JP6162342B2 - 接続システム - Google Patents

Description

本発明は、第１管端部を第２管端部に取外し可能に接続するための接続システムに関し、第１管端部は、第２管端部に面し、その外面に肩部分を有する封止錐部を備える。

「錐状封止連結」の呼称で題されたタイプの接続システムは、例えば特許文献１に開示されている。これらシステムは、２つの中空筒状管端部を取外し可能に接続するように機能する。そのために、錐状かつ中空の態様で実現された回転対称の接続素子は、いったんキャップナットを管端部に配置した時点で、摩擦溶接を用いて第１管端部に接続される。

接続素子の錐状部のうちの小径側は、反対側に位置する第２管端部内に挿入可能なように寸法付けられている。上記小径側から進むと、接続素子は、第１管端部の直径を超えるまで、錐状に拡径されており、第１管端部に摩擦溶接によって接続される。溶接した後、これは、キャップナットを保持するための支持面として機能する肩部分を形成する。

第２管端部は、外ネジを備えており、この外ネジは、キャップナットの内ネジと適合するように実現されている。溶接した後、第１管端部に物質的に接着された接続素子は、第２管端部内に挿入され、キャップナットは、第２管端部に螺着される。ネジ接続は、接続素子を第２端部の端部内に押し付け、それにより、封止接続を形成する。

説明した接続は、複数の欠点を備えており、これら欠点は、３４０Ｎｍの高締付トルクや備付スペースが頻繁に制限されていることを理由として、早ければ組み立て時に示され、特別な工具を初期試運転時及び交換時双方において必要とする。特段の問題は、硬い管ではない可撓性ホースを接続するときに生じる、すなわち、捻れのない組み立ては、必要な締付トルクのための困難な組立条件（頭上組立、アクセス性）の結果として、困難である。概して、接続を正確に締め付けることは、結果として、どの場合においても保証されない。

失敗の原因に関して、さらなる欠点を引き起こす、すなわち、振動、硬化(setting)、弛緩及びクリーピングのようなキャップナットとの封止錐体連結における通常の失敗の原因と共に、特に温度過渡作用は、失敗に関与する。今まで、この温度過渡作用は、著しく高い締付トルクを使用し、かつ、−特に高動荷重及び／または高温度過渡作用の場合において−ロックナットと同時にキャップナットを使用することによって立ち向かわれていただけである。しかしながら、ロックナットの安全作用は、この場合において立証されていない。

このタイプの欠点を解決する手法は、例えば、特許文献２〜５に開示されている。ここでの示唆は、２つのクランプディスクを用いて２つの管端部をクランプ締めすることであり、２つのクランプディスクは、クランプ力を用いて管端部それぞれに作用し、クランプディスク双方は、管端部の結合を越えて、互いに螺合される。クランプ力は、この接続において、例えば、管端部にある肩部の領域に作用し、この肩部分を用いて、クランプディスクは、関連する管端部内にクランプ力を案内する。

しかしながら、欠点であることは、今まで使用されているキャップナットの場合及び従来技術に記載されたクランプディスクの場合の双方において、大部分の場合で正確に決定した時間順序でキャップナットまたはクランプディスクが管端部を覆うように締め付けられなければならず、それにより、キャップナットまたはクランプディスクが、目的通りに、ユニットから取り外されるまたはその後にユニットにネジ接続されるので、キャップナットのまたはクランプディスクの交換が高い支出に関連していることである。溶接結合を選択した場合、溶接結合は、さらに隔離されなければならならず、キャップナットまたはクランプディスクを交換した後に、再び溶接されて確認されなければならない。

これらタイプの欠点は、特許文献６及び７のクランプディスクによって、クランプリングの残りの部分に取外し可能に接続された個別の円状ディスクリングとして上記装置の場合において少なくとも１つのクランプディスクを実現するので、いくらか回避され得る。上記円状ディスクリングは、同様に、例えば２つの個別の半円状ディスクリングを有し得、管端部それぞれにある対応する窪み内に挿入される。いったんクランプディスクをクランプ締めすると、クランプ力は、その後、円状ディスクリングを介してクランプリングから管端部にある関連する窪みの壁に掛けられる。

