JPS621378Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば内燃機関の排気マニホールド
とターボチヤージヤー間、あるいは排気マニホー
ルドと排気管等、比効的高温高圧のガスに適した
管の接続装置に関するものである。

前記の如き管の接続装置としては、従来例えば
第３図に示すように、接続すべき一方の管Ａの端
部を他方の管Ｂの端部に形成した受け穴Ｃ内に挿
入し、前記管Ａの外径部に形成した溝内に耐熱材
料からなるシールリングＤを嵌め込んで該シール
リングＤの外周を他方の管Ｂの内周に接触させ前
記管Ａ，Ｂ間のシールを行うようにしたものが知
られている。

しかしながらこのような装置では、管Ａ，Ｂ内
を流れる高温ガスによつて管Ａ，Ｂが膨脹収縮を
くり返すため、材料自体の耐久性がないこととも
相俟つて、前記シールリングＤの接触面が摩耗し
て気密保持作用が劣化しガス洩れが生じていた。
また、前記構造では曲管になじみ難く、密封性を
よくしようとして圧入すると亀裂を生ずる等の欠
点を有していた。

シールリングＤが摩耗するという上記欠点は他
方の管の受け穴Ｃに挿入される一方の管Ａの先端
外径部を球面状とした装置においては、シールリ
ングが１本しか使用できないことから甚しく、シ
ールリングの耐久性を著しく欠いていた。

このため実公昭51−13632号公報に示される分
割型エキゾーストマニホルドの接続構造の如く、
エキゾーストマニホルドの継目部に、耐熱金属材
より成り中央部に熱膨脹を吸収する環状湾曲部を
形成した接続部材を嵌合して気密接続してなるも
のもあるが、気密は接続部材におけるエキゾース
トマニホルドの継目部に接する両側面で行うのみ
であるから、前記接続部材の軸心方向の弾性及び
エキゾーストマニホルドの熱膨脹力による密着力
は利用できても、前記環状湾曲部への半径方向の
弾性力やマニホルド内に作用するガス圧力は利用
できずシール性が充分でない。又前記接続部材の
環状湾曲部にかゝる力やガス圧のくり返しによつ
て該湾曲部が必要以上にたわんで接続部材のフラ
ンジがマニホルド内径面への密着と剥離をくり返
し、上記フランジがマニホルド内径に密着したと
きは、密封性はよくなつてもマニホルドの膨脹、
収縮に際して摩擦力が大となり、各部に無用の応
力を発生させるとともに、前記フランジがマニホ
ルド内径から剥離したときは密封性が悪くなるな
ど温度等によつてその密封性が変化する欠点があ
る。

また、実開昭54−142712号公報にはシリンダヘ
ツドへの排気マニホルドの取付部として断面Ｃ形
Ｏリングをマニホルドの取付部フランジ端面に設
けた凹部に介挿し、シリンダヘツドに押付けるも
のが示されているが、これは単にＯリングをフラ
ンジの凹部に介挿してシリンダヘツド平面に押し
つけたもので、一方の管の穴の中に他方の管端を
挿入した部分を密封しようとするものではなく、
又前記Ｏリングは前記凹部円で保持され２乃至３
箇所当接しているが、一方シリンダヘツド側は１
箇所でその当接のバランス及び安定性が悪く、又
線状に接するので密着性もよくないという欠点が
ある。

本考案は、以上のような従来装置のもつ欠点を
除去し、密封性、安定性及び密封すべき管の膨脹
収縮に対する順応性に優れたしかも耐久性のある
管の接続装置を提供することを目的としてなされ
たもので、その要旨とするところは一方の管の先
端及びこれが嵌入する他方の管の受け穴と内径間
に形成された肩の間に、耐熱金属板製シーリング
パイプの一端に形成した外径方向へのふくらみを
配置せしめ、前記ふくらみの両側部が前記肩と一
方の管の先端に、またふくらみの外径部が受け穴
の内径面に、それぞれ当接するよう且つ前記シー
リングパイプの他端側を前記一方の管の内径端部
に嵌合固定せしめたことにある。

以下その実施例を図面により説明すると、第１
図において、１は一方の管であつて、その端部外
径部には、ほゞ球面状の外径面１１が形成され、
同内径端部側には、同管１の内径１２よりもやゝ
径の大きな取付穴１３が形成されている。内径１
２と取付穴１３との間には肩（段部）１４が形成
される。

２は耐熱金属板製シーリングパイプであつて、
一端側に外径方向へのふくらみ２０が全周にわた
つて形成されており、その他端側の円筒部は、前
記一方の管１の取付穴１３内にシマリバメで嵌合
固定され、ふくらみ２０が管１の端部から突出す
るよう、且つ端部と前記肩１４の間にスキマが残
るようにその取付位置が定められている。上記ふ
くらみ２０の断面形状は、この例ではほゞＵ字形
をなしているがＶ字形でもよい。

