JP2511065B2 - 伝熱管及びその支持部材間の隙間計測方法 - Google Patents
伝熱管及びその支持部材間の隙間計測方法Info
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- JP2511065B2 JP2511065B2 JP23240887A JP23240887A JP2511065B2 JP 2511065 B2 JP2511065 B2 JP 2511065B2 JP 23240887 A JP23240887 A JP 23240887A JP 23240887 A JP23240887 A JP 23240887A JP 2511065 B2 JP2511065 B2 JP 2511065B2
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- transfer tube
- gap
- ultrasonic
- probe
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば原子力発電プラントの蒸気発生器の
ような熱交換器に関し、特に該熱交換器において、伝熱
管とそれを支持する支持部材との間の隙間を計測する際
に用いられる計測方法に関するものである。
ような熱交換器に関し、特に該熱交換器において、伝熱
管とそれを支持する支持部材との間の隙間を計測する際
に用いられる計測方法に関するものである。
［従来の技術］ 上述したような熱交換器においては、胴の内側に多数
の伝熱管が密集して配設されており、該伝熱管の内部を
流れる一次冷却材と熱交換するように、二次冷却材が伝
熱管の外側を流れている。
の伝熱管が密集して配設されており、該伝熱管の内部を
流れる一次冷却材と熱交換するように、二次冷却材が伝
熱管の外側を流れている。
この二次冷却材の流れによる振動から伝熱管を保護す
るために、第８図（ａ）及び（ｂ）に示すように、伝熱
管７の列間に、伝熱管７に隣接して位置し該伝熱管７を
支持する防振金具即ち支持部材８が設けられているが、
伝熱管７の周面と支持部材８の支持面との間には所定の
隙間３が存在することが必要である。
るために、第８図（ａ）及び（ｂ）に示すように、伝熱
管７の列間に、伝熱管７に隣接して位置し該伝熱管７を
支持する防振金具即ち支持部材８が設けられているが、
伝熱管７の周面と支持部材８の支持面との間には所定の
隙間３が存在することが必要である。
一般に、接近が困難な部材間の隙間を計測する場合、
超音波が用いられるが、従来の測定原理について第６図
を参照して説明すると、予め、超音波を発信しその反射
波を受信する超音波探触子４並びに部材１及び２の周囲
を水等の超音波伝播媒質５で満たしておき、探触子４か
ら超音波６を発信すると、超音波６は媒質５を伝播して
部材１に直交するように進み該部材１に達する。超音波
は更に部材１を伝播通過し、部材２まで達することにな
る。この伝播の過程で、超音波の一部は部材１の表面、
裏面及び部材２の表面で反射し、伝播方向とは逆の方向
即ち探触子４側へ戻り、探触子４によって受信される。
従って、探触子４で受信される信号は反射位置により時
間的に遅れた信号として受信される。第７図は信号例を
示したもので、各信号は次のような信号を表している。
超音波が用いられるが、従来の測定原理について第６図
を参照して説明すると、予め、超音波を発信しその反射
波を受信する超音波探触子４並びに部材１及び２の周囲
を水等の超音波伝播媒質５で満たしておき、探触子４か
ら超音波６を発信すると、超音波６は媒質５を伝播して
部材１に直交するように進み該部材１に達する。超音波
は更に部材１を伝播通過し、部材２まで達することにな
る。この伝播の過程で、超音波の一部は部材１の表面、
裏面及び部材２の表面で反射し、伝播方向とは逆の方向
即ち探触子４側へ戻り、探触子４によって受信される。
従って、探触子４で受信される信号は反射位置により時
間的に遅れた信号として受信される。第７図は信号例を
示したもので、各信号は次のような信号を表している。
Ｔ…超音波の発信信号 Ｓ…部材１の表面からの反射信号 B1…部材１の裏面からの反射信号 B2…部材１の表裏面間を繰り返し反射した信号 Gn…部材１の裏面と部材２の表面との間即ち隙間３′で
繰り返し反射した信号 Δｔ…隙間の往復距離を伝播するに要する時間 従って、隙間計測はB1−G1間、G1−G2間、G2−G3間等
の時間間隔を測定し、これと媒質５の伝播速度とから算
出することができる。
繰り返し反射した信号 Δｔ…隙間の往復距離を伝播するに要する時間 従って、隙間計測はB1−G1間、G1−G2間、G2−G3間等
の時間間隔を測定し、これと媒質５の伝播速度とから算
出することができる。
