JP4651577B2 - 圧力空間用シールパッキン構造 - Google Patents

Description

本発明は加圧試験等で使用される供試鋼管表面に密着して、圧力空間を形成する環状のシールパッキン構造に関する。

従来より流体を移送したり内圧を加えたりする重要な鋼管は加圧試験が行われ、供試鋼管両端部を封止部材で外嵌し、該封止部材と供試鋼管との間を密閉する弾性材によるシールパッキンを使用して加圧装置が形成されている。

供試鋼管の加圧装置にシールパッキンを使用した従来例の一例として、例えば特許文献１の図３の（ａ）を本図の図５に、図４を本図の図６にシール効果を高めた発明として示す。以下特許文献を説明するに当たり呼称は特許文献の表記により説明し、符号は混乱を回避する為に別符号にて記載している。

特許文献１は圧力媒体の使用量を大幅に少なくできると共に試験時間を大幅に短縮できる大径パイプの内圧試験装置を提供する事を課題とし、供試パイプ２０３内に中子パイプ２０４を挿通し、該中子パイプ２０４の一端にシール部材Ａ２０５を脱着可能に固定し、供試パイプ２０３の一端をシールしている。

該シール部材Ａ２０５は供試パイプ２０３と中子パイプ２０４の一端側の隙間２０７をシールし、該隙間２０７に圧力媒体２１０を導入するホースを中子パイプ２０４の端部開口から内側に挿入している。シール部材Ａ２０５は中子パイプ２０４に脱着可能に固定される環状の円板部材２１４と該円板部材２１４に脱着可能に固定される円筒部材２１３と該円筒部材２１３に脱着可能に固定されるパッキン押え部材２２５とで形成されている。

前記円筒部材２１３の内周縁部が断面Ｕ形の第１パッキン２２３を介して中子パイプ２０４の外周面に密着していると共に、開口部内周縁部に設けた断面Ｕ形の第２パッキン２２４を介して供試パイプ２０３の端部外周面をシールしている。

前記第１パッキン２２３と第２パッキン２２４とは共に断面Ｕ形の先端を押し広げた状態で開口側を圧力空間側に向けていて、第１パッキン２２３は前記円板部材２１４に押しつけられ、第２パッキン２２４はパッキン押え部材２２５の内面係合段部に押しつけられている。

図６に示すように圧力媒体２１０が前記第２パッキン２２４の内面に作用して矢印で示すように該第２パッキン２２４を押し広げる圧力ｐが加わる。このためシール効果を高めるとして開示されている。

また特許文献２に鋼管の水圧試験装置が開示されていて、特許文献２の図２を本図の図７に示す。該発明によれば鋼管両端部に外嵌するパイプガイド３３０と、鋼管４００の外周をシールするリングパッキン３２０を内蔵したパッキングホルダ３１０とを、圧着させてリングパキン３２０を締め付ける構造となっている。

またパッキングホルダ３１０に形成された背圧通路３１２を経て高圧水が前記リングパッキン３２０の外周部に作用し、該リングパッキン３２０を内側に押圧し、より強力に鋼管４００と密着させ、鋼管４００内の水圧がリングパッキン３２０を介して外部に漏れないように形成された水圧試験装置となっている。

またパイプガイド３３０とパッキングホルダ３１０とは容易に分割できる構造である為に、パッキングホルダ３１０よりパッキング押さえ３２２、リングパッキン３２０及びパッキング押さえ（アダプタ）３２１の交換性に優れている発明として開示されている。
特開 第２００５−２０１７０４号 特開 第２００５−１８１０５５号

供試鋼管の外径寸法は製作過程で生じる許容範囲内の誤差を有していて、個体毎に外径寸法は異なり、口径が大きくなればなるほど供試鋼管の外径寸法差は大きくなる。耐圧試験に於いて、該鋼管の外径をシールするに当たり外径寸法のバラツキは密閉性に悪影響を与える。

特許文献１の供試パイプの外周をシールする断面Ｕ字形の第２パッキンと中子パイプをシールする断面Ｕ字形の第１パッキンとは開口部が圧力側に向き、試験圧力が断面Ｕ字形の脚部を押し広げる様に加わるので密閉性に優れているものの、供試パイプの外径寸法のバラツキが多い場合には密閉性の保持が難しく、パッキンのサイズ変更を余儀なくされたりする場合がある。

