JP4438117B2 - 管継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雌継手と雄継手の分離時には、各雌本体及び雄本体内の各弁体によりそれぞれの流体流路を自動的に閉鎖して流体の漏洩を防ぎ、加圧中に着脱が可能な主として高圧油圧回路等の用途に適用する管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の管継手としては、例えば図４に示すごとく雌本体５１内に止め輪５２で固定したガイド５３と、それに摺動可能なシールリング５４付のポペット弁５５からなる雌継手４０と、雄本体６５内に止め輪６４で固定したガイド６３と、それに摺動可能なシールリング５９付のポペット弁５６からなる雄継手４１とをシールリング５８を介してシーリング状態として結合し、ボール６１と操作ばね６０付の操作環５７で固着するボールロック式のものが使われており、一方その分離時には、それぞれのばね６７と６６のばね力で各ポペット弁５５と５６を雌本体５１と雄本体６５の内周端部に圧着して流体流路を閉鎖するようになっている。
【０００３】
上記のごとき高圧流体用の簡易着脱式管継手においては、その結合状態において流体の圧力によってその結合部に大きな分離力がかかり、特に、一般に使用されている上記のごときボールロック式のものでは、ボール６１とそのボール受け部に局所的な大きい分離力がかかり、ボール６１の受け部は、この分離力によって、塑性変形を起こし、繰り返しの使用によって破損を引き起こすという問題がある。
また、このような管継手を油圧配管に使用の場合、加圧源を停止させても配管内部に圧力が残ることがあり、その状態で管継手を分離操作することは困難になる。
【０００４】
上記において分離操作が困難になる原因は、前記ボールロック部分に圧力に比例した分離力がかかっているため、操作環５７の操作が硬くなるためで、無理に操作環５７を操作すると、ボールロック部分の寿命を縮める原因となり、そこで圧力低下のための弁装置を追加し、圧力を低下させてから分離操作を行なう必要がある。
【０００５】
次に、上記従来の管継手の結合操作時の問題点としては、各雌継手４０と雄継手４１をそれぞれ分離状態で加圧した場合や、前記のごとく配管内に流体圧力がかかった状態で無理に分離した後の再結合時等の場合に、管継手の内部に圧力が残り、管継手の結合が困難になることである。
【０００６】
この困難の原因としては、ポペット弁５５と５６を閉じる方向の内圧による力が加わっているため、結合操作と同時に各ポペット弁５５、５６を開放する構造の管継手では、結合する際にポペット弁５５、５６を後退させることができないためであり、そのため、この状態で結合するために非常に労力を要したり、圧力を抜くためにポペット弁５５、５６をハンマーでたたいてポペット弁５５、５６を損傷させたりすることがある。
また、上記の内部圧力を低下させるには、流体の油を抜く必要があり、多量の油を流出させて、作業環境を悪化させる原因となっている。
【０００７】
さらに、上記従来の管継手では、ポペット弁５５、５６の作動のための各ばね６６、６７が流体にさらされており、流体による大流量流動の時に、ばね６６、６７が流体に押されて変形したり、ばね６６、６７からの金属イオンの発生等の問題があった。
さらに従来の管継手では、加圧源を停止せずに管継手の雌本体４０と雄本体４１との着脱を行うための策が講じられていなかった。
【０００８】
そのため、管継手を装着した機械の稼働中に配管部品を一部交換する際に、加圧源を停止する必要があり、管継手を含むシステム全体の生産性が低下するという問題があった。
【０００９】
以上のごとき問題点を解消するために、自動閉止管接手に関する実公昭３６−４０７０号の考案がなされており、この公知の考案においては、図５に示すごとく、２つの継手本体７１と７２との結合時において、流体圧力による分離力が作用せず、各継手本体７１、７２の結合状態をロックする接続用円筒７３や止杆７４等からなるロック装置に負荷がかからないため、そのロック装置を簡略化できるとされている。
