JPH1044237A - 耐高圧シール用連結パイプの自動成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内部口径が高精度でシール性能に優れ自動冷却
をも達成できる自動成形装置を提供する。 【解決手段】熱可塑性パイプ２に長尺ベル状部５を自動
成形し、耐高圧シール用連結パイプを得る自動成形装置
であって、パイプの熱処理端部２１に挿入されるマンド
レル１を有し、パイプ２がマンドレル１の成形部１１の
領域で熱可塑処理されることにより環状シート部２２を
形成する自動成形装置である。第１の機械本体３１に設
けられ、パイプ２の外面から成形部１１に向かって作用
する圧力流体が供給され、これによりシール部の環状シ
ート部２２の精密な内口径を確保する第１の環状チャン
バ３と、第２の機械本体４１の領域内であって第１の環
状チャンバ３の下流に連続して設けられ、環状シート部
２２の上流側にベル状部５を形成すべく、パイプ２の内
面からベル状部５自体の基部５１に至るまで作用する圧
力流体が供給される第２の環状チャンバ４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性パイプを
ベル（釣り鐘）状に自動成形する装置、特に軸方向にき
わめて長く延在するベル状部を成形する装置であって、
軸方向に高圧が作用するシール用連結パイプに用いて好
ましい自動成形装置に関する。さらに詳しくは、熱可塑
性パイプの熱処理端部に挿入することで軸方向に重ね合
わされるマンドレルを有し、熱可塑性パイプがマンドレ
ルの成形部の領域で熱可塑処理されることにより、パイ
プ自体のシーリングガスケットとしての環状シート部を
形成する自動成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性材料からなるパイプにベル状部
を成形するための成形装置は従来より知られている。こ
の種のパイプは、フレア状またはベル状に形成されるだ
けでなく、２つの連続パイプの継手部（差し込み継手）
において、リングまたはシーリングガスケットを受容す
るための内部環状シート部がフレア状部またはベル状部
の上流側に形成される。そして、当該ベル状部が設けら
れたパイプに相手方のパイプを接続する際、この環状シ
ート部が相手方のパイプの端部を受容するよう設計され
ている。

【０００３】この種の成形装置では、環状シート部およ
びベル状部の両方を成形するため、或いは完全なベル状
部を成形するために、パイプの外面から作用する圧力空
気チャンバが設けられている。この場合、マンドレルに
はレリーフ状に成形部が設けられており、この成形部
は、半径方向に膨張および収縮可能なリングセグメント
で、熱可塑性パイプをシールするための内部環状シート
部を成形するためのものである。

【０００４】マンドレルは、上記成形部の下流側に、半
径方向のフレア状部をも有しており、このフレア状部
は、ベル状部の基部を成形するために設けられ、公称直
径のパイプの残りの部分に連続するものである。したが
ってこの場合、パイプの予熱端部は、まずマンドレルの
径方向のフレア状部に沿って径方向に膨張されなければ
ならず、またこれより大径の成形部領域ではもっと大き
く膨張されなければならない。なお、成形部が収縮する
と、ベル状部が成形されたパイプの脱型が可能となり、
熱成形部の冷却が行われる。

【０００５】特に、このようなベル状部は、機械部品の
動作がここで生じた場合であっても、環状シート部に沿
って高精度かつ最小許容誤差となる。これは、当該成形
装置ではパイプの外面から高精度の内部成形部に向かっ
て圧力が作用するので、これにより完全な内部口径が確
保されるからである。この結果、ベル状部のシーリング
ガスケットまたはリングが安定かつ効果的に位置決めさ
れるだけでなく、これと同等に高精度となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この成
形装置では、予熱パイプをマンドレルに挿入する際に、
予備的膨張を受ける領域で当該予熱パイプが破損するお
それがあるという重大な欠点がある。この破損の危険性
は、全ての大径かつ長尺のベル状部のものに存在する。
したがって、長さに関して精密な制限が課せられ、ベル
状部の損傷を避けようとするならば、この制限を遵守し
なければならなかった。

