JP2019178695A - Pipe joint - Google Patents
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Description
この発明は、管継手に関し、特に、温度変化時のシール性の低下を防止する管継手に関する。 The present invention relates to a pipe joint, and more particularly to a pipe joint that prevents a decrease in sealing performance when temperature changes.
管継手として、例えば、互いに連通する流体通路を有している1対の継手部材と、1対の継手部材の突合わせ端面の間に介在させられる円環状ガスケットとを備えており、いずれか一方の継手部材に設けられた雄ねじ部材と他方の継手部材に設けられた雌ねじ部材とによって1対の継手部材同士が結合されるものが知られている。 The pipe joint includes, for example, a pair of joint members having fluid passages communicating with each other and an annular gasket interposed between the butted end surfaces of the pair of joint members. There is known one in which a pair of joint members are coupled to each other by a male screw member provided in the joint member and a female screw member provided in the other joint member.
特許文献1には、図10に示すように、流体通路23a及び外向きフランジ23dが形成された円筒状のスリーブ23と、流体通路22a及び雄ねじ22bが形成された環状継手部材22と、スリーブ23と環状継手部材22の対向端面間に介在させられるリテーナ27に支持されたガスケット26と、を備えている管継手20が開示されている。雌ねじ部材25は、スリーブ23の外向きフランジ23dに対向する内向きフランジ25aを有し、スリーブ23に嵌められるナットとされている。
In Patent Document 1, as shown in FIG. 10, a
外向きフランジ23dと内向きフランジ25aの間に供回り防止のためのスラストベアリング28が備えられている。
A thrust bearing 28 for preventing rotation is provided between the
管状継手部材22とスリーブ23の対向端面には、環状突起22Cと環状突起23Cがそれぞれ形成されており、環状継手部材22に形成された雄ねじ22bと雌ねじ部材25に形成された雌ねじ25bが螺合して締め付けられると、環状突起22cと23Cは、ガスケット26を押圧し、ガスケット26が塑性変形してシールがなされる。
An annular protrusion 22C and an annular protrusion 23C are respectively formed on the opposing end surfaces of the
上記従来の管継手は、ガスケットを塑性変形させて面シールを行うことで、シール性に優れており、種々の用途で使用されている。外気温が低下する場合や、流す流体が極低温流体の場合においては、継手部材や配管材料の熱収縮によってガスケットなどのシール部材にかかる面圧が低下し、シール性が悪くなる場合がある。 The above-described conventional pipe joint is excellent in sealing performance by plastically deforming a gasket and performing surface sealing, and is used in various applications. When the outside air temperature decreases or when the fluid to flow is a cryogenic fluid, the surface pressure applied to the sealing member such as a gasket may decrease due to thermal contraction of the joint member or the piping material, and the sealing performance may deteriorate.
例えば、水素ステーションにおいては、配管内を約マイナス200℃の極低温ガスが管継手の流体通路を通るため、管継手及び管継手が接続されている配管全体が冷やされ熱収縮は起こる。その結果、環状突起とガスケット間の軸方向の面圧が低下して、シール性の低下が懸念される。 For example, in a hydrogen station, since cryogenic gas of about minus 200 ° C. passes through the fluid passage of the pipe joint in the pipe, the pipe joint and the entire pipe to which the pipe joint is connected are cooled and heat shrinkage occurs. As a result, the axial surface pressure between the annular protrusion and the gasket is lowered, and there is a concern that the sealing performance is lowered.
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的は、継手部材同士を連結する管継手であって、継手部材等の温度変化により軸方向のシール面圧の低下によっても流体の漏れを生じさせることのないシール性の優れた管継手を提共することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is a pipe joint for connecting joint members to each other. The object is to provide a pipe joint with excellent sealing performance that does not cause leakage.
