JP2021188677A - 管継手 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、図17に示した管継手は、作業現場にて、被接続パイプpの端部に、専用工具を使用して、フレア加工部fを形成する必要があり、作業能率が悪く、品質のバラツキも生じる。さらに、パイプpのフレア加工部fの小径端縁f1 に亀裂を生じ易い。また、袋ナットnを締付けた際にパイプpが減肉して、その結果、密封性の低下や袋ナットnに緩みを発生し易いという問題もあった。
そこで、本出願人等は、図17に示すフレア加工部fを全く省略したパイプpを、接続できる管継手を提案した。
このストップリング56は、シール凹溝57を有し、Oリング58が内装され、挿入されるパイプPとの間の密封作用は、このOリング58によって行われる。特に、ストップリング56は、継手本体51のテーパ部53に圧接する圧接勾配面59を有する。また、先端側には薄肉円筒部60が同一径をもって延設され、この薄肉円筒部60の最先端には、断面三角形のパイプ外周面食い込み用爪部61が付設されている。
この爪部61は、袋ナット54の螺進に伴って、パイプPの外周面に食い込ませる構成である(特許文献2参照)。
(i)袋ナット54を螺進してゆくとストップリング56が共廻りを生じ、テーパ部53と圧接勾配面59の間で相対的スリップを発生し、これによって、その金属圧接シールが破壊される。これを防ぐために、爪部61を、特別な治具を使用して、パイプPの外周面に、予め、食い込ませておく「予備加工」を必要とする点。
このような「予備加工」は配管接続現場での作業能率を著しく低下させる。
(ii)現実のパイプPは、その肉厚が、薄肉円筒部60の肉厚と同程度であり、図18に示した肉厚Tpの約1/3の場合もあり得る。従って、三角形断面の爪部61といえども、Cu製パイプPの表面に食い込まず、パイプPを局部的に内径方向に塑性変形させるのみで、パイプ耐引抜力が小さい点。
(iii) 上記(ii)に記述したように爪部61がパイプPに食い込まず、配管工事完了後、パイプPをその軸心廻りに回転させる外力が作用すると、簡単に回転を起こす。これに伴って、爪部61とパイプ外周面との間のメタルシール性が破壊される。従って、Oリング58を省略できない点。
0.40・T7 ≦T35≦0.75・T7 …(数式1)
また、上記強力圧接状態下で、パイプがその軸心廻りに回転を生じたとしても、上記後歯の第1先端辺の上記前半辺部がパイプの外周面に閉円環状小凹周溝を形成するように食い込み、パイプの螺旋回転を防止し、さらに、上記第1先端辺の上記アール状中間段差部が上記小凹周溝の後側面に圧接して、シール機能を発揮する。
また、上記強力圧接状態下で、上記第1先端辺と上記第2先端辺が、上記パイプの軸心から等距離に在るように、後歯と前歯が上記パイプの外周面に対して同一深さに食い込ませるよう構成した。
また、上記袋ナットの上記孔部において、先端縮径テーパ部が、基端側急勾配テーパ部と中間緩勾配テーパ部と、中間急勾配テーパ部と先端側緩勾配テーパ部をもって、構成されている。
また、上記継手本体の後歯と前歯が、パイプの外周面に対する上記強力圧接状態で、パイプの先端部を内周側から支持するサポート用インコアを、付設した。
図1〜図5に示す実施の形態に於て、本発明に係る管継手Jは、継手本体1と袋ナット2を具備し、さらに、被接続用パイプPの先端には(従来のフレア加工を全く省略して)ストレート状先端部10を有している。
さらに、薄肉略円筒部35の先端頭部37の内周面には、引抜阻止用歯部36が設けられる。図5に、拡大断面をもって示したように、この歯部36は、微小間隔W36をもって配設された後歯36Bと前歯36Fにて、構成される。
このように、本発明に係る管継手では、パイプ引抜抵抗力を発揮する引抜阻止用歯部36───後歯36Bと前歯36F───を、継手本体1自身が、一体に有する。
