味し、これもまた故障を引き起こす可能性がある。これに加えて、隆起部分の鋭いピークは、衝撃による損傷を受けやすく、このことが、隆起部分の頂部が凹状部分内に定置することができないほど著しく隆起部分の頂部を変形する可能性がある。

ねじの別の種類は、角ねじである。これらのねじ山は、四角形の断面を有する。角ねじは、隆起部分が端縁の近くでより厚い断面を有するために、一般的にＶ字型ねじよりも強い。角ねじはＶ字型ねじよりも強いが、角ねじは製作することが難しく、比較的短い寿命を有する。

台形ねじは、角ねじ全体にわたる改良である。台形ねじのねじ山は、台形状の断面を有する。台形ねじは、高い強度を有し、一般的に製作が容易であり、摩耗を補償し、このことがより長い寿命をもたらす。台形ねじは、パワースクリュー、又は強靭かつ正確な接続を必要とするその他の用途で頻繁に使用される。

台形ねじの１つの型は、アクメねじとして知られている。アクメねじは、２９°のねじ山角度及びピッチの半分であるねじ山高を含む。アクメねじの稜部及び谷部は、比較的平坦であり、このことがねじの機械加工をより容易にする。このねじは、より広い基部も有し、これが接続の強度を増加させる。アクメねじはまた、スプリットナットの使用を可能にし、これが、ある程度のねじの摩耗を補償することができる。より厚い基部及びより広いチャンネルのために、アクメねじはまた、ねじ山の間に絡みつく可能性があるゴミなどの汚染物を有する環境において良好に作動する。アクメねじは、ホース末端接続、注入弁、バルブステム、及び迅速な接続及び切断が要求される、及び／又は大きな力に遭遇する可能性があるその他の共通の場所でよくみられる。これらのねじは、比較的耐久性があるが、他のいずれかの型のねじ係合と同様に摩耗を受けやすい。

いずれの型のねじも、使用中に摩耗を受けやすい。摩耗したねじは、ねじ込み接続の強度を著しく低下させる可能性がある。ねじ込み接続の性質のために、摩耗は多くの場合、検出することが困難であり、又は不可能である。結果的に、ひどく摩耗したねじは、破損するまで見つからないままでいる場合がある。

本発明の１つの例示的な態様によると、台形ねじ型は、台形の断面形状を有するねじ山（このねじ山は、頂部面、２つの側面、及び谷部を含む）と、頂部面の１つ及び側面の１つに形成されたねじ摩耗インジケータとを含む。

本発明の別の例示的な態様によると、ねじ込み接続は、外側ねじ型を有する雄型部と、内側ねじ型を有する雌型部と、過剰なねじ摩耗の可視表示を提供する外側ねじ型及び内側ねじ型のうちの少なくとも１つに配設されたねじ摩耗インジケータと、を含む。

更に前述の態様のいずれか１つ以上によると、台形ねじ型（又はねじ込み接続）は、以下の好ましい形態のいずれか１つ以上を更に含んでもよい。

いくつかの好ましい形態において、台形ねじ型又はねじ込み接続は、頂部面の１つ及び側面の１つで形成されたＶ字型チャンネルと、Ｖ字型チャンネルが頂部面又は側面と区別できない場合、過剰な又は危険なねじ摩耗を指示するねじ摩耗インジケータを含むことができる。他の好ましい形態において、Ｖ字型チャンネルは、ねじ型の上縁に対して又はねじ型の側面に対して実質的に平行であってもよい。他の好ましい形態において、Ｖ字型チャンネルは、ねじ型内の谷部から半径方向外側に向かって延びてもよい。更に他の好ましい形態において、Ｖ字型チャンネルは、ねじ型の厚さ又は高さの５％と２５％の間である、好ましくは１０％と２０％の間である深さを有することができる。他の好ましい形態において、ねじ型は、互いに対して半径方向外側に傾斜している側面を有することができる。更に他の好ましい形態において、側面は、１５°と４５°の間で、好ましくは２０°と４０°の間で、より好ましくは２５°と３５°の間で傾斜してもよい。他の好ましい形態において、ねじ摩耗インジケータは、一連の材料層（各層は隣接する材料層とは異なる物理的特性を有する）と、第１の層が第２の層を見せるほど十分に摩耗する場合、過剰な又は危険なねじ摩耗を指示するねじ摩耗インジケータとを含むことができる。更に他の好ましい実施形態において、物理的特性は、色、テクスチャー、及び電気伝導度の少なくとも１つである。

