JP2845949B2 - 伝熱管閉止栓の除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱交換器伝熱管に取り付けられるメカニカ
ルプラグ即ち閉止栓を同伝熱管から除去する装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 原子力発電所において、蒸気発生器内の伝熱管の端部
に取り付けられて伝熱管内部を閉塞する閉止栓を同伝熱
管から除去するには、一般に、マンドレルを回転させて
閉止栓に螺合させてから、中子押し棒を前進させて閉止
栓内に既に装着されている中子を閉止栓の奥に押し込む
ことにより、閉止栓を伝熱管より引き抜き可能状態にし
て、次いでマンドレルを後退させれば、閉止栓を引き抜
くことができる。

このような作業を自動的に又は手動により行う閉止栓
除去装置は、従来から様々なものが提案されてきた。

即ち、第15図は、そのような閉止栓除去装置のうち代
表的な手動装置を示しており、作業員が装置本体ｅを蒸
気発生器水室（図示せず）内に持ち込んで、伝熱管ｂの
端部内に装着された引き抜き対象の閉止栓ｃの直下に位
置させる。その後、ハンドルｌを手動で回し、マンドレ
ルｇの先端の雄ねじ部g₁を閉止栓ｃの下端部内周面に設
けた雌ねじ部c₁に螺合させ、次いで中子押し棒上昇用シ
リンダｊ内に圧力流体を導入する。圧力流体の導入によ
り中子押し棒上昇用ピストンｋ及び中子押し棒ｆが上昇
し、閉止栓ｃ内の中子ｄを閉止栓ｃの奥に押し上げる。
この押し上げにより、閉止栓ｃを伝熱管ｂの内周面に密
接させていた中子ｄの楔作用が解除され、閉止栓ｃが伝
熱管ｂから引き抜き可能になる。この時、作業員は中子
移動量確認ゲージｍにより、中子ｄの押し上げ完了を確
認できる。

次に、閉止栓引き抜き用シリンダｈ内に圧力流体を導
入して、閉止栓引き抜き用ピストンｉを上昇させること
により、マンドレルｇが下降し、閉止栓ｃの引き抜きが
行われる。引き抜かれた閉止栓ｃは、作業員により装置
本体ｅと共に水室外に運び出され、マンドレルｇから取
り外されて処理される。

第16図〜第19図に示された別の閉止栓除去装置は、特
開昭56−146682号公報に開示されたようなプラグ取扱装
置とほぼ同一形式のものであり、伝熱管の端部にある閉
止栓でも、この端部から奥に入った位置にある閉止栓で
も除去可能であり、装置本体ｅが引き抜き対象の閉止栓
ｃの直下位置に配置されるまでは、第15図の装置と同様
に扱われる。先ず、マンドレルｇを回転ハンドルｎによ
り手動で回転させて、第16図に示すように閉止栓ｃに捩
込み、マンドレルｇと閉止栓ｃとを一体化させる。次
に、第17図に示すように、装置本体ｅのケーシングｓヘ
スライド棒ｏを差し込み、同スライド棒ｏがマンドレル
ｇに対して垂直な位置にくるまで押し込む。スライド棒
ｏがマンドレルｇに対して垂直な状態において、スライ
ド棒ｏはマンドレルｇ内の溝ｐに滑入し、マンドレルｇ
と装置本体ｅとを一体化させる。

ケーシングｓ内のピストンｑ上側に圧力流体を供給す
ることによって、ピストンｑをベースとして装置本体ｅ
が押し上げられ、同時に中子押し棒ｒが閉止栓ｃ内の中
子ｄを押し上げる。

次に、第18図に示すように、ピストンｑへの圧力流体
の供給を止め、スライド棒ｏを引き抜くことにより、装
置本体ｅが降下する。ピストンｑの下部に設けられたク
ランプハンドルｔの操作により、同クランプハンドルｔ
を回転ハンドルｎの溝ｘに係脱させて、ピストンｑとマ
ンドレルｇとを一体化もしくはラッチしたり、アンラッ
チしたりする。この溝ｘは、伝熱管ｂ内の閉止栓ｃの位
置に合わせて適数個が設けられている。クランプハンド
ルｔをアンクランプ状態にしてケーシングｓ内に圧力流
体を導入することにより、ピストンｑをクランプハンド
ルｔの下端が回転ハンドルｎの当接面ｕに達する位置ま
で上昇させ、その位置でクランプハンドルｔをクランプ
して、当接面ｕとクランプハンドルｔ下端を当接させて
から、ピストンｑを下降させれば、閉止栓ｃが第１段階
引き抜かれる。上述の操作を当接面ｖ、ｗについても行
うことにより、第19図に示すように閉止栓ｃの引き抜き
が完了する。