そして、上記先端縮径テーパ部17は次のように構成されている。即ち、図3(B)に示す如く、上記先端縮径テーパ部17は、基端側急勾配テーパ部17Aと中間緩勾配テーパ部17Bと、中間急勾配テーパ部17Cと先端側緩勾配テーパ部17D等をもって、構成されている。
また、図3(B)で明らかなように、中間緩勾配テーパ部17Bの勾配(傾斜)角度は、先端側緩勾配テーパ部17Dの勾配(傾斜)角度と相等しい値に設定するか、或いは、後者のテーパ部17Dの勾配(傾斜)角度を僅かに大きく設定する。しかも、後者のテーパ部17Dの幅寸法の方が小さい。
なお、図5に於て、点線LF,LBにて区画した前歯36Fと後歯36Bを除いて平均肉厚寸法T35を求める。さらに、接続筒部7は、外周に雄ネジ部(山と谷)を有しているので、軸心(アキシャル)方向の各位置毎に肉厚寸法が変動するがそれらの平均値を演算して平均肉厚寸法T7 を求める。
なお、好ましくは、0.43・T7 ≦T35≦0.65・T7 (数式2)のように設定する。
さらに、望ましくは、0.45・T7 ≦T35≦0.55・T7 (数式3)のように設定する。
上記数式に於て、下限値未満では薄肉略円筒部35が内圧に耐えることが難しい。逆に、上限値を越すと、(段差状の)先端面7Aの段差寸法が過小となり、(後述の)袋ナット2の螺進抵抗の増加を、作業者が検知することが困難となる。また、下限値未満あるいは上限値を越えると、(後述する)図8〜図15に示すように確実かつスムーズに先端頭部37がパイプPの外周面10Aに食い込んで(絞込んで)ゆかなくなる。
いずれにせよ、後歯36Bと前歯36Fのいずれも、その断面形状は、上辺が直線状又は折れ線状であり、いわば「テーブルマウンティン型」と呼ぶことも可能である。
即ち、第1先端辺41と第2先端辺42とは、パイプ軸心L1 からの寸法に差がある。
図8〜図15に順次示すように、薄肉略円筒部35とその先端頭部37がラジアル内方向へ変形───絞り込み変形───してゆく。図3(B)に於て、先端縮径テーパ部17の形状について既に説明したので、ここでは、まず、薄肉略円筒部35とその先端頭部37の形状から、説明する。
薄肉略円筒部35の外周面は、先端面7Aの内端側のアール部73から、円筒状ストレート部74と、第2凸部72の低三角丘陵部と、先端方向へ縮径する傾斜部75と、から形成されている。
さらに、後歯36Bは、その上記第1先端辺41の後端にエッジ部65を有する(図6参照)。
図10と図11に示したように、傾斜部75(図5参照)は、中間緩勾配テーパ部17Bに対して微小間隙が形成されている(非接触状である)。
図9に示した第1回押し込み工程の後には、図12に示す第2回押し込み工程が行われる。この図12にあっては、前歯36Fは、約2°〜2.5°も回転しながら、沈む動作が発生する。
その後、図15に示すように、袋ナット2の段付部15に対して、先端面7Aが当接して、接続作業は、完了する。即ち、袋ナット2の締付完了状態において、継手本体1の接続筒部7の先端面7Aと、袋ナット2の段付部15とが、当接して、袋ナット2の螺進抵抗の増加を作業者が(手で)検知可能である。
即ち、図15に示す破線L36は、パイプPの軸心LPから等しい半径(等距離)を示し、この破線L36の上に、上記前半辺部64と前半辺部67(図6(D)と図7(D)参照)が、パイプ外周面10Aに沈み込んでいる(食い込んでいる)。
このように、先端頭部37の外周面の形状、及び、先端縮径テーパ部17の傾斜角度とアキシャル方向位置(寸法)を、適宜設定すれば、後歯36Bの前半辺部64(図6(D)参照)と、前歯36Fの前半辺部67(図7(D)参照)が、パイプ軸心LPからの等距離L36に在るように、強力圧接状態下で、沈みこむ───同一深さに食い込む───。
