JP4583862B2

JP4583862B2 - カップラー

Info

Publication number: JP4583862B2
Application number: JP2004293410A
Authority: JP
Inventors: 邦明中林; 昭彦長瀬
Original assignee: ブリヂストンフローテック株式会社
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: JP2006105285A

Description

本発明は、流路部を備えた雄型のノーズ及び雌型のボディーからなり、ノーズ及びボディーに移動バルブを装着したカップラーに関する。

従来から、水や油等の流体を高圧をかけて移送するホ−ス間の継手として、ポペットバルブを用いたカップラーが知られている。図６は従来から知られているノーズとボディーからなる高圧用カップラーの半裁断面図であり、図７はこれらを連結した状態を示す半裁断面図である。

このカップラー１００はノーズ１０２とボディー１２２とからなり、ボディー１２２の外周面には、ノーズ１０２とボディー１２２を連結するカラー１４０が設けられている。ノーズ１０２とボディー１２２には、それぞれ先端を対向させたポペット（移動バルブ）１０４，１２４が装備されている。

ノーズ１０２には、ノーズ本体１０３の内周面に係止リング１０６が嵌め込まれ、この係止リング１０６にスプリング１０８を介してポペット１０４が移動可能に弾着されている。また、ノーズ本体１０３の内周面の先端が縮径されて張出部１１０が形成されており、ポペット１０４がスプリング１０８で張出部１１０に押圧されている。

一方、ボディー１２２には、ノーズ１０２が挿入される凹状挿入部１３２が設けられている。この凹状挿入部１３２の奥側には、ボディー本体１２３の内周面に係止リング１２６が嵌め込まれ、この係止リング１２６にスプリング１２８を介してポペット１２４が移動可能に弾着されている。また、ボディー本体１２３の内周面が縮径されて張出部１３０が形成されており、ポペット１２４がスプリング１２８で張出部１３０に押圧されている。

ノーズ１０２とボディー１２２の連結前には、ポペット１０４の先端１０４Ａがノーズ本体１０３の先端より突出している。また、凹状挿入部１３２内では、ポペット１２４の先端１２４Ａがボディー本体１２３の張出部１３０より突出している。図７に示すように、ノーズ１０２とボディー１２２の連結時には、ポペット１０４，１２４を突き合わせることでこれらの先端１０４Ａ，１２４Ａが押圧され、ポペット１０４，１２４がそれぞれスプリング１０８，１２８の押圧力に抗して押し込まれる。このためポペット１０４と張出部１１０との間、及びポペット１２４と張出部１３０との間に隙間が形成され、これらの連通部１２０を流体が通過することになる（例えば特許文献１を参照）。
特開昭５３−１１６５２３号公報

図６に示す高圧用（例えば６８．５ＭＰａの圧力に対応するタイプ）のカップラー１００では、分離状態と高圧状態の繰り返し疲労性能を満足させるために、一般的には金属製のポペット１０４の凸状部１０４Ｂと張出部１１０、及びポペット１２４の凸状部１２４Ａと張出部１３０を突き当ててメタルシールとしている。

しかし、このメタルシール方式のカップラー１００は、低圧状態（例えば３４．５ＭＰａまでの圧力）では、ボディー１２２とノーズ１０２の分離時に流体洩れが発生するという問題がある。

