JP7050293B2 - 管継手 - Google Patents

Description

この発明は、管継手に関し、特に、耐振性を向上させた管継手に関する。

管継手として、互いに連通する流体通路を有している１対の継手部材と、１対の継手部材の突合わせ端面の間に介在させられる円環状ガスケットとを備えており、いずれか一方の継手部材に設けられた雄ねじ部材と他方の継手部材に設けられた雌ねじ部材とによって１対の継手部材同士が結合されるものが知られている。

特許文献１には、一方の継手部材は、外向きフランジを有する円筒状のスリーブとされ、雌ねじ部材は、スリーブの外向きフランジに対向する内向きフランジを有し、スリーブに嵌められるナットとされているものが開示されている。

特開２０１４－８４８８６号公報

上記従来の管継手は、ガスケットを塑性変形させて面シールを行うことで、シール性に優れており、種々の用途で使用されている。例えば、ポンプやコンプレッサ等の振動が大きい条件下で使用されることがあり、この場合には、管継手全体が長期間にわたって繰り返し振動を受けることから、耐振性が求められる。

一方の継手部材は、外向きフランジを有する円筒状のスリーブとされ、雌ねじ部材は、スリーブの外向きフランジに対向する内向きフランジを有し、スリーブに嵌められるナットとされている管継手では、スリーブの外周とナットの内向きフランジの内周との間に微小な隙間が存在している。そのため、管継手が振動を受けると、その隙間が振幅域となり、長期間にわたって振動が繰り返されることになる。その結果、シール性が低下したり、部品が破損したりする可能性がある。

この発明の目的は、耐振性に優れた管継手を提供することにある。

この発明による管継手は、少なくとも一方に流体通路が形成されている１対の継手部材を備えており、いずれか一方の継手部材に設けられた雄ねじ部材と他方の継手部材に設けられた雌ねじ部材とによって前記１対の継手部材同士が結合される管継手において、前記雄ねじ部材と前記雌ねじ部材とが螺合し、前記雌ねじ部材の内向きフランジにスリーブが挿通されており、前記内向きフランジと前記スリーブの外周との間にある隙間に圧入されるテーパ状端部を有する隙間埋めリングが前記スリーブに嵌められていることを特徴とするものである。

この管継手によると、周知のシール手段（ガスケットが塑性変形することなど）で必要なシール性が確保される。ここで、雌ねじ部材がスリーブに嵌められるようになっている管継手では、スリーブの外周と雌ねじ部材の内向きフランジの内周との間に微小な隙間が存在しているため、管継手が振動を受けると、その隙間が振幅域となり、長期間にわたって振動が繰り返されることになり、その結果、シール性が低下したり、部品が破損したりする可能性がある。

この管継手によると、隙間埋めリングのテーパ状端部が雌ねじ部材の内向きフランジの内周とスリーブの外周との間にある隙間に入り込み、これにより、スリーブの外周とナットの内向きフランジの内周との間の隙間が振幅域となることが防止され、管継手全体が長期間にわたって繰り返し振動を受けた場合であっても、シール性が確保され、部品の破損も防止される。

継手同士を結合するねじ手段は種々の構成が可能であり、例えば、第１および第２の継手部材のいずれか一方に雄ねじ部が形成され、継手部材の雄ねじ部にねじ合わされた雌ねじ部材によって、両継手部材が結合されてもよく、第１および第２の継手部材がいずれも雄ねじ部が形成されていないスリーブとされ、別部材とされた雄ねじ部材と雌ねじ部材とによって、両継手部材が結合されてもよい。

前記雌ねじ部材の前記内向きフランジにテーパ面が設けられることがある。

第１の形態として、補助ナットを使用することにし、前記テーパ面は、前記雌ねじ部材の前記内向きフランジの外側面に設けられており、前記雌ねじ部材の外周に雄ねじが形成され、この雄ねじに補助ナットがねじ合わされており、前記隙間埋めリングは、前記雌ねじ部材の内向きフランジ外側面と前記補助ナットの内向きフランジ内側面との間に配置されていることがある。

第１の形態では、従来の管継手で使用されている雌ねじ部材が雄ねじ付きのものに置き換えられるとともに、隙間埋めリングおよび補助ナットが追加される。このようにすると、完成品状態の管継手に隙間埋めリングおよび補助ナットを追加すればよいだけなので、耐振性以外は従来と全く同じ性能を維持して、耐振性だけが向上させられる。

