JPS5824195Y2 - 金属管用水圧試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は金属管用水圧試験装置に関する。

一般に高信頼度が要求される金属管は製管工程を経て精
整工程に至った時点で金属管内に水圧を与えて金属管が
所期の圧力に耐え得るか否かを判断する水圧試験が実施
される。

このような水圧試験装置としては一般に第２図に示すよ
うなものが知られている。

図中２０は被試験管たる金属管、２１．２１’はテスト
ヘッドで゛あって、各テストヘッド２１．２１’はその
内周面に金属管２０の外周面に水蜜状態で密着される断
面Ｕ字形の環状パツキン２１ ａ、２１’ａを備えてお
り、各テストヘッド２１．２１’がその周壁に配した補
助油圧シリンダ２２．２２’によって前進され、金属管
２０の両端部に嵌着されると図示しないパイプを通じて
環状パツキン２１ ａ 、２１’ＨのＵ字形溝内に水圧
が付与され、環状パツキン２１ ａ 、２１’ａを夫々
金属管２０の外周面に水蜜状態に密着せしめる。

また、テストヘッド２１の後部にはクロスヘッド２３を
隔ててバックアップ用の油圧装置２４のラム２４ ａが
、テストヘッド２１′の後部には直接バックアップ用の
油圧装置２４′のラム２４′ａが夫々直結されており、
各テストヘッド２１．２１’が金属管２０の両端部に向
けて前進させられる間、ラム２４ ａ 、２４’ａの進
出に伴ってシリンダ２４ ｂ、２４’ｂ内には油が吸入
されて行き、各テストヘッド２１．２１’が金属管２０
の両端部に嵌着されると同時に図示しないバルブが閉じ
られ、両テストヘッド２１．２１’は油圧装置２４．２
４’によってそのままその位置に支持され、クロスヘッ
ド２３を通じて金属管２０内に水圧を付与するようにな
っている。

ところで、このような構成にあっては金属管２０内の水
圧が高められ、これに応じてテストヘッド２１．２１’
の受圧力が高まった際、シリンダ２４ ｂ 、２４’ｂ
内の油の圧縮及び残留空気の圧縮によってラム２４ ａ
、２４’ａが退入するため、テストヘッド２１．２１
’が金属管２０から後退して環状パツキン２１ ａ 、
２１’ａが金属管２０の外周面との摩擦によって激しく
摩耗され、環状パツキン２１ ａ 、２１’ａを頻繁に
交換し・なければならないという不都合があった。

このため従来にあっては、例えば第３図に示す如く一方
のテストヘッド３１を前部内周に断面Ｕ字形の環状パツ
キン３１ ａを備え、また中央部内周に隔壁３１ ｂを
備えた筒体３１１の後部内周にコンペンセータ３１２を
摺嵌させて構成し、またこのテストヘッド３１の後方に
前記第２図に示すものと同様に、隔壁３１ ｂの水路３
１′ｂ、コンペンセータ３１２の水路３１２′に連通さ
れたクロスヘッド３３及びバックアップ用の油圧装置３
４を配設し、前記クロスヘッド３３には筒体３１１とコ
ンペンセータ３１２とを相対移動させるための補助油圧
シリンダ３２を配設して構成し、金属管３０内の水圧が
高まり、テストヘッド３１の受圧力が大きくなってシリ
ンダ３４ ｂ内の油及び残留空気が圧縮され、ラム３４
ａが退入するとこの退入量及び圧力に相当する量だけ
補助シリンダ３２を作動し、金属管３０に対しテストヘ
ッド３１の筒体３１１を不動に保持しつつコンペンセー
タ３１２．クロスヘッド３３のみを矢符方向に後退させ
る、謂るコンペンセータ機構を採り入れたものが実用化
されている。