【００１０】
一方、一般に油圧配管においては、加圧源を停止させても配管内部に流体圧力が残ることが普通であり、若干の圧力が有る状態でも、管継手の結合や分離操作が可能である必要がある。
【００１１】
これに対し、上記実公昭３６−４０７０号の考案においては、図５に示すごとく継手本体７１と７２との結合及び分離装置過程において、横孔７５をシールしない状態があり、固定弁７７の端面に矢印Ｓのごとく内圧力が作用して分離力が発生する。
【００１２】
そのため、結合過程では、継手本体７２に対する継手本体７１の挿入操作ができず、無理に押し込んだ時は、結合時のシールが完了する前にポペット弁７６が開くため、矢印Ｒのごとき流体の漏れが発生する。また、この管継手の分離過程では、急激に分離して、その安全性に問題があり、ポペット弁７６がシールする前に結合時のシールが無効になるため、流体の漏れが発生するという問題点があるため、現在殆ど使用されていない。
【００１３】
さらに、従来の管継手では、加圧源を停止せずに管継手の着脱を行なうための対策が講じられていなかったため、機械の稼働中に配管部品の一部を交換する際に、加圧源を停止する必要があり、管継手を含むシステム全体の生産性が低下していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、その結合及び分離に際し、加圧源を停止する必要がなく、流体の加圧中にも着脱が容易にでき、かつ流体の漏洩なしに着脱を簡易迅速に行なうことができて、システムの生産性の向上をはかりうる管継手を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、雌本体内に先端に拡大部を有する固定弁を固定し、固定弁と雌本体との間に筒状弁を有し、この筒状弁の後端部で筒状弁外周と雌本体内周にシールリングを介設して筒状弁を摺動可能に設けた雌継手と、雄本体内にポペット弁を有し、このポペット弁の後端部でポペット弁内周とこのポペット弁の後端部に内挿する雄本体の突出部分の外周にシールリングを介設してポペット弁を摺動可能に設けた雄継手とが分離状態では、雌継手に内設した流体流路が、雌本体内に設置したばねによって付勢された前記筒状弁の先端面が、前記固定弁の拡大部の背面に設けたシールリングの側面を押圧することにより閉鎖され、雄継手に内設した流体流路が、雄本体に設置したばねによって付勢された前記ポペット弁が、その先端に設けたシールリングの側面を、前記雄本体の内周側に突出した内部側面に押圧することにより閉鎖され、また雌継手と雄継手とが結合及び分離途中の当接状態では、前記筒状弁外周と雄本体内周及び固定弁外周とポペット弁内周にそれぞれ介設した２つのシールリングがシーリング状態になり、さらに雌継手と雄継手の押圧結合時には固定弁とポペット弁が当接して筒状弁およびポペット弁がそれぞれを付勢しているばねの付勢力に対抗して後退し、雌継手内の流体流路が固定弁と筒状弁との間から雄本体とポペット弁外周との間に設けた雄継手内の流体流路と連通し、この連通した流体流路を流れる流体に、前記固定弁の拡大部の背面に設けたシールリングおよび前記ポペット弁の先端に設けたシールリングが晒される構成にするとともに、前記筒状弁と前記ポペット弁の後方が常に外気に導通する構成にして、前記筒状弁の後端部で筒状弁外周と雌本体内周に介設したシールリングの径と、雌継手と雄継手とが結合及び分離途中の当接状態において前記筒状弁外周と雄本体内周に介設されるシールリングの径とを同じにするとともに、前記ポペット弁の後端部でポペット弁内周とこのポペット弁の後端部に内挿する雄本体の突出部分の外周に介設したシールリングの径と、雌継手と雄継手とが結合及び分離途中の当接状態において前記固定弁外周とポペット弁内周に介設されるシールリングの径とを同じにし、前記筒状弁外周と雄本体内周に介設されるシールリングの径と、前記固定弁外周とポペット弁内周に介設されるシールリングの径とを同じにしたことを特徴とするものである。