JPH10132173A - 管継手システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈動圧力負荷に持続的に耐え、耐火性を
有すると共に、高温や火炎に強い管継手システムを提供
する。 【解決手段】 配管領域１, ２の一方に、カルダン形管
継手５, ６が軸方向に配置され、且つこれに対してほぼ
交差する軸を有する他方の配管領域２に単動形管継手７
が配置されていて、この管継手の継手ボルト３８が両方
の配管領域１, ２の軸に交差して配置されている。管継
手５, ６, ７内には、配管部分８, ９, １０, １３各々
が金属ベロー１１, １２, １４により相互に密着・結合
されている。管継手５, ６, ７が、配管部分８, ９, １
０, １３と結合した管形スリーブ１７, １８, １９, ２
０, ３５, ３６を備え、長手方向に並んだスリーブの各
端部が、カルダンリング２９, ３０と結合しているか、
又は単動継手では相互に旋回自在に結合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管継手システム、特
にディーゼルエンジンの燃料配管用管継手システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】大型ディーゼルエンジンでは、固定接続
コネクタから延設形成された燃料配管が、弾力的に配置
されたディーゼルエンジンの運動を、該当配管のうち全
（多）方位面で可動な領域により吸収できるように、
（燃料供給装置とエンジンの）中間に配置されたゴム又
はテフロンホースにより、高圧がかかるディーゼルエン
ジン用の送給配管を可動にする方法が知られている。デ
ィーゼルエンジンの運動は、加速過程から生じる。船舶
用ディーゼルエンジンでは、海上走行から生じる運動も
加わる。しかし、燃料配管の負荷は、燃料にかかる高圧
だけでなく、特に、ディーゼルエンジンの個々のシリン
ダーに対する充填過程から該当する頻度で起こる高圧変
動もある。特に、通常アーチ状に敷設したゴム又はテフ
ロンホースは、長時間このような圧力脈動に耐えられな
いので、しばしばトラブルが発生して修理する必要が生
じる。更に、このようなホースは高温や火炎に耐えられ
ないので、ディーゼルエンジン用燃料が漏れて、別の危
険、例えば、火災を発生する危険性がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、周知のホースを高圧、特に脈動圧力負荷に持続的に
耐え、しかも、耐火性を有する部品に替えると共に、高
温や火炎に強い管継手システムを提供することにある。
この管継手システムは、さらに可動性に関して、ホース
によって得られる多方位の自由度を有し、僅かな力で容
易に動き、しかもディーゼルエンジン近くに取り付けら
れることにより、必要スペースが少なくてすむものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項記載
の発明により達成される。即ち、管継手、特に固定接続
部から延設形成される配管領域とこれに接続した、エン
ジンの接続部まで続いている配管領域を含む大型ディー
ゼルエンジン用燃料配管の金属製可動部材用管継手シス
テムによって解決される。ここでは、配管領域の一方で
カルダン継手の形の管継手が配置されている。好ましく
は、２個の管継手が、軸方向に間を隔てて相互に配置さ
れている。これに対して、ほぼ交差する方向の軸を有す
る他方の配管領域では、単動継手形の少なくとも１個の
管継手が配置されていて、この継手部材が両方の配管領
域の軸にほぼ交差する関係となるように配置されてい
る。さらに、管継手内には配管部分各々が金属ベローに
より相互に密着接合され、且つベローの半径方向外部に
ある管継手の爪各々が配管部分と結合した管形スリーブ
によって形成されていて、長手方向に並んだ各端部が継
手部材、例えば継手ボルトなどにより、カルダンリング
と結合しているか、単動継手では相互に旋回自在に結合
している。このような本発明の配置により、第一に、燃
料配管の部材が可動性に関して、部材の固定接続部とエ
ンジン側の接続部間の全面的運動に必要な全体的自由度
を持つことができる。他方、全ての構成部品を含む可動
部材が金属製なので、この部材は耐火性を有するだけで
なく、とりわけ前記した高圧、特に脈動圧に耐えること
ができる。なぜなら、この負荷に管形の高負荷負担能力
を有する配管領域だけでなく、金属ベローもさらされる
が、金属ベローは弾性部品として発生する負荷経過に応
じた寸法に決定できるからである。さらに、前記した金
属管とベローを使用しているので、基本的に、周知のホ
ースと同一のスペースしか必要ない。

