JPS63500787A - 管要素に使用される圧力式拡張装置 - 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】 管要素に使用される圧力式拡張装置 多くの工業装置（慈父換器、蒸気発生器、入れ子式管、等）の製造において、管 要素を組立て、固定するために管要素をｇ張する必要がある。それらの管要素の 直径及間程度の直径と、１ＩＩＩＩ１１程度の肉厚を有し、防御装置に使用され るある入れ子式管は、１００〜２００閣程度の直径と４０〜８０＋１ＩＩ１１程 度の肉厚を有する。

管要素を拡張するのに今日、使用される方法に、圧力式拡張である。通常、圧力 式拡張は、刃口圧流体を供給される、拡張されるべき管に導入される心棒もしく は拡張器を使用して天性される。拡張器においては、非常に小さな慣断面のシー ルが設けてろって、これらシールク弘張器の外面が拡張されるべき管の内側の正 しい位置に付いた時、該管の内面と拡張器外面との間に形成される環状圧力式拡 張チャンバの両端部とを、洩れが生じない方法で閉じるようになっている。一定 の直径と横断面を有するこの種のシールは、もし該管の直径が通常の製造公差内 で変化するとしても、該菅の内面との十分な接触を保証しない。したがって、該 管の内径の変化に追従するためには、異った直径のいくつかの拡張器及びシール を使用する事が、しばしば必要である。さらに、もし管の最小直径がその管を受 けるようになった穴の最大直径と一致するならば、シールにおいて洩れもまた生 じ、さらにその管に、穴の壁に対して適切に拡張しなくなるかもしれない。

結局、シールの直径が小さいということ（一般的に１〜２閣程度）から見れば、 拡張された部分と、拡張されなかった部分との間の管の変形がかなシ生ずる。そ のため、この範囲に実質的な応力が生じ、装置の耐用年数の間に装置の信頼性を おびやかす亀裂が発生し、装置を停止して管の欠陥をシールする事が必要となる 。

本発明のねらいは、少くとも一対のシールを有するボディと、細長い該ボディの 表面に固定された頭部を肩する各シールと、細長いボディの外面の部分をとシ囲 む冠を形成するスカート部とを有し、該スカート部は圧力穴管拡張装置が管に導 入される時、直径を減少できるような十分に柔軟な材料から成る圧力式拡張装置 により従来技術の不都合な点を取シ除く事である。

実施例においては、対をなすシールのス刀−ト部は、拡張流体を受けるようにさ れた環状の内部チャンバを外部に画成するため、互いに連接される。シールの頭 部に対しては、リングが有利ににさまれておシ、必要ならば、部分的にもしくは 全体的に柔軟なス刀−ト部を包みこむ事もできるようになっている。これらのリ ングは、例えば、複数の隣接した区画よシ得成し、円筒状のカバーがこれらのリ ングの周囲を滑動することかでさるように該区画と拡張されるべき管要素との間 で応力分散体とじて働くようにすることもできる。

相当な長さにわたって拡張を実行するために、不発明に関するシニルに、２つの 圧力室の間に延在する内部拡張のチャンバを有する細長いボディ上に設置され、 その２つの圧力室のうち、第１の圧力室は内部拡張のチャンバとのみ連通し、一 方、第２の圧力室は内部拡張のチャンバ及び、工具のボディの伸びを一定に維持 するために環状拡張のチャンバ内が刀ｎ圧されている間はずっと、該圧力室内で 圧力を創成するようされた、７ＪｒＪ圧流体用の吸入通路と連通している。

本発明は、また、拡張のチャンバ内で圧力がゼロになる時、圧力式拡張のチャン バのシールのみが動かされる、長い管を圧力的に拡張し、圧力が上昇している間 は完壁にシールし、そｎによシシールの耐用年数を延ばす方法に関する。

