JP4863255B2 - How to connect a branch connector to an accumulator - Google Patents
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Description
本発明は、高圧燃料多岐管や高圧燃料ブロックのような円筒状燃料蓄圧容器や球状燃料蓄圧容器における分岐枝管もしくは分岐継手金具等による分岐接続体の接続構造に係り、特にディーゼル内燃機関等での100MPa以上にも及ぶ高圧燃料を供給する燃料蓄圧容器における分岐接続体の接続構造の改良に関するものである。 The present invention relates to a connection structure of a branch connection body by a branch branch pipe or a branch joint fitting in a cylindrical fuel accumulator vessel or a spherical fuel accumulator vessel such as a high pressure fuel manifold or a high pressure fuel block, particularly in a diesel internal combustion engine or the like. The present invention relates to an improvement in the connection structure of a branch connection body in a fuel pressure accumulator that supplies high-pressure fuel exceeding 100 MPa.
従来から円筒状の内周壁面を有する円筒状燃料蓄圧容器は、図9に示すように、内部を流通路とする円筒状蓄圧容器111に、分岐接続体としての分岐枝管112を直接または継手金具等を介して溶接接続した構成が使用されている。図中112−1は溶接ビートである。また、球面状の内周壁面を有する球状燃料蓄圧容器としては、少なくとも一部に球面状の内周壁面を有する空間をなす球状燃料容器に、分岐接続体としての分岐枝管を直接または継手金具等を介して接続した燃料蓄圧容器としている。
上記のような接続構造にあっては、100MPa以上にも及ぶ高圧流体により絶えず繰返される供給圧力の急激な変動と、特に機関からの加振及び雰囲気温度の上昇、下降による相手部材(相手座面)同士の相対寸法変化に起因して、該分岐接続体としての分岐枝管や分岐継手金具の蓄圧容器開口端部に大きな応力が発生し、開口端部が起点となって亀裂が生じ易く、しばしば燃料の漏れ等を招く原因となっている。
一般的には分岐接続体の蓄圧容器開口端部の内圧疲労強度を高めるための対策として、高強度鋼を用いる方法、浸炭窒化等を含む熱処理により材料強度を高める方法、蓄圧容器の形態を鍛造タイプまたは組立てタイプ(アイジョイントタイプ)とする方法等の手段がとられている。
しかしながら、分岐接続体としての分岐枝管や分岐継手金具に高強度鋼を用いる方法は、高強度鋼が非常に溶接しにくい上、熱処理により硬化させることができないために耐久性に問題がある。また、浸炭窒化等を含む熱処理により材料強度を高める方法は、熱処理によりろう材が劣化するために強度を高めることができないことから高圧用に耐えられないという難点がある。さらに、鍛造および組立てタイプは、重量が重い上に高価になるという欠点がある。
Conventionally, a cylindrical fuel pressure accumulating vessel having a cylindrical inner peripheral wall surface, as shown in FIG. 9, is connected directly or jointed to a cylindrical
In the connection structure as described above, a sudden change in supply pressure that is constantly repeated by a high-pressure fluid exceeding 100 MPa, especially a counterpart member (a counterpart seating surface due to vibration from the engine and an increase or decrease in ambient temperature) ) Due to the relative dimensional change between them, a large stress is generated at the pressure accumulating vessel opening end of the branch branch pipe or the branch joint fitting as the branch connection body, and the opening end is the starting point, and cracks are likely to occur. It often causes fuel leakage.
In general, as measures to increase the internal pressure fatigue strength of the open end of the pressure accumulator vessel of the branch connector, a method using high strength steel, a method of increasing material strength by heat treatment including carbonitriding, etc., forging the shape of the pressure accumulator vessel Means such as a type or an assembly type (eye joint type) is taken.
However, the method using high-strength steel for the branch branch pipe or branch joint fitting as the branch connection body has a problem in durability because the high-strength steel is very difficult to weld and cannot be hardened by heat treatment. Further, the method of increasing the material strength by heat treatment including carbonitriding has a drawback that it cannot withstand high pressure because the brazing material is deteriorated by the heat treatment and the strength cannot be increased. Furthermore, the forging and assembly types have the disadvantages of being heavy and expensive.
