JP5667449B2 - 螺合式接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体状、液体状、及び／又は固体状の媒体を移送するための螺合式接続装置、特に高圧用螺合式接続装置に関する。

低圧領域用にも適しているこの種の螺合式接続装置を使うことにより、例えば油圧ポンプ又は燃料タンク装置のような圧力源又は圧力タンクから、媒体の確実な移送が達成されることになる。このとき、周囲への媒体流出を避けるために、漏洩のない実施方法が重要である。

この種の高圧用螺合式接続装置は、例えば特許文献１で圧力媒体配管用に、あるいは特許文献２でパイプ螺合式接続装置用に記載されている。この種の高圧用螺合式接続装置でクランプリングを備えたものは、特許文献３又は４の対象でもあり、そこでは接続するパイプの確実な固定及びその漏洩のないシーリングを保証するために、特にクランプリング（カットリング）で実施することが強調されている。しかしながら、７００バール以上で圧力値が増加するとともに、このパイプ接続方法での漏洩がますます起こりやすくなるので、例えば油圧オイル又は冷却した水素ガスのような媒体の流出が一般的に予想される。この場合には事故となりかねず、特に圧力下にある配管では漏洩により著しい損害が発生しかねない。加えて、パイプの外殻に喰い込んだカットリングがパイプに著しく負荷をかけるので、交互する負荷の時に（例えば軽いパイプの振動の時でも）クラック又は完全な破損に至ることがある。

ＥＰ−Ａ−０７５３６９８号公報 国際公開ＷＯ０２／０１１０５号公報 米国特許第３，５８４，９００号 米国特許第３，１０３，３７３号

よって、本発明が根拠にする課題は、従来技術の欠点を除いた螺合式接続装置、特に高圧用螺合式接続装置を提供することにある。危険性や損害を回避するために、簡単な構造でも安全技術的に改善されている特に高圧用螺合式接続装置を提供することにある。

上記課題を、少なくとも一つの中空体、特に部分的にシールスリーブにより取り巻かれているリング形状体を含んでいるとともに、そのシールスリーブが材料的に接合してパイプ形状体と接続していることを特徴とする螺合式接続装置、特に高圧用螺合式接続装置より解決する。

高圧用螺合式接続装置の第一実施例の断面図を示す。 フィッティング付き高圧用螺合式接続装置の第二実施例を示す。

本発明の好ましい変形構成は、従属請求項の対象である。

本発明の特別とする構成において、気体状及び／又は液体状の流体を移送するための、特に自動車で燃料補給のための高圧用螺合式接続装置が提供される。それは流体通路とシール円錐部及びその中に挿入されたパイプを備えたケーシングを含んでおり、その端部が、少なくとも部分的に円錐状をしたシールスリーブにより取り巻かれている。そのシールスリーブを軸方向でナット状部材が押しており、そのときシールスリーブがパイプ上に完全に押し込まれてパイプ端部で固定されている、特に円周方向の溶接継ぎ目によりパイプ端部に隣接して溶接されている。

更に形を変えた実施形態では、シールスリーブが通気孔に合流している円環状空間により取り巻かれている。

シールスリーブが円環状段差を有しており、それにケーシングのシール円錐部に対応するシールリングがはめ込まれていると好ましい。

シールスリーブとナット状部材の間に、特に二つのディスクで構成するリング形状ネジ緩み止めを設けていると好ましい。更に形を変えた実施形態では、ナット状部材のケーシング側端部が軸方向でシールスリーブ及び／又はネジ緩み止めを取り囲んでいる。

好ましくは、ケーシングが、直線状、屈曲状、Ｔ状部材として又は十字部材として構成されていることがある。

好ましい実施形態では、円錐状の外側形状を備えたシールリングが、圧縮強度のあるプラスチック、特にＰＥＥＫで構成されているが、例えばアルミニウム合金、モネルメタル、銅合金又は非鉄金属のようなＮＥ（鉄でない）金属としていることもある。

シーリングスリーブが、パイプ上に狭い嵌合で、特に１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ未満の直径許容差で押し込まれていると特に好ましい。