一方、低圧用のカップラーでは、ポペットの凸状部に形成された溝部にＯ−リングを嵌め込み、ノーズ及びボディーの張出部とＯ−リングとの接触によりシール性を確保している。しかし、この低圧用のカップラーを高圧状態（例えば６８．５ＭＰａの圧力）で耐久評価すると、Ｏ−リングが引きちぎれ（むしれ）、分離時に流体洩れが発生する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高圧及び低圧で使用しても耐久性を確保することができ、ノーズとボディーの分離時に流体洩れが発生するのを防止できるカップラーを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、一方の配管に接続されるノーズと、他方の配管に接続され、前記ノーズが挿入される凹状挿入部を有するボディーと、前記ノーズへ装着され、前記ノーズの流路部を閉塞する第１移動バルブと、前記凹状挿入部へ装着され、前記凹状挿入部の流路部を閉塞する第２移動バルブと、を有し、前記ノーズを前記凹状挿入部へ挿入したとき前記第１移動バルブと前記第２移動バルブが当接して移動し、流路を形成するカップラーであって、前記第１移動バルブ、前記第２移動バルブに設けられ、前記ノーズ又は前記ボディーの流路部の内壁に当接する凸状部に周方向に沿って形成された環状の溝部を備え、前記溝部内に加硫前の生ゴムを流入し、加熱により加硫することにより、前記溝部内にゴム製のシール部材を焼き付けており、前記シール部材は、厚み方向の一方の面で前記ノーズ又は前記ボディーの流路部の内壁に接触し、前記シール部材のパーティングラインを、厚み方向の他方の面と前記溝部の溝壁面上としたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ノーズに第１移動バルブが装着され、ボディーの凹状挿入部に第２移動バルブが装着されており、これらの第１移動バルブ、第２移動バルブの凸状部に設けられたゴム製のシール部材がノーズ又はボディーの流路部の内壁に当接することで、流路部が閉塞されシールされている。ノーズをボディーの凹状挿入部に挿入して連結すると、第１移動バルブと第２移動バルブが当接して移動し、流路が形成され、圧力下で流体を移送することが可能となる。第１移動バルブ、第２移動バルブには、凸状部に形成された環状の溝部内にゴム製のシール部材が焼き付けられており、シール部材は溝部内にしっかりと固定されている。このため、カップラーを高圧下で使用し、ノーズとボディーの連結や分離を繰り返しても、シール部材が引きちぎれる（むしれる）ことがなく、耐久性が向上する。このため、ノーズとボディーの分離時に流体洩れが発生しない。

また、第１移動バルブと第２移動バルブの溝部内に加硫前の生ゴムを流入し、加熱により加硫することで、シール部材を溝部内に焼き付ける。これにより、シール部材が溝部内にしっかりと固定され、溝部内にＯ−リングを嵌め込む場合と比較して、シール部材が劣化により溝部内から脱離したり、よじれたりすることがない。

さらに、シール部材は、厚み方向の一方の面でノーズ又はボディーの流路部の内壁に接触し、流路部をシールする。このシール部材は、パーティングラインを、厚み方向の他方の面と溝部との溝壁面上としているので、シール部材がノーズ又はボディの流路部の内壁と接触する面では、ばりが発生しない。これにより、シール部材の亀裂などの発生が防止される。

本発明に係るカップラーは、第１移動バルブ、第２移動バルブの溝部にシール部材を焼き付けることによってシール性を確保するので、高圧で使用しても耐久性を満足することができると共に、ノーズとボディーの分離時に流体洩れが発生するのを防止できる。

以下、本発明のカップラーにおける最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるカップラー１０を示す半裁断面図である。

このカップラー１０は、雄型金具であるノーズ１２と、雌型金具であるボディー３２とで構成されている。ボディー３２の外周面には、ボディー３２とノーズ１２とを連結するためのカラー６０が設けられている。ノーズ１２とボディー３２には、それぞれ先端を対向させたポペット１４、３４が装備されている。

ノーズ１２には、ノーズ本体１３の内周面に係止リング１６が嵌め込まれ、この係止リング１６にスプリング１８を介してポペット１４が移動可能に弾着されている。係止リング１６は、ノーズ本体１３の溝に嵌め込まれた止めリング２０に係止されることで、ノーズ本体１３内で固定されている。また、ノーズ本体１３の先端には、内周面が徐々に縮径されて張出部２２が形成されている。ポペット１４の張出部２２と対向する位置には、略三角形状の凸状部１４Ａが形成されており、この凸状部１４Ａがスプリング１８で張出部２２に押圧されている。

図２に示すように、ポペット１４には、凸状部１４Ａの頂部に環状の溝部１５が形成されている。この溝部１５にはゴム製のシール部材２４が焼き付けられている。このシール部材２４の焼き付け方法については、後述する。

また、ポペット１４の先端には突部１４Ｂが形成されており、図１に示すように、突部１４Ｂがノーズ本体１３の先端より突出している。そして、この突部１４Ｂがボディー３２側のポペット３４に突き当てられるように構成されている。また、図２に示すように、ポペット１４の凸状部１４Ａの奥側（ノーズ本体１３の先端と反対側）には、流体が通過可能な流路孔２６が形成されており、また、ポペット１４の奥側には、外周面が２段階に縮径された段部２７と段部２８とが形成されている。そして、この段部２８が係止リング１６の内周面と当接するように構成されている。

