JPS6124594B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧流体の流れる２本の管に使用され
て角度、軸線方向及び回転に対して可撓性を有す
る流体耐密連結密封装置に係り、かつ特に、金属
製の弾力性環状密封要素と、２本の連結されかつ
密封された管の角度の不整合を制限するための案
内機構とを有する連結密封装置に係る。

２本の管またはダクトに使用され、密封を兼ね
た可撓継手は高度の加速及び曲げ両荷重に耐えか
つ傾動、回転及び軸線方向滑り運動に順応するこ
とができなければならない。航空機に使用される
ダクト装置のように管の軸線方向に引張力が作用
するものにおいては、可撓性継手は同継手が結合
する管の軸線方向運動を制限しなければならな
い。更に１つの管の中心線と他の管の中心線とが
或る角度で交わるような、角度の不整合が生じた
時に有効に対処できるように、可撓性継手を管の
端部に傾動中心がくるように配置することが有利
である。

従来の可撓性継手装置としてはベローズで密封
された水平方向にのみ自在な継手、フツク継手ま
たは玉継手があるが、何れも傾動、軸線方向滑り
及び回転のすべてができるような単一継手にはな
つていない。更に、こうした継手は重くかつがさ
ばつていて、それぞれの傾動中心が管の端部にあ
るように配置されることはそれぞれががさばつて
いるのでできない。

従つて、軸線方向、角度及び回転に対して可撓
性を有する流体耐密連結密封装置を提供するのが
本発明の目的であり、この装置には有効な密封が
漏洩を防ぐのに設けられ、案内機構が両管の角度
の不整合を制限することによつて密封を保護する
ように設けられている。

もう一つの目的は、航空機装置に容易に使用さ
れるように軽くて小形な流体耐密連結密封装置を
提供することである。

もう一つの目的は、２本の管を結合している可
撓継手の前後に作用する引張力を伝達することの
できる流体耐密連結密封装置を提供することであ
る。

もう一つの目的は、極端な温度に於いてかつ放
射線の影響を受けた状態で大きな加速力及び振動
荷重に耐えることのできる流体耐密連結密封装置
を提供することである。

もう一つの目的は、傾動可能であり、取外し可
能に小さな空間内に配置することができるように
小形であり、重量及び場所の双方を節減するよう
に、また傾動中心を管の端部に置くようにして管
どうしの角度の不整合に有効に対処できる継手を
提供することである。

もう一つの目的は、傾動を制限する停止部を備
えた継手を提供し、単一ダクトに多数の継手が使
用された時にダクトの全傾動が各継手によつて確
実に分担されるようになる継手を提供することで
ある。

上記以外の目的は単一の密封要素を有し、傾動
することができ且つ軸線方向に動くことができて
漏洩の可能性を最低限にしかつ簡単に製造される
継手を提供することである。

本発明によれば、高圧流体が流れている第１の
円筒管及び第２の円筒管のための流体耐密連結密
封装置であつて、該第１の円筒管から延びている
金属製の弾性環状密封要素を有し、該密封要素は
該第１の円筒管に装着された円筒形部分と、該円
筒形部分に続く截頭円錐形部分と、該截頭円錐形
部分の先端に形成されたリング部分とを有してお
り、該リング部分は該第２の円筒管の内側円筒面
の直径より大きい最大自由直径を備えた外側に彎
曲する表面を有し且つ該第２の円筒管の内側円筒
面に、該密封要素を弾性変形させるに十分なよう
に締り嵌めされていて両者の間を流体密にしてお
り、また、該第１の円筒管に連結され且つ両者の
管の角度が不整合になつている間において該環状
の密封要素と該第２の円筒管の内側円筒面との接
触線を含む平面内に両者の管の中心線の交点を継
持するための案内機構を備え、該案内機構はそれ
らの間に弧形の環状すき間を画定するように隔置
された第１及び第２の弧形リング部材で形成され
た案内組立体を含み、該第１及び第２の弧形リン
グ部材は該第１の円筒管に連結されており、該案
内機構は更に該第２の円筒管に連結されていて該
すき間内で可動である弧形従節を有する従節組立
体を含み、該弧形従節の厚さは該すき間の厚さに
ほぼ等しいことを特徴とする流体耐密連結密封装
置が提供される。