上記課題を解決するためになされた本発明(1)による管継手は、少なくとも一方に流体通路を有する一対の継手部材と、両継手部材の突合せ部をシールする円筒状のガスケットと、いずれか一方の継手部材に設けられた雄ねじまたは雄ねじ部材と他方の継手部材に設けられた雌ねじ部材とが結合される管継手において、前記両継手部材の少なくとも一方の突合せ端面に環状の凹所が設けられ、両継手部材を当接させると環状の空間が形成されるようになされており、前記ガスケットは、該ガスケットの内周面が前記凹所の内周面に沿うように前記環状の空間に収容され、前記ガスケットを径方向内方に押圧する弾性体である環状のバックリングを備え、当該バックリングは、前記ガスケットの外周面と前記凹所の外周面と接して前記環状の空間に収容されており、前記管継手が結合される前の前記バックリングの軸方向幅は、前記環状の空間の軸方向幅よりも大きくなされており、前記一対の継手部材が前記雄ねじまたは雄ねじ部材と前記雌ねじ部材によって結合されると、前記バックリングが径方向に伸長し前記ガスケットを径方向内方に押圧することを特徴としている。 The pipe joint according to the present invention (1), which has been made to solve the above-mentioned problems, is either a pair of joint members having a fluid passage in at least one of them, a cylindrical gasket that seals a butt portion of both joint members, or one of them. In the pipe joint in which the male screw provided in the joint member or the male screw member and the female screw member provided in the other joint member are coupled, an annular recess is provided in at least one butt end surface of both the joint members, An annular space is formed when the joint members are brought into contact with each other. The gasket is accommodated in the annular space so that the inner peripheral surface of the gasket is along the inner peripheral surface of the recess. An annular buckling that is an elastic body that presses the gasket radially inward, and the buckling is in contact with the outer peripheral surface of the gasket and the outer peripheral surface of the recess. The axial width of the buckling that is housed in between and before the pipe joint is coupled is larger than the axial width of the annular space, and the pair of joint members are the male screw or the male screw. When combined with a member and the female screw member, the buckling extends in the radial direction and presses the gasket inward in the radial direction.
この本発明(1)の管継手によると、ガスケットを径方向内方に押圧する弾性体である環状のバックリングを備え、このバックリングは、ガスケットの外周面と前記凹所の外周面と接して前記環状の空間に収容されている。 According to the pipe joint of the present invention (1), an annular buckling that is an elastic body that presses the gasket radially inward is provided, and the buckling is in contact with the outer circumferential surface of the gasket and the outer circumferential surface of the recess. And accommodated in the annular space.
管継手が結合される前のバックリングの軸方向幅は、前記環状の空間の軸方向幅よりも大きくなされており、一対の継手部材が前記雄ねじまたは雄ねじ部材と前記雌ねじ部材によって結合されると、バックリングが径方向に伸びてガスケットを径方向内方に押圧する。 The axial width of the buckling before the pipe joint is joined is larger than the axial width of the annular space, and when the pair of joint members are joined by the male screw or the male screw member and the female screw member The buckling extends in the radial direction and presses the gasket inward in the radial direction.
本発明(1)の管継手によって、バックリングがガスケットを径方向内方に押圧する力は、軸方向と直交するので、配管や継手部材が熱収縮して軸方向の押圧力が低下しても、径方向内方にガスケットを押圧する面圧は低下しないため、温度変化による環境変化に対してシール性に優れた管継手を得ることができる。 With the pipe joint of the present invention (1), the force with which the buckling presses the gasket inward in the radial direction is orthogonal to the axial direction. However, since the surface pressure that presses the gasket inward in the radial direction does not decrease, it is possible to obtain a pipe joint that has excellent sealing properties against environmental changes due to temperature changes.
この本発明(2)の管継手は、前記凹所が一対の継手部材の両方に設けられていることを特徴とする本発明(1)の管継手である。 This pipe joint according to the present invention (2) is the pipe joint according to the present invention (1), wherein the recess is provided in both of the pair of joint members.
本発明(2)の管継手によって、一対の環状継手部材がどちらもスリーブとされている場合、どちらの端面にも同じ形状の環状の凹所を設ければ良いので、部材の種類を減らすことができる。 When both of the pair of annular joint members are formed into sleeves by the pipe joint of the present invention (2), it is only necessary to provide an annular recess of the same shape on both end faces, so the types of members are reduced. Can do.
この本発明(3)の管継手は、前記凹所が1の継手部材に設けられ、他の継手部材の端面は平面であることを特徴とする本発明(1)の管継手である。 The pipe joint of the present invention (3) is the pipe joint of the present invention (1), wherein the recess is provided in one joint member, and the end surface of the other joint member is a flat surface.
本発明(3)の管継手では、片側の管継手にのみ環状の凹所を設ければ良いので、製造コスト低減を図ることができる。 In the pipe joint of the present invention (3), it is only necessary to provide an annular recess only on one side of the pipe joint, so that the manufacturing cost can be reduced.
この本発明(4)の管継手は、前記凹所が1の継手部材に設けられ、他の継手部材の端面には前記凹所に対向する環状の凸部が設けられていることを特徴とする本発明(1)の管継手である。 The pipe joint of the present invention (4) is characterized in that the recess is provided in one joint member, and an end surface of the other joint member is provided with an annular convex portion facing the recess. It is a pipe joint of the present invention (1).
