JP5804927B2

JP5804927B2 - パイプ状試験片の延長治具

Info

Publication number: JP5804927B2
Application number: JP2011272068A
Authority: JP
Inventors: 健介岩野; 章彦二宮; 清河西
Original assignee: Nuclear Fuel Industries Ltd
Current assignee: Nuclear Fuel Industries Ltd
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: JP2013124866A

Description

本発明は、短尺のパイプ状試験片の長さを所定の長さに延長するためのパイプ状試験片の延長治具に関する。

試験評価などに使用される試験片は、必要最小限のコストに抑えるため、できるだけ寸法を小さくして使用されることが多い。そのため、試験片がパイプ状の場合には、長さ寸法を可能な限り短くして使用される。

反面、パイプ状試験片の試験を行うための装置の中には、実際の製品よりも短いパイプ状試験片を使用することができないものがある。そのため、このような装置については、短尺のパイプ状試験片に長さ調整用ダミー棒を接続して実際の製品の寸法に合わせる工夫が行われている。

パイプ状試験片に長さ調整用ダミー棒を接続する方法としては、パイプ状試験片および長さ調整用ダミー棒にねじ加工を施してねじ接続する方法、溶接を用いて接続する方法、かしめ加工により接続する方法などが提案されている。

また、パイプ状試験片の試験を行う際に、試験雰囲気を管理する場合、パイプ状試験片の一端を密閉する必要がある。例えば、原子燃料集合体の制御棒案内シンブル管をレーザ溶接で溶接する場合（例えば特許文献１）などのように、不活性雰囲気に管理する必要がある場合は、パイプ状試験片の一端を密封する必要がある。

このようにパイプ状試験片の一端を密封しながらパイプ状試験片の長さを所定の長さに延長する技術として、図５に示す技術が提案されている。図５は従来のパイプ状試験片の延長治具による接続方法を説明する図であり、（ａ）は接続前の状態を、（ｂ）は接続後の状態を説明する図である。図５に示すように従来の技術は、雄ねじ部５１ａを有する金属プラグ５１をパイプ状試験片５２の片側に溶接してパイプ状試験片内の密封を確保し、金属プラグ５１を雄ねじ部５１ａで長さ調整用ダミー棒にねじ接続するように構成されている。

特開２００２−３４６７７９号公報

しかし、従来の技術では、専用のねじ付き金属プラグを事前に溶接等の加工を行う必要があるため、加工費用が高くなり、また、加工時間が長くなる。このため、急な試験片の数の増加などに対応することが困難であった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、パイプ状試験片の一端を密封しながらパイプ状試験片の長さを所定の長さに延長する場合、事前に溶接等の加工を行う必要がなく、加工費用を低減でき、また加工時間を短くでき、急な試験片の数の増加にも対応することができるパイプ状試験片の延長治具を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明により、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項の発明毎に説明する。

請求項１に記載の発明は、
パイプ状試験片の長さを所定の長さに延長するために、前記パイプ状試験片の一端に長さ調整用ダミー棒を接続するパイプ状試験片の延長治具であって、
前記パイプ状試験片の一方の端部に抜き出し可能な状態で挿入されるパイプ状のケーシングと、
前記パイプ状試験片に挿入されると共に、前記ケーシングに挿通される棒状の中子と
を備えており、
前記中子は、外周面に雄ねじ部が形成された前記長さ調整用ダミー棒への挿通部を一端に有すると共に、Ｏリングが嵌め込まれた外周面と前記外周面から前記挿通部に向かって直径が漸減するテーパ部とが設けられた拡開部が形成された前記パイプ状試験片への挿入部を他端に有しており、
前記ケーシングは、ケーシング本体と、前記ケーシング本体に続いて形成された前記パイプ状試験片への挿入部と、前記パイプ状試験片への挿入部に続いて形成され、先端に向かって肉厚が漸減するように形成されると共に複数のスリットが設けられて拡径可能に構成された拡径部とを有しており、
前記中子の前記拡開部を前記パイプ状試験片に挿入することにより、前記中子の拡開部の外周面と前記パイプ状試験片の内周面との間が前記Ｏリングで封止され、
前記中子の挿通部が前記ケーシングに挿通されると共に、前記ケーシングが前記パイプ状試験片に挿入され、
前記中子の前記雄ねじ部が、前記長さ調整用ダミー棒に形成された雌ねじ部に螺合されて螺進することにより、前記中子の前記拡開部が前記長さ調整用ダミー棒の側に引き寄せられるに従い、前記ケーシングの拡径部が、前記中子の前記拡開部の前記テーパ部によって拡径して前記パイプ状試験片の内周面に摩擦係合されるように構成されていることを特徴とするパイプ状試験片の延長治具である。

