JP4933978B2 - Mandrel seal - Google Patents
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Description
本発明は液圧拡管装置のマンドレルシール部に関する。 The present invention relates to a mandrel seal part of a hydraulic expansion device.
現在、熱交換器、コンデンサ等の管材と管板とを接合する方法としてローラ拡管法、液圧拡管法、シール溶接法、爆発拡管法等が用いられている。その中でも、数千気圧の液圧を用いて直接拡管する液圧拡管法は、液圧のエネルギーを利用した正確強固な拡管でクリーンな環境での作業が可能であり多方面で利用されている。ローラ拡管法では転圧により管内面に剥離(フレーキング)が発生する場合があるが、液圧拡管法では管の内面に均一な液圧を与えて拡管するため、接触圧力を精度よく管理することができ、信頼性の高い拡管が可能である。 Currently, a roller expansion method, a hydraulic expansion method, a seal welding method, an explosion tube expansion method, and the like are used as a method for joining tube materials such as heat exchangers and condensers to a tube sheet. Among them, the hydraulic expansion method that directly expands using a hydraulic pressure of several thousand atmospheres is used in many fields because it can work in a clean environment with accurate and strong expansion using the energy of hydraulic pressure. . In the roller tube expansion method, peeling (flaking) may occur on the inner surface of the tube due to rolling pressure, but in the liquid pressure tube expansion method, uniform contact pressure is applied to the inner surface of the tube to expand the tube, so the contact pressure is managed accurately. It is possible to expand the pipe with high reliability.
液圧拡管装置のマンドレルシール部として、図7に示すように、マンドレル本体102の高圧液供給部の吐出部L2をアクアチューブ103で密閉し、高圧液の漏れを防いだアクアチューブタイプのものがある(特許文献1参照)。
As shown in FIG. 7, the mandrel seal portion of the liquid pressure expansion device is an aqua tube type in which the discharge portion L2 of the high pressure liquid supply portion of the
このようなアクアチューブタイプのマンドレルシール部101は、高圧液が導入されるマンドレル本体102と、高圧液を封入するアクアチューブ103と、このアクアチューブ103の前後を保持するゴム製のバックアップリング104と、くさび形状をなしエキスパンション機構を構成する金属製の固定リング105および拡張リング106と、を備えて構成されている。また、マンドレル本体102の外周であって、アクアチューブ103よりも後側には、管板からの管材の出代部を収容してアクアチューブ103(拡管箇所)の位置決めを行うカラー107を有している。
Such an aqua tube type
そして、拡張リング106の軸方向に沿って、アクアチューブ103側の端面からアクアチューブ103と反対側に向かって形成されたすり割106aが拡張リング106に形成されている。
Then, along the axial direction of the
かかる構成により、高圧液が供給されると、液圧により、アクアチューブ103が膨張(拡径)して、管材の拡管成形が行われる。そして、拡管成形後、アクアチューブ103は弾性的に縮径されてマンドレル本体102を管材から引き抜きやすいように構成されている。
ところが、前記従来のマンドレルシール部101は、バックアップリング104と固定リング105との当接面がフラットに形成されているため、拡管成形時に、アクアチューブ103の膨張に伴い押圧されて圧縮変形したバックアップリング104の一部が固定リング105の外周面にはみ出しやすかった。そのため、バックアップリング104の消耗が激しかった。
また、固定リング105の外周面にはみ出したバックアップリング104が、固定リング105を乗り越えて、拡張リング106のすり割り部(固定リング105と拡張リング106との間)に入り込むことで、噛み切られる場合があった。
However, since the contact surface between the
Further, the
さらに、拡管成形時に、圧縮変形したバックアップリング104の一部が、マンドレル本体102と固定リング105との間に入り込む場合があった。このように、マンドレル本体102と固定リング105との間にバックアップリング104の一部が入り込むと、バックアップリング104の破損を招くとともに、マンドレルシール部101の各部品の交換時に、固定リング105の取り外しが困難となるという問題が生じていた。そのため、固定リング105の製造時に、固定リング105の内径とマンドレル本体102の外径との隙間を最小とする、高精度な加工を施す必要があり、液圧拡管装置の製造コストの低減化の障害となっていた。
In addition, a part of the
本発明は、前記した問題点を解決すべく、装置の耐久性の向上とともに部品交換時の作業性を向上させることを可能とした液圧拡管装置のマンドレルシール部を提供することを課題とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a mandrel seal portion of a hydraulic pressure expansion device that can improve the durability of the device and improve the workability during component replacement. .
