| 【発明の名称】 |
配管検査プローブ |
| 【発明者】 |
【氏名】マイケル ポール レヴェスク
【氏名】ジョン ポール シェパード
【氏名】マシュー ウェイン アレス
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| 【要約】 |
【課題】直径が大きくてほぼ鉛直方向でアクセスが制限された配管の内側を検査するプローブを提供する。
【解決手段】プローブ１０は、配管の内側に配置するために、長さ方向に直列のフレキシブルジョイント２０を持つ細長いプローブハウジング１３を有する。プローブハウジングの下端には、プローブを配管内に配置するための、半径方向に広がることのできる複数の案内アーム１６が取り付けられている。プローブの不安定な動きを防ぐために、複数の案内アームに隣接して細長いハウジングに、安定化重り１４がさらに、凧の尾のように取り付けられている。プローブはさらに半径方向に開くことのできる複数の案内アームを細長いハウジングに対して回転させる回転駆動装置を有する。さらに、各案内アームの端部に検出器３２が配置されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 直径が比較的大きくてほぼ鉛直方向の配管の内側を検査するプローブにおいて、（ａ）前記配管の内側に配置される細長いハウジングと、（ｂ）前記プローブを前記配管内に配置するための、前記プローブハウジングの下端に取り付けられた、半径方向に広がることのできる複数の案内アームと、を有する、プローブ。
【請求項２】 請求項１のプローブにおいて、前記プローブの不安定な動きを防ぐために、前記複数の案内アームに隣接して、前記細長いハウジングに取り付けられた安定化重りをさらに有すること、を特徴とするプローブ。
【請求項３】 請求項２のプローブにおいて、前記重りの重心が、前記案内アームの外端と配管の壁の間の接触点で決まる平面よりも下方にあり、これによって、前記プローブの中央配置及び軸方向姿勢が維持されること、を特徴とするプローブ。
【請求項４】 請求項２のプローブにおいて、前記安定化重りは、ユニバーサルジョイント等のフレキシブルジョイントによって、前記細長いハウジングに取り付けられていること、を特徴とするプローブ。
【請求項５】 請求項２のプローブにおいて、アクセスを制限された配管の検査のために、前記配管内に前記プローブを配置できるようにするために、長さ方向に沿って少なくとも一つのフレキシブルジョイントをさらに有すること、を特徴とするプローブ。
【請求項６】 請求項５のプローブにおいて、前記半径方向に広がることのできる複数の案内アームを前記細長いハウジングに対して回転させる回転駆動手段をさらに有すること、を特徴とするプローブ。
【請求項７】 請求項６のプローブにおいて、前記回転駆動手段は、捩れ上がり誤差を減らすために、前記細長いハウジングと前記広がることのできる複数の案内アームの間に配置されていること、を特徴とするプローブ。
【請求項８】 請求項６のプローブにおいて、前記回転駆動手段は、ブラシレス直流サーボモータであること、を特徴とするプローブ。
【請求項９】 請求項６のプローブにおいて、前記配管の長さ方向に沿って前記プローブを動かすための軸方向駆動手段をさらに有すること、を特徴とするプローブ。
【請求項１０】 請求項９のプローブにおいて、前記配管の長さ方向に沿って前記プローブを動かす前記軸方向駆動手段は、半径方向に広がることのできる前記複数の案内アームを前記細長いハウジングに対して回転させる手段からの出力によって、制御されるものであること、を特徴とするプローブ。
【請求項１１】 請求項５のプローブにおいて、前記配管内に前記プローブを配置するために前記プローブハウジングの下端に取り付けられた、半径方向に広がることのできる前記複数の案内アームのそれぞれが、前記プローブハウジングに一端が取り付けられた外側アームと、直線的アクチュエータと、前記アクチュエータ及び前記外側アームに取り付けられて前記アームを広げるためのリンクアームと、を有すること、を特徴とするプローブ。
【請求項１２】 請求項１１のプローブにおいて、半径方向に広がることのできる前記複数の案内アームのうちの少なくとも一つが、前記配管の欠陥を検出する検出器アセンブリを有すること、を特徴とするプローブ。
【請求項１３】 請求項１２のプローブにおいて、前記検出器アセンブリは、前記配管の内面の近傍で前記案内アームの端部に対して回動できるものであること、を特徴とするプローブ。
【請求項１４】 請求項１２のプローブにおいて、前記検出器アセンブリは、超音波割れ検出器等のＮＤＥ検出器を含むこと、を特徴とするプローブ。