しかしながら、上記クランプディスク装置の欠点は、円状ディスクリングを管端部に特別に設けられた切欠内に挿入しなければならず、それにより、円状ディスクリングが対応する力伝達を得ることができる、という事実である。さらに、対応する成形技術を用いて管端部及びクランプディスクを機械加工しなければならず、それにより、管端部及びクランプディスクは、円状ディスクリングと相互作用して力を伝達させる。その上、上記クランプディスクの場合において、いずれの場合にも管端部を覆うようにその後に個別の構成部材を締め付けなければならないという正確に決定された時間順序にこだわらなければならず、それにより、目的通り、クランプディスクは、ネジ接続されるまたは管端部から取り外される。

独国特許出願公開第１０１ ４４ ０３９号明細書 独国特許出願公開第４１ ２７ ４９８号明細書 仏国特許第２ ３３８ ４４６号明細書 米国特許第９２５，７７０号明細書 米国特許第２，６１７，６７２号明細書 仏国特許第１，３２７，１０４号明細書 米国特許第１，８２１，８６７号明細書

結果として、本発明の目的は、導入部で題されたタイプの接続システムを提供することであり、この接続システムは、２つの管またはホースの端部間の接続の機能及び安全性を保証し、組み立て及び組立解除が特に簡素である。

上記目的は、請求項１にかかる接続システムによって、本発明にしたがって達成される。特に、本発明の目的は、第１管端部及び第２管端部を有する接続システムによって達成され、これら第１及び第２管端部は、取外し可能な接続を実現するために設けられており、第１管端部は、第２管端部を向き、その外面に肩部分を有する封止錐部を備え、この接続システムは、面一の態様で第１管端部を囲み、肩部分のうち封止錐部から離間した側に配設された第１クランプディスクと、第２管端部を囲み、第２管端部に接続された第２クランプディスクと、取外し可能なように第１クランプディスクを第２クランプディスクに接続する複数のネジと、を有し、第１クランプディスクのうち第１管端部を囲む部分は、クランプディスクの残りの部分に取外し可能に接続された別個の円状ディスクリングとして実現されており、円状ディスクリングは、複数の部分円状ディスクリング、特に、２つの半円状ディスクリング（第１管端部の半分を囲む部分円状リング）を有し、円状ディスクリングの外径は、第１管端部に設けられた肩部分の直径よりも大きい。部分円状ディスクリングは、本質的に、共に組み立てると第１管端部を囲む任意数を備え得る。実用上理由で、上記数は、好ましくは１０を越えず、そうでなければ、組み立てへの支出が高すぎることになる。好ましくは、ちょうど２つの部分円状ディスクリングがあり、これらディスクリングそれぞれは、第１管端部のちょうど半分を囲む。上記場合において、２つの半円状ディスクリングがある。

この場合において、本発明は、弾性を増加させることによって、強高温度過渡作用の場合における封止錐状連結の著しい長耐用年数を達成し得るという考慮から進む。キャップナットは、あらゆるナットとして、一般に、弾性が比較的小さい硬質体である。弾性を増加させることは、例えば、ナットの高さを増加させた結果として、及び、径方向及び軸方向の横断面積を減少させることによって、実現され得るが、これは、同時に強度の損失を伴って、及び／または、力がナット支持面に非対称に導入される場合に曲げモーメントとネジ山に分配された負荷の結果としてのさらなる固定とを伴って、のみ実現され得る。上記欠点を回避するため、キャップナットを締め付けるために必要な螺着締付トルクは、結合の周りに配設された複数のネジに必然的に分配される。ネジは、対応する開口部及びネジ山を有する２つの円形リング状クランプディスクに配設されており、これら円形リング状クランプディスクは、フランジの形態で管またはホースの端部に配設されて固定されている。クランプディスクのうちの一方は、第２管端部のネジ山に固定され得、他方のクランプディスクは、従来使用されたキャップナットに類似する態様で、接続素子の肩部分に保持されている。

