JP2007512140A - パイプに継手を形成する方法及びその継手の製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、好ましくは銅製又は銅とニッケルと鉄との合金製のパイプ１に、拡径工具（２）をパイプ端に軸方向に導入してパイプ端を好ましくは段階的に又は単段に拡径して異なる直径に形成することによって継手を形成する方法に関する。本発明は、パイプ端に拡径工具を導入したとき、又は、導入した後、拡径されるべき又は拡径されたパイプ端の領域をパイプ端に軸方向に作用する力によって全体的に又は部分的に圧縮し、これにより、加工すべきパイプ端の外径がパイプ端を完全に又は部分的に取囲む１つ又は複数の成形シュー３によって決定される。また、本発明は、前記方法に従ってパイプ端に継手を形成するための装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプ端を大きな直径差をもって単段又は多段に適当に拡径することによって、好ましくは銅、鋼、又は、銅とニッケルと鉄との合金であるパイプに継手を形成する方法に関するものである。拡径するためにパイプ端は拡径工具内に軸方向に挿入される。更に、本発明は、そのようなタイプの継手を形成するための装置に関するものである。

パイプから銅又は鋼の継手を製造する場合、パイプ端の継手は、好ましくはパイプ部分を段付に拡径することによって作られる。必要とされる各段において、壁厚はパイプの拡径によって減少される。例えば、呼び径＞５０ｍｍで２．７ｍｍの壁厚を有するパイプの場合、２段に拡径した後、壁厚は２．４ｍｍだけであることが分かっている。壁厚が最も薄くなる拡径部の最終段には、後でパイプを接続するとき、フランジでシール要素を確実に充分に保持するために、一般的にパイプ端には内側フランジが形成される。そして、継手は、フランジの部分及びシール要素の領域で最大の応力がかかり、最悪の場合、漏れが生じることもある。そのような漏れは、薄い壁厚のために継手が添付された図１に示される部分「Ａ」で曲げられたときに生じる可能性がある。従来の製造方法では、外側への曲げの結果として生じる漏れは、より厚い壁厚のパイプを最初から選択することによってのみ防止することができる。このため、拡径によって壁厚がより薄くなる拡径部分が要求される荷重に確実に耐えられるように、通常の拡径されない部分をある程度過大な寸法にしなければならない。

このため、本発明は、使用するパイプの壁厚を増大させずに、パイプに継手を形成する方法及び装置を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１及び５に定義された発明によって達成される。従属請求項２乃至４は、方法のステップの有意義な補足を含んでいる。従属請求項６乃至８は、本発明に従う装置の追加の実施形態を示している。

従来技術による方法において生じる上述の問題を避けるため、本発明による解決策は、特に、最終拡径工程と共に、又は、別途の作業工程において、拡径工具によって所定の内径を形成している間にパイプ端のすえ込み工程を行う。その外径は、すえ込み装置及び拡径中にパイプ端を取囲む他の成形シューによって制限される。

本発明による方法は、特に銅製又は銅、ニッケル及び鉄の合金製のパイプの場合、後の使用のために力に対する強度が必要とされる部位の壁厚を増大させることを可能にする。壁厚の増大は、本質的に図２に示されるストローク「Ｘ」に依存する。

重要部分の壁厚をパイプ素材と同じ壁厚にすることが特に有利であることが分かっている。本発明のそのような特徴により、すえ込み工程の結果として壁厚を増大させることができる分だけパイプ素材の壁厚を減少させることができる。この方法で材料費を相当に節約することができる。上述の方法でパイプ端に継手を形成する本発明による装置は、請求項５にしたがって、
パイプ端内に軸方向に導入可能でその導入後のパイプ端の内径を決定する１つ又は複数の円錐状部分及び円筒状部を有する拡径工具と、
導入後のパイプ端の外径を決定する円錐状部分及び円筒状部分を有する１つ又は複数の成形シューと、
拡径工具の最大外径に対して必要な遊びをもった最小内径を有し、すえ込み工程中にパイプ端の端面に軸方向に押圧される略半径方向に延びる環状の肩部を有する略円筒状に形成されたすえ込み装置とを備えている。

これにより、拡径工具と、成形シューと、すえ込み装置との協働によって、好ましくは多段階に拡径するパイプ継手を成形することができる。すえ込み装置は、本質的に、拡径されたパイプ端を受入れてパイプ端の端面に対して軸方向に押圧される内側の環状の凹部を有する円筒状の管を備えている。この凹部及び成形シューの内径は、好ましくは壁厚の増大に必要な範囲とされ、すえ込み装置と成形シューとの相対変位に依存する所期のストロークによって所望の壁厚が得られるように互いに調整される。