【請求項１５】 請求項１１のプローブにおいて、前記アームを広げるために前記アクチュエータに取り付けられた前記リンクアームは、せん断ピンによって前記アクチュエータに取り付けられており、これによって、前記アームが開いた位置で故障した場合に前記プローブを取り出すことができるようになっていること、を特徴とするプローブ。
【請求項１６】 請求項１５のプローブにおいて、前記せん断ピンは、故障のさいに部品の紛失を防ぐために捕獲されるようになっていること、を特徴とするプローブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、広くは、一般に鉛直方向の導管又は配管の内側の検査のための装置に係り、特に、例えば沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の内部にある直径の変化するジェットポンプディフューザで検出された欠陥の軸方向及び周方向の位置を検出して判定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＢＷＲにおける冷却材配管は、配管壁の粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）又は疲労による割れを検出して、その領域を補修して漏洩を防止することができるように、定期的に検査しなければならない。ジェットポンプ混合器とディフューザとアダプタとからなるジェットポンプディフューザアセンブリの中に検査プローブを挿入する方法がなかったので、通常、検査は外部から行なわれている。これは、内部配管へアクセスするための開口部が限られており、しかも、配管の内径が、その長さに亘って例えば約３インチから２２インチの間で変化するからである。しかし、支持構造物やその他の取付け部材等の影響で、配管のすべての部分を外側から検査することは不可能である。
【０００３】これよりもはるかに細い径（内径約３／４インチ）の蒸気発生器配管の内部の欠陥を検出してその位置を特定するプローブはすでに開発されている。これらのプローブは、例えば、管状の搬送部の一端に回転可能なプローブヘッドを有し、搬送部を通る電線が、プローブヘッドの駆動手段と検出器とを外部の電源や制御装置に接続している。プローブヘッドは、壁の状態の変化を測定するもので、例えば超音波検出器、渦電流検出器、又はそれらの両方等の検出器を含む。
【０００４】壁欠陥の軸方向の位置は、プローブヘッドが配管内に挿入された距離を測定することによって求めることができる。さらに、欠陥を適宜修正するのに有用な欠陥の周方向位置を求めるためには、エンコーダが用いられてきた。蒸気発生器配管用のこのようなプローブの一例が、本願の一部としてここにそのまま引用するワイヤット(Wyatt, III)らの米国特許第5,760,306号（1998年６月２日発行予定）に開示されている。しかし、これらのプローブは、はるかに大きくてかつ変化する直径（長さ全体で、約３インチから２２インチの間で変化する）ジェットポンプディフューザアセンブリ配管には使用できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、配管の内側の検出された欠陥を検出してその軸方向及び周方向の位置を特定する新しい改良された装置であって、しかも、ＢＷＲ原子炉内等に見られるような大きくて、変化する直径のジェットポンプディフューザにも適合する装置が依然として求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、直径が比較的大きくてほぼ鉛直方向の、アクセスが制限された配管の内側を検査するためのプローブに関する。このプローブは、配管内に配置するために、長さ方向に直列のフレキシブルジョイントを持つ細長いプローブハウジングを有する。各フレキシブルジョイントは、それぞれ軸方向に約±５°曲がることができ、これによって、アクセスが制限された検査穴にプローブを入れることができる。
【０００７】プローブを配管内に配置するために、半径方向に広がることのできる複数の案内アームが、プローブハウジングの下端に取り付けられている。また、好ましい実施例では、プローブの不安定な動きを防ぐために、複数の案内アームに隣接して、細長いハウジングに安定化重りが取り付けられている。重りの重心は、複数の案内アームと配管の壁との接点で決まる平面よりも下方にあり、これによって、プローブの軸方向の姿勢が維持され、プローブが配管内を動くときに、案内アームの前記端部が真の螺旋パタンを動く。さらに、到達しにくい検査穴にアクセスするための助けとなるように、安定化重りは、フレキシブルジョイントによって細長いハウジングに取り付けられている。
