JP4166871B2 - 連結装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体又は気体の運搬装置又は操作装置と共に使われることのできる連結装置に関し、とりわけ、二つの流体運搬部材又は流体操作部材の間において両方に漏れ防止適合を提供するように形成される連結装置に関し、流体の運搬部材又は流体操作部材の回転可能な調節を他方に関して所望の整列を提供することを可能とする。
【０００２】
【従来の技術】
流体操作装置又は流体運搬装置を共に接続するために通常使用される連結装置は、所望の装置間において経路を設定された管類を用いる。これらの管類は、装置の表面に対してプレスばめであり、フレアー式又はスウェージ式の適合を用いる。あるいは、流体操作装置又は流体運搬装置は、装置自身から延在する協働する連結部材の使用によって、共に連結されることができる。このような一体の連結部材は、二つ以上のこのような流体操作部材又は流体運搬部材が、共に空間的に効率よく連結されることを可能とする小型形状のために望まれる。
【０００３】
一体の連結装置の使用は、弁及びマニホールド等のような適用において、特に望ましい。この弁及びマニホールド等において、空間の限られた領域内で互いと流体の流れが連絡している多数の弁を配置する必要がしばしばある。弁は、互いに関する所定の回転の定められた回転方向を有して配置され、作動のための配管、及び、弁への及び／又はからの流体の運搬のための配管を容易にするような適用において望ましい。例えば、このような共に連結された複数の弁の間において、気体の管の経路決定を容易にするために、弁は、各作動入口が、同じ方向に上向きに配置されるように共に連結されるのが望ましい。
【０００４】
しかしながら、このような流体操作装置又は流体運搬装置を共に連結するための通常の一体の連結部材の使用は、特定の量だけ締められた時にだけ、漏れ防止適合を提供するように形成され、部材がしっかりと締められない又は弛められる時に、漏れ防止適合を維持することができない。構造の種類によっては、このような通常の一体の連結部材は、連結された装置が非整列の配置にある時にだけ、すなわち、二つの装置が互いに回転的に整列されていない時にだけ、漏れ防止適合を提供するかもしれない。互いに関する連結された装置の定められた回転方向は、漏れ防止適合が連結部材によって実現されるか否かに依存するので、このような通常の連結部材の使用は、漏れ防止適合と所望の整列された定められた回転方向との両方を実現することを、不可能でないにしろ困難にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、連結された流体操作装置又は流体運搬装置の間の漏れ防止適合を提供することができる連結装置が形成され、その一方で、同時に、所望の整列の定められた回転方向を実現するために、連結された装置の回転の整列を可能とするように、調節範囲（adjustment window ）を提供することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理によって提供される連結装置は、舌部を有する第一連結部材を具備し、この舌部は第一連結部材の胴体部の端部から軸方向の所定距離に突出する。第二連結部材は、舌部が第二連結部材の胴体部内に位置する溝部内に挿入されるように、ねじ込み可能に第一連結部材へ取り付けられる。舌部は、第一又は第二連結部材の一方を非回転連結部材に関して回転させることによって、溝部内において軸方向に移動され、舌部と溝部との間の漏れ防止の締めしろのあるシールを提供する。第一又は第二連結部材の胴体部の少なくとも一方は、胴体部を通して軸方向に延在する中空通路を有する。第一及び第二連結部材が、二つの流体操作装置、例えば、弁を接続するために使用される時、各連結部材は、それぞれの流体操作装置と一体であり、連結部材を通して軸方向に延在する中空の通路を有する。
【０００７】
