JP4497435B2 - 接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法並びに接続頭部用スリーブワッシャ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼル内燃機関における燃料の供給路などとして配設多用される管径４ｍ／ｍ乃至２０ｍ／ｍ、肉厚１ｍ／ｍ乃至８ｍ／ｍ程度の高圧燃料噴射管のように、比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法並びに接続頭部用スリーブワッシャに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法としては、図６、図７に例示するように、厚肉鋼管１１の端部に設けてなる外側周面をシート面１３とする截頭円錐状の接続頭部１２、あるいは図８に示すように厚肉鋼管２１の端部に設けてなる外側周面をシート面２３とする算盤玉状の接続頭部２２が、それぞれ外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈加工によって成形されるのに関連して、該押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって、該頭部内周面に深くかつ大きな断面の輪郭形状を有する環状のポケット１５−１（図６）、１５−２（図８）、あるいは環状のノッチ１５−３（図７）を生ぜしめて構成され、かかる状態で使用に供されている現状にある。なお、１４−１、１４−２、１４−３はそれぞれ接続頭部の背後に嵌着されたリングワッシャあるいはスリーブワッシャである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の接続頭部を有する高圧金属配管およびその成形方法は、前記頭部内側に生ずる深くかつ大きな環状のポケット１５−１、１５−２あるいはノッチ１５−３によって、配設使用時の高圧流体に起因して該ポケット部あるいはノッチ部付近にキャビテーションエロージョンを生ぜしめるという問題と、ポケット部やノッチ部が疲労破壊の起点となる可能性があるという問題があった。
【０００４】
本発明は前記従来技術の有する前記問題点に鑑みてなされたもので、頭部加工に伴い頭部内部に生じる環状のポケットあるいはノッチを浅くかつなだらかな断面の輪郭形状とすることができ、したがって該頭部内側でのキャビテーションエロージョンによる憂いと疲労破壊の危惧をなくすことができる接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする小径の接続頭部を設け、該接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹溝部を深さが浅くかつなだらかな断面の輪郭形状となし、前記小径の接続頭部の外周面を覆う好ましくは円筒状の筒状部を有するスリーブワッシャを有した構成となした接続頭部を有する高圧金属配管と、予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部付近に好ましくは円筒状の筒状部を有するスリーブワッシャを予め外嵌し、このスリーブワッシャより先端側に接続のための頭部加工代を有してチャックに保持せしめ、しかる後当該鋼管の先端部を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする頭部加工を行わしめて内側に深さが浅くかつなだらかとした環状凹溝を有する小径の接続頭部を、該接続頭部の外周面を前記スリーブワッシャの筒状部が覆うように成形せしめてなる高圧金属配管の頭部成形方法を要旨とするものである。
また、前記スリーブワッシャを含まない截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面を有する小径の接続頭部の最外径は、当該厚肉鋼管の直管部の外径の１０〜４５％増し、好ましくは１２．５〜３０．０％増し、より好ましくは１５〜２０％増しとすることを特徴とするものである。
さらに、前記スリーブワッシャは接続頭部の外周面を覆う筒状部を有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明において、スリーブワッシャを含まない截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面を有する小径の接続頭部の最外径を当該厚肉鋼管の直管部の外径の１０〜４５％増しとしたのは、１０％未満ではスリーブワッシャが滑って締付けナットを締付けることができなくなり、また締付けナットの締付けの際に接続頭部が変形したり剪断破壊してしまい、他方、４５％を超えて大きくすると、環状凹溝の深さが深い断面の輪郭形状となり、かつその変化が急激となるためにキャビテーションエロージョンが発生し易くなり、また疲労破壊の懸念が生じるためである。
