JP6142089B2 - 加圧流体を輸送するための配管接続部 - Google Patents

Description

本発明は、錘状クランプ接続部分の方法で互いに係合すると共に、ユニオンナットによって互いに螺合されている２つの管状の接続部品を備える、加圧流体を輸送するための配管接続部であって、各接続部品は錐状の密封面を備え、当該密封面は両密封面の別の密封面に密封して当接する、配管接続部に関する。

冒頭で挙げられた配管接続部は、従来技術からよく知られている。たとえば特許文献１は、そのような配管接続部の一部として、パイプ端部に溶接され得る接続部品を開示している。その際既知の接続部品は、少なくとも部分的に補完的な接続部品に係合し、両接続部品はユニオンナットによって互いに螺合される。その際錐状の密封面が互いに押圧し合い、それによって密封した配管接続部が生じる。配管接続部は大抵、油圧オイルを輸送するために使用される。しかしながら、そのような接合は、温度が変化する又は温度が異なる流体が輸送される際に、たとえばガス状又は液状の燃料から導管洗浄剤に切り替える際に、密封されないことがあるということが明らかとなった。

独国実用新案第１９６０９３３号明細書

それゆえ本発明の課題は、温度変化する流体の輸送であっても、密封が持続的で信頼できる、加圧流体を輸送するための配管接続部を提供することである。

本発明の課題は、請求項１の特徴に対応する配管接続部によって解決される。配管接続部の有利な発展形態は、従属請求項で示されており、それらの特徴は、任意のやり方で互いに組み合わせられてよい。

本発明に従えば、錘状クランプ接続部分の方法で互いに対して係合し、ユニオンナットによって互いに螺合されている２つの管状の接続部品を備える、加圧流体を輸送するための配管接続部であって、各接続部品は錐状の密封面を備え、当該密封面はそれぞれ両密封面の別の密封面に当接し、ユニオンナットは、ユニオンナットをパイプ状の第１の接続部品に螺合するための雌ネジ部を少なくとも部分的に備える管状部分と、パイプ状の第２の接続部品を第１の接続部品とアキシアル方向に張着するための、管状部分の端部に設けられたカラーとを含み、カラーは周囲に沿って分散配置された複数のスリットを備える、配管接続部が意図されている。

言い換えれば、配管接続部のユニオンナットは、ユニオンナットをパイプ状の第１の接続部品に螺合するために、少なくとも部分的に雌ネジ部を備える管状部分と、パイプ状の第２の接続部品を第１の接続部品とアキシアル方向に張着するために、部分の端部に設けられたカラーとを含み、カラーは、当該カラーをセグメント化し、かつ周囲に沿って分散配置された複数のスリットを備えることが意図されている。

本発明は、ユニオンナットによって固定された配管接続部では、流体の温度が変化する場合又は流体が変わる場合、それらの流体の温度が異なり、内側にある接続部品が、両接続部品のうち外側の接続部品よりも熱に対してより早く反応するという認識に基づいている。これによって、温度勾配が下がると、内側の密封面の円錐形は、外側の密封面の円錐形よりも早く収縮することになりかねず、このことによって一方で漏れが起こりかねず、他方でユニオンナットの折離モーメントが減少しかねない。

従って発明者は、通常のユニオンナットによる従来のパイプ螺合は非常に弾性に欠けるので、ユニオンナットの場合には、１ピッチに至るまでの非常に少ないピッチが、配管接続部の張着すべてを行うということに気付いた。それゆえ、ユニオンナットがさらに外れにくくするために、弾性形状のロック手段が必要である。これを保証するために、カラーにスリットの入ったユニオンナットが、初めて提案される。その際カラーは、配管接続部の第１の接続部品にユニオンナットを螺着する際に、第２の接続部品を第１の接続部品の方向にずらすための、ユニオンナットの構成部材である。

カラーにスリットを入れることによって、本発明に係るユニオンナットは、螺合における伸びボルトと同様に、つまり予応力がかけられた引張バネのように、挙動する。ユニオンナットの新たな特徴つまり弾性スプリングはその際、以下において固定フックとも呼ばれる、スリットを入れることによって生じたセグメントをもたらす。それを用いることによって、配管接続部の運転時に、たとえば温度変化による長手方向の変化が、接合の緩みを可能にしかねないような接合部での大きな力の変化をもたらすのを防ぐ。配管接続部を通って運ばれる媒体の温度変化の際には、これまでの螺合の折離モーメントを２倍以上に高めることができたことが、計算によって示され、それによって、本発明に係る配管接続部に振動が起こった場合でも、これらの配管接続部はその密封性を持続的に維持できる。

