JPS6014692A - 高圧流路連結部 - Google Patents

高圧流路連結部

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JPS6014692A
JPS6014692A JP59129059A JP12905984A JPS6014692A JP S6014692 A JPS6014692 A JP S6014692A JP 59129059 A JP59129059 A JP 59129059A JP 12905984 A JP12905984 A JP 12905984A JP S6014692 A JPS6014692 A JP S6014692A
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S285/00—Pipe joints or couplings
    • Y10S285/91—Gaskets

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 Ａ　発明の分野 この発明は、一般的に高圧流路連結部または閉塞部に関
するが、更に特定的にはテーパーされた環状外面を有す
る雄型部材と、テーパーされた環状内面を有する雌型部
材と、上記各部材の間へ介装される概ね台形断面の密封
リングとを含む高圧流路連結部または閉塞部に関する。
Ｂ　先行技術の説明 例えば、工業用熱交換器における如き高圧流体取扱い分
野において、複数の流路又は導管を互に連結するため多
数の連結又は閉塞装置が開発されている。その装置の一
つには雄型部材と雌型部材と密封リングとが含まれる。
その雄型部材は内側ヘテーバーされた截頭円錐形外面を
有する一端を備えている。雌型部材はその軸線に対して
雄型部材の上記一端のテーパー角よりも小さいテーパー
角をもって内１４１１ヘテーパーされた截頭円錐形内面
を有する一端を備えている。密封リングはその断面が概
ね台形であって、雌型部材の内面のテーパ−角と実質的
に等しいテーパー角をもった外面と、雄型部材の一端の
テーパー角と実質的に等しいテーパー角をもった内面と
を備えている。雄型部材と雌型部材が例えばフランジな
どによって互に嵌合関係に締付けられる時、その密封リ
ングは各部材の間へしっかりと楔状に緊締される。
先行技術の台形密封リング連結における欠点は、雄型部
材と雌ｍ部材の各嵌合面の間へ密封リングを適当に着座
させることが困難な点である。各部品を組合せた時、若
し密封リングが軸方向に整合していないと、雄型部材と
雌型部材とが嵌合関係をもって互にきつく締付けられる
に従って密封リングが不均一な応力を受けるため、密封
リングの割れ又は捩れに基いて連結部の破損を生ずる。
更に又、若し密封リングが軸方向に整合してはい１よい
がまだ割れたり板曲したりするに至らなくても、その連
結部がやはり漏洩するので非常な高圧の場合において大
惨事火引き起すことになるかも知れない。
上記形式の改良型連結部又は閉塞部において改善された
点は、その密封リングが半径方向へ延出するリムを含む
ように形成されたことである。そのリムは雌型部材と雌
型部材が嵌合関係をもって締付けられる時、各部品の適
当な整合を指示する可視的指示器を提供する。しかし、
これまでのリム付き台形リング連結部又は閉塞部は雄型
部材と密封リングと雌型部材との間の寸法関係が不適当
であったため故障することが多かった。連結部を締付け
る間にそのリムが雌型部材の方へと移動する。若しリム
と雌型部材の間の当初の間隔が小さ過ぎると、締付ける
間にリムと雌型部材とが嶺接すえためリムが剪断される
か、又は雌型部材からリムに及ぼす力によって密封リン
グが破壊されるかも知れない。他方において、若しリム
と雌型部材の間の当初の間隔が太き過ぎると、密封リン
グと雌型部材の間の表面接触が不十分であるため、不適
当な密封を提供する結果となる。
半径方向外側へ延出するリムを有する密封リングを含む
改良型連結部又は閉塞部は１９８２年８月２５日付で出
願された米国係属特許願受付番号笛４１１．４９８号に
開示されているが、この場合における密封リング、雄型
部材及び雌型部材の相対的寸法は適当な密封が確保され
ると共に、密封リングのリムが雌型部材の端面から離隔
したままに保たれるように計画される。しかし、非常な
高圧の用途においては各ボルトの所要の張力が太きいた