エラストマー部材は、溝部内に配置され、溝部の基部と舌部の端部との間に挿入される。エラストマー部材は、舌部の端部と溝部との間に存在する任意のデッドボリュームを満たすのに十分に圧縮可能であり、さらに、舌部のシールに対する接触の基で、舌部及び溝部によって形成されるシールを補う機能をする。エラストマー部材は、第一又は第二の連結部材の一方をさらに回転させ、結果としてさらに溝部内に舌部を挿入するように、舌部及び溝部によって形成される漏れ防止のシールは、維持することができる。エラストマー部材は、第一又は第二連結部材を他方に関して回転可能に調節されることができ、舌部とエラストマー部材が接触した後に、接続された流体の操作装置等の間の所望の回転の定められた回転方向を実現することができる。本発明の連結装置は、流体操作装置の間のこのような回転可能な調節を可能とし、その一方で、流体操作装置の間の漏れ防止のシールを維持する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の詳細な記述、添付された特許請求の範囲及び添付図面に関して考慮される時に、より十分に理解されることができる。本発明の原理によって構成される連結装置は、隣接して連結された流体操作装置又は流体運搬装置の間の漏れ防止適合を両方に提供するように形成され、その一方で、同時に、互いに関して装置を回転すると所望の装置の整列を実現することのできる調節範囲を提供する。一般に、連結装置は、それから軸方向に突出する舌部を有する雄連結部材と、その軸方向深さに位置する溝部を有する雌連結部材と、溝部内に配置される環状のエラストマーのシールとを具備する。共に、舌部、溝部及びエラストマーのシールは、漏れ防止のシールを連結部材間に形成させ、このような漏れ防止のシールを維持し、その一方で、連結部材は、エラストマーのシールを押圧することによって、さらに互いに関して回転する。
【０００９】
図１は、本発明の連結装置１０の実施態様を示し、この連結装置は、流動する流体の連絡のために連結された流体操作装置の間において漏れ防止のシールを提供するために用いられることができる。連結装置１０は、第一流体操作装置（図示せず）と一体である雄連結部材１２を具備し、第一流体操作装置は、弁又はポンプ等の形態とすることができる。図１において、左から右へ移動して、雄連結部材１２は、第一直径部分１８を有する筒状胴体部１６を有する。第一直径部分１８は、第一直径部分より小さな寸法の第二直径部分２０へ軸方向の所定距離に延在する。第二直径部分２０は、雌連結部材の相補面を有する付属装置を収納するようにねじ切られた外面を有する。
【００１０】
第二直径部分は、胴体部に沿って軸方向に延在し、雄連結部材の端部２２を形成する。舌部２４は、端部２２から軸方向外側の所定距離に延在する。舌部２４は、雌連結部材内の相補的な溝部内できつい締まりばめを提供するように適合された厚さ及び長さを有する。例の実施態様において、舌部２４は、端部２２から軸方向におよそ３ｍｍ（０．１２インチ）延在し、厚さは、１．８ｍｍ（０．０７１インチ）である。雄連結部材１６は、中空通路２６を有し、中空通路は、一体の流体操作装置へ及び／又はから流体の流れを収納することができるように、雄連結部材を通して延在する。
【００１１】
雌連結部材２８は、第二流体操作装置（図示せず）と一体であり、この第二流体操作装置は、弁又はポンプ等の形態とすることができる。図１において、右から左へ移動して、雌連結部材２８は、襟部３４を有する筒状胴体部３２を有する。この襟部３４は、胴体部３２から終端部３６へ軸方向に所定の距離に延在する。襟部３４は、雄連結部材１２の第二直径部分２０との相互作用ねじ部を収納するような大きさでねじ切られた内径３８を有する。襟部の内径３８から半径方向内側に移動して、雌連結部材３２は、肩部４２内への所定深さに位置する溝部４０を有する。溝部４０は、雄連結部材の舌部２４とのきつい締まりばめを提供するような大きさの厚さ及び深さを有する。例の実施態様において、溝部４０は、約１．７５ｍｍ（０．０６９インチ）の厚さで、３．５ｍｍ（０．１３５インチ）の深さである。溝部４０は、雌連結部材と雄連結部材とが、連結部材の材料のコールドフローによって共に接合される時に、雌連結部材と雄連結部材との間のきつい締まりばめを提供するように、意図的に舌部よりわずかに小さくされる。
