JPS591955B2 - 爆発式プラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器を修理する技法に関し、特に、欠陥
熱交換器管を有効に封止閉塞するための爆発式管プラグ
に関する。

熱交換器の有効寿命期間中少数の熱交換管に亀裂が生じ
、流体漏れを起すことがある。

熱交換器の管内と管の外側とをそれぞれ分離されて通さ
れる２つの流体を互いに直接接触させることは望ましく
ないので、漏洩管を封止するためのいろいろな技法が従
来から開発されている。

例えば、そのような欠陥管を封止する手段としては、欠
陥管にプラグを挿入して溶接する方法、プラグを管に挿
入し、プラグ内の爆薬を爆発させてプラグを膨張させ、
管の内壁に圧着させる方法、およびプラグを機械的に管
内へ打込んで封止する方法がある。

しかしながら、これらの方法には、いずれもその有効性
を相殺してしまうような欠点を有している。

溶接式管プラグの場合は、熱交換器内の管板に直接接近
しなければならない。

（ここで「接近」とは、作業のために作業者または道具
が対象物に接近または接触することをいう。

）しかしながら、管板に接近することは極めて困難であ
る場合が多い。

一般に、溶接式の場合、欠陥管の両端にそれぞれ１個の
中実のプラグを挿入し、次いで該管プラグの外周面に溶
接ビードを適用し、プラグと管の内壁との間に流体密シ
ールを施す。

しかしながら、この構成では、管とプラグの界面に流体
が浸透して溶接ビードを浸蝕し、漏れを起させるように
なることが経験的に知られている。

また機械的打込式プラグの場合も、どのプラグも管内へ
確実に封止作用を果すように打込むことは困難である。

現在使用されている爆発式プラグは、管とプラグの間に
金属間結合を形成するが、プラグの膨張操作に必要な爆
発力が比較的無制御のままに施されるので、管板の各隣
接する管挿入孔と管挿入孔の間の薄い板部分を歪曲させ
るおそれがある。

本発明は、機械的打込式プラグと爆発式プラグの長所を
、不利な要素を伴わないような態様で組合せたものであ
った。

略述すれば、本発明の管プラグ（管間塞栓）は、膨張ス
リーブと、該スリーブに結合させた、硬化処理した筒状
の爆薬収納ケースとから成る。

膨張スリーブは、断面円形の、径の異なる第１室および
第２室と、それらの間に位置する円錐形の中間室を備え
ている。

該スリーブ内には随意選択の心棒を備えた切頭円錐形ピ
ストンを装着する。

管内へのプラグの挿入操作を容易にするために爆薬収納
ケースにねじ付延長部材を付設する。

このケース内に適当な爆薬装入物を充填する。

この爆薬に遠隔地点から点火すれば、その爆発によって
上記ピストンがスリーブ内へ打込まれてスリーブを押拡
げ（膨張させ）、該スリーブを閉塞封止すべき管の内壁
面に圧着させることができる。

プラグの寸法、スリーブの内部状態、心棒の長さ、およ
び爆薬の種類および量を変えることによってスリーブの
膨張度を選択的に制御することができる。

更に、スリーブの第１室に逃し孔を設けることによって
スリーブの膨張度を更に調整することができる。

第１図を参照すると、本発明の１実施例による爆発式プ
ラグ（閉塞栓）１０が示されている。

プラグ１０は、膨張スリーブ１６と、その開放端に符号
１４で示されるように溶接またはその他の手段によって
結合させた爆薬収納用ケース１２から成る。

ケース１２は、硬化処理された材料で形成する。

ケース１２内には薬室１８を形成し、スリーブ１６内に
はスリーブ空洞１８を形成しである。

空洞１８は、断面円形の、直径の異なる第１室２０およ
び第２室２２と、それらの間に位置する切頭円錐形の中
間室２４とから成る。

第２室２２は、第１室２０より径が小さく、衝撃吸収手
段としての役割を果すとともに、スリーブの膨張を容易
にする手段としての機能も果す。

中間室２４内には、その内壁に嵌着するようにして切頭
円錐形ピストン２６を配設する。

スリーブ１６の外表面には幾つかの円周溝２８を刻設す
ることができる。

角５６は、中間室２４のテーパ角を示す。

更に、スリーブの内外表面に円周切欠き３０．３２を設
けることもできる。

円周溝２８および切欠き３０゜３２の機能は、以下の記
載から明らかになろう。

プラグ１０を閉塞すべき欠陥管の中へ挿入するのを容易
にするための延長部材３４を該プラグの後端に螺着させ
る。

延長部材３４とケース１２０間に密封嵌合を施すために
ワッシャ４０を装着することができる。

延長部材３４のねじ付先端３５内に雷管収容空所３６を
設ける。

第２図は、本発明のプラグ１０の変型例であり、プラグ
が閉塞すべき管４２内へ挿入され、爆薬に点火すること
ができる状態にあるところを示す。

第２図の実施例においては、ピストンに随意選択の心棒
４６を付設しである。

心棒４６の長さは、必ずしも一定の長さにする必要はな
く、心棒の少くとも一部分がケース１２内へ突入するよ
うになされる限り心棒の長さを必要に応じて選択するこ
とができる。