［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上述したように密集して配設された伝熱管
７と支持部材８との間の隙間３を計測するために、第９
図に示すように部材１の代わりに伝熱管７を配置し、部
材２の代わりに支持部材８を配設して、第６図及び第７
図に関連して説明した測定原理を用いた場合、伝熱管７
は、その内部を流れる一次冷却材と外部を流れる二次冷
却材との間に熱交換を行わせる関係上、非常に薄肉に形
成されているために、超音波探触子４に対峙した伝熱管
７の内外面で反射する超音波信号の時間間隔が短くな
り、この信号と支持部材８からの反射信号G1、G2、G3と
の識別が困難である。即ち、信号波形は第10図に示すよ
うになり、伝熱管内外面での反射波B1〜Bnの間隔が伝熱
管７と支持部材８との間の隙間での繰り返し反射波Gnと
重なり合うことから両者の識別ができず、従って隙間を
計測することができないという問題点があった。
７と支持部材８との間の隙間３を計測するために、第９
図に示すように部材１の代わりに伝熱管７を配置し、部
材２の代わりに支持部材８を配設して、第６図及び第７
図に関連して説明した測定原理を用いた場合、伝熱管７
は、その内部を流れる一次冷却材と外部を流れる二次冷
却材との間に熱交換を行わせる関係上、非常に薄肉に形
成されているために、超音波探触子４に対峙した伝熱管
７の内外面で反射する超音波信号の時間間隔が短くな
り、この信号と支持部材８からの反射信号G1、G2、G3と
の識別が困難である。即ち、信号波形は第10図に示すよ
うになり、伝熱管内外面での反射波B1〜Bnの間隔が伝熱
管７と支持部材８との間の隙間での繰り返し反射波Gnと
重なり合うことから両者の識別ができず、従って隙間を
計測することができないという問題点があった。
従って、本発明の目的は、伝熱管が薄肉であっても、
該伝熱管とその支持部材との間の隙間を計測することが
可能な計測方法を提供することである。
該伝熱管とその支持部材との間の隙間を計測することが
可能な計測方法を提供することである。
［問題点を解決するための手段］ この目的から、本発明は、伝熱管と、該伝熱管に隣接
して位置し該伝熱管の中心軸に平行な支持面を具えた支
持部材との間の隙間量を計測する隙間計測方法であっ
て、前記伝熱管内に挿入した超音波探触子を前記伝熱管
の中心軸からオフセットして位置させ、前記支持面に直
交する超音波が出る角度で、前記超音波探触子から超音
波を前記伝熱管の内面に入射させることを特徴とするも
のである。
して位置し該伝熱管の中心軸に平行な支持面を具えた支
持部材との間の隙間量を計測する隙間計測方法であっ
て、前記伝熱管内に挿入した超音波探触子を前記伝熱管
の中心軸からオフセットして位置させ、前記支持面に直
交する超音波が出る角度で、前記超音波探触子から超音
波を前記伝熱管の内面に入射させることを特徴とするも
のである。
［作用］ 超音波探触子を伝熱管内にその中心軸に関してオフセ
ットして挿入する。超音波探触子から超音波を発信する
と、同超音波は前記オフセットのために伝熱管の内面に
対して斜入射し、この入射点での反射波はその一部が超
音波探触子とは異なる方向に進む。超音波の残部は入射
点で屈折して伝熱管材料中を外面に向かって伝播し同外
面において一部が反射するが、前記オフセットのため外
面に対しても斜めに入射するので、外面での反射波は伝
熱管材料中をジグザグに伝播し、超音波探触子には受信
されない。反射しなかった超音波は伝熱管の外面で屈折
して隙間を伝播し支持部材に向かうが、前記オフセット
のために、この超音波は支持部材の支持面に直角に当た
る。従って、超音波は正反射し逆の経路を経て超音波探
触子に受信される。このようにして伝熱管の肉厚に関係
なく隙間の計測が確実に行なわれる。
ットして挿入する。超音波探触子から超音波を発信する
と、同超音波は前記オフセットのために伝熱管の内面に
対して斜入射し、この入射点での反射波はその一部が超
音波探触子とは異なる方向に進む。超音波の残部は入射
点で屈折して伝熱管材料中を外面に向かって伝播し同外
面において一部が反射するが、前記オフセットのため外
面に対しても斜めに入射するので、外面での反射波は伝
熱管材料中をジグザグに伝播し、超音波探触子には受信
されない。反射しなかった超音波は伝熱管の外面で屈折
して隙間を伝播し支持部材に向かうが、前記オフセット
のために、この超音波は支持部材の支持面に直角に当た
る。従って、超音波は正反射し逆の経路を経て超音波探
触子に受信される。このようにして伝熱管の肉厚に関係
なく隙間の計測が確実に行なわれる。
［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照