しかし、このような構成では設備が大型化してコストア
ップを避は得す、設置スペースも第２図に示す場合の水
圧試験装置に較べて大きくなるなどの欠点があった。

本考案はかかる事情に鑑みなされたものであってその目
的とするところは、テストへ゛ンドをバ・ンクアップす
る油圧装置に対する圧油供給系に設けられたバランスピ
ストン形の第１のリリーフバルブ及び該第１のリリーフ
バルブのペントロをその圧油入口に連結した比例電磁式
の第２のリリーフバルブと、金属管内の水圧を検出する
水圧検出器と、該水圧検出器の検出値に追従してテスト
ヘッドを支持するに必要な前記油圧装置の油圧を算出設
定する圧力設定器とを具備し、該圧力設定器の出力に基
いて第２のリリーフバルブのリリーフ圧制御を行わしめ
る構成として油圧シリンダ内の気体圧縮等に伴うラムの
退入、すなわち金属管に対するテストヘッドの移動を阻
止し、環状パツキンの損耗を防止し得るようにした金属
管用水圧試験装置を提供するにある。

以下本考案をその実施例を示す図面に基いて具体的に説
明する。

第１図は本考案に係る金属管用水圧試験装置（以下本案
装置という）の主として油圧系を示す模式図であり、図
中１０は試験対象である長尺金属管、１１．１１’はテ
ストヘッドであって、各テストヘッド１１．１１’はそ
の内周面に断面Ｕ字形の環状パツキン１１ ａ 、ｌｌ
’ａを備え、また一方のテストヘッド１１はその後部に
金属管１０内に注水するためのクロスヘッド１１ ｂを
備えており、両テストヘッド１１゜１１′はいずれも図
示しない取付枠に付設した補助油圧シリンダ１２．１２
’に連繋されて、金属管１０の両端部に嵌脱操作される
ようになっている。

各環状パツキン１１ ａ 、ｌｌ’ａはＵ字形の溝をも
つ外周側をテストヘッド１１．１１’の内周面に周設し
た溝１１ｃ、ｌｌ’ｃ内に摺嵌されており、注水口１１
ｄ 、ｌｌ’ｄを通じて溝１１ Ｃ，１１’Ｃ内の水
圧が高められると、環状パツキン１１ ａ 、ｌｌ’ａ
は求心方向に圧せられ金属管１０の外周面に水密状態に
密着せしめられる。

各テストヘッド１１．１１’の後方には夫々バックアッ
プ用の油圧装置１３．１３’が配設されており、油圧装
置１３のラム１３ａの一端はテストヘッド１１後部のク
ロスヘッド１１ ｂ背面に、また油圧装置１３′のラム
１３′ａの一端はテストヘッド１１′後部に夫々直結さ
れ、各他端はシリンダ１３ ｂ 、１３’ｂ内に摺嵌さ
れていて、これら各油圧装置１３．１３’によってテス
トヘッド１１．１１’は金属管１０の両端部に嵌合保持
され、この状態でクロスヘッド１１ ｂを通じて金属管
１０内に注水され、金属管１０内の水圧が高められてゆ
くようになっている。

前記各油圧装置１３．１３’には夫々第１図に示すよう
な油圧回路が設けられており、先ず金属管１０に対する
給水機能を備えた油圧装置１３（第１図左側の油圧装置
）に対するものを説明する。

シリンダ１３ｂの閉鎖端側には２個のポート１３１ ａ
、１３１ ｂが形成されている。

一方のポート１３１ａは、途中にストップバルブ１３２
を介在させてオイルタンクＴに接続されており、テスト
ヘッド１１を金属管２０の端部に嵌合すべく前進させる
に先立ってストップバルブ１３２を開放し、テストヘッ
ド１１の前進に伴うラム１３ａの進出により形成される
シリンダ１３ｂ内の負圧を利用してオイルタンクＴから
シリンダ１３ｂ内に油を吸入せしめるようになっており
、テストヘッド１１が金属管１０の端部に嵌合されると
同時にストップバルブ１３２が閉じられる。

