JP2009039763A - マンドレルシール部 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の耐久性の向上とともに部品交換時の作業性を向上させることを可能とした液圧拡管装置のマンドレルシール部を提供する。
【解決手段】高圧液を封入して拡径するアクアチューブ３と、アクアチューブ３の前後の端面に沿ってマンドレル本体２の外周部に装着されるバックアップリング４，４と、このバックアップリング４，４の端面に沿って装着される固定リング５，５と、固定リング５，５の端面に沿って装着されるとともに高圧液の液圧により押圧されて径方向に拡張可能に構成された環状の拡張リング６，６と、を備えたマンドレルシール部１であって、固定リング５のバックアップリング４側の端部の内径は、マンドレル本体２の外面と固定リング５の内面との間に収容部が形成されるように拡径されている。
【選択図】図２

Description

本発明は液圧拡管装置のマンドレルシール部に関する。

現在、熱交換器、コンデンサ等の管材と管板とを接合する方法としてローラ拡管法、液圧拡管法、シール溶接法、爆発拡管法等が用いられている。その中でも、数千気圧の液圧を用いて直接拡管する液圧拡管法は、液圧のエネルギーを利用した正確強固な拡管でクリーンな環境での作業が可能であり多方面で利用されている。ローラ拡管法では転圧により管内面に剥離（フレーキング）が発生する場合があるが、液圧拡管法では管の内面に均一な液圧を与えて拡管するため、接触圧力を精度よく管理することができ、信頼性の高い拡管が可能である。

液圧拡管装置のマンドレルシール部として、図７に示すように、マンドレル本体１０２の高圧液供給部の吐出部Ｌ２をアクアチューブ１０３で密閉し、高圧液の漏れを防いだアクアチューブタイプのものがある（特許文献１参照）。

このようなアクアチューブタイプのマンドレルシール部１０１は、高圧液が導入されるマンドレル本体１０２と、高圧液を封入するアクアチューブ１０３と、このアクアチューブ１０３の前後を保持するゴム製のバックアップリング１０４と、くさび形状をなしエキスパンション機構を構成する金属製の固定リング１０５および拡張リング１０６と、を備えて構成されている。また、マンドレル本体１０２の外周であって、アクアチューブ１０３よりも後側には、管板からの管材の出代部を収容してアクアチューブ１０３（拡管箇所）の位置決めを行うカラー１０７を有している。

そして、拡張リング１０６の軸方向に沿って、アクアチューブ１０３側の端面からアクアチューブ１０３と反対側に向かって形成されたすり割１０６ａが拡張リング１０６に形成されている。

かかる構成により、高圧液が供給されると、液圧により、アクアチューブ１０３が膨張（拡径）して、管材の拡管成形が行われる。そして、拡管成形後、アクアチューブ１０３は弾性的に縮径されてマンドレル本体１０２を管材から引き抜きやすいように構成されている。
実開昭５８−４９１４６号公報

ところが、前記従来のマンドレルシール部１０１は、バックアップリング１０４と固定リング１０５との当接面がフラットに形成されているため、拡管成形時に、アクアチューブ１０３の膨張に伴い押圧されて圧縮変形したバックアップリング１０４の一部が固定リング１０５の外周面にはみ出しやすかった。そのため、バックアップリング１０４の消耗が激しかった。
また、固定リング１０５の外周面にはみ出したバックアップリング１０４が、固定リング１０５を乗り越えて、拡張リング１０６のすり割り部（固定リング１０５と拡張リング１０６との間）に入り込むことで、噛み切られる場合があった。

さらに、拡管成形時に、圧縮変形したバックアップリング１０４の一部が、マンドレル本体１０２と固定リング１０５との間に入り込む場合があった。このように、マンドレル本体１０２と固定リング１０５との間にバックアップリング１０４の一部が入り込むと、バックアップリング１０４の破損を招くとともに、マンドレルシール部１０１の各部品の交換時に、固定リング１０５の取り外しが困難となるという問題が生じていた。そのため、固定リング１０５の製造時に、固定リング１０５の内径とマンドレル本体１０２の外径との隙間を最小とする、高精度な加工を施す必要があり、液圧拡管装置の製造コストの低減化の障害となっていた。