更に、第２図のプラグには随意選択のガス逃し孔５４を
設けである。

逃し孔５４０機能は、以下の記載から明らかになろう。

雷管収容空所３６内には雷管４８が収容されており、延
長部材３４内を通して起爆ワイヤ５２が接続されている
。

薬室３８内には適当な爆薬５０が装入されている。

プラグ１０の使用態様は、以下の通りである。

欠陥管が検出されたならば、起爆ワイヤを装備したプラ
グ１０を適当な長さの延長部材３４に取外し可能に連結
し、該プラグを閉塞すべき管の孔内へ管板のところにま
で挿入する。

プラグの前後端の向きは問題ではなく、プラグの前端を
管孔に対して内向きにして挿入してもよく、あるいは外
向きにしてもよい。

プラグと管壁との間の漏止め封止はプラグの前後端の向
きとは関係なく、形成されるからである。

従って、プラグを管の上端から管孔内へ挿入して下方管
板のところにまで押下げ、プラグに点火してまず管の下
方部分を封止し、延長部材３４を該プラグから外して管
孔から引出す。

次いで、別のプラグを同様にして管の上方管板のところ
にまで挿入し、管の上方部分を封止する。

この場合、上下２つのプラグはいずれも下向きになる。

いうまでもなく、２つのプラグを管の下から挿入しても
よく、あるいは各プラグをそれぞれ管の上と下から互い
に反対方向に挿入してもよい。

図示の例においては、垂直管を例としてとりあげたが、
管の向きは、本発明のプラグの機能とは無関係である。

ただし、管の向きがどのような向きであれ、プラグは、
管を保持している管板のところの管孔内に挿入しなけれ
ばならない。

プラグを適正な部位に挿入した後、遠隔点からプラグ内
の爆薬に点火して爆発させ、それによってピストン２６
を中間室２４のテーパ付内壁面に圧接させて押進める。

その結果、スリーブ１６が半径方向外方に押拡げられ、
管の内壁に圧着して有効な機械的漏止め封止を形成する
。

次いで、延長部材３４をケース１２との螺合から外して
管孔から引抜く。

本発明のプラグ１０は、欠陥管を封止する手段として極
めて融通性の高いプラグであり、プラグの内部形態およ
び寸法ならびに各構成部品を適当に変更することにより
プラグの膨張度を調整する上でほとんど無限の制御を行
うことができる。

先に述べたように、従来の爆発式プラグは、管板の孔と
孔の間の板部分に望ましくないひずみを生じさせるおそ
れがあるが、本発明によれば、技術者は、管板の過度の
歪曲を防止するようにプラグの膨張度を制御することが
できるので、上記の問題は解消される。

また、本発明によれば、プラグの挿入中管および管板が
脆弱であるがために惹起されるいろいろな危険が防止さ
れる。

ピストン２６を押込む爆発力は、例えばスリーブ１６に
内側円周切欠き３２または外側円周切欠き３０（第１図
）を設けることによって制限することができる。

このような切欠きは、爆発力が所定の値に達したときス
リーブ１６をケース１２から切離す働きをする。

この切欠きの深さを変えることによってプラグの膨張度
を制御することができる。

なぜなら、爆発力の＝部は切欠きを裂開させるのに消耗
されるが、切欠きの深さによって切欠きが裂開される時
期が変ってくるからである。

スリーブ１６に外側切欠き３０と内側切欠き３２０両方
を設けてもよい。

いずれにしても、そのような切欠きを設けた場合、延長
部材３４は、ケース１２かもねし戻しする必要なしに外
すことができる。

あるいは別法として、延長部材３４は、爆発力が一定の
値に達したときに分離され、それによって爆発力を周囲
環境へ逃がし、過剰エネルギーを放出させるように設計
することもできる。