第20図及び第21図は、実開昭62−174838号公報に開示
されたような自動閉止栓除去装置の正面図及び断面図
で、この装置は、管端部に位置する閉止栓の除去を遠隔
操作により行うことができる。

同装置は、図示しない案内装置により閉止栓除去位置
まで案内されてから、クランプシリンダＺの操作により
管ｂ内のボタンＸを引き下げて、コツタＹの楔作用によ
り管板ａに固定される。

閉止栓ｃの除去部は、主に、第21図に示すように、管
板に当接する当て金物Ａに接続された中子ｄの押し上げ
と閉止栓ｃの引き抜きとを行うシリンダＢ及びピストン
Ｄにより構成される。ピストンＤの上方部に挿入された
マンドレルｇは、ピンＥによりピストンＤに固定される
と共に、引金物Ｆに接続されており、内部には中子押し
棒Ｊを有する。中子押し棒Ｊは、閉止栓ｃの除去時にマ
ンドレルｇの倒れもしくは心ずれに拘わらずマンドレル
先端のねじ部g₁を閉止栓ねじ部c₁に螺入しうるように、
クレビスＧでユニバーサルジョイントＨに接続されてい
る。中子ｄの押し上げは、シリンダＢへ圧力流体を導入
してピストンＤを上昇させ、クレビスＧを押上面D₁で上
昇させることにより行われ、その引き抜きは、ピストン
Ｄの下降により、ピンＥ、引金物Ｆ及びマンドレルｇを
介して行われる。また、閉止栓ねじ部c₁へのマンドレル
ｇの螺入は、上端がユニバーサルジョイントＨに接続さ
れ下端が歯車Ｖに円周方向に一体回転可能に且つ軸方向
に摺動自在に挿通されている角軸Ｉを同歯車Ｖを介して
回転させることにより行う。歯車Ｖの回転は、同歯車Ｖ
に噛み合う歯車ＫをモータＬにより駆動することによっ
て行われる。更に、この装置は引き抜き後の閉止栓ｃの
回収装置Ｎを有し、同回収装置Ｎは、マニピュレータ状
のロータリアクチュエータＭの制御下に旋回、回収を行
う。

［発明が解決しようとする課題］ 第15図に示した手動による閉止栓除去装置では、作業
者が直接蒸気発生器の水室内に立ち入り、１本の閉止栓
を引き抜く度にその閉止栓を除去装置本体と共に水室外
に持ち出し、マンドレルから閉止栓を取り外して廃棄し
なければならないので、閉止栓１本当たりに要する除去
完了時間が非常に長くなり、作業者が多量の放射線の照
射を受ける危険があり、安全衛生上から問題である。

また、第16図〜第19図に示したようにクランプハンド
ルのラッチ、アンラッチ操作により閉止栓の引き抜きを
行う閉止栓除去装置でも、引き抜き作業に長い時間が掛
かり、作業者の労力負担が大きいだけでなく、被曝量を
考慮して途中で他の作業者と交替しなければならず、作
業能率が悪い。

一方、第20図及び第21図に示した従来の自動除去装置
では、同装置を改変して伝熱管端部より奥の方の位置に
ある閉止栓を除去可能とした場合、シリンダストローク
の関係上、装置の縦方向の寸法が大きくなり、その結
果、装置の重量が相当増大するため、閉止栓除去の作業
性の観点より好ましくない。

従って、作業者の省力化、被曝量の低減を計りなが
ら、伝熱管端部の閉止栓でも同端部から奥に入った閉止
栓でも自動遠隔操作により除去できる比較的にコンパク
トな閉止栓除去装置の必要性があり、本発明の目的は、
そのような必要性を満たす伝熱管閉止栓の除去装置を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ この目的から、本発明によると、内部に中子を有し、
該中子の楔作用により伝熱管の内周面に封止状態で密接
した閉止栓の除去装置は、筒状本体と、同筒状本体を管
板面に着脱自在に固定させる管板クランプ機構と、前記
筒状本体内に配設され、楔作用を取るための前記中子の
押し上げ時及びそれに続く前記閉止栓の引き抜き時に作
動されるシリンダ及びピストンと、同ピストン内を長手
方向に延び、前記閉止栓のねじ部に螺着可能な頭部を有
するマンドレルと、前記中子を押し上げるために前記マ
ンドレルの縦孔に摺動自在に挿通された中子押上棒と、
同中子押上棒の下端に係合し前記中子を確実に前記閉止
栓のテーパ穴大径部に押し上げ楔作用を取り去るための
ロツクシリンダと、送りねじ機構を介して前記マンドレ
ルに構造的に接続され、同マンドレルを回転駆動する駆
動装置と、除去された閉止栓の閉止栓回収機構と、前記
マンドレルを前記伝熱管に対して心出しするための調心
機構とを備えている。