本発明は、前記した問題点を解決すべく、装置の耐久性の向上とともに部品交換時の作業性を向上させることを可能とした液圧拡管装置のマンドレルシール部を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、管材に挿入された状態で、拡管ツール部を介して本体部から供給された高圧液を封入して該管材を内面から拡管成形するマンドレルシール部であって、前記拡管ツール部に連結され、前記高圧液が導入されるマンドレル本体と、前記マンドレル本体の外周部に装着され、前記高圧液を封入して拡径する筒状弾性体と、前記筒状弾性体の少なくとも一方の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着されるバックアップリングと、前記バックアップリングの前記筒状弾性体の反対側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、前記バックアップリングと反対側の端面側に向けて外径が縮径されたくさび形状部を有する固定リングと、前記固定リングの前記くさび形状部側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、該くさび形状部に適合するように内径が前記固定リング側に向けて拡径されたテーパ形状凹部を有し、なおかつ、前記高圧液の液圧により該くさび形状部が前記テーパ形状凹部に押圧されて径方向に拡張可能に構成された環状の拡張リングと、を備えて構成されており、前記固定リングのバックアップリング側端部の内径が、前記マンドレル本体の外面と該固定リングの内面との間に収容空間が形成されるように、拡径されていることを特徴としている。

かかる液圧拡管装置のマンドレルシール部は、固定リングに収容空間が形成されているため、拡管成形時に押圧力が負荷されたバックアップリングが、この収容空間に入り込むことで、固定リングの外周面にはみ出すことが抑制される。そのため、バックアップリングの寿命を向上させることが可能となった。

また、固定リングに収容空間が形成されたことで、薄肉化された固定リングは、皿バネのような弾性体としての機能を発揮する。そのため、バックアップリングを介して伝達された筒状弾性体の押圧力により、積極的に拡径する方向に弾性変形し、バックアップリングが固定リングの外周面にはみ出すことを抑制することが可能となる。また、固定リングの弾性力により、減圧時にバックアップリングを速やかに元の状態に戻すことを可能としている。ゆえに、バックアップリングの破損を防止し、マンドレルシール部の寿命を向上させることが可能となった。

さらに、バックアップリングが入り込むことが可能な収容空間を予め固定リングに形成しておくことで、バックアップリングの一部が固定リングとマンドレル本体の内部に入り込むことが防止される。

なお、「高圧」とは、拡管成形に必要な圧力をいい、管のサイズや形状にもよるが、一般的には、数千気圧の圧力を意味する。また、「高圧液」として使用される液体は、限定されるものではなく、一般的に水や油が使用される。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のマンドレルシール部であって、前記収容空間に、前記マンドレル本体の外周部に装着された樹脂リングが配置されていることを特徴としている。

かかるマンドレルシール部によれば、樹脂リングが、拡管成形時のバックアップリングの押圧力により圧縮変形し、樹脂リングの内径方向に縮径されることで、バックアップリングが固定リングとマンドレル本体との間に入り込むことを防止する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のマンドレルシール部であって、前記くさび形状部の区間長が、前記固定リングの全長に対して６０％以上であることを特徴としている。

かかるマンドレルシール部によれば、バックアップリングの変形域を小さくすることが可能となり、マンドレルシール部の寿命の向上を図ることが可能となる。

本発明に係る液圧拡管装置のマンドレルシール部によれば、装置の耐久性の向上とともに部品交換時の作業性を向上させることが可能となった。

本発明の好適な実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本実施形態に係る液圧拡管装置の全体構成を説明するための斜視図である。図２は本実施形態に係るマンドレルシール部の構成を示す半断面図である。図３は同マンドレルシール部と管材と管板を示す模式図であって、（ａ）はマンドレルシール部を管材に挿入した拡管成形前の状況を示す断面図であり、（ｂ）はマンドレルシール部による拡管成形時の状況を示す断面図である。

本実施形態に係る液圧拡管装置１０のマンドレルシール部１は、図１に示すように、管板と、管板に穿設された管孔に挿入された管材とを高圧液を介して接合する液圧拡管装置１０において、管材に挿入された状態で、拡管ツール部１２を介して本体部１１から供給された高圧液を封入して該管材を内面から拡管成形するものである。液圧拡管装置１０は、マンドレルシール部１と、このマンドレルシール部１に高圧液を注入する拡管ツール部１２と、この拡管ツール部１２に高圧液を供給する本体部１１と、を有している。