上記欠点を改良して、蓄圧容器の周壁部に設けた貫通孔に分岐接続体を嵌挿して分岐枝管や分岐継手金具の下端内周縁部に発生する最大応力値を下げ、内圧疲労強度を向上させることが可能な燃料蓄圧容器の分岐接続体の接続構造として、図10に示すような接続構造が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。図10に示す接続構造は、円筒状蓄圧容器111の中心部に流通路111bが設けてあり、側壁に設けた貫通孔111cに中心部に流通路112bを有する分岐枝管112の接続端部112aを深く挿入して、該接続端部112aの先端部112cを蓄圧容器内周壁面111aより当該容器内部まで突出させた接続構造を提案している。図中112−1は、ろう材である。
この接続構造にあっては、分岐枝管あるいは分岐継手金具からなる分岐接続体の先端部を蓄圧容器の内部まで挿入して、突出部を形成せしめて相互にろう付けした接続構造となしているので、前記突出部の外壁部に外圧と同じ内圧が作用して双方が相殺される結果、分岐接続体の蓄圧容器開口端部における疲労応力を著しく軽減せしめる効果が得られる。また同時に、分岐接続体と蓄圧容器の接合部分のろう材や拡散接合部が分岐接続体に作用する内圧により圧縮されることにより大きな引抜耐力が得られる。従って、ろう付けや拡散接合等の熱処理を伴う製造工程を経ても高い内圧疲労特性を有する高圧用の分岐接続体の接続構造を安価に提供することができるとされている。
In this connection structure, the end of the branch connection body consisting of the branch branch pipe or the branch joint fitting is inserted into the pressure accumulating vessel to form a protrusion and brazed to each other. As a result, the same internal pressure as the external pressure acts on the outer wall portion of the projecting portion to cancel both of them. As a result, the effect of significantly reducing the fatigue stress at the pressure accumulating vessel opening end of the branch connector is obtained. At the same time, a large pulling strength can be obtained by compressing the brazing filler metal and the diffusion bonding portion at the joint portion between the branch connection body and the pressure accumulating vessel by the internal pressure acting on the branch connection body. Accordingly, it is said that a high-pressure branch connection structure having high internal pressure fatigue characteristics can be provided at low cost even through a manufacturing process involving heat treatment such as brazing or diffusion bonding.
しかし上記の方法では蓄圧容器本体と分岐接続体との接続には、溶接、ろう付け等の方法がとられている。例えば、溶接による場合には溶接部の金属組織が脆くなり、組織境界にクラック等が発生して高圧に耐えないものとなる欠点がある。また、ろう付けをする場合には、理想的なろう付けのクリアランスを確保する作業は非常に困難を伴い、接続部の強度は母材強度からろう材強度までの間で強度のバラツキが生じるため確保し難く種々の問題が発生し易いという危惧がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、高価で強度の低下が危惧されるろう材を使用せず、母材相互間の直接的な接合を利用して組織変化や微小クラック、ボイドの発生が無く、接合部の強度が高くて耐久性と信頼性に優れた接続構造を得ることを目的としている。
However, in the above method, welding, brazing, or the like is used for connection between the pressure accumulating vessel main body and the branch connection body. For example, in the case of welding, there is a drawback that the metal structure of the welded portion becomes brittle, cracks or the like occur at the boundary of the structure, and cannot withstand high pressure. Also, when brazing, it is very difficult to secure the ideal brazing clearance, and the strength of the connecting part varies between the base metal strength and the brazing material strength. There is a concern that it is difficult to secure and various problems are likely to occur.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and does not use a brazing material that is expensive and is feared of a decrease in strength. The object of the present invention is to obtain a connection structure that is free from voids, has high strength at the joint, and is excellent in durability and reliability.
本発明の蓄圧容器における分岐接続体の接続方法は、蓄圧容器の少なくとも1箇所に内周壁面の開口径d2と外周壁面の開口径d1との差(d2−d1)が0.02〜0.04mmであるテーパ状の貫通孔を設け、該貫通孔に最小径部の直径d1が前記貫通孔の外周壁面の開口径と同じであり、最大径部の直径d2が前記貫通孔の内周壁面の開口径と同じであり、かつ該最小径部と最大径部とが前記貫通孔と同じ勾配を有するテーパ状をなしていて、かつ最小径部の蓄圧容器と反対側にフランジを有する分岐接続体を焼嵌めにより挿入し、該フランジと前記蓄圧容器表面との間に楔状のスペーサーを挿入して固定することを特徴とするものである。
この方法によれば、楔状のスペーサーを打ち込むことにより分岐接続体を貫通孔内に密着させることができる。
According to the connecting method of the branch connector in the pressure accumulating vessel of the present invention, the difference (d 2 -d 1 ) between the opening diameter d 2 of the inner peripheral wall surface and the opening diameter d 1 of the outer peripheral wall surface is at least one place in the accumulator vessel. A tapered through hole having a diameter of 02 to 0.04 mm is provided, and the diameter d 1 of the minimum diameter portion is the same as the opening diameter of the outer peripheral wall surface of the through hole, and the diameter d 2 of the maximum diameter portion is It is the same as the opening diameter of the inner peripheral wall surface of the through hole, and the minimum diameter portion and the maximum diameter portion have a tapered shape having the same gradient as the through hole, and is opposite to the pressure storage container of the minimum diameter portion. A branch connection body having a flange is inserted by shrink fitting , and a wedge-shaped spacer is inserted and fixed between the flange and the pressure accumulating vessel surface .
