JP4408209B2 - パイプ連結装置 - Google Patents

Description

この発明はパイプ連結装置に関し、特に、人が近づき難い環境において使用するのに好適なパイプ連結装置に関する。

シンクロトロンなどの素粒子の加速装置においては内部を真空にして実験を行うパイプの周囲に電磁石を設置した実験装置ユニットを多数連結して加速装置を構成している。そして、ユニットのパイプを連結する方法として、現在は下記特許文献に示すようにパイプの端部にフランジという縁を設け、フランジ同士をボルトとナットで締結する方法、またはこれに準じた方法が取られている。
特開平７−２４５８４号公報

シンクロトロンなどの実験装置においては、実験装置の稼働に伴って実験装置が放射能を帯び、実験装置に長時間近づいて作業することが困難な状況となる。ところが、実験装置ユニットを交換する場合などにおいて、上記したような従来のフランジを用いた一般的なパイプ連結構造では、パイプを分離する、あるいは連結するために作業員が長時間パイプの連結部分に接近して作業を行う必要があるという問題点があった。

この発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解決し、遠方から容易に連結／分離することができるパイプ連結装置を提供することにある。

本発明のパイプ連結装置は、中央部に孔が設けられたベース板と、中央部に孔が設けられ、前記ベース板と垂直方向に移動可能にベース板の両面に固着された２枚の可動板と、中央部に孔が設けられ、両端がそれぞれ前記２枚の可動板に固着され、可動板の移動に伴って伸縮するベローズと、ベース板に備えられた可動板移動手段とからなることを最も主要な特徴とする。

本発明のパイプ連結装置によれば、装置の交換や保守の場合にもパイプの接続／分離作業が離れた場所から容易かつ迅速に実行でき、装置メンテナンスの時間と費用が削減されるという効果がある。

＜＜実施例１＞＞
図１は、本発明のパイプ連結装置を含む実験装置の主要部の構成を示す正面図である。例えばシンクロトロンのような粒子加速器の場合、パイプ１２の周囲に電磁石を配置した実験装置ユニット１１を円形に多数配置してパイプ同士を連結して装置を構成する。

パイプ連結装置１０は、詳細は後述するが、内部に伸縮するベローズを備えており、遠方からの操作によってユニット１１の対向するパイプ１２の間に装着され、気密状態でパイプを連結し、あるいは分離する。ウィンチ１５はワイヤ１３を介してパイプ連結装置１０を吊り上げ、あるいは吊り下げる。図１（ａ）は、パイプ連結装置１０を接続位置まで吊り下げた状態を示し、（ｂ）は吊り上げた状態を示している。

ユニット１１の上方の２階の床１７には作業用の孔が開いており、パイプ連結装置１０をパイプ１２に接続する、あるいは分離する場合には、作業者は２階から連結棒１４をパイプ連結装置１０に接続し、連結棒１４に回転用ハンドル１６を接続して所望の方向に回転させることにより、パイプ連結装置１０をパイプ１２に接続あるいは分離する。

図２は、本発明のパイプ連結装置の構成を示す正面図である。また、図３は、本発明のパイプ連結装置の構成を示す縦断面図（１）であり、図２のＡ−Ａ断面を示している。パイプ連結装置１０は、概ね２枚のベース板２１、２２、２枚の可動板２０、２３、２枚のガイド板２５、２６およびベローズ装置（２７〜２９）から構成されている。

ベース板２１、２２は、中央部に円形の孔を有するほぼ円形の板であり、ステンレス鋼などによって形成される（他の部品も同じ）。ベース板２１、２２の外周の一部は、ギヤボックス３１の取り付けや歯車４１、チェーン（４２）の保護のため長方形に突出している。２枚のベース板２１と２２は、図示しないボルトおよびスペーサによって所定の間隔をおいて並行になるように固着されている。一方のベース板にはパイプ連結装置１０を吊るための２つのハンドル３０が固着されている。

２枚のベース板２１、２２には６個のリニアベアリング５０が等間隔に装着されており、リニアベアリング５０の軸５１の固着端４５は交互に反対方向に突出している。可動板２０、２３は、それぞれ３個のリニアベアリング５０の軸の固着端５１に固着されており、それぞれベース板２１、２２と並行に移動可能に構成されている。なお、伸縮機構（４７）については後述する。

２枚の可動板２０、２３の孔にはそれぞれベローズ２９の両端に溶接により固着されているベローズ固定板２７、２８がネジ４９によって固着されている。ベローズ固定板２７、２８の端部はパイプの軸方向に突出したテーパー部を備えており、このテーパー部をパイプ１２の端部に押し付けることにより接続／密閉する。なお、ベローズ２９は、中央に孔の開いた円形の薄い金属板を多数重ねて隣接する金属板の外周同士と内周同士を交互に溶接により固着したものである。

ベース板２１、２２にはボルト３３によって中央に半円形の切り欠きがある半円形のガイド板２５、２６が固着されている。６本のボルト３３は可動板２０、２３を貫通している。ガイド板２５、２６の内側にはパイプ１２のフランジの端部と係合する帯状の突起が形成されており、この突起とパイプ１２のフランジとが係合することによって、パイプ１２とパイプ連結装置１０の軸が一致する。

