JP2016505147A - パイプの開口端部を閉鎖及びシールする装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水圧試験を受ける鋼製パイプの開口端部を閉鎖及びシールするのに用いられるツールにおいて、より単純な構造、より短い設置時間、パイプ内面の内部傷が最小限に抑えられること、集中した把持力、及び、パイプ内の圧力が増加するのにつれてシール性能が増加することを特徴とする改善されたツールを提供すること。【解決手段】ツールは、パイプの開口端部を閉鎖するフロントプレートを備える。１対のクランプ装置がパイプの周囲に配置され、パイプの外面に摩擦係合する。ボルトナットアセンブリがフロントプレートをクランプと結合する。これらのアセンブリは、フロントプレートをパイプ端面に堅く引き付ける。バックプレートが、パイプの内腔内で横断方向に配置される。バックプレートは、フロントプレートの中央孔を通って前方に摺動可能に突出するステムを有する。バックプレートは、Ｏリングを保持する。ナットがステム上に螺合し、バックプレートを前方に引き寄せるように機能し、それによりＯリングがフロントプレートとパイプ端面との接合面をシールする。【選択図】図３

Description

本発明は、水圧試験を受ける鋼製パイプの開口端部を閉鎖及びシールするのに用いられる機械的なアセンブリ、すなわちツール（tool）に関する。

鋼製パイプの接合部の完全性を評価するためにその接合部を水圧試験することは、一般的な慣行である。例えば、これは、配管、弁、容器、機器等を一緒に接続してモジュラーアセンブリにする製造分野において行われている。

圧力試験は、一般的に高圧（５０００ｐｓｉ程度）で行われる。したがって、試験を受ける接合箇所の開口端部を閉鎖するアセンブリは、所定位置に留まる能力を有し、かつ防漏性である必要がある。

この目的に用いられる１つの好適なツールが、本出願人の特許文献１に開示されている。この特許文献１は、図１０〜図１５において、
●パイプ端部の端面に当接し、パイプ端部の内腔開口を閉鎖するように機能する外側フロントプレートと、
●パイプ端部の外面上に締め付けられ、該外面に摩擦係合するか又は該外面を把持して所定位置に固定される、外側周方向クランプアセンブリと、
●上記プレートとクランプとの間に延び、該プレートをパイプの端面に堅く引き付ける、ねじ山付きのボルトナット手段と、
●上記プレートとパイプ端面との間に挟み込まれ、その接合面をシールする環状シール手段と、
を示している。

ＰＣＴ国際公開第２０１１／１０６８９３号

特許文献１のツールは商業的に実現可能であることがわかっているが、より単純な構造、より短い設置時間、パイプ内面の内部傷（internal scoring）が最小限に抑えられること、集中した把持力、及び、パイプ内の圧力が増加するのにつれてシール性能が増加することを特徴とする改善されたツールが、依然として必要とされている。

１つの実施形態において、パイプの開口端部を閉鎖及びシールするツールが提供される。該ツールは前端及び後端を有し、該ツールは、
前記パイプの開口端面を横切って延びるとともに該パイプの該開口端面に当接し、該パイプの該開口端面との環状接合面を形成する、外側フロントプレートであって、該フロントプレートは、該フロントプレートを貫通している中央孔と、パイプ外面を径方向に越えて突出する周縁フランジとを有する、外側フロントプレートと、
前記パイプの内腔内で横断方向に配置される軸方向に可動なバックプレートであって、該バックプレートは、前記接合面をシールするように、変形可能な環状弾性シール手段をその前端において保持し、該バックプレートは、その前端において、前記孔を通って摺動可能に延出するようになっている前方突出ステムと結合され、それにより前記バックプレート及び前記ステムは、前記シール手段を前記接合面まで運び、該シール手段を該接合面に対して圧縮するユニットとして動くことができる、バックプレートと、
前記パイプの周囲に配置される第１のクランプ手段、及び、前記パイプに摩擦係合して該第１のクランプ手段を該パイプ上の所定位置に固定することができるように該第１のクランプ手段を締め付ける手段と、
前記第１のクランプ手段の後端に隣接して配置される第２のクランプ手段であって、該第２のクランプ手段は、駆動時に前記パイプに摩擦係合するように作用可能である、第２のクランプ手段と、
前記フロントプレートを前記パイプ端面に対して付勢するとともに前記第２のクランプ手段を駆動する手段と、
前記バックプレートを前記フロントプレートの方に引き寄せ、それにより、前記接合面の長さに亘って前記シール手段を前記フロントプレート及び前記パイプの内面と圧縮シール係合させるとともに、前記ステムを所定位置に離脱可能に係止する手段と、
を組合せで備える。