第１の形態では、前記補助ナットの前記内向きフランジ内側面にテーパ面が設けられるとともに、前記隙間埋めリングの補助ナットに対向する端部がテーパ状とされていることがある。

このようにすると、スリーブの径方向への移動が雌ねじ部材とスリーブとの間だけでなく、補助ナットとスリーブとの間でも防止されるので、より一層耐振性に優れたものとなる。

また、第１の形態では、前記雌ねじ部材の前記内向きフランジと前記スリーブの端部に形成した外向きフランジとの間に、共回り防止リングが配置されていることがある。

このようにすると、補助ナットの締め付け時に雌ねじ部材が回転したとしても、スリーブが共回りすることが防止される。

第２の形態として、上記の補助ナットは使用しないことにし、前記隙間埋めリングは、前記雌ねじ部材の前記内向きフランジの内側面と前記スリーブの端部に形成した外向きフランジとの間に配置されていることがある。

このようにすると、補助ナットを使用しないことにより、部品数の増加を抑えることができる。

第２の形態では、前記雌ねじ部材の前記内向きフランジと前記スリーブの前記外向きフランジとの間に共回り防止リングが配置されており、前記隙間埋めリングは、前記雌ねじ部材の前記内向きフランジの内側面と前記共回り防止リングとの間に配置されていることがある。

このようにすると、雌ねじ部材の締め付け時にスリーブが共回りすることが防止される。

第２の形態では、前記共回り防止リングの前記隙間埋めリングに対向する面にテーパ面が設けられるとともに、前記隙間埋めリングの前記共回り防止リングに対向する端部がテーパ状とされていることがある。

このようにすると、スリーブの径方向への移動が雌ねじ部材とスリーブとの間だけでなく、共回り防止リングとスリーブとの間でも防止されるので、より一層耐振性に優れたものとなる。

第２の形態では、前記共回り防止リングの前記隙間埋めリングに対向する面および前記隙間埋めリングの前記共回り防止リングに対向する面は、いずれも軸方向に対して直交する面とされていることがある。

第１および第２の形態において、前記テーパ状端部は、断面が直線とされていることがあり、また、前記テーパ状端部は、断面が曲線とされていることがある。前者の例としては、隙間埋めリングを圧縮リング継手と称されている継手で使用されている圧縮リングに類似の形状とすればよく、後者の例としては、隙間埋めリングを、円筒状で円筒の外周面が軸方向に円弧状になった形状とすればよい。

この発明の管継手によると、振動に対して、スリーブと雌ねじ部材との間にある隙間に起因する径方向相対移動が防止されるので、耐振性の向上を図ることができる。

図１は、この発明による管継手の第１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、この発明による管継手の第２実施形態を示す縦断面図である。 図３は、この発明による管継手の第３実施形態を示す縦断面図である。 図４は、この発明による管継手の第４実施形態を示す縦断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとし、また、ガスケットに近い側を内、ガスケットから遠い側を外ということがある。

図１は、この発明による管継手の第１実施形態を示しており、管継手１は、互いに連通する流体通路２ａ、３ａを有しており、雄ねじ６を形成した第１管状継手部材（以下、雄ねじ部材２という。）および第２管状継手部材（以下、スリーブ３という。）と、雄ねじ部材２の端面（図例右側端面）とスリーブ３の端面（図例左側端面）との間に介在させられる円環状ガスケット４と、スリーブ３側から雄ねじ部材２に螺合される雌ねじ部材５とを備えている。

雄ねじ部材２の外周には、雌ねじ部材５にねじ合わされる雄ねじ６が設けられている。スリーブ３は、円筒状をなし、その左端部には、外向きフランジ７が設けられている。雌ねじ部材５の右端部には内向きフランジ８が設けられている。

ガスケット４はニッケル合金製で、必要に応じて銀メッキが施される。ガスケット４の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼、銅またはアルミニウム合金などが適宜採用される。

雄ねじ部材２およびスリーブ３の端面には、ガスケット押え用環状突起２ｂ、３ｂがそれぞれ形成されている。

スリーブ３の外向きフランジ７の右面と雌ねじ部材５の内向きフランジ８との間に共回り防止リング９が配置されている。

共回り防止用リング９は、環状体に摩擦低減のためのコーティングが施されたもの（スラストワッシャなど）であってもよく、１対の軌道輪間に複数のボールを収容したもの（スラスト玉軸受など）であってもよい。

