JP6621339B2

JP6621339B2 - ランス

Info

Publication number: JP6621339B2
Application number: JP2016026254A
Authority: JP
Inventors: 聡前田; 康雅西森; 厚志西岡
Original assignee: 日本特殊炉材株式会社
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2019-12-18
Anticipated expiration: 2036-02-15
Also published as: JP2017145286A

Description

本発明は、溶射材料を反応ガスにより圧送する本体パイプに隙間を残して保護パイプを外嵌し、前記本体パイプ及び保護パイプを一体化した二重管構造のランスに関する。

コークス炉の補修に際して溶射材料を炉壁に吹き付けるランスは、数m〜10m超の長さである本体パイプの先端付近に噴射ノズルを突出させて構成される。ランスは、本体パイプの基端から先端に向けて溶射材料と反応ガス（例えば酸素）とを送り、噴射ノズルから前記溶射材料と反応ガスとを噴射する（本発明はコークス炉に挿入される側を先端、手前側を基端と呼ぶ。以下、同じ）。補修対象である炉壁は高温なので、噴射ノズルから炉壁に向けて噴射された溶射材料と反応ガスとは、高温な前記炉壁の表面で反応し、新たな耐火層を形成する（これが補修作業）。

ランスは、コークス炉に差し込まれる本体パイプの大部分が加熱される。本体パイプが異常に加熱されると、内部で溶射材料が自然発火（逆火）する危険性が増す。そこで、特許文献１は、溶射材料を反応ガスにより圧送する本体パイプに隙間を残して保護パイプを同心で外嵌し、本体パイプの外面と保護パイプの内面との間に介在させるスペーサで前記本体パイプ及び保護パイプを一体化し、本体パイプ及び保護パイプの隙間に圧縮空気を供給するランスを開示する（特許文献１・［請求項１］）。特許文献１が開示するランスは、圧縮空気により本体パイプを空冷するほか、空気噴射ノズルから圧縮空気を噴射させてランスの先端側に上向きの推力を発生させ、ランスの操作性を改善する（特許文献１・［0009］）。

特開2012-012535号公報

既述したように、ランスは数m〜10m超の長尺な本体パイプを用いるため、補修箇所であるコークス炉までの持ち運びや不使用時の保管に不便がある。これから、運搬及び保管に際して本体パイプを延在方向（本体パイプの長手方向）に分割し、溶射作業をする際に前記本体パイプを再接続する分割型のランスが検討される。しかし、本来長尺な本体パイプを分割すると、接続端部を接続した接続分離構造に応力が集中して前記接続端部が変形し、接続分離構造の接続又は分離が難しくなったり、接続分離構造が壊れてしまったりする。これから、分割型のランスを構成する場合、接続分離構造への応力の集中を回避する必要がある。

また、接続分離構造は、接続端部の変形が懸念されるため、前記変形により接続又は分離ができなくなりやすい捩じ込み式（接続端部の一方が雄ネジ、他方が雌ネジを有する接続方式）より、接続端部の一方を他方に抜き差しする嵌合式が好ましいと考えられる。しかし、二重管構造のランスを分割型にしようとすると、本体パイプ及び保護パイプそれぞれに接続分離構造が必要になるため、別途問題が発生する。

嵌合式の接続分離構造は、接続時の密封性を高めるため、嵌合させる接続端部の対向する外周面及び内周面の間にシールリングを介装させる。シールリングは、例えば一方の接合端部の端縁が他方の接合端部が備えるシールリングに乗り上げて対向する外周面及び内周面の間に挟まり、変形することにより前記外周面及び内周面それぞれに密着して、密封性を実現する。二重管構造のランスは、本体パイプ及び保護パイプそれぞれの接続分離構造にシールリングを設けることから、一方の接合端部の端縁が他方の接合端部が備えるシールリングに乗り上げる負荷が２倍となり、接合端部の嵌合が難しくなる問題がある。

また、嵌合式の接続分離構造は、シールリングと別に、嵌合に際して密着させる外周面及び内周面を設ける方が好ましい。外周面及び内周面の密着は、接続端部の分離を妨げる摩擦力を発生させ、接続端部の接続状態を維持する。ところが、密着する外周面及び内周面がそれぞれ円筒状であると、接続端部の一方を他方に抜き差しする間、密着する外周面及び内周面はずっと摺接し、摩擦抵抗の発生が継続するために接続端部の嵌合又は分離を難くする。これに、上述したシールリングの負荷が加わると、嵌合式の接続分離構造は、事実上、接続分離できなくなる。