また特許文献２は鋼管の外周をシールするリングパッキンを内蔵したパッキングホルダとパイプガイドとを圧着させて、該リングパキンを前記鋼管の軸方向に締め付けているので該リングパッキンが半径方向に延びて鋼管と密着して密閉性を発揮している。

またパッキングホルダに形成された背圧通路にて高圧水がリングパッキンの外周面より内側に向かって働くのでリングパッキンを鋼管外周面に押し付ける事で、より密閉性が向上する。

しかしながら該構造に於いてはリングパッキンをパッキング押さえで両側より挟むので部品点数が増えたり、パッキングホルダに背圧通路を形成する必要がある。また鋼管の仕上がり寸法により、鋼管寸法に適合したリングパッキンに交換する必要が生じる場合もある。

課題を解決する為の手段

上述の様な課題を解決すべく本発明に於いては請求項１に記載の如く、供試鋼管の端部外側に円筒形の封止部材を緩嵌し、該封止部材の端部内周面と、供試鋼管外周面との間に、断面Ｖ字形を成した弾性部材から成る環状のシールパッキンを、その断面開口側を供試鋼管端面側に向け、該シールパッキンの外周側脚部を前記封止部材内面に圧接し、内周側脚部を供試鋼管外表面に圧接した状態で嵌挿し、該シールパッキンの開口側内面は、封止部材内部に形成された空隙を介して供試鋼管内に連通し、供試鋼管内に充填された媒体により加圧されるようにし、該シールパッキンの背面にシールパッキン押さえを当接させて押圧するようにした圧力空間用シールパッキン構造であって、前記断面Ｖ字形をしたシールパッキンの両脚部が連なる平面を成した背面部に、外側に開口した略断面コの字形の環状の溝を形成し、前記シールパッキン押さえのシールパッキン当接面に、シールパッキンの環状の溝に対向して開口するように、略断面コの字形の環状の溝を形成し、両環状の溝により形成される空隙部に環状の移動阻止部材を嵌挿する。

上述の様な課題を解決すべく本発明に於いては請求項２に記載の如く、請求項１記載の圧力空間用シールパッキン構造であって、前記断面Ｖ字形を成したシールパッキンの外周側脚部先端とシールパッキン背面との脚長は、該外周側脚部が前記封止部材内面に圧接状態で嵌挿されるシールパッキン収納部より小径で形成されたシールパッキン収納部突端壁と、該封止部材端面に嵌挿する段差部を有したシールパッキン押さえのシールパッキン背面に当接する当接面とで、形成される空隙寸法より短く形成され、かつ内周側脚部の脚長は外周側脚長より長く形成する。

上述の様な課題を解決すべく本発明に於いては請求項３に記載の如く、請求項１乃至請求項２記載の圧力空間用シールパッキン構造であって、前記シールパッキンの外周側脚部先端環状面に、凸状の台座を、互いに間隔をあけて複数個配設する。

発明の効果

本発明は上述のように構成する事により、次のような効果を奏する。

供試鋼管の両端部外周面を緩嵌した封止部材内周面と、該供試鋼管外周面との間をシールする断面Ｖ字形で環状を成したシールパッキンの開口部を供試鋼管端部の加圧側に向けて配設し、該シールパッキンの背面と該シールパッキンの背面を押圧するシールパッキン押さえとの当接面の双方に環状の溝を形成し、該溝に環状を成した移動阻止部材を嵌装したので、シールパッキンに試験圧力による半径方向の力の不均衡が生じても、シールパッキン全体が半径方向に収縮して変形する事が無いので、シールパッキンの外周側脚部と封止部材内面との間の密着力低下を、防止する事ができる。

封止部材内面のシールパッキン収納部に嵌装された断面Ｖ字形をした環状のシールパッキンは外周側脚部が前記封止部材のシールパッキン収納部内周面に嵌装し、内周側脚部が供試鋼管外周面に密着して使用される。シールパッキンの内周側脚部と供試鋼管外周面との密着度合いは供試鋼管外径の仕上がり程度や前記中子管と供試鋼管の軸芯の調節度合いにより大きく変化するために、試験圧力を受ける該シールパッキンの内周側脚部の脚長を延ばして受圧面積を増やしたので、密着力を増強できる。該構造ではシールパッキン全体が内側半径方向に縮もうとするが、前記移動阻止部材が収縮によるシールパッキン全体の変形を阻止する。