添付の図１及び２を参照して本発明の一実施形態をより詳細に説明する。
図１に示される完成されたパイプ１は、パイプ素材の壁厚に相当する壁厚ｄ１を有している。２段階の拡径の後、このパイプは、第１円錐部５と、拡径の程度に応じて壁厚ｄ１に対して減少された壁厚ｄ７を有する隣接する第１円筒部７と、第２円錐部６と、隣接する第２円筒部８と、内側へ折曲されたフランジ９を有している。第２円筒部８は、壁厚ｄ８を有し、この壁厚ｄ８は、フランジ９を設ける前に、本発明によるすえ込み工程（ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ ｓｔｅｐ）によって必要な程度に増大される。この壁厚ｄ８は、少なくとも壁厚ｄ７に等しくすべきである。この壁厚を壁厚ｄ１まで増大させることの利点は明らかである。

図２において、多段階拡径工具２は、既にパイプ端の中に軸方向に圧入されている。第１円錐部から第２円筒部８を有する継手の形状は、拡径工具２の部分５´から部分８´によって内側が形成され、また、成形シュー３の部分５´´から部分８´´によって外側が形成される。第２円筒部８の壁厚をより厚くするために、本質的に円筒管状に形成されたすえ込み装置４がその内側肩部１０でパイプ端に対して押圧されるが、成形シュー３とすえ込み装置４と相対変位は、最大ストロークＸをとることができる。すえ込み装置４は、パイプ端の第２円筒部８を受入れるために円筒状部分１１及び肩部１０によって形成された環状凹部を有している。本発明によれば、円筒状部分１１の軸方向長さの領域のみのすえ込み工程によって必要な壁厚の増大を実行すれば充分であるが、同時に第２円筒部８の成形シュー３によって取囲まれた部分も厚くすることも有効である。

本発明に従ってパイプに形成された継手の形状を示す縦断面図である。 拡径及びすえ込み工程中の本発明に係る装置の必須部分を示す縦断面図である。

符号の説明

１ パイプ、２ 拡径工具、３ 成形シュー、４ すえ込み装置、５ 第１円錐部、５´ 第２円錐部、５´´ 第３円錐部、６ 第１円錐部、６´ 第２円錐部、６´´ 第３円錐部、７ 第１円筒部、７´ 第２円筒部、７´´ 第３円筒部、８ 第１円筒部、８´ 第２円筒部、８´´ 第３円筒部、９ フランジ、１０ 肩部、円筒状部分１１、Ｘ ストローク、ｄ１ 壁厚、ｄ７ 壁厚、ｄ８ 壁厚

Claims (8)

1. 好ましくは銅製、鋼製又は銅とニッケルと鉄との合金製のパイプ（１）に、パイプ端を大きな直径差をもって好ましくは多段又は単段に拡径することによって、継手を形成する方法であって、
   前記パイプ端に拡径工具（２）を軸方向に導入し、前記パイプ端への前記拡径工具（２）の導入と同時に及び／又はその後に、前記パイプ端の拡径された領域又は拡径すべき領域の全部又は一部を前記パイプ端に軸方向の力をかけることによってすえ込み、同時に、前記パイプ端を全体的に又は部分的に取囲む１つ又は複数の成形シュー（３）によって、加工されるべき前記パイプ端の外径を制限することを特徴とする方法。
2. 前記パイプ端を多段に拡径する場合、最大径に拡径した又は拡径すべきパイプ端の領域のみをすえ込むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 拡径すべき又は拡径したパイプ端の領域をすえ込み部分の壁厚が前記パイプの拡径前の部分の壁厚まで、又は、少なくとも前に拡径された部分の壁厚まで増大する程度にすえ込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. すえ込みされたパイプ端にシール要素を受けるための内側フランジを形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の方法によってパイプ端に継手を形成するための装置であって、
   加工後のパイプ端の内径を決定する１つ又は複数の円錐状部分及び円筒状部分（５´、６´、７´、８´）を有し、前記パイプ端に軸方向に導入可能な拡径工具（２）と、
   加工後のパイプ端の外径を決定する円錐状部分及び円筒状部分（５´´、６´´、７´´、８´´）を有する１つ又は複数の成形シュー（３）と、
   前記拡径工具（２）の最大外径に対して必要な遊びをもった最小内径を有し、すえ込み工程中に前記パイプ端の端面に軸方向に押圧される略径方向に延びる環状の肩部（１０）を有する略円筒状に形成されたすえ込み装置（４）とを備えていることを特徴とする装置。
6. 前記すえ込み装置（４）は、前記パイプ端に対向して前記肩部（１０）に隣接する円筒状部分（１１）を有し、該円筒状部分の内径が、すえ込み工程後に前記パイプ端の円筒部（８）の拡径された外径が到達する最大直径を決定することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記円筒状部分（１１）の内径は、前記成形シュー（３）の最大内径と一致することを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記円筒状部分（１１）の軸方向長さは、最大内径を有する前記成形シューの円筒状部分の軸方向長さ以上であることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。

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