JP2548721B2 - ベンチユリフロ−ノズルの超音波清浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、流体系を停止することなくベンチュリフロ
ーノズルをオンラインで清浄できるよう該流体系中の管
内に取り付けられたベンチユリフローノズルを清浄する
ための超音波装置に関するものである。

従来技術の説明 内部にベンチュリフローノズルを有する流体系を使用
した多くの工業用プラントの運転時には、特に、スロー
トで或はその近くで、ベンチユリフローノズルに詰まり
が生じ、流量指示値が実際値即ち較正された流量値より
も高くなる。このような状況では、流量が実際の指示値
よりも低くなり、よってプラントの出力を低下すること
になる。このことは、特に、蒸気発生器への給水流量を
測定するため主給水管内でベンチュリフローノズルもし
くはベンチュリノズル流量計を使用する加圧水型原子炉
を動力源にした発電プラントに当てはまる。かかる発電
プラントでは核計装系の２次側熱量調節の後で、指示出
力は実際の原子炉出力よりも高くなり、従って、発電プ
ラントは認可されている熱限界以下で運転する。このた
め、かかる発電プラントの電気出力は、定格限界より４
％程度低下することがあるが、この４％の値はある発電
プラントでは40メガワットにも達し得る。

これまでにベンチュリフローノズルの詰まりの問題を
解決するため種々の手段が試されたが、完全に満足でき
るものは一つもなかった。例えば、ある解決法では、ベ
ンチュリフローノズルの上流に手穴を設置し、この手穴
にジェットスプレイノズルを手動で挿入し、ベンチュリ
の内側表面に付着している付着物を取るようホースで注
水し、これ等の付着物を除去する方法があった。この解
決法は、高価で、時間のかかる発電プラントの停止と管
の水抜きを必要とする。詰まりを受けない前縁型（lead
ing edge）流量計を設けるという別の方法もあった。し
かし、かかる前縁型流量計の設置には高額の費用がかか
る。

現在では、特に原子力発電プラントを有する多くの電
力会社が給水用ベンチュリフローノズルの詰まりに起因
するメガワット出力のロスを回収する解決案を見付け出
そうとしている。この詰まりの問題に対する良好な解決
案は現在では存在していないという事実に鑑み、電力会
社はどの解決案の実行も敬遠しており、その結果、極め
てコスト高のメガワット出力をロスし続けている。

従って、比較的安価で、設置が容易であり、発電プラ
ントの停止及び管の水抜きを必要としない、ベンチュリ
フローノズルを容易に洗浄できる経済的な装置の必要性
が未だ存在する。

発明の概要 従って、本発明の目的は、オンラインにて作動でき、
発電プラントの停止を必要としないベンチユリフローノ
ズルの用超音波洗浄装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、作動が自動的であり、従つて手
動で作動させる必要がないベンチュリフローノズルを清
浄するための超音波装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、比較的安価で、設置が容易
でかつ本質的に保守が不要であるベンチュリフローノズ
ルの超音波清浄装置を提供することにある。

本発明の上記目的及びその他の目的を達成するため、
本発明によれば、音波を発生し、音波をベンチュリフロ
ーノズルのスロートへ伝達すべく管の回りに取り付けら
れた一つ以上のトランスジューサアセンブリを含む、流
体系中の管内に取り付けられたベンチュリフローノズル
の超音波清浄装置が提供される。これ等のトランスジュ
ーサアセンブリは、管の回りに取り付けられた板に装着
することができる。各トランスジューサアセンブリは、
音波を発生するためのトランスジューサと、音波を集中
させるようトランスジューサに取り付けられたホーン
と、一端でホーンに接続され、開口を経て管内に延入し
て、他端でベンチュリフローノズルに接触し該ベンチュ
リフローノズルに音波を伝達するようになっているロッ
ドとを含む。

清浄装置は、ロッド毎に案内・封止アセンブリを含
み、この案内・封止アセンブリは各開口の回りで管に取
り付けられている。各案内・封止アセンブリは、ベース
部材及びカバー部材を含み、各部材はロッドが貫通する
中心開口を有し、各案内・封止アセンブリはロッドを囲
む封止手段を更に含む。実施例の一つでは、封止手段は
ロッドの回りにパッキングリングを含むが、他の実施例
では封止手段はロッドを囲むベローズを含む。案内・封
止アセンブリは、ロッドをベンチュリフローノズルへ向
けて押圧するためのスプリング手段を更に含むことがで
きる。

