(57)【要約】【課題】被処理部品の内径が大きい場合において、大掛りな設備を要せず、簡便な手法によって被処理部品のシール孔の内周面に残留圧縮応力を発生、残留させる超高圧容器の自緊処理方法を提供する。【解決手段】両端部の円周上にそれぞれＯリング配設用のＯリング溝１１が形成され、両Ｏリング溝において円周上に開口する孔部１０、および該孔部に連通し、外部の圧力源に連通する連通路１３、１４が形成されたシールロッド２を、前記両Ｏリング溝にそれぞれＯリング３を装着した状態で超高圧容器の円径シール孔に、それぞれのＯリングが該円径シール孔内周面に接触する状態にて装着し、前記連通路を介して前記両Ｏリング間の円径シール孔内周面に、５００ＭＰａ以上の圧力を負荷し、該圧力を解除することによって前記円径シール内周面に自緊処理された内壁を形成する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の超高圧容器に５００ＭＰａ以上の圧力を負荷して自緊処理を施す超高圧容器の自緊処理方法において、
両端部の円周上にそれぞれＯリング配設用のＯリング溝が形成され、両Ｏリング溝において円周上に開口する孔部、および該孔部に連通し、外部の圧力源に連通する連通路が形成されたシールロッドを、前記両Ｏリング溝にそれぞれＯリングを装着した状態で超高圧容器の円径シール孔に、それぞれのＯリングが該円径シール孔内周面に接触する状態にて装着し、前記連通路を介して前記両Ｏリング間の円径シール孔内周面に、５００ＭＰａ以上の圧力を負荷し、該圧力を除荷することによって前記円径シール内周面に自緊処理された内壁を形成すること
を特徴とする超高圧容器の自緊処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記両リング溝をそれぞれ複数の溝からなるものとし、それぞれの複数の溝の間にそれぞれ開口する他の孔部を形成し、該孔部を他の圧力源に連通する連通路を前記シールロッドに形成し、前記５００ＭＰａの圧力を負荷する時に同時にそれぞれの複数の溝間に前記５００ＭＰａより低く、大気圧よりも高い中間圧を負荷することを特徴とする超高圧容器の自緊処理方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記円径シール孔内周面に浅い窪みを形成したことを特徴とする超高圧容器の自緊処理方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかにおいて、前記両Ｏリング溝間の内周面上に浅い窪みを形成したことを特徴とする超高圧容器の自緊処理方法。
【請求項５】
円筒状の超高圧容器に５００ＭＰａ以上の圧力を負荷して自緊処理を施す超高圧容器の自緊処理方法において、
内径１００ｍｍ以上のシリンダの両端部の円周上に、それぞれＯリング配設用のＯリング溝に負荷作用方向に傾斜面が形成され、両Ｏリング溝において円周上に開口する孔部、および該孔部に連通し、外部の圧力源に連通する連通路が形成されたシールロッドを、前記両Ｏリング溝にそれぞれＯリングを装着した状態で超高圧容器の円径シール孔に、それぞれのＯリングが該円径シール孔内周面に接触する状態にて装着し、前記連通路を介して前記両Ｏリング間の円径シール孔内周面に、５００ＭＰａ以上の圧力を負荷し、該圧力を除荷することによって前記円径シール内周面に自緊処理された内壁を形成するものであって、この場合に、前記両リング溝をそれぞれ複数の溝からなるものとし、それぞれの複数の溝の間にそれぞれ開口する他の孔部を形成し、該孔部を他の圧力源に連通する連通路を前記シールロッドに形成し、前記５００ＭＰａの圧力を負荷する時に同時にそれぞれの複数の溝間に前記５００ＭＰａより低く、大気圧よりも高い中間圧を負荷することを特徴とする超高圧容器の自緊処理方法。
【請求項６】
円筒状の超高圧容器に５００ＭＰａ以上の圧力を負荷して自緊処理を施す超高圧容器の自緊処理装置において、
両端部の円周上にそれぞれＯリング配設用のＯリング溝が形成され、両Ｏリング溝において円周上に開口する孔部、および該孔部に連通し、外部の圧力源に連通する連通路が形成されたシールロッドが、前記両Ｏリング溝にそれぞれＯリングを装着した状態で超高圧容器の円径シール孔に、それぞれのＯリングが該円径シール孔内周面に接触する状態にて装着され、前記連通路は、５００ＭＰａ以上の圧力を生成する圧力源に連通されること
