JP2012127833A - 管体の水圧試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジキャップ等の溶接を不要とし、ヘッドストックやテールストックの構造を簡易化する。
【解決手段】管体１の開口端面が液密的に当接させられるシール部材４７と、管体１の開口縁に近い外周に嵌装されて当該開口縁に向けて上り傾斜する傾斜面５ａを有する楔断面のリング体５と、リング体５の楔断面の傾斜面５ａに沿った傾斜面を楔断面の上記傾斜面５ａに当接させて位置する保持部材４３と、保持部材４３を開口縁方向へ引き寄せ移動させる駆動手段４５と、管体１内に高圧水を供給する高圧水供給路４８と、管体１内から空気を排出させる空気排出路４９とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は管体の水圧試験装置に関し、特に、試験に際して管体の両端開口にフランジキャップ等を設ける必要が無い水圧試験装置に関する。

管体の水圧試験を行う場合には従来、管体の両端にフランジキャップ等を溶接し、これらを介してそれぞれヘッドストックとテールストックで挟圧して管体を封鎖しつつ管体内へ高圧水を供給していた。しかしこれによるとフランジキャップの溶接が必要であるために手間を要するとともに、管体の両端部に溶接代を確保する必要があるため管材が無駄になるという問題があった。

そこで、例えば特許文献１では、ヘッドストックおよびテールストックの一部を構成するパッキンホルダ内に管体端部を挿入して当該端部の外周にリングパッキンを当接させ、さらにリングパッキンに高圧の背圧を作用させてこれを端部外周に圧接させることによって管体内を封鎖する構造が示されている。

特開２００５−１８１０５５

しかし、特許文献１に記載の装置構造では、リングパッキンの収納部やリングパッキンに背圧を作用させる高圧水流路をパッキンホルダ内に設ける必要があるためその構造が複雑になるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、フランジキャップ等の溶接が不要であるとともにヘッドストックやテールストックの構造も簡易化できる管体の水圧試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、管体（１）の開口端面が液密的に当接させられるシール部材（４７）と、管体（１）の開口縁に近い外周に嵌装されて当該開口縁に向けて上り傾斜する傾斜面（５ａ）を有する楔断面のリング体（５）と、リング体（５）の楔断面の傾斜面（５ａ）に沿った傾斜面を楔断面の上記傾斜面（５ａ）に当接させて位置する保持部材（４３）と、保持部材（４３）を開口縁方向へ引き寄せ移動させる駆動手段（４５）と、管体（１）内に高圧水を供給する高圧水供給路（４８）と、管体（１）内から空気を排出させる空気排出路（４９）とを備える。

本第１発明において、駆動手段によって保持部材を開口縁方向へ引き寄せ移動させると、リング体が縮径させられて管体の外周に圧着させられるとともに、管体の開口端面がシール部材に圧接させられて、管体の開口が閉鎖される。このように、管体の外周を保持し、この状態で管体の開口端面をシール部材に圧接させることによって管体内を閉鎖しているから、従来のようなフランジキャップ等の溶接は不要であり、作業の手間が軽減されるとともに管材の無駄も生じない。また、特許文献１に記載の装置のようなリングパッキンに高圧の背圧を作用させる高圧水流路は不要であるから、ヘッドストックやテールストックの構造の簡易化が実現される。

本第２発明では、シール部材（４７）、駆動手段（４５）および保持部材（４３）を一体に備えた管体封止機構（４）を、対向方向へ移動可能とした一対の移動台車（３１）上にそれぞれ設ける。

本第２発明においては、管体の両端の開口閉鎖を簡易かつ迅速確実に行うことができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の管体の水圧試験装置によれば、フランジキャップ等の溶接が不要であるとともにヘッドストックやテールストックの構造を簡易化することができる。

