JP7365837B2

JP7365837B2 - 配管端部の封止装置

Info

Publication number: JP7365837B2
Application number: JP2019180312A
Authority: JP
Inventors: 仁大浦
Original assignee: 株式会社東京エネシス
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021055774A

Description

本発明は、配管端部を封止する装置に関する。

原子力発電設備等において、配管の端部を封止することが求められる場合がある。
特許文献１の図１に開示された封止装置では、閉塞部材と配管端部外周との間にＯリングを介在させることにより、配管端部を封止している。
特許文献２に開示された封止装置では、ゴム製の弾性シール部材を配管端部の内側に配置し、この弾性シール部材を軸方向に圧縮して拡径することにより、配管端部の内周に密着させ、これにより配管端部を封止している。

特開昭６３－１７６８９１号公報特開昭６３－２７５９３１号公報

特許文献１の図１に開示された封止装置では、Ｏリングだけで封止しているので、長期にわたり良好なシール性を確保することができない。
特許文献２に開示された封止装置は、一時的に配管端部を封止するために用いられるものであり、弾性シール部材の支持が不安定で、長期にわたる配管端部の封止には不適である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、配管端部を封止する装置において、
上記配管端部の開口に対向配置される閉塞部と、上記配管端部の径方向外側に配置される筒部とを有する閉塞部材と、
上記閉塞部材の上記筒部を上記配管端部に固定する固定手段と、
上記閉塞部材に支持されて上記配管端部を封止する封止構造と、を備え、
上記封止構造が、上記配管端部の内側に配置された弾性シール部材と、上記弾性シール部材の挿通孔と上記閉塞部材の上記閉塞部の挿通孔を貫通して上記配管端部の軸方向に延びるロッドと、上記ロッドの内端部に取り付けられた押圧部材と、上記ロッドの外端部に連結され、上記ロッドを介して上記押圧部材を上記閉塞部材の閉塞部に向けて引き付けることにより、上記弾性シール部材を上記閉塞部材の閉塞部と上記押圧部材との間で軸方向に圧縮し、これにより拡径された上記弾性シール部材を上記配管端部の内周に密着させる引付手段と、を有することを特徴とする。

上記構成によれば、配管端部の内周に密着する弾性シール部材を、配管端部に配置された閉塞部材で覆うとともにロッドを介して支持することにより、長期にわたり安定して良好なシール性を確保できる。
好ましくは、上記引付手段は上記ロッドの外端部に螺合するナットである。

好ましくは、上記閉塞部材の上記閉塞部には、上記挿通孔の軸方向中間部において、上記ロッドの囲む環状の充填空間が形成され、上記充填空間にはシーリング材が充填されている。
上記構成によれば、弾性シール部材が長期使用により劣化して弾性シール材の挿通孔内周とロッドの間に漏れ通路が形成されても、閉塞部材の挿通孔の内周とロッドとの間が、充填空間に充填されたシーリング材によりシールされているので、良好なシール性を確保できる。

より好ましくは、上記閉塞部材の上記閉塞部は上記配管端部より小径の押圧部を有し、上記押圧部は上記弾性シール部材に向かって突出して上記配管端部に入り込み、上記押圧部と上記配管端部との間に環状空間が形成され、上記環状空間にも上記シーリング材が充填されている。
上記構成によれば、弾性シール部材が長期使用により劣化して配管端部の内周と弾性シール材の間に漏れ通路が形成されても、環状空間に充填されたシーリング材により配管端部と閉塞部材の間がシールされているので、良好なシール性を確保できる。

より好ましくは、上記閉塞部材の上記閉塞部には、上記充填空間に上記シーリング材を注入するための注入ポートが形成されるとともに、上記環状空間と上記注入ポートとの間には、上記注入ポートからの上記シーリング材を上記環状空間に送るための連絡通路が形成されている。
上記構成によれば、共通の注入ポートを用いて、２つの充填空間にシーリング材を同時に充填することができる。