後から明らかとなる上記の目的及び利点、並びにその
他の目的及び利点は、同様の部分に同一番号を付けた本
明細書の一部を形成する添付図面を参照してこれから十
分に説明すると共に、特許請求の範囲に記載された、本
発明の構成及び作用の詳細に存する。

好適な実施例の説明 添付図面を参照すると、第１図及び第２図には、一般
に番号10で示された超音波清浄装置が示されている。こ
の清浄装置10は、流体系の管12の回りに装着されて、管
12内に取り付けられたベンチュリフローノズル（以下、
ノズルという）14を清浄する。清浄装置10は、管12の回
りに容易に取り付けできるように２つの部分16及び17に
分割される板15を含む。これ等の板部分16及び17は、適
当なブラケット又はクランプ手段18により一緒に締結さ
れ、かつ管に固定されている。板15の縁には複数のブラ
ケット19が取り付けられ、これ等のブラケット19は、清
浄装置を所定位置に更に保持するよう適当な支持構造体
（図示せず）に取り付けられるようになっている。板15
にボルト締めできるブラケツト23のような適当な手段に
より、板15に複数のトランスジューサアセンブリ22が取
り付けられている。これ等のトランスジューサアセンブ
リは音波を発生し、伝達する。第１図に示された実施例
では、管12の周辺に互いに90゜ずつ離間した関係で４つ
のかかるトランスジューサアセンブリ22が示されてい
る。スウェンソニック（Swen Sonic）社により製造さ
れ、ソニックホーンアセンブリと呼ばれる、10kHz、第1
01032号のトランスジユーサアセンブリが適している。

第３図に最も良く示すように、各トランスジューサア
センブリ22は、取付ブラケット23を有するカバー24を含
む。このカバー24は、音波を発生するためのトランスジ
ューサ25を囲み、トランスジユーサ25はＵ字形の各脚部
を囲む電気コイルと共に単一ユニットに組み立てられた
一連のＵ字形のニッケルラミネート材から形成すること
が好ましい。カバーは、音波を減衰するよう作用する。
Ｕ字形の底部には適当な手段、例えば銀のろう付けによ
りホーン26が取り付けられており、このホーン26は中実
のステンレス鋼から形成することが好ましい。このホー
ンは、トランスジューサによって発生された音波を集中
化すると共に適当な材料、例えばステンレス鋼から形成
された延長ロッド27へこれ等の音波を伝達するように働
く。第３図に示された実施例では、ホーンはトランスジ
ューサからロッド27へ内側へテーパの付いた直線状側面
を備えたものとして示されている。しかし、このホーン
は、他の形状、例えばロッドに向かって狭くなつた階段
状の側面を有するようにしたり、また放物曲線状の一般
的形状に形成したりすることもできる。ロッド27は、該
ロッドの一端に形成されたねじ付延長部即ちねじ付部分
28によりホーン26に螺合することが好ましい。

第６図〜第９図に最も良く示すように、管12には使用
する各トランスジューサアセンブリのロッド27を収容す
るための開口又は孔30が設けられる。一般に番号32で示
された案内・封止アセンブリがロツド毎に設けられ、こ
のアセンブリは適当な手段例えば溶接部33により各管開
口30の回りで管12に強固に固定されている。各トランス
ジユーサアセンブリ22は板15によって支持される代わり
に案内・封止アセンブリ32のみにより支持されるように
してもよい。

第６図に示す実施例では、案内・封止アセンブリは下
方の円形ベース部材又はハウジング35を含み、このハウ
ジングは、該ハウジングに螺合された上方円形カバー部
材36を有する。ベース部材35には、ロッド27を収容する
よう貫通した中心開口37が設けられている。開口37は、
ロッド27の回りにシールを形成する一つ以上のパッキン
グリング39を収容するようその上方端部に拡大した部分
38を含む。パッキングリングの下方の拡大部分38内には
下方保持リング40が設けられているが、パッキングリン
グ39の上方の中心開口37の拡大部分38内には上方保持リ
ング41が設けられている。上方保持リング41は、適当な
手段、例えばボルト42によりベース部材35へ固定でき
る。パッキング材料を通ってカバー部材36と保持リング
41との間の空間内に漏れることがある流体を除去するた
めの出口を設けるようカバー部材36の頂部に開口即ち孔
43が形成されている。カバー部材36にはロッド27の上方
端部を収容するための中心開口44が更に設けられてい
る。

