WO2020039719A1 - 管継手 - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
- F16L37/08—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members
- F16L37/084—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking
Definitions
- the present invention relates to a pipe joint, and more particularly, to a pipe joint suitable for use in piping in which a high-temperature or low-temperature fluid flows.
- a pipe joint composed of a male pipe joint member and a female pipe joint member for detachably connecting pipes to each other.
- a pipe joint is, for example, disclosed in Patent Document 1 by inserting a male pipe joint member into an insertion passage of a female pipe joint member and a female pipe joint member and a male pipe joint member.
- an annular elastic seal member attached to any one of the pipe joint members seals the space between the female pipe joint member and the male pipe joint member, so that the fluid flowing through the pipe joint leaks out.
- the elastic seal member is formed of a rubber material having high elasticity and good sealing properties.
- the seal member becomes high temperature by flowing high-temperature oil or the like through the pipe joint, the seal member may be plastically deformed and the space between the pipe joint members may not be sealed.
- the temperature of the seal member becomes low by flowing a cryogenic fluid such as liquefied natural gas or liquid nitrogen through the pipe joint, the elasticity of the seal member may be lost, and the seal member may be hardened and may not be able to seal between the pipe joint members. is there.
- an object of the present invention is to provide a pipe joint which can maintain the sealing property between the pipe joint members even when the sealing property of the elastic sealing member is reduced due to high or low temperature.
- a pipe joint comprising a first pipe joint member and a second pipe joint member detachably connected to each other,
- the first fitting member has a first fitting body defining an insertion passage
- the second pipe joint member has a second pipe joint body inserted into the insertion passage in a connected state with the first pipe joint member
- One of the first pipe joint member and the second pipe joint member has an elastic seal member that seals between the first pipe joint body and the second pipe joint body in the connected state
- the first pipe joint body has a first seal face
- the second pipe joint body has a second seal face facing the first seal face in the connected state;
- the first pipe joint body and the second pipe joint body are mainly sealed by an elastic seal member within a predetermined temperature range, and when the pipe joint is heated above a certain temperature or cooled below a certain temperature.
- the first seal surface and the second seal surface are in sealing engagement with each other, so that the space between the first pipe joint body and the second pipe joint body is sealed. Therefore, by making the sealing engagement by the first and second sealing surfaces before the sealing property of the elastic seal member is lost due to the temperature change, the first sealing member can be used even in a temperature range where the sealing property cannot be maintained. It is possible to maintain the hermeticity between the first pipe joint body and the second pipe joint body and prevent the internal fluid from leaking to the outside.
- first seal surface and the second seal surface can be formed so as to oppose each other in the radial direction of the first pipe joint body.
- a locking member for restraining a relative position between the first fitting body and the second fitting body in the connected state in a direction of a longitudinal axis of the first fitting body;
- the first seal surface and the second seal surface may be formed so as to face each other in the direction of the longitudinal axis of the first pipe joint body.
- the second pipe joint body has an insertion passage;
- the first pipe joint body has an inner insertion portion inserted into the insertion passage of the second pipe joint body in the connected state,
- the first fitting body has a third sealing surface on the outer circumferential surface of the inner insertion portion, and the second fitting body faces the third sealing surface in the connected state to the inner circumferential surface of the insertion passage.
- a fourth sealing surface The first pipe joint body is formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the second pipe joint body, and the first and second pipe joint bodies are connected to the first sealing surface when cooled below a certain temperature.
- the second sealing surface is pressed against each other to form a sealing engagement, and when the first and second fitting bodies are heated to a certain temperature or higher, the third sealing surface and the fourth sealing surface are pressed against each other.
- the first pipe joint body is formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the second pipe joint body, and the first seal is formed when the first and second pipe joint bodies are heated to a certain temperature or higher.
- the third sealing surface and the fourth sealing surface are pressed together. They can also be pressed against each other and sealingly engaged.
- the elastic sealing member is further compressed between the first fitting body and the second fitting body when the first sealing face and the second sealing face are in sealing engagement with each other. You can do so.
- one of the first sealing surface and the second sealing surface may be formed as an annular protrusion protruding toward the other.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a connection state of the pipe joint of FIG. 1 at a high temperature. It is sectional drawing in the non-connection state of the pipe joint which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
- FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a connected state of the pipe joint of FIG. 4 at normal temperature.
- FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a connection state of the pipe joint of FIG. 4 at a high temperature.
- FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a connected state of the pipe joint of FIG. 7 at normal temperature. It is sectional drawing which shows the connection state at low temperature of the pipe joint of FIG. It is sectional drawing which shows the connection state at high temperature of the pipe joint of FIG.
- a pipe joint 100 includes a female pipe joint member (first pipe joint member) 102 and a male pipe joint member (first pipe joint member) which are detachably connected to each other. (Two pipe joint members) 104.
- the female fitting member 102 has a cylindrical female fitting body (first fitting body) 112 having an insertion passage 110 extending in the direction of the longitudinal axis L, and penetrates the female fitting body 112 in the radial direction. And a sleeve 120 disposed on the outer peripheral surface 112 a of the female pipe joint main body 112. The sleeve 120 is displaceable in the direction of the longitudinal axis L with respect to the female pipe joint body 112, and is urged forward by a spring 122 toward the connection holding position in FIG.
- the locking element 118 is supported by the inner peripheral surface 120a of the sleeve 120 from the outside in the radial direction, and protrudes inward in the radial direction from the inner peripheral surface 112b of the female joint body 112. Held in position.
