JPS6332535B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は例えば多管式熱交換器などの金属パイ
プと端板を気密に固定するパイプ固定工具に関す
るものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 この種の固定方法としては従来、たとえば第１
図あるいは第２図に示すような方法が知られてい
る。すなわち、第１図に示す方法は端板１に金属
パイプ２の通る通孔１ａを穿設し、この通孔１ａ
内に金属パイプ２の端部を挿入して溶接し固定す
るものである。また、第２図に示す方法は端板１
に金属パイプ２の通る通孔１ａを穿設し、この通
孔１ａをリーマ仕上したのち金属パイプ２をその
内面側から油圧によつて押し広げて固定するもの
である。

しかしながら、上述した第１図に示す方法は端
板１の熱歪みを修正する必要があるとともに仕上
工数が大となり、コスト的に非常に不利であつ
た。また、第２図に示す方法は端板１の板厚を薄
くすると、油圧で押し広げた際に隣りの金属パイ
プ２に影響を与え、締付け済みの金属パイプ２が
緩む欠点があり、逆に、端板１の板厚を厚くする
と穴１ａの穿設作業に過大な工数を必要とした。

そこで、これらの欠点を解消すべく端板１の金
属パイプ２を通す該パイプ外径よりわずかに大き
く且つ外側が面取り加工された円形の通孔１ａ内
に金属パイプ２の端部を挿入し、この金属パイプ
２の端部の内面側を前記端板１を境としてその両
側部側から押し広げたのち、これら押し広げ部を
前記金属パイプ２の軸方向に沿う力で前記通孔１
ａの両側周縁部に圧接するようにし、第３図の如
き状態で固定するようにした方法が提案された。

これは第４図のような要素から成るパイプ固定
工具を用い第５図〜第７図の如き手順で嵌めるこ
とにより実施するものである。

すなわち、パイプ固定工具は可動部材１１、油
圧シリンダ１１′、テーパリング１２、リングば
ね１３、押込みリング１４から成る。可動部材１
１は中央に孔が設けられ、また油圧シリンダ１
１′に固着されるもので、この可動部材１１はテ
ーパスリーブ１１ａとこれに一体成形されたフレ
ヤ部としてのフレヤーリング１１ｃからなり、そ
の内部の前記孔にピストンロツド１５を挿通して
ある。また、前記テーパスリーブ１１ａの先端部
にはストツパ１１ｂが形成され、さらに、前記テ
ーパスリーブ１１ａの外周部にはテーパリング１
２がスライド自在に外嵌されている。そして、こ
のテーパリング１２の内周面はテーパスリーブ１
１ａのテーパと一致する角度にテーパ状に加工さ
れている。また、このテーパリング１２は複数個
に分割され、その外周部には溝が形成されてお
り、前記溝にはリングばね１３が嵌着されてい
る。ここで、前記テーパリング１２はその各分割
片１２ａ…の離間幅δが互いに０であるとき、す
なわち、各分割片１２ａ…が密着したとき、テー
パリング１２の直径Ｄは金属パイプ２の内径より
小さく、かつ、テーパスリーブ１１ａのストツパ
１１ｂに当接するように設定されている。また、
第６図に示すＸ寸法すなわち、金属パイプ２の軸
方向に十分締付けられた状態においてφDは金属
パイプ２の外径よりやや大きくなるようにテーパ
角度およびピストンロツド１５のストロークが設
定されている。また、上記ピストンロツド１５の
先端部には押込みリング１４がねじ止めなどによ
り固定され、この押込みリング１４の端面１４ａ
はテーパリング１２の先端面に接触されている。

