JPH0781795B2

JPH0781795B2 - 中空プラグ

Info

Publication number: JPH0781795B2
Application number: JP63115048A
Authority: JP
Inventors: フランツ・ペッツ
Original assignee: ブラウン・ボバリ・レアクトル・ゲーエムベーハー
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: EP0291003B1; JPS63302298A; KR880014343A; KR940007202B1; DE3860593D1; US5022437A; DE3716328A1; DE3716328C2; DE3716328C3; EP0291003A1; ES2018321B3

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、熱交換チューブを閉塞するための中空プラ
グに係わり、この中空プラグは、膨脹技術によって所定
の膨脹領域内で熱交換チューブと摩擦的に結合する。

［従来技術の問題点］従来、このような中空プラグは、例えば、水圧作用又は
爆発作用によって熱交換チューブをチューブ板に固着す
るための方法として知られている膨脹手段により、熱交
換チューブの内壁に摩擦接続されている。しかしなが
ら、この種の固着は欠点を有している。すなわち、運転
中及びプラグとチューブ間の接合の試験中における様々
な負荷に耐えることができない。溶融シームによる接合
部の付加的な補強は不都合である。なぜならば、後にプ
ラグを必要に応じて取外す場合には、高価な機械加工が
必要となるからである。それに対して、この発明の膨脹
したプラグは、その内部を加熱して収縮させることによ
って容易に取外すことができる。

欧州特許第44,982号（EP-PS44,982）に開示された中空
プラグは、円錐状の芯金によって膨脹される。しかしな
がら、プラグ周囲の突起はチューブの壁を傷付け、プラ
グを取除いた後に続いて機械加工することにより平らに
する必要がある。液圧シリンダに接続された円錐状の芯
金による大きな力がプラグ及びチューブの壁に加えられ
ても、接触面の永久的変形を取除くことはできない。も
し、円錐状の芯金を外すことにより、プラグを取外すな
ら、プラグは膨脹した位置に残り、例えば、ミル又はド
リルのような高価な機械加工によってのみ、困難な周囲
の状況のもとで再び取除くことができる。

［発明の概要］この発明の目的は、改良された中空プラグを提供するこ
とにあり、この中空プラグは、全ての運転及び試験中の
負荷に耐え、プラグを取除いた後に続いてチューブの内
壁を機械加工する必要がなく、しかもチューブ内に容易
に挿入できるものである。

この目的は、この発明に従って達成される。すなわち、
膨脹領域内における中空プラグの外面には、硬度の異な
る表面が設けられ、相対的に硬質の表面部分の硬度は、
熱交換チューブの硬度より高い硬度を有し、相対的に柔
らかい表面部分の硬度は、それより低い硬度を有し、硬
質の部分の表面には、レリーフパターンが設けられてい
る。

膨脹工程において、レリーフパターンは、硬度の低い膨
脹領域の一部が変形するまで、熱交換チューブの側壁内
に突き刺さる。実験では、充分な摩擦結合を得るため
に、略0.05から0.1ミリメータの変形行程を示してい
る。すなわち、外面のレリーフパターン部は、熱交換チ
ューブの壁に略0.01から0.05ミリメータ突き刺さり、壁
との係合的結合を形成する。摩擦結合及び係合的結合の
組合わせは、組立が単純で周囲の全ての荷重に耐えるこ
とができる。0.05ミリメータ程度の突入深さは、熱交換
チューブの内面に対して特別傷付けることはない、その
ため、中空プラグを取外した後に続く機械加工は不要で
ある。中空プラグの取外しは、特別な連結にも係わら
ず、冒頭に述べた収縮方法による簡単な手段により達成
される。

中空プラグの円周部の長さが膨脹領域よりも長い場合に
は、好ましい態様に従って、膨脹領域の外面は、摩擦膨
脹結合を得るための変形行程の量だけ、プラグの円筒部
の残されたた外面より大きい直径に形成されている。従
って、膨脹工程が終了した後に、残された外面は、チュ
ーブの内壁に係合する。一方、膨脹領域における係合的
結合及び摩擦結合は、膨脹領域より長く形成された中空
プラグにより、悪影響を受けることなく好ましい方法で
提供される。

好ましくは、硬質面を有する膨脹領域の部分は、対応す
る堅さ及び粗さの材料の使用により構成される。入手が
容易な材料の使用により、必要な係合的結合を得ること
ができる。