本発明によれば、円状ディスクリングの外径は、管端部に設けられている肩部分の直径よりも大きいことがさらに規定されており、それにより、円状ディスクリングがないクランプディスクは、対応して大きな内径を備えており、肩部分を覆って押されることができる。円状ディスクリングの最大または平均外径は、特にこの接続において意図されている。そして、この場合において、部分円状ディスクリングまたは半円状ディスクリングは、挿入されるのみであり、その後に、クランプディスクの残りの部分に固定され、それにより、残りの部分は、肩部分に保持される。その結果、接続システムは、取扱いに柔軟性があり、容易に組み立てることができる。さらに、クランプディスクは、同様に、その後まで管端部に締め付けられなくてもよく、それにより、組み立て中の正確な順序にこだわらなければならないことがない。

有利な態様において、ネジは、この場合において、拡張ネジとして実現されている。これは、著しい弾性を有する拡張可能ネジとして理解され、この拡張可能ネジは、この目的のために、狭く特に長いシャンクを備える。ネジシャンクの直径は、ネジの直径よりも小径である。ここで達成することは、塑性変形の結果として取り付けが連結においてその後に行われる場合に、締め付ける結果として生じた拡張シャンクにおいて発生した張力がわずかしか減らないことである。交互に与える負荷が長期間にわたって変化する力によって生成される場合において、過度に拡張され始めるまたは弛緩し始めることなく、拡張ネジは、さらに拡張し、または、拡張ネジは、いくらか収縮し、拡張ネジは、結果として、軟らかい予め張力をかけた引張バネとして作用する。これは、まさに温度過渡作用の場合に特に有利である。

有利な展開において、ネジは、管端部の円周に沿って均等に分配されている、すなわち、ネジの軸は、管端部それぞれの周りにある円において一定の間隔で位置する。これは、円周に沿う引張応力の均等な分布を実現し、その結果として、接続システムの安定性及び寿命をさらに改善する。

さらに有利な展開において、ネジは、内側駆動部を備える、すなわち、レンチを用いて締め付けるまたは弛緩させることに替えて、例えばプラスドライバ、トルクス（登録商標）またはヘクサロビュラなどのスクリュードライバを使用する。ネジ頭部の直径及びクランプディスクの直径が結果として相応に低減され得るので、非常にきつい空間で備え付ける状況において、特に有利である。

ネジを固定することに関して、ネジには、有利な態様において、ウェッジロックワッシャが設けられている。ワッシャは、それらの外面に径方向リブを有しており、それらの内面にウェッジ面を有しており、ウェッジ面の勾配は、常にネジピッチよりも大きい。対になって接着されたワッシャは、ネジ頭部の下方に配置されている。締め付けると、積極ロック接続は、径方向リブのせいで形成される。そして、一対のディスクは、固定式にその所定位置に位置し、運動は、ウェッジ面間でのみ依然として可能である。弛緩方向での最小の回転を伴っても、クランプ力は、増加され、ネジは、結果として、ウェッジ効果のために自身で固定する。

積極ロック固定は、部分円状ディスクリングまたは半円状ディスクリングをクランプディスクの残りの部分に固定するために、本発明にかかるこの接続において提供される。このような積極ロック接続の一部は、特にネジ頭部によって形成され、これらネジ頭部は、第１円状ディスクに有利な態様で配設されており、円状ディスクリングの上方に延在する。したがって、ネジを締め付けると、ネジは、面一の態様で部分円状ディスクリングまたは半円状ディスクリングを覆い、これら部分円状ディスクリングまたは半円状ディスクリングをそれらの位置で保持する。

さらに保持するために、円状ディスクリングとクランプディスクの残りの部分との間の接触面は、錐状態様で有利に実現される。理想的には、この場合においてテーパは、ネジ頭部から離間して配設されており、それにより、円状ディスクリングは、ネジ頭部の方向でクランプディスクにおけるその位置から外へ取り出されることができるのみであるが、ネジ頭部によってそこで保持される。