前記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、管材に挿入された状態で、拡管ツール部を介して本体部から供給された高圧液を封入して該管材を内面から拡管成形するマンドレルシール部であって、前記拡管ツール部に連結され、前記高圧液が導入されるマンドレル本体と、前記マンドレル本体の外周部に装着され、前記高圧液を封入して拡径する筒状弾性体と、前記筒状弾性体の少なくとも一方の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着されるバックアップリングと、前記バックアップリングの前記筒状弾性体の反対側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、前記バックアップリングと反対側の端面側に向けて外径が縮径されたくさび形状部を有する固定リングと、前記固定リングの前記くさび形状部側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、該くさび形状部に適合するように内径が前記固定リング側に向けて拡径されたテーパ形状凹部を有し、なおかつ、前記高圧液の液圧により該くさび形状部が前記テーパ形状凹部に押圧されて径方向に拡張可能に構成された環状の拡張リングと、を備えて構成されており、前記固定リングのバックアップリング側端部の内径が、前記マンドレル本体の外面と該固定リングの内面との間に収容空間が形成されるように、拡径されていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
かかる液圧拡管装置のマンドレルシール部は、固定リングに収容空間が形成されているため、拡管成形時に押圧力が負荷されたバックアップリングが、この収容空間に入り込むことで、固定リングの外周面にはみ出すことが抑制される。そのため、バックアップリングの寿命を向上させることが可能となった。 Since the mandrel seal part of such a hydraulic pressure expansion device has a housing space formed in the fixing ring, the backup ring loaded with a pressing force during the tube expansion molding enters the housing space, so that the outer surface of the fixing ring The protrusion is suppressed. As a result, the life of the backup ring can be improved.
また、固定リングに収容空間が形成されたことで、薄肉化された固定リングは、皿バネのような弾性体としての機能を発揮する。そのため、バックアップリングを介して伝達された筒状弾性体の押圧力により、積極的に拡径する方向に弾性変形し、バックアップリングが固定リングの外周面にはみ出すことを抑制することが可能となる。また、固定リングの弾性力により、減圧時にバックアップリングを速やかに元の状態に戻すことを可能としている。ゆえに、バックアップリングの破損を防止し、マンドレルシール部の寿命を向上させることが可能となった。 In addition, since the accommodation space is formed in the fixing ring, the thinned fixing ring exhibits a function as an elastic body such as a disc spring. Therefore, it becomes possible to suppress elastic deformation in the direction of positively expanding the diameter by the pressing force of the cylindrical elastic body transmitted through the backup ring, and to prevent the backup ring from protruding to the outer peripheral surface of the fixing ring. . In addition, the elastic force of the fixing ring makes it possible to quickly return the backup ring to its original state during decompression. Therefore, it is possible to prevent damage to the backup ring and improve the life of the mandrel seal portion.
さらに、バックアップリングが入り込むことが可能な収容空間を予め固定リングに形成しておくことで、バックアップリングの一部が固定リングとマンドレル本体の内部に入り込むことが防止される。 Furthermore, by forming an accommodation space in which the backup ring can enter in the fixing ring in advance, it is possible to prevent a part of the backup ring from entering the inside of the fixing ring and the mandrel body.
なお、「高圧」とは、拡管成形に必要な圧力をいい、管のサイズや形状にもよるが、一般的には、数千気圧の圧力を意味する。また、「高圧液」として使用される液体は、限定されるものではなく、一般的に水や油が使用される。 “High pressure” means a pressure required for tube expansion molding, and generally means a pressure of several thousand atmospheres, although it depends on the size and shape of the tube. The liquid used as the “high pressure liquid” is not limited, and water or oil is generally used.
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のマンドレルシール部であって、前記収容空間に、前記マンドレル本体の外周部に装着された樹脂リングが配置されていることを特徴としている。
The invention according to
かかるマンドレルシール部によれば、樹脂リングが、拡管成形時のバックアップリングの押圧力により圧縮変形し、樹脂リングの内径方向に縮径されることで、バックアップリングが固定リングとマンドレル本体との間に入り込むことを防止する。 According to such a mandrel seal portion, the resin ring is compressed and deformed by the pressing force of the backup ring at the time of pipe expansion molding, and the diameter is reduced in the inner diameter direction of the resin ring, so that the backup ring is interposed between the fixing ring and the mandrel body. Prevent entry.
また、請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のマンドレルシール部であって、前記くさび形状部の区間長が、前記固定リングの全長に対して60%以上であることを特徴としている。
The invention according to
かかるマンドレルシール部によれば、バックアップリングの変形域を小さくすることが可能となり、マンドレルシール部の寿命の向上を図ることが可能となる。 According to such a mandrel seal part, the deformation area of the backup ring can be reduced, and the life of the mandrel seal part can be improved.