め、リムがそれでも剪断されるかも知れない。
それ故に、この発明の目的は先行技術の各欠点を解消す
る連結部又は閉塞部を提供することである。もつと特定
的に言えば、この発明の目的は雄型部材、半径方向外側
へ延出するリムをもった密封リング、及び雌型部材の組
合せにおける各部品の相対的寸法をその各部品間におい
て適当な軸方向整合が維持され、又、適当な密封が実現
されると共に、ボルトの張力に関らずリムが雌型部材の
端面から離隔したままに保たれるように計画した連結又
は閉塞装置を提供することである。
発明の概要 上記及び他の諸口的は、本発明に基く高圧流路連結部に
よって達成される。この連結部には雄型部材、雌型部材
及び密封リングが含まれる。雄型部材はテーパー角をも
って内側ヘテーバーされた截頭円錐形外面を有する一端
部分を備えている。
雄型部材の外面は最大外径と最小外径とケ有する。
この最小及び最大外径は製作公差により左右される。雄
型部材は上記一端部分の最大外径に隣接して半径方向外
側へ延出するフランジを有する。雌型部材は雄型部材の
上記一端部分σ）テーパー角よりも小さいテーパー角を
もって外側へテーパーされた截頭円錐形内面を有する一
端部分を備えている。雌型部材の上記一端部分の内面は
最大内径を有する外端と、最小内径を有する内端とにお
いて終結すると共に、内端に隣接して半径方向内側へ延
出する肩面な備えている。雌型部材は軸方向深さを有す
る。密封リングは雄型部材の上記一端部分のテーパー角
と実質的に等しいテーパー角をもった截頭円錐形内面と
、雌型部材の上記一端部分のテーパー角と実質的に等し
いテーパー角をもった截頭円錐形外面とを有する。密封
リングはまた、その外面から半径方向外側へ外面の最大
外径に隣接して延出する環状リムを有する。密封リング
と雄型及び雌型部材の各截頭円錐形表面との各相対的寸
法は何れも造成される密封効果を最大限にすると共に、
密封リングがその組立て及び使用中に軸方向へ整合され
ないか又は損傷されるような機会を最小限にするように
選定される。もつと明確に言えば、密封リングのリムと
最小外径端との間の軸方向長さが実質的に雌型部材の深
さに等しい。
密封リングの内面の最大内径が雄型部材の上記一端部分
の最大外径よりも小さいけれども、密封リングの最小内
径も雄型部材の上記一端部分の最小外径よりも小さい。
更に、密封リングの外面のリムに隣接する最大外径が雌
型部材の上記一端部分の最大内径よりも大きいので、雄
型部材と雌型部材とが互に締付けられる時、リムが雌型
部材の上記一端部分の端面から離隔したままに維持され
る。
しかし、雄型部材と雌型部材が如何に強く互に締付けら
れようとも、密封リングの端面ばそのリムが剪断する以
前に雌型部材の肩面へ間違いなく当接する。
好ましい実施例の説明 今度添付図の第１図を先づ参照すると、本発明を実施し
た高圧流路連結部は記号１１によって全般的に指定され
ている。連結部１１には一般的に雄型部材１３、雌型部
材１５、及び密封リング１７が含まれる。
雄型部材１３は概ね管状であり、溶接部１９等によって
高圧導管へ連結するように適用される。
雄型部材１３はポルト３１を貫通させるための多数のボ
ルト孔を穿設した半径方向外側へ延出するフランジ２１
を備えている。
雌型部材１５は概ね管状であり、溶接部３３によって高
圧導管へ取付けるように適用される。雌型部材１５には
ボルト孔３７を含む多数のボルト孔を穿設した半径方向
へ一体的に延出するフランジ３５が含まれる。フランジ
３５は従って多数のボルト３１等によりフランジリング
２１と互に連結するように適用できるので、雄型部材１
３と雌型部材１５を軸方向に連結して互に締付けるよう
に適用される。
雌型部材１５は半径方向へ拡大し、外側へテーパーされ
た一端部分３９を備えている。この一端部分３９は雌型
部材１５の軸線に対してテーパー角をもった截頭円錐形
内面を形成する。一端部分３９は半径方向内側へ延出す
る肩面４３によって雌型部材１５の中心貫通孔４１へ接
続される。
雄型部材１３は截頭円錐形外面を形成する内側ヘテーパ
ーされた一端部分４５を備えている。雄型部材１３の軸
線に対する一端部分４５のテーパー角は雌型部材１５の
一端部分３９のテーパー角よりも大きい。
密封リング１７は截頭円錐形外面４７と截頭円錐形内面
４９とを有する。外面４７と内面４９の各テーパー角は
雌型部材１５の一端部分３９と雄型部材１３の一端部分