According to this method, the branch connector can be brought into close contact with the through hole by driving a wedge-shaped spacer.
本発明の蓄圧容器における分岐接続体の他の接続方法は、蓄圧容器の少なくとも1箇所に内周壁面の開口径d2と外周壁面の開口径d1との差(d2−d1)が0.02〜0.04mmであるテーパ状の貫通孔を設け、該蓄圧容器を350〜400℃に加熱した後、前記貫通孔に最小径部の直径d1が前記貫通孔の外周壁面の開口径と同じであり、最大径部の直径d2が前記貫通孔の内周壁面の開口径と同じであり、かつ該最小径部と最大径部とが前記貫通孔と同じ勾配を有するテーパ状をなしていて、−50〜0℃の低温度に維持した分岐接続体を焼嵌めにより挿入して常温に戻すことを特徴とするものである。
この方法によれば、熱膨張を利用して分岐接続体を貫通孔内に嵌合させ、冷却して収縮させることにより貫通孔に分岐接続体を密着させることが可能となる。
According to another connection method of the branch connector in the pressure accumulating vessel of the present invention, the difference (d 2 −d 1 ) between the opening diameter d 2 of the inner peripheral wall surface and the opening diameter d 1 of the outer peripheral wall surface is at least one place of the accumulator vessel. A tapered through hole having a diameter of 0.02 to 0.04 mm is provided, and after the pressure accumulating vessel is heated to 350 to 400 ° C., the diameter d 1 of the smallest diameter portion is opened in the through hole on the outer peripheral wall surface of the through hole. is the same as the diameter, the diameter d 2 of the largest diameter is the same as the opening diameter of the inner peripheral wall surface of the through hole, and a tapered shape outermost small diameter portion and the maximum diameter portion has the same slope as the through hole The branch connection body maintained at a low temperature of −50 to 0 ° C. is inserted by shrink fitting to return to normal temperature .
According to this method, the branch connection body can be brought into close contact with the through hole by fitting the branch connection body into the through hole using thermal expansion and cooling and contracting.
さらに本発明の蓄圧容器における分岐接続体の接続方法においては、上記の方法で貫通孔に分岐接続体を嵌合させた後、還元性雰囲気中で700℃以上に加熱保持する方法を採用することができる。
この方法によれば、接合面の金属組織が熱拡散により一体化した拡散接合を形成するので、より強固な接続を達成することができるようになる。
Furthermore, in the connection method of the branch connection body in the pressure accumulating vessel of the present invention, after the branch connection body is fitted into the through hole by the above method, a method of heating and holding at 700 ° C. or more in a reducing atmosphere is adopted. Can do.
According to this method, since the metallographic structure of the bonding surface forms a diffusion bonding in which the metal structures are integrated by thermal diffusion, a stronger connection can be achieved.
本発明によれば、金属組織が脆くなったり金属組織境界にクラックが発生し易い溶接や高価で強度の低下が危惧されるろう材を使用しておらず、母材相互間の直接的な拡散接合となるので組織変化や微小クラック、ボイドの発生が無く、接合部の強度が高くなり耐久性と信頼性に優れた接続構造が得られる。 According to the present invention, there is no direct diffusion bonding between the base materials without using welding that is likely to cause the metal structure to become brittle or cracking at the metal structure boundary, or a brazing material that is expensive and is feared to decrease in strength. Therefore, there is no occurrence of structural changes, micro cracks, and voids, the strength of the joint is increased, and a connection structure with excellent durability and reliability can be obtained.