【００１２】
溝部４０から半径方向内側に移動して、雌連結部材２８は、中空通路４４を具備し、この中空通路は、雌連結部材を通して軸方向に延在し、一体の流体操作装置又は一体の流体運搬装置へ又はからの流体の通路を容易にする。
【００１３】
連結部材間に運搬された流体が、腐食性の、酸性の又は苛性の処理化学薬品である適用において、連結部材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ハロゲン化ペルフルオロアルキル炭化フッ素樹脂（perfluoroalkoxy fluorocarbon resin）（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等に限らずに有するフッ素樹脂の群からなるフッ素樹脂の化合物から選択されることが好ましい。特に好適なフッ素樹脂は、テフロン（登録商標）ＰＦＡ又はテフロン（登録商標）ＰＴＦＥであり、それらは、デラウェア州のウィルミントンのデュポン社によって提供される。このような材料は、腐食性の、酸性の又は苛性の液体によって侵されず、汚れを化学的に純粋な液体へもたらさない。例の実施態様において、各連結部材は、テフロン（登録商標）ＰＴＦＥから成る。連結部材は、製造工程の経済性に依存して、機械加工又は鋳造工程によって作られることができる。例の実施態様において、連結部材は、鋳造される。あるいは、本発明の連結部材は、使用できる適用において、金属及び金属合金のような通常の材料から成ることができる。
【００１４】
図１を参照して、環状のリングの形態のエラストマー部材４６は、溝部４０内に配置され、溝部の基部に据えられる。エラストマー部材４６は、溝部４０の基部と舌部２４の端部との間に挿入される。このエラストマー部材は、雄連結部材の舌部が雌連結部材の溝部内へ押入れられた時に、エラストマーの圧縮の所望の度合いを提供することができるよく知られたエラストマー材料から成ることができる。例の実施態様において、エラストマー部材４６は、ビトン（Viton ）及びカルレッツ（Kalrez）のようなフッ素性エラストマーから成り、ビトン及びカルレッツの両方がデラウェア州のウィルミントンのデュポン社から入手可能であり、ケルエフは、３Ｍ社から入手可能である。
【００１５】
エラストマー部材４６は、幾何学的な断面形状又は円形断面の形状を有することができる。例えば、エラストマー部材は、Ｏリング、正方形リング（square ring ）、矩形リング（quad ring ）又は圧縮リング（squeeze ring）の形態をとることができる。エラストマー部材４６は、雌連結部材の溝部４０の半径方向厚さよりわずかに小さな半径方向厚さを有し、溝部の中にエラストマー部材４６を配置することを容易にする大きさとされることが望ましい。例の実施態様において、エラストマー部材４６は、円形の断面形状を有しておよそ１．７５ｍｍの直径を有するＯリングの形態であり、。エラストマー部材４６は、舌部２４が溝部内に係合する時に、舌部２４の端部が雌連結部材２８の肩部４２に対して底につくのを防ぎ、溝部と舌部との間を完全に満たして溝部内の任意の空の容積をなくすほどに十分な軸方向寸法を有することが望ましい。
【００１６】
エラストマー部材４６は、溝部４０内に挿入された舌部２４に応じてエラストマーの圧縮の所望の度合いを提供するのに十分な軸方向寸法を有することが望ましい。例えば、エラストマー部材は、舌部が溝部内にさらに挿入される時に、舌部がエラストマー部材と接触した後に、雄連結部材又は雌連結部材を１°から３６０°まで他方の相補的な連結部材に関して回転可能に調節されることができるほど十分な量を圧縮することができることが望ましい。連結部材間の回転可能な調節の所望の度合いを実現する能力は、エラストマー部材の軸方向寸法と、雄連結部材及び雌連結部材の各々のねじのピッチとの関数である。例えば、所定のエラストマー部材では、ピッチが小さいほど、連結部材間の回転の調節は大きくなる。