本発明に係る液圧拡管装置のマンドレルシール部によれば、装置の耐久性の向上とともに部品交換時の作業性を向上させることが可能となった。 According to the mandrel seal portion of the hydraulic expansion apparatus according to the present invention, it is possible to improve the durability of the apparatus and the workability at the time of component replacement.
本発明の好適な実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図1は本実施形態に係る液圧拡管装置の全体構成を説明するための斜視図である。図2は本実施形態に係るマンドレルシール部の構成を示す半断面図である。図3は同マンドレルシール部と管材と管板を示す模式図であって、(a)はマンドレルシール部を管材に挿入した拡管成形前の状況を示す断面図であり、(b)はマンドレルシール部による拡管成形時の状況を示す断面図である。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a perspective view for explaining the overall configuration of the hydraulic expansion device according to the present embodiment. FIG. 2 is a half sectional view showing the configuration of the mandrel seal portion according to this embodiment. 3A and 3B are schematic views showing the mandrel seal portion, the tube material, and the tube sheet, wherein FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state before tube expansion molding in which the mandrel seal portion is inserted into the tube material, and FIG. 3B is a mandrel seal. It is sectional drawing which shows the condition at the time of pipe expansion molding by a part.
本実施形態に係る液圧拡管装置10のマンドレルシール部1は、図1に示すように、管板と、管板に穿設された管孔に挿入された管材とを高圧液を介して接合する液圧拡管装置10において、管材に挿入された状態で、拡管ツール部12を介して本体部11から供給された高圧液を封入して該管材を内面から拡管成形するものである。液圧拡管装置10は、マンドレルシール部1と、このマンドレルシール部1に高圧液を注入する拡管ツール部12と、この拡管ツール部12に高圧液を供給する本体部11と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
このマンドレルシール部1は拡管ツール部12に装着され、本体部11から高圧チューブ11aを通して高圧液が供給される。また、拡管ツール部12と本体部11とは、制御用の油圧チューブ11bおよび減圧用の排水チューブ11cで連結されている。
The
マンドレルシール部1は、液圧拡管装置10のアタッチメントとして装着される。マンドレルシール部1は、拡管加工を施す管材W1の中へ挿入された状態で、高圧液を封入して高圧室Pを形成し、この高圧室Pの圧力で管材W1を拡管成形し、管材W1と管板W2とを接合する(図3(b)参照)。なお、本実施形態では、管材W1として、断面円形のものを使用するが、管材W1の断面形状は限定されるものではない。
The
マンドレルシール部1は、図2に示すように、拡管ツール部12(図1参照)に連結され、高圧液が導入されるマンドレル本体2と、このマンドレル本体2の外周部に装着され、ワークである管材W1(図3参照)とマンドレル本体2との間で高圧液を封入して高圧室P(図3(b)参照)を形成するアクアチューブ(筒状弾性体)3と、を備えて構成されている。
また、マンドレルシール部1は、アクアチューブ3のマンドレル本体2の軸方向において前後に、バックアップリング4と、このバックアップリング4をマンドレル本体2の軸方向に保持するように配置された固定リング5および拡張リング6と、を備えて構成されている。そして、拡張リング6には、軸方向に沿ってすり割部6aが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
Further, the
また、マンドレル本体2の外周であって、アクアチューブ3の後側には、拡管位置を調整するためのカラー(出代収容部材)7が装着されている。
Further, on the outer periphery of the mandrel
マンドレル本体2は、図2に示すように、丸棒形状に形成された部材であって、拡管ツール部12(図1)側の端面(本図における右側の端面)からアクアチューブ3まで連通する高圧液の流路L1が軸方向に沿ってマンドレル本体2の中央部まで形成され、マンドレル本体2の中央部からアクアチューブ3まで連通する連通孔L2が設けられている。なお、本実施形態では連通孔L2を1本設けるものとしたが、連通孔L2の数量は限定されるものではなく、例えば、4本の連通孔L2を放射状に設けてもよい。
As shown in FIG. 2, the
また、マンドレル本体2の後側(本図における右側)には、拡管ツール部12(図1)に連結されるヘッドアダプタ2aが装着されている。一方、マンドレル本体2の前側(本図における左側)には、ナット2bが螺着されている。
A