好ましくは、上記閉塞部材の上記筒部は、上記閉塞部に連なり上記配管端部を挿入する第１円筒部分と、上記第１円筒部分に段差部を介して連なり上記第１円筒部分より径の大きな第２円筒部分とを有し、上記固定手段は、インナーリングとアウターリングと締込リングとを備えた固定構造からなり、上記インナーリングは、外面がテーパをなし周方向に分割されたテーパ部と、このテーパ部に連なる筒状の螺合部とを有し、上記アウターリングは、周方向に複数に分割された複数の片の集合からなり、各片は、内面がテーパをなして上記インナーリングの外面に接するテーパ部と、このテーパ部に連なる係合部とを有し、上記締込リングは、上記インナーリングの上記螺合部に螺合されるとともに、上記アウタ―リングの上記係合部に相対回転可能かつ軸方向に移動不能に係合しており、上記インナーリングの上記テーパ部と上記アウターリングの上記テーパ部が、上記閉塞部材の第２円筒部分と上記配管端部の外周との間に配置された状態で、上記締込リングの回転に伴う上記インナーリングと上記アウターリングの相対的軸方向移動により、上記インナーリングの上記テーパ部の内面が上記配管端部の外周に押圧され、上記アウターリングの上記テーパ部の外面が上記第２円筒部分の内周に押圧される。
上記構成によれば、現場において配管端部に閉塞部材を円滑かつ簡単に固定することができる。

本発明によれば、配管端部を長期にわたって良好に封止することができる。

本発明の一実施形態をなす配管端部の封止装置を、シーリング材の充填前の状態で示す縦断面図である。図１におけるII-II矢視断面図である。同封止装置をシーリング材充填後の状態で示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る配管端部の封止装置を、図面を参照しながら説明する。
図１には、原子力発電設備において切断された配管の端部１と、この配管端部１を封止する封止装置２が示されている。封止装置２は、閉塞部材１０と、この閉塞部材１０に組み込まれたＯリング２０と、閉塞部材１０を配管端部１に固定する固定構造３０（固定手段）と、配管端部１を封止する封止構造４０とを備えており、配管端部１への装着に先立って、予め組み立てられている。

閉塞部材１０の構成
閉塞部材１０は、円盤形状の閉塞部１１と筒部１２とを一体に有している。筒部１２は、閉塞部１１に連なる第１円筒部分１２ａと、この第１円筒部分１２ａに段差部１２ｂを介して連なり第１円筒部分１２ａより径が大きい第２円筒部分１２ｃとを有している。閉塞部１１の内面の中央には、筒部１２と同軸をなして突出する押圧部１３が形成されている。

第１円筒部分１２ａの内径は、配管端部１の外径と略等しいか若干大きい。第１円筒部分１２ａの内周面には環状溝１２ｘが形成され、この環状溝１２ｘにＯリング２０が収容されている。

押圧部１３の外径は、第１円筒部分１２ａの内径より小さい。押圧部１３の中央には、軸方向に延びる挿通孔１４が形成されている。挿通孔１４は後述するロッド４２の径と略同径か若干大きく、このロッド４２が挿通するようになっている。

閉塞部１１には、挿通孔１４の中途部において、挿通孔１４より径の大きな環状の充填空間１５が形成されている。閉塞部１１にはさらに、径方向に延びる注入ポート１６と排出ポート１７が形成されている。これら注入ポート１６と排出ポート１７は、充填空間１５と外部とを連ねており、互いに径方向に対峙し、同一直線上に位置している。
さらに閉塞部１１には、注入ポート１６と排出ポート１７を横切って軸方向に貫通する２つの貫通穴が形成されている。これら貫通穴はその外端がプラグ１８ａ，１８ｂを圧入することにより塞がれ、後述の作用をなす連絡通路１９ａ，１９ｂとして提供される。