第６図に示す実施例では、ロッド27の下方端部にはね
じ付部分即ちねじ付延長部46が設けられ、この延長部は
ノズル14のスロート51に螺合されている。ロッド27は、
リップ47がカバー部材36の上方内側表面に当接してロッ
ド27のための安全なストッパーを形成するようホーン26
に連結すべき端部から離間した円形リップ又はリング47
を有する。従って、ロッド27の下方端部をノズル14から
外す場合、リップ47はロッドが吹き飛ばされるのを防止
するための安全ストッパーとして働く。ロッド27の底端
部がノズルに接触する位置にてノズル14に平面加工部分
52を設けてもよい。更に第４図及び第６図に示すよう
に、ノズル14の壁には複数の開口53が設けられ、ノズル
の内外の圧力を等しくするようノズルを通過する流体が
管12の内壁とノズル14の外壁との間にできるようになっ
ている。

ロッド27を取り付けるには、ロッドをベース部材35内
の中心開口37へ挿入し、ねじ付部分46をノズル14にねじ
込む。次にねじ付部分28がカバー部材36を貫通した状態
でベース部材35にカバー部材36を取り付け、次にホーン
26をロッド27のねじ付部分28へねじ込む。

第７図〜第９図には、案内・封止アセンブリ32の別の
実施例が示されている。これ等の別の実施例中の多くの
部品は、第６図の実施例に関して述べた部品と同じであ
るので、他の実施例中の同様な部品は、第６図に示した
実施例で用いた番号と同じ番号で示すことにする。

第７図に示す実施例では、ロッド27は底端部がノズル
14内にねじ込まれており、ベルビルスプリング即ち皿ば
ね56がリップ47とカバー部材36の上方内側表面との間に
位置するロッドの上方部分の回りに取り付けられてい
る。従って、スプリング56は、ロツドをノズル14へ向け
て下方へ押圧する。更にベローズ57が、ロッド27の上方
端部を囲んでいる。ベローズ57の上方端部は、リップ47
に取り付けられ、ベローズ57の下方端部は保持リング41
内の開口に取り付けられている。保持リング41とベース
部材35との間には、金属Ｏリング58が設けられ、ベロー
ズ57とＯリング58は、管12からの流体がカバー部材36内
の区画室内へ流入することを防止するシールとして働
く。第７図の実施例の他の部品は、第６図の実施例に関
して説明した態様と同じ態様で機能する。

第８図に示す実施例では、カバー部材36内の中心開口
の周辺に形成された溝60にパッキングリング39が位置
し、管12からの流体が外部へ漏れないようにするシール
を形成している。更に第８図の実施例では、ロッド27を
ノズル14へ向けて押圧するのに一体のベルビルスプリン
グ56が使用されている。更に、ロッド27の底部は、ノズ
ル14の平面加工された部分52に螺合されないで、この部
分に強く接触している。リップ47は、第６図の実施例に
関して説明した態様と同じ態様で安全ストッパーとして
機能する。この実施例中の金属Ｏリング58は、部材35と
カバー部材36との間に直接位置する。更にこの実施例で
は、ボルト42は、カバー部材36とベース部材35を直接連
結している。

第９図に示す実施例では、カバー部材36は、ボルト42
によりロッド27の回りに固定された平らな板の形態をし
ており、ボルト42は、カバー部材36を貫通して螺合する
だけでなく、保持リング41を貫通してベース部材35に螺
合してアセンブリを共に固定する。この実施例では、パ
ッキングリング39の上下の双方に保持リング40が位置す
る。第８図の実施例と同じように、第９図の実施例も、
ノズル14の平面加工部分52に螺合されないで、この部分
を強く押しているロッド27を有する。ロッド27は、リッ
プ47とカバー部材36との間でロッド回りに取り付けられ
たベルビルスプリング56によりノズル14へ向けて下方へ
押圧されている。リップ47は、第６図に関連して説明し
た態様と同じ態様で安全ストッパーとして機能する。