封止部材端面に嵌挿する段差部を有したシールパッキン押さえ内面と、封止部材内面にシールパッキンを圧接状態で嵌挿し収納する前記シールパッキン収納部突端壁との間の空隙寸法よりも、シールパッキンの外周側脚長を短く形成し、また内周側脚部の開口側先端も当接する障害物も無い状態で加圧空間内に形成されているために、シールパッキンの受圧側よりシールパッキンの背面を前記シールパッキン押さえに押し付ける圧力が増強されシール効果を増大させる。

前記断面Ｖ字形をした環状のシールパッキン脚部のうち、平面視環状を成した外周側脚部先端に凸状をした複数の台座を形成し、該台座先端とシールパッキン背面との長さがシールパッキン押さえ内面と、封止部材内面にシールパッキンを圧接状態で嵌挿し収納する前記シールパッキン収納部突端壁との間の空隙寸法と略同等としたので、シールパッキンを装着する場合にシールパッキンを封止部材内面に止まるまで圧入すれば良く、装着が容易になる。

前記台座先端が前記封止部材内のシールパッキン収納部突端壁に密着した場合であっても、受圧面側であるシールパッキンの外周側脚部先端と台座先端との間には間隙を有している為に、試験圧力によりシールパッキンを軸方向であるシールパッキン押さえ方向に押し付ける力は弱まる事が無いので、シールパッキン背面でのシール効果を増強している。

該構成により供試鋼管外径寸法にバラツキが多い場合に於いても、シールパッキン外周側脚部の密着力を減少させずに、シールパッキンの内周側脚部の密着力の減少を阻止したために、内径の異なるシールパッキンを多数用意する事無く少ないシールパッキンの種類で密着力を確保でき、シールパッキンの交換作業回数を減らせたりシールパッキンの在庫部品点数を減少させる事ができる。

発明を実施する為の最良の形態

以下、図１乃至図４により本発明の実施例を示す。

図１は本発明の一実施例を示し、供試鋼管の加圧試験を行う試験装置の断面図であり、図２は図１の要部を拡大した図である。以下併せて詳細に説明する。

内圧試験を行う供試鋼管１００の内部に供試鋼管１００より小径の中子鋼管１１０を挿通し、中子鋼管１１０には環状に凹んだ凹部１１１が形成されていて、該凹部１１１には車輪走行装置１１２が供試鋼管１００の内周面に等間隔で３箇所以上当接して配設されている。該車輪走行装置１１２には図示しない調芯装置を有していて、中子鋼管１１０の軸芯を供試鋼管１００の軸芯に合わせられるようになっている。

供試鋼管１００の両端部には、供試鋼管１００と中子鋼管１１０との間に媒体を封入して加圧するためにシールパッキン１３０が、封止部材１２１内面と供試鋼管１００の外周面との間をシールし、封止部材１２１内にシールパッキン１３０が嵌装された対向側には、封止部材１２１内周面と中子鋼管１１０の外周面とをシールするシールパッキン１３２が嵌装されている。

該封止部材１２１は円筒形をした中実材を利用して、図示右端に供試鋼管１００を挿通し、前記シールパッキン１３２を嵌挿するための収納穴と、図示左端にはシールパッキン１３０の外周側脚部１３０ａが圧接状態で嵌挿されるシールパッキン収納部１２１ａである穴とが形成され、両穴を連結して供試鋼管１００の挿入を妨げない穴が刳りぬかれている。

前記シールパッキン１３２は開口部を供試鋼管１００側に向けて開口した断面Ｖ字形をした環状のシールパッキンで、該シールパッキン１３２の両脚部が連なる背面１３２ａを平面視ドーナツ状をしたシールパッキン押さえ１１５が押圧している。

前記中子鋼管１１０の外周面上に断面Ｌ字形をした固定板１１３が複数配設されピン１１４にて中子鋼管１１０に固定されている。該固定板１１３は、シールパッキン１３２を嵌装した封止部材１２１と、シールパッキン１３２の背面１３２ａを押圧するシールパッキン押さえ１１５とを複数のボルト１１６を用いて中子鋼管１１０に固定している。