しかして、上述した構成において金属パイプ２
を固定する場合には、まず、第５図に示すよう
に、テーパリング１２をリングばね１３によりテ
ーパスリーブ１１ａのストツパ１１ｂに押し付け
た状態とし、テーパリング１２の外径φDを金属
パイプ２の内径よりやや小さい寸法を調整する。
また、ピストンロツド１５はいつぱいに押し出し
た状態に調整する。そして、この状態から第５図
に示すように、ピストンロツド１５を引込む。こ
れによりテーパリング１２が押込リング１４によ
り押されてテーパスリーブ１１ａの外周面上を移
動し、金属パイプ２の内面を押し広げて金属パイ
プ２に押し広げ部２ａを形成する。これにより、
金属パイプ２は端板１の通孔１ａの内側内径縁部
とテーパリング１２の端縁部との間に締付され
る。さらに、この状態からピストンロツド１５を
引込むと、第６図に示すように、テーパリング１
２の外端面と端板１の内側を力の起点にして可動
部材１１は金属パイプ２内に押し込まれ、金属パ
イプ２が端面がフレヤーリング１１ｃによりフレ
ヤーされて押し広げ部２ｂが形成され、さらに油
圧を加えると、金属パイプ２は軸方向に端板１に
締付けられ密封される。このように密封したのち
は、ピストンロツド１５を再び押し出し、第７図
に示すように初期位置に戻す。これにより、テー
パリング１２はリングばね１３の張力によつてテ
ーパスリーブ１１ａ先端のストツパ１１ｂ側に移
動し、金属パイプ２の内径より小さくなるので、
この時点で装置を金属パイプ２より引き抜き、作
業を終了する。

このように、テーパリング１２とフレヤーリン
グ１１ｃを軸方向に締め付け、パイプ端部内面を
端板を境としてその両側部側から押し広げたの
ち、これら押し広げ部をパイプの軸方向に沿う力
で通孔の両側周縁部に圧接させて固定するから端
板の通孔を径方向に押し広げることがなく、端板
を薄形化しても締付済みのパイプを緩めてしまう
虞れがないとともに金属パイプ２の入口部分をラ
ツパ状に仕上げることができるため、熱交換器入
口の通風抵抗も著しく低減させることができるよ
うになる。

しかしながら、この方法であつても端板１の通
孔１ａに面取加工を施こすようにしているため、
端板１の板厚をある程度確保しなければならず、
板厚を薄くするにも限度がある。

一方、熱交換器では端板１に多数の金属パイプ
２を通すことから通孔２ａは多数設ける必要があ
り、通孔２ａの加工効率から考えても端板１をで
きるだけ薄くする必要がある他、軽量化のために
も端板１はできるだけ薄くする必要がある。

また、製品のコストダウンのためには通孔２ａ
の加工工数を少なくする必要があり、これらに対
するためにもこの第３図〜第７図で説明した方法
の一層の改良が望まれるところである。

〔発明の目的〕 本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであ
り、多管式熱交換器などにおいてその端板に設け
る金属パイプ挿通用の多数の通孔に対し、面取加
工せずに済み、これによつて端板の板厚をより薄
くすることができ、しかも板厚を薄くできること
によつて加工をより容易に行うことができると共
にこれらにより加工工数の低減と軽量化を図るこ
とができるようにした金属パイプを端板に気密に
圧着固定するためのパイプ固定工具を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明は上記目的を達成するため金
属パイプの端部を板体に穿設した孔に係合し、該
端部を嵌めて固定する際の工具として、前記金属
パイプ内径程度の最大径を有すると共に軸心に貫
通孔を有するテーパ状のテーパスリーブ部、この
テーパスリーブ部の最大径側に形成されテーパス
リーブ部との境界部が小径凹面状曲に形成される
と共に金属パイプ端面対向面は平面に形成したテ
ーパスリーブ部より大径のフレヤ部とを有し、前
記金属パイプの嵌め側端部よりこの金属パイプ内
に前記テーパスリーブ部を挿入される可動部材
と、前記金属パイプ内に挿入し得る外径を有し、
一端側の外周部のリング状に段差部を形成すると
共にこの段差部側端より他端側近傍に向けて複数
に分割したばね力を有する硬質筒状のテーパリン
グと、前記可動部材の貫通孔に挿通され、前記テ
ーパリングの段差部側端より内部に挿通されて該
テーパリングの他端側と先端部が固定されるロツ
ドと、このロツドを進退操作して前記テーパリン
グと可動部材との位置関係を可変する手段とより
構成し、前記ロツドを可動部材側より引いてテー
パリングを可動部材のフレヤ部側へ引き寄せるこ
とによりテーパリングが可動部材のテーパスリー
ブ部上を係合して移動し、テーパスリーブ部によ
つてテーパリングの段差部側が外方に広がつて外
径が広がり、これにより段差部が金属パイプを内
側より外方に押し広げて金属パイプに押し広げ部
を形成し、この押し広げ部により金属パイプは板
体の孔外縁に引掛るとともにその後はロツドを引
く力で可動部材がテーパリング方向に移動し、こ
れによつて可動部材のフレヤ部が金属パイプ端面
に接して該端面を金属パイプ外周方向に折り曲げ
て板体の表面に押し付け、前記押し広げ部と該折
り曲げ部とによつて板体に嵌めようとする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第８図〜第７
図を参照しながら説明する。