このマンドレルシール部１は拡管ツール部１２に装着され、本体部１１から高圧チューブ１１ａを通して高圧液が供給される。また、拡管ツール部１２と本体部１１とは、制御用の油圧チューブ１１ｂおよび減圧用の排水チューブ１１ｃで連結されている。

マンドレルシール部１は、液圧拡管装置１０のアタッチメントとして装着される。マンドレルシール部１は、拡管加工を施す管材Ｗ１の中へ挿入された状態で、高圧液を封入して高圧室Ｐを形成し、この高圧室Ｐの圧力で管材Ｗ１を拡管成形し、管材Ｗ１と管板Ｗ２とを接合する（図３（ｂ）参照）。なお、本実施形態では、管材Ｗ１として、断面円形のものを使用するが、管材Ｗ１の断面形状は限定されるものではない。

マンドレルシール部１は、図２に示すように、拡管ツール部１２（図１参照）に連結され、高圧液が導入されるマンドレル本体２と、このマンドレル本体２の外周部に装着され、ワークである管材Ｗ１（図３参照）とマンドレル本体２との間で高圧液を封入して高圧室Ｐ（図３（ｂ）参照）を形成するアクアチューブ（筒状弾性体）３と、を備えて構成されている。
また、マンドレルシール部１は、アクアチューブ３のマンドレル本体２の軸方向において前後に、バックアップリング４と、このバックアップリング４をマンドレル本体２の軸方向に保持するように配置された固定リング５および拡張リング６と、を備えて構成されている。そして、拡張リング６には、軸方向に沿ってすり割部６ａが形成されている。

また、マンドレル本体２の外周であって、アクアチューブ３の後側には、拡管位置を調整するためのカラー（出代収容部材）７が装着されている。

マンドレル本体２は、図２に示すように、丸棒形状に形成された部材であって、拡管ツール部１２（図１）側の端面（本図における右側の端面）からアクアチューブ３まで連通する高圧液の流路Ｌ１が軸方向に沿ってマンドレル本体２の中央部まで形成され、マンドレル本体２の中央部からアクアチューブ３まで連通する連通孔Ｌ２が設けられている。なお、本実施形態では連通孔Ｌ２を１本設けるものとしたが、連通孔Ｌ２の数量は限定されるものではなく、例えば、４本の連通孔Ｌ２を放射状に設けてもよい。

また、マンドレル本体２の後側（本図における右側）には、拡管ツール部１２（図１）に連結されるヘッドアダプタ２ａが装着されている。一方、マンドレル本体２の前側（本図における左側）には、ナット２ｂが螺着されている。

アクアチューブ３は、例えば、ナイロン、ウレタンゴム、軟質塩化ビニル、ニトリルゴムまたはフッ素ゴムのいずれかからなる袋状の部材であって、図２に示すように、マンドレル本体２の外周面に設けられている。アクアチューブ３は、マンドレル本体２の流路Ｌ１に高圧液が導入され、連通孔Ｌ２から吐出された際に、内部に高圧液が封入されて高圧室Ｐを形成する（図３（ｂ）参照）。

本実施形態に係るアクアチューブ３は、図２に示すように、板状の弾性材の両端を折り返すことで接着面３ａ，３ａを形成し、この接着面３ａ，３ａをマンドレル本体２の外周面に沿って円環状に接着することによりチューブ状に形成されている。なお、アクアチューブ３は、内部に封入される高圧液が漏出することがないように、接着面３ａ，３ａがマンドレル本体２に完全に密着されているものとする。また、本実施形態では、板状の弾性材を使用してアクアチューブ３を形成するものとしたが、アクアチューブ３を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、筒状の弾性材の両端を接着することで円環を形成し、これをマンドレル本体２の外周に配置してもよい。また、アクアチューブ３を構成する材料は、弾性が強く、磨耗が少ない材質のものであれば、前記のものに限定されるものではない。

バックアップリング４は、図２に示すように、アクアチューブ３の前後の端面に沿って配設されており、リング状の円板形状を呈し、ウレタンゴム等の弾性部材で構成されている。バックアップリング４は、拡管成形時のアクアチューブ３の変形に追従し、拡管成形後にアクアチューブ３が元の形状に戻ろうとする力を補助する。