【０００５】しかし、ここで、管継手の形状に関して
は、そのため使用されている管形スリーブが内部に含む
ベロー各々を完全に囲み、それによって外部の影響、特
に汚染と損傷を防止するよう、このスリーブが同様に細
長いので、半径方向に少し突出する部分を形成し、この
形状も利点となっている。即ち、全体として、本発明に
より得られた燃料配管の可動性部材は、可動性と必要ス
ペースに関して、これまで使用されているホースに代っ
て直ちに使用でき、他方、発生する負荷に対して長寿命
を有し、火災による損傷の危険にさらされない。しか
も、この可動部材は、僅かで、単一な部品を使用してい
るので、重量が小さくなり、構造全体が特に継手でも外
が滑らかで、閉じているので、特に損傷する危険がな
い。しかも、使用継続中に生じる可能性のある金属ベロ
ーの展伸をカルダン継手あるいは単動継手を配置するこ
とにより防いでいるので、システム全体の耐久性を高め
ている。ここで、固定接続部から出発して延設されてい
る配管領域は、ほぼ垂直か又はエンジン軸に対して交差
するように形成されていて、例えばベンドを介してほぼ
直角にエンジンと結合して他の配管領域に接続してい
る。

【０００６】継手の各々のベローの内径は、隣接する配
管部分の内径とほぼ一致し、且つそのベローの半径外方
の波状高さ範囲内の円筒形接続端部が、この配管部分の
半径方向外方で、これと結合している。それによって、
この配管部分のベロー結合部が、特に細長く、半径方向
に少し突出した形になる。例えば、ベロー接続端部と配
管部分が外部重なり継ぎ目によって相互に溶接されると
き、それによって半径方向に直ちに得られる構造スペー
スも利用でき、溶接継ぎ目は管外部のみを走るので、溶
接材が配管に達して、そこで損傷を発生することが防止
されている。

【０００７】ベローが輪状波形であると、有利である。
そのため、高い弾力性が得られるよう、多層ベローを使
用できる。さらに、船舶用ディーゼルで一般的な条件を
考慮しても長寿命を保証するため、全ての固定部品と同
様に、ベローはステンレス鋼などのように強度、耐蝕性
などに優れた高級鋼あるいは特殊鋼製であることが好ま
しい。

【０００８】さらに、本発明の範囲内で、配管領域にほ
ぼ平行に設けられている管継手のスリーブの相互に離れ
て並んでいる端部が半径方向にはめ込まれ、対応する配
管部分と端部で固定結合、特に溶接されている。ここで
は、継手の必要な可動性を考慮して、スリーブのうち少
なくとも１つの内径を、ベローの外径より僅かだけ大き
くするだけでよい。それにより、スリーブは外部が滑ら
かで、閉じた部品を形成し、重量を減らすため、他の側
を薄肉厚にして成形できる。なぜなら、スリーブは回り
を閉じた部品として、特に高い安定性があるからであ
る。

【０００９】他の実施形態では、カルダン継手の爪が同
一形状のスリーブの端部で互に軸方向に相対し、角ばら
ない突起により形成され、両方のスリーブ端部の突起が
相互に９０°ずれ、軸方向に離れて相互に噛み合い、且
つ爪が継手部材により継手位置の外部を囲んでいるカル
ダンリングと結合している。さらに、この構造のため、
爪の成形のための周囲方向とこの場合、軸方向に前後す
る切断過程により、管部材からなるカルダン継手のスリ
ーブを同時に製造でき、この製造では廃棄物が発生しな
いし、部品毎の切断過程が不要になって都合がよい。

【００１０】同一配管領域上に配置された両方のカルダ
ン継手に関しては、継手部材により形成された平面が相
互に平行に走っている、つまり、管路軸が両方の継手の
範囲内で並んでいるか、少なくとも平行であることが好
ましい。