逆火対策として本体パイプを冷却できる二重管構造のランスが好ましい。そこで、本体パイプ及び保護パイプからなる二重管構造のランスを前提として、長尺なランスを分割する際に問題となる接続端部への応力の集中を緩和又は回避しつつ、特に二重管構造のランスを分割する際に生ずる接続端部の接続及び分離を容易にできるように、本体パイプ及び保護パイプそれぞれの接続分離構造について検討した。

検討の結果開発したものが、溶射材料を反応ガスにより圧送する本体パイプに隙間を残して保護パイプを外嵌し、前記本体パイプ及び保護パイプを一体化した二重管構造のランスにおいて、本体パイプと保護パイプとは、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を密に嵌合させる接続分離構造が延在方向に異なる位置に設けられた先端側本体パイプ及び基端側本体パイプと先端側保護パイプ及び基端側保護パイプとに分割され、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造を構成する先端向き接続端部及び基端向き接続端部と、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造を構成する先端向き接続端部及び基端向き接続端部とが同じタイミングで嵌合及び分離されるように、先端側本体パイプ及び先端側保護パイプを一体化し、かつ基端側本体パイプ及び基端側保護パイプを一体化したことを特徴とするランスである。

先端向き接続端部及び基端向き接続端部を「密に嵌合させる」とは、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合させた際、接続分離構造の高い密封性が確保されるように、対向する外周面及び内周面との間にシールリングを介装したり、前記外周面及び内周面とが接面したりする嵌合を意味する。また、「接続分離構造が延在方向に異なる位置に設けられ」るとは、本体パイプの接続分離構造を構成する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の外周面及び内周面と保護パイプの接続分離構造を構成する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の外周面及び内周面とが延在方向にずれていることを意味し、好ましくは前記外周面及び内周面がシールリングを介装したり、接面したりする位置又は範囲が延在方向に重ならない位置関係とする。「先端向き接続端部及び基端向き接続端部が同じタイミングで嵌合及び分離」されるとは、先端向き接続端部及び基端向き接続端部がこれ以上差し込めない嵌合完了が同じタイミングで発生することを意味し、嵌合開始が異なるタイミングで始まってもよい。

本発明のランスは、本体パイプを内側、保護パイプを外側とする二重管構造で、本体パイプの外面が保護パイプの内面に対向する。保護パイプは、本体パイプに対して隙間を残して外嵌できればよい。具体的には、本体パイプと保護パイプとを同心にし、断面周方向全域で本体パイプの外面と保護パイプの内面との間に均一な隙間を形成するランスや、本体パイプの外面と保護パイプの内面とを断面周方向の一部で接触させ、断面周方向の残余を隙間とするランスを例示できる。これにより、本体パイプは、本体パイプと保護パイプとの隙間に供給した圧縮空気により空冷される。

本発明のランスは、本体パイプ及び保護パイプを延在方向に異なる位置で、それぞれ先端側本体パイプ及び基端側本体パイプと、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプとに分割する。これにより、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプと先端側保護パイプ及び基端側保護パイプとをそれぞれ接続した際、前後に離れた先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造と、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とに応力が分散される。また、例えば先端側本体パイプ及び基端側本体パイプが接続分離構造において折れ曲がろうとしても、前記接続分離構造に跨がって保護パイプが存在するので、前記先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの折れ曲がりが抑制される。

先端側本体パイプ及び基端側本体パイプや先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの分割数は自由であるが、それぞれの分割数は同じである。分割数が複数の場合、接続される前後の先端寄りが先端側本体パイプ又は先端側保護パイプで、基端寄りが基端側本体パイプ又は基端側保護パイプとする。例えば３分割型のランスの場合、先端寄り及び基端寄りの２箇所の接続分離構造が構成され、前後中間部分に当たる分割要素は、先端寄りの接続分離構造から見れば基端側本体パイプ又は基端側保護パイプであるが、基端寄りの接続分離構造から見れば先端側本体パイプ又は先端側保護パイプであり、前後に先端向き接続端部及び基端向き接続端部が設けられる。

