(57)【要約】      （修正有）【課題】プラグの取り外しを容易にする管を施栓する装置を提供する。【解決手段】管を施栓する装置および方法。該装置には、圧縮性部材５の軸方向の圧縮が該圧縮性部材５を圧縮性部材５の中心軸線から外側に向かう方向に膨張させて、プラグ部材４が挿入される管の内壁を施栓するように、中心シャフト６上に圧縮性部材５を取り付けた、該中心シャフト６を有するプラグ部材４が含まれる。該装置には、管内に装着するためのプラグ部材４であり、かつ圧縮性部材５に対して軸方向力を与えて圧縮性部材５の中心軸線から外側に向かう方向に膨張させ、管の内壁を施栓するためのプラグ部材４、に着脱自在にされた駆動手段がさらに含まれる。【選択図】図２
2013155873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管を施栓する装置であって、
プラグ部材であって、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓して封止するための半径方向膨張材料を有する、前記プラグ部材と、
前記半径方向膨張材料にかみ合った非回転部材と、
前記非回転部材にかみ合った回転部材と、
前記非回転部材上における前記回転部材の回転が前記半径方向膨張材料の前記長さを縮め、前記半径方向膨張材料を前記管との施栓（封止）のために半径方向に膨張させることと、
前記プラグ部材を前記管内に装着するための、前記プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段であって、前記駆動手段は、前記非回転部材の回転を防止しつつ、前記回転部材に回転運動を与える、前記駆動手段と、
を含む、装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを制御するための止め具を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記駆動手段の部品を回転させるための電源デバイスに接続するための駆動シャフトを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを増大させるための調節可能な延長手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
管を施栓する装置であって、
圧縮性部材の軸方向の圧縮が前記圧縮性部材を半径方向に膨張させて、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓（封止）するように、中心シャフト上に前記圧縮性部材を取り付けた、前記中心シャフトを有するプラグ部材と、
前記プラグ部材を前記管内に装着するため、および前記圧縮性部材に対して軸方向力を与えて前記圧縮性部材の半径方向膨張を生じさせ、前記管の前記内壁を施栓（封止）するための、前記プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段と、
を含む、装置。
【請求項６】
前記プラグ部材の前記中心シャフトはその上に、前記圧縮性部材に当接する押圧部材が取り付けられ、前記駆動手段は前記押圧部材を前記プラグ部材の前記圧縮性部材に押し付けて軸方向に動かし、それにより、前記駆動手段が外されると前記プラグ部材に対する圧縮力が維持される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記中心シャフトは、前記押圧部材を越えて延在するねじ山部、および前記駆動手段と着脱自在になるために前記ねじ山部上に取り付けられたナットを有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、前記中心シャフトの回転を防止する手段および前記ナットを回転させる手段を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを制御するための止め具を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記駆動手段は、前記駆動手段の部品を回転させるための電源デバイスに接続するための駆動シャフトを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１１】
前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを増大させるための調節可能な延長手段を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１２】
管を施栓する装置であって、
圧縮性部材の軸方向の圧縮が前記圧縮性部材を半径方向に膨張させて、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓（封止）するように、中心シャフト上に前記圧縮性部材を取り付けた、前記中心シャフトを有するプラグ部材と、
前記プラグ部材を前記管内に装着するため、および前記圧縮性部材に対して軸方向力を与えて前記圧縮性部材の半径方向膨張を生じさせ、前記管の前記内壁を施栓（封止）するための、前記プラグ部材と着脱自在になる駆動手段と、
を含み、