［作用］ 本発明による伝熱管閉止栓の除去装置の基本機能は、
管板への除去装置のクランプ、閉止栓のねじ部へのマン
ドレル頭部の捩込み、中子押し上げにより楔作用の解
除、閉止栓引き抜き、閉止栓回収等である。

上記機能の中でも、閉止栓へのマンドレルの捩込み
は、駆動装置即ちモータを作動させて、その回転を送り
ねじ機構を介してマンドレルに伝えることにより行われ
る。送りねじ機構の採用により、マンドレルは閉止栓が
伝熱管端部にあるときだけでなく伝熱管内部にあるとき
でも同閉止栓に自由に螺合する。

また、調心機構は、閉止栓が挿入されていない伝熱管
に入ってマンドレルを除去すべき閉止栓の軸心に一致さ
せ、除去すべき閉止栓に偏心等が生じていても、マンド
レルを同閉止栓に確実に螺合させる。

除去装置は、管板クランプ機構により管板に固定でき
るので、閉止栓の引き抜きに際しては、その反力が全て
筒状本体を介して管板面で受けられる。そして、除去さ
れた閉止栓は閉止栓回収機構に回収される。

［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。

第１図〜第３図において、従来と同様に、符号ａは原
子力発電所の蒸気発生器もしくは熱交換器における管
板、ｂはこの管板ａに設けられた貫通孔に嵌合する伝熱
管、ｃは伝熱管ｂの端部から奥に入つた内部の位置にあ
る閉止栓（端部にあってもよい）、ｄは閉止栓ｃ内に設
けられて楔作用により閉止栓ｃを伝熱管ｂの内面に密接
させる中子である。

本発明による閉止栓除去装置は、その構成について簡
略に説明すると、筒状本体１と、同筒状本体１内に配設
され、中子ｄの押し上げ及び閉止栓ｃの引き抜き時に使
用されるシリンダ２及びピストン３と、同ピストン３内
を長手方向に延び、除去対象となる閉止栓ｃに螺合され
るマンドレル４と、中子ｄを押し上げるために同マンド
レル４の縦孔に摺動自在に挿通された中子押上棒５と、
同中子押上棒５の下端に係合し中子ｄを確実に閉止栓ｃ
のテーパ穴大径部に押し上げ楔作用を取り去るためのロ
ックシリンダ６とを備える。上述の諸構成要素は、第１
図から諒解されるように、全て角筒状の枠体もしくはハ
ウジング内に収容されている。

マンドレル４は、閉止栓ｃのねじ部c₁に螺着可能な捩
込み頭部4aを有し、上述のハウジングに設けられたモー
タ（駆動装置）７によりアイドラ装置17を介してマンド
レル４を回転させることにより、捩込み頭部4aがねじ部
c₁に螺合する。また、同モータ７にはエンコーダ８が設
けられると共に、減速機９も設けられており、この減速
機９とアイドラ装置17との間に歯車18、19が介在してい
る。

更に、閉止栓除去装置は、管板面に対し垂直に筒状本
体１を上下動させるための本体昇降シリンダ10と、中子
押し上げストロークを設定する本体昇降ロックシリンダ
11と、閉止栓回収機構としての閉止栓クランプシリンダ
12と、アーム旋回シリンダ13と、管板面に筒状本体１を
着脱自在に固定させる管板クランプ機構としての管板ク
ランプシリンダ14と、マンドレル４を伝熱管ｂに対して
心出しするための調心機構15とを備える。管板クランプ
シリンダ14及び調心機構15は上述のハウジングの外部に
設けられているが、構成要素10〜13はハウジング内にあ
る。

以上、本発明による閉止栓除去装置の構成について簡
単に説明したが、その詳細は、第７図〜第14図（簡略に
するため主要構成要素のみを図示）を参照して次に述べ
る閉止栓除去装置の作用に関する記載からも明らかにな
ろう。