カラーにスリットを入れることによって生じる固定フックは、そのバネのある弾性の作用によって、螺合部が縮んだ場合にシールシートの押圧を保持したままになるようにし、温度変動によって配管接続部の複数の構成部材が配管接続部の他の構成部材よりも早く冷却され、又は加熱されても、通常の実施形態と比べて、シールシートの押圧がそれほど大きくは低下しないようにする。本発明に係るユニオンナットを配管接続部で用いることによって、上記の運転の場合に、配管接続部の取付け時に生じる予応力の低下がより小さくなる。本発明に係る配管接続部には、負荷の素早い変化いわゆる交互応力と、場合によって起こり得る負荷の急な変動とを、起こり得る伸長によって受け止めるという利点もある。本発明に係る配管接続部の特別な利点は、現存する配管接続部に追加装備する際、ユニオンナットだけを交換でき、配管接続部の他の構成部材を変えることなくさらに利用できるということである。その上、折離モーメントが著しく上昇することによって、提案された配管接続部自体が、たとえばカウンターナットのような付加的な捩じれ防止装置がなくても構わないことが明らかとなった。従って本発明に係る配管接続部はそれ自体で安定している。さらに構造的に簡単な解決法は、同様に簡単に製造でき、それによってコストを削減できる。

カラーに背向するスリットの端部は、たとえば長方形の端部を有するスリットのノッチ応力のような負荷を低減させるために、好適には丸みを帯びて形作られている。その代わりに又は代替的に、負荷軽減孔が備わっていてもよいであろう。

述べておくべきは、「アキシアル方向」と「半径方向」および「内側」と「外側」という用語は常に、パイプが延伸しかつ配管接続部によって誘導される媒体が流れる際に沿っている、配管接続部の対称軸線に関してであるということである。

第１の有利な一形態に従えば、スリットは、管状部分に至るまで延伸するように、アキシアル方向に延びている。したがって、固定フックは原則的に２つの辺部を備え、第１辺部はカラーによって形成されており、第２辺部はスリットのアキシアル方向の延びに対して平行に延伸する。言い換えれば、固定フックは原則的にＬ字形であり、Ｌ字形の固定フックの２つの辺部の１つは、管状部分に移行する。この形態によって、ユニオンナットの弾性を特に容易に調節できる。その上、個々の固定フックの必要な弾性は、固定フックがスリットの入っていない管状部分に移行する、ユニオンナットの領域において保証される。これによって、カラーだけにスリットが入れられたユニオンナットと比べて、弾性がより大きくなって、ユニオンナットの機械的な負荷が軽減される。

さらなる有利な一形態に従えば、ユニオンナットは全体的にアキシアル方向に延びており、スリットは、ユニオンナットのアキシアル方向の延びの中央まで延伸する。これによって、スリットが入っておらず、その内面には、ユニオンナットを２つの管状の接続部品の１つに螺合するための雌ネジ部が備わっている、残りの管状部分はそのままである。それによって、雌ネジ部の領域における螺合の完全性は、スリットによって損なわれることはない。好適には、雌ネジ部とスリット端部との間の距離は、約２ｍｍである。

本発明によって、特に現存の錘状クランプ接続部分が、ガス状又は液状の流体を、定常状態でも過渡状態でも運ぶように強化され、流体と周囲との間の温度差が、一方では非常に違ったものであってよく、他方で変動してよい。たとえば配管接続部を、周囲温度が非常に高い場合に使用してもよい。定置式ガスタービンの燃料管の配管接続部では、周囲温度は４２０℃にまでなり、流体温度は約２０℃である（又は燃料の予熱時には２３０℃）。このことから、定常運転では４００Ｋもしくは１９０Ｋの温度差が結果として生じる。過渡的な場合、たとえば配管接続部が加熱されて流体を運ばなくなり、それから流体の供給が行われる場合、又は周囲とひいては配管接続部とが定常温度にまで加熱され、比較的冷たい流体が導管内を流れる場合に、接続部品が時間的に限定された異なる膨張を起こすことになるが、ユニオンナットによる当該接続部品のしっかりした接合は、経験上およそ２００秒になり得る周囲の加熱時間の間も保証され得る。