固定リング５は、図２および図３に示すように、リング状の円板形状を呈した金属製の部材である。この固定リング５には、拡張リング６に接する端面に向けて外径が縮径されたくさび形状部５ａが形成されている。くさび形状部５ａは、後記する拡張リング６のテーパ形状部６ｂと適合し、このテーパ形状部６ｂとくさび形状部５ａとが密着した状態で固定リング５と拡張リング６とが係合している。

本実施形態では、固定リング５の前後方向の長さを２．６ｍｍに形成し、くさび形状部５ａの前後方向の長さを２．１ｍｍ、平面部分を０．５ｍｍとして形成した。なお、固定リング５の形状寸法は前記のものに限定されないことはいうまでもないが、くさび形状部５ａの前後方向の長さを、好ましくは固定リング５の前後方向の全長に対して６０％以上、より好ましくは８０％以上とする。

また、固定リング５には、図３（ａ）に示すように、バックアップリング４側の端部に、拡管成形時にバックアップリング４の一部が入り込める収容部（収容空間）５ｂが形成されている。収容部５ｂは、固定リング５の内径を拡径することにより形成されており、この収容部５ｂの内部には、内部樹脂リング８が配置されている。

収容部５ｂは、固定リング５のバックアップリング４側の端部の内面にテーパを形成して拡径することにより形成されている。そして、内部樹脂リング８は、収容部５ｂの拡張リング６側の角部において、マンドレル本体２の外周囲に装着されている。

内部樹脂リング８は、リング状の円板形状を呈する樹脂製の弾性体である。内部樹脂リング８を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、高強度エンジニアリングプラスチックにより構成する。なお、高強度エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル等がある。

拡張リング６は、図２に示すように、筒状の円形状を呈している。
拡張リング６は、図２および図３（ａ）に示すように、固定リング５側の端面に、固定リング５に接する端面側に向けて内径が拡径されたテーパ形状部６ｂを有している。また、拡張リング６には、高圧液の液圧により固定リング５のくさび形状部５ａがテーパ形状部６ｂを押圧して拡張リング６が径方向に拡張可能となるように、すり割部６ａが形成されている。

なお、本実施形態では、固定リング５のくさび形状部５ａと拡張リング６のテーパ形状部６ｂが形成する傾斜角を適宜設定することで、拡張リング６の拡径方向の押圧力およびストロークを調整することができる。このため、ワークである管材Ｗ１のサイズや管板Ｗ２との隙間（拡径ストローク）等の諸条件に応じて、この傾斜角を設定することで、最適な拡管成形条件を得ることができる。

カラー７は、拡管成形時の管材Ｗ１の管板Ｗ２からの出代の長さを一定にすることで、管板Ｗ２に対してアクアチューブ３を所定の位置（拡管箇所）に配置して、高品質に拡管成形を行うことを可能とする部材である。
つまり、カラー７と拡張リング６との間に形成された一定の長さの空間７ａに、管材Ｗ１の管板Ｗ２から突出した先端部分（出代）を挿入した状態で、マンドレルシール部１を押し込んで、管材Ｗ１の出代の長さを一定にするものである。
なお、カラー７の構成は、管材の出代の長さを一定にすることが可能であれば、限定されるものではない。

続いて、本実施形態に係るマンドレルシール部１の動作について、図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。

マンドレルシール部１は、拡管する熱交換器等の管材Ｗ１に挿入した状態で（図３（ａ））、マンドレル本体２に高圧液が供給されて、拡管作業が開始される。
マンドレル本体２（流路Ｌ１、連通孔Ｌ２）からアクアチューブ３（高圧室Ｐ）に高圧液が注入されると、アクアチューブ３が径方向に膨張（拡径）することで管材Ｗ１に押圧力が作用する。

このようにして、次第に増圧された高圧室Ｐの液圧エネルギーにより、管材Ｗ１が内側から拡張され、管板Ｗ２の穴の内面に管材Ｗ１の外面が接触するようになる。そして、さらに、高圧室Ｐの圧力を上昇させていくと、管材Ｗ１は管板Ｗ２に押し付けられ、管板Ｗ２の穴が弾性変形される。このとき、管材Ｗ１は塑性領域まで変形され、高圧室Ｐの圧力を解除した後は、管材Ｗ１と管板Ｗ２の間で接触残留応力が生じて強固な固着が行なわれる。

