JPS6411373B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 圧力容器のシエルの軸方向に沿つて移動可能
に設けられたフレームと、圧力容器のシエルの径
方向に沿つて垂直に移動すべく該フレームの底部
に取付けられた押圧機構と、巻付けられる帯状鋼
板に張力を付する機構とを備え、この機構は、圧
力容器のシエルに向つてコイルから帯状鋼板を引
き出す方向に沿うようにして上記押圧機構の前方
に配設される、圧力容器のシエルの螺旋状巻付け
装置において、上記押圧機構５はフレーム４に固
定されたビーム２３と、シエル１に面するフオー
ク２１と、複数のローラ２０とを有し、各ローラ
２０は、当該フオーク２１に装着されるととも
に、巻付けられる帯状鋼板１３の厚さの10〜50倍
の距離だけ他のローラから間隔をおかれ、かつ、
巻付けられる帯状鋼板１３の全幅にわたつてシエ
ル１の母線上に配設されており、張力付与機構６
はロール１６，１８，１９の組として構成され、
帯状鋼板の移動方向に沿つて、これらのロール１
６，１８，１９のうち端部にある２つのロール１
８，１９は、それぞれ外方および内方への反りを
有するとともに、帯状鋼板１３の表面に面し、こ
れらの反りの曲率半径は、巻付けられる帯状鋼板
１３の厚さの80〜250倍であることを特徴とする
圧力容器のシエルの螺旋状巻付け装置。

技術分野 本発明は本筒状部材および管を製造する装置に
関し、特に多重壁圧力容器のシエルを螺旋状に巻
付け成形する装置に関する。

背景技術 多重壁の圧力容器のシエルは、中心の管状部材
上に帯状鋼板を螺旋状に巻付けられて成形され
る。すなわち、すでに巻かれた層に対して反対方
向に帯状鋼板が巻きつけられ、この帯状鋼板の巻
付け部は、わずかな外部層だけにおいて互に溶接
される。この方法により成形された圧力容器の強
度性能は、帯状鋼板の摩擦力により非常に影響さ
れる。したがつて、帯状鋼板の層は互に密着して
いなければならない。

シエルを巻付け成形する時に帯状鋼板を互に密
着させることは複雑な問題である。すなわち、巻
付けピツチを正確に維持すること、巻付け中に帯
状鋼板を規則正しく整えること、および、中心の
管状部材の周りに帯状鋼板を巻付ける時、縁部の
曲がり効果により生じる、帯状鋼板の端部の外方
への曲がりを確実に防止すること等について解決
しなければならない。

圧力容器のシエルを螺旋状に巻付け成形する従
来装置は広く知られている（ソビエト発明者証第
517440号、“発見、発明、意匠および商標”第
221976号公報（ロシア語）に公表）。その装置は、
レールに沿つて移動可能な、テーブルと回転フレ
ームを支持するトロリを備え、このトロリはま
た、押圧ローラが取付けられた、伸縮自在かつ着
脱自在なヨークを有する。回転フレームは、巻付
けられる帯状鋼板に張力を付与する機構を支持す
る。押圧ローラは、巻付けられるシエルの鉛直方
向の直径の両端側に配設され、両端側からシエル
を押圧するロールとして作用する。そのロールの
軸は、巻付けられる圧力容器の円筒状シエルの母
線とある角度をなし、その角度は、帯状鋼板のコ
イルの角度に等しい。

巻付け成形時に帯状鋼板の層を密着させ規則正
しく重合させるために設けられた、帯状鋼板に張
力を付与する機構は、巻付けられる帯状鋼板が間
を通過する２枚の板状部材として構成される。

ところが、上述した装置は、巻付け成形時に、
中心の管状部材に対し、また下層の帯状鋼板に対
し、帯状鋼板を整然かつ強固に巻付けることが困
難である。これは、ロール型の押圧ローラが、巻
付け角度に等しい角度はシエルの母線に対して回
転するので、圧力容器のシエルの母線に対して１
点でのみ押圧されるからである。このように、巻
付けられる帯状鋼板は、全幅ではなくて１点にお
いてシエルに対して押圧される。この結果、帯状
鋼板は、幅の狭いものである場合を除き、中心の
管状部材もしくは下層のものに対し、きちんと重
合されない。これとは別に、圧力容器のシエルの
中心管状部材上に帯状鋼板を巻付ける時、巻付け
られる帯状鋼板の端部が、この帯状鋼板の進行方
向に沿つて見た場合、押圧機構を通つた後に、外
方へ曲げられる。このように、巻付けられる帯状
鋼板に張力を付与する機構は、帯状鋼板に均一な
張力を与えない２枚の板状部材により構成される
のである。