断面Ｖ字形をした前記環状のシールパッキン１３０は、外周側脚部１３０ａを前記シールパッキン収納部１２１ａ内周面に圧接状態で嵌装し、内周側脚部１３０ｄを供試鋼管１００の外周面に圧接状態で嵌装させて、試験用圧力空間を形成する一翼を担っている。

該シールパッキン１３０の外側脚部１３０ａの先端に形成した円形の台座１３０ｂが封止部材１２１のシールパッキン収納部突端壁１２１ｂに当接し、シールパッキン１３０の背面１３０ｇがシールパッキン押さえ１２５の内面により押圧されたシールパッキン１３０は、該背面１３０ｇの図示左端側に外側に開口した環状の溝１３０ｆが形成されている。

シールパッキン押さえ１２５は外周リング１２７と内周リング１２８とで形成されている。内周リング１２８は外周リング１２７の図示右側から内部に嵌挿し、所定の位置で互いに当接する段部を有している。外周リング１２７と内周リング１２８の図示右側面は平面を成して前記シールパッキン１３０の背面１３０ｇを押圧する。

外周リング１２７の図示右側面と内周リング１２８の図示右側面とにより形成された当接面に跨り、前記シールパッキン１３０の背面１３０ｇに形成された環状の溝１３０ｆに係合した位置に、開口部をシールパッキン１３０に向けて環状の溝が形成されている。

シールパッキン押さえ１２５の当接面に形成された環状の溝に移動阻止部材１２６の一端が嵌挿し、他端が前記シールパッキン１３０の背面１３０ｇに形成された環状の溝１３０ｆに嵌挿されている。移動阻止部材１２６はシールパッキン押さえ１２５の外側より複数のボルト１１９で固定されている。

該シールパッキン押さえ１２５の外周リング１２７が環状に配設された複数のボルト１１７で封止部材１２１に固定支持され、移動阻止部材１２６が外周リング１２７に固定される事により内周リング１２８も同時に外周リング１２７に押さえつけられて同体となる。

シールパッキン１３２の外周側脚部が圧接状態で嵌装された前記封止部材１２１は、中子鋼管１１０に固定された固定板１１３に直接固定されるため軸芯の偏りが少なく、かつ中子鋼管の外径は供試鋼管１００より小径で有るため寸法の仕上がり径の誤差は少ないので、前記シールパッキン１３２の内周側脚部と中子鋼管１１０との密着状態は、前記シールパッキン１３０側の供試鋼管１００との密着状態より良好である。

シールパッキン１３０は、封止部材１２１の内周面に外周側脚部１３０ａが圧接状態で嵌装され、内周側脚部で供試鋼管１００とのシールを行う。シールパッキン１３０の密閉状態を確保するには、封止部材１２１が固定されている中子鋼管１１０と加圧試験毎に交換する供試鋼管１００との軸芯の差を図示しない調整装置で調整しなければ成らず、また供試鋼管１００は口径がより大きいので供試鋼管自体の仕上がり寸法のバラツキも大きいため調整に時間を要す。

このためシールパッキン１３０と供試鋼管とのシールを確実にするために、外周側脚部１３０ａに比べて内周側脚部１３０ｄの剛性を下げたうえ、脚長を長くして撓みやすくし、内圧ｐによる外周側脚部１３０ａに比較して内周側脚部１３０ｄの供試鋼管１００への密着力を増強し、前記軸芯調整の許容範囲を広げて時間短縮を可能としている。

またシールパッキン１３０の加圧側である図示右側からシールパッキン１３０の背面側へ加圧する圧力成分を増やすために外周側脚部先端の環状を成した平面部に小さな円形をした凸状の台座１３０ｂを形成し、該台座１３０ｂの先端と外周側脚部先端との間に隙間を形成している。

該台座先端が封止部材１２１のシールパッキン収納部突端壁１２１ｂに当接しても該台座と外周側脚部先端との隙間に圧力媒体１３７が加わり、圧力ｐの水平成分が発生し、シールパッキン１３０をシールパッキン押さえ１２５へ押し付ける。圧力媒体１３７は中子鋼管１１０に形成された供給口１１０ａに接続された供給管１３６を介して供試鋼管１００内部と中子鋼管１１０と該シールパッキンとで形成された圧力空間１３５に充填される。