して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一又は対応
部分を示すものとする。
して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一又は対応
部分を示すものとする。
第４図（ａ）及び（ｂ）は水のような超音波伝播媒質
５中で超音波探触子４を伝熱管７内に挿入した状態の断
面図を示しており、探触子４は左右一対のホルダー10、
11により挾持されている。各ホルダー10、11にそれぞれ
一体的に形成された軸部10a、11aは、ホルダー10、11を
伝熱管７の中心軸Ｏに整合するよう支持するための調心
機構12、13を軸心方向に貫いて延びている。調心機構1
2、13は周知のものでよく、軸方向に延びるように円周
方向に離間して形成された複数の弾性腕12a、13aを有
し、これ等の弾性腕12a、13aが伝熱管７の内面7aに係合
してホルダー10、11を伝熱管７の中心軸Ｏに整合するよ
う支持している。軸部10a及び11aは、調心機構12、13に
螺合しているので、同調心機構12、13に対するその角度
位置を調節することができ、従って、ホルダー10、11に
挾持された超音波探触子４の角度位置も調節することが
できる。また、探触子４は信号線14を介して外部の図示
しない超音波発信・受信装置に接続されている。
５中で超音波探触子４を伝熱管７内に挿入した状態の断
面図を示しており、探触子４は左右一対のホルダー10、
11により挾持されている。各ホルダー10、11にそれぞれ
一体的に形成された軸部10a、11aは、ホルダー10、11を
伝熱管７の中心軸Ｏに整合するよう支持するための調心
機構12、13を軸心方向に貫いて延びている。調心機構1
2、13は周知のものでよく、軸方向に延びるように円周
方向に離間して形成された複数の弾性腕12a、13aを有
し、これ等の弾性腕12a、13aが伝熱管７の内面7aに係合
してホルダー10、11を伝熱管７の中心軸Ｏに整合するよ
う支持している。軸部10a及び11aは、調心機構12、13に
螺合しているので、同調心機構12、13に対するその角度
位置を調節することができ、従って、ホルダー10、11に
挾持された超音波探触子４の角度位置も調節することが
できる。また、探触子４は信号線14を介して外部の図示
しない超音波発信・受信装置に接続されている。
更に、探触子４は、そこからの超音波が伝熱管７の内
面7aに直交して入射しないように、即ち斜入射するよう
に伝熱管７の中心軸Ｏからオフセットした位置に挾持さ
れている。
面7aに直交して入射しないように、即ち斜入射するよう
に伝熱管７の中心軸Ｏからオフセットした位置に挾持さ
れている。
さて、第１図は上述したようにホルダー10、11により
オフセットして保持された超音波探触子４からの超音波
の伝播状況を示す説明図で、探触子４からの超音波６は
伝熱管７の内面7aに対して斜入射するため、内面7aでの
反射波6aは探触子４とは異なる方向に反転し、探触子４
で受信されない。超音波６の一部6bは内面7aで屈折し、
伝熱管７の材料中を伝播してその外面7bに斜入射し、内
面7a及び外面7bの間で繰り返し反射しながらジグザグに
伝播する。従って、この反射波6bの伝播方向は探触子４
で受信されない方向であり、計測が妨害されることはな
い。伝熱管７の材料中を伝播する反射波6bの更に一部6c
は、伝熱管７の外面7bを透過し支持部材８の支持面8aに
向かって直交するように伝播する。支持部材８に達した
超音波6cは、支持面8aに対し垂直に入射するため正反射
し、入射してきた経路を逆に伝播するので、探触子４に
より支持部材８からの反射波として受信される。伝熱管
７の内面7a及び外面7bでの上述した屈折は材料中の音速
と伝播方向との関係、即ちスネルの法則に従う。
オフセットして保持された超音波探触子４からの超音波
の伝播状況を示す説明図で、探触子４からの超音波６は
伝熱管７の内面7aに対して斜入射するため、内面7aでの
反射波6aは探触子４とは異なる方向に反転し、探触子４
で受信されない。超音波６の一部6bは内面7aで屈折し、
伝熱管７の材料中を伝播してその外面7bに斜入射し、内
面7a及び外面7bの間で繰り返し反射しながらジグザグに
伝播する。従って、この反射波6bの伝播方向は探触子４
で受信されない方向であり、計測が妨害されることはな
い。伝熱管７の材料中を伝播する反射波6bの更に一部6c
は、伝熱管７の外面7bを透過し支持部材８の支持面8aに
向かって直交するように伝播する。支持部材８に達した
超音波6cは、支持面8aに対し垂直に入射するため正反射
し、入射してきた経路を逆に伝播するので、探触子４に
より支持部材８からの反射波として受信される。伝熱管
