信頼性の高い密閉接続のための最適な油圧ホース継手とフランジ

油圧システムには共通点が多く、ポンプ、モーター、バルブ、シリンダーに接続する油圧ホースが含まれます。これらの接続部は、加圧された油圧作動油を密封するだけでなく、異物の混入を防ぎ、振動や衝撃荷重があっても接続を維持しなければなりません。油圧ホースコネクタの最も一般的な2つのカテゴリは継手とフランジであり、お使いのシステムに適したものを選ぶには、それらの違いとそれぞれが最適な用途を理解する必要があります。

継手とフランジ：違いは何か？

継手とフランジはどちらも、ホースを油圧システム内の他のコンポーネントに接続するためのジョイントです。また、どちらも取り外し可能な設計（永久接続にしない限り）となっており、油圧システムを容易に修理・メンテナンスできます。しかし、この点以外では共通点はありません。

最大の違いは、いかにして効果的なシールを達成するかです。継手では、嵌合する半分同士のネジを締め付けることで接続とシールを実現します。一方、フランジでは、2つの嵌合面のフランジをボルトで締め付けることで接続します。シールの達成方法も大きく異なります。基本的な設計の違いにより、同じ運転条件に必ずしも適しているわけではありません。

油圧ホース継手

継手にはオールメタル型とOリング型の2つの主要タイプがあります。オールメタル接続では、金属同士の接触によって加圧流体へのシールが可能になります。一方、Oリング継手では、2つの嵌合面の間でOリングを圧縮することで加圧シールを形成します。しかし、すべてのホース継手にはテーパーネジがあります。両方の継手半分のテーパーネジを強制的に締め合わせることで発生する応力を利用して、信頼性の高いシールを実現します。また、これらは機械的ジョイントと見なされます。

オールメタル継手

オールメタル継手には、フレア継手とフレアレス継手の2つの基本カテゴリがあります。フレア継手はオールメタル継手のサブカテゴリで、従来の継手より改良されています。フレア継手のナットを締めると、継手が油圧ホースのフレア端部に引き込まれ、非常に強力なシールが得られます。これらの継手は、油圧ホースが薄肉から中肉の場合に最適で、最大3 ksi（約20.7 MPa）の作動圧力で良好に機能します。

フレアレス継手もありますが、米国ではあまり一般的ではありません。これらのオールメタル継手はフレアの代わりにフェルールを使用し、シールの達成方法をある程度変更します。ナットを最初に締めると、フェルールが油圧ホースの外周に接触します。さらにナットを締めると、フェルールが油圧ホースの外周に食い込み始めます。フレアレス継手の推奨使用条件はフレア継手と同じです。

Oリング継手

ほとんどのオールメタル継手は漏れのリスクがありますが、Oリング継手を選べば別です。これらの継手では、Oリングシールを使用して継手の漏れ耐性を高めています。

Oリング継手の一般的な2タイプは、ボス継手とFFOR（フェースシールまたはフラットフェイスOリング継手）です。ボス継手では、コネクタの雄側のネジとレンチフラットの間にOリングが確実に着座しています。継手を締めると、そのOリングが圧縮され、雌ポートに対して耐圧・漏れ防止のシールが得られます。

FFOR継手では、Oリングが雄側の円形溝に保持され、雌側とそのOリングの間でシールが形成されます。捕獲されたネジナットを回すことでOリングが両側の間で圧縮され、非常に効果的なシールが達成されます。

油圧ホース継手のメリット

Oリング継手は、雄側と雌側が接触した際にOリングが圧縮されるシール効果により、オールメタル継手と比べて漏れの確率が大幅に低減します。また、Oリング継手は振動や温度変化の影響を受けにくいです。一般的に油圧ホース継手は、ホースの外径が1インチ未満であれば、狭い場所でも組み立て・分解が非常に容易です。

油圧ホースフランジ

典型的なホースフランジは、フランジヘッド、フランジクランプ、Oリング、ボルトの4つの部品で構成されます。ボルトはフランジクランプを通し、フランジヘッドの平面のタップ穴にねじ込むか、2つのフランジをボルトで締め合わせます。ボルトを締めると、フランジヘッドがOリング（溝内に収納）をポートの平面に押し付け、漏れのないシールを形成します。2つのフランジをボルトで締め合わせる場合、Oリングまたはガスケットは接触する2つの面の間に配置されます。

ホースフランジは通常、ボルトの数と配置によって分類されます。最も一般的なのは長方形4ボルトフランジ（SAEコード61および62フランジ、それぞれ5 ksiおよび6 ksiに対応、キャタピラフランジ）と正方形4ボルトフランジです。また、さまざまなカスタム配置やOEM専用フランジもあります。さらに、スプリットフランジは既存システムへの取り付けが比較的容易です。

フランジのメリット

フランジはアダプタを必要とせずにホースを接続しやすく、その設計により過酷な作業環境でも緩みにくいです。また、非常に限られたスペースでも組み立て可能で、継手でよくあるような過度なトルクを必要とせずに確実な接続が得られます。

何を使うべきか？

継手は小径ホース（外径1インチ未満）で最も効果的です。また、大径ホースでは確実な接続に多大なトルクが必要なため、小径ホースへの取り付けが容易です。十分な作業スペースがあればオールメタル継手でも問題ありません。しかし、振動や高圧が存在する場合は、取り付けも容易なOリング継手が最適です。

一方、フランジは大径ホース（外径1インチ超）で、高圧、振動、衝撃荷重などの過酷な力がかかる場合に最適です。また、レンチを振るためのスイングクリアランスが不足している場所での取り付けにも適しています。

継手とフランジに使用される材料

あらゆる油圧接続に使用される材料は、強靭で耐久性があり、耐食性が必要です（メッキで達成される場合もあります）。そのため、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金、炭素鋼などの金属が大半を占めます。接続材料の選択は、作動圧力と温度、使用する油圧作動油の種類、腐食に寄与する環境条件、油圧ホースのサイズなどの要因に依存します。

Oリングを使用する場合（Oリング継手またはフランジ）、接続の最高有効温度はOリングの材料によって制限されます。そのため、油圧ホース接続を指定・選定する際、Oリング材料の選択は極めて重要です。また、Oリング継手とフランジには保存寿命があり、それはOリング材料に基づき、温度、湿度、日光の影響を受けます。Oリングはブチルゴム、ブナN、ブナS、シリコーン、バイトン、ネオプレンなどのエラストマー材料で作られています。

結論

油圧ホースに最適な接続を選択するのは難しい場合があります。ホースに使用する接続の多くは継手またはフランジですが、ジョイントのタイプはホースサイズ、圧力、接続組み立てのためのスペースの有無に大きく依存します。

大径ホース用の継手は、必要なトルクレベルとレンチ使用のためのスペースの問題で扱いが難しいことがあります。しかし、継手は小径ホースで非常に効果的です。振動や衝撃荷重にさらされる小径ホースの場合、オールメタル継手よりOリング継手が好まれます。大径ホースが関わる場合や作動条件が3 ksiを超える圧力を含む場合、フランジがより良い選択肢となるでしょう。

MAC Hydraulics

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