帯状鋼板の外方への曲がりにより、帯状鋼板の
次の層を巻付ける時、〓間を生じることになる。
これにより、巻付けられる帯状鋼板の層を相互に
強固に密着させることが困難になる。

本発明は、帯状鋼板の端部が外方へ曲げられる
ことなく、帯状鋼板を相互に強固に密着させて、
圧力容器のシエルを巻付け成形することを目的と
する。

発明の開示 本発明は、巻付けられる帯状鋼板に対する押圧
機構と張力付与機構の構成に特徴を有する、多重
壁圧力容器のシエルを巻付け成形する装置を提供
することを目的とし、この装置により、製造され
る圧力容器の品質と信頼性を高めることが可能に
なる。

本発明によれば、圧力容器のシエルを螺旋状に
巻付け成形する装置は、巻付けられる圧力容器の
シエルの軸心に沿つて移動可能なフレームと、こ
のフレームの底部に取付けられ、巻付けられる圧
力容器のシエルの径方向に沿つて鉛直方向に移動
可能な押圧機構と、コイルから圧力容器のシエル
へ向つて、巻付けられる帯状鋼板の移送方向に沿
つて見た場合、上記押圧機構より前に位置し、巻
付けられる帯状鋼板に張力を付与する機構とを備
える。上記押圧機構は、シエルに面するフオーク
を有するフレーム固定のビームと、ローラとを具
備し、各ローラはそれぞれのフオークに取付けら
れ、他のローラとの間に、巻付けられる帯状鋼板
の厚さの10〜50倍の距離だけ間隔をあけられてお
り、またこの押圧機構は巻付けられる帯状鋼板の
全幅にわたつてシエルの母線上に配設され、一方
張力付与機構は１組のロールとして構成され、こ
れらのロールのうち、帯状鋼板の移送方向に沿つ
て見ると最も端にある２つのロールは、それぞれ
外方および内方に反つているとともに、帯状鋼板
に面しており、その曲率半径は、巻付けられる帯
状鋼板の厚さおよび機械的性質と、帯状鋼板が押
圧機構を通過してシエル上に巻付けられる時、帯
状鋼板の端部が外方へ曲がりやすいという縁部効
果を補償するに必要な塑性変形量とにより決定さ
れる。

本発明によれば次の効果が得られる。すなわ
ち、圧力容器のシエルを螺旋状に巻付け成形する
本発明装置を用いると、帯状鋼板が外方へ曲がる
のを確実に防止でき、これにより、帯状鋼板を強
固に密着させ、かつ整然と巻付けることができ
る。

さらに、圧力容器のシエルに帯状鋼板を高精度
に巻付けたので、容器内に生じる圧力により、圧
力容器のシエルを構成する帯状鋼板の層により均
一な荷重が作用することとなる。したがつて、圧
力容器の厚さを減少させることができ、これによ
り、金属材料を節約することができる。

【図面の簡単な説明】

本発明は、圧力容器のシエルを螺旋状に巻付け
る装置についての実施例の詳細な説明と、添付図
面からより一層明確になる。

第１図は、本発明に係る、圧力容器のシエルの
巻付け装置を示す概略側面図、 第２図は、本発明に係る、圧力容器のシエルの
巻付け装置を示す概略平面図、 第３図は、本発明に係る張力付与機構の、巻付
けられる帯状鋼板の移動方向に沿つて最も端部に
ある２つのロールを示す側面図、 第４図は、帯状鋼板を巻付けている時の押圧機
構を示し、圧力容器の円筒状シエルの母線側から
見たところを示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態 多重壁圧力容器のシエル１を巻付け成形する装
置（第１図）は、シエル回転機構２と、フレーム
４を移動可能に支持する支持枠体３と、フレーム
４の底部に取付けられた押圧機構５と、巻きつけ
られる帯状鋼板に張力を付与する張力付与機構６
とを備える。

また本装置は、固定基板８上の垂直軸周りに回
転自在な回転板７を有する。回転板７は、巻付け
られる帯状鋼板に張力を与える機構６と、帯状鋼
板のコイル９とを備え、また鋼板解放部材１０が
搭載される。

