JPH0229917B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各々がフランジを有する二つの部
品、例えば、パイプを液密連結するための装置を
開示する。この装置はガスケツトを二つの部品間
に圧縮するためにフランジ係止装置を有してい
る。

〔従来の技術〕

この型式の液密連結装置は例えばフランス特許
出願第8101250号（1981年１月23日出願、名義人
Commissariat ａ l′Energie Atomique、発明
の名称「弾性係止締めつけ装置」）によつて開示
されている。この装置はガスケツトを両部品間に
圧縮するために部品を互いに接合するねじ／ナツ
ト型式の係止すなわち締めつけ装置を有してい
る。

しかしながら、この型式の締めつけすなわち係
止装置は大きな締めつけ力又は応力を保証しな
い。しかしながら、工業上、パイプ間の連結を確
保にするためには、固定ジヨイントを含む継手の
使用では、密封性の高いかつ信頼性の高い性能レ
ベルを得るために大きな締めつけ力を必要とす
る。

さらに、締めつけを単純化したり、自動化した
りするためには、組立体の仕様書に従つて組立体
を固定してガスケツトを押しつぶすために、流体
圧または電気ジヤツキ型式の機械装置を使用する
ことがしばしば必要である。これにより、係止す
なわち締めつけ装置の閉鎖を単純化することがで
きる。何故なら、応力が及ぼされないためであ
る。例えば、この締めつけ装置がナツト／ボルト
装置であれば、ボルトを手でねじ込むことができ
る。これは係止キーのような係止部材を挿入すべ
き空間がない場合に特に重要である。この場合、
ジヤツキの作用を除く前に、組立体を正確に固着
状態に保つために、これを適当な装置によつて予
め応力付与することが必要である。これは係止装
置に張力を加えることによつてもたらされ、さも
なければガスケツトの弾性反作用がその荷重除去
をもたらす。

この応力維持問題のシユミレーシヨンをするた
めにはガスケツト及び係止システム並びに二つの
スプリングＡ，Ｂによつて構成される二つの弾性
要素を形成することが必要であるだけである。

第１ａ図は二つのスプリングＡ，Ｂを備えた弾
性装置を示している。スプリングＡはガスケツト
の弾性を、そしてスプリングＢは係止システムの
弾性を与える。スプリングＡは力ＦをプレートＰ
に及ぼすことによつて圧縮される。

プレートｑはスピンドルｒに、例えば、ねじｖ
で係止されるので、スピリングＢは圧縮されな
い。かくして、ナツト／ボルト装置の例をとる
と、ボルトを手で締めるとすれば、ボルトをきつ
く係止することができないということは容易に明
らかである。

例えばジヤツキによつて及ぼされた力Ｆを解放
すると、ジヤツキの作用によつて予め均衡を保た
れたプレートＰに対するスプリングの反作用がス
プリングＢに伝達されてスプリングＢを圧縮す
る。平衡点はF₀のところである（第１図参照）。
スプリングＢはＦ−F₀に相当するナツト／ボル
ト装置の弾性を表わす。スプリングＡは値δだけ
ゆるめられ、スプリングＢは同じ値δだけ圧縮さ
れる。かくして、弾性がスプリングＡによつて表
わされるガスケツトがゆるむ。しかしながら、密
封を正確に保証するためには、ガスケツトを適当
に圧縮することが必要である。

このガスケツトの荷重除去現象をなくすために
は、先に指摘したように、締めつけ装置にこれを
引張ることによつて予め応力を加えることが必要
である。しかしながら、これは特に空間の欠乏の
ためにあらゆる場合に可能というわけではない。

本発明の目的は組立体に加えられるべき締めつ
け力すなわち係止力をかなり減少させることがで
きる液密連結装置を提供することである。また、
この装置は、連結を確実にするためにジヤツキを
使用するとき、係止装置の引張りをなくすことが
できる。

これらの利点は係止力を減少させ、かつガスケ
ツトを圧縮するフランジの変位と比較して係止部
材の変位をかなり大きくすることができる機械装
置の存在により得られる。より詳細には、本発明
による連結装置では、各フランジは軸線Ｄおよび
角度λの円錐面を有している。この装置は、各々
が軸線Ｄおよび角μの円錐面を有する二つのクリ
ツプと、リングの形態をなす半径方向に伸縮可能
な中間部材とを有する。リングはいくつかの相互
に連結されたセグメントで構成され、また内面と
外面とを有している。各セグメントは、第一およ
び第二部品の軸線Ｄおよび角λの円錐面と協働す
ることができる軸線Ｄおよび角λの円錐形の表面
をその内面に、そしてクリツプの各々の角μの円
錐面と協働することができる軸線Ｄおよび角μの
円錐形の表面をその外面に有している。

