JPH0470098B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、周囲の管中に管状スリーブを膨張さ
せ封止する方法及び装置に関する。より詳しく
は、本発明は、周囲の管中に、密にはめ合う金属
製スリーブを膨張させて封止することと、この封
止を遠隔から実現するために用いられる複式の加
圧可能な工具装置に関する。

＜従来の技術＞ 管形熱交換器に用いられる管即ち高温の煙道ガ
スに対して燃焼用空気を予加熱するために、化石
燃料を熱源とする蒸気式の発電所において用いら
れる空気予加熱器の管は、金属腐触、侵食又は疲
労によつて、数年使用した後に漏れを生ずるた
め、修理又は交換が必要となる。これらの管の漏
れは、通常は、管板の近くで起こるが、管に沿つ
たどの場所でも起こりうる。これらの熱交換器の
管の交換は、10000〜50000本の管を含む大形の熱
交換器の場合には、特に高価となり、プラントの
操業停止時間が長くなるため、粉塵の多い環境に
おいてこれらの管をすみやかに廉価に高信頼度で
修理する種々の方法と特別の工具装置とがこれま
でに開発されている。

従来の技術において、周囲の板又は管板中に管
を遠隔から膨張させるための種々の方法及び装置
が知られている。例えば、デワルドの米国特許第
2319216号には、テーパー状のウエツジ面と管の
内壁との間の直接の接触を利用して熱交換管を管
板中において膨張させるためのプルタイプのテー
パー状管エキスパンダーが開示されている。グレ
ツグの米国特許第3470724号には、管端を保持す
るための外部保持コレツトと管端を膨張させるた
めに成形コレツトを経て押し込まれるテーパー状
中心アーバーとを使用する管端成形装置が開示さ
れている。ミラー等の米国特許第3829948号には、
可膨張コレツトを使用して管板中に管を膨張させ
る装置が開示されている。ベイル等の米国特許第
4182152号には、外側スリーブ及びグリツドに内
側案内管を固着するために使用されるグリツドス
リーブ拡径工具が開示されている。シヤンポー等
の米国特許第4471643号には、テーパー状マンド
レルをスリーブを経て引いて突合せ被加工物を互
いに固着するための工具が開示されている。加茂
厚等の米国特許第4068372号には、熱交換器の管
板中に管を保留させるための管エキスパンダーが
開示され、この管エキスパンダーにおいては、円
筒状弾性媒体を経て挿入されるロツドとパツクア
ツプリングとを利用して軸方向の圧縮力によつて
弾性媒体を膨張させる。ケリー等の米国特許第
4387507号には、１次及び２次エキスパンダーリ
ングを使用して管板中に保留するために管を膨張
させるための管エキスパンダーが開示されてい
る。ミユーラーの米国特許第4418457号には、管
板の管孔中に管を膨張させ、管板に対するエラス
トマーワツシヤーの軸方向の位置定めによつて管
の膨張を制御するための別の装置が開示されてい
る。また、ケリーの米国特許第4567631号には、
軸方向に圧縮負荷された複数のエラストマー膨張
リングを用いて管板中に管を膨張させるための別
の装置が開示されている。

これらの従来の技術には、いろいろの欠点があ
り、周囲の管に密にはめ合う管状スリーブを遠隔
から膨張させてその間に圧力密の継手を形成する
ための方法及び自立型の装置はおそらくは知られ
ていなかつた。従来の技術には、管板中の管に対
して密にはめ合う金属製スリーブを便利にすみや
かに強く膨張させるようにされ、反復使用サイク
ルに耐えられ、膨張したスリーブから容易に引出
せるようにした、加圧可能な工具装置は示されて
いない。本発明により、改良された細長い圧力作
動される工具装置を使用して管中に長い密にはめ
合う金属スリーブを挿入し、このスリーブの各々
の先端を管の内壁に対し径方向に膨張して圧力封
止する管修復方法が開発された。また、本発明に
より、管中に管状の金属スリーブを挿入し、この
スリーブ中に順に工具を挿入し、スリーブを径方
向に膨張させて管及び管板に対してスリーブを圧
力密に封止することによつて、漏れを生じた管を
修復するための、特別の加圧可能な工具も開発さ
れた。

＜発明の概要＞ 本発明は、スリーブの向い合う端部を周囲の管
中に膨張させる方法を提供する。本発明は、特定
的には、密にはめ合うスリーブの前方端を周囲の
管に遠隔膨張させるために第１の長い工具装置を
利用する方法を提供する。この方法は、密にはめ
合う長い管状スリーブを管中に挿入して管のどの
開口又は破断個所も通るように延長させ、次に工
具の長い延長部分をスリーブ及びその周囲の管中
に挿入して工具のコレツトのフインガーがスリー
ブの内側端又は前方端の近くに位置されるように
する。次に工具の前方ピストンを加圧して、ピス
トンの前方端に固着されたテーパー状のマンドレ
ルを、径方向に膨張可能なコレツトの複数のフイ
ンガーを経て押し、スリーブの内面に対してフイ
ンガーを径方向外方に膨張させると共に、管の内
側壁に対してスリーブを強く膨張させ、その間に
しまりばめと封止とを形成する。工具の前方ピス
トンを更に加圧してコレツトのフインガーを経て
マンドレルを更に押し、マンドレルの小径部分と
接触させてフインガーを後退させた後、封止され
たスリーブ及び管から工具を引き出す。次に第１
工具装置の後部ピストンを加圧してコレツトのフ
インガーを経てマンドレルをその最初の位置まで
後退させ、工具装置の次の作動サイクルのための
準備状態に工具を再設定する。