以下に、図面を使用して本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の参考例について説明する。
図1は、本発明の蓄圧容器における分岐接続体の接続構造を構成する部材の参考例を示す図であって、(a)は分岐接続体の挿入部近傍を示す外観図、(b)は蓄圧容器の貫通孔近傍を示す断面図である。ここで分岐接合体は分岐枝管であってもよく、あるいはまた分岐継手金具であってもよい。
図1(a)にその参考例を示すように、本発明で使用する分岐接続体1は耐圧鋼管からなっており、蓄圧容器2と反対側の直管部11と蓄圧容器2側の直管部12の間を繋ぐテーパ部13から構成されている。蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径はd1で蓄圧容器2側の直管部12の直径はd2であり、d1<d2のテーパ状となっている。テーパ部13は、蓄圧容器2と反対側の直管部11と蓄圧容器2側の直管部12の間を直線勾配で繋ぎ、長さLは後述の蓄圧容器の肉厚tとほぼ同じに構成されている。テーパ部13は、後述の蓄圧容器に設けた貫通孔に挿入して密着接合させる部分である。したがってテーパ部13の表面は、平均表面粗さRaを12.5μm〜3.2μm程度に研磨などにより仕上げ加工しておくことが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a reference example of the present invention will be described.
FIG. 1 is a view showing a reference example of members constituting a connection structure of a branch connector in a pressure accumulating container according to the present invention, wherein (a) is an external view showing the vicinity of an insertion portion of the branch connector, and (b) is It is sectional drawing which shows the through-hole vicinity of a pressure accumulation container. Here, the branch joined body may be a branch branch pipe, or may be a branch joint fitting.
As shown in FIG. 1 (a), the
本発明で使用する蓄圧容器2は、図1(b)にその参考例を示すように肉厚tの耐圧鋼管からなる容器であって、その外周壁面21と内周壁面22を貫く貫通孔23が設けてある。貫通孔23の外周壁面21側の内径はd1で、内周壁面22側の内径はd2である。これらの内径d1、d2は先の分岐接続体1の蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径d1及び蓄圧容器2側の直管部12の直径d2と同じになっており、内周壁面の開口径d2が外周壁面の開口径d1よりもわずかに大きいテーパ孔になっている。従って、分岐接続体1の勾配部13と蓄圧容器2の貫通孔23とは、常温で短径がd1で長径がd2の同じ寸法に精密に仕上げてある。貫通孔23の内壁面も平均表面粗さRaを12.5μm〜3.2μm程度に研磨仕上げしておくことが好ましい。
The
次に、上記の分岐接続体1を貫通孔23に挿入して本発明の接続構造を形成する方法の参考例について説明する。
この参考例では分岐接続体と貫通孔とが同一のテーパ状をなしているので、蓄圧容器が太くて分岐接続体を蓄圧容器の内側から挿入できる場合は、何ら問題はない。しかし、一般には分岐接続体を蓄圧容器の外側から挿入する場合が多い。
分岐接続体を蓄圧容器の外側から挿入する際には、一方を高温に加熱する焼嵌め技術を使用する。図2に焼嵌め時の各部の寸法関係を示す。
分岐接続体と貫通孔を構成する材料の熱膨張係数をβ、焼嵌め時の蓄圧容器の加熱温度をT℃とすれば、貫通孔の外周壁面の開口径d1は熱膨張によりD1に膨らむ。この時の膨らんだD1は、分岐接続体の蓄圧容器2側の直管部12の直径d2よりも大きくなければならない。すなわち、d2<D1とする必要がある。
焼嵌め時のD1とd1の関係は、
D1=d1(1+βT)・・・・・・(1)
となる。つまり、焼嵌め時の外周壁面の開口径D1は、常温時の外周壁面の開口径d1に比例する。D1が(1)式の値よりも大きくなれば、焼嵌めにより分岐接続体を蓄圧容器の外側から挿入することができる。
(1)式から、D1とd1の比D1/d1は、
D1/d1=(1+βT)・・・・・・(2)
また、D1とd1の差(D1−d1)は、
D1−d1=d1βT・・・・・・(3)
となり、D1とd1の差(D1−d1)はd1に比例することになる。この熱膨張したときのD1が分岐接続体の蓄圧容器2側の直管部12の直径d2よりも大きければ、焼嵌めが可能となる。
焼嵌めする際に、分岐接続体をより低温に保ち蓄圧容器の加熱温度をより高くすれば、貫通孔と分岐接続体との寸法差がより大きくなるから、嵌合は容易となる。
Next, a reference example of a method for forming the connection structure of the present invention by inserting the
In this reference example, since the branch connection body and the through hole have the same taper shape, there is no problem when the pressure accumulation container is thick and the branch connection body can be inserted from the inside of the pressure accumulation container. However, in general, the branch connection body is often inserted from the outside of the pressure accumulating container.