- the sleeve 120 is displaced rearward against the urging force of the spring 122 and its inner peripheral surface 120a is brought to a connection release position where it does not face the lock 118, the lock 118 is displaced radially outward from the lock position and It can be displaced to an unlocked position where it does not protrude from the inner peripheral surface 112b of the mold pipe joint body 112.
- annular groove 124 is formed on the inner peripheral surface 112b of the female pipe joint main body 112, and an annular elastic seal member 126 is attached to the groove 124.
- the elastic seal member 126 is formed of a rubber material such as nitrile rubber or silicon rubber, but may be formed of another elastic material.
- the male pipe joint member 104 has a cylindrical male pipe joint main body (second pipe joint main body) 132 having a fluid passage 130 extending in the direction of the longitudinal axis L. On the outer peripheral surface 132a of the male pipe joint main body 132, an annular lock engaging groove 134 with which the lock 118 of the female pipe joint member 102 is engaged is formed.
- connection state is as shown in FIG.
- the lock 118 is engaged with the lock groove 134 to restrict the relative position between the female pipe joint body 112 and the male pipe joint body 132 in the direction of the longitudinal axis L.
- the elastic seal member 126 is compressed between the inner peripheral surface 112b of the female pipe joint main body 112 and the outer peripheral surface 132a of the male pipe joint main body 132, and the female pipe joint main body 112 and the male pipe joint main body are compressed. 132 is sealed.
- the female pipe joint main body 112 has a first sealing surface 136 on the inner peripheral surface 112b.
- the male pipe joint main body 132 has an annular projection 138 projecting radially outward toward the first sealing surface 136 on the outer peripheral surface 132a, and has a second sealing surface 140 on the projection 138. are doing.
- the second sealing surface 140 is located at a position radially opposed to the first sealing surface 136 in the connected state.
- the first seal surface 136 and the second seal surface 140 are not in contact with each other in a connected state at normal temperature, but the male pipe joint body 132 can be inserted into the insertion passage 110. The contact may be made to a certain degree.
- the female joint body 112 and the male joint body 132 are both formed of a metal material, and the female joint body 112 is formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the male joint body 132. Therefore, when the female joint body 112 and the male joint body 132 are heated by flowing high-temperature oil through the joint 100, the male joint body 132 has a larger thermal expansion. I do.
- the female pipe joint body 112 and the male pipe joint body 132 each have a larger diameter due to thermal expansion, but the male pipe joint body 132 expands more than the female pipe joint body 112 due to the difference in the coefficient of thermal expansion. I do. Therefore, the second sealing surface 140 gradually approaches the first sealing surface 136.
- the elastic seal member 126 between the inner peripheral surface 112b of the female pipe joint main body 112 and the outer peripheral surface 132a of the male pipe joint main body 132 is further compressed in the radial direction, and becomes larger.
- the sealing engagement between the male joint body 132 and the male fitting body 132 is made stronger.
- the space between the female pipe joint body 112 and the male pipe joint body 132 is in a state of being hermetically engaged even between the first seal surface 136 and the second seal surface 140.
- the temperatures of the female fitting body 112 and the male fitting body 132 return to room temperature, the sealing engagement between the first sealing surface 136 and the second sealing surface 140 is released, and the sealing engagement by the elastic sealing member 126 is performed.
- the hermetic seal between the female pipe joint main body 112 and the male pipe joint main body 132 is maintained.
- the sleeve 120 is displaced rearward to the disengaged position, whereby the locking of the male pipe joint body 132 by the locking element 118 is released, and the female pipe joint member 102 and the male pipe joint member 104 are released. Can be released.
- the first seal surface 136 and the second seal surface 140 are in a sealing engagement, the first seal surface 136 and the second seal in a sealing engagement even when the locking by the lock 118 is released.
- the connection is maintained by the frictional force with the surface 140. Therefore, the connection is not easily released when there is a high-temperature fluid inside.
- the first sealing surface 136 and the second sealing surface 140 can be sealingly engaged in a high temperature state in which the sealing engagement by the elastic sealing member 126 cannot be maintained. Even in a high temperature region where the sealed state cannot be maintained, it is possible to maintain the hermetic seal between the female pipe joint main body 112 and the male pipe joint main body 132 to prevent the fluid inside from leaking to the outside.
- the female pipe joint body 112 is formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the male pipe joint body 132, and when cooled to a certain temperature or lower, the first seal surface 136 and the second seal surface 136 are thermally contracted. 140 may be pressed against each other for sealing engagement. In this case, even in a low temperature range in which the sealing engagement by the elastic seal member 126 cannot be maintained, the hermetic seal between the female pipe joint main body 112 and the male pipe joint main body 132 is maintained, and the internal fluid is discharged to the outside. Can be prevented from leaking.
- a pipe joint 200 includes a female pipe joint member (first pipe joint member) 202 and a male pipe joint member (first pipe joint member) which are detachably connected to each other. 2 pipe joint member) 204.
- the cylindrical female pipe joint body (first pipe joint body) 212 of the female pipe joint member 202 has a radial surface 242 perpendicular to the longitudinal axis L on its inner peripheral surface 212b.
- the first sealing surface 236 is formed on the radial surface 242.
- the cylindrical male pipe joint body (second pipe joint body) 232 of the male pipe joint member 204 has a second sealing surface 240 on a front end surface 243.
- An annular groove 224 is formed in the front end surface 243 of the male pipe joint body 232, and the elastic seal member 226 is attached to the groove 224.
- the elastic seal member 226 becomes a female pipe joint.
- the radial face 242 of the body 212 and the groove 224 of the front end face 243 of the male fitting body 232 are sealingly engaged with each other, thereby sealing between the female fitting body 212 and the male fitting body 232.