一方、ボディー３２には、ノーズ１２が挿入される凹状挿入部５０が形成されている。凹状挿入部５０の奥側には、ボディー本体３３の内周面に係止リング３６が嵌め込まれ、この係止リング３６にスプリング３８を介してポペット３４が移動可能に弾着されている。係止リング３６は、ボディー本体３３の溝に嵌め込まれた止めリング４０に係止されることで、ボディー本体３３内で固定されている。また、凹状挿入部５０側には、ボディー本体３３の内周面が徐々に縮径されて張出部４２が形成されている。ポペット３４の先端には、略三角形状の凸状部３４Ａが形成されており、この凸状部３４Ａがスプリング３８で張出部４２に押圧されている。また、凸状部３４Ａの先端は張出部４２より凹状挿入部５０側に突出している。

このポペット３４には、凸状部３４Ａの頂部に環状の溝部３５が形成されている。この溝部３５にはゴム製のシール部材４４が焼き付けられている。このシール部材４４の焼き付け方法については、後述する。

また、凹状挿入部５０の内側には、環状の溝部４６が形成されており、この溝部４６内にＯ−リング４８が嵌め込まれている。カラー６０の内側では、ボディー本体３３の外周面に段部５２が形成され、この段部５２に台形断面の孔５４が同一周面上に多数形成され（図示省略）、段部５２の先端側には周溝５６が形成されている。そして、段部５２にコイルスプリング６２が嵌められ、また、孔５４内にボール５８が納められる。

カラー６０の内周側には段部５２に対向して段部６４が形成され、このカラー６０をボディー本体３３に嵌め込み、段部６４をもってコイルスプリング６２を押圧することとなる。そして、カラー６０の周溝５６と対向する凹部に止めリング６８を嵌め込むことで、カラー６０の抜けを防止する。図１に示すように、カラー６０の内周面の凸部６６にてボール５８が押え込まれているが、カラー６０を矢印Ａ方向に弾発移動することにより凸部６６によるボール５８の押え込みが解かれ、カラー６０の凹部７０に入ることでボール５８が自由に動くようになる。即ち、カラー６０にコイルスプリング６２の押圧力に抗する力を加えることによって、ボール５８が孔５４内で自由に動き回るようになり、この状態でノーズ１２が挿入され、或いは取り外しができることとなる。

また、ノーズ本体１３の外周には、凹状挿入部５０内に挿入されたときに、ボール５８を受ける溝部１３Ａが形成され、この溝部１３Ａ内にボール５８を納めることによって、ボディー３２とノーズ１２とが連結されることとなる。

次に、ポペット１４の溝部１５にゴム製のシール部材２４を焼き付ける方法について説明する。

図４に示すように、ポペット１４の段部２７が第１金型８２に設置され、ポペット１４の周面にゴム系接着剤が塗布された後、ポペット１４の周面に沿った形状の開口８４Ａ、８６Ａを有する第２金型８４と、第３金型８６とが設置される。このとき、第２金型８４の奥側面８５が溝部１５の奥側の側壁面１５Ａと一致（第２金型８４と側壁面１５Ａが接触）するように設置される。そして、図５に示すように、第３金型８６とポペット１４の間から生ゴム８８（シール部材２４の原料）を流し込んだ後、温度１６０℃〜２００℃、圧力８ＭＰａ〜１２ＭＰａ、時間５分〜２０分の条件にて生ゴム８８を加硫させる。生ゴム８８が固化した後、ポペット１４の周面に付着したバリを除去することで、溝部１５へのシール部材２４の焼付けが完了する。このようなポペット１４では、図２に示すように、シール部材２４のパーティングライン２４Ａが、溝部１５の側壁面１５Ａとシール部材２４との壁面上となる。このため、図１に示すように、シール部材２４と張出部２２との当り面にバリが出ることがなく、またシール部材２４に亀裂が入るのを防止できる。

同様の工程で、ポペット３４の溝部３５にシール部材４４を焼き付けることができる。このとき、シール部材４４のパーティングライン４４Ａを、溝部３５の奥側のシール部材４４との溝壁面上とすることで、シール部材４４と張出部４２との当り面にバリが出ることがなく、またシール部材４４に亀裂が入るのを防止できる。

なお、シール部材２４，４４の材料としては、ＮＢＲ（ブタジエン−アクリロニトリル共重合体）、ＳＢＲ（ブタジエン−スチレン共重合体）などのジエン系ゴム、或いは、ＥＰＭ（エチレン−プロプレン共重合体）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロプレン−ジエン三元共重合体）、フッ素系ゴム、シリコーンゴムなどの非ジエン系ゴムが用いられる。

