JP6053941B2 - 加圧下の流体を移送する導管結合体 - Google Patents

Description

本発明は、円錐体クランプ結合方式で一方が他方へと差し込まれ、ユニオンナットによってねじ留めされた２つの管状結合部品を備える、加圧下の流体を移送する導管結合体であって、各結合部品は円錐状の密封面を有し、該円錐状の密封面が２つの密封面のうちのもう一方に密封状態で接している、加圧下の流体を移送する導管結合体に関する。

前書きで述べられているタイプの導管結合体は、従来技術から周知である。例えば、ＤＥ １ ９６０ ９３３ Ｕには、そのような導管結合体の一部として、導管の端部に溶接され得る結合部品が開示されている。ここでは、既知の結合部品は、少なくとも部分的に相補的な結合部品へと差し込まれ、その２つの結合部品はユニオンナットによってねじ留めされている。ここでは、円錐状の密封面が互いに押し付けられ、その結果、密封された導管結合体が得られる。導管結合体は、一般的に油圧オイルを移送するために使用される。しかし、そのような結合体は、可変温度の流体を移送するために使用されると漏出を生じ始める可能性がある、ということが分かっている。

真空断熱導管の連結装置が記載されたＤＥ ４１０４７１１ Ａ１には、従来技術を用いたさらなる解決手段が開示されている。ここで、円錐状の結合部品は、パイプライン末端導管にしっかりと結合されている。パイプライン末端導管は常に真空状態である。さらに連結装置の嵌合用結合部品が、ユニオンナットを用いて円錐状の結合部品に結合されている。しかし、これには、温度変化が大きい場合に、円錐状の結合部品とパイプライン末端導管との間の頑丈な結合が材料応力につながり、これらの構成要素に損傷を与える可能性があり、ひいては望ましくない漏出につながり得る、というデメリットがある。また他方では、パイプライン導管から円錐状の結合部品の材料分離を行った場合に、円錐状の結合部品に対してパイプライン導管が十分に固定されず、十分な断熱がなされない恐れがある。

したがって、本発明は、従来技術が有するこれらの既知の欠点を回避し、変動温度の流体を移送する場合であっても永続的かつ確実に密封される、加圧下の流体を移送する導管結合体の提供を提案することを目的とする。

本発明の基となるその目的は、請求項１の特徴に相当する導管結合体により達成される。導管結合体の有益な展開形については従属請求項に示されており、その特徴はいかなる方法によって相互に組み合わせてもよい。

本発明によれば、内側結合部品は、少なくともその密封面の軸方向部分に、導管内部つまり管内において、断熱導管という形態をとる断熱部を有する。

本発明は、流体温度が変化した場合、内側結合部品の熱反応は２つの結合部品の外側の熱反応よりも速い、との認識に基づく。その結果、温度勾配が減少した場合、内側密封面の円錐部は外側密封面の円錐部よりも速く収縮し得る。このことが、一方では漏出を引き起こし、他方ではユニオンナットの破壊トルクを低減させる可能性がある。本発明は、内側円錐部の熱反応を外側円錐部の熱反応に一致させることを目指す。そのため、内側導管面において、内側円錐部の密封面の軸方向部分に断熱部が設けられている。結果として、従来技術による解決手段と比較すると、流体から円錐部の材料への熱注入もしくは熱抽出、または、円錐部の材料から流体への熱注入もしくは熱抽出がゆっくりと進む。したがって、導管結合体のところで漏出するリスクを伴わずに、導管結合体を熱過渡的な用途にも使用することが可能である。

さらに、本発明によれば、断熱部は断熱導管という形態をとる。加えて、断熱導管は、その外側面に、２つの結合部品により軸方向に画定されたくぼみに係合する突起部、または場合によっては輪になった円周カラーを有する。このことにより、断熱導管の所定の位置が変えられないように、断熱導管が結合部品に沿って軸方向に移動しないようにすることが可能となる。この場合、断熱導管が内側導管部品の内側面から、半径方向に見て、ほんの少し離れている構成が特に好ましい。こうすることで、熱が内側密封面の円錐部へと断熱導管を経由して直接伝導されなくなる。