この密封要素はこの要素を極端な温度に於いて
も有効に作用させるよう薄い金属で造られてお
り、かつ弾力性である。リング部分の外側に彎曲
する表面は第２の円筒管の内側表面の半径よりも
小さい曲率半径を有している。従つてリング部分
と第２の円筒管との間には大きな接触応力が作用
し、従つて漏洩の惧れをたとえ軸線方向、回転方
向の運動中及び傾動中でも減少させる。

前記第１の円筒管の中心線と第２の円筒管の中
心線とが互いに或る角度をもつて交わるような角
度の不整合時においては密封要素と第２の円筒管
との間の締り嵌めの接触線は実質的にだ円形であ
り、かつそのだ円の中心点は、案内機構によつ
て、前記両管の中心線の交差点と一致している。
こうすれば、密封要素及び第２の円筒管はその密
封要素のばねの作用によつて密接に接触した状態
に保たれかつ両管の角度の不整合は制限されるこ
とが確実にされる。更にまた、両管の連結は引張
力に耐えるようにさせられる。

案内機構は、第１及び第２両弧形リング部材間
に弧形環状すき間を画定し、すき間を画定してい
る両リング部材の表面が球面であつて、その球面
の中心が両管の角度の不整合中、両管の中心線の
交差点に位置決めされるようになつている案内組
立体と、すき間内を可動な従節を有し、従節の表
面も球面であつて、その球面の中心も両管の角度
の不整合中、両管の中心線の交差点に位置決めさ
れるようになつている従節組立体とで構成されて
いる。

本発明の第２実施例は一方の管の他方の管に対
する軸線方向相対運動を或る程度許容し、また連
結装置の角度の不整合を或る程度許容し両管間の
回転を可能にする。

本発明の第３実施例は一方の管を構成している
２部分間を取外し可能に連結させ、継手の傾動中
心をこの管の端部に位置決めしている。

本明細書に使用される“締り嵌め”なる用語は
リング部分の外側に彎曲する表面が第２の円筒管
の内側表面の直径よりも少し大きく最大自由直径
を有している状態であり、またリング部分が弾力
性である状態であり、リング部分を第２の円筒管
の内側表面へ押込んだとき、リング部分が弾性変
形させられることになり、その弾性変形の反作用
力によつて第２の円筒管の内側表面と密接に円周
接触する状態に維持されるようになることを意味
している。

本明細書に使用される“自由直径”なる用語は
リング部分の外側に彎曲する表面が第２の円筒管
の内側表面と組合わされる以前の、すなわち弾性
変形以前の外径を意味している。

本発明の上記以外の目的、利点及び特徴は添付
図面を参照して本発明の好適な実施例の説明から
明らかになる。

添付図面を参照すれば、第１図に示されている
ように、高圧流体の流れる管装置が第１導管１
０、溶接線１４に沿つて第１導管１０に溶接され
た第１管１２、溶接線２０に沿つて第２導管１８
に溶接された第２管１６、及び第１管１２と第２
管１６とを連結している流体耐密連結密封装置２
２の形にされた可撓継手によつて示されている。

第１図に示された場合においては、管１２及び
１６の中心線は両管が整合させられているから一
致して中心線２４になつている。

密封装置２２は密封要素２６及び案内機構２８
から成つている。

密封要素２６は管１２の内側表面に溶接された
円筒形部分３０、同円筒形部分３０に続く截頭円
錐形部分３２、及び同截頭円錐形部分３２の広い
開口を持つ端から延びているリング部分３４から
成つている。この密封要素２６は高強度合金、例
えば、インコネル７１８またはワスパロイ
（Waspalley）の如き優れた高温ばね性質を有す
る金属材料から形成される。この密封要素２６の
長手方向断面厚さは非常に薄く、管の25.4乃至
381ミリメートル（１乃至15インチ）の直径に対
して約0.0762乃至0.508ミリメートル（0.003乃至
0.020インチであり、従つてこの密封要素は弾力
的でありかつ弾性変形可能である。