一方、マンドレル本体２（流路Ｌ１、連通孔Ｌ２）からアクアチューブ３（高圧室Ｐ）に高圧液が注入されると、アクアチューブ３が径方向に膨張するのに伴い、アクアチューブ３が前後方向に膨張して前後のバックアップリング４にも押圧力が作用する。バックアップリング４に押圧力が作用すると、図３（ｂ）に示すように、バックアップリング４は、一部が固定リング５の収容部５ｂに入り込むことで、径方向には広がりにくくなり、バックアップリング４が固定リング５の外周面にはみ出すことが防止される。

また、収容部５ｂに入り込んだバックアップリング４は、内部樹脂リング８に押圧力を付勢する。内部樹脂リング８は、バックアップリング４を介して作用する押圧力により圧縮変形し、外面が拡径するとともに内面が縮径する。このように、内部樹脂リング８が内径方向に縮径されることにより、マンドレル本体２と固定リング５との隙間が密閉されて、バックアップリング４がマンドレル本体２と固定リング５との間に入り込むことを防止する。

さらに、バックアップリング４を介して固定リング５に前後方向の押圧力が作用することで、固定リング５は、拡張リング６方向に弾性変形し、バックアップリング４が固定リング５の外周面にはみ出すことを抑制する。
また、固定リング５に押圧力が作用することより、くさび形状部５ａがテーパ形状部６ｂに入り込み、拡張リング６が拡径される。これにより、管材Ｗ１が拡管成形される。

拡管成形の終了後、高圧室Ｐが減圧されると、アクアチューブ３が復元力によって収縮される。アクアチューブ３が収縮されると、バックアップリング４は、その復元力とともに固定リング５の弾性力により、早期に元の状態に戻る。

アクアチューブ３が、高圧室Ｐが減圧されることで元の状態に戻るため、マンドレルシール部１を管材Ｗ１から容易に抜き取ることができる。

以上、本実施形態の液圧拡管装置１０のマンドレルシール部１によれば、拡管成形時にバックアップリング４が固定リング５の外周面及び内周面に入り込むことが防止されるため、バックアップリング４が消耗しにくく、マンドレルシール部１の寿命の長期化を図ることが可能となる。

また、固定リング５のくさび形状部５ａの全長に対する割合が従来の固定リングと比較して大きく形成されて、平行部が小さく形成されていることで、バックアップリング４の変形域（バックアップリング４のはみ出し量）を小さくすることが可能となるため、バックアップリング４の消耗を抑えることが可能となる。

また、内部樹脂リング８が収容部５ｂに配置されていることで、バックアップリング４の固定リング５とマンドレル本体２との間へのかみ込みが防止される。そのため、バックアップリング４の破損が防止されるとともに、固定リング５等の取り外しが不能となることがなく、マンドレルシール部１の部品交換時の作業性を向上することが可能となった。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態および実施例に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、前記実施形態では、収容部に内部樹脂リングを配置する構成としたが、内部樹脂リングは必要に応じて配置すればよく、省略することが可能である。

また、前記実施形態では、アクアチューブの前後にバックアップリング、固定リング、拡張リングを配置する構成としたが、アクアチューブをＯ−リングとしても同様の効果が得られるので、アクアチューブの前側または後側の一方のみに配置する構成としてもよい。

また、前記実施形態においては、アクアチューブの外周にアクアカバーを配置することで、アクアチューブの消耗を抑える構成としてもよい。
また、管材の拡管長（管板の厚み）は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

次に、本発明に係るマンドレルシール部による作用効果の検証のために行った、実証実験結果を示す。

（１）固定リングの収容部（収容空間）の効果
まず、異なる形状の収容部を有した固定リングが配設されたマンドレルシール部を利用して、それぞれ拡管成形を繰り返し行い、各マンドレルシール部の寿命の比較を行うことで、収容部が形成された固定リングの作用効果の検証を行った。図４は、本実証実験において使用した各ケースの固定リングの形状を示す模式図であって、（ａ）はケース１、（ｂ）はケース２、（ｃ）は比較例を示している。また、図５は、本実証実験の結果を示すグラフ図である。