次に、上記カップラー１０の作用について説明する。

図１及び図３に示すように、ノーズ１２とボディー３２とを連結する際には、カラー６０をコイルスプリング６２の押圧力に抗して矢印Ａ方向に移動させる。これにより、ボール５８が凹部７０内を自由に動くことができようになり、ノーズ１２を凹状挿入部５０内に挿入することが可能となる。ノーズ１２を挿入すると、ノーズ本体１３の先端にボール５８が乗り上げ、ノーズ１２を奥まで挿入すると、ポペット１４，３４が突き合わされて突部１４Ｂと凸状部３４Ａが押圧され、ポペット１４，３４はそれぞれスプリング１８，３８の押圧力に抗して押し込まれる。この状態で、カラー６０をコイルスプリング６２の押圧力により元の位置に戻すと、ボール５８が溝部１３Ａ内に納まり、ボディー３２とノーズ１２とが連結される。ノーズ１２は、ボディー３２のＯ−リング４８によってシールされる。この状態では、ポペット１４のシール部材２４と張出部２２との間、及びポペット３４のシール部材４４と張出部４２との間に隙間が形成され、これらが連通した連通部７２となる。そして、この連通部７２を圧力下で流体が通過することになる。

一方、ノーズ１２とボディー３２を分離する際には、カラー６０を矢印Ａ方向に移動させることで、ボール５８が凹部７０内で自由に動くようになり、ノーズ１２を凹状挿入部５０から引き抜くことができる。

ノーズ１２とボディー３２を分離すると、ノーズ１２のポペット１４がスプリング１８で張出部２２に押圧され、シール部材２４と張出部２２との当り面でシールされる。また、ボディー３２のポペット３４がスプリング３８で張出部４２に押圧され、シール部材４４と張出部４２との当り面でシールされる。

このとき、シール部材２４，４４が溝部１５，３５に焼き付けられており、高圧で使用し、分離や連結を繰り返してもシール部材２４，４４が引きちぎれることがなく、シール性の低下を防止できる。このため、ノーズ１２とボディー３２の分離時に流体洩れが発生しない。また、パーティングライン２４Ａ，４４Ａを奥側の溝部１５，３５とシール部材２４，４４との溝壁面上としたので（図２参照）、シール部材２４，４４の張出部２２，４２との当り面にバリが発生せず、シール部材２４，４４に亀裂が発生するのを防止できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るカップラーを示す半裁断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るカップラーのノーズに使用されるポペットを示す半裁断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るカップラーの結合状態を示す半裁断面図である。図４は、シール部材をポペットの溝部に焼き付けるための工程を説明する図である。図５は、シール部材をポペットの溝部に焼き付けるための工程を説明する図である。図６は、従来のカップラーを示す半裁断面図である。図７は、従来のカップラーの結合状態を示す半裁断面図である。

符号の説明

１０カップラー
１２ノーズ
１３ノーズ本体
１３Ａ溝部
１４ポペット（第１移動バルブ）
１４Ａ凸状部
１４Ｂ突部
１５溝部
１５Ａ側壁面
１８スプリング
２２張出部
２４シール部材
２４Ａパーティングライン
２６流路孔
３２ボディー
３３ボディー本体
３４ポペット（第２移動バルブ）
３４Ａ凸状部
３５溝部
３８スプリング
４２張出部
４４シール部材
４４Ａパーティングライン
５０凹状挿入部
６０カラー
７２連通部（流路）
８８生ゴム

Claims

一方の配管に接続されるノーズと、他方の配管に接続され、前記ノーズが挿入される凹状挿入部を有するボディーと、前記ノーズへ装着され、前記ノーズの流路部を閉塞する第１移動バルブと、前記凹状挿入部へ装着され、前記凹状挿入部の流路部を閉塞する第２移動バルブと、を有し、
前記ノーズを前記凹状挿入部へ挿入したとき前記第１移動バルブと前記第２移動バルブが当接して移動し、流路を形成するカップラーであって、
前記第１移動バルブ、前記第２移動バルブに設けられ、前記ノーズ又は前記ボディーの流路部の内壁に当接する凸状部に周方向に沿って形成された環状の溝部を備え、
前記溝部内に加硫前の生ゴムを流入し、加熱により加硫することにより、前記溝部内にゴム製のシール部材を焼き付けており、
前記シール部材は、厚み方向の一方の面で前記ノーズ又は前記ボディーの流路部の内壁に接触し、
前記シール部材のパーティングラインを、厚み方向の他方の面と前記溝部の溝壁面上としたことを特徴とするカップラー。