- the first seal surface 236 and the second seal surface 240 are located at positions facing each other in the direction of the longitudinal axis L. In the present embodiment, the first seal surface 236 and the second seal surface 240 are not in contact with each other in the connected state at normal temperature, but may be in contact with each other.
- the female pipe joint body 212 is formed of a metal material having a smaller coefficient of thermal expansion than the male pipe joint body 232. Therefore, when the female pipe joint body 212 and the male pipe joint body 232 are heated by flowing high-temperature oil through the pipe joint 200, the male pipe joint body 232 has a larger thermal expansion. I do.
- the female pipe joint main body 212 and the male pipe joint main body 232 each have a longer length in the longitudinal direction due to thermal expansion. It is longer at a greater rate than 212. Therefore, the distance from the position of the lock 218 that fixes the female pipe joint main body 212 and the male pipe joint main body 232 in the direction of the longitudinal axis L to the second seal surface 240 is equal to the distance up to the first seal surface 236.
- the elastic seal member 226 between the female pipe joint body 212, the radial surface 242, and the front end face 243 of the male pipe joint body 232 is further compressed in the direction of the longitudinal axis L, and The joint between the pipe joint body 212 and the male pipe joint body 232 is more tightly sealed.
- the first seal surface 236 and the second seal surface 240 are pressed against each other as shown in FIG. Is formed, and the first sealing surface 236 and the second sealing surface 240 are sealingly engaged.
- the female pipe joint body 212 is formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the male pipe joint body 232, and when cooled to a certain temperature or less, the first seal face 236 and the second seal face 236 are thermally contracted. 240 may be pressed against each other for sealing engagement.
- the pipe joint 300 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 7 has the following configuration in addition to the configuration of the pipe joint 200 according to the above-described second embodiment.
- a female pipe joint body (first pipe joint body) 312 of the female pipe joint member (first pipe joint member) 302 has an inner insertion portion 344 extending forward from a radial surface 342 constituting the insertion passage 310
- the male fitting body (second fitting body) 332 of the male fitting member (second fitting member) 304 has an insertion passage 345 extending in the direction of the longitudinal axis L and communicating with the fluid passage 330. ing.
- a third seal surface 346 is formed on the outer peripheral surface 344 a of the inner insertion portion 344 of the female pipe joint body 312, and a fourth seal surface is formed on the inner peripheral surface 345 a of the insertion passage 345 of the male pipe joint body 332.
- a surface 348 is formed. 8 the inner insertion portion 344 of the female joint body 312 is inserted into the insertion passage 345 of the male joint body 332, and the third seal surface 346 and the fourth seal surface 348 are in the radial direction. At the position facing each other.
- the female pipe joint body 312 is formed of a metal material having a smaller coefficient of thermal expansion than the male pipe joint body 332. Therefore, when the female joint body 312 and the male joint body 332 are heated by flowing high-temperature oil through the joint 300, the male joint body 332 expands more thermally than the male joint body 332. When the female pipe joint body 312 and the male pipe joint body 332 are cooled by flowing a cryogenic fluid such as liquefied natural gas or liquid nitrogen, the male pipe joint body 332 is larger. Heat shrinks. When heated, the female pipe joint body 312 has a greater length in the direction of the longitudinal axis L at a greater rate than the male pipe joint body 332 due to the difference in the coefficient of thermal expansion.
- the distance from the position of the lock 318 that fixes the female pipe joint body 312 and the male pipe joint body 332 in the direction of the longitudinal axis L to the second seal surface 340 is equal to or smaller than the first seal surface 336. It becomes longer at a larger ratio than the distance, and the second sealing surface 340 gradually approaches the first sealing surface 336.
- the male pipe joint body 332 is larger in diameter than the female pipe joint body 312, the third seal surface 346 and the fourth seal surface 348 are separated from each other.
- first sealing surface 336 and the second sealing surface 340 are sealingly engaged with each other.
- first seal surface 336 and the second seal surface 340 move away from each other, contrary to the case where they are heated.
- the third sealing surface 346 and the fourth sealing surface 348 approach each other. Therefore, when the female joint body 312 and the male joint body 332 are cooled below a certain temperature, the third seal surface 346 and the fourth seal surface 348 are pressed against each other as shown in FIG. A metal seal is formed and the third sealing surface 346 and the fourth sealing surface 348 are in sealing engagement.
- the female pipe joint body 312 is formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the male pipe joint body 332, and when heated to a certain temperature or higher, the third seal surface 346 and the fourth seal surface 348 are mutually separated.
- the first sealing surface 336 and the second sealing surface 340 may be pressed against each other and tightly engaged with each other when pressed and sealed below a certain temperature.
- the present invention is not limited to these embodiments.
- the position of the elastic seal member can be changed as appropriate.
- the elastic seal member may be attached to the male pipe joint member in the first embodiment, or may be attached to a surface facing the direction of the longitudinal axis.
- a structure using a spherical locking element as a locking member for restraining the relative position between the female fitting body and the male fitting body in the direction of the longitudinal axis a configuration using a chuck member and Alternatively, another configuration such as a configuration in which the device is fixed with a pin or a screw may be used.
- each sealing surface may be a surface inclined with respect to the longitudinal axis so as to face in the radial direction at the same time as facing in the radial direction.
- both the female pipe joint main body and the male pipe joint main body are made of a metal material, and a metal seal is formed between the first seal surface and the second seal surface.
- the first sealing surface and the second sealing surface are in sealing engagement with each other.
- the female fitting body and the male fitting body may be formed of a relatively hard non-metallic material other than the metal material, for example, polyetheretherketone (PEEK).
- the sealing engagement between the two sealing surfaces may be provided by an abutment of such non-metallic materials or of such a non-metallic material and a metallic material. Therefore, the “seal surface” in the present invention does not necessarily need to be a metal surface.
