JPS62118182A - 円形断面緊結重層体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、二重管等の内管と外管、或は、円柱体等の
内体と外筒とが軸方向、周方向、或は、両方向において
密着されて、稼動中に相対的なずれが生じないように緊
結する技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は、円形断面の内管等の内体に
対し円形断面の外管等の外筒が軸方向や周方向、或は、
両方に相対ずれが起らないように拘束されて緊結されて
いる円形断面の重層体の構造、及び、該重層体を製造す
る方法に関する発明であり、特に、上記円形断面の内管
や柱体等の内体とその外側の円形断面の外筒を相体重層
して両者を緊結し、その際両者に相対するずれ防止体を
形成させておき、該外筒に対し、環状加熱と環状冷却を
位相をずらして軸方向に移動させて両者を緊結し、ずれ
防止体が内体と外筒とに緊結結合されている円形断面緊
結重層体とその製造方法に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、化学プラント等に用いられている配管には
耐蝕管、耐摩耗管が用いられており、求められる耐熱性
、耐圧性、耐蝕性、耐摩耗性等の複数の条件を一つの材
料で満足しうる単層管は技術的に未だ開発されておらず
、したがって、それぞれに機能する内管や外管を重合す
る二重管の構造が用いられており、又、製鉄で圧延等に
用いられるスリーブ付きのバックアップロール等では内
側に心材が柱体に形成され、その外面に耐摩耗性のスリ
ーブが重層されている構造がとられている。

このような二重管やスリーブ付きバックアップロール等
の円形断面の内体に対し円形断面の外筒が一体重層され
ている円形断面の緊結重層体においては、技術的な側面
、経済的条件、仕様条件等が複雑に絡み合って、冶金的
に結合される態様よりも機械的に重層緊結される態様が
ある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 そして、このような配管や治具に於ては静定的にセット
された状態を維持されて稼動に供される場合もあるが、
熱変化の激しい条件下で使用されたり、或は、回転や軸
方向指導等を激しく反復する条件下で用いられる場合が
あり、このような条件下では熱挙動、機械的動作の為に
円形断面の内管や柱体の内体と円形断面の外筒とが軸方
向や周方向、或は、両方向に相対的にずれが起る場合が
あり、好ましくない状態、或は、絶対に避けなければな
らない状態になる場合があり、これに対処するに周知の
如く、ノックピン、コツタービン、キー等が用いられて
いるが、これらのいづれの態様の場合も内体、外筒の一
方、或は、双方の内面や、外部にこれらのずれ防止体が
貫通状態で用いられ一部が露呈されており、使用中にゆ
るみが生じがちであり、又、力学的な構造からみても、
或は、熱挙動に対する化学的条件からも面の均一さが欠
けるという欠点があり、更に、　これらのずれ防止体を
装着して、内体と外筒の緊結を図る場合にその工程が複
雑になり、管理がし難いという難点もあり、結果的にコ
スト高になるという不利点もあった。

そして、内体に対し外筒の肉厚を大きくして強度を大ぎ
く求めるような態様の場合には、焼ばめなどの手段によ
って両者を緊結するにはそのザイズによっては工作不能
であり、又、温度管理は極めて難しい点等があり、外筒
の縮径が設計通りに行われないという不具合があった。

又、緊結の度合を緊密にするために、内体の外面と外筒
の内面の密着性を保つべく両者の機械的製作加工等の鏡
面仕上げを行わねばならず、工程が著しく煩瑣となりそ
の精度が厳しく求められて実際上は工作出来ないという
不都合さもあった。

この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく二重管や
軸等の円形断面の内体に対し円形断面の外筒が緊結され
ている重層体の構造、及び、その製造工程での問題点を
解決すべき技術的課題とし、両者の間にその境界部とは
別に周方向、軸方向、或は、両方向に対する相対ずれを
拘束し、しかも、外筒の外面や内体の外面、或は、内面
に均一な相を形成させて、内体と外筒が緊結一体化され
るようにして各種産業における配管技術や治具技術等の
利用分野に益する優れた円形断面緊結重層体とその製造
方法を提供せんとするものである。

く問題点を解決するための手段・作用〉上述目的に沿い
先述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述問題点を解決するために、円形断面の内管や柱
体等の内体と円形断面の外筒とをそれぞれ別体に形成し
ておき、前者の外面と後者の内面とに周方向、軸方向、
或（よ、両方向に対するずれ防止体を予め形成し、態様
によっては更に両者の間に介装する別体のずれ防止体を
形成し、内体と外筒とを所定の間隙を介して相体重層し
、ずれ防止体が各々対応するような姿勢において外筒の
外側に環状加熱とその周辺の冷却を軸方向に相対位相を
所定にずらして外筒に縮径を与えて内体と外商が緊Ｐ３
され、それによって両者のずれ防止体、或は、両者のず
れ防止体と他のずれ防止体が緊結されて一体化されて重
層体とされ、当該重層体が稼動中においてずれ防止体に
より周方向、軸方向、或は、両方向に相対ずれがないよ
うにし、常に初期セット状態のままで所定の機能を発揮
するようにした技術的手段を講じたものでおる。