【００１７】
連結装置は、溝内にエラストマーを挿入し、雌連結部材の襟部３４内に雄連結部材の第二直径部分２０を配置し、雄連結部材又は雌連結部材を他方の連結部材に関して回転させて第二直径部分の隣接するねじ面と襟部の隣接するねじ面とを互いに係合させることによって、組み付けられる。雄連結部材又は雌連結部材は、舌部が溝部に係合して溝部内に挿入されるまで、さらに、このような連結部材の他方の回りに回転する。連結部材の一方は、さらに他方に関して回転し、舌部は、溝部内にさらに挿入され、エラストマー部材と接触して、舌部と溝部の間に漏れ防止のシールを形成する。舌部とエラストマー部材との間の接触は、回転移動のわずかな抵抗の形態で、使用者によって見出される。一旦、このような抵抗が見出されると、使用者が一体の流体操作装置に関する所望の回転の整列又は定められた回転方向が実現されるまで、さらに、連結部材の一方をこのような連結部材の他方の回りに回転させることができる。このような整列する回転の移動の間において、舌部を溝部内へさらに挿入させることは、舌部と溝部との間のエラストマー部材の圧縮によって可能とされ、それは、漏れ防止のシールを強化する機能をする。
【００１８】
一旦、舌部がエラストマー部材と接触すると、漏れ防止のシールは、舌部と溝部との間の締まりばめによって形成され、さらに溝部内に舌部を挿入することが、これを妨げない。しかしながら、一体の流体操作装置をこのような漏れ防止のシールを圧縮することなく互いの中で所望の定められた回転方向へ回転することを可能とするので、舌部をさらに押圧して溝部内へ挿入させるエラストマー部材の能力が望まれる。例の実施態様において、およそ１．７５ｍｍのエラストマー直径は、このような舌部が底をつくのを防ぎ、所望の回転の調節範囲を提供するためにエラストマーの圧縮の所望の度合いを提供するのに十分である。
【００１９】
図２は、流体操作装置又は流体運搬装置からの流体の流れを遮断するために使用される連結装置１０′の実施態様を示す。このような実施態様において、雄連結部材１２′は、上に記述されて図１において示された雄連結部材と同一である。しかしながら、雌連結部材２８′は、上に記述されて図１において示された雌連結部材とは、雌連結部材を通して中空の流体通路を有しないという点で異なる。むしろ、雌連結部材２８′は、中実栓の形態である中実の中央の部分を有する胴体部３２′を具備する。調節可能な漏れ防止適合は、上に記述されて図示されたのと同様に、このような実施態様によって、すなわち、舌部２４′、溝部４０′及びエラストマー部材４６′の組み合わせの使用によって提供される。
【００２０】
図３は、流体操作装置又は運搬装置からの流体の流れを遮断するために使用される連結装置１０″の実施態様を示す。このような実施態様において、雌連結部材２８″は、上に記述されて図１において示された雌連結部材と同一である。しかしながら、雄連結部材１２″は、雄連結部材を通した中空の流体通路を有しないという点で、上に記述されて図１において示された雄連結部材と異なる。むしろ、雄連結部材１２″は、中実栓の形態である中実の中央の部分を有する胴体部１６″を具備する。調節可能な漏れ防止適合は、上に記述されて図示されたのと同様にこのような実施態様によって、すなわち、舌部、溝部及びエラストマー部材の組み合わせの使用によって提供される。
【００２１】
本発明の連結装置の主要な特徴は、舌部及び溝部のシール装置と共にエラストマー部材を使用することであり、連結された流体操作装置又は流体運搬装置間において、回転で調節可能な漏れ防止のシールを提供する。エラストマー部材は、
（１）舌部と溝との間の漏れ防止のシールを補い、