【００１１】単動継手に関しては、単動継手の他のスリ
ーブの内径が少なくとも継手位置の範囲内で一方のスリ
ーブの外径よりも大きくできる。この継手でもスリーブ
は個々に突出し、相互に並んでいる爪を有することがで
きる。しかし、ここで、単純にするため、スリーブの継
手側の端部がその周囲に平面の縁を有し、且つ一方のス
リーブの外径と他方のスリーブの内径間の差を、単動継
手の必要な継手可動性に対応させることができる。単動
継手は、継手部材ができるだけ薄肉厚で形成されたスリ
ーブの材料だけで支持されるので、場合によっては、他
方のスリーブ、つまり外部のスリーブの継手位置の範囲
に、補強リングを装着してもよい。

【００１２】単動継手で継手を形成する複数のスリーブ
の相互の支持作用を、できるだけ摩擦のないようにする
ため、複数のスリーブが継手位置の範囲内で相互に半径
方向の間隔を有し、且つ少なくとも継手部材に対して９
０°ずれた範囲で、半径方向外方に球形のスペーサによ
り、その間隔を満たすことができる。同様に、カルダン
継手では、カルダンリングが継手位置を間隔を取って囲
み、且つ爪がこの間隔を橋絡し、半径方向外方に球形
で、継手部材により貫通されているスペーサリングを支
持するようにすることができる。この場合、このスペー
サリングと球形スペーサを摩擦特性に優れた滑らかな材
料、特に４フッ化エチレン樹脂であるテフロン（商標）
から製造できる。同様に、継手部材が回転自在の部品用
の滑らかな材料、特にテフロン製ブッシュを保持するの
が適切である。

【００１３】

【発明の実施の形態】他の本発明の重要な特徴と詳細
は、図面に示す実施形態の以下の説明から判明する。図
１は、配管領域１とこれとほぼ直角に接続された配管領
域２からなるディーセルエンジン用燃料配管の可動性部
材を示す。配管領域１と２の共通点は、それらの領域の
端部に接続部たる接続コネクタ３, ４を有することであ
る。これら接続コネクタ３, ４は、通常のフランジコネ
クタの形状をしているので、詳細に説明しない。これら
の接続コネクタ３, ４のうち、一方の接続コネクタは固
定されている。例えば、図示されていない他の配管を介
してディーゼル燃料用送り装置と結合している。そし
て、他方の接続コネクタは、図示されていないディーゼ
ルエンジンの燃料送り装置と結合しているので、可動性
を有する。両接続コネクタ３, ４が、冒頭の理由からほ
ぼ全方位（当然限界はあるが）面で相互に移動できるよ
う、配管領域１は、軸方向に間を隔てて相互に配置され
ていて、且つ並んだ２つのカルダン継手５, ６を有す
る。これに対して、配管領域２内には単動継手７が配置
されている。カルダン継手内では、配管領域１の配管部
分８, ９及び１０が輪状波形ベロー１１, １２により相
互に結合されている。これに対して単動継手７内では、
配管部分１０, １３は同様な輪状波形ベロー１４により
相互に接続されている。

【００１４】これから説明する管継手システムの部分
は、一方では特に圧力変動時の高い内圧に対する強度
と、他方では耐火性を、燃料配管の可動部材に与えるた
め金属製である。ベロー１１, １２, １４は、同様にそ
の波形の半径方向の高さ範囲内に位置している円筒形接
続端部１５を有し（この図では１つの位置だけが示され
ている）、これによりベローは、外部重複継ぎ目１６を
介して隣接した各々の配管部分８, ９, １０及び１３と
密着・接合している。