上記強力圧接状態下で、パイプPが外力(回転トルク)を受けて、その軸心LP廻りに回転を生じた場合を想定すれば、後歯36Bの前半辺部64がパイプ外周面10Aに閉円環状小凹周溝U64を、図15(B)に示した拡大図のように、形成する。この閉円環状小凹周溝U64は、誘導案内溝(レール溝)の機能を果たすこととなる。
このように、パイプPが回転したとしても、蛇行回転及び螺旋回転することを、小凸条68と小凹周溝U64の係合にて、防止(抑制)して、シール破壊を起こすことを、防止できる。
特に、上記矢印P62をもって示した高い面圧力が、小凸条68の後方側面のアール状中間段差部62に、発生することで、シール(密封)機能を発揮する。
なお、図15(C)は図15(B)と同様に、パイプPを非断面をもって表示している。
図15(B)(C)に示したように、後歯36Bと前歯36Fは、幅の小さい前半辺部64,67を設けることによって、前述した図18の課題(ii)を解決できた。つまり、パイプPの外周面10Aに食い込み易いという利点がある。しかも、図15(B)(C)に示した後歯36Bのアール状中間段差部62、前歯36Fの勾配面65は、優れたシール機能(性能)を発揮する。しかも、後歯36Bは、パイプPが回転してしまった際、小凸条68がパイプPの小凹周溝U64に案内誘導されて、シール面が蛇行することを有効に防止でき、シール性能も向上できた。
上述のように、本発明では、後歯36Bと前歯36Fが共働して、パイプPの引抜け阻止機能、及び、シール機能を、十分発揮できる構成であると言える。
これに伴って、配管接続現場での作業能率が飛躍的に改善される。
さらに、パイプ耐引抜力は、後歯36Bと前歯36Fの二重の強力圧接状態であって、十分に強大となる。かつ、このような二重圧接状態によって、従来の(図18に示した)管継手の三角形断面の爪部61よりも、パイプPの軸心廻りの回転を確実に阻止できる。特に、薄肉略円筒部35の平均肉厚寸法T35が、接続筒部7の平均肉厚寸法T7 の40%〜75%として十分に大きいので、パイプPの強度と同等以上の強度をもって薄肉略円筒部35の先端の後歯36Bと前歯36Fはパイプ外周面10Aに強く圧接できる。しかも、薄肉略円筒部35の肉厚寸法T35が十分に大きいにかかわらず、袋ナット2の螺進のための回転トルクは十分に低くすることが可能であることが、(実験の結果から)明らかとなっている。また、メタルシール性能は、後歯36Bと前歯36Fのダブルシールであるため、十分に高く維持できる。
また、本発明は、部品点数が少なく、小部品紛失の虞れがなくなり、かつ、アキシャル方向の寸法が減少してコンパクト化を図り得る。また、流体洩れを生ずる箇所が少なくなって、シール性も改善できる。
また、後歯36Bは、パイプPに回転が起こっても、背の高い前半辺部64が小凸条68を形成しつつパイプ外周面10Aに沈み込み、小凹周溝U64が形成されて、パイプPの螺旋回転や蛇行回転を減少乃至防止する誘導案内を行って、密封性能が高く維持される。
このように、アキシャル方向に相違した2箇所の作用───後歯36B・前歯36Fの絞り込み作用とメタルシール(圧接)作用───を、バランス良く、同時進行させることを実現したと言える。
なお、基端側急勾配テーパ部17Aが存在することによって、袋ナット2の総回転数が少なくて済む。つまり、図8に示した円筒部35の絞り開始直後は、後歯36Bと前歯36FはパイプPに対して非接触状態であるから、袋ナット2の回転トルクは小さくて済み、そのときに基端側急勾配テーパ部17Aによって急速に円筒部35を絞ることは、袋ナット2の総回転数を減少できて、合理的であると言える。
特に、(図8〜図10に示した)前半の第1回押し込み工程では、主として後歯36Bが押し込まれ、(図11〜図13に示した)後半の第2回押し込み工程では、主として前歯36Fが押し込まれ、その結果、図15に示したように、後歯36B及び前歯36Fは、(破線L36のラジアル方向深さ位置まで)均等に食い込ませる(沈み込ませる)ことが可能となる。