プラグの膨張度は、結合部１４の直ぐ近くのスリーブ１
６の第−室２０の壁に逃し孔５４を設けることによって
も制御することができる（第２図）。

即ち、心棒４６の長さを適正に選定することによってピ
ストン２６の心棒４６の後端が薬室３８内で惹起された
爆発力に露呈されている時間を調節することができる。

心棒４６が爆発力によって前方へ押込まれて薬室３８か
ら離脱した時点で（「吐出点」）残留爆発エネルギーは
、逃し孔５４を通って周囲環境へ逃出する。

その結果、ピストンおよびスリーブの動きが止まる。

長い心棒を用いれば、吐出点を遅らせることができ、そ
れによってピストン（従ってスリーブ）の変位量を増大
させることができる。

反対に、心棒を短くすれば、吐出点が早められ、それだ
けピストン（従ってスリーブ）の変位置を減少させる。

逃し孔５４を設けた場合、いうまでもなく、逃し孔を備
えたスリーブ１６０部分が周囲環境に露呈されるように
配置し、過剰のエネルギーが心棒４６に作用せず、外部
へ逃されるようにする。

本発明の高い融通性を示す更に別の例として、所望のス
リーブ膨張度を得るように爆薬装入物５０から得られる
エネルギーと、プラグ１０の内部形態との間の関係を変
更することができる。

例えば、中間室２４のテーパ角５６を大きくすれば、そ
れだけスリーブの変形（膨張）を大きくすることができ
る。

反対に、テーパ角５６を小さくすれば、スリーブの変形
量が小さくなる。

その他に使用しうる可変要因としては、心棒４６の直径
、薬室３８の直径、および爆薬装入物の爆発力を変える
ことがあげられる。

第１図の実施例におけるように心棒４６を完全に省除し
てしまえば、それだけ大きな力がピストン２６に及ぼさ
れることになる。

更に、ピストン２６とスリーブ空洞１８の内壁との間の
摩擦係数を変更させてプラグ１０の爆発エネルギーとピ
ストンおよびスリーブの変位量との関係を変えることが
できる。

心棒４６を省除し、爆薬装入物の一部を第１室２０内へ
進入させるようにした場合、スリーブの膨張過程の特性
は、心棒−ピストン組合せ体の直線移動だけによって惹
起される直接的膨張から、第１室２０内での爆薬による
スリーブ１６０半径方向の変位と、心棒のないピストン
２６の直線変位とによってもたらされる組合せ膨張へ転
換される。

スリーブ１６の外周面には、修理サービス条件、素材お
よび管条件に応じて第１図に示されるように円周溝２８
を設けてもよく、あるいは第２図に示されるように平滑
面のままにしてお℃・てもよい。

スリーブが膨張されたとき溝２８は、封止すべき管の壁
に食込み、管壁との間に鋸歯状の漏止め封止を形成する
。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は
、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定されるも
のではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く、いろいろな実施形態か可能であり、いろいろな変更
及び改変を加えることができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例のプラグの断面図、第２図は
本発明の他の実施例のプラグの断面図である。 １０・・・プラグ、１２・・傷薬収納ケース、１６・・
・膨張スリーブ、１８・・・スリーブ空洞、２０・・・
第１室、２２・・・第２室、２４・・・切頭円錐形中間
室、２６・・・ピストン、３０．３２・・・円周切欠き
、３４・−・延長部材、３６・・・雷管、３８・・・薬
室、４６・・・心棒、５４・・・逃し孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管を機械的に封止するだめの爆発式プラグにおいて
   、 一端において開放し、他端において閉鎖しており、部分
   的にテーパした内壁面を有する膨張スリーブと、該スリ
   ーブの開放端部分に結合させた爆薬収納用硬化筒状ケー
   スと、前記スリーブ内に配設し、該スリーブの内壁に隣
   接して接触させた切頭円錐形ピストンと、前記ケースに
   取外し自在に付設した延長部材と、前記スリーブを膨張
   させて前記管の内側面に圧接させることにより肢管に漏
   止め封止を施すために前記ケース内に配設され、外部か
   ら作動されて前記ピストンを動作させそれによって該ス
   リーブを膨張させる働きをする爆発手段とから成るプラ
   グ。 ２ 前記スリーブは、径の異る円形断面の第１室および
   第２室と、それらの間に位置する切頭円錐形中間室とを
   含むものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプラグ。 ３ 前記スリーブの外表面にそれを囲繞する少くとも１
   つの溝を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプラグ。 ４ 前記ピストンに、前記ケースの少くとも＝部分内へ
   突入する長さの心棒を付設したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のプラグ。 ５ 前記延長部材を前記ケースに螺着させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のプラグ。 ６ 前記スリーブの前記ケースに近接した個所に逃し孔
   を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のプラグ。 ７ 前記スリーブの外壁面の前記ケースに近接した個所
   に円周切欠きを形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のプラグ。 ８ 前記スリーブの内壁面の前記ケースに近接した個所
   に円周切欠きを形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のプラグ。 ９ 前記スリーブの内壁面および外壁面の前記ケースに
   近接した個所に円周切欠きを形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のプラグ。