JP2021188683A - Joint structure and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は継手構造およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a joint structure and a method for manufacturing the same.
流体を流通させる配管設備において、中空の管部材同士を接続するための継手構造が用いられている。一例として、特許文献1には、管部材の先端部に大径のフランジ状のフレア加工部を設け、そのフレア加工部を継手本体の端縁部に突き当てた状態で、管部材のフレア加工部に係合するナットを継手本体にねじ込むことによって管部材と継手本体とを接合し、それぞれの中空部を連通させる、いわゆるフレア継手構造が用いられている。フレア加工部の、管部材の中心軸に対する角度は、37度、42度、45度、90度等である。このフレア加工部によって、管部材と継手本体との接続の信頼性が良好である。このようなフレア継手構造において、管部材の外周に円筒状のスリーブを嵌め込み、スリーブとナットとを係合させる構成もある。
In piping equipment that circulates fluid, a joint structure for connecting hollow pipe members is used. As an example, in
フレア継手構造の使用中に、管部材の中心軸に対して垂直方向または斜め方向への曲げ力が加わると、管部材に疲労破壊が生じることがある。特に、フレア加工部の根元部分に亀裂等の損傷が生じ易い。 Fatigue failure may occur in the pipe member if a bending force is applied in the direction perpendicular to or diagonally to the central axis of the pipe member during the use of the flared joint structure. In particular, damage such as cracks is likely to occur at the root of the flared portion.
そこで、本発明の目的は、長期間使用しても損傷を生じにくい継手構造とその製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a joint structure and a method for manufacturing the same, which are less likely to be damaged even after long-term use.
本発明の金属製の中空の管部材を他の部材に接続する継手構造は、管部材と、管部材の一端部側の外周に嵌め込まれているスリーブと、スリーブを介して管部材の一端部側を他の部材に固定する固定機構と、を有し、管部材の一端部側が拡径部であり、拡径部は、管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し管部材の長手方向に平行に延び、拡径部の先端に拡径部よりも大径のフレア加工部が設けられており、スリーブは、少なくとも一端部側と反対側の端部において、管部材の拡径部の外周面に弾性力を加えるように管部材の拡径部の外周面に接していることを特徴とする。 The joint structure for connecting the hollow metal tube member of the present invention to another member includes a tube member, a sleeve fitted to the outer periphery of the one end side of the tube member, and one end of the tube member via the sleeve. It has a fixing mechanism that fixes the side to another member, one end side of the pipe member is a diameter expansion part, and the diameter expansion part has a constant outer diameter larger than the main part of the pipe member and is a pipe member. A flared portion having a diameter larger than that of the enlarged diameter portion is provided at the tip of the enlarged diameter portion, and the sleeve expands the pipe member at least at the end portion opposite to one end side. It is characterized in that it is in contact with the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member so as to apply an elastic force to the outer peripheral surface of the diameter portion.
本発明の金属製の中空の管部材を他の部材に接続する継手構造の製造方法は、管部材の一端部側の外周にスリーブを嵌め込む工程と、管部材の一端部側に、管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し管部材の長手方向に平行に延びる拡径部を設ける工程と、管部材の拡径部の先端に拡径部よりも大径のフレア加工部を設ける工程と、スリーブを介して管部材の一端部側を他の部材に固定する工程と、を含み、スリーブを、少なくとも一端部側と反対側の端部において、管部材の拡径部の外周面に弾性力を加えるように管部材の拡径部の外周面に接した状態に保持することを特徴とする。 The method for manufacturing a joint structure for connecting a hollow metal tube member of the present invention to another member includes a step of fitting a sleeve on the outer periphery of one end side of the tube member and a tube member on one end side of the tube member. A process of providing an enlarged diameter portion having a constant outer diameter larger than that of the main portion of the pipe member and extending in parallel with the longitudinal direction of the pipe member, and a flared portion having a larger diameter than the enlarged diameter portion at the tip of the enlarged diameter portion of the pipe member. The step of providing the sleeve and the step of fixing one end side of the pipe member to the other member via the sleeve, and the sleeve is at least at the end portion opposite to the one end side, of the enlarged diameter portion of the pipe member. It is characterized in that it is held in contact with the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member so as to apply an elastic force to the outer peripheral surface.