本実証実験では、図４（ａ）に示すように、テーパの角度θ１が端面に向かって４５°で拡径する断面台形状の収容部５１ｂが、バックアップリング４側端部に形成された固定リング５１を使用したマンドレルシール部Ａ１（ケース１）と、図４（ｂ）に示すように、テーパの角度θ２が端面に向かって６５°で拡径する断面台形状の収容部５２ｂが、バックアップリング４側端部に形成された固定リング５２を使用したマンドレルシール部Ａ２（ケース２）と、について、それぞれのマンドレルシール部Ａ１，Ａ２の寿命の測定を行った。また、比較例として、図４（ｃ）に示すように、収容部が形成されていない従来からある固定リング５３を使用したマンドレルシール部Ａ３についても検証を行った。

本実証実験では、固定リングは、最大外径が２０．９ｍｍ、最小内径が１６．１ｍｍ、全体の厚み（全長）Ｂが約２．６ｍｍで、テーパ形状部の厚み（長さ）Ｂ２が約１．９ｍｍのものに統一し、拡管圧は２１４ＭＰａ、拡管時間は２秒として行った。

なお、ケース１では、固定リング５１として、収容部の深さｂ（前後方向の長さ）は０．６ｍｍ、内径は約１８．０ｍｍ〜１９．２ｍｍであって、バックアップリング側端面の部材厚ｈが約０．９ｍｍのものを使用した。また、ケース２では、固定リング５２として、収容部の深さ（前後方向の長さ）ｂは０．６ｍｍ、内径は約１８．０ｍｍ〜２０．５ｍｍであって、バックアップリング側端面の部材厚ｈが約０．２ｍｍのものを使用した。
図５に検証結果を示す。

図５に示すように、ケース１によればマンドレルシール部Ａ１の寿命は、拡管成形を約１０００回行うことができ、ケース２のマンドレルシール部Ａ２では約３００回行うことが可能という結果を得られることが実証された。一方、収容部を備えていない従来のマンドレルシール部Ａ３（比較例）は、約２００回という結果であった。
そのため、固定リングに収容部を形成することで、マンドレルシール部の寿命が向上することが実証された。

（２）くさび形状部の長さによる効果
次に、くさび形状部の固定リング全長に対する長さの割合を大きくすることにより、マンドレルシール部の寿命の長期化を図ることについて行った、実証実験の結果を示す。

本実証実験において使用した固定リングの形状寸法および検証結果を表１に示す。

本実証実験では、従来の一般的な形状により形成された比較例１と比較して、平行部（外径が一定の部分）の前後方向の長さＢ１を短くし、くさび形状部の全長に対する割合（くさび形状部の長さＢ２／全長Ｂ）を大きくしたケース３およびケース４を使用した場合のマンドレルシール部の寿命を比較した（図４（ｃ）参照）。

ケース３としては、表１に示すように、くさび形状部の固定リング全長に対する割合が８１％の固定リングを使用した。また、ケース４では、くさび形状部の固定リング全長に対する割合が８１％であって、バックアップリング側端部に収容部が形成された固定リングを使用した。また、比較例として、比較例２では、くさび形状部の固定リングに対する割合が５９％、比較例３ではくさび形状部の固定リングに対する割合が３５％の固定リングを使用した。
ここで、本実証実験における拡管圧は２１４ＭＰａとし、拡管時間は２秒として行った。

表１に示すように、くさび形状部が、８１％のケース３およびケース４の拡管回数が、それぞれ２９１回および１０２１回となり、従来の一般的な固定リングの形状からなる比較例２の７１回と比較して大幅に改善されることが実証された。
一方、比較例３のように、固定リングの厚み（全長）を長くして、くさび形状部の割合を小さくすると、拡管回数が、１１回となり、消耗が早まることが実証された。

したがって、固定リングのくさび形状部の長さを、固定リングの全長に対して、６０％以上、より好ましくは８０％以上とすれば、マンドレルシール部の寿命の長期化を測ることが可能である。

（３）樹脂リングによる効果
次に、固定リングが樹脂リングを備えることによるマンドレルシール部の寿命の向上の効果について検証した結果を示す。ここで、図６は、本実証実験において使用したマンドレルシール部の一部を示す断面図であって、（ａ）は従来の固定リングを使用した場合（ケース５）、（ｂ）は樹脂リングが配設された場合（ケース６）を示している。

本実証実験では、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、マンドレルシール部Ｂ１，Ｂ２に配設される固定リング５４，５５について、樹脂リング８を配置したものと、配置しないものを利用して、それぞれ拡管成形を繰り返し行い、それぞれマンドレルシール部Ｂ１,Ｂ２に破損が生じるまでの拡管成形を行った回数を測定した。
ここで、本実証実験における拡管圧は２１４ＭＰａとし、拡管時間は２秒として行った。