本請求項の発明に係るパイプ状試験片の延長治具は、中子の雄ねじ部を、長さ調整用ダミー棒に形成された雌ねじ部に螺合して螺進させることにより、中子の拡開部が長さ調整用ダミー棒の側に引き寄せられて、ケーシングの拡径部が、中子の拡開部の側面に設けられたテーパ部によって拡径してパイプ状試験片の内周面に摩擦係合されるように構成されている。

また、中子の拡開部の外周面とパイプ状試験片の内周面との間がＯリングで封止されるため、雰囲気制御が必要とされる場合に対応することができる。

これにより、パイプ状試験片の一端を密封しながらパイプ状試験片の長さを容易に延長することができる。

そして、パイプ状試験片と長さ調整用ダミー棒の接続に際して溶接などの事前の加工が不要になるため、加工に要する費用および時間を低減することができ、急な試験片の数の増加などにも容易に対応することができる。

なお、長さ調整用ダミー棒に形成された雌ねじ部を緩めることにより、長さ調整用ダミー棒をケーシングとの間に隙間を形成した後、この隙間を埋めるように長さ調整用ダミー棒をケーシングに向けて押し付けることにより、中子の拡開部がケーシングの拡径部から離れて拡径部が縮径し、長さ調整用ダミー棒とパイプ状試験片との接続を解除することができる。

本発明によれば、事前に溶接等の加工を行う必要がなく、パイプ状試験片の一端を密封しながらパイプ状試験片の長さを所定の長さに延長することができ、加工費用を低減でき、また加工時間を短くでき、急な試験片の数の増加にも対応することができる。

（ａ）は本発明の実施の形態のパイプ状試験片の延長治具の中子の断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態のパイプ状試験片の延長治具のケーシングの断面図である。パイプ状試験片の断面図である。長さ調整用ダミー棒の一部切欠した正面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施の形態のパイプ状試験片の延長治具による接続方法を説明する図である。（ａ）（ｂ）は従来のパイプ状試験片の延長治具による接続方法を説明する図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明する。

１．パイプ状試験片の延長治具の構成
図１（ａ）は、本発明の実施の形態のパイプ状試験片の延長治具の中子の断面図、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態のパイプ状試験片の延長治具のケーシングの断面図である。また、図２は、パイプ状試験片の断面図であり、図３は、長さ調整用ダミー棒の一部切欠した正面図である。さらに、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施の形態のパイプ状試験片の延長治具による接続方法を説明する正面図である。

パイプ状試験片の延長治具は、パイプ状試験片２１の一方の端部に抜き出し可能に挿入されるパイプ状のケーシング１２と、ケーシング１２に挿通される棒状の中子１１とを備えている。

（１）中子
中子１１は、ケーシング１２より長くなるように設定されており、ケーシング１２に挿通される挿通部１１ａと、拡開部１１ｂとを有しており、挿通部１１ａの一端の外周面には雄ねじ部１１ｅが形成されている。また、拡開部１１ｂの直径は、パイプ状試験片２１の内径よりわずかに小さい大きさに設定されている。