【０００７】一方、他の成形装置として、上述した装置
のようにパイプの外面からではなく内部から作用する圧
力空気チャンバを有し、環状シート部を有するベル状部
を成形するものも知られている。この場合、ベル状部の
基部を成形するとともにベル状部自体の端部の直径を決
定するために僅かなフレア形状のマンドレルが設けられ
る。また、このマンドレルは、上述した成形装置におい
てシーリングリングの環状シート部を成形するために用
いられている膨張可能な成形部は設けられていない。つ
まり、この第２の成形装置におけるベル状部は、外部の
成形型に抗する、また圧力流体の作用に抗する予熱パイ
プ部分の膨張によって決定される。この外側への膨張
は、シール部のための環状シート部を成形するために行
われるものでもある。基本的には、初期段階において予
熱パイプ部分がマンドレルに挿入されるとき、特定の障
害或いは反力を受けることなく、この種のマンドレルに
スライドされることで重ね合わされる。したがって、こ
の場合にはパイプの破損といったおそれは生じない。し
かしながら、ベル状部の機械的せり台(abutment)は、上
述した装置のようにパイプの内部ではなくパイプの外部
に位置するので、このような場合にも、ベル状部の精度
および内口径の問題は例外ではなく、明らかな欠点を有
している。

【０００８】したがって、この第２の成形装置では、ど
のような長さのベル状部であっても成形することが可能
であるが、これに加えて連続するパイプ間のシール機能
をも保証するために満足し得る精密な方法で口径を形成
することはできず、特にこのような接続部がテルル挙動
(telluric movement) を受ける部位に適用されたときや
強烈な軸方向の変形または応力を浮ける部位に適用され
たときには、問題となる。

【０００９】本発明は、軸方向に比較的長く延在するベ
ル状部を形成する場合における従来装置の欠点を解消す
ることを目的とする。すなわち、本発明の技術的役割
は、比較的長く延在するベル状部を形成するものであっ
て、同時に内部口径の点で高精度であり、いかなる長さ
のベル状部と組み合わされたときでも完全なシール機能
を発揮でき、しかも、成形するために設けられた手段を
用いてベル状部の自動冷却をも達成できる成形装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の自動成形装置は、熱可塑性パイプに比較的
長く延在するベル状部を自動成形し、耐高圧シール用連
結パイプを得る自動成形装置であって、前記熱可塑性パ
イプの熱処理端部に挿入することで軸方向に重ね合わさ
れるマンドレルを有し、前記熱可塑性パイプが前記マン
ドレルの成形部の領域で熱可塑処理されることにより、
前記パイプ自体のシーリングガスケットとしての環状シ
ート部を形成する自動成形装置において、第１の機械本
体の領域内であって前記成形部の周囲にのみ設けられ、
前記パイプの外面から前記成形部に向かって作用する圧
力流体が供給され、これによりシール部の前記環状シー
ト部の精密な内口径を確保する、少なくとも一つの第１
の環状チャンバと、前記パイプの周囲に配置された第２
の機械本体の領域内であって前記第１の環状チャンバの
下流に連続して設けられ、前記環状シート部の上流側に
前記ベル状部を形成すべく、前記パイプの内面から前記
ベル状部自体の基部に至るまで作用する圧力流体が供給
され、前記ベル状部の長さに応じた長さ寸法である、少
なくとも一つの第２の環状チャンバとを有することを特
徴とする。

【００１１】本発明の自動成形装置において、前記第１
の機械本体は、前記パイプの端部のための頭部フランジ
であって、前記マンドレルを囲繞し、当該マンドレル自
体の軸方向に往復移動可能であり、前記第２の機械本体
は、前記パイプの周囲であって前記頭部フランジの直下
流に配置された２つの半型を有し、前記マンドレルの軸
の直角方向に往復移動可能であることが好ましい。

【００１２】また、本発明の成型装置において、前記マ
ンドレルは、前記成形部の上流に前記パイプの公称直径
に相当する直径の延在端部を有し、熱処理されないある
いは公称直径のままのパイプ部分の領域における前記第
２の環状チャンバのシール機能を直接確保することが好
ましい。

【００１３】また、本発明の成型装置において、前記圧
力流体は、前記第１および第２の環状チャンバの内部で
活動的に移動し、前記ベル状部および前記環状シート部
の確保に加えてこれらの効率的な冷却も確保するため
に、それぞれの入口から出口へ連続的に流通することが
好ましい。

【００１４】また、本発明の成型装置において、前記第
１の環状チャンバのシール機能は、前記パイプの外面に
支持されかつ前記半型に接するシール部材により得ら
れ、これにより前記圧力流体に効果的に対抗することが
好ましい。