第１のクランプ手段は、螺合によって一緒にボルト締めされるフランジ付きの分割型アセンブリであることが好ましい。

第２のクランプ手段は、周方向に分離したセグメントと、後方にかけて下方に傾斜した外面とを有する、セグメント型（segmental）環状グリッパーと、グリッパーに装着可能である圧縮リングであって、前方にかけて上方に傾斜した内面を有し、該内面は、グリッパーの傾斜した外面に係合し、それにより、圧縮リングが前方に付勢される場合、把持リングを下方に押してパイプと堅く摩擦係合させる、圧縮リングとを含むことが好ましい。

好ましくは、軸方向に延びる、ねじ山付きの１組のボルトが、フロントプレートと第２のクランプ手段とを結合する。フロントプレートの前面に当接するねじ山付きのナット及び第２のクランプ手段の後面に当接するねじ山付きのナットが、フロントプレートをパイプ端面に締め付けるとともに第２のクランプ手段を駆動することができることが好ましい。

バックプレートは、パイプの内面に対して環状のクリアランスを有するように寸法決めされることが好ましい。

上記から以下のことが理解される。バックプレートがフロントプレートに当接すると、パイプの内腔内で増大する圧力がバックプレートを押し、シール手段の圧縮及びシールを強化する。摺動可能なバックプレートは、パイプの内面に対して周方向のクリアランスを有することが好ましく、パイプの内面に傷を付けることを防止し、ステムは、プレートをセンタリングする（centralize）ように機能する。第１のクランプ手段は固定作用をもたらす。この固定作用は、１組の軸方向のボルト及びナットが、フロントプレートを引き寄せてパイプの端面と当接させ、かつ圧縮リングをグリッパーに沿って前方に引き寄せ、それにより第２のクランプ手段を駆動してパイプと摩擦係合させることを可能にする。２つの別個のクランプ作用が単一組の軸方向ボルトの長さ範囲内で実施される。

別の実施形態において、本発明は、パイプの開口端部を閉鎖及びシールするツールであって、該ツールは前端及び後端を有し、前記パイプは、端面と、内腔と、端部開口と、内面及び外面とを有し、該ツールは、
前記パイプ端面を横切って延びるとともに該パイプ端面に当接し、該パイプ端面との環状接合面を形成する外側フロントプレートであって、該フロントプレートは、前記パイプ外面を越えて延出するフランジを有し、該フロントプレートを貫通している中央孔を有する、外側フロントプレートと、
前記パイプ外面の周囲に延び、該パイプ外面上に締まるとともに該パイプ外面に摩擦係合し、該パイプ外面に固定される、クランプ手段と、
前記フロントプレートと前記クランプ手段とを接続する手段であって、前記フロントプレートを引き寄せて前記パイプ端面と堅く係合させる手段と、
前記パイプの前記内腔内にクリアランスを伴って配置され、該パイプの該内腔の横断方向に延びる可動バックプレートであって、該バックプレートは、前記接合面をシールするように、変形可能な環状弾性シール手段をその前端において保持し、該バックプレートは、前記孔を通って摺動可能に延出する前方突出ステムを更に有し、該バックプレート及び該ステムは、前記シール手段を前記接合面まで運び、該シール手段を前記フロントプレート及び前記パイプ内面に対して圧縮して該接合面をシールするように使用時に可動であるユニットを形成する、可動バックプレートと、
前記ステム上に装着可能であり、前記ユニットを付勢してシール位置にし、該ユニットを該位置に係止する、離脱可能手段と、
を組合せで備える、ツールに関する。