前記に記載の方法すべては、専門家には発明的な活動を必要とせず、任意に組み合わせることができる。

シールスリーブがパイプと材料的に接合して接続されていることにより、カットリングを使った従来技術の接続と異なって、７００バール以上、特に１０００バール以上、さらに言えば４０００バール以上の高圧時にも漏洩のない接続が得られる。さらに、材料的に接合された接続によりパイプ形状体は負荷を軽減され、特に軸方向負荷が発生しない。さらにリング形状体、特にパイプの変形が回避されるとともに、接続の緩みが防がれる。材料的に接合された接続では、浸透率、すなわち漏洩率が基本的にパイプ形状体及びシールスリーブで使用するベース材料により決まる。

押さえスリーブとパイプ形状体間において材料的に接合できる接続方法は、例えばロー付け接合、溶接接合、接着接合、プレス接合、電解接合、あるいは収縮接合のような、考えられるすべての材料的に接合した接続方法である。材料的に接合した接続方法は、両方の接続相手が原子又は分子の力により強く結びつき、互いを分離できるのは接続手段の破壊によってのみであることが特徴である。

シールスリーブとパイプ形状体間の材料的に接合した接続を、溶接方法により、特にレーザー溶接により行うと特別に好ましい。

パイプ形状体とは反対を向いているシールスリーブの外側に、シールスリーブが段状部分、特に溝を有している。この溝の役割は、シールスリーブに装着されたシール手段、例えばシールリングを保持することである。シールリングは、シールスリーブを部分的に取り囲むケーシングのシール円錐部に噛み合っていると好ましく、それによりシールスリーブをケーシングに対して密封する。

シールスリーブの外側に設けられた溝により当該シール手段が固定され、そしてシールスリーブ上でのシール手段の確実な座りが保証される。さらに、螺合式接続装置が緩んだ時でも、シール手段が確実に保持されることが確保される。シールスリーブの外側に溝を設けることは、切削加工方法又は切り粉発生のない変形加工方法のいずれかで行うことができる。もちろん、シールスリーブの外側にシール手段を留める別の方法も可能である。

気体状、液体状、及び／又は固体状の媒体を移送できるパイプ形状体が、シールスリーブとは反対を向いた側にフィッティング形状部を有していることがある。そのフィッティング形状部に例えばフレキシブルのホース、例えば油圧ホースをはめ込むことができる。

さらに形を変えた実施形態で、螺合式接続装置は流体通路及びシール円錐部を有するケーシングを含んでいる。材料的に接合されて接続するパイプ形状体を備えたシールスリーブが、このケーシングに挿入されており、そして少なくとも部分的にケーシングにより取り巻かれている。好ましくは、ケーシングがシール円錐部を有している。シール円錐部及び挿入されたパイプの付いたシールスリーブが互いに密に接続している。このことは、シールスリーブ上に装着されてシール円錐部にはまり込むシールリングにより行われると好ましい。代替又は追加として、シールスリーブが、ケーシングのシール円錐部と同様に、金属的なシール面を形成する狭い円錐部分を有していることがある。このような構成により、シールスリーブとケーシング間にシールリングがない時にも、金属的なシール手段が得られる。シールスリーブに円錐部分を設けることは、切り粉の出る加工でも出ない加工でも行うことができる。

前述のシール手段、すなわちシールスリーブに装着されケーシングのシール円錐部にはめ合わせられるシール手段は、ベース材料、すなわちパイプ形状体ないしケーシングの材料より軟らかいシール材料を有していると好ましい。ここで、例えば−７５℃の極端なマイナス温度の時でも高い媒体耐性及びシール性を有する、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製のシールリングを使用できると特に好ましい。シールリングの形状は一般的に、ケーシングのそれに合致している。シールリング及び／又は金属的なシール手段を使うことにより、ケーシングに対するシールスリーブの密封性が得られる。

シールスリーブへのシールリングの装着は、押し込みにより、形状的又は材料的な接合により、溶射、電解、接合又は接着により行うことができる。

ケーシングをシールスリーブと螺合接続するテンションネジが、螺合式接続装置に含まれていると好ましい。そのテンションネジが、テンションネジ、テンションネジとシールスリーブ間に設けられた緩み止め要素、そしてシールスリーブの間で、力による接続をもたらす。テンションネジ用の材料として、特にステンレス鋼、また例えばアルミニウム合金、黄銅合金、ＰＯＭ又はＰＶＤＦのような軽金属、非鉄金属、そしてプラスチックも考えられる。テンションネジの加工は、切り粉の出る加工又は切り粉のない変形加工により行う。