本発明は、密にはめ合う金属スリーブの後方端
を熱交換器などの管板中の管中に強く膨張させて
スリーブの外面と管の内面との間に圧力密のしま
りばめを形成する方法も提供する。この方法によ
れば、熱交換器の管の近端中に位置された長い金
属製スリーブ中に、第２工具の前方端を最初に挿
入する。保持ナツトと弾性エキスパンダーリング
ユニツトとハウジングのアダプターフランジの前
方部分とを含む工具の前方端をスリーブ中に十分
に挿入した後、ハウジングの前方ポートを加圧
し、ピストンを後退させ、弾性エキスパンダーリ
ングを軸方向に圧縮することによつて、これらの
リングを径方向外方に、スリーブに対して膨張さ
せる。この膨張によつて、金属スリーブの後端部
と、管板中に既に圧力密に封止されている管の内
面に対して強く径方向外方に膨張される。工具に
よつて形成された継手は、以前に熱交換器を最初
製造した際に管板の管孔中に圧力密に圧延されて
いる損傷した管とスリーブとの間の後部の圧力密
の封止部を形成する。

弾性エキスパンダーリング及びスリーブをこの
ようにして管に対し膨張させた後、ハウジングの
前方ポートを減圧、後部ポートを加圧して、保持
ナツトを前方に移動させ、弾性リングに対する軸
向き圧力を解除する。次に、膨張されたスリーブ
及び管から工具を引出し、別の損傷した管中に挿
入し、所望の手順を反復実施する。

本発明は、周囲の管中にスリーブを遠隔から膨
張させてその間に圧力密の封止部を形成するため
の内側封止用の第１の長い工具装置も提供する。
前方封止用に第１の工具装置は、ハウジングと、
このハウジングの第１ポートを経て加圧可能な軸
方向に可動のピストンを収納した前方シリンダー
に固着された長い前方延長部分とを備えている。
前方シリンダーは、径方向に可動のフインガーが
前方端に記された膨張可能なコレツトに固着され
ている。ピストンの前方端に固着されたテーパー
状のマンドレルは、大径の後端部を有し、コレツ
トがその内部に挿入されたスリーブの内側壁に対
して径方向外方にコレツトのフインガーを膨張さ
せるように、前方ピストンによつて軸方向前方
に、前方ピストンによつて移動するようになつて
いる。コレツトのフインガーはスリーブの或る局
在化された部分を、管に接触するまで径方向外方
に押した後、スリーブと管とを一緒に径方向に押
し、スリーブと管との間の積極的なロツク及び封
止継手を径方向外方に形成する。

マンドレルは、その後方端付近に配された逆向
きのテーパーの小径部分を有し、マンドレルが更
に前進すると、小径の後端部によつてコレツトの
フインガーが径方向内方に後端可能となる。コレ
ツトのフインガーのこの後端によつて、スリーブ
に対し封止された周囲の管及び管状スリーブから
工具装置を引出すことが可能となる。

工具ハウジングの延長部分は、軸方向に可動の
ピストンを収容した後部ピストンも備えており、
この後部ピストンは、中心部の連結ロツドによつ
て前方ピストンに強く連結され、ハウジング中の
第２ポートを介して加圧することができる。管か
らの工具装置の引出しに続いて、工具ハウジング
中の後部ピストンを加圧すると、マンドレルは、
コレツトのフインガーを介して後方に、その最初
の位置まで移動し、反復使用のための準備状態に
工具を再設定する。

本発明は、熱交換器の漏曳している管を有効に
修復するために、使用するための封止性−加圧可
能な第２工具装置又は後端の工具装置を提出す
る。この第２工具装置は、熱交換器の管板の管孔
にリーブ及び管を強く膨張させるために、管中に
配された密にはめ合うスリーブ中に挿入されるよ
うになつている。

第２工具装置は、長手方向の円筒形の軸孔及び
この軸孔に接続された加圧可能な前方側ポートを
備えたハウジングと、後方の加圧可能なポートを
備えたハウジング閉止板とを備えている。管端状
に嵌合する大きさの小径部分を備えたハウジング
アダプターフランジは、スリーブ及び管板に対し
て工具を相対的に位置決めし易くするために、ハ
ウジングの前方端に配されている。ハウジングの
円筒形の軸孔は、軸方向に可動なピストンを内部
に備えており、このピストンの前方端は、調節可
能な保持ナツトがねじ止めによつて固着された長
いロツドに固着されている。少くとも２つの弾性
エキスパンダーリングないしはワツシヤーを備え
た弾性エキスパンダーユニツトは、ハウジングフ
ランジと保持ナツトとの間に、ロツドを囲むよう
に設けられている。好ましくは、前方及び後方の
エキスパンダーリングの各々は、工具の使用中の
反復加圧サイクルの間の各々のリングの径方向外
方への押出しを最小とするように、それぞれ保持
ナツトとハウジングフランジとに隣接した前方リ
ングの前方外側のコーナーと後方リングの後方外
側のコーナーとに面取りを備えている。

エキスパンダーリングは、工具の使用の間に多
くの高圧縮−減圧サイクルを経てその弾性を保持
する弾性エラストマー材料から成つている。有用
なリング材料には、ポリウレタン、ナイロン、テ
フロン及び合成ゴムが含まれるが、ポリウレタン
エラストマーは、その望ましい高圧特性のため、
特に好ましい。

本発明は、腐触又は破断した管を有効に修復す
ることによつて、コストと時間とを要する熱交換
器の再構成又は交換を不要とする方法も提供す
る。本発明は、また、封止方法を実施するための
長い複式工具も提供し、第１工具装置は、熱交換
器の密にはめ合うスリーブと管とに挿入されて、
スリーブを管中に膨張させ、その間に漏れを防ぐ
封止を形成するための、細長い工具装置である。

第２工具装置は、管中の密にはめ合う金属製ス
リーブ中に挿入されてこのスリーブを管板中に径
方向に膨張させその間に圧力密の封止を形成する
ようになつている。この工具装置は、複式のエラ
ストマーエキスパンダーリングを利用し、これら
のリングは、不所望な押出しなしに効率的な径方
向の膨張を与えてリングの長使用寿命を実現する
ように、封止リングユニツトの前面と後面との外
側のコーナーに面取りを含むように各々輪郭が定
められている。この有効な管の修復によつて、燃
料を熱源とする蒸気式発電所の空気予加熱器の高
価な再構成又は交換な不要となる。