３は他方の管であつて、その端部には受け穴３
３と内径３１が肩３６を介して連続して形成され
ている。上記受け穴３３は、シーリングパイプ２
の前記ふくらみ２０の外径部及び一方の管１の端
部外径面１１の最大外径よりわずかに大きな径を
有している。

シーリングパイプ２は後記のようにセツトした
とき、前記両管３，１の軸方向の力により、前記
ふくらみ２０の両側部は、それぞれ前記肩３６と
一方の管１の開口端により当接（圧接）され、こ
れによりふくらみ２０は外径方向に、わずかに拡
がつて同外径部は受け穴３３の内径に押圧される
よう構成する。

前記管１（及び３）は一般に鋳鉄製であるのに
対し、前記シーリングパイプ２は、それよりも熱
膨張率が小さい耐熱性金属、例えばフエライト系
のSUS材（ステンレス鋼管）が好ましい。

上記のような本案装置は第２図に示す如き排気
系に実施される。即ち、第２図は上述した本考案
をＶ型内燃機関の排気系に実施した例を概略的に
示すもので、４及び５は各バンクのシリンダヘツ
ド、６はターボチヤージヤー、４１，４２及び５
１，５２は前記バンクの排気マニホールド、６１
はターボチヤージヤーのコンプレツサ、６２はタ
ービン、６３は該タービン６２に連通する分岐
管、４３，４４及び５３，５４は、タービンの分
岐管６３と各マニホールド４２，５２間を連通す
る接続管、７は噴射ポンプ、８は冷却フアンを示
す。同図において、円で囲まれた部分は、各管の
接続部であつて、それぞれ第１図の実施例に示す
装置が使用されている。

本考案装置を構成するには、例えば第２図の接
続管４３に相当する一方の管１の取付穴１３にシ
ーリングパイプ２の前記他端側の円筒部をシマリ
バメにて嵌合固定した後、このように一方の管１
に固定したシーリングパイプ２の前記ふくらみ２
０を他方の管３の受け穴３３に遊嵌し、ふくらみ
２０の一側を肩３６に当接させ、他側を一方の管
１の端面で押すように装着せしめる。

ここで前記管１及び３内に高温高圧のガス、例
えば内燃機関の排気ガス（１例として温度は700
℃前後、圧力は3.5〜６Kg／cm²にもなる）が流れ
た場合、上記接続部においては、シーリングパイ
プ２と管１の取付穴１３間はシマリバメされてお
り、またふくらみ２０の両側部はそれぞれ管１の
端部と管３の肩３６に当接され、更にふくらみ２
０の外径部は受け穴３３の内径面に圧接している
ため、これらの部分によりガス洩れを確実に防ぐ
ことができる。

又管内を流れる排気ガスの温度は、内燃機関の
運転条件の変化に伴ない上下を繰り返す、いわゆ
る熱サイクルの影響により前記両管及びシーリン
グパイプは、径方向及び軸方向の膨張・収縮を繰
り返すが、前記の如くシーリングパイプ２と管１
のシマリバメ部分においては、管１は鋳鉄製であ
り、シーリングパイプ２はそれよりも熱膨張率の
小さな、例えばSUS材であるため、高温のガスに
直接されされるシーリングパイプ２の径方向の膨
張率が管１の同シマリバメ部分の内径の膨張量を
上まわることはなく、また、管１の取付穴１３の
内径寸法は、膨張時においても、シーリングパイ
プ２に対するシマリバメを保持するように、あら
かじめ規定されているので、同部分のシール機能
は保持されるとともに、亀裂が生ずるといつた問
題もない。

又、前記管３の受け穴３３とふくらみ２０の外
径部との接続部においても、一般に管３は鋳鉄、
シーリングパイプ２はこの例ではSUS材であり、
熱膨張率がパイプ２が低いが、受け穴３３の膨張
に対し、充分追従し、スキマが生じないようにふ
くらみ２０の密着度（圧接度）及び、その肉厚を
定めておけば、ガス洩れに対するシール機能を保
持することができる。シーリングパイプの肉厚が
薄いとフレキシビリテイーが増すので、管内を流
れるガス圧により、ふくらみ２０の両側部と頂部
のシール点は、その接触圧が増大させられ、過酷
な運転条件において、かえつてシール機能が高く
なるという効果を生ずる。

管１と３はこの例では鋳鉄であるから、長時間
の熱サイクルの影響で内部組織が変化（黒鉛の成
長）し、特に軸方向の成長が大きい。しかし上記
実施例においては、シーリングパイプ２と管１の
肩１４間にスキマが設けてあり、ふくらみ２０は
軸方向にたわむことができるので、組織の成長及
び熱サイクルにおける膨張に対しても充分吸収す
ることができる。ふくらみ２０と管との間の密着
圧力は前述の通り増大し、シール性はむしろ向上
するものである。