アクアチューブ3は、例えば、ナイロン、ウレタンゴム、軟質塩化ビニル、ニトリルゴムまたはフッ素ゴムのいずれかからなる袋状の部材であって、図2に示すように、マンドレル本体2の外周面に設けられている。アクアチューブ3は、マンドレル本体2の流路L1に高圧液が導入され、連通孔L2から吐出された際に、内部に高圧液が封入されて高圧室Pを形成する(図3(b)参照)。
The
本実施形態に係るアクアチューブ3は、図2に示すように、板状の弾性材の両端を折り返すことで接着面3a,3aを形成し、この接着面3a,3aをマンドレル本体2の外周面に沿って円環状に接着することによりチューブ状に形成されている。なお、アクアチューブ3は、内部に封入される高圧液が漏出することがないように、接着面3a,3aがマンドレル本体2に完全に密着されているものとする。また、本実施形態では、板状の弾性材を使用してアクアチューブ3を形成するものとしたが、アクアチューブ3を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、筒状の弾性材の両端を接着することで円環を形成し、これをマンドレル本体2の外周に配置してもよい。また、アクアチューブ3を構成する材料は、弾性が強く、磨耗が少ない材質のものであれば、前記のものに限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the
バックアップリング4は、図2に示すように、アクアチューブ3の前後の端面に沿って配設されており、リング状の円板形状を呈し、ウレタンゴム等の弾性部材で構成されている。バックアップリング4は、拡管成形時のアクアチューブ3の変形に追従し、拡管成形後にアクアチューブ3が元の形状に戻ろうとする力を補助する。
As shown in FIG. 2, the
固定リング5は、図2および図3に示すように、リング状の円板形状を呈した金属製の部材である。この固定リング5には、拡張リング6に接する端面に向けて外径が縮径されたくさび形状部5aが形成されている。くさび形状部5aは、後記する拡張リング6のテーパ形状部6bと適合し、このテーパ形状部6bとくさび形状部5aとが密着した状態で固定リング5と拡張リング6とが係合している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the fixing
本実施形態では、固定リング5の前後方向の長さを2.6mmに形成し、くさび形状部5aの前後方向の長さを2.1mm、平面部分を0.5mmとして形成した。なお、固定リング5の形状寸法は前記のものに限定されないことはいうまでもないが、くさび形状部5aの前後方向の長さを、好ましくは固定リング5の前後方向の全長に対して60%以上、より好ましくは80%以上とする。
In the present embodiment, the length of the fixing
また、固定リング5には、図3(a)に示すように、バックアップリング4側の端部に、拡管成形時にバックアップリング4の一部が入り込める収容部(収容空間)5bが形成されている。収容部5bは、固定リング5の内径を拡径することにより形成されており、この収容部5bの内部には、内部樹脂リング8が配置されている。
Further, as shown in FIG. 3A, the fixing
収容部5bは、固定リング5のバックアップリング4側の端部の内面にテーパを形成して拡径することにより形成されている。そして、内部樹脂リング8は、収容部5bの拡張リング6側の角部において、マンドレル本体2の外周囲に装着されている。
The
内部樹脂リング8は、リング状の円板形状を呈する樹脂製の弾性体である。内部樹脂リング8を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、高強度エンジニアリングプラスチックにより構成する。なお、高強度エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル等がある。
The
拡張リング6は、図2に示すように、筒状の円形状を呈している。
拡張リング6は、図2および図3(a)に示すように、固定リング5側の端面に、固定リング5に接する端面側に向けて内径が拡径されたテーパ形状部6bを有している。また、拡張リング6には、高圧液の液圧により固定リング5のくさび形状部5aがテーパ形状部6bを押圧して拡張リング6が径方向に拡張可能となるように、すり割部6aが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
なお、本実施形態では、固定リング5のくさび形状部5aと拡張リング6のテーパ形状部6bが形成する傾斜角を適宜設定することで、拡張リング6の拡径方向の押圧力およびストロークを調整することができる。このため、ワークである管材W1のサイズや管板W2との隙間(拡径ストローク)等の諸条件に応じて、この傾斜角を設定することで、最適な拡管成形条件を得ることができる。
In the present embodiment, the pressing force and stroke in the diameter expansion direction of the
カラー7は、拡管成形時の管材W1の管板W2からの出代の長さを一定にすることで、管板W2に対してアクアチューブ3を所定の位置(拡管箇所)に配置して、高品質に拡管成形を行うことを可能とする部材である。
つまり、カラー7と拡張リング6との間に形成された一定の長さの空間7aに、管材W1の管板W2から突出した先端部分(出代)を挿入した状態で、マンドレルシール部1を押し込んで、管材W1の出代の長さを一定にするものである。
なお、カラー7の構成は、管材の出代の長さを一定にすることが可能であれば、限定されるものではない。
The collar 7 arranges the
That is, the
The configuration of the collar 7 is not limited as long as the length of the allowance for the tube material can be made constant.