４５との各テーパー角と夫々実質的に等しい。従って、
密封リング１７は雄型部材１３の一端部分４５と雌型部
材１５の一端部分３９との間へ楔状に介装される。連結
部１１内の内圧が各一端部分４５と３９をもつと強く係
合させるように密封リングを付勢する作用を果たすので
、密封リング１７が自己付勢作用により効果的に締付け
られる。その内圧が強ければ強いほど大きな密封効果が
発揮される。
密封リング１７には半径方向外側へ延出するリム５１が
含まれる。リム５１は雌型部材１５の端面５３と雄型部
材１３のフランジ２１との双方から離隔するように密封
リング１７へ定置される。
連結部１１を組立てる作業中に作業員は雄型部材１３と
雌型部材１５に対するリム５１の位置を検査することが
できるのみならず、リム５１と雌型部材１５の端面５３
の間の間隔が連結部１１の全周にわたって実質的に等し
いことを確認することもできる。従って、リム５１は各
部品が適当に整合されることを指示する可視的指示器を
提供する。
今度は第２図を参照すると、本発明の好ましい実施例の
構造が詳細に図示されている。
雄型部材１３の一端部分４５のテーパー角は角度ａによ
って指定されているが、この好ましい実施例における角
度ａは２０°である。雌型部材１５の一端部分３９のテ
ーパー角は角度すによって指定されるが、この好ましい
実施例における角度すは１０°である。密封リング１７
に対する最適断面形がその直径に無関係であることは経
験的に決定された。この最適断面形において、記号Ｌｓ
により指定される密封リング１７の軸方向長さは２２２
２５朋であり、記号Ｔｒにより指定される密封リングの
最大厚さは３．８３５　＋ｕｉである。好ましい実施例
において、記号Ｌ３により指定されるリム５１の厚さは
３．１７５關である。記号ｄ１により指定される雄型部
材１３０所定最大外径に対しては、雄型部材１３の一端
部分４５の軸方向長さ、記号ｄ４により指定される雌型
部材１５の一端部分３９の最大内径、雌型部材１５の一
端部分３９の軸方向深さ、及び例えば記号Ｂｒにより指
定される密封リング１７の最大内径のような密封リング
１７の少くとも一つの内径を決定することが必要である
。
この好ましい実施例において、雄型部材１３の一端部分
４５の軸方向長さはＬ　１＋Ｌ　２−Ｌ　ｓに等しいが
、Ｌ２は一端部分４５の最大外径ｄ１と密封リング１７
の最大内径Ｂｒとの間の軸方向間隔であって、Ｌ６は一
端部分４５の最小外径ｄ２と密封リング１７の最小内径
Ｃｒとの間の軸方向間隔である。Ｌ２の最小長さは雄型
部材１３と密封リング１７の直径に対する組合せ製作公
差と、記号Ｘにより指定されるフランジ２１とリム５１
の間の選定された間隔とによって決定される。例えば、
この好ましい実施例において、雄型部材１３の直径に対
する製作公差は＋〇、０００ｙｑｍと−０，２５４朋で
あり、又、密封リング１７の直径に対する製作公差は十
又は−０，０７６２ｍｍである。Ｂｒは常にｄｌよりも
小さくなくてはならない。従って、Ｂｒは雄型部材１３
と密封リング１７の負の公差の合計をｄｌから引算した
差の値よりも小さくなくてはならない。三角法から最小
Ｌ２は次の式によって表わされる。
Ｌ２＝ｃｏｔａ　、　（ｔｏＩｎ）／２但し、ｔｏＩｎ
は雄型部材１３と密封リング１７の負の公差の合計の絶
対値である。
密封リング１７の最小内径Ｃｒと雄型部材１３の一端部
分４５の最小外径ｄ２どの間の間隔Ｌ６は雄型部材１３
と密封リング１７の各正の製作公差を組合せた値に等し
く、数学的に次の式によって表わされる。
Ｌａ　＝　ｃｏｔ　ａ、　（ｔｏｉ　ｐ）／２但し、ｔ
ｏｊ　ｐは雄型部材Ｉ３と密封リング１７の正の公差の
合計の絶対値である。
雄型部材１３の一端部分４５の軸方向長さは、従ってＬ
２＋Ｌｌ−Ｉ、ｓである。検査によると、雄型部材１３
の一端部分４５の最小外径ｄ２は次式のように表わすこ
とができる。
ｄ２＝ｄ＋−２（Ｌ２＋Ｌ１−Ｌｓ）ｃｏｔ　ａ雄型部
材１３の一端部分４５の各寸法が決定され、又、密封リ
ング１７の最適断面形も与えられたならば、密封リング
１７の残りの各寸法は比較的簡単に決定される。Ｌ２の
計算から密封リング１７の最大内径Ｂｒが次の式で表わ
されるのを知ることができる。
Ｂｒ＝ｄｔ　−２（Ｌ２＋Ｘ）　ｔａｎ　ａ　＝　ｄｌ
−（ｔｏｌ　ｐ）同様に密封リング１７の最小内径Ｃｒ
は次の式％式％ 記号Ｄｒにより指示される密封リング１７の最小外径は