第1回押し込み工程と第2回押し込み工程として、2回に分けて、絞り込みを行ってゆくので、袋ナット2を締付ける作業工具の回転トルクは、(均等化して)小さくすることもできる。
言い換えると、このようなサポート用インコア83によって、パイプPが柔らかい場合、あるいは、(海外規格等によって)パイプPの寸法公差、又は、外径寸法やパイプ肉厚寸法自体が大きな差異を有する場合に、本発明の構成の管継手を適用可能となる。
2 袋ナット
7 接続筒部
7A 先端面
9 雄ネジ部
10 ストレート状先端部
10A 外周面
11 孔部
15 段付部
17 先端縮径テーパ部
17A 基端側急勾配テーパ部
17B 中間緩勾配テーパ部
17C 中間急勾配テーパ部
17D 先端側緩勾配テーパ部
35 薄肉略円筒部
36 歯部
36B 後歯
36F 前歯
37 先端頭部
41 第1先端辺
42 第2先端辺
62 アール状中間段差部
63 後半辺部
64 前半辺部
65 勾配面
66 後半辺部
67 前半辺部
71 第1凸部
72 第2凸部
83 サポート用インコア
L36 破線(軸心からの等距離)
LP パイプ軸心
P パイプ
T7 平均肉厚寸法
T35 肉厚寸法
U64 小凹周溝
W36 微小間隔
Z パイプ引抜抵抗力
ZB 後歯による引抜抵抗力
ZF 前歯による引抜抵抗力
Claims (11)
- 継手本体(1)の雄ネジ部(9)への袋ナット(2)の螺進に伴って、被接続パイプ(P)の外周面に対し、強力圧接状態となって、パイプ引抜抵抗力(Z)を発生する引抜阻止用歯部(36)を、上記継手本体(1)自身が一体に有し、しかも、上記雄ネジ部(9)を外周に有する接続筒部(7)の先端面(7A)から突出状に連設された薄肉略円筒部(35)の先端に、上記引抜阻止用歯部(36)が形成され、
該歯部(36)は、微小間隔(W36)をもって配設された後歯(36B)と前歯(36F)にて構成され、
上記薄肉略円筒部(35)の平均肉厚寸法を(T35)とすると共に、上記接続筒部(7)の平均肉厚寸法を(T7 )とすると、下記数式1が成立するよう設定したことを特徴とする管継手。
0.40・T7 ≦T35≦0.75・T7 …(数式1) - 継手本体(1)の雄ネジ部(9)への袋ナット(2)の螺進に伴って、被接続パイプ(P)の外周面に対し、強力圧接状態となって、パイプ引抜抵抗力(Z)を発生する引抜阻止用歯部(36)を、上記継手本体(1)自身が一体に有し、しかも、上記雄ネジ部(9)を外周に有する接続筒部(7)の先端面(7A)から突出状に連設された薄肉略円筒部(35)の先端に、上記引抜阻止用歯部(36)が形成され、
上記歯部(36)は、微小間隔(W36)をもって配設された後歯(36B)と前歯(36F)にて構成され、
上記後歯(36B)の断面形状は、略台形状であって、しかも、該略台形状の上辺から成る上記第1先端辺(41)は、アール状中間段差部(62)を介して、背の低い後半辺部(63)と背の高い前半辺部(64)を有し、
上記前歯(36F)の断面形状は、略台形状であって、しかも、該略台形状の上辺から成る上記第2先端辺(42)は、後方下傾の勾配面(65)を介して、背の低い後半辺部(66)と背の高い前半辺部(67)を有する折れ線状である
ことを特徴とする管継手。 - 被接続パイプ(P)のストレート状先端部(10)の外周面(10A)に対し、上記継手本体(1)の上記後歯(36B)の第1先端辺(41)と、上記前歯(36F)の第2先端辺(42)が、上記袋ナット(2)の螺進に伴って、強力圧接状態となって、パイプ引抜抵抗力(Z)を発生するよう構成し、さらに、上記強力圧接状態では、上記後歯(36B)の第1先端辺(41)、及び、上記前歯(36F)の第2先端辺(42)がパイプ(P)の上記外周面(10A)に対して食い込み状に圧接してダブルシール機能をなすように構成した請求項2記載の管継手。