前記プラグ部材の前記中心シャフトはその上に、前記圧縮性部材に当接する押圧部材が取り付けられ、前記駆動手段は前記押圧部材を前記プラグ部材の前記圧縮性部材に押し付けて軸方向に動かし、それにより、前記駆動手段が外されると前記プラグ部材に対する圧縮力が維持され、
前記中心シャフトは、前記押圧部材を越えて延在するねじ山部、および前記駆動手段との着脱自在かみあわせのために前記ねじ山部上に取り付けられたナットを有する、
装置。
【請求項１３】
管を施栓する方法であって、
圧縮性部材の軸方向の圧縮が前記圧縮性部材を半径方向に膨張させて、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓（封止）するように、中心シャフト上に前記圧縮性部材を取り付けた、前記中心シャフトを有するプラグ部材を設ける工程、
前記プラグ部材を前記管内に装着するための、および前記圧縮性部材に対して軸方向力を与えて前記圧縮性部材の半径方向膨張を生じさせ、前記管の前記内壁を施栓（封止）するための、前記プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段を設ける工程、
施栓される前記管内に前記プラグ部材を挿入する工程、
前記駆動手段の駆動プーリを選択されたトルク値まで回転させ、前記圧縮性部材に対して軸方向力を与える工程、および
前記駆動手段を前記プラグ部材から外す工程、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管を施栓する装置の技術分野に関し、特に、熱交換管を施栓する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の熱交換管を有する熱交換器では、管を熱交換器の残りの管から隔離するために管の端部を施栓することがしばしば必要となる。そうすることによって、損傷した管を有する熱交換器が、効率は低下するものの、管の交換や修理を行うことが可能になるまで動作を継続することができる。１本またはそれ以上の管の交換または修理は、通常、熱交換器およびそれに依存する機器のために膨大なダウンタイムを必要とするということを考えると、機器の動作を継続するために、一定期間にわたって、複数の管を施栓することができる。その後、損傷した管の交換または修理は、例えば、機器の計画停止時に実行されることができる。管を施栓する際には、効率的な方法で、最小限の時間で管の施栓が可能になる、プラグおよび該プラグの装着手段を用いると都合が良い。
【０００３】
米国特許第５，４３７，３１０号では、熱交換器の管の施栓用プラグを教示しており、該プラグにおいては、圧縮リングを膨張させて管の内壁と接触させるように先細り状の楔が用いられる。プラグが装着される際にプラグの中心軸線から外側に向けた方向に加えられる力を制御するために、プラグには離脱手段が含まれている。プラグの取り外しは難しい。
【０００４】
本発明は、熱交換管用の極めて効果的なプラグ部材、および該プラグ部材の装着および取り外し用の駆動手段を提供する。駆動手段は、プラグ部材を管内の選択された深さに自動的に配置し、プラグ部材を管の内壁に対して保持および密封する圧力を自動的に制御する。本発明の装置の使用は、１人のオペレータによって、多大な肉体作業を必要とすることなく容易に実行される。駆動手段は、以前に装着されているプラグ部材を取り外すために用いることもできる。本装置を用いることにより、プラグ部材が数秒のうちに装着されることができる。この機能は、例えば、熱交換器内の放射性物質に対する曝露を最小限に抑えることが重要である、損傷した原子炉の領域内で作業する場合に非常に重要なものとなり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、管を施栓する装置であって、プラグ部材であって、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓して封止するための半径方向膨張材料を有する、前記プラグ部材と、前記半径方向膨張材料にかみ合った非回転部材と、前記非回転部材にかみ合った回転部材と、前記非回転部材上における前記回転部材の回転が前記半径方向膨張材料の前記長さを縮め、前記半径方向膨張材料を前記管との施栓（封止）のために半径方向に膨張させることと、前記プラグ部材を前記管内に装着するための、前記プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段であって、前記駆動手段は、前記非回転部材の回転を防止しつつ、前記回転部材に回転運動を与える、前記駆動手段と、を含む、装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを制御するための止め具を含む、装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記駆動手段の部品を回転させるための電源デバイスに接続するための駆動シャフトを含む、装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを増大させるための調節可能な延長手段を含む、装置である。