即ち、ハウジング内の筒状本体１は、他の諸構成要素
と共に、案内装置（図示せず）により蒸気発生器の水室
内に持ち込まれる。管板ａへの上記ハウジングの固定
は、管板クランプシリンダ14へ圧縮空気を適当に導入す
ることにより、クランプ金具（図示せず）が閉止栓ｃの
ない伝熱管内に挿入され、次いで逆円錐状の拡開部材
（図示せず）が下降して、同クランプ金具が押し広げら
れて伝熱管ｂの内周面に密接し、上記ハウジングを管板
ａに着脱自在に固定する。

第７図は本体１を管板ａの下面に固定後の閉止栓ｃの
引き抜き操作開始待機状態を示しており、マンドレル４
は、引き抜き対象閉止栓ｃの直下に位置し、その上面は
管板ａの下面に接触している。この状態で、調心機構15
（第１図）によりマンドレル４は伝熱管ｂに整列させら
れると共に、マンドレル４内の中子押し上げ棒５（第１
〜第３図）の先端は本体１の上端と平行になるようマン
ドレル捩込み原点位置（α）に遠隔制御手段（図示せ
ず）により位置合わせされており、同様にピストン３も
原点位置（β）に設定されている。また、本体昇降シリ
ンダ10も上昇作動を完了している。

第８図は、マンドレル４の捩込み完了、中子押し上げ
開始状態を示しており、本体昇降ロックシリンダ11によ
り、本体昇降シリンダ10のロッド21に先端金具27（第３
図）を接触させ、本体昇降シリンダ10を下降させること
により、本体１を中子押し上げ開始位置（γ）に停止さ
せている。この時点で、送りねじ機構23により、マンド
レル４を第８図に示すように正転上昇させてその捩込み
頭部4aを閉止栓ｃのねじ部c₁に捩込むために、モータ７
を付勢して、エンコーダ８、減速機９及び歯車18、19、
20を介してのアイドラ装置17である平歯車の回転の制御
下に、マンドレル４の下端部に付設された歯車16に回転
を伝えると、ピストン下端部のナット22（第３図）をガ
イドとしてマンドレル４が回転上昇する。この送りねじ
機構23の採用により、伝熱管端部に位置する閉止栓ｃの
みならず内部に位置するものにもマンドレル４を螺合さ
せることができる。

次に、第９図は、中子押し上げ完了状態を示す。中子
押し上げ・閉止栓引き抜きシリンダ２内のピストン３の
上部ポート2aより加圧流体を導入することにより、ピス
トン３の下端部のナット22とマンドレル４とが一体化し
ているために、その反力作用を受けて、本体１内に固定
された２対のラック24（第１図、第２図）と中子押し上
げロックシリンダ６に取り付けられたラック25とが噛み
合って本体１内のシリンダ２が管板面に当接するまで上
昇し、同時に中子押し上げロックシリンダ６によりロッ
クされた中子押し上げ棒５が中子ｄを完全に押し上げ
る。

次の第10図及び第11図は、閉止栓ｃの引き抜き開始状
態示す。中子押し上げロックシリンダ６のラック25を開
放しラック24から外すことにより、歯車16とラック25と
の間で中子押し上げ棒５の回りに設けられたばね26（第
２図）の作用下に、中子押し上げ棒５の先端が第８図の
状態に復帰する。次に、マンドレル４を閉止栓のねじ部
c₁から取り外し、ピストン３が中子押し上げに要したシ
リンダ２内のストローク分上昇できる位置までマンドレ
ルを後退させ、下部ポート2bから加圧流体を導入するこ
とによりピストン３が上昇し、シリンダ２内のストロー
ク端に到達後、マンドレル４を送りねじ機構23により再
上昇させて、閉止栓のねじ部c₁へ捩込む。ピストン３の
上部ポート2aより加圧流体を導入することにより、管板
面に中子押し上げ・閉止栓引き抜きシリンダ２が当接状
態にあるため、その反力を受けてピストン３及びマンド
レル４が下降し、マンドレル４と一体になった閉止栓ｃ
を伝熱管ｂから引き抜いて、閉止栓除去装置本体１内に
一旦取り込む。

続く第12図は、閉止栓ｃを回収するための本体下降動
作を示しており、本体昇降シリンダ10の中子押し上げ・
閉止栓引き抜きシリンダ２に関して固定されたロッド21
が下限まで下降される。