またかかる管継手において、雄本体内とポペット弁外周との間に設けた雄継手内の流体流路が、ポペット弁外周の外径部の一部と雄本体内の内径部の一部とを近づけて形成し、雌継手と雄継手との分離時には雄継手内の流体流路が狭くなり、一方、雌継手と雄継手との結合時には雄継手内の流体流路が広くなるように形成した点にも特徴を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、図１はその一実施形態の管継手の分離状態の側断面図、図２は上記の結合及び分離過程の状態の側断面図、そして図３は上記の結合状態の側断面図であり、以下に上記の管継手の概略の構成につき説明する。
【００１７】
まず、この管継手はそれぞれの流体流路３１及び３２を内設した雌継手１２及び雄継手３０とからなり、その雌継手１２は二つの部材からなる雌本体１３内に固定弁２１をナット１１により固定し、この固定弁２１と雌本体１３との間には、図で左右に雌側ばね３３を介して摺動可能に設けた筒状弁１９を有している。
また、雄継手３０にも二の部材からなる雄本体２７内に空間２内に設けた雄側ばね２８を介して摺動可能にポペット弁２５を設けている。
【００１８】
そこで、図１のごとく雌継手１２と雄継手３０との分離状態では、雌継手１２に内設した流体流路３１は、筒状弁１９の右側の先端部４と固定弁２１に設けられたシールリング２０とが接当することで閉鎖されており、また雄継手３０に内設した流体流路３２は、雄本体２７の内部側面とポペット弁２５に設けられたシールリング２３とが接当する。
【００１９】
次に、図２に示すごとく雌継手１２と雄継手３０とが結合及び分離途中の単なる当接状態では、上記の筒状弁１９の外周と、雄本体２７の内周に設けられたシールリング２２及び固定弁２１の外周とポペット弁２５の内周に設けられたシールリング２４がそれぞれシーリング状態が完了した状態になっている。
【００２０】
さらに、図３に示すごとく雌継手１２と雄継手３０とを押圧した結合完了状態では、固定弁２１との先端部５とポペット弁２５とはそれぞれ対向した端面で当接して、雌継手１２内の流体流路３１が、固定弁２１と筒状弁１９との間から雄本体２７内とポペット弁２５外周との間に設けた雄継手３０内の流体流路３２と連通するようになっているが、その際、筒状弁１９の後方は空間１を介して筒状弁１９の最大外径部と雌本体１３の隙間経由、そしてポペット弁２５の後方は空間２を介して連通孔８及び９経由それぞれ外気に導通するようになっている。
【００２１】
なお、図１に示す雌本体１３内の３で示す連通孔は、流体流路３１の一部をなし、また雄本体２７内の２６はポペット弁２５と雄本体２７とのシールリングを、そして２９は雄本体２７を形成する両部材間のシールリングを示している。
【００２２】
また、上記雌継手１２と雄継手３０との結合状態においては、従来の管継手と同様に、図１にボール１７、止め輪１８、操作ばね１５を内設した操作環１４からなるボールロック式が採用されている。
【００２３】
さらに、上記本発明の実施形態においては、雄本体２７内とポペット弁２５外周との間に設けた雄継手３０内の流体流路３２が、ポペット弁２５外周の外径部７の一部と雄本体２７内の内径部６の一部とを近づけて形成することにより、雌継手１２と雄継手３０との分離時には雄継手３０内の流体流路３２が狭くなったり、一方、雌継手１２と雄継手３０との結合時にはその流体流路３２が広くなり、流体の流れが大きな連通孔１０に円滑に流れるようにしている。
【００２４】
分離時には、ポペット弁２５の外周と雄本体２７の内径の流体流路が狭くなっており、図２の状態から、わずかに押し込まれ、弁が開き始めるときでも、ポペット弁２５の外周と雄本体２７の内径の流体流路が狭い状態になっているため、急激な流体の流れを抑制することが出来る。これによって、シールリング２０と２３の急激な流体の流れによる損傷を防止し、繰り返しの加圧中着脱での寿命が向上する。