本発明は、管を施栓する装置であって、圧縮性部材の軸方向の圧縮が前記圧縮性部材を半径方向に膨張させて、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓（封止）するように、中心シャフト上に前記圧縮性部材を取り付けた、前記中心シャフトを有するプラグ部材と、前記プラグ部材を前記管内に装着するため、および前記圧縮性部材に対して軸方向力を与えて前記圧縮性部材の半径方向膨張を生じさせ、前記管の前記内壁を施栓（封止）するための、前記プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段と、を含む、装置である。
本発明は装置であって、前記プラグ部材の前記中心シャフトはその上に、前記圧縮性部材に当接する押圧部材が取り付けられ、前記駆動手段は前記押圧部材を前記プラグ部材の前記圧縮性部材に押し付けて軸方向に動かし、それにより、前記駆動手段が外されると前記プラグ部材に対する圧縮力が維持される装置である。
本発明は装置であって、前記中心シャフトは、前記押圧部材を越えて延在するねじ山部、および前記駆動手段と着脱自在になるために前記ねじ山部上に取り付けられたナットを有する装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記中心シャフトの回転を防止する手段および前記ナットを回転させる手段を含む、装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを制御するための止め具を含む、装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記駆動手段の部品を回転させるための電源デバイスに接続するための駆動シャフトを含む、装置である。
本発明は装置であって、前記駆動手段は、前記プラグ部材が前記管内に装着される前記深さを増大させるための調節可能な延長手段を含む、装置である。
本発明は、管を施栓する装置であって、圧縮性部材の軸方向の圧縮が前記圧縮性部材を半径方向に膨張させて、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓（封止）するように、中心シャフト上に前記圧縮性部材を取り付けた、前記中心シャフトを有するプラグ部材と、前記プラグ部材を前記管内に装着するため、および前記圧縮性部材に対して軸方向力を与えて前記圧縮性部材の半径方向膨張を生じさせ、前記管の前記内壁を施栓（封止）するための、前記プラグ部材と着脱自在になる駆動手段と、を含み、前記プラグ部材の前記中心シャフトはその上に、前記圧縮性部材に当接する押圧部材が取り付けられ、前記駆動手段は前記押圧部材を前記プラグ部材の前記圧縮性部材に押し付けて軸方向に動かし、それにより、前記駆動手段が外されると前記プラグ部材に対する圧縮力が維持され、前記中心シャフトは、前記押圧部材を越えて延在するねじ山部、および前記駆動手段との着脱自在かみあわせのために前記ねじ山部上に取り付けられたナットを有する、装置である。
本発明は、管を施栓する方法であって、圧縮性部材の軸方向の圧縮が前記圧縮性部材を半径方向に膨張させて、前記プラグ部材が挿入される管の内壁を施栓（封止）するように、中心シャフト上に前記圧縮性部材を取り付けた、前記中心シャフトを有するプラグ部材を設ける工程、前記プラグ部材を前記管内に装着するための、および前記圧縮性部材に対して軸方向力を与えて前記圧縮性部材の半径方向膨張を生じさせ、前記管の前記内壁を施栓（封止）するための、前記プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段を設ける工程、施栓される前記管内に前記プラグ部材を挿入する工程、前記駆動手段の駆動プーリを選択されたトルク値まで回転させ、前記圧縮性部材に対して軸方向力を与える工程、および前記駆動手段を前記プラグ部材から外す工程、を含む、方法である。
【０００６】
本発明は、熱交換管などを施栓する装置である。装置には、圧縮性部材の軸方向の圧縮が該圧縮性部材を圧縮性部材の中心軸線から外側に向かう方向に膨張させて、プラグ部材が挿入される管の内壁に圧縮性部材で密封させるように、中心シャフト上に圧縮性部材を取り付けた、該中心シャフトを有するプラグ部材が含まれる。さらに、装置には、プラグ部材を管内に挿入するため、かつまた、圧縮性部材に対して軸方向力を与えて圧縮性部材を圧縮性部材の中心軸線から外側に向けて膨張させて、管の内壁に密着させて管を施栓（封止）するためのプラグ部材に着脱自在にされた駆動手段が含まれる。
【０００７】
本発明の別の実施形態では、プラグ部材の中心シャフトはその上に、圧縮性部材に当接する押圧部材が取り付けられ、駆動手段は押圧部材をプラグ部材の圧縮性部材に押し付けて軸方向に動かし、それにより、駆動手段が外されるとプラグ部材に対する圧縮力が維持される。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、中心シャフトは、押圧部材を越えて延在するねじ山部、およびねじ山部に取り付けられ、駆動手段によってねじ山部に対して移動可能にされたナットを有する。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、駆動手段は、中心シャフトの回転を防止する手段およびナットを回転させる手段を含む。
【００１０】
本発明の別の実施形態では、駆動手段は、プラグ部材が管内に装着される深さを制御するための止め具を含む。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態では、駆動手段は、駆動手段の部品を回転させるための電源デバイスに接続するための駆動シャフトを含む。