続いて、本実施形態に係るマンドレルシール部1の動作について、図3(a)および(b)を参照しながら説明する。
Subsequently, the operation of the
マンドレルシール部1は、拡管する熱交換器等の管材W1に挿入した状態で(図3(a))、マンドレル本体2に高圧液が供給されて、拡管作業が開始される。
マンドレル本体2(流路L1、連通孔L2)からアクアチューブ3(高圧室P)に高圧液が注入されると、アクアチューブ3が径方向に膨張(拡径)することで管材W1に押圧力が作用する。
In the state where the
When high pressure liquid is injected into the aqua tube 3 (high pressure chamber P) from the mandrel body 2 (flow path L1, communication hole L2), the
このようにして、次第に増圧された高圧室Pの液圧エネルギーにより、管材W1が内側から拡張され、管板W2の穴の内面に管材W1の外面が接触するようになる。そして、さらに、高圧室Pの圧力を上昇させていくと、管材W1は管板W2に押し付けられ、管板W2の穴が弾性変形される。このとき、管材W1は塑性領域まで変形され、高圧室Pの圧力を解除した後は、管材W1と管板W2の間で接触残留応力が生じて強固な固着が行なわれる。 In this way, the tubular material W1 is expanded from the inside by the hydraulic pressure energy of the high pressure chamber P that is gradually increased in pressure, and the outer surface of the tubular material W1 comes into contact with the inner surface of the hole in the tube plate W2. When the pressure in the high pressure chamber P is further increased, the tube material W1 is pressed against the tube plate W2, and the hole of the tube plate W2 is elastically deformed. At this time, the tube material W1 is deformed to the plastic region, and after releasing the pressure of the high-pressure chamber P, a contact residual stress is generated between the tube material W1 and the tube plate W2, and strong fixation is performed.
一方、マンドレル本体2(流路L1、連通孔L2)からアクアチューブ3(高圧室P)に高圧液が注入されると、アクアチューブ3が径方向に膨張するのに伴い、アクアチューブ3が前後方向に膨張して前後のバックアップリング4にも押圧力が作用する。バックアップリング4に押圧力が作用すると、図3(b)に示すように、バックアップリング4は、一部が固定リング5の収容部5bに入り込むことで、径方向には広がりにくくなり、バックアップリング4が固定リング5の外周面にはみ出すことが防止される。
On the other hand, when high-pressure liquid is injected from the mandrel body 2 (flow path L1, communication hole L2) into the aqua tube 3 (high pressure chamber P), the
また、収容部5bに入り込んだバックアップリング4は、内部樹脂リング8に押圧力を付勢する。内部樹脂リング8は、バックアップリング4を介して作用する押圧力により圧縮変形し、外面が拡径するとともに内面が縮径する。このように、内部樹脂リング8が内径方向に縮径されることにより、マンドレル本体2と固定リング5との隙間が密閉されて、バックアップリング4がマンドレル本体2と固定リング5との間に入り込むことを防止する。
Further, the
さらに、バックアップリング4を介して固定リング5に前後方向の押圧力が作用することで、固定リング5は、拡張リング6方向に弾性変形し、バックアップリング4が固定リング5の外周面にはみ出すことを抑制する。
また、固定リング5に押圧力が作用することより、くさび形状部5aがテーパ形状部6bに入り込み、拡張リング6が拡径される。これにより、管材W1が拡管成形される。
Further, when a pressing force in the front-rear direction acts on the fixing
Further, when the pressing force acts on the fixing
拡管成形の終了後、高圧室Pが減圧されると、アクアチューブ3が復元力によって収縮される。アクアチューブ3が収縮されると、バックアップリング4は、その復元力とともに固定リング5の弾性力により、早期に元の状態に戻る。
When the high pressure chamber P is depressurized after completion of the tube expansion molding, the
アクアチューブ3が、高圧室Pが減圧されることで元の状態に戻るため、マンドレルシール部1を管材W1から容易に抜き取ることができる。
Since the
以上、本実施形態の液圧拡管装置10のマンドレルシール部1によれば、拡管成形時にバックアップリング4が固定リング5の外周面及び内周面に入り込むことが防止されるため、バックアップリング4が消耗しにくく、マンドレルシール部1の寿命の長期化を図ることが可能となる。
As described above, according to the
また、固定リング5のくさび形状部5aの全長に対する割合が従来の固定リングと比較して大きく形成されて、平行部が小さく形成されていることで、バックアップリング4の変形域(バックアップリング4のはみ出し量)を小さくすることが可能となるため、バックアップリング4の消耗を抑えることが可能となる。
Further, the ratio of the fixed
また、内部樹脂リング8が収容部5bに配置されていることで、バックアップリング4の固定リング5とマンドレル本体2との間へのかみ込みが防止される。そのため、バックアップリング4の破損が防止されるとともに、固定リング5等の取り外しが不能となることがなく、マンドレルシール部1の部品交換時の作業性を向上することが可能となった。
Further, since the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態および実施例に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、前記実施形態では、収容部に内部樹脂リングを配置する構成としたが、内部樹脂リングは必要に応じて配置すればよく、省略することが可能である。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be implemented with appropriate modifications.