雄型部と雌型部の間のねじ込み接続の透視図である。 図１のねじ込み接続の断面図である。 雄型部が雌型部に係合された状態の、図１のねじ込み接続のクローズアップした断面図である。 図１のねじ込み接続内のねじ山の部分のクローズアップした断面図である。 ねじ摩耗インジケータを含む雄型ねじ山のクローズアップした断面図である。 ねじ摩耗インジケータを含む雌型ねじ山のクローズアップした断面図である。 ねじ摩耗インジケータの別の実施形態を含むねじ山のクローズアップした断面図である。 ねじ摩耗インジケータの別の実施形態を含むねじ山のクローズアップした断面図である。 ねじ摩耗インジケータの別の実施形態を含むねじ山のクローズアップした断面図である。 ねじ摩耗インジケータの更に別の実施形態を含むねじ山の平面図である。

本明細書に記載されるものは、ねじ摩耗インジケータを含む数種類の台形ねじである。しかしながら、本明細書に記載されるねじ摩耗インジケータは、他の実施形態において、角山及びＶ山ねじなどのその他のねじ込み接続に適用されてもよい。

ねじ込み接続におけるねじ摩耗は、重要な安全性の問題である。過度の使用、誤用、並びに適切な検査及び検査技術の欠如は、事故につながり、ここでは台形状のねじ山（例えばアクメねじ山）の早期の摩耗が、事故、物損傷害及び死亡をもたらす予期せぬ取付け具の分離につながる。台形ねじは、燃料移送用に液体プロパン（ＬＰ）ガス業界で非常に一般的なものであり、現在、精密に検査されるようになっている。故障の可能性を低減するために、燃料移送連結器を必要とする一部の精油所は、精油所により定期的に検査される精油用ホースを使用している。しかしながら、検査の方法は、概して、ねじ込み接続が摩耗しているかどうかを決定するために、検査官の経験及び視力に頼り、本質的に主観的である。現在、ねじ摩耗を客観的に測定する手順又は製品は存在しない。

本発明者は、ねじ摩耗インジケータを台形ねじ型に加えることで、ねじ山及び／又はねじピーク（すなわち、頂部又は稜部）上の物理的溝をねじの残部と比較することにより、検査官が客観的にねじ摩耗を判定することを可能にすることを発見した。他の実施形態において、ねじは、ある厚さまでメッキされることが可能であり、一旦腐食すると、過度の摩耗を視覚的に指示することができる。

ここで図１を参照すると、ねじ込み接続１０を図示している。ねじ込み接続１０は、雄型部１２と雌型部１４を含む。雄型部１２は、外側ねじ部分１６を含み、雌型部１４は内側ねじ部分１８を含む。雄型部１２と雌型部１４を接続する場合、外側ねじ部分１６は、内側ねじ部部分１８に結合され、雄型部１２を雌型部１４に固定する。

図２に示すように、外側ねじ部分１６は、外側頂部又は稜部２２並びに外側凹状部分又は谷部２４を含む一連のねじ山２０を含む。内側ねじ部分１８も同様に、内側頂部又は稜部２８並びに内側凹状部分又は谷部３０を含む一連のねじ山２６を含む。接続される場合、外側稜部２２は内側谷部３０内に配置される。同様に、接続される場合、内側稜部２８は、外側谷部２４内に配置され、これによって、図３に示すように、雄型部１２と雌型部１４が互いに固定される状態をもたらす。

外側稜部２２及び内側稜部２８は、台形形状を有する。一例では、図４に示すように、雄型部１２及び雌型部１４が接続される場合、稜部２２、２８は、谷部２４、３０の２つの側面３２、３４の間に配置され得る。側面３２、３４は、角度Ａにより半径方向で互いに離れて（すなわち、谷部２４、３０から離れて）傾斜され得る。図４の実施形態において、角度Ａは、約２９°であり得る。他の実施形態において、角度Ａは、約３０°でもよい。更に他の実施形態において、角度Ａは、好ましくは約１５°〜約４５°の間、より好ましくは、約２０°と約４０°の間、更により好ましくは約２５°と約３５°の間の範囲であり得る。ねじは、長手方向で測定される、１つの完全な波形（すなわち、一方の側面３２、１つの谷部２４、３０、１つの稜部２２、２８、及び他方の側面３４）を包含する厚さＴを有することができる。断面で見るときに、厚さＴは、ねじ型の波形周期にほぼ相似している。傾斜した側面３２、３４は、ねじ型の頂部面４２よりも長手方向で幅広のねじ型の基部４０をもたらす。