これの代替例としてまたはこれに加えて、円状ディスクリングとクランプディスクの残りの部分との間の接触面は、有利には、リング状支持面を有する。上記支持面は、同様に、クランプディスク内で円状ディスクリングを積極的にロック保持するように機能する。

さらに有利な展開において、円状ディスクリングとクランプディスクの残りの部分との間の接触面は、ネジ山をさらに備える。上記ネジ山は、備え付け中の拘束デバイスとして機能し得る。

本発明を用いて有利に得られることは、同様に、特に、クランプディスクをフランジの形態で封止錐部接続に配設し、ネジを用いてそれらを接続する結果として、一定の温度に向かう急速な温度変化から弾性素子（ネジ）を空間的に分離することを実現することにある。張力は、今までの個別のキャップナットから多数の離散した拡張素子に分配され、これら拡張素子は、温度過渡領域の外側に配設されている。その結果、急速な温度変化により引き起こされる応力は、接続に存在せず、接続は、温度過渡作用に対して耐久性を有する。

複数の拡張素子を用いることによって、もともとは１つのキャップナットにかかる締付トルクは、もともとの締付トルクのわずかまで低減される。その結果、特に備付空間が小さくアクセスが制限されており、かつ組立状況が困難である場合に、施工現場で従来の工具を使用することができる。

曲げ軸を拡張素子内に移動させる結果として、及び、締め付け中に上側および下側クランプディスクが弾性変形する結果として、今まで負荷がかかっていないネジ山に応力が分配される。接続の弾性及び安全性をさらに増加させる。接続される素子は、接続システムが特に可撓性ホースに適しているように、捻れのない態様で接続される。

損傷した場合に封止錐部の連結（例えば、溶接連結の損傷した錐部）に漏洩があると、より高い組立予荷重力で金属封止を備え付けるまたは交換することは、予備が多いために、または、適切な弾性素子を交換する結果として、容易に実現可能である。全体として、弾性が高く、普遍的に使用可能な接続を形成し、その弾性は、強度を制限することなく得られる。

ディスクを封止錐部に保持させる内側領域において複数の部分円状ディスクリングまたは特に２つの半円状ディスクリング状セグメントを使用することによって、溶接した封止錐部を取り除くことなく簡素な交換を実行することがさらに可能である。結果として、接続システムは、逆に、特に取り付けやすい。

最後に、制限された備付空間でかけるのが容易な締付トルクを比較的処理しやすい標準的な工具を同様に使用できるので、接続システムの組み立てを簡略化する。その結果、組立誤差を低減する。

本発明は、図面にある例示的な実施形態によってより詳細に説明される。

２つのクランプディスク及び拡張ネジと連結する封止錐部のための接続システムを示す断面図であって、上記接続システムが、この場合において応力を受けていない、断面図である。 ２つのクランプディスク及び拡張ネジと連結する封止錐部のための本発明にかかる接続システムを示す断面図であって、クランプディスクが２つの内側半円状ディスクセグメントを備える、断面図である。 図２の接続システムを示す上面図である。

すべての図面において、同一部分には、同一参照符号を付す。

図１は、接続システム１を示す断面図であり、この接続システムは、この場合において、第１管端部２の第２管端部４への取外し可能な封止接続のために、応力を受けていない。管端部２、４は、同様に、互いに接続される可撓性ホースの端部であり得、したがって、用語「管端部」は、用語「ホース端部」と同義として理解される。管端部２、４双方は、中空筒状である。第１管端部２は、同心状に接続された封止錐部６を備えており、この封止錐部は、管端部２の周端に向けてテーパ状となっており、今までのところ、その外径は、第２管端部４の内径よりも小さい。封止錐部６を有する第１管端部２は、その結果、第２管端部４内に同心状に挿入され得る。

封止錐部６は、円周溝８をさらに備えており、この円周溝内には、封止材料を挿入する。封止錐部６の最大外径は、残りの管端部の外径よりも大きく、それにより、円周肩部分１０を形成する。外側外形において、封止錐部６を有する第１管端部２は、結果として、部分的に切断された矢印状先端部に似ている。封止錐部６は、例えば摩擦溶接の結果として、管端部２に接続され得る。