また、管１又は３が曲管である場合、高温のガ
スは管の曲率半径の外側寄りに沿つて流れる傾向
を有するから、この部分の外側の伸びが大きく、
管１又は３は全体として更に折れ曲がる方向に変
形するが、この変形は、管１の端部球面１１とシ
ーリングパイプ２の変形により充分吸収される。
尚シーリングパイプ２は、前記したようにステン
レス鋼管がこの例では使用されているが、その肉
厚が薄いほど（例えば0.5mm前後）上記変形に対
するフレキシビリテイーは良好となる。

本考案は上記の如く、一方の管の先端及びこれ
が嵌入する他方の管の大径の受け穴と該受け穴よ
り小径の穴間に形成された肩の間に、耐熱金属板
製シーリングパイプの一端側に形成した外径方向
へのふくらみを配置せしめ、前記ふくらみの両側
部が前記肩と一方の管の先端に、またふくらみの
外径部が大径の受け穴の内径面に、それぞれ当接
するよう且つ前記シーリングパイプの他端側を前
記一方の管の内径端部に嵌合固定せしめてなるの
で、一方の管の先端及びこれが嵌入する他方の管
の大径の受け穴と内径間に形成された肩の間に、
耐熱金属板製シーリングパイプの一端側に形成し
た外径方向へのふくらみを配置せしめ、前記ふく
らみの両側部が前記肩と一方の管の先端に、また
ふくらみの外径部が受け穴の内径面にそれぞれ当
接することによつて、上記シーリングパイプはそ
の弾性で前記他方の管の肩と一方の管の先端に圧
接されるのみならず、ふくらみの外径部が前記他
方の管の受け穴内面に圧接され、結局３点におい
てバランスよく密封作用がなされて前記従来装置
に比較して密封性が一段と向上する。

更に一方の管と他方の管内を流れる高圧ガス圧
力によつてシーリングパイプによる前記軸方向及
び半径方向の圧力が増大され、密着度が一層良好
となる。従つて内燃機関の高速時高負荷時など排
気圧力が上昇する過酷な運転条件となる程、密封
性が良くなる効果がある。

出願人におけるデイーゼル機関を備えた大型車
を例にとると、その排気圧力は通常使用時の圧力
変動を考慮すると４Kg／cm²ほど、また排気ブレー
キ作動時には６Kg／cm²にまで上昇しまた排気ガス
の温度は700℃にも達するのであるが、本考案装
置によれば、このような過酷な条件においても、
確実にガス洩れを防ぐことが確認された。特にタ
ーボチヤージヤー付の場合には、ガス洩れは性能
に大きく影響し、特に低速域では殊にその性能を
低下させるが、本考案によりこの問題が解消さ
れ、ターボチヤージヤーの性能を充分発揮させる
ことができる。

また、前記熱サイクル発生時において、前記排
気系の管の接続部における一方及び他方の管の膨
張収縮にもシーリングパイプはその弾性によつて
よく追随し高い密封性を保持するとともに、長時
間の熱サイクルによる形状変化に対してもこれを
吸収するフレキシビリテイーを有するから、前記
接続部の亀裂やガス洩れを確実に防ぐことができ
る。

また、シーリングパイプの他端側を前記一方の
管の内径端部に嵌合固定せしめることにより、こ
の部分でも密封が行われるとともに、上記パイプ
の他端側と両管１の肩１４の間はスキマがあるの
で、熱膨脹による軸方向への移動はもとより、エ
ンジン等の振動などに際しても支障ない。

更に本案装置は構造が簡単で製作費が安く、ま
た本実施例では締付ボルト等を一切使用せず、単
に差し込むだけの作業ですむので、接続作業がき
わめて簡単であるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は本考案をターボチヤージヤー付内燃機関の排
気系に使用した例を示す概略図、第３図は従来装
置の一例を示す部分的断面図である。 符号１……一方の管、１１……外径面、１３…
…取付孔、１４……肩、２……シーリングパイ
プ、３……他方の管、３１……内径、３３……受
け穴、４，５……Ｖ型エンジンのシリンダヘツ
ド、６……ターボチヤージヤー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 一方の管の先端及びこれが嵌入する他方の管
   の受け穴と内径間に形成された肩の間に、耐熱
   金属板製シーリングパイプの一端側に形成した
   外径方向へのふくらみを配置せしめ、前記ふく
   らみの両側部が前記肩と一方の管の先端に、ま
   たふくらみの外径部が受け穴の内径面に、それ
   ぞれ当接するよう且つ前記シーリングパイプの
   他端側を前記一方の管の内径端部に嵌合固定せ
   しめてなる管の接続装置。 ２ 前記シーリングパイプを、管の熱膨張率より
   小さい熱膨脹率をもつ耐熱性金属により形成せ
   しめてなる実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の管の接続装置。 ３ 前記一方の管の先端部外径が軸心を含む断面
   においてふくらみをもつ実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の管の接続装置。