リング部分３４は外側に彎曲する表面３６を有
し、表面３６は第２管１６の内側表面と接触する
所に第２管１６の直径よりも大きい最大自由直径
を有している。従つて、第１図に示されているよ
うに、リング部分３４は第２管１６の開放端から
押込まれた時に少し圧縮され即ち変形させられ、
かつ前記第２管１６に締り嵌めされる。このよう
な締り嵌めの意味は既に定義している。この締り
嵌めは、弾力性の密封要素２６がこの要素２６の
弾性限を越える応力がかけられないのを確実にす
るために、また密封要素２６と前記管１６の内側
表面との相対滑り及び回転を両者が密封接触して
いる状態で可能ならしめるために比較的弱くなけ
ればならない。この締り嵌めは比較的弱いけれど
も、管の中の流体の圧力が密封要素２６を外方へ
押して密封接触させる傾向にあるから、密封特性
は良好である。管の直径が25.4乃至381ミリメー
トル（１乃至15インチ）の範囲内で、締り嵌めは
約0.0508乃至0.127ミリメートル（0.002乃至0.005
インチ）から約0.381乃至0.635ミリメートル
（0.015乃至0.025インチ）までの範囲内にあるこ
とになる。この締り嵌めはリング部分３４を第２
管１６と接触させておくのに十分であるけれど
も、リング部分３４と第２管１６との相対運動を
可能にさせる。

第１図に示されているように、リング部分３４
の外側に彎曲する表面３６の曲率半径は接触個所
に於いて第２管１６の半径よりも小さくて、これ
によりこれらの両部分間には大きな接触応力が作
用して密封を確実にしている。

外側に彎曲する表面３６及び第２管１６の内側
表面の接触線を含む平面は参照数字３８によつて
表わされており、このような接触線３８は２個の
管が第１図に示されているように整合させられて
いれば円形の線である。この円の中心は参照数字
４０によつて表わされている。

案内機構２８は案内立体４２及び従節組立体４
４から成つている。

案内組立体４２は第１管１２の端に環状フラン
ジとして形成された第１弧形リング部材４６、及
び第１管１２の外側に剛固に連結されたリングベ
ース５０を有する第２弧形リング部材４８から成
つている。第１及び第２両弧形リング部材４６，
４８は相距てられて両者間に弧形すき間５２を画
定している。第１及び第２両弧形リング部材４
６，４８の弧形すき間５２を画定している表面は
球面であつて、これらの球面の中心は管１２及び
１６の角度が不整合にさせられた場合にもこれら
両管の中心線の交差点４０に位置決めされてい
る。球の中心４０は第１図に前述した円の中心と
も一致している。

従節組立体４４は弧形すき間５２の厚さに実質
的に等しい厚さを有しかつすき間５２の中を可動
な弧形従節５４を有している。この弧形従節５４
の表面は球面であつて、これらの球の中心は管１
２及び１６の角度が不整合にさせられた場合にも
これら両管の中心線の交差点４０に位置決めされ
ている。

従節組立体４４は弧形従節５４から延びている
円筒形部分５６を有し、円筒形部分５６は第２管
１６の端に於ける彎曲環状部分５８に剛固に連結
されている。この彎曲環状部分５８は端リング部
分６４に続く小さい開口端を有する截頭円錐形部
分６２の大きい開口端に続くリング部分６０に連
続している。

リング部分３４の外側に彎曲する表面３６は第
２管１６を形成しているリング部分６０及び截頭
円錐形部分６２の内側表面に締り嵌めされてい
る。

次に第２図を参照すれば、第１管１２の中心線
は第２管１６の中心線に対して約５゜の角度だけ
不整合にさせられている。この角度の不整合は前
記両管の熱膨張及び収縮、寸法公差及び機械的撓
みを含めて様々な因子によつて生じる。