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Abstract
高温または低温になって弾性シール部材の密封性が低下した場合でも管継手部材の間の密封性を維持できるようにした管継手を提供する。 当該管継手（１００）は、互いに着脱可能に連結される雌型管継手部材（１０２）と雄型管継手部材（１０４）とからなる。連結状態では弾性シール部材（１２６）によって雌型管継手本体（１１２）と雄型管継手本体（１３２）との間が密封される。雌型管継手本体（１１２）の内周面（１１２ｂ）には第１シール面（１３６）が形成され、雄型管継手本体（１３２）の外周面（１３２ａ）には第１シール面（１３６）と対向する第２シール面（１４０）が形成されている。雌型管継手本体（１１２）は雄型管継手本体（１３２）よりも熱膨張率の大きい材料で形成され、雌型管継手本体（１１２）と雄型管継手本体（１３２）がある温度以下にまで冷却されると、熱収縮により第１シール面（１３６）と第２シール面（１４０）とが互いに押圧されて密封係合される。
Description
本発明は、管継手に関し、より詳細には、高温または低温の流体が流れる配管に使用するのに適した管継手に関する。
従来から、配管同士を着脱可能に連結するための、雄型管継手部材と雌型管継手部材とからなる管継手が知られている。このような管継手は、例えば特許文献１に開示されているように、雌型管継手部材の挿入通路内に雄型管継手部材を挿入することにより雌型管継手部材と雄型管継手部材とが連結され、いずれかの管継手部材に取り付けられている環状の弾性シール部材により雌型管継手部材と雄型管継手部材との間を密封して、管継手を流れる流体が外部に漏れないようにしている。通常、弾性シール部材は、大きな弾性が得られて密封性のよいゴム材料で形成されている。
しかしながら、高温の油などを管継手に流すなどしてシール部材が高温になると、シール部材が塑性変形して管継手部材の間を密封できなくなる虞がある。又は、液化天然ガスや液体窒素などの極低温の流体を管継手に流すなどしてシール部材が低温になると、シール部材の弾性が失われて固くなり管継手部材の間を密封できなくなる虞がある。
そこで本発明は、高温または低温になって弾性シール部材の密封性が低下した場合でも管継手部材の間の密封性を維持できるようにした管継手を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、
互いに着脱可能に連結される第１管継手部材と第２管継手部材とからなる管継手であって、
該第１管継手部材は、挿入通路を画定する第１管継手本体を有し、
該第２管継手部材は、該第１管継手部材との連結状態において該挿入通路内に挿入される第２管継手本体を有し、
該第１管継手部材と該第２管継手部材とのうちの一方が、該連結状態において該第１管継手本体と該第２管継手本体との間を密封する弾性シール部材を有し、
該第１管継手本体が第１シール面を有し、該第２管継手本体が該連結状態において該第１シール面に対向する第２シール面を有しており、
該第１管継手本体と該第２管継手本体とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成されていて、該連結状態において該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたとき又はある温度以下に冷却されたときに、該第１及び第２管継手本体が熱膨張又は熱収縮することにより該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合するようにされた、管継手を提供する。
互いに着脱可能に連結される第１管継手部材と第２管継手部材とからなる管継手であって、
該第１管継手部材は、挿入通路を画定する第１管継手本体を有し、
該第２管継手部材は、該第１管継手部材との連結状態において該挿入通路内に挿入される第２管継手本体を有し、
該第１管継手部材と該第２管継手部材とのうちの一方が、該連結状態において該第１管継手本体と該第２管継手本体との間を密封する弾性シール部材を有し、
該第１管継手本体が第１シール面を有し、該第２管継手本体が該連結状態において該第１シール面に対向する第２シール面を有しており、
該第１管継手本体と該第２管継手本体とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成されていて、該連結状態において該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたとき又はある温度以下に冷却されたときに、該第１及び第２管継手本体が熱膨張又は熱収縮することにより該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合するようにされた、管継手を提供する。
当該管継手においては、所定の温度範囲内においては主として弾性シール部材によって第１管継手本体と第２管継手本体との間が密封され、ある温度以上に加熱されたとき又はある温度以下に冷却されたときには、第１シール面と第２シール面とが密封係合して第１管継手本体と第２管継手本体との間が密封されるようになっている。したがって、温度変化により弾性シール部材の密封性が失われる前に第１及び第２シール面による密封係合が形成されるようにすることで、弾性シール部材が密封性を維持できない温度域でも第１管継手本体と第２管継手本体との間の密封性を維持して内部の流体が外部に漏れないようにすることが可能となる。
具体的には、該第１シール面と該第２シール面とが、該第１管継手本体の径方向で対向するように形成されているようにすることができる。
また、
該連結状態において該第１管継手本体と該第２管継手本体との相対的位置を該第１管継手本体の長手軸線の方向で拘束する施錠部材をさらに備え、
該第１シール面と該第２シール面とが、該第１管継手本体の長手軸線の方向で対向するように形成されているようにすることができる。
該連結状態において該第１管継手本体と該第２管継手本体との相対的位置を該第１管継手本体の長手軸線の方向で拘束する施錠部材をさらに備え、
該第１シール面と該第２シール面とが、該第１管継手本体の長手軸線の方向で対向するように形成されているようにすることができる。
又は、
該第２管継手本体が挿入通路を有し、
該第１管継手本体が、該連結状態において該第２管継手本体の挿入通路内に挿入される内側挿入部を有し、
該第１管継手本体が該内側挿入部の外周面に第３シール面を有し、該第２管継手本体が該挿入通路の内周面に該連結状態において該第３シール面と対向する第４シール面を有しており、