【００１５】本発明の成型装置において、前記第１の環
状チャンバは、最適方法で前記圧力流体を分配するディ
フューザを有することが好ましい。

【００１６】本発明の成型装置において、前記第２の環
状チャンバのシール機能は、前記延在端部に設けられた
リップシール部材により得られ、圧力流体の流入にとも
ないシール機能が増加する一方、反対側のシール機能
は、前記第１の環状チャンバの内側で反対方向に与えら
れた圧力により確保され、当該圧力は前記パイプの前記
マンドレルに対する完全な付着を確保することが好まし
い。

【００１７】また、本発明の成型装置において、前記各
半型は、前記ベル状部の幾何学的形状を決定する内部キ
ャビティを有することが好ましい。

【００１８】本発明の成型装置において、前記シール部
材は、前記第１の環状チャンバの内側に向かって湾曲
し、前記半型は、前記シール部材自体の領域で同じ形状
に形成されていることが好ましい。

【００１９】また、本発明の成型装置において、前記各
半型の前記内部キャビティは、前記ベル状部の基部に向
かって拡開していることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の成形装置の実施形態
を示す断面図である。

【００２１】本実施形態の成形装置は、マンドレル１を
有し、このマンドレル１は、長く延在する端部１２と、
成形部１１とを有している。長く延在する端部１２は、
パイプ２の公称直径に相当する直径に形成されている。
また成形部１１は、機械的に膨張および径方向に収縮し
得るリング部分を有するタイプのものである。つまり、
図示するようにリング部分が膨張した状態においては、
環状シート部２２を成形するための成形部を構成する。
これに対して、収縮状態においては、これにより形成さ
れたパイプを装置から取り外すことができる。

【００２２】このマンドレル１は、その脚部１４および
成形部１１の領域において、パイプ２の端部２３のため
の頭部フランジ３２を有する第１の機械本体３１により
囲繞されており、一方、残りの部分、すなわち長く延在
する端部１２の領域は、半型４２を有する第２の機械本
体４１により囲繞されている。

【００２３】第１の機械本体３１の領域には、少なくと
も第１の環状チャンバ３が形成され、この環状チャンバ
３は、専ら成形部１１の周囲に設けられ、パイプ２の外
面から成形部１１に向かって作用する圧力流体が供給さ
れる。これに対して、第２の機械本体４１の領域には、
第２の環状チャンバ４が設けられ、つまりこの第２の環
状チャンバ４は第１の環状チャンバの上流に連続して設
置され、ここにも、この場合はパイプ２の内面から外部
の半型４２に向かって作用する圧力流体が供給される。

【００２４】第１の環状チャンバ３は、シールの環状シ
ート部２２の精密な内口径を確保するために用いられる
一方、第２の環状チャンバ４は、前記環状シート部の上
流からベル状部自体の基部５１に至るまでのベル状部５
を形成するためのものである。この場合のベル形状の長
さ限界は明らかに適切でない。なぜなら、図示される形
の僅かなフレア状部１５があったときでも、後者は専ら
成形部１１の領域あるいは場合によってはその近傍に限
って膨張することで形成されるからである。基本的に
は、パイプ２に作用する膨張は常に短い範囲、つまりき
わめて長いベル状部であっても、パイプの破壊に関する
いかなる危険を避けるような範囲に限られる。また、パ
イプが徐々に挿入されて重ね合わされる際に成形部１１
自体の領域において成形部１１が膨張状態を維持するも
のであったとしても、図示する実施形態においてフレア
状部１５は必ずしも必要ではないことに留意すべきであ
る。フレア状部１５を省略する場合には、端部１２側に
成形部１１のための別の斜面が存在することになる。

【００２５】フランジ３２は、パイプ２の端部が設置さ
れた側のシールを確保するために設けられたシール部１
６によって、マンドレルと協働し、マンドレルの軸方向
（Ｓ１，Ｓ２）に往復移動する。これに対して半型４２
は、脱型が容易なようにマンドレル１に対して垂直方向
（Ｓ３，Ｓ４）に往復移動する。各半型４２は、内部に
キャビティ８を有し、好ましくはベル状部の基部５１に
向かって僅かにフレア状となり、これにより後者の幾何
学的形状が決定される。このフレア状部は、ベル状部の
奥側５の連結パイプの振動をより自由にするために用い
られる。

