JP6267322B2 - 管を機械加工するための防振栓及び管内にその栓を配置する方法 - Google Patents

Description

本発明は、石油及びガス産業において流体を輸送するために使用される管を機械加工する旋盤に関し、機械加工の間において振動を軽減し、管に栓がされた状態を維持する栓を提案する。

石油又はガスなどの流体を輸送することは、「ＯＣＴＧ」（油井管）と呼ばれる管によって行われ、それは通常は１０ｍを超える長さ及び１トンを超える重量を有する部分によって形成される。このことは、それらの取り扱いを複雑にし、結果として管のこれらの部分を機械加工するためにそれらは特別な旋盤に配置され、それによって管のいくつかの部分を他のものと連結結合するための管の両端のねじ切りが行われる。

そのねじ切り工程の間に、管の内部は通常は機械加工で出る切削液、削りくずなどの残留要素で一杯になる。その一方で、管の壁厚が僅かであるときは、管自身によって引き起こされるベル作用によって振動が生じる。

管に残留物が入ることを防止し、またそれによって振動を低減するための、管の内部にストッパーを配置することからなる方法が、それらの欠点を防ぐために知られている。

本発明と同じ出願人である特許文献１は、これらの特徴を有するストッパーを開示する。ストッパーは、互いに対向する第１及び第２の環状体によって形成され、それらの間に環状体を軸方向に離すことができるピストンが配置される。第１の環状体はその外面に弾性リングを有し、弾性リングは管の内壁に接触するまで外側に広がることができる。弾性リングの拡大は、第２の環状体に軸方向で一体となった部品を介してばねによって与えられる圧縮力によって引き起こされる。

この方法は、振動及び管内部に残留物が入る問題を解決するが、弾性リングは限られた拡大能力を有するので、それは特定の管の内径に限定され、栓をする管の内径に従って異なる弾性リングの厚さを備えたストッパーが必要とされる。

スペイン特許第２３６１９８８号明細書

したがって、異なる内径の管に自動的に適合されることができる、管内部に配置される栓が必要とされる。

本発明によれば、旋盤で機械加工される管に挿入されるための栓が提案される。栓は、機械加工が起こる時に管の内部で自立し、管の内部に機械加工から生じた残留物が入ることが防がれ、一方で同時に機械加工の間に管で起こる振動を軽減する。ここで、栓は、異なる内径を有する管に適合することができる構造の具体的形態を有する。

本発明の栓は、機械加工される管の内壁に接触することを目的とする、容易に外側に広がる少なくとも３つのアームを有する中心本体を含む。遮断スクリーンが、中心本体とアームとの間に配置され、アームの径方向の広がりが起こった時に、管の内部に栓をするために、栓をしない配置から栓をする配置に栓がなるようにして、アームが広がった状態において管の内部を遮断する。

中心本体は軸方向の孔を有し、そこにはピストンが収容される。ピストンは、外部から押されることによって、中心本体を囲む周囲部品に移動可能に作用して、アームの動きを生じさせる。周囲部品は、ピストンが押す方向と反対方向に周囲部品を押す弾性要素によって与えられる圧縮力を受ける。ピストンは、周囲部品に取り付けられる横方向の棒を一端に有する。横方向の棒は、中心本体に作られた長方形の溝を通って中心本体から突出する。

本発明の限定でない実施形態によれば、栓の中心本体のそれぞれのアームは、はさみの形状を有し、互いに接合された第１のレバーと第２のレバーとを含む。第１のレバーは、一端で中心本体に結合され、一方で他端は、管の内壁と接触するための細長い停止部に設けられた溝に沿って移動する可動点に結合される。第２のレバーは、一端で周囲部品に結合され、他端で細長い停止部に結合され、周囲部品の移動が起こった時にアームの細長い停止部の上昇を起こし、栓が管の内部に栓をするための栓をする配置に動くようになっている。

本発明の限定でない別の実施形態によれば、第１及び第２のレバーは、細長い停止部で終わることに代えて、管の内壁と接触するためのそれぞれの車輪で終わる。

この状況において、管の内部に栓を配置するために、第１のステップにおいて栓が旋盤の可動板にしっかりと固定される。栓は、旋盤の可動板のクランプ及び栓を操作するロッドによってしっかりと固定され、ロッドはアームが引っ込んでいる栓をしない配置に栓を維持する。栓は、管の内部にこの配置で挿入される。第２のステップにおいて、栓は旋盤の可動板によりもはや固定されず、旋盤の可動板のクランプは取り外され、栓はもはやロッドによって作動されない。そのようにして、栓は管の内部に栓をするための栓をする配置になり、栓は管の内部で自立する。