When inserting the branch connector from the outside of the pressure accumulator uses shrink-fit technique of heating one to a high temperature. FIG. 2 shows the dimensional relationship of each part during shrink fitting.
If the coefficient of thermal expansion of the material constituting the branch connector and the through hole is β, and the heating temperature of the pressure accumulating vessel at the time of shrink fitting is T ° C., the opening diameter d 1 of the outer peripheral wall surface of the through hole becomes D 1 by thermal expansion. Swell. Inflated D 1 of the time this must be greater than the diameter d 2 of the
The relationship between D 1 and d 1 during shrink fitting is
D 1 = d 1 (1 + βT) (1)
It becomes. That is, the opening diameter D 1 of the outer peripheral wall surface at the time of shrink fitting is proportional to the opening diameter d 1 of the outer peripheral wall surface at the normal temperature. The larger than the value of D 1 is (1), can be inserted branching connection body from the outside of the accumulator container by shrink fitting.
(1) from the equation, the
D 1 / d 1 = (1 + βT) (2)
Also, the difference between D 1 and d 1 (D 1 -d 1 ) is
D 1 −d 1 = d 1 βT (3)
Thus, the difference between D 1 and d 1 (D 1 −d 1 ) is proportional to d 1 . If thermal expansion and D 1 of the case has is greater than the diameter d 2 of the branching connection
When shrink-fitting, if the branch connection body is kept at a lower temperature and the heating temperature of the pressure accumulating vessel is increased, the dimensional difference between the through hole and the branch connection body becomes larger, and therefore the fitting becomes easy.
焼嵌めを可能にするには、蓄圧容器の貫通孔と分岐接続体の挿入部の短径d1及び長径d2を上記(1)の関係を満たすように形成する必要がある。
焼嵌め完了後常温に戻した時、分岐接続体の直径d1、d2と蓄圧容器の貫通孔の内径d1、d2は同一である。
通常、蓄圧容器や分岐接続体を構成する耐圧高強度鋼の熱膨張係数βは1.3×10−5/℃程度であり、焼嵌めの作業温度Tは350℃から400℃程度である。
いま、蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径d1(=蓄圧容器の貫通孔23の外周壁面21側の内径)が5〜10mmである耐圧高強度鋼からなる分岐接続体1を使用する場合の、蓄圧容器2側の直管部12の直径d2(=貫通孔23の内周壁面22側の内径)を求める。d2は焼嵌めの際に前記D1よりも小さくなっていればよい。
d1が5mmの時、式(3)にd1=5mm、β=1.3×10−5/℃、T=350℃を代入すると、
D1−d1=5×1.3×10−5×350=22.75×10−3≒2.3×10−2(mm)、すなわちd2はd1よりも0.023mm大きくしておけばよいことになる。
また、d1が10mmの時は同様にして、D1−d1=10×1.3×10−5×350=3.6×10−2≒4×10−2、すなわちd2はd1よりも0.04mm大きくしておけばよいことになる。
ドライアイスや液体窒素などを利用して分岐接続体を0℃から−50℃の低温に保ち、蓄圧容器を400℃に近い高温に加熱すれば、かなり太い分岐接続体でも容易に、かつ確実に挿入して強固な接続構造を得ることができる。
To enable shrink fit, it is necessary to form a minor diameter d 1 and the major axis d 2 of the insertion portion of the through hole and the branch connection of pressure accumulator so as to satisfy the relation (1) above.
When the temperature is returned to room temperature after completion of shrink fitting, the diameters d 1 and d 2 of the branch connector and the inner diameters d 1 and d 2 of the through holes of the pressure accumulating vessel are the same.
Usually, the thermal expansion coefficient β of the pressure-resistant high-strength steel constituting the pressure accumulating vessel or the branch connection body is about 1.3 × 10 −5 / ° C., and the shrinkage working temperature T is about 350 ° C. to 400 ° C.