好ましくは、２つの密封面のうちの一方に設けられた環状溝内にグラファイトが配置される。２つの円錐部の互いに向かい合う２つの円錐状の密封面は、グラファイトが例えば２００℃や３００℃の高温で使用されてもシーリング剤が所望の場所にとどまり移動しないように、圧縮したグラファイトを加えた収納部と考えられるように、環状溝の両側で互いに接する。同時に、グラファイトは密封面における比較的小規模な損傷を埋め合わせるという利点を有しており、グラファイトでなければ密封の維持は不可能であろう。好ましくは環状溝がグラファイトで完全に充填される。

結果として、追加で加えられる密封要素、つまりグラファイトを用いて密封される、移送される流体の温度から分断された円錐体クランプ結合が提案されている。

したがって、静止状態および過渡状態の両方において、気体でも液体でも、流体を搬送することもできるように、従来の円錐体クランプ結合を強化するが、流体と周囲の温度差は、一方では非常に異なる可能性があり、また他方では変化する可能性がある。例えば、周辺温度が非常に高い状況で導管結合体を使用することも可能である。固定式ガスタービンの燃料パイプの導管結合体の場合、周辺温度は４２０℃にまで達する可能性があり、流体温度は２０℃（燃料予熱の場合は２３０℃）辺りである可能性がある。このことにより、静止作動の温度差は４００Ｋまたは１９０Ｋとなる。過渡作動の場合は、例えば、導管結合体が熱くなり流体を搬送せず、その後、流体の供給が行われる際に、または、周辺ひいては導管結合体もが静止温度まで熱くなり、比較的低温の流体が燃料パイプを流れる場合、これまでの経験から考えて２００秒位であろうが、周辺が熱くなる間にでさえ、結合部品に時間制限付きで膨張差が生じ、該結合部品の密封は熱的に分断された密封嵌合およびグラファイトでの密封により保証され得る。

本発明の別の実施形態によれば、断熱導管の少なくとも一方の端部が密接摺動嵌合として形成され、特に両端部が密接摺動嵌合として形成される。この場合、密接摺動嵌合は、特に断熱導管の成形部分という形態をとり、好ましくは、温度の影響をほとんど受けないことから、断熱導管と結合部品の接触領域において材料により誘発される損傷を引き起こすことなく、確実に接触することが可能となる。そのため、接触領域で生じる応力は、成形部分の材料により取り除かれるが、該成形部分が破裂することはない。この場合、成形部分は、好ましくは断熱導管の半径方向に拡がる末端部分であり、特に円錐状に設計されてもよい。密接摺動嵌合の領域について、さらに付け加える特徴はない。

断熱導管の代わりに、断熱部はまた、流体を導く導管壁の内側面において、断熱コーティングまたは断熱コーティング機構という形態をとってもよい。

さらに好ましくは、内側導管部品の内側導管面と断熱導管との間に配置された空洞が密封され、流体の進入を防ぐ。

さらなる有利な構成によれば、ユニオンナットが緩むのを防ぐためにロックナットを使用する場合、ユニオンナットの破壊トルクはさらに増大し得る。この場合、ロックナットは従来のナットよりも細くても十分である。ロックナットを使用する場合、ユニオンナットを通常よりも軸方向に短くすることさえも可能である。

本発明のさらなる利点および特徴は、図面を参照してさらに詳細に説明されるであろう。

加圧下の流体を移送する導管結合体の縦断面図である。

唯一の図面は、縦断面において、加圧下の流体を移送する導管結合体１０を示す。ここでは、導管結合体１０は、円錐体クランプ結合１６のために結合された２つの結合部品１２、１４を備える。そのために、第１の結合部品１２は外側に向けられた円錐状の密封面２０を備える円錐部１８を有する。第２の結合部品１４は、密封面２０につながる傾斜部のところに、円錐部２４の一部である、同様に円錐状の密封面２２を有する。円錐部２４は円錐体クランプ結合の外側円錐部を形成し、円錐部１８は円錐体クランプ結合の内側円錐部を形成する。

