フェルール継手の説明: シングルフェルールタイプとダブルフェルールタイプ

フェルール継手は、溶接やねじ切りを行わずにチューブシステムに漏れのない確実な接続を作成するために使用される圧縮継手の一種です。 継手ナットが締められると、フェルールと呼ばれる小さなリングがチューブの外面に押し付けられ、永久的なメカニカルシールが形成されます。フェルール継手は 2 つの主な構成で利用できます。 シングルフェルール継手 、圧縮リングを 1 つ使用し、 ダブルフェルール継手 、2つのリングを使用してグリップとシール性能を強化します。

これらの継手は、石油とガス、化学処理、半導体製造、実験室の機器など、圧力下の流体またはガスの封じ込めが不可欠な業界において重要なコンポーネントです。

フェルール継手とは何ですか、またどのように機能しますか

「フェルール」という言葉はラテン語に由来します。 フェルラ 、バンドまたはリングを意味します。チューブ継手の文脈では、フェルールは、圧縮下で変形してチューブの外径 (OD) の周りを掴んでシールする小さな金属またはポリマーのカラーです。

標準フェルール継手アセンブリは 4 つのコンポーネントで構成されます。

• 本文: 圧縮中にフェルールをガイドする内部コーンまたはシートを備えたメイン継手本体。
• フロントフェルール (またはシングルフェルール): チューブの外径に食い込み、継手本体に着座する一次シールリング。
• バックフェルール (ダブルフェルールシステムのみ): チューブをグリップし、締め付け中にフロントフェルールを前方に駆動する二次リング。
• ナット: ねじ付きキャップは、締められるとフェルールを圧縮するために軸方向の力を加えます。

ナットを締めると、フェルールが継手本体の内部コーンに押し付けられます。これにより、フェルールがチューブにかしめられ、つまり永久的に変形し、両方の 耐圧シール そして メカニカルチューブグリップ 1 回の操作で。ほとんどのフェルール継手は完全に組み立てられています。 指で締めてから 1/4 回転します 初期調整については、メーカーのトルクガイドラインに従ってください。

シングルフェルール継手: 設計、利点、および制限

シングルフェルール継手は、1 つのリングを使用してシール機能とチューブ保持機能の両方を同時に実行します。フェルールは通常、樽型または円錐形で、ナットが締められるとチューブの外径に対して半径方向に圧縮されます。

シングルフェルール継手の仕組み

ナットが前進すると、単一のフェルールが同時に前方に駆動され、内側に圧縮されます。フェルールの前端がチューブの表面に食い込むかグリップして抜けを防ぎ、後端がナットに対してシールします。 1 つのコンポーネントで 2 つの仕事を実行する必要があるため、単一フェルールの設計では、多くの場合、チューブの外径と継手本体に対してより厳しい製造公差が必要になります。

シングルフェルール継手の主な利点

• コンポーネントの削減: 部品は 3 つだけ (本体、フェラル、ナット) なので、組み立て時間と在庫の複雑さが軽減されます。
• 低コスト: 通常、設計がシンプルになるとユニットあたりの価格が安くなり、大規模な設置に経済的になります。
• コンパクトなプロファイル: 取り付け長さが短いと、狭いスペースに有利です。
• 軟質チューブに適しています: フェルールの深い食い込みが必要ないプラスチックまたは PTFE チューブに適しています。

シングルフェルール継手の制限

• ダブルフェルール設計と比較して振動抵抗が少ない
• チューブの外径公差の影響を受けやすい - 円形でないチューブはシールを損なう可能性があります
• 高いアキシアル荷重下での引抜き強度の低下
• 上記の高圧用途には推奨されません 10,000psi ほとんどの構成では

シングルフェルール継手は通常、次のような規格に基づいて指定されています。 DIN 2353 (ヨーロッパおよび油圧用途で広く使用されています) であり、Parker (CPI シリーズ)、Legris、Voss などのメーカーから提供されています。

ダブルフェルール継手: 設計、利点、および制限

ダブルフェルール継手は、フロントフェルールとバックフェルールという 2 つの別個のリングを使用し、それぞれが異なる機能を実行するように設計されています。この分業が、要求の厳しい一か八かの用途でダブルフェルール設計が好まれる主な理由です。