【００１２】
本発明には、熱交換管などを施栓する方法も含まれる。その方法には、圧縮性部材の軸方向の圧縮が該圧縮性部材を圧縮性部材の中心軸線から外側に向かう方向に膨張させて、プラグ部材が挿入される管の内壁を圧縮部材で施栓（封止）させるように、中心シャフトに圧縮性部材を取り付けた、該中心シャフトを有するプラグ部材を設ける工程と、プラグ部材を管内に装着するため、また、圧縮性部材に対して軸方向力を与えて圧縮性部材に圧縮性部材の中心軸線から外側に向かう方向に膨張を生じさせ、管の内壁を圧縮部材で施栓（封止）するように、プラグ部材に着脱自在にされた駆動手段を設ける工程と、施栓される管内にプラグ部材を挿入する工程と、駆動手段の駆動プーリを選択されたトルク値まで回転させ、圧縮性部材に対して軸方向力を与える工程と、駆動手段をプラグ部材から外す工程とが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明は、添付の図面中の好ましい実施形態の以下の説明をほんの一例として参照することによって、もっと容易に明らかとなろう。
【図１】熱交換器であって、該熱交換器の管板上に配置された複数の熱交換管を有する、熱交換器の一部の斜視図である。
【図２】本発明のプラグ部材の側面図である。
【図３】熱交換器の管内に装着された本発明のプラグ部材の側面図である。
【図４】携帯電気ドリルとかみ合った本発明の駆動手段の側面図である。
【図５】駆動手段の、プラグ部材を受けるための部分を示す本発明の装置の部分前端図である。
【図６】プラグ部材を駆動手段内に装填する前の、本発明の駆動手段およびプラグ部材の側面図である。
【図７】プラグ部材を熱交換器の管に挿入する前の、本発明のプラグ部材を装填状態で有する本発明の駆動手段の側面図である。
【図８】プラグ部材の膨張前の、本発明のプラグ部材を装填状態で有し、プラグ部材が熱交換器の管内に挿入された本発明の駆動手段の側面図である。
【図９】本発明のプラグ部材を装填状態で有し、プラグ部材が管の内壁に対して膨張した状態となっている本発明の駆動手段の側面図である。
【図１０】本発明のプラグ部材から外された本発明の駆動手段、および管内に最適な深さにおいて装着されたプラグ部材の側面図である。
【図１１】（ａ）本発明の手動駆動手段の側面図である。（ｂ）本発明の手動駆動手段の側面図である。
【図１２】本発明の駆動手段とともに使用するための延長部材の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、熱交換管を施栓する装置である。本装置には、管を施栓するためのプラグ部材と管内にプラグ部材を装着するための駆動手段との両方が含まれる。
【００１５】
図１は、管板３内に配置される複数の管２を有する典型的な熱交換器１を部分的に示す。管２が損傷すると、本発明のプラグ部材４を用いて管２の端部を施栓することができるので、熱交換器および関連機器の継続使用が可能になる。熱交換器を有する機器においては、損傷した管２の施栓、あるいは損傷した管２の段階的な修理または交換を容易にする目的で、管２の両端部にアクセスできるようにすることが一般的である。損傷した管２を施栓することに加えて、本発明は、損傷していない管２を施栓するために用いることもできる。例えば、安全または他の理由で、熱交換器装置内の特定の管２を隔離することが必要となる場合がある。管２の両端部にアクセスすることは通常、可能であるが、本発明の装置は、管２の一方の端部にのみアクセスすることによって管２の両端部を施栓することを提供している。
【００１６】
図２は本発明のプラグ部材４の側面図である。プラグ部材は、中心シャフト６上に配置される２つの圧縮性部材５を含む。図２は２つの圧縮性部材５を示しているが、本発明は、１つの、または２つを超える圧縮性部材５を有するプラグ部材４を用いて実施することができる。プラグ部材４は押圧部材７およびナット８をさらに含む。押圧部材７はスチールまたは真鍮平ワッシャと類似するものである。図２に示されるように、圧縮性部材５および押圧部材７は中心シャフト６上に配置され、ナット８は中心シャフト６上に螺挿されてそれらを定まった位置に保持しておく。中心シャフト６は一方の端部では頭部９を有し、他方の端部ではねじ山部１０を有する。ねじ山部１０は、頭部９と反対側の端部から、ナット８に最も近い圧縮性部材５の始端を越えた位置まで延在する。図２には６角形の頭部９が示されているが、中心シャフト６上に押圧部材７を保持するいかなる頭部９も使用可能である。
【００１７】
中心シャフト６には、中心シャフトのねじ山部１０を貫通して延在するピン１１がさらに含まれる。ピン１１の中心軸ａは、９０度の角度で中心シャフト６の中心軸ｂと交差するのが好ましい。図２に示されるように、ピン１１は、その両端部において、中心シャフト６のねじ山部１０を越えて軸方向外側へ延在するのが好ましく、金属棒から切削されたピン、スプリングピンなどであり得る。ピン１１およびその機能は、後述のプラグ部材装着用駆動手段の説明においてさらに記載する。
【００１８】
