JP3992322B2 - 耐高圧シール用連結パイプの自動成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性パイプをベル（釣り鐘）状に自動成形する装置、特に軸方向にきわめて長く延在するベル状部を成形する装置であって、軸方向に高圧が作用するシール用連結パイプに用いて好ましい自動成形装置に関する。さらに詳しくは、熱可塑性パイプの熱処理端部に挿入することで軸方向に重ね合わされるマンドレルを有し、熱可塑性パイプがマンドレルの成形部の領域で熱可塑処理されることにより、パイプ自体のシーリングガスケットとしての環状シート部を形成する自動成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性材料からなるパイプにベル状部を成形するための成形装置は従来より知られている。この種のパイプは、フレア状またはベル状に形成されるだけでなく、２つの連続パイプの継手部（差し込み継手）において、リングまたはシーリングガスケットを受容するための内部環状シート部がフレア状部またはベル状部の上流側に形成される。そして、当該ベル状部が設けられたパイプに相手方のパイプを接続する際、この環状シート部が相手方のパイプの端部を受容するよう設計されている。
【０００３】
この種の成形装置では、環状シート部およびベル状部の両方を成形するため、或いは完全なベル状部を成形するために、パイプの外面から作用する圧力空気チャンバが設けられている。この場合、マンドレルにはレリーフ状に成形部が設けられており、この成形部は、半径方向に膨張および収縮可能なリングセグメントで、熱可塑性パイプをシールするための内部環状シート部を成形するためのものである。
【０００４】
マンドレルは、上記成形部の下流側に、半径方向のフレア状部をも有しており、このフレア状部は、ベル状部の基部を成形するために設けられ、公称直径のパイプの残りの部分に連続するものである。したがってこの場合、パイプの予熱端部は、まずマンドレルの径方向のフレア状部に沿って径方向に膨張されなければならず、またこれより大径の成形部領域ではもっと大きく膨張されなければならない。なお、成形部が収縮すると、ベル状部が成形されたパイプの脱型が可能となり、熱成形部の冷却が行われる。
【０００５】
特に、このようなベル状部は、機械部品の動作がここで生じた場合であっても、環状シート部に沿って高精度かつ最小許容誤差となる。これは、当該成形装置ではパイプの外面から高精度の内部成形部に向かって圧力が作用するので、これにより完全な内部口径が確保されるからである。この結果、ベル状部のシーリングガスケットまたはリングが安定かつ効果的に位置決めされるだけでなく、これと同等に高精度となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この成形装置では、予熱パイプをマンドレルに挿入する際に、予備的膨張を受ける領域で当該予熱パイプが破損するおそれがあるという重大な欠点がある。この破損の危険性は、全ての大径かつ長尺のベル状部のものに存在する。したがって、長さに関して精密な制限が課せられ、ベル状部の損傷を避けようとするならば、この制限を遵守しなければならなかった。
【０００７】
一方、他の成形装置として、上述した装置のようにパイプの外面からではなく内部から作用する圧力空気チャンバを有し、環状シート部を有するベル状部を成形するものも知られている。この場合、ベル状部の基部を成形するとともにベル状部自体の端部の直径を決定するために僅かなフレア形状のマンドレルが設けられる。また、このマンドレルは、上述した成形装置においてシーリングリングの環状シート部を成形するために用いられている膨張可能な成形部は設けられていない。つまり、この第２の成形装置におけるベル状部は、外部の成形型に抗する、また圧力流体の作用に抗する予熱パイプ部分の膨張によって決定される。この外側への膨張は、シール部のための環状シート部を成形するために行われるものでもある。基本的には、初期段階において予熱パイプ部分がマンドレルに挿入されるとき、特定の障害或いは反力を受けることなく、この種のマンドレルにスライドされることで重ね合わされる。したがって、この場合にはパイプの破損といったおそれは生じない。しかしながら、ベル状部の機械的せり台(abutment)は、上述した装置のようにパイプの内部ではなくパイプの外部に位置するので、このような場合にも、ベル状部の精度および内口径の問題は例外ではなく、明らかな欠点を有している。
【０００８】
したがって、この第２の成形装置では、どのような長さのベル状部であっても成形することが可能であるが、これに加えて連続するパイプ間のシール機能をも保証するために満足し得る精密な方法で口径を形成することはできず、特にこのような接続部がテルル挙動(telluric movement) を受ける部位に適用されたときや強烈な軸方向の変形または応力を浮ける部位に適用されたときには、問題となる。
【０００９】
本発明は、軸方向に比較的長く延在するベル状部を形成する場合における従来装置の欠点を解消することを目的とする。