固定構造３０の構成
固定構造３０自体は公知であり市販のものを用いることができる。固定構造３０は、閉塞部材１０を配管端部１に固定するためのものであり、インナーリング３１と、アウターリング３２と、締込リング３３とを有している。
インナーリング３１は、軸方向に隣接されたテーパ部３１ａと螺合部３１ｂとを有している。テーパ部３１ａは、軸方向に延びるスリット（図示しない）により周方向に複数に分割されている。テーパ部３１ａの外面が螺合部３１ｂに向かって径が小さくなるようなテーパをなしている。螺合部３１ｂの外周面には雄ネジ３１ｘが形成されている。

アウターリング３２は、周方向に分割されて軸方向に延びる複数の片の集合からなり、各片は、テーパ部３２ａと係合部３２ｂとを有している。テーパ部３２ａの内面は、複数の片の集合状態において、係合部３２ｂに向かって径が小さくなるようなテーパをなしている。インナーリング３１のテーパ部３１ａとアウターリング３２のテーパ部３２ａのテーパ角は等しい。係合部３２ｂの内周には、周方向に延びる凹部３２ｙが形成されている。

締込リング３３の内周には、インナーリング３１の雄ネジ３１ｘに螺合する雌ネジ３３ｘが形成され、外周には環状の凸部３３ｙが形成されている。この環状の凸部３３ｙに、アウターリング３２の複数の片の凹部３２ｙが係合されており、これにより、アウターリング３２と締込リング３３は軸方向に相対移動不能かつ相対回転可能に接続されている。アウターリングの係合部３２ｂおよび締込リング３３は、その外周が例えば６角形状をなしており、工具等が掛けられるようになっている。
固定構造３０のインナーリング３１とアウターリング３２のテーパ部３１ａ，３２ａは接合状態で閉塞部材１０の第２円筒部分１２ｃの内側に収容されている。

封止構造４０の構成
封止構造４０は、円柱形状をなすゴム製の弾性シール部材４１と、ネジ棒４２（ロッド）と、押圧部材４３と、ナット４４（引込手段）と、ワッシャ４５を有している。弾性シール部材４１の中心には、軸方向に貫通する挿通孔４１ａが形成されている。この挿通孔４１ａの内径はネジ棒４２の外径と略等しい。

ネジ棒４２は、弾性シール部材４１の挿通孔４１ａと閉塞部材１０の閉塞部１１の挿通孔１４を挿通しており、その内端部が弾性シール部材４１の軸方向内端面から突出し、外端部が閉塞部１１の外面から突出している。
ネジ棒４２の内端部には押圧部材４３が螺合されており、溶接により固定されている。押圧部材４３は弾性シール部材４１の内端面に接する平坦面を有している。ネジ棒４２の外端部にはナット４４が螺合されている。閉塞部１１の押圧部１３と弾性シール部材４１の外端面との間には、ワッシャ４５が介在されている。

配管端部１への封止装置２の装着工程
上記のようにして組み立てられた封止装置２が配管端部１に装着される。詳述すると、固定構造３０を配管端部１に向けた状態で封止装置２を軸方向に移動させる。これにより、配管端部１は、固定構造３０のインナーリング３１を通り、閉塞部材１０の第１円筒部分１２ａを通り、その先端が閉塞部１１の内面１１ａに当たる。この状態で、閉塞部材１０の閉塞部１１が配管端部１の開口に対向配置されこの開口を塞ぐ。インナーリング３１のテーパ部３１ａとアウターリング３２のテーパ部３２ａは、接合状態で閉塞部材１０の第２円筒部分１２ｃと配管端部１の外周との間に収容される。

上記封止装置２の軸方向移動により、弾性シール部材４１が配管端部１に挿入される。なお、弾性シール部材４１の外径は配管端部１の内径より若干大きく、そのため、弾性シール部材４１は摩擦をもって配管端部１に挿入されているので、後述のナット４４の締込作業において、弾性シール部材４１が空回りすることはない。弾性シール部材４１の自然状態での外径を配管端部１の内径より若干大きくしてもよいし、後述と同様にナット４４を締め付けて弾性シール部材４１を軸方向に圧縮することにより、その外径を配管端部１の内径より若干大きくしてもよい。

