JP2010276181A - 伸縮継手のベローズピッチ調整具 - Google Patents

Abstract

【課題】ベローズの山部間の間隔を簡単かつ適切に拡開できるようにして、伸縮継手の品質向上及び溶接に要する作業時間の短縮を図る。
【解決手段】ベローズ型伸縮継手１０の隣接し合う山部１６、１７間の間隔を拡開させるピッチ調整具２０であって、プランジャ収容部（３１）を有したベース部（３２）と、ベース部の一端部から出没自在となるようにプランジャ収容部内に支持されたプランジャと、プランジャ収容部に流体を供給することによりプランジャ（３３）を突出させる圧力を生成する流体ポンプ（４０）と、ベース部に固定されて一方の山部１６の内側面１６ａと接する固定側拡開片５５、５６と、プランジャに固定されて他方の山部１７の内側面１７ａと接する可動側拡開片７１と、を備え、プランジャの突出時に可動側拡開片７１が固定側拡開片から離間する方向へ移動するように構成した。
【選択図】図５

Description

本発明は、伸縮継手のベローズ溶接時に、隣接し合うベローズの山部間の間隔を拡開させて溶接対象物との位置合わせ、整合性を適切に図ることを可能としたピッチ調整具に関する。

発電用ボイラには、燃焼空気或いは燃焼ガスの流路となるダクト（煙道や風道）が設置されている。ボイラの稼働状態の変化、外気温の変化等に伴ってダクト内を流通する流体の温度も変化するため、熱によりダクトは膨張あるいは収縮する。このような熱による膨張や収縮を吸収するため、ダクトの適所に伸縮継手が挿入されている。
このような伸縮継手のうち金属製のものは、設置や補修の際に、伸縮継手を構成する各部材同士の接合、又は伸縮継手と金属製のダクトとの接合が溶接により行われる。
例えば、特許文献１には、補修用伸縮継手の設置方法について記載されている。この発明は、予め薄肉金属製のベローズに厚肉金属製のサブフランジ部材を溶接一体化した補修用伸縮継手を形成しておき、ダクト部に対しては厚肉金属製の主フランジ部材を溶接により固定しておく。そして、サブフランジ部材と主フランジ部材とを現場にて溶接一体化するというものである。

特開２００２−６１９３７公報

特許文献１には、補修用伸縮継手を継手周方向に沿って複数の部分に分割した構成が開示されている。各部分を一体化するためには、フランジ同士及びベローズ同士を溶接する必要があることが開示されているが、具体的な溶接接合方法に関しては開示されていない。
ここで、ベローズ同士の接合方法の一例について図６に基づいて説明する。図６は、従来のベローズ同士の接合について説明する図である。
伸縮継手部材１００の伸縮部分であるベローズ１０１は薄肉の金属からなり、両端部にフランジ１０２、１０３が溶接接合されている。ベローズ１０１の肉厚は、薄いものでは１．６ｍｍ程度である。そのため、ベローズ１０１が重力により変形し、或いは振動により波打ちやすい。ベローズ１０１が変形した状態では正常に接合できないため、接合部分の山部１０４、１０５間の間隔Ｐ１１を適正な間隔Ｐ１２となるまで拡開させた上で溶接する必要がある。
従来、この間隔Ｐ１１を適正な間隔Ｐ１２となるまで拡開させるために、テーパージャッキ１１０を利用していた。テーパージャッキ１１０は、油圧ポンプ１１２から送出されたオイルの圧力によって支軸１１１を支点としてＶ字状に開閉する。このテーパージャッキ１１０をベローズ１０１の山部１０４、１０５間に挿入し、テーパージャッキ１１０を開くことにより、接合部分の間隔Ｐ１１を拡開させていた。