本発明によると、長期間使用しても損傷を生じにくい継手構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a joint structure that is less likely to be damaged even after long-term use.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1に本発明の第1の実施形態の継手構造10の接続状態、図2にその要部拡大図、図3にその接続解除状態を示している。この継手構造10は、中空の管部材1を他の部材に接続して、両者の間での流体の流通を可能にするものである。中空の管部材1が接続される部材(他の部材)は、管部材1と同様な管部材(他の管部材2)であってもよく、また、油・空圧マニホールドや、流量制御弁や、圧力制御弁等の流体制御機器であってもよい。継手構造10は、管部材1と、中空の継手本体3と、継手本体3と管部材1との間に配置されるシール部材4と、継手本体3の一端部と管部材1の一端部とにまたがって配置されているナット5と、管部材1の外周に嵌め込まれているスリーブ6と、を含む。本実施形態では、継手本体3とシール部材4とナット5とが、管部材1を他の部材(例えば他の管部材2)に固定する固定機構の一部を構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a connected state of the
管部材1は、一定の外径を有する主要部1aと、主要部1aの一端部側、すなわち継手本体3に面する側に設けられている拡径部1bと、拡径部1bの先端に設けられているさらに大径のフランジ状のフレア加工部1cと、を含む。管部材1の外周に嵌め込まれているスリーブ6の、一端部側(フレア加工部1c側)の先端には、フレア加工部1cと同程度の大径の係合部6aが設けられている。スリーブ6の、一端部側と反対側(フレア加工部1c側の反対側、すなわち係合部6aの反対側)の端部6bは、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように、管部材1の拡径部1bの外周面に接している。このように、スリーブ6は、係合部6aと反対側の端部6b(単に「反対側の端部」と称することもある)において管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えた状態で管部材1に固定されている。スリーブ6の係合部6aはフレア加工部1cと並んで位置し、後述するナット5の被係合部5aと係合する。
The
継手本体3は、一端部、すなわち管部材1に面する端部に雄ねじ部3aが形成され、他端部、すなわち他の管部材2に面する端部にも雄ねじ部3bが形成されている。そして、雄ねじ部3aと雄ねじ部3bの間に、外形が大きな六角形である被把持部3cが形成されている。この被把持部3cはスパナ等の工具で把持するのに適している。継手本体3の雄ねじ部3aの端面(管部材1に面する端面)に環状の溝3dが形成されており、この溝3d内に、シール部材であるOリング4が収容されている。管部材1と継手本体3とが互いに突き当てられると、Oリング4は、フレア加工部1cの端面と雄ねじ部3aの端面とに挟まれる。
In the
ナット5は、フレア加工部1cおよび係合部6aの外径よりも小さい内径を有する被係合部5aと、フレア加工部1cおよび係合部6aの外径よりも大きい内径を有する雌ねじ部5bとを有している。ナット5には管部材1が挿通されて、被係合部5aが管部材1の継手本体3に面する部分と反対側から(図面右方から)係合部6aに係合して、ナット5が継手本体3側に向かって管部材1から離れることを防いでいる。また、ナット5の雌ねじ部5bには、管部材1に対向する継手本体3の雄ねじ部3aをねじ込むことが可能である。
The
雄ねじ部3aが雌ねじ部5bにねじ込まれていない状態(螺合が解除された状態)で、管部材1は継手本体3に対して、管部材1から継手本体3へと向かう流体の流れの方向(方向A)と直交する方向(方向B)に相対的に移動可能である。その相対的な移動により、フレア加工部1cの端面が、雄ねじ部3aの端面に対して相対的に方向Bにスライドする。具体的には、管部材1の少なくとも一端部を方向Bに変位させるための機構が設けられていてもよいが、特別な機構を用いることなく、管部材1が方向Bに僅かにスライドできる程度の遊びをもって固定されていてもよい。フレア加工部1cの端面と雄ねじ部3aの端面はいずれも、方向Aに対して垂直な面(方向Bに対して平行な面)である。そして、フレア加工部1cの端面は、管部材1の継手本体3に対する相対的な移動において雄ねじ部3aの端面に干渉しない平坦な面である。雄ねじ部3aの端面は、凸状の部分がなく、前述したOリング4を収容するための溝3d以外には凹凸がない面である。
In a state where the male threaded
以上のような構成の本発明の継手構造10を組み立てる際には、まず、管部材1をナット5に挿通して、被係合部5aを、管部材1の継手本体3に面する部分と反対側から(図面右方から)スリーブ6の係合部6aに係合させる。この管部材1は、予め、スリーブ6が取り付けられた状態でフレア加工部1cが形成されている。大径のフレア加工部1cは、管部材1をしごくフレア加工によって管部材1と一体的に形成すると、フランジ状の別部材を管部材1に溶接等の方法で取り付ける場合に比べて低コストである。
When assembling the
継手本体3の雄ねじ部3bを他の管部材2の図示しない雌ねじ部にねじ込んで固定する。そして、継手本体3の雄ねじ部3aの端面の溝3d内に、シール部材であるOリング4を収容する。それから、ナット5の雌ねじ部5bに、継手本体3の雄ねじ部3aをねじ込む。こうして、ナット5の被係合部5aが、管部材1に固定されたスリーブ6の係合部6aに係合し、かつ、ナット5の雌ねじ部5bに、他の管部材2に固定された継手本体3の雄ねじ部3aがねじ込まれることによって、管部材1と他の管部材2が継手本体3を介して接続される。溝3dに収容されたOリング4が、継手本体3の雄ねじ部3aの端面と管部材1のフレア加工部1cの端面との間に挟まれて圧縮した状態で保持されるので、接続部分のシール性が良好である。