図３は図１および図２で示したシールパッキン１３０の断面図を拡大図示したものであり、以下詳細に説明する。外周側脚部１３０ａの先端には凸状の台座１３０ｂが、同じく前記封止部材１２１との接触面にはシールを向上するためにリップ１３０ｃが形成されている。また内周側脚部１３０ｄの先端近傍には供試鋼管１００とのシールを向上するためにリップ１３０ｅが形成されている。

シールパッキン１３０の背面１３０ｇには断面コの字形した環状の溝１３０ｆを有していて、該溝には封止部材１２１を介して中子鋼管１１０に固定される環状を成した移動阻止部材１２６が嵌挿され、シールパッキン１３０の半径方向の変形や移動を抑制する。

図４は図１および図２で示したシールパッキン１３０の台座を表す正面図である。外周側脚部１３０ａの平面を成した先端には凸状を成した円形の台座１３０ｂが、環状に複数個形成されている。

実施例１では台座は円形として開示したが目的を逸脱しない限り他の形状でも同様の効果を奏する事ができる事は言うまでもない。

図１は、本発明の加圧試験装置の断面図 図２は、図１の要部拡大図 図３は、シールパッキンの断面図 図４は、シールパッキンの正面図 図５は、従来例を示す加圧試験装置の断面図 図６は、図５のシール部拡大図 図７は、他の従来例を示す加圧試験装置の断面図

符号の説明

１００ 供試鋼管
１１０ 中子鋼管
１１０ａ 供給口
１１１ 凹部
１１２ 車輪走行装置
１１３ 固定板
１１４ ピン
１１５，１２５ シールパッキン押さえ
１１６，１１７，１１９ ボルト
１２１ 封止部材
１２１ａ シールパッキン収納部
１２１ｂ シールパッキン収納部突端壁
１２６ 移動阻止部材
１３０，１３２ シールパッキン
１３０ａ 外周側脚部
１３０ｂ 台座
１３０ｄ 内周側脚部
１３０ｆ 溝
１３２ａ 背面
２０３ 供試パイプ
２１０ 圧力媒体
２２３ 第１パッキン
２２４ 第２パッキン
３１０ パッキングホルダ
３１２ 背圧通路
３２０ リングパッキン
３３０ パイプガイド

Claims (3)

1. 供試鋼管の端部外側に円筒形の封止部材を緩嵌し、該封止部材の端部内周面と、供試鋼管外周面との間に、断面Ｖ字形を成した弾性部材から成る環状のシールパッキンを、その断面開口側を供試鋼管端面側に向け、該シールパッキンの外周側脚部を前記封止部材内面に圧接し、内周側脚部を供試鋼管外表面に圧接した状態で嵌挿し、該シールパッキンの開口側内面は、封止部材内部に形成された空隙を介して供試鋼管内に連通し、供試鋼管内に充填された媒体により加圧されるようにし、該シールパッキンの背面にシールパッキン押さえを当接させて押圧するようにした圧力空間用シールパッキン構造であって、
   前記断面Ｖ字形をしたシールパッキンの両脚部が連なる平面を成した背面部に、外側に開口した略断面コの字形の環状の溝を形成し、前記シールパッキン押さえのシールパッキン当接面に、シールパッキンの環状の溝に対向して開口するように、略断面コの字形の環状の溝を形成し、両環状の溝により形成される空隙部に環状の移動阻止部材を嵌挿した事を特徴とする圧力空間用シールパッキン構造。
2. 請求項１記載の圧力空間用シールパッキン構造であって、前記断面Ｖ字形を成したシールパッキンの外周側脚部先端とシールパッキン背面との脚長は、該外周側脚部が前記封止部材内面に圧接状態で嵌挿されるシールパッキン収納部より小径で形成されたシールパッキン収納部突端壁と、該封止部材端面に嵌挿する段差部を有したシールパッキン押さえのシールパッキン背面に当接する当接面とで、形成される空隙寸法より短く形成され、かつ内周側脚部の脚長は外周側脚長より長く形成されている事を特徴とする圧力空間用シールパッキン構造。
3. 請求項１乃至請求項２記載の圧力空間用シールパッキン構造であって、前記シールパッキンの外周側脚部先端環状面に、凸状の台座が、互いに間隔をあけて複数個配設されている事を特徴とする圧力空間用シールパッキン構造。

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