For example, in the above-described embodiment, the internal resin ring is arranged in the accommodating portion. However, the internal resin ring may be arranged as necessary and can be omitted.
また、前記実施形態では、アクアチューブの前後にバックアップリング、固定リング、拡張リングを配置する構成としたが、アクアチューブをO−リングとしても同様の効果が得られるので、アクアチューブの前側または後側の一方のみに配置する構成としてもよい。 In the above embodiment, the backup ring, the fixing ring, and the expansion ring are arranged before and after the aqua tube. However, the same effect can be obtained by using the aqua tube as an O-ring. It is good also as a structure arrange | positioned only to one side.
また、前記実施形態においては、アクアチューブの外周にアクアカバーを配置することで、アクアチューブの消耗を抑える構成としてもよい。
また、管材の拡管長(管板の厚み)は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
Moreover, in the said embodiment, it is good also as a structure which suppresses consumption of an aqua tube by arrange | positioning an aqua cover to the outer periphery of an aqua tube.
Further, the tube expansion length (the thickness of the tube plate) of the tube material is not limited and may be set as appropriate.
次に、本発明に係るマンドレルシール部による作用効果の検証のために行った、実証実験結果を示す。 Next, the result of a demonstration experiment conducted for verifying the effect of the mandrel seal portion according to the present invention is shown.
(1)固定リングの収容部(収容空間)の効果
まず、異なる形状の収容部を有した固定リングが配設されたマンドレルシール部を利用して、それぞれ拡管成形を繰り返し行い、各マンドレルシール部の寿命の比較を行うことで、収容部が形成された固定リングの作用効果の検証を行った。図4は、本実証実験において使用した各ケースの固定リングの形状を示す模式図であって、(a)はケース1、(b)はケース2、(c)は比較例を示している。また、図5は、本実証実験の結果を示すグラフ図である。
(1) Effect of receiving portion (accommodating space) of fixing ring First, each mandrel seal portion is repeatedly subjected to tube expansion molding using a mandrel seal portion provided with fixing rings having different shape receiving portions. By comparing the lifespans of these, the effect of the fixing ring in which the accommodating portion was formed was verified. FIG. 4 is a schematic diagram showing the shape of the fixing ring of each case used in this demonstration experiment, where (a) shows
本実証実験では、図4(a)に示すように、テーパの角度θ1が端面に向かって45°で拡径する断面台形状の収容部51bが、バックアップリング4側端部に形成された固定リング51を使用したマンドレルシール部A1(ケース1)と、図4(b)に示すように、テーパの角度θ2が端面に向かって65°で拡径する断面台形状の収容部52bが、バックアップリング4側端部に形成された固定リング52を使用したマンドレルシール部A2(ケース2)と、について、それぞれのマンドレルシール部A1,A2の寿命の測定を行った。また、比較例として、図4(c)に示すように、収容部が形成されていない従来からある固定リング53を使用したマンドレルシール部A3についても検証を行った。
In this demonstration experiment, as shown in FIG. 4 (a), a trapezoidal
本実証実験では、固定リングは、最大外径が20.9mm、最小内径が16.1mm、全体の厚み(全長)Bが約2.6mmで、テーパ形状部の厚み(長さ)B2が約1.9mmのものに統一し、拡管圧は214MPa、拡管時間は2秒として行った。 In this demonstration experiment, the fixing ring has a maximum outer diameter of 20.9 mm, a minimum inner diameter of 16.1 mm, an overall thickness (full length) B of about 2.6 mm, and a taper-shaped portion thickness (length) B2 of about It unified to the thing of 1.9 mm, the pipe expansion pressure was 214 Mpa, and the pipe expansion time was 2 second.
なお、ケース1では、固定リング51として、収容部の深さb(前後方向の長さ)は0.6mm、内径は約18.0mm〜19.2mmであって、バックアップリング側端面の部材厚hが約0.9mmのものを使用した。また、ケース2では、固定リング52として、収容部の深さ(前後方向の長さ)bは0.6mm、内径は約18.0mm〜20.5mmであって、バックアップリング側端面の部材厚hが約0.2mmのものを使用した。
図5に検証結果を示す。
In the
FIG. 5 shows the verification result.