The male threaded
管部材1と他の管部材2との接続を解除する場合には、ナット5を回転させて、継手本体3の雄ねじ部3aと雌ねじ部5bとの螺合を解除し、雄ねじ部3aを雌ねじ部5bから脱出させる、そして、ナット5を、管部材1の継手本体3に面する部分と反対側に(図面右方に)後退させる。そうすると、雄ねじ部3aの端面とフレア加工部1cの端面は、互いに当接しているが固定されてはいない状態になる。そこで、管部材1を方向Bにスライドさせることにより、雄ねじ部3aの端面とフレア加工部1cの端面とが互いに突き当たらず両者の中空部同士が連通しない状態にする。こうして、管部材1と継手本体3との接続を解除し、それによって、管部材1と他の管部材2との接続を解除する。ナット5を回転させる際には、スパナ等の工具で継手本体3の被把持部3cを把持することによって、継手本体3が同時に回転させることなくナット5のみを回転させて緩めることができる。このように、被把持部3cが存在することによって、継手本体3を回転しないように保持することが容易にできる。
To release the connection between the
管部材1をその長手方向(方向A)に後退させることによって、管部材1とナット5および他の管部材2との接続を解除することも可能である。しかし、管部材1を長手方向(方向A)に後退させるためには、配管設備に余分なスペースを開けておく必要があり、スペース効率の悪化および配管設備の大型化を招く。また、管部材1と他の配管部品との接続を阻害するおそれがあるため、管部材1を長手方向(方向A)に後退させることが困難な場合がある。それに対し、本実施形態では、管部材1が、その長手方向(方向A)に直交する方向(方向B)にスライド可能である。従って、管部材1と他の管部材2との接続を解除する際に管部材1をその長手方向(方向A)に後退させる必要がなく、配管設備のスペース効率の悪化および大型化を招くおそれや、管部材1と他の配管部品との接続を阻害するおそれをなくすことができる。そして、容易に管部材1と他の管部材2との接続を解除することができる。このことは、乗物内における配管設備などのように余分なスペースが存在しない場合に特に有効である。
It is also possible to disconnect the
本実施形態では、前述した構成の継手構造10において、スリーブ6は、少なくとも係合部6aと反対側の端部6bにおいて、管部材1の拡径部1bの外周面に接して管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えている。この点について説明する。継手構造10の管部材1に、接続状態で、長手方向と交差する方向(例えば方向B)に曲げモーメントが加わると、特にフレア加工部1cの根元部分の一部に引っ張り力が生じ、その根元部分の引っ張り力が作用する位置と対向する位置には圧縮力が加わる。このように、管部材1が弾性的に曲がる変形を繰り返すと、一部に引っ張り力が作用し、それと対向する位置に圧縮力が作用する状態と、一部に圧縮力が作用し、対向する位置に引っ張り力が作用する状態とが交互に生じる。その結果、フレア加工部1cの根元部分にクラック等の損傷が生じる可能性がある。そこで、本実施形態の継手構造10では、スリーブ6が、少なくとも係合部6aと反対側の端部6bにおいて、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加える構成である。管部材1からスリーブ6に対しては、スリーブ6からの弾性力に対する反力が加わる。それにより、管部材1に曲げモーメントが加わっても、スリーブ6からの弾性力および管部材1からの反力が、管部材1に加わる曲げモーメントによる振動を抑える。従って、管部材1に引っ張り力と圧縮力とが交互に繰り返して生じることが抑えられる。また、管部材1に引っ張り力と圧縮力とが生じたとしても、それらの力は軽減される。その結果、管部材1の損傷を抑えることができる。なお、スリーブ6の係合部6a(フレア加工部1c側の端部)も管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加える構成であってもよく、スリーブ6の係合部6aとその反対側の端部6bとの間の部分(中間部6c)は、管部材1の拡径部1bの外周面に加える弾性力が徐々に増大するような構成であってもよい。
In the present embodiment, in the
さらに、本実施形態では、管部材1の一端部側に拡径部1bが設けられている。管部材1に曲げモーメントが作用すると、大径のフレア加工部1cの根元部分に引っ張り力および圧縮力が作用するのと同様に、小径の主要部1aと主要部1aよりも大径の拡径部1bとの境界部分(段差部)にも引っ張り力および圧縮力が作用する。すなわち、本実施形態では、曲げモーメントが加わった時の応力が、拡径部1bと主要部1aとの境界部分(段差部)にも分散するため、フレア加工部1cの根元部分への応力集中を緩和でき損傷を抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the
詳述しないが、図4に示すようにナット5をねじ込んだ継手本体3を固定した状態で、管部材1の長手方向(方向A)に直交する方向(方向B)に曲げモーメントを加えて、管部材1の各部分の応力振幅を測定したところ、応力振幅が全体的に小さく、特に、フレア加工部1cの根元部分における局部的に著しく大きな応力振幅の発生が抑えられた。なお、応力振幅とは、応力範囲(最大応力と最小応力の差)を2で割った値である。このことから、図1〜4に示すように、スリーブ6の係合部6aと反対側の端部6bが、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように、管部材1の拡径部1bの外周面に接している構成によると、管部材1が、長手方向と交差する方向に加わる曲げモーメントによる応力に起因して損傷することが抑えられることが判る。