本発明は下記の諸利点がある。すなわち、係止
装置は係止力を減少させるので、或る工業上の用
途において、密封性の高いかつ信頼性の高い性能
レベルを得るのに必要な高い係止力を発揮するこ
とができる。

そのうえ、この係止装置はガスケツトを圧縮す
るフランジの変位と比較して係止部材の変位を非
常に大きくする。かくして、連結部を締付けるた
めにジヤツキのような係止装置を使用する場合、
締めつけ装置に張力を加える必要がない。従つ
て、締めつけ装置の弾性によるガスケツトのクリ
ツプの変位はガスケツトの性能についての許容限
度内に留まる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施態様に
ついて説明する。

第１図に示す液密連結装置は、第一部品１を第
二部品２に連結することができる。例えば、部品
１，２は長さ方向の軸線Ｄを有するパイプで構成
されている。

これらパイプが非常に腐蝕性の強い液体を移送
する場合、これらを完全な液密状態に連結するた
めに、高い締めつけ力すなわち係止力を必要とす
る全てが金属の継手を使用することが必要であ
る。本発明による連結装置は組立体に加えられる
べき締めつけ力をかなり減少させることができ
る。

各パイプはフランジ４を有し、各フランジは軸
線Ｄおよび角λの円錐面を有している。角度λは
90℃に近い鋭角、例えば、70℃である。パイプ２
の端部はパイプ１のフランジ４に形成された凹部
に嵌め込まれている。パイプ１の外周にはガスケ
ツト６が嵌着されている。先に説明したように、
ガスケツト６はパイプ１，２の長さ方向Ｄに高い
圧縮応力を必要とする全てが金属の継手である。

実際の連結装置は二つのクリツプ８を備え、こ
れらクリツプの各々は軸線Ｄおよび角μの円錐面
を有する。角μは小さい角度、例えば、15゜であ
る。各クリツプ８は内径がパイプ１，２の内径よ
り大きな円形のリングの形態をなしている。かく
して、クリツプ８とフランジ４の各々との間に
は、伸張および収縮可能なリングの形態をなした
中間部材１０が設置されている。この目的のため
に、リング１０はいくつかのセグメント１２で形
成され、セグメントの各々は内周面および外周面
を有している。各セグメント１２の内周面は、フ
ランジ４の相応した円錐面と協働するための軸線
Ｄおよび角λの円錐面を有している。セグメント
１２の外周面はクリツプ８の角μの円錐面と協働
することができる軸線Ｄおよび角μの円錐面１６
を有している。

リング１０のセグメント１２はこれらを伸縮さ
せるような方法で相互に連結されているがいくつ
かの異なる構成が可能である。例えば、第１図で
は、セグメントはこれらの外周面に固定された可
撓性のストラツプ２０によつて連結されている。
ストラツプ２０は閉鎖装置２４（第２図参照）を
有している。リング１０が収縮位置にあるとき、
わずかなうねりがストラツプ２０に生じる。リン
グ１０は第１０図の側面図にも見られ、四つのセ
グメント１２よりなつている。可撓性のストラツ
プ２０はセグメントの各々および閉鎖装置２４に
固定されている。ストラツプは出つ張るかあるい
は第１図および第２図に示すようにセグメントに
形成された溝に固定されるかのいづれかがよい。

第３図に示す別の実施態様によれば、セグメン
ト１２は適当な直径を有する金属ワツシヤ２６に
取付けられており、このワツシヤはセグメント１
２の各々の外周面に形成された溝２７に係合して
いる。これらセグメントはスプリング２８によつ
て互いに間隔保持され、この目的のためにスプリ
ング２８は上記セグメントに設けられた凹部に嵌
め込まれている。締めつけ後、ワツシヤ２６の内
径はワツシヤ２６がセグメントに形成された溝２
７に留まるために、リング１０の最小の外径より
小さいままである。第４図はセグメント１２と、
このセグメントに形成された溝と、金属ワツシヤ
２６との断面を示す詳細図である。

第５図および第６図に示す他の実施態様によれ
ば、セグメントは二つのリング３０，３２に連結
されており、これらリングはセグメント１２の外
周面に形成された溝内に位置決めされている。各
セグメントにはスロツト３４が設けられている。
例えば、セグメントが四つあれば、各リングはス
ロツト３４を四つ有す。リング３０に形成したス
ロツト３４は半径方向であり、一方、リング３２
に形成したスロツトは例えば45゜の角度だけ傾い
ている。例えばリベツトによつて構成されたスピ
ンドル３６がスロツト３４を貫通してセグメント
１２に固定されている。ワツシヤ３０をワツシヤ
３２に対して手で回すと、半径方向の運動がセグ
メントに与えられ、それよりリング１０を伸ばし
たり収縮したりする。その結果、リングの内径を
増大させることができ、従つて、リングはフラン
ジ４の上に移行すことができる。次いで、セグメ
ント及びフランジ４の角度λの円錐面の間の接触
をもたらすようにワツシヤ３０，３２を反対方向
に回転させることによつて、半径方向内方に向け
られた運動がセグメント１２に与えられる。