密封面２０には、シーリング剤であるグラファイトを収容するための輪になった円周環状溝２６が設けられている。２つの結合部品１２、１４は、ユニオンナット２８を用いて互いに結合されている。特に、そのために、ユニオンナット２８は第２の結合部品１４にねじ留めされ、ユニオンナット２８は、第１の結合部品１２の円錐部１８の後端部である円錐状のシャフトカラー２９を、第２の結合部品１４の方向へ押圧する。２つの結合部品１２、１４は、その内部で、流体、例えば油圧オイル、または気体や液体燃料、を一方の導管部分１１から第２の導管部分１３へと搬送できるように、管状である。

断熱導管３０は導管結合体１０の内部に配置される。断熱導管３０は、少なくとも導管結合体１０の軸方向部分に配置されており、該導管結合体１０のところで、内側結合部品、この場合は結合部品１２が、その密封面２０によって、もう一方の密封面２２に接している。しかし、例示的実施形態によれば、断熱導管は軸方向に両方の向きに延びており、断熱導管３０の端部３２、３４が、可能であれば、導管部分１１、１３の内側面に密封状態で接することで、断熱導管３０と導管部分１１、１３の内側面との境界部分３６への流体の進入を防ぐ。この場合、結合部品１２に割り当てられた断熱導管３０の端部３２は、密接摺動嵌合という形態をとる。さらに、カラー３８は断熱導管３０の外側側面に設けられ、２つの結合部品１２、１４の間に軸方向に固定される。ロックナット３９はユニオンナット２８が緩むのを防ぐ。

断熱導管３０の代わりに、流体温度が変化した場合に導管材料または円錐部の材料と流体との間の熱伝達を遅らせるために、従来技術によればこれまで移送対象の流体と直接接触していた導管結合体１０のこれら内側面に、断熱コーティングを適用する可能性も当然ある。

つまり、本発明は、円錐体クランプ結合１６のために一方が他方へと差し込まれ、ユニオンナット２８によってねじ留めされた２つの管状結合部品１２、１４を備える、加圧下の流体を移送する導管結合体１０を開示しており、各結合部品１２、１４は円錐状の密封面２０、２２を有し、該円錐状の密封面がもう一方に密封状態で接しており、管状溝２６は密封面２０、２２のうちの１つに設けられている。変動または可変温度の流体でも移送することができる密封導管結合体１０を提供するために、結合体１０をさらに密封する帯状のグラファイトを環状溝２６に設け、好ましくは環状溝２６が該帯状のグラファイトで完全に充填されることと、２つの結合部品１２の内側は、少なくともその密封面２０の軸方向部分に、好ましくは断熱導管３０という形態で、導管内部において断熱部を有することが提案されている。

Claims (6)

1. 円錐体クランプ結合（１６）方式で一方が他方へと差し込まれ、ユニオンナット（２８）によってねじ留めされた２つの管状結合部品（１２、１４）を備える、加圧下の流体を移送する導管結合体（１０）であって、
   各結合部品（１２、１４）は円錐状の密封面（２０、２２）を有し、該円錐状の密封面が２つの前記密封面（２０、２２）のうちのもう一方にそれぞれ接し、内側結合部品（１２）は、少なくともその密封面（２０）の軸方向部分に、導管内部において断熱導管（３０）を有し、前記断熱導管（３０）は、側面に、前記２つの結合部品（１２、１４）により軸方向に画定されたくぼみ（４０）に係合する突起部またはカラー（３８）を有することを特徴とする導管結合体（１０）。
2. 前記断熱導管（３０）の両端部（３２、３４）の少なくとも一方が密接摺動嵌合として形成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の導管結合体（１０）。
3. ユニオンナットの緩みが防止されることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の導管結合体（１０）。
4. 前記ユニオンナットが固定されることを特徴とする、
   請求項３に記載の導管結合体（１０）。
5. 環状溝（２６）が前記２つの密封面のうちの一方（２０）に設けられ、グラファイト含有のシーリングが配置されることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の導管結合体（１０）。
6. 可変温度の、またはその温度が少なくとも一時的に前記導管結合体の温度から１９０Ｋ以上４００Ｋ以下逸脱する流体を移送する、請求項１から５のいずれか１つに記載の導管体（１０）の利用。
   

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