全体的に、本発明によって、互いに対して係合すると共に、ユニオンナットによって互いに螺合されている、錘状クランプ接続部分のための２つの管状の接続部品を備える、加圧流体を輸送するための配管接続部であって、各接続部品は錐状の密封面を備え、当該密封面は別の密封面に密封して当接する、配管接続部が提供される。温度が変わるもしくは温度が変化する流体を輸送するための、漏れがなくて信頼できる配管接続部を調達するために、ユニオンナットはカラー側にスリットが入れられていることが提案される。

本発明のさらなる利点と特徴とは、実施例に基づいてより詳細に説明される。図に示されるのは以下である。

アキシアル方向に部分的にスリットが入れられたユニオンナットを有する、加圧流体を輸送するための配管接続部の斜視図である。 図１に記載の本発明に係るユニオンナットを有する配管接続部の縦断面図である。

すべての図において、同一の特徴は、同じ符号が付されている。

図１は、加圧流体を輸送するための配管接続部１０の斜視図を示している。配管接続部１０は、２つの管状の接続部品１２、１４を分離可能に互いに接合している。配管接続部１０は分離可能な要素として、ユニオンナット１５を備える。示された実施例においては、ユニオンナット１５は外側に六角形が付けられている。ユニオンナット１５はアキシアル方向の端部に、ユニオンナットに典型的なカラー２０を備える。通常のユニオンナットと比べて本発明に係るユニオンナット１５はスリット２３を備え、当該スリット２３は、少なくともカラー２０を、しかし好適にはユニオンナット１５のカラーのないアキシアル方向の部分の一部も、セグメント状に固定フック２５に分割する。示された実施例においては、全部で１２の固定フック２５とひいては１２のスリット２３とが備わっており、それらのうちそれぞれ６つのスリット２３は六角形の角に設けられており、それぞれ６つのスリット２３はそれらの間に設けられた平面に設けられている。その際スリット２３は、ユニオンナット１５のアキシアル方向全長Ａ（図２）にわたって延伸しておらず、カラー側の端部からおよそ半分のところまで延伸しているだけである。必要に応じて、固定フック２５もしくはスリット２３の数は増減してもよい。

図２は、加圧流体を輸送するための配管接続部１０の縦断面図を示している。配管接続部１０の対称軸線２８に沿って、錘状クランプ接続部分１６のために形作られているパイプ状の接続部品１２、１４が延伸する。そのために第２の接続部品１４は、外側に向いている円錐状の密封面２１を有するコーン１８を備える。密封面２１に対応した傾斜で、第１の接続部品１２は、コーン２４の一部である同様に円錐状の密封面２２を備える。コーン２４は錘状クランプ接続部分錘状クランプ接続部分１６の外側コーンを形成し、コーン１８は錘状クランプ接続部分１６の内側コーンを形成する。

密封面２１には、密封手段であるグラファイトを受容するための、エンドレスに周回するリング溝２６が備わっている。両接続部品１２、１４は、ユニオンナット１５によって互いに接合されている。詳細には、ユニオンナット１５は第１の接続部品１２に螺着されており、ユニオンナット１５はそのカラー２０によって、第２の接続部品１４のコーン１８の後方の一部である錐状の軸フランジ２９を、第１の接続部品１２の方向に押圧する。両接続部品１２、１４はパイプ状に形成されているので、それらの内部で、流体たとえば油圧オイル又はガス状または液状の燃料を、さらに誘導することができる。

詳細には、ユニオンナット１５は、以下においてＡが付けられているアキシアル方向全長を備える。本特許出願の主旨において、ユニオンナット１５は観念的に、カラー部分Ｄが隣接する管状部分Ｂに分割されてよい。カラー部分Ｄにおいてユニオンナット１５の内径は減少しているので、それによってショルダ状のカラー２０が生じ、当該カラー２０によってパイプ状の第２の接続部品１４の軸フランジ２９を張着できる。カラー２０をセグメント化するスリット２３は、カラー側の端部から出て、アキシアル方向スリット長さＣを備え、示された実施例では、アキシアル方向スリット長さＣは、スリット２３がユニオンナット１５の管状部分Ｂにまで延伸するように、選択されている。それによって、原則的にＬ字形の固定フック２５が一体的に隣接する螺合部分Ｅが生じる。固定フック２５が錐状の軸フランジ２９によってわずかながら外側に押され、それによって弾性の予応力が配管接続部１０に投入され得るという可能性が、スリットを入れることで、ユニオンナット１５の選択された締結トルクに応じて存在する。外側に押された、つまりわずかながら扇状に広がった固定フック２５は、図２においては描写されていない。