他の実施例では、硬質の膨脹領域の部分は溝付きスプリ
ングリングであり、これは中空プラグの溝内に配置さ
れ、側面上に熱交換チューブの内壁方向に突出したレリ
ーフ模様を有している。溝付きスプリングは、中空プラ
グの外径を越えて押圧され、溝内に挿入される。膨脹工
程の前に、溝付きスプリングリングは、プラグの溝の外
周面に対してその内周面が係合され、レリーフ模様の周
面は、比較的柔らかい表面を有する膨脹領域部分の外周
面に対して少なくとも付勢される。

スプリングリングには、その両側にレリーフ模様が設け
られているので、膨脹工程が終了した後に、溝付きスプ
リングリングによる係合的結合が良好に形成される。

他の実施例では、比較的堅い表面有する膨脹領域の一部
が提供される。この部分は、密巻きスプリングワイヤに
より構成され、中空プラグの溝内に配置されている。こ
のスプリングワイヤは、それ自身レリーフ模様を構成
し、このレリーフ模様は、好ましい距離で熱交換チュー
ブの内壁及び溝の外面に共に突入する。

［実施例］第１図には、熱交換チューブ１の一部分の縦断面図が描
かれている。この熱交換チューブ１は、図示しない動力
プラントにおける蒸気発生機のチューブ板２に挿入さ
れ、溶融シーム３により固着されている。そのような蒸
気発生機のチューブ板２には、複数のチューブ１が貫通
している。もし、繰返し試験でチューブ１の欠陥が見付
けられた場合には、中空プラグ４で閉塞してめくらにし
なければならない。この目的のために、チューブ１の内
壁に対して僅かな遊びを有する中空プラグ４が基部５ま
でチューブ内に挿入され、中空プラグ４には破線で示さ
れたローラ器具６によって、チューブ１をチューブ板２
内に挿入する時に知られる膨脹結合がなされる。その後
のオーバーホールで、損傷したチューブを交換又は修理
できるようにするために、プラグを取外せるようにする
必要がある。修理作業者が受ける蒸気の放射を押えるた
めに、プラグの取付及び取外しは迅速に行なわなければ
ならない。

この発明に係わるプラグの他の実施例について第２図か
ら第４図を参照しながら説明する。

第２図には、中空プラグ４の半断面が描かれている。中
空プラグ４は、熱交換チューブ１内で膨脹作用する前の
膨脹準備の状態である。ここでで熱交換チューブ１は、
溶接シーム３によりチューブ板２に固着されてる。中空
プラグ４は、円筒部７と、円筒部７から突出した基部５
と、つば８と、円錐状のプラグ端部９を備えている。中
空プラグは、外面の形状を良く示すために、壁の厚さを
拡大して描かれている。つば８は、円筒部７の外面上か
ら略0.05〜0.1mm突出し、略10mmの幅を有している。

つば８の下方に近接して、層10が設けられ、この層は、
素材の円筒部７に用いられ、つば８より堅い表面を有
し、同様に円筒部７の外面上から0.05〜0.1mm突出し、
略6mmの幅を有している。層10の外面には、レリーフ模
様が設けられ、これは、0.01mm〜0.05mmの模様深さを有
している。つば８の表面は、チューブ１の内壁より柔ら
かく形成され、層10と共に膨脹領域を構成し、第１図に
描かれた膨脹器具６により機能する。膨脹工程におい
て、つば８の材料は破壊され、ほとんど残らない。破壊
の結果、円筒部の材料の降伏点での変化と同時に、中空
プラグと熱交換チューブ１との間の摩擦接続の強化を生
じる。膨脹工程の間に、チューブ１の内壁より堅い層10
のレリーフ模様は、つば８の変形工程によって予め定め
られる値と等しく（略0.01〜0.05mm）チューブ１の内壁
に突入する。

係合的結合を形成する突入深さは、第2a図に寸法11で示
され、これは膨脹工程が終了した後の半断面で描かれて
いる。摩擦結合の実質的な部分は、寸法12で示されてい
る。摩擦結合は、つば８が円筒部７の外面に流出してい
るので、第2a図には最早描かれていない。