図5に示すように、ケース1によればマンドレルシール部A1の寿命は、拡管成形を約1000回行うことができ、ケース2のマンドレルシール部A2では約300回行うことが可能という結果を得られることが実証された。一方、収容部を備えていない従来のマンドレルシール部A3(比較例)は、約200回という結果であった。
そのため、固定リングに収容部を形成することで、マンドレルシール部の寿命が向上することが実証された。
As shown in FIG. 5, according to the
Therefore, it has been demonstrated that the life of the mandrel seal portion is improved by forming the accommodating portion in the fixing ring.
(2)くさび形状部の長さによる効果
次に、くさび形状部の固定リング全長に対する長さの割合を大きくすることにより、マンドレルシール部の寿命の長期化を図ることについて行った、実証実験の結果を示す。
(2) Effect of the length of the wedge-shaped part Next, in the demonstration experiment, which was conducted to increase the life of the mandrel seal part by increasing the ratio of the length of the wedge-shaped part to the entire length of the fixing ring. Results are shown.
本実証実験において使用した固定リングの形状寸法および検証結果を表1に示す。 Table 1 shows the shape dimensions and verification results of the fixing ring used in this demonstration experiment.
本実証実験では、従来の一般的な形状により形成された比較例1と比較して、平行部(外径が一定の部分)の前後方向の長さB1を短くし、くさび形状部の全長に対する割合(くさび形状部の長さB2/全長B)を大きくしたケース3およびケース4を使用した場合のマンドレルシール部の寿命を比較した(図4(c)参照)。
In this demonstration experiment, the length B1 in the front-rear direction of the parallel portion (portion having a constant outer diameter) is shortened relative to the total length of the wedge-shaped portion, as compared with Comparative Example 1 formed with a conventional general shape. The lifespan of the mandrel seal portion was compared when using the
ケース3としては、表1に示すように、くさび形状部の固定リング全長に対する割合が81%の固定リングを使用した。また、ケース4では、くさび形状部の固定リング全長に対する割合が81%であって、バックアップリング側端部に収容部が形成された固定リングを使用した。また、比較例として、比較例2では、くさび形状部の固定リングに対する割合が59%、比較例3ではくさび形状部の固定リングに対する割合が35%の固定リングを使用した。
ここで、本実証実験における拡管圧は214MPaとし、拡管時間は2秒として行った。
As
Here, the tube expansion pressure in this demonstration experiment was 214 MPa, and the tube expansion time was 2 seconds.
表1に示すように、くさび形状部が、81%のケース3およびケース4の拡管回数が、それぞれ291回および1021回となり、従来の一般的な固定リングの形状からなる比較例2の71回と比較して大幅に改善されることが実証された。
一方、比較例3のように、固定リングの厚み(全長)を長くして、くさび形状部の割合を小さくすると、拡管回数が、11回となり、消耗が早まることが実証された。
As shown in Table 1, the number of tube expansions of the
On the other hand, as in Comparative Example 3, when the thickness (full length) of the fixing ring is increased and the ratio of the wedge-shaped portion is decreased, the number of tube expansions is 11 times, which proves that consumption is accelerated.
したがって、固定リングのくさび形状部の長さを、固定リングの全長に対して、60%以上、より好ましくは80%以上とすれば、マンドレルシール部の寿命の長期化を測ることが可能である。 Therefore, if the length of the wedge-shaped portion of the fixing ring is set to 60% or more, more preferably 80% or more, with respect to the total length of the fixing ring, it is possible to measure the longevity of the mandrel seal portion. .
(3)樹脂リングによる効果
次に、固定リングが樹脂リングを備えることによるマンドレルシール部の寿命の向上の効果について検証した結果を示す。ここで、図6は、本実証実験において使用したマンドレルシール部の一部を示す断面図であって、(a)は従来の固定リングを使用した場合(ケース5)、(b)は樹脂リングが配設された場合(ケース6)を示している。
(3) Effect by resin ring Next, the result of having verified about the effect of the lifetime improvement of the mandrel seal part by a fixing ring being provided with a resin ring is shown. Here, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the mandrel seal portion used in this demonstration experiment, where (a) shows a case where a conventional fixing ring is used (case 5) and (b) shows a resin ring. Is shown (case 6).
本実証実験では、図6(a)および(b)に示すように、マンドレルシール部B1,B2に配設される固定リング54,55について、樹脂リング8を配置したものと、配置しないものを利用して、それぞれ拡管成形を繰り返し行い、それぞれマンドレルシール部B1,B2に破損が生じるまでの拡管成形を行った回数を測定した。
ここで、本実証実験における拡管圧は214MPaとし、拡管時間は2秒として行った。
In this demonstration experiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, the fixing rings 54 and 55 arranged in the mandrel seal portions B1 and B2 are arranged with the
Here, the tube expansion pressure in this demonstration experiment was 214 MPa, and the tube expansion time was 2 seconds.