固定基板８は滑り部材１１を支持し、この滑り
部材１１は、巻きつけられる帯状鋼板１３に張力
を補償するための付勢ローラ１２を取付けられ
る。

固定基板８（第２図）は、この基板８を支柱１
５に沿つて移動させるためのスリーブ１４を有す
る。張力付与機構６は、シリンダ装置１７により
圧縮方向に付勢される円柱状のロール１６の組
と、巻きつけられる帯状鋼板１３の進行方向に沿
つて最も端部にある一対のロール１８，１９（第
１図）とを備える。

下方ロール１９（第３図）は、外方へ反つてお
り、上方ロール１８は、これに応じて内方へ反つ
ている。巻付けられる帯状鋼板１３の表面に面す
るロール１８，１９の凹凸の曲率半径は、巻付け
られる帯状鋼板１３の厚さおよび機械的性質と、
帯状鋼板が押圧機構５を過ぎて圧力容器のシエル
１に巻付けられる時に、この帯状鋼板１３の端部
が外方へ曲げられやすいという端部効果を補償す
るのに必要な塑性変形量とにより決定される。

押圧機構５（第４図）は、フオーク２１に取付
けられた複数のローラ２０を有する。フオーク２
１のロツド２２はビーム２３に対して各ロツドの
軸周りに回転自在に取付けられる。ビーム２３は
フレーム４に沿つて垂直方向に移動可能であり、
シリンダ装置２４に接続される。フオーク２１の
ロツド２２は、共通のレール２６を介して相互に
連結されて突出する押圧部材２５を有する。

各ローラ２０は、それぞれのフオーク２１に取
付けられ、巻付けられる帯状鋼板１３（第１図）
の厚さの10〜50倍の距離だけ、相互に間隔をおい
て設けられており、また、巻付けられる帯状鋼板
１３の全幅にわたり圧力容器１の母線に沿つて配
設される。

支持枠体３はレール２８上に載置される車輪２
７を備える。

フレーム４は水平部材２９上に取付けられ、圧
力容器１の長手方向に沿い、支持枠体３に対して
相対移動可能である。

付勢ローラ１２は、フオーク２１と同様に、フ
オーク３０に装着される。フオーク３０はビーム
３１に取付けられ、ビーム３１はフレーム３２に
固定される。またフレーム３２は、巻付けられる
圧力容器のシエルに対し、付勢ローラ１２を押圧
するためのシリンダ装置３３を支持する。フレー
ム３２は固定基板８の滑り部材１１に取付けら
れ、この固定基板８は付勢ローラ１２から支持枠
体３へ、力を伝達する。

多重壁圧力容器のシエルの螺旋状巻付け装置は
次のように作動する。

圧力容器のシエル１（第１図）はシエル回転部
材２に載置される。そして帯状鋼板１３の端部が
コイル９から巻き取られ、巻付け角度にあわせて
切断される。帯状鋼板１３は張力付与機構６のロ
ール１６の間を通される。この場合、シリンダ装
置１７は全く圧力を発生せず、全ての上方のロー
ル１６は上昇して下方のロール１６から解放され
る。

回転板７は巻付け角度αに合致させて設定され
る（第２図）。

押圧機構５のシリンダ装置２４もまた圧力を発
生せず、ローラ２０は押上げられる。

帯状鋼板１３の端部は巻付け角度αに切断され
る。しかして帯状鋼板１３の切断された端部はシ
エル１の円筒端部の周囲に沿つて溶接される。

次いでシリンダ装置１７，２４に圧力が伝達さ
れる。帯状鋼板１３は、張力付与機構６内におい
て締めつけられ、これとともに５つのローラ２０
により圧力容器のシエル１の円筒面の母線に対し
て押圧される。

