JP4987712B2 - 金属製食い込みリング - Google Patents

Description

本発明は、管接触区間と、軸方向において管接触区間に接続する刃付き区間とを有し、この刃付き区間が食い込みリングの外周から半径方向外側に向いたストッパーを備え、このストッパーが食い込みリング縦軸線に対して横方向に延在する接続部材用当接面を有する、管と接続部材を封止連結するためのねじ継手用金属製食い込みリングに関する。

類似のリングを備えたねじ継手はＤＥ−ＡＳ １ １６７ ６０８、ＤＥ−ＡＳ １ １７５ ６３９、英国特許出願公開第１ １１７ ９８７号明細書および米国特許第２ ４０６ ４８８号明細書によって知られている。しかし、このリングの場合、当接部材用ストッパーのすべてが食い込みリングの端面に設けられている。

ＤＥ−ＡＳ １ １６７ ６０８には管用接続ねじ継手が記載されている。このねじ継手は一方では接続部材を備え、この接続部材は管軸線に対して垂直に延在する端面と、同様に延在する、管端部支持用の環状面とを有する。公知のねじ継手は他方では、管端部を包囲し接続部材にねじ込み可能なユニオンナットと、管端部に配置された焼き入れシールリングとを備えている。このシールリングはユニオンナットを取り外す際にその後端範囲に配置され半径方向内側に向いた食い込みエッジが管外面に食い込み、その端面側の環状刃が接続部材の端面に食い込む。この環状刃はストッパーとして解釈することもできる。端面側の環状刃に接続するシールリング部分はその外側が端面に接続する円筒状穴の壁部によって、そして内側が管端部の外面によって小さな遊びをもって案内されている。

ＤＥ−ＡＳ １ １７５ ６３９には管継手のシールリングを製作する方法が記載されている。この管継手は接続部材のテーパ付き収容部とそれと協働する押圧部材の間で、この押圧部材を軸方向に摺動させる際に硬い食い込みエッジが接続すべき管の外壁内に食い込む。この場合、シールリングの前側部分の外側エッジが高い突起を形成するまで、前側部分が回転するロールによって円筒形から円錐形に移行する。

英国特許出願公開第１ １１７ ９８７号明細書には、管の接続時に管端部を拡開することができる管継手が記載されている。この拡開は特に「管押し広げスリーブ」と呼ばれるリングによって行われる。接続の際このリングの端部が「押し広げ部材」と呼ばれる中央配置のテーパ状拡開体に対して押し付けられるときに、リングは半径方向内側に向いたその食い込みエッジが拡開すべき管の外周部を固定保持する。その際、管拡開部は端面側が半径方向外側に位置する相手側穴のテーパ面に接触する。リングは拡開体と相手側穴寄りの端部の端面側に、半径方向刃と、軸方向外側および内側に向いていて異なる斜面角度を有する傾斜面とを備えている。この傾斜面は拡開体と相手側穴のテーパ面の形状に適合している。

米国特許第２ ４０６ ４８８号明細書によって食い込みリングを備えた管継手が知られている。この食い込みリングは半径方向内側へ斜めに向いたフランジを備えている。このフランジはねじ込みの際にそれに接触する接続部材によって、元の傾斜位置から、継手の縦軸線に対してほぼ垂直に向いた位置へ曲げられ、その際連結すべき管の壁部に食い込む。食い込みリングは更に、その端面に、すなわちフランジの隣の外面に、軸方向に向いた環状のリブを備えている。このリブはねじ込みの際にストッパーとして接続部材に接触し、それによってフランジの曲げ運動を停止する。