しかし、テーパージャッキ１１０を用いると、テーパージャッキと山部１０４、１０５の内側面１０４ａ、１０５ａとの接触が線接触となり、拡開させるための力が均一に働かないため、山部１０４、１０５の間隔を均一に拡開させることができないという問題があった。また、線接触であるため、油圧調整時に、油圧の掛け方によってテーパージャッキがベローズから外れることがしばしばあるという問題がある。
また、テーパージャッキ１１０はＶ字状に開くため、先端側を適正な間隔Ｐ１２にまで開いたとしても、支軸１１１側が間隔Ｐ１２にまで開くことはない。同一の開度であってもテーパージャッキ１１０の挿入深度によって、山部１０４、１０５間の拡開度合いが変化して一定とならない。そのため隣接する山部の内側面の間隔が山側と谷側で異なる場合、すなわち図６に示すように山側の間隔が狭く、谷側の間隔が広いものである場合にテーパージャッキ１１０を深く挿入しすぎると、支軸１１１側が山部１０４、１０５の隣接する内側面と当接せず、山部１０４、１０５が互いに寄り合うこととなる。従って、山部１０４、１０５の間隔を適切に拡開させるためには、テーパージャッキ１１０を挿入する深さも考慮しなければならないという問題があった。
さらに、山部１０４、１０５間が規定のピッチＰ１２にまで拡開されたか否かの判断を人間の感覚に頼らなければならず、適切に拡開できないという問題があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、ベローズの山部間の間隔を簡単に寸法精度よく拡開できるようにして、伸縮継手の品質向上及び溶接に要する作業時間の短縮を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ベローズ型伸縮継手の隣接し合う山部間の間隔を拡開させる伸縮継手のベローズピッチ調整具であって、プランジャ収容部を有したベース部と、該ベース部の一端部から出没自在となるように前記プランジャ収容部内に支持されたプランジャと、該プランジャ収容部に流体を供給することにより前記プランジャを突出させる圧力を生成する流体ポンプと、前記ベース部に固定されて一方の前記山部の内側面と接する固定側拡開片と、前記プランジャに固定されて他方の前記山部の内側面と接する可動側拡開片と、を備え、前記プランジャの突出時に前記可動側拡開片が前記固定側拡開片から離間する方向へ移動するように構成したことを特徴とする。
この発明では、固定側拡開片と可動側拡開片とにより、ベローズ型伸縮継手の隣接し合う山部間の間隔が拡開される。可動側拡開片は一定の直線的な移動経路に沿って移動するため、ベローズの山部の内側面との接触箇所に関係なく常に一定のピッチで山部の間隔を拡張することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１において、一方の前記山部の内側面と当接する固定側拡開片の当接面と、他方の前記山部の内側面と当接する可動側拡開片の当接面との距離を測定する測定手段を備えたことを特徴とする。
この発明では、固定側拡開片と前記可動側拡開片とが調整したベローズ型伸縮継手の隣接し合う山部間の間隔を確認することができる。

本発明によれば、ピッチ調整具の可動側拡開片が直線的な軌跡を描いて移動するので、拡開させるための力がベローズの内側面に平均的に伝わり、山部間を簡単かつ適切に拡開させることができる。これにより溶接に要する作業時間の短縮及び事故防止を図ることができるとともに、伸縮継手の品質を向上させることができる。

ダクト及びダクトに取り付けられる伸縮継手の斜視図である。 ダクト及び伸縮継手の要部拡大斜視図である。 第一の実施形態に係るピッチ調整具の分解立体図である。 油圧ジャッキの内部構造を示した断面図である。 ピッチ調整具の使用状態を示す図である。 従来のベローズ同士の接合について説明する図である。

〔第一の実施形態〕
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る伸縮継手のベローズピッチ調整具（以下単に「ピッチ調整具」という。）は、可動側拡開片が直線的な軌跡を描いてベローズを拡開させる点に特徴がある。
［伸縮継手］
本実施形態に係るピッチ調整具が適用される伸縮継手について図１、図２に基づいて説明する。図１は、ダクト及びダクトに取り付けられる伸縮継手の斜視図である。図２は、ダクト及び伸縮継手の要部拡大斜視図であり、ベローズ同士の接合部分を説明する図である。
角形ダクト１は、流体の流通経路であるダクト本体２と、伸縮継手と溶接接合される主フランジ部材３と、から構成される。本実施形態に係る角形ダクト１の断面形状は矩形状であるが、本発明ではダクトの断面形状を円筒形、角形等に限定するものではなく、多様な形状を有したダクトに対して適用することができる。
伸縮継手１０は、薄肉金属製のベローズ１１と、ベローズ１１の流体流通方向両端部に溶接接合されたサブフランジ部材１２、１３と、から構成される。サブフランジ部材１３は角形ダクト１の主フランジ部材３と溶接接合される。なお、ベローズ１１とサブフランジ部材１２又はサブフランジ部材１３とは、予め工場にて溶接接合されたものである。
本実施形態に係る伸縮継手１０は、角形ダクト１の角隅部４と接続される４つの角隅部用の伸縮継手部品１４と、角形ダクト１の直線部５と接続される４つの直線部用の伸縮継手部品１５の合計８つの部材から構成され、各伸縮継手部品１４、１５のベローズ１１の端縁１４ａ、１５ａ同士を後から溶接接合して一体の伸縮継手１０とするものである。図１において点線で示した部分が溶接接合された部分である。なお、伸縮継手１０の周方向における分割数は特に限定されるものではない。

［ピッチ調整具の全体的な構成］
ピッチ調整具について図３、図４に基づいて説明する。図３は本実施形態に係るピッチ調整具の分解立体図である。図４は、油圧ジャッキの内部構造を示した断面図である。
ピッチ調整具２０は、出没自在なピストンロッド３３（プランジャ）を有した油圧ジャッキ３０と、ピストンロッド３３の動力源となる圧力を生成する油圧ポンプ４０（流体ポンプ）と、油圧ジャッキ３０を固定する固定部材５０と、ピストンロッド３３に固定されてシリンダ３２（ベース部）に沿って移動する可動部材７０と、から構成される。