そしてローラ２０（第１図）は、押圧部材２５
すなわちフオーク２１を駆動するレール２６によ
り、巻付け角度α（第２図）に合致して設置され
る。

これにより、帯状鋼板１３が巻付けられる間、
ローラ２０が圧力容器のシエル１の巻付けの螺旋
に沿つて回転することが確実になる。

上述した準備作業が終了すると、帯状鋼板１３
を巻きつける工程が開始する。このために、シエ
ル回転機構２（第１図）および支持枠体３は同時
に運転される。

支持枠体３は、圧力容器のシエル１の１回転に
対し帯状鋼板１３の巻付けピツチに等しい距離を
動くような速さで、圧力容器のシエル１に沿つて
移動する。

支持枠体３とシエル１の運動は、自動制御シス
テム（図示せず）により相互に関連している。

圧力容器のシエル１が械転する時、帯状鋼板１
３はその上に螺旋状に巻付けられる。

帯状鋼板１３は、張力付与機構６を離れる時、
ロール１８，１９の反つた表面に従つて、幅方向
に沿つて突出するよう成形される。ロール１８，
１９の曲率半径Ｒ（第３図）は、帯状鋼板１３が
押圧機構５を通過して巻付きつつ湾曲する時、帯
状鋼板１３の横方向の変形を補するような大きさ
に設定される。また曲率半径Ｒは、帯状鋼板１３
の厚さにも関係する。すなわち、帯状鋼板１３が
厚くなるほど、ロール１８，１９の曲率半径Ｒは
大きくなるように定められる。

ロール１８，１９の曲率半径Ｒは、帯状鋼板１
３の表面層が0.3〜２％の範囲の幅方向に沿う塑
性変形を受けるように選定される。発明者の調査
によれば、この範囲の塑性変形が外側に巻付られ
る帯状鋼板１３に生じる場合、外側の帯状鋼板の
縁部と内側の帯状鋼板との間に〓間を発生させる
ことなく、帯状鋼板を螺旋状に巻付けることがで
きる。この0.3〜２％の塑性変形は帯状鋼板１３
がロール１８，１９を通過した後であつても残
り、この塑性変形を得るためロール１８，１９の
曲率半径は、巻付けられる帯状鋼板１３の厚さの
80〜250倍の大きさに設定される。上述した条件
の下で完全に係合したロール１８，１９は、巻付
けにより帯状鋼板１３の端部が外方へ曲げられる
ことを確実に阻止し、帯状鋼板１３を密着させて
巻付けることを可能にする。

帯状鋼板１３（第１図）は、巻付けられる時、
ローラ２０により全幅にわたつて、その接触位置
においてシエル１上に押付けられる。ローラは帯
状鋼板１３の巻付け角度に合わせて設置され、こ
の巻付けの螺旋に沿つて載置される。したがつ
て、巻付けられる圧力容器の母線に沿つて連続的
に移動され、圧力容器のシエル１の回転毎の移動
量は巻付けピツチに等しい。帯状鋼板１３を押圧
する力は、シリンダ装置２４により得られ、その
力は、帯状鋼板１３を圧力容器のシエル１に対し
て強固に密着させるように押圧し、また、帯状鋼
板１３の幅方向に沿う変形を除去してこの帯状鋼
板１３を真直に延ばすような大きさに選定され
る。

全てのローラ２がフオーク２１を介して共通の
ビーム２３上に取付けられることにより、巻付け
られる帯状鋼板１３を、真直に延ばし、この帯状
鋼板１３の全幅を圧力容器のシエル１の円筒母線
に平行な直線にすることができる。またローラ２
０は複数個設けられるため、単一のローラの場合
と異なり、帯状鋼板１３を全幅にわたつて充分押
圧し、精度良く真直に延ばすことができる。

圧力容器のシエルの巻付けが終了すると、帯状
鋼板１３は巻付け角度に合致させて切断され、圧
力容器のシエル１の他端の周囲の切断線に沿つて
溶接される。

このようにして全工程が繰返されるが、次の圧
力容器は、先のものとは反対方向に巻付けられ
る。これは、シエル１が同一方向に回転すること
により達成され、この時、支持枠体３は反対方向
に移動する。

帯状鋼板１３の巻付け工程は、シエル１の壁の
厚さが予め定められた値に等しくなるまで行なわ
れる。

圧力容器のシエルの螺旋状巻付け装置を用いる
ことにより、相互に反対方向に螺旋状に巻付けら
れた多数の帯状鋼板に特徴を有する圧力容器を製
造することが可能となり、また帯状鋼板を強固に
密着させて巻付けることができ、製造された圧力
容器の充分な信頼性と安全な操作性を得ることが
できる。

本発明装置を適用することにより、シエルの鋼
板使用量をある範囲まで減少させることができ
る。上述した技術により製造される圧力容器は、
重量のかさむ環状の溶接が施されない。本発明装
置により提供される高度の機械化により、圧力容
器の製造工程の省力化を図ることができる。

産業上の利用可能性 本発明は、アンモニア、カルバミド、メタノー
ルの合成用の容器、石油製精の水素添加分解用の
反応容器、あるいは高圧の原子核反応の下での質
量変換用の反応容器、のような多重壁圧力容器の
製造のための技術に適用できる。