図５及び６は、ねじ摩耗インジケータ５０を含有する台形ねじの一実施形態を図示している。雄型台形ねじを図５で示し、雌型台形ねじを図６に示す。ねじ摩耗インジケータ５０は、ねじの頂部面４２に沿って、又は側面３２、３４に沿って配置することが可能である。図５の実施形態において、ねじ摩耗インジケータは、第１の側面５４及び第２の側面５６を有するＶ字型チャンネル５２を含む。第１の側面５４及び第２の側面５６は、交差部分５８で合流する。交差部分５８は、頂部面４２又は側面３２、３４のいずれかから深さ又は距離ｄで離れて位置している。距離ｄは、所定の用途のために許容可能であるねじ摩耗の最大量に相当するよう設定される。例えば、距離ｄは、基部４０から頂部面４２まで測定され得るねじ山の全体の厚さ又は高さｈの５％と２５％の間に一致してもよい。距離ｄはまた、ねじ摩耗インジケータの位置において、側面３２、３４からねじ山の中心まで測定され得るねじ山の幅の５％と２５％の間に一致してもよい。好ましくは、距離ｄは、高さｈ又は幅ｗのそれぞれの１０％と２０％の間に一致することができる。他の実施形態において、ねじ摩耗インジケータ５０は、ｕ字形状、半円形、正方形、若しくは側面又は頂部面からねじを形成する材料に向かって内側に延びる実質的にあらゆるその他の形状などの断面形状を有してもよい。

図５及び６の実施形態において、ねじ摩耗インジケータ５０は、摩耗が典型的に起こるねじ山の頂部面４２上、及び進み側フランク又は側面３２上の双方にあるらせん状溝として示されている。らせん状溝は、頂部面４２と一方の側壁３２、３４の交差部分で形成されている上縁５９に対して概ね平行に延びる。ねじ摩耗インジケータ５０のいずれかが、ねじ摩耗インジケータ５０が形成されている表面（例えば、頂部面４２又は側面３２、３４）と識別できなくなるとき、許容不可能な摩耗状態が表示され得る。言い換えれば、ねじ摩耗インジケータ５０が識別できなくなるとき（例えば、あたかもねじ摩耗インジケータ５０が消えるか、又はほとんど確認できなくなるように、表面が平坦に見えるとき）、過剰な摩耗が起こり、このねじ接続は、もはや使用に安全ではない。

図７〜９は、ねじ摩耗インジケータの別の実施形態を図示する。図７〜９の実施形態において、ねじを形成する材料はメッキされ、いくつかの層を形成することができる。より具体的には、材料は、第１の層６０、第２の層７０を有することができ、いくつかの実施形態（図７）では第３の層を有することができる。必要に応じて、より多くの層が加えられてもよい。いくつかの実施形態（図８及び９）においては、２つの層のみが必要である場合もある。層６０、７０、８０は、頂部面４２に対して概ね平行（図７）、側面３２、３４に概ね平行（図８）、又は頂部面４２及び側面３２、３４の双方に概ね平行（図９）のいずれかで形成され得る。層６０、７０、８０は、いくつかの物理的特性により、互いに識別可能である。例えば、層６０、７０、８０は、異なる色又はテクスチャーを有することが可能である。上層が摩耗するにつれて、内部層の異なる物理的特性が見られるように、内部層は徐々に露出されるようになる。十分な内部層が露出されるとき、ねじ込み接続は、危険であると考えられる。図７〜９のねじ摩耗インジケータの付加的な利点は、最大の摩耗を有する場所が先ず初めに露出され、容易に特定されることである。例えば、限定された領域のみで露出される内部層は、ねじ込み接続内のムラのあるストレス又は負荷分布内部などのその他の問題を示すこともある。結果的に、開示されたねじ摩耗インジケータは、トラブルの多いねじ込み接続についての故障修理及びエラー解析を容易にすることができる。