該第１管継手本体が該第２管継手本体よりも熱膨張率の大きい材料で形成され、該第１及び第２管継手本体がある温度以下に冷却されたときに該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合し、該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたときに該第３シール面と該第４シール面とが互いに押圧されて密封係合するか、
又は、該第１管継手本体が該第２管継手本体よりも熱膨張率の小さい材料で形成され、該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたときに該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合し、該第１及び第２管継手本体がある温度以下に冷却されたときに該第３シール面と該第４シール面とが互いに押圧されて密封係合するようにすることもできる。
該第２管継手本体が挿入通路を有し、
該第１管継手本体が、該連結状態において該第２管継手本体の挿入通路内に挿入される内側挿入部を有し、
該第１管継手本体が該内側挿入部の外周面に第３シール面を有し、該第２管継手本体が該挿入通路の内周面に該連結状態において該第３シール面と対向する第４シール面を有しており、
該第１管継手本体が該第２管継手本体よりも熱膨張率の大きい材料で形成され、該第１及び第２管継手本体がある温度以下に冷却されたときに該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合し、該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたときに該第３シール面と該第４シール面とが互いに押圧されて密封係合するか、
又は、該第１管継手本体が該第２管継手本体よりも熱膨張率の小さい材料で形成され、該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたときに該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合し、該第１及び第２管継手本体がある温度以下に冷却されたときに該第３シール面と該第４シール面とが互いに押圧されて密封係合するようにすることもできる。
このような構成とすることにより、弾性シール部材の密封性が失われるような低温域と高温域の両方において、第１管継手本体と第２管継手本体との間の密封性を維持することが可能となる。
好ましくは、該第１シール面と該第２シール面とが密封係合する際に、該弾性シール部材が、該第１管継手本体と該第２管継手本体との間でさらに圧縮されるようにすることができる。
このような構成により、温度変化が生じた際の弾性シール部材による密封性を向上させることが可能となる。
さらに好ましくは、該第１シール面と該第２シール面とのうちの一方が、他方に向かって突出した環状の突部に形成されているようにすることができる。
このような構成により、第１シール面と第２シール面との間の接触面積が小さくなり押圧力が集中することになるため、第１シール面と第２シール面との間の密封性を向上させることが可能となる。
以下、本発明に係る管継手の実施形態を添付図面に基づき説明する。
本発明の第１の実施形態に係る管継手１００は、図１に示すように、互いに着脱可能に連結される雌型管継手部材（第１管継手部材）１０２と雄型管継手部材（第２管継手部材）１０４とからなる。
雌型管継手部材１０２は、長手軸線Ｌの方向に延びる挿入通路１１０を有する筒状の雌型管継手本体（第１管継手本体）１１２と、雌型管継手本体１１２に径方向に貫通して設けられた施錠子保持孔１１６内に保持された球状の施錠子（施錠部材）１１８と、雌型管継手本体１１２の外周面１１２ａ上に配置されたスリーブ１２０とを備える。スリーブ１２０は雌型管継手本体１１２に対して長手軸線Ｌの方向で変位可能となっており、スプリング１２２によって図１の連結保持位置に向かって前方に付勢されている。スリーブ１２０がこの連結保持位置にあるときには、施錠子１１８はスリーブ１２０の内周面１２０ａによって径方向外側から支持されて、雌型管継手本体１１２の内周面１１２ｂから径方向内側に突出した施錠位置に保持される。スリーブ１２０がスプリング１２２の付勢力に抗して後方に変位してその内周面１２０ａが施錠子１１８と対向しない連結解除位置となると、施錠子１１８は施錠位置から径方向外側に変位して雌型管継手本体１１２の内周面１１２ｂから突出していない解錠位置にまで変位可能となる。雌型管継手本体１１２の内周面１１２ｂには環状の溝１２４が形成されており、この溝１２４に環状の弾性シール部材１２６が取り付けられている。当該実施形態では、この弾性シール部材１２６はニトリルゴムやシリコンゴムなどのゴム材料により形成されているが、他の弾性材料により形成されていてもよい。
雄型管継手部材１０４は、長手軸線Ｌの方向に延びる流体通路１３０を有する筒状の雄型管継手本体（第２管継手本体）１３２を有する。雄型管継手本体１３２の外周面１３２ａには、雌型管継手部材１０２の施錠子１１８が係合する環状の施錠子係止溝１３４が形成されている。
スリーブ１２０を連結解除位置に変位させた状態で、雄型管継手本体１３２を雌型管継手本体１１２の挿入通路１１０内に挿入し、スリーブ１２０を連結保持位置に戻すと、当該管継手１００は図２の連結状態となる。この連結状態においては、施錠子１１８が施錠子係止溝１３４に係合して雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との相対的位置を長手軸線Ｌの方向で拘束している。また、弾性シール部材１２６が、雌型管継手本体１１２の内周面１１２ｂと雄型管継手本体１３２の外周面１３２ａとの間で圧縮されて、雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との間を密封している。
雌型管継手本体１１２は、その内周面１１２ｂに第１シール面１３６を有している。また雄型管継手本体１３２は、その外周面１３２ａに第１シール面１３６に向かって径方向外側に突出した環状の突部１３８を有し、この突部１３８上に第２シール面１４０を有している。図２に示すように、第２シール面１４０は、連結状態において第１シール面１３６に径方向で対向する位置にある。当該実施形態においては第１シール面１３６と第２シール面１４０とは常温での連結状態では接触しないようになっているが、挿入通路１１０内への雄型管継手本体１３２の挿入が可能な程度に接触するようになっていてもよい。
雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２はともに金属材料で形成されており、雌型管継手本体１１２は雄型管継手本体１３２よりも熱膨張率の小さい材料で形成されている。そのため、当該管継手１００に高温の油を流すなどして雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２とが加熱された場合には、雄型管継手本体１３２の方がより大きく熱膨張する。雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２は、それぞれ熱膨張により径が大きくなるが、熱膨張率の差により雄型管継手本体１３２の方が雌型管継手本体１１２よりも大きく膨張する。よって、第２シール面１４０が第１シール面１３６に徐々に近づいていく。このとき、雌型管継手本体１１２の内周面１１２ｂと雄型管継手本体１３２の外周面１３２ａとの間にある弾性シール部材１２６は径方向でより大きく圧縮されていき、雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との間をより強固に密封係合していく。雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２とがある温度以上に加熱されると、図３に示すように、第１シール面１３６と第２シール面１４０とが互いに押圧されてメタルシールが形成され、第１シール面１３６と第２シール面１４０とが密封係合する。これにより、雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との間は、第１シール面１３６と第２シール面１４０との間でも密封係合された状態となる。雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２の温度が常温に戻ると、第１シール面１３６と第２シール面１４０との間の密封係合が解除され、弾性シール部材１２６による密封係合によって雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との間の密封が維持された状態となる。この状態でスリーブ１２０を後方に変位させて連結解除位置とすることにより、施錠子１１８による雄型管継手本体１３２の係止が解除されて、雌型管継手部材１０２と雄型管継手部材１０４との間の連結が解除可能となる。なお、第１シール面１３６と第２シール面１４０とが密封係合している状態では、施錠子１１８による係止が解除されても密封係合している第１シール面１３６と第２シール面１４０との間の摩擦力により連結は維持された状態となる。したがって、内部に高温の流体がある状態では容易には連結が解除されない。
ゴム材料は加熱されると柔らかくなって塑性変形してしまうため、ある程度以上の高温になるとゴム材料で形成された弾性シール部材１２６による密封が維持できなくなる虞がある。当該管継手１００においては、弾性シール部材１２６による密封係合が維持できなくなるような高温状態において第１シール面１３６と第２シール面１４０とを密封係合させることができるため、弾性シール部材１２６が密封状態を維持できない高温域においても雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との間の密封を維持して内部の流体が外部に漏れることを防止することが可能となる。なお、雌型管継手本体１１２を雄型管継手本体１３２よりも熱膨張率の大きい材料で形成して、ある温度以下に冷却されたときに熱収縮により第１シール面１３６と第２シール面１４０とが互いに押圧されて密封係合するようにすることもできる。この場合には、弾性シール部材１２６による密封係合が維持できなくなるような低温域においても雌型管継手本体１１２と雄型管継手本体１３２との間の密封を維持して内部の流体が外部に漏れることを防止することが可能となる。
本発明の第２の実施形態に係る管継手２００は、図４に示すように、互いに着脱可能に連結される雌型管継手部材（第１管継手部材）２０２と雄型管継手部材（第２管継手部材）２０４とからなる。
当該管継手２００においては、雌型管継手部材２０２の筒状の雌型管継手本体（第１管継手本体）２１２がその内周面２１２ｂに長手軸線Ｌに対して垂直な径方向面２４２を有し、この径方向面２４２に第１シール面２３６が形成されている。雄型管継手部材２０４の筒状の雄型管継手本体（第２管継手本体）２３２は前方端面２４３に第２シール面２４０を有している。また、雄型管継手本体２３２の前方端面２４３には環状の溝２２４が形成されており、弾性シール部材２２６はこの溝２２４に取り付けられている。
第１の実施形態に係る管継手１００と同様な操作により雌型管継手部材２０２と雄型管継手部材２０４とを連結すると、図５に示すように、弾性シール部材２２６が、雌型管継手本体２１２の径方向面２４２と雄型管継手本体２３２の前方端面２４３の溝２２４とに密封係合して、雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２との間を密封する。また、第１シール面２３６と第２シール面２４０とが長手軸線Ｌの方向で対向した位置となる。当該実施形態においては第１シール面２３６と第２シール面２４０とは常温での連結状態では接触しないようになっているが、接触するようになっていてもよい。
当該実施形態においては、雌型管継手本体２１２は雄型管継手本体２３２よりも熱膨張率の小さい金属材料で形成されている。そのため、当該管継手２００に高温の油を流すなどして雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２とが加熱された場合には、雄型管継手本体２３２の方がより大きく熱膨張する。雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２は、それぞれ熱膨張により長手方向での長さが大きくなるが、熱膨張率の差により雄型管継手本体２３２の方が雌型管継手本体２１２よりもより大きな割合で長くなる。よって、雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２とを長手軸線Ｌの方向で固定している施錠子２１８の位置からの第２シール面２４０までの距離は第１シール面２３６までの距離よりも大きな割合で長くなり、第２シール面２４０が第１シール面２３６に徐々に近づいていく。このとき、雌型管継手本体２１２と径方向面２４２と雄型管継手本体２３２の前方端面２４３との間にある弾性シール部材２２６は長手軸線Ｌの方向でより大きく圧縮されていき、雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２との間をより強固に密封係合していく。雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２とがある温度以上に加熱されると、図６に示すように、第１シール面２３６と第２シール面２４０とが互いに押圧されてメタルシールが形成され、第１シール面２３６と第２シール面２４０とが密封係合する。これにより、弾性シール部材２２６が密封状態を維持できない高温域においても雌型管継手本体２１２と雄型管継手本体２３２との間の密封を維持して内部の流体が外部に漏れないようにすることが可能となる。なお、雌型管継手本体２１２を雄型管継手本体２３２よりも熱膨張率の大きい材料で形成して、ある温度以下に冷却されたときに熱収縮により第１シール面２３６と第２シール面２４０とが互いに押圧されて密封係合するようにすることもできる。