＜実施例＞ 第１図に全体として図示したように、立て型管
状熱交換器１０は、管板１３中に下方端部を予め
膨張させた複数の管１２を備えている。管１２の
或るものは、破断部１２ａを有し、第１Ａ図に詳
示したように、密にはめ合う長い管状スリーブ１
４を破断部１２ａを経て各々の管１２に挿入し、
スリーブ１４の各々の先端に圧力密の膨張継手１
５を形成することによつて破断部１２ａを修復す
るように管１２の内側壁に対してスリーブ１４を
局所的に膨張させることによつて、修復しなけれ
ばならない。管１２の内側端のこの膨張継手１５
は、本発明による特別の第１の長い工具装置２０
を使用することによつて形成する。スリーブ１４
の下方端は、係属中の米国特許願に記載されたも
ののような別の工具装置を用いて管に対して後に
圧力密に封止される。

第２図に示すように、第１の長い工具装置２０
は、スリーブ１４中に挿入されるように小径とし
た円管状の長い前方延長部分２３を備えたハウジ
ング２２を有し、これらは共に、管１２中に挿入
される。アダプター２４は、ねじ継手２３ａによ
つて、前方延長部分２３の前方端にねじ止めされ
ており、外側のスペースチユーブ２６は、アダプ
ター２４の外側端に、ねじ部２５によりねじ止め
されている。

シリンダー組立体２８は、スペーサーチユーブ
２６の前方端にねじ止め２７されている。シリン
ダー組立体２８は、コレツト３０を含み、このコ
レツトはシリンダー２９の前方端にねじ止め２９
ａされている。コレツト３０は、少くとも３つ
の、径方向の膨張可能なフインガー３１を備えて
いる。コレツト３０の各々のフインガー３１の前
方端は、スリーブ１４を管１２中に入るように強
く変形させることによつて圧力密の封止部をその
間に形成するように、スリーブ１４の隣接部分を
径方向外方に管１２に接触させ押圧するための外
側に膨張した膨張部分３１ａを備えている。

シリンダー２９は、円管孔２９ｂを有し、円管
孔２９ｂの内部には、封止リング３５及び長い前
方部分３４ａを備えたピストン３４が収納されて
いる。ピストン３４の前方部分３４ａは、外面３
６ａを備えた長いマンドレル３６にねじ止め３４
ｂされている。マンドレル３６は、後方端が大径
となるように、後方にテーパー状になつている。
テーパー状の外面３６ａは、マンドレル３６の後
方端に設けられた小径部分３７及び逆向きのテー
パー部分３７ａに隣接して位置されている。テー
パー状の端部分３８は、第２図に全体として示し
たように、スリーブ１４及び管１２中に工具装置
２０を挿入し易くするために、マンドレル３６の
前方端にねじ止め３９されている。

長い内側のスペーサーチユーブ４０も、アダプ
ター２４とシリンダー組立体２８との間に延長し
ており、封止リング４１によつてアダプター２４
に圧力封止されていると共に、封止リング４３に
よつてシリンダー組立体２８にも封止されてい
る。前方のピストン３４は、加圧され、ハウジン
グ２２中のスリーブ膨張ポート４８に加えられた
流体圧力によつて前進する。ポート４８は、ハウ
ジング２２の延長部分２３に形成された長手方向
の環状通路４７と、内側のスペーサーチユーブ４
０と連結ロツド４６との間に配設された連結環状
通路４７ａとによつて、ピストン３４に連結され
ている。

工具装置２０のハウジング２２の径端部中に
は、封止リング４５を収納した軸方向に可動の後
部ピストン４４を収容した第２の円管孔４２が形
成されている。後部ピストン４４は、内側スペー
サーチユーブ４０を通つて延長する中央部の長い
連結ロツド４６によつて固着されており、前方ピ
ストン３４の付近に固着されている。後部ピスト
ン４４の前面は、長手方向の通路４９を介して加
圧可能であり、長手方向の通路４９は、ハウジン
グ２２のピストン後退ポート５０に流れ連結され
ている。ハウジング２２の後部は、ねじ継手５３
によつて固着したプラグ５２によつて閉止されて
いる。また所望ならば、減少流体圧力を、ポート
５４において、ピストン４４の後面に作用させ、
ポート４８及び通路４７を経てピストン３４に加
えられる圧力を増大させると共に、コレツト３０
のフインガー３１を経て前方にマンドレル３６を
押すようにしてもよい。スリーブ膨張ポート４８
とピストン後退ポート５０との相対的な位置は、
第３図に図示されている。

工具装置２０の前方延長部分２３とシリンダー
組立体２８とは、管１２中のきつちりと嵌合する
スリーブ１４中に容易に挿入されるのに必要な小
さな直径と、継手１５においてスリーブ１４の内
側端を管１２に加圧封止するのに必要な長さとを
備えている。工具装置２０のハウジング２２の外
径は、5.1〜7.6cm（２〜３インチ）、その全長は、
1.2〜2.4m（４〜８フイート）としてよい。工具
は、通常は約1.8mの長さをもち、その延長部分
は、2.5〜5.1cm（１〜２インチ）の直径の管中の
密に嵌合するスリーブの内部に摺動自在に嵌合す
るように、縮小された外径を備えている。マンド
レル３６のテーパーは、前方ピストン３４がコレ
ツト３０のフインガー３１を径方向外方に押圧し
てスリーブ１４を強く管１２中に膨張させるのに
必要とされる軸方向の力を制限するように、比較
的小さな値とされている。フインガー３１の先端
の膨張部分３１ａにおいて必要とされる径方向力
は、スリーブ１４及び管１２の直径、壁厚及び降
伏強度と、圧力密の膨張継手１５を形成するのに
必要な変形とによつて定まる。外面３６ａとフイ
ンガー３１との間の摩擦係数と全径方向力は、ピ
ストン３４からマンドレル２６を前方に駆動する
のに必要な軸方向力を定める。外面３６ａのテー
パーの量は、テーパー状のマンドレル３６の2.54
cm（１インチ）の長さについて直径約1.3〜1.7mm
（0.050〜0.065インチ）の範囲とすることができ
る。マンドレル３６の外面３６ａは、低摩擦係数
材料例えば二硫化モリブデンによつて通常被覆さ
れることによつて、テーパー状のマンドレル３６
とコレツト３０のフインガー３１との間の摩擦力
を最小とする。