本発明の栓を、栓のアームが畳まれた配置である栓をしない配置で備えた管の長手方向の断面図である。 栓のアームが展開された状態である栓をする配置で栓を備えた管の長手方向の断面図である。 栓をしない配置で栓を備えた管の横断面図である。 栓をする配置で栓を備えた管の横断面図である。 栓のアームの実施形態の縦断面図である。 栓のアームの別の実施形態の縦断面図である。

本発明の防振栓は、機械加工の間に管（１）で起こる振動を軽減するために、及び機械加工で出る切削液、削りくず、又は他の残留物が管（１）内部に入ることを防ぐために、旋盤において機械加工される管（１）の一端の内部に挿入される。

図の実施形態に見られるように、防振栓は、略円形の部品である中心本体（２）を含む。中心本体（２）は、その外面に少なくとも３つのアーム（３）を有する。アーム（３）は、管（１）の内壁に接触するために中心本体（２）の外側に容易に伸ばされることができ、それによって機械加工の間に管（１）で起こる振動を軽減する。図３、４の横断面図に見られるように、機械加工の間に管（１）で起こる振動の適切な軽減を確実にするために、管（１）の内壁に接触することとなる８つのアーム（３）を有する栓の中心本体（２）が提供されることができる。

可撓性シートの形態の遮断スクリーン（４）が、中心本体（２）の外側と中心本体（２）から最も離れたアーム（３）の末端との間に配置される。遮断スクリーン（４）は、アーム（３）が広がった位置で、すなわちアーム（３）が半径方向外側に動いて管（１）の内壁と接触した時の栓をした位置で、管（１）の内部を遮断することを目的とする。

中心本体（２）は、内部に軸方向の孔（５）を有し、軸方向に移動可能なピストン（６）を収容する。ピストン（６）は、その端の１つに中心本体（２）から突出する横方向の棒（７）を有する。横方向の棒（７）は、中心本体（２）を囲んでその上を軸方向に摺動する周囲部品（８）に一体的に取り付けられる。それにより、周囲部品（８）は、ピストン（６）の軸方向の動きによって中心本体（２）上を摺動する。図５の縦断面図に見られるように、ピストン（６）の横方向の棒（７）は、中心本体（２）に作られた長方形の溝（９）を通って中心本体（２）から突出する。長方形の溝（９）は、横方向の棒（７）が中心本体（２）から突出して、ピストン（６）の変位での軸方向の動きを周囲部品（８）に伝達することができるようにする。逆の場合も同じである。

図に示される実施形態では、横方向の棒（７）が動く長方形の溝（９）が、中心本体（２）を横方向に貫通するようにされ、横方向の棒（７）は、その両端が中心本体（２）から突出し、それらの両端で周囲部品（８）に一体的に取り付けられる。しかし、実施形態において本発明の概念を変えることなく、横方向の棒（７）がその一端のみで周囲部品（８）に取り付けられることも、横方向の棒（７）が十字であり、周囲部品（８）と接する４つの点を定めることも可能である。

弾性要素（１０）が、周囲部品（８）に恒久的に作用し、ピストン（６）が押す方向と反対方向に周囲部品（８）を押す。図に示される実施形態では、弾性要素（１０）はばねとして示されるが、それは空気圧シリンダー、油圧シリンダー、磁性板又はそのような目的に適した他の機構などの、周囲部品（８）を押す別のタイプの装置にし得る。弾性要素（１０）が周囲部品（８）を押す方向での周囲部品（８）の軸方向の動きは、中心本体（２）に設けられた管状の凹部の形状である抑止部（１１）によって制限され、それに対して周囲部品（８）の接触が起こる。

図に示される実施形態に見られるように、管（１）の内壁に接触するために容易に伸ばされるアーム（３）は、一実施形態においてはさみの形状を有する。したがって、それぞれのアーム（３）は、第１のレバー（３．１）と第２のレバー（３．２）とを含み、それらは実質的にそれらの中心で接合点（３．３）によって結合される。第１のレバー（３．１）の一端は、中心本体（２）の取り付け点に結合され、一方で第２のレバー（３．２）の一端は、中心本体（２）に対して移動可能な周囲部品（８）に結合される。第１のレバー（３．１）及び第２のレバー（３．２）の他端は、管（１）の内壁と接触するための細長い停止部（３．４）に接続される。この場合、第２のレバー（３．２）は、細長い停止部（３．４）の取り付け点に結合され、一方で第１のレバー（３．１）は、細長い停止部（３．４）に設けられた溝（３．５）に沿って動く可動点で、その細長い停止部（３．４）に結合される。

図６は、アーム（３）の別の実施形態を示す。そこでは、中心本体（２）から遠くに離れた第１のレバー（３．１）及び第２のレバー（３．２）の端は、管（１）の内壁と接触する停止部として機能するそれぞれの車輪（３．６）で終わる。図に示されるアーム（３）の実施形態は限定するものではなく、本発明の概念を変えることなく、アーム（３）の伸展についての他の異なる実施形態が適用されることが可能である。