Now, the branched connecting
When d 1 is 5 mm, substituting d 1 = 5 mm, β = 1.3 × 10 −5 / ° C., and T = 350 ° C. into Equation (3),
D 1 −d 1 = 5 × 1.3 × 10 −5 × 350 = 22.75 × 10 −3 ≈2.3 × 10 −2 (mm), that is, d 2 is 0.023 mm larger than d 1 It will be a good thing.
Similarly, when d 1 is 10 mm, D 1 −d 1 = 10 × 1.3 × 10 −5 × 350 = 3.6 × 10 −2 ≈4 × 10 −2 , that is, d 2 is d If it is larger than 1 by 0.04 mm, it will suffice.
If the branch connection body is kept at a low temperature of 0 ° C. to −50 ° C. using dry ice or liquid nitrogen, and the accumulator vessel is heated to a high temperature close to 400 ° C., even a fairly thick branch connection body can be easily and reliably obtained. A strong connection structure can be obtained by insertion.
以上の結果から、分岐接続体1の蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径が5〜10mmの場合には、分岐接続体1の蓄圧容器2側の直管部12の直径d2は蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径d1よりも0.02〜0.04mm大きくするとともに、蓄圧容器に形成する貫通孔の内径も、上記分岐接続体1の寸法に合わせて、内周壁面22側の内径d2を外周壁面21側の内径d1よりも0.02〜0.04mm大きく形成しておけばよいことになる。勿論、この場合に分岐接続体のテーパ部と貫通孔の内周壁面とは、同じ勾配に仕上げておくことが重要である。
From the above results, when the diameter of the
図3に、上記のように構成した蓄圧容器2の貫通孔23に分岐接続体1として分岐枝管を挿入し、貫通孔23に分岐接続体1のテーパ部13を焼嵌めして密着接合させる前の状態の参考例を示し、図4に分岐接続体1のテーパ部13を焼嵌めして密着接合させた状態の参考例を示す。
焼嵌めした後常温に冷却した状態では、貫通孔23の外周壁面の開口径d1と内周壁面の開口径d2は、それぞれ分岐接続体1の蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径d1及び蓄圧容器2側の直管部12の直径d2と同じである。したがって、この際貫通孔23の内壁面と分岐接続体1のテーパ部13の外周面を精密に仕上げておくことは重要である。
このようなテーパ状の接続構造をとれば、蓄圧容器内部から高い圧力が加わっても分岐接続体1のテーパ部から蓄圧容器2を拡げる方向の力が働き、一段と密着力が強くなるので、接合部から高圧の内容物が漏洩することはない。
また、この接続構造によれば、作製の際の加熱温度が低いので金属組織が脆くなったり組織境界にクラック等が発生することもなく、高圧に耐える強固な接続構造とすることができる。
さらに、作製作業に当たって微妙なクリアランスを確保するという困難な作業も必要としない。
In FIG. 3, a branch branch pipe is inserted as the
In the state in which it was cooled to normal temperature after the shrink-fitting, the opening diameter d 2 of the opening diameter d 1 and the inner circumferential wall surface of the outer peripheral wall surface of the through-
By adopting such a tapered connection structure, even if a high pressure is applied from the inside of the pressure accumulating vessel, a force in the direction of expanding the
Further, according to this connection structure, since the heating temperature at the time of production is low, the metal structure is not fragile and cracks or the like are not generated at the boundary of the structure, so that a strong connection structure that can withstand high pressure can be obtained.
Furthermore, the difficult work of ensuring a delicate clearance is not required in the production work.
次に本発明の実施例について説明する。
図5は、本発明にかかる蓄圧容器に分岐接続体を接続する方法の第1実施例で使用する分岐接続体の挿入部近傍を示す外観図を示す。第1実施例で使用する分岐接続体が、先の図1(a)に示した参考例で使用する分岐接続体と異なる点は、分岐接続体1の最小径部の蓄圧容器2と反対側にフランジ14を有する点である。このフランジ14は、後述のように接続構造を形成する際に蓄圧容器外壁との間にスペーサーを挿入し、テーパ形状を利用して一層密着力を高めるためのものである。
分岐接続体1の蓄圧容器2と反対側の直管部11の直径d1や蓄圧容器2側の直管部12の直径d2の寸法は、先の参考例の場合と全く同様であるから説明は省略する。
Next, examples of the present invention will be described.