ハウジング２２は、管１２の内部においてスリ
ーブ１４の先端に嵌合する大きさの肩部２２ａを
備えている、また、ハウジング２２の前方端に
は、スペーサーピース５１も固着されている。工
具装置２０の使用中に、スペーサーピース５１の
前方端は、実際の膨張継手１５を形成するため
に、スリーブ１４の内側端に対して相対的にコレ
ツト３０のフインガー３１の膨張部分３１ａを適
切に位置させることを容易にするように、管板１
３の前面１３ａと接触して配される。

工具装置２０は、通常は、高強力合金鋼から作
成され、マンドレル３６は、硬化高炭素工具鋼か
らできている。コレツト３０のフインガー３１の
数は、コレツト３０及びスリーブ１４の直径と共
に変化する。例えば、外径が約3.6cm（1.4イン
チ）のスリーブ１４の場合には、コレツト３０の
６個のフインガー３１が使用され、外径が約7.4
cm（2.9インチ）のスリーブ１４の場合には、コ
レツト３０の12個のフインガー３１が使用されて
いる。

本発明の工具装置２０を使用するための方法工
程には、工具装置２０の前方端に長い管状スリー
ブ１４を押し当て、次に、工具装置２０とスリー
ブ１４とを、修復しようとする管１２中に挿入す
る工程が含まれる（第１，２図参照）。工具装置
２０のポート４８，５０は、液圧加圧ユニツト
（図示しない）に、適当な高圧ホースによつて連
結される。ハウジング２２の前方端に固着された
スペーサーリング５１は、管板１３の前面１３ａ
に突当てられる。また、ハウジング２２の肩部２
２ａは、スリーブ１４を前方に押圧し、スリーブ
１４を管１２の内部に、これらの間に膨張継手１
５を形成するように適切に軸方向に位置決めする
ために用いられる。

工具装置２０をスリーブ１４中に挿入して管１
２の内部にスリーブ１４を適正に位置させた後
に、スリーブ膨張ポート４８のところで工具装置
２０を、ひと先ず245〜280Kg／cm²（3500〜
4000psig）の液圧力に加圧して、前方ピストン３
４とテーパー状マンドレル３６を前進させ、コレ
ツト３０のフインガー３１を径方向外方に、スリ
ーブ３４及び管１２に対して押付けた後、スリー
ブ３４と管１２とを一緒に更に径方向外方に膨張
させて、スリーブ３４と管１２との間に確実なロ
ツクと継手１５とを形成する（第４図）。

マンドレル３６がコレツト３０のフインガー３
１を通つて更に前進すると、フインガー３１は、
第５図に示すように、マンドレル３６の小径部３
７中に自動的に後退することができる。次に工具
装置２０を膨張させたスリーブ１４及び管１２か
ら引出した後、245〜280Kg／cm²（3500〜
4500psig）の圧力下の圧力流体を用いて、ポート
５０を加圧し、後部ピストン４４を後方に移動さ
せ、それによりテーパー状のマンドレル３６をコ
レツト３０のフインガー３１から、第２図に示し
た初位置まで引出すことによつて、工具装置２０
を再装填する。

第６図に全体を示したように、立て型の管状熱
交換器１１０は、下端部が下方管板１１３中にき
つく膨張された複数の管１１２を備えている。或
る管１１２中の破断部１１２ａは、第６Ａ図に特
に詳細に示したように、管１１２の下端部に圧力
密の封止を形成するように、各々の損傷した管１
１２中にスリーブ１１４を挿入し、管板１１３に
隣接した管１１２の内側壁にスリーブ１１４の外
面を局所的に膨張させることによつて修復しなけ
ればならない。管１１２のこの修復は、本発明に
よれば、特別の工具装置１２０をスリーブ１１４
中に挿入し、管１１２と接触するようにスリーブ
１１４を径方向に膨張させることによつて行な
う。

第７図に示すように、加圧可能な工具装置１２
０は、長手方向の円管軸孔１２３及びこの軸孔に
接続された加圧可能な前方ポート１２４を備えた
ハウジング１２２を備えている。ハウジング１２
２に内蔵されたピストン１２６は、軸孔１２３中
において軸方向に可動であり、外側封止リング１
２５を備えている。ハウジング１２２の後方端
は、ヘツドプレート１２８によつて閉ざされ、ヘ
ツドプレート１２８は、前方部分１２８ａが軸孔
１２３中に挿入され、複数のボルト１２８ｂによ
つて、ハウジング１２２に固着され、外側封止リ
ング１２７によつて、ハウジング１２２の軸孔１
２３に圧力封止されている。ヘツドプレート１２
８は、ピストン１２６の後部延長部分１２６ａの
回りに、内側封止リング１２９によつて圧力封止
されており、軸孔１２３に流体結合された加圧可
能な後部ポート１３８を備えている。

ピストン１２６の前方端は、長いロツド１３０
にねじ止め１２６ｂされており、このロツドは、
Ｏリング１３１によつて、ハウジング１２２に圧
力封止されている。ロツド１３０の前方部分１３
０ａは、小径であり、アダプターフランジ１３２
を通つて延長し、このアダプターフランジ１３２
は、複数のねじ１３３によつてハウジング１２２
の前面に着脱自在に固着されている。アダプター
フランジ１３２は、管１１２中に嵌合する大きさ
の小径の前方部分１３２ａを有し、管１１２の内
部にはこれときつく嵌め合うスリーブ１１４が膨
張されるようになつており、スリーブ１１４の後
方端との接触によつてスリーブ１１４を管１１２
及び管板１１３に対して相対的に軸方向に位置さ
せるようになつている。ロツド１３０の前方端１
３０ａには保持ナツト１３４がねじ止めしてあ
り、この保持ナツトは、ナツト１３４及び工具装
置を管１１２及びスリーブ１１４中に挿入し易く
するために、テーパー状とすることができる。