（２）このような漏れ防止のシールが、溝部内の舌部の配置の深さ範囲内に維持されることができるほど弾性的に圧縮可能であり、それにより、連結部材の回転の調節を可能とし、その一方で、漏れ防止のシールを維持し、
（３）望ましくない溝部内の空間容積をなくす
機能をする。代表的な適用例で、本発明の連結装置は、ポリマー材料から形成される時に、約１．７ＭＰａ（２５０ｐｓｉｇ）までの内部圧力条件の基で調節可能な漏れ防止適合を提供するように形成される。しかしながら、本発明の連結装置は、金属材料から形成される時に、よりはるかに大きな内部圧力の基で調節可能な漏れ防止適合を提供することができる。
【００２２】
本発明の連結装置の好適な実施態様の以上の記述は、例証する目的のためであり、多数の流体運搬装置又は流体操作装置の連結の適用において使用されることができる。例えば、本発明の連結装置は、弁だけでなく、ポンプ、流体取付物、熱交換器、マニホールド及び管寄せ等を共に連結するために使用されることができる。当業者にとって明らかである変形例のために、本発明は、前述の特定の実施態様に制限されることが意図されていない。本発明の範囲は、上に記述された請求項の範囲において確定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】隣接する流体操作装置の間の流動を提供するために使用されている時の本発明の連結装置の側断面図である。
【図２】流体操作装置からの流れを遮断するための雌プラグを具備する本発明の連結装置の側断面図である。
【図３】 流体操作装置からの流れを遮断するための雄プラグを具備する本発明の連結装置の側断面図である。
【符号の説明】
１０…連結装置
１６…雄連結部材の胴体部
２２…端部
２４…舌部
３２…雌連結部材の胴体部
４０…溝部
４６…エラストマー部材

Claims (10)

1. 第一連結部材を具備し、前記第一連結部材は、前記第一連結部材の半径方向と平行に延びている前記第一連結部材の胴体部の端部から軸方向の所定距離に突出する舌部を具備し、
   第二連結部材をさらに具備し、前記第二連結部材は、前記第二連結部材の胴体部内へ軸方向の所定距離に位置する溝部を具備し、前記舌部は前記溝部内に配置されており、前記舌部は、前記第一連結部材と前記第二連結部材の間で漏れ防止シールを提供する、隣接する舌部壁面と溝部壁面の間で締まりばめを形成するように、前記溝部の平行な壁面間の幅よりも広い、平行な壁面間の幅を有し、前記第二連結部材は、前記第一連結部材又は前記第二連結部材の一方を前記第一連結部材又は前記第二連結部材の他方に関して回転させることによって、前記溝部内における前記舌部の軸方向の移動を可能とする、前記第一連結部材の相補的な面と係合する手段をさらに具備し、
   エラストマー環状部材をさらに具備し、前記エラストマー環状部材は前記溝部内に配置されており、かつ前記溝部の基部と前記舌部の端部との間に挿入されており、前記エラストマー環状部材は、前記舌部によって接触させられた後に前記第一連結部材又は前記第二連結部材のさらなる回転を可能とするほど十分に圧縮可能であり、
   前記舌部の前記溝部内への係合によって提供される、前記第一連結部材と前記第二連結部材の間の前記漏れ防止シールは、前記第一連結部材と前記第二連結部材の間のいかなる締付け力からも独立しており、前記漏れ防止シールは、前記第一連結部材と前記第二連結部材が互いに関して回転する時に維持されている、連結装置。
2. 前記第一連結部材及び前記第二連結部材の各々が、前記第一流体操作装置及び前記第二流体操作装置のそれぞれと一体である請求項１に記載の連結装置。
3. 前記エラストマー部材が、対称的な断面形状を有する環状シールである請求項１に記載の連結装置。
4. 雄連結部材を具備し、前記雄連結部材は胴体部を有し、前記胴体部は、
   前記胴体部に沿って前記胴体部の端部へ軸方向に延在するねじ付き外面と、
   前記胴体部の端部から軸方向の所定距離に突出しかつ前記ねじ付き外面よりも半径方向内側に配置されている舌部と、