第８図は本装置の構成を示す斜視図であり、第
９図はその分解斜視図である。図において２０は
一端側外周にねじ部２０ａを形成したピストンロ
ツドであり、２１′は油圧シリンダであつて、ピ
ストンロツド２０はこの油圧シリンダ２１′内に
ある図示しないピストンに一端を固定されてお
り、ピストンの動きを伝達するものである。２１
は中心に貫通孔を有し、テーパ状に形成したテー
パスリーブ２１ａとこれに一体形成されたフレヤ
部としてのフレヤーリング２１ｃから成るコマ形
で硬質の可動部材である。この可動部材２１はフ
レヤ部側の端面に前記油圧シリンダ２１′の一端
が固定されており、ピストンロツド２０はこの可
動部材２１の貫通孔に挿通されて移動自在に且つ
油密に設けられている。また、２２は筒形で硬質
のテーパリングで、このテーパリング２２は第１
０図、第１１図に示す如く一端側近傍より他端側
端にかけて切込線（スリツト）方向が軸心方向に
なるようにして周面を複数に分割し押し広げるこ
とができるようにしてあり、また、前記一端側は
内径を小さくし、内側にねじを切つてあり、固定
部２２ａとなつている。また、前記スリツトの基
端側はテーパリング２２の分割端を押し広げた
後、その力を解くと元の位置に戻るようなばね力
が得られるように断面を調整加工され、また、テ
ーパリング２２の分割端側はその内側をテーパス
リーブ２１ａのテーパ角度βとほぼ同じテーパ角
度αとなるように加工されている。また、テーパ
リング２２の分割端側外周は金属パイプ２に対し
て前述の押し広げ部２ａを形成するためにリング
状の段差部２２ｂを突出形成してある。

また、このテーパリング２２は分割端側の内側
をテーパスリーブ２１ａに被せる如くして配設
し、テーパスリーブ２１ａを貫いているピストン
ロツド２０の先端のねじ部２０ａとテーパリング
２２のねじ部とを螺合させることにより両者を固
定すると共にピストンロツド２０の動きをテーパ
リング２２に伝達させることができるようにして
いる。

尚、可動部材２１のフレヤーリング部２１ｃ面
は第１２図、第１３図に示す如くテーパスリーブ
２１ａ基端部について所定の曲率を持たせて凹面
状に加工し、フレヤーリング部２１ｃの周端にテ
ーパスリーブ２１ａ軸方向に突出する幅Ｔなる鍔
部２１ｂを形成してある。このＴなる幅は金属パ
イプ２の肉厚程度よりやや小さい寸法としてあ
る。また、前記凹面状に加工した部分はテーパス
リーブ２１ａの基端位置でテーパスリーブ径より
やや小さい直径となるようにしてある。

また、ピストンロツド２０を一杯に押し出した
とき、テーパリング２２の外径は加工対象となる
金属パイプ２の外径より小さくなるようにピスト
ンのストロークおよびテーパリング２２の外径が
設定されている。

このような構成の本装置は端板１に金属パイプ
２を固定する場合、まず第１４図に示すようにテ
ーパリング２２の外径が金属パイプ２の内径より
小さくなるようにピストンロツド２０をストロー
ク一杯に押し出した状態とし、予め端板１の通孔
１ａに端部を挿入された金属パイプ２の該挿入端
部よりパイプ内にテーパリング２２部を挿入す
る。このとき、テーパスリーブ２１ａの基端側径
が金属パイプ２の内径よりもやや小径のものを用
いていればテーパスリーブ２１ａの基端部まで金
属パイプ２内に挿入することができる。