アダプターフランジ１３２の前方部分１３２ａと
ナツト１３４との間には、２〜４個の異形の弾性
エキスパンダーリング１３６ａ，１３６ｂ……を
備えたエキスパンダーユニツト１３６が配設され
ている。これらのリングは、リングの永久変形を
生ずることなしに繰返し高圧縮荷重に耐えること
のできる弾性材料からできている。エキスパンダ
ーリング１３６ａ，１３６ｂ……のための有用な
弾性材料の例としては、ポリウレタン、ナイロ
ン、テフロン及び合成ゴムがあり、そのうちで、
ポリウレタンエラストマーは、その好ましい弾性
特性と、永久変形なしに多数の使用サイクルに耐
えられることによつて、最も好適である。ポリウ
レタンエラストマーは、通常の加圧されない状態
の下に実質的に固体であり、強く加圧された時に
圧液と同様の性状を示すという望ましい特性を備
えている。また、ポリウレタンエラストマーは、
強い圧縮圧力が除かれた後に実質的にその最初の
形状に復元する特性（記憶特性）も備えている。
好ましい適切な材料は、ポラロイド・コーポレイ
シヨンから市販されているポリウレタンエラスト
マーXPE−10である。

エキスパンダーユニツト１３６は、好ましくは
等しい厚さとした２つの環状ワツシヤー又は環状
リング１３６ａ，１３６ｂとして、好ましくは形
成される。前方のリング１３６ａの縁部の前方の
外側コーナーと、後方のリング１３６ｂの縁部の
後方の外側コーナーとには、面取り１３７が形成
されており、使用時にリング１３６ａ，１３６ｂ
について必要とされる高圧縮及び繰返し軸向き負
荷によるリング１３６ａ，１３６ｂのその場所に
おいての恒久的な膨大化を遅延させ、又は防止す
る。面取り１３７は、リング１３６ａ，１３６ｂ
の表面に対して30〜60°の角度をもち、第９図に
示すように、リング１３６ａ，１３６ｂの半径の
20〜30％に等しい径方向の寸法ｄを有している。

この工具装置２０の前方延長部分は、管板１３
中の管１２中に配されたスリーブ１１４の後方端
に容易に挿入されるように、スリーブ１１４より
も少し小さな直径をもつようになされている。工
具装置２０の延長部分の長さは、管板１３の厚み
を過ぎて延長してエキスパンダーユニツト１３６
を管板１３の厚みの範囲内に位置させるに足る値
となつている。エキスパンダーリングの外径は、
通常は、2.5〜5.1cm（１〜２インチ）であり、管
１１２のスリーブ１１４中にきつちりと嵌合す
る。工具装置２０の前方部分は、管板１３の厚み
にもよるが、通常は15〜30cm（６〜12インチ）で
ある。工具装置２０は、適切には、高強力合金鋼
からできている。

密なはめ合いの金属製スリーブ１１４を管板１
３中の管１２中において膨張させてその間に圧力
密のしまりばめを形成するために、第２工具装置
を使用する方法において、第６，７図に示すよう
に、管板１１３中の管１１２に配されたスリーブ
１１４中に工具装置の前方端部分をひと先ず挿入
する。アダプターフランジ１３２の前面は、通常
は、管１１２の曝露端に接しておかれ、アダプタ
ーフランジ１３２の延長部分１３２ａは、通常
は、管板１１３の前面と実質的に整列した状態に
配される。工具は、適当なホースによつて、圧液
加圧ユニツト（図示しない）に連結される。ハウ
ジング１２２の前方ポート１２４は次に、例えば
約140Kg／cm²（2000psig）の液圧まで加圧され、
ピストン１２６はそれにより後進して弾性エキス
パンダーユニツト１３６を軸方向に圧縮すること
によつて、第８図に示すようにスリーブ１１４を
管１１２に圧力密に径方向に膨張させる。

スリーブ１１４を膨張させた後、工具のハウジ
ング１２２の前方ポート１２４を減圧、後部ポー
ト１３８を加圧して、ピストン１２６と保持ナツ
ト１３４とを前進させ、エキスパンダーユニツト
１３６上の軸方向の負荷圧力を解除する。工具装
置１２０は、今や管１１２から容易に引出して、
管１１２へのスリーブ１１４の膨張のための次の
使用サイクルのために、別の管１１２中に挿入す
ることができる。前方のリング１３６ａは、その
負荷と、比較的大きな圧縮及び変形とによつて、
最初にその弾性を失い、20〜30回の使用サイクル
の後に交換されることが確かめられている。次の
20〜30回の使用サイクルの後に、保持リング１３
４を除去することによつて両方のエキスパンダー
リング１３６ａ，１３６ｂを、新しいものと交換
する。

実施例 １ 本発明による、スリーブ−管膨張のための第１
の工具装置は、発電所の空気予熱器の管中にスリ
ーブの内側端を圧力密に封止するために構成され
使用される。熱交換−工具装置は、次のような典
型的な寸法及び特性を備えている。