【００１５】他方、ベロー１１, １２及び１４の波形
は、ベローの内径が配管部分８, ９,１０及び１３の内
径とほぼ同一であるような形状をしている。継手を半径
方向にできるだけ小さくできるように、波形の山部分の
高さはできるだけ低くされている。それにもかかわら
ず、十分な弾性を有するように、ベローは多数の細い凹
凸部から構成され、小さすぎない軸方向の長さを有す
る。カルダン継手５, ６では、ベロー１１，１２が円筒
形スリーブ１７, １８と１９, ２０により外部を囲まれ
ている。これらのスリーブは、直径方向で相対的に相互
に９０°ずれており、軸方向に離れている爪２１, ２２
と２３, ２４と噛み合っている。ここでは、爪は継手部
材たる継手ボルト２５, ２６と２７, ２８を介してスリ
ーブを囲むカルダンリング２９，３０と回転自在に結合
している。カルダンリング２９，３０は、スリーブ１
７, １８と１９, ２０に対して半径方向に間隔を保ち、
この間隔は、継手ボルト２５, ２６と２７, ２８が貫通
している半径方向外方に位置する球形のスペーサリング
３１, ３２により満たされている。これらのスペーサリ
ングを摩擦抵抗の小さい滑らかな材料から製造すれば、
継手が軽く動けるようになる。特に、図２から判るよう
に、カルダンリング内に、例えば溶接により固定した継
手ボルトが、滑らかな材料（テフロン等）製のブッシュ
３３により囲まれ、このブッシュ３３によって他の部品
が軽く回転できる。各々のスリーブ１７, １８と１９,
２０の他の端部に関しては、これらの端部は配管部分と
各々半径方向に嵌合していて、例えば、溶接によりベロ
ー１１，１２の端部外方の配管部分８, ９, １０に固着
されている。

【００１６】図３は、単一な方法で、例えばカルダン継
手５のスリーブ１７, １８を管部材から同時に製造でき
ることを示す。周囲方向に線３４に沿って、軸方向に前
後に動かして１回だけの切断工程を実施し、これにより
爪２１, ２２が形成される。次に、爪と逆向きのスリー
ブ１７, １８の端部が半径方向に配管部分の外部、例え
ば９にはめ込まれ、爪２１, ２２内に継手ボルト用とし
ての孔が設けられる。

【００１７】比較的僅かに異なる他の実施形態では、単
動継手７は管状スリーブ３５, ３６を有する。ここで
は、一方のスリーブ３６は他方のスリーブ３５の外径よ
り大きい間隔で離間した内径を有する。このように形成
された半径方向の中間部は、軽く継手が動けるよう、半
径外方に球形のテフロン製スペーサ３７で満たされてい
る。スリーブ３５, ３６の相互に離れて並んでいる端部
は、再度、軸に平行に挿入されて半径方向にはめ込ま
れ、前記の方法、例えば、溶接によりそれぞれ配管部分
１０，１３に固定される。スリーブが相互に重なり合わ
さっている限り、スリーブは直径方向で相対する、継手
部材たる継手ボルト３８の挿入用の孔があり、この継手
ボルト３８の軸の周囲を単動継手７が旋回できる。ここ
では、更にスリーブが外径縁周りに軸に平行な立上がり
縁を有する。

【００１８】材料３５, ３６は、できるだけ薄肉厚でな
ければならず、安定性の理由からもそうできるが、継手
ボルト３８をスリーブに固定するため、例えば溶接によ
り固定するため、材料補強が必要である。この補強は、
本例ではスリーブ３６にはめ込み、溶接により固定した
補強リング３９で行われる。さらに、継手ボルト３８に
接する部分３５, ３７が、図２のテフロンブッシュ３３
と同一のテフロンブッシュを介して配置されている。図
から判るように、スリーブ３５, ３６の円筒部分は異な
る直径を有する。しかし、スリーブ３６に関する図４に
従って、両方のスリーブを製造するに際して、直径が同
一の管材料から出発し、管材料の拡径４０により継手領
域で、さらに大径のスリーブを製造することができる。