中心シャフト６、ナット８、ピン１１および押圧部材７の材料は、施栓される管２の材料に実質的に一致することが好ましい。中心シャフト６、ナット８、ピン１１および押圧部材７の材料としては、以下のものに限定されるものではないが、真鍮、ステンレス鋼、炭素鋼、チタンおよびケイ素青銅が挙げられる。このような材料は、異種金属同士に起因する電気分解によるプラグ部材４および管２の部品の腐食を低減または防止するのに役立つ。例えば、熱交換器の管２が真鍮で作製されているとするならば、プラグ部材４の中心シャフト６、ナット８、ピン１１および押圧部材７は真鍮で加工されるのが好ましい。
【００１９】
圧縮性部材５は、ゴムまたはエラストマー、好ましくは、デュポン・パフォーマンス社（Dupont Performance L.L.C.）、Wilmington, Delaware 19809によって製造されているようなネオプレンポリクロロプレン等の材料からできている。圧縮性部材５の材料は、その軸方向長さが縮められると、圧縮性部材５および中心シャフトの中心軸線から外側に向かう方向(この方向を「半径方向」という)に膨張する。圧縮性部材５は、中心シャフト６の直径よりも少し大きい直径、または中心シャフト６の直径に一致した直径を有する中心孔を持つ円筒形状のものであるのが好ましい。圧縮性部材５の外径は、それが装着される管２の内径よりも少し小さくなるように選択される。圧縮性部材５と管２の内壁２ａとの間には、約１万〜１０万分の数インチの間隙が好ましい。また、押圧部材７は、圧縮性部材５が軸方向に圧縮し、圧縮性部材５の中心軸線から外側に向かう方向に膨張する前には、中心シャフト６の直径よりも少し大きい内径、および圧縮性部材５の外径に実質的に相当する外径を有するように選択される。
【００２０】
プラグ部材４によって管２を施栓する際には、プラグ部材４を管２内に所望の深さまで装着し、次に、中心シャフト６をその中心軸ｂの周りに回転しないように拘束しつつ、ナット８を回転させ、押圧部材７に対して締め付ける必要がある。ナット８は、回転すると、頭部９の方向に移動する。圧縮性部材５は、移動されるナット８によって軸線方向に押圧され、変形され、膨張されて、管２の内壁２ａに接触されることから、膨張されることによって、圧縮性部材５は施栓される管２の内壁２ａに対して圧力を加えるように直径が増大する。その内壁２ａに対して過大な圧力を印加することによって壁を破裂させることなく、圧縮性部材５と内壁２ａとの間に完全な密封が得られる目的で選択されたトルクまでナット８を締め付けることが好ましい。
【００２１】
流体がプラグ部材４のいかなる部分も通過しないようにするために、圧縮性部材５の中心孔の直径を、中心シャフト６の直径に関して、上述されたように有する必要もある。それにより、圧縮性部材５の軸方向長さを縮めることが圧縮性部材５と中心シャフト６との間の密封も作り出す。同様に、密封の効果を向上させるために、ねじ山部１０は、管２に対して圧縮性部材５を密封するとともに、中心シャフト６に対して密封するために必要な短縮した軸方向長さを得るのに必要以上にさらに中心シャフト６に沿って延在してはならない。なぜなら、圧縮性部材５を中心シャフト６の滑らかな表面に対して密封する方が、ねじ山の付いた表面に対して密封するよりも容易であるからである。
【００２２】
ナット８に印加されるトルク量は、熱交換器が作動される圧力、圧縮性部材５の材料、全圧縮性部材５の結合長、管２の内径、ならびに中心シャフト６の直径およびねじピッチを考慮することによって決められる。プラグ部材４の装着が適切であるかは、中心シャフト６をその中心軸ｂの周りに回転しないように拘束しながら、ナット８に正確なトルクを印加することにかかっている。印加トルクの好ましい値は２０ないし６０インチ・ポンドの範囲内である。図３は、管２内に装着されたプラグ部材４を示す。
【００２３】
材料に対する軸方向力が除去されたとき、プラグの材料の中心軸線から外側に向かう方向の膨張は元に戻せないため、多くの従来技術のプラグの材料の中心軸線から外側に向かう方向に膨張するプラグは１回限りの使用に限定されている。しかし、本発明の材料を用いると、プラグは通例、何回でも再使用できる。
【００２４】
上述されたように、本発明の装置には、プラグ部材４と該プラグ部材４を装着するための駆動手段１２とが含まれる。本発明の駆動手段１２を開示するためには、図４〜１０を参照する。
【００２５】
図４は、駆動手段１２、および該駆動手段１２の部品を回転させるために用いることができる携帯電気ドリル１３を示す。駆動手段１２に印加されるトルク、およびその結果として中心シャフト６上のナット８に印加されるトルク、を制御できるようにする目的で、携帯電気ドリル１３は好ましくは、トルク制御機能を組み込んだ形式のものである。携帯電気ドリル１３が明細書全体を通じて言及されているが、線間電圧を必要とし、トルク制御を有する電気ドリル、ならびに空気動力ドリルまたは手動具を用いることも可能である。空気動力ドリルを用いる場合には、それが作動される圧力を制御することによるなどして、トルクを制御する手段を有するものが好ましい。手動具を用いる場合には、手動具とともにトルクレンチを使用することが好ましい。
【００２６】
プラグ部材４の装着の間、ドリル１３は、駆動シャフト１５上に固定して取り付けられた駆動プーリ１４を回転させ、取り付け板１６内の開口部内で自由に回転する。駆動プーリ１４はタイミングベルト１７を乗せる形式のものが好ましく、また、歯を有するタイプのものである。好ましい実施形態では、駆動シャフト１５の、駆動プーリ１４が取り付けられる端部と反対側の端部が、ドリル１３のチャックが一般に取り付けられるドリルヘッドのシャフト上に収容されるように機械加工されている。