図７〜９に示すねじ摩耗インジケータを形成するために、複数のメッキ技術を使用することが可能である。例えば、緑色メッキは最外層を形成することができ、黄色メッキは注意を表示するための中間層を形成することができ、最終的に、赤色の内部層は、過剰な摩耗及び危険な状態を表示する。このような配列は、ユーザーが取付け具を交換し、又は取付け具が耐えられるかどうかを判断する時間を与える。他の実施形態において、電気伝導度又はその欠如を、取付け具のメッキ層に組み込むことが可能であり、ここでは過剰の摩耗が起こった場合、信号が発生するか、又は壊れていることがある。

図１０は、ねじ摩耗インジケータの更に別の実施形態を示している。図１０の実施形態において、ねじ摩耗インジケータ５０は、ねじ山の側面３２、３４内に形成されている。ねじ摩耗インジケータは、谷部２４、３０から頂部面４２に向かって、半径方向外側に延びる。側面３２、３４が摩耗するにつれて、最終的にねじ摩耗インジケータ５０は、図５及び６の実施形態のもののように、側面３２、３４と識別不能になる。しかしながら、頂部面４２が摩耗するにつれて、ねじ摩耗インジケータ５０は、増々大きくなる。頂部面４２における過剰な摩耗は、ねじ摩耗インジケータが特定の測定値を超えることにより規定され得る。他の実施形態において、ねじ摩耗インジケータ５０は、最大の摩耗に達する場合、１つのねじ摩耗インジケータ５０を隣接するねじ摩耗インジケータ５０にマージさせる距離で離隔され得る。

本明細書に記載されているねじ摩耗インジケータは、故障の前に過剰なねじ摩耗を検出するための方法を提供する。開示されたねじ摩耗インジケータはまた、摩耗したねじの適時の交換も容易にする。他の利点としては、トラブルの多いねじ込み接続を故障修理する上での補助が挙げられる。

特定の台形ねじ成形品及び台形ねじ成形品を有する高圧接続取付け具が、本開示の教示により本明細書で説明されてきたが、付帯の特許請求の範囲は、これらに限定されるものではない。これとは逆に、特許請求の範囲は、許容し得る均等物の範囲内に完全に入る本開示の教示の全ての実施形態をカバーするものである。

Claims (20)

1. 台形ねじ型であって、
   台形の断面形状を有するねじ山であり、頂部面、２つの側面、及び谷部を含む前記ねじ山と、
   前記頂部面の１つ及び前記側面の１つに形成されたねじ摩耗インジケータと、を含む台形ねじ型。
2. 前記ねじ摩耗インジケータが、Ｖ字型チャンネルである、請求項１に記載の台形ねじ型。
3. 前記Ｖ字型チャンネルが、前記側面の一方で形成される、請求項１〜２のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
4. 前記Ｖ字型チャンネルが、前記頂部面及び一方の側面の交差部分で形成される上縁に対して実質的に平行である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
5. 前記Ｖ字型チャンネルが、前記谷部から半径方向外側に延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
6. 前記Ｖ字型チャンネルが、前記台形ねじ型の厚さ又は高さの５％と２５％の間、好ましくは１０％と２０％の間である深さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の台形ねじ成形品。
7. 前記側面が、互いに対して半径方向外側に傾斜している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
8. 前記側面は、１５°と４５°の間で、好ましくは２０°と４０°の間で、より好ましくは２５°と３５°の間で傾斜している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
9. 前記ねじ摩耗インジケータが、積層面である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
10. 前記ねじ摩耗インジケータが、３つの層を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の台形ねじ成形品。
11. 各層が、異なる物理的特性を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
12. 前記物理的特性が色である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
13. 前記物理的特性が、テクスチャーである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
14. 前記物理的特性が、電気伝導度である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の台形ねじ型。
15. ねじ込み接続であって、
    外側ねじ型を有する雄型部と、
    内側ねじ型を有する雌型部と
    前記外側ねじ型及び前記内側ねじ型の少なくとも１つに配設された、過剰なねじ摩耗を視覚的に指示するねじ摩耗インジケータと、を備えるねじ込み接続。
16. 前記外側ねじ型及び前記内側ねじ型の１つが、台形ねじ型である、請求項１５に記載のねじ込み接続。
17. 前記ねじ摩耗インジケータが、Ｖ字型チャンネルである、請求項１５〜１６のいずれか一項に記載のねじ込み接続。
18. 前記Ｖ字型チャンネルが、半径方向外側に延びる、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のねじ込み接続。
19. 前記ねじ摩耗インジケータが、複数の材料層である、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のねじ込み接続。
20. 前記複数の層の各層が、異なる物理的特性を有する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のねじ込み接続。

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