不都合となる機械的な負荷時、特に振動時に、前記のようなパイプ、シール手段、シールスリーブ、テンションネジ、固定ディスクを含む螺合品の緩みを防ぐために、好ましくは互いに可動であるように構成された二つのディスクからなるネジ緩み止めを設けていることがある。

このような緩み止めシステムにより、緩み回転トルクも増加する。

ケーシング内での予期しない圧力形成を避けるために、ケーシングがケーシング部材のネジに設けられた通気孔又は切り込みを有するようにしていることがある。通気孔によりさらに漏洩測定を行うことも可能になる。

好ましいケーシング用材料は、軽金属合金及びすべての金属・非金属材料である。その他にも、考えられる材料組み合わせのすべてが可能である。パイプ形状体がナット状部材の中と同様に、シールスリーブの中で曲げ負荷を受けないようにするために、嵌合が非常に精密である、すなわちシールスリーブとナット状部材ないしテンションネジの範囲において、許容差が狭いと利点がある。ここで直径許容差が１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下であると特に好ましい。

本発明による螺合式接続装置、特に高圧用螺合式接続装置は、特に高い安全性及び簡単な構造を特徴としているが、その理由はパイプ端部にシールスリーブを固定するという提案により、より簡単な接続が得られ、それにより危険性ないし損傷を排除することができるからである。特に、パイプが余分な応力を受けないでシールスリーブに挿入されるので応力ピークの発生が防がれ、そして提案の高圧用螺合式接続装置を使うことにより、気体、液体、又は固体が流出する可能性を安全且つ長期的に回避することができる。このことは、特に事故を防止する理由から重要であるが、それだけでなく、著しい量の媒体が失われることがないので環境保護のためにも重要である。

示唆しておきたいことは、提案の螺合式接続装置は色々な接続に、特に自動車製造における高圧システム／高圧接続に適しているが、産業用装置又は自動車の燃料供給のためにも適していることである。そのときこの螺合式接続装置、特に高圧用螺合式接続装置は、配管の任意の位置でコンパクトな方法で取り付けでき、そして螺合式接続装置に隣接してバルブ又はフィルターを有していても良い。

以下において実施例を、添付の図面を使って詳細に述べて説明する。

図１では、螺合式接続装置、特にケーシング２を備えた高圧用螺合式接続装置１の第一実施例を示しており、ここで、破線により図示の媒体通路３を備えた右側正面が、例えば吸入口しての役割を果たし、左側の正面は移送する媒体をその中に挿入されたパイプ９を介して、図示していないが例えば作動シリンダ又は圧力タンクに送るためにある。ケーシング２の左側正面にはナット状部材６が設けられており、ネジ６ａとネジ緩み止め７を介してケーシング２に当って螺合されている。そのときネジ緩み止め７は、互いに相対的に可動である二つのディスクでできていると好ましく、それにより（例えば自動車における）振動時に緩むことが確実に回避される。

ケーシング２の内部にシールスリーブ４が配置されており、移送媒体の供給ないし排出を行う配管として使用される媒体通路３に繋ぐために、その中にパイプ９が挿入される。ここでケーシング２は移送媒体に合わせて、特にその時に希望する供給角度、貫流断面等に合わせて、例えば直角又は屈曲して曲げている、あるいは十字部材として構成されているものとすることができる。

気体状、液体状、及び／又は固体状の媒体を移送するための本発明による螺合式接続装置、特に高圧用螺合式接続装置１は、シールスリーブ４がパイプ端部９ａに、特に材料的な接合による接続で固定されていることを特徴としている。シールスリーブが特に、円周方向の溶接継ぎ目４ｂによりパイプ端部９ａに、すなわち媒体通路３への正面側入口の近くに溶接されている。図示している実施形態ではシールスリーブが、部分的ではなく完全にパイプ９上に押し込まれている。図示している実施形態では更に、シールスリーブ４が狭い円錐状部分４ｃを有しており、それがシール円錐部２ａと同様に金属的なシール面を形成する。シールスリーブ４が、円環状空間８により取り巻かれており、その空間が通気孔８ａと合流していると好ましい。これによって、意図しない圧力形成を回避することができる。