そのような状況で、栓は管（１）が機械加工される旋盤に配置され、旋盤の可動台の板によって栓が挿入されて管（１）の内部に配置される。図１に見られるように、栓はアーム（３）を引っ込めた栓をしない配置で管（１）の内部に挿入される。その時、栓の中心本体（２）は、旋盤のその板のクランプ（１２）及び中心本体（２）の軸方向の孔（５）に挿入されたロッド（１３）によってしっかりと固定される。栓をしない配置では、旋盤のロッド（１３）はピストン（６）及び横方向の棒（７）のアセンブリを押し、そのアセンブリは次に弾性要素（１０）に対して周囲部品（８）を押し、アーム（３）は引っ込められた状態を維持する。

栓が管（１）内部の中心に配置され、旋盤の板のストッパー（１４）が管（１）の開口部と接触した時、ロッド（１３）は後方に動き、弾性要素（１０）が周囲部品（８）を押し、管（１）の内壁に接触するまで半径方向外側へのアーム（３）の広がりを生じさせる。最後に、旋盤のクランプ（１２）が中心本体（２）を放して中心本体（２）は取り外され、それによって栓は管（１）の内部で自立する。

１ 管
２ 中心本体
３ アーム
３．１ 第１のレバー
３．２ 第２のレバー
３．３ 接合点
３．４ 停止部
３．５ 溝
３．６ 車輪
４ 遮断スクリーン
５ 軸方向の孔
６ ピストン
７ 横方向の棒
８ 周囲部品
９ 長方形の溝
１０ 弾性要素
１１ 抑止部
１２ クランプ
１３ ロッド
１４ ストッパー

Claims (5)

1. 機械加工される管（１）の内部に挿入される、管を機械加工するための防振栓であって、前記防振栓は、容易に外側に広がって前記管（１）の内壁に接触する少なくとも３つのアーム（３）を有する中心本体（２）を含み、遮断スクリーン（４）が、前記中心本体（２）と前記アーム（３）との間に配置され、前記遮断スクリーン（４）は、前記アーム（３）が広がった状態で前記管（１）の内部を遮断し、前記中心本体（２）は軸方向の孔（５）を有し、そこにピストン（６）が収容され、該ピストン（６）は、外部から押されることによって、前記中心本体（２）を囲みかつ前記アーム（３）の動きを生じさせる周囲部品（８）を移動させることができ、前記周囲部品（８）は、前記ピストン（６）が押す方向と反対方向に弾性要素（１０）によって与えられる押す力を受けることを特徴とする、管を機械加工するための防振栓。
2. それぞれの前記アーム（３）は、互いに接合された第１のレバー（３．１）と第２のレバー（３．２）とを含むはさみの形状を有し、前記第１のレバー（３．１）は、一端で前記中心本体（２）に結合され、他端は、前記管（１）の内壁と接触するための細長い停止部（３．４）に設けられた溝（３．５）に沿って移動する可動点に結合され、前記第２のレバー（３．２）は、一端で前記周囲部品（８）に結合され、他端で前記細長い停止部（３．４）に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の管を機械加工するための防振栓。
3. それぞれの前記アーム（３）は、互いに接合された第１のレバー（３．１）と第２のレバー（３．２）とを含むはさみの形状を有し、前記第１のレバー（３．１）は前記中心本体（２）に結合され、前記第２のレバー（３．２）は前記周囲部品（８）に結合され、前記第１のレバー（３．１）及び前記第２のレバー（３．２）の自由端は、前記管（１）の内壁と接触するためのそれぞれの車輪（３．６）で終わることを特徴とする、請求項１に記載の管を機械加工するための防振栓。
4. 前記ピストン（６）は、前記周囲部品（８）に取り付けられた横方向の棒（７）を一端に有し、前記横方向の棒（７）は、前記中心本体（２）の長方形の溝（９）を通って前記中心本体（２）から突出することを特徴とする、請求項１に記載の管を機械加工するための防振栓。
5. 旋盤で機械加工される管の内部に請求項１〜４のいずれかに記載の防振栓を配置する方法であって、第１のステップにおいて前記栓が前記旋盤の可動板にしっかりと固定され、前記栓は、前記旋盤の前記可動板のクランプ（１２）及び前記栓を操作して栓をしない配置に前記栓を維持するロッド（１３）によってしっかりと固定され、前記栓は、前記管（１）の内部にこの配置で挿入され、第２のステップは、前記栓は前記旋盤の前記可動板によって固定されなくなり、前記旋盤の前記可動板の前記クランプ（１２）は取り外されて前記栓はもはや前記ロッド（１３）によって作動されず、それにより前記栓は前記管（１）の内部に栓をするための配置になって、前記管（１）の内部で自立することを特徴とする方法。

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