Although not described in detail, as shown in FIG. 4, in a state where the
本発明において、スリーブ6の、フレア加工部1c側の反対側であって係合部6aの反対側の端部6bが、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように、管部材1の拡径部1bの外周面に接する構成を実現するための、継手構造10の製造方法の一例の概略について、図5A〜7Cを参照して説明する。まず、図5Aに示すように、管部材1を挿入する孔部8aとその外側にスリーブ6を配置可能な凹部8bが形成された保持具8に、径が一定の一般的な管部材1と、スリーブ6とを挿入する。図6Aに拡大して示すように、この段階のスリーブ6は内径が一定ではなく、係合部6aは内径が大きく管部材1の外周面に接しておらず、係合部6aの反対側の端部6bは内径が小さく管部材1の外周面に接している。その状態で、図5Bに示すように、2段形状の突起部11を有する押圧治具9を、保持具の孔部8a内に進入させる。具体的には、押圧治具9の2段形状の突起部11を、孔部8aと中心合わせした状態で、孔部8a内へ進入させる。突起部11の小径の先端部11aの外径は加工前の管部材1の内径とほぼ同じ大きさであり、突起部11の大径の後端部11bの外形は、加工前の管部材1の内径よりも大きい。従って、管部材1の、突起部11が押し込まれてその後端部11bと接した部分は径が広げられて拡径部1bが形成される。図6Bに拡大して示すように、管部材1が内側から拡径されることによって、スリーブ6の内周面は管部材1の外周面に密着する。さらに、突起部11を孔部8a内に進入させていくと、押圧治具9の平面部9aが管部材1の端面に当接して押し曲げ、管部材1の長手方向に実質的に直交するフランジ状のフレア加工部1cが形成される。このようにして、管部材1およびスリーブ6の組立体が非常に容易に形成できる。
In the present invention, the
押圧治具9の突起部11の後端部11bによって管部材1を内側から拡径するとともに、スリーブ6の内周面を管部材1の外周面に密着させる際に、スリーブ6の係合部6aは内径が大きいため、突起部11の後端部11bによって拡径されることはないか、または拡径される量が小さい。一方、スリーブ6の係合部6aの反対側の端部6bは内径が小さいため、突起部11の後端部11bによって拡径される量が大きい。その結果、大幅に拡径された端部6bが、管部材1の外周面に対して弾性力を加えた状態で保持される。こうして、前述したように、スリーブ6の、フレア加工部1c側の反対側、すなわち係合部6aの反対側の端部6bが、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。それにより、前述したように、スリーブ6が管部材1に加える弾性力とその反力とによって、管部材1に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材1の損傷を抑えることができる。
When the diameter of the
図7A〜7Cには、この継手構造10の製造方法の変形例を示している。図7に示す方法では、2つの押圧治具12,13を用い、第1の押圧治具12の突起部14は、加工前の管部材1の内径より大径の大径部14aを有し、第2の押圧治具13の突起部15はテーパ状である。この例では、図7Aに示すように、径が一定の一般的な管部材1とスリーブ6とを保持具8の孔部8a内に挿入し、第1の押圧治具12の突起部14を、孔部8aと中心合わせした状態で孔部8a内へ進入させる。それにより、図7Bに示すように、管部材1の、大径部14aと当接した部分が順次拡張されて拡径部1bが形成される。次に、図7Cに示すように、第2の押圧治具13の突起部15を孔部8a内に進入させると、第2の押圧治具13の平面部13aが管部材1の端面に当接して押し曲げ、フランジ状のフレア加工部1cが形成される。このようにして、管部材1およびスリーブ6の組立体が形成される。
FIGS. 7A to 7C show modified examples of the manufacturing method of the
図7A〜7Cに示す方法でも、第1の押圧治具12を孔部8a内に挿入する前の段階では、図6Aに拡大して示す構成と同様に、スリーブ6の係合部6aは内径が大きく管部材1の外周面に接しておらず、係合部6aの反対側の端部6bは内径が小さく管部材1の外周面に接している。第1の押圧治具12の突起部14によって管部材1を内側から拡径してスリーブ6の内周面を管部材1の外周面に密着させる際に、スリーブ6の係合部6aは内径が大きいため拡径されることはないか、または拡径される量が小さい。図6Bに拡大して示す構成と同様に、スリーブ6の係合部6aの反対側の端部6bは内径が小さいため大幅に拡径される。その結果、大幅に拡径された端部6bが、管部材1の外周面に対して弾性力を加えた状態で保持される。こうして、スリーブ6の、フレア加工部1c側の反対側、すなわち係合部6aの反対側の端部6bが、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。その結果、スリーブ6が管部材1に加える弾性力とその反力とによって、管部材1に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材1の損傷を抑えることができる。
Even in the methods shown in FIGS. 7A to 7C, at the stage before the first