［油圧ジャッキ］
図４に示すように油圧ジャッキ３０は、ピストンロッド収容部３１（プランジャ収容部）を有したシリンダ３２と、シリンダ３２の一端部から出没自在となるようにピストンロッド収容部３１内に支持されたピストンロッド３３と、ピストンロッド３３の動力源となるオイルをシリンダ３２の他端部側に貯留するオイル貯留部３４と、オイル貯留部３４内のオイルをシールするためにピストンロッド３３とシリンダ３２との間に嵌められたＯリング３５（パッキン）と、シリンダ３２の他端部側の側面に配置されて油圧ポンプ４０と接続されるカップラ３６と、を備える。油圧ポンプ４０が生成する圧力は、カップラ３６を介してピストンロッド３３に伝達される。なお、ジャッキ及びポンプは油圧式のものに限らず、オイル以外の流体（例えば、空気）を用いたものであってもよい。また、ポンプの駆動形式（手動、電動等）によらず、本発明を実施可能である。
また、ピストンロッド３３には、後述するセットボルト７５が螺着されるセットボルト穴３７を備える。

［固定部材］
固定部材５０は、固定部材５０のベースとなるベース板５１と、ベース板５１から突設してシリンダ３２の一部を包囲する包囲片５２と、ベース板５１から包囲片５２と同方向に突設して夫々対向配置された一組のアーム５３、５４と、ベース板５１の一端縁から延在してベローズ１１の一方の山部１６の内側面１６ａ（図５参照）と接する一組の固定側拡開片５５、５６と、を備える。夫々の固定側拡開片５５、５６は、所定の間隔Ｐ１を空けて並列配置されている。また、夫々のアーム５３、５４は、所定の間隔Ｐ２を空けて並列配置されている。
シリンダ３２は、包囲片５２と、カップラ３６と圧接するようにベース板５１に固定されたＵボルト５７と、によって固定部材５０のベース板５１に固定される。

［可動部材］
可動部材７０は、ベローズ１１の他方の山部１７の内側面１７ａ（図５参照）と接する可動側拡開片７１と、可動側拡開片７１とピストンロッド３３とを連結するためのリンク片７２と、リンク片７２をピストンロッド３３に固定するためにリンク片に開けられた繋止孔７３と、リンク片７２から突設して可動側拡開片７１をガイドするガイド片７４と、を備える。ガイド片７４は、シリンダ３２の側面形状に沿った形状を有し、可動部材７０の移動時にシリンダ３２側面と摺接することにより、可動側拡開片７１がピストンロッド３３の軸方向に沿って移動するように案内する部材である。このように構成された可動部材７０は、繋止孔７３に挿通されたセットボルト７５によりピストンロッド３３に固定され、一体化される。
固定側拡開片５５、５６が内側面１６ａと当接する固定側当接面５５ａ、５６ａ（不図示）と、可動側拡開片７１が内側面１７ａと当接する可動側当接面７１ａとは、ピストンロッド３３の出没状態如何に関わらず略平行に設定されている。

可動側拡開片７１の幅Ｗ１は、固定側拡開片５５と固定側拡開片５６とが有する間隔Ｐ１と略同一に設定されている。ピストンロッド３３没入時には、可動側拡開片７１が固定側拡開片５５、５６の間に収まるので、固定側当接面５５ａと可動側当接面７１ａとが有する距離が小さくなり、ベローズ１１の山部間への挿入が容易に行われる。
リンク片７２の幅Ｗ２は、アーム５３とアーム５４とが有する間隔Ｐ２と略同一に設定されている。ピストンロッド３３の出没過程において、リンク片７２は一組のアーム５３、５４の間に挟まれた状態で移動するので、可動側拡開片７１はピストンロッド３３の軸方向に移動するように案内される。
なお、固定側拡開片と可動側拡開片は、それぞれ一枚、又は複数の板状部材から構成することが可能である。また、板状部材の代わりに複数の棒状部材を並列に配置して、同様の機能を果たすようにすることも可能である。

［測定手段］
ピッチ調整具２０の適所には、ピストンロッド３３の出没状態に応じて固定側当接面５５ａ、５６ａと可動側当接面７１ａとが成す距離、すなわちピッチ調整具２０が調整した山部１６、１７の間隔を測定する測定手段８０を設ける。この測定手段８０は、ピッチ調整具２０の非可動部分（油圧ジャッキ３０、固定部材５０）に付された目盛又は目盛の位置を示すマークと、可動部分（可動部材７０）に付されたマーク又は目盛との組合せから構成することができる。
具体的には、例えばシリンダ３２の側面に所定の間隔にて付された目盛８１と、目盛８１の位置を指すためにガイド片７４に付されたマーク８２とにより構成することかできる。