【００２７】
回転するドリル１３のシャフト、すなわち、チャックが一般に取り付けられるドリルシャフト、上に装着される駆動シャフト１５を有することに加えて、取り付け板１６が、ドリルヘッドの回転しない部分に固定されることも必要である。これは、取り付け板１６の一部である取り付けクランプ１６ａの使用により達成される。
【００２８】
ドリル１３への取り付け板１６の固定は、ドリル１３を操作する際に、一般に用いられる延長ハンドルをクランプ固定するための部分を含むドリルヘッドを有することからデウォルト・インダストリアル・ツール社（DeWALT Industrial Tool Co.）、Baltimore, MD 21286によって製造されているデウォルト・モデルＤＣＤ９８０（DeWALT model DCD980）等のドリルを用いると、容易になる。
【００２９】
延長ハンドルを取り外す際に、取り付け板１６は、延長ハンドル用にドリルヘッド上に設けられた位置において、円筒形表面に容易にクランプ固定することができる。上述のドリル１３において、チャックまたは駆動シャフト１５を収容するためのドリルシャフトは外側の左ねじ山を含むとともに、ドリルシャフトの中心軸において、小さい右ねじを収容する右ねじ山を有する小さい空洞を含む。左および右ねじ山の組み合わせは、駆動シャフト１５が使用中にドリルシャフト上で緩むのを防止するのに役立つ。
【００３０】
上述のドリル１３、取り付け板１６、およびチャック用に一般に用いられるドリルのドリルシャフト上に装着されるように機械加工された中心シャフトにかかわらず、従来のチャックが装着されたドリル１３を用いることもできる。従来のチャックを用いる場合には、駆動シャフト１５は、例えば、ドリルビットがかみ合うようにチャック内にかみあわせる目的で、棒状に組み立てられる。
【００３１】
また、従来のチャックを利用する場合には、プラグ部材４の装着中に取り付け板１６が回転しないようにする目的で、取り付け板１６をドリル１３の本体にしっかり留めるための手段を追加しなければならない。本発明により取り付け板をドリル１３の本体にしっかり留める任意の手段が可能となる。
【００３２】
上述されたように、プーリ上におけるタイミングベルト１７のすべりに起因するトルクの損失なしにトルクをドリル１３からナット８に伝えるために、歯を有する駆動プーリ１４およびタイミングベルト１７が好ましい。タイミングベルト１７は、駆動プーリ１４によって駆動され、今度は、静止シャフト１９上に回転自在に取り付けられ、同様に歯を有する被動プーリ１８を駆動する。図４に示されるように、静止シャフト１９は取り付け板１６内に、該取り付け板１６内で回転しないように固定して取り付けられている。静止シャフト１９は、プラグ部材４のピン１１を収容する上述されたスロット２０を含む端部１９ａまで延在する。
【００３３】
被動プーリ１８は、そこにハブ２１およびソケット２２が固定して取り付けられている。ソケット２２は、上述された、プラグ部材４のナット８を収容するように構成されている。
ナット８は、ソケット２２に保持され、ソケット２２の回転により回転される。また、ソケット２２の外壁に固定して取り付けられているのは、施栓される熱交換器の管２の内径よりも大きい直径を有するように選択される止め具２３である。
【００３４】
図５は駆動手段１２の一部の正面図であり、ソケット２２、スロット２０を有する静止シャフト１９、止め具２３、ハブ２１および取り付け板１６の関係を示す。駆動手段１２の作動時、ソケット２２は回転し、一方、静止シャフト１９は回転しない。線２０ａは、各スロット２０の、スロット２０の軸方向延在部の底部から円周方向に延在する部分を示す。スロット２０はバイオネットロック式スロットと呼ばれることがある。
【００３５】
駆動手段１２の作動時、ドリル１３が駆動プーリ１４を回転させると、２つのプーリ１４，１８を接続するタイミングベルト１７のために被動プーリ１８が回転する。被動プーリ１８が回転すると、ハブ２１、ソケット２２および止め具２３も回転する。しかし、静止シャフト１９はスロット２０を有しており、取り付け板１６に固定して取り付けられているために、回転しない。プーリ１４，１８については、駆動プーリ１４および被動プーリ１８は同じ直径のものが好ましいが、ソケット２２に出力されるトルクは、プーリ１４，１８のサイズが互いに異なっているとトルクは変わり、ドリル１３から駆動手段１２に入力されるトルクを調節することによって容易に制御されることができるので異なる直径を用いることができる。
【００３６】
好ましくは、図５に示されるように、駆動手段の使用中に作業者を保護するためにプーリ１４，１８およびタイミングベルト１７を囲むべく保護枠２４が設けられる。
【００３７】