以上説明したように管部材1をしごいて大径のフランジ状に加工するフレア加工を行うと、細い管部材1が僅かに潰れて流体の流通の抵抗となるおそれをなくすことができる。凹部8b内に挿入されたスリーブ6は、大径のフレア加工部1cの背面側(図面右側)に位置しており、フレア加工における押さえ治具として作用する。このスリーブ6が存在することによって、フレア加工を安全かつ容易に行うことが可能になる。この構成によると、継手構造10のシール性の向上のために必要な管部材1の一端部の大径のフレア加工部1cの形成を安全かつ容易に行うことができ、しかも、溶接や接着等を行う場合に比べて低コストで容易にスリーブ6を固定できるという効果が得られる。
As described above, when the
次に、本発明の第2の実施形態について図8A〜8Bを参照して説明する。第1の実施形態と同様の構成および方法については、同じ符号を用いて表し、説明を省略する場合がある。図8A〜8Bに示す本実施形態の継手構造10では、スリーブ6のフレア加工部1c側の反対側であって係合部6aの反対側の端部6bが、他の部分に比べて肉厚になっている。このスリーブ6を含む継手構造10を組み立てる際には、図8Aに示すように、スリーブ6の端部6bおよび中間部6cが、径が一定である管部材1の外周面に接している状態から、図8Bに示すように、押圧治具等を用いて管部材1を内側から拡径する際に、スリーブ6の肉厚の端部6bが管部材1の外周面に対して大きな弾性力を加えた状態で保持される。こうして、スリーブ6の、フレア加工部1c側の反対側、すなわち係合部6aの反対側の端部6bが、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。その結果、スリーブ6が管部材1に加える弾性力とその反力とによって、管部材1に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材1の損傷を抑えることができる。なお、スリーブ6の係合部6aは管部材1の外周面に接していないため弾性力を加えることはない。スリーブ6の中間部6cは、端部6bに比べると肉薄であるため弾性力が小さい。
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A to 8B. The same configurations and methods as those of the first embodiment may be represented by using the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. In the
図9A〜9Bには、本実施形態の変形例の継手構造10が示されている。図8A〜8Bに示す構成では、スリーブ6の係合部6aと反対側の端部6bが、外向き凸部が設けられることによって肉厚になっている。これに対し、図9A〜9Bに示す変形例では、スリーブ6の係合部6aと反対側の端部6bが、内向き凸部が設けられることによって肉厚になっている。この構成においても、図9Aに示すように、スリーブ6の端部6bおよび中間部6cが、径が一定である管部材1の外周面に接している状態から、図9Bに示すように、押圧治具等を用いて管部材1を内側から拡径する際に、スリーブ6の肉厚の端部6bの内向き凸部が、管部材1の外周面に対して大きな弾性力を加えた状態で保持される。この変形例でも、前述したのと同様な効果が得られる。なお、本変形例では、スリーブ6の係合部6aと中間部6cは、管部材1の外周面に接していないため弾性力を加えることはない。特に、スリーブ6の中間部6cが管部材1の外周面に接していないため、端部6bの内向き凸部が管部材1の外周面により大きな弾性力を加え、大きな効果を得ることができる。
9A-9B show the
次に、本発明の第3の実施形態について図10A〜10Bを参照して説明する。第1〜2の実施形態と同様の構成および方法については、同じ符号を用いて表し、説明を省略する場合がある。図10A〜10Bに示す本実施形態の継手構造10では、スリーブ6のフレア加工部1c側の反対側であって係合部6aの反対側の端部6bが、他の部分に比べて降伏点が大きい。このスリーブ6を含む継手構造10を組み立てる際には、図10Aに示すように、スリーブ6の端部6bおよび中間部6cが、径が一定である管部材1の外周面に接している状態から、図10Bに示すように、押圧治具等を用いて管部材1を内側から拡径する際に、スリーブ6の降伏点の大きい端部6bが、管部材1の外周面に対して大きな弾性力を加えた状態で保持される。こうして、スリーブ6の、フレア加工部1c側の反対側、すなわち係合部6aの反対側の端部6bが、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。その結果、スリーブ6が管部材1に加える弾性力とその反力とによって、管部材1に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材1の損傷を抑えることができる。なお、スリーブ6の係合部6aは管部材1の外周面に接していないため弾性力を加えることはない。スリーブの中間部6cは、端部6bに比べると、降伏点が小さいため弾性力が小さい。なお、スリーブ6の端部6bの降伏点を、係合部6aや中間部6cに比べて大きくすることは、高周波焼き入れや浸炭焼き入れを行うことや、降伏点の異なる異種材料を結合することなどによって可能である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 10B. The same configurations and methods as those of the first and second embodiments may be represented by using the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. In the