【００２６】ベル形態のための熱可塑性変形は、ベル状
部自体の冷却をともなう必要があるため、前述のチャン
バ内で用いられる圧力流体が活動的な動作をすると、チ
ャンバ３，４の内部において連続的に通過することが有
利であるが、熱可塑性変形を得るためには所望の圧力を
維持することが必要である。特に、チャンバ３は内部に
圧力流体の入口３３および出口３４を有し、これにより
圧力流体はチャンバ３内を連続的に流れることとなる。
この流体が冷たいときは、チャンバ自体の内部、したが
ってベル状部の環状シート部２２が形成される成形部１
１に相当する領域を効率よく冷却することは明らかであ
る。

【００２７】同様のことがチャンバ４にもあてはまり、
マンドレル１の内部を通過するように同様の入口４３お
よび出口４４が設けられている。

【００２８】第２のチャンバ４への圧力流体の入口４３
は、図１の円内に詳細に示されているが、圧力流体は、
圧力流体の流入によってシール機能が増加するように、
延在ヘッド１２の端部に設けられたリップシール部材７
の領域内を通過する点に留意すべきであろう。この流体
自体は、マンドレル１の延在端部１２とその外側のパイ
プとの間に形成された狭小な隙間を通過し、これによ
り、図示するように、型内部のキャビティ８に向かって
およびこれに対して当該パイプを膨張させることにな
る。

【００２９】出口孔４４は、マンドレル１のどこに形成
しても良く、続けて外部へ導くように設けられ、流体の
活動的な動作の連続的サイクルを確保する。

【００３０】チャンバ３は、内部からは熱可塑性パイプ
によって、外部からはフランジ３２によって実質的に画
成されており、前部に、下部に位置するパイプに支持さ
れ、半型４２に接する、明らかにシール機能を目的とし
たシール部材６を有している。これにより、圧力流体に
効果的に対抗できる。このシール部材６は、好ましくは
チャンバ３の内側へ向かってカーブし、半型４２も同様
の形状とされる。

【００３１】どのような場合でも、環状シート部２２を
できるだけ正確に成形することはきわめて重要であるこ
とから、ディフューザ３５も設けられている。このディ
フューザ３５は、圧力流体を最適方法でパイプの外面か
ら成形部１１に向かって分配するよう形成されている。

【００３２】チャンバ４は、同様に、内部からは熱可塑
性パイプによって、外部からはキャビティ８によって画
成されている。そのシール機能は、リップシール部材７
およびその反対側は第１のチャンバ３の内側で反対方向
に与えられた圧力によって確保されており、これは下方
のマンドレル１に対するパイプの付着性を完全なものと
する。

【００３３】上述したベル状部が完成すると、成形部１
１を構成する部分は半径方向に収縮するとともに、アク
チュエータ９が操作されてフランジ３２をＳ１方向へ移
動し、同様にアクチュエータ１０が操作されて反対方向
Ｓ３，Ｓ４へ半型４２を開き、そして既述したように当
該装置からベル状部を容易に抜き取ることができる。

【００３４】アクチュエータ９は、新たなパイプが挿入
されると反対方向Ｓ２に動作し、前もって開き方向とは
反対方向に閉じられた型４２と協働して、チャンバ３を
形成する。

【００３５】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、比較
的長く延在するベル状部を形成する場合にも、内部口径
の点で高精度であり、いかなる長さのベル状部と組み合
わされたときでも完全なシール機能を発揮できる。しか
も、成形するために設けられた手段を用いてベル状部の
自動冷却をも達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１…マンドレル ２…熱可塑性パイプ ３…第１の環状チャンバ ４…第２の環状チャンバ ５…ベル状部 ６…シール部材 ７…リップシール部材 ８…キャビティ ９，１０…アクチュエータ １１…成形部 １２…延在端部 １４…脚部 １５…フレア状部 １６…シール部 ３１…第１の機械本体 ３２…頭部フランジ ３３…入口 ３４…出口 ３５…ディフューザ ４１…第２の機械本体 ４２…半型 ４３…入口 ４４…出口