装置の全体概略側面図である。 管体封止機構の部分断面側面図である。 管体封止機構の部分断面正面図で、上半は図２のIII−III線に沿った断面図、下半は図２のＡ矢視図である。 リング体の断面図で、図５のIV−IV線に沿った断面図である。 リング体の正面図である。 リング体５の力学モデルを示す図である。

図１に本発明の管体の水圧試験装置の全体概略側面図を示す。図１において、管体１は長手方向の三箇所を支持台２によって水平姿勢に支持されている。各支持台２にはハンドル２１で昇降する昇降機構２２が設けられ、当該昇降機構２２に支持された左右（紙面前後方向）の支持ローラ２３上に管体１が載置されている。

管体１の両端は、ヘッドストックＨＳおよびテールストックＴＳ内へ挿入されている。ヘッドストックＨＳとテールストックＴＳは互いに対向するように対称形に配置されている以外は実質的に同一構造であり、いずれも移動台車３１上に昇降機構３２を介して基台３３を設けたものである。

基台３３上には詳細を以下に説明する管体封止機構４が設置されており、管体１の両端はそれぞれヘッドストックＨＳとテールストックＴＳの管体封止機構４内に挿入されている。以下は、ヘッドストックＨＳの管体封止機構４について説明するが、テールストックＴＳのものは高圧水供給路と空気排出路が設けられていない点以外はヘッドストックＨＳのものと同一構造である。

管体封止機構４は基台３３上に起立姿勢で固定された厚肉四角板状（図３参照）の主部材４１と、その前後に位置する副部材４２，４３とを備えている。これら副部材４２，４３は主部材４１とほぼ同形の厚肉板状体である。管体封止機構４の詳細を図２に示す。

主部材４１には四隅に板厚方向へ貫通するガイド孔４１１が設けられており、これらガイド孔４１１に摺動可能にシャフト部材４４が挿通されている。そしてこれらシャフト部材４４の一端に上記副部材４２の四隅が固定されている。また、シャフト部材４４の他端には保持部材としての副部材４３の四隅が固定されている。

主部材４１には一方の板面の内周部に、駆動手段としての油圧シリンダ４５が固定されており、油圧シリンダ４５の中心から突出するロッド４５１の先端が副部材４２の中心部に固定されている。このような構造により、油圧シリンダ４５が伸縮すると、これに応じて副部材４２と、これとシャフト部材４４によって連結された副部材４３が一体に前後動（図２の左右方向）させられる。

主部材４１の他方の板面の内周部には受け部材４６が装着されている。受け部材４６は厚肉の円環状をなし、主部材４１の板面中心に形成された円形突出部４１２に液密的に嵌装されている。受け部材４６の周面には全周に凹溝４６１が形成されてここにシール部材４７が挿置されている。そして、シール部材４７に、管体１の開口端面１ａが液密的に当接させられている。

主部材４１内には外周側から中心部へ延びる高圧水供給路４８が形成されており、当該高圧水供給路４８は受け部材４６が嵌着された突出部４１２の中心に開口して管体１の内空間に連通している。主部材４１内にはまた、外周側から受け部材４６の背後に至る空気排出路４９が形成されて、これは受け部材４６内に形成された流路４６２を経て管体１の内空間に連通している。なお、受け部材４６は管体１の管径の大小に応じて適当なものに変更する。

副部材４３には内周部に大径の開口４３１が形成されており、当該開口４３１内に管体１が挿通されている。開口４３１は管体１の開口縁に向けて漸次大径となるラッパ状に成形されており、上記開口４３１内には、管体１の外径に応じて肉厚の異なるものに適宜変更される一定厚の円錐台状スペーサ筒４３２が一体に嵌着されている。スペーサ筒４３２の内周と管体１の外周との間には全周に、管体１の開口縁に向けて上り傾斜する傾斜面を有する一定の間隙Ｓが形成され、当該間隙Ｓ内に、上記傾斜面に沿った傾斜面５ａを有する楔断面のリング体５が挿入されている。