なお上記接続頭部の長さとしては特に限定するものではないが、締付けナット締付け時に働く剪断力を考慮すると、なるべく長くした方が良いが、あまり長いとポケットが大きくなり好ましくない。
【０００７】
本発明では接続頭部の外周面を覆うスリーブワッシャを用いたことにより接続頭部を小径にできるので、接続頭部成形時の外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧力の軽減と、ストロークの短縮化が可能となり成形プレスの出力を下げ、かつ装置の小型化ができるとともに該頭部内部に生じる環状のポケットあるいはノッチを深さが浅くかつなだらかな断面の輪郭の形状とすることができることとなり、該頭部内部での流体圧によるキャビテーションエロージョンの憂いをなくし、かつ環状のポケットが疲労破壊の起点となる可能性を減少させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法に係る加工工程を示す縦断面による説明図、図２は図１に示す頭部成形方法により成形された高圧金属配管の接続頭部を示す縦断面図、図３〜図５は断面形状の異なる接続頭部例を示す縦断面図であり、１は厚肉鋼管、２ａ〜２ｄはスリーブワッシャ、４−１〜４−４は小径の接続頭部、５ａ〜５ｄは環状凹溝、６はチャック、７はパンチ部材である。
【０００９】
厚肉鋼管１は予め定寸に切断された高圧配管用炭素鋼鋼材よりなる管径４ｍ／ｍ乃至２０ｍ／ｍ、肉厚１ｍ／ｍ乃至８ｍ／ｍ程度の比較的細径厚肉管からなる。
【００１０】
図１に示す高圧金属配管の頭部成形方法は、前記厚肉鋼管１の接続頭部付近に該接続頭部を覆うほぼ円筒状の筒状部を有するスリーブワッシャ２ａを頭部加工代を有して予め外嵌する。このスリーブワッシャ２ａは頭部成形側に当該ワッシャの軸方向の約半分にわたって形成したほぼ円筒状の大径部２ａ−１を有し、かつ該大径部の頭部成形側開口端部に外側周面に截頭円錐状のシート面とほぼ平行な斜面２ａ−２を有している。したがって、この断面形状を有するスリーブワッシャ２ａを厚肉鋼管１に嵌着すると、図１に示すごとくほぼ円筒状の大径部２ａ−１の内周面と厚肉鋼管１の外周面との間に環状の空間部２ａ−３が形成される。
【００１１】
続いて、前記状態においてスリーブワッシャ２ａおよび厚肉鋼管１をチャック６に保持した状態で当該鋼管１の先端部をパンチ部材７により軸芯方向へ押圧すると、予め厚肉鋼管１に嵌着したスリーブワッシャ２ａの前記空間部２ａ−３に厚肉鋼管１の頭部加工代の部分が塑性流動し、小径の接続頭部４−１が成形されると同時に、この小径の接続頭部４−１を含む厚肉鋼管１の先端部とスリーブワッシャ２ａの筒状部とが密着して一体化され、図２に示すごとく小径の接続頭部４−１の外周面をスリーブワッシャ２ａ、好ましくはほぼ円筒状の大径部２ａ−１が覆い、厚肉鋼管１の先端部に相手座部（図示せず）への截頭円錐状のシート面４−１ａを有する接続頭部が得られる。前記小径の接続頭部４−１の最外径は、前記したごとく直管部の外径の１０〜４５％、好ましくは１２．５〜３０．０％、より好ましくは１５〜２０％増しとなっている。なお、スリーブワッシャ２ａはさらにかしめなどを施して厚肉鋼管１により強固に固定してもよい。
【００１２】
本実施例においては、頭部成形時、挫屈加工される部分は接続頭部を覆うスリーブワッシャ２ａの小径部分を除いた接続頭部４−１の加工代の部分だけであるから、従来方法による成形のようにパンチ部材７の軸芯方向への大きな押圧力と長いストロークによる厚肉鋼管１のみで接続頭部全体を成形する場合に比べて加工代（挫屈代）がはるかに小さくできる。したがって、パンチ部材７の押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって該頭部内周面にできる環状凹溝５ａは深さが浅くかつなだらかな断面の輪郭形状を有するものとなる。
【００１３】
図３〜図５は前記図１の方法で得られる高圧金属配管の接続頭部を例示したもので、図３に示す高圧金属配管は厚肉鋼管１の接続頭部付近に予め該接続頭部の外周面を覆う円筒状部を有するスリーブワッシャ２ｂを頭部加工代を有して外嵌固着し、成形装置により当該鋼管の先端部を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、外側周面を相手座部への截頭円弧状のシート面４−２ａとする頭部加工を行わしめて内側に深さが浅くかつなだらかな断面の輪郭形状の環状凹溝５ｂを有する小径の接続頭部４−２を得るとともに、該接続頭部４−２の外周面をスリーブワッシャ２ｂの円筒状部が覆った構造となっている。