また、シリンダ１３ｂの他のポーＨ３１ｂは途中に文ト
ップバルブ１３３を介在させて、４ポ一ト２位置切換型
の電磁弁１３４における出側のポー）Ａに接続されてい
る。

電磁弁１３４における出側の他のポー）Ｂは途中にチェ
ックバルブ１３５を介在させてオイルタンクＴに接続さ
れ、また電磁弁１３４における入側のポー）Ｘは途中に
チェックバルブ１３６、並列型のフィルタ１３７を介在
させてポンプＰの吐出側に接続され、更にポンプＰの吸
込側はフィルタ１３８を介在させてオイルタンクＴに接
続されている。

ポンプＰはモータＭにより常時駆動されており、ポンプ
Ｐから送出される油は電磁弁１３４が図に示す如く第１
の位置に設定されているときにはポー）Ｂを経てオイル
タンクＴに還流され、また電磁弁１３４が第２の位置に
設定されているときはポートＡを経てシリンダ１３ ｂ
内に供給される。

そしてチェックバルブ１３６から電磁弁１３４のポンプ
Ｐ側のポートＸに至る油路と、電磁弁１３４のタンクＴ
側のポー）Ｂからチェックバルブ１３５に至る油路との
間には、チェックバルブ１３６側をベントロ側としてバ
ランスピストン形のリリーフバルブ１３９を介装しであ
る。

このリリーフバルブ１３９のベントロはパイロットリリ
ーフバルブ１４０の圧油人口に連結してあり、そのタン
クポートはタンクＴに連なっている。

パイロットリリーフバルブ１４０はそのソレノイドへの
通電電流に応じてＪ ＩＪ−フ圧を変化させ得る比例電
磁式のものである。

パイロットリリーフバルブ１４０は水圧検出器１４１に
接続される圧力設定器１４２に連なり、これが出力する
信号により、パイロットリリーフバルブ１４０のソレノ
イドへの通電電流が、従ってそのリリーフ圧が定まるよ
うになっている。

これに対してリリーフバルブ１３９のリリーフ圧はパイ
ロットリリーフバルブ１４０の最高リリーフ圧よりも高
い値に設定しておく。

一般にバランスピストン形のリリーフバルブのベントロ
を、他のリリーフバルブの圧油人口こ持続する場合は、
前者のリリーフバルブを主リリーフ弁、後者のリリーフ
バルブをパイロット弁とし、後者のリリーフ圧にてその
リリーフ圧が支配されるリリーフバルブ装置が構成され
るのであるが、本案装置においては後者のリリーフバル
ブ、つまりパイロットリリーフバルブ１４０のリリーフ
圧がそのソレノイドへの通電電流に応じて変化するので
これとリリーフバルブ１３９とを組合せてなるリリーフ
バルブ装置としてのリリーフ圧も変化することになる。

次にこのリリーフバルブ装置の動作について説明する。

チェックバルブ１３６側の油圧はリリーフバルブ１３９
のバランスピストンに形成されたオリフィスを介してベ
ントロに伝えられ、ここからパイロットリリーフバルブ
１４０の圧油入口へ伝えられる。

従ってチェックバルブ１３６側の油圧（電磁弁１３４が
図示の第１の位置から第２の位置に切換えられてポンプ
Ｐがシリンダ１３ｂに連なった状態では油圧シリンダ１
３ｂの油室内油圧）が圧力設定器１４２出力にて定まる
パイロットリリーフバルブ１４０のリリーフ圧を超える
と、パイロットリリーフバルブ１４０において圧油入口
とタンクポートとが連通され、この油圧は大気に解放さ
れることになる。

これに伴いリリーフバルブ１３９のベントロの油圧が低
下しバランスピストンが動き、チェックバルブ１３６側
の圧油入口とチェックバルブ１３５側のタンクポートと
が連通し、リリーフバルブ１３９側においてもリリーフ
動作が行われる。

なおチェックバルブ１３６側油圧又はシリンダ１３ｂの
油圧が異常に高まった場合はリリーフバルブ１３９が独
自にリリーフ動作して油圧回路の保護を図れるようにな
っている。