拡開部１１ｂの外周面には環状の溝１１ｇが設けられ、溝１１ｇにはＯリング１１ｆが嵌め込まれている。

また、拡開部１１ｂの挿通部側には挿通部１１ａに向かって直径が漸減するテーパ部１１ｄが形成されている。

なお、中子１１の材質としては、例えば、工具鋼等が好ましい。

（２）ケーシング
図１（ｂ）に示すように、ケーシング１２は、ケーシング本体１２ｃと、パイプ状試験片２１への挿入部１２ａと、挿入部１２ａの先端に形成される拡径部１２ｂとを有している。拡径部１２ｂは、先端に向かって肉厚が漸減するように形成されることにより弾性力が付与され、挿入部１２ａの上部側から４箇所にスリットを設けることにより拡径可能に構成されている。また、拡径部１２ｂの外面にはローレットなどの滑り止め加工が施されている。

なお、ケーシング１２の材質としては、例えば、バネ鋼等が好ましい。

また、中子１１とケーシング１２とは、互いに回転しないようにキー（図示せず）が設けられている。このため、ケーシング１２を手等で保持することにより、中子１１の回転も規制される。この結果、調整用ダミー棒３１は中子１１と共回りすることなく螺進し、中子１１は調整用ダミー棒３１の側に引き込まれて、ケーシング１２の拡径部１２ｂを拡径させることができる。

２．パイプ状試験片および長さ調整用ダミー棒
図２に示すように、パイプ状試験片２１は、短尺に形成されており、例えば原子燃料のシンブル管や被覆管などの試験片である。図３に示すように、長さ調整用ダミー棒３１は、一端に中子１１の雄ねじ部１１ｅ（図１（ａ）参照）と螺合する雌ねじ部３１ａが形成されている。なお、長さ調整用ダミー棒３１の直径は、パイプ状試験片２１の外径とほぼ同じ大きさである。

３．パイプ状試験片の延長治具による接続動作の説明
パイプ状試験片２１および長さ調整用ダミー棒３１は次のようにして接続される。

（１）まず、図４（ａ）に示すように、中子１１の挿通部１１ａをケーシング１２に挿入して中子１１の雄ねじ部１１ｅをケーシング１２から突出させる。また、中子１１の拡開部１１ｂおよびケーシング１２の挿入部１２ａをパイプ状試験片２１の一端に挿入する。このとき、パイプ状試験片２１の内周面と、中子１１の拡開部１１ｂとの間はＯリング１１ｆにより封止される。また、ケーシング１２のケーシング本体１２ｃはパイプ状試験片２１から突出している。

（２）次に、図４（ｂ）に示すように、中子１１の雄ねじ部１１ｅに長さ調整用ダミー棒３１の雌ねじ部３１ａを螺合し、パイプ状試験片２１や長さ調整用ダミー棒３１を回転させて中子１１の雄ねじ部１１ｅを螺進させる。これにより、長さ調整用ダミー棒３１がケーシング１２に係止する。

（３）そして、図４（ｃ）に示すように、パイプ状試験片２１や長さ調整用ダミー棒３１をさらに回転させることにより、中子１１の雄ねじ部１１ｅをさらに螺進させ、中子１１が長さ調整用ダミー棒３１の側に引き寄せられる。このため、中子１１のテーパ部１１ｄがケーシング１２の拡径部１２ｂの内周面を摺動しながら拡径部１２ｂ内に圧入される。これにより、ケーシング１２の拡径部１２ｂが拡径して拡径部１２ｂの外周面がパイプ状試験片２１の内周面に圧接して摩擦係合する。

この結果、パイプ状試験片２１と長さ調整用ダミー棒３１とがパイプ状試験片の延長治具を介して接続される。

なお、拡径部１２ｂの外周面には滑り止め加工が施されているため、摩擦係合力が大きくなる。

（４）このようにして長さ調整用ダミー棒３１に接続されたパイプ状試験片２１を用いて試験を行う場合、試験時にパイプ状試験片２１の内部が加圧されると、加圧力が中子１１に作用することにより、中子１１がさらに移動する。このため、ケーシング１２の拡径部１２ｂがさらに押し拡げられて摩擦係合力がさらに大きくなり、パイプ状試験片２１と長さ調整用ダミー棒３１とを強固に接続することができる。なお、中子１１のＯリング１１ｆの存在により、加圧力が抜けることはない。