上記構成は、従来の管継手と同じものであり、この第１実施形態の管継手１では、従来の管継手に対し、雌ねじ部材５に追加加工が施されるとともに、隙間埋めリング１０および補助ナット１１が追加されている。以下では、従来との相違点を説明する。

雌ねじ部材５の右端部の外周には、雄ねじ部２１が形成されている。また、雌ねじ部材５の内向きフランジ８の右面（外側面）２２には、左側に行くにつれて径が小さくなるテーパ面２２ａが形成されている。

補助ナット１１は、雌ねじ部材５の右端部の雄ねじ部２１に右側からねじ合わされている。補助ナット１１は、内向きフランジ２３を有しており、内向きフランジ２３の左面（内側面）２４には、右側に行くにつれて径が小さくなるテーパ面２４ａが形成されている。

隙間埋めリング１０は、雌ねじ部材５の内向きフランジ８の右面２２と補助ナット１１の内向きフランジ２３の左面（内側面）との間に配置されている。

隙間埋めリング１０は、左側の小径部２５と、右側の大径部２６とからなり、小径部２５の左面２５ａが雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａと同じテーパ角度のテーパ面とされ、大径部２６の右面２６ａが補助ナット１１の内向きフランジ２３のテーパ面２４ａと同じテーパ角度のテーパ面とされている。

ここで、雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａは、補助ナット１１の内向きフランジ２３のテーパ面２４ａよりも小さいテーパ角度とされており、補助ナット１１が締め付けられた場合、隙間埋めリング１０は、左側の小径部２５が雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａ内に入り込みやすいようになっている。

上記第１実施形態の管継手１の組立てに際しては、共回り防止リング９が嵌められたスリーブ（第２管状継手部材）３と雄ねじ部材（第１管状継手部材）２とがガスケット４を介して突き合わされ、スリーブ３に嵌められた雌ねじ部材５が雄ねじ部材２の雄ねじ６に締め付けられることで、スリーブ３が雄ねじ部材２に固定される。

雌ねじ部材５の締付けにより、雄ねじ部材２のガスケット押え用環状突起２ａおよびスリーブ３のガスケット押え用環状突起３ａがガスケット４をその両面から強く押圧し、ガスケット４の両面に凹みが生じて流体密の連結が果たされる。同時に、雄ねじ部材２端面およびスリーブ３端面のガスケット押え用環状突起２ａ、３ａの無い部分もガスケット４をその両面から押圧し、ガスケット４は、両継手部材(雄ねじ部材２およびスリーブ３)の端面全面で保持される。これにより、優れたシール性が得られる。

雌ねじ部材５の締付けの後、スリーブ３に隙間埋めリング１０および補助ナット１１が嵌められ、補助ナット１１が雌ねじ部材５の雄ねじ部２１にねじ合わされ、補助ナット１１の締付けに伴って、隙間埋めリング１０は、その大径部２６の右面２６ａが補助ナット１１の内向きフランジ２３のテーパ面２４ａに押され、その小径部２５の左面２５ａが雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａに食い込んでいく。これにより、隙間埋めリング１０のテーパ状左端部が雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入される。また、隙間埋めリング１０のテーパ状右端部が補助ナット１１の内向きフランジ２３のテーパ面２４ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入される。これで、管継手１の組立てが完了する。

隙間埋めリング１０を有していない従来の管継手では、スリーブ３の外周と雌ねじ部材５の内向きフランジ８の内周面との間には、微小な隙間が存在する。この隙間は、雌ねじ部材５をスリーブ３に嵌めるために必要なものであるが、管継手１に振動が加わった際には、この隙間が振幅域となって、雌ねじ部材５とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）する。振動の際には、スリーブ３の外向きフランジ７の根元部分が応力集中箇所となる。したがって、このような従来の管継手では、長期間にわたって振動が繰り返された場合には、シール性が低下したり、スリーブなどが破損したりする可能性がある。

第１実施形態の管継手１によると、補助ナット１１の締付けに伴って、隙間埋めリング１０のテーパ状左端部が雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入されるとともに、隙間埋めリング１０のテーパ状右端部が補助ナット１１の内向きフランジ２３のテーパ面２４ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入され、雌ねじ部材５とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）することが防止されるとともに、補助ナット１１とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）することが防止される。また、隙間埋めリング１０には、大きな応力が作用することになり、スリーブ３の外向きフランジ７の根元部分に集中していた応力が分散される。これにより、長期間にわたって振動が繰り返された場合であっても、シール性が低下したり、スリーブなどが破損したりすることが防止される。