本発明(4)の管継手は、1の継手部材に環状凹所が設けられ、他の継手部材の端面にはこの凹所に対向する環状の凸部が設けられているので、環状空間の密封性を上げ、シール性をさらに向上させることができる。 In the pipe joint of the present invention (4), an annular recess is provided in one joint member, and an annular convex portion facing this recess is provided on the end face of the other joint member. The sealing property can be increased and the sealing property can be further improved.
本発明(5)の管継手においては、バックリングは、1または複数のリング体からなり、このリング体は、径方向断面形状において、軸方向に対して一方端面は膨らみ、他方端面は凹んでおり、前記一方端面と他方端面とは滑らかにつながっている本発明(1)〜(4)の管継手である。 In the pipe joint of the present invention (5), the buckling is composed of one or a plurality of ring bodies, and the ring body has a radial cross-sectional shape with one end surface bulging with respect to the axial direction and the other end surface recessed. The one end surface and the other end surface are the pipe joints according to the present invention (1) to (4) that are smoothly connected.
バックリングを複数のリング体からなるとすることで、径方向内方に向かう面圧をガスケットとの界面において複数箇所で発生させることができるので、よりシール性を上げることができる。また、このような軸方向に対して一方端面は膨らみ、他方端面は凹んでおり、前記一方端面と他方端面とは滑らかにつながっている形状をしているので軸方向に係る締結力を径方向に向かう力に容易に転換でき、径方向の面圧を発生させることができる。 Since the back ring is composed of a plurality of ring bodies, the surface pressure directed radially inward can be generated at a plurality of locations at the interface with the gasket, so that the sealing performance can be further improved. In addition, the one end face is swollen with respect to such an axial direction, the other end face is recessed, and the one end face and the other end face are smoothly connected to each other. Can be easily converted to a force toward the surface, and a radial surface pressure can be generated.
この発明の管継手によると、継手部材等の温度変化により軸方向のシール面圧の低下によっても流体の漏れを生じさせることのないシール性の優れた管継手を提共することができる。 According to the pipe joint of the present invention, it is possible to provide a pipe joint having excellent sealing performance that does not cause fluid leakage even when the seal surface pressure in the axial direction is reduced due to a temperature change of the joint member or the like.
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下左右は、図面上の上下左右をいうものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, up, down, left, and right refer to up, down, left, and right in the drawings.
図1は、この発明による管継手の第1の実施形態を示しており、この管継手1Aは、流体通路2aを有する継手部材2(以下、スリーブ2ともいう。)と、流体通路3aを有する継手部材3(以下、スリーブ3ともいう。)と、スリーブ2の右方から嵌め入れられる雌ねじ部材5と、スリーブ3の左方から嵌め入れられる雄ねじ部材4とから構成されている。継手部材3と雄ねじ部材4とは一体構造であっても構わない。また、雄ねじ部材4と一体構造の継手部材3は、流体通路3aを具備せず、雄ねじ部材と一体となった所謂閉止栓であっても構わない。
FIG. 1 shows a first embodiment of a pipe joint according to the present invention, and this
雄ねじ部材4には右端部に雄ねじ4aが形成され、雌ねじ部材5には左端部の内面に雌ねじ5aが形成され、右端部に内向きフランジ5bが形成されている。雄ねじ4aと雌ねじ5aを螺合して締め付け締結することで、管継手1Aが結合される。外向きフランジ2bと内向きフランジ5bの間に供回り防止のためのスラストリング8が備えられている。スリーブ3の突合せ端部にも外向きフランジ3bが形成されている。
A
図2に示すように、スリーブ2とスリーブ3の突合せ端面には、それぞれ環状の凹所2cと3cが形成され、両凹所2c、3cは同一形状をしている。この凹所2c、3cによって、環状の空間9が形成される。
As shown in FIG. 2,