【００２５】
次に、上記の実施形態の管継手の細部について説明すると、ポペット弁２５の先端と、雄本体２７の間のシールリング２３の径とポペット弁２５と雄本体２７の流体流路３２と外気に連通した空間２を遮断するシールリング２６の径の大小によって、分離時の圧力によってポペット弁２５が受ける力が変化する。即ち、シールリング２３とシールリング２６の径が同じ時、ポペット弁２５に圧力による後退を阻止する方向の力を全く発生させることがなく、シールリング２３の径よりシールリング２６の径が小さい時、ポペット弁２５に圧力による後退を阻止する方向の力がシール径の差に応じて発生するが、この場合はシールリング２３を押し付ける荷重が大きくなり、シーリングをより確実に行なうことができる。
【００２６】
また、シールリング２３の径より、シールリング２６の径が大きい時、ポペット弁２５に後退方向の力がシール径の差に応じて発生するが、この場合は、管継手を分離時に異常な圧力が発生した際に圧力を逃がしたい場合にリリーフ弁のような機能として使用できる。
【００２７】
次に、シールリング２４とシールリング２６の径の大小によって結合時及び結合、分離過程でポペット弁２５が受ける力が変化する。すなわち、本発明のようにシールリング２４とシールリング２６の径が同じとき、ポペット弁２５は圧力により前進、後退方向の力を受けない。この場合は、ポペット弁２５が結合及び分離過程において常に固定弁２１の先端面と密着した状態を維持するため、挿入代を短くコンパクトに設計できる。
【００２８】
また、シールリング２４よりシールリング２６の径が大きいとき、ポペット弁２５は圧力により後退方向の力が発生する。この場合は、ポペット弁２５が結合及び分離過程において固定弁２１の先端面から離れ、固定弁２１の先端部５の長さを十分に取らないとシールリング２４が固定弁２１の先端円柱部から逸脱する。
【００２９】
シールリング２４が固定弁２１の先端円柱部から逸脱すると、加圧された流体が、大気と連通した雄本体２７内部の空間に急激に流れ、シールリング２４を溝から脱落または損傷させる。従って、固定弁２１の先端円柱部の長さを、ポペット弁２５が最大限後退してもシールリング２４から外れないだけの長さに設定する必要がある。
【００３０】
以上の点を加味し、シールリング２４、シールリング２３、シールリング２６の径を使用圧力、管継手のサイズ等の条件から適切に設定することによって求める特性を得ることが出来る。
【００３１】
次にシールリング２０の径とシールリング１６の径の大小によって分離時に圧力により筒状弁１９が受ける力が変化する。即ち、シールリング２０と、シールリング１６の径が同じ時、筒状弁１９に圧力による後退を阻止する方向の力を全く発生させない。
【００３２】
シールリング２０の径より、シールリング１６の径が大きいとき、筒状弁１９に圧力による後退を阻止する方向の力がシール径の差に応じて発生するが、この場合は、シールリング２０を押し付ける荷重が大きくなり、シールをより確実に行なうことが出来る。
【００３３】
また、シールリング２０の径より、シールリング１６の径が小さいとき、筒状弁１９に後退方向の力がシール径の差に応じて発生するが、この場合は、管継手を分離時に異常な圧力が発生した際に圧力を逃がしたい場合にリリーフ弁のような機能として使用できる。
【００３４】
さらに、シールリング２２とシールリング１６の径の大小によって結合時及び結合、分離過程で筒状弁１９が受ける力が変化する。即ち、本発明のようにシールリング２２とシールリング１６の径が同じとき、筒状弁１９は圧力により前進、後退方向の力を受けない。この場合は、筒状弁１９は結合及び分離過程において常に雄本体２７の先端面と密着した状態を維持するため、挿入代を短くコンパクトに設計できる。