ケース５として、図６（ａ）に示すように、樹脂リングが配置されてなく、バックアップリング４側が平坦（マンドレル本体２の軸方向に対して直角）に形成された固定リング５４を使用し、ケース６としては、図６（ｂ）に示すように、ケース５の固定リング５４と同じ外形形状であって、バックアップリング４側の端部の内面側に、樹脂リング８が配設された固定リング５５を使用した。
なお、固定リング５４，５５としては、最大外径が２０．９ｍｍ、最小内径が１６．１ｍｍ、全体の厚み（全長）が約２．６ｍｍで、テーパ形状部の厚み（長さ）が約１．９ｍｍのものを使用した。

表２に実証実験結果を示す。

表２に示すように、樹脂リングの配置されていないケース５のマンドレルシール部の寿命が２１回であるのに対して、樹脂リングの配置されたケース６のマンドレルシール部の寿命が７１回であった。そのため、固定リングのバックアップリング側内面部に樹脂リングを配置することにより、マンドレルシール部の寿命が大幅に向上することが実証された。

本発明の好適な実施の形態に係る液圧拡管装置の全体構成を説明するための斜視図である。 本発明の好適な実施の形態に係るマンドレルシール部の構成を示す半断面図である。 本発明の好適な実施の形態に係るマンドレルシール部と管材と管板を示す模式図であって、（ａ）はマンドレルシール部を管材に挿入した拡管成形前の状況を示す断面図であり、（ｂ）はマンドレルシール部による拡管成形時の状況を示す断面図である。 本発明に係るマンドレルシール部の作用効果を実証するために行った実証実験において使用した各ケースの固定リングの形状を示す模式図であって、（ａ）はケース１、（ｂ）はケース２、（ｃ）は比較例の断面図である。 図４に示す固定リングを使用した実証実験の結果を示すグラフ図であって縦軸にマンドレルシール部の寿命、横軸に固定リングの領域部のテーパ傾斜角を示す。 固定リングに樹脂リングを配置することによるマンドレルシール部の寿命の向上の効果についての実証実験において使用したマンドレルシール部の一部を示す断面図であって、（ａ）は従来の固定リングを使用した場合、（ｂ）は樹脂リングが配設された場合を示している。 従来のマンドレルシール部の構成を示す半断面図である。

符号の説明

１ マンドレルシール部
２ マンドレル本体
３ アクアチューブ（筒状弾性体）
４ バックアップリング
５ 固定リング
５ａ くさび形状部
５ｂ 収容部（収容空間）
６ 拡張リング
６ｂ テーパ形状部
８ 内部樹脂リング（樹脂リング）
１０ 液圧拡管装置
１１ 本体部
１２ 拡管ツール部
Ｐ 高圧室
Ｗ１ 管材
Ｗ２ 管板

Claims (3)

1. 管材に挿入された状態で、拡管ツール部を介して本体部から供給された高圧液を封入して該管材を内面から拡管成形するマンドレルシール部であって、
   前記拡管ツール部に連結され、前記高圧液が導入されるマンドレル本体と、
   前記マンドレル本体の外周部に装着され、前記高圧液を封入して拡径する筒状弾性体と、
   前記筒状弾性体の少なくとも一方の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着されるバックアップリングと、
   前記バックアップリングの前記筒状弾性体の反対側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、前記バックアップリングと反対側の端面側に向けて外径が縮径されたくさび形状部を有する固定リングと、
   前記固定リングの前記くさび形状部側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、該くさび形状部に適合するように内径が前記固定リング側に向けて拡径されたテーパ形状部を有し、なおかつ、前記高圧液の液圧により該くさび形状部が前記テーパ形状部に押圧されて径方向に拡張可能に構成された環状の拡張リングと、を備えており、
   前記固定リングのバックアップリング側端部の内径が、前記マンドレル本体の外面と該固定リングの内面との間に収容空間が形成されるように、拡径されていることを特徴とする、マンドレルシール部。
2. 前記収容空間に、前記マンドレル本体の外周部に装着された樹脂リングが配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のマンドレルシール部。
3. 前記くさび形状部の区間長が、前記固定リングの全長に対して６０％以上であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のマンドレルシール部。
   

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