環状の空間9内にガスケット6とバックリング7が収容されている。図1に示す第1の実施形態では、図2に示す通り、バックリング7は一対のリング体7aと7bとからなり、これらのリング体7a、7bは、互いに凹状面側が対向するように配置されているがこれに限られるものではなく凸状面側が対向するように配置されても構わない。
A
リング体7aと7bは同一形状であり、径方向断面形状において、軸方向に対して一方端面は膨らんだ緩やかな凸状面、他方端面は凹んだ緩やかな凹状面であり、一方端面と他方端面とは滑らかにつながっている。
The
管継手1Aが結合される前のバックリング7の軸方向幅d1(図2参照)は、両スリーブ2、3を当接させるときの環状の空間の幅環状の空間の軸方向幅d2(図3参照)よりも大きくなされている。
The axial width d1 (see FIG. 2) of the
図3は、図2の状態から、雄ねじ4aと雌ねじ5aを締めあげて、スリーブ2、3を結合したときのシール部付近を示している。この締結の結果、リング体7a、7bは弾性変形をして、断面側面形状がフラットとなっている。
FIG. 3 shows the vicinity of the seal portion when the
バックリング7を構成するリング体7a、7bは、図2において下端(内周側端部)はガスケット6の外周面と、上端(外周側端部)は凹所2c、3cの外周面と接している。図3のようにスリーブ2,3が結合されると、バックリング7は軸方向に短縮させられ、径方向に拡大させられて、径方向の内方と外方に接触応力が発生する。径方向内方に発生する接触応力は、ガスケットを押圧し、ガスケット6の内周面と、図2における凹所2c、3cの下端(内周面)と接しているので、ここでも径方向に接触応力が発生する。また、ガスケット6は、径方向に圧縮されることで軸方向に伸長し軸方向でのシール性を発揮する。
In FIG. 2, the
ガスケット6はニッケル合金製で、必要に応じて銀メッキが施される。ガスケット6の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼、銅またはアルミニウム合金などが適宜採用される。また、ガスケットは樹脂製を採用することもできる。この場合、ニッケル合金製等金属製のガスケット6の更に内側に樹脂製のガスケットを配置する構成とすることができ、バックアップリング7の径方向の荷重を受ける状態となり応力緩和の発生を抑制する。
The
バックリング7の材質は、線膨張率が鉄よりも小さい材質であれば特に限定するものではないが、主成分が鉄とニッケルの合金であるインバー合金が好ましい。この合金によると、鉄に比べて線膨張率が約1/10程度となるため、極低温に冷却されても収縮量が少ないため、径方向に発生する接触応力の低下を極めて小さくすることができる。バックアップリング7の形状は、上述したように一方の端面が凸状面、他方の端面が凹状面となっており、この形状及び寸法は、僅かな熱収縮においてもガスケット6に十分な接触応力が作用する形状及び寸法となるように設計されている。
The material of the
図4は、第2の実施形態において、管継手が結合される前のシール部近傍を示している。第1の実施形態と異なっている点は、環状の凹所3cがスリーブ3にのみ形成され、スリーブ2の突合せ端面は平坦となっており、バックリング7が1個である点である。
FIG. 4 shows the vicinity of the seal portion before the pipe joint is joined in the second embodiment. The difference from the first embodiment is that the
第2の実施形態では、凹所が片側のスリーブにみに形成すれば良く、バックリングも1個で良いことから製造コストの低減を図ることができる。もちろん、第2の実施形態の環状の空間9の中に第1の実施形態のように一対のバックリング7を設けるようにすることも可能である。なお、図4に示す幅d1と図5に示す幅d2との関係は、第1の実施形態の場合と同じである。第2の実施形態においても第1の実施形態と同様に、径方向に接触応力を発生させることができる。
In the second embodiment, it is only necessary to form the recess only in the sleeve on one side and only one buckling is required, so that the manufacturing cost can be reduced. Of course, a pair of
図6は、第3の実施形態において、管継手が結合される前のシール部近傍を示している。第1の実施形態と異なっている点は、環状の凹所3cがスリーブ3にのみ形成され、スリーブ2の突合せ端面には凹所3cに対向してはめ合わされる環状の凸部2dが設けられ、バックリング7が1個である点である。
FIG. 6 shows the vicinity of the seal portion before the pipe joint is joined in the third embodiment. The difference from the first embodiment is that an
第3の実施形態では、凹所3cにはめ合わされる環状の凸部2dが設けられているので、環状の空間9の密封性を上げ、図7に示すようにスリーブ2,3が結合されると、シール性をさらに向上させることができる。もちろん、第3の実施形態の環状の空間9の中に第1の実施形態のように一対のバックリング7を設けるようにすることも可能である。なお、図6に示す幅d1と図7に示す幅d2との関係は、第1の実施形態の場合と同じである。第3の実施形態においても第1の実施形態と同様に、径方向に接触応力を発生させることができる。
In the third embodiment, since the
図8は、FEM解析手段を用いて、この発明による第1実施形態の管継手において、管継手の締結後にシール部周辺に発生する接触応力ベクトルを示している。 FIG. 8 shows a contact stress vector generated around the seal portion after fastening of the pipe joint in the pipe joint according to the first embodiment of the present invention using the FEM analysis means.