ダブルフェルール継手の仕組み

ナットが締められると、バック フェルールがヒンジおよび駆動機構として機能し、内側にカムを起こし、フロント フェルールを継手本体のテーパー シート内に前方に押し込みます。の フロントフェルールが一次圧力シールを形成します 前縁をチューブの外径にかしめることによって。の バックフェルールが独立してチューブをグリップ 、引き抜き抵抗を提供し、振動応力がシールに達する前に吸収します。

この 2 段階の動作は、シール力と保持力が分離され、各機能が独立して最適化されることを意味します。その結果、単一のフェルール設計を損なうような条件下でも完全性を維持できるフィッティングが得られます。

ダブルフェルール継手の主な利点

• 優れた耐振動性： バックフェルールは機械的振動を吸収して減衰し、プライマリシールを保護します。これはポンプやコンプレッサーのラインでは重要です。
• より高い圧力定格: 316 ステンレス鋼のダブルフェルール継手の定格は次のとおりです。 10,000psi 小さなチューブ サイズ (例: 1/4 インチ OD) の場合、高圧バージョンではこれを超える設計もあります。
• より優れた引抜強度: 独立したチューブ グリップにより、継手は単一フェルールの代替品よりも効果的に軸方向の力に抵抗できることを意味します。
• リメイク可能: 最初の取り付け後は、チューブの端が損傷しない限り、フェルールを交換することなく、継手を何度も分解して再組み立てすることができます。
• 一貫したメイクアップ： 2 つのフェルール システムにより、組み立て中に触覚フィードバックが提供され、締めすぎや締めすぎが起こりにくくなります。

ダブルフェルール継手の限界

• 追加コンポーネントと厳しい公差によるコスト高
• より多くのコンポーネントをインベントリおよび追跡する
• 非常にコンパクトなパネル設置では、本体の長さがわずかに長いことが制約となる場合があります。
• 最良の結果を得るには、正確なチューブの切断と準備が必要です

最も広く認識されているダブルフェルール システムは、 スウェージロック チューブ継手 、1950 年代に開発され、現在では業界のベンチマークとなっています。 パーカー・A・ロック および ハム・レット・レット・ロック も、著名なダブル フェルール デザインです。

シングルフェルール継手とダブルフェルール継手: 並べて比較

フェルール継手の材質

フェルール継手は、さまざまな用途の化学的適合性、温度、圧力の要求に適合するよう、さまざまな材料で製造されています。

• 316/316L ステンレス鋼: 最も一般的な素材。優れた耐食性を備え、極低温から最高温度までの使用に耐えます。 1200°F (649°C) 。ほとんどの化学およびプロセス用途に適しています。
• 304 ステンレス鋼: 低コストの代替品。耐食性は 316 よりわずかに劣ります。汎用計器に使用されます。
• 真鍮: 低圧の空圧および油圧システムで一般的。アンモニアベースまたは酸化環境には適していません。
• ピーク/PTFE: 金属汚染を避ける必要がある半導体および超高純度用途向けのポリマーフェルール。通常は次のように評価されます 150℃ .
• アロイ 400 (モネル)、ハステロイ C-276、アロイ 825: 海洋の石油やガス、腐食性の高い化学環境で使用される珍しい合金。

フェルール継手が使用される業界と用途

フェルール継手は、溶接を行わずに信頼性の高いチューブ接続が必要な場合に、幅広い業界で仕様化されています。

石油とガス

上流および下流の操作では、圧力トランスミッター、ゲージライン、化学薬品注入システム、サンプリングパネルなどの計器チューブにダブルフェルール継手が広範囲に使用されています。 316SS の Swagelok タイプの継手は、オフショア プラットフォームでは標準です。 甲板機械の振動と波動 継続的です。

半導体およびエレクトロニクス製造

チップ製造工場の超高純度 (UHP) ガス分配システムには、汚染をまったく導入しないフィッティングが必要です。 電解研磨 316L ステンレス鋼ダブルフェルール継手 これらの環境では、15 マイクロインチ未満の Ra 表面仕上げが標準です。 PFAS フリーのポリマーフェラルは湿式化学プロセスでも使用されます。

化学および石油化学処理

プロセス プラントでは、分析装置のサンプル ライン、パイロット プラントのチューブ、および実験室のセットアップにフェルール継手を使用します。ハードウェアを交換せずに接続を繰り返し再作成できることは、メンテナンス サイクル中の運用上の大きな利点となります。