７の内面7a及び外面7bでの上述した屈折は材料中の音速
と伝播方向との関係、即ちスネルの法則に従う。
このように、本発明によれば、探触子４は支持部材８
の支持面8aに対して透過超音波6cが垂直に入射する条件
を満足する位置に設定されている。このように探触子４
の角度位置を設定することにより、計測の妨害となる、
探触子４に向かう第９図に示したような伝熱管内外面で
の繰り返し反射をなくし、必要とする支持部材８からの
反射波のみが受信される。
の支持面8aに対して透過超音波6cが垂直に入射する条件
を満足する位置に設定されている。このように探触子４
の角度位置を設定することにより、計測の妨害となる、
探触子４に向かう第９図に示したような伝熱管内外面で
の繰り返し反射をなくし、必要とする支持部材８からの
反射波のみが受信される。
隙間３の計測は、第２図（ａ）に示すように伝熱管７
と支持部材８との間に隙間３がない状態での支持部材８
からの反射波の信号Ａの位置を第２図（ｂ）に示す信号
波形上の基準位置とし、第３図（ａ）に示すように隙間
３がある場合、支持部材８からの反射波の信号Ａ′が遅
れることになり、第３図（ｂ）に示す信号波形上で基準
位置から隙間に対応する遅れた位置で信号が受信される
ので、信号のズレ量ΔＴで隙間を計測することができ
る。
と支持部材８との間に隙間３がない状態での支持部材８
からの反射波の信号Ａの位置を第２図（ｂ）に示す信号
波形上の基準位置とし、第３図（ａ）に示すように隙間
３がある場合、支持部材８からの反射波の信号Ａ′が遅
れることになり、第３図（ｂ）に示す信号波形上で基準
位置から隙間に対応する遅れた位置で信号が受信される
ので、信号のズレ量ΔＴで隙間を計測することができ
る。
第５図はこのようにして計測された結果の一例を示し
ており、この結果から、実隙間と対応した測定値が得ら
れることが分かる。
ており、この結果から、実隙間と対応した測定値が得ら
れることが分かる。
尚、以上の実施例では、超音波探触子と伝熱管との間
の超音波伝播媒質が水である場合について説明したが、
媒質は、水のような液体ではなく適宜の合成樹脂から形
成した固体シューを用いてもよく、この場合、固体シュ
ーは伝熱管の内面に倣う形状に形成する。また、伝熱管
内に全体に水を充満させるのではなく、超音波が通過す
る部分のみに水を満たしてもよい。
の超音波伝播媒質が水である場合について説明したが、
媒質は、水のような液体ではなく適宜の合成樹脂から形
成した固体シューを用いてもよく、この場合、固体シュ
ーは伝熱管の内面に倣う形状に形成する。また、伝熱管
内に全体に水を充満させるのではなく、超音波が通過す
る部分のみに水を満たしてもよい。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば超音波は支持部材に直
交するよう入射するが、伝熱管の内外面に対しては斜入
射するので、計測の妨害となる伝熱管内外面での反射波
の受信がなくなり、伝熱管が薄肉の場合でも確実に隙間
を計測することができる。
交するよう入射するが、伝熱管の内外面に対しては斜入
射するので、計測の妨害となる伝熱管内外面での反射波
の受信がなくなり、伝熱管が薄肉の場合でも確実に隙間
を計測することができる。
第１図は本発明による隙間計測の方法を説明するための
超音波伝播経路図、第２図（ａ）及び（ｂ）は隙間が０
である場合の超音波探触子の相対的位置関係を示す説明
図とその場合の超音波信号図、第３図（ａ）及び（ｂ）
は隙間が存在する場合の超音波探触子の相対的位置関係
を示す説明図とその場合の超音波信号図、第４図（ａ）
は伝熱管内において超音波探触子を保持する構造を示す
断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う
断面図、第５図は本発明により計測した伝熱管と支持部
材との間の隙間の計測結果を示すグラフ、第６図は従来
の測定原理による平板部材の隙間計測についての説明
図、第７図は第６図の測定原理を用いた場合の超音波信
号波形図、第８図（ａ）は蒸気発生器における伝熱管と
支持部材との関係を示す部分斜視図、第８図（ｂ）は第
８図（ａ）の部分拡大図、第９図は従来の測定原理によ
り薄肉伝熱管の隙間測定についての説明図、第10図は第
９図の測定を実施した場合の超音波信号波形図である。 ３……隙間、４……超音波探触子 ６……超音波探触子からの超音波 6c……支持面に直交する超音波 ７……伝熱管、7a……伝熱管の内面 7b……伝熱管の外面、８……支持部材 8a……支持部材の支持面
超音波伝播経路図、第２図（ａ）及び（ｂ）は隙間が０
である場合の超音波探触子の相対的位置関係を示す説明
図とその場合の超音波信号図、第３図（ａ）及び（ｂ）
は隙間が存在する場合の超音波探触子の相対的位置関係