【００１９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料配管の可動部材の領域断面図

【図２】図１の細部ＩＩの拡大図

【図３】関連する継手スリーブの同時製造図

【図４】単動継手の継手スリーブの他の実施形態を示す
部分断面図

【符号の説明】

１，２ 配管領域 ３，４ 接続部 ５，６ 管継手 ７ 単動継手 ８，９，１０，１３ 配管部分 １１，１２，１４ ベロー １５ 接続端部 １６ 継ぎ目 １７，１８，１９，２０ スリーブ ２５，２６，２７，２８ 継手ボルト ２９，３０ カルダンリング ３１，３２ スペーサリング ３３ ブッシュ ３５，３６ スリーブ ３７ スペーサ ３８ 継手部材 ３９ 補強リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597051023 ＯＥＳＴＬＩＣＨＥ ＫＡＲＬ‐ＦＲＩＥ ＤＲＩＣＨ‐ＳＴＲＡＳＳＥ 134， Ｄ‐75175 ＰＦＯＲＺＨＥＩＭ， ＢＵ ＮＤＥＳＲＥＰＵＢＬＩＫ ＤＥＵＴＳＣ ＨＬＡＮＤ (72)発明者 ペーター・ヴェー・ベルガー ドイツ連邦共和国 デー‐75181 プフォ ルツハイム‐オイティンゲン ホーエ・シ ュタイゲ ９ (72)発明者 ローラント・ウーバー ドイツ連邦共和国 デー‐75177 プフォ ルツハイム ヴァインシュタイゲ 40 ア ー