すなわち、本発明の技術的役割は、比較的長く延在するベル状部を形成するものであって、同時に内部口径の点で高精度であり、いかなる長さのベル状部と組み合わされたときでも完全なシール機能を発揮でき、しかも、成形するために設けられた手段を用いてベル状部の自動冷却をも達成できる成形装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の自動成形装置は、熱可塑性パイプに比較的長く延在するベル状部を自動成形し、耐高圧シール用連結パイプを得る自動成形装置であって、
前記熱可塑性パイプの熱処理端部に挿入することで軸方向に重ね合わされるマンドレルを有し、前記熱可塑性パイプが前記マンドレルの成形部の領域で熱可塑処理されることにより、前記パイプ自体のシーリングガスケットとしての環状シート部を形成する自動成形装置において、
第１の機械本体の領域内であって前記成形部の周囲にのみ設けられ、前記パイプの外面から前記成形部に向かって作用する圧力流体が供給され、これによりシール部の前記環状シート部の精密な内口径を確保する、少なくとも一つの第１の環状チャンバと、
前記パイプの周囲に配置された第２の機械本体の領域内であって前記第１の環状チャンバの下流に連続して設けられ、前記環状シート部の上流側に前記ベル状部を形成すべく、前記パイプの内面から前記ベル状部自体の基部に至るまで作用する圧力流体が供給され、前記ベル状部の長さに応じた長さ寸法である、少なくとも一つの第２の環状チャンバとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の自動成形装置において、前記第１の機械本体は、前記パイプの端部のための頭部フランジであって、前記マンドレルを囲繞し、当該マンドレル自体の軸方向に往復移動可能であり、
前記第２の機械本体は、前記パイプの周囲であって前記頭部フランジの直下流に配置された２つの半型を有し、前記マンドレルの軸の直角方向に往復移動可能であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の成型装置において、前記マンドレルは、前記成形部の上流に前記パイプの公称直径に相当する直径の延在端部を有し、熱処理されないあるいは公称直径のままのパイプ部分の領域における前記第２の環状チャンバのシール機能を直接確保することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の成型装置において、前記圧力流体は、前記第１および第２の環状チャンバの内部で活動的に移動し、前記ベル状部および前記環状シート部の確保に加えてこれらの効率的な冷却も確保するために、それぞれの入口から出口へ連続的に流通することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の成型装置において、前記第１の環状チャンバのシール機能は、前記パイプの外面に支持されかつ前記半型に接するシール部材により得られ、これにより前記圧力流体に効果的に対抗することが好ましい。
【００１５】
本発明の成型装置において、前記第１の環状チャンバは、最適方法で前記圧力流体を分配するディフューザを有することが好ましい。
【００１６】
本発明の成型装置において、前記第２の環状チャンバのシール機能は、前記延在端部に設けられたリップシール部材により得られ、圧力流体の流入にともないシール機能が増加する一方、反対側のシール機能は、前記第１の環状チャンバの内側で反対方向に与えられた圧力により確保され、当該圧力は前記パイプの前記マンドレルに対する完全な付着を確保することが好ましい。
【００１７】
また、本発明の成型装置において、前記各半型は、前記ベル状部の幾何学的形状を決定する内部キャビティを有することが好ましい。
【００１８】
本発明の成型装置において、前記シール部材は、前記第１の環状チャンバの内側に向かって湾曲し、前記半型は、前記シール部材自体の領域で同じ形状に形成されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の成型装置において、前記各半型の前記内部キャビティは、前記ベル状部の基部に向かって拡開していることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の成形装置の実施形態を示す断面図である。
【００２１】
本実施形態の成形装置は、マンドレル１を有し、このマンドレル１は、長く延在する端部１２と、成形部１１とを有している。長く延在する端部１２は、パイプ２の公称直径に相当する直径に形成されている。また成形部１１は、機械的に膨張および径方向に収縮し得るリング部分を有するタイプのものである。つまり、図示するようにリング部分が膨張した状態においては、環状シート部２２を成形するための成形部を構成する。これに対して、収縮状態においては、これにより形成されたパイプを装置から取り外すことができる。
【００２２】
このマンドレル１は、その脚部１４および成形部１１の領域において、パイプ２の端部２３のための頭部フランジ３２を有する第１の機械本体３１により囲繞されており、一方、残りの部分、すなわち長く延在する端部１２の領域は、半型４２を有する第２の機械本体４１により囲繞されている。