を示す説明図とその場合の超音波信号図、第４図（ａ）
は伝熱管内において超音波探触子を保持する構造を示す
断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う
断面図、第５図は本発明により計測した伝熱管と支持部
材との間の隙間の計測結果を示すグラフ、第６図は従来
の測定原理による平板部材の隙間計測についての説明
図、第７図は第６図の測定原理を用いた場合の超音波信
号波形図、第８図（ａ）は蒸気発生器における伝熱管と
支持部材との関係を示す部分斜視図、第８図（ｂ）は第
８図（ａ）の部分拡大図、第９図は従来の測定原理によ
り薄肉伝熱管の隙間測定についての説明図、第10図は第
９図の測定を実施した場合の超音波信号波形図である。 ３……隙間、４……超音波探触子 ６……超音波探触子からの超音波 6c……支持面に直交する超音波 ７……伝熱管、7a……伝熱管の内面 7b……伝熱管の外面、８……支持部材 8a……支持部材の支持面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩橋 洋一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 松本 光由 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭52−48347（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−908（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】伝熱管と、該伝熱管に隣接して位置し該伝
熱管の中心軸に平行な支持面を具えた支持部材との間の
隙間量を計測する隙間計測方法であって、前記伝熱管内
に挿入した超音波探触子を前記伝熱管の中心軸からオフ
セットして位置させ、前記支持面に直交する超音波が出
る角度で、前記超音波探触子から超音波を前記伝熱管の
内面に入射させることを特徴とする、伝熱管及びその支
持部材間の隙間計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23240887A JP2511065B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 伝熱管及びその支持部材間の隙間計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23240887A JP2511065B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 伝熱管及びその支持部材間の隙間計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6475907A JPS6475907A (en) | 1989-03-22 |
| JP2511065B2 true JP2511065B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=16938778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23240887A Expired - Lifetime JP2511065B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 伝熱管及びその支持部材間の隙間計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511065B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021930A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Chubu Electric Power Co Inc | 肉厚測定方法 |
| JP6081107B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2017-02-15 | 三菱重工業株式会社 | 隙間計測装置及び方法並びにプログラム |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP23240887A patent/JP2511065B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6475907A (en) | 1989-03-22 |
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