冒頭に述べた種類の食い込みリングと一致する金属製食い込みリングはＤＥ ３３ ４１ ７２６ Ａ１によって知られている。この文献には、管と管継手部材またはねじ込み部材とを封止連結するためのねじ継手が記載されている。このねじ継手は、端面から本体内部の方へ円錐状に連続的に縮小する穴を有する本体と、この本体にねじ込み可能でありかつ本体から離れる方向に円錐状に縮小する穴を有するナットと、本体寄りの端部に半径方向内側に向いた多数の刃を有する中間リングとからなり、この中間リングは本体側の円錐状穴とナット側の円錐状穴の間で付勢されて保持されている。その際、解決すべき課題は、軸方向の強度が大きいと共に、半径方向において小さなひずみエネルギーを有する、中間リングを備えた食い込みリングを提供することである。これは、食い込みリングの中実範囲の外周に均一に分配され軸方向に向いたリブが配置されていることによって解決される。リブを適切に形成することにより、その都度の要件に適合した弾性的な特性を食い込みリングに付与することができる。さらに、組み立ての終了を組み立て人にはっきりと知らせるために、中実範囲とリブ範囲のナット側の円錐状当接面が所定の方法で互いにずらして保持されている。公知の食い込みリングの場合、ナット側の端部に環状ビードが設けられ、この環状ビードの外面にはリブが存在し、環状ビードの範囲の内壁面が連結すべき管の外壁面を密着して取り囲むことにより、管接触区間が環状ビードの範囲内に形成されている。

管接触区間には、軸方向において本体の側に、刃付き区間が接続している。この刃付き区間は食い込みリングの外周から半径方向外側に向いていて食い込みリング縦軸線に対して横方向に延在する接続部材用ストッパーを備えている。その際、或る実施形態では、ストッパーの当接面がリングの縦軸線に対して垂直に延在し、他の実施形態ではリングの縦軸線に対して斜めに延在し、それぞれさらに半径方向外側にある上記リブに移行している。ナットを締付ける際、当接面は締付け限界として作用する。すなわち、当接面が接続部材に確実に接触すると、締付けトルクは急激に増大する。これは組み立て過程の終了を示す。

食い込みリングがユニオンナットと接続部材の間で弾性的に保持され、管用食い込みエッジが接続部材寄りの前側範囲に配置不可能であるＤＥ−ＡＳ １ １６７ ６０８と異なり、冒頭に述べた種類の食い込みリングに対応するＤＥ ３３ ４１ ７２６ Ａ１による食い込みリングは、いわゆるブロック組み立てとして実施可能な組み立ての際の締付け制限と、前側のリング範囲内への付加的なシールエッジの配置を可能にする。

ＤＥ−ＡＳ １ １６７ ６０８ ＤＥ−ＡＳ １ １７５ ６３９ 英国特許出願公開第１ １１７ ９８７号 米国特許第２ ４０６ ４８８号 ＤＥ ３３ ４１ ７２６ Ａ１

本発明の根底をなす課題は、シール作用が高いと共に、組み立て易さが改善され、それに伴いねじ継手が低コストで製作される、冒頭に述べた種類の金属製食い込みリングを提供することである。

これは本発明に従い、接続部材用ストッパーが当接面から突出した環状の当接エッジを備えている、冒頭に述べた種類の食い込みリングによって達成される。

当該種類の公知の食い込みリングのすべての利点を有すると共に、本発明によるこの実施によって最初に、高められた機能性を有する、管と接続部材を封止連結するためのねじ継手を提供することができる。というのは、当接面から突出した環状の当接エッジが付加的なシールエッジを形成するからである。さらに、本発明に従って、当接面よりも容易に変形可能な当接エッジがリングまたは接続部材の軸方向長さの寸法誤差を補正することにより、ねじ継手の製作時の組み立てコストを低減することができる。

本発明の他の有利な特徴は従属請求項と次の記載に含まれている。

図に示した有利な実施形態に基づいて本発明をさらに正確に説明する。

異なる図において、同じ部材および互いに対応する部材には常に同じ参照符号が付けてある。それ故、通常はその都度１回だけしか説明しない。

先ず図１から明らかなように、本発明による金属製食い込みリング１は、ねじ継手ＳＶにおいてソケットまたはねじ込み部材のような接続部材３と管２とを封止連結するために使用される。

食い込みリング１は管接触区間１ａと、軸方向においてこの管接触区間１ａに接続する刃付き区間１ｂとを有する。刃付き区間１ｂは、食い込みリング１の外周から半径方向外側に向いたストッパー４を備えている。このストッパーは、食い込みリング縦軸線Ｘ−Ｘに対して横方向に延在する当接面５を有する。この当接面５は、接続部材３、特に接続部材３の端面３ａに当接する。