次に、締込リング３３をアウターリング３２に対して締込方向に相対的に回すと、インナーリング３１と締込リング３３の螺合作用により、インナーリング３１がアウターリング３２に対して軸方向に相対的に移動し、テーパ部３１ａ，３２ａのテーパ作用により、アウターリング３２の各片が径方向外側に変位し、インナーリング３１のテーパ部３１ａの各分割部位が径方向内側に変位する。その結果、アウターリング３２のテーパ部３２ａの外面が閉塞部材１０の第２円筒部分１２ｃの内周面に強く接し、インナーリング３１のテーパ部３１ａの内面が配管端部１の外周面に強く接するため、閉塞部材１０が配管端部１に強固に固定される。
上記のように固定構造３０により、溶接を用いず簡単な作業で、閉塞部材１０を配管端部１に強固に固定することができる。

次に、ナット４４を締め付け方向に回すと、ネジ棒４２を介して押圧部材４３が閉塞部材１０の閉塞部１１に向かって（すなわち図１において右方向）に引き付けられる。これにより、弾性シール部材４１の内端面が押圧部材４３に押され、外端面が閉塞部材１０の押圧部１３にワッシャ４５を介して押されるため、弾性シール部材４１は軸方向に圧縮される。その結果、弾性シール部材４１が径方向に膨らもう（拡径しよう）とするため、その外周面が配管端部１の内周面に強く密着する。

封止装置２の封止作用
配管端部１からの流体の漏れ経路は２つ想定される。第１の漏れ経路は、弾性シール部材４１の挿通孔４１ａおよび閉塞部１１の挿通孔１４の内周とネジ棒４２との間の経路である。この第１の漏れ経路は押圧部材４３が弾性シール部材４１の内端面に強い力で密着すること、および弾性シール部材４１が軸方向の圧縮力を受けて挿通孔４１ａの内周がネジ棒４２に密着することにより、遮断される。
第２の漏れ経路は、弾性シール部材４１の外周と配管端部１の内周との間の経路である。この第２の漏れ経路は、上述したように弾性シール部材４１が強い力で配管端部１の内周に密着することにより、遮断される。

上述したように、封止構造４０により配管端部１を良好にシールすることができる。しかも、固定構造３０により配管端部１に固定された閉塞部材１０がロッド４２を介して弾性シール部材４１を支持するので、封止構造４０による良好なシール性を長期にわたって安定して維持することができる。

さらなる封止性能の強化
本実施形態では、弾性シール部材４１の劣化を想定して、さらに長期にわたる良好なシール性を確保している。以下、詳述する。
上記のようにナット４４を締め込んで弾性シール部材４１による封止作業が終了した後、図１、図２に矢印Ａで示すように、注入ポート１６からシーリング材５０（コーキング材：図３にのみ示す）を注入する。このシーリング材５０は粘性および流動性を有しており、注入ポート１６から環状の充填空間１５に入り込み、この充填空間１５に充填される。また、注入ポート１６から連絡通路１９ａを経て、閉塞部材１０の押圧部１３と配管端部１との間に形成された環状空間２５にも入り込み、この環状空間２５に充填される。シーリング材５０は、充填空間１５を満たしてから排出ポート１７を通って排出され、また、環状空間２５を満たしてから連絡通路１９ｂを経、排出ポート１７を通って排出される。排出ポート１７からのシーリング材５０の排出状況から、充填空間１５および環状空間２５への充填を確認した後、シーリング材５０の注入を終了する。

仮に長期使用により弾性シール部材４１が劣化しても、上記充填空間１５に充填されたシーリング材５０により、上述した第１の漏れ経路からの流体の漏れを確実に阻止することができる。また環状空間２５に充填されたシーリング材５０により、第２の漏れ経路からの流体の漏れを確実に阻止することができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。