本発明は添付図面を参照し、以下に説明する。すなわち、 Ｍ１図は、本発明に関する装ｆを例示する第１の実施例の図であシ、 第２図は、第１図に示した装置において使用さｎる本発明によるシールの実施例 を茨わす断面図でめシ、第３図は、拡張されるべき盲に導入される第２図のシ第 ４図及び第５図に、不発明によるシールのスカート部の２つの実施例を図示し、 第６圀は、プレート内に拡張されるべき管の内部に位置因めした、第１図による 装置を示し、第７図から第１２図は、本発明によるシールの種々の交互に異った 実施例を示し、 第１３図と第１４図は、第７図と第８図に示したシー向立面図及び倒立面図を示 し、 第１５図は、本発明による装置の第２の実施例を示す断面図である。

第１図に示す実施例において、圧力式拡張装置は本発明に関する２つのシール２ と３を、その端に有するという細長いボディもしくはスピンドル１から成る。該 ボディ１は、例えば、互いにねじ込まれた３つの部材ＩＡ。

１Ｂ、ＩＣから作られている。ボディ１の長さ、すなわちシール２と３の間の距 離は、もし必要ならば、ワッシャを介在させて、中間の部材１ＢＫＪ当に部材Ｉ ＡｉＣをねじ込む蔓によって、調整可能となる。シール２は、ボディ１の内部に 固定された圧縮部材４によシ、該ボディの一方の端に対して固定される。上記正 補部材４の上には、圧力流体を本装置に供給するようにされた圧力ニニットに該 装置を連接するために、連接部材５が取付けられている。連接部材５と圧縮部材 ４は、ボディ１内に形成され、オルフィス１０を通って該ボディの外部側面上に 開いている拡張流体導管７と接合する流体吸入導管６によシ、軸方向に貫通させ られている。シール３は、ボディ１の内部に固定された圧縮部材８によシ、ボデ ィ１の他方の端に対して固定され、圧縮部材８の前に、挿入頭部９が固定されて いる。これらのシールは、ボディ１に固定された円筒状のもしくは切頭円錐形の 頭部２１と、該ボディ外面から少し離ｎて該ボディの一部を取シ囲む冠を形づく るスカート部２２を包含する。第２図に示す実施例において、スカート部の厚さ は外端２３に同かつて減少し、該スカート部は、また、拡張されるべき管Ｔの内 径よシもわずかに大きい外径を有する周縁領域２４を有する。該外端２３におい て、シールのスカート部２２は管に非常に容易に自身を導入する事を可能とする 、ベベル２５を有する事が好ましい。スカート部２２は、有利にも柔軟なもしく は比較的柔軟な材料から成っているので、拡張されるべき管に挿入される時、直 径がわずかに減少する（第３図参照）。

幾何学的外形及びスカート部の材料の構成は、適用に応じて適合すれば良い。低 圧下での相当な拡張に対する極端に柔軟な材料によシ作られたスカート部もしく は、非常なる高圧下でのおだやかな拡張に対する比較的柔軟な材料により作られ たスカート部を有するようにすることもできる。また、他の種々の用途に対して 数多くの材料から成るスカート部を考えることも可能でるる。同様に、スカート 部の幾何学的外形は、作業者が圧力拡張後、管要素に対し、成し遂げるよう望む 変形に対して固有でろっても良い。

もし必要ならば、柔軟性向上のためにシールのスカート部２２は、小ざな幅の溝 により区画に分けても艮い。

第４図及び第５図に、２つの実施例を示す。第４図に示す例において、スカート 部２２の虜２６は放射状でろシ、Ｍ５図に示す例において、・溝２６は直角に又 差する。これらの溝はシールのスカート部が拡張されるべき管の半径方間へのい かなる変形にも追従する事を可能とし、一方、それらの酵の柔軟性を維得する事 も可能とする。この選択はもしスカート部２２が溝なしで作られていたならば、 該スカート部に使われる材料は可塑性を与えられなければ、笑質的ないかなる変 形にも追従できないという時に有利である。