FIG. 5: shows the external view which shows the insertion part vicinity of the branch connection body used in 1st Example of the method of connecting a branch connection body to the pressure accumulation container concerning this invention. The difference between the branch connector used in the first embodiment and the branch connector used in the reference example shown in FIG. 1A is the opposite side of the
The dimensions of the diameter d 2 of the diameter d 1 and accumulating
図6(a)に、本発明の第1実施例で使用するスペーサーの平面図を示す。
本発明の第1実施例で使用するスペーサー3は、平面投影で円環の一部が欠けた切欠部31を有しており、切欠部31の内径Rは分岐接続体の最小径部の直径よりも若干大きく形成されている。また、図6(b)に示すように側面から見るとスペーサー3の厚さは、切欠部31の先端側の厚さt1が中央の平坦部の厚さt2よりも若干薄くなっていてテーパが付されている部分を有し、中心部は平行面から構成されている。
図7に、このスペーサーを使用した第1実施例における接続構造の断面図を示す。
図に示すように、蓄圧容器2の貫通孔23に分岐接続体1を挿入した後、蓄圧容器2の外壁面と分岐接続体1のフランジ14との間に前記スペーサー3を打ち込む。スペーサー3の先端にはしだいに厚さが厚くなるよう勾配がついているので、スペーサー3を打ち込むと分岐接続体1には一層図上方に押し上げられる力が働き、蓄圧容器2の貫通孔23と分岐接続体1のテーパ部13とはより強い圧力で密着するようになる。
このようにして高圧に耐える強固な接続構造とすることができる。
FIG. 6A shows a plan view of the spacer used in the first embodiment of the present invention.
The
Figure 7 shows a cross-sectional view of a connecting structure definitive to the first embodiment using this spacer.
As shown in the figure, after inserting the
In this way, a strong connection structure that can withstand high pressure can be obtained.
本発明の第2実施例は、分岐接続体として分岐枝管に替えて分岐継手金具を使用したものである。図8に、分岐継手金具を使用した第2実施例に係わる接続構造の断面図を示す。
図に示すように、分岐継手金具4は蓄圧容器2の外壁面よりとびだす外径の大きな首部41と、蓄圧容器2の貫通孔23内に挿入されるテーパ部42から構成されており、中心部には流通路43が穿孔されている。
首部41側の流通路43の先端部には周縁が円錐状に開口する受圧座面44が形成されており、図示省略の分岐枝管を接続するようになっている。首部41の外側には、分岐枝管を接続・固定するための袋ナットを嵌合させるための螺子山45が切ってある。テーパ部42は先の参考例や本発明の第1実施例の場合と同様に、蓄圧容器2の貫通孔23の寸法と同一に精密に加工されている。すなわち、テーパ部42の蓄圧容器2と反対側の直管部46の直径d1及び蓄圧容器2側の直管部47の直径d2の寸法は、先の参考例の場合と全く同様であり、前記(2)式、(3)式を満足する関係に構成するので説明は省略する。
蓄圧容器2の貫通孔23に分岐継手金具4を挿入した後、蓄圧容器2の外壁面と分岐継手金具4の首部41との間に前記第2の実施形態の場合に用いたのと同様のスペーサー3を打ち込む。これにより、蓄圧容器2の貫通孔23と分岐継手金具4のテーパ部42とはより強い圧力で密着するようになる。
このようにして高圧に耐える強固な接続構造とすることができる。
In the second embodiment of the present invention, a branch joint fitting is used in place of a branch branch pipe as a branch connection body. FIG. 8 shows a cross-sectional view of the connection structure according to the second embodiment using a branch joint fitting.
As shown in the figure, the branch joint fitting 4 is composed of a
A pressure-receiving
After the branch joint fitting 4 is inserted into the through
In this way, a strong connection structure that can withstand high pressure can be obtained.
本発明の第3実施例は、先の参考例や本発明の第1、2実施例で形成した接続構造において、貫通孔と分岐接続体の接合面を熱拡散により一体組織化するものである。
すなわち、参考例や本発明の第1、2実施例で説明したとおり接続構造を形成した後、接合部を還元性雰囲気中で700℃以上に加熱して、接合部を熱拡散させる。加熱時間は加熱温度にもよるが、例えば850℃では30分程度とし、材質の脆化を防ぐためにあまり高温や長時間加熱は避けるべきである。
還元性雰囲気の一例として水素:11vol%、一酸化炭素:9vol%、二酸化炭素:7vol%、窒素:73vol%、露点(Diew Point):5〜7℃の無酸化ガス雰囲気があげられる。
接合部を熱拡散させることにより金属組織が一体化して、より強固な接合構造となる。
In the third embodiment of the present invention, in the connection structure formed in the previous reference example and the first and second embodiments of the present invention, the joint surface of the through hole and the branch connector is integrally formed by thermal diffusion. .