接続部材３は軸方向に延在する円錐状穴３ｂを有し、この円錐状穴には、食い込みリング１が部分的に係合している。すなわち、食い込みリングの刃付き区間１ｂが係合している。雄ねじ３ｃを有する接続部材３にねじ込み可能なナット６は、そのねじ穴６ａに続いて、円錐状穴６ｂを有する。その際、食い込みリング１はその刃付き区間１ｂの範囲内の接続部材３の円錐状穴３ｂと、管接触区間１ａの範囲内のナット６の円錐状穴６ｂとの間で固定される。

食い込みリング１は、接続部材３寄りの側に、すなわちその刃付き区間１ｂ内に、刃７、８、特に２つの刃７、８を備えている。この刃はナット６を締付ける際に接続部材３の円錐状穴３ｂの作用を受けてストッパー４に当接するまで接続部材３上を軸方向に摺動し、同時に連結すべき管２の壁部２ａに半径方向から食い込む。

食い込みリング縦軸線に対して横向きに半径方向に延在する、接続部材３寄りの側のストッパー４の当接面５は、ナット６の締付け時に、締付け限界として作用する。すなわち、当接面５が接触して動かなくなると、締付けのために加えられるトルクが急激に上昇する。その際、本発明に従い、接続部材３用ストッパー４は、当接面５から突出する環状の当接エッジ９を備えている。この当接エッジは図１からわからないが、図２、３の食い込みリング１の拡大図から明らかである。当接エッジ９は既に述べたように付加的な封止エッジであり、かつ組み立ての際に特に縦軸線Ｘ−Ｘ方向における誤差補正を有利に行う。

食い込みリング１はナット６の側において、好ましくは外側を同様にテーパ状に形成した円環体状のその管接触区間１ａによって、外側がナット６に支持され、内側が管２に支持されている。その際、管接触区間が管２の壁部２ａに密着して接触することにより、管２の強度を低下させる切欠き効果が管２に発生しない。

図２に示すようにおよび図３にさらに明瞭に示すように、本発明の有利な実施では、当接エッジ９が当接面５を互いに同心的に配置されたリング状の２つの面部分、すなわち内側と外側の面部分５ａ、５ｂに分割している。この面部分５ａ、５ｂは特に、食い込みリング縦軸線Ｘ−Ｘに対して異なる傾斜角度を有する。これによって、当接エッジ９は高い安定性と高い強度と共に、当接作用および当接の際達成される封止作用の観点から最適な輪郭形状を付与される。

図３は特に、内側の面部分５ａが接続部材３の方へテーパ状に広がり、外側の面部分５ｂが接続部材３の方へテーパ状に縮小し、それによって面部分５ａ、５ｂが鈍角αをなしていることを示す。この角度αの選択により、接続部材３の端面３ａに対する当接エッジ９の押し付け状態、例えばストッパー４に達した後の締付けトルクの上昇を、予め決定することができる。

本発明は図示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想に沿って同じように作用するすべての実施を含む。特に、当接面５と当接エッジ９は異なるように形成可能であり、例えば当接エッジ９は角度αの変更によってあるいはエッジ尖端部を少しだけ丸めることによって多少鈍く形成可能である。

特に、食い込みリング縦軸線Ｘ−Ｘに対する内側の面部分５ａの傾斜については、この傾斜が垂線からわずかだけ、特に外側の面部分５ｂの傾斜よりも小さな角度だけ、例えば最大で２５°、好ましくは１５°未満だけずれるようにすることができる。この場合、好ましくは円筒形に形成された刃付き区間１ｂの外側輪郭範囲１ｂｚの外径Ｄ１ｂに対して、好ましくは同様に円筒形に形成された管接触区間１ａの外側輪郭範囲１ａｚの外径Ｄ１ａをセットバックすることによって形成される喉部に、丸み付け部Ｒを設けることができる。これは、組み立てられた食い込みリング１の機械的応力の変化を最適化することになる。