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性パイプ（２）に比較的長く延在す
   るベル状部（５）を自動成形し、耐高圧シール用連結パ
   イプを得る自動成形装置であって、 前記熱可塑性パイプ（２）の熱処理端部（２１）に挿入
   することで軸方向に重ね合わされるマンドレル（１）を
   有し、前記熱可塑性パイプ（２）が前記マンドレル
   （１）の成形部（１１）の領域で熱可塑処理されること
   により、前記パイプ（２）自体のシーリングガスケット
   としての環状シート部（２２）を形成する自動成形装置
   において、 第１の機械本体（３１）の領域内であって前記成形部
   （１１）の周囲にのみ設けられ、前記パイプ（２）の外
   面から前記成形部（１１）に向かって作用する圧力流体
   が供給され、これによりシール部の前記環状シート部
   （２２）の精密な内口径を確保する、少なくとも一つの
   第１の環状チャンバ（３）と、 前記パイプ（２）の周囲に配置された第２の機械本体
   （４１）の領域内であって前記第１の環状チャンバ
   （３）の下流に連続して設けられ、前記環状シート部
   （２２）の上流側に前記ベル状部（５）を形成すべく、
   前記パイプ（２）の内面から前記ベル状部（５）自体の
   基部（５１）に至るまで作用する圧力流体が供給され、
   前記ベル状部（５）の長さに応じた長さ寸法である、少
   なくとも一つの第２の環状チャンバ（４）とを有するこ
   とを特徴とする自動成形装置。
2. 【請求項２】前記第１の機械本体（３１）は、前記パイ
   プ（２）の端部（２３）のための頭部フランジ（３２）
   であって、前記マンドレル（１）を囲繞し、当該マンド
   レル（１）自体の軸方向（Ｓ１，Ｓ２）に往復移動可能
   であり、 前記第２の機械本体（４１）は、前記パイプ（２）の周
   囲であって前記頭部フランジ（３２）の直下流に配置さ
   れた２つの半型（４２）を有し、前記マンドレル（１）
   の軸の直角方向（Ｓ３，Ｓ４）に往復移動可能であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の自動成形装置。
3. 【請求項３】前記マンドレル（１）は、前記成形部（１
   １）の上流に前記パイプ（２）の公称直径に相当する直
   径の延在端部（１２）を有し、熱処理されないあるいは
   公称直径のままのパイプ部分の領域における前記第２の
   環状チャンバ（４）のシール機能を直接確保することを
   特徴とする請求項１または２記載の自動成形装置。
4. 【請求項４】前記圧力流体は、前記第１および第２の環
   状チャンバ（３，４）の内部で活動的に移動し、前記ベ
   ル状部（５）および前記環状シート部（２２）の確保に
   加えてこれらの効率的な冷却も確保するために、それぞ
   れの入口（３３，４３）から出口（３４，４４）へ連続
   的に流通することを特徴とする請求項１または２記載の
   自動成形装置。
5. 【請求項５】前記第１の環状チャンバのシール機能は、
   前記パイプ（２）の外面に支持されかつ前記半型（４
   ２）に接するシール部材（６）により得られ、これによ
   り前記圧力流体に効果的に対抗することを特徴とする請
   求項２記載の自動成形装置。
6. 【請求項６】前記第１の環状チャンバ（３）は、最適方
   法で前記圧力流体を分配するディフューザ（３５）を有
   することを特徴とする請求項１記載の自動成形装置。
7. 【請求項７】前記第２の環状チャンバ（４）のシール機
   能は、前記延在端部（１２）に設けられたリップシール
   部材（７）により得られ、圧力流体の流入にともないシ
   ール機能が増加する一方、反対側のシール機能は、前記
   第１の環状チャンバ（３）の内側で反対方向に与えられ
   た圧力により確保され、当該圧力は前記パイプ（２）の
   前記マンドレル（１）に対する完全な付着を確保するこ
   とを特徴とする請求項３記載の自動成形装置。
8. 【請求項８】前記各半型（４２）は、前記ベル状部
   （５）の幾何学的形状を決定する内部キャビティ（８）
   を有することを特徴とする請求項２記載の自動成形装
   置。
9. 【請求項９】前記シール部材（６）は、前記第１の環状
   チャンバ（３）の内側に向かって湾曲し、前記半型（４
   ２）は、前記シール部材（６）自体の領域で同じ形状に
   形成されていることを特徴とする請求項５記載の自動成
   形装置。
10. 【請求項１０】前記各半型（４２）の前記内部キャビテ
    ィ（８）は、前記ベル状部（５）の基部（５１）に向か
    って拡開していることを特徴とする請求項８記載の自動
    成形装置。