図７に示す本発明の第３の実施形態に係る管継手３００においては、上述の第２の実施形態に係る管継手２００の構成に加えて、更に以下の構成を有する。雌型管継手部材（第１管継手部材）３０２の雌型管継手本体（第１管継手本体）３１２が挿入通路３１０を構成する径方向面３４２から前方に延びる内側挿入部３４４を有し、雄型管継手部材（第２管継手部材）３０４の雄型管継手本体（第２管継手本体）３３２が長手軸線Ｌの方向に延びて流体通路３３０と連通している挿入通路３４５を有している。また、雌型管継手本体３１２の内側挿入部３４４の外周面３４４ａには第３シール面３４６が形成されており、雄型管継手本体３３２の挿入通路３４５の内周面３４５ａには第４シール面３４８が形成されている。図８の連結状態においては、雌型管継手本体３１２の内側挿入部３４４が雄型管継手本体３３２の挿入通路３４５内に挿入され、第３シール面３４６と第４シール面３４８とは径方向で互いに対向する位置となる。
当該実施形態においては、雌型管継手本体３１２は雄型管継手本体３３２よりも熱膨張率の小さい金属材料で形成されている。そのため、当該管継手３００に高温の油を流すなどして雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２とが加熱された場合には雄型管継手本体３３２の方がより大きく熱膨張し、液化天然ガスや液体窒素などの極低温の流体を流すなどして雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２とが冷却された場合には雄型管継手本体３３２の方がより大きく熱収縮する。加熱された場合には、熱膨張率の差により雄型管継手本体３３２よりも雌型管継手本体３１２の方がより大きな割合で長手軸線Ｌの方向での長さが大きくなる。よって、雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２とを長手軸線Ｌの方向で固定している施錠子３１８の位置からの第２シール面３４０までの距離は第１シール面３３６までの距離よりもより大きな割合で長くなり、第２シール面３４０が第１シール面３３６に徐々に近づいていく。一方で雄型管継手本体３３２は雌型管継手本体３１２よりも大きく拡径するため、第３シール面３４６と第４シール面３４８とは互いに離れていくことになる。雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２とがある温度以上に加熱されると、図９に示すように、第１シール面３３６と第２シール面３４０とが互いに押圧されてメタルシールが形成され、第１シール面３３６と第２シール面３４０とが密封係合する。雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２とが冷却された場合には、加熱された場合とは逆に、第１シール面３３６と第２シール面３４０とは互いに離れていき、第３シール面３４６と第４シール面３４８とは近づいていく。そのため、雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２とがある温度以下に冷却されると、図１０に示すように、第３シール面３４６と第４シール面３４８とが互いに押圧されてメタルシールが形成され、第３シール面３４６と第４シール面３４８とが密封係合する。
このようにして、弾性シール部材３２６が密封状態を維持できない高温域においても雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２との間の密封を維持して内部の流体が外部に漏れることを防止することが可能になるとともに、弾性シール部材３２６が密封状態を維持できない低温域においても雌型管継手本体３１２と雄型管継手本体３３２との間の密封を維持して内部の流体が外部に漏れることを防止することも可能となる。なお、雌型管継手本体３１２を雄型管継手本体３３２よりも熱膨張率の大きい材料で形成して、ある温度以上に加熱されたときには第３シール面３４６と第４シール面３４８とが互いに押圧されて密封係合し、ある温度以下に冷却されたときには第１シール面３３６と第２シール面３４０とが互いに押圧されて密封係合するようにすることもできる。
以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、弾性シール部材の位置は適宜変更でき、例えば第１の実施形態において雄型管継手部材に取り付けるようにしてもよいし長手軸線の方向に面する面に取り付けるようにしてもよい。また、雌型管継手本体と雄型管継手本体との相対的位置を長手軸線の方向で拘束するための施錠部材として球状の施錠子を用いた構造としているが、チャック部材を用いた構成や、ピンやネジなどにより固定する構成などの他の構成とすることもできる。また、第１の実施形態において採用されている、突部に第２シール面が形成されている構成は、他のシール面において採用することもできる。さらには、各シール面は、径方向で対向すると同時に長手軸線の方向でも対向するように、長手軸線に対して傾斜した面とすることもできる。上記実施形態においては雌型管継手本体と雄型管継手本体とがともに金属材料で作られていて、第１シール面と第２シール面との間にメタルシールが形成されることにより、第１シール面と第２シール面とが密封係合するようになっている。しかし、雌型管継手本体と雄型管継手本体は金属材料以外の例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような比較的に硬質な非金属材料で形成されてもよく、第１シール面と第２シール面との間の密封係合はそのような非金属材料同士の当接、又はそのような非金属材料と金属材料との当接によりもたらされるようにしてもよい。よって、本発明における「シール面」は必ずしも金属面である必要はない。