【００２３】
第１の機械本体３１の領域には、少なくとも第１の環状チャンバ３が形成され、この環状チャンバ３は、専ら成形部１１の周囲に設けられ、パイプ２の外面から成形部１１に向かって作用する圧力流体が供給される。これに対して、第２の機械本体４１の領域には、第２の環状チャンバ４が設けられ、つまりこの第２の環状チャンバ４は第１の環状チャンバの上流に連続して設置され、ここにも、この場合はパイプ２の内面から外部の半型４２に向かって作用する圧力流体が供給される。
【００２４】
第１の環状チャンバ３は、シールの環状シート部２２の精密な内口径を確保するために用いられる一方、第２の環状チャンバ４は、前記環状シート部の上流からベル状部自体の基部５１に至るまでのベル状部５を形成するためのものである。この場合のベル形状の長さ限界は明らかに適切でない。なぜなら、図示される形の僅かなフレア状部１５があったときでも、後者は専ら成形部１１の領域あるいは場合によってはその近傍に限って膨張することで形成されるからである。基本的には、パイプ２に作用する膨張は常に短い範囲、つまりきわめて長いベル状部であっても、パイプの破壊に関するいかなる危険を避けるような範囲に限られる。また、パイプが徐々に挿入されて重ね合わされる際に成形部１１自体の領域において成形部１１が膨張状態を維持するものであったとしても、図示する実施形態においてフレア状部１５は必ずしも必要ではないことに留意すべきである。フレア状部１５を省略する場合には、端部１２側に成形部１１のための別の斜面が存在することになる。
【００２５】
フランジ３２は、パイプ２の端部が設置された側のシールを確保するために設けられたシール部１６によって、マンドレルと協働し、マンドレルの軸方向（Ｓ１，Ｓ２）に往復移動する。これに対して半型４２は、脱型が容易なようにマンドレル１に対して垂直方向（Ｓ３，Ｓ４）に往復移動する。各半型４２は、内部にキャビティ８を有し、好ましくはベル状部の基部５１に向かって僅かにフレア状となり、これにより後者の幾何学的形状が決定される。このフレア状部は、ベル状部の奥側５の連結パイプの振動をより自由にするために用いられる。
【００２６】
ベル形態のための熱可塑性変形は、ベル状部自体の冷却をともなう必要があるため、前述のチャンバ内で用いられる圧力流体が活動的な動作をすると、チャンバ３，４の内部において連続的に通過することが有利であるが、熱可塑性変形を得るためには所望の圧力を維持することが必要である。特に、チャンバ３は内部に圧力流体の入口３３および出口３４を有し、これにより圧力流体はチャンバ３内を連続的に流れることとなる。この流体が冷たいときは、チャンバ自体の内部、したがってベル状部の環状シート部２２が形成される成形部１１に相当する領域を効率よく冷却することは明らかである。
【００２７】
同様のことがチャンバ４にもあてはまり、マンドレル１の内部を通過するように同様の入口４３および出口４４が設けられている。
【００２８】
第２のチャンバ４への圧力流体の入口４３は、図１の円内に詳細に示されているが、圧力流体は、圧力流体の流入によってシール機能が増加するように、延在ヘッド１２の端部に設けられたリップシール部材７の領域内を通過する点に留意すべきであろう。この流体自体は、マンドレル１の延在端部１２とその外側のパイプとの間に形成された狭小な隙間を通過し、これにより、図示するように、型内部のキャビティ８に向かっておよびこれに対して当該パイプを膨張させることになる。
【００２９】
出口孔４４は、マンドレル１のどこに形成しても良く、続けて外部へ導くように設けられ、流体の活動的な動作の連続的サイクルを確保する。
【００３０】
チャンバ３は、内部からは熱可塑性パイプによって、外部からはフランジ３２によって実質的に画成されており、前部に、下部に位置するパイプに支持され、半型４２に接する、明らかにシール機能を目的としたシール部材６を有している。これにより、圧力流体に効果的に対抗できる。このシール部材６は、好ましくはチャンバ３の内側へ向かってカーブし、半型４２も同様の形状とされる。
【００３１】
どのような場合でも、環状シート部２２をできるだけ正確に成形することはきわめて重要であることから、ディフューザ３５も設けられている。このディフューザ３５は、圧力流体を最適方法でパイプの外面から成形部１１に向かって分配するよう形成されている。
【００３２】
チャンバ４は、同様に、内部からは熱可塑性パイプによって、外部からはキャビティ８によって画成されている。そのシール機能は、リップシール部材７およびその反対側は第１のチャンバ３の内側で反対方向に与えられた圧力によって確保されており、これは下方のマンドレル１に対するパイプの付着性を完全なものとする。
【００３３】
上述したベル状部が完成すると、成形部１１を構成する部分は半径方向に収縮するとともに、アクチュエータ９が操作されてフランジ３２をＳ１方向へ移動し、同様にアクチュエータ１０が操作されて反対方向Ｓ３，Ｓ４へ半型４２を開き、そして既述したように当該装置からベル状部を容易に抜き取ることができる。
【００３４】
アクチュエータ９は、新たなパイプが挿入されると反対方向Ｓ２に動作し、前もって開き方向とは反対方向に閉じられた型４２と協働して、チャンバ３を形成する。