なお、前述した図5A〜10Bに関する説明では、押圧治具等を用いて管部材1を内側から拡径して拡径部1bを形成するとともに、スリーブ6の内周面を管部材1の外周面に密着させているが、そのような方法に限定されない。例えば、図11に示すように、既に拡径部1bが形成された管部材1の外周にスリーブ6を配置した後に、スリーブ6の外周面から内側に向かって押す押圧治具21によってスリーブ6を絞って、スリーブ6の内周面を管部材1の外周面に密着させてもよい。また、図示しないが、焼きばめや冷やしばめによってスリーブ6を絞って、スリーブ6の内周面を管部材1の外周面に密着させてもよい。図11に示す例では、第2の実施形態の変形例の内向き凸部を有するスリーブ6を含む継手構造10(図9A〜9B参照)を例にとって説明したが、他の構成の継手構造10において、図11に示す例と同様に、スリーブ6を絞ってスリーブ6の内周面を管部材1の外周面に密着させてもよい。
In the above description of FIGS. 5A to 5B, the
次に、本発明の継手構造の、特にフレア加工部1cや継手本体3等の様々な変形例を説明する。図12Aに示す構成は、継手本体3の、管部材1に接する側の端面が斜面3eであり、管部材1のフレア加工部1cが、継手本体3の斜面3eに密着するように斜めになった形状である。図12Bに示す構成は、図12Aに示す構成と同様に、継手本体3の、管部材1に接する側の端面が斜面3eであり、管部材1のフレア加工部1cが、継手本体3の斜面3eに密着するように斜めになった形状である。ただし、フレア加工部1cは、図12Aに示す構成では二重に折り曲げられた2層構造であり、図12Bに示す構造では折り曲げられていない単層構造である。
Next, various modifications of the joint structure of the present invention, particularly the flared
図12Cに示す構成は、図1に示す構成と同様に、フレア加工部1cが管部材1の長手方向に実質的に直角に延びているが、このフレア加工部1cは折り曲げられておらず単層構造である。そして、この単層にフレア加工部1cに密着するように、例えば弾性部材からなるガスケット22が配置されている。この構成によると、管部材1のフレア加工部1cと継手本体の端面とがガスケット22を介して当接する。ガスケット22の材料を適切に選択することによって良好なシール性が得られる。図12Dに示す構成では、図1に示す構成と同様な管部材1およびスリーブ6が、左右対称に配置されて、ガスケット22を介して突き合わせられている。図12C,12Dに示す構成では、ガスケット22の材料を適切に選択することによって良好なシール性が得られる。
In the configuration shown in FIG. 12C, similarly to the configuration shown in FIG. 1, the flared
図13には、本発明の継手構造10を採用した配管設備を模式的に示している。この配管設備では、マニホールド16とポンプ17が、配管18やバルブ19やエルボ20等を介して接続されている。そして、マニホールド16とバルブ19との間に、本発明の継手構造10が設けられている。具体的には、マニホールド16とバルブ19の間に位置する管部材1と、マニホールド16に接続された他の管部材2とが、前述した構成の継手構造10によって接続されている。同様に、マニホールド16とバルブ19の間に位置する管部材1と、バルブ19に接続された他の管部材2とが、前述した構成の継手構造10によって接続されている。バルブ19とポンプ17との間は、ストレートな配管18と、方向転換点に位置するエルボ20とによって接続されている。
FIG. 13 schematically shows a piping facility using the
この配管設備において、例えば、交換や保守のためにバルブ19を取り外す必要が生じた場合には、前述したように、バルブ19に接続された他の管部材2に接続されている継手構造10のナット5を緩めて螺合を解除し、ナット5を後退させる。そして、管部材1を、管部材1から継手本体3へと向かう流体の流れの方向(方向A)と直交する方向(方向B)にスライドさせる。それによって管部材1と継手本体3との接続を解除し、すなわち、管部材1と、バルブ19に接続されている他の管部材2との接続を解除する。そこで、他の管部材2からバルブ19を取り外す。実際の取り外し方法としては、管部材1との接続が解除されて一端がフリーになった他の管部材2を取り外してバルブ19を露出させてから、バルブ19を配管18から取り外すことが考えられる。また、その他のいかなる方法でバルブ19を取り外しても構わないが、いずれの場合であっても、本発明の継手構造10によって容易に管部材1と他の管部材2との接続を解除できることにより、バルブ19の取り外しが容易になる。そして、配管設備が複雑であっても、また、配管設備の周囲に空きスペースがほとんどなくても、管部材1と他の管部材2との接続解除が容易に行える。
In this piping equipment, for example, when it becomes necessary to remove the
以上の説明は、管部材1を継手本体3に対して方向Bにスライドさせる構成に関するものであるが、継手本体3を管部材1に対して方向Bにスライドさせる構成であってもよい。また、管部材1と継手本体3のいずれもが方向Bにスライド可能な構成であれば、その配管設備のレイアウト等に応じて、管部材1と継手本体3のうち、方向Bに十分なスペースが存在する方をスライドさせればよい。すなわち、本発明では、管部材1が継手本体3に対して相対的に方向Bにスライド可能であることが重要である。この相対的なスライドの移動量は小さくてよく、フレア加工部1cの端面と雄ねじ部3aの端面が対向しない程度にずらせればよい。
The above description relates to a configuration in which the
前述した実施形態では、継手本体3の他端部に雄ねじ部3bが形成されており、他の管部材2にねじ込まれる構成である。しかし、このような構成に限定されるわけではない。継手本体3の他端部に雌ねじ部またはその他の接続機構が設けられていて、他の管部材2と接続される構成であってもよい。また、継手本体の他端部は単なる突起部等であってもよく、その場合には、他の管部材2に設けられている接続機構か、または、継手本体3および他の管部材2とは別に用意されている接続機構によって、継手本体3と他の管部材2とが接続されてもよい。そして、他の管部材2は、マニホールド等の部品に直接形成された部材であってもよい。その場合、管状になっていない単なる開口部等であってもよい。