【００３５】
シールリング２２よりシールリング１６の径が小さいとき、筒状弁１９は圧力により後退方向の力が発生する。この場合は、筒状弁１９が結合及び分離過程において雄本体２７の先端面から離れ、筒状弁１９の先端円筒部長さを十分に取らないとシールリング２２が筒状弁１９の先端円筒部から逸脱する。
【００３６】
シールリング２２が筒状弁１９の先端円筒部から逸脱すると、加圧された流体が、大気と連通した雌本体内部の空間に急激に流れ、シールリング２２を溝から脱落または損傷させる。従って、筒状弁１９の先端円筒部の長さを、筒状弁１９が最大限後退してもシールリング２２から外れないだけの長さに設定する必要がある。
【００３７】
以上の点を加味し、シールリング１６、シールリング２０、シールリング２２の径を使用圧力、管継手のサイズ等の条件から適切に設定することによって求める特性を得ることが出来る。
【００３８】
次に、前記本発明の実施形態における管継手における結合状態、結合過程から分離過程、そして分離完了までの作用につき順次説明する。
まず、結合状態においては、流体流路３１、３２を両側からシールする同一径のシールリング２２、２４により各々流体導通部から隔てられた空間１及び空間２は大気圧であるから、雄継手３０及び雌継手１２は、結合及び分離方向の圧力による力を受けることがない。２つの小さい寸法差のシールリング２２、２４を用いる場合は、シールリング２２、２４の寸法差に応じて圧力による力が発生するが、この場合は流体通過部の確保が容易になり、コンパクトに設計できる。
【００３９】
次に、結合過程では、ポペット弁２５と筒状弁１９は、後退する際に流体の容積圧縮が無く、それぞれ後退する側の空間に流体圧が殆ど作用しないからポペット弁２５と筒状弁１９を後退させ、流路を形成するのに必要な圧力による力は作用しないか、人力による通常の操作力の範囲を超えない程度となる。また、流路が開き始める前に、雄本体２７と筒状弁１９の間のシールをシールリング２２により完了し、ポペット弁２５と固定弁２１の間のシールをシールリング２４により完了するため、外部への油の流出が無く、流路を両側からシールする同一径のシールリング２２、２４により各々流体導通部から隔てられた空間１、２は流体の流入が無く大気圧を維持するため、流路が開き初めても結合状態と同じく圧力による分離力が作用しないか、人力による通常の操作力の範囲を越えることはない。結合操作開始から結合完了時までの全ての過程で、結合操作を阻害する方向に作用する圧力による力が、人力による通常の操作力の範囲を越えないため、加圧中に結合操作が円滑、かつ安全に行なうことができる。
【００４０】
さらに分離過程においては、ロック装置を解除しても圧力による分離力が作用していないから急激に分離することが無く、各流路が固定弁２１と筒状弁１９及び雄本体２７とポペット弁２５にてそれぞれ遮断されるまで雄本体２７と筒状弁１９の間のシール及びポペット弁２５と固定弁２１の間のシールがシールリング２２と２４で完全にされているため、すべての分離過程において分離力が作用しないか、急激な分離力とならず、結合状態及び結合、分離の全ての過程で、圧力をバランスさせる状態を保つことができる。
【００４１】
以上のごとく、結合操作開始から結合完了時までの全ての過程で、結合操作を阻害する方向に作用する圧力による力が、作用しないか、もしくは人力による通常の操作力の範囲を越えず、また、分離操作開始から分離操作完了までの全ての過程で、ロック装置を解除しても急激な分離方向の圧力による力が作用しないから、結合操作及び分離操作を円滑、かつ安全に行なうことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明した本発明の管継手を油圧回路等の特に高圧用途に採用すれば、結合状態で圧力に依る力が管継手を結合あるいは分離させる方向へ作用しないから長寿命で、分離状態でポペット弁に結合を阻止する方向の圧力による