管１２の内径 4.6cm（1.834インチ） スリーブ１４の長さ 198cm（78インチ） スリーブ１４の外径 4.6cm（1.800インチ） スリーブ１４の内径 4.1cm（1.634インチ） 工具装置２０の長さ 210cm（83インチ） 工具装置２０のハウジング２２の外径
6.4cm（2.5インチ） 前方ピストンの直径 3.3cm（1.31インチ） 後部ピストンの直径 1.4cm（0.56インチ） コレツト３０のフインガー３１の数 10 前方ピストン３４に対する圧力
280Kg／cm²（4000psig） 後部ピストン４４に対する圧力
280Kg／cm²（4000psig） 使用時に、工具装置の前方延長部分の後端は、
熱交換器の管中に配された長い金属製スリーブ中
に、ひと先ず挿入し、工具を管板に対して前方に
押し、工具のコレツトのフインガーをスリーブの
前方端又は内側端の近くに配置する。工具の前方
ピストンは、工具装置に連結された圧液加圧ユニ
ツトによつて加圧され、テーパー状のマンドレル
は、前方に押され、コレツトのフインガーは、膨
張され、スリーブは、管に対して強く膨張され、
管とスリーブとは一緒に径方向に膨張されること
によつて、スリーブと管との間に積極的なロツク
及び封止を形成する。この加圧及びスリーブ封止
工程は、10〜15秒の時間を要する。次に、スリー
ブ及び管から工具装置を引出し、加圧ユニツトに
よつて、工具の後部ピストンのポートを加圧しマ
ンドレルをコレツトのフインガーを経て引き出
し、工具をリセツトし、次の使用サイクルのため
の準備をする。この手順は、本発明の方法を使用
して修復される熱交換器中の各々の管について繰
返される。

実施例 ２ 本発明による、スリーブ−管膨張第２工具装置
は、熱交換器の管板中の管中にスリーブの後方端
を膨張させて強く封止するように構成され使用さ
れる。工具装置と熱交換器は、次のような典型的
な寸法及び特性を備えている。

管の内径 4.6cm（1.834インチ） スリーブの外径 4.6cm（1.800インチ） スリーブの内径 4.1cm（1.634インチ） 工具の長さ 20cm（８インチ） 工具装置のハウジングの外径
10.1cm（４インチ） ピストンの直径 8.3cm（3.25インチ） エキスパンダーリングの外径
4.1cm（1.625インチ） エキスパンダーリングの長さ （両方のリング） 1.3cm（0.50インチ） ピストンの作動圧力 140Kg／cm²（2000psig） 使用時に、熱交換器の管中に配された金属スリ
ーブ中に工具装置の前方延長部分を挿入して、熱
交換器の管板中にエキスパンダーリングを横方向
に整列させる。工具に連結した適切な液圧加圧ユ
ニツトによつて工具の前方ポートを、140Kg／cm²
（ゲージ圧力）（2000psig）に加圧し、それにより
ピストンを後方に駆動し、エキスパンダーリング
１３６ａ，１３６ｂを膨張させ、管板１１３中の
管板１１２に対して径方向外方に金属スリーブ１
１４をすえ込む。次に工具装置のハウジングの前
方ポートを減圧し、後部ポート１３８を約140
Kg／cm²（ゲージ圧力）（2000psig）に減圧して、
ピストンを前進させ、エキスパンダーリング１３
６ａ，１３６ｂ上の軸向きの力を解除し、スリー
ブ１１４及び管１１２から工具装置を引出せるよ
うにする。この手順は、本発明の方法を使用して
各々の修理される管について繰返される。