接続分離構造にシールリングを設ける場合、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造と先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とは、相手方に外嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方に内周面を、相手方に内嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方に外周面をそれぞれ設け、前記内周面又は外周面の一方にシールリングを位置固定に装着し、それぞれの先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合し、先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面と前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面とにシールリングを介装した際、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造における先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さと、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造における先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さとを異ならせるとよい。

接続分離構造それぞれの先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合した際、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造における先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さと、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造における先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さとを異ならせると、それぞれの先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁がシールリングを乗り上げる時の負荷が異なるタイミングで発生する。シールリングから端縁までの長さは、シールリングを装着する内周面又は外周面の位置や、前記シールリングに乗り上げる端縁を有する外周面又は内周面の延在方向の長さを変えたりして、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造と先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とで異ならせる。

また、接面する内周面及び外周面を先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造に設ける場合、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造は、相手方に外嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方に、相手方に向って開く錐台状内周面を、相手方に内嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方に、前記錐台状内周面の転写構造である錐台状外周面をそれぞれ設け、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合した際、錐台状内周面及び錐台状外周面を接面させるとよい。錐台状内周面及び錐台状外周面は、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合又は分離させるために抜き差しすると、嵌合が完了した段階でのみ接面し、それ以外では全域で同時に離れる。このため、錐台状内周面及び錐台状外周面の接面による摩擦抵抗が、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合又は分離する際の負担にならない。

錐台状内周面及び錐台状外周面は、延在方向に交差する傾斜した周面であればよく、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を延在方向にのみ抜き差しする場合、角錐台状内周面及び角錐台状外周面であってもよい。しかし、通常、先端向き接続端部及び基端向き接続端部の抜き差しは、外側にある先端側保護パイプ又は基端側保護パイプを持って捩ることが多いことから、断面周方向の位置関係を問わずに嵌合できる円錐台状内周面及び円錐台状外周面が好ましく、更に先端側本体パイプ、基端側本体パイプ、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプと同心であるとより好ましい。

シールリングを介装する内周面及び外周面は、錐台状内周面及び錐台状外周面に連続して延在方向先端寄り又は基端寄りのいずれかに設ける。シールリングを介装する内周面及び外周面は、接面する錐台状内周面及び錐台状外周面と別に、角柱状内周面及び角柱状外周面でもよいし、円筒状内周面及び円筒状外周面でもよい。円筒状内周面及び円筒状外周面の場合、接面する円錐台状内周面及び円錐台状外周面と共に、先端側本体パイプ、基端側本体パイプ、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプと同心にする。

同様に、接面する内周面及び外周面を先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分
離構造に設ける場合、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造は、相手方に外嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方に、相手方に向って開く錐台状内周面を、相手方に内嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方に、前記錐台状内周面の転写構造である錐台状外周面をそれぞれ設け、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合した際、錐台状内周面及び錐台状外周面を接面させるとよい。先端側本体パイプ及び基端側本体パイプや先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造の接面する錐台状内周面及び錐台状外周面は、独立しているので、例えば一方が角錐台状内周面及び角錐台状外周面としながら他方を円錐台状内周面及び円錐台状外周面としたり、双方を円錐台状内周面及び円錐台状外周面としながら両者の傾斜角を異ならせたりしてもよい。

本発明により、接続及び分離が容易で、応力の集中による破損を回避できる二重管構造で分割型のランスが提供できるようになる。応力の集中回避は、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプと先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とを延在方向（先端側本体パイプ及び基端側本体パイプや先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの長手方向）の異なる位置に設けたことによる効果である。また、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造と先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とが延在方向に離れていることから、それぞれの先端向き接続端部及び基端向き接続端部が位置的に重なり合わない。このため、圧縮空気を送り込む先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの外面と先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの内面との隙間を確保しやすく、それぞれの接続分離構造のメンテナンスも比較的容易になる利点も得られる。

先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さを異ならせると、２つのシールリングによる負荷の発生タイミングをずらし、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合しやすくする効果をもたらす。先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造と先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とに設ける錐台状内周面及び錐台状外周面は、嵌合が完了した状態でしか接面しないので、錐台状内周面及び錐台状外周面が接面することによる摩擦抵抗が先端向き接続端部及び基端向き接続端部の抜き差しに際して発生しなくなり、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合しやすくする効果をもたらす。