図６および７は、プラグ部材４を駆動手段１２内に装填する作業を示す。図６に示されるように、プラグ部材４を回転することにより、ピン１１がスロット２０と位置合わせされる。スロット２０は図５において最も良く見られる。次に、図７に示されるように、中心シャフト６のピン１１が、軸方向に延在するスロット２０に差し込まれ、ナット８がソケット２２に入るように、プラグ部材４は軸方向に動かされる。プラグ部材４は、ピン１１がスロット２０の軸方向延在部の底端部に達するまで軸方向に動かされる。このステップの後、プラグ部材４は、軸方向に延在するスロット２０の底部から円周方向に延在するスロット２０の部分線２０ａ内にピン１１を着座させる目的で数度回転され、プラグ部材４は駆動手段１２内に保持される。プラグ部材４が駆動手段１２内に保持されることにより、オペレータは装着ステップのためにプラグ部材４を熱交換器の管２内に容易に配置することができる。
【００３８】
図６および７には、図４に関連して説明されている止め具２３は、止め具２３によって隠れてしまうソケット２２および中心シャフト６の部分を明瞭に示すことができるように、示されていない。図８〜１０には止め具２３が示されている。
【００３９】
図８および９は、熱交換器の管２に挿入されたプラグ部材４を示す。図８は、管２内に挿入されているが、管２の内壁２ａにはまだ塞がれていないプラグ部材４を示す。プラグ部材４と管２の内壁２ａとの間には間隙２５が存在する。止め具２３は、その位置がソケット２２の外壁上で軸方向に調節可能であるが、管２内におけるプラグ部材４の適切な深さを与えるように管２の端部に押しあてて配置される。止めねじなどは、止め具２３をソケット２２上に保持するために用いることができる。オペレータは、止め具２３が管２の端部および／または管板３に接触するまでプラグ部材４を挿入することによって、管２内に置かれ、管２の内壁２ａを塞いだプラグ部材４の位置を容易にかつ適切に確認することができる。
【００４０】
図９は、所定位置において管２の内壁２ａを塞いだプラグ部材４を示す。図８に示されている間隙２５は存在しない。圧縮性部材５は内壁２ａと接触しており、ナット８が駆動手段１２によって回転させられたときにナット８が中心シャフト６に沿って前進すると加わる、内壁２ａに対する力を有している。内壁２ａ上への適切な力の量は、ドリル１３によってナット８に与えられるトルク量を制御することによって調整される。
【００４１】
プラグ部材４の装着の後、駆動手段１２を中心シャフト６の周りに回転させ、ピン１１をスロット２０の軸方向延在部と位置合わせすることによって、駆動手段１２を、中心シャフト６から外すことができる。図１０は、管２内に装着されたプラグ部材４、および装着中に用いられる位置から取り外された駆動手段１２を示す。これで、駆動手段１２は、別のプラグ部材４を別の管２内にいつでも挿入する状態になっている。
【００４２】
上述されたように、駆動手段１２は、プラグ部材４を熱交換器の管２から取り外すために、用いることも可能である。プラグ部材４を管２から取り外すために、プラグ部材４を管２内に装着することに関し、上述した方法と同じ方法でプラグ部材４が駆動手段１２内に装填される。次に、ドリル１３が、プラグ部材４を装着するために用いられる方向と反対の方向にドリル１３のチャックを回転させるように設定される。取り外し作業の場合には、駆動プーリ１４に与えられるトルク量は問題とならないので、高トルクまたはノンスリップトルクの設定をドリル１３に対して用いることができる。
【００４３】
携帯ドリル、電気ドリルまたは空気駆動式ドリルを用いるのが好ましいが、手動駆動手段１１２およびトルクレンチを用いて本発明のプラグ部材４を挿入することも可能である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は本発明の手動駆動手段１１２の側面図である。
【００４４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、プラグ部材４をかみあわせるための部分は、携帯電気ドリル１３を有する駆動手段１２について先に説明したものと同様である。その部分は、垂直方向に延在するスロット１２０および円周方向に延在するスロット１２０ａを有する静止シャフト１１９を含む。静止シャフト１１９は軸方向に延在し、好ましくはハンドル１２５において終端する。静止シャフト１１９に回転自在に接続されているのは、ソケット１２２であって、その外表面に止め具１２３がしっかり留められている。ソケット１２２の端部に対する静止シャフト１１９の端部の位置を適切な間隔に保ち、プラグ部材４との適切なかみあいを与える目的で、静止シャフト１１９を貫通して延在するピン１２７が、静止シャフト１１９上におけるソケット１２２の軸方向運動を制限する。ソケット１２２の部分１２２ａでは、プラグ部材のナット８に正確なトルクを印加することができるようにする目的で、６角フラットが、トルクレンチと一緒に使用するために形成されている。
【００４５】
プラグ部材４は、図６および７に示され、また、図６および７の説明に記載されている方法と同じ方法で手動駆動手段１１２内に挿入することによって、プラグ部材４が熱交換器の管２内に装着される。上述されたように、手動駆動手段１１２の端部部分は駆動手段１２の端部部分と類似しており、従って、プラグ部材４を挿入するステップは同じである。プラグ部材４を手動駆動手段１１２内に挿入した後、プラグ部材４は、止め具１２３が管２の端部および／または管板３に接触するまで管２内に挿入される。
【００４６】