この図を見ると、点線丸印で囲んだ6か所に径方向の接触応力が発生していることがわかる。この軸方向接触応力は、配管や継手が極低温となって冷やされて熱収縮しても、影響をあまり受けることがないため、温度変化に対するシール性を従来の継手に比べて向上させることができる。 From this figure, it can be seen that radial contact stress is generated at six locations surrounded by a dotted circle. This axial contact stress is not significantly affected even when piping and joints are cooled to extremely low temperatures and thermally contracted, so that the sealing performance against temperature changes can be improved compared to conventional joints. it can.
図9は、FEM解析手段を用いて、図10に示す従来の管継手管継手において、管継手の締結後にシール部周辺に発生する接触応力ベクトルを示している。 FIG. 9 shows a contact stress vector generated around the seal portion after fastening of the pipe joint in the conventional pipe joint pipe joint shown in FIG. 10 using the FEM analysis means.
この図を見ると、シール部に発生する接触応力は軸方向か軸方向に近い方向に向かっており、配管や継手が極低温となって冷やされて熱収縮した場合、影響を強く受け、温度変化に対するシール性が良いとは言えない。 As can be seen from the diagram, the contact stress generated in the seal part is in the axial direction or close to the axial direction. It cannot be said that the seal against changes is good.
以上説明したように、本発明は、温度変化により軸方向の接触応力が低下する場合でも径方向に発生する接触応力によって、シール性の良い管継手を提供することができる。 As described above, the present invention can provide a pipe joint having a good sealing property by the contact stress generated in the radial direction even when the contact stress in the axial direction is reduced due to the temperature change.
1A:管継手(第1の実施形態)
1B:管継手(第2の実施形態)
1C:管継手(第3の実施形態)
2 :スリーブ(継手部材)
2a:流体通路
2c:凹所
3 :スリーブ(継手部材)
3a:流体通路
3b:外向きフランジ
3c:凹所
4 :雄ねじ部材
4a:雄ねじ
5 :雌ねじ部材
5a:雌ねじ
5b:内向きフランジ
6 :ガスケット
7 :バックリング
7a:リング体
7b:リング体
8 :スラストリング
9 :環状の空間
1A: Pipe fitting (first embodiment)
1B: Pipe joint (second embodiment)
1C: Pipe joint (third embodiment)
2: Sleeve (joint member)
2a:
3a:
5:
Claims (5)
両継手部材の突合せ部をシールする円筒状のガスケットと、
いずれか一方の継手部材に設けられた雄ねじまたは雄ねじ部材と他方の継手部材に設けられた雌ねじ部材とが結合される管継手において、
前記両継手部材の少なくとも一方の突合せ端面に環状の凹所が設けられ、両継手部材を当接させると環状の空間が形成されるようになされており、
前記ガスケットは、該ガスケットの周面が前記凹所の内周面に沿うように前記環状の空間に収容され、
前記ガスケットを径方向内方に押圧する弾性体である環状のバックリングを備え、当該バックリングは、前記ガスケットの外周面と前記凹所の外周面と接して前記環状の空間に収容されており、
前記管継手が結合される前の前記バックリングの軸方向幅は、前記環状の空間の軸方向幅よりも大きくなされており、
前記一対の継手部材が前記雄ねじまたは雄ねじ部材と前記雌ねじ部材によって結合されると、前記バックリングが径方向に伸長し前記ガスケットを径方向内方に押圧することを特徴とする管継手。 A pair of joint members having a fluid passage on at least one side;
A cylindrical gasket that seals the butted portion of both joint members;
In a pipe joint in which a male screw provided in any one of the joint members or a male screw member and a female screw member provided in the other joint member are coupled,
An annular recess is provided in at least one butt end surface of the joint members, and an annular space is formed when the joint members are brought into contact with each other.
The gasket is accommodated in the annular space so that the peripheral surface of the gasket is along the inner peripheral surface of the recess,
An annular buckling that is an elastic body that presses the gasket radially inward is provided, and the buckling is accommodated in the annular space in contact with the outer circumferential surface of the gasket and the outer circumferential surface of the recess. ,
The axial width of the buckling before the pipe joint is joined is made larger than the axial width of the annular space,
When the pair of joint members are joined by the male screw or the male screw member and the female screw member, the buckling extends in the radial direction and presses the gasket inward in the radial direction.
The buckling is composed of one or a plurality of ring bodies, and the ring body has a radial cross-sectional shape with one end surface bulging with respect to the axial direction and the other end surface recessed, and the one end surface and the other end surface are The pipe joint of Claims 1-4 connected smoothly.
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