本発明を適用したランスの一例を表す斜視図である。本例のランスにおける接続分離構造を表す斜視図である。本例のランスにおける接続分離構造を表す縦断面図である。先端側本体パイプ又は先端側保護パイプを表す斜視図である。先端側本体パイプ又は先端側保護パイプを表す縦断面図である。基端側本体パイプ又は基端側保護パイプを表す斜視図である。基端側本体パイプ又は基端側保護パイプを表す縦断面図である。接続分離構造の接続開始直後を表す縦断面図である。接続分離構造の分離開始直後を表す縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明のランス１は、例えば図１に見られるように、延在方向に２分割される先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３（外側）と、先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５（内側）とから構成される二重管構造（後掲図３参照）である。本例のランス１は、特許文献１記載の構成に準拠し、先端側保護パイプ２及び先端側本体パイプ４の先端に噴射ノズル11を取り付け、基端側本体パイプ３の基端に左右に張り出したハンドル12を設けている。

空気噴射ノズル11は、水平方向に向き、溶射材料及び反応ガスを水平方向に噴射する。また、本例の空気噴射ノズル11は、鉛直方向を向いた空気噴射ノズル111を備えている。空気噴射ノズル111は、先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の内面と先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５の外面との隙間に連通し、圧縮空気を鉛直方向に噴射する。空気噴射ノズル111から鉛直方向に噴射する圧縮空気により、ランス１の先端に上向きの力を発生させ、支柱13により揺動自在に支持されたランス１の操作性を改善する。

ハンドル12は、少なくとも一方が基端側保護パイプ３及び基端側本体パイプ５の隙間に連通するパイプである。材料供給ホース121は、基端側本体パイプ５の基端に接続され、基端側本体パイプ５、先端側本体パイプ４を通じて噴射ノズル11に溶射材料及び反応ガスを供給する。空気供給ホース122は、基端側保護パイプ３及び基端側本体パイプ５の隙間に連通するハンドル12の一方の基端に接続され、前記隙間へ圧縮空気を供給する。圧縮空気は、先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５を空冷した後、空気噴射ノズル111から噴射してランス１の操作性を改善させる。

先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３と先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５とがそれぞれ接続した状態は、図２に見られるように、外観上、先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の接続分離構造しか見えない。先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５の接続分離構造は、図３に見られるように、前記先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の接続分離構造に対して基端寄りにずれた位置に設けられている。

先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の接続分離構造と先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５の接続分離構造とは、基端側保護パイプ３の先端向き接続端部31端縁が先端側保護パイプ２のシールリング22に接触するタイミングと、基端側本体パイプ５の先端向き接続端部51端縁が先端側本体パイプ４のシールリング42に接触するタイミングとが異なる（嵌合開始が異なるタイミング）ものの、基端側保護パイプ３の円錐台状外周面311が先端側保護パイプ２の円錐台状内周面211に接面するタイミングと、基端側本体パイプ５の円錐台状外周面511が先端側本体パイプ４の円錐台状内周面411に接面するタイミングが一致する（嵌合完了が同じタイミング）ように、延在方向にずれている。

先端側保護パイプ２は、図３〜図５に見られるように、基端向き接続端部21を基端側端部に取り付けている。本例の基端向き接続端部21は、外面側に基端側（図５中左側）から外面用円筒状外周面215、外面用円錐台状外周面216を前記記載順に有し、内面側に基端側から円錐台状内周面211、円筒状内周面212、取付用円筒状内周面214を前記記載順に並べて有する短尺な金属製パイプ状部材である。本例の基端向き接続端部21は、取付用円筒状内周面214を先端側保護パイプ２と密に嵌合し、溶接やロウ付けにより固定している。本例の基端向き接続端部21は、円筒状内周面212に形成したリング装着溝213にシールリング22を嵌合し、前記シールリング22を延在方向に対して位置固定に装着している。

先端側本体パイプ４は、先端側保護パイプ２同様、基端向き接続端部41を基端側端部に取り付けている。本例の基端向き接続端部41は、外面側に基端側（図５中左側）から外面用基端寄り円筒状外周面415、外面用先端寄り円筒状外周面416を前記記載順に有し、内面側に基端側から円錐台状内周面411、円筒状内周面412、取付用円筒状内周面414を前記記載順に並べて有する短尺な金属製パイプ状部材である。本例の基端向き接続端部41は、取付用円筒状内周面414を先端側本体パイプ４と密に嵌合し、溶接やロウ付けにより固定している。本例の基端向き接続端部４1は、円筒状内周面４12に形成したリング装着溝413にシールリング42を嵌合し、前記シールリング42を延在方向に対して位置固定に装着している。