本発明は、配管端部を封止する装置に適用することができる。

１配管端部
２封止装置
１０閉塞部材
１１閉塞部
１２筒部
１２ａ第１円筒部分
１２ｂ段差部
１２ｃ第２円筒部分
１３押圧部
１４挿通孔
１５充填空間
１６注入ポート
１９ａ連絡通路
２５環状空間
３０固定構造（固定手段）
３１インナーリング
３１ａテーパ部
３１ｂ螺合部
３２アウターリング
３２ａテーパ部
３２ｂ係合部
３３締込リング
４０封止構造
４１弾性シール部材
４２ネジ棒（ロッド）
４３押圧部材
４４ナット（引付手段）
５０シーリング材

Claims

配管端部を封止する装置において、
上記配管端部の開口に対向配置される閉塞部と、上記配管端部の径方向外側に配置される筒部とを有する閉塞部材と、
上記閉塞部材の上記筒部を上記配管端部に固定する固定手段と、
上記閉塞部材に支持されて上記配管端部を封止する封止構造と、
を備え、
上記封止構造が、
上記配管端部の内側に配置された弾性シール部材と、
上記弾性シール部材の挿通孔と上記閉塞部材の上記閉塞部の挿通孔を貫通して上記配管端部の軸方向に延びるロッドと、
上記ロッドの内端部に取り付けられた押圧部材と、
上記ロッドの外端部に連結され、上記ロッドを介して上記押圧部材を上記閉塞部材の閉塞部に向けて引き付けることにより、上記弾性シール部材を上記閉塞部材の閉塞部と上記押圧部材との間で軸方向に圧縮し、これにより拡径された上記弾性シール部材を上記配管端部の内周に密着させる引付手段と、
を有し、
上記引付手段が上記ロッドの外端部に螺合するナットであり、
上記閉塞部材の上記閉塞部における上記挿通孔の軸方向中間部内周には、環状の凹部からなり上記ロッドを囲む充填空間が形成され、上記充填空間にはシーリング材が充填され、このシーリング材により、上記閉塞部と上記ロッドとの間が封止されることを特徴とする配管端部の封止装置。
上記閉塞部材の上記閉塞部は上記配管端部より小径の押圧部を有し、上記押圧部は上記弾性シール部材に向かって突出して上記配管端部に入り込み、上記押圧部と上記配管端部との間に環状空間が形成され、上記環状空間にも上記シーリング材が充填されることにより、上記押圧部と上記配管端部との間が封止されることを特徴とする請求項１に記載の配管端部の封止装置。
上記閉塞部材の上記閉塞部には、上記充填空間に上記シーリング材を注入するための注入ポートが形成されるとともに、上記環状空間と上記注入ポートとの間には、上記注入ポートからの上記シーリング材を上記環状空間に送るための連絡通路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の配管端部の封止装置。
上記閉塞部材の上記筒部は、上記閉塞部に連なり上記配管端部を挿入する第１円筒部分と、上記第１円筒部分に段差部を介して連なり上記第１円筒部分より径の大きな第２円筒部分とを有し、
上記固定手段は、インナーリングとアウターリングと締込リングとを備えた固定構造からなり、
上記インナーリングは、外面がテーパをなし周方向に分割されたテーパ部と、このテーパ部に連なる筒状の螺合部とを有し、
上記アウターリングは、周方向に複数に分割された複数の片の集合からなり、各片は、内面がテーパをなして上記インナーリングの外面に接するテーパ部と、このテーパ部に連なる係合部とを有し、
上記締込リングは、上記インナーリングの上記螺合部に螺合されるとともに、上記アウタ―リングの上記係合部に相対回転可能かつ軸方向に移動不能に係合しており、
上記インナーリングの上記テーパ部と上記アウターリングの上記テーパ部が、上記閉塞部材の第２円筒部分と上記配管端部の外周との間に配置された状態で、上記締込リングの回転に伴う上記インナーリングと上記アウターリングの相対的軸方向移動により、上記インナーリングの上記テーパ部の内面が上記配管端部の外周に押圧され、上記アウターリングの上記テーパ部の外面が上記第２円筒部分の内周に押圧されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の配管端部の封止装置。