（５）次に、パイプ状試験片２１と長さ調整用ダミー棒３１との接続を解除する場合には、長さ調整用ダミー棒３１に形成された雌ねじ部３１ａを緩めて、長さ調整用ダミー棒３１とケーシング１２との間に隙間を形成した後、長さ調整用ダミー棒３１によりこの隙間を押し縮める。これにより、中子１１のテーパ部１１ｄをケーシング１２の拡径部１２ｂから離脱させることができ、ケーシング１２の拡径部１２ｂが縮径され接続が解除される。

次に、実施例により具体的に説明する。本実施例は、軽水炉燃料用被覆管の溶接試験に用いるパイプ状試験片２１に適用した例である。

軽水炉用燃料は約４ｍの長さを有するが、パイプ状試験片２１としては通常数十ｃｍの短尺被覆管を使用する。溶接試験では、溶接機の内部雰囲気を不活性雰囲気に置換するため、装置の内部を真空に引き、その後パイプ状試験片２１の内部を製品燃料棒と同等の３ＭＰａ程度まで加圧する。

本実施例では、ＰＷＲ１７×１７タイプおよびＢＷＲ９×９タイプについて、上記実施の形態に基づいてパイプ状試験片の延長治具を作製し、これを使用して溶接試験を実施した。

試験の結果、両タイプ共に溶接試験中にパイプ状試験片の延長治具が外れることなく接続でき、装置内部の真空置換およびパイプ状試験片２１の内部の圧力が保持されることを確認できた。

なお、上記のタイプ以外の燃料被覆管についてもパイプ状試験片の内径に応じて使用することが可能であり、また軽水炉用燃料被覆管に限定されることなく、他の用途に用いられるパイプ状試験片２１にも適用することが可能である。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

１１中子
１１ａ挿通部
１１ｂ拡開部
１１ｅ雄ねじ部
１１ｄテーパ部
１１ｆＯリング
１１ｇ溝
１２ケーシング
１２ａ（パイプ状試験片への）挿入部
１２ｂ拡径部
１２ｃケーシング本体
２１、５２パイプ状試験片
３１長さ調整用ダミー棒
３１ａ雌ねじ部
５１金属プラグ
５１ａ雄ねじ部

Claims

パイプ状試験片の長さを所定の長さに延長するために、前記パイプ状試験片の一端に長さ調整用ダミー棒を接続するパイプ状試験片の延長治具であって、
前記パイプ状試験片の一方の端部に抜き出し可能な状態で挿入されるパイプ状のケーシングと、
前記パイプ状試験片に挿入されると共に、前記ケーシングに挿通される棒状の中子と
を備えており、
前記中子は、外周面に雄ねじ部が形成された前記長さ調整用ダミー棒への挿通部を一端に有すると共に、Ｏリングが嵌め込まれた外周面と前記外周面から前記挿通部に向かって直径が漸減するテーパ部とが設けられた拡開部が形成された前記パイプ状試験片への挿入部を他端に有しており、
前記ケーシングは、ケーシング本体と、前記ケーシング本体に続いて形成された前記パイプ状試験片への挿入部と、前記パイプ状試験片への挿入部に続いて形成され、先端に向かって肉厚が漸減するように形成されると共に複数のスリットが設けられて拡径可能に構成された拡径部とを有しており、
前記中子の前記拡開部を前記パイプ状試験片に挿入することにより、前記中子の拡開部の外周面と前記パイプ状試験片の内周面との間が前記Ｏリングで封止され、
前記中子の挿通部が前記ケーシングに挿通されると共に、前記ケーシングが前記パイプ状試験片に挿入され、
前記中子の前記雄ねじ部が、前記長さ調整用ダミー棒に形成された雌ねじ部に螺合されて螺進することにより、前記中子の前記拡開部が前記長さ調整用ダミー棒の側に引き寄せられるに従い、前記ケーシングの拡径部が、前記中子の前記拡開部の前記テーパ部によって拡径して前記パイプ状試験片の内周面に摩擦係合されるように構成されていることを特徴とするパイプ状試験片の延長治具。