また後述するようにパイロットリリーフバルブ１４０の
リリーフ圧は金属管１０内の水圧に追従するように設定
されるが、例えば水圧検出器１４１にて検出された水圧
が０である場合に、パイロットリリーフバルブ１４０の
リリーフ圧が０に設定される如き構成とすると、リリー
フバルブ１３９，１４０よりなるリリーフバルブ装置は
常時リリーフとなる不都合があるので、これを回避すべ
く検出水圧が０であってもこのリリーフバルブ装置のベ
ース圧力（最低リリーフ圧）が適切な値（この実施例で
は２０ ｋｇ／ｃｒｎ２）となるように圧力設定器１４
２を構威しである。

水圧検出器１４１は金属管１０内の水圧を連続して（又
は一定のタイミングで）経時的に検出し、検出値をそれ
に相応する電気信号として出力するものであって、例え
ば新興通信社製ＰＲ１５００Ｂが使用される。

水圧検出器１４１からの出力信号はストレインアンプ１
４１ａで増幅されて圧力設定器１４２に入力させる。

圧力設定器１４２は水圧検出器１４１からの入力信号、
すなわち金属管１０内の水圧、金属管１０と油圧装置１
３のラム１３ａとの断面積比及びテストヘッド１１が受
ける受圧力に抗する作用力、例えば゛テストヘッド１１
．クロスヘッド１２とこれらの移動用ガイドとの摩擦力
等に基いてテストヘッド１１に作用する受圧力を支持す
るに必要なシリンダ１３ｂ内の油圧値を算出設定し、こ
の設定値をそれに相応する電気信号として出力するもの
で゛あって、この出力信号はパワーアンプ１４２ａで増
幅され、パイロットリリーフバルブ１４０のリノーフ圧
調整回路に入力される。

例えば、金属管１０内の水圧が５００ｋｇ／ｃｍ２と検
出された場合、油圧装置１３のラム１３ａの断面積が金
属管１０の断面積の２倍とすると、油圧装置１３のシリ
ンダ１３ｂ内の油圧は２５０ｋｇ／ｃｍ２となるが、実
際には上述した摩擦力等の抗力が存し、また過分の油圧
印加により金属管１０の座屈が生じることを防ぐために
圧力設定器１４２においては２１０ ｋｇ／Ｃｍ２前後
の油圧が設定され、パイロットリリーフバルブ１４０に
よりシリンダ１３ｂ内の油圧は２１０ ｋｇ／ｃｍ２に
設定される。

次に、油圧装置１３′に対する油圧回路について説明す
る。

油圧装置１３′におけるシリンダ１３′ｂの閉鎖端側に
は２個のポート１３１’ａ 、１３１’ｂが形成されて
いる。

一方のポー） １３１’ａは途中にストップバルブ１３
２′を介在させてオイルタンクＴ′に接続されており、
前述したと同様にテストヘッド１１′が金属管１０の端
部に向けて前進される際のラム１３′ａの進出によりオ
イルタンクＴ′からシリンダ１３′ｂ内に油が吸入され
るようになっている。

また、シリンダ１３′の他のポー） １３ｉ’ｂは途中
にストップバルブ１３３′、チェックバルブを介在させ
て４ポ一ト３位置切替型の電磁弁１３４′における出側
のポートＡ′に接続されている。

電磁弁１３４′の出側のポートＹ′は途中にチェックバ
ルブ１３５′を介在させてオイルタンクＴ′に接続され
、また電磁弁１３４′における入側のポートＸ′は途中
にチェックバルブ１３６′を介在させてポンプＰ′の吐
出側に接続され、ポンプＰ′の吸込側はフィルタ１３８
′を介在させてオイルタンクＴ′に接続されている。

ポンプＰ′はモータＭ′により常時駆動されており、ポ
ンプＰ′から送出される油は電磁弁１３４′が図に示す
如く第１の位置に設定されているときは他の入側のポー
トＹ′を経てオイルタンクＴ′に還流され、また電磁弁
１３４′が第２の位置ｒに設定されるとポートＡ′を経
てシリンダ１３′ｂ内に給送される。

