JP2020176953A - 鋼管用水圧試験のシール機構および鋼管用水圧試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の円滑な摺動が可能な鋼管用水圧試験のシール機構を提供する。【解決手段】鋼管内に高圧水を充填して液漏れの有無を判定する鋼管用水圧試験において、高圧水を鋼管内に封止させるシール機構１２であって、高圧水を流通させる流路４１を備えるケーシング４０と、ケーシング４０に対して摺動して、流路４１を開閉させる弁体４２と、ケーシング４０に対する弁体４２の摺動部分を封止して、流路４１と外部とを遮断するパッキン５１を備え、パッキン５１の高圧水と接する側にアダプタ部材５３を配置し、アダプタ部材５３に、高圧水をパッキン５１まで流通させる導通路を形成したことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、鋼管内に高圧水を充填して液漏れの有無を判定する鋼管用水圧試験に関する。

例えばＵＯ鋼管等の鋼管の品質に関する規格の一つに、鋼管用水圧試験がある。鋼管用水圧試験は、鋼管内に水を充填し、さらに高圧水の供給により水圧を上昇させ、規定の水圧に一定時間保持して、鋼管の欠陥による水漏れの有無等を判定するものである。例えば特許文献１には、このような水圧試験を行うための水圧試験機において、油圧作動油として水−グリコール系油圧作動油を用い、表面処理鋼管の洗浄および水圧試験に使用する媒体液に混入する水−グリコール系油圧作動油の混合限界を５％以下にする技術が開示されている。

特開平０６−１３８０１１号公報

しかしながら、鋼管用水圧試験において鋼管内に充填される高圧水には、鋼管に付着していた油成分や埃などの汚染物質が混入している。また、高圧水は循環して使用されることも多く、初めは汚れていなくても使用回数が多くなると共に徐々に汚染の度合いが高くなっていく。汚染度の高い水で鋼管用水圧試験を行うと、高圧水に接して配置されるアダプタ部材や弁体のパッキンに汚染物質が付着して詰まった状態となって、パッキンの内圧が高くなって摺動抵抗が大きくなり、弁体の作動不良を生ずる恐れがあった。例えば、鋼管用水圧試験の終了時には、鋼管内に充填されていた高圧水が抜き取られ、鋼管内を封止していた弁が開放されることとなる。ところが、高圧水が抜き取られた後もパッキンの内圧が逃げずに高圧のままとなり、弁体の円滑な摺動が妨げられる懸念があった。

したがって本発明の目的は、弁体の円滑な摺動が可能な鋼管用水圧試験のシール機構を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明によれば、鋼管内に高圧水を充填して液漏れの有無を判定する鋼管用水圧試験において、高圧水を鋼管内に封止させるシール機構であって、高圧水を流通させる流路を備えるケーシングと、前記ケーシングに対して摺動して、前記流路を開閉させる弁体と、前記ケーシングに対する前記弁体の摺動部分を封止して、前記流路と外部とを遮断するパッキンを備え、前記パッキンの高圧水と接する側にアダプタ部材を配置し、前記アダプタ部材に、高圧水を前記パッキンまで流通させる導通路を形成したことを特徴とする、鋼管用水圧試験機のシール機構が提供される。

このシール機構において、前記アダプタ部材に形成された前記導通路は、スリット溝であっても良い。また、前記アダプタ部材に形成された前記導通路は、貫通孔であっても良い。また、前記アダプタ部材に形成された前記導通路は、スリット溝と貫通孔の両方であっても良い。

また、本発明によれば、鋼管内に高圧水を充填して液漏れの有無を判定する鋼管用水圧試験機であって、鋼管の管端部に取り付けられて高圧水を鋼管内に封止させるシール機構が、上記のシール機構であることを特徴とする、鋼管用水圧試験機が提供される。

本発明のシール機構にあっては、アダプタ部材に高圧水をパッキンまで流通させる導通路が形成されているので、高圧水を鋼管内に封止させた際に高圧となったパッキンの内圧を、導通路を通じてケーシング内の流路に速やかに逃がすことができる。このため、本発明によれば、パッキンの内圧が逃げずに高圧のままとなることによる弁体の摺動不良が解消され、弁体の円滑な摺動が可能となり、弁が閉じたままとなってしまう事態を解消できる。

本発明の実施形態にかかる鋼管用水圧試験機の概略を示すブロック図である。 本発明の実施形態にかかるシール機構の説明図であり、流路が開かれた状態を示す。 本発明の実施形態にかかるシール機構の説明図であり、流路が閉じられた状態を示す。 本発明の実施形態にかかるシール機構におけるパッキンとアダプタ部材を説明するための部分拡大図である。 アダプタ部材の平面図である。 アダプタ部材の部分拡大平面図である。 図６中のＸ−Ｘにおけるアダプタ部材の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