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定接続部（３, ４) から延設されて形
   成されている配管領域（１, ２) と、これと接続しエン
   ジンとの接続部（４, ３）にまで達する配管領域（２,
   １) を備える燃料配管の金属製可動部材用管継手システ
   ムにおいて、 前記配管領域（１, ２）の一方（１）に、カルダン継手
   形の管継手（５, ６)が軸方向に配置され、且つこれに
   対してほぼ交差する軸を有する他方の配管領域（２）に
   単動継手形の管継手（７）が配置されていて、この管継
   手の継手部材（３８）が両方の配管領域（１, ２）の軸
   にほぼ交差する関係となるように配置されており、 前記管継手（５, ６, ７）内には、配管部分（８, ９,
   １０, １３）各々が金属ベロー（１１, １２, １４) に
   より相互に密着・結合されていて、 この金属ベロー（１１, １２, １４) の半径方向外部に
   ある前記管継手（５,６, ７）の爪（２１, ２２, ２３,
   ２４）の各々が、前記配管部分（８, ９, １０, １
   ３）と結合した管形スリーブ（１７, １８, １９, ２
   ０, ３５, ３６）により形成され、長手方向に並んだ各
   端部が、継手部材（２５, ２６, ２７, ２８, ３８) を
   介してカルダンリング（２９, ３０）と結合している
   か、又は単動継手では相互に旋回自在に結合しているこ
   とを特徴とする管継手システム。
2. 【請求項２】 前記配管領域（１, ２) は直線状に延設
   されていて、ベンドのような接続部材を介して互にほぼ
   直角位置になるように接続されている請求項１記載の管
   継手システム。
3. 【請求項３】 前記ベロー（１１, １２, １４）の内径
   が隣接する前記配管部分（８, ９, １０, １３）の内径
   にほぼ一致していて、前記ベロー（１１, １２, １４)
   の円筒形接続端部（１５) が半径方向外方の波高さの範
   囲内に形成されており、且つ接続端部（１５) が前記配
   管部分（８, ９, １０, １３) の外部の継ぎ目（１６)
   で結合している請求項１又は２記載の管継手システム。
4. 【請求項４】 前記ベロー（１２, １４）が、ほぼ半径
   方向に並んだ波面で小さい高さのベロー波形をしている
   請求項１〜３のいずれか１項記載の管継手システム。
5. 【請求項５】 前記ベロー（１１, １２, １４) が輪状
   波形である請求項１〜４のいずれか１項記載の管継手シ
   ステム。
6. 【請求項６】 前記ベローの接続端（１５) と配管部分
   （８, ９, １０, １３）とが、外部重複継ぎ目（１６)
   を介して溶接されている請求項１〜５のいずれか１項記
   載の管継手システム。
7. 【請求項７】 前記ベロー（１１, １２, １４）が多層
   である請求項１〜６のいずれか１項記載の管継手システ
   ム。
8. 【請求項８】 前記ベロー（１１, １２, １４）が高級
   鋼製である請求項１〜７のいずれか１項記載の管継手シ
   ステム。
9. 【請求項９】 前記配管領域（８, ９, １０, １３) と
   ほぼ平行に配置されている前記管継手（５, ６, ７）の
   スリーブ（１７, １８, １９, ２０, ３５,２６）の相
   互に離れて並んでいる端部が、半径方向にはめ込まれ、
   且つ端部で対応する配管部分（８, ９, １０, １３）と
   固定結合されている請求項１〜８のいずれか１項記載の
   管継手システム。
10. 【請求項１０】 前記スリーブ（１７, １８, １９, ２
    ０, ３５) の少なくとも１つの内径が、前記管継手
    （５, ６, ７) の必要な可動性を考慮して、前記ベロー
    （１１, １２, １４) の外径よりもやや大きい請求項１
    〜９のいずれか１項記載の管継手システム。
11. 【請求項１１】 前記カルダン継手（５, ６）の爪（２
    １, ２２, ２３, ２４）が、同一形状の前記スリーブ
    （１７, １８, １９, ２０）の端部で軸方向に相対し、
    角ばらない突起により形成されていて、 両方のスリーブ端部の突起が９０°相互にずれ、軸方向
    に間を隔てて相互に噛み合い、且つ、 前記爪（２１, ２２, ２３, ２４）が継手部材（２５,
    ２６, ２７, ２８）を介して継手位置の外部を囲むカル
    ダンリング（２９, ３０）と結合している請求項１〜１
    ０のいずれか１項記載の管継手システム。
12. 【請求項１２】 前記カルダンリング（２９, ３０）が
    間を隔てて継手位置を囲んでいると共に、前記爪（２
    １, ２２, ２３, ２４）がこの間を橋絡し、半径方向外
    部に位置して球形をなす、継手部材（２５, ２６, ２
    ７, ２８）により貫通されたスペーサリング（３１, ３
    ２）を支持する請求項１〜１１のいずれか１項記載の管
    継手システム。
13. 【請求項１３】 前記カルダン継手（５, ６）のスリー
    ブ（１７, １８, １９, ２０）が、前記爪（２１, ２
    ２, ２３, ２４）を形成するため周囲方向に、この場合
    前後する切断過程によって、管部材から同時に製造され
    る請求項１〜１２のいずれか１項記載の管継手システ
    ム。
14. 【請求項１４】 前記単動継手（７）の他方のスリーブ
    （３６) の内径が、少なくとも継手位置の範囲内で一方
    のスリーブ（３５) の外径よりも大きい請求項１〜１３
    のいずれか１項記載の管継手システム。
15. 【請求項１５】 前記単動継手（７）のスリーブ（３
    ５, ３６）の継手側の端部が、その端面周囲に平面の縁
    を有し、且つ一方のスリーブ（３５) の外径と他方のス
    リーブ（３６) の内径との差が、前記単動継手（７）に
    必要な継手可動性に対応している請求項１〜１４のいず
    れか１項記載の管継手システム。
16. 【請求項１６】 前記単動継手（７）のスリーブ（３
    ５, ３６）が継手位置の範囲内で、互の半径方向の隙間
    を有し、且つ、 この隙間が少なくとも継手部材（３８) に対して９０°
    ずれた範囲で、半径方向外方に位置する球形のスペーサ
    （３７) によって満たされている請求項１〜１５のいず
    れか１項記載の管継手システム。
17. 【請求項１７】 前記単動継手（７）の他方のスリーブ
    （３６) に、継手位置の範囲で補強リング（３９) が装
    着されている請求項１〜１６のいずれか１項記載の管継
    手システム。
18. 【請求項１８】 前記継手部材（２５, ２６, ２７, ２
    ８, ３８) が、回転自在の部品用として、滑らかな材料
    製のブッシュ（３３) を保持する請求項１〜１７のいず
    れか１項記載の管継手システム。
19. 【請求項１９】 前記爪（２１, ２２, ２３, ２４）が
    支持するスペーサリング（３１, ３２）、又は前記単動
    継手（７）のスリーブ（３５, ３６）が継手位置の範囲
    内で形成する互の半径方向の隙間を満たすスペーサ（３
    ７) が、滑らかな材料製である請求項１〜１８のいずれ
    か１項記載の管継手システム。