図４、図５にリング体５の断面図と正面図を示す。リング体５は周方向の一箇所が欠落しており、欠落部５１の間隙を小さくするようにリング体５全体を比較的容易に縮径させることができる。なお、リング体５自体の縮径変形が可能である場合には欠落部５１は必ずしも必要ではない。

このような構成の水圧試験装置において、管体１の水圧試験を行う場合には、管体１を支持台２によって水平姿勢に支持し、ヘッドストックＨＳおよびテールストックＴＳを適当に移動させて、管体１の両端をそれぞれ管体封止機構４の副部材４３のスペーサ筒４３２内に通す。この後、管体１の端部外周にリング体５を嵌装するとともに、管体１の開口端面をシール部材４７に当接させる。

この状態でリング体５をスペーサ筒４３２内周と管体１外周との間の間隙内に挿入する。この後、油圧シリンダ４５のロッド４５１を伸長させると、シャフト部材４４を介して副部材４３が管体１の開口縁方向へ引き寄せ移動させられる。これに伴い、リング体５が縮径させられて管体１の外周に圧着させられるとともに、管体１の開口端面がシール部材４７に圧接させられる。

以上の操作がヘッドストックＨＳとテールストックＴＳの両方で行われて、管体１の両端の開口端面がそれぞれシール部材４７に圧接して両端開口が閉鎖された管体１内へ、空気排出路４９から空気を逃がしつつ高圧水供給路４８より高圧水を供給して耐圧試験を行う。

この時のリング体５部分での力学モデルを図６に示す。管径φ１１５ｍｍの管体１で、高圧水の水圧が１２．４ＭＰａであると、シール部材４７から管体１が離間しようとする力Ｆａは８５９４．９Ｋｇｆとなる。そこで、油圧シリンダ４５は離間力Ｆａよりもやや大きい引寄せ力Ｆｃ（例えば９ｔ）で副部材４３を管体１の開口縁方向へ引き寄せる。この際、リング体５の楔断面形状によって、管体１の外周面に対し直交する方向の保持力Ｆｈが生じるが、この保持力ＦｈはＦｈ＝Ｆｃ／ｔａｎθ（ここでθは楔角）となって、θが例えば３°であると、引寄せ力Ｆｃの１９倍となる。このような十分な保持力Ｆｈで管体１を掴み、管体１の開口端面１ａを確実にシール部材４７に圧接させて管体１内を閉鎖することができる。

以上のように、本実施形態によれば、管体１の外周を保持し、この状態で管体１の開口端面１ａをシール部材４７に圧接させることによって管体１内を閉鎖しているから、従来のようなフランジキャップ等の溶接は不要であり、作業の手間が軽減されるとともに管材の無駄も生じない。また、特許文献１に記載の装置のようなリングパッキンに高圧の背圧を作用させる高圧水流路は不要であるから、ヘッドストックやテールストックの構造の簡易化が実現される。

１…管体、３１…移動台車、４…管体封止機構、４３…副部材（保持部材）、４５…油圧シリンダ（駆動手段）、４７…シール部材、４８…高圧水供給路、４９…空気排出路、５…リング体、５ａ…傾斜面。

Claims (2)

1. 管体の開口端面が液密的に当接させられるシール部材と、前記管体の開口縁に近い外周に嵌装されて当該開口縁に向けて上り傾斜する傾斜面を有する楔断面のリング体と、前記リング体の楔断面の傾斜面に沿った傾斜面を前記楔断面の傾斜面に当接させて位置する保持部材と、前記保持部材を開口縁方向へ引き寄せ移動させる駆動手段と、前記管体内に高圧水を供給する高圧水供給路と、前記管体内から空気を排出させる空気排出路とを備える管体の水圧試験装置。
2. 前記シール部材、前記駆動手段および前記保持部材を一体に備えた管体封止機構を、対向方向へ移動可能とした一対の移動台車上にそれぞれ設けた請求項１に記載の管体の水圧試験装置。

Images