鋼管用水圧試験機１において、試験体である鋼管Ｓは、長手方向を水平にした状態で設置され、鋼管Ｓの両端の開口はヘッドストック２とテールストック３で挟持される。ヘッドストック２には給水管１０が接続され、テールストック３には排水管１１が接続される。排水管１１には、シール機構１２が設けられており、シール機構１２が開かれると、鋼管Ｓ内から排水された水が排水管１１を通って給水タンク１３に戻される。

給水タンク１３の水は、満水用ポンプ２１、昇圧用ポンプ２２、圧力保持用ポンプ２３の３種類のポンプに供給され、それぞれのポンプから順次、鋼管Ｓの内部に給水されるように接続されている。

満水用ポンプ２１は、給水タンク１３から供給された水を常圧の状態で鋼管Ｓに供給し、鋼管Ｓの内部を満水状態にするものである。満水用ポンプ２１と鋼管Ｓとは低圧水供給管３１で接続され、低圧水供給管３１は途中から三方弁３２を介して分岐し、昇圧用ポンプ２２に接続されている。

昇圧用ポンプ２２は、油圧機器２４により油圧駆動され、満水用ポンプ２１から供給された水を所定の水圧の高圧水として第一の高圧水供給管３３へ供給する油圧水変換コンバータタイプのものが用いられる。昇圧用ポンプ２２の能力としては、吐出圧力が水圧試験の規定圧力よりも低く、吐出量が多いものが好ましい。

圧力保持用ポンプ２３は、給水タンク１３から供給された水を、高圧水の状態で第二の高圧水供給管３４へ供給する。この実施の形態では、第二の高圧水供給管３４は、昇圧用ポンプ２２と鋼管Ｓとを接続する第一の高圧水供給管３３の途中に接続されている。圧力保持用ポンプ２３には、例えばプランジャーポンプ等、昇圧用ポンプ２２よりも吐出圧力の能力が高く吐出量が小さいものが用いられる。第二の高圧水供給管３４の途中には、圧力調整用リリーフ弁２５が接続されている。圧力調整用リリーフ弁２５は、鋼管Ｓ内の水圧を検知している圧力計１４からの信号を受けて弁の開閉を行い、所定圧力以上の圧力が検知されると弁が開き、圧力保持用ポンプ２３から吐出される水を給水タンク１３に逃がす。圧力調整用リリーフ弁２５を流れる水の容量を、圧力保持用ポンプ２３の水の最大吐出量と同じかそれ以上とすることで、圧力保持用ポンプ２３からの給水を停止させずに、鋼管Ｓ内を常に規定の圧力に保持することができる。なお、圧力調整用リリーフ弁２５としては、直動テーパタイプのものが好適である。

シール機構１２は、高圧水を鋼管Ｓの内部に封止させるものであり、排水管１１に取り付けられている。シール機構１２のケーシング４０の内部には、排水管１１を通る高圧水を流通させる流路４１が形成されている。また、ケーシング４０には、ケーシング４０に対して摺動して、流路４１を開閉させる円柱形状の弁体（ラム）４２が装着されている。

弁体４２には、駆動手段としてのシリンダー４３が取り付けられており、このシリンダー４３の稼働により、図２に示すように、弁体４２が流路４１内から引き抜かれると、流路４１が開かれて排水管１１内を高圧水が流れる状態となる。一方、シリンダー４３の稼働により、図３に示すように、弁体４２が流路４１内に押し込まれると、流路４１が閉じられて高圧水の流れが遮断され、高圧水が鋼管Ｓ内に封止された状態となる。

鋼管Ｓ内の高圧水を確実に封止できるように、ケーシング４０に対する弁体４２の摺動部分には、パッキン５０、５１が設けられている。一方のパッキン５０は、弁体４２が流路４１内に押し込まれた際に弁体４２の周側面に密着して流路４１を塞ぐ封止手段である。図２に示すように、弁体４２が流路４１内から引き抜かれた際には、弁体４２の周側面が一方のパッキン５０から離れることにより、流路４１が開かれた状態となる。このパッキン５０は、例えば弁体４２の周側面を囲むリング状のゴム製Ｖパッキンを複数積層した構成である。

他方のパッキン５１は、図２、３に示すように、弁体４２が流路４１内から引き抜かれた際と弁体４２が流路４１内に押し込まれた際のいずれの場合も弁体４２の周側面に常に密着して、ケーシング４０の内部の流路４１と外部とを遮断している封止手段である。このパッキン５１は、例えば弁体４２の周側面を囲むリング状のゴム製Ｖパッキンとリング状の銅製Ｖパッキンを複数積層した構成である。