【００１４】
図４に示す高圧金属配管は図３と同様、厚肉鋼管１の接続頭部付近に予め該接続頭部の外周面を覆う円筒状部を有するスリーブワッシャ２ｃを頭部加工代を有して外嵌固着し、成形装置により当該鋼管の先端部を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、外側周面を相手座部への截頭円弧状のシート面４−３ａとする頭部加工を行わしめて内側に深さが浅くかつなだらかな断面の輪郭形状の環状凹溝５ｃを有する小径の接続頭部４−３を得るとともに、頭部成形側開口端部がシート面４−３ａに僅かに庇状に突出するよう該接続頭部４−３の外周面をスリーブワッシャ２ｃの円筒状部が覆った構造となっている。
【００１５】
図５に示す高圧金属配管は、厚肉鋼管１の接続頭部付近に予め該接続頭部の外周面を覆うほぼ円筒状部を有し、かつ後部に厚肉鋼管１に密着するスリーブ２ｄ−１を有するスリーブワッシャ２ｄを頭部加工代を有して予め外嵌固着し、成形装置により当該鋼管の先端部を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、外側周面を相手座部への截頭円弧状のシート面４−４ａとする頭部加工を行わしめて内側に深さが浅く、かつなだらかな断面の輪郭形状の環状凹溝５ｅを有する小径の接続頭部４−４を得るとともに、該接続頭部４−４の外周面をスリーブワッシャ２ｄの円筒状部が覆った構造となっている。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したごとく本発明による接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法は、接続頭部の外周面を覆う筒状部を有するスリーブワッシャを用いたことにより接続頭部を小径にできるので、接続頭部成形時の外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧力の低減とストロークの短縮化が可能となり、成形装置の出力を下げ、また小型化できるとともに、該頭部内部に生じる環状のポケットあるいはノッチを深さが浅くかつなだらかな断面の輪郭形状を有するものとすることができることとなり、該頭部内部での流体圧によるキャビテーションエロージョンの憂いをなくすことができ、さらに疲労破壊の起点となる可能性も大幅に減少するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す接続頭部を有する高圧金属配管およびその頭部成形方法に係る加工工程を示す縦断面による説明図である。
【図２】図１に示す頭部成形方法により成形された高圧金属配管の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明方法により成形された他の高圧金属配管を示す縦断面図である。
【図４】本発明方法により成形された他の高圧金属配管を示す縦断面図である。
【図５】本発明方法により成形された他の高圧金属配管を示す縦断面図である。
【図６】従来例の成形方法によって構成された接続頭部の一例を示す縦断面図である。
【図７】従来例の成形方法によって構成された接続頭部の他の例を示す縦断面図である。
【図８】従来例の成形方法によって構成された接続頭部の別の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 厚肉鋼管
２ａ〜２ｄ スリーブワッシャ
４−１〜４−４ 小径の接続頭部
５ａ〜５ｄ 環状凹溝
６ チャック
７ パンチ部材

Claims (2)

1. 予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部付近に予めスリーブワッシャを外嵌し、このスリーブワッシャより先端側に接続のための頭部加工代を有してチャックに保持せしめ、しかる後当該鋼管の先端部を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする頭部加工を行わしめて内側に深さが浅くかつなだらかとした環状凹溝を有する小径の接続頭部を、該接続頭部の外周面を前記スリーブワッシャが覆うように成形せしめてなることを特徴とする高圧金属配管の頭部成形方法。
2. スリーブワッシャを含まない截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面を有する小径の接続頭部の最外径は、当該厚肉鋼管の直管部の外径の１０〜４５％増しとすることを特徴とする請求項１記載の高圧金属配管の頭部成形方法。

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