次に第１５図のようにピストンロツド２０を油
圧等により引込ませる。これにより、テーパスリ
ーブ２１ａの外周面をテーパリング２２が軸方向
にテーパの基端方向に向つて移動し、テーパスリ
ーブ２１ａのテーパによつてテーパリング２２の
分割部は徐々に外側に押し広げられることにな
る。テーパリング２２の分割部端外周には外方に
突出する段差部２２ｂが形成されているので、テ
ーパリング２２が外側に押し広げられる結果、こ
の段差部２２ｂが金属パイプ２の内面に接し、更
に外側に広がるにつれ、この段差部２２ｂによつ
て金属パイプ２に押し広げ部２ａを形成しながら
径が拡大されることになる。

これにより、金属パイプ２は端板１の通孔１ａ
の内側縁部とテーパリング２２の分割部端との間
に締付けられることになる。

さらにこの状態からピストンロツド２０を引込
めると、テーパリング２２は端板１に引掛かるか
たちで動けないことから可動部材２１がテーパリ
ング２２側へ移動することになり、これによつて
金属パイプ２の先端がフレヤーリング２１ｃの曲
率部に押しつけられて金属パイプ２の端部はフレ
ヤされる。そして、第１６図に示す如くピストン
ロツド２０が更に引込まれるにしたがい、金属パ
イプ２の先端はフレヤーリング２１ｃの面に沿つ
て広げられ、端板１に近づくフレヤーリング２１
ｃと端板１との間に強く挾まれることになる。そ
して、押し広げ部２０とフレヤ部分とにより、金
属パイプ２は端板１の通孔１ａに密着し、嵌めら
れたかたちで固定されることになる。

その後、ピストンロツド２０を油圧シリンダ２
１′から押し出し、テーパリング２２をテーパス
リーブ２１ａから遠ざけてゆき、初期位置に戻す
と、テーパリング２２はバネ力によつて外径が縮
小して第１７図の如く金属パイプ２の内径より小
さくなる。