第１図でわかるように、本発明による連結装置
はクリツプ８を互いに接近させることができる係
止すなわち締めつけ装置を有している。第１図で
は、これら装置はフランジ４２を有する環状の部
材４０によつて構成され、この環状部材はクリツ
プ８の一方で支持され、かつクリツプ８の外周面
に形成されたねじ４４によつて他方のクリツプと
協働する。部材４０は二つのクリツプを互いに係
止するためにクリツプ８に螺着されている。

第７図はクリツプ８用の他の係止すなわち締め
つけ装置を示している。クリツプ８はボルト４６
が横切る適当な開口を有している。ボルト４６を
ねじ込むと、クリツプ８は互いに近づく。また、
軸線Ｄと平行な方向に対向する力をクリツプ８の
側に及ぼすジヤツキによつてクリツプ８を再び締
めつけることができる。

第８図はクリツプ８をジヤツキによつて互いに
移動させることができる「対向」型式の組立体を
示している。この組立体は内径がクリツプ８の外
径より大きい二つの同じ環状部材４８を備えてい
る。各部材４８はクリツプ８の一方の側面で支持
されるように、内側に向つて半径方向に突出した
ラグ４８ａを有している。部材４８のうちの一方
のラグはクリツプのうちの一方の側面で支持さ
れ、他方の部材４８のラグは他方のクリツプの側
面で支持されている。さらに、各環状部材４８は
Ｌ字形の部分４８ｂを有している。ジヤツキ５０
が部分４８ｂの小さな分岐部で支持されている。
ジヤツキ５０は互いに対向するように配置された
環状部材の端部分４８ｂに力を及ぼして両者を離
す。これは部材の各々のラグ４８ａを共に移動さ
せ、その結果クリツプ８を係止する効果を有して
いる。

第９図は本発明による連結装置の組立体を示し
ている。パイプ１，２を互いに嵌め込んで、リン
グ１０をその最大の直径まで開く。この位置で
は、リングの内径はフランジ４の外径より大き
い。かくして、リングをこれらフランジの上に移
行させた後、これらを手作業で係止する。次い
で、二つのクリツプ８をリング１０の両側に位置
決めする。最後に、本実施態様では、円筒形の部
分４０で構成された係止装置を嵌める。

この装置は次の如く機能する。ねじブシユ４０
をねじ込むと、半径方向の接触作用 Ｐ＝Ｆ／tg（μ＋）（式中、はクリツプの円錐面 とセグメント１２との間の摩擦角である）がクリ
ツプの各々に及ぼされる。

順次、リングの各セグメント１２が軸線Ｄと平
行な接触作用Ｑをクリツプ４の円錐面に及ぼす。

Ｑ＝Ｐ／tg（90−λ＋） （但し、クリツプとリング１０との円錐面間の摩
擦角はクリツプ８の円錐面とリングの円錐外面と
の摩擦角と同じであると仮定する。） λとμとが等しい場合、フランジに及ぼされる
長さ方向の接触作用の合力Ｒは Ｒ＝Ｆ／tg（μ＋）・tg（90−λ＋） となる。

例えば90−λ＝μ＝15゜であり摩擦係数が0.1
（これは６℃の角に相当する）に等しいならば、
7.14に等しい力の掛算係数が得られる。λとμと
が同じ値である場合、摩擦係数が0.21（これは12゜
の角に相当する）に等しければ、掛算係数は
3.85である。

さらに、ａに等しいクリツプ８の総引寄せ量が
リング１０の変位、ｂ＝atgμをもたらしそして
リング１０の変位ｂが二つのフランジ４の総引寄
せ量ｃ、ｃ＝atgμ・tg（90−λ）を引き起こせば、
λとμとが先に示した値である場合、ｃ＝１mmで
あり、そしてａは約16mmである。

かくして、接近力を除いた後の係止装置の引張
りによつて引き起こされるゆるみが16×１／100
mmであれば、ガスケツトでの荷重の除去はほんの
１／100mmであり、これはガスケツトによつて受
け取られる。

第１０図および第１１図は円錐面の構成上の変
形例を示す。第１０図では、クリツプ８の円錐面
は異なる円錐面を有する以外は同一軸線の二つの
円錐で形成されている。円錐８ａの角度は大き
く、これにより係止前進移動を迅速にするが、掛
算係数を減少させる。円錐８ｂの円錐角は小さ
く、これにより掛算係数を高くして、最終的係止
させる。