In the above-described embodiment, the male threaded
シール部材は、前述したOリング4に限られず、金属製のガスケット等であってもよい。管部材1やスリーブ6や継手本体3は、アルミニウムやステンレスなどの金属から形成することができる。一般的には、管部材1がアルミニウムからなりスリーブ6がステンレスからなる構成が考えられる。
The sealing member is not limited to the O-ring 4 described above, and may be a metal gasket or the like. The
前述した各実施形態では、管部材1を他の部材(例えば他の管部材2)に固定する固定機構として、継手本体3やナット5等が用いられているが、このような構成に限定されない。例えば、図14A〜14Bに示す構成では、固定機構として、クランプリング23と締結ボルト24と締結ナット25とが用いられている。クランプリング23は、複数(本実施形態では3つ)のセグメント23a〜23cが1列に連結された構成である。隣り合うセグメント同士は軸26を中心として相対的に揺動可能にそれぞれ連結されている。各軸26は、互いに平行であり、各セグメント23a〜23cの開閉動作方向に対し垂直な軸である。具体的には、中央のセグメント23bが、一端のセグメント23aおよび他端のセグメント23cと、軸26を中心として相対的に揺動可能にそれぞれ連結されている。従って、一端のセグメント23aと他端のセグメント23cとが近接するように揺動させると、図14Bに示すようにリング形状を構成することができる。各セグメント23a〜23cの内周には、ガスケット22を介して互いに対向する2つのスリーブ6の係合部6aに係合してそれらを収容する溝27が設けられている。
In each of the above-described embodiments, a
クランプリング23の各セグメント23a〜23cが、図14Aに示すようにガスケット22を介して互いに対向する2つのスリーブ6の係合部6aを収容して、図14Bに示すようにリング形状を構成する。その状態で、締結ボルト24が、クランプリング23の一端のセグメント23aと他端のセグメント23cとに設けられた孔部(図示せず)を貫通し、締結ナット25にねじ込まれている。こうして、スリーブ6が取り付けられた2つの管部材1がガスケット22を介して接続された状態に保持される。
Each
図15A〜15Bに示す構成では、管部材1を、他の部材である配管部材28に固定する固定機構として、円板状の押さえ板29と固定ボルト30とが用いられている。押さえ板29には、スリーブ6の係合部6aに係合して、スリーブ6の係合部6aと管部材1のフレア加工部1cとを、ガスケット22を介して配管部材28に押しつける切り欠き部31が設けられている。そして、スリーブ6の係合部6aと管部材1のフレア加工部1cとを、ガスケット22を介して配管部材28に押しつけた状態で、固定ボルト30が、押さえ板29に設けられた孔部32を貫通し、配管部材28のねじ穴33にねじ込まれている。こうして、スリーブ6が取り付けられた管部材1がガスケット22を介して配管部材28に接続される。
In the configurations shown in FIGS. 15A to 15B, a disk-shaped
図14A〜15Bに示す構成でも、前述した各実施形態と同様に、スリーブ6が、少なくとも係合部6aと反対側の端部6bにおいて、管部材1の拡径部1bの外周面に弾性力を加える。このスリーブ6からの弾性力と管部材1からの反力とによって、管部材1に加わる曲げモーメントによる振動が抑えられ、管部材1の損傷を抑えることができる。
Also in the configurations shown in FIGS. 14A to 15B, similarly to each of the above-described embodiments, the
1 管部材
1a 主要部
1b 拡径部
1c フレア加工部
2 他の管部材
3 継手本体
3a,3b 雄ねじ部
3c 被把持部
3d 溝
3e 斜面
4 シール部材(Oリング)
5 ナット
5a 被係合部
5b 雌ねじ部
6 スリーブ
6a 係合部
6b 反対側の端部
6c 中間部
8 保持具
8a 孔部
8b 凹部
9,12,13 押圧治具
9a,13a 平面部
10 継手構造
11,14,15 突起部
11a 先端部
11b 後端部
14a 大径部
16 マニホールド
17 ポンプ
18 配管
19 バルブ
20 エルボ
21 押圧治具
22 ガスケット
23 クランプリング
23a〜23c セグメント
24 締結ボルト
25 締結ナット
26 軸
27 溝
28 配管部材
29 押さえ板
30 固定ボルト
31 切り欠き部
32 孔部
33 ねじ穴
1
5
Claims (17)
前記管部材と、前記管部材の一端部側の外周に嵌め込まれているスリーブと、前記スリーブを介して前記管部材の前記一端部側を前記他の部材に固定する固定機構と、を有し、
前記管部材の一端部側が拡径部であり、前記拡径部は、前記管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し前記管部材の長手方向に平行に延び、
前記拡径部の先端に前記拡径部よりも大径のフレア加工部が設けられており、
前記スリーブは、少なくとも前記一端部側と反対側の端部において、前記管部材の前記拡径部の外周面に弾性力を加えるように前記管部材の前記拡径部の外周面に接していることを特徴とする、継手構造。 It is a joint structure that connects a hollow metal pipe member to other members.