これにより金属パイプ２より本装置を抜き取る
ことができるようになるので、本装置を抜き取つ
て作業を終了させる。

このように端板１に金属パイプの端部をその軸
方向に対し嵌めるようにするため、端板に対して
歪みを与えることがなく、しかも嵌めるために金
属パイプを通す端板の通孔に面取りを施こさずに
済むことから、端板の板厚を大幅に薄くすること
ができる他、嵌めは端板の両面から成されるかた
ちとなるので強度的にも強くなる。また、面取り
加工が不要で端板板厚も薄くできること、これに
よつて端板に設ける多数の通孔の孔開けが楽にな
ることから加工費の節減もでき、且つ軽量化が図
れる。また、パイプ固定工具は弾性力を利用した
テーパリングとテーパスリーブの組み合わせとし
たことにより、従来の工具よりも構成は簡単とな
り、その分、信頼性も向上することになる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限
定することなく、その要旨を変更しない範囲で適
宜変形して実施し得るものであり、例えばピスト
ンロツドは油圧により駆動させる構成を示した
が、その他の流体圧、あるいはスクリユー等によ
る機械的な駆動方式などを用いるようにしても良
い。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように本発明は、金属パイプの
端部を板体に穿設した孔に係合し、該端部を嵌め
て固定する際の工具として、前記金属パイプ内径
程度の最大径を有すると共に軸心に貫通孔を有す
るテーパ状のテーパスリーブ部、このテーパスリ
ーブ部の最大径側に形成されテーパスリーブ部と
の境界部が小径凹面状の曲面に形成されると共に
金属パイプ端面対向面は平面に形成したテーパス
リーブ部より大径のフレヤ部とを有し、前記金属
パイプの嵌め側端部よりこの金属パイプ内に前記
テーパスリーブ部を挿入される可動部材と、前記
金属パイプ内に挿入し得る外径を有し、一端側の
外周部にリング状に段差部を形成すると共にこの
段差部側端より他端側近傍に向けて複数に分割し
たばね力を有する硬質筒形のテーパリングと、前
記可動部材の貫通孔に挿通され、前記テーパリン
グの段差部側端より内部に挿通されて該テーパリ
ングの他端側と先端部が固定されるロツドと、こ
のロツドを進退操作して前記テーパリングと可動
部材との位置関係を可変する手段とより構成し、
前記ロツドを可動部材側より引いてテーパリング
を可動部材のフレヤ部側へ引き寄せることにより
テーパリングが可動部材のテーパスリーブ部上を
係合して移動し、テーパスリーブ部によつてテー
パリングの段差部側が外方に広がつて外径が広が
り、これにより段差部が金属パイプを内側より外
方に押し広げて金属パイプに押し広げ部を形成
し、この押し広げ部により金属パイプは板体の孔
外縁に引掛るとともにその後はロツドを引く力で
可動部材がテーパリング方向に移動し、これによ
つて可動部材のフレヤ部が金属パイプ端面に接し
て該端面を金属パイプ外周方向に折り曲げて板体
の表面に押し付け、前記押し広げ部と該折り曲げ
部とによつて板体に嵌めるようにしたので、金属
パイプを支える板体には従来のような面取り部に
密着させるようにした嵌め方と異り、板体表面に
密着させることから板体の孔における面取り部は
不要となり、従つて、面取り部を得るためにある
程度板体の厚みを持たせる必要があつたものを、
それに関係なく必要なだけ薄くすることができ、
面取り加工の不要と板体の厚みを薄くすることに
よる金属パイプを通す孔の孔明けが容易となるこ
との各点から製造コストの低減を図ることがで
き、また、板体を薄くすることができるので多管
式の熱交換器などにおいては軽量化をも図ること
ができるなどの特徴を有するパイプ固定工具を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は従来のパイプ接合例
を示す断面図、第４図は第３図の接合方式に用い
る工具の分解斜視図、第５図〜第７図はその工具
によるパイプ固定のプロセスを説明するための
図、第８図は本発明による工具の構造を示す斜視
図、第９図はその分解斜視図、第１０図はテーパ
リングの正面図、第１１図はテーパリングの側断
面図、第１２図は可動部材の正面図、第１３図は
可動部材の側断面図、第１４図〜第１７図は本装
置を用いたパイプ固定時のプロセスを説明するた
めの図である。 １……端板、１ａ……通孔、２……金属パイ
プ、２ａ，２ｂ……押し広げ部、１１，２１……
可動部材、１１ａ，１２ａ……テーパスリーブ、
１１ｃ……フレヤーリング、１２，２２……テー
パリング、１５，２０……ピストンロツド、２
１′……油圧シリンダ、２１ｃ……フレヤ部、２
２ｂ……段差部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属パイプの端部を板体に穿設した孔に係合
   し、該端部を嵌めて固定する際の工具として、前
   記金属パイプ内径程度の最大径を有すると共に軸
   心に貫通孔を有するテーパ状のテーパスリーブ
   部、このテーパスリーブ部の最大径側に形成され
   テーパスリーブ部との境界部が小径凹面状の曲面
   に形成されると共に金属パイプ端面対向面は平面
   に形成したテーパスリーブ部より大径のフレヤ部
   とを有し、前記金属パイプの嵌め側端部よりこの
   金属パイプ内に前記テーパスリーブ部を挿入され
   る可動部材と、前記金属パイプ内に挿入し得る外
   径を有し、一端側の外周部にリング状に段差部を
   形成すると共にこの段差部側端より他端側近傍に
   向けて複数に分割したばね力を有する硬質筒状の
   テーパリングと、前記可動部材の貫通孔に挿通さ
   れ、前記テーパリングの段差部側端より内部に挿
   通されて該テーパリングの他端側と先端部が固定
   されるロツドと、このロツドを進退操作して前記
   テーパリングと可動部材との位置関係を可変する
   手段とより構成したことを特徴とするパイプ固定
   工具。