対照的に、第２管端部４は、その外面にネジ山（詳細には図示略）を備える。ここで知られている接続システム１の場合において、第１管端部２の封止錐部６の肩部分に保持されているキャップナットは、第２管端部４のネジ山に螺着される。その結果として、２つの管端部２、４は、接続される。

図１において、第１クランプディスク１２及び第２クランプディスク１４は、これに替わって設けられている。クランプディスク１２、１４双方は、円状ディスクリングの形態にあり、第１クランプディスク１２の内径は、第１管端部２の外径に対応し、第２クランプディスク１４の内径は、第２管端部４の外径に対応する。第２クランプディスク１４の内側開口部は、ネジ山を備えており、このネジ山を用いて、第２クランプディスクは、第２管端部４の外ネジ山に螺着される。

第２クランプディスク１４は、全部で６つの孔部１６をさらに備え、これら孔部は、第２クランプディスク１４の軸回りに均等な間隔で配設されており、ネジ山を有する。第１クランプディスク１２は、一致する孔部１８を備えているが、これら孔部には、ネジ山が設けられておらず、孔部１８それぞれを通してネジ２０を挿通できるほぼ大きく、このネジは、第２クランプディスク１４にある孔部１６のネジ山に各別に螺着される。しかしながら、孔部１８は、ネジ２０それぞれのネジ頭部２２よりも小さい。

クランプディスク１２、１４は、その結果として互いに接続される。第１クランプディスク１２を肩部分１０上で保持しているので、ネジ２０を締め付けると、結果として、封止錐部６は、第２管端部内に押し込まれ、それにより、封止式の安定した接続をここで実現する。

ネジ２０は、この場合において、拡張ネジとして実現されている、すなわち、ネジシャンク２４は、孔部１６のネジ山よりも狭いままとされている。ネジ２０は、その結果として、ある程度の弾性を備える。ネジ頭部２２は、外部駆動のために、ここでは外形八角形として作成されている。図示しない実施形態において、ネジ２０は、同様に、内部駆動として使用されており、これにより、まさに備付空間が制限されている場合において、クランプディスク１２、１４を小型に寸法付けることができ、その結果として、孔部１６、１８間の空間のサイズを低減する。

ネジ２０を固定するために、図示しない実施形態において、これらネジには、同様に、楔状ロックワッシャが設けられ得、これらロックワッシャは、ネジ頭部２２の下方に配置される。

図２は、本発明にかかる図１とは異なる一実施形態における断面図を示しており、その結果として、第１クランプディスク１２は、複数部品で実現されている。残りに関しては、実施形態は、図１の実施形態と同一であり、それにより、統一部品の別個の説明はない。代替例として説明する実施形態は、同様に、図２の実施形態において使用され得る。

第１クランプディスク１２は、図２の実施形態において、全部で３つのセグメントからなる。まず第一に、第１クランプディスク１２は、内側円状ディスクリング２６と、外側円状ディスクリング２８と、に分割されており、これら円状ディスクリングは、同心状の態様で互いに入れ子にされており、それにより、面一にされている。内側円状ディスクリング２６は、この場合において、複数の部分円状ディスクリング３０に、特に２つの半円状ディスクリング３０に、分割されている。円状ディスクリング２６、２８間にあり外側筒状面の形態にある結合面の直径は、この場合において、肩部分１０の外径よりも大きい。これは、外側円状ディスクリング２８が封止錐部６を覆って押され得ることを意味する。

図２における第１クランプディスク１２の説明した発展の利点は、封止錐部６を第１管端部２から取り外すことなく第１クランプディスク１２を交換できることである。外側円状ディスクリング２８は、特に、封止錐部６を覆って押され得る。部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０は、その後にだけ、外側円状ディスクリング２８に接続される。