ツールの断面側面図である。 図１のツールの斜視図である。 ツールの分解図である。

本発明は、例えば水圧試験を受けるパイプ３の開口端部２を閉鎖及びシールする機械的なアセンブリ、すなわちツール１を提供する。

概説すると、ツール１は、パイプ３の端部２にある開口５を閉鎖するフロントプレート４と、フランジ付きのボルト締めされる第１の分割型クランプ６であって、パイプ３の周囲に延びるようになっており、締め付けられるとパイプの外面７に摩擦係合して固定作用をもたらすように作用可能な第１の分割型クランプ６と、第１のクランプ６の後方に配置されて第１のクランプ６に当接し、パイプの外面７に同様に摩擦係合する第２のクランプ８と、軸方向に延びる、ねじ山付きの複数のボルトナットアセンブリ１１であって、各アセンブリ１１が、フロントプレート４と第１のクランプ６及び第２のクランプ８とを通って延びるとともにフロントプレート４と第１のクランプ６及び第２のクランプ８とを結合するボルト９と、フロントプレート４を付勢してパイプ３の端面１２と当接させ、それにより接合面１３を形成するナット１０とを含む、ボルトナットアセンブリ１１とを備える。ボルトナットアセンブリ１１は、以下に記載するように第２のクランプ８を駆動するように更に機能する。可動バックプレート４０がパイプ３の内腔４１内に配置され、パイプ軸に対して横断方向に向き付けられる。バックプレート４０の前端４２は、接合面１３をシールする環状シール４３を保持するように構成されている。ステム４５が、可動バックプレート４０から前方に、フロントプレート４を軸方向に貫通している中央孔１６を通って摺動可能に延出する。ナット４６がステム４５上に螺合し、可動バックプレート４０をフロントプレート４の方に引き寄せるように機能する。それにより、シール４３がフロントプレート４及びパイプ内面２２に接して圧縮され、接合面１３をシールする。パイプ３の内腔４１に圧力試験用流体を送るための通路４７が、ステム４５及び可動バックプレート４０を貫通している。

より詳細には、ツール１は、外側に配置されるフロントプレート４を備え、フロントプレート４は、パイプ開口５を横切って延び、パイプ開口５を閉鎖するようになっている。フロントプレート４の直径はパイプ３の直径よりも大きく、そのため外周縁フランジ１４を提供する。一連の離間したボルト穴１５が、パイプ３の軸に対して平行にフランジ１４を貫通している。また、中央孔１６が、軸方向にフロントプレート４を貫通している。

フランジ付きの分割型カラー２３が、パイプ３の周囲に配置される。カラー半部分１９の内径は、パイプ３の外径よりも僅かに小さい。横断方向に向き付けられたボルト穴１７が、カラー半部分１９のフランジ１８を貫通している。ねじ山付きのボルト２０がフランジボルト穴１７を通って延びる。ナット２１がボルト２０上に螺合され、カラー半部分１９をパイプ３の回りに堅く引き付け、それによりカラー半部分１９がパイプ３の外面７上に締まるとともに摩擦係合する。つまり、ボルト締めされたカラー２３は、周方向の第１のクランプ６をパイプ３上に固定させる。

セグメント型の環状把持リング２５が、カラー２３の後方でパイプ３の回りに装着される。把持リング２５の内面２６は、平坦であり、パイプ３の外面２２に一致する。把持リング２５の外面２７は、後方にかけて下方に傾斜する。

圧縮リング２８が把持リング２５上に着座する。圧縮リング２８の内面２９は、前方にかけて上方に傾斜し、把持リングの外面２７と一致する。一連のボルト穴３０が圧縮リング２８を貫通している。

前述したように、ボルト９が、軸方向にフロントプレート４のボルト穴１７及び圧縮リング２８のボルト穴３０を通って延びる。ナット１０、３１が、ボルト９の前端３２及び後端３３上に螺合し、フロントプレート４を引き寄せてパイプ端面１２と当接関係にし、圧縮リング２８を付勢して把持リング２５と堅く係合させ、それにより把持リング２５を下方又は径方向に駆動してパイプ３に摩擦係合させるように機能する。

把持リング２５と、圧縮リング２８と、ボルトナットアセンブリとが、集合的に第２のクランプ８を提供する。第２のクランプ８を駆動して、パイプ３との下方向摩擦係合を達成することができる。

上記から、周方向に作用する第１のクランプ６及び径方向に作用する第２のクランプ８を含むクランプ手段３４を装着（apply）及び駆動するために、２組のみのボルト及びナットが用いられることが留意される。

バックプレート４０が、パイプ内腔４１内で横断方向に配置される。バックプレート４０は、パイプ４の内面２２に対してクリアランス４４を有し、フロントプレート４に向かって前方に動くことができるようになっている。バックプレートの前端４２には、Ｏリングシール４３を受けて保持する環状座部４８が形成されている。シール４３は弾性で変形可能である。