固定フック２５のＬ字状構造体２７は、ユニオンナット１５の断面図の下部において、点線で概略的に示唆されている。

配管接続部１０の内部において、遮熱管３０が設けられている。遮熱管３０は少なくとも、内側にある接続部品つまりこの図では接続部品１４がその密封面２１で別の密封面２２に当接する、配管接続部１０のアキシアル方向部分に設けられている。しかしながら実施例に従えば、遮熱管は両方向でアキシアル方向に延びており、遮熱管３０の端部３２、３４はできるだけ密接に接続部品１２、１４の内面に当接しているので、遮熱管３０と接続部品１２、１４の内面との間の中間空間３６への流体の流入が避けられる。しかも遮熱管３０の外側側面に、両接続部品１２、１４の間でアキシアル方向に固定されているフランジ部分３８が備わっている。

流体温度が変化した際に、パイプ材料もしくは円錐材料と流体との間の熱移動を遅らせるために、これまで従来技術では輸送される流体と直接接触する、配管接続部１０の内面に遮熱層を塗布することも、遮熱管３０の代わりにもちろん可能である。これも、配管接続部１０の密封性の改善と、ユニオンナット１５の折離モーメントの増大に寄与している。

１０ 配管接続部
１２ 接続部品
１４ 接続部品
１５ ユニオンナット
１６ 錘状クランプ接続部分
１８ コーン
２０ カラー
２１ 密封面
２２ 密封面
２３ スリット
２４ コーン
２５ 固定フック
２６ リング溝
２７ Ｌ字状構造体
２８ 対称軸線
２９ 軸フランジ
３０ 遮熱管
３２ 遮熱管の端部
３４ 遮熱管の端部
３６ 中間空間
３８ フランジ部分
Ａ アキシアル方向全長
Ｂ 管状部分
Ｃ アキシアル方向スリット長さ
Ｄ カラー部分
Ｅ 螺合部分

Claims (5)

1. 加圧流体を輸送するための配管接続部（１０）であって、前記配管接続部（１０）が、ユニオンナット（１５）によって共に螺合されている、錘状クランプ接続部分（１６）の形態をした２つの管状接続部品（１２、１４）を備えており、一方の管状接続部品が、他方の管状接続部品に差し込まれている、前記配管接続部（１０）において、
   前記管状接続部品（１２、１４）それぞれが、前記管状接続部品（１２，１４）それぞれの先端部（１８，２４）に錐状の密封面（２１、２２）を備えており、前記密封面（２１、２２）それぞれが、２つの前記密封面（２１、２２）のうち他方の密封面に当接しており、
   前記ユニオンナット（１５）が、
   前記ユニオンナット（１５）を第１の管状接続部品（１２）の前記先端部（２４）に螺合させるための雌ネジ部を少なくとも部分的に有している管状部分（Ｂ）と、
   アキシアル方向において第２の管状接続部品（１４）を前記第１の管状接続部品（１２）に固定するためのカラー（２０）であって、前記管状部分（Ｂ）の端部に配置されている前記カラー（２０）と、
   を備えており、
   前記カラー（２０）が、前記カラー（２０）の周囲に沿って分散配置されている複数のスリット（２３）を有していることを特徴とする配管接続部（１０）。
2. 前記スリット（２３）が、前記スリット（２３）が前記管状部分（Ｂ）の内部に至るまで延在することができる、アキシアル方向において計測可能とされるスリット長さ（Ｃ）を前記ユニオンナット（１５）の内部に有していることを特徴とする請求項１に記載の配管接続部（１０）。
3. 前記ユニオンナット（１５）が、アキシアル方向全長（Ａ）を有しており、
   前記スリット（２３）が、前記アキシアル方向全長（Ａ）の中央に至るまで延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管接続部（１０）。
4. 前記第１の管状接続部品（１２）の内側に配置されている前記第２の管状接続部品（１４）が、少なくとも前記第２の管状接続部品（１４）の前記密封面（２１）のアキシアル方向部分において、前記第２の管状接続部品（１４）の内側に、遮熱管（３０）を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の配管接続部（１０）。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の、流体を輸送するための配管接続部（１０）の使用において、
   前記流体の温度が常に変化するか、又は前記流体の温度と前記配管接続部（１０）の温度との偏差が少なくとも一時的に１００Ｋより大きくなることを特徴とする使用。

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