〈実施例〉 次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明すれば以
下の通りである。

第１〜４図に示す実施例において、当該実施例は円形断
面緊結重層体としてのスラリー輸送管等の耐摩耗性二重
管の製造態様であり、外筒としての外管１には、例えば
、炭素量０．２５％程度の低炭素鋼等の価格が安く、高
靭性に富むものを用いて所定の位置の内面にずれ防止体
としての半球体２を一体的に所定数突出して形成してお
き１、又、内体としての内管３としては耐摩耗性を有す
る、例えば、炭素１０．５５％程度の高炭素鋼等を用い
半球体２に対応して半球状の四面４のずれ防止体を対応
する数だけ形成して、焼入硬化させ、両者を全体冷却し
た状態で第１図に示す様に相対遊挿して二重管素管５と
しておく。

而して、二重管素管５を矢印に示す様に軸方向に所定速
度で移動可能にセットし、更に、第２図に示す様に外管
１の外周に環状加熱手段として、例えば、高周波誘導加
熱装置６をセットすると共に高周波誘導加熱装置６に所
定距離離して近接した軸方向前後に、例えば、水通水等
のリング状のシャワー装置の環状冷却として冷却装置７
．１をセットし、二重管素管５を矢印方向に移動させる
ことにより加熱装置６、及び、冷却装置７．７は二重管
素管５に対し相対移動するようにする。

そこで、所定速度で二重管素管５を移動させると、加熱
装置６はその前後の冷却装置７．７による外管１の冷却
に対し、加熱による膨径作用を付与するが、このプロセ
スにおいて模式的に第２図の点線に示す様に、加熱部分
の両端が冷却部分に対して自由端であれば、当該第２図
に示す様に、自由に膨径して周方向に突出するが、実際
は加熱部分に対し当該加熱部分はその両端が冷却部分に
よって拘束されているために、当該部分は降伏して、結
果的にリング状の湾曲した塑性変形部分が成形される。

そして、二重管素管５が矢印方向に相対移動することに
より、加熱装置６により加熱されて塑性変形した部分は
加熱部分を通過して冷却装置７．７によって冷却される
と、逆に大きく縮径され、そこで大きな嵌合代が得られ
て外管１は内管３に対し緊結されることになり、又、外
管１の半球体２は対応する内管３の半球状の凹面４に嵌
着して緊結結合されることになる。

そして、この作用は外管１の全ての周方向部分に作用す
るために、二重管素管５を軸方向連続的に相対移動する
ことにより外管１の全ての部分が縮径し、全二重管素管
５に於いて内管３に対し縛りばめ状態が現出され、半球
体２と半球状の四面４は緊結嵌合し、結果的に周方向軸
方向共に緊結された大きな自緊二重管が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内管３の肉厚に係わりなく
行われ、又、軸方向長さに係わらず、全二重管素管５に
於いて形成されるために、更に外管１と内管３の接合面
の精度にもほとんど無関係に行われることになり、内管
３の肉厚が大で、しかも、長尺管であるところの耐摩耗
性二重管製造には極めて効果的である。

このようにして第３図に示す様な重層体としての二重管
８が得られ、外筒の外管１と内体の内管３とはその境界
面の全てが緊結されるばかりでなく、設定数のずれ防止
体としての半球体２と半球状凹面４は強固に緊結される
ことになり化学プラント等の配管にセットされて夏季高
温、冬季低温に定着される熱挙動の激しい苛酷な条件下
において稼動されても、外管１と内管３は軸方向は勿論
のこと、周方向にも何等相対ずれを起こすことはなく、
この場合、ずれ防止体としての半球体２と半球状凹面４
との数が多ければ多いほどその一体的熱挙動は確実に保
証される。

而して、上述実施例は重層体が化学プラント用の二重管
の態様であるが、第５図に示す実施例は前記製鉄工場に
おける圧延工程でのスリーブ付きバックアップロールの
円形断面緊結重層体のロール８′の態様であり、上述実
施例の内管３が円柱状の内体３′とされて外筒１の所定
数のずれ防止体の半球体２に対応して半球状の四面４が
凹設形成されその製造工程にて上述実施例同様に環状加
熱と環状冷却を所定に位相をずらして第２図同様に軸方
向相対移動により外筒１の縮径を行ってそのずれ防止体
の半球体２の柱体の内体３′のずれ防止体の半球状凹面
に嵌着緊結させるようにして態様である。