【０００８】好ましい実施例では、プローブは、半径方向に広がることのできる複数の案内アームを細長いハウジングに対して回転させる回転駆動手段をさらに有する。さらに、配管の内面の欠陥をより完璧に検査するために、検出器は、各案内アームの端部に配置されている。さらに、軸方向駆動手段がプローブを配管の長さ方向に沿って駆動し、この軸方向駆動手段は、半径方向に広がることのできる複数の案内アームを細長いハウジングに対して回転させる駆動手段からの出力によって、制御される。
【０００９】この発明の一つの態様では、直径が比較的大きくてほぼ鉛直方向の配管の内側を検査するプローブを提供する。このプローブは、（ａ）配管の内側に配置される細長いハウジングと、（ｂ）プローブを配管内に配置するための、プローブハウジングの下端に取り付けられた、半径方向に広がることのできる複数の案内アームと、を有する。
【００１０】この発明の別の態様では、直径が比較的大きくてほぼ鉛直方向の、アクセスが制限された配管の内側を検査する、プローブを提供する。このプローブは、（ａ）プローブが配管の内側に配置されるように、長さ方向に沿って少なくとも一つのフレキシブルジョイントを有する細長いハウジングと、（ｂ）プローブを配管内に配置するための、プローブハウジングの下端に取り付けられた、半径方向に広がることのできる複数の案内アームと、を有する。
【００１１】この発明のさらに別の態様では、直径が比較的大きくてほぼ鉛直方向の、アクセスが制限された配管の内側を検査する、プローブを提供する。このプローブは、（ａ）プローブが配管の内側に配置されるように、長さ方向に沿って少なくとも一つのフレキシブルジョイントを有する細長いハウジングと、（ｂ）プローブを配管内に配置するための、プローブハウジングの下端に取り付けられた、半径方向に広がることのできる複数の案内アームと、（ｃ）プローブの不安定な動きを防ぐために、複数の案内アームに隣接して、細長いハウジングに取り付けられた安定化重りと、を有する。
【００１２】以上述べたこの発明の態様及びその他の態様は、発明の詳細な説明全体及び添付図面から、当業者にとって明らかである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下の説明において、異なる図面であっても、同じ符号は同じものあるいは対応するものを示している。また、以下の説明で、「前方」、「後方」、「左」、「右」、「上方」、「下方」等のことばを説明の都合で用いるが、これらは限定するものと解釈してはならない。
【００１４】図面全体、特に図１を参照すれば、ここに示すのはこの発明の好ましい実施例を記載するのが目的であって、発明を限定する意図はない。この発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプのディフューザの溶接部の超音波検査に使用される遠隔操作の装置である。図１に最もよく示されているように、この発明によるプローブは、一般的に符合１０で示され、鉛直方向の、内径が変化する配管を検査するものである。プローブ１０はプローブヘッド１２を有し、プローブヘッド１２は、細長いハウジング１３と複数の案内アーム１６とを有する。細長いハウジングは、長さ方向に沿って配列された複数のフレキシブルジョイント２０を有する。これによってプローブは、種々の配管構造の中に挿入されて動くことができる。回転駆動モータ２２は、案内アーム１６を配管の内周に沿って回転させ、プローブの上流側に配置された軸方向駆動モータ４４は、プローブを配管長さ方向に動かす。好ましい実施例のプローブ１０ではさらに、プローブヘッド１２の下端に重り１４が取り付けられている。これは、配管の内部でプローブの鉛直姿勢を保つためのものである。
【００１５】細長いハウジング１３は、使用中に駆動部が損傷を受けないように保護する機能を有する。好ましい実施例では、ハウジング１３は、高耐力のアルミニウム又はステンレス鋼からできている。ハウジング１３は、プローブヘッド内部の特定部分にアクセスできるように、取外し可能な部分４６を具備していて、これは好ましくは、修理や較正が必要な部分に位置している。
【００１６】プローブヘッド１２とプローブ駆動アセンブリ４４の間にはシース（さや）５０が延びている。シース５０はねじり方向には剛性があるが可撓性があり、プローブヘッドに延びる導体や空気配管を保護するシュラウド（側板）として働く。シース５０はさらに、配管内で装置を軸方向に駆動する媒体としても機能する。プローブ駆動アセンブリ４４は、ジェットポンプディフューザ外のプローブの最上端部高さに配置され、プローブを、配管の長さ方向に沿って軸方向に動かせるようになっている。プローブ駆動アセンブリは、図５に示すように、配管の長さ方向に沿ってプローブヘッドを下げたり上げたりするための、巻取りリール５２と、一群のピンチ車５４とを有する。好ましい一実施例では、ピンチ車は直流サーボモータによって駆動される。プローブアセンブリはさらに、例えば、軸方向エンコーダ（符号化器）内の分析器等の、配管内のプローブの軸方向の位置を判定する手段を有する。一つの実施例では、プローブ駆動装置と案内管に接続された別個のユニットによって、軸方向の符号化がなされる。