本発明の清浄装置の作動に際し、清浄装置は、第１図
に示すように管12及びノズル14に取り付けてもよいし、
各トランスジューサアセンブリを各案内・封止アセンブ
リ32のみで支持してもよい。電気配線62を通して適当な
電源からトランスジューサに給電する。使用中、所望の
ように清浄装置のトランスジューサを作動させるのに自
動タイマーを使用できる。

付着物が累積するのを防止することによりノズルでの
詰まりを防止するのに音波を使用することは、極めて有
効である。音波は、超音波キャビテーションを発生し、
このキャビテーションはノズルを通って流れる流体中に
生じる無数の微細なキヤビティの内破によりノズル内の
表面を洗浄する。これ等のキャビティは、表面まで上昇
する気泡ではなく、むしろ各音響圧力波の通過により生
成しかつ崩壊する小さい空隙である。各々の小さい空隙
が表面に対して崩壊するとき放出されるエネルギーの結
果、強力で完全な清浄作用が生じ、この清浄作用は表面
自体を完全に無傷でかつ清浄なままにする。

超音波キャビテーションはトランスジューサ素子内で
機械的振動を発生することにより生じ、トランスジュー
サは、この振動を音波としてホーンへ伝え、ホーンは次
に音波をノズルへ直接に有効的に伝達できるようロッド
の音波を集中する。

本発明は、多くの異なる工業分野、例えば原子力工業
及び化学工業で利用できる。例えば、第５図に示すよう
に、蒸気発生器65と主給水制御弁66との間の加圧水型原
子炉による発電プラントの主給水管64内に位置するノズ
ルに関連して清浄装置10を設けることができる。

本発明により多くの有利な特徴が得られることが上記
記載から明らかである。ノズルの清浄はオンラインで実
施でき、発電プラントの停止及び管の水抜きは不要であ
る。清浄は、自動的に実施でき、ジェット吹付けと共に
必要であった手動作業は不要である。この清浄装置の構
成部品は、極めて耐久性があり、部品交換又は予備部品
を殆ど必要とせず、本質的に保守は必要である。更に本
装置は、設置が容易なだけでなく他の代替装置に比較し
て比較的安価である。

本明細書に開示した構造体の多数の変形及び改良例
は、当業者には明らかであろう。しかし、本明細書は、
本発明の好適な実施例に関するもので、これ等の実施例
は説明のためのものに過ぎず、本発明を限定するもので
はないと解すべきである。本発明の範囲から逸脱しない
かかる改良例の全ては、特許請求の範囲内に含まれるも
のとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、４つのトランスジューサを含む本発明の超音
波清浄装置を一部横断面で示す、正面図、第２図は、第
１図に示した本発明の超音波清浄装置の側面図、第３図
は、点線で示したカバー内に取り付けられた本発明のト
ランスジューサアセンブリの一つの斜視図、第４図は、
第１図の４−４線に沿った横断面図、第５図は、加圧水
型原子炉を動力源とする発電システムの蒸気発生器への
主給水管内に設置された超音波清浄装置を示す概要図、
第６図は、本発明の超音波清浄装置のロッドのための案
内・封止アセンブリの一実施例を示す第１図の６−６線
に沿った横断面図、第７図は案内・封止アセンブリの別
の実施例を示す第６図に類似する図、第８図は案内・封
止アセンブリの更に別の実施例を示す第６図に類似する
図、第９図は案内・封止アセンブリの更に別の実施例を
示す第６図に類似する図である。 10……超音波清浄装置、12……管 14……ベンチユリフローノズル 22……トランスジューサアセンブリ 25……トランスジューサ、26……ホーン 27……ロッド、30……管の開口 32……案内・封止アセンブリ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−37484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−244483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−139887（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−562551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−209692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−31069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−31068（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−138668（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−22770（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−88200（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−10815（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭53−1488（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭51−16714（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体系中の管内に取り付けられたベンチユ
   リフローノズルの超音波清浄装置であって、 音波を発生するよう前記管に隣接して設けられたトラン
   スジューサと、 一端で該トランスジューサに接続され、開口を経て前記
   管内に延入し、他端で前記ベンチュリフローノズルに接
   触して該ベンチュリーフローノズルに前記音波を伝達す
   るようになっているロッドと、 前記管の開口の回りで前記管に取り付けられた、前記ロ
   ッドのための案内・封止アセンブリと、 を備えるベンチュリフローノズルの超音波清浄装置。