JP5607129B2 - 配管締結構造 - Google Patents
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Description
α/β≧0.80
を満たす範囲で前記外径D3が前記外径D2よりも大きいことを特徴とするものである。
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態による配管締結構造の縦断面を示す。この図1において、参照番号10は、金属管を示す。参照番号12は、ナットを示し、参照番号14は、金属管10が接続される相手方部品を示す。この実施形態では、相手方部品14は継手を構成している。金属管10の先端には、球状形状の端末部16が接合されており、この端末部16をナット12で相手方部品14に直接押し付けるようになっている。このような配管接続構造にあっては、従来の配管接続構造とは異なり、ナット12と端末部16の間にはスリーブあるいはワッシャに類する部品は介在していない。
この図2において、金属管10の外径をD、内径をd、肉厚をtとする。
端末部16に関しては、第1球面部20がシール面27に接触する点における第1球面部20の外径をD2、第2球面部21がシート面25に接触する点における第2球面部21の外径をD3とする。なお、第1球面部20と第2球面部21は、図3における中心Oを共通にして異なる曲率半径となっている。
D2=αD
D3=βD
である。
ナット12を締め付けると、通常は、端末部16は回転せずに、相手方部品14に押し付けられていく。これは、シール面27に対して端末部16の第1球面部20が押し付けられていることで、摩擦によって回転を抑える方向にトルクT1が作用しているからである。
ナット12を締め付けていっても、端末部16がナット12といっしょに回転しないのは、次のような力の関係が成立しているからである。
T1≧T2−T3 …(1)
したがって、ナット12を締め付けても、共回りし難い締結構造にするという問題を考える場合、(1)式を満たすときに、ナット12と、端末部16ではシール面27との接触点における第1球面部20の外径αDと、シート面25との接触点における第2球面部21のの径βDの間に一定の関係があることがわかれば、それにより共回りの発生しない構造を特定することができることになる。
ここで、ナット12を締め付けるときに、端末部16を相手方部品14のシール面27に押し付ける軸方向の力をFとする。この軸方向の力Fに基づき、シール面27には接触点がなす円周の単位長さあたり、軸方向の力f1が作用し、ナット12と第2球面部21とが接触するシート面25には接触点がなす円周の単位長さあたり、軸方向の力f2が作用しているとすると、
f1=F/παD
f2=F/πβD
である。
N1=f1sinθ1
N2=f2sinθ2
である。
ここで、摩擦係数τmaxは、金属管とナットの材質から決まってくる定数である。
α/β≧0.78
であれば、実用上、端末部16は共回りしないことがわかる。
α/β≧0.80
である。
α/β≧0.75
金属管10の外径Dが10.0mm、肉厚tが1.2mmの図7では、
α/β≧0.72
である。
α/β≧0.80 …(3)
である。以上より、この範囲にあれば、実用域において、共回りを抑制することが可能になる。
次に、図8は、本発明の第2実施形態による配管締結構造を示す。
α/β≧0.80
の範囲にある点で、第1実施形態と共通している(以下、第3実施形態乃至第6実施形態も同じ)。
この第2実施形態では、ナット12の貫通穴23を形成する内径部には段部30が形成され、貫通穴23の径が小さくなってから、シート面25に続くようになっている。この段部30があることよって、端末部16の第2球面部21がシート面25に接触する位置が首下部18側に近づくので、接触点における第2球面部21の外径D3が相対的に小さくなり(βが小さくなってαとβが互いに近づいていく)するため、(3)式の条件を満たし易くなる。
次に、図9は、本発明の第3実施形態による配管締結構造を示す。
この第3実施形態では、端末部16において第1球面部20と第2球面部21との境に肩部32が形成されており、この肩部32は、相手方部品14のシール面27の口元に当接するようになっている。
次に、図10は、本発明の第4実施形態による配管締結構造を示す。
この第4実施形態では、相手方部品14において、シール面27のさらに内側には、段部34が切り欠くことによって形成されている。他方、端末部16の先端部35は、この段部34に突き当たるようになっている。
このように、シール面27の内側に段部34を形成し、端末部16の先端部35を段部34に突き当てることにより、ナット12を締め付けすぎた場合には、端末部16の先端部35が段部34に当接するので、シール面27に第1球面部20が軸方向に押し込まれてシール径が小さくなると、締め付けに伴って実際のα/βの値が小さくなっていき、0.80以上を満たせなくなって共回りを生じる可能性が高まることを阻止することができる。
次に、図11は、本発明の第5実施形態による配管締結構造を示す。
この第5実施形態では、金属管10の端末部16の先端には、内側に膨出する肉厚部36が形成されており、この肉厚部36があることによって、金属管10の内径を減少させている。
次に、図13は、本発明の第6実施形態による配管締結構造を示す。
Claims (10)
- 金属管の端末部と、ナットと、接続する相手方の部品とからなり、前記端末部を前記ナットで直接に前記相手方部品に締結する配管締結構造において、
前記金属管の端末部は、異なる曲率半径の球面をもつ第1の球面部と、第2球面部とが別部品を使わずに一体に形成され、かつ前記ナットを締め付けることで前記端末部の第1の球面部を前記相手方部材のシール面に押しつける軸方向の力である軸力Fが3〜5(kN)の範囲で作用する端末部であり、
前記端末部の首下部の外径D1と、前記金属管の外径Dとはほぼ等しく、
前記第1の球面部が接触する前記相手方部品のシール面の接触点における該第1球面部の外径D2と前記金属管の外径Dの比(D2/D)をα、前記第2の球面部が接触する前記ナットのシート面の接触点における該第2球面部の外径D3と前記金属管の外径Dの比(D3/D)をβ、としたときに、
α/β≧0.80
を満たす範囲で前記外径D3が前記外径D2よりも大きいことを特徴とする配管締結構造。 - 前記ナットの内径部に前記比βの値を小さくする段部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の配管締結構造。
- 前記金属管の端末部には、前記相手方部品のシール面の口元部に当接する肩部が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の配管締結構造。
- 前記シール面のさらに内側には、前記金属管の端末部の先端部が当接する段部が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の配管締結構造。
- 前記金属管の端末部の先端には、内径を10〜60%減少させる肉厚部が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の配管締結構造。
- 前記端末部は、金属管の末端に溶接またはろう付けにより接合され、前記金属管の外周面と前記端末部の接続部の外周面が面一になっていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の配管締結構造。
- 前記端末部は、金属管の末端をプレス成形して得られることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の配管締結構造。
- 前記金属管および相手方部品はステンレスを材質とすることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の配管締結構造。
- 前記ナットのシート面の硬さは、前記端末部の第1の球面部表面よりも硬いことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の配管締結構造。
- 前記端末部において、前記ナットとのシート面及び前記相手方部品とのシール面には、オイルが塗布されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の配管締結構造。
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