本発明は更に、請求項１に定めた特徴組み合わせに限定されるものではなく、開示したすべての個々の特徴の他の任意のすべての組み合わせによって定めることが可能である。これは、基本的には、請求項１のすべての個々の特徴を省略するかまたは本願の他の個所に開示された少なくとも１つの特徴によって置き換え可能であることを意味する。従って、請求項１は本発明にとってあくまでも表現の試みとして理解すべきである。

本発明による金属製食い込みリングを備えたねじ継手の半分を軸方向に切断して示す図 本発明による金属製食い込みリングの、図１よりも拡大した軸方向断面図 図２においてＸで示した部分を、図２よりも拡大して示す図

符号の説明

１ 食い込みリング
１ａ 食い込みリング１の管接触区間
１ｂ 食い込みリング１の刃付き区間
１ａｚ 管接触区間１ａの円筒状範囲
１ｂｚ 刃付き区間１ｂの円筒状範囲
２ 管
２ａ 管２の壁部
３ 接続部材
３ａ 接続部材３の端面
３ｂ 接続部材３の円錐状穴
３ｃ 接続部材３の雄ねじ
４ 食い込みリング１のストッパー
５ ストッパー４の当接面
５ａ 当接面５の内側の面部分
５ｂ 当接面５の外側の面部分
６ ナット
６ａ ナット６のねじ穴
６ｂ ナット６の円錐状穴
７、８ 食い込みリング１の刃
９ ストッパー４の当接エッジ
Ｄ１ａ 円筒状範囲１ａｚの外径
Ｄ１ｂ 円筒状範囲１ｂｚの外径
Ｒ 丸み付け部
ＳＶ 食い込みリング１と管２と接続部材３のねじ継手
Ｘ−Ｘ 食い込みリング１とねじ継手ＳＶの縦軸線
α 面部分５ａと面部分５ｂ間の角度

Claims (4)

1. 管（２）と接続部材（３）を封止連結するためのねじ継手（ＳＶ）用金属製食い込みリング（１）であって、
   前記食い込みリングが、管接触区間（１ａ）と、食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）の方向において前記管接触区間（１ａ）から移行する刃付き区間（１ｂ）とを有し、
   前記刃付き区間（１ｂ）が刃（７、８）と、ストッパー（４）とを備え、前記刃（７、８）は前記接続部材（３）に対向する前記刃付き区間（１ｂ）に設けられるとともに、
   前記ストッパー（４）は、
   前記刃（７、８）より前記管接触区間（１ａ）に近接して設けられ、
   前記刃付き区間（１ｂ）の外径（Ｄ１ｂ）で表される前記刃付き区間（１ｂ）の外周から半径方向外側に向き、
   前記食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）に対して径外側方向に延在する接続部材用当接面（５）を有しており、
   前記当接面（５）が、環状の２つの面部分（５ａ、５ｂ）を有し、この２つの面部分は互いに同心的に配置されるとともに、前記内側の面部分（５ａ）が前記接続部材（３）の側ほどテーパ状に広がり、前記外側の面部分（５ｂ）が前記接続部材（３）の側ほどテーパ状に縮小するように、前記食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）に対して異なる傾斜角度を有し、前記当接面が突出した環状の当接エッジ（９）によって分割されており、前記面部分（５ａ、５ｂ）のそれぞれの法線ベクトルが交差する側の間に鈍角（α）が形成されていることを特徴とする金属製食い込みリング。
2. 前記食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）に対する前記内側の面部分（５ａ）の傾斜が、前記食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）の垂線からのずれが２５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の食い込みリング。
3. 前記食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）に対する前記内側の面部分（５ａ）の傾斜が、前記食い込みリング縦軸線（Ｘ−Ｘ）の垂線からのずれが１５°未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の食い込みリング。
4. 前記刃付き区間（１ｂ）の筒状の外側輪郭の外周（Ｄ１ｂ）に対向する前記管接触区間（１ａ）の外周（Ｄ１ａ）の凹部によって形成される喉部に、丸み付け部（Ｒ）を設けていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の食い込みリング。

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