スカート部の形における、シールの構造は管の直径の変化に完全に適曾できるよ うな柔軟性をシールに与えている。この柔軟な及び弾性的な動きは、管がいつも 適切に、管の直径の製造公差にかかゎシなく、そして、これらの管を受ける穴の 直径に刀為かりシなく、拡張する事を確英にする。

さらに、管の拡張部分及び拡張されない部分の間の遷移部は、従来の拡管におけ るそれよシも配置上、ずっとおだやかでるる。嵜にシールのスカート部の外形は 、管の変形が亀裂を導くような管の中の応力を引き起こす事がないよ、う、設計 することができ、そうすれば装置の信頼性を同上し、工場の停止や、欠陥のめる 管のシールをする事を避ける事になる。

結局、本発明によるシールに、大きな柔軟性を有するので、管のいη・なる製造 公歪にも、肢管を受けるべき穴のいかなる製造公差にも適合でき、同じ圧力分配 ユニットＩ／ｃ組合わせて、複数の同一の菅拡張器のセットを設ける事を可能に し、そのため、数多くの管を同時に拡張する事が可能となる。

圧力分配ユニットは、様々な競何学的形状を持つであろう。特に、例えば蒸気発 生器の管のプレートの中央部を拡張するのに便われるユニットは、短形の横断面 かもしれないしくプレートの我面に平行な区画）、管のプレートの端部で、ユニ ットの一部がカーブを描いた横Ｆ！Ｒ回が使われているかもしれない。そのため 、（拡張されるべき管の数及び深さに依存する値であるレジ第２からレジ第１０ までによシ）、管の拡張時間をかなり減少する＄を可能とし、それによシ、製造 時間と製造コストを減少する。

装置のボディの長さは、拡張されるべき管が取付けられるべきプレートの局部厚 さに応じて調節される。第６図は該プレートＰＴにおいて拡張されるべき管Ｔ内 に位置決めされる第１図に関する装置を示す。該装置＋４．環状拡張のチャンバ ２０を画成するシール２．３がプレー）ＰＴにおいて、管Ｔの吸入及び排出通路 に対し並んで位置決めされるという方εで配ｆｔざｎているので、そのため、ｖ Ｔの正しい拡張が、管の全体の長さにわたって確実に行われる。

第７図は、第１図に示す装置の一つの変形例を図示する。この実施例において、 装置のボディ１は前記実施例で記述された２つの簡便なシール２．３のスカート 部２２を互いに接合する事によｐ形づくられた柔軟なシールを有する。第７図に 示す２重シールは、拡張流体を受けるチャンバを形づくる環状内部のキャビティ すなわちチャンバ２０を外部に面取する。中空の２重シール２は、ボディ１の外 面上に固定された２つの頭部２１と、頭部２１に接続する柔軟もしくは比較的柔 軟な材料のスカート部２２とから成る。スカート部２２は、管がその内部にて拡 張されるプレートＰＴの厚さに関係して選択されるであろう長さに沿って拡張さ れるべき管Ｔの外面に直接に密着する外部周縁領域２４を■する。この実施例は 前記プレートが厚い時に有益でろシ、荷に、５００■程度の厚さを有する原子力 発電所用の蒸気発生器のプレートに適する。

中壁のシール２−３ｒ！：、スピンドル１上に固定された圧縮部材によシ保持さ れ７’ｃ２つのリング１１Ａ、、１１Ｂの間にはさまれている。実施例に示すよ うに、該圧縮部材はシールの各側部にボールベアリング１４と１６によシ接合さ れたロッド１５とリング１７．１８とを包含し、各組立体は、スピンドル１上に ４付は固定されたナツト（図示せず）によシ保持されたリング１９によシ圧縮力 を受けて保持でれている。

拡張流体がチャンバ２０に導入される時、スカート部２２が菅Ｔに半径方回の圧 力を生じさせ、頭部２１がリング１１Ａと１１ＢＶＣ軸方同への押圧を生じさせ 、この軸方向への押圧は、軸方向への抑圧の均衡を失わせる圧縮ナツトに要素１ ４〜１９を介して伝達さｎる。