先端側保護パイプ２と先端側本体パイプ４とは、先端側保護パイプ２の基端側端部から先端側本体パイプ４が基端向きに突出した状態で、先端側保護パイプ２の内面と先端側本体パイプ４の外面との間に介装する連結用スペーサ43により、位置関係を固定して、ロウ付けや溶接により一体化している。連結用スペーサ43は、延在方向に延びる長尺な金属製板材で、周方向に等間隔で４枚を一組として、延在方向に間隔を空けて複数設けている（図示されたもの以外にもある）。

また、本例の先端側本体パイプ４は、基端側本体パイプ５と接続した際、外嵌される基端側保護パイプ３の内面との隙間を安定して確保できるように、前記基端側保護パイプ３の内面に当接する支持用スペーサ44を設けている。支持用スペーサ44は、連結用スペーサ43同様、延在方向に延びる長尺な金属製板材で、周方向に等間隔で４枚を一組として設けている。

基端側保護パイプ３は、図３、図６及び図７に見られるように、先端向き接続端部31を先端側端部に取り付けている。本例の先端向き接続端部31は、外面側に基端側（図７中左側）から外面用円錐台状外周面315、外面用円筒状外周面314、円錐台状外周面311、円筒状外周面312を前記記載順に有し、内面側に基端側から取付用円筒状内周面313、内面用円筒状内周面316を前記記載順に有する短尺な金属製パイプ状部材である。本例の先端向き接続端部31は、取付用円筒状内周面313を基端側保護パイプ３と密に嵌合し、溶接やロウ付けにより固定している。内面用円筒状内周面316は、基端側保護パイプ３より大きな内径として、前記基端側保護パイプ３を通過する圧縮区空気の妨げにならないようにしている。

基端側本体パイプ５は、基端側保護パイプ３同様、先端向き接続端部51を先端側端部に取り付けている。本例の先端向き接続端部51は、外面側に基端側（図７中左側）から外面用円筒状外周面516、円錐台状外周面511、円筒状外周面512を前記記載順に有し、内面側に基端側から取付用円筒状内周面513、内面用円錐台状内周面515、内面用円筒状内周面514を前記記載順に並べて有する短尺な金属製パイプ状部材である。本例の先端向き接続端部51は、取付用円筒状内周面513を基端側本体パイプ５と密に嵌合し、溶接やロウ付けにより固定している。

基端側保護パイプ３と基端側本体パイプ５とは、基端側保護パイプ３の先端側端部から基端側本体パイプ５が基端寄りに引っ込んだ状態で、基端側保護パイプ３の内面と基端側本体パイプ５の外面との間に介装する連結用スペーサ52により、位置関係を固定して一体化している。連結用スペーサ52は、延在方向に延びる長尺な金属製板材で、周方向に等間隔で４枚を一組として、延在方向に間隔を空けて複数設けている（図示されたもの以外にもある）。

先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の接続分離構造を構成する基端向き接続端部21及び先端向き接続端部31は、溶射材料や圧縮空気の流通に影響がないため、厚みに制限はない。しかし、基端向き接続端部21及び先端向き接続端部31は、ランス１を前後させる際に支柱13の支持部分を円滑に乗り越えることが望ましい。このため、外面用円筒状外周面314,215は、外径を等しくして、先端向き接続端部31及び基端向き接続端部21が嵌合を完了させた状態で延在方向に連続する外面を構成するようにし、また前記外面用円筒状外周面314,215を外面用円錐台状外周面315,216で挟み、先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の外面との連続性を確保している。

また、先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の接続分離構造を構成する基端向き接続端部21及び先端向き接続端部31は、円筒状内周面212の内径と円筒状外周面312の外径とに差を設け、先端向き接続端部31及び基端向き接続端部21が嵌合を完了させた状態で、前記円筒状内周面212に装着したシールリング22が前記円筒状外周面312に圧接するほか、円筒状内周面212及び円筒状外周面312が全体として接面しないようにしている。これにより、基端向き接続端部21及び先端向き接続端部31は、嵌合を完了させた状態で傾斜角度αで傾斜した円錐台状内周面211及び円錐台状外周面311のみを接面させる。