、従って次のように表わされる。
Ｄｒ　＝　Ｃｒ＋Ｔｒ 但し、Ｔｒは密封リング１７の最大厚さ、リム５１に隣
接する密封リング１７の最大外径Ｅｒは次の式によって
められる。
Ｅｒ　＝Ｄｒ＋２（Ｌｘ−Ｌａ）　ｔａｎ　ｂ但し、Ｌ
ａはリム５１の厚さであって、その値が３．１７５ｍｍ
として与えられる。
雄型部材１３の一端部分４５と密封リング１７の各寸法
が決定されたならば、残りの計算すべきものは雌型部材
１５の一端部分３９の各寸法のみである。記号ｄ４によ
り指定される雌型部材１５の一端部分３９の最大内径は
リム５Ｉと一端部分３９の端面５３との間の最適間隔を
維持するように選定されなくてはならない。従って、そ
の最大内径ｄ４は次の式でめられる。
ｄ　４＝　Ｅｒ−２Ｌ４　ｔａｎ　ａ 記号Ｌ７により指定される雌型部材１７の一端部分３９
の深さはリム５Ｊがフランジ３５の端面５３へ接触する
以前に密封リング１７の内端が肩部４３へ接触するよう
に選定される。従って、一端部分３９の深さは密封リン
グ１７の軸方向長さからリム５１０幅又は厚さを引算し
た差、または、Ｌ７　＝、Ｌ＋−Ｌ３に等しい。雌型部
材１５の一端部分３９の深さＬ７が決定されたならば、
雄型部材１５の一端部分３９の残りの寸法、即ちその最
小内径ｄ３は次の式によってめられる。
ｄａ　＝　ｄ４−２Ｌ７　ｔａｎ　ｂ この明細書において図示し、且つ、説明された実施例の
明白な改変が、若し頭書した特許請求の範囲の精神及び
範囲内に含まれるならば、そのような改変はすべて本発
明の領域に包含されるべきであると、この発明の発明者
が考えていることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を組み入れた高圧流路連結部をその四半
分だけ切除した縦断面をもって示す側面図である。 第２図は本発明の好ましい実施例における雄型部材、密
封リング、及び雌型部材の配置を示す詳細縦断面図であ
る。 符号説明 １１・・・・・・高圧流路連結部 １３・・・・・・雄型部材 １５・・・・・・雌型部材− 】７・・・・・・密封リング ２１・・・・・・雌型部材１３のフランジ３５・・・・
・・雌凰部材１５のフランジ３９・・・・・・雌型部材
１５の一端部分４５・・・・−・雄型部材１３の一端部
分４７・・・・・・密封リング１７の截頭円錐形外面、
兼一端部分３９の截頭円錐形内面 ４９・−・・・・密封リング１７の截頭円錐形内面、兼
一端部分４５の截頭円錐形外面 ５１・・・・・・密封リング１７のリムａ・・・・・・
截頭円錐形面４９のテーパー角ｂ・・・・・・截頭円錐
形面４７のテーパー角ｄｘ・・・・・・雄型部材１３の
円錐形外面の最大外径ｄ２・・・・・−雄型部材１３の
円錐形外面の最小外径ｄ３・・・・・・雌型部材１５の
円錐形内面の最小内径ｄ４・・・・・・雌型部材１５の
円錐形内面の最大内径Ｂｒ・・・・・・密封リング１７
の円錐形内面の最大内径Ｃｒ・・・・・・密封リング１
７の円錐形内面の最小内径Ｉ）ｒ・・・・・・密封リン
グ１７０円錐形外面の最小外径Ｅｒ・・・・・・密封リ
ング１７０円錐形外面の最大外径Ｌ１・・・・・・密封
リング１７の軸方向長さＬ７　・・・・・・雌型部材１
５の一端部分３９の軸方向深さ特許出願人　ロパート　
シー　ハグナー？− 代理人　弁理士　林　孝　讐ｉ″ ［、二

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （７１最大外径と、自体の軸線に対するテーパー角と、
    上記軸線方向の長さと、最小外径の一端とを有する内側
    ヘテーパーした截頭円錐形外面を備えた一端部分と、該
    一端部分の上記最大外径に隣接して半径方向外側へ延出
    するフランジとを有すると共に、上記最小外径と上記最
    大外径とは製作公差によって左右される管状雄型部材と
    、自体の軸線に対して上記雄型部材の上記一端部分の上
    記テーパー角よりも小さいテーパー角をもって外側ヘテ
    ーパーされると共に、最大内径の外端と最小内径の内端
    とを有する截頭円錐形内面を備えた一端部分と、該一端
    部分の上記最大内径の外端に隣接して半径方向外側へ延
    出するフランジと、上記最小内径の内端に隣接して半径
    方向内側へ延出する肩面と、上記フランジと上記肩面と
    の間隔をもって規定される上記截頭円錐形内面の軸方向