したがって、当該実施例のロール８′においても、激し
い動的な稼動の条件下においても芯体としての内体３′
に対しスリーブとしての外筒１は軸方向はもちろん、周
方向にもスパイラル状にも何等相体ずれは起こすことな
く初期形成の１ブロツクのロールとして設計通りに機能
することが出来、又、当該実施例においても前述実施例
同様に外筒１の肉厚や内体３′との境界部に於ける対向
面の仕上げ精度はそれ程厳密には行わなくてもよいもの
である。

このように、この出願の発明においては円形断面の内体
は管体でも柱体でもよく、したがって、核内体に円形断
面の外筒を緊結した円形断面の対向面は二重管等の管体
でも柱体でも適用可能であり、その緊結面の緊結構造は
周方向、軸方向、或は、その双方に対してずれ止めがな
されるようにされればよく、この外筒１と円形断面の内
体３については、更に、例えば第６図に示すような波型
のずれ防止体４１を相互に相対向して嵌着緊結するよう
に形成したり、第７図に示す様にラック状のずれ防止体
４２を形成したり、或は、第８図に示す様に半球体と半
球面のずれ防止体４３を千鳥状に交互にずらして形成さ
せたり出来、更には第９図に示す様に外筒１と内体３と
に半球状凹面４４．４４を形成させて内体３と外筒１と
には別体の球体４５を介装させてずれ防止体として緊結
したりすることも可能である。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、ずれ防止体は半球
体、半球面等の周方向、及び、軸方向相互のずれ止めを
防止するようにしてもよいが、そのいづれか一方に対す
るずれ止めのずれ防止体に形成してもよく、用いる材質
としては安価で靭性に富む炭素鋼管や焼き入れによる高
炭素鋼や低合金鋼や耐摩耗性鋳鋼や高クロム鋳鋼やムラ
イト、アルミナ、チッ化ケイ素等のセラミック等も用い
られ、それらの材料による内体と外円の形成は仕様条件
やそのときに応じて適宜に選択することが出来、種々の
態様が採用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に円形断面の管
体や柱体等の内体に対し、円形断面の外筒が緊結されて
いる重層体に於て両者の境界部に周方向、軸方向、或は
、両方向のずれ防止体が形成され、しかも、両者のいづ
れの外部とも遮断された状態で緊結されていることによ
り、大きな温度年較差がある厳しい稼動条件の中でも熱
挙動によるずれが防止され、初期設定の安定した姿勢を
維持することが出来、又、ロール等の激しい機械的な動
作を伴う圧延装置等の重層体に於ても芯体とスリーブと
の間のずれ止めが保持されて、設計通りの圧延等が経時
的に変化なく行われるという優れた効果が秦される。

しかも、内体と外筒のいづれの外方に対しても遮断され
ているために、内体の内面や外筒の外面が均一な面の相
を保てて外部の腐蝕性流体や他の部材との摺動等におり
る変質や変化が避けられて仝面均−な機能が果されると
いう優れた効果が奏される。

又、円形断面の内体に対し円形断面の外筒を相体重層し
て両者を緊結するに際し、両者の対向面に対して相互に
、或いは、他の材料を介してずれ防止体を予め形成して
対向させ緊結するようにしたことにより、在来のノック
ピンやコツターやキー等の外装工程が不要となり、緊結
プロセスだけで内体と外筒を緊結することが出来る工程
簡略化の効果が奏される。

更に、相体重層した外筒に対し環状加熱と環状冷却を位
相をずらして軸方向に外筒と相対移動させることにより
、外筒の肉厚に関係なく外筒が大きな嵌合代を介して確
実に内体に緊結することが出来るという優れた効果が秦
される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第１〜４
図は１実施例の重層体の製造プロセス説明図であり、第
１図は内体と外筒の相体重層部分縦断面図、第２図は外
筒の縮径の部分縦断面図、第３図は緊結された重層体の
部分縦断面図、第４図はずれ防止体の緊結の模式斜視図
、第５図は第３図相当他の実施例の重層体の部分縦断面
図、第６〜９図は様々なずれ防止体の緊結構造概略縦断
面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円形断面の内体に円形断面の外筒が相対ずれを拘
   束されて緊結されている重層体構造において、上記外筒
   と内体との境界部に両者のいづれの外部とも遮断された
   ずれ防止体が形成されていることを特徴とする円形断面
   緊結重層体構造。
2. （２）円形断面の内体と円形断面の外筒を相体重層して
   後両者を緊結して相対ずれのない緊結重層体を製造する
   方法において、該内体と外筒の双方の対向面に予めずれ
   防止体を形成させて相体重層し該外筒に対する環状加熱
   と環状冷却とを軸方向に位置をずらして行わせ上記ずれ
   防止体を介装して外筒と内体とを緊結するようにしたこ
   とを特徴とする円形断面緊結重層体製造方法