円錐台状内周面211及び円錐台状外周面311は、錯角の関係で同一角度で傾斜してさえいれば、傾斜角度αが限定されない。しかし、傾斜角度αが５度以下であると、円錐台状内周面211及び円錐台状外周面311が円筒状内周面及び円筒状外周面に近づき、先端向き接続端部31及び基端向き接続端部21の嵌合又は分離に際して長く接面する虞があり、逆に傾斜角度αが30度以上であると、先端向き接続端部31及び基端向き接続端部21が嵌合を完了させた状態で、円錐台状内周面211及び円錐台状外周面311の接面範囲が狭くなり、摩擦抵抗による維持ができない接続分離構造にがたつきが発生する。これから、傾斜角度αは５度〜30度、好ましくは10度〜15度とするとよい。

先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５の接続分離構造を構成する基端向き接続端部41及び先端向き接続端部51は、溶射材料や圧縮空気の流通に影響があるため、厚みに制約がある。先端向き接続端部51及び基端向き接続端部41の嵌合を完了させた状態で基端側保護パイプ３及び先端側保護パイプ２の内面に対向する外面用円筒状外周面516、外面用基端寄り円筒状外周面415及び外面用先端寄り円筒状外周面416は、外径を小さくし、できるだけ基端側本体パイプ５及び先端側本体パイプ４の外面に近づけ、圧縮空気が通過する基端側保護パイプ３及び先端側保護パイプ２と基端側本体パイプ５及び先端側本体パイプ４との隙間を確保している。

また、先端側本体パイプ４に差し込んで嵌合する先端向き接続端部51の嵌合部分にある内面用円筒状内周面514は、内径を大きくし、できるだけ先端側本体パイプ４の内面に近づけ、溶射材料及び反応ガスの通過を妨げないようにしている。このため、先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５の接続分離構造を構成する基端向き接続端部41及び先端向き接続端部51は、上述した先端側保護パイプ２及び基端側保護パイプ３の接続分離構造を構成する基端向き接続端部21及び先端向き接続端部31に比べて肉薄なパイプ状部材となるが、ランス１操作時にあっても特に外部と接触しないため、高い構造強度が求められず、問題とならない。

更に、先端側本体パイプ４及び基端側本体パイプ５の接続分離構造を構成する基端向き接続端部41及び先端向き接続端部51は、円筒状内周面412の内径と円筒状外周面512の外径とに差を設け、基端向き接続端部41及び先端向き接続端部51が嵌合を完了させた状態で、前記円筒状内周面412に装着したシールリング42が前記円筒状外周面512に圧接するほか、円筒状内周面412及び円筒状外周面512が全体として接面しないようにしている。これにより、基端向き接続端部41及び先端向き接続端部51は、嵌合を完了させた状態では傾斜角度βで傾斜した円錐台状内周面411及び円錐台状外周面511のみを接面させる。

円錐台状内周面411及び円錐台状外周面511は、錯角の関係の同一角度で傾斜してさえいれば、傾斜角度βが限定されない。しかし、上述した傾斜角度αと同様、傾斜角度βは５度〜30度、好ましくは10度〜15度とするとよい。また、本例の傾斜角度α及び傾斜角度βは、同一角度としているが、両者は異なる角度でもよい。傾斜角度α及び傾斜角度βが異なる場合でも、それぞれは５度〜30度、好ましくは10度〜15度の範囲に収めるとよい。

本例のランス１は、基端側保護パイプ３及び基端側本体パイプ５を一体とする基端側部材と、先端側保護パイプ２及び先端側本体パイプ４を一体とする先端側部材とに分割でき、基端側保護パイプ３の先端向き接続端部31を先端側保護パイプ２の基端向き接続端部21に、また基端側本体パイプ５の先端向き接続端部51を先端側本体パイプ４の基端向き接続端部４1に、それぞれ延在方向から差し込んで内嵌することにより、接続される。基端側保護パイプ３及び先端側保護パイプ２の接続分離構造と基端側本体パイプ５及び先端側本体パイプ４の接続分離構造とは、延在方向にずれているが、接続及び分離が同時である。

本例のランス１は、各接続分離構造を嵌合し始めると、図８に見られるように、基端側保護パイプ３の先端向き接続端部31の円筒状外周面312の端縁が、先端側保護パイプ２の基端向き接続端部21の円筒状内周面212に装着したシールリング22に達していない段階で、基端側本体パイプ５の先端向き接続端部51の円筒状外周面512の端縁が、先端側本体パイプ４の基端向き接続端部41の円筒状内周面412に装着したシールリング42に達し、基端側保護パイプ３の先端向き接続端部31の円筒状外周面312の端縁に先行して前記シールリング42を越えるようにしている。