第２図に示されているように、第１管１２の中
心線２４′及び第２管１６の中心線２４″は第１図
に示されている点４０と一致する交差点を有して
いる。従節４４、第１弧形リング部材４６及び第
２弧形リング部材４８が球表面に有しているの
で、外側に彎曲する表面３６とリング部分６０の
内側表面との接触線３８を含む平面は両管の中心
線の交差点である点４０をも含んでいる。従つ
て、第１管１２は点４０に中心点を有する球形通
路に沿つて第２管１６に対して相対的に角度が不
整合にさせられる。第１図に於いて外側に彎曲す
る表面３６とリング部分６０との接触線３８は両
管が整合させられている時には円であるけれど
も、この接触線３８は第２図に於いてはだ円であ
る。このだ円の中心も点４０にある。

一方の管に対する他方の管の相対的傾動運動を
このように案内させるほかに、案内機構２８は弧
形従節５４の自由端縁が弧形すき間５２へ最も深
く進入してこの端縁の一部が両リング部材４６及
び４８間で管１２の外側表面に接触した時にこの
傾動運動を制止する。

更にまた、両管１２及び１６を軸線方向に相互
に引離そうとする力は、両弧形リング部材４６及
び４８によつて画定された円弧状すき間５２に弧
形従節５４を収容することによつて抑制されてい
る。

案内機構２８は密封要素２６の外側に彎曲する
表面３６をこの表面３６の運動の際に第２管１６
のリング部分６０及び截頭円錐形部分６２に沿つ
てしか動かないように制限する。こうすることに
よつて密封要素と管とが相対的に移動しても両者
間に確実な密封が維持され、かつ弾力性の密封要
素２６は大きな加速力及び振動荷重に耐えること
ができる。

本発明の第３図及び第４図に示されている実施
例は第１図及び第２図に示されている実施例と同
様でありかつ同じ参照数字を付与されて多くの類
似部分を有している。然し、両管の角度の不整合
中の案内機構を具備しているほかに、この実施例
は一方の管を他方の管に対して相対的に軸線方向
に動かさせるようになつている。

第３図に示されているように、第１導管１０は
溶接線１４に沿つて第１管６８に溶接され、かつ
第２導管１８は溶接線２０に沿つて第２管７０に
溶接されている。密封要素２６は第１図及び第２
図に示されているのと同じであり、かつ円筒形部
分３０、截頭円錐形部分３２、及び外側に彎曲す
る表面３６を有するリング３４から成つている。
円筒形部分３０は第１管の外側表面に剛固に取付
けられ、この管はリング部分３４を越えるまで連
続して同部分３４を越えた所で終端が弧形フラン
ジ７２になつている。管６８がこのように長くさ
れれば、管６８と管７０の境のところに於ける乱
流はたとえ両管を通つて流れる流体が高速度を有
していても減らされる傾向がある。然し、もしも
流体が低い速度で流れて乱流の生ずる惧れが少い
ならば、截頭円錐形部分３２と円筒形部分３０と
の間の境のところで管６８を切つてその管６８を
短くすることができる。

案内組立体７４が第１弧形リング部材７６によ
つて形成されており、この部材７６はこの部材７
６から延びて密封要素２６の円筒形部分３０に剛
固に連結されたリングベース７８を有している。
第２弧形リング部材４８が第１弧形リング部材７
６から距てられてこの部材７６との間に弧形すき
間５２を画定しており、かつ第２リング部材４８
はリングベース７８の頂上に剛固に連結されたリ
ングベース５０を有している。

弧形従節５４が弧形すき間５２の中を可動であ
り、かつこの従節５４は彎曲延長部８０を、截頭
円錐形部分８４の大きい開口端に続くリング８２
に剛固に連結されて有している。この截頭円錐形
部分８４は第２管７０の外側表面を滑り可能に受
ける円筒形部分８６を有している。従つて、この
実施例に於いて、従節組立体８８は弧形従節５
４、彎曲延長部８０、リング８２、截頭円錐形部
分８４及び円筒形部分８６から成つている。