It has a pipe member, a sleeve fitted to the outer periphery of the one end side of the pipe member, and a fixing mechanism for fixing the one end side of the pipe member to the other member via the sleeve. ,
One end side of the pipe member is a diameter-expanded portion, and the diameter-expanded portion has a constant outer diameter larger than that of the main portion of the pipe member and extends parallel to the longitudinal direction of the pipe member.
A flared portion having a larger diameter than the enlarged diameter portion is provided at the tip of the enlarged diameter portion.
The sleeve is in contact with the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member so as to apply an elastic force to the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member at least at the end portion opposite to the one end side. The joint structure is characterized by that.
前記ナットは、前記スリーブに係合するとともに前記継手本体に固定されることを特徴とする、請求項1に記載の継手構造。 The fixing mechanism includes a hollow joint body and a nut disposed across the one end of the joint body and the one end of the pipe member.
The joint structure according to claim 1, wherein the nut engages with the sleeve and is fixed to the joint body.
前記クランプリングは、前記スリーブの一部を収容して前記他の部材に固定するリング形状を構成し、前記締結ボルトは前記クランプリングの前記リング形状を保持することを特徴とする、請求項1に記載の継手構造。 The fixing mechanism includes a clamp ring and a fastening bolt.
The clamp ring constitutes a ring shape that accommodates a part of the sleeve and is fixed to the other member, and the fastening bolt holds the ring shape of the clamp ring. The joint structure described in.
前記押さえ板は、前記スリーブを介して前記管部材を前記他の部材に押しつけ、前記固定ボルトは、前記スリーブを介して前記管部材を前記他の部材に押しつけている前記押さえ板を前記他の部材に固定することを特徴とする、請求項1に記載の継手構造。 The fixing mechanism includes a holding plate and a fixing bolt.
The holding plate presses the pipe member against the other member via the sleeve, and the fixing bolt presses the pipe member against the other member via the sleeve. The joint structure according to claim 1, wherein the joint structure is fixed to a member.
前記管部材の一端部側の外周にスリーブを嵌め込む工程と、
前記管部材の一端部側に、前記管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し前記管部材の長手方向に平行に延びる拡径部を設ける工程と、
前記管部材の前記拡径部の先端に前記拡径部よりも大径のフレア加工部を設ける工程と、
前記スリーブを介して前記管部材の前記一端部側を前記他の部材に固定する工程と、を含み、
前記スリーブを、少なくとも前記一端部側と反対側の端部において、前記管部材の前記拡径部の外周面に弾性力を加えるように前記管部材の前記拡径部の外周面に接した状態に保持することを特徴とする、継手構造の製造方法。 A method for manufacturing a joint structure in which a hollow metal pipe member is connected to another member.
The process of fitting the sleeve to the outer circumference of the one end side of the pipe member,
A step of providing an enlarged diameter portion having a constant outer diameter larger than that of the main portion of the pipe member and extending in parallel with the longitudinal direction of the pipe member on one end side of the pipe member.
A step of providing a flared portion having a diameter larger than that of the enlarged diameter portion at the tip of the enlarged diameter portion of the pipe member, and
Including a step of fixing the one end side of the pipe member to the other member via the sleeve.
A state in which the sleeve is in contact with the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member so as to apply an elastic force to the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member at least at the end portion opposite to the one end side. A method of manufacturing a joint structure, characterized in that it is held in a joint structure.
前記管部材の一端部側の外周に前記スリーブを嵌め込む工程の後に、前記拡径部を設ける工程として、前記管部材の前記一端部側を拡径すると同時に前記スリーブの前記反対側の端部と前記中間部とを拡径させる、請求項11に記載の継手構造の製造方法。 In the step of fitting the sleeve onto the outer periphery of the one end side of the pipe member, the one end portion of the sleeve and the end portion on the opposite side are in contact with the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member, and the one end thereof is in contact with the outer peripheral surface. The intermediate portion between the portion and the end portion on the one end side and the end portion on the opposite side is in a non-contact position with the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion of the pipe member.
As a step of providing the enlarged diameter portion after the step of fitting the sleeve on the outer periphery of the one end portion side of the pipe member, the diameter of the one end portion side of the pipe member is expanded and at the same time the opposite end portion of the sleeve is provided. The method for manufacturing a joint structure according to claim 11, wherein the diameter of the intermediate portion is increased.
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2021
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