各接続分離構造は、基端側保護パイプ３の先端向き接続端部31の円錐台状外周面311と先端側保護パイプ２の基端向き接続端部21の円錐台状内周面211、基端側本体パイプ５の先端向き接続端部51の円錐台状外周面511と先端側本体パイプ４の基端向き接続端部41の円錐台状内周面411が、同時に接面して嵌合を完了する。これから、円筒状外周面312,512の端縁がシールリング22,42を共に越えてから円錐台状外周面311,511と円筒状内周面211,411とが接面するまでの各接続分離構造に掛かる負荷は同じである。しかし、円筒状外周面312,512の端縁がシールリング22,42を越える時に発生する最も大きな負荷は、発生するタイミングが異なる。これにより、各接続分離構造は、嵌合させやすくしている。

また、本例のランス１は、各接続分離構造を分離し始めると、図８に見られるように、基端側保護パイプ３の先端向き接続端部31の円錐台状外周面311と先端側保護パイプ２の基端向き接続端部21の円筒状内周面211、基端側本体パイプ５の先端向き接続端部51の円錐台状外周面511と先端側本体パイプ４の基端向き接続端部41の円錐台状内周面411が、同時かつ全部が離れる。これは、延在方向（接続分離構造を分離するために基端側保護パイプ３及び先端側保護パイプ２や基端側本体パイプ５及び先端側本体パイプ４を引離す方向）に交差する円錐台状外周面311,511及び円錐台状内周面211,411を接面させたことによる。これにより、円錐台状外周面311,511及び円筒状内周面211,411の接面による摩擦抵抗が、各接続分離構造の分離に際して負担にならなくなる。

１ランス
11 噴射ノズル
12 ハンドル
13 支柱
２先端側保護パイプ
21 基端向き接続端部
22 シールリング
３基端側保護パイプ
31 先端向き接続端部
４先端側本体パイプ
41 基端向き接続端部
42 シールリング
43 連結用スペーサ
44 支持用スペーサ
５基端側本体パイプ
51 先端向き接続端部
52 連結用スペーサ

Claims

溶射材料を反応ガスにより圧送する本体パイプに隙間を残して保護パイプを外嵌し、前記本体パイプ及び保護パイプを一体化した二重管構造のランスにおいて、
本体パイプと保護パイプとは、先端向き接続端部及び基端向き接続端部を密に嵌合させる接続分離構造が延在方向に異なる位置に設けられた先端側本体パイプ及び基端側本体パイプと先端側保護パイプ及び基端側保護パイプとに分割され、
先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造を構成する先端向き接続端部及び基端向き接続端部と、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造を構成する先端向き接続端部及び基端向き接続端部とが同じタイミングで嵌合及び分離されるように、先端側本体パイプ及び先端側保護パイプを一体化し、かつ基端側本体パイプ及び基端側保護パイプを一体化したことを特徴とするランス。
先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造と先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造とは、
相手方に外嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方に内周面を、相手方に内嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方に外周面をそれぞれ設け、前記内周面又は外周面の一方にシールリングを位置固定に装着し、
それぞれの先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合し、先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面と前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面とにシールリングを介装した際、先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造における先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さと、先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造における先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方の内周面又は外周面に装着されたシールリングから、前記先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方の外周面又は内周面の端縁までの長さとを異ならせた請求項１記載のランス。
先端側本体パイプ及び基端側本体パイプの接続分離構造は、
相手方に外嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方に、相手方に向って開く錐台状内周面を、相手方に内嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方に、前記錐台状内周面の転写構造である錐台状外周面をそれぞれ設け、
先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合した際、錐台状内周面及び錐台状外周面を接面させる請求項１又は２いずれか記載のランス。
先端側保護パイプ及び基端側保護パイプの接続分離構造は、
相手方に外嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の一方に、相手方に向って開く錐台状内周面を、相手方に内嵌する先端向き接続端部及び基端向き接続端部の他方に、前記錐台状内周面の転写構造である錐台状外周面をそれぞれ設け、
先端向き接続端部及び基端向き接続端部を嵌合した際、錐台状内周面及び錐台状外周面を接面させる請求項１〜３いずれか記載のランス。