図２は、この発明による管継手の第２実施形態を示しており、この管継手１は、第１実施形態のものに比べて、隙間埋めリング１０の形状が変更されている。

第２実施形態の管継手１で使用されている隙間埋めリング３０は、リングジョイントと称されている継手で使用されているリングに類似の形状とされており、第１実施形態の隙間埋めリング１０が左右で非対称形状とされているとともに、そのテーパ面２５ａ、２６ａが円錐面（断面が直線）であるのに対し、円筒状で円筒の外周面が軸方向に円弧状になった形状とされており、左右対称形状で、かつ、そのテーパ面３０ａ、３０ｂの断面が曲線とされている。曲線形状としては、円弧の他、放物線の一部、指数関数などとすることができる。テーパ面３０ａ、３０ｂの端部のテーパ角度は、第１実施形態の隙間埋めリング１０の左面のテーパ角度と同じか小さくなされている。

第２実施形態の管継手１によると、補助ナット１１の締付けに伴って、隙間埋めリング３０のテーパ状左端部が雌ねじ部材５の内向きフランジ８のテーパ面２２ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入されるとともに、隙間埋めリング３０のテーパ状右端部が補助ナット１１の内向きフランジのテーパ面とスリーブ３との外周との間にある隙間に圧入され、雌ねじ部材５とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）することが防止されるとともに、補助ナット１１とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）することが防止される。これにより、長期間にわたって振動が繰り返された場合であっても、シール性が低下したり、スリーブなどが破損したりすることが防止される。

図３は、この発明による管継手の第３実施形態を示しており、この管継手１は、第１実施形態のものに比べて、補助ナット１１が省略されている。

そして、これに伴い、雌ねじ部材３１は、雄ねじ部２１が省略されたものに変更されている。

スリーブ３の外向きフランジ７の右面と雌ねじ部材３１の内向きフランジ３２との間に、共回り防止リング３４および隙間埋めリング１０が配置されている。共回り防止リング３４は、その左面がスリーブ３の外向きフランジ７の右面に当接し、隙間埋めリング１０は、共回り防止リング３４と雌ねじ部材３１の内向きフランジ３２との間に介在されている。

隙間埋めリング１０は、第１実施形態と同じ形状で、かつ、その向きが左右逆となるように配置されており、右側の小径部２５と、左側の大径部２６とからなり、小径部２５の右面２５ａおよび大径部２６の左面２６ａがテーパ面とされている。

隙間埋めリング１０の小径部２５の右面２５ａのテーパ面に対応して、これと同じテーパ角度のテーパ面３３が雌ねじ部材３１の内向きフランジ３２の左面（内側面）に形成されている。また、隙間埋めリング１０の大径部２６の左面２６ａのテーパ面に対応して、これと同じテーパ角度のテーパ面３４ａが共回り防止リング３４の右面に形成されている。

第３実施形態の管継手１の組立てに際しては、共回り防止リング３４および隙間埋めリング１０が嵌められたスリーブ（第２管状継手部材）３と雄ねじ部材（第１管状継手部材）２とがガスケット４を介して突き合わされ、スリーブ３に嵌められた雌ねじ部材３１が雄ねじ部材２の雄ねじ６に締め付けられることで、スリーブ３が雄ねじ部材２に固定される。

第３実施形態の管継手１によると、雌ねじ部材３１の締付けに伴って、隙間埋めリング１０のテーパ状左端部が共回り防止リング３４のテーパ面３４ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入されるとともに、隙間埋めリング１０のテーパ状右端部が雌ねじ部材３１の内向きフランジ３２のテーパ面３３とスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入され、雌ねじ部材３１とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）することが防止される。これにより、長期間にわたって振動が繰り返された場合であっても、シール性が低下したり、スリーブなどが破損したりすることが防止される。

図４は、この発明による管継手の第４実施形態を示しており、この管継手１は、第３実施形態のものに比べて、隙間埋めリング１０の形状が変更されている。

第４実施形態の管継手１で使用されている隙間埋めリング３０は、第２実施形態で使用されているものと同じであり、左右対称形状とされるとともに、そのテーパ面３０ａ、３０ｂの断面が曲線とされている。曲線形状としては、円弧、放物線の一部、指数関数などとすることができる。テーパ面３０ａ、３０ｂの端部のテーパ角度は、第３実施形態の隙間埋めリング１０の左面のテーパ角度と同じか小さくなされている。