第13図は、中子押し上げ・閉止栓引き抜きシリンダ２
の下部ポート2bより低圧流体を導入することにより、閉
止栓ｃの回収位置へマンドレル４及び閉止栓ｃをピスト
ン３により上昇させ、閉止栓クランプシリンダ12をアー
ム旋回シリンダ13により旋回させて、閉止栓ｃをクラン
プシリンダ12によりクランプし、マンドレル４を逆転さ
せることにより、閉止栓ｃよりマンドレル４を離脱させ
る。而して、マンドレル４から解放された閉止栓ｃは、
グランプシリンダ12の働きによって把持されたまま回収
筒28の上まで移動し、回収筒28に収納される（第１図、
第３図及び第４図参照）。

また、第14図に示すように本体昇降シリンダ10のロッ
ド21が上限まで上昇した後、ポート2bより加圧流体を導
入し、ピストン３をストローク端まで上昇させ、次に送
りねじ機構23を逆転下降させ第７図の状態に復帰後、次
の引き抜き対象の閉止栓に向かうため管板クランプは解
放され、再び案内装置（図示せず）によって同閉止栓に
接近し、同様の動作を行う。

［発明の効果］ 本発明によれば、伝熱管閉止栓除去装置は、伝熱管内
部に位置する閉止栓にも自在にマンドレルを螺合させる
ことができる送りねじ機構、管板面に筒状本体を固定さ
せる管板クランプ機構、マンドレルを伝熱管に対して心
出しする調心機構、及び閉止栓回収機構を備えているの
で、送りねじ機構の採用により装置寸法及び重量が減少
し作業性が良好になるだけでなく、作業員の被曝量を低
減させ、作業時間を短縮させ、作業員の労力負担を大幅
に低減させ、作業能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による除去装置の実施例の全体斜視
図、第２図は、第１図の除去装置の部分拡大正面図、第
３図は、第１図の除去装置の部分側断面図、第４図は、
第３図IV−IV線に沿う断面図、第５図は、第３図のＶ−
Ｖ線に沿う断面図、第６図は、第３図のVI−VI線に沿う
断面図、第７図、第８図、第９図、第10図、第11図、第
12図、第13図及び第14図は、第１図の除去装置の種々の
作動段階における状態を示す作用説明図、第15図は、伝
熱管端部を閉塞している従来の手動閉止栓除去装置の側
断面図、第16図、第17図、第18図及び第19図は、伝熱管
端部及び内部を閉塞する従来の別の手動閉止栓除去装置
の種々の作動段階における状態を示す作用説明図、第20
図は、更に別の従来の自動閉止栓除去装置を示す正面
図、第21図は、第20図の除去装置の側断面図である。 ａ……管板、ｂ……伝熱管 ｃ……閉止栓、c₁……ねじ部 ｄ……中子、１……筒状本体 ２……シリンダ、３……ピストン ４……マンドレル、4a……頭部 ５……中子押上棒、６……ロックシリンダ ７……モータ（駆動装置） 12……閉止栓クランプシリンダ（閉止栓回収機構） 14……管板クランプシリンダ（管板クランプ機構） 15……調心機構、23……送りねじ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23P 19/04 B23P 19/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に中子を有し、該中子の楔作用により
   伝熱管の内周面に封止状態で密接した閉止栓の除去装置
   であって、筒状本体と、同筒状本体を管板面に着脱自在
   に固定させる管板クランプ機構と、前記筒状本体内に配
   設され、楔作用を取るための前記中子の押し上げ時及び
   それに続く前記閉止栓の引き抜き時に作動されるシリン
   ダ及びピストンと、同ピストン内を長手方向に延び、前
   記閉止栓のねじ部に螺着可能な頭部を有するマンドレル
   と、前記中子を押し上げるために前記マンドレルの縦孔
   に摺動自在に挿通された中子押上棒と、同中子押上棒の
   下端に係合し前記中子を確実に前記閉止栓のテーパ穴大
   径部に押し上げ楔作用を取り去るためのロツクシリンダ
   と、送りねじ機構を介して前記マンドレルに構造的に接
   続され、同マンドレルを回転駆動する駆動装置と、除去
   された閉止栓の閉止栓回収機構と、前記マンドレルを前
   記伝熱管に対して心出しするための調心機構とを備えて
   なる伝熱管閉止栓の除去装置。