上述のピッチ調整具２０を用いたベローズ１１のピッチ調整方法について説明する。図５は、ピッチ調整具の使用状態を示し、（ａ）は山部間の間隔を拡開させる前の状態を示し、（ｂ）は山部間の間隔を拡開させた状態を示す図である。なお、図５は、伸縮継手部品１５を伸縮継手１０の分割面から観察した図であり、正規ピッチＰが７５ｍｍ、山高Ｈが１５０ｍｍ、肉厚ｔが１．６ｍｍのベローズ１１の例である。
各伸縮継手部品１４、１５のベローズ１１同士を溶接接続する前に、サブフランジ部材１２、１３を主フランジ部材３に仮接合する等して、接続しようとする伸縮継手部品１４、１５の夫々のサブフランジ部材１２、１３の位置同士を揃える。
ピッチ調整具２０の固定側拡開片５５、５６と可動側拡開片７１とを、伸縮継手部品１５のベローズ１１の隣接し合う山部１６、１７間に挿入し、一方の山部１６の内側面１６ａと固定側当接面５５ａ、５６ａとを当接させる。そして、油圧ポンプ４０にて圧力を加えて可動側拡開片７１を固定側拡開片５５、５６から離間させていき、（ｂ）に示すように、隣接する山部１６、１７間の間隔が適切なピッチＰとなるまで拡開する。（ｂ）においては、ピストンロッド３３のストロークが７０ｍｍのときに正規ピッチＰ（７５ｍｍ）にまで拡開されている。この作業は伸縮継手部品１４に対しても同様に行う。
変形が解消されたら、ベローズ１１同士を溶接接合する。ベローズ１１は薄肉金属であるので、ティグ溶接法を用いることが望ましい。ティグ溶接法を用いる際には、不図示の溶接トーチと溶加棒とをベローズ１１の山部間に挿入して溶接接合する。

以上のように、本実施形態によれば、ピッチ調整具の可動側拡開片が直線的な軌跡を描いて移動するので、拡開させるための力がベローズの内側面に平均的に伝わり、山部間を簡単かつ適切に拡開させることができる。これにより溶接に要する作業時間の短縮及び事故防止を図ることができ、伸縮継手の品質を向上させることができる。
また、測定手段により山部間の間隔を正確に拡開させることができるので、伸縮継手の品質を向上させることができる。

１…角形ダクト、２…ダクト本体、３…主フランジ部材、４…角隅部、５…直線部、１０…伸縮継手、１１…ベローズ、１２、１３…サブフランジ部材、１４、１５…伸縮継手部品、１４ａ、１５ａ…端縁、１６、１７…山部、１６ａ、１７ａ…内側面、２０…ピッチ調整具、３０…油圧ジャッキ、３１…ピストンロッド収容部、３２…シリンダ、３３…ピストンロッド、３４…オイル貯留部、３５…Ｏリング、３６…カップラ、３７…セットボルト穴、４０…油圧ポンプ、５０…固定部材、５１…ベース板、５２…包囲片、５３…アーム、５４…アーム、５５…固定側拡開片、５５ａ…固定側当接面、５６…固定側拡開片、５７…Ｕボルト、７０…可動部材、７１…可動側拡開片、７１ａ…可動側当接面、７２…リンク片、７３…繋止孔、７４…ガイド片、７５…セットボルト、８０…測定手段、８１…目盛、８２…マーク、１００…伸縮継手部材、１０１…ベローズ、１０２…フランジ、１０４、１０５…山部、１０４ａ、１０５ａ…内側面、１１０…テーパージャッキ、１１１…支軸、１１２…油圧ポンプ

Claims (2)

1. ベローズ型伸縮継手の隣接し合う山部間の間隔を拡開させる伸縮継手のベローズピッチ調整具であって、
   プランジャ収容部を有したベース部と、該ベース部の一端部から出没自在となるように前記プランジャ収容部内に支持されたプランジャと、該プランジャ収容部に流体を供給することにより前記プランジャを突出させる圧力を生成する流体ポンプと、
   前記ベース部に固定されて一方の前記山部の内側面と接する固定側拡開片と、
   前記プランジャに固定されて他方の前記山部の内側面と接する可動側拡開片と、を備え、
   前記プランジャの突出時に前記可動側拡開片が前記固定側拡開片から離間する方向へ移動するように構成したことを特徴とする伸縮継手のベローズピッチ調整具。
2. 請求項１において、一方の前記山部の内側面と当接する固定側拡開片の当接面と、他方の前記山部の内側面と当接する可動側拡開片の当接面との距離を測定する測定手段を備えたことを特徴とする伸縮継手のベローズピッチ調整具。

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