ケース5として、図6(a)に示すように、樹脂リングが配置されてなく、バックアップリング4側が平坦(マンドレル本体2の軸方向に対して直角)に形成された固定リング54を使用し、ケース6としては、図6(b)に示すように、ケース5の固定リング54と同じ外形形状であって、バックアップリング4側の端部の内面側に、樹脂リング8が配設された固定リング55を使用した。
なお、固定リング54,55としては、最大外径が20.9mm、最小内径が16.1mm、全体の厚み(全長)が約2.6mmで、テーパ形状部の厚み(長さ)が約1.9mmのものを使用した。
As shown in FIG. 6 (a), as the
The fixing rings 54 and 55 have a maximum outer diameter of 20.9 mm, a minimum inner diameter of 16.1 mm, an overall thickness (full length) of about 2.6 mm, and a taper-shaped portion having a thickness (length) of about 1. .9 mm was used.
表2に実証実験結果を示す。 Table 2 shows the results of the demonstration experiment.
表2に示すように、樹脂リングの配置されていないケース5のマンドレルシール部の寿命が21回であるのに対して、樹脂リングの配置されたケース6のマンドレルシール部の寿命が71回であった。そのため、固定リングのバックアップリング側内面部に樹脂リングを配置することにより、マンドレルシール部の寿命が大幅に向上することが実証された。
As shown in Table 2, the life of the mandrel seal part of the
1 マンドレルシール部
2 マンドレル本体
3 アクアチューブ(筒状弾性体)
4 バックアップリング
5 固定リング
5a くさび形状部
5b 収容部(収容空間)
6 拡張リング
6b テーパ形状部
8 内部樹脂リング(樹脂リング)
10 液圧拡管装置
11 本体部
12 拡管ツール部
P 高圧室
W1 管材
W2 管板
1
4
6
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid pressure expansion apparatus 11 Main-body part 12 Tube expansion tool part P High pressure chamber W1 Pipe material W2 Tube sheet
Claims (3)
前記拡管ツール部に連結され、前記高圧液が導入されるマンドレル本体と、
前記マンドレル本体の外周部に装着され、前記高圧液を封入して拡径する筒状弾性体と、
前記筒状弾性体の少なくとも一方の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着されるバックアップリングと、
前記バックアップリングの前記筒状弾性体の反対側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、前記バックアップリングと反対側の端面側に向けて外径が縮径されたくさび形状部を有する固定リングと、
前記固定リングの前記くさび形状部側の端面に沿って前記マンドレル本体の外周部に装着され、かつ、該くさび形状部に適合するように内径が前記固定リング側に向けて拡径されたテーパ形状部を有し、なおかつ、前記高圧液の液圧により該くさび形状部が前記テーパ形状部に押圧されて径方向に拡張可能に構成された環状の拡張リングと、を備えており、
前記固定リングのバックアップリング側端部の内径が、前記マンドレル本体の外面と該固定リングの内面との間に収容空間が形成されるように、拡径されていることを特徴とする、マンドレルシール部。 A mandrel seal part that encloses the high-pressure liquid supplied from the main body part via the pipe expansion tool part in a state of being inserted into the pipe material, and performs pipe expansion molding of the pipe material from the inner surface,
A mandrel body connected to the tube expansion tool portion and into which the high pressure liquid is introduced;
A cylindrical elastic body that is attached to the outer periphery of the mandrel body and encloses the high-pressure liquid to expand the diameter;
A backup ring attached to the outer periphery of the mandrel body along at least one end surface of the cylindrical elastic body;
A wedge shape that is mounted on the outer peripheral portion of the mandrel body along the opposite end surface of the cylindrical elastic body of the backup ring, and whose outer diameter is reduced toward the end surface side opposite to the backup ring. A fixing ring having a portion;
A tapered shape that is attached to the outer peripheral portion of the mandrel body along the end surface of the fixing ring on the wedge-shaped portion side, and whose inner diameter is expanded toward the fixing ring side so as to fit the wedge-shaped portion. And an annular expansion ring configured such that the wedge-shaped portion is pressed against the tapered shape portion by the hydraulic pressure of the high-pressure liquid and is expandable in the radial direction.
The mandrel seal is characterized in that an inner diameter of a backup ring side end portion of the fixing ring is expanded so that an accommodation space is formed between an outer surface of the mandrel body and an inner surface of the fixing ring. Department.
The mandrel seal part according to claim 1 or 2, wherein a section length of the wedge-shaped part is 60% or more with respect to a total length of the fixing ring.
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