部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０と外側円状ディスクリング２８との間の接続は、さまざまな方法で有効にされ得る。図２における例示的な実施形態において、部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０は、外ネジを備え得、外側円状ディスクリング２８は、内ネジを備え得る。これは、初期的に、拘束デバイスとして機能する。部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０と外側円状ディスクリング２８との間の接続のさらなる固定は、ネジ頭部が部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０と外側円状ディスクリング２８と間の結合線を越えて突出するような態様で、ネジ頭部２２を対応して大きく寸法付ける結果として、有効にされる。これは、部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０が第１管端部２の方向で落下することを防止する積極ロック接続を生成する。

図示しない代替実施形態において、部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０と外側円状ディスクリング２８との間にある結合面は、図２の筒状外面の形態で実現することに替えて、錐状形状を備え得る、または、リング状支持面は、設けられ得る。実施形態双方は、部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０を一方の単一軸方向で外側円状ディスクリング２８から外へ取り除くことのみを可能とする。

最後に、図３は、図２における実施形態を示す状面図であり、この図は、ネジ２０及び部分円状ディスクリング３０または半円状ディスクリング３０の位置及び形状を明確にしている。

１ 接続システム、２ 第１管端部，管端部、４ 第２管端部，管端部、６ 封止錐部、１０ 円周肩部分，肩部分、１２ 第１クランプディスク，クランプディスク、１４ 第２クランプディスク，クランプディスク、２０ ネジ、２２ ネジ頭部，頭部、２６ 内側円状ディスクリング，円状ディスクリング、３０ 半円状ディスクリング，部分円状ディスクリング，円状ディスクリング半体

Claims (9)

1. 第１管端部（２）と第２管端部（４）とを有する接続システム（１）であって、
   前記第１管端部（２）が、封止錐体（６）を備えており、
   前記封止錐部（６）が、前記第２管端部（４）を向き、同心状態様で前記第１管端部が当該封止錐部（６）と共に前記第２管端部（４）内に挿入され、外面に肩部分（１０）を備えており、
   前記封止錐部（６）の最大外径が、前記第１管端部（２）の残りの部分の外径よりも大きく、それにより、前記肩部分（１０）を形成しており、
   当該接続システムが、
   面一の態様で前記第１管端部（２）を囲み、前記肩部分（１０）のうち前記封止錐部（６）から離間する側に配設された第１クランプディスク（１２）と、
   前記第２管端部（４）を囲み、前記第２管端部に接続された第２クランプディスク（１４）と、
   取外し可能であるように前記第１クランプディスク（１２）を前記第２クランプディスク（１４）に接続する複数のネジ（２０）と、
   を有し、
   前記第１クランプディスク（１２）のうち前記第１管端部（２）を囲む部分が、前記第１クランプディスク（１２）の残りの部分に取外し可能に接続された別個の円状ディスクリング（２６）として実現されており、前記円状ディスクリング（２６）が、複数の別個の部分円状ディスクリング（３０）、特に２つの別個の半円状ディスクリング（３０）を有し、
   前記円状ディスクリング（２６）の外径が、前記第１管端部（２）に設けられた前記肩部分（１０）の直径よりも大きいことを特徴とする接続システム。
2. 前記ネジ（２０）が、拡張ネジとして実現されていることを特徴とする請求項１に記載の接続システム。
3. 前記ネジ（２０）が、前記第１及び第２管端部（２、４）の円周に沿って均等に分布されていることを特徴とする請求項１または２に記載の接続システム。
4. 前記ネジ（２０）が、内側駆動部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の接続システム。
5. 前記ネジ（２０）には、楔状ロックワッシャが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の接続システム。
6. 前記ネジ（２０）の頭部（２２）が、前記第１円状ディスク（２）に配設されており、前記円状ディスクリング（２６）の上方に延在することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の接続システム。
7. 前記円状ディスクリング（２６）と前記クランプディスク（１２）の残りの部分との間の接触面が、円錐状態様で実現されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の接続システム。
8. 前記円状ディスクリング（２６）と前記クランプディスク（１２）の残りの部分との間の接触面が、リング状支持面を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の接続システム。
9. 前記円状ディスクリング（２６）と前記クランプディスク（１２）の残りの部分との間の接触面が、ネジ山を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の接続システム。

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