そして、電磁弁１３４′におけるポートＹ′からチェッ
クバルブ１３５′に至る間とポートＸ′からチェックバ
ルブ１３６′に至る間とはリリーフバルブ１３９′を介
在させて相互に接続されている。

リリーフバルブ１３９′はそのリリーフ圧を前述したリ
リーフバルブ１３９のリリーフ圧よりも若干高い一定値
（実施例では３０ ｋｇ／ｃｍ２）に設定されており、
シリンダ１３′ｂ内の油圧がリリーフ圧に達するとポン
プＰ′から給送される油はリリーフバルブ１３９′を経
てオイルタンクＴ′に還流されるようになっている。

その他、図中１４３，１４３’は圧力計である。

かく構成された本案装置の作用を操作手順に従って説明
する。

先ず、ストップバルブ１３２，１３２’を開放した状態
で補助シリンダ１２．１２’を作動し、各テストヘッド
１１．１１’を金属管１０の両端部に嵌着する。

このテストヘッド１１．１１’の前進に伴う油圧装置１
３．１３’におけるラム１３ ａ 、１３’ａの進出に
よりシリンダ１３ｂ、１３’ｂ内にはオイルタンクＴ、
Ｔ’から油が吸込まれる。

金属管１０に対するテストヘッド１１．１１’の嵌合が
終わるとストップバルブ１３２，１３２’を閉じて、各
テストヘッド１１．１１’を金属管１０に対し嵌合状態
に保持する。

各油圧装置１３．１３’に対する油圧回路のモータＭ、
Ｍ’を駆動し、ポンプＰ、Ｐ’を作動すると共に電磁弁
１３４，１３４’を夫々第２の位置に切替えると、油が
夫々シリンダ１３ ｂ 、１３’ｂに給送され、シリン
ダ１３ ｂ 、１３’ｂ内は夫々リリーフバルブ１３９
．１３９’のリリーフ圧に上昇され、テストヘッド１１
は、２０ｋｇ／ｃｍ２、テストヘッド１１′は３０ｋｇ
／ｃｍ”のベース圧で金属管１０に対し与圧される。

この状態で環状パツキン１１ ａ 、ｌｌ’ａの外周面
側に所要の水圧を加えて環状パツキン１１ ａ、ｌｌ’
ａを金属管１０の外周面に水密状態に密接せしめた後、
クロスヘッド１１ ｂを通じて金属管１０内に注水する
。

テストヘッド１１側の端部から金属管１０内に注入され
た水は金属管１０の他端部に向けて流れ、テストヘッド
１１′に相当量の衝撃を与えるが、テストヘッド１１′
は３０ ｋｇ１０ｆｆ１２の力で金属管１０に対して与
圧されているからテストヘッド１１′が金属管１０から
後退させられて抜は出る等の不都合は全くなく、テスト
ヘッド１１′と金属管１０との間には僅かな相対移動を
生じるのみである。

このようにして、先ず１０ｋｇ／ｃｍ２の低圧注水を行
った後、水圧を漸次高めてゆく。

金属管１０内の水圧は圧力検出器１４１によって経時的
に検出され、その出力信号はストレインアンプ１４１ａ
によって増幅され、圧力設定器１４２に入力される。

圧力設定器１４２ば圧力検出器１４１からの入力信号等
に基いて、テストヘッド１１をバックアップするに必要
な油圧装置１３におけるシリンダ１３ｂ内の油圧を算出
設定し、これを出力する。