第３図に見られるように、彎曲フランジ９０が
第２管７０の開放端に形成されており、このフラ
ンジ９０は截頭円錐形部分８４の内側表面と第１
弧形リング部材７６の内側表面との間に位置決め
されている。

従つて、第１管６８の第２管７０に対する軸線
方向相対移動は、第２管７０を従節組立体８８の
円筒形部分８６の内側表面に沿つて滑らせること
によつて達成される。然し、この軸線方向移動は
一方の方向には截頭円錐形部分８４と彎曲フラン
ジ９０が突当り係合することによつて、また反対
方向には第１弧形リング部材７６と彎曲フランジ
９０が突当り係合することによつて制限される。
第３図に示されているように、第２管７０はこれ
ら両突当り位置間の中間にあつて両方向に動くこ
とができる。

次に第４図を参照すれば、第１及び第２両管
は、第１管の中心線９２が交差点９６に於いて第
２管の中心線９４と交差するように約５゜の角度
ｂだけ角度が不整合にされて示されている。第１
図及び第２図に就いて既述されたように、この点
９６は第２管の内側表面と外側に彎曲する表面３
６の線接触によつて形成されるだ円の中心点でも
ある。そのほかに、第３図を参照すれば、点９６
は両管が両管中心線９２及び９４の一致するよう
に整合させられた状態で第２管の内側表面と外側
に彎曲する表面３６の円形線接触の中心である。

第３図及び第４図に示されている実施例で角度
の不整合が生じたときには案内組立体７４及び従
節組立体８８が、密封要素２６と第２管７０の内
側表面との接触線を含んで第３図及び第４図に参
照数字９８によつて示されている平面内に、両管
の中心線の交差点９６を両管の角度の不整合中維
持することは、第１図及び第２図に就いて既述さ
れた角度の不整合の場合と同じである。

第４図に示されているように、管６８及び７０
は第３図の位置と較べて軸線方向に相対的に移動
させられている。截頭円錐形部分８４とフンジ９
０の接触は管６８及び７０の相違ざかる運動を制
限し、またリング部材７６とフランジ９０の接触
はこれらの管６８及び７０の相近接する運動を制
限する。

第５図の実施例は締着装置１０６によつて取外
し可能に連結される第１部分１０２及び第２部分
１０４に第２管１００が分割されている点を除け
ば第１図に示されている実施例と同様である。第
６図は、第５図のものを管１８の中心線に直交す
る平面で切断して示した一部断面図であるが、締
着装置１０６，１０６′は上方と下方から第１部
分１０２及び第２部分１０４に係合され、締着装
置１０６と１０６′とは連結部材２０２によつて
相互に連結されている。連結部材２０２は長孔２
０５を有し、この長孔２０５には締着装置１０６
に備えられたピン２０４と、締着装置１０６′に
備えられたピン２０３とが挿入されている。連結
部材２０２は上端にボルト２０１を備えており、
このボルト２０１を突出させて締着装置１０６の
外側方向に突出した部分２００に当接させること
によつて、締着装置１０６，１０６′とが第１部
分１０２及び第２部分１０４に強固に係合され
る。

第５図に示されているように、管１００の第１
部分１０２は第１図に就いて既述された弧形すき
間５２の中へ延びて同すき間の中を可動な弧形従
節１０８を第１部分１０２と一体に形成されて有
している。第１図に就いて既述されたのと同様な
密封要素２６が利用されて、第１部分１０２の円
筒形内側表面と接触している。従つて第５図の実
施例は管装置の諸部分を保守の目的で容易に取付
けまたは取外すために、第２管１００の２部分１
０２，１０４を取外し可能に連結することができ
る点を除けば第１図に就いて既述されたのと同様
に作動する。