- 強力圧接状態で、上記ダブルシール機能を発揮して、継手本体(1)の内周面と外周面にシール材が省略されている請求項3記載の管継手。
- 上記強力圧接状態下で、パイプ(P)がその軸心(LP)廻りに回転を生じたとしても、上記後歯(36B)の第1先端辺(41)の上記前半辺部(64)がパイプ(P)の外周面(10A)に閉円環状小凹周溝(U64)を形成するように食い込み、パイプ(P)の螺旋回転を防止し、さらに、上記第1先端辺(41)の上記アール状中間段差部(62)が上記小凹周溝(U64)の後側面に圧接して、シール機能を発揮する請求項2記載の管継手。
- 上記パイプ(P)の外周面(10A)に対し、上記後歯(36B)及び前歯(36F)が、上記強力圧接状態において、後歯(36B)のパイプ引抜抵抗力(ZB)よりも、前歯(36F)のパイプ引抜抵抗力(ZF)が大きくなるように分担すると共に、
上記前歯(36F)の第2先端辺(42)が、上記折れ線状をもって上記外周面(10A)に強力圧接してパイプ(P)が曲げ方向の外力を受けて抜け出ることを阻止するパイプ引抜阻止機能を、上記前歯(36F)が分担する請求項2記載の管継手。 - 上記強力圧接状態下で、上記第1先端辺(41)と上記第2先端辺(42)が、上記パイプ(P)の軸心(LP)から等距離(L36)に在るように、後歯(36B)と前歯(36F)が上記パイプ(P)の外周面(10A)に対して同一深さに食い込ませるよう構成した請求項1,2,3,4,5又は6記載の管継手。
- 上記袋ナット(2)の上記孔部(11)において、先端縮径テーパ部(17)が、基端側急勾配テーパ部(17A)と中間緩勾配テーパ部(17B)と、中間急勾配テーパ部(17C)と先端側緩勾配テーパ部(17D)をもって、構成されている請求項1,2,3,4,5,6又は7記載の管継手。
- 上記袋ナット(2)の上記孔部(11)において、先端縮径テーパ部(17)が、基端側急勾配テーパ部(17A)と中間緩勾配テーパ部(17B)と、中間急勾配テーパ部(17C)と先端側緩勾配テーパ部(17D)とをもって、構成され、
さらに、上記薄肉略円筒部(35)の上記先端頭部(37)は、最先端外周角部から成る第1凸部(71)と、上記後歯(36B)のアキシャル方向位置に対応したアキシャル方向位置において上記先端頭部(37)の外周に形成された低三角丘陵状第2凸部(72)とを、有し、
上記袋ナット(2)の螺進に伴って、上記先端頭部(37)が上記先端縮径テーパ部(17)に摺接進入してゆくと、上記第2凸部(72)が上記基端側急勾配テーパ部(17A)によってラジアル内方向へ押圧されて、上記後歯(36B)をパイプ(P)の外周面(10A)に押圧する第1回押し込み工程を行い、その後、上記第1凸部(71)が上記中間急勾配テーパ部(17C)によってラジアル内方向へ押圧されて、上記前歯(36F)をパイプ(P)の外周面(10A)に押圧する第2回押し込み工程を行うように構成した請求項1,2,3,4,5,6,7又は8記載の管継手。 - 上記袋ナット(2)の締付完了状態において、上記継手本体(1)の袋ナット接続筒部(7)の先端面(7A)と、上記袋ナット(2)の上記孔部(11)の上記段付部(15)とが、当接して、袋ナット(2)の螺進抵抗の増加を作業者が検知可能とした請求項1,2,3,4,5,6,7,8又は9記載の管継手。
- 上記継手本体(1)の後歯(36B)と前歯(36F)が、パイプ(P)の外周面(10A)に対する上記強力圧接状態で、パイプ(P)の先端部(10)を内周側から支持するサポート用インコア(83)を、付設した請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9又は10記載の管継手。
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