力が作用せず、結合操作開始から結合完了時までの全ての過程で、結合操作を阻害する方向に作用する圧力による力が、人力による通常の操作力の範囲を越えず、分離操作開始から分離操作完了までの全ての過程で、急激な分離方向の力が作用しないから、加圧中あるいは残圧下に於いて結合あるいは分離操作が安全、かつ容易に油を流出させることなく、容易に着脱が可能で、管継手を使用した装置を管継手の着脱のために停止する必要が無いから生産性が向上する効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における管継手の分離状態の側断面図である。
【図２】図１の結合及び分離過程の状態の側断面である。
【図３】図２の結合状態の側断面図である。
【図４】従来の管継手の結合状態の側断面図である。
【図５】図４と異なる従来例である公知の考案の自動閉止管接手の説明用側断面図である。
【符号の説明】
６ 内径部
７ 外径部
１２ 雌継手
１３ 雌本体
１９ 筒状弁
２１ 固定弁
２２ シールリング
２４ シールリング
２５ ポペット弁
２７ 雄本体
３０ 雄継手
３１ 流体流路
３２ 流体流路

Claims (2)

1. 雌本体内に先端に拡大部を有する固定弁を固設し、固定弁と雌本体との間に筒状弁を有し、この筒状弁の後端部で筒状弁外周と雌本体内周にシールリングを介設して筒状弁を摺動可能に設けた雌継手と、雄本体内にポペット弁を有し、このポペット弁の後端部でポペット弁内周とこのポペット弁の後端部に内挿する雄本体の突出部分の外周にシールリングを介設してポペット弁を摺動可能に設けた雄継手とが分離状態では、雌継手に内設した流体流路が、雌本体内に設置したばねによって付勢された前記筒状弁の先端面が、前記固定弁の拡大部の背面に設けたシールリングの側面を押圧することにより閉鎖され、雄継手に内設した流体流路が、雄本体に設置したばねによって付勢された前記ポペット弁が、その先端に設けたシールリングの側面を、前記雄本体の内周側に突出した内部側面に押圧することにより閉鎖され、また雌継手と雄継手とが結合及び分離途中の当接状態では、前記筒状弁外周と雄本体内周及び固定弁外周とポペット弁内周にそれぞれ介設した２つのシールリングがシーリング状態になり、さらに雌継手と雄継手の押圧結合時には固定弁とポペット弁が当接して筒状弁およびポペット弁がそれぞれを付勢しているばねの付勢力に対抗して後退し、雌継手内の流体流路が固定弁と筒状弁との間から雄本体とポペット弁外周との間に設けた雄継手内の流体流路と連通し、この連通した流体流路を流れる流体に、前記固定弁の拡大部の背面に設けたシールリングおよび前記ポペット弁の先端に設けたシールリングが晒される構成にするとともに、前記筒状弁と前記ポペット弁の後方が常に外気に導通する構成にして、前記筒状弁の後端部で筒状弁外周と雌本体内周に介設したシールリングの径と、雌継手と雄継手とが結合及び分離途中の当接状態において前記筒状弁外周と雄本体内周に介設されるシールリングの径とを同じにするとともに、前記ポペット弁の後端部でポペット弁内周とこのポペット弁の後端部に内挿する雄本体の突出部分の外周に介設したシールリングの径と、雌継手と雄継手とが結合及び分離途中の当接状態において前記固定弁外周とポペット弁内周に介設されるシールリングの径とを同じにし、前記筒状弁外周と雄本体内周に介設されるシールリングの径と、前記固定弁外周とポペット弁内周に介設されるシールリングの径とを同じにした管継手。
2. 雄本体内とポペット弁外周との間に設けた雄継手内の流体流路が、ポペット弁外周の外径部の一部と雄本体内の内径部の一部とを近づけて形成し、雌継手と雄継手との分離時には雄継手内の流体流路が狭くなり、一方、雌継手と雄継手との結合時には雄継手内の流体流路が広くなるように形成した請求項１に記載の管継手。

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