【００１７】プローブの長さに沿って配置された複数のフレキシブルジョイント２０によって、プローブは曲げられ、図４に示すような種々の配管構造を通して設置したり動かしたりできる。この好ましい実施例では、３個のジョイントが直列に並び、互いに約±５°動くことができ、これにより、プローブハウジングが全体で約３０°にわたって十分に曲がることができ、プローブをジェットポンプディフューザ内に挿入することができる。この発明では、検査される配管の必要に応じて、プローブの長さ方向に沿って、いくつのフレキシブルジョイントを有していてもよい。
【００１８】回転駆動モータ２２は、プローブヘッド１２内に配置され、案内アーム１６を回転させる。回転駆動モータ２２は、好ましくは案内アーム１６の近くに配置される。これは、シース５０の長さの一部が回転してシースの長さに沿って捩れが生じるときに起きる「巻き込み(wind up)」を防ぐためである。この「巻き込み」は、検査の測定精度に悪影響を与えうる。回転させるプローブの長さが短くて剛性が高ければ、「巻き込み」の量も少なくなり、検査の精度も向上する。一つの好ましい実施例では、回転駆動装置２２は、周方向符号化のためのホール効果整流を伴うブラシレス直流モータである。一つの好ましい実施例では、エンコーダは、検査処理中に、プローブヘッドの回転運動に対する相対的な軸方向運動の速度を制御するべく、軸方向駆動装置と回転方向駆動装置の間を連絡する。これにより、軸方向駆動装置が回転駆動装置に依存するようにする。
【００１９】半径方向に広がることのできる複数の案内アーム１６がプローブヘッドに配置されている。好ましい一実施例では、図１に示すように、３本の案内アームがプローブの周りに互いに間隔をあけて配置されている。各案内アーム１６は、外側アーム２４とリンクアーム２６とを有する。外側アーム２４は、広げたときに配管の内径に渡すことができるように配置されている。配管の内径は、約３〜２２インチの範囲であって、直径が変化するテーパであってもよい。外側アームの第１の端部３３はプローブヘッドに対して回動可能に取り付けられており、第２の端部３５にはセンサアセンブリ３２が備えられている。
【００２０】直線アクチュエータ３０は空気シリンダとプルロッド５１とを有し、検査工程で、プルロッド５１と案内アーム１６の間に延びるリンクアーム２６を介して、案内アーム１６を伸縮させる。プルロッド５１は、空気シリンダによって、回転駆動装置２２とともに軸方向に押し引きされて、それにより、リンクアームが案内アームを押し引きして、それによって案内アームが開閉するようにする。例えば、案内アームが引き込まれた状態は、図２に示すようになる。案内アームを図１に示すように開くときは、プルロッドが軸方向に引かれ、それによってリンクアーム２６が案内アームを押し開く。プルロッド５１は配管の内径に応じて引かれるもので、案内アームを全開位置にまで開くためにはより長い距離を、また案内アームをより短い距離にまで開くためにはより短い距離を引かれる。空気シリンダは、検査工程において、案内アームが配管内面との接触を維持するように働く。
【００２１】図６に示すように、リンクアーム２６は、締結具６０によってプルロッド５１に取り付けられる。締結具６０は、リンクアーム２６とプルロッド５１との間に位置するせん断面６２を有する。案内アームが開状態で固着した場合に、プローブ駆動機構４４のプローブヘッドを引く力がせん断面を破壊し、それによって案内アームが折り畳まれるようになっている。せん断面が破壊した後に、案内アームはすでに開状態でないので、プローブ駆動アセンブリ４４が、プローブヘッドを配管の外まで軸方向に引いていき、このとき案内アームは引き込まれる。好ましい一実施例ではまた、案内アーム１６とプローブヘッド１２の間の角度αは約９０°以下であって、プローブが軸方向に動くことによって案内アーム１６が閉じるようになっている。案内アーム１６とプルロッド５１の間の接続部は、接続部品が破砕して配管内に散逸することがないようになっている。
【００２２】検出器アセンブリ３２は、溶接部に平行な欠陥の存在とその長さを検出するもので、配管の内側からでも外側からでも始められる。走査技術は、検出器アセンブリ３２を配管の内側に配置することを含み、これは、図１に示すように、検出器を、ピボット３６で回動可能に、外側アーム２４に接続することによって行われる。