本発明のその特定の実施例について以上に説明
したが、本発明は、前述した実施例のほかにも、
いろいろと変形して実施できるので、前述した特
定の構成は、単なる例示にすぎず、本発明を限定
するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数の管を収納した熱交換器の部分
と、熱交換器の漏れを生じている管中にスリーブ
を膨張させるために使用される。加圧可能な第１
工具装置とを示す部分的な側面図、第１Ａ図は、
管のための封止継手を形成するように熱交換の管
及び管板中に膨張させたスリーブを示す部分的な
断面図、第２図は、管中のスリーブに挿入された
細長い工具装置を示す縦断面図であり、マンドレ
ルとコレツトのフインガーとはスリーブに対して
最初の通常の膨張しない位置として示した図、第
３図は、第２図の３−３′線に沿つた断面図、第
４図は、加圧後の工具装置を示す部分的な断面図
であり、コレツトのフインガーは、スリーブ及び
管中において膨張しない位置において示した図、
第５図は、工具装置の部分的な断面図であり、マ
ンドレルが前方位置に移動してコレツトのフイン
ガーを後退させることによつてスリーブ及び管か
ら工具装置を引出し可能とした状態を示す図、第
６図は、複数の管を収納した熱交換器の部分と熱
交換器の管板中の管にスリーブを膨張させるため
に使用される第２工具装置とを示す部分的な側面
図、第６Ａ図は、熱交換器の管板及び管中に膨張
された後のスリーブの部分的な断面図、第７図
は、管板中のスリーブ及び管中に挿入された工具
を示す縦断面図であり、エラストマーのエキスパ
ンダーリングをスリーブに対して通常の膨張しな
い状態として示した図、第８図は、管中の膨張位
置にあるエキスパンダーリング及びスリーブと共
に工具装置及び管を示す部分的な縦断面図、第９
図は、工具装置のエキスパンダーユニツト及びロ
ツドを示す部分的な断面図である。 １２……管、１４……スリーブ、２０……第１
工具装置、３０……コレツト、３１……フインガ
ー、１３６……弾性エキスパンダーユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２個の細長い加圧可能な工具装置を使用し
   て、その間に密封接合を提供するために熱交換器
   の管板に配設された周囲に密に嵌合する金属管に
   管状の金属製スリーブを膨張させて封止する方法
   であつて、 該方法は (a) 金属管のいかなる破断部も経て延長する長さ
   を有する細長い管状の金属製スリーブを該金属
   管に挿入し、 (b) 細長い加圧可能な第１工具装置を該スリーブ
   中に挿入して、管板から離隔した位置で、かつ
   該スリーブの前方端の付近で、該第１工具装置
   の半径方向に膨張可能なコレツトのフインガー
   を整列させ、次に該第１工具装置を加圧して、
   該フインガーを該スリーブの内面に対して外方
   に膨張させることによつて該スリーブの前方端
   を該管の壁に向つて膨張させ、その間に封止部
   を形成し、次に該第１工具装置を、該スリーブ
   及び管から引出し、 (c) 加圧可能な第２工具装置を該スリーブの後方
   端に挿入することからなり、 該第２工具装置は軸方向に可動のピストンを
   含み、かつ弾性エキスパンダーユニツトを有す
   るハウジングを含んでおり、該弾性エキスパン
   ダーユニツトは該スリーブの該後方端付近で管
   板に整列されており、 さらに前記方法は (d) 該第２工具装置を加圧してそのピストンを後
   退させ、該弾性エキスパンダーユニツトを半径
   方向に圧縮し、該スリーブの後方端を該管の壁
   に向かつて半径方向に膨張させ、その間に封止
   部を形成し、 (e) 該スリーブ及び周囲の管から該第２工具装置
   を引出すことからなることを特徴とする膨張−
   封止方法。 ２ 細長いエキスパンダー工具装置を使用して、
   その間に密封接合を提供するために熱交換器の管
   板に配設された、周囲の金属管へ管状の金属製ス
   リーブの前方端を膨張させる方法であつて、 該方法は (a) 細長い管状の金属製スリーブを熱交換器の管
   板に配設された金属管に挿入し、 (b) 細長い工具装置を該スリーブに挿入し、管状
   から離隔した位置で、かつ該スリーブの前方端
   付近で、該工具装置のコレツトの半径方向に膨
   張可能なフインガーを整列させ、 (c) 該工具装置の前方ピストンを加圧し、該前方
   ピストンの前方端に取付けられた軸方向に可動
   なテーパー状マンドレルを該コレツトの膨張可
   能なフインガーを経て押し、該スリーブの内面
   に向つて該フインガーを半径方向外方に膨張さ
   せ、それによつて該スリーブを該管に向つて強
   く膨張させ、 (d) 該前方ピストンをさらに加圧し該コレツトの
   フインガーを経て該マンドレルをさらに押し、
   それによつて該コレツトのフインガーを後退さ
   せ、 (e) 膨張させた該スリーブ及び管から該工具装置
   を引出し、 (f) 該工具装置の後部ピストンを加圧して該マン
   ドレルを該コレツトのフインガーを経て後退さ
   せ、該工具装置を次の使用のために再設定する
   ことからなることを特徴とする形成方法。 ３ 管状の金属製スリーブの前方端を、熱交換器
   の管板に配設された周囲の金属管へ膨張させるよ
   うなされた細長い第１工具装置であつて、 該装置は (a) 第１ポート及び第２ポートを有するハウジン
   グを備え、該ハウジングは前方シリンダーに取
   付けられた前方延長部分を有しており、 前記装置は (b) 該前方シリンダーにその前方端にて取付けら
   れたコレツトを備え、該コレツトはコレツトの
   前方端に配置された少くとも３つの半径方向に
   膨張可能なフインガーを有しており、前記装置
   は (c) 該前方シリンダー内にて軸方向に可動な前方
   ピストンを備え、該前方ピストンは、細長い後
   方に外方にテーパー状のマンドレルに接続され
   ており、該テーパー状マンドレルはその後方端
   にて拡大径と、隣接して長手方向に延長する縮
   小径部分とを有しており、該マンドレルは該コ
   レツト内にて軸方向に摺動自在であり、かつ前
   方案内部分に接続されてあり、 さらに前記装置は (d) 該ハウジング内に配置され、かつ後部ピスト
   ンを含む後部シリンダーを備え、該後部ピスト
   ンはその間に延びる中央配置のロツドによつて
   前記前方ピストンに緊固に接続されており、 さらに前記装置は (e) 該ロツドの回りに中央に配設された細長い管
   を備え、該管は前記ハウジングの第１ポートか
   ら該前方ピストンの後方端に流体圧力を供給す
   るために配列され、該ハウジングは該前方ピス
   トンの後方端に接続された該第１ポート及び該
   後部ピストンの前方端に接続された該第２ポー
   トを有しており、 以上により、前記工具装置の前方延長部分は
   熱交換器の管に配設された管状の金属製スリー
   ブに挿入可能であり、該前方ピストンはテーパ
   ー状マンドレルを前進させるように加圧され、
   コレツトのフインガーを該スリーブに向つて半
   径方向に膨張させ、それによつて該熱交換器の
   管に配設された金属製スリーブを管内に強く膨
   張させ該スリーブを該管内に封止し、その後前
   記コレツトのフインガーは前記マンドレルの前
   記縮小径部分に進入することができ、前記工具
   が前記スリーブから取り除かれ該コレツトのフ
   インガーを経て後方に後退させ、かつ次の使用