【００３５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、比較的長く延在するベル状部を形成する場合にも、内部口径の点で高精度であり、いかなる長さのベル状部と組み合わされたときでも完全なシール機能を発揮できる。しかも、成形するために設けられた手段を用いてベル状部の自動冷却をも達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…マンドレル
２…熱可塑性パイプ
３…第１の環状チャンバ
４…第２の環状チャンバ
５…ベル状部
６…シール部材
７…リップシール部材
８…キャビティ
９，１０…アクチュエータ
１１…成形部
１２…延在端部
１４…脚部
１５…フレア状部
１６…シール部
３１…第１の機械本体
３２…頭部フランジ
３３…入口
３４…出口
３５…ディフューザ
４１…第２の機械本体
４２…半型
４３…入口
４４…出口

Claims (10)

1. 熱可塑性パイプ（２）に延在するベル状部（５）を自動成形し、耐高圧シール用連結パイプを得る自動成形装置であって、
   前記熱可塑性パイプ（２）の熱処理端部（２１）に挿入することで軸方向に重ね合わされるマンドレル（１）を有し、前記熱可塑性パイプ（２）が前記マンドレル（１）の成形部（１１）の領域で熱可塑処理されることにより、前記パイプ（２）自体のシーリングガスケットとしての環状シート部（２２）を形成する自動成形装置において、
   第１の機械本体（３１）の領域内であって前記成形部（１１）の周囲にのみ設けられ、前記パイプ（２）の外面から前記成形部（１１）に向かって作用する圧力流体が供給され、これによりシール部の前記環状シート部（２２）の精密な内口径を確保する第１の環状チャンバ（３）と、
   前記パイプ（２）の周囲に配置された第２の機械本体（４１）の領域内であって前記第１の環状チャンバ（３）に連続して設けられ、前記環状シート部（２２）に連続して前記ベル状部（５）を形成すべく、前記パイプ（２）の内面と、マンドレル（１）の外面とで規定される領域内で、前記パイプ（２）の内面に作用する圧力流体が供給され、前記ベル状部（５）の長さに応じた長さ寸法である、第２の環状チャンバ（４）とを有することを特徴とする自動成形装置。
2. 前記第１の機械本体（３１）は、前記パイプ（２）の端部（２３）のための頭部フランジ（３２）を有し、前記マンドレル（１）を囲繞し、当該マンドレル（１）自体の軸方向（Ｓ１，Ｓ２）に往復移動可能であり、
   前記第２の機械本体（４１）は、前記パイプ（２）の周囲であって前記頭部フランジ（３２）に連続して配置された２つの半型（４２）を有し、前記マンドレル（１）の軸の直角方向（Ｓ３，Ｓ４）に往復移動可能であることを特徴とする請求項１記載の自動成形装置。
3. 前記マンドレル（１）は、前記パイプ（２）の公称直径に相当する直径の延在端部（１２）を有し、熱処理されないあるいは公称直径のままのパイプ部分の領域における前記第２の環状チャンバ（４）のシール機能を直接確保することを特徴とする請求項１または２記載の自動成形装置。
4. 前記圧力流体は、前記第１および第２の環状チャンバ（３，４）の内部で活動的に移動し、前記ベル状部（５）および前記環状シート部（２２）の確保に加えてこれらの効率的な冷却も確保するために、それぞれの入口（３３，４３）から出口（３４，４４）へ連続的に流通することを特徴とする請求項１または２記載の自動成形装置。
5. 前記第１の環状チャンバのシール機能は、前記パイプ（２）の外面に支持されかつ前記半型（４２）に接するシール部材（６）により得られ、これにより前記第１の環状チャンバ内の圧力流体に対してシール機能を有することを特徴とする請求項２記載の自動成形装置。
6. 前記第１の環状チャンバ（３）は、前記圧力流体を分配するディフューザ（３５）を有することを特徴とする請求項１記載の自動成形装置。
7. 前記第２の環状チャンバ（４）のシール機能は、前記延在端部（１２）に設けられたリップシール部材（７）により得られ、圧力流体の流入にともないシール機能が増加する一方、反対側のシール機能は、前記第１の環状チャンバ（３）の内側に与えられた圧力により確保され、当該圧力は前記パイプ（２）の前記マンドレル（１）に対する完全な付着を確保することを特徴とする請求項３記載の自動成形装置。
8. 前記各半型（４２）は、前記ベル状部（５）の幾何学的形状を決定する内部キャビティ（８）を有することを特徴とする請求項２記載の自動成形装置。
9. 前記シール部材（６）は、前記第１の環状チャンバ（３）の内側に向かって湾曲し、前記半型（４２）は、前記シール部材（６）と接する領域で、前記シール部材（６）と同じ形状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の自動成形装置。
10. 前記各半型（４２）の前記内部キャビティ（８）は、前記ベル状部（５）の基部（５１）に向かって拡開していることを特徴とする請求項８記載の自動成形装置。

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