前方に突出するステム４５が、バックプレート４０の前面４９に結合される。ステム４５は、フロントプレート４の中央孔１６を通って摺動可能に延出し、外部からアクセス可能であるようになっている。ステム及びバックプレートは、一緒に可動ユニット５０を形成する。

ステム４５の外面には、ねじ山が付いている。ナット４６がステム４５の外面上に螺合される。ナット４６は、フロントプレート４に向かって前方にバックプレート４０を引き寄せるように機能し、それによりＯリングシール４３をフロントプレート４及びパイプ内面２２に押し付けて接合面１３をシールする。ナット４６は、ユニット５０を所定位置に係止するように更に機能する。

ステム４５及びバックプレート４０には、試験用水をパイプ内腔４１に注入することができる内部通路４７を形成してもよい。

Claims (2)

1. パイプの開口端部を閉鎖及びシールするツールであって、該ツールは前端及び後端を有し、前記パイプは、端面と、内腔と、端部開口と、内面及び外面とを有し、該ツールは、
   前記パイプ端面を横切って延びるとともに該パイプ端面に当接し、該パイプ端面との環状接合面を形成する外側フロントプレートであって、該フロントプレートは、前記パイプ外面を越えて延出するフランジを有し、該フロントプレートを貫通している中央孔を有する、外側フロントプレートと、
   前記パイプ外面の周囲に延び、該パイプ外面上に締まるとともに該パイプ外面に摩擦係合し、該パイプ外面に固定される、クランプ手段と、
   前記フロントプレートと前記クランプ手段とを接続する手段であって、前記フロントプレートを引き寄せて前記パイプ端面と堅く係合させる手段と、
   前記パイプの前記内腔内にクリアランスを伴って配置され、該パイプの該内腔の横断方向に延びる可動バックプレートであって、該バックプレートは、前記接合面をシールするように、変形可能な環状弾性シール手段をその前端において保持し、該バックプレートは、前記孔を通って摺動可能に延出する前方突出ステムを更に有し、該バックプレート及び該ステムは、前記シール手段を前記接合面まで運び、該シール手段を前記フロントプレート及び前記パイプ内面に対して圧縮して該接合面をシールするように使用時に可動であるユニットを形成する、可動バックプレートと、
   前記ステム上に装着可能であり、前記ユニットを付勢してシール位置にし、該ユニットを該位置に係止する、離脱可能手段と、
   を組合せで備える、ツール。
2. パイプの開口端部を閉鎖及びシールするツールであって、該ツールは前端及び後端を有し、該ツールは、
   前記パイプの開口端面を横切って延びるとともに該パイプの該開口端面に当接し、該パイプの該開口端面との環状接合面を形成する、外側フロントプレートであって、該フロントプレートは、該フロントプレートを貫通している中央孔と、パイプ外面を径方向に越えて突出する周縁フランジとを有する、外側フロントプレートと、
   前記パイプの内腔内で横断方向に配置される軸方向に可動なバックプレートであって、該バックプレートは、前記接合面をシールするように、変形可能な環状弾性シール手段をその前端において保持し、該バックプレートは、その前端において、前記孔を通って摺動可能に延出するようになっている前方突出ステムと結合され、それにより該バックプレート及び該ステムは、前記シール手段を前記接合面まで運び、該シール手段を該接合面に対して圧縮するユニットとして動くことができる、バックプレートと、
   前記パイプの周囲に配置される第１のクランプ手段、及び、前記パイプに摩擦係合して該第１のクランプ手段を該パイプ上の所定位置に固定することができるように該第１のクランプ手段を締め付ける手段と、
   前記第１のクランプ手段の後端に隣接して配置される第２のクランプ手段であって、該第２のクランプ手段は、駆動時に前記パイプに摩擦係合するように作用可能である、第２のクランプ手段と、
   前記フロントプレートを前記パイプ端面に対して付勢するとともに前記第２のクランプ手段を駆動する手段と、
   前記バックプレートを前記フロントプレートの方に引き寄せ、それにより、前記接合面の長さに亘って前記シール手段を前記フロントプレート及び前記パイプの内面と圧縮シール係合させるとともに、前記ステムを所定位置に離脱可能に係止する手段と、
   を組合せで備える、ツール。

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