を特徴とする超高圧容器の自緊処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高圧容器の自緊処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最高３４３ＭＰａ（３５Ｋｇ／ｍｍ２）の圧力で運転される工業プロセスに低密度ポリエチレン製造プラントがある。
【０００３】
このガス圧力を発生させる超高圧圧縮機のシリンダは、高抗張力鋼を採用し肉厚を無限大にしても、内周近傍の周方向応力が過大となるためそのままでは使用できず、何らかの応力軽減対策を講じなければならない。
【０００４】
内周近傍の応力を軽減する方法として、▲１▼多重焼嵌構造として内筒に圧縮応力を発生させる方法、▲２▼材料が所定の厚さまで降伏する圧力を負荷した後除荷し、外周部弾性領域の復元力を利用し塑性変形した内周近傍に残留圧縮応力を発生させる方法（自緊処理方）、がある。
【０００５】
特開平１０−７８１７５号公報には、流通路の形状に依存されずに、高圧燃料レールの内周面の疲労強度を増大させることを目的として、厚肉細径の金属管で構成される高圧燃料レールにおける高圧燃料が流通する流通路の内面が、圧縮応力の残留面で形成された高圧燃料レールの製造方法が記載されている。
【０００６】
更に、この公報には、加圧して使用する流体としては、水、油圧作動油なども使用できるが、洗浄液を使用すると、高圧流体の噴出加圧時に、レール材内部の洗浄も同時に行えるので便利である。また、高圧流体のレール材の内周に噴出加圧される圧力は、レール材の流通路の内表面の降伏点を超える圧力以上で、流通路が破損しない限り大きいことが望ましいが、加圧によりシールが破損しレール材が使用不能となることがあり、本発明者等の実測解析の結果では、肉厚の２５％〜７５％が降伏する圧力が最適であることが確かめられたことが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自緊処理法によっては上述した低密度ポリエチレン製造プラントに使用される超高圧圧縮機のシリンダ（被処理部品）のように内径が大きい場合に、シリンダの端部を閉止するために大きな力を必要としていた。例えば、シリンダの内径１００ｍｍ、自緊処理のための負荷圧力５００ＭＰａの場合、端部を閉止するための力は３９００ＫＮとなり、設備も大掛りなものとする必要があり、問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑み被処理部品の内径が大きい場合において、大掛りな設備を要せず、簡便な手法によって被処理部品のシール孔の内周面に残留圧縮応力を発生、残留させる超高圧容器の自緊処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｏリング溝を形成するシールロッドにＯリングを装着した状態でシールロッドを被処理部品、例えばシリンダのシール孔を貫通せしめ、超高圧を負荷することによって自緊処理をシール孔の内周面に施す方法を提供する。また、本発明は、この場合にＯリングを二重に設置し、これらのＯリングの間に中間圧力を封入するようにする。
【００１０】
本発明において、超高圧とは５００ＭＰａ以上の圧力を指すものとし、５００ＭＰａ以上の圧力を負荷して自緊処理する方法を提供し、特に１００ｍｍ以上ある口径の大きなシリンダのシール孔の内周面に自緊処理によって残留圧縮応力を残留させる方法を提供する。
【００１１】
本発明は、具体的には、円筒状の超高圧容器に５００ＭＰａ以上の圧力を負荷して自緊処理を施す超高圧容器の自緊処理方法において、両端部の円周上にそれぞれＯリング配設用のＯリング溝が形成され、両Ｏリング溝において円周上に開口する孔部、および該孔部に連通し、外部の圧力源に連通する連通路が形成されたシールロッドを、前記両Ｏリング溝にそれぞれＯリングを装着した状態で超高圧容器の円径シール孔に、それぞれのＯリングが該円径シール孔内周面に接触する状態にて装着し、前記連通路を介して前記両Ｏリング間の円径シール孔内周面に、５００ＭＰａ以上の圧力を負荷し、該圧力を除荷（解除）することによって前記円径シール内周面に自緊処理された内壁を形成する超高圧容器の自緊処理方法を提供する。
【００１２】