油圧および空気圧

シングルフェルール継手 (DIN 2353 タイプ) は、欧州の移動機械、産業用プレス、自動化機器の油圧システムで主流を占めています。コンパクトな設計とメートル法のチューブとの互換性により、これらの用途には実用的な選択肢となります。

実験室および分析機器

HPLC システム、ガスクロマトグラフ、および質量分析計では、小型フェラル継手を使用します (多くの場合、 1/16 インチまたは 1/8 インチ外径チューブ ) カラム、検出器、サンプルループを接続します。関与する流体と圧力に応じて、金属フェラルとポリマーフェラルの両方が使用されます。

適切な取り付け: フェルールフィッティングを正しく組み立てる方法

漏れのない接続を実現するには、正しい取り付けが重要です。フェルールの取り付けが失敗する最も一般的な原因は、締め付けが不十分 (フェルールの締め付けが不十分) または締めすぎ (フェルールの亀裂またはチューブ壁の損傷) のいずれかの不適切な構成であることです。

1. チューブを直角に切ります。 チューブ カッター (金ノコではない) を使用して、端がきれいで垂直になるようにします。切断後は内径、外径ともにバリ取りを行ってください。
2. チューブを完全に挿入します。 チューブが内部ショルダーに突き当たって底に突き当たるまで、チューブを継手本体に押し込みます。これにより、締め付けを開始する前にフェルールが正しい位置に配置されることが保証されます。
3. 指で締めます: 抵抗を感じるまで手でナットをねじ込みます。これが「指で締める」位置です。
4. 指定されたターン数を適用します。 ほとんどのダブルフェルール継手 (Swagelok など) の標準的な初期構成は次のとおりです。 指で締めてから 1/4 回転します 。シングルフェルール継手 (DIN タイプ) は通常、トルク値を Nm で指定します。
5. 締め付け前後のナット位置に印を付ける 基準マークを使用して、正しい回転が達成されたことを確認します。
6. リメイク検証： その後再組み立てする場合は、抵抗を感じるまでのみ締めてください。フェルールはすでにかしめられているため、さらに回転を加えないでください。

フェルールの取り付けネジには PTFE テープやネジ シーラントを決して使用しないでください。シールはネジではなくチューブの外径のフェルールによって行われます。シーラントを追加すると、適切なメイクができなくなり、漏れが発生する可能性があります。

一般的なフェルールフィッティング規格と相互互換性

さまざまなメーカーのフェルール継手は、 普遍的に交換可能ではない たとえ見た目が似ていても。フェルールの形状、コーンの角度、ナットのねじ山のピッチはブランドによって異なり、コンポーネントを混合すると不完全なスエージングやシールの破損が発生する可能性があります。

既存のシステムの継手を交換する場合は、コンポーネントを交換する前に必ずメーカーと規格を確認してください。相互互換性を主張する継手であっても、システムを稼働状態に戻す前にリークテストで検証する必要があります。

シングルフェルール継手とダブルフェルール継手の選択方法

シングルフェルール継手とダブルフェルール継手の選択は、アプリケーションの特定の要求によって異なります。決定ガイドとして次の基準を使用してください。

• 次の場合はダブルフェルールを選択してください。 作動圧力は 3,000 psi を超えます。システムは振動（ポンプ、コンプレッサー、エンジン）の影響を受けます。液体が危険物（有毒ガス、可燃性液体）である場合。または、メンテナンス中にフィッティングが複数回再作成されることになります。
• 次の場合はシングルフェルールを選択してください。 使用圧力は 3,000 psi 未満です。このシステムは DIN 規格に基づくメートルチューブを使用します。コストとコンポーネントのシンプルさが優先事項です。またはアプリケーションが空気圧または低圧油圧です。
• 次の場合はポリマーフェラルを検討してください。 超高純度の流体の取り扱いが必要な場合、またはチューブが PTFE または PFA で金属の噛み込みが適切でない場合。

安全性が重要な設備や価値の高い設備では、 ダブルフェルールフィッティングがデフォルトの推奨事項です 動作条件によって厳密に要求されない場合でも、限界コストの差が、漏洩イベントや計画外のシャットダウンのコストと比較して重大になることはほとんどありません。