That is, after the connection structure is formed as described in the reference example and the first and second embodiments of the present invention , the joint is heated to 700 ° C. or more in a reducing atmosphere to thermally diffuse the joint. Although the heating time depends on the heating temperature, it should be, for example, about 30 minutes at 850 ° C., and excessively high temperature or prolonged heating should be avoided in order to prevent embrittlement of the material.
An example of a reducing atmosphere is a non-oxidizing gas atmosphere of hydrogen: 11 vol%, carbon monoxide: 9 vol%, carbon dioxide: 7 vol%, nitrogen: 73 vol%, and dew point: 5-7 ° C.
By thermally diffusing the bonded portion, the metal structure is integrated to form a stronger bonded structure.
内径が1.8mmで、端部に蓄圧容器2と反対側直管部の直径が6.35mm、蓄圧容器2側直管部の直径が6.39mmで平均表面粗さ(Ra)が3. 2〜12. 5μmの外表面を有するテーパ部を具備した厚肉耐圧鋼管からなる分岐接続体を作製した。外径30mm、内径10mmの厚肉耐圧鋼管からなる蓄圧容器には、外周壁面の開口径が6.35mmで内周壁面の開口径が6.39mmで平均表面粗さ(Ra)が3.2〜12.5μmの内表面を有する貫通孔を設けた。
接続構造の作製に当たっては図5及び図6に示したようなフランジ付きの分岐接続体とスペーサーを使用した。分岐接続体のフランジは蓄圧容器に嵌め込んだ際に蓄圧容器外周壁とのクリアランスが2.8mmとなる位置に設けた。また、スペーサーの中心部の厚さは3mmとし、切欠部側先端を薄くして傾斜を付した面に加工した。
The inner diameter is 1.8 mm, the diameter of the straight pipe portion opposite to the
In producing the connection structure, a flanged branch connection body and a spacer as shown in FIGS. 5 and 6 were used. The flange of the branch connection body was provided at a position where the clearance from the outer peripheral wall of the pressure accumulator vessel was 2.8 mm when fitted into the pressure accumulator vessel. Moreover, the thickness of the center part of the spacer was 3 mm, and the tip on the side of the notch part was thinned and processed into an inclined surface.
分岐接続体の蓄圧容器への挿入には焼嵌めを使用して行った。焼嵌めは蓄圧容器を400℃に加熱し、分岐接続体を0℃に冷却した状態で挿入した。
分岐接続体を蓄圧容器に挿入した後、蓄圧容器外周壁面と分岐接続体のフランジの間の間隙にスペーサーを打ち込んだ後、常温にした。
さらに、この接続構造体を水素:11vol%、一酸化炭素:9vol%、二酸化炭素:7vol%、窒素:73vol%、露点:6℃の無酸化ガス雰囲気中で、850℃に30分間加熱した。
以上の結果、接合部の金属組織が脆くなったり組織境界にクラック等が発生することもなく、高圧に耐える強固な接続構造が得られ、燃料などの内容物の漏洩も起こらなかった。
Insertion of the branch connector into the pressure accumulator was performed using shrink fitting. For shrink fitting, the accumulator was heated to 400 ° C., and the branch connector was cooled to 0 ° C. and inserted.
After inserting the branch connection body into the pressure accumulator vessel, a spacer was driven into the gap between the outer peripheral wall surface of the pressure accumulator vessel and the flange of the branch connection body, and the temperature was brought to room temperature.
Further, this connection structure was heated to 850 ° C. for 30 minutes in a non-oxidizing gas atmosphere of hydrogen: 11 vol%, carbon monoxide: 9 vol%, carbon dioxide: 7 vol%, nitrogen: 73 vol%, dew point: 6 ° C.
As a result, the metal structure of the joint was not fragile and cracks were not generated at the boundary of the structure, and a strong connection structure capable of withstanding high pressure was obtained, and the contents such as fuel did not leak.
1 分岐接続体
2 蓄圧容器
3 スペーサー
4 分岐継手金具
11、46 蓄圧容器と反対側の直管部
12、47 蓄圧容器側の直管部
13、42 テーパ部
14 フランジ
21 外周壁面
22 内周壁面
23 貫通孔
31 切欠部
41 首部
43 流通路
44 受圧座面
45 螺子山
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