第１１図に示す変形例では、リング１０の円錐
面は同一の軸線ではあるが円錐角の異なる二つの
円錐面１２ａ，１２ｂで構成されている。表面１
２ａの角度は大きく、表面１２ａの角度は小さ
い。操作は第１０図について説明した操作と同じ
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液密連結装置の長さ方向
の断面図；第２図は本発明による液密連結装置の
リング形成部分の第一の実施態様例の側面図；第
３図は本発明による連結装置のリング形成部分の
第二の実施態様を概略的に示す側面図；第４図は
第３図に示したリングの線−に沿つた断面
図；第５図は本発明による連結装置のリング形成
部分の第三の実施態様の断面図；第６図は第５図
のリングの一部を示す詳細図；第７図は本発明の
連結装置のための係止すなわち締めつけ装置の第
一実施態様を示す図；第８Ａ図はジヤツキによる
フランジの係止を示す連結装置の断面図；第８Ｂ
図はジヤツキによるフランジの係止を示す第８Ａ
図の矢印Ｆの方向の同機構の図；第９図は第１図
の連結装置の取付けを示す図；第１０図および第
１１図はそれぞれ係止フランジとリングとの円錐
面の構成上の変形例を示す詳細図である。 １……第一部分、２……第二部分、４……フラ
ンジ、６……ガスケツト、８……クリツプ、１０
……中間部材（リング）、１２……セグメント、
１６……円錐面、２０……ストラツプ、２４……
閉鎖装置、２６……ワツヤ、２７……溝、２８…
…スプリング、３０，３２……リング、４０……
環状部材、４２……フランジ、４４……ねじ、４
６……ボルト、４８……環状部材、５０……ジヤ
ツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第一部品と第二部品とをＤの方向に液密連結
   するための装置であつて、各部品が継手すなわち
   ガスケツトを前記部品の間に圧縮するために、フ
   ランジと、これらフランジを係止するための装置
   とを有する液密連結装置において、各フランジは
   軸線Ｄおよび角λの円錐面を有し、前記連結装置
   は、軸線Ｄおよび角λの円錐面をおのおの有する
   二つのクリツプと、内面および外面を有するいく
   つかの相互に連結されたセグメントで構成された
   リングの形態をなす半径方向に伸縮可能な中間部
   材とを有し、各セグメントは上記第一部品および
   第二部品の軸線Ｄおよび角λの円錐面と協働する
   ことができる軸線Ｄおよび角λの円錐面を円周面
   に有し、かつ、クリツプの各々の各μの円錐面と
   協働することができる軸線Ｄおよび角μの円錐面
   を外周面に有し、前記連結装置は更に、前記セグ
   メントのまわりに配列され、セグメントの半径方
   向の移動を可能にしながらセグメントを互に連結
   した状態に維持する相互連結装置と、前記セグメ
   ントを一様な角度間隔に維持する間隔保持装置と
   を有する、ことを特徴とする液密連結装置。 ２ クリツプを互いに引き寄せるための装置がフ
   ランジを有する環状の部材で構成され、該部材は
   一方のクリツプで支持されかつ、その外周面に形
   成されたねじによつて他方のクリツプと協働する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。 ３ クリツプを互いに引き寄せるための装置は、
   クリツプに形成された適当な通路を通るボルトで
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 ４ クリツプを互いに引き寄せるための装置はジ
   ヤツキで構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ５ リングを形成するセグメントはこれらに取付
   けられかつ閉鎖装置を有する可撓性のストラツプ
   によつて連結されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ６ リングを形成するセグメントは、これらに設
   けられた凹部に取付けられたスプリングと、溝に
   位置決めされたワツシヤとによつて互いに連結さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 ７ リングを形成するセグメントは二つのリング
   で構成され、第一リングは各セグメントに半径方
   向のスロツトを有し、第二リングは各セグメント
   に設けた傾斜スロツトを有し、第一リングおよび
   第二リングはセグメントの外周面に形成された溝
   に並置されており、各セグメントはリングの各々
   のスロツトを通るスピンドルを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ８ クリツプとリングのセグメントの外周面とに
   形成された円錐面のうちの少なくとも一つは角度
   の異なる二つの円錐で構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ９ 間隔保持装置は、隣接したセグメント間に置
   かれ、セグメントに設けられた凹部に嵌め込まれ
   たスプリングからなる、特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 １０ 相互連結装置および間隔保持装置は２つの
   平行なリングからなり、第一リングは半径方向ス
   ロツトを有し、第二リングは傾斜スロツトを有
   し、各セグメントは外周に前記半径方向スロツト
   および傾斜スロツトを貫通するスピンドルを有す
   る、特許請求の範囲第１項に記載の装置。