第３図及び第４図には、第２図に示す構造とは別の構造
が示されている。膨脹領域の部分には硬質の表面が設け
られ、異なって形成されている。

第３図に示すように、第２図の層10と同一の硬度を有す
るスプリングリング13は、つば８に近接して配置されて
いる。スプリングリング13の外面には、図示しない溝が
設けられ、つば８を越えて押込まれ、円筒部７の溝14内
に挿入される。無負荷位置における溝付きスプリングリ
ング13は、溝14の周面に係合される。軸方向において、
スプリングリング13と軸14との間には、数十分の一ミリ
メータの遊びが設けられている。このスプリングリング
は、略0.3mmの厚さの壁を有し、その外面上には、0.01
〜0.05mmの深さを有するレリーフ模様15が設けられてい
る。膨脹の前に、レリーフ模様は、円筒部７の外面上か
らつば８と同様の長さ（0.05〜0.1mm）突出している。
この実施例では、つば８とスプリングリング13が膨脹領
域を構成している。この膨張は、第２図に示したものと
同様に実行される。膨脹圧縮後の中空プラグの半断面を
示す第3a図のように、係合的結合の突入深さ（0.01〜0.
05mm）は、寸法11で示されている。一方、つば８とチュ
ーブ１との間に摩擦結合は、寸法12で示されている。溝
14に対するスプリングリング13の良好な連結を達成する
ために、チューブ１の対向面の反対側面には、同様にレ
リーフ模様15aが設けられている。この模様は、膨脹工
程の間に溝14の外面に圧入される。ここで、スプリング
リング13の厚さの合計は、この突入深さの量分だけ大き
く形成されなければならない。

第４図に示す実施例では、密巻きスプリングワイヤ16
が、第２図に示す層10又は第３図に示すスプリングリン
グ13の代わりに、つば８に近接して配置されている。ス
プリングの螺旋は、容易につば８を押して越えることが
でき、溝17内に係合する。螺旋の選択されたワイヤの直
径は、略0.3mmである。このワイヤは、円筒部７の外面
上からつば８と同様に突出している。第4a図に示す膨脹
工程の後には、ワイヤ16は、チューブ１及び中空プラグ
４内に共に突入し、寸法11で示す膨脹領域の係合的結合
を形成する。第4a図に寸法12で示すように、摩擦結合が
つば８により形成されている。また、中空プラグ４の取
外しは、所定の間隔の係合的結合にもかかわらず、冒頭
に述べた収縮方法による単純な手段により可能となる。
そして、膨脹領域の硬質部を構成している全ての構造
は、収縮運動により分離される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、中空プラグ及び膨脹器具を備えた熱交換チュ
ーブの一部を通る縦断面図；第２図及び第2a図は、各々膨脹工程前後における、中空
プラグを備えた熱交換チューブの半断面図；第３図、第3a図、第４図、及び第4a図は、各々第２図及
び第2a図に示す実施例の他の変形を示す半断面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換チューブ（１）を閉塞するための中
空プラグ（４）であって、前記中空プラグ（４）は膨脹
技術によって所定の膨脹領域内で前記熱交換チューブ
（１）と摩擦的に結合し、前記中空プラグ（４）の円筒
部（７）は前記膨脹領域より長く形成されており、前記
膨脹領域の中空プラグの外面は異なる表面硬度を有し、
表面硬度の低い膨脹領域部分の硬度が前記熱交換チュー
ブ（１）の硬度よりも低い中空プラグにおいて、表面硬度の高い膨脹領域部分は、その硬度が前記熱交換
チューブ（１）の硬度よりも高く、前記熱交換チューブ
（１）との係合的結合を形成するレリーフ・パターンを
有し、また、前記膨脹領域の外周面は、前記円筒部
（７）の残された外周面よりも、摩擦結合を得るための
膨脹変形行程分だけ大きい直径を有し、膨脹工程におい
て、前記レリーフ・パターンは、摩擦結合を形成する表
面硬度の低い膨脹領域部分の変形が完了するまで前記熱
交換チューブ（１）の壁部に入り込むことを特徴とする
中空プラグ。
【請求項２】表面硬度の高い膨脹領域部分は、対応する
硬度及び粗さの材料の使用により形成されることを特徴
とする請求項１に記載の中空プラグ。
【請求項３】表面硬度の高い膨脹領域部分は溝付きスプ
リングリングから成り、この溝付きスプリングリング
は、中空プラグの円筒部の溝内に配置され、その側面に
熱交換チューブの内壁の方向に向いたレリーフ模様が設
けられていることを特徴とする請求項１に記載の中空プ
ラグ。
【請求項４】前記スプリングリングは、前記熱交換チュ
ーブの内壁に対向する側面とは反対の側面にもレリーフ
模様を有していることを特徴とする請求項３に記載の中
空プラグ。
【請求項５】表面硬度の高い膨脹領域部分は密巻きスプ
リングワイヤから成り、この密巻きスプリングワイヤ
は、円筒部の溝内に配置され、それ自身レリーフ模様を
構成していることを特徴とする請求項１に記載の中空プ
ラグ。