出力信号はパワーアンプ１４２ａによって増幅され、パ
イロットリリーフバルブ１４０のリリーフ圧調整回路に
入力される。

テストヘッド１１のバックアップに必要なシリンダ１３
ｂ内油圧が２０ ｋｇ／ｃｍ２以下である間は圧力設定
器１４２はパイロットリリーフバルブ１４０のリリーフ
圧をベース圧の２０ｋｇ／ｃｍ２とすべき信号の出力を
継続するが、これを越えると圧力設定器１４２出力は検
出水圧に応じて定まる信号を出力し、パイロットリリー
フバルブ１４０のリリーフ圧、従ってシリンダ１３ｂ内
油圧は上昇していく。

油圧装置１３′におけるシリンダ１３ｂ内の油圧は、金
属管１０内の水圧の上昇に伴うテストヘッド１１′の受
圧力の増大により受動的に高められてゆく。

なお、油圧装置１３におけるシリンダ１３ｂ内の油圧は
テストヘッド１１をバックアップするに必要な値以上に
高められると金属管１０を座屈させるおそれがあるため
、設定値自体は検出された水圧に相応する油圧よりも稍
々低目とするのは前述したとおりである。

かくして、金属管１０内の水圧が高まり、各テストヘッ
ド１１．１１’の受圧力が増大してシリンダ１３ｂ、１
３’ｂ内の油、残留空気が圧縮されてもその圧縮量に相
応する油圧の油がシリンダ１３ｂ内に給送され、シリン
ダ１３ ｂ 、１３’ｂ内をテストヘッド１１．１１’
をバックアップするに必要な圧力に設定維持するので、
金属管１０に対するテストヘッド１１゜１１′の移動が
確実に防止され、テストヘッド１１．１１’の環状パツ
キン１１ ａ、ｌｌ’ａと金属管１０との摩擦による環
状パツキンの損耗を阻止し得る。

そして環状パツキン１１ ａ、ｌｌ’Ｈの密接、金属管
内への注水に先立つ油圧装置１３．１３’の作動はベー
ス圧に高められた状態で行われるが、これは油圧装置１
３においては圧力設定器１４２の固定的出力によって、
また油圧装置１３′においてはリリーフバルブ１３９′
によって実現されるので、夫々の電気制御回路、油圧回
路の構成は簡潔なもので足りる。

また、本考案の装置は比例電磁式のリリーフバルブを用
いた開ループ制御系となっているので制御系全体の構成
が簡潔であり、経済的にも有利である。

更に既存設備の改造により本考案の装置を製作する場合
も制御系の調整その他に煩されることなく簡単に行える
。

以上の如く本案装置にあっては、水圧試験中における金
属管とテストヘッドとの相対移動が確実に阻止されて環
状パツキンの損耗を防止し得ることは勿論、そのための
油圧管理も容易であり、従来のコンペンセータに比較し
て設備量が安く、また設置スペースも少なくて済み、既
存設備にも改造して実施することができる等、本考案は
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置の実施例の主として油圧系を示す模式
図、第２図は従来の水圧試験機を示す説明図、第３図は
コンペンセータ機構を採り入れた従来の水圧試験機の説
明図である。 １０・・・・・・金属管、１１．１１’・・・・・・テ
ストヘッド、１３゜１３′・・・・・・油圧装置、１４
０・・・・・・パイロットリリーフバルブ、１４１・・
・・・・水圧検出器、１４２・・・・・・圧力設定器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属管の両端部にテストヘッドを嵌着して金属管の両端
   部を密封し、油圧装置にてテストヘッドを支持しつつ金
   属管内に水圧を付与するようにした金属管用水圧試験装
   置において、前記油圧装置に対する圧油供給系に設けら
   れたバランスピストン形の第１のリリーフバルブ及び該
   第１のリリーフバルブのベントロをその圧油入口に連結
   した比例電磁式の第２のリリーフバルブと、金属管内の
   水圧を検出する水圧検出器と、該水圧検出器の検出値に
   追従してテストヘッドを支持するに必要な前記油圧装置
   の油圧を算出設定する圧力設定器とを具備し、該圧力設
   定器の出力に基いて第２のリリーフバルブのリリーフ圧
   制御を行わしめるべく構成したことを特徴とする金属管
   用水圧試験装置。