更に、本発明は、前記両リング溝をそれぞれ複数の溝からなるものとし、それぞれの複数の溝の間にそれぞれ開口する他の孔部を形成し、該孔部を他の圧力源に連通する連通路を前記シールロッドに形成し、前記５００ＭＰａの圧力を負荷する時に同時にそれぞれの複数の溝間に前記５００ＭＰａより低く、大気圧よりも高い中間圧を負荷する超高圧容器の自緊処理方法を提供する。
【００１３】
更に、本発明は、前記円径シール孔内周面に浅い窪みを形成し、あるいは／および前記両Ｏリング溝間の円周面上に浅い窪みを形成した超高圧容器の自緊処理方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、被処理部品であるシリンダ１の円径シール孔１０にシールロッド（シールピース）２が貫通して装着される状態を示す。シールロッド２の両端部２ａ、２ｂの円周上にそれぞれＯリング配設用のＯリング溝１１（左方から右方に順に１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が形成される。本例の場合、図に示すように４個形成される。これらのＯリング溝１１にはそれぞれＯリング３（左方から右方に順に３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が装着される。
【００１５】
円孔シール孔１０の中央部の面上には浅い窪み５ａが、そしてシールロッド２の中央部の面上には浅い窪み５ｂが形成され、両者によって処理圧力加圧室５が形成される。処理圧力加圧室５の形成は必須要件ではないが、Ｏリング３装着の状態でシールロッド２を円孔シール孔１０に装着する場合に、シール孔内面によって傷付け防止を少くするために設けるようにしてもよい。
処理圧力加圧室５に開口する孔部１２が形成される。この孔部１２は、処理圧力加圧室５がない場合は円径シール孔１０に向けて開口することになる。
【００１６】
シールロッド２上に形成したＯリング溝３ａと３ｂ、および３ｃと３ｄとの間に小さな中間圧力室６（６ａ、６ｂ）が形成され、円径シール孔１０に対向する。この中間圧力室６を形成しなくてもＯリング１１ａと１１ｂ、および１１ｃと１１ｄ間に中間圧力を負荷することは可能である。
【００１７】
端部２ａ、２ｂには圧力加圧穴４、７が形成される。すなわち、端部２ａには、中間圧力加圧穴７ａが、端部２ｂには中間圧力加圧穴７ｂと処理圧力加圧穴４が設けられる。
処理圧力加圧穴４は、シールロッド２内に設けた圧力路である連通路１３によって孔部１０に連通され、中間圧力穴７ａ、７ｂは、やはりシールロッド２内に設けた圧力路である連通路１４（１４ａ、１４ｂ）によって中間圧力室６ａ、６ｂにそれぞれ連通される。
これらの連通路１３、１４は後述するように、外部の圧力源に連通する連通路となる。
【００１８】
図２にＯリング溝１１にＯリング３を装着した例を示す。この場合、Ｏリング溝１１には、負荷圧力の方向（矢印で示す）に傾斜面１１１が形成される。すなわち、傾斜面は大気側に設けられる。これによってＯリング３に圧力がかかった時に、Ｏリング３は傾斜面１１１に沿って変形し、Ｏリング３全体が負荷圧力を分担し、本実施例のように、超高圧容器（例えば、超高圧圧縮機）の円径１００ｍｍ以上の大きなシリンダのようなケースで、５００ＭＰａ以上の自緊処理圧力が負荷されるような場合にこの傾斜面１１１は特に有効である。
【００１９】
シリンダ１に対するシールロッド２の装着は、シールロッド２に設けた位置決め板８がシリンダ１の側面に当接することによって正確になされ得る。図３は、処理圧力Ｐおよび中間圧力Ｐｍを負荷する状態を示す。外部に圧力源として加圧ポンプ２１、２２が配設され、配管２３、２４（２４ａ、２４ｂ）によってそれぞれ処理圧力加圧穴４、中間圧力加圧穴７ａ、７ｂに接続される。
【００２０】
加圧ポンプ２１によって処理圧力Ｐ≧５００ＭＰａが、そして加圧ポンプ２２によって中間圧力Ｐｍ（０．３Ｐ〜０．５Ｐ）が生成される。中間圧力は処理圧力と大気圧との中間圧力として生成される。
処理圧力Ｐが、Ｏリング３ｂ、３ｃ間に、そして中間圧力ＰｍがＯリング３ａ、３ｂ間、３ｃ、３ｄ間にかけられる。この場合、加圧媒体は着火性のないエチレングリコールと水とを５０％ずつ混合した液体を用いることができる。
【００２１】