このようにケーシング４０の内部の流路４１と外部とを遮断しているパッキン５１の上方（ケーシング４０の外部となる側）には、弁体４２の周側面を囲むリング状の押え部材５２が配置され、パッキン５１の下方（ケーシング４０の内部であり、高圧水と接する側）には、弁体４２の周側面を囲むリング状のアダプタ部材５３が配置されている。

図４に示すように、押え部材５２は、ケーシング４０にねじ結合で固定されている。この押え部材５２によってパッキン５１の上方への抜け出しが防止されている。

また、アダプタ部材５３の下面には段部５５が設けられており、この段部５５が、ケーシング４０に設けられた段部５６で押えられることにより、アダプタ部材５３の落下が防止されている。そして、アダプタ部材５３によってパッキン５１の下方への抜け落ちが防止されている。

アダプタ部材５３には、ケーシング４０の内部の流路４１を流れる高圧水をパッキン５１まで流通させる二種類の導通路６０、６１が形成されている。一方の導通路６０は、アダプタ部材５３の内面側に形成されたスリット溝である。このスリット溝からなる導通路６０により弁体４２の周側面に沿って形成された空隙を通ることにより、ケーシング４０の内部の流路４１を流れる高圧水がパッキン５１の下面側まで流通することができる。

また、このスリット溝からなる導通路６０は、アダプタ部材５３の上面まで形成され、アダプタ部材５３の外面側まで達している。このため、このスリット溝からなる導通路６０を通じて、高圧水がパッキン５１の全幅方向に渡って流通することができる。

他方の導通路６１は、アダプタ部材５３の内部を上下に貫通する貫通孔である。この貫通孔からなる導通路６１は、アダプタ部材５３の上面において、スリット溝からなる導通路６０の位置に開口している。このため、この貫通孔からなる導通路６１を通じて、高圧水がパッキン５１の下面側まで流通し、更に、パッキン５１の全幅方向に渡って流通することができる。

鋼管用水圧試験機１において、水圧試験開始時には、鋼管Ｓを所定位置に設置した後、先ず、低圧水供給管３１の三方弁３２を満水用ポンプ２１から鋼管Ｓに給水される向きに開き、満水用ポンプ２１から鋼管Ｓへ水を供給する。鋼管Ｓの内部が満水になった後、シール機構１２において、流路４１内から弁体４２を引き抜いて流路４１を開いた状態で、一定時間、例えば数秒間程度そのまま給水し、余分な水を鋼管Ｓの排水管１１から排水して、鋼管Ｓ内部の空気を抜く。

その後、鋼管Ｓ内の空気が抜かれた状態で、シール機構１２において、弁体４２を流路４１内に押し込み、流路４１を閉じて鋼管Ｓ内を封止した状態にする。

次に、低圧水供給管３１の三方弁３２を昇圧用ポンプ２２側へ切り替えて、満水用ポンプ２１から昇圧用ポンプ２２に給水する。さらに、油圧機器２４により昇圧用ポンプ２２を油圧駆動し、昇圧用ポンプ２２からの吐出水量を調整して、所定の高圧水を、第一の高圧水供給管３３から鋼管Ｓの内部に供給する。例えば、水圧試験の規定圧力を６０ＭＰａとし、昇圧用ポンプ２２からの給水は、油圧の脈動等によって規定圧力を超えることがないレベル、例えば４４ＭＰａ程度になるまで行われる。このとき、鋼管Ｓ内の水圧に応じて、昇圧用ポンプ２２の吐出圧力を段階的に切り替えて給水するようにしてもよい。

鋼管Ｓ内が所定の圧力（例えば４４ＭＰａ）に達すると、昇圧用ポンプ２２の弁３５を閉じ、圧力保持用ポンプ２３からの給水に切り替えて、水圧の調整を行う。圧力保持用ポンプ２３からの給水は、例えば４４ＭＰａから規定の６０ＭＰａになるまで行われる。鋼管Ｓ内の水圧が６０ＭＰａに達すると、圧力調整用リリーフ弁２５が開き、圧力保持用ポンプ２３から供給される水は、圧力調整用リリーフ弁２５を介して給水タンク１３に戻される。圧力調整用リリーフ弁２５は、スプリングにより弁の開閉が行われるため、水圧試験の規定の圧力Ｐｒに近い圧力Ｐｃｒになると、それ以降少しずつ弁が開き始め、少しずつ弁から水が排出されて、鋼管Ｓ内の圧力の上昇が緩やかになる。したがって、ハンチング等により一時的に規定の圧力Ｐｒを超えることなくＰｒに到達できる。そして、圧力計１４からの信号により、鋼管Ｓ内が所定の圧力Ｐｒになったことが検知されると、圧力調整用リリーフ弁２５が開放され、圧力保持用ポンプ２３から供給される水は、全て圧力調整用リリーフ弁２５を介して給水タンク１３へ戻される。すなわち、圧力Ｐｒに達すると、圧力保持用ポンプ２３からの給水が続いている状態でも、速やかに鋼管Ｓへの給水が止まり、圧力Ｐｒを超えることがない。一方、鋼管Ｓ内の圧力が下がったときには、圧力調整用リリーフ弁２５が閉じ、圧力保持用ポンプ２３からの給水を鋼管Ｓ内に速やかに送ることができる。したがって、極めて正確に規定圧力Ｐｒを保持することができる。