１００ 管継手
１０２ 雌型管継手部材（第１管継手部材）
１０４ 雄型管継手部材（第２管継手部材）
１１０ 挿入通路
１１２ 雌型管継手本体（第１管継手本体）
１１２ａ 外周面
１１２ｂ 内周面
１１６ 施錠子保持孔
１１８ 施錠子（施錠部材）
１２０ スリーブ
１２０ａ 内周面
１２２ スプリング
１２４ 溝
１２６ 弾性シール部材
１３０ 流体通路
１３２ 雄型管継手本体（第２管継手本体）
１３２ａ 外周面
１３４ 施錠子係止溝
１３６ 第１シール面
１３８ 突部
１４０ 第２シール面
２００ 管継手
２０２ 雌型管継手部材（第１管継手部材）
２０４ 雄型管継手部材（第２管継手部材）
２１２ 雌型管継手本体（第１管継手本体）
２１２ｂ 内周面
２１８ 施錠子
２２４ 溝
２２６ 弾性シール部材
２３２ 雄型管継手本体（第２管継手本体）
２３６ 第１シール面
２４０ 第２シール面
２４２ 径方向面
２４３ 前方端面
３００ 管継手
３０２ 雌型管継手部材（第１管継手部材）
３０４ 雄型管継手部材（第２管継手部材）
３１０ 挿入通路
３１２ 雌型管継手本体（第１管継手本体）
３１８ 施錠子
３２６ 弾性シール部材
３３０ 流体通路
３３２ 雄型管継手本体（第２管継手本体）
３３６ 第１シール面
３４０ 第２シール面
３４２ 径方向面
３４４ 内側挿入部
３４４ａ 外周面
３４５ 挿入通路
３４５ａ 内周面
３４６ 第３シール面
３４８ 第４シール面
Ｌ 長手軸線
１０２ 雌型管継手部材（第１管継手部材）
１０４ 雄型管継手部材（第２管継手部材）
１１０ 挿入通路
１１２ 雌型管継手本体（第１管継手本体）
１１２ａ 外周面
１１２ｂ 内周面
１１６ 施錠子保持孔
１１８ 施錠子（施錠部材）
１２０ スリーブ
１２０ａ 内周面
１２２ スプリング
１２４ 溝
１２６ 弾性シール部材
１３０ 流体通路
１３２ 雄型管継手本体（第２管継手本体）
１３２ａ 外周面
１３４ 施錠子係止溝
１３６ 第１シール面
１３８ 突部
１４０ 第２シール面
２００ 管継手
２０２ 雌型管継手部材（第１管継手部材）
２０４ 雄型管継手部材（第２管継手部材）
２１２ 雌型管継手本体（第１管継手本体）
２１２ｂ 内周面
２１８ 施錠子
２２４ 溝
２２６ 弾性シール部材
２３２ 雄型管継手本体（第２管継手本体）
２３６ 第１シール面
２４０ 第２シール面
２４２ 径方向面
２４３ 前方端面
３００ 管継手
３０２ 雌型管継手部材（第１管継手部材）
３０４ 雄型管継手部材（第２管継手部材）
３１０ 挿入通路
３１２ 雌型管継手本体（第１管継手本体）
３１８ 施錠子
３２６ 弾性シール部材
３３０ 流体通路
３３２ 雄型管継手本体（第２管継手本体）
３３６ 第１シール面
３４０ 第２シール面
３４２ 径方向面
３４４ 内側挿入部
３４４ａ 外周面
３４５ 挿入通路
３４５ａ 内周面
３４６ 第３シール面
３４８ 第４シール面
Ｌ 長手軸線
Claims (6)
- 互いに着脱可能に連結される第１管継手部材と第２管継手部材とからなる管継手であって、
該第１管継手部材は、挿入通路を画定する第１管継手本体を有し、
該第２管継手部材は、該第１管継手部材との連結状態において該挿入通路内に挿入される第２管継手本体を有し、
該第１管継手部材と該第２管継手部材とのうちの一方が、該連結状態において該第１管継手本体と該第２管継手本体との間を密封する弾性シール部材を有し、
該第１管継手本体が第１シール面を有し、該第２管継手本体が該連結状態において該第１シール面に対向する第２シール面を有しており、
該第１管継手本体と該第２管継手本体とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成されていて、該連結状態において該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたとき又はある温度以下に冷却されたときに、該第１及び第２管継手本体が熱膨張又は熱収縮することにより該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合するようにされた、管継手。 - 該第１シール面と該第２シール面とが、該第１管継手本体の径方向で対向するように形成された、請求項１に記載の管継手。
- 該連結状態において該第１管継手本体と該第２管継手本体との相対的位置を該第１管継手本体の長手軸線の方向で拘束する施錠部材をさらに備え、
該第１シール面と該第２シール面とが、該第１管継手本体の長手軸線の方向で対向するように形成された、請求項１又は２に記載の管継手。 - 該第２管継手本体が挿入通路を有し、
該第１管継手本体が、該連結状態において該第２管継手本体の挿入通路内に挿入される内側挿入部を有し、
該第１管継手本体が該内側挿入部の外周面に第３シール面を有し、該第２管継手本体が該挿入通路の内周面に該連結状態において該第３シール面と対向する第４シール面を有しており、
該第１管継手本体が該第２管継手本体よりも熱膨張率の大きい材料で形成され、該第１及び第２管継手本体がある温度以下に冷却されたときに該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合され、該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたときに該第３シール面と該第４シール面とが互いに押圧されて密封係合されるか、
又は、該第１管継手本体が該第２管継手本体よりも熱膨張率の小さい材料で形成され、該第１及び第２管継手本体がある温度以上に加熱されたときに該第１シール面と該第２シール面とが互いに押圧されて密封係合され、該第１及び第２管継手本体がある温度以下に冷却されたときに該第３シール面と該第４シール面とが互いに押圧されて密封係合するようにされた、請求項３に記載の管継手。 - 該第１シール面と該第２シール面とが密封係合する際に、該弾性シール部材が、該第１管継手本体と該第２管継手本体との間でさらに圧縮されるようにされた、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の管継手。
- 該第１シール面と該第２シール面とのうちの一方が、他方に向かって突出した環状の突部に形成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の管継手。
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