第４実施形態の管継手１によると、雌ねじ部材３１の締付けに伴って、隙間埋めリング３０のテーパ状左端部３０ａが共回り防止リング３４のテーパ面３４ａとスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入されるとともに、隙間埋めリング３０のテーパ状右端部３０ｂが雌ねじ部材３１の内向きフランジ３２のテーパ面３３とスリーブ３の外周との間にある隙間に圧入され、雌ねじ部材３１とスリーブ３とが径方向に相対移動（振動）することが防止される。これにより、長期間にわたって振動が繰り返された場合であっても、シール性が低下したり、スリーブなどが破損したりすることが防止される。

なお、上記の管継手１において、雄ねじ部材２に流体通路２ａが形成されているが、これに代えて、外向きフランジが設けられているスリーブと、これとは別体とされて外向きフランジに当接する雄ねじ部材とを使用し、スリーブ同士を突き合わせるとともに、雄ねじ部材と雌ねじ部材とをねじ合わせるようにしてもよい。また、雄ねじ部材は、流体通路を有していない閉止栓とされることがある。このような閉止栓は一時的に該当する配管を取り外して使用する場合等に用いられる。さらに継手の構成において、ガスケットを用いた継手を用いて説明を行ったが、雌ねじ部材（ユニオンナット）とスリーブに相当する構成を有している構造であれば良く、ガスケットを用いた継手以外に、フロントリング（フロントフェルール）及びバックリング（バックフェルール）を用いた、所謂２圧縮リング方式の継手構造に適用しても良い。

以上説明したように、本発明は、ポンプやコンプレッサ等の振動が大きい条件下で使用される管継手の用途に好適に用いることができる。この際、隙間埋めリングを追加するとともに、雌ねじ部材を変更することで、既存の管継手を改良して使用することもできる。

１：管継手
２：雄ねじ部材（第１管状継手部材）
２ａ：流体通路
３：スリーブ（第２管状継手部材）
３ａ：流体通路
４：ガスケット
５：雌ねじ部材
６：雄ねじ
７：外向きフランジ
８：内向きフランジ
９：共回り防止リング
１０：隙間埋めリング
１１：補助ナット
２１：雄ねじ部
２２：右面（外側面）
２２ａ：テーパ面
２３：内向きフランジ
２４：左面（内側面）
２４ａ：テーパ面
２５：小径部
２５ａ：左面（テーパ面）
２６：大径部
２６ａ：右面（テーパ面）
３０：隙間埋めリング
３０ａ、３０ｂ：テーパ面
３１：雌ねじ部材
３２：内向きフランジ
３３：テーパ面
３４：共回り防止リング
３４ａ：テーパ面

Claims (3)

1. 少なくとも一方に流体通路が形成されている１対の継手部材を備えており、いずれか一方の継手部材に設けられた雄ねじ部材と他方の継手部材に設けられた雌ねじ部材とによって前記１対の継手部材同士が結合される管継手において、
   前記雄ねじ部材と前記雌ねじ部材とが螺合し、前記雌ねじ部材の内向きフランジにスリーブが挿通されており、
   前記内向きフランジと前記スリーブの外周との間にある隙間に圧入されるテーパ状端部を有する隙間埋めリングが前記スリーブに嵌められており、
   前記雌ねじ部材の前記内向きフランジにテーパ面が設けられ、前記テーパ面は、前記雌ねじ部材の前記内向きフランジの外側面に設けられており、前記雌ねじ部材の外周に雄ねじが形成され、この雄ねじに補助ナットがねじ合わされており、前記隙間埋めリングは、前記雌ねじ部材の内向きフランジ外側面と前記補助ナットの内向きフランジ内側面との間に配置されていることを特徴とする管継手。
2. 前記補助ナットの前記内向きフランジ内側面にテーパ面が設けられるとともに、前記隙間埋めリングの補助ナットに対向する端部がテーパ状とされていることを特徴とする請求項１の管継手。
3. 前記雌ねじ部材の前記内向きフランジと前記スリーブの端部に形成した外向きフランジとの間に、共回り防止リングが配置されていることを特徴とする請求項１または２の管継手。

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