そして、水圧試験が終了すると、シール機構１２において、流路４１内から弁体４２を引き抜いて流路４１を開いた状態にする。これにより、鋼管Ｓ内の水は、排水管１１から給水タンク１３へ排水される。

ここで、このように水圧試験の終了後に、シール機構１２において、流路４１を開いた状態にする場合、試験中に高圧水に接して配置されるアダプタ部材５３やパッキン５１に汚染物質が付着して詰まった状態となり、パッキン５１の内圧が高くなって摺動抵抗が大きくなるり、弁体４２の作動不良を生ずる恐れがあった。また、高圧水が抜き取られた後もパッキン５１の内圧が逃げずに高圧のままとなり、弁体４２の円滑な摺動が妨げられる懸念があった。

しかるに、本発明の実施の形態に示したシール機構１２にあっては、アダプタ部材５３に、流路４１内の高圧水をパッキン５１まで流通させる導通路６０、６１が形成されているので、高圧水を鋼管Ｓ内に封止させた際に高圧となったパッキン５１の内圧を、流路４１が開かれた際に、導通路６０、６１を通じてケーシング４０内の流路４１に速やかに逃がすことができる。この場合、スリット溝からなる導通路６０はアダプタ部材５３の上面においてアダプタ部材５３の外面側まで達しており、さらに、貫通孔からなる導通路６１がアダプタ部材５３の上面においてスリット溝からなる導通路６０の位置に開口しているので、パッキン５１の全幅方向に渡って流通することができ、パッキン５１の内圧をより速やかに逃がすことができる。その結果、パッキン５１の内圧が逃げずに高圧のままとなることによる弁体４２の摺動不良が解消され、弁体４２の円滑な摺動が可能となり、シール機構１２が閉じたままとなってしまう事態を解消できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

以上の実施の形態では、排水管１１に設けられたシール機構１２に本発明を適用した例を示したが、本発明は、鋼管用水圧試験で用いられる他のシール機構にも同様に適用できる。また、内圧を逃がすパッキン５１として、Ｖパッキンを例示したが、Ｖパッキンに限らず他の形状、形式のパッキンにも本発明を適用できる。

本発明は、試験体に高圧水を給水する水圧試験に適用できる。

Ｓ 鋼管
１ 鋼管用水圧試験機
２ ヘッドストック
３ テールストック
１０ 給水管
１１ 排水管
１２ シール機構
１３ 給水タンク
１４ 圧力計
２１ 満水用ポンプ
２２ 昇圧用ポンプ
２３ 圧力保持用ポンプ
２４ 油圧機器
２５ 圧力調整用リリーフ弁
３１ 低圧水供給管
３２ 三方弁
３３ 第一の高圧水供給管
３４ 第二の高圧水供給管
４０ ケーシング
４１ 流路
４２ 弁体
４３ シリンダー
５０、５１ パッキン
５２ 押え部材
５３ アダプタ部材
５５、５６ 段部
６０、６１ 導通路

Claims (5)

1. 鋼管内に高圧水を充填して液漏れの有無を判定する鋼管用水圧試験において、高圧水を鋼管内に封止させるシール機構であって、
   高圧水を流通させる流路を備えるケーシングと、
   前記ケーシングに対して摺動して、前記流路を開閉させる弁体と、
   前記ケーシングに対する前記弁体の摺動部分を封止して、前記流路と外部とを遮断するパッキンを備え、
   前記パッキンの高圧水と接する側にアダプタ部材を配置し、
   前記アダプタ部材に、高圧水を前記パッキンまで流通させる導通路を形成したことを特徴とする、鋼管用水圧試験機のシール機構。
2. 前記アダプタ部材に形成された前記導通路は、スリット溝であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管用水圧試験機のシール機構。
3. 前記アダプタ部材に形成された前記導通路は、貫通孔であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管用水圧試験機のシール機構。
4. 前記アダプタ部材に形成された前記導通路は、スリット溝と貫通孔の両方であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管用水圧試験機のシール機構。
5. 鋼管内に高圧水を充填して液漏れの有無を判定する鋼管用水圧試験機であって、
   鋼管の管端部に取り付けられて高圧水を鋼管内に封止させるシール機構が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシール機構であることを特徴とする、鋼管用水圧試験機。

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