更にまた、この実施例は、圧力流体給源へ第１
の可撓継手を介して連結された第１管と、第１管
へ第２の可撓継手を介して連結された第２管と、
第２管へ第３の可撓継手を介して連結された流体
圧力利用装置を含むダクト装置における三つの継
手として使用されて有用である。即ち、もし第１
及び第３の可撓継手として第５図に示されている
実施例のものを使用するならば、これら可撓継手
は小形であるためにそれぞれ圧力流体給源及び圧
力利用装置に極めて近く配置することができ、こ
れら可撓継手に所望の方向に第１管及び第２管を
連結することができ、かくて小さな空間の内にあ
つても配管を希望通りに行ない得る。

本発明を説明するのに様々な実施例が選択され
たけれども、本技術分野に精通せる人々に理解さ
れるべきは、様々な改変が本発明の特許請求の範
囲に定義されている如き範囲を逸脱することなし
に前記実施例に施されることができることであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は整合させられた中心線をそれぞれ有し
かつ本発明による第１の実施例の流体耐密連結密
封装置を有する２個の管の一部長手方向断面図に
された側面図、第２図は２個の管の中心線が角度
ａだけ角方向に不整合にされている以外は第１図
に示されている２個の管及び流体耐密連結密封装
置の一部長手方向断面図にされた側面図、第３図
は２個の管及びこれらの管上の本発明による第２
の実施例の流体耐密連結密封装置に於いて、２個
の管の中心線が整合させられた状態及び第１管上
の案内機構が第１管に対して相対的に第２管の軸
線方向運動を可能にさせる状態を示す一部長手方
向断面図にされた側面図、第４図は２個の管の中
心線が角度ｂだけ角方向に不整合にされかつ両管
が相対的に軸線方向に移動させられている以外は
第３図に示されている２個の管及び流体耐密連結
密封装置の一部長手方向断面図にされた側面図、
第５図は本発明による第３の実施例の流体耐密連
結密封装置を有する２個の管のうち一方の管が取
外し可能に連結されることのできる２部分を有す
る状態を示す部分長手方向断面図、第６図は第５
図の装置を管の中心線に垂直に切断して示した一
部断面図である。 １２…第１管、１６…第２管、２２…流体耐密
連結密封装置、２２′，２４″…第１及び第２両管
の中心線、２６…密封要素、２８…案内機構、３
４…リング部分、３６…リング部分の外側に彎曲
する表面、３８…接触線を含む平面、４２…案内
組立体、４４…従節組立体、４６，４８…弧形リ
ング部分、５２…弧形すき間、５４…弧形従節。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧流体が流れている第１の円筒管１２及び
   第２の円筒管１６のための流体耐密連結密封装置
   ２２であつて、該第１の円筒管１２から延びてい
   る金属製の弾性環状密封要素２６を有し、該密封
   要素２６は該第１の円筒管１２に装置された円筒
   形部分３０と、該円筒形部分３０に続く截頭円錐
   形部分３２と、該截頭円錐形部分３２の先端に形
   成されたリング部分３４とを有しており、該リン
   グ部分３４は該第２の円筒管１６の内側円筒面の
   直径よりも大きい最大自由直径を備えた外側に彎
   曲する表面３６を有し且つ該第２の円筒管１６の
   内側円筒面に、該密封要素２６を弾性変形させる
   に十分なように絞り嵌めされていて両者１６，２
   ６の間を流体密にしており、また、該第１の円筒
   管１２に連結され且つ両者の管１２，１６の角度
   が不整合になつている間において該環状の密封要
   素２６と該第２の円筒管１６の内側円筒面との接
   触線を含む平面３８内に両者の管１２，１６の中
   心線２４′，２４″の交点４０を維持するための案
   内機構２８を備え、該案内機構２８はそれらの間
   に弧形の環状すき間５２を画定するように隔置さ
   れた第１及び第２の弧形リング部材４６，４８で
   形成された案内組立体４２を含み、該第１及び第
   ２の弧形リング部材４６，４８は該第１の円筒管
   １２に連結されており、該案内機構２８は更に該
   第２の円筒管１６に連結されていて該すき間５２
   内で可動である弧形従節５４を有する従節組立体
   ４４を含み、該弧形従節５４の厚さは該すき間５
   ２の厚さにほぼ等しいことを特徴とする流体耐密
   連結密封装置。