次に、可動板２０、２３の伸縮機構について説明する。図４は、本発明のパイプ連結装置の構成を示す縦断面図（２）であり、図２のＢ−Ｂ断面を示している。また、図５は、本発明のパイプ連結装置の構成を示す一部除去端面図であり、一方のベース板２２を除去した端面を示している。ベース板２１、２２には等間隔に６個の伸縮機構が設けられている。伸縮機構はベース板２１、２２に回動可能に固着された軸４４を備えており、軸４４にはチェーン４２と係合する歯車４３が固着されている。

軸４４の両端はそれぞれ逆方向にネジ山が切ってあり、可動板２０、２３に固着されているナット４７、４８と嵌合している。軸４４の両端のネジ山がそれぞれ逆方向に切ってあるために、軸４４を回転させることにより、２つの可動板２０、２３の間隔を狭くしたり広げたりすることができる。

チェーン４２は６個の歯車４３と共にギヤボックス軸歯車４１および２個の遊び調整用歯車５２とも係合している。従って、ギヤボックス３１の回転軸３２を所望の方向に回転させることにより、ギヤボックス軸歯車４１が回転し、チェーン４２を介して６個の軸４４が同時に同方向に同じ角度だけ回転するので、２つの可動板２０、２３の間隔が狭く、あるいは広くなる。

図６は、本発明のパイプ連結装置の収縮時および伸張時の構成を示す断面図である。パイプ連結装置１０によってパイプ１２を接続する場合には、まず、連結棒１４をギヤボックス３１の回転軸３２に接続して回転軸３２を回し、２枚の可動板２０、２３の間隔を最少にする。次に、図１に示すようにパイプ連結装置１０を吊り下げて、２つのパイプ１２の隙間に挿入する。すると、２個のガイド板２５、２６の内側にある帯状の突起がパイプ１２のフランジと係合することによって、パイプ１２とパイプ連結装置１０の軸が一致する。図６（ａ）にこの状態を示す。

次に、２枚の可動板２０、２３の間隔が広がる方向にギヤボックス３１の回転軸３２を回す。するとギヤボックス軸歯車４１が回転し、チェーン４２を介して６個の軸４４が同時に同方向に同じ角度だけ回転するので、２つの可動板２０、２３の間隔が広がっていく。すると、ベローズ固定板２７、２８の端部に形成されたテーパー部がパイプ１２の端部に装着されている金属製のＯリング（パッキン）５３と接触する。その後、更に軸３２を回転させる事によりテーパー部が所定の力でＯリング５３を押圧することによりパイプ同士が接続される。

以上、構成を説明したが、以下のような変形例も考えられる。実施例においては、２つのパイプ１２のそれぞれの軸は一致していることを前提としているが、２つの軸が一致していないか傾斜している場合も考えられる。そこで、可動板２０、２３とベローズ固定板２７、２８とを固着せず、ある程度の遊びを持たせて周囲を囲むように保持するようにしてもよい。更に、可動板２０、２３とベローズ固定板２７、２８との間に板状等のバネを挿入して保持してもよい。
実施例においては、パイプとベローズとの連結部にテーパー部が設けられている例を開示したが、テーパー部を設けずに平面でパイプ端部と接触するようにしてもよい。このようにすれば、対向するパイプの端面が並行であれば、軸がずれていても確実に接続することができる。

シンクロトロンなどの粒子加速器は物理学の実験用に限らず、医療用や半導体製造用などの用途に利用され、あるいは利用するための研究が進んでいる。本発明の装置を使用することによって粒子加速器の製造や運用の効率化を図ることができる。また、本発明の装置は、粒子加速器に限らず、パイプ間を接続／分離する必要のある任意の装置に適用可能である。

本発明装置のパイプ連結装置を含む実験装置の主要部の構成を示す正面図である。 本発明のパイプ連結装置の構成を示す正面図である。 本発明のパイプ連結装置の構成を示す縦断面図（１）である。 本発明のパイプ連結装置の構成を示す縦断面図（２）である。 本発明のパイプ連結装置の構成を示す一部除去端面図である。 本発明のパイプ連結装置の収縮時および伸張時の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ パイプ連結装置
１１ 実験装置ユニット
１２ パイプ
１３ ワイヤ
１４ 連結棒
１５ ウィンチ
１６ 回転用ハンドル
１７ ２階の床

Claims (4)

1. 中央部に孔が設けられたベース板と、
   中央部に孔が設けられ、前記ベース板と垂直方向に移動可能にベース板の両面に固着された２枚の可動板と、
   中央部に孔が設けられ、両端がそれぞれ前記２枚の可動板に固着され、可動板の移動に伴って伸縮するベローズと、
   前記ベース板に回動可能に固着され、チェーン用歯車を備え、両端に逆方向のネジ山が切ってあり、それぞれ２枚の可動板に固着されたナットと係合している複数の軸と、
   前記複数の軸の全ておよびチェーン駆動用ギアボックスの歯車に係合しているチェーンと
   からなることを特徴とするパイプ連結装置。
2. 前記可動板は、複数のリニアベアリング手段によって前記ベース板と垂直方向に移動可能にベース板に固着されていることを特徴とする請求項１に記載のパイプ連結装置。
3. 更に、前記可動板の外側に、パイプのフランジと係合するガイド板を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパイプ連結装置。
4. 前記ベローズの両端にパイプと嵌合するテーパー部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパイプ連結装置。

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