【００２３】検出器アセンブリは、検査工程の具体的なパラメータによって変わりうる。一つの実施例では、検出器アセンブリは、第１の外側アーム上に配置された二つの周方向欠陥検出変換器と、第２の外側アーム上の一つの周方向欠陥検出変換器と、第３の外側アーム上の二つの軸方向欠陥検出変換器とを有する。好ましくは、これらの変換器は、上向きと下向きと時計方向と反時計方向とに向けられた６０°屈折横波を使用する。これにより、音響ビームが、溶接軸に垂直と平行の両方に向けられる。好ましい実施例では、変換器を保持するハウジングはまた、摩擦を低減するために配管の内面上を転がる小さな案内車を有する。
【００２４】案内アーム１６が図２に示すように引き込まれたときに、検出器アセンブリ３２が適当に着座することを保証するために、検出器座４６がプローブヘッドの上に配置されている。案内アーム１６がプローブヘッドの中心軸に向かって引き込まれるとき、検出器アセンブリは検出器座４６に接触し、それによって検出器は回動し、それから、検出器はプローブヘッド内に着座する。
【００２５】重り１４は、引き込められた案内アーム位置の下流側に位置する。重りは、検出器アセンブリが配管の内面に接触する案内アーム接触点面よりも下方のプローブについての、重心を与える。重り１４により、プローブは、より正確な検査結果を得ることを保証するために、配管内で、中央のそして軸方向の位置を維持する。好ましくは、重りは、円柱形であって、プローブ胴部が通れる開口部と同じ大きさの開口に挿入できるように、ハウジングの直径と同等以下の直径を有する。
【００２６】運転する場合、案内アーム１６は、まず、図２に示すように完全に引き込まれた状態に置かれる。次に、プローブは、図５に示すように、複数のハンドリングポール７０を順次通り抜けて、ジェットポンプ入口混合器ノズル７２の上端を通って、配管内に送られる。ハンドリングポール７０は、プローブを原子炉容器から取り出さなくとも較正できるように、インライン較正標準を与える。複数のフレキシブルジョイント２０によって、プローブヘッド１２が剛性でなくなり、配管内に挿入することができる。プローブは、重りの付いた端部１４を先頭にして配管内に降ろされる。プローブ駆動アセンブリ４４は、プローブが適当な距離だけ降下するようにシースを繰り出す。その距離が正しい軸方向位置になったとき、図３に示すように、案内アーム１６が広げられて、検出器アセンブリ３２は、配管内面に接触する。
【００２７】プローブ駆動アセンブリ４４は、回転駆動装置２２が案内アームを回転させるときに、プローブヘッド１２を、配管の所望の軸方向長さだけ動かす。プローブは、検査対象領域を螺旋状に走査させるべく、配管の長さ方向に沿って移動する。検査工程が完了したとき、案内アームは閉位置に引き込まれ、プローブは配管から引き出される。
【００２８】この発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプ混合器、ディフューザ、テールパイプ及びアダプタの溶接部の超音波検査に用いられる遠隔操作装置に適用できる。この発明により、アダプタのすべての溶接部、テールパイプ部分のすべての溶接部、ディフューザのすべての溶接部、そして混合域の一部の溶接部を検査することができる。また、検出器アセンブリのピッチを調整できることもわかる。
【００２９】いわゆる当業者が以上の説明を読めば、ある種の修正や変更を思いつくであろう。例えば、空気シリンダは、ピストン胴として回転駆動を用いるハウジング内のピストンであってもよい。この場合、案内アームを開く力がもっと大きくても良くなる。さらに、摩擦をさらに減らすために、変換器ハウジングに、より大きな車を用いてもよい。これは、変換器と配管壁との接触を維持するために、ばねで付勢した変換器と組み合わせることもできる。さらに、ユニバーサルジョイントは、組立と補修がさらに容易になるように、モジュール化したものでもよい。かかる修正や改良の詳細はここでは省略するが、特許請求の範囲には適宜包含されている。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６１７１０９６
【氏名又は名称】フラマトーム テクノロジーズ インコーポレイテッド
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| 【出願日】 |
平成１１年８月１９日（１９９９．８．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５９９５９
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外９名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５７７８（Ｐ２００１−６５７７８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３２３２１ |
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