特に、シールスリーブ４は円環状の段差４ａを有しており、ケーシング２のシール円錐部２ａに対応して、その段差にシールリング５がはめ込まれている。円錐状の外側形状を備えたシールリング５がＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）でできていることが好ましい。その理由は、この抵抗力のある材料が極度のマイナス温度でも高い媒体耐性とシール性を示すからである。

加えて利点となることは、図示している実施形態において、ナット状部材６のケーシング側端部が、シールスリーブ４及び／又はネジ緩み止め７を軸方向で取り囲んでいることである。それにより、シールスリーブ４で直径に相当する端部が取り囲まれ、そして安定化する。ここで左方を向いたパイプ９が曲げ負荷を受ける時でも、ナット状部材６の中に正確に案内されていることにより、そして特にシールスリーブ４の中での正確なはめ合い（狭い許容差）により、パイプ端部９ａにある溶接継ぎ目４ｂが曲げ応力を受けない。よって、確実な固定のためには、比較的“良好な”溶接継ぎ目４ｂでも十分である。

図２ａ〜図２ｃでは本発明の代替構成を示している。図１の場合と同じ構成部品には、１００を加えた参照番号を付けている。

図２ａによる長手方向断面Ａ−Ａでは、螺合式接続装置１０１、ケーシング１０２を備えた特に高圧用螺合式接続装置の別の実施形態を示しており、そこでケーシングが流体通路１０３を有している。ケーシング１０２に設けられた流体通路１０３は例えば、パイプ１０９に送られる流体用の吸入口としての役割を果たす。図１による実施形態の時と同様に、パイプ１０９上にシールスリーブ１０４が押し込まれており、それが本発明により材料的に接合されて、例えば溶接継ぎ目１０４ｂによりパイプ端部１０９ａに接続されている。さらに、シールスリーブは円錐状部分１０４ｃを有しており、それが部分１０３で、ケーシングに設けられたシール円錐部１０２ａと同様に金属的なシール面を形成する。部分１０３においてケーシングに設けられたシール円錐部１０２ａとシールスリーブの円錐状部分１０４ｃの間の金属的なシール手段に加えて、シールスリーブが例えば（図示していない）波状溝を備えていることのある範囲１０７を有している。この範囲１０７においてシール円錐部には、例えば押付方法又は収縮方法によりシール手段が設けられる。そのシール手段がシールリング１０５であると好ましく、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製とすることができる。そのシールリング１０５が、ケーシングに対して追加してシールスリーブを密封する。

図１による実施形態の時と同じように、図２ａ〜ｃの実施形態でも、好ましくはテンションネジとして設計されているナット状部材１０６が設けられている。そのテンションネジは図示のように、図１による実施形態とは異なって、ケーシング１０２の外側ネジに噛み合うネジ１１１ａ及びネジ緩み止め１１１を介して、ケーシング１０２に対して螺押している。ネジ緩み止め１０７が、好ましくは互いに相対的に可動である二つのディスクで出来ているので、振動時に緩みを確実に防止することができる。ナット状部材１０６をケーシングと螺合接続する外側ネジの使用は、例えばパイプ、ホースのような現存の媒体移送システムを使った接続を使用できるという利点がある。

さらに、ナット状部材１０６に設けられた通気孔１０８ａのあり、それがシールスリーブ１０４を取り巻く円環状空間１０８に合流している。通気孔１０８ａを使うことにより、円環状空間で場合により発生する密封不良の時に、予期しない圧力形成を回避することができる。図１で図示している実施形態と比べたときの別の相違点として、図２ａ〜ｃによる実施形態は、パイプ１０９でケーシングとは反対の側にフィッティング形状部１２０を有している。そのフィッティング形状には、ストッパー１２１及び輪郭形状部１３０が含まれる。その輪郭形状部には配管、例えばプラスチック配管を押し込み、フィッティングを使って押さえ留めすることができる。それにより本発明による螺合式接続装置に、例えば前記したように押さえ留めによりフレキシブル配管を繋ぐことが可能である。