図４は、処理圧力を負荷して自緊処理したときの応力の発生状況を示す。左側にシリンダ材料の降伏点以上に圧力を加えて引張応力および塑性変形領域が発生した状況、右側に処理圧力を除荷した時の残留圧縮応力の残留する状況の概況を示す。図４に示すように、処理圧力を除荷するとシリンダ１の円径シール孔の円周面付近、すなわち円周壁上に残留圧縮応力が残留する。これによってＯリング３ｂ、３ｃ間に自緊処理がなされる。これによれば、二重焼嵌構造を採用しなくても内周近傍に残留圧縮応力を発生させることができる。
【００２２】
図５に示すように、本例の場合、シールロッド２に２箇所のＯリング溝を設け、その間に中間圧力室６を設けている。中間圧力室６には中間圧力加圧穴７より中間圧力を負荷し、Ｏリング１本あたりの負荷を軽減する。たとえば、処理圧力が５００ＭＰａの場合、中間圧力を２００ＭＰａに設定すれば、高圧側のＯリングの負荷は、処理圧力と中間圧力の差３００ＭＰａとなる。
【００２３】
以上のように、本実施例によれば、円筒状の超高圧容器に５００ＭＰａ以上の圧力を負荷して自緊処理を施す超高圧容器の自緊処理方法において、両端部の円周上に、それぞれＯリング配設用のＯリング溝に負荷作用方向に傾斜面が形成され、両Ｏリング溝において円周上に開口する孔部、および該孔部に連通し、外部の圧力源に連通する連通路が形成されたシールロッドを、前記両Ｏリング溝にそれぞれＯリングを装着した状態で超高圧容器の円径１００ｍｍ以上のシリンダの円径シール孔に、それぞれのＯリングが該円径シール孔内周面に接触する状態にて装着し、前記連通路を介して前記両Ｏリング間の円径シール孔内周面に、５００ＭＰａ以上の圧力を負荷し、該圧力を除荷することによって前記円径シール内周面に自緊処理された内壁を形成するものであって、この場合に、前記両リング溝をそれぞれ複数の溝からなるものとし、それぞれの複数の溝の間にそれぞれ開口する他の孔部を形成し、該孔部を他の圧力源に連通する連通路を前記シールロッドに形成し、前記５００ＭＰａの圧力を負荷する時に同時にそれぞれの複数の溝間に前記５００ＭＰａより低く、大気圧よりも高い中間圧を負荷する超高圧容器の自緊処理方法が構成される。
【００２４】
本実施例によれば、被処理部品の内径部を貫通するシールロッド２を設置することにより、片側のシール部に発生する推力と反対側のシール部に発生する推力とがバランスするため、シールロッド２を強固に固定する必要が無い。また、被処理部品の円径部である円径シール孔１０にシールロッド２を貫通させることにより、軸方向の受圧面積が減少し、推力を低下させることができるため、シールロッド２に発生する応力を小さくすることができる。
【００２５】
一方、シールロッド２を貫通させることにより、エンドレスのデルタリングを装着することが不可能になるため、Ｏリング溝１１の大気側の面に傾斜を設け、圧力を負荷した時にＯリング３が被処理部品の内径とシールロッド２の外径との隙間に集中するようにし、Ｏリング全体で圧力を受ける構造とすることにより耐圧力性能を向上させることができる。
【００２６】
しかし、被処理部品に圧力を負荷することにより被処理部品が膨らみ、シールロッド２との隙間が大きくなるため、ある圧力でＯリング３は破断するおそれがある。そのため、本実施例ではＯリングを二重に設置しており、これらのＯリング３の間に中間圧力、すなわち負荷圧力と大気圧との中間の圧力を封入することにより、Ｏリング１本あたりの負荷を少なくし、全体としての耐圧力性能を向上させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、円筒状の超高圧容器に施す自緊処理などの５００ＭＰａ以上の圧力を負荷する処理において、大掛りな設備を必要とせず、簡便な構造で高圧をシールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である自緊処理方法を実施するための構成を示す図。
【図２】図１の一部詳細図。
【図３】本発明の実施例である自緊処理方法を実施する状態を示す図。
【図４】残留圧縮応力の発生を示す図。
【図５】中間圧を負荷することによる作用を示す図。
【符号の説明】
１…被処理部品（シリンダ）、２…シールロッド、３…Ｏリング、４…処理圧力加圧穴、５…処理圧力加圧室、６…中間圧力室、７…中間圧力加圧穴、８…位置決め板、１０…円径シール孔、１１…Ｏリング溝、１３、１４…連通路、２１、２２…加圧ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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