   のために該工具を再設定させた後、該後方ピス
   トンは加圧可能であることを特徴とする第１工
   具装置。 ４ 管状の金属製スリーブの前方端を周囲の管中
   に膨張させてその間に封止部を形成するようにし
   た細長い第１工具装置であつて、 該装置は (a) 内部に設けられた第１ポート及び第２ポート
   を有するハウジングを備え、該ハウジングは前
   方延長部分と、前方シリンダーにその前方端に
   て取付けられたスペーサー片とを有し、 さらに前記装置は (b) 該前方シリンダーにその前方端にて取付けら
   れたコレツトを備え、該コレツトはその前方端
   にて配置された６〜12個の半径方向に膨張可能
   なフインガーを有し、 さらに前記装置は (c) 該前方シリンダー内にて軸方向に可動な前方
   ピストンを備え、該前方ピストンは細長いテー
   パー状マンドレルに接続されており、該テーパ
   ー状マンドレルはその後方端にて拡大径と、隣
   接する長手方向に延びる縮小径部分とを有して
   おり、該マンドレルは該コレツト内にて軸方向
   に摺動自在であり、かつ該コレツトよりもわず
   かに小径の前方のテーパー状ノーズ案内片部分
   に接続されており、 さらに前記装置は (d) 該ハウジング内に配置され、後部ピストンを
   含む後部シリンダーを備え、該後部ピストンは
   その間に延長する中央に配置されたロツドによ
   つて該前方ピストンに強く接続されており、 さらに前記装置は (e) 該ロツドの回りに中央に配設された細長い管
   を備え、該管は前記ハウジングの第１ポートか
   ら該前方ピストンの後方端に流体圧力を供給す
   るために配列され、該ハウジングは該前方ピス
   トンの後方端に接続された該第１ポート及び該
   後部ピストンの前方端に接続された該第２ポー
   トを有しており、 以上により、前記工具装置の前方延長部分は
   熱交換器の管に配設された管状の金属製スリー
   ブに挿入可能であり、該前方ピストンはテーパ
   ー状マンドレルを前進させるように加圧され、
   コレツトのフインガーを該スリーブに向つて半
   径方向に膨張させ、それによつて該熱交換器の
   管に配設された金属製スリーブを管内に強く膨
   張させ該スリーブを該管内に封止し、その後前
   記コレツトのフインガーは前記マンドレルの前
   記縮小径部分に進入することができ、前記工具
   が前記スリーブから取り除かれ該コレツトのフ
   インガーを経て後方に後退させ、かつ次の使用
   のために該工具を再設定させた後、該後方ピス
   トンは加圧可能であることを特徴とする第１工
   具装置。 ５ 金属製スリーブの後方端を熱交換器の管板内
   に配設された周囲の管内にて半径方向に膨張させ
   る方法であつて、 該方法は (a) 軸方向に可動なピストンを含むハウジングを
   含み、かつ該ハウジングの前方端に設けられた
   弾性エキスパンダーユニツトを有する工具装置
   を設け、 (b) 管板に配設された周囲の金属管内にて膨張さ
   れる密に嵌合する金属製スリーブを挿入し、該
   弾性エキスパンダーユニツトを管板内に配置さ
   せ、 (c) 前記工具装置を加圧して前記ピストンを後方
   に運動させ、かつ該エキスパンダーユニツトを
   軸方向に圧縮し、該エキスパンダーユニツト及
   び金属製スリーブを半径方向に管の内壁に強く
   膨張させてその間に圧力密の封止部を形成し、
   次いで (d) 前記工具装置を加圧して前記ピストンを前方
   に運動させ該エキスパンダーユニツトから軸方
   向圧縮を解除し、かつ該エキスパンダーユニツ
   トを引出し、 (d) 管板内の膨張したスリーブ及び管から該工具
   装置を引出すことからなることを特徴とする膨
   張方法。 ６ 金属製スリーブの後方端を熱交換器の管板内
   に配設された周囲の管内にて半径方向に膨張させ
   るようなされた加圧可能な工具装置であつて、 該装置は (a) 円筒状の軸孔を有し、かつ該孔に接続された
   前方ポートを含むハウジングを備え、該ハウジ
   ングは金属製スリーブ内にて嵌合し、かつ金属
   製スリーブの後方端に接触する大きさを有する
   前方縮小径部分を有しており、 さらに前記装置は (b) 該円筒状の軸孔内に挿入された前方部分を有
   し、かつ該孔に接続された後部ポートを含む締
   切り頭板と、 (c) 前記ハウジングの軸孔内にて軸方向に可動な
   ピストンとを備え、該ピストンはその前方端に
   て細長いロツドに取付けられており、該ロツド
   はその前方端にてねじ止めされた保持ナツトを
   有し、 さらに前記装置は (d) 該ハウジングと該保持ナツトとの間にて該ロ
   ツドを包囲する弾性エキスパンダーユニツトと
   を備え、該エキスパンダーユニツトは複数のエ
   ラストマーリングを含み、かつ前端面及び後端
   面を有し、該エキスパンダーリングユニツトの
   前端面及び後端面の外側縁には面取りが設けら
   れ、該面取りは前記リングの半径方向の厚さの
   20〜30％に等しい半径方向の距離だけ前記リン
   グの中央方向へ前記外方縁部から延び、 以上により、前記ハウジングの前方ポートを
   後方に加圧すると前記ピストンを該ハウジング
   内にて後方に運動させ、該ハウジングに弾性エ
   キスパンダーユニツトを軸方向に圧縮し、前記
   金属製スリーブに該弾性エキスパンダーユニツ
   トを半径方向に膨張させ、かつ管板の管に急に
   該金属製スリーブを膨張させることを特徴とす
   る工具装置。 ７ 熱交換器の管板に配設された、周囲の金属管
   に金属製スリーブを膨張させるようなされた加圧
   可能な工具であつて、 該工具は (a) 円筒状の軸孔を有し、かつ該孔に接続された
   前方ポートを含むハウジングと、 (b) 該円筒状の軸孔に挿入された前方部分を有
   し、かつ該軸孔に接続された後部ポートを含む
   締切り頭板と、 (c) 前記ハウジングの軸孔内にて軸方向に可動な
   ピストンとを備え、 該ピストンは前記締切り頭板を経て延長し、
   かつ該ピストンの前方端にて細長いロツドに取
   付けられた後方延長部分を有し、 該ロツドはその前方端にねじ止めされた保持
   ナツトを有し、 さらに前記工具は． (d) 前記ロツドを包囲する前記ハウジングの前方
   端部に緊固に取付けられたアダプターフランジ
   と、 (e) 該ハウジングのアダプターフランジ及び前記
   保持ナツトの間にて該ロツドを包囲するよう設
   けられたエキスパンダーユニツトとを備え、 前記アダプターフランジは管の内部に嵌合
   し、かつスリーブの後方端に接触する大きさの
   前方肩部を有し、 該エキスパンダーユニツトは２個のエラスト
   マーリングを含み、かつ前端面及び後端面を有
   し、該リングの各々はユニツトの前端面及び後
   端面の外側縁に配置された面取りを有し、該面
   取りは前記リングの半径方向の厚さの20〜30％
   に等しい半径方向の距離だけ前記リングの中央
   方向へ前記外方縁部から延び、 以上により、前記ハウジングの前方ポートを
   後方に加圧すると前記ピストンを該ハウジング
   内にて後方に運動させ、該ハウジングに弾性エ
   キスパンダーユニツトを軸方向に圧縮し、前記
   金属製スリーブに該弾性エキスパンダーユニツ
   トを半径方向に膨張させ、かつ管板の管に強く
   該金属製スリーブを急に膨張させるようにした
   ことを特徴とする工具。