図２ｂでは図２ａによる接続装置の三次元外観を、そして図２ｃでは上部外観図を示している。図２ａと同じく、Ａ−Ａ線に沿った長手方向断面で、同じ構成部品には同じ参照符号を付している。

図２ｂ〜ｃにおいて明らかに分かることは、ナット状部材６の外側輪郭が多角ナットとして設計されていることである。ナット状部材の外壁に設けられた通気孔１０８ａも明らかに分かる。

よって、この構成により螺合式接続装置１を、特に高圧用螺合式接続装置を簡単に取り付けることが可能になり、そこで４０００バールまでの非常に高い圧力でも、そして−１００℃〜＋１５０℃というプラスとマイナス範囲にある極端な温度範囲でも、特に８０℃〜＋１２０℃で確実な接続と密封性が保証される。

１ 螺合式接続装置
２ ケーシング
３ 媒体通路
４ シールスリーブ
５ シールリング
６ ナット状部材
７ ネジ緩み止め
８ 円環状空間
９ パイプ
１０１ 螺合式接続装置
１０２ ケーシング
１０３ 流体通路
１０４ シールスリーブ
１０５ シールリング
１０６ ナット状部材
１０７ ネジ緩み止め
１０８ 円環状空間
１０９ パイプ
１１１ ネジ緩み止め
１２０ フィッティング形状部
１２１ ストッパー
１３０ 輪郭形状部

Claims (12)

1. 気体状、液体状および／または固体状の媒体を移送するための、特に自動車の燃料補給をするための高圧用螺合式接続装置であって、
   −少なくとも部分的にシールスリーブにより取り巻かれているパイプ形状体を含む
   螺合式接続装置において、
   −７０ＭＰａ以上の圧力用にも漏洩のない接続が得られるように、シールスリーブ（４）がパイプ形状体（９）と材料的に接合して接続されており、そして材料的に接合された接続によりパイプ形状体が負荷を軽減され、軸方向負荷が発生しない、
   −高圧用螺合式接続装置に、流体通路とシール円錐部（２ａ）を備えたケーシング（２）を含み、そして
   −シールスリーブ（４）が、通気孔（８ａ）に合流している円環状空間（８）により取り巻かれており、
   −シールスリーブ（４）を備えたパイプ形状体（９）が、ケーシング（２）の中に挿入されており、
   −シールスリーブ（４）が円環状の段差（４ａ）を有しており、それにケーシング（２）のシール円錐部（２ａ）に対応するシールリング（５）がはめ込まれている
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
2. 請求項１に記載の高圧用螺合式接続装置において、
   材料的な接合による接続方法が、次の接続方法
   −ロー付け接合
   −溶接接合
   −接着接合
   −電解接合
   のいずれかである
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
   材料的な接合による接続方法に、溶接継ぎ目（４ｂ、１０４ｂ）を含む
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
   シールスリーブ（４）が、パイプ形状体（９）とは反対を向いている側で溝を有している
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
   パイプ形状体（９）が、シールスリーブ（４）とは反対の側でフィッティング形状部（１２０）を有している
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
   シールスリーブ（４）が、完全にパイプ形状体上に押し込まれている
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
   シールスリーブ（４）とネジ部材の間にネジ緩み止め（７）が設けられている
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
   ネジ部材のケーシング側端部が、軸方向でシールスリーブ（４）および／またはネジ緩み止め（７）を取り囲んでいる
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
9. 請求項８に記載の高圧用螺合式接続装置において、
   ネジ部材が軸方向で少なくとも部分的にケーシングを取り囲んでいる
   ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
    ケーシング（２）が、直線状、屈曲状、Ｔ状部材として又は十字部材として構成されている
    ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
    円錐状の外側形状を備えたシールリング（５）が、圧縮強度のあるプラスチックで出来ている
    ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の高圧用螺合式接続装置において、
    シールスリーブ（４）が、パイプ（９）上に狭い嵌合で、１ｍｍ以下の直径許容差で押し込まれている
    ことを特徴とする高圧用螺合式接続装置。