    長さとを有する管状雌型部材と、上記雄型及び上記雌型
    部材の上記各フランジを互に他方へ締付けるための手段
    と、上記雄型部材の上記一端部分の上記外面の上記テー
    パー角と実質的に等しいテーパー角を有する截頭円錐形
    内面と、上記雌型部材の上記一端部分の上記内面の上記
    テーパー角と実質的に等しいテーパー角を有する截頭円
    錐形外面とを有する密封リングであって、該リングの最
    大外径に隣接して上記外面から半径方向外側へ延出する
    環状リムを有すると共に、上記密封リングはその上記内
    面が上記雄型部材の上記一端部分の上記外面と係合し、
    その上記外面の一部分が上記雌型部材の上記一端部分の
    上記内面と係合するように上記雄型部材と上記雌型部材
    との間へ同軸的に介装されるが、又、上記雄型部材の上
    記一端部分の上記最小外径よりも小さい最小内型と、上
    記雄型部材の上記一端部分の上記最大外径よりも小さい
    最大内径とを有するので、上記密封リングが上記雄型部
    材の上記一端部分へ介装される時、上記密封リングの上
    記最大内径端が上記雄型部材の上記フランジから離隔す
    ると共に、上記密封リングの上記最小内径端が上記雄型
    部材の上記一端を越えて軸方向へ延出するが、また上記
    リムと上記最小内径端との間において上記雌型部材の深
    さと実質的に等しい軸方向長さを有し、更に上記リムに
    隣接する上記外面が上記雌型部材の上記一端部分の上記
    最大内径よりも大きな最大外径を有するけれども、上記
    截頭円錐形内面の上記最小内径と上記最大内径とは何れ
    も製作公差によって左右される密封リング、とによって
    構成される高圧流路連結部。 （２、特許請求の範囲第（１）項に記載の高圧流路連結
    部において、上記密封リングの上記最大内径は上記雄型
    部材の上記最大外径と、上記密封リングの上記最大内径
    の各員の製作公差の絶対値の合計を上記雄型部材の上記
    最大外径から引算した差の値よりも小さい高圧流路連結
    部。 （３）特許請求の範囲第（２）項に記載の高圧流路連結
    部において、上記雄型部材の上記軸方向長さは、（ａ）
    　上記密封リングの上記軸方向長さ、（ｂｌ　上記雄型
    部材の上記最大外径と上記密封リングの上記最大内径の
    各員の製作公差の絶対値の合計θ）１／２の負数へ上記
    雄型部材の上記一端部分の上記テーパー角のコタンジェ
    ントを掛けた積の数値、 （Ｃ１上記雄型部材の上記最小外径と上記密封リングの
    上記最小内径の各正の製作公差の絶対値の合計の１／２
    の負数へ上記雄型部材の上記−ｙ４　部分）上記テーパ
    ー角のコタンジエントを掛けた債の数値、 （ｄ）　上記密封リングの上記リムが上記雌型部材の上
    記一端部分の上記一端から離隔する間隔と、上記雄型部
    材の上記一端部分の上記テーパー角のコタンジェントと
    、上記雌型部材の上記一端部分の上記テーパー角のタン
    ジェントとの積の数値、及び ｔｅｌ　上記雄型部材の上記フランジと上記密封リング
    の上記リムとの間の選定された間隔の数値、 の合計に等しい高圧流路連結部。 （４）特許請求の範囲第（［）項に記載の高圧連結部に
    おいて、上記雌型部材の上記一端部分の上記最大内径は
    上記リムが上記雌型部材の上記一端部分の上記一端から
    離隔する間隔の２倍へ上記雌型部材の上記一端部分の上
    記テーパー角のタンジェントを掛けた積の値を、上記リ
    ムに隣接する上記密封リングの上記外面の上記最大外径
    から引算した差に等しい高圧連結部。 （５）特許請求の範囲第（１）、第（２）、第（３）又
    は第（４）項に記載の高圧連結部において、上記リムが
    上記雌型部材の上記一端部分の上記一端から離隔する間
    隔が実質的に３．８１０　ｍｒｎに等しい高圧連結部。 （６）特許請求の範囲第（５）項に記載の高圧流路連結
    部において、上記密封リングの上記軸方向長さが実質的
    に２２．２２５ｍｍに等しく、上記リムの軸方向長さが
    実質的に３．１７５１ｍに等しい高圧流路連結部。
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