該リング１１Ａ及びＩＩＢは、例えば、第９図の横断面に示すように複数°の区 画から成っていても良い。内部シールカバー１２は、拡張動４仁が実行されてい る間に生゛するこれらの区画の半径方向への拡張のうちに、リング１１Ａと１１ Ｂの２つの連伏した区画の間へ柔軟なシールの突出を防止する。

円筒状のカバー１３は、リング１１Ａと１１Ｂを形成する区画を保持し、該区画 と管Ｔの間で応力分散坏として働き、すなわち、該区画によシ管Ｔの内部におけ るマーキングを防止する。不カバー１３は、また第８図に示される。該カバーの 外面は、拡張されるべき管の円面に合着し、薄いプレートＰＴにおいて正しい位 置を占めると理解される。この実施例において、リング１ｉＡとＩＩＢに、シー ルの柔軟なスカート部２２を包み込む部分を有シ、該リングがシールのスカート の中央部２γの周ｄｔｃて互いに衝接していると理解されるでろろう。

円筒状のカバー１３には、例えば第１３図及び第１４図の貢線２８により示され るように臂利には溝がるる。

この実施例においては、１Ｘ２８は、軸方向に延在する。

それらはｌた例えぼらせん形にしても良い。

るるプレートにおいて、円状の溝が対抗圧力のチャンバを画成するために、管を 受けるべき穴の辰面に形成される。これらのチャンバは、プレートの片側から反 対側への流体の移動の防止を助ける。これらの溝は、穴の内面において、管の隣 接を防げる。管の拡張の間、肢管を変形をうける事から防止するような場合に具 合よく、本発明は、第１Ｏ図に示さｎるように中空のシールの、また代わりとな る実施例を提案する。円状の溝に対するスリーブが上述したリング１１Ａと１１ Ｂの間にはざまれた中間のリング１１Ｃを有し、該中間のリングは、管Ｔの拡張 の間に溝と拡張されるべき管Ｔの変形とが同一レベルになるのを防止するために 、側部のリング１１Ａと１１Ｂよシも堅くなっている。この場合のシール２は、 中間のリング１１Ｃの内部＠断面と合わせるために、よシ複雑な形の中間部分２ ７を有する。第１１図に第１Ｏ図のＸＩ−ＸＩ線にて切断した横断面を示す。

もし、拡張されるべき管Ｔの内壁とスピンドル１との間の半径方向の壁間が非常 に小さければ、拡張装置は例えば、第１２図に示すようないくつ〃１の環状孤張 チャンバ２０を有するように与えられるでろろう。この形において２つのチャン バ２０はスピンドルもしくは細長いボディ１に沿って分配さｎた、本発明に関す る２つの中空のシール２によシ画成される。以上の事かられかるように、２つの シール２はこの例に２いては、管壁すなわちプレートＰＴ内に形ｇされる円状の 躊に相対する中間のリング１１Ｃによ部分けらｎている。

長い距離にわたる圧力式拡張のこの場合（林）愈）において、譲状拡張のチャン バ２０内に高まる圧力ａ１装置もしくは細長−装置の端において、端部内圧力を 生じさせる。シールが圧力が高まっている間中、管の内壁にわたって滑動し、し たがって、その伸びはシールの移動を引き起こす。

この滑動は、圧力下でのシールの十分な動きに対し有害となる。この滑動は第１ ５図に示す実施例において避けることを可能とされている。

第１５図は入ｎ子式の長す管Ｔにおいて、正しい位置にるる本発明の拡張装ｒＩ ｔを示す。図の中央部は省略され、装置の端部の与が示さｎている。本図は、装 置の細長いボディもしくはスピンドル１と本発明に関するスカート部のシール２ と３と拡張流体吸入チャネル７を示す。本実施例に、ボディ１が該ボディ１を通 って軸方向に通過する内部拡張のチャンバ３３を経て、互いに連通ずる圧力室と して言及された２つの室３１と３２を有するという事に特徴づけられる。