次に、ハンドル１２５が、静止シャフト１１９の回転を防止するようにしっかりと保持され、ソケット１２２が、ナット８をプラグ部材４の中心シャフト６上で圧縮性部材５の方向に進めるように回転される。ソケット１２２、およびその結果としてナット８を適切なトルクに達するまで回転させるオープンエンドドライブを有するトルクレンチが用いられるのが好ましい。プラグ部材４が管２内に装着されると、手動駆動手段１１２は、ハンドルを反時計回りに数度回転させ、次に、手動駆動手段１１２をプラグ部材４から引き抜くことによって、取り外される。
【００４７】
熱交換器の設備によっては、熱交換器の両端部へのアクセスが難しい場合がある。この種の設備では、本発明の駆動手段１２を管２の近位端において用いることによって、プラグ部材４を、管２の遠位端に位置付けられるように装着することが可能である。図１２に示されている、延長片１２８ａ〜１２８ｃを有する駆動手段１２を用いることにより、このような装着は実行できる。図１２の図面では、前述のドリル１３および駆動手段１２が延長片１２８ａ、１２８ｂおよび１２８ｃと一緒に用いられている。図１２では、３つの延長片１２８ａ〜１２８ｃが示されている。しかし、後述されるように、任意の数を用いることができる。延長片１２８ａ、１２８ｂおよび１２８ｃは異なる端部を有するが、すべて外側管体１２９と内側シャフト１３０とを含んでいる。外側管体１２９は、管２の遠位端にあるプラグ部材４のナット８を回転させるために、駆動手段１２のソケット２２とともに回転する。内側シャフト１３０は、プラグ部材４の中心シャフト６を回転しないようにする目的で、駆動手段１２の静止シャフト１９から延長されている。
【００４８】
延長片１２８ａは、一方の端部においては、外側管体１２９上に６角形端部を用いることにより駆動手段１２のソケット２２内に嵌合するように構成されており、延長片１２８ａの内側シャフト１３０には、図５に示されるように、静止シャフト１９内の左回りの内部ねじ山１３１に螺挿されるねじ山が設けられている。延長片１２８ａの他方の端部においては、延長片１２８ｂを受け入れるために外側管体１２９および内側シャフト１３０の両方の上に左ねじ山が設けられている。
【００４９】
延長片１２８ｂは、延長片１２８ａと１２８ｃとを収容するために、外側管体１２９と内側シャフト１３０の両方の両端部に左ねじ山を有する。延長片１２８ｂの構造は、管２の遠位端に達するのに必要な延長された長さを有するように、それがいくつでも追加されることができるようになっている。すべての延長片１２８ａ〜１２８ｃにおいては、すべての延長片１２８ａ〜１２８ｃが互いを収容して、延長された長さに到達するために、内側および外側の左ねじ山の構成を選択できる。すべてのねじ山接続部上で、ねじ山は、２つの片が互いに堅く締まり続けることよりも、互いに締まることに底を打つことが好ましい。
【００５０】
延長片１２８ｃは、プラグ部材４とかみあっていて、一方の端部においては、延長片１２８ｂに接続するために、外側管体１２９および内側シャフト１３０の両方の上に左ねじ山を有する。他方の端部においては、延長片１２８ｃは、ソケット２２、および図５に示される静止シャフト１９におけるように、プラグ部材４とのかみあいのためにスロット２０を有する静止シャフト１９を有する。
【００５１】
駆動手段１２および延長片１２８ａ〜１２８ｃの使用に際しては、管２の遠位端に達するのに必要な延長片１２８ｂの数が決められ、それらの延長片１２８ｂが延長片１２８ａおよび１２８ｃとともに一体に接続される。
【００５２】
次に、組み立てられた延長片１２８ａ〜１２８ｃは駆動手段１２に取り付けられ、プラグ部材４が、延長片１２８ａ〜１２８ｃを用いない駆動手段１２について上述された同じ方法で延長片１２８ｃ内に挿入される。
【００５３】
次に、プラグ部材４および延長片１２８ａ〜１２８ｃが管２内に挿入されたときにプラグ部材４を管２内の所望された位置に配置するために、止め具２３が調節される。挿入後、プラグ部材４上のナット８は、中心シャフト６が回転するのを防止しつつ回転され、それにより、圧縮性部材５を管２の内壁２ａに対して膨張させ、管２をその遠位端において施栓して封止する。
【００５４】
次に、延長片１２８ａ〜１２８ｃは、反時計回り方向に数度回転させられて、ピン１１をスロット２０から外し、それらを管２の外へ抜き出すことによって、容易に取り外される。
【符号の説明】
【００５５】
典型的な熱交換器１
管２
内壁２ａ
管板３
プラグ部材４
圧縮性部材５
中心シャフト６
押圧部材７
ナット８
頭部９
ねじ山部１０
ピン１１
駆動手段１２
携帯電気ドリル１３、ドリル１３
駆動プーリ１４
駆動シャフト１５
取り付け板１６
クランプ１６ａ
タイミングベルト１７
被動プーリ１８
静止シャフト１９
端部１９ａ
スロット２０
線２０ａ（各スロット２０の、スロット２０の軸方向延在部の底部から円周方向に延在する部分を示す。）
ハブ２１
ソケット２２
止め具２３
保護枠２４
間隙２５
中心シャフト１０６
手動駆動手段１１２
静止シャフト１１９
垂直方向に延在するスロット１２０
ソケット１２２
部分１２２ａ
止め具１２３
ハンドル１２５
ピン１２７
延長片１２８ａ、１２８ｂおよび１２８ｃ
外側管体１２９
内側シャフト１３０
内部ねじ山１３１
ピンの中心軸ａ 
シャフトの中心軸ｂ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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