   前記胴体部を通して軸方向に延在する前記舌部から半径方向内側に位置する中空通路とを有し、
   雌連結部材をさらに具備し、前記雌連結部材は、胴体部を有し、
   前記胴体部は襟部を具備し、前記襟部は、前記胴体部から軸方向に延在し、前記襟部は、前記雄連結部材の前記ねじ付き外面周りに同心に配置されており、前記襟部は、前記ねじ付き外面と螺合し、
   前記胴体部は溝部をさらに具備し、前記溝部は、前記雌連結部材の胴体部内に軸方向の所定距離に配置されており、かつ前記襟部よりも半径方向内側に配置されており、前記舌部は、前記溝部と前記舌部との間に漏れ防止のシールを形成するために、前記溝部内に配置されており、
   前記胴体部は中空通路をさらに具備し、前記中空通路は、前記胴体部を通して軸方向に延在する前記溝部から半径方向内側に位置し、前記胴体部は、前記雄連結部材を通して前記中空通路と同一直線であり、
   エラストマー部材をさらに具備し、前記エラストマー部材は、前記舌部と前記溝部との間に挿入されておりかつ前記舌部と前記溝部と接触しており、前記エラストマー部材は、前記舌部と前記エラストマー部材との間の最初の接触の後に前記溝部内において前記舌部の軸方向のさらなる移動が可能なほど十分に圧縮可能である材料から成り、
   前記雄連結部材と前記雌連結部材の間の漏れ防止シールは、前記雄連結部材と前記雌連結部材の間のいかなる締付け力からも独立して提供され、かつ前記雄連結部材と前記雌連結部材が互いに関して回転させられる時に維持されている、調節可能な漏れ防止嵌めを提供するための連結装置。
5. 前記雄連結部材及び前記雌連結部材の各々が、前記第一流体操作装置及び前記第二流体操作装置のそれぞれと一体である請求項４に記載の連結装置。
6. 第一連結部材を第二連結部材へ螺合させる段階と、
   前記第一連結部材又は前記第二連結部材の一方を、前記第一連結部材又は前記第二連結部材の他方に関して回転させることによって、前記第一連結部材の舌部を前記第二連結部材の溝部内へ軸方向に挿入する段階とを具備し、前記舌部は、前記第一連結部材と前記第二連結部材の間で漏れ防止ばめを形成する、前記舌部と前記溝部の間の締まりばめを提供するように、前記溝部の壁厚よりも大きな壁厚を有し、前記第一連結部材の前記舌部は、前記第一連結部材の係合面の半径方向内側に配置されており、前記溝部は、前記第二連結部材の係合面の半径方向内側に配置されており、
   前記舌部を前記溝部内に配置されたエラストマー部材に対して接触させる段階と、
   前記第一連結部材と前記第二連結部材の間の締付け力から独立しかつ前記第一連結部材と前記第二連結部材の互いに関する回転方向の向きから独立して、前記第一連結部材と前記第二連結部材の間で漏れ防止シールを維持する段階を具備する、第一連結部材と第二連結部材の間の締付け力から独立して、連結された流体操作部材の間の漏れ防止のシールを形成するための方法。
7. 前記漏れ防止シールの維持の段階の間において、前記第一連結部材又は前記第二連結部材の一方が、１°から３６０°までの範囲で、前記第一連結部材又は前記第二連結部材の回転していない部材に関して回転されつつ、前記漏れ防止シールが維持される、請求項６に記載の方法。
8. 前記第一連結部材はねじ付外面を有し、前記舌部は、前記ねじ付外面よりも半径方向内側に配置されている、請求項１に記載の連結装置。
9. 前記第一連結部材は、外面と前記ねじ付き外面との間で形成されている肩部を有し、前記第二連結部材は、外面と襟部のねじ付き外面との間で形成されている肩部を有し、前記第一連結部材が前記第二連結部材に係合される時に、前記第一連結部材の前記肩部は前記第二連結部材の前記肩部と接触する、請求項８に記載の連結装置。
10. 前記雄連結部材の前記胴体部の前記端部は、前記雄連結部材の半径方向と平行に延びている、請求項８に記載の連結装置。

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