示された例に２いて、圧力室３１と３２はボディ１にねじ込まれたストッパ３４ と３５によ多形成される。ストッパの内端はシール３６と３７と衝接する。圧力 室３２は、上述した内部拡張のチャンバ３３のみならず、管Ｔの拡張の方法の記 述から明らかになるはずの機罷を有する圧力流体吸入ヂャネル３８をも接会する 。

本発萌による方法は次のように進行する。圧力流体（矢印Ｂにて示す）は、ボデ ィ１にチャンネル３８を介して徐々に注入され、室３２を通って、内部拡張のチ ャンバ３３を介し呈３１へ広がシ、ストッパ３４と３５の横断面において高まる 圧力Ｐ１をこれらの部屋にて創成し、端部内圧力を増大させるよ、うにする。端 部内圧力におけるいかなる相違もリング４１と４２により吸収される。圧力室３ １と３２内にて創成された端部内圧力は、拡張装置の伸びＡ１を引き起こし、一 方シール２と３は、譲状拡張のチャンバ２０内において、いかなる圧力がなくて もｖＴ上を滑動する。

それから、拡張流体（矢印Ａにて示す）は譲状のチャンバ２０にチャンネル７を 介して徐々に注入さｎ１シール２と３のスカート部の下の区間において高まる圧 力Ｐ２を創成し、そこで端部内圧力が生ずる。圧力Ｐ２が高まっている間、圧力 Ｐ１は減少されるので、拡張のチャンバ２０と３３内に創成された端部内圧力の 総計は、管Ｔの拡張の間中、装置の伸びＡ１を一定に保つようにする。

したがって、シール２と３ｄ″種法圧力のチャンバ２０内において圧力が上昇し ている間、軸方向に動かない。

ｖＴの拡張が完了した時、圧力Ｐ２は減少され、同時に圧力Ｐ１は再び上昇され るので、端部内圧力の総計はまだ、譲状のチャンバ２０において圧力が降下する 間に該伸びＡ１を一定に保つ。したがって、シール２と３は拡張のチャンバ２０ において圧力が降下している間軸方向に動かず、前記チャンバ圧力がゼロになる 時、圧力Ｐ１もゼロ１工低下させらｎることが可能となる。

記述でれた装置の設計及び拡張方法のおかげで、圧力が拡張のチャンバ２０円で ゼロになる時のみシール２．３は移動し、それによシ、拡張流体の圧力が上昇す る間、洩れのないシールが罹災にされ、そして、シールの耐用年数を長くするこ とかで酋る。

国際調査報告 １１ＩＩｍｍｍｈｅ−一顧ｍ、　ＰＣＴ／ＢＥ　８６１０００２４−ＡＮＮＥＸ 　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＸＮＴＥＦｔＮＡＴＸＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ　 ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．拡張されるべき管要素の内面に適合するようにされたシールを有する細長い ボデイから成る管要素に使用される圧力式拡張装置であり、各シール（２）は細 長いボデイ（１）の表面に固定された頭部（２１）と、該細長いボデイの外面か ら少し離れて、細長いボデイを取り巻く冠を形成するスカート部（２２）とを含 み、該スカート部は本装置が管要素（Ｔ）に導入される時、直径が減少するよう な十分に柔軟な材料より成る事を特徴とする管要素に使用される圧力式拡張装置 。 ２．請求の範囲第１項に記載の装置において、スカート部（２２）が複数の溝（ ２６）によりいくつもの区画に分割されている事を特徴とする装置。 ３．請求の範囲第１項に記載の装置において、スカート部（２２）の外端部（２ ３）における該スカート部（２２）の直径が、拡張されるべき管要素の内径より わずかに大きい事を特徴とする装置。 ４．請求の範囲第１項に記載の装置において、スカート部（２２）の外面が、所 与の周縁領域（２４）にわたり拡張されるべき管要素の内径より、わずかに大き い直径を有する事を特徴とする装置。 ５．請求の範囲第１項に記載の装置において、少くとも１対のシール（２、３） のスカート部（２２）が、拡張流体を受けるようにされた少くとも一個の内部環 状のチヤンバ（２０）を外部に画成するように、各々連接されている事を特徴と する装置。 ６．請求の範囲第５項に記載の装置において、シールのスカート部（２２）が、 所与の長さにわたり拡張されるべき管要素（Ｔ）の内面と直接に接触するように された外部の周縁領域（２４）を含む事を特徴とする装置。 ７．請求の範囲第１項もしくは第５項に記載の装置において、リング（１１Ａ、 １１Ｂ）がシールの頭部の間にはさまれて、細長いボデイ（１）に固定された圧 縮手段（例えば１４−１９）により保持されている事を特徴とする装置。 ８．請求の範囲第７項に記載の装置において、該リング（１１Ａ、１１Ｂ）が複 数の衡接した区画より成る事を特徴とする装置。（第９図参照） ９．請求の範囲第８項に記載の装置において、内部シールカバー（１２）がリン グ（１１Ａ、１１Ｂ）の連続的な区画の間へ柔軟なシール（２、３）の突出を防 止するために、シール（２、３）とリング（１１Ａ、１１Ｂ）の間に配置されて いる事を特徴とする装置。 １０．請求の範囲第７項に記載の装置において、円筒状のカバー（１３）が、拡 張されるべき管要素（Ｔ）とリング（１１）の区画の間に応力分散体として役に 立つ事を特徴とする装置。 １１．請求の範囲第１０項に記載の装置において、該円筒状のカバー（１３）が 、そのカバー（１３）の壁にわたり、配分された溝を有する事を特徴とする装置 。 １２．請求の範囲第７項から第１１項までのいずれか１項に記載の装置において 、横方向のリング（１１Ａ、１１Ｂ）よりも強い剛体である中間のリングを有す る事を特徴とする装置。 １３．請求の範囲第７項から第１０項までのいずれか１項に記載の装置において 、装置が配分された複数の中空シール（２）を含み、各中空シール（２）は、細 長いボデイに沿つて拡張流体を受けるための内部環状のチヤンバ（２０）を画成 していることを特徴とする装置。 １４．請求の範囲第１項に記載の装置において、装置のボデイ（１）が、２つの 圧力室（３１、３２）の間に延在する内部拡張のチヤンバ（３３）を有し、その ２つの圧力室のうち、第１の圧力室（３１）は内部拡張のチヤンバ（３３）との み連通し、一方第２の圧力室（３２）は、内部拡張のチヤンバ（３３）及び加圧 された流体吸入チヤンネル（３８）と連通している事を特徴とする装置。 １５．請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか一項に記載の装置において 、装置のボデイ（１）が調整可能な長さを有する事を特徴とする装置。 １６．圧力式装置により管を拡張する方法であつて、（ａ）第１圧力（Ｐ１）が 、２つのシール（２、３）の間に装置のボデイ（１）の所与の伸び（Ａ１）を引 き起こすために、装置のボデイ（１）の内側に創成される段階と、 （ｂ）拡張流体が前記環状のチヤンバ（２０）の端部区画上に、所与の最大値に 向かつて徐々に増加する第２圧力（Ｐ２）を創成するため、環状拡張のチヤンバ （２０）に導入され、第１圧力は管の拡張の間に装置のボデイの伸び（Ａ１）を 一定に維持するため、第２圧力が増加するにつれて、徐々に減少する段階と、 （ｃ）第２圧力（Ｐ２）が、管の拡張を可能にするある時間遅延の後に所与の値 に減少され、一方、第１圧力（Ｐ１）が、環状拡張のチヤンバ内の圧力減少の間 にボデイの伸びを一定に維持するため、再び増大される段階と、 （ｄ）第１圧力（Ｐ１）が、環状拡張のチヤンバ